管内伝播マイクロ波の最適化によるクラックレーダーの実現

• 研究課題/領域番号: 18J20649
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 原子力学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 片桐 拓也 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2018-04-25 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円); 2020年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 2019年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
• キーワード: 非破壊検査 / マイクロ波 / 信号処理 / 配管 / 反射波 / 飛行時間 / モード変換 / 金属配管

研究実績の概要

本年度は主として、マイクロ波を用いたクラックレーダーに関する重要な未解決課題である複数きずの検出性について検討した。配管内に減肉が2つある場合、周方向割れが2つある場合、軸方向割れが複数ある場合の配管を想定し、TM01モードまたはTE01モードのマイクロ波を用いてそれぞれの検出性を評価した。複数の減肉および複数の周方向スリット(模擬割れ)がある場合の体系については、TM01モードのマイクロ波を用いるた場合、単一のきずが後方にあるきずからの反射信号にもたらす影響は極めて小であり、検出性に大きな影響を与えないことが確認された。また複数の軸方向スリットがある場合についてTE01モードのマイクロ波を用いて測定した結果においても、スリット後方に存在するスリットからの明瞭な信号を獲得した。ただし、TM01モードに比してTE01モード発振用に用いるプローブの変換特性は良好ではなく(モードの単一性が低く)、ピークの前後にノイズのような波形が見られた。以上の検討より、複数減肉、複数周方向割れ、複数軸方向割れがある場合のいずれにおいても、マイクロ波クラックレーダー技術を用いて検出が可能となること、配管減肉および周方向割れについては従来の信号処理においても高精度な評価が可能であることが示された。またこれらの検討のほか、曲がり部のある配管の側面からTM01モードのマイクロ波を入射することを想定した検討も行い、管内のきずからの信号が獲得可能であることを示した。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Demonstration of detection of the multiple pipe wall thinning defects using microwaves (2021)
  • 著者名/発表者名: Takuya Katagiri, Guanren Chen, Noritaka Yusa, Hidetoshi Hashizume
  • 雑誌名: Measurement 巻: 175 ページ: 109074-109074
  • DOI: 10.1016/j.measurement.2021.109074
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of a dual-port, side-incident microwave probe for detection of in-pipe damage (2020)
  • 著者名/発表者名: Guanren Chen, Takuya Katagiri, Noritaka Yusa, Hidetoshi Hashizume
  • 雑誌名: Measurement Science and Technology 巻: 31 号: 12 ページ: 125001-125001
  • DOI: 10.1088/1361-6501/ab9acc
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of the Effect of a Bend on Pipe Inspection Using Microwave NDT (2020)
  • 著者名/発表者名: Guanren Chen, Takuya Katagiri, Haicheng Song, Noritaka Yusa, Hidetoshi Hashizume
  • 雑誌名: NDT&E International 巻: 110 ページ: 102208-102208
  • DOI: 10.1016/j.ndteint.2019.102208
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of cracks with arbitrary orientations in a metal pipe using linearly-polarized circular TE11 mode microwaves (2019)
  • 著者名/発表者名: Guanren Chen, Takuya Katagiri, Haicheng Song, Noritaka Yusa, Hidetoshi Hashizume
  • 雑誌名: NDT&E International 巻: 107 ページ: 102125-102125
  • DOI: 10.1016/j.ndteint.2019.102125
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proposal of a TEM to TE01 mode converter for a microwave nondestructive inspection of axial flaws appearing on the inner surface of a pipe with an arbitrary diameter (2019)
  • 著者名/発表者名: Takuya Katagiri, Kota Sasaki, Haicheng Song, Noritaka Yusa and Hidetoshi Hashizume
  • 雑誌名: International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics 巻: 59 号: 4 ページ: 1527-1534
  • DOI: 10.3233/jae-171144
  • 査読あり
• [学会発表] 複数モードのマイクロ波を利用した金属配管内表面のきず位置推定手法の高精度化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 片桐拓也, 陳冠任, 遊佐訓孝, 橋爪秀利
  • 学会等名: 第１６回日本保全学会学術講演会
• [学会発表] Development of a signal processing method for metal pipe inspection using multi-mode microwaves (2019)
  • 著者名/発表者名: Takuya Katagiri, Guanren Chen, Noritaka Yusa, Hidetoshi Hashizume
  • 学会等名: The 24th International Workshop on Electromagnetic Nondestructive Evaluation
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental Verification of a TE01 Mode Converter to Locate a Crack in a Metal Pipe (2019)
  • 著者名/発表者名: Takuya Katagiri, Guanren Chen, Noritaka Yusa, Hidetoshi Hashizume
  • 学会等名: The 19th International Symposium on Applied Electromagnetics and Mechanics
  • 国際学会
• [学会発表] TEモードを用いた金属配管内壁のき裂の検出性評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 片桐 拓也
  • 学会等名: 第22回磁粉・浸透・目視部門・電磁気応用部門・漏れ試験部門合同シンポジウム「表面探傷技術による健全性診断、品質検査」
• [学会発表] Nondestructive testing using TE mode microwaves in the light of long-range pipe inspection (2018)
  • 著者名/発表者名: Takuya Katagiri
  • 学会等名: The 23rd International Workshop on Electromagnetic Nondestructive Evaluation (ENDE2018)
• [備考] 橋爪・伊藤・江原・程研究室ホームページ
  • URL: http://web.tohoku.ac.jp/hashizume_fan_club/