2017 Fiscal Year Annual Research Report
Back-Surface Roughness Evaluation Method using Ultrasonic Technique
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26820004
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
黒川 悠 東京工業大学, 工学院, 助教 (40513461)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 非破壊検査 / 超音波試験 / 表面粗さ / 裏面粗さ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，超音波を試料内部に入射し，裏面で反射・散乱した超音波の強度を基に試料裏面の粗さを非破壊的に評価する手法を確立した．前年度までに，ランダムな粗さを持つ粗面について，Kirchhoff理論を用いて裏面粗さと超音波の反射強度を計算するプログラムを製作し，反射強度から裏面の二乗平均平方根粗さを評価する評価式を求めた．また，差分法による数値シミュレーションを行って，提案手法で裏面粗さを評価できることを示した．次に機械加工によって粗さを付与した試験片を製作して実験を行ったところ，提案手法で裏面粗さを測定できることが示されたものの，測定条件によって測定誤差が5％から40％程度まで変動することが明らかになった．また，裏面のどの範囲の粗さが測定されるのか明らかになっていなかった．
そこで，本年度は裏面粗さを高精度で測定できる条件と，粗さが測定される範囲について調査を行った．はじめにランダムな裏面粗さを持つ試験片を用いて実験を行い，入射角と測定に用いる周波数を変えて測定精度を評価した．その結果，入射角が小さいほど粗さの測定精度が高いこと，及び裏面において超音波の音場がピーク値の40%程度になる範囲内の粗さが測定されることを明らかにした．また，広い周波数成分を含む広帯域パルス波を入射し，強度が大きく，かつ粗さの変化に対して超音波の強度が大きく変化する周波数成分を受信波形から周波数フィルタで抽出して測定を行えば粗さを高精度で測定できることを示した．
また，周期的な粗さを有する場合についても検討を行い，パルスエコー法で裏面に対して超音波を斜めに入射して，受信波形を周波数解析すれば裏面の周期が正確に求められることを明らかにした．次に，裏面に対してパルスエコー法で垂直に超音波を入射し，予め求めておいた校正曲線と実験で求めた裏面の周期から裏面粗さを測定できることを示した．
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Research Products
(4 results)
