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本研究の目的は、コンクリート構造物浅層まで到達した微小なき裂を超高強度空中超音波とレーザドップラ振動計を用いて、非接触非破壊でイメージングする計測システムの開発である。本手法は、従来の非接触音響探査法では検出が難しいコンクリート浅層に存在する微小なき裂を超高強度空中超音波の非線形性により発生する高調波を用いてイメージングすることに大きな特徴がある。具体的な手法としては、超高強度空中超音波で対象を強制的に励振し、その振動をレーザドップラ振動計で非接触検出する。その計測した振動を周波数解析し、主に高調波成分の振動分布からき裂をイメージングする。平成28年度の研究成果は以下のとおりである。
(1)前年度に構築した実験装置と計測システムを用いて、理論と実験の比較を行った。当初から、行っていたFEMによる音響振動連成解析の結果から、対象表面に発生する表面波に着目し、その波動伝搬の理論値と実験値との比較検討を行った。実験は比較がしやすいように、単純に音波で試料表面の一点のみを加振した際の対象表面の振動伝搬について観測した。その結果、低周波数の場合、表面波が多重散乱してしまい、実験との一致は見られなかったが、高い周波数成分であるほどよく一致することが確認できた。また、対象浅層にき裂を設けた場合はき裂部と健全部で反射波が発生し、き裂部において定在波が発生していることが、その振動モード間隔から確認できた。
(2)上記の検討結果を基に構築した計測システムでき裂のイメージングを実施した。実験は実際の計測を想定し、音波による加振点とレーザの計測点を一致させて行った。その結果、高い周波数であるほど、き裂を高精度でイメージングできることを明らかにした。また、多周波での同時イメージングが可能となるので、選択的に最適な周波数成分でイメージングできることを明らかにした。
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