フェーズドアレイ探触子の設計および制御法の最適化に関する研究

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平成17年度は、以下の二項目の研究を行った。「アレイ探触子から発生する入射波動場の実験および数値シミュレーションによる解析」接触型、P波のアレイ探触子に対して、数値解析と実験により各素子から発生する入射波動場の解析を行った。実験では、板試験体に密着させたアレイ探触子から超音波を入射し、受信はハイドロフォンを用いた水浸法によって行った。計測結果は、高周波近似によって得られた近似理論解と比較を行い、隣接するアレイ素子の間でその程度は素子ごとに異なるものの、機械的な相互作用が発生していることが分かった。また、フェーズドアレイ探触子としてビーム合成を行ったときに、素子間の相互作用が入射波動場形成に与える影響についても調べ、正確なビーム制御には素子間相互作用を予め定量化しておくことが重要であることを示した。「開口合成法を用いたアレイ探傷データからの欠陥形状再構成」開口合成法は簡便でロバストな方法であるが、各種計測条件が画像化結果に与える影響については明らかでない部分が多い。そこで、リニアアレイ探触子によって板材内部の欠陥を探傷する場合に条件設定を絞り、探触子位置、素子間隔が開口合成結果に与える影響について数値シミュレーションによって調べた。その結果、素子間隔よりもアレイ探触子全体としての開口の大きさが重要であること、探触子位置によって再構成される欠陥境界の部位が変化すること、板裏面からの反射波の利用が画像化において有効であること等が分かった。実験的検討としては、SH波のリニアアレイ探触子を用意し、鋼材中模擬欠陥の形状再構成を行った。複数の位置でアレイ探触子を使って計測を行い、その結果を使って開口合成を行ったところ、シミュレーションで予め調べた知見を裏付ける結果が得られた。