2014 Fiscal Year Annual Research Report
文化財建造物の健常度調査に用いる超音波音速CT装置の開発
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25242023
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
足立 和成 山形大学, 理工学研究科, 教授 (00212514)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡辺 裕二 拓殖大学, 工学部, 教授 (30201239)
西脇 智哉 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60400529)
柳田 裕隆 山形大学, 理工学研究科, 准教授 (80323179)
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| Project Period (FY) |
2013-10-21 – 2017-03-31
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| Keywords | 保存科学 / 文化財建造物 / 超音波音速ＣＴ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２６年度は、岩手県二戸市にある天台寺の本堂の木柱及び板壁、並びに島根県出雲市にある出雲大社の会所と摂社素鵞社（そがのやしろ）の木柱及び板壁や梁の、探査実験を行い、そこで得た知見に基づいて、装置自体の改良作業を行うとともに、自動計測システムの構築を進めた。天台寺本堂の木柱に関しては報告書を作成し、現地で保存修復工事にあたっている文化財建造物保存技術協会の担当者に提出している。出雲大社に関しては、現在データの処理中である。
前年度の旧米沢高等工業学校本館（国指定重文）中央屋根部屋の木柱探査実験の教訓を基に、開発した専用スイッチボックスを改良し、計測システムを構成する多くの装置群をＵＳＢインターフェースを介してラップトップコンピュータで制御できたことが、天台寺本堂の実験における大きな成果であった。
さらに従来、各超音波送受波器（プローブ）間ごとに駆動電圧や測定範囲を手動で設定していたが、出雲大社の探査実験では、それらの設定作業もラップトップコンピュータで自動的に行えるよう専用プログラムを開発し使用した。素鵞社では測定対象の木柱が円柱であったことから、測定用の超音波プローブ１８本をその周囲にワイヤーで固定した後は、それら送受波器間の１５３の経路について、３０分足らずで自動的に伝搬時間測定を終えている。一つの伝搬経路に関して２５６回の積算処理を行っているため、合計４万回弱の伝搬時間測定をこの時間内に自動的に行うことができるようになったことになる。超音波プローブ群の位置を中心角について１０度ずらして再度同様な測定を行い、合計３０６の経路における伝搬時間から木柱断面（２断面）の再構成画像を得るためのデータを取得している。
両現場とも、細い木柱や板壁、梁なども「差し渡し法」によって探査し、腐朽及び虫害が著しく交換などの抜本的な補修が必要な部材を現場で短時間に特定できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
追加採択であった初年度は、実質的な研究期間が年度末の４か月間だけになってしまったため、当初研究目的の達成が大幅に遅れていたが、研究項目の優先順位の大幅な見直しを行った結果、２年目の平成２６年度においては、その遅れをかなり取り戻してきている。
ただ、本来なら他の研究項目（特に探査実験現場で得られた知見）と関連させながら行うはずだった小型強力超音波音源の開発だけは、計測システム（各モジュール）の構築を優先したために、その進捗が大きく遅れてしまっている。そのため研究全体としても、初年度ほどではないが、研究の進捗にやや遅れが見られると評価せざるを得ない。だが、これは当初研究目的を最終的に最大限達成するためのやむ負えない措置であり、さもなければ初年度に不可避的に生じた研究計画の遅れを取り戻すことは無理であったと考えられる。さらに、初年度において、本研究計画が不採択であるとの認識に基づいて、共同研究者の一人が長期海外出張を決めてしまっていたり、他の研究プロジェクトに参画をきめてしまったりしたことも、この遅れを生む原因となっている。
しかし、計測システムの構築という点では、計画の大幅な見直しのおかげで、研究は順調に進んでおり、最悪の場合でも、文化財建造物の保全・修復担当者が実用的に使用できるシステムが研究機期間中に確実に実現できる状況に現在はある。ただ、上述の小型強力超音波音源ほどではないが、現場で得た技術的知見を十分に取り入れたものにはなっていない。平成２７年度には、小型強力超音波音源の開発や各モジュールの改造などに注力することで、この部分の遅れをかなり取り戻せるのではないかと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
あと２年間で、現場での使用に耐える文化財建造物の健常度調査用の超音波音速ＣＴシステムを構築することが、最優先の課題であると認識している。当初の研究計画が大幅に変更されたことから、その全ての目標達成に固執することはせず、上の目標達成を確実にすべく、最適な研究計画に変更することを考えた。そこでまず、当初計画では、実際の文化財建造物の現場での探査実験を繰り返しながら、そこで得た知見を基に漸次装置の改良に結び付けていくことになっていたが、全体システムをとりあえず構築してしまってから、改良作業を進めていく方針に転換する。そのために、異なる形状のコンクリート（モルタル）試料をさらに作成し、それらを用いた実験室内での実験で、システムの問題を洗い出し、その構築に必要な知見を積み重ねていく。特に小型強力超音波音源の開発については、研究の主たる流れとは全く独立させて別個に研究を進めていき、システムに統合できる条件が整った時点でこれを組み込むこととする。
こうすることで、最悪でも研究計画最終年度までに、上記の実用的なシステムを構築することができるようにする。
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Research Products
(1 results)
