MUSIC等の固有値解析法を用いた高分解能材料欠陥位置標定システムの開発研究

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本申請研究では超音波探傷試験における材料の欠陥位置を推定する場合の高分解能化並びに高精度化を図ることを目的として,MUSICアルゴリズムを同試験で得られる受信信号に適用するための方法を提案するとともに,その方法を具備した高分解能欠陥位置標定システムを開発することにある.この場合,取り扱う信号は材料中を伝搬する"音波"となることから,本申請研究では基礎検討として,空気中を伝搬する音波の発信位置を標定し得るシステム開発を行った.特に,非破壊検査を想定して,音波の発信源が信号を受信するセンサ群から近距離場にある場合を想定して検討を行ったが,得られた結果を要約すると以下の通りとなる.1.音波源位置の高分解能推定を可能にするためのMUSICアルゴリズムを提案するとともに,その数式化を行った.特に,使用するセンサ(AEセンサや加速度センサ)が角度指向性を有する場合を想定し,指向性を考慮しうるアルゴリズムを提案した.そして,指向性を考慮したアルゴリズムの性能をコンピュータシミュレーションによって確認した結果,高分解能非破壊試験を実現するために必要となる十分な性能を有していることを確認した.さらにはシミュレーションの結果を実験によって確認した.2.音波源位置の同定法として,本研究で検討するMUSIC法に対して,一般的に用いられている音響ホログラフィ(AH)法や改良型音響ホログラフィ(MAH)法を比較対象としてシミュレーション,並びに実験的に検討した.その結果,MUSIC法では最も高い分解能を有することが確認できたものの,同定位置の精度については大きな変化がないことが確認された.一方,AH法やMAH法においては複数の同一周波数発信源がある場合には同定精度の大きな低下を生じるが,MUSIC法においては空間移動平均法との併用によって,当該環境下であっても音源同定を行いうる可能性があることを確認した.