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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Challenge of non-contact and non-destructive imaging of micro crack in shallow layer of concrete by very high intensity aerial ultrasonic wave

Research Project

Project/Area Number 15H05530
Research InstitutionNihon University

Principal Investigator

大隅 歩  日本大学, 理工学部, 助教 (40579413)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Keywords非破壊検査 / 空中超音波 / 非線形音響 / 高調波 / 非接触 / き裂
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、コンクリート構造物浅層まで到達した微小なき裂を超高強度空中超音波とレーザドップラ振動計を用いて、非接触非破壊でイメージングする計測システムの開発である。本手法は、従来の非接触音響探査法では検出が難しいコンクリート浅層に存在する微小なき裂を超高強度空中超音波の非線形性により発生する高調波を用いてイメージングすることに大きな特徴がある。具体的な手法としては、超高強度空中超音波で対象を強制的に励振し、その振動をレーザドップラ振動計で非接触検出する。その計測した振動を周波数解析し、主に高調波成分の振動分布からき裂をイメージングする。平成28年度の研究成果は以下のとおりである。
(1)前年度に構築した実験装置と計測システムを用いて、理論と実験の比較を行った。当初から、行っていたFEMによる音響振動連成解析の結果から、対象表面に発生する表面波に着目し、その波動伝搬の理論値と実験値との比較検討を行った。実験は比較がしやすいように、単純に音波で試料表面の一点のみを加振した際の対象表面の振動伝搬について観測した。その結果、低周波数の場合、表面波が多重散乱してしまい、実験との一致は見られなかったが、高い周波数成分であるほどよく一致することが確認できた。また、対象浅層にき裂を設けた場合はき裂部と健全部で反射波が発生し、き裂部において定在波が発生していることが、その振動モード間隔から確認できた。
(2)上記の検討結果を基に構築した計測システムでき裂のイメージングを実施した。実験は実際の計測を想定し、音波による加振点とレーザの計測点を一致させて行った。その結果、高い周波数であるほど、き裂を高精度でイメージングできることを明らかにした。また、多周波での同時イメージングが可能となるので、選択的に最適な周波数成分でイメージングできることを明らかにした。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (23 results)

All 2017 2016

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Detection of micro-cracks in a shallow layer of mortar by using a harmonic component of very high-intensity aerial ultrasonic waves2017

    • Author(s)
      A. Osumi, M.Ogita, K. Okitsu, Y. Ito
    • Journal Title

      apanese Journal of Applied Physics

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Surface hardness monitoring of cement during curing by high-intensity aerial ultrasonic waves2017

    • Author(s)
      F.Hajime, A.Osumi, Y. Ito,
    • Journal Title

      apanese Journal of Applied Physics

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 強力空中超音波法によるコンクリートの火害診断 -多周波によるイメージングの検討-2017

    • Author(s)
      興津和弥、大隅歩、伊藤洋一
    • Organizer
      日本音響学会
    • Place of Presentation
      明治大学・神奈川県・川崎市
    • Year and Date
      2017-03-15 – 2017-03-17
  • [Presentation] 強力空中超音波によるコンクリート浅層微小き裂の非接触イメージングの試み(3) -振幅と位相によるイメージング-2017

    • Author(s)
      大隅歩、伊藤洋一
    • Organizer
      日本音響学会
    • Place of Presentation
      明治大学・神奈川県・川崎市
    • Year and Date
      2017-03-15 – 2017-03-17
  • [Presentation] 空中超音波ビームを用いた固体材料の内部欠陥検出(III) -高調波によるイメージング-2017

    • Author(s)
      向山友里子、大隅歩、伊藤洋一
    • Organizer
      日本音響学会
    • Place of Presentation
      明治大学・神奈川県・川崎市
    • Year and Date
      2017-03-15 – 2017-03-17
  • [Presentation] 超高強度空中超音波による固体浅層き裂のサーマルイメージング2017

    • Author(s)
      大隅歩、佐藤祐尚、伊藤洋一
    • Organizer
      電気情報通信学会超音波研究会
    • Place of Presentation
      産業技術総合研究所・茨城県・つくば市
    • Year and Date
      2017-02-21
  • [Presentation] 空中超音波ビームを用いた固体浅層欠陥の高調波イメージング2017

    • Author(s)
      向山友里子、大隅歩、伊藤洋一
    • Organizer
      日本非破壊検査協会
    • Place of Presentation
      東京都立産業技術研究センター・東京都・江東区
    • Year and Date
      2017-01-27
  • [Presentation] 強力空中超音波法によるコンクリートの火害診断 ~ 高調波を用いたイメージング ~2017

    • Author(s)
      興津和弥、大隅歩、伊藤洋一
    • Organizer
      電気情報通信学会超音波研究会
    • Place of Presentation
      同志社大学・京都府・上京区
    • Year and Date
      2017-01-25
  • [Presentation] 超高強度空中超音波を用いた固体浅層の微小き裂の高調波イメージング ~ 振幅と位相によるイメージング ~2016

