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【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　教授　小原良和

【発表のポイント】

• コンクリートの内部欠陥を3次元で映像化できる超音波^（注1）计测技术の新方式を开発しました。
• 既报の3次元超音波映像法笔尝鲍厂^（注2）（以下、笔尝鲍厂）技术をさらに発展させ、検査対象に応じて最适周波数を自动で选択できる新システムを実现しました。
• 本成果は、トンネル、桥梁、高速道路などの老朽化が进むコンクリートインフラの安全性?信頼性の评価?向上に贡献します。

【概要】

构造物内部の欠陥を非破壊で评価する技术は、老朽化が进むインフラの维持管理に不可欠です。内部欠陥の検査には超音波が広く用いられ、近年は医疗分野で开発された超音波フェーズドアレイ^（注3）の工业利用も进んでいます。しかし、コンクリートは超音波の减衰が极めて大きく、既存の超音波フェーズドアレイ装置では内部を计测できないという课题がありました。

东北大学大学院工学研究科の小原良和教授、藤川裕翔大学院生らの研究グループは、米国ロスアラモス国立研究所との国际共同研究により、これまで开発してきた圧电探触子送信^（注4）とレーザ受信による超多素子2次元マトリクスアレイ^（注5）を组み合わせた笔尝鲍厂を発展させ、検査対象に応じて最适周波数を自动で选択する広帯域送受信システムを融合した「周波数自动可変型笔尝鲍厂」を开発しました。その结果、多様なコンクリート内部の欠陥を3次元で可视化することに成功しました（図1）。本成果は、老朽化コンクリートインフラの危険箇所の特定に大きく贡献する技术です。

本研究成果は1月27日（米国時間）に、応用物理学分野の学術誌Applied Physics Lettersに掲載されました。また、Featured Articleに選ばれました。

図1．老朽化コンクリートインフラ（トンネル、桥梁、高速道路など）で问题となる内部欠陥（剥离）を本研究で开発した3次元超音波映像法笔尝鲍厂（左）で映像化した结果（右）

【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。周波数が高いほど直進性に優れるが、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. 3次元超音波映像法PLUS
Piezoelectric and Laser Ultrasonic System。
圧电探触子による超音波送信と、レーザドップラ振动计による非接触?多点受信を组み合わせた、研究グループ独自の3次元超音波映像法。
本研究グループは既报として以下の成果を発表している。
?2020年9月23日プレスリリース「材料内部の欠陥を3次元で可视化できる高分解能超音波映像法を开発」
?2022年5月26日プレスリリース「安全?安心な社会のための超音波検査のき裂测定精度向上に新指针」

注3. 超音波フェーズドアレイ
复数の素子を持つアレイ型超音波センサとその制御器を组み合わせ、电子スキャンにより内部を映像化する技术。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。

注4. 圧電探触子送信
电圧をかけると、伸び缩みする圧电材料から构成される超音波センサ。圧电材料に高周波の电圧信号を加えることで、超音波を送信できる。

注5.2次元マトリクスアレイ
正方形の圧电素子を2次元的に并べた复数素子を持つ超音波センサ。

【论文情报】

タイトル：Auto-frequency-adaptive 3D ultrasonic phased-array imaging system for highly attenuative materials
著者：Yuto Fujikawa, Yoshikazu Ohara, and Timothy J. Ulrich
*責任著者：東北大学大学院工学研究科　教授　小原 良和
掲載誌：Applied Physics Letters
顿翱滨：

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学大学院工学研究科材料システム工学専攻
教授　小原 良和
TEL: 022-795-7358
Email: y-ohara*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
東北大学大学院工学研究科?工学部 情報広報室
担当　沼澤 みどり
TEL: 022-795-5898
Email: eng-pr*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）