文化財建造物の健常度調査に用いる超音波音速CT装置の開発

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25242023
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 足立 和成 山形大学, 理工学研究科, 教授 (00212514)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡辺 裕二 拓殖大学, 工学部, 教授 (30201239) ; 西脇 智哉 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60400529) ; 柳田 裕隆 山形大学, 理工学研究科, 准教授 (80323179)
• Project Period (FY): 2013-10-21 – 2017-03-31
• Keywords: 保存科学 / 文化財建造物

Research Abstract

交付決定が１１月であったため、初年度の研究計画を当初のものから大幅に変更し、文化財建造物の現場における探査実験の結果を踏まえた小型強力音源の試作は断念して、マルチプローブ超音波音速CTシステムの中枢となるスイッチボックスの仕様の策定とその試作を先行して行なった。
試作したスイッチボックスは、プローブとの接続数は１８チャンネル、パワーアンプからの送波用駆動電圧入力及び受波信号出力はは１チャンネルで、受波プローブと送波プローブの選択を市販のコンピュータからUSBインターフェースを介して高速に行えるようになっている。また、制御用のプログラムモジュール（サブルーチン）も開発した。このスイッチボックスは、次年度以降、現場での探査実験に供し、その実用上の問題点を整理しながら、逐次改修を加えることで、完成させて行くことになっている。
また、スイッチボックスの試作と並行して、山形大学工学部キャンパス内にある国指定重要文化財「旧米沢高等工業学校本館」の中央屋根部屋内の４本の柱の超音波探査を既存の装置を使用して行った。この建物は竣工後百年以上を経過している明治期の木造擬洋風（ルネサンス様式）建築であり、一部の外壁部材等に腐朽が見られていたことと、東日本大震災によって被害を受けたことから、現在修復工事が行われているが、その最中の平成２６年１月７日と８日に探査実験を行った。結果的には、それら構造部材に大きな問題は見出せなかったが、音波の減衰が著しい節の貫入がある柱の１カ所だけに見られた。この情報は、修復工事に当たっている建設会社並びに大学の施設管理部門に伝えられた。
重文「旧米沢高等工業学校本館」での探査実験では、作業空間が暗く狭い上、入り組んでいたため足場が十分に組めず、作業者同士の意思疎通も図り難かったが、こうした困難な場所での作業に対処するための、実用上の多くに知見が得られた。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

１１月に科学研究費補助金の追加採択決定を受けることを、研究グループとしては全く予期していなかったため、今年度は、１２月の交付金示達からの実質４か月の期間で、出来得る限りの研究・開発活動を行わざる得なかった。そのため、現場での探査実験の成果を、超音波音速CTシステムの開発に直接結び付けることが出来なかったことで、当初研究計画からの遅れを招いてしまっている。ただ、超音波機器メーカーや文化財建造物の修復現場の協力が得られたことにより、その遅れは大幅なものには至っていない。

Strategy for Future Research Activity

前年度の研究の遅れを取り戻すべく、現場での探査実験を積極的に行いつつ、並行して初年度に断念した小型強力超音波音源の開発に注力する。そのため、現場での探査実験だけではなく、モルタルブロックなどの試験体を使用した実験室内での実験などを多く行い、現場での探査実験の日程の不足を補う。画像信号処理やシステム制御関連の研究・開発については、装置関連のモジュールがある程度揃ってから、本格的に取り組むことで、効率的に進めるようにする。
当初計画にあった、現場での探査実験の成果と機器開発を相互に関連させながら進める手法は、次年度に限っては一旦停止し、研究の遅れを取り戻すことを優先させる。