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高温超音波2次元アレイセンサーの開発とその凝固モニタリングへの適用

研究課題

研究課題/領域番号 17360351
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 材料加工・処理
研究機関長岡技術科学大学

研究代表者

井原 郁夫  長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (80203280)

研究分担者 鎌土 重晴  長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (30152846)
研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
15,100千円 (直接経費: 15,100千円)
2006年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2005年度: 12,300千円 (直接経費: 12,300千円)
キーワード超音波 / 2次元アレイセンサー / 溶融金属 / モニタリング / 凝固 / 高温計測 / アルミニウム / バッファーロッドセンサー
研究概要

溶融金属のオンラインモニタリングの実現を目的とし、高温・高速・高分解能計測が可能な新規な超音波アレイセンサーの開発に関する研究を行った。主な結果は以下のとおりである。
(1)室温環境で用いられている超音波2次元アレイセンサーの基本性能を調べ、その溶融金属計測への適用の可能性について検討した。8×8または16×16の2次元アレイセンサーを用いて、水中での3次元イメージングに関する系統的な基礎実験(空間分解能、形状認識、時間分解能の調査)を行った。2.25MHz〜10MHzの周波数において1mm程度の空間分解能が得られることを確認したが、現状の手法では空間分解能、形状認識、イメージング処理時間の点で問題があり、それを溶融金属に適用すること難しいことが明らかになった。
(2)上の結果を踏まえて、超音波バッファーロッド法を用いたアレイセンサーの開発に向けた検討を行った。チタン製のテーパ型バファーロッドを用いた高温超音波センサーを試作し、これをアルミニウム合金の凝固ならびに溶解プロセスのモニタリングに適用し、その有効性を実証した。さらに、溶湯中での同センサー周辺の温度分布について検討するためにFEM解析法を適用し、その有効性を確認した。また、アルミニウム溶湯の計測に適した金属製(Ti、Nb、Mo、等)バッファーロッドセンサーを設計、製作し、溶湯中でのその性能を評価した。
(3)溶融金属用アレイセンサーの構築を想定し、長尺ロッドセンサーを設計・試作し、その有用性を実験により確認した。また、粗面境界からの超音波の反射・散乱についても理論的・実験的に検討し、バッファーロッド法による凝固界面形態の定量的評価の可能性を見出した。
本研究で得られた知見は超音波2次元アレイセンサーの開発に直接繋がるものであり、現在、その試作に着手している。

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2008 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (29件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (15件) 産業財産権 (5件)

  • [雑誌論文] Ultrasonic Determination of temperature Distribution in Thick Plates during Single Sided Heating2008

    • 著者名/発表者名
      Manabu Takahashi
    • 雑誌名

      Modern Physic Letters B, June(印刷中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrasonic Monitoring of Intemal Temperature Distribution in a Heated Material2008

    • 著者名/発表者名
      Manabu TAKAHASHI
    • 雑誌名

      Japanes Journal of Applied Physics 47-5B(印刷中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 超音波を用いた新しい非破壊・非接触モニタリング手法2008

    • 著者名/発表者名
      井原郁夫
    • 雑誌名

      検査技術 13-3

      ページ: 1-8

    • NAID

      40015882368

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 超音波による高温加工プロセスのモニタリング2008

    • 著者名/発表者名
      井原郁夫
    • 雑誌名

      自動車技術 (印刷中)

    • NAID

      10021122603

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Ultrasonic Monitoring of Internal Temperature Distribution in a Heated Material2008

    • 著者名/発表者名
      Manabu, TAKAHASHI, Ikuo, IHARA
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics Vol. 47, No. 5B(in printing)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Ultrasonic Determination of Temperature Distribution in Thick Plates during Single Sided Heating2008

    • 著者名/発表者名
      Manabu, Takahashi, Ikuo, Ihara
    • 雑誌名

      Modern Physics Letters B(to be published on June)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] New Nondestructive and Noncontact Monitoring Techniques Using Ultrasound2008

    • 著者名/発表者名
      Ikuo, Ihara
    • 雑誌名

      Inspectuon Engineering(in Japanese) 13-3

      ページ: 1-8

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Ultrasonic Monitoring of High Temperature Materials Processes2008

    • 著者名/発表者名
      Ikuo, Ihara
    • 雑誌名

      Jidousya Gijyutsu(in Japanese) (in printing)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Quantitative Evaluation of Two Kinds of Surface Roughness Parameters Using Air-Coupled Ultrasound2007

    • 著者名/発表者名
      DEDEN DIAN SUKMANA
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 47-5B

      ページ: 4508-4513

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantitative Evaluation of Two Kinds of Surface Roughness Parameters Using Air-Coupled Ultrasound2007

    • 著者名/発表者名
      DEDEN, DIAN, SUKMANA, IKUO, IHARA
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics Vol. 46, No. 5B

      ページ: 4508-4513

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Intermolecular Elastic and Plastic Characterization of Organic Phthalocyanine Thin Films Evaluated by Nanoindentation2007

    • 著者名/発表者名
      MORIYASU KANARI
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 90

