超音波探傷試験 実技テキスト デジタル編 発刊

日本非破壊検査協会（JSNDI）から「超音波探傷試験　実技参考書　『デジタル超音波探傷器』編」が発刊になり、見本本が送られてきました。私も編集委員の一人として分担執筆をしています。
来年春の資格試験からJSNDIは超音波の２次試験はデジタル探傷器を使うとアナウンスされています。それに伴い、この秋の講習会から、デジタル探傷器が使われます。この本はそのための実習用テキストです。

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距離分解能

超音波の進行方法に2つの反射源があってどのくらいの接近まで分離して表示できるかを距離分解能といいます。
非破壊検査の分野では、図（「絵とき　超音波技術　基礎のきそ」の挿絵）のような対比試験片（RB-RA）を使って測定します。JIS　Z　3060では探触子を含めた探傷装置で5MHzの場合6ｍｍ以下の分解能が要求されます。
分離判定の基準が、2つのエコー高さをそろえてエコーの谷のレベルが-３０ｄB以下ということですから、Aスコープの表示を見る分には明確に2つのエコーがあることが分かります。
では、2つのエコーを分離して認識できる限界はどのくらいになるのでしょうか。このあたりは職人技の領域に入ってきますが、私はせいぜい1波長（λ）ぐらいまでだろうと思っています。鋼縦波（音速5900ｍ/ｓ）で5MHｚでは波長は1.18ｍｍです。
少し乱暴な実験です。STB-A2という厚さ15ｍｍの試験片に直径2mm深さ2ｍｍの平底穴と直径1ｍｍ深さ1ｍｍの平底穴がありますので、これを穴の反対面から5MHz振動子直径10ｍｍの垂直探触子で狙って、底面エコーと平底穴のエコーが分離できるのか試してみました。

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Phased Array ソフト バージョンアップ

超音波探傷も医学での超音波検査もパルス波を使いますが、初歩的な音場の説明は連続波の理論で行うことが多いようです。パルス波は連続写真かアニメーションで見ないと分かりにくいですから、書籍での説明は難しいものがあります。

フェーズドアレイプローブによる超音波ビームを表示するソフトウエアを、バージョンアップしました。
主な改定点は、パルス波を表示してそのアニメーションを保存・読み込みができるようにしたことです。
パルス波を表示するための計算は連続波と比べると膨大になります。私の作るソフトは教育用ですから、あまり計算あ時間が長いのでは使えません。あれこれ時間を短縮する工夫をしまして、ひとつのアニメを作るのに私のパソコンで5分以内になりましたので、公開することにしました。
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パルス波のグレーチングローブ その2 フォーカシングをした場合

グレーチングローブの問題は、それを生じさせない探触子と周波数を選択すれば良いだけですが、簡単な仕組みで作ったソフトを使って得られた画像が面白いので、公開します。
今回は、超音波ビームを集束させた場合です。
鋼中縦波5MHｚ振動子ピッチ1.5ｍｍ、50ｍｍの深さに集束させるように設定します。
連続波として表示すると、左の図のようになります。
同じ条件でパルス波とすると、

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パルス波のグレーチングローブ その1

フェイズドアレイの超音波探傷ではグレーチンググローブによるノイズが発生します。
グレーチングローブは、メインローブと1波長ずれたところで波の合成が起こって発生します。グレーチングローブは振動子のピッチ（ｐ）と超音波の波長（λ）と屈折角（θ）の条件（ｐ＞λ/（1+｜sinθ｜））で発生します。鋼縦波１０MHzで屈折角0度（垂直探傷）の場合では、波長は波長は0.59ｍｍですから、振動子のピッチが0.6ｍｍ以上であればグレーチンググローブは発生します。
これは、「Sound Field by Phased Array」で描いた超音波ビームで、真ん中がメインローブで左右斜めに出ているのがグレーチングローブです。ここのCGでの振動子ピッチは1ｍｍです。ただしこれは連続波とした場合のCGです。多くの文献にも連続波のシミュレーション画面が掲載されています。
実際に使われるパルス波ではどうなるのでしょうか。

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超音波パルス伝搬シミュレーションに挑戦

フェイズドアレイ探触子によって作られる音場の様子を重ね合わせの原理で計算して画像表示するソフトを作って公開しました。この計算は連続波を想定したものです。超音波探傷では連続波ではなくパルス波を使います。
パルス波は、極少ない波数の短い音です。左の図は「絵とき　超音波技術　基礎のきそ」でパルス波を説明するときに使った挿絵です。
先のソフトを改造してパルス波を想定したものにできないかと、トライしてみました。それらしい画像が得られました。

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「Sound Field by Phased Array」公開

　前の記事で触れたフェイズドアレイによる超音波音場を表示するソフトを公開します。まだ改良の余地はあるのですが、やらなければならないこともいろいろあるので、今回はここまでとします。
　この図は、「絵とき　超音波技術　基礎のきそ」（日刊工業新聞社）の挿絵でフェイズドアレイの原理を説明したものです。
　ソフトの実行画面のサンプルとダウンロードは続きで・・・。

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フェイズドアレイ超音波探傷での集束限界

　「超音波による欠陥寸法測定」（共立出版）を読んでいます。まだ一部ですが、実務に携わっている人が書いているようで、勉強になります。
　フェイズドアレイ（Phased Array：フェーズドアレイと表記される場合があるようですがどちらが良いのかなぁ？）超音波探傷は、これから発展が期待される探傷法です。探触子を手で走査しなくても自動的にスキャンしたことになったり、屈折角