赤外線パルス・フェイズ・サーモグラフィ法による大型構造物の高効率検査手法の開発

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26282099
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 石川 真志 徳島大学, 大学院理工学研究部, 講師 (10635254)
• 研究分担者: 笠野 英行 日本大学, 工学部, 助教 (20514417) ; 小笠原 永久 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, システム工学群, 教授 (60262408) ; 山田 浩之 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, システム工学群, 准教授 (80582907) ; 八田 博志 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 名誉教授 (90095638) ; 宇都宮 真 国立天文台, JASMINE検討室, 研究支援員 (70450707)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 非破壊検査 / 赤外線サーモグラフィ / CFRP / コンクリート / レーザー加熱

研究実績の概要

昨年度までの成果を踏まえ、本年度はレーザー加熱を利用した遠隔からの非破壊検査の有効性について実験的な検証を行った。実験は人工欠陥を有した大型の炭素繊維強化プラスチック（Carbon fiber reinforced plastic: CFRP）試験片およびコンクリート試験片をCO2レーザー源から10m離れた位置に設置した条件で行い、レーザー走査による遠隔からのアクティブ加熱、および赤外線カメラによる加熱後の表面温度の観察により、内部欠陥の検出可否について確認した。実験の結果、CFRPおよびコンクリートのいずれの試験片についても10m遠方からの加熱、および内部欠陥の検出が可能であることが確認された。これらの結果は、レーザー加熱と赤外線サーモグラフィを利用した構造物の遠隔非破壊検査が有効であることを示す。
また、レーザーを走査しながら加熱することにより生じる検査位置間での加熱時間差を補正するため、観察された赤外線画像中の各点における温度データから最大温度点（レーザー照射時間）を抽出し、抽出された時間以降の温度変化データを画像化することで、観察領域全体を同時に加熱した条件と同様な温度変化画像を出力する処理を行った。レーザー走査が対象物上のある点を通過する時間は非常に短いことから、本処理を行うことで本手法はあたかも遠方に位置する対象へのパルス加熱検査を行ったかのような結果を示す。
さらに、パルス加熱と同様の結果を示すことから、本手法により得られた温度データをフーリエ変換し位相画像を得ることにより、一般にパルス・フェイズ・サーモグラフィ（PPT）と呼ばれる検査法と同様の効果を遠方に位置する対象へ適用することが可能となる。PPTを用いることでS/N比の向上等の効果が得られることが知られているが、本手法による実験結果においても位相変換を利用することで検査精度の向上が確認された。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [学会発表] レーザー走査を用いたアクティブサーモグラフィ検査によるCFRP積層板の非破壊検査 (2017)
  • 著者名/発表者名: 安藤 正紀, 石川 真志, 西野 秀郎
  • 学会等名: 第8回日本複合材料会議(JCCM-8)
  • 発表場所: 東京大学 本郷キャンパス （東京都文京区）
  • 年月日: 2017-03-16 – 2017-03-18
• [学会発表] CFRP積層板のアクティブサーモグラフィ検査における積層構成の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 石川 真志, 小山 昌志, 西谷 豊, 福井 涼, 羽深 嘉郎
  • 学会等名: 第8回日本複合材料会議(JCCM-8)
  • 発表場所: 東京大学 本郷キャンパス （東京都文京区）
  • 年月日: 2017-03-16 – 2017-03-18
• [学会発表] Infrared thermographic non-destructive testing using laser-scanning excitation (2016)
  • 著者名/発表者名: Masashi Ishikawa, Hideo Nishino, Masaki Ando, Hideyuki Kasano and Hatta Hiroshi
  • 学会等名: The 7th TSME International Conference on Mechanical Engineering
  • 発表場所: Chiang Mai, Thailand
  • 年月日: 2016-12-13 – 2016-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Kou Kubodera, Masashi Ishikawa, Masashi Koyama, Hatta Hiroshi and Kogo Yasuo (2016)
  • 著者名/発表者名: Kou Kubodera, Masashi Ishikawa, Masashi Koyama, Hatta Hiroshi and Kogo Yasuo
  • 学会等名: The 7th TSME International Conference on Mechanical Engineering
  • 発表場所: Chiang Mai, Thailand
  • 年月日: 2016-12-13 – 2016-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] 遠隔加熱装置を利用した構造物のアクティブサーモグラフィ検査システムの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石川 真志, 小山 昌志, 笠野 英行, 小笠原 永久, 山田 浩之, 八田 博志, 西谷 豊, 福井 涼, 宇都宮 真
  • 学会等名: M&M2016 材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 神戸大学 六甲台第二キャンパス （兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2016-10-08 – 2016-10-10
• [産業財産権] 検査装置、検査方法、検査プログラム、記憶媒体、および検査システム (2017)
  • 発明者名: 八田博志 西谷豊 福井涼 宇都宮真 石川真志 笠野英行
  • 権利者名: 徳島大学，JAXA，日本大学，㈱KJTD
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2017-005152
  • 出願年月日: 2017-01-16