モード変換エバネッセント場が切り拓く薄板接合部の超解像可視化技術創成

模式转换倏逝场开发的薄板接头超分辨率可视化技术的创建

• 批准号: 22K18745
• 负责人: 小原 良和
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18745/
• 关键词: 非破壊評価; モード変換エバネッセント場; 薄板中の微小欠陥; 超解像映像法; 超音波探傷

薄板部材の接合部の検査法として、欠陥からの散乱波（伝搬波）を用いる超音波フェーズドアレイの開発が長年行われてきたが、映像分解能が回折限界（λ/2）に制限され、微小欠陥検出は原理的に不可能だった。本研究では、従来法とは全く原理の異なる「モード変換エバネッセント場に基づく超解像可視化技術」を創出すべく、3D数値シミュレータの構築により、その発生挙動を解明する。さらに、接合部全体に効果的に横振動（面内変位）を発生させる方法を検討する。これにより、微小欠陥近傍で、モード変換の縦波エバネッセント場（面外変位）が発生する。これを、現場で求められる高SN比の実現に向けて、He-Neレーザより10倍感度の高い赤外レーザドップラ振動計の精密スキャンにより選択的に検出し、接合欠陥の超解像可視化を実現する。2022年度は、下記3項目を遂行した。[1]接合部全体を効果的に横振動させる振動子を試作し、レーザスキャン技術を駆使した音場計測装置で評価した。その結果、縦波用探触子を用いた場合は、側面からの入射に対しても、ポアソン効果で面外変位が発生してしまうのに対し、横波用試作探触子では、面外変位を大幅に抑制できることが分かった。[2]実欠陥でのモード変換エバネッセント場の発生機構解明のため、3D数値シミュレータの開発を目的として、検討を開始し、効率的計算のためボクセル要素で構成された有限要素解析ソフトウェアが有望であることを確認した。[3]薄板試験片に対して検証用微小欠陥試験片の作製も開始した。

Sheet of material の joints の 検 check method と し て, owe 陥 か ら の scattered wave (伝 moving wave) を い る ultrasound フ ェ ー ズ ド ア レ イ の open 発 が long line わ れ て き た が, image decomposition can が inflexion limit the limitations (lambda / 2) に さ れ, tiny owe 陥 検 out は principle に impossible だ っ た. This study で は, 従 to と は く principle の all different な る "モ ー ド variations in エ バ ネ ッ セ ン ト field に base づ く super solutions like visualization technology" を hit す べ く, 3 d the numerical シ ミ ュ レ ー タ の build に よ り, そ の 発 raw 挙 dynamic を interpret す る. Youdaoplaceholder0, に transverse vibration (in-plane displacement) を occurrence させる method を検 discussion する of the overall に effect of the joint. こ れ に よ り, tiny owe 陥 nearly alongside で, モ ー ド variations in の 縦 wave エ バ ネ ッ セ ン ト field (surface variations) が 発 raw す る. こ れ を, on-site で め ら れ る high SN ratio の be am に to け て, He - Ne レ ー ザ よ り 10 feel degrees high の い red outside レ ー ザ ド ッ プ ラ vibrometer の precision ス キ ャ ン に よ り sentaku of に 検 し, joint owe 陥 の super resolution visualization を be presently す る. In 2022, を and the following 3 projects を carried out た. All を "[1] joints of unseen fruit に transverse vibration さ せ る vibration し を try son, レ ー ザ ス キ ャ ン technology を 駆 make し た sound field measuring device で review 価 し た. そ の results, 縦 wave with touch を い は た occasions, side か ら の incident に し seaborne て も, ポ ア ソ ン unseen fruit で outside surface - a が 発 raw し て し ま う の に し seaborne, transverse wave using try as you touch で は, outside surface - a を に significantly inhibit で き る こ と が points か っ た. [2] be owe 陥 で の モ ー ド variations in エ バ ネ ッ セ ン ト field の 発 raw agencies interpret の た め, 3 d the numerical シ ミ ュ レ ー タ の open 発 を purpose と し て, beg を start し 検, sharper rate calculation の た め ボ ク セ で ル elements constitute さ れ た finite element analytic ソ フ ト ウ ェ ア が could で あ る こ と を confirm し た. [3] The thin plate test piece に is used to prepare the て検 certificate with a tiny 陥 test piece. The <s:1> begins to た た.

项目成果

超音波による非破壊計測技術の最先端

最先进的超声波无损测量技术

• 发表时间: 2022
• 作者: Saito Yuichi;Itoh Makoto;Inagaki Toshiyuki;Shigeru Obayashi;本間基寛・牛山素行;除本理史;小原良和
• 通讯作者: 小原良和

高周波の圧電送信と超多点レーザ受信を用いた微小欠陥の3D超音波映像化

使用高频压电传输和超多点激光接收对微小缺陷进行 3D 超声成像

• 发表时间: 2022
• 作者: 山田拓未;小原良和
• 通讯作者: 小原良和

超音波非破壊検査技術の最前線

最前沿的超声波无损检测技术

• 发表时间: 2022
• 作者: 梅木康太朗;安田浩保;小野伊佐緒;保坂裕;清水一浩;黒石和宏;小原良和
• 通讯作者: 小原良和

Signal and Image Processing 4.0 for Nonlinear NDT

非线性无损检测的信号和图像处理 4.0

• 发表时间: 2022
• 作者: Serge Dos Santos;Yoshikazu Ohara
• 通讯作者: Yoshikazu Ohara

3D Ultrasonic Imaging of Small Defects Using High-Frequency Piezoelectric Transmitter and Ultra-Multiple Laser 2D Scanning

使用高频压电发射器和超多重激光 2D 扫描对小缺陷进行 3D 超声波成像

• 发表时间: 2022
• 作者: Takumi Yamada;Yoshikazu Ohara;T. J. Ulrich;Marcel C. Remillieux;Toshihiro Tsuji;Tsuyoshi Mihara
• 通讯作者: Tsuyoshi Mihara