積層圧電素子による空中超音波計測システム開発と宇宙ロケット機器への適用

• 研究課題/領域番号: 22360305
• 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: 富山大学
• 研究代表者: 三原 毅 富山大学, 大学院・理工学研究部, 教授 (20174112)
• 研究分担者: 田代 発造 富山大学, 大学院・理工学研究部, 准教授 (80179689)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円); 2012年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2011年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2010年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
• キーワード: ロケット / 大変位超音波送信システム / 空中超音波 / 積層探触子 / 昇圧トランス / ステップパルサー / インピーダンス整合 / 大変位超音波 / 超音波探傷 / 固体ロケット / 積層圧電素子 / 宇宙ロケット機器 / マルチチャンネルパルサー / シミュレータ / 超音波可視化装置 / 非破壊検査

研究概要

500KHzのPZT16枚素子で8チャンネル積層探触子を試作し、8チャンネルバーストパルサーと組み合わせた大変位超音波計測システムを開発し、大型固体ロケット燃料充填時のボイド探傷に利用できることを確認した。またロケットモーターケースの非接触超音波計測法として、コンポジット型探触子を改良し、中心周波数100kHzの探触子を試作し表面整合層を組み合わせた結果、20mm離した計測で、通常の素子に比べ約7倍の効率で空中超音波計測が可能だった。

