超音波非破壊検査におけるパワーアンプの応用

実験名

超音波非破壊検査におけるパワーアンプの応用

研究分野

超音波ガイド波による構造物の非破壊検査と損傷モニタリング

実験内容

PZT（圧電センサ）を励振センサと受信センサとして用い、均質なアルミ板（2024）中のラム波信号を測定します。

実験目的

ラム波の基本周波数に同時に存在する対称モード（S0）と反対称モード（A0）の信号を収集し、時間領域信号のパラメータ抽出によって2つのモードを判別します。

本実験におけるアンプの役割

ラム波の2つの基本モードの分散特性を考慮してラム波の時間領域モデルを厳密に導出し、伝搬時間によって変化しない結合項を得ました。これはモード判別に利用できます。この結論は、ガイド波による非破壊検査技術におけるマルチモードの問題を解決するものです。検証試験では励振波形を厳密に制御する必要があり、高周波・広帯域の条件で優れた性能をもつパワーアンプが求められます。

使用機器

実験手順（1）

自作のLabVIEWプログラムで高周波の変調波形を生成し、データ出力カードを経てパワーアンプで増幅して励振センサを駆動します。波形信号はデータ収集カードで受信します。被測定構造を図1(a)、実験装置を図1(b)に示します。

実験結果（1）

励振帯域幅を変えたときのパラメータ抽出精度を分析しました。実験結果とフィッティング結果を図2に示します。

結果は理論と一致しており、異なる帯域幅においてもアンプが理想的な仮定を満たしていることを示しています。

実験手順（2）

大面積の板構造で試験を行いました。被測定構造の模式図を図3に示します。

実験結果（2）

測定信号は理論導出の正しさを裏付けています。また信号から、区間全体にわたって電磁ノイズが非常に小さいことが分かります。これはアンプの安定性によるものです。

本実験におけるアンプの役割（まとめ）

安定した増幅信号を供給してPZTセンサを励振し、ほぼ理想的な励振波形を生成します。実験に用いたPZTの静電容量は3.42nFです。