非線形超音波を用いたボルト締結状態の評価システムに関する研究

• 研究課題/領域番号: 20860020
• 研究種目: 若手研究(スタートアップ)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 計測工学
• 研究機関: 秋田大学
• 研究代表者: 福田 誠 秋田大学, 工学資源学部・電気電子工学科, 助教 (50507671)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 3,289千円 (直接経費: 2,530千円、間接経費: 759千円); 2009年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2008年度: 1,729千円 (直接経費: 1,330千円、間接経費: 399千円)
• キーワード: 計測工学 / 機械材料・材料力学 / 解析・評価 / 非線形超音波 / 二層型圧電振動子 / ボルト締結 / 軸力 / トルク / 有限振幅超音波 / 2次高調波 / 非破壊検査 / 超音波 / ボルト・ねじ / 非線形 / 圧電振動子 / 有限振幅音波

研究概要

本研究は非線形超音波の一種である2次高調波を用いたボルト締結状態の評価システムの構築を目的としている.2次高調波の検出には,1MHzと2MHzの2種類の共振周波数を有する二層型圧電振動子(DLPT)を用いる.二層型圧電振動子は,基本波(1MHz)を送波する際には並列接続に,2次高調波(2MHz)を受波する際には直列接続にそれぞれ切り換える.実験には,呼び径12mm,長さ100mmの六角ボルトを用いた.ボルトを20kN程度の軸力で締結した結果,締結前と比べて2次高調波の検出量が15dB程度だけ急激に増加した.2次高調波を検出することによるボルト締結状態評価への可能性を示すことができた.

