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最近、超音波が応力測定や材料特性の計測に利用されている。これらの測定には超音波の伝播速度を精度良く測定することが必要である。従来パルス信号状超音波を伝播させ、その音速を測定している。しかし、パルス信号は幅を持った帯域の周波数を含むため、周波数に依存する減衰や分散の影響により波形が変化し、これを用いる測定法では十分な精度が得られない。これら周波数に依存する影響による伝播波形の変化の問題を除くために、単一周波数の超音波を用いた二つの音速測定法を試みた。
1.共振を利用した縦波音速の測定
板厚方向に縦波超音波を伝播させ、反射波との重なりによる共振をおこす。共振時には、板厚は半波長の整数倍になるので、板厚と共振振動数から音速が測定できる。この方法を用いると、超音波縦波の音速は板の厚さと超音波の周波数の精度で測定できるため、高精度の測定が可能である。縦波の音速は応力測定には利用できないが、損傷などの非破壊検査への利用が期待できる。
2.横波超音波音速の測定の高精度化
バースト波の連続する波の中の特定の周期を選別できるデジタル法の利点を生かし、単一周波数のバースト波を用いて、伝播時間の測定を試みた。この方法で測定可能であることは確認できたが、信号源として利用しているRitec社製RAM-1000と高精度A/Dコンバータが同期できず等価サンプリングが使えないため、パルスを用いる方法以上の精度では測定できなかった。今後はこの研究を進めるために、同期機能を持つA/Dコンバータを購入し、バースト波を用いた高精度な音速測定を実現し、応力測定や材料特性の測定に利用したい。
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