フェーズドアレイ探触子の設計および制御法の最適化に関する研究

相控阵探头设计及控制方法优化研究

基本信息

批准号：
15760344
负责人：
木本和志
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

平成17年度は、以下の二項目の研究を行った。「アレイ探触子から発生する入射波動場の実験および数値シミュレーションによる解析」接触型、P波のアレイ探触子に対して、数値解析と実験により各素子から発生する入射波動場の解析を行った。実験では、板試験体に密着させたアレイ探触子から超音波を入射し、受信はハイドロフォンを用いた水浸法によって行った。計測結果は、高周波近似によって得られた近似理論解と比較を行い、隣接するアレイ素子の間でその程度は素子ごとに異なるものの、機械的な相互作用が発生していることが分かった。また、フェーズドアレイ探触子としてビーム合成を行ったときに、素子間の相互作用が入射波動場形成に与える影響についても調べ、正確なビーム制御には素子間相互作用を予め定量化しておくことが重要であることを示した。「開口合成法を用いたアレイ探傷データからの欠陥形状再構成」開口合成法は簡便でロバストな方法であるが、各種計測条件が画像化結果に与える影響については明らかでない部分が多い。そこで、リニアアレイ探触子によって板材内部の欠陥を探傷する場合に条件設定を絞り、探触子位置、素子間隔が開口合成結果に与える影響について数値シミュレーションによって調べた。その結果、素子間隔よりもアレイ探触子全体としての開口の大きさが重要であること、探触子位置によって再構成される欠陥境界の部位が変化すること、板裏面からの反射波の利用が画像化において有効であること等が分かった。実験的検討としては、SH波のリニアアレイ探触子を用意し、鋼材中模擬欠陥の形状再構成を行った。複数の位置でアレイ探触子を使って計測を行い、その結果を使って開口合成を行ったところ、シミュレーションで予め調べた知見を裏付ける結果が得られた。

2005年，我们进行了以下两项研究。 “通过实验和数值模拟分析阵列探头产生的入射波场” 我们对接触型和 P 波阵列探头 Ta 进行了数值分析和实验，分析了每个元件产生的入射波场。实验中，从与板状试样紧密接触的阵列探头注入超声波，并使用水听器通过水浸法进行接收。将测量结果与高频近似得到的近似理论解进行比较，发现相邻阵元之间存在机械相互作用，尽管相互作用的程度因阵元而异。此外，当作为相控阵探头进行波束合成时，还研究了元件之间的相互作用对入射波场形成的影响，并且需要预先量化元件之间的相互作用以进行精确的光束控制。表明很重要。 “使用孔径合成法从阵列探伤数据重建缺陷形状” 虽然孔径合成法是一种简单且鲁棒的方法，但对于各种测量条件对成像结果的影响，还有很多方面尚不清楚。因此，当使用线阵探头检测板内缺陷时，我们缩小了条件，并通过数值模拟研究了探头位置和元件间距对孔径合成结果的影响。因此，阵列探头整体孔径的大小比元件间距更重要，重建的缺陷边界部分根据探头位置以及来自阵列背面的反射波的使用而变化。发现该板对成像有效。作为实验研究，我们准备了SH波线阵探头并重建了钢中模拟缺陷的形状。当使用阵列探针在多个位置进行测量并使用结果进行孔径合成时，获得的结果支持了之前通过模拟研究的发现。