安全?安心な社会のための超音波検査のき裂測定精度向上に新指針 －複雑な3D超音波散乱現象を解明するレーザスキャン技術の開発に成功－

安全?安心な社会のための超音波検査のき裂測定精度向上に新指針－複雑な3D超音波散乱現象を解明するレーザスキャン技術の開発に成功－

2022年5月26日 10:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇大学院工学研究科　材料システム工学専攻
准教授　小原良和

【発表のポイント】

レーザスキャン3次元映像化技术を応用することで、き裂で超音波^（注１）が3次元的にどのように散乱するかを捉える计测技术を开発
これまで熟练者の経験に頼っていた超音波検査条件の选定を科学的根拠に基づいて最适化し、き裂端部からの散乱波^（注２）を効率よく计测できる新たな検査装置开発も可能に
航空机、自动车、発电プラント、桥、トンネル、高速道路など多くの分野で、超音波検査のき裂测定精度を高め、安全?安心で持続可能な社会の実现に贡献

【概要】

构造物や工业製品を壊さずに欠陥计测を行う非破壊评価技术の确立は重要な课题となっています。

东北大学大学院工学研究科の小原良和准教授らの研究グループは以前より、米国ロスアラモス国立研究所との国际共同研究により、超音波フェーズドアレイ^（注３）を用いた3次元超音波映像法笔尝鲍厂*の开発を进めています。この度、计测精度向上の键となる散乱波を3次元的に捉える観察法の开発に成功しました。本技术の活用により、これまで熟练者の経験に頼っていた検査を科学的根拠に基づいて最适化し、材料欠陥の新たな超音波検査装置の开発も可能になります。これにより、航空机、自动车、発电プラント、桥、トンネル、高速道路など多くの分野において、超音波検査のき裂测定精度を高め、安全?安心で持続可能な社会への贡献が期待できます。

本研究の内容は5月25日に、英科学誌「Scientific Reports」に掲載されました。

図1　航空机?発电プラントで问题となっている疲労き裂で、超音波が3次元的にどのように散乱するかを直接観察することに成功。実构造物での欠陥に适用することで、き裂端部からの散乱波を効率良く计测できる最适検査条件の选定や新たな検査装置开発につながり、超音波検査の测定精度向上が可能に。

【用语解説】

（注1）超音波：人の耳では聞こえない高い周波数（20 kHz以上）の音。周波数が高い程、直進性に優れるが、減衰の影響も大きくなる。金属材料ではMHz領域（10⁶ 贬锄オーダー）の周波数が利用される。

（注2）散乱波：超音波が欠陥の「面」から跳ね返ってくる反射波とは异なり、欠陥端部などの「点」を起点として、四方八方に飞び散る（＝散乱する）波であり、どの方向にどのような强さで散乱するかは欠陥の微视构造によって复雑に変化する。この散乱波が计测できるかどうかで超音波検査の计测精度が决まるため、散乱现象の解明が不可欠だが、これまでは3次元的な散乱现象を直接観察する计测法がなかった。

（注3）超音波フェーズドアレイ：复数の素子を持つアレイセンサとその制御器により、电子スキャンで内部の映像化が可能。医疗分野で开発され、近年では工业分野への普及も进みつつある。

详细（プレスリリース本文）