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2023 年度 実績報告書

先進センシング技術を利用した光・音・振動の相互作用に基づく潜在き裂の非破壊評価

研究課題

研究課題/領域番号 21H01420
研究機関愛媛大学

研究代表者

中畑 和之  愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (20380256)

研究分担者 林 高弘  大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (30324479) [辞退]
都築 伸二  愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (60236924)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード無線センシング / 振動 / 波動 / 開口合成イメージング / レーザ超音波
研究実績の概要

(1)振動領域の無線プローブの検証[中畑,都築]
前年度まで,数kHzまでの振動を受信する無線プローブ(加速度センサ)の製作と検証を行ってきた.ただし,同期精度が不十分であったため,時刻同期兼振動信号用に同一M系列を使用し,廉価なADコンバータとしてサウンドボードを使用することで,これを解決した.これらは,電池駆動が可能となり,小型化に寄与するものである.
(2)ミラーによる光学システムの製作[中畑]
前年度の光音響波シミュレーションの結果,スポット径を大きくすることで所望の弾性波(縦波)が発生することが分かったため,回折光学素子(DOE)を適用は不要であることが判明した.しかし,想定以上のレーザー光出力を要し,光学システムにおけるファイバー部が焦げて長時間の使用に耐久できない恐れがある.そのため,当初の仕様を見直し検証実験をした上で,ファイバーではなくミラーによる光学システムを構築し,性能評価を実施した.途中,ミラー自身が焼けてしまうアクシデントがあったが,レーザーの出力を制御し,意図した位置に0.05mmピッチでレーザ送信できるようになった.このシステムを利用して,固体中のきずの開口合成映像化手法を開発した.
(3)超音波領域の無線プローブへの応用[中畑]
上記(1)にて,振動領域の無線受信を行ったが,これを超音波領域(MHz以上)に拡張した.繰り返し周波数が大きいこと,サンプリング時間が短いことから(1)の基盤は採用せず,新たに赤外線通信を利用した無線センシングシステムを開発した.さらに,レーザー照射によって発生した超音波をこの無線プローブで受信することを確認した.

現在までの達成度 (段落)

令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] Fraunhofer Institute IKTS(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Fraunhofer Institute IKTS
  • [雑誌論文] Application of Reciprocity for Facilitation of Wave Field Visualization and Defect Detection2023

    • 著者名/発表者名
      Bernd Koehler , Kanta Takahashi , Kazuyuki Nakahata
    • 雑誌名

      Research in Nondestructive Evaluation

      巻: 34 ページ: 222-246

    • DOI

      10.1080/09349847.2023.2261878

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] アレイプローブを利用した固体中の3 次元光超音波イメージング2024

    • 著者名/発表者名
      廣瀬 悠人, 中畑 和之
    • 学会等名
      第31回超音波による非破壊評価シンポジウム
  • [学会発表] 光音響縦波と横波を利用した 固体中のデュアルモードイメージングに関する研究2024

    • 著者名/発表者名
      中畑 和之, 廣瀬悠人, 中村太一
    • 学会等名
      レーザー学会 第25 回 (第2 期第14 回) 光音響イメージング技術専門委員会
  • [学会発表] ゲート制御レーザ発振による光音響チャープ波の生成とその検証2024

    • 著者名/発表者名
      中畑和之, 山内謙汰, 林高弘
    • 学会等名
      電子情報通信学会 US研究会(アコースティックイメージング,非破壊検査,医用超音波,超音波一般)
  • [学会発表] Mathematical modeling of ultrasonic refraction generated at partially closed crack face2023

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Nakahata, Kei Onodera, Taizo Maruyama
    • 学会等名
      The 44th Symposium on UltraSonic Electronics
    • 国際学会
  • [学会発表] 部分閉口き裂面で屈折する超音波のモデル化に関する基礎検討2023

    • 著者名/発表者名
      中畑和之, 小野寺慧, 丸山泰蔵
    • 学会等名
      日本非破壊検査協会 2023年度秋季講演大会

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公開日: 2024-12-25  

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