Nondestructive evaluation of crack in structural material based on interactions of light, sound, and vibration obtained by advanced sensing technique

基于先进传感技术获得的光、声和振动相互作用的结构材料裂纹的无损评估

• 批准号: 21H01420
• 负责人: 中畑 和之
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Ehime University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01420/
• 关键词: 無線受信; 超音波; 振動; レーザー; 非破壊評価; 非線形ダイナミクス; 光音響効果; 無線プローブ

本研究は，き裂の応力状態に応じて生じる超音波の非線形性を利用して，広範囲からき裂の検出を行い，さらに局所検査によってき裂の同定を行う先進的非破壊評価法を開発することを目的とする．広域検査では，レーザー光の時間変調を利用して単一周波数の連続波となるように超音波を発生し，水平方向に長距離伝搬させる．このとき，同時に小型錘で構造部材を加振することでき裂面の応力状態を変化させると，界面接触に起因する非線形振動が現れることを利用する．き裂の局所検査には，レーザー光の空間変調を利用して照射面下に超音波を発生させ，き裂による散乱波を開口合成してき裂の同定を行う．R3年度は，レーザー光の時間変調を用いた超音波の周波数制御と，受信超音波の無線転送の基礎検討を行った．広域検査のために，対象物に連続波の超音波を送信する光学系を設計・製作した．レーザー光源は高周波の繰り返し周波数で発信するが，このときゲート信号に応じてレーザーの発振をON-OFF することで，低周波の周波数を発生させることに成功した．現状では，ゲート信号を急にOFFにすることで波形ががたついているので，波形処理を導入して受信波形を整形して出力することを検討している．受信した超音波を無線通信でPCに転送するための基礎検討を行った．無線・小型化のために，現状の加速度センサの構造と特性を把握する必要があった．富士セラミクス(株)の協力の下，圧電素子部分とアンプを切り分け，研究室にてバラック状態であるが振動を計測することができた．一方で，ファンクションジェネレータの信号をトリガとして，無線による計測開始を制御することができた．今後は，これらを組み合わせ，振動を計測して無線転送するシステムを構築する予定である．また，小型ケースに収納できるように，個々の部品のアセンブリを行う．

In this study, the mechanical and mechanical properties of the ultrasonic wave are analyzed, and the range of the ultrasonic wave is analyzed. In this study, the non-destructive force, the ultrasonic wave, the ultrasonic wave, the ultrasonic The optical time filter is used to generate the ultrasonic wave by using the weekly wavenumber, the wave number is linked, the ultrasonic wave is generated, and long distance is moved horizontally in the horizontal direction. at the same time, the small steel parts are vibrated, the crack surface is subjected to force, and the interface contact is caused by non-circular vibration. The impact of the crackle bureau is used. The optical space receiver uses the ultrasonic wave under the beam illuminating surface to generate the ultrasonic wave, and the opening of the scattered wave to synthesize the ultrasonic wave in the same direction. R3, the optical cycle number system is used in the optical transmission time, and the trusted ultrasonic wave is wirelessly sent to the base line. The domain is reliable and reliable. The equipment of the Department of Optics is designed to act as an instrument. The light source, the high cycle, the number of cycles, the signal, the frequency, the signal, the signal, the frequency, the The OFF signal is in a state of emergency. The waveforms are not connected to each other. The waveforms are processed into the trusted waveforms. The output of the waveforms is not changed. The trusted signals are transmitted to the PC for wireless communications. The wireless communication system is used for wireless communication. It is necessary to understand the characteristics of the acceleration system. Under the coordination of Fuji and Fuji, the sub-parts of the plant are cut, and the laboratory is in a state of vibration. On the other hand, the signal of the engine is in full swing. The wireless telephone program starts to control the monitoring and control of customer service. Now, in the future, we will assemble the system and activate the program to send the phone without line. The program will be scheduled for delivery.

项目成果

固体へのレーザー照射による弾性波の発生とその波形特性について

激光照射固体产生弹性波及其波形特征

• 发表时间: 2022
• 作者: A. Jewel;K. Fujisawa and A. Murakami;山内謙汰，丸山泰蔵，中畑和之
• 通讯作者: 山内謙汰，丸山泰蔵，中畑和之

有限積分法を用いた光音響波の伝搬シミュレーションと実験による検証

有限积分法光声波传播模拟及实验验证

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Cheng;X. Chen;X. Yan;X. Zhang;F. Wang;T. Suzuki and Y. Ohishi;三木 陽大，廣瀬 悠人，丸山 泰蔵，中畑 和之
• 通讯作者: 三木 陽大，廣瀬 悠人，丸山 泰蔵，中畑 和之

振動時の疲労き裂の開閉口に伴う超音波透過波形の動的変化について

振动过程中疲劳裂纹的张开和闭合导致超声波传输波形的动态变化

• 发表时间: 2022
• 作者: 野村瞬，高橋恵輔;小林真理，川端雄一郎，笠谷貴史，岩波光保，山中寿朗，牧田寛子，後藤慎平;川﨑藍流，小野寺慧，丸山泰蔵，中畑和之
• 通讯作者: 川﨑藍流，小野寺慧，丸山泰蔵，中畑和之

動弾性・音響有限積分法によるレーザー超音波法の数値シミュレーション

采用动态弹性/声学有限积分法对激光超声方法进行数值模拟

• 发表时间: 2022
• 作者: Takamasa Nagai;Ko Kakuma;Hiroaki Nishi;Pengru Deng;and Takashi Matsumoto;三木 陽大，丸山 泰蔵，中畑 和之
• 通讯作者: 三木 陽大，丸山 泰蔵，中畑 和之