    • Author(s)
      大隅歩、伊藤洋一
    • Organizer
      電気情報通信学会超音波研究会
    • Place of Presentation
      東京工業大学・神奈川県・横浜市
    • Year and Date
      2016-12-12
  • [Presentation] A non-contact detection of the internal defect in solid material by aerial ultrasonic beam.2016

    • Author(s)
      Yuriko Mukaiyama、Ayumu Osumi、Youichi Ito
    • Organizer
      The 5th Joint Meeting Acoustical Society of America and Acoustical Society of Japan
    • Place of Presentation
      Hawaii・America
    • Year and Date
      2016-12-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Non-contact method for detecting crack in shallow layer of solid materials by using very high-intensity aerial ultrasonic wave and optical equipment.2016

    • Author(s)
      Ayumu Osumi、Youichi Ito
    • Organizer
      The 5th Joint Meeting Acoustical Society of America and Acoustical Society of Japan
    • Place of Presentation
      Hawaii・America
    • Year and Date
      2016-12-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Surface hardness monitoring of object during hardening by high-intensity aerial ultrasonic waves2016

    • Author(s)
      Hajime Hujiwara、Ayumu Osumi、Youichi Ito
    • Organizer
      The 37th Symposium on Ultrasonic Electronics
    • Place of Presentation
      Busan・Korea
    • Year and Date
      2016-11-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A method of detecting micro crack in shallow layer of solid material by harmonic component of very high-intensity aerial ultrasonic wave2016

    • Author(s)
      Ayumu Osumi、Masashi Ogita、Youichi Ito
    • Organizer
      The 37th Symposium on Ultrasonic Electronics
    • Place of Presentation
      Busan・Korea
    • Year and Date
      2016-11-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 非線形空中超音波を用いた固体浅層欠陥の高調波イメージング2016

    • Author(s)
      大隅歩、伊藤洋一
    • Organizer
      日本非破壊検査協会
    • Place of Presentation
      群馬県高崎市白銀町白銀ビル・群馬県・高崎市
    • Year and Date
      2016-10-27
  • [Presentation] 強力空中超音波を用いたセメント硬化過程の表面硬さ推定2016

    • Author(s)
      藤原甫、大隅歩、伊藤洋一
    • Organizer
      電気情報通信学会超音波研究会
    • Place of Presentation
      日本大学工学部・福島県・郡山市
    • Year and Date
      2016-10-06
  • [Presentation] 非線形空中超音波を用いた固体浅層の欠陥イメージング2016

    • Author(s)
      大隅歩、伊藤洋一
    • Organizer
      日本非破壊検査協会
    • Place of Presentation
      ハーネル仙台・宮城県・仙台市
    • Year and Date
      2016-10-06
  • [Presentation] 空中超音波ビームを用いた固体材料の内部欠陥検出(II) -音波の照射角度と検出効果-2016

    • Author(s)
      向山友里子、大隅歩、伊藤洋一
    • Organizer
      日本音響学会
    • Place of Presentation
      富山大学・富山県・富山市
    • Year and Date
      2016-09-16
  • [Presentation] 超高強度超音波を利用したモルタル浅層き裂のサーマルイメージング2016

    • Author(s)
      大隅歩、伊藤洋一
    • Organizer
      日本音響学会
    • Place of Presentation
      富山大学・富山県・富山市
    • Year and Date
      2016-09-16
  • [Presentation] 超高強度空中超音波を用いた非接触マルチイメージング2016

    • Author(s)
      伊藤洋一、大隅歩
    • Organizer
      日本音響学会
    • Place of Presentation
      富山大学・富山県・富山市
    • Year and Date
      2016-09-15
    • Invited
  • [Presentation] 強力空中超音波を用いたセメント硬化過程の表面硬さの非接触計測(II)2016

    • Author(s)
      藤原甫、大隅歩、伊藤洋一
    • Organizer
      日本音響学会
    • Place of Presentation
      富山大学・富山県・富山市
    • Year and Date
      2016-09-14
  • [Presentation] 超高強度空中超音波を用いた固体中微小き裂の高調波イメージング2016

    • Author(s)
      大隅歩、伊藤洋一
    • Organizer
      非線形音響研究会
    • Place of Presentation
      加藤山崎教育基金 軽井沢研修所・長野県・軽井沢市
    • Year and Date
      2016-07-03
  • [Presentation] 強力空中超音波によるコンクリートの火害診断ー計測点数とイメージング精度の最適化に関する検討ー2016

    • Author(s)
      興津和弥、大隅歩、伊藤洋一
    • Organizer
      日本火災学会
    • Place of Presentation
      アオーレ長岡・新潟県・新潟市
    • Year and Date
      2016-05-17
  • [Presentation] 強力空中超音波を用いたソフトマテリアル表面性状の高調波イメージング2016

    • Author(s)
      大隅歩、藤原甫、伊藤洋一
    • Organizer
      電気情報通信学会超音波研究会
    • Place of Presentation
      早稲田大学・東京都・新宿区
    • Year and Date
      2016-04-18

URL: 

Published: 2018-01-16  

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