Study on influence of standing waves on ultrasound-excited thermographic non-destructive inspection and its suppression method

本研究では、き裂やキッシングボンドなどの欠陥検出に有効であることが知られている超音波励起サーモグラフィ法による非破壊検査に注目し、特に検査時の超音波伝搬の過程で検査対象物内に生じる定在波による検査への影響について、波動伝搬の観点から検討すること、および得られた知見をもとに定在波の発生に伴う検査への悪影響を低減する手法を提案することを目的としている。初年度には主に平板形状の対象物に注目し、その検査時に生じる定在波発熱の発生要因がラム波のA0モードであることを実験およびシミュレーションより明らかにした。これを踏まえ２年目の検討では、同様の検討を円筒形状対象物にも適用し、その結果生じる定在波発熱は曲げモード（Fモード）のガイド波の伝搬に起因することが確認された（肉厚および周波数の変化に依存して、F(1,1)モードもしくはF(2,1)モードのガイド波が主要因となる様子が確認された）。また、発生した定在波発熱を低減し、欠陥部をより高精度に検出するための手法として、位置の異なる複数点を加振した際に得られる複数枚の熱画像を加算平均する手法を試み、その効果を実験的に検証した。き裂を有する試験片上の異なる９点を加振し、得られた熱画像の加算平均を行った結果、加振位置の変化に伴い分布が変化する定在波発熱は加算平均により低減する一方で、加振位置に依らず発熱位置が変化しないき裂部での発熱は平均処理後も顕在であり、結果として加算平均処理前と比較してき裂部での信号対雑音比（S/N）が向上することが確認された。また、加振位置を適切に選択することで、加算平均する熱画像枚数は３枚程度でも十分なS/N向上効果が得られることが確認された。これらの結果より、提案手法は検査誤認の要因となり得る定在波発熱の低減に効果的であり、超音波励起サーモグラフィ法の検査精度向上に貢献し得るものであると期待される。

本研究では、き裂やキッシングボンドなどの欠陥検出に有効であることが知られている超音波励起サーモグラフィ法による非破壊検査に注目し、特に検査時の超音波伝搬の過程で検査対象物内に生じる定在波による検査への影響について、波動伝搬の観点から検討すること、および得られた知見をもとに定在波の発生に伴う検査への悪影響を低減する手法を提案することを目的としている。初年度には主に平板形状の対象物に注目し、その検査時に生じる定在波発熱の発生要因がラム波のA0モードであることを実験およびシミュレーションより明らかにした。これを踏まえ２年目の検討では、同様の検討を円筒形状対象物にも適用し、その結果生じる定在波発熱は曲げモード（Fモード）のガイド波の伝搬に起因することが確認された（肉厚および周波数の変化に依存して、F(1,1)モードもしくはF(2,1)モードのガイド波が主要因となる様子が確認された）。また、発生した定在波発熱を低減し、欠陥部をより高精度に検出するための手法として、位置の異なる複数点を加振した際に得られる複数枚の熱画像を加算平均する手法を試み、その効果を実験的に検証した。き裂を有する試験片上の異なる９点を加振し、得られた熱画像の加算平均を行った結果、加振位置の変化に伴い分布が変化する定在波発熱は加算平均により低減する一方で、加振位置に依らず発熱位置が変化しないき裂部での発熱は平均処理後も顕在であり、結果として加算平均処理前と比較してき裂部での信号対雑音比（S/N）が向上することが確認された。また、加振位置を適切に選択することで、加算平均する熱画像枚数は３枚程度でも十分なS/N向上効果が得られることが確認された。これらの結果より、提案手法は検査誤認の要因となり得る定在波発熱の低減に効果的であり、超音波励起サーモグラフィ法の検査精度向上に貢献し得るものであると期待される。