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稲垣 照美*; 羽鳥 雅一*; 鈴木 智博*; 椎名 保顕
Proceedings of International Conference on Advanced Optical Diagnostics in Fluids, Solids and Combustion (VSJ-SPIE '04) (CD-ROM), 9 Pages, 2004/12
赤外線サーモグラフィーは2次元表面の温度分布を非接触で計測することができるため、高温領域やセンサーの設置が困難な領域における温度計測に適している。本研究では特に表面に波うちが生じる気液界面に適用し、自由表面を有する矩形容器内でベナール対流が生じている場合の温度を計測することにより従来計測が困難であった気液界面の熱伝達率を測定した。また、乱流モデルによる数値解析を行い、層流から乱流に遷移する自由表面ベナールセルの遷移過程を実験と解析で比較した。その結果、波うちを生じている気液界面の平均熱伝達率とレイリー数の関係式を求めることができた。また、局所熱伝達率はベナールセルのパターンにより変化するが、それは解析により比較的良好に実験を模擬することができるため、解析により評価することが可能であることが示された。これらから、赤外線サーモグラフィーを時間的な変動,変形のある表面温度の測定に適用することの有効性が示された。
稲垣 照美*; 金児 敏信*; 羽鳥 雅一*; 椎名 保顕
日本機械学会論文集,B, 70(699), p.279 - 286, 2004/11
赤外線サーモグラフィーは非接触で二次元の温度計測を行うことができる。そこで、通常の手法での温度計測が不可能である気液界面の伝熱現象にこれを適用し、自由表面を有するベナール対流の気液界面における伝熱計測を行った。実験はシリコンオイルを用いて行い、実験結果を数値シミュレーション結果と比較して赤外線サーモグラフィーの適応性,有効性の考察を行った。その結果、赤外線サーモグラフィーにより可視化された対流のセルパターンは数値シミュレーションにより得られたパターンとよく一致した。また、気液界面における熱伝達率とレイリー数の関係は、赤外線サーモグラフィーによる実験結果と数値シミュレーション結果の両者が比較的よく一致した。これらから、赤外線サーモグラフィーは、界面の揺動等を伴い、通常の計測が不可能である気液界面における伝熱現象の計測に有効であることが示された。
石井 敏満
非破壊検査, 51(6), p.328 - 332, 2002/06
赤外線サーモグラフィを利用した非破壊試験は、機器構造物及び構造材料の欠陥検出や応力測定を遠隔かつ非接触で可能な方法として注目されているが、我が国では、試験法や評価法に関する規格基準の整備が諸外国に比べて遅れている。本報告では、「赤外線サーモグラフィによる非破壊試験の標準用語」に関する非破壊検査協会規格(NDIS)の作成に向けたこれまでの活動及びNDIS原案の内容について紹介する。また、国際標準化機構 (International Organization for Standardization:ISO)の中に設けられている非破壊試験の国際標準化のための第135専門委員会(Technical Committee 135:TC135)の中に、新たな分科委員会(Sub-committee:SC)として1999年に設置された赤外線サーモグラフィ試験に関する分科委員会への我が国の対応状況についても述べる。
石井 敏満; 稲垣 照美*; 坂根 泰輔*; 中谷 隆彦*; 大岡 紀一; 近江 正男; 星屋 泰二
非破壊検査, 51(4), p.223 - 230, 2002/04
赤外線サーモグラフィを用いた非破壊試験法は、材料や構造物の内部欠陥を遠隔かつ非接触で検出できる一方で、欠陥の定量的検出手法の確立が急務となっている。本研究では、母材より熱拡散率の小さい人工内部欠陥を有する試験片を裏面から非定常加熱した場合に、試験片表面に生じる不規則な温度分布を赤外線カメラで測定し、その熱画像から欠陥を識別した。また、開発した解析コードによる非定常三次元熱伝導の数値解析の結果、試験片表面では内部欠陥の上部に相当する位置の温度がその周辺に比べて低温となり、その温度変化が実験結果と良好に対応することを確認した。これにより、欠陥寸法等に依存して生じる表面温度変化の定量評価の見通しを得た。さらに、同じ欠陥を有する試験片の表面では、熱拡散率が小さい母材ほど欠陥上部の位置とその周辺との温度差は大きくなり、熱拡散率と温度差の相関についても定量評価できる見通しを得た。