研究成果

• [雑誌論文] A Novel Double-Layered Piezoelectric Transducer for Detecting Second Harmonic Ultrasonic Pulse Waves (2010)
  • 著者名/発表者名: Makoto Fukuda, Kazuhiko Imano
  • 雑誌名: Int.J.Soc.Mater.Eng.Resour. Vol. 17, No. 1 ページ: 73-77
  • NAID: 110007554387
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Novel Double-Layered Piezoelectric Transducer for Detecting Second Harmonic Ultrasonic Pulse Waves (2010)
  • 著者名/発表者名: Makoto Fukuda, Kazuhiko Imano
  • 雑誌名: Int.J.Soc.Mater.Eng.Resour. 17 ページ: 73-77
  • NAID: 110007554387
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of a second harmonic ultrasonic component generated from a fastened bolt using a double-layered piezoelectric transducer (2009)
  • 著者名/発表者名: Makoto Fukuda, Kazuhiko Imano
  • 雑誌名: IEICE Electron.Exp. Vol. 6, No. 20 ページ: 1438-1443
  • NAID: 130000121814
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of a second harmonic ultrasonic component generated from a fastened bolt using a double-layered piezoelectric transducer (2009)
  • 著者名/発表者名: Makoto Fukuda, Kazuhiko Imano
  • 雑誌名: IEICE Electron.Exp. 6 ページ: 1438-1443
  • NAID: 130000121814
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of sub-harmonic components generated from microbubbles in water using double-layered piezoelectric transducer with aligning polarization directions (2008)
  • 著者名/発表者名: Makoto Fukuda, Kazuhiko Imano
  • 雑誌名: Acoust.Sci.&Tech. Vol. 29, No. 6 ページ: 399-402
  • NAID: 110006967411
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel detection system using double-layered pieioelectric transducer in same polarization direction for sub-harmonic components generated from plastic-deformed metal rod (2008)
  • 著者名/発表者名: Makoto Fukuda, Morimasa Nishihira and Kazuhiko Imano
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 47 ページ: 3899-3903
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of sub-harmonic components generated from microbubbles in water using double-layered piezoelectric transducer with aligning polarization directions (2008)
  • 著者名/発表者名: Makoto Fukuda and Kazuhiko Imano
  • 雑誌名: Acoust. Sci. & Tech 29 ページ: 399-402
  • NAID: 110006967411
  • 査読あり
• [学会発表] 二層型圧電振動子を用いたボルト締結状態からの非線形成分の検出 (2010)
  • 著者名/発表者名: 福田誠, 吉田和博, 今野和彦
  • 学会等名: 日本音響学会2010年春季研究発表会講演論文集
  • 発表場所: 電気通信大学, 東京
  • 年月日: 2010-03-10
• [学会発表] 二層型圧電振動子を用いたボルト締結状態からの非線形成分の検出 (2010)
  • 著者名/発表者名: 福田誠, 吉田和博, 今野和彦
  • 学会等名: 日本音響学会2010年春季研究発表会
  • 発表場所: 電気通信大学
  • 年月日: 2010-03-10
• [学会発表] Second harmonic components detection for fastening bolts using double-layered piezoelectric transducer (2009)
  • 著者名/発表者名: Makoto Fukuda, Kazuhiro Yoshida, Kazuhiko Imano
  • 学会等名: 第30回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム論文集
  • 発表場所: 同志社大学今出川キャンパス, 京都
  • 年月日: 2009-11-19
• [学会発表] Second harmonic components detection for fastening bolts using double-1 ayered piezoelectric transducer (2009)
  • 著者名/発表者名: Makoto Fukuda, Kazuhiro Yoshida, Kazuhiko Imano
  • 学会等名: 第31回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • 発表場所: 同志社大学今出川キャンパス寒梅館
  • 年月日: 2009-11-19
• [学会発表] Detection of second harmonic ultrasonic components generated from fastened bolts (2009)
  • 著者名/発表者名: Makoto Fukuda, Kazuhiko Imano
  • 学会等名: The 13th Asia-Pacific Conference on Non-Destructive Testing (APCNDT2009)
  • 発表場所: パシフィコ横浜会議センター, 横浜
  • 年月日: 2009-11-11
• [学会発表] Detection of second harmonic ultrasonic components generated from fastened bolts (2009)
  • 著者名/発表者名: Makoto Fukuda, Kazuhiro Yoshida, Kazuhiko Imano
  • 学会等名: The 13th Asia-Pacific Conference on Non-Destructive Testing(APCNDT2009)
  • 発表場所: パシフィコ横浜会議センター
  • 年月日: 2009-11-11
• [学会発表] A novel detection system for second harmonic ultrasonic pulse waves using bonded ring type double-layered piezoelectric transducer (2009)
  • 著者名/発表者名: Makoto Fukuda, Kazuhiko Imano
  • 学会等名: The 6th International Conference on Materials Engineering for Resources (ICMR2009)
  • 発表場所: 秋田ビューホテル, 秋田
  • 年月日: 2009-10-23
• [学会発表] A novel detection system for second harmonic ultrasonic pulse waves using bonded ring type double-layered piezoelectric transducer (2009)
  • 著者名/発表者名: Makoto Fukuda, Kazuhiko Imano
  • 学会等名: The 6th International Conference on Materials Engineering for Resources(ICMR2009)
  • 発表場所: 秋田ビューホテル
  • 年月日: 2009-10-23
• [学会発表] 2次高調波を用いたボルト・ナット締結状態の一評価法 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉田和博, 福田誠, 今野和彦
  • 学会等名: 日本音響学会2009年秋季研究発表会講演論文集
  • 発表場所: 日本大学工学部, 郡山
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] 2次高調波を用いたボルト・ナット締結状態の一評価法 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉田和博, 福田誠, 今野和彦
  • 学会等名: 日本音響学会2009年秋季研究発表会
  • 発表場所: 日本大学工学部
