51探花

【本学研究者情报】

〇工学研究科　准教授　小原良和

【発表のポイント】

• 通常见えない"闭じたき裂^（注１）"を高感度に计测できる超音波^（注２）映像法を开発
• 冷却スプレーを喷射することで、"闭じたき裂"を一时的に开かせながら、表面近傍の欠陥を映像化できる表面波フェーズドアレイ^（注３）で计测することに成功
• 桥梁や発电プラント?航空机エンジンなどの安全性?信頼性の向上に贡献

【概要】

桥梁?発电プラントなどのインフラ构造物や航空机エンジン内の见えない欠陥を可视化する非破壊评価技术は、安心?安全な社会実现のための重要な课题です。最近は、医疗分野で开発された超音波フェーズドアレイ^（注４）が工业分野の非破壊评価に応用されていますが、これを発电プラントや航空机エンジンなど过酷环境下に晒される部材表面の非破壊评価に応用するには、次の2つの课题がありました。

(1)従来の超音波フェーズドアレイでは、表面直下はノイズの影响があり计测できない
　(2)特に高温に晒された部材は热によってき裂が闭じる（密着する）ため、计测感度が低下する

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、これらの课题を解决する独自の超音波映像法「表面波フェーズドアレイ」を开発し、同大学流体科学研究所の内一哲哉教授らの研究グループとの共同研究により実証しました。エアダスターのような冷却スプレー^（注５）を用いて、闭じたき裂を一时的に开かせることで、表面を伝わる超音波（表面波^（注６））を用いた高感度计测に成功しました（図1）。これにより、过酷な高温环境に晒される発电プラント、航空机エンジンの部材の非破壊评価や桥梁?トンネルなどの构造物の初期劣化の検知が可能となり、安全性?信頼性の向上に贡献します。

本研究の内容は10月21日に、贰濒蝉别惫颈别谤社の学术誌「鲍濒迟谤补蝉辞苍颈肠蝉」に掲载されました。

図1 発電プラントで問題となっている高温環境で閉じたき裂に対して、冷却スプレーを噴射しながら表面波フェーズドアレイ（左）により映像化した結果（右）

【用语解説】

（注1）闭じたき裂：通常、超音波はき裂面の间の空気层で反射するが、き裂面间が密着した「闭じたき裂」では超音波が透过し、反射が起こらないため、超音波検査で见逃しの要因となる。従来法では検査が困难なき裂。

（注2）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 Hzオーダー）の周波数が利用される。

（注3）表面波フェーズドアレイ：超音波フェーズドアレイは、縦波（地震で最初に到达する縦揺れに相当）を用いるが、センサの直下は励振电圧の影响で映像化できない。一方、表面波フェーズドアレイは、表面波を用いるため、表面欠陥を高感度に映像化可能。

（注4）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。

（注5）冷却スプレー：エアダスターのようなスプレーであり、喷射箇所を局所的に－55℃まで急速冷却できる。

（注6）表面波：表面に沿って伝わる超音波であり、レイリー波とも呼ばれる。表面の欠陥に感度が高い。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

< 研究に関して >
东北大学大学院工学研究科
材料システム工学専攻 准教授 小原 良和
電話 022-795- 7358
E-mail: ohara*material.tohoku.ac.jp
（*を蔼に置き换えてください）

< 報道に関して >
东北大学工学研究科情报広报室
担当 沼澤 みどり
TEL: 022-795-5898
E-mail: eng-pr*grp.tohoku.ac.jp
（*を蔼に置き换えてください）