アレイUT技術と逆散乱解析の融合による高速・高精度欠陥画像化システムの開発

结合阵列UT技术和逆散射分析开发高速、高精度缺陷成像系统

• 批准号: 18686038
• 负责人: 中畑 和之
• 金额: $ 19.55万
• 依托单位: Ehime University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18686038/
• 关键词: 逆散乱イメージング法; 欠陥画像化; 非破壊検査; アレイ探触子; セクタ計測; フェーズドアレイ探触子; 逆散乱解析; 欠陥可視化; 超音波; 境界要素法

非破壊検査用のアレイ探触子の効率的な利用を目的として,金属材料中に存在する欠陥からのエコー(フルウエーブ)を基に欠陥形状を再構成する逆散乱イメージング技術の開発を行った.本年度は,アレイ探傷器(電子スキャン装置,アレイ探触子)の設計・開発と,開発したアレイ探傷器を用いて逆散乱イメージング法の計測実験による検証を行った.1.昨年度に数値解析によって決定したアレイ探触子の素子配置パターン・ピッチ・素子長さを基に,実際にアレイ探触子を作成した.低周波用(1.5MHz)と高周波用(3MHz)の2つの探触子を作製し,これを制御する電子スキャン装置を研究協力者である日立製作所・河野尚幸研究員と共に設計・開発した.この電子スキャン装置は,汎用の製品と異なり,1素子ずつ超音波送受信が可能である.この機能は逆散乱イメージング法には不可欠なものであり,電子回路の高速制御により実現することができた.2.上記1.で開発したアレイ探傷器を用いて逆散乱法の計測実験による検証を行った.計測実験では,欠陥エコーに含まれる電気ノイズ,探触子の周波数特性等を取り除くために,被検体平面部からの参照波計測を行った.この参照波を用いて,欠陥エコーをデコンボリューションすることによって,逆散乱イメージング法のインプットである散乱波形データを作成する方法を提案した.計測実験の結果,欠陥エコーから金属内部の人工欠陥を再構成することができた.再構成精度は,前年度に実施した数値解析でシミュレーションした通り,現行の他の画像化手法よりも高精度であることが検証できた.また,懸念されていた欠陥エコーの振幅値であるが,セクタ計測を導入することによってゲインを増加することができ,また多方向受信によるエコーの加算平均によってノイズが低減し,結果的にかなり良好なイメージングが可能となった.

为了有效利用阵列探头进行无损检测，我们开发了一种反向散射成像技术，可以根据金属材料中存在的缺陷的回波（全波）重建缺陷形状。今年，我们设计并开发了阵列探伤仪。 （电子扫描装置、阵列探头），并通过逆散射成像方法的测量实验验证了所研制的阵列探伤仪。去年，我们对阵列探头的元件排列模式进行了数值分析。・我们实际上根据间距和元件长度创建了一个阵列探针。我们创建了两个探针，一个用于低频（1.5MHz），一个用于高频（3MHz），并使用电子扫描设备来控制它们。日立制作所的河野这种电子扫描装置是与研究人员共同设计和开发的，与通用产品不同，它能够一次发射和接收一个元素的超声波。这一功能对于逆散射成像至关重要，对于高速控制电子电路实现。 2. 使用上述1中开发的阵列探伤仪，进行了逆散射法的测量实验。在测量实验中，我们研究了缺陷回波中包含的电噪声、探头的频率特性等。为了消除这个问题，我们测量了来自物体平坦表面的参考波，使用该参考波对有缺陷的回波进行解卷积以创建散射波形数据，这是逆散射成像方法的输入作为测量实验的结果。 ，我们提出缺陷生态我们能够根据上述数据重建金属内部的人工缺陷。正如前一年进行的数值分析中所模拟的那样，我们能够验证重建精度高于当前其他成像方法。对于所关注的缺陷回波的幅度值，可以通过引入扇区测量来增加增益，并且通过多方向接收对回波进行平均来减少噪声，从而可以得到非常好的成像。

项目成果

フェーズドアレイ探触子のモデリングと欠陥エコーのシミュレーション

相控阵换能器建模和缺陷回波模拟

• 发表时间: 2007
• 期刊: 機械学会論文集, A編 73巻725号
• 作者: 河野;中畑;廣瀬
• 通讯作者: 廣瀬

3-D flaw imaging by inverse scattering analysis using ultrasonic array transducer

使用超声阵列换能器通过逆散射分析进行 3D 缺陷成像

• 发表时间: 2007
• 期刊: Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation 26(in press)
• 作者: K.Nakahata;T.Saitoh;S.Hirose
• 通讯作者: S.Hirose

フェーズドアレイ探触子のモデリングとパルス波の伝搬シミュレーション

相控阵探头建模和脉冲波传播仿真

• 发表时间: 2006
• 期刊: 日本非破壊検査協会 秋季大会講演概要集
• 作者: 中畑和之;上田拓也;河野尚幸;廣瀬壮一
• 通讯作者: 廣瀬壮一

逆散乱解析法の超音波フェーズドアレイ探傷への応用

逆散射分析方法在超声相控阵探伤中的应用

• 发表时间: 2007
• 期刊: 応用力学論文集 10
• 作者: 中畑和之;上甲智史;廣瀬壮一
• 通讯作者: 廣瀬壮一

超音波リニアアレイ探触子のための逆散乱イメージング法の開発

超声线阵探头逆散射成像方法的研制

• 发表时间: 2006
• 期刊: 応用力学論文集 9巻
• 作者: 中畑和之;廣瀬壮一
• 通讯作者: 廣瀬壮一