多周波リニアスキャン法による空中超音波フェーズドアレイを用いた実時間検査への挑戦

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令和4年度における研究実績は，以下の通りである。１．リニアスキャン法の空中超音波フェーズドアレイの制作・・・リニアスキャンを行うための大規模な空中超音波フェイズドアレイを設計するために以下の設計を行った。まず，空中超音波振動子1600個を平面的(縦40個×横40個)に配置した回路基板を設計した。続いて、各空中超音波振動子に対してFPGAから発振した信号を増幅する信号増幅器を設置する回路基板を設計した。なお，この設計においては購入予定のField Programmable Gate Array(FPGA)ボードに合わせて設計した。一方，1600個の振動子を同時に駆動するためには，各回路基板について繰り返しの調整が必要であり，シミュレーションも併用した再設計を繰り返し，約9カ月かけて設計を完成させた。２．駆動アルゴリズムの構築・・・空中超音波フェーズドアレイでリニアスキャンを行うためには，以下の駆動アルゴリズムを構築し，実装する必要がある。まず，リニアスキャンを行う各アレイ領域を指定する。続いて，その領域中の空中超音波振動子を個々に独立して制御し，増幅させた遅延信号を送り込むことで超音波をアレイ開口面中心軸上に集束させる．指定した各アレイ領域からの集束音波を任意に独立して制御を行い，リニアスキャンを実施する。以上のアルゴリズムは，すべてシミュレーション上で設計し，約3カ月かけて完成させた。