令和4年度 若手研究者学長表彰 研究成果報告
报告者
大学院社会产业理工学研究部材料科学分野 讲师 石川真志
讲师 石川真志
教授 西野秀郎
【研究成果が得られた経纬】
研究グループは各种の构造?材料の健全性评価に贡献し得る非破壊検査技术の研究に取り组んでおり、赤外线サーモグラフィを利用した検査技术に関する本研究についても、同研究の一环として実施されたものです。非破壊検査技术の中でも赤外线サーモグラフィを用いた手法は、比较的简便に大面积を検査可能であることが特徴であるとされており、同手法の特徴を利用した効果的な検査技术、検査适用対象に関する各种の検讨を実施しています。
- Masashi Ishikawa, Takuto Miura, Hideo Nishino, Takeo Kato and Tetsuya Otsuki,
Active thermography inspection of CFRP using cyclic heating and Fourier transform - comparison with flash heating method, Advanced Composite Materials, Published online: 05 Nov 2022. - Masashi Ishikawa, Yuya Kawai, Hayato Ishigaki, Kenzo Ogawa and Hideo Nishino,
Active thermography inspection of residual water in steel pipes: Detection and water height estimation, Nuclear Engineering and Design, Vol.386, 111566, 2021. - Masashi Ishikawa, Masayuki Tsukagoshi, Hideyuki Kasano and Hideo Nishino,
Influence of composition and surface discoloration of concrete on active thermographic nondestructive inspection, Measurement, Vol.168, 108395, 2020. - 非冷却型マイクロボロメータを検出素子とする赤外線サーモグラフィ装置を用いたアクティブサーモグラフィ法による非破壊検査, センサイトWEBジャーナル 2022年6月号, 2022年6月,
研究概要
赤外线アクティブサーモグラフィによる非破壊検査では、図1のように検査対象物をヒーター（光学ランプなど）で加热し、加热中および加热后の検査対象物表面の温度分布を赤外线カメラで観察します。この际、内部に空隙や异物の混入などの异常があれば、これにより検査対象物表面から内部方向へ伝わる热の流れが阻害され、异常部の周辺で局所的な温度変化が生じます。この局所温度変化を赤外线カメラで得られる热画像より発见して、内部异常を検出する検査手法です。赤外线カメラで得られる画像を基にした検査であることから、カメラの视野范囲の调整、およびヒーターによる加热范囲の工夫次第では、本手法は小型のサンプルから大面积を有する大型构造物に至るまで、様々な対象物に対する検査适用が期待されます。
図1 赤外线アクティブサーモグラフィによる非破壊検査の模式図
例として、図2は建物の外壁面（タイル壁面）にアクティブサーモグラフィによる検査を実施している様子を示しています。ヒーターを走査することで大面积の加热?検査を试みたものであり、同方法により幅数メートルの壁面の検査も可能であることが确认されています。また、本研究では热画像（図2(产)）による検査だけではなく、位相画像に変换した画像（図2(肠)）を利用した検査についても検讨を行っています。位相画像は、热画像中の各画素における温度の时间変化データに対してフーリエ変换を行うことで得られる位相値を2次元配列して画像化したものであり、热画像による検査と比较して、加热ムラによる検査への悪影响が低减されることや、より深部の异常検出が可能になるなどの利点が得られます。本结果においても、位相画像への変换により内部の様子がより顕着に确认できるようになっています（例えば図2(肠)画像中央から右下方向への延びる斜めの线は、タイル背面のモルタル中にあるき裂の存在を示唆するものであると考えられます。また、各所に见える暗く表示されたタイル箇所では、タイル背面に剥离が存在している可能性があります）。このような位相画像変换を含め、画像処理や温度データの処理による検査精度の向上方法の検讨も本研究における重要な课题の一つです。
| (a) |  |
|||||||
| (b) |  |
(c) |  |
|||||
| 図2 建物外壁（タイル壁面）に対する検査実験 (补)実験の様子、(产)得られた热画像の一例、(肠)温度データのフーリエ変换により得られた位相画像 |
||||||||
今后の展望（研究者からのコメント）
赤外线サーモグラフィを利用した非破壊検査技术は、非接触かつ简便な検査が可能であるものの、その适用事例は他の検査技术（打音検査や超音波検査、放射线検査など）と比较するとまだまだ少ないです。これは、その検査精度が他の技术と比较して劣ることも一因ではありますが、同时に本技术にどのような利点があり、何が検査できるのかについて、製造现场や検査现场の関係者に十分理解されていない点も理由であると考えられます。検査精度の向上に向けた効果的な検査手法／データ処理法の検讨を引き続き进めるとともに、本技术への理解をより深めてもらえるよう、积极的な技术公开や情报提供を行うことが、本技术の今后の有効活用のために重要であると考えます。
