超音波パルスの可視化試験装置の開発; 偏光シュリーレン法装置の開発試験(1)

Development for visual test equipment of the ultrasonic pulse waveform; Development and test result of polarized light schlieren method equipment (1)

谷本 健一*; 伊達 和博*; 菊池 晧*; 佐藤 稔*

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超音波探傷試験における欠陥の検出や欠陥の性状を評価する際は,超音波探傷試験に使用する超音波探触子から放射された超音波ペルスの音場や超音波パルスの波形等に関する性能を知る必要がある。超音波探触子の性能評価法として,今までは,水中の超音波パルスはシュリーレン法装置で,固体モデル中の超音波パルスは光弾性実験法装置で別々に行っていた。水浸型超音波探触子や直接接触型超音波探触子などの総合的な性能評価や検定などを行うことができなかった。この問題を解決するために,シュリーレン法と光弾性実験法の両方の特徴を応用して,水中と固体モデル中の超音波パルスを同時に可視化できる,偏光シュリーレン法を考案した。偏光シュリーレン法の原理に基づき,2面対向法のシュリーレン法装置と偏光板および偏光板製ナイフエッジを組み合わせた偏光シュリーレン法装置を試作開発した。偏光シュリーレン法装置で,観測用の水槽内に配置したパイレックスガラス製の固体モデルを水浸探傷法で探傷して,その際の起音波パルスが水中と固体モデル中で同時に可視化できることの確認と,可視化像から超音波パルスを定量的に測定することができる可能性について試験した。試験の結果,水中と固体モデル中の超音波パルスが同時に可視化でき,可視化像から水中,水中と固体モデルの境界部,固体モデル中の超音波パルスの音圧分布,方向,周波数,波動モード等が定量的に測定できる見通しを得た。今後は,偏光シュリーレン法装置の機能性能の向上試験と改良等を図って行く計画である。

It is necessary for detecting and characterizing the defects with ultrasonic non-destructive testing to know the characteristics of the sound field and the pulse waveform transmitted by a ultrasonic probe. As a visual measuring technique relating the ultrasonic pulse waveform and sound pressure field generated by the probe, schlieren method for the wave in water and photo-elastic method for the wave in solid were used separately. Since there is a difficulty to observe simultaneously the sound field in the water and the solid by each method respectively, various types of the probe, such as a immersion type probe which is widly used in ultrasonic testing, cannot by evaluated and authorized the overall performance of the probe. To remove this difficulty, we have developed the polarized light schlieren method, which is combined the schlieren method with the photo-elastic method, for the visualization of ultrasonic pulses in both water and solid simultaneously. Following the principle of the polarized light schlieren method, we have made the visual test equipment having two concave mirrors, a polarizer and a knife edge made by polarizer film. Using this equipment, we have examined the performance and the possibility of the quantitative measurement of ultrasonic wave from the visual images. travelling directivity, frequency and wave mode of ultrasonic wave by using the polarized light schlieren method. In the future, we intend to improve the performance of our equipment and visualize the various ultrasonic wave behavior, especially liquid and solid interface. From the test results of this equipment, it is confirmed that ultrasonic wave in both water and transparent solid model, made by pyrex glass, is visualized simultaneously through the window of the water tank, and it is suggested that it can be evaluated quantitatively the sound pressure field.