| 研究課題/領域番号 |
26630340
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
小原 良和 東北大学, 工学研究科, 助教 (90520875)
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| 研究分担者 |
山中 一司 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (00292227)
辻 俊宏 東北大学, 工学研究科, 助教 (70374965)
三原 毅 東北大学, 工学研究科, 教授 (20174112)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 非破壊検査 / 非線形超音波 / コンクリート / 閉じたき裂 / フェーズドアレイ / 欠陥検出 |
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| 研究実績の概要 |
高度経済成長期に建設されたインフラ（トンネル、橋梁等）の経年劣化が社会問題となっているが、その安全性保障のための非破壊検査において、「閉じたき裂」は最難関課題だった。これまで、我々は閉じたき裂の映像法（subharmonic phased array for crack evaluation: SPACE）を開発し、金属試験片でその有効性を実証してきた。しかし、インフラの大半を占めるコンクリートは金属より遥かに不均質で高減衰のため、超音波の伝搬・散乱挙動が極めて複雑であり、これまでのMHz帯域のSPACEでは検査できない。そこで本研究では、コンクリート構造物の閉じたき裂の低周波非線形超音波映像法を創出することを目的とする。本年度は下記2項目を遂行した。
1.低周波送信探触子の高性能化：高散乱のコンクリート部材には、アレイ探触子の高性能化が必須である。そこで、音場と電気インピーダンス整合の両面から、対象に応じた素子構造の設計指針について検討した。素子サイズを小さくすると、広範囲に音場が広がるが、単位面積当たりのエネルギーは小さくなるため、SN比の低下につながる。一方、素子サイズを大きくすると、直下方向に強い音場を持つが、高効率圧電材料を用いると、電気インピーダンスの低下が問題となる。本年度は、様々なサイズの素子を試作し、電気インピーダンス、音場計測を行うことで、検査範囲に応じた最適設計があることを実験的に確認した。
2.試作した低周波アレイ探触子と映像化アルゴリズムを用いた低周波非線形超音波映像法の実装として、LabVIEWによりユーザーフレンドリーな映像化プログラムを構築した。これにより、映像化だけではなく、映像化範囲各点の波形解析・周波数解析も容易に実現可能となった。以上より、低周波非線形超音波映像法の基盤を確立した。
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