研究成果

• [雑誌論文] Ultrasonic Inspection of Rocket Fuel Model Using Laminated Transducer and Multi-Channel Step Pulser (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Mihara, T.Hamajima, H.Tasiro and A.Sato
  • 雑誌名: Quantitative Nondestructive Evaluation 巻: Vol 32B ページ: 1617-1622
• [雑誌論文] asic study and Application for Ultrasonic Dispersion in Concrete Structures (2011)
  • 著者名/発表者名: T.mihara, M.Maruta, T.Hamajima, Y.Udagawa, and H.Tashiro
  • 雑誌名: Quantitative Nondestructive Evaluation 巻: Vol 30B ページ: 1299-1306
• [雑誌論文] Basic study and application for ultrasonic dispersion in concrete structures (2011)
  • 著者名/発表者名: T.mihara, M.Maruta, T.Hamajima, Y.Udagawa, H.Tashiro
  • 雑誌名: Quantitative Nondestructive Evaluation 巻: Vol 30B ページ: 1299-1306
  • 査読あり
• [学会発表] Development of high amplitude ultrasonic laminated transducer system for ultrasonic inspection (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Mihara, T. Kamimura, Y. Miura, T. Katsuhara and H. Tashiro
  • 学会等名: Proceeding of IWPMA 2012
• [学会発表] Ultrasonic inspection of rocket fuel model using laminated transducer and multi-channel step pulser (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Mihara, T. Hamajima and H. Tashiro
  • 学会等名: Proceeding of the Conference for Review of Progress in Quantitative NDE
• [学会発表] Visualization of Ultrasonic Wave in Cast Austenitic Stainless Steel Piping (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Sakamoto,T. Mihara, T. Furukawa, I. Komura and Y Kamiyama
  • 学会等名: 9thInternational Conference on NDE in Relation to Structure Integrity for Nuclear and Pressurized Components
• [学会発表] 連成解析有限要素法を用いた積層探触子の音場解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 勝原孝仁、三原毅、島谷孝志、田代発造
  • 学会等名: 日本機械学会2012年度年次大会
• [学会発表] き裂識別性向上のための高周波積層探触子による大変位超音波送信技術 (2012)
  • 著者名/発表者名: 上村匠、三原毅、朝倉鉄弘、田代発造
  • 学会等名: 日本機械学会2012年度年次大会(
• [学会発表] き裂計測を想定した微小隙間における超音波の透過・反射特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 井上将輝、三原毅、三浦祐輔、田代発造
  • 学会等名: 日本機械学会2012年度年次大会
• [学会発表] 大変位超音波送信のための積層素子の高周波数化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 朝倉鉄弘、三原毅、上村匠、田代発造
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2012
• [学会発表] 応力腐食割れ検出におけるSPACEの有効性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小西剛毅、三原毅、田代発造、石田仁志
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2012
• [学会発表] 圧電素子のインピーダンスマッチングと積層圧電素子の高性能化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本泰寛、三原毅、三浦祐輔、田代発造
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2012
• [学会発表] トランスを用いた昇圧回路によるパルサーの大電圧化とその応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三浦祐輔、三原毅、田代発造
  • 学会等名: 日本非破壊検査協会秋季講演大会
• [学会発表] 積層探触子を用いた大変位超音波計測と連成解析FEM コードによる評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 上村匠、三原毅、田代発造
  • 学会等名: 日本非破壊検査協会秋季講演大会
• [学会発表] Ultrasonic inspection of highly attenuated material using step pulser (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Shimaya, T. Mihara and H. Tashiro
  • 学会等名: USE2012
• [学会発表] Development of high amplitude ultrasonic laminated transducer system for ultrasonic inspection (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Mihara
  • 学会等名: Proceeding of IWPMA 2012
  • 発表場所: 弘前国際会議場
• [学会発表] Ultrasonic inspection of rocket fuel model using laminated transducer and multi-channel step pulser (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Mihara
  • 学会等名: Proceeding of the Conference for Review of Progress in Quantitative NDE
  • 発表場所: Ｄｅｎｖｅｒ Ｔｅｃｈ. Ｃｅｎｔｅｒ
• [学会発表] 連成解析有限要素法を用いた積層探触子の音場解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 勝原孝仁（三原毅）
  • 学会等名: 日本機械学会2012年度年次大会
  • 発表場所: 金沢大学
• [学会発表] き裂識別性向上のための高周波積層探触子による大変位超音波送信技術 (2012)
  • 著者名/発表者名: 上村匠（三原毅）
  • 学会等名: 日本機械学会2012年度年次大会
  • 発表場所: 金沢大学
• [学会発表] 圧電素子のインピーダンスマッチングと積層圧電素子の高性能化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本泰寛（三原毅）
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2012
  • 発表場所: 愛媛大学
• [学会発表] 積層探触子を用いた大変位超音波計測と連成解析FEMコードによる評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三浦祐輔（三原毅）
  • 学会等名: 日本非破壊検査協会秋季講演大会
  • 発表場所: 兵庫県夢舞台国際会議場
• [学会発表] Ultrasonic inspection of highly attenuated material using step pulser (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Shimaya（T. Mihara）
  • 学会等名: USE2012
  • 発表場所: 千葉大学
• [学会発表] Ultrasonic Behaviour of Rocket Fuel Model Using Multi-channel Pulser and Laminated Transducer (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Hamajima, T.Mihara, A.Sato, H.Tashiro
  • 学会等名: Proceeding of Symposium on Ultrasonic Electronics
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] Reflection and Transmission Behaviour of Ultrasonic Wave at Micro Gap Using Newton's Ring (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Inoue, T.Mihara, H.Tashiro, T.Furukawa
  • 学会等名: Proceeding of Symposium on Ultrasonic Electronics
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] Large Amplitude Ultrasonic Measurement System Using Laminated Transducer and Multi-channel Pulser (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Mihara, Y.Kamiyama, Y.Udagawa
  • 学会等名: Proceeding of the Conference for Review of Progress in Quantitative NDE
  • 発表場所: 米国、バーモンド州立大学
  • 年月日: 2011-07-19
• [学会発表] Wave Analysis in Crack Using Developped FEM (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Mihara, Y.Ikegami, T.Furukawa
  • 学会等名: Proceeding of the Conference for Review of Progress in Quantitative NDE
  • 発表場所: 米国、バーモンド州立大学
  • 年月日: 2011-07-19
• [学会発表] 多チャンネルパルサーを用いた積層探触子の超音波伝搬解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 勝原孝仁, 他4名
  • 学会等名: 第18回超音波による非破壊評価シンポジウム
  • 発表場所: きゅりあん小ホール
  • 年月日: 2011-01-27
• [学会発表] Large Amplitude Ultrasonic Measurement System Using Laminated Transducer and Multi-channel Pulser (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Mihara,Y.Kamiyama, and Y.Udagawa
  • 学会等名: Proceeding of the Conference for Review of Progress in Quantitative NDE
• [学会発表] Subharmonic Wave Analysis in Crack Using Developped FEM (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Mihara, Y.Ikegami, T.Furukawa
  • 学会等名: Proceeding of the Conference for Review of Progress in Quantitative NDE
• [学会発表] Ultrasonic Behaviour of Rocket Fuel Model Using Multi-channel Pulser and Laminated Transducer (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Hamajima, T.Mihara, A.Sato and H.Tashiro
  • 学会等名: Proceeding of Symposium on Ultrasonic Electronics
• [学会発表] 積層探触子と多チャンネルパルサーによる大変位超音波の送受信 (2011)
  • 著者名/発表者名: 濱島拓巳、三原毅、上山芳教、田代発造
  • 学会等名: 第18回超音波による非破壊評価シンポジウム講演論文集
• [学会発表] 多チャンネルパルサーを用いた積層探触子の超音波伝搬解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 勝原孝仁、三原毅、上山芳教、田代発造
  • 学会等名: 第18回超音波による非破壊評価シンポジウム講演論文集
• [学会発表] 積層圧電素子と8チャンネルパルサーによる大振幅超音波送信システム (2011)
  • 著者名/発表者名: 上村匠、三原毅、田代発造、上山芳教
  • 学会等名: 平成23年度日本非破壊検査協会春季大会講演論文 集
• [学会発表] 大振幅超音波送信のためのインピーダンス整合回路と耐圧探触子の試作 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三浦祐輔、三原毅、田代発造、上山芳教
  • 学会等名: 平成23年度日本非破壊検査協会春季大会講演論文 集
• [学会発表] 有限要素法を用いたき裂の開閉口と非線形超音波伝搬挙動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 三原毅, 他4名
  • 学会等名: 第31回超音波エレクトロニクスシンポジウム
  • 発表場所: 明治大学
  • 年月日: 2010-12-06
• [学会発表] 非線形超音波計測のための積層探触子と多chパルサーによる大変位超音波の送信 (2010)
  • 著者名/発表者名: 上山栄教、三原毅、田代発造
  • 学会等名: 日本非破壊検査協会・秋季大会
  • 発表場所: 沖縄県市民自治会館
  • 年月日: 2010-10-28
• [産業財産権] 超音波発受信機および直音波計測装置 (2010)
  • 発明者名: 三原毅
  • 権利者名: 国立大学法人富山大学
  • 出願年月日: 2010-10-18