振動・き裂発生・進展モニタリングに関する基礎研究

Basic study of monitoring for vibration, crack generation and propagation

岸 輝雄*; 榎 学*

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ナトリウム漏えいを未然に防止するためには、機器・構造物の破損を防ぐことが必要である。したがってそのためには破損に至るまでの前駆現象を検出する技術が重要となってくる。そこで本調査研究においては、そのための先端的なセンサーの一つであると考えられるレーザー超音波センサーについて、その原理および現状についてまとめ、その適用範囲を明らかにすることを試みた。まず、このような非破壊評価手法の重要性およびレーザーを用いた非破壊評価手法の歴史について調べた。さらに、パルスレーザー照射による非接触弾性波発生と、レーザー干渉法による非接触超音波検出について、その技術的な基礎について調査した。パルスレーザー照射による弾性波発生では、熱応力モードとアブレーションモードの2種類があり、その特性の違いについてまとめた。また、レーザー干渉による超音波受信においては、ホモダイン干渉法、時間差干渉法、共焦点ファブリペロー干渉法の各手法の原理と特徴についてまとめた。さらに、この手法の粗面試料への適用例および高温中の材料への適用を考察することにより、これらの条件においてもこの手法が実用化される可能性が示唆された。

Failure of machine and structure has to be prohibited to avoid the leak of liquid natrium. The technology of detection of pre-existing phenomena before final failure becomes very important. In this basic study, the laser based ultrasonic sensor technique which is one of promising methods was invernstigated to summarize its principle and current status and to know the applicability of this method. Firstly the importance of non-destructive evaluation (NDE) method and the history of laser based NDE were reviewed. The technological basic of the non-contact generation of elastic wave by laser radiation and the non-contact defection of ultrasonic wave by laser interference technique. The difference of two modes of generation of elastic wave, that is, thermal stress mode and ablation mode, was reviewed. The detection methods of ultrasonic wave by laser interference such as homodyne interferometer, time-delay interferometer and confocal Fabry-Perot interferometer were investigated and their principle and characteristics were compared. Finally, examples of application of these methods for rough surface samples and high temperature materials were considered. It was concluded that these laser based NDE techniques were able to be used in practical applications.