接触法による超音波探傷試験データを用いた欠陥画像の再構成手法に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750454
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 木本 和志 東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 助手 (30323827)
• Keywords: 接触法 / 探触子 / 逆解析 / 超音波探傷 / 波動解析

Research Abstract

従来の線形化逆散乱解析では、画像化すべき欠陥が無限体中に存在するものとして定式化が行われてきた。この方法を入射波が平面境界を介して欠陥に到達するような場合にも拡張するには、定式化に修正が必要である。接触型探触子を用いた板材の探傷はそのような場合の一つであり、必要な修正を行うには1.接触型探触子の数値モデル化2.板材中の波動場の波線理論による解釈3.多重反射波の逆散乱解析への利用方法についての研究を行う必要がある。これらの三点に対し、本研究では次のような研究を行った。
1.接触型探触子のモデル化
接触型の斜角探触子までを対象として現実的な探触子のモデル化を可能とする方法について研究を行った。ここでは、探触子をそれと等価な表面力分布に置き換える従来のモデル化手法を採用しているが、具体的な分布の決定には実験的に測定した超音波の変位データから逆解析を行う方法を提案している。
2.板材中の場の波線理論解による表現と物体波の抽出
線形化逆散乱解析の定式化のためには、板材中の波動場を近似的には波線理論解により表現できることが前提となる。ここでは、どの程度そのような近似が可能かを明らかにするために必須となる、板材における弾性波の散乱解析プログラムの開発を行った。用いた手法は境界要素法と一般化波線理論の結合解法であり、三次元的な任意形状散乱体による散乱波の効率よい解析が可能である。
3.屈折を受けて入射される波動の線形化逆散乱解析への利用
板材における逆散乱解析では、直達波だけでなく反射波も用いることで送・受信角度の制限を緩和することが望ましい。本研究では、モード変換を伴った反射波までを利用できるよう、モード変換の影響を取り入れた新しい定式化を示した。さらに、ここで示した定式化により、数値解析データを用いて行ったいくつかの欠陥形状再構成例から、定式化の妥当性についても示すことができた。

Research Products

• [Publications] 木本和志, 廣瀬壮一: "二層体中の散乱体に対する三次元線形化逆散乱解析"土木学会応用力学論文集. 5. 75-80 (2002)
• [Publications] K.Kimoto, S.Hirose: "Forward and inverse analysis of incident field from a contact ultrasonic transducer"Proceedings of the 2^<nd> international conference of structural stability and dynamics, ICSSD 2002. 743-748 (2002)
• [Publications] K.Kimoto, S.Hirose: "A coupling method of boundary element method and generalized ray theory for elastic wave scattering in a thick plate"Review of progress in quantitative nondestructive evaluation. 22A. (2003)