2021 Fiscal Year Annual Research Report
New Ultrasonic Thermometry Based on Reflectivity Measurements and Its Application to Materials Processing Monitoring at High Temperatures
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19H02477
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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 東京電機大学, 理工学部, 准教授 (00514465)
鎌土 重晴 長岡技術科学大学, 工学研究科, 学長 (30152846)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 超音波サーモメトリ / 高温材料 / 非破壊計測 / 反射率 / 温度プロファイル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、加熱材料の温度プロファイルならびに界面の材料特性・挙動をリアルタイムで計測するための新規な超音波法を開発するもので、そのような革新的計測手法により高温プロセス中の不確定情報の非破壊・定量的モニタリングの実現を目指す。
R３年度は、高温場のマルチチャンネル超音波計測システムを構築するとともに、これを駆使した鋳造プロセスの時間・空間モニタリングに取り組み、その有用性を実証した。また、厚板材の反射率を活用した裏面状態モニタリング手法を提案し、その有効性を実証した。さらに、高温材の高精度な超音波サーモメトリを実現するためのモード変換プローブを開発した。主な実施事項は次のとおりである。
まず、８チャンネル高温超音波計測システムを開発した。高温場（高温材料ならびに加熱界面）での超音波パルスエコーの空間・時間応答の高精度測定を実施するために、８チャンネル超音波パルサー/レシーバを導入し、LabVIEWを駆使した汎用性の高い高温リアルタイム計測システムを構築した。薄高温用薄膜圧電振動子を活用することで５００℃でのマルチ高温計測が可能であることを実証した。
次いで、縦波および横波のそれぞれの反射率を駆使することで裏面状態の高感度モニタリングならびに高精度な超音波サーモメトリが可能となることを実証した。また、高温薄膜圧電材と楔プローブを駆使したモード変換波による高温横波パルスエコー計測法を開発し、５００℃でのロバスト計測を実証した。これに基づいて金属凝固プロセスモニタリングの模擬実験を実施し、溶融金属の湯流れや凝固にともなう過渡現象を、多点かつリアルタイムでモニタリングした。
さらに、レーザ超音波スキャニングによる２次元マルチポイントパルスエコー計測のためのシステムを構築した。材料加工プロセスへの適用の観点から、片側からの非接触パルスエコースキャニングを実施し、その適用限界を明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和3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 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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