超音波ビームの能動的制御に基づく高付加価値・大型鋼材向け高速非破壊検査手法の確立

基于超声波束主动控制的高附加值大型钢材高速无损检测方法的建立

• 批准号: 18J10757
• 负责人: 宮本 隆典
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J10757/
• 关键词: 非破壊検査; 角鋼片; 超音波透過法

本研究の目的は，大型鋼材の内部欠陥を実用可能な速度で検出する手法を確立することである．本年度は(i)超音波対面反射波の伝搬時間に着目した欠陥深さ位置情報の取得，(ii)平面波送信による計測の高速化，(iii)集束超音波送信による大型鋼材への対応を行った．(i)超音波の減衰に対応するために，従来用いられている欠陥からの反射波でなく，透過波の伝搬時間に着目した手法を提案してきたが，透過波のみでは深さ位置の情報が得られない．そこで，対面反射波にも透過波と同様に伝搬時間に欠陥による影響が表れることを数値シミュレーションおよび試験片を用いた実験により確認し，透過波との併用により欠陥の深さ位置の推定が可能となることを示した．(ii)計測の高速化のため，平面波送信による超音波信号の送信回数を削減した手法を提案した．これまで機械的または電子的走査により送波器および受波器の位置を変えての超音波信号の送受を行っていたが，送波器アレイから信号を同時に送信して形成した平面波を受波器アレイにて受信し，その伝搬時間の変動に着目する．この手法により１回のみの超音波送受で高速に欠陥検出が行えること，および平面波の角度を変えて数回送信することで欠陥の位置情報が取得可能であることを数値シミュレーションにより示した．(iii)より大型な鋼材の内部欠陥の検出を可能とするため，集束超音波の透過波に着目した手法を提案した．単一の送波器を用いた時と比べ，ノイズの影響を低減可能であり，空間分解能が向上することが数値シミュレーションにより示された．

这项研究的目的是建立一种以实用速度检测大钢材材料中内部缺陷的方法。今年，我们获得了关注超声波传播时间的缺陷深度位置信息，（ii）通过平面波传输提高测量速度，（iii）使用重点的超声波传输处理大型钢材材料。 （i）为了对超声波衰减做出响应，我们提出了一种方法，该方法着重于传播波的传播时间，而不是过去曾经使用过的缺陷中反射的波，但是无法仅使用传输波来获得有关深度位置的信息。因此，我们证实，缺陷对传播时间的影响也反映在面对面反射波，就像传输波一样，通过使用测试样品进行的数值模拟和实验，并表明，当与传输的波相结合时，可以估计缺陷的凹入位置。 （ii）为了加快测量速度，我们提出了一种减少平面波传输传输的超声信号数量的方法。到目前为止，通过更改发射器和接收器的位置，通过机械或电子扫描传输和接收超声波信号，但是接收器阵列同时接收来自发射器阵列的信号形成的平面波是由接收器阵列接收的，并且波浪传播时间的变化集中在重点上。数值模拟表明，仅通过一次超声传输和接收，可以高速进行缺陷检测，并且可以通过以平面波的不同角度传输多次来获得缺陷位置信息。 （iii）为了在较大的钢材材料中检测内部缺陷，我们提出了一种侧重于聚焦超声波传输波的方法。数值模拟表明，与使用单个发射器相比，噪声的影响可以降低，并改善了空间分辨率。

项目成果

Defect Detection in Billet Using Plane-Wave and Time-of-Flight Deviation with Transmission Method

• DOI: 10.1109/ultsym.2018.8579782
• 发表时间: 2018-10
• 期刊: 2018 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS)
• 作者: R. Miyamoto;K. Mizutani;N. Wakatsuki;T. Ebihara

Defect detection inside billet by ultrasonic transmission method using phased array technique

采用相控阵技术的超声波传输法检测钢坯内部缺陷

• 发表时间: 2018
• 作者: Ryusuke Miyamoto;Koichi Mizutani;Tadashi Ebihara;and Naoto Wakatsuki
• 通讯作者: and Naoto Wakatsuki

超音波対面反射波の伝搬時間変動に基づく角鋼片内部欠陥検出における鋼片サイズの影響

基于超声波面对面反射波传播时间变化的钢坯尺寸对方钢坯内部缺陷检测的影响

• 发表时间: 2018
• 作者: 宮本隆典;水谷孝一;若槻尚斗;海老原格
• 通讯作者: 海老原格

角度の異なる複数平面波を用いた超音波透過法による角鋼片内部欠陥検出

多个不同角度平面波超声透射法检测方钢件内部缺陷

• 发表时间: 2019
• 作者: 宮本隆典;水谷孝一;若槻尚斗;海老原格
• 通讯作者: 海老原格

超音波対面反射波の伝搬時間変動に着目した角鋼片内部欠陥検出の実験的検証

关注超声波面对面反射波传播时间变化的方钢坯内部缺陷检测实验验证

• 发表时间: 2018
• 作者: 宮本隆典;水谷孝一;若槻尚斗;海老原格
• 通讯作者: 海老原格