2014 Fiscal Year Annual Research Report
超音波瞬時振動数を用いたヒートシール多層薄膜構造の評価技術
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24560264
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
井上 卓見 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40274485)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 機械力学・制御 / 超音波 / 診断 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒートシールは，表層－基材－接着層の3層からなるシール材を2枚用い，互いの接着層を重ねて加圧，加熱して接着層を溶融し密閉する．各層の厚さはミクロンオーダーであり薄膜の多層構造である．このような対象に超音波を投射した場合，各層で反射した波動が多重に干渉・重畳するため，各反射波の振幅がどのように変化したか全くわからず有効なシール強度の評価ができない．本研究では，ヒートシールに投射・反射した超音波パルスの瞬間的な振動数（瞬時振動数）に着目してシール強度を評価する手法を開発した．最終年度は以下の知見を得た．
任意の複雑な瞬時振動数特性を持つ超音波パルスについて，二層間で干渉・重畳する場合の瞬時振動数変化を考察した．その結果，超音波探触子が持つ固有の瞬時振動数特性が，干渉・重畳による瞬時振動数変化に大きな影響を与えることを解析的に表現できた．これにより，ねらった層に対してどのような瞬時振動数変化が現れるか事前に推定でき，最も感度のよい探触子の選択方法として一つの指針を立てることができた．一方，加熱部と接着層間の中間不純物の影響は，瞬時振動数の変化よりむしろ振幅変化として捉えられることがわかり，本研究の守備範囲とは異なることが判明した．
研究期間を通じた実績は以下のようにまとめられる．(1)加熱温度と加圧時間をコントロールしてシール強度を意図的に変化させたヒートシールサンプルを作成し，提案した手法を適用した．シール強度の変化に対し瞬時振動数が一定のパターンで変化しシール強度を評価できることを見出した．(2)任意の複雑な瞬時振動数特性を持つ超音波パルスについて，干渉・重畳する場合の瞬時振動数変化について解析的な表現を実現した．その結果，瞬時振動数変化を事前に推定し，最も感度のよい探触子の選択方法として指針を立てることができた．
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