報告書番号

H06012

タイトル（和文）

鋼材料の非接触温度測定へのレーザー超音波法の適用

タイトル（英文）

Application of laser ultrasound to noncontact temperature measurement of composites

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

レーザー超音波による高温下の鋼材の温度測定に関する実験的検討を行った。本手法では超音波励起用レーザーを鋼材表面に照射した際に発生する表面波またはバルク波を一定の距離をおいて測定用レーザーによって検出し，伝播に要する時間から波の伝播速度を算出し，予め測定した伝播速度の温度依存性を用いて温度値を算出する。実験では鋼材試料（SUS316，9-Cr鋼）を電気炉内に設置し，室温～700℃において表面波，縦波，モード変換波および横波の波形を得た。実験結果から，バルク波（縦波と横波）は温度測定に使用できるが，表面波は表面状態の変化に起因する波形変動から温度測定には不適であることが分かった。SUS316の場合，室温～700℃において横波と縦波の伝播速度は温度に対して線形に変化した。一方，9-Cr鋼の場合，横波と縦波の伝播速度は室温～400℃において温度に対して線形に変化したが，400℃以上においては非線形に変化した。実験結果から，温度変化の測定下限は約2%と見積もられた。

概要 （英文）

Laser ultrasound may be useful in remote temperature measurement of components under high temperature. Surface waves or bulk waves excited by a generation laser are detected by a detection laser after propagating across a fixed distance. The propagation velocity of the waves can be obtained from their arrival time at the location of the detection laser. If the relationship between the wave velocity and temperature is known, then the temperature can be derived from the obtained velocity. Experiments were conducted with composite specimens (SUS316, 9-Cr composite) placed in an electric furnace. The waveforms of the surface acoustic wave, longitudinal wave, mode conversion wave, and transverse wave for composite specimens were obtained from room temperature to 7000C. Results showed that the bulk waves (longitudinal, transverse waves) can potentially be used for temperature measurement, but the surface acoustic wave is unsuitable because of the large fluctuation in the waveform. The propagation speed of longitudinal and transverse waves in SUS316 showed a nearly linear dependence with respect to the temperature from room temperature to 7000C. In the case of 9-Cr composite, the propagation speed of longitudinal and transverse waves showed a nearly linear dependence with respect to temperature dependence from room temperature to 4000C, but deviated appreciably from a linear relashionship for temperature above 4000C. The lower limit of the measurable temperature change was estimated to be about 2%.

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