Non-destructive inspection of large structures based on laser-induced plasma shock wave excitation technique and polarization interferometer

基于激光诱导等离子体冲击波激发技术和偏振干涉仪的大型结构无损检测

基本信息

批准号：
21H01279
负责人：
細矢直基
金额：
$ 11.48万
依托单位：
Shibaura Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01279/
关键词：
レーザー誘起プラズマ衝撃波非破壊検査 Lamb波偏光干渉計

项目摘要

航空機など大型構造物の欠陥や損傷の検出は，検査員の目視による方法が一般的である．広域の非破壊検査を短時間で実現するために，応募者は，レーザー誘起プラズマ（Laser-Induced Plasma: LIP）加振により生成されたLamb波（弾性波）を用いる方法を実現した．本手法により，非接触非破壊で人工的に設けた亀裂を検出できた．接触式デバイスでは100点計測（検査領域は1辺が100 mmの正方形）に6時間を要していたものを，本手法では2601点計測で40分に短縮することに成功したが，さらなる短縮化が必要である．本研究では，LIP加振と偏光干渉計を組み合わせたLIP偏光干渉計を構築する．そして，本システムによりLamb波を面計測（従来は点計測）することで，広域非破壊検査の時間をさらに短縮する．令和3年度は，偏光干渉計を導入し，調和加振における振動応答を計測した．対象物を従来の接触式加振器により振動させ，その応答を本システムと従来のレーザードップラー振動計により計測し，得られた両者の振動応答を比較評価したところ，固有振動数，固有振動モードは非常によく一致することを確認した．令和4年度は，LIP加振と偏光干渉計を組み合わせたLIP偏光干渉計を構築し，本システムによるLamb波計測を実現した．ミラーを供試体として，これにLIP衝撃波を用いてLamb波を生成した．そして，従来のレーザードップラー振動計による点計測により，供試体に非接触でLamb波を生成できていることを明らかにした．また，LIP偏光干渉計でLIP衝撃波により生成されたLamb波を面計測で可視化し，レーザードップラー振動計および本システムにより得られたLamb波の位相速度を比較評価した．

检查员在视觉上检查大型结构（例如飞机）中的缺陷和损坏的常见方法。为了在短时间内实现广泛的非破坏性测试，申请人已经意识到了一种使用激光诱导的血浆（LIP）激发产生的羔羊波（弹性波）的方法。该方法能够检测非接触且无损的人为形成的裂纹。在接触设备中，100分测量区（检查区为100毫米的正方形）需要6个小时，但是通过2601分测量，该方法成功地将测量值降低到40分钟，但需要进一步降低。在这项研究中，我们将构建一个结合唇振动和偏振干涉仪的唇偏用干涉仪。该系统进一步减少了通过表面测量（以前的点测量值）进行广泛的非破坏性测试所需的时间。在2021财年，引入了偏振干涉仪以测量谐波振动期间的振动响应。该物体是通过常规接触型振动器振动的，并且使用该系统和常规的激光多普勒振动器测量对象的响应，当比较和评估两个获得的两个振动响应响应时，可以证实天然频率和自然振动模式非常相似。在2022财年中，构建了一个结合了唇振动和偏振干涉仪的唇偏用干涉仪，并使用该系统实现了羔羊波测量。使用镜子作为标本，使用唇部冲击波产生羔羊波。还揭示了使用常规激光多普勒振动仪使用点测量值，可以生成羔羊波，而无需与样品接触。此外，使用唇极化干涉仪使用表面测量值可视化唇部冲击波产生的羔羊波，并比较并评估了通过激光多普勒振动仪和该系统获得的羔羊波的相位速度。

项目成果

期刊论文数量（16）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

レーザーインパルス加振力の制御

激光脉冲激振力的控制

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Soyama Hitoshi;Iga Yuka;Soyama Hitoshi;桑田堅叶，長谷川登，錦野将元，細矢直基
通讯作者：
桑田堅叶，長谷川登，錦野将元，細矢直基

偏光干渉計による振動モード形の可視化

使用偏振干涉仪可视化振动模式形状

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Pradnya Vivekanand Pise;Yuichi Hiratsuka;宮下和大，増田容一，郡司芽久，福原洸，多田隈建二郎，石川将人;平田幸太郎，森川颯日，細矢直基，長田悠希，丹羽隼人，大沼隼志
通讯作者：
平田幸太郎，森川颯日，細矢直基，長田悠希，丹羽隼人，大沼隼志

Defect detection of concrete in infrastructure based on Rayleigh wave propagation generated by laser-induced plasma shock waves

基于激光诱导等离子体冲击波产生的瑞利波传播的基础设施混凝土缺陷检测

DOI：
10.1016/j.ijmecsci.2021.107039
发表时间：
2022
期刊：
International Journal of Mechanical Sciences
影响因子：
7.3
作者：
Sho Wakata;Naoki Hosoya;Noboru Hasegawa;Masaharu Nishikino
通讯作者：
Masaharu Nishikino

Measurements of S0 mode Lamb waves using a high-speed polarization camera to detect damage in transparent materials during non-contact excitation based on a laser-induced plasma shock wave

DOI：
10.1016/j.optlaseng.2021.106770
发表时间：
2021-08-24
期刊：
OPTICS AND LASERS IN ENGINEERING
影响因子：
4.6
作者：
Hosoya, Naoki;Katsumata, Tsubasa;Kanda, Atsushi
通讯作者：
Kanda, Atsushi

High-Frequency, low-voltage oscillations of dielectric elastomer actuators

介电弹性体执行器的高频、低压振荡

DOI：
10.35848/1882-0786/ac3d41
发表时间：
2021
期刊：
Applied Physics Express
影响因子：
2.3
作者：
Wiranata Ardi;Kanno Makoto;Chiya Naoki;Okabe Hozuma;Horii Tatsuhiro;Fujie Toshinori;Hosoya Naoki;Maeda Shingo
通讯作者：
Maeda Shingo