      ページ: 61921-3

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Quantitative Evaluation of Two Kinds of Surface Roughness Parameters Using Air-Coupled Ultrasound2007

    • 著者名/発表者名
      DEDEN DIAN SUKMANA
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 46・5B(To be published)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Ultrasonic Sensing of Internal Temperature Distributions in Heated Materials2007

    • 著者名/発表者名
      MANABU TAKAHASHI
    • 雑誌名

      Proc. SICE-ICCAS International Joint Conf. 2006, Busan (reviewed)

      ページ: 1071-1074

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A New Method for Internal Temperature Profile Measurement by Ultrasound2007

    • 著者名/発表者名
      IKUO IHARA
    • 雑誌名

      Proc. IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference, Warsaw (reviewed)

      ページ: 4-4

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A New Ultrasonic Method for Measuring Internal Temperature Distribution in Heated Materials2007

    • 著者名/発表者名
      MANABU TAKAHASHI
    • 雑誌名

      Proc. International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics '07, Fukuoka (reviewed)

      ページ: 6-6

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Surface Roughness Characterization through the Use of Diffuse Component of Scattered Air-Couple Ultrasound2006

    • 著者名/発表者名
      DEDEN DIAN SUKMANA
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 45-5B

      ページ: 4534-4540

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel Noncontact Method for Characterizing Surface Profile by Air-coupled Ultrasound Scattering2006

    • 著者名/発表者名
      DEDEN DIAN SUKMANA
    • 雑誌名

      Advances in Technology of Materials and Materials Processing Journal 8-2

      ページ: 248-255

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 環境調和型生産プロセス構築への超音波モニタリングの活用2006

    • 著者名/発表者名
      井原郁夫
    • 雑誌名

      機械の研究 58-1

      ページ: 201-208

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Novel Noncontact Method for Characterizing Surface Profile by Air-coupled Ultrasound Scattering2006

    • 著者名/発表者名
      DEDEN, DIAN, SUKMANA, IKUO, IHARA
    • 雑誌名

      Advances in Technology of Materials and Materials Processing Journal Vol. 8, No. 2

      ページ: 248-255

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Surface Roughness Characterization through the Use of Diffuse Component of Scattered Air-Couple Ultrasound2006

    • 著者名/発表者名
      DEDEN, DIAN, SUKMANA, IKUO, IHARA
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics Vol. 45, No. 5B

      ページ: 4534-4540

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Application of Ultrasound Monitoring Techniques to Advanced Materials Processes2006

    • 著者名/発表者名
      Ikuo, Ihara
    • 雑誌名

      Kikai no Kenky(in Japanese) 58-1

      ページ: 201-208

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Surface Roughness Characterization through the Use of Diffuse Component of Scattered Air-Couple Ultrasound2006

    • 著者名/発表者名
      DEDEN DIAN SUKMANA
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 45・5B

      ページ: 4534-4540

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 環境調和型生産プロセス構築への超音波モニタリングの活用2006

    • 著者名/発表者名
      井原郁夫
    • 雑誌名

      機械の研究 58・1

      ページ: 201-208

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Novel Noncontact Method for Characterizing Surface Profile by Air-coupled Ultrasound Scattering2006

    • 著者名/発表者名
      DEDEN DIAN SUKMANA
    • 雑誌名

      Advances in Technology of Materials and Materials Processing Journal 8・2

      ページ: 248-255

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Surface Roughness Characterization through the Use of Incoherent Component of Scattered Air-Couple Ultrasound2006

    • 著者名/発表者名
      DEDEN DIAN SUKMANA
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 45・5B(To be published)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] In situ Monitoring of Solid-liquid Interface of Aluminum Alloy using a High Temperature Ultrasonic Sensor2005

    • 著者名/発表者名
      IKUO IHARA
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 44・6B

      ページ: 4370-7373

    • NAID

      10016584110

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] In Situ Observations of Solidification and Melting of Aluminum Alloy using Ultrasonic Waveguide Sensor2005

    • 著者名/発表者名
      DIKKY BURHAN
    • 雑誌名

      Materials Transactions 46・9

      ページ: 2107-2113

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Application of an Air-coupled Ultrasound to Non-contact Surface Roughness Evaluation2005

    • 著者名/発表者名
      DEDEN DIAN SUKMANA
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 44・6B

      ページ: 4417-4420

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Ultrasonic Sensing of Solid-Liquid Interface during Directional Solidification of Aluminum2005

    • 著者名/発表者名
      IKUO IHARA
    • 雑誌名

      Proceeding of the 1st International Conference of Sensing Technology, Palmerston North, New Zealand

      ページ: 626-631

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] Ultrasonic Monitoring of Transient Variation in Internal Temperature Distribution of Heated Materials2007

    • 著者名/発表者名
      Ikuo Ihara
    • 学会等名
      The 2nd International Conference on Sensing Technology(ICST 2007)
    • 発表場所
      Palmerston North, New Zealand
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [学会発表] A Novel Ultrasonic Technique for Measuring Internal Temperature Distribution in Heated Materials2007

