多周波リニアスキャン法による空中超音波フェーズドアレイを用いた実時間検査への挑戦

使用多频率线性扫描方法使用机载超声相控阵进行实时检测的挑战

• 批准号: 22K04624
• 负责人: 大隅 歩
• 金额: $ 2.25万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04624/
• 关键词: 強力超音波; 空中超音波; 高速計測; 空中超音波フェイズドアレイ; 非破壊検査; 非接触検査; 高速検査; フェイズドアレイ

令和4年度における研究実績は，以下の通りである。１．リニアスキャン法の空中超音波フェーズドアレイの制作・・・リニアスキャンを行うための大規模な空中超音波フェイズドアレイを設計するために以下の設計を行った。まず，空中超音波振動子1600個を平面的(縦40個×横40個)に配置した回路基板を設計した。続いて、各空中超音波振動子に対してFPGAから発振した信号を増幅する信号増幅器を設置する回路基板を設計した。なお，この設計においては購入予定のField Programmable Gate Array(FPGA)ボードに合わせて設計した。一方，1600個の振動子を同時に駆動するためには，各回路基板について繰り返しの調整が必要であり，シミュレーションも併用した再設計を繰り返し，約9カ月かけて設計を完成させた。２．駆動アルゴリズムの構築・・・空中超音波フェーズドアレイでリニアスキャンを行うためには，以下の駆動アルゴリズムを構築し，実装する必要がある。まず，リニアスキャンを行う各アレイ領域を指定する。続いて，その領域中の空中超音波振動子を個々に独立して制御し，増幅させた遅延信号を送り込むことで超音波をアレイ開口面中心軸上に集束させる．指定した各アレイ領域からの集束音波を任意に独立して制御を行い，リニアスキャンを実施する。以上のアルゴリズムは，すべてシミュレーション上で設計し，約3カ月かけて完成させた。

2020财年的研究结果如下。 1.使用线性扫描方法制造机载超声相控阵：为了设计用于执行线性扫描的大规模机载超声相控阵，进行了以下设计。首先，我们设计了一块电路板，其上以平面方式排列了 1,600 个机载超声换能器（垂直 40 个，水平 40 个）。接下来，我们设计了一块电路板，为每个机载超声换能器安装信号放大器，以放大 FPGA 振荡的信号。该设计旨在与计划购买的现场可编程门阵列 (FPGA) 板相匹配。然而，为了同时驱动1600个振动器，需要反复调整每块电路板，经过反复重新设计和仿真，大约花了九个月的时间才完成设计。 2.构建驱动算法：为了使用机载超声相控阵执行线性扫描，需要构建并实现以下驱动算法。首先，指定要线性扫描的每个阵列区域。接下来，该区域中的机载超声换能器被单独控制，并发送放大的延迟信号，以将超声聚焦在阵列孔径表面的中心轴上。任意独立控制来自每个指定阵列区域的聚焦声波进行线性扫描。上述所有算法都是通过模拟设计的，大约花了三个月的时间才能完成。

项目成果

Simulation of Surface Acoustic Wave in Shallow Layer of Heated Mortar Under Multi-frequency Ultrasound Irradiation

多频超声辐照下加热砂浆浅层表面声波模拟

• 发表时间: 2022
• 作者: 清水鏡介;大隅歩;伊藤洋一;Tomohide Iketani; Kota Kodama; Ayumu Osumi; Youichi Ito;Fumiya Hamada; Kyosuke Shimizu; Ayumu Osumi; Youichi Ito;Ayumu Osumi; Tomohide Iketani; Youichi Ito
• 通讯作者: Ayumu Osumi; Tomohide Iketani; Youichi Ito

Visualization of Leaky Wave Propagation from Thin Metal Plate with Defects by Nonlinear Airborne Ultrasound Excitation

通过非线性机载超声波激励从有缺陷的薄金属板中传播漏波的可视化

• 发表时间: 2022
• 作者: 清水鏡介;大隅歩;伊藤洋一;Tomohide Iketani; Kota Kodama; Ayumu Osumi; Youichi Ito;Fumiya Hamada; Kyosuke Shimizu; Ayumu Osumi; Youichi Ito
• 通讯作者: Fumiya Hamada; Kyosuke Shimizu; Ayumu Osumi; Youichi Ito

非線形空中超音波波源走査法による非破壊検査

非线性航空超声波源扫描法无损检测

• 发表时间: 2023
• 作者: Yotaro Iida;Hikaru Nishida;Yumi Wakita;大隅歩
• 通讯作者: 大隅歩

非線形空中超音波を利用したピッチキャッチ法による金属薄板を対象とした非接触非破壊評価

使用非线性机载超声的一发一收方法对薄金属板进行非接触式、无损评估

• 发表时间: 2022
• 作者: 濱田郁哉;清水鏡介,大隅歩,伊藤洋一
• 通讯作者: 清水鏡介,大隅歩,伊藤洋一

円環型圧電セラミックスを用いた小型低周波空中超音波エミッタの検討

环形压电陶瓷小型低频空中超声波发射器的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 濱田郁哉;清水鏡介,大隅歩,伊藤洋一;浅野千春,大隅歩,伊藤洋一
• 通讯作者: 浅野千春,大隅歩,伊藤洋一