非破壊材料評価における多モード超音波パルスの伝搬に関する研究

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超音波探傷、AE試験および超音波顕微鏡などの非破壊材料評価の分野において、得られた信号の解析や評価のためには試科中における種々のモードの超音波の伝搬についての十分な理解を必要とする。このための最も直接的な手段として。透明固体中での超音波の可視化があり、これと計算機シミュレーションを並用することによって有限固体中の多モード超音波の伝搬特性を明らかにすることが本研究の目的である。本年度は引続いてガラス板中での凝似AE波の伝搬のストロボ光弾性法による可視化を行ない、映像と受波信号を対応させて、受波AE波形の微細構造との関係を解明した。試料表面上の受波点がAE源よりやや離れているとき、AE源と受波器が同一面上にある場合は先行する縦波成分による微小な受波信号に続いて、表面波またはこれに近い成分の到達とともに急速に立上る。しかし、AE源が試料端面の中央部にあるときは、先行する縦波や、これがモード変換された横波成分および表面波成分などが次々と受波器に到達するため、信号の立上りがゆるやかになる。このことはAE信号からAE源の深さを知る可能性を示唆するものである。凝似AE波伝搬の観察から、試料中を多くのモードのラム波が異なる群速度をもって同時に伝搬して行くことがわかったが、各モードの振動パターンを分離して観測するために、連続波によって共振モードを励振し、可視化した。その結果、同じモード上でも周波数によって振動パターンが大きく変ることがわかった。またこの振動パターンおよび位相速度の実測値はともに理論と良い一致を示した。この方法による位相速度の測定法は映像によってモードを確認しながら行なうため、純電気的測定法にくらべて高い信頼性が得られる。