石井 敏満; 岡本 芳三*; 大岡 紀一; 衛藤 基邦; 星屋 泰二
非破壊検査, 48(10), p.682 - 687,640, 1999/10
赤外線サーモグラフィを利用した非破壊試験法は、材料表面のきず検出において有効なリモートセンシング手法として適用されている。しかしながら、計測で得られた熱画像データから表面きずを識別する場合には、試験片表面及びその周囲を構成する面の放射温度、さらに試験片と周囲空間との温度差が重要な制約因子となることから、これらの因子をあらかじめ評価することが重要である。本研究では、定常加熱した原子炉級黒鉛材料の放射温度を周囲面温度一定の条件下で計測し、材料の放射率、射度係数、及び放射温度のばらつき等の熱放射に関する特性値を求めた。さらに、試験片とその周囲空間の温度差が円柱状表面きずの検出限界におよぼす影響について、きずを有する黒鉛試験片の熱画像データをもとに評価した。その結果、試験片と周囲空間の温度差を大きくすることによって、より小さなきずの映像が熱画像上で鮮明になることがわかった。
石井 敏満; 岡本 芳三*
非破壊検査, 48(10), p.642 - 652, 1999/10
本報は、赤外線リモートセンシング計測評価技術に関連した国内外の規格基準、アメリカの資格認定と認証制度及び赤外線映像装置に関する試験法や赤外線の応用計測評価法についての調査結果をまとめたもので、国内で進めている赤外線計測関連の規格基準作成に資する情報である。報告では、次の項目について整理した。(1)国内外の規格基準の分類、(2)規格の使用用語、(3)赤外線映像装置及びその試験法に関する規格、(4)応用計測評価法に関する規格、(5)赤外線に関するアメリカの技量認定制度、(6)共通試験法及び共通試験サンプルの作成。調査の結果、赤外線映像装置の高度化や検査の手法及び技術の開発が進んでいるにもかかわらず、国内における赤外線応用計測評価及びこれに関連する規格基準の確立については、アメリカやヨーロッパと比較して遅れていることがわかった。
稲垣 照美*; 石井 敏満; 岡本 芳三*
非破壊検査, 48(10), p.673 - 681, 1999/00
提案する赤外線三色分光放射温度計測法は、検出波長域の異なる3台の赤外線サーモグラフィ装置、あるいは3種類の赤外線フィルタを内蔵した装置を利用し、計測対象物の温度を計測する手法である。なお、計測に利用した赤外線サーモグラフィ装置は、2-13
mの検出波長帯域を有している。本研究では、測定対象物表面の放射率をパラメータとした数値シミュレーションや一連の検証実験を実施した。その結果、赤外線三色分光法放射温度計測法が対象物表面の放射率や反射率、及び周囲環境条件を特定することなく
5K程度の誤差で、対象物表面の真の温度を測定できることがわかった。また、この計測法は、放射率を特定しにくい対象物の二次元定量温度計測、及び原子力施設などの人が近寄り難い領域にある機器構造物の非破壊診断に有効となり得る可能性がある。
石井 敏満; 稲垣 照美*; 板根 泰輔*; 星屋 泰二; 大岡 紀一
Proc. of Int. Conf. on Optical Technology and Image Processing in Fluid,Thermal and Combustion Flow, p.1 - 5, 1998/00
材料や構造物の内部欠陥を非破壊的かつ非接触で検出する赤外線サーモグラフィー法の確立において、検出可能な欠陥寸法を明らかにすること及び欠陥寸法や位置を熱画像から高精度で予測することが重要となる。本報では、ランプ等で非定常加熱した試験片表面の温度変化から欠陥を識別する従来の試験法に代わって、試験片の裏面をヒーターで加熱して表面の温度変化から欠陥を識別する試験を試み、欠陥を検出できた。また、検出可能な欠陥寸法を評価するために構築した解析手法が、実験で計測された温度変化を高精度で模擬できることを確認した。更に、加熱中の試験片の表面に生じる温度分布の変化に与える欠陥の深さや幅及び材料の熱物性値の影響についてこの解析手法を用いて評価し、今後、検出可能な欠陥寸法の解明を進める上で重要な基礎データを取得した。特に深さが深く、幅が広い欠陥ほど温度分布の変化が顕著となった。
小林 雄樹; 船越 智雅; 篠崎 忠宏; 柴田 淳広; 野村 和則
no journal, ,
赤外線サーモグラフィの優れた非破壊検査特性及び技術向上著しいドローンのとの組合せを試み、簡便な外壁診断技術の確立を目指す。本件では剥離の形状, 大きさ, 深度等の条件を設定した試験体を製作し、ドローンに搭載可能な赤外線サーモグラフィを用いて剥離箇所と健全箇所の表面温度を撮影し、結果から検知する条件を確認した。
