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パルスエコー超音波検査

1940
  • Floyd Firestone
Technician conducting pulse-echo ultrasonic testing on a metal pipe in a laboratory.

(画像はイメージです)

The pulse-echo method is the foundation of most 超音波 試験では、トランスデューサが短く高周波の音波パルスを材料中に発信します。このパルスは境界や欠陥に当たるまで伝わり、エネルギーの一部を反射してエコーとして返します。同じトランスデューサがこのエコーを検出し、その伝搬時間から反射体の深さを計算することで、欠陥の検出と厚さの測定が可能になります。

パルスエコー法は、音波のタイミングを計測するという単純な原理に基づいています。パルサーレシーバーと呼ばれる特殊な装置が高電圧の電気パルスを生成します。このパルスはトランスデューサーに送られ、トランスデューサー内の圧電素子が振動することで高周波超音波が発生します。この超音波は試験材料中を伝播し、異なる材料との界面に遭遇すると、 acoustic impedance, such as a crack, void, or the back wall of the material, a portion of the wave’s energy is reflected.

The reflected wave, or echo, travels back to the transducer. The piezoelectric element converts this returning 音響 energy back into an electrical signal. The receiver component of the pulser-receiver amplifies this weak signal. The system’s internal clock measures the precise time elapsed between the initial pulse transmission and the reception of the echo. This is known as the ‘time-of-flight’ (ToF).

試験対象の特定の材料における音速([latex]c[/latex])が分かれば、反射体までの距離([latex]d[/latex])は、[latex]d = (c × ToF) / 2[/latex]の式で計算できます。2で割る必要があるのは、測定時間には音が反射体まで往復する時間が含まれているためです。結果は通常、信号振幅を時間に対してプロットしたAスキャンとして画面に表示され、熟練したオペレーターが内部欠陥の位置、サイズ、および向きを特定できます。

UNESCO Nomenclature: 3322
材料科学

タイプ

試験方法

混乱

革命的

使用法

広く普及している

前駆物質

  • 水中探知用ソナーの開発
  • ジャック・キュリーとピエール・キュリーによる圧電効果の発見
  • 固体中における音波伝搬の基礎的な理解
  • 製造業およびインフラにおける内部欠陥検出に対する産業界のニーズ

アプリケーション

  • 重要構造物の溶接検査
  • パイプおよびタンクの厚さ測定
  • 臓器の画像診断のための医療用超音波検査
  • 航空宇宙用複合材料の層間剥離検査
  • 石油・ガス産業における腐食マッピング

特許:

  • US2280226

潜在的なイノベーションのアイデア

  • drone-based autonomous thickness gauging of large storage tanks
  • implantable bio-sensors for monitoring bone fracture healing in real-time
  • in-situ quality control for 3d metal printing using embedded transducers
  • handheld devices for homeowners to detect termites within walls
  • 超音波 systems for monitoring food and beverage levels in sealed containers
  • non-invasive pipeline blockage detection for municipal water systems
  • ウェアラブル technology to monitor muscle fatigue and strain in athletes
  • automated rail inspection systems mounted on high-speed trains
  • subsea robotic crawlers for inspecting underwater structures
  • acoustic analysis of fruit ripeness on automated harvesting lines
関連キーワード:パルスエコー、超音波探傷、非破壊検査、欠陥検出、飛行時間法、トランスデューサー、反射法、検査、材料試験、フロイド・ファイアストン。

歴史的背景

パルスエコー超音波検査

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(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

10年目 周年

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