ポーリング制御した圧電フィルムによる3次元音響撮像用符号化アレイ圧電素子の開発

使用轮询控制压电薄膜开发用于 3D 声学成像的编码阵列压电元件

• 批准号: 14750349
• 负责人: 村田 頼信
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Wakayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750349/
• 关键词: 高分子圧電材料; P(VDF-TrFE); 超音波アレイトランスデューサ; 積層圧電フィルム; ポーリング; 漏洩レイリー波; 符号化開口; 超音波撮像; 超音波トランスデューサ; 深溝玉軸受; 転動疲労; P (VDF-TrFE)

本年度は,(1)ポーリング制御による符号化アレイ超音波トランスデューサの開発,(2)超音波非線形性測定用高分子超音波トランスデューサの開発,(3)エッジ波抑制型高分子超音波トランスデューサの開発,を主な項目として研究を行った.以下に,得られた研究成果について述べる.(1)昨年度の成果をふまえて単一の高分子圧電膜に31bit長のM系列で重み付け可能な符号化超音波アレイトランスデューサを作製した.これにより,膜内の双極子の方向分布のみで音響波を空間的に変調することが可能となった.しかも信号線は1本のみであり,大幅なシステムの簡略化が可能であることを見いだした.また,走査することなくワンショット・アクションによる2Dもしくは3D超音波撮像の可能性を実証した.(2)超音波の非線形性測定よって,これまで探傷が困難であった閉口亀裂の評価を提案した.そして,非線形測定に適した超音波探触子を高分子膜で開発することを試みた.高分子圧電膜を積層し,送信時と受信時でアクティブな圧電膜の厚さを変えることにより,超音波探触子自身の周波数特性を制御する方法を考案した.これにより,基本波成分と二次高調波成分を効率よく測定することが可能となり,非線形性の測定感度と定量性が向上した.(3)これまで,電極を漏洩レイリー波用と直接反射波用とに分割することにより,互いに干渉することなく漏洩レイリー波の音速を高精度に測定する集束超音波トランスデューサを開発してきた.しかしながら,有限な開口の端部から放射されるエッジ波が漏洩レイリー波の音速測定の精度に影響を及ぼしていることが明らかとなった.そこで,エッジ波の指向性を制御することで,その影響を低減することを考案し,そのように働く開口形状を持つ超音波集束トランスデューサを開発した.これにより,更なる高精度な漏洩レイリー波の音速測定が可能となった.

This year, we will conduct research on (1) the development of ultrasonic wave transmission system,(2) the development of polymer ultrasonic wave transmission system for ultrasonic nonlinearity measurement, and (3) the development of polymer ultrasonic wave transmission system with wave suppression. The following is a summary of the research results. (1)Last year's results showed that the polymer voltage film was 31bit long and M series could be used to control the symbolic ultrasonic wave. The directional distribution of the dipole in the membrane and the spatial modulation of the acoustic wave are possible. The signal line is 1 in the original, and the system is simplified greatly. To investigate the possibility of 2D ultrasound imaging, we have demonstrated the possibility of 3D ultrasound imaging. (2)Ultrasonic non-linear measurement is difficult to detect and evaluation of cracks. Non-linear measurement of polymer film by ultrasonic probe A method for controlling the frequency characteristics of ultrasonic probes is proposed. The fundamental wave component and the second order high-pitched wave component are measured quantitatively. (3)The electrode leakage wave is used for splitting, the interference wave is used for splitting, and the sound speed is used for splitting. The end of the finite aperture has an influence on the accuracy of the measurement of the speed of sound of the leakage wave. The directivity of the ultrasonic wave is controlled, and the influence of the ultrasonic wave is reduced. Therefore, it is possible to measure the speed of sound of leakage waves with high accuracy.

项目成果

Evaluation for the rolling fatigue in deep groove ball bearings using a new focusing ultrasonic transducer made of piezoelectric copolymer

使用压电共聚物制成的新型聚焦超声换能器评估深沟球轴承的滚动疲劳

• 发表时间: 2005
• 期刊: The Third US-Japan Symposium on Advancing Applications and Capabilities in NDE
• 作者: Y.Murata;H.Toda;M.Kiji;N.Oguma
• 通讯作者: N.Oguma

Y.Murata: "Development of a wide-band ultrasonic transducer with low frequency characteristic using laminated piezoelectric copolymer"Proc. of the 6th Far East Conference on Non-Destructive Testing. 135-140 (2002)

Y.Murata：“使用层压压电共聚物开发具有低频特性的宽带超声波换能器”Proc。

H.Toda: "Non-destructive evaluation of the integrity of electrofusion joint in PE gas pipes using a focused ultrasonic"Proc. of the 6th Far East Conference on Non-Destructive Testing. 517-522 (2002)

H.Toda：“使用聚焦超声波对 PE 燃气管中电熔接头的完整性进行无损评估”Proc。

超音波探触子

超声波探头

• 发表时间: 2006