赤外放射計による放射温度の分布より材料欠陥の存在を識別する方法の研究

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03650058
• 研究機関: 茨城大学
• 研究代表者: 岡本 芳三 茨城大学, 工学部, 教授 (10194408)
• 研究分担者: 神永 文人 茨城大学, 工学部, 助教授 (80114015)
• キーワード: 赤外線映像装置 / リモートセンシング / 欠陥 / モルタル / 金属 / 拡大流れ / 太陽 / 入射熱流束

研究概要

金属面に内在する欠陥の存在を遠隔リモートセンシングでとらえ、これを赤外線映像装置を用いて可視化することを目的として、金属およびモルタルの内面に線および点状の欠陥を取付け、表面に太陽およびランプや高温ガスなどの人工的な熱エネルギーを入射し、その入射方向を種々変化させることによる、欠陥のまわりに発生する熱流の局部的な偏流や段差の発生の有無を調べた。
実験結果によれば、表面に入射した熱が材料の内部に参透する過程で欠陥のまわりに発生する拡大流れの存在によって、欠陥上部表面には、山形の温度分布が発生することが、実験により確認され、金属では熱入射熱流未が1w/cm^2以上で、数mm深さで3〜4mm中の欠陥の存在が、数秒後の山形の温度分布の存在によって確認することが出来た。
また、モルタルについては、材料が不物質であり、熱伝導率が低いことなどの理由で、加熱には数分を要するが、欠陥上に発生する小形の温度分布は、数分以上保持されることが明らかになった。
このような温度分布の発生を赤外線映像装置を用いて、赤外線の画像としてCRT上に表示することにより、映像温度分布を解析し、欠陥の存在と、欠陥の中および深さなどの形状および位置について、明らかにすることを可能とした。
この外、入射熱源として太陽光を用いた場合、午前中の入射熱の増加の過程で、最大熱流束が0.05w/cm^2程度でも、加熱1時間程度で、上記の山形の温度分布が、赤外線によって、CRT映像として確認することが出来ると共に、熱解析コードを用いた有限要素法による解析では、よく実験と解析が一致することを明らかにすると共に、発生する温度上昇と欠陥の深さおよび巾の関係を求め、欠陥検出の関係式として提示することが出来た。

研究成果

• [文献書誌] 岡本 芳三 ほか: "赤外線放射計を用いたステップ加熱時のモルタル内部の空調欠陥の検出について" 非破壊検査. 41. 122-127 (1992)
• [文献書誌] 岡本 芳三 ほか: "赤外線を用いた材料欠陥の検出限界について-熱流方向の影響" 非破壊検査. 41. 398-405 (1992)
• [文献書誌] Y.Okamoto et al: "Measucment of radiosity by meano of an infrared radiometer and its application" SPIE Infrared Technology XVIII. 1762. 552-563 (1992)
• [文献書誌] 岡本 芳三 ほか: "赤外線放射計による表面欠陥の検出について検出限界と影響因子" 非破壊検査. 41. 393-397 (1992)
• [文献書誌] Y.Okamoto et al: "Remote Sensing infrared study of detecting external and internal flaos by means of active thecmal incedeuce" Non.-destructire Testing '92,Elisevier. Vol2.730-734 (1992)
• [文献書誌] Y.Okamoto et al: "Heat Transfer Visualization of Light Emithing Piode by means of infrared Radiometer" Flow Visualization Sprmger‐Verlag. VI. 525-529 (1992)
• [文献書誌] 岡本 芳三(分担孰筆): "新非破壊検査便覧 赤外線を利用した非破壊試験" 日刊工業新聞社, 219-226 (1992)