2021 Fiscal Year Annual Research Report
コンクリート内部損傷の遠隔3D検査を実現するドライアイス衝突式レーザアレイ映像法
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21H04592
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小原 良和 東北大学, 工学研究科, 准教授 (90520875)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三原 毅 東北大学, 工学研究科, 教授 (20174112)
辻 俊宏 東北大学, 工学研究科, 助教 (70374965)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| Keywords | 非破壊評価 / 超音波 / 3D映像化 / レーザ走査 / 遠隔計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大震災・豪雨など自然災害が頻発する昨今、安全・安心な社会の実現は国民最大の関心事だが、社会インフラの安全性保証・長寿命化において、高精度な非破壊評価技術の確立は最重要課題である。しかし、高度経済成長期に建造され経年劣化したトンネル・橋梁・高速道路などのコンクリート構造物は金属よりはるかに不均質・高減衰であり、検査対象領域が膨大、かつ、粗面への対応も求められることから、非破壊計測分野における最難関課題である。そこで本研究では、ドライアイス衝突による高効率の超音波発生技術と粗面・広範囲計測可能な赤外レーザスキャン技術（超多素子レーザ走査アレイ）の融合により、コンクリート内部欠陥を遠隔から3Dで可視化する世界初の高分解能超音波映像法の創出に挑戦する。これにより、内部欠陥の3D形状に基づく新たな効率的維持管理と実構造物の欠陥発生機構解明に新たな道筋を作ることを目的とする。今年度は下記2項目を実施した。
[1]赤外レーザ走査2Dアレイの試作
赤外光レーザを利用した最新の高強度レーザドップラ振動計を導入する。赤外光は人体（眼）への影響が小さいため、レーザ光強度を一桁上げることができ、本研究で用いる低周波（30～300kHz）でも十分な受信感度を有する。また、特殊な管理区画を設けなくても使用可能という利点も有する。これに、広範囲スキャン装置を融合することで、粗面コンクリートの広範囲計測を実現する赤外レーザ走査2Dアレイを試作した。
[2]コンクリート用3D映像化アルゴリズムの定式化
コンクリートでの3D映像化を成功させるため、対象の音速と幾何学的関係から遅延則を定式化し、適切な周波数を選択可能なバンドパスフィルタとシフト加算波形のRMS（root mean square）値を3D的に抽出するアルゴリズムを定式化した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
赤外レーザ走査2Dアレイの試作およびコンクリート用3D映像化アルゴリズムの定式化が順調に進んでいるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画通り、欠陥を有するコンクリート試験体の作製に取り組むとともに、遠隔からの固体衝突による低周波加振法の検討を開始する。
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