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．

飞机等大型结构的缺陷和损坏通常由检查员通过目视检查来发现。为了在短时间内实现大面积的无损检测，申请人开发了一种利用激光诱导等离子体（LIP）激发产生的兰姆波（弹性波）的方法。使用这种方法，我们能够以非接触和非破坏性的方式检测人工产生的裂缝。使用接触装置测量100个点（检查区域为边长为100mm的正方形）需要6个小时，而该方法测量了2601个点，成功地将时间缩短至40分钟，但还需要进一步缩短。有必要在本研究中，我们将构建一个结合了 LIP 激发和偏振干涉仪的 LIP 偏振干涉仪。该系统通过测量整个区域的兰姆波（传统上是点测量），进一步缩短了广域无损检测所需的时间。在 2021 财年，我们引入了偏振干涉仪，并测量了谐波激励期间的振动响应。使用传统的接触式振动器使物体振动，使用该系统和传统的激光多普勒振动计测量响应，并对获得的振动响应进行比较和评估，并确定固有频率和固有振动模式。非常匹配。 2020财年，我们构建了将LIP激发和偏振干涉仪相结合的LIP偏振干涉仪，并使用该系统实现了兰姆波测量。使用镜子作为样本，我们使用 LIP 冲击波产生兰姆波。我们还证明，使用传统的激光多普勒测振仪进行点测量，可以在不接触样本的情况下产生兰姆波。另外，通过使用LIP偏振干涉仪的表面测量来可视化由LIP冲击波产生的兰姆波，并且对由激光多普勒振动计和本系统获得的兰姆波的相速度进行比较和评价。

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