2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a high resolution ultrasonic thermometry and its application to internal and interface temperature measurements of inhomogeneous media
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16H04507
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
井原 郁夫 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (80203280)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松谷 巌 長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (00514465)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 超音波 / サーモメトリ / 不均質構造体 / 熱流束 / 温度分布 / 非破壊計測 / 界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は、これまでに得られた知見を基に、異材界面、薄材、微小構造ならびに溶融材料への超音波サーモメトリの適用について検討した。まず、異材界面および材料先端部の超音波伝播特性を把握するために、界面波（表面波（Scholte波）、ウェッジ波）の伝播挙動を数値解析により詳細に調べた。２次元および３次元有限要素波動伝播シミュレーションにより漏洩表面波（Scholte波）とウェッジ波の伝播挙動を解析し、それらの位相速度や減衰挙動の周波数依存性や伝播モード依存性について定量的に明らかにするとともに、その予測の妥当性を実験により検証した。これらの結果から、界面波の種類と伝播条件を適切に選択することで異材界面（界面近傍）の超音波サーモメトリが可能であること、またウェッジ波のような局所伝播波を活用することで局所領域への適用も可能となることが明らかになった。さらに、異材界面の温度の支配因子として熱流束に着目し、当該界面より流出入する熱流束の超音波定量モニタリング手法を開発し、その有用性を実験により検証した。これにより多層構造体内部の温度プロファイリングが可能であることを実証した。最後に、局所領域計測を実現するための新たな手法としてテーパロッドプローブ（プローブ端部が小さくアスペクト比の大きな導波棒）の活用について検討した。これに際しては、これまでに研究代表者が培ってきた超音波バッファロッドの設計ノウハウを活かすことで、信号SN比に優れた高性能プローブの開発に成功した。３次元波動伝播シミュレーションによる材料・形状・構造の最適設計を行い、試作品の性能を評価した。このプローブを用いることで、鋼などの金属のみならず樹脂（溶融樹脂を含む）を評価対象とした超音波サーモメトリが可能となった。以上のように、従来技術では成し得なかった複雑構造材の内部や界面の非破壊的温度プロファイリングの実現性が確認できた。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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