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] 二層型圧電振動子を用いた非線形超音波検出法とその応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 福田誠
  • 学会等名: 第4回非線形超音波研究会第4回レーザ超音波・先進非接触計測技術研究会合同研究会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス
  • 年月日: 2009-08-12
• [学会発表] 二層型圧電振動子を用いた非線形超音波検出法とその応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 福田誠
  • 学会等名: 第4回非線形超音波研究会第4回レーザ超音波・先進非接触計測技術研究会合同研究会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス黒田講堂, 富山
  • 年月日: 2009-08-10
• [学会発表] 二層型圧電振動子を用いたサブハーモニックイメージング (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤博仁, 福田誠, 今野和彦
  • 学会等名: 日本素材物性学会平成21年度 (第19回) 年会講演要旨集
  • 発表場所: 秋田ビューホテル, 秋田
  • 年月日: 2009-06-16
• [学会発表] 有限振幅超音波を用いたボルト締結状態の一評価法 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉田和博, 福田誠, 今野和彦
  • 学会等名: 日本素材物性学会平成21年度 (第19回) 年会講演要旨集
  • 発表場所: 秋田ビューホテル, 秋田
  • 年月日: 2009-06-16
• [学会発表] 有限振幅超音波を用いたボルト締結状態の一評価法 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉田和博, 福田誠, 今野和彦
  • 学会等名: 日本素材物性学会平成21年度(第19回)年会
  • 発表場所: 秋田ビューホテル
  • 年月日: 2009-06-16
• [学会発表] 二層型圧電振動子を用いたザブハーモニックイメージング (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤博仁, 福田誠, 今野和彦
  • 学会等名: 日本素材物性学会平成21年度(第19回)年会
  • 発表場所: 秋田ビューホテル
  • 年月日: 2009-06-16
• [学会発表] ボルト締め付け前後における2次高調波検出 (2009)
  • 著者名/発表者名: 福田誠, 今野和彦
  • 学会等名: 日本音響学会2009年春季研究発表会講演論文集
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス, 東京
  • 年月日: 2009-03-17
• [学会発表] ボルト締め付け前後における2次高調波検出 (2009)
  • 著者名/発表者名: 福田誠, 今野和彦
  • 学会等名: 日本音響学会2009年春季研究発表会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • 年月日: 2009-03-17
• [学会発表] SECOND HARMONIC DETECTION GENERATED FROM FASTENED BOLT (2009)
  • 著者名/発表者名: Makoto Fukuda, Kazuhiko Imano
  • 学会等名: 30^<th> International Symposium on Acoustical Imaging (AI30)
  • 発表場所: ハイアットリージェンシーモントレー, Monterey, USA
  • 年月日: 2009-03-04
• [学会発表] SECOND HARMONIC DETECTION GENERATED FROM FASTENED BOLT (2009)
  • 著者名/発表者名: Makoto Fukuda and Kazuhiko Imano
  • 学会等名: 30^<th> International Symposium on Acoustical Imaging (AI30)
  • 発表場所: Monterey, USA
  • 年月日: 2009-03-03
• [学会発表] A Detection of Nonlinear Components of Lamb Wave Generated from Closed Cracks Using Double-Layered Piezoelectric Transducer (2008)
  • 著者名/発表者名: Makoto Fukuda, Kazuhiko Imano
  • 学会等名: 第29回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム論文集
  • 発表場所: 仙台市シルバーセンター, 仙台
  • 年月日: 2008-11-13
• [学会発表] A Detedtion of Nonlinear Components of Lamb Wave Generated from Closed Cracks Using Double-Layered Piezoelectric Transducer (2008)
  • 著者名/発表者名: Makoto Fukuda and Kazuhiko Imano
  • 学会等名: 第29回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • 発表場所: 第29回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • 年月日: 2008-11-13
• [学会発表] 二層型圧電振動子を用いた Lamb 波の発生と非破壊検査への一応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 福田誠, 今野和彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告
  • 発表場所: 東北大学青葉山キャンパス, 仙台
  • 年月日: 2008-09-25
• [学会発表] 二層型圧電振動子を用いたLamb波の発生と非破壊検査への一応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 福田誠, 今野和彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2008-09-25
• [学会発表] 二層型圧電振動子を用いた板波の発生と2 次高調波の検出 (2008)
  • 著者名/発表者名: 福田誠, 今野和彦
  • 学会等名: 日本音響学会2008年秋季研究発表会講演論文集
  • 発表場所: 九州大学大橋キャンパス, 福岡
  • 年月日: 2008-09-11
• [学会発表] 二層型圧電振動子を用いた板波の発生と2次高調波の検出 (2008)
  • 著者名/発表者名: 福田誠, 今野和彦
  • 学会等名: 日本音響学会2008年秋季研究発表会
  • 発表場所: 九州大学大橋キャンパス
  • 年月日: 2008-09-11
• [学会発表] 塑性変形した金属棒断面の観察結果による二層型圧電振動子を用いた2次高調波および分調波の検出結果の考察 (2008)
  • 著者名/発表者名: 福田誠, 鎌田真一, 今野和彦
  • 学会等名: 日本素材物性学会平成20年度 (第18回) 年会講演要旨集
  • 発表場所: 秋田ビューホテル, 秋田
  • 年月日: 2008-06-17
• [学会発表] 塑性変形した金属棒断面の観察結果による二層型圧電振動子を用いた2次高調波および分調波の検出結果の考察 (2008)
  • 著者名/発表者名: 福田誠, 鎌田真一, 今野和彦
  • 学会等名: 平成20年度(第18回)日本素材物性学会年会
  • 発表場所: 秋田ビューホテル
  • 年月日: 2008-06-17
• [学会発表] 塑性変形した金属棒の内部状態と検出された非線形超音波成分との関係 (2008)
  • 著者名/発表者名: 福田誠, 鎌田真一, 今野和彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告
  • 発表場所: 電気通信大学, 東京
  • 年月日: 2008-04-25
• [学会発表] 塑性変形した金属棒の内部状態と検出された非線形超音波成分との関係 (2008)
  • 著者名/発表者名: 福田誠, 鎌田真一, 今野和彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告
  • 発表場所: 電気通信大学
  • 年月日: 2008-04-25
• [図書] DETECTION OF HARMONIC COMPONENTS GENERATED.FROM CREPT METAL ROD USINGA DOUBLE-LAYEREID PIEZOELECTRIC TRANSDUCER SYSTEM, in "Acoustical Imaging Vol.29" (2008)
  • 著者名/発表者名: Makoto Fukuda, Morimasa Nishihira and Kazuhiko Imano
  • 出版者: Springer Science+Business Media B. V.
• [備考] 研究代表者所属研究室ホームページ
  • URL: http://www.imano-lab.ee.akita-u.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://www.imano-lab.ee.akita-u.ac.jp/achiv.html
• [備考]
  • URL: http://www.imano-lab.ee.akita-u.ac.jp/achiv.html
• [産業財産権] 超音波を用いたボルトの締め付け状態評価システム (2009)
  • 発明者名: 今野和彦, 福田誠
  • 権利者名: 国立大学法人秋田大学
  • 産業財産権番号: 2009-043657
  • 出願年月日: 2009-02-26
• [産業財産権] 超音波を用いたボルトの締め付け状態評価システム (2009)
  • 発明者名: 今野和彦, 福田誠
  • 権利者名: 秋田大学
  • 出願年月日: 2009-02-26