    • 著者名/発表者名
      Ikuo Ihara
    • 学会等名
      Malaysia-Japan Internatronal Symposium on Advanced Technology 2007(MJISAT2007)
    • 発表場所
      Kuala Lumpur, Malaysia
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Ultrasonic Determination of Temperature Distribution in Thick Plates during Single Sided Heating2007

    • 著者名/発表者名
      Manabu Takahashi
    • 学会等名
      2nd International Conference on Advanced Nond estructive Evaluation
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Ultrasonic Method for Measuring Internal Temperature Profile in Heated Materials2007

    • 著者名/発表者名
      Ikuo Ihara
    • 学会等名
      Annual Review of Quantitative Nondestructive Evaluation
    • 発表場所
      Colorado, USA
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [学会発表] A New Ultrasonic Method for Measuring Internal Temperature Distribution in Heated Materials2007

    • 著者名/発表者名
      Manabu TAKAHASHI
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics '07(ATEM'07)
    • 発表場所
      Fukuaoka
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [学会発表] A New Method for Internal Temperature Profile Measurement by Ultrasound2007

    • 著者名/発表者名
      Ikuo Ihara
    • 学会等名
      IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference(IMTC'07)
    • 発表場所
      Warsaw, POLAND
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [学会発表] A Novel Ultrasonic Technique for Measuring Internal Temperature Distribution in Heated Materials2007

    • 著者名/発表者名
      Ikuo, Ihara, Manabu, Takahashi, Futoshi, Nishimura
    • 学会等名
      Malaysia-Japan International Symposium on Advanced Technology 2007(MJISAT2007)
    • 発表場所
      Kuala Lumpur, Malaysia
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Ultrasonic Determination of Temperature Distribution in Thick Plates during Single Sided Heating2007

    • 著者名/発表者名
      Manabu, Takahashi, Ikuo, Ihara
    • 学会等名
      2nd International Conference on Advanced Nondestructive Evaluation
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Ultrasonic Method for Measuring Internal Temperature Profile in Heated Materials2007

    • 著者名/発表者名
      Ikuo, IHARA, Manabu, TAKAHASHI
    • 学会等名
      Annual Review of Quantitative Nondestructive Evaluation
    • 発表場所
      Colorado
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [学会発表] A New Ultrasonic Method for Measuring Internal Temperature Distribution in Heated Materials2007

    • 著者名/発表者名
      Manabu, TAKAHASHI, Ikuo, IEIARA
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics '07(ATEM07)
    • 発表場所
      Fukuaoka
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [学会発表] A New Method for Internal Temperature Profile Measurement by Ultrasound2007

    • 著者名/発表者名
      Ikuo, IHARA, Manabu, TAKAHASHI
    • 学会等名
      IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference(IMTC '07)
    • 発表場所
      Warsaw, POLAND
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Investigation of Mechanical Properties Distribution around Bonding Interfaces Using Nanoindentation2006

    • 著者名/発表者名
      Ikuo Ihara
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Hybridizedv Materials with Super-Functions
    • 発表場所
      Monterrey, Mexico
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Ultrasonic Sensing of Internal Temperature Distributions in Heated Materials2006

    • 著者名/発表者名
      Manabu TAKAHASHI
    • 学会等名
      SICE-ICCAS International Joint Conf. 2006
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [学会発表] New Method for Determining Materials Surface Topograph by Noncontact Ultrasound2006

    • 著者名/発表者名
      Deden Dian Sukmana
    • 学会等名
      4th Workshop on Regional Network Formation for Enhancing Research and Education on Materials Engineering
    • 発表場所
      Bundung, Indnesia
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Ultrasonic Sensing of Internal Temperature Distributions in Heated Materials2006

    • 著者名/発表者名
      Manabu, TAKAHASHI, Ikuo, IHARA
    • 学会等名
      SICE-ICCAS International Joint Conf. 2006
    • 発表場所
      Busan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] 超音波探傷導波棒と超音波探傷装置2007

    • 発明者名
      井原郁夫
    • 権利者名
      長岡技術科学大学
    • 産業財産権番号
      2007-297307
    • 出願年月日
      2007-11-15
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] 超音波を用いた温度測定方法2006

    • 発明者名
      井原郁夫
    • 権利者名
      長岡技術科学大学
    • 産業財産権番号
      2006-251806
    • 出願年月日
      2006-09-15
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] 表面粗さ評価方法および評価装置2006

    • 発明者名
      井原郁夫
    • 権利者名
      長岡技術科学大学
    • 産業財産権番号
      2006-262605
    • 出願年月日
      2006-09-27
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] 表面粗さ評価方法および評価装置2006

    • 発明者名
      井原郁夫, デデンアイアンスクマ
    • 権利者名
      国立大学法人長岡技術科学大学
    • 産業財産権番号
      2006-262605
    • 出願年月日
      2006-09-27
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [産業財産権] 超音波を用いた温度測定方法2006

    • 発明者名
      井原郁夫, 高橋学, 釜親大輔
    • 権利者名
      国立大学法人長岡技術科学大学
    • 産業財産権番号
      2006-251806
    • 出願年月日
      2006-09-15
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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