超音波干渉法による弾性波速度計測システム

　本装置は、「超音波による弾性波速度測定技術により、温度、圧力、温度・圧力条件下で試料の伝搬時間を測定し、弾性波（縦波・横波速度）および材料力学定数の温度、圧力特性を求めることができます。

本装置は、平成26年度補正『ものづくり・商業・サービス革新補助金』により製作しました。
事業計画名『超音波干渉法による弾性波速度計測システムの試作開発』

― システム仕様 ―

装置名	超音波干渉法による弾性波速度計測システム
周波数（圧電素子共振周波数） Fo（MHz）、インピーダンス整合	百kHｚ～20MHｚ（常用周波数共振周波数範囲）（印加周波数50MHzMax対応可能）、Z:50Ω
入出力信号電力増幅度範囲	10～50dB
周波数測定誤差（Δｆ）（伝搬時間測定誤差）	/-数百Hz （/-10^-3sec)
測定方式	透過型方式、反射型方式オーバーラップ方式他に対応可能
信号処理解析・表示解析	FFT信号処理、MATLABデータ解析搭載
荷重、加熱方式	加圧：サーボモーター搭載サーボプレス機(最大荷重：10kN) 加熱：高周波誘導加熱試作回路(加熱温度：～700℃)
測定条件と測定値	下記する材料（低融点合金材料、例Mg合金（AZ31））他の固体及び固体から半溶融（Softening Point)の伝搬時間Δt、減衰率Qが測定できる。 ①温度（T)室温から600℃までの範囲:固体から半溶融 ②荷重（P）100Mpaまでの範囲：固体 ③（P、T）in-situ（Max500℃、Max100MPa)：固体から半溶融
電源	単相AC100V ×2
サイズ	W1710mm×D570mm×H1600mm
重量	約450kg

＜補足事項＞
　・一軸加圧加熱方式を採用
　・信号処理解析については現在マニュアル解析ではあるが自動ピークサーチ機能を検討中
　・静水圧未達のため、別途静水圧対応アンビル加熱炉を検討中
　・酸化雰囲防止用不活性ガス及び真空対応は検討中

＜システム構成＞
　①高周波誘導加熱電源制御装置
　②簡易サーボプレス（機能試作）機
　③ファンクションジェネレーター
　④高速バイポーラ電源
　⑤オシロスコープ
　⑥開発ルールキット（MATLAB）

― 計測原理 ―

本イメージは、一軸圧縮時の構成を示した。
弾性波を計測する際、振動子を材料に直に接するようにした場合、加熱により振動子の温度特性が変化するしてしまう為、測定結果に誤差が生じる。振動子-材料間に熱伝導性の低い素材（石英ガラス）をバッファーロッドとして採用し、振動子への熱の影響を軽減する。材料の変化分を抽出するには、事前にキャリブレーション値を取得しておく必要がある。

― 表示性能・操作性 ―

サーボプレス機操作画面

＜表示グラフの種類＞
　水(ch1):変位量
　緑(ch2):サーボ負荷電圧値
　紫(ch3):サーボ回転数
　橙(ch4):荷重値
　青(speed)：運転速度指令値

加圧を行う際は、サーボプレス機制御用ソフトウェア（自社開発）を用います。

加熱は、熱処理プレス加工用小型高周波誘導加熱制御装を参照ください。

― オプション ―

＜仕様＞
　最大荷重：4.9kN
　最大ストローク：62mm
　荷重計測方法：ロードセル
　変位計測方法：ダイヤルゲージ
　　　　　　　　レーザー変位計
　サイズ：W247mm×D266mm×H552mm
　重量：約14kg

より簡易的に加圧ができるハンドプレスです。
ご希望の仕様にカスタマイズ致します。

本システムは、
『次世代ものづくり基盤技術産業展 TECH Biz EXPO 2022』
に出展しました。

出展動画

出展内容の詳細につきましては、下記リンクをご参照ください。
H26年度補正「超音波干渉法による弾性波速度計測システム」の取組内容と展示物

本システムのデモンストレーション及び資料をご希望のお客様は、下記よりご連絡ください。

連絡先：株式会社ケイ・オー技術開発部　新規事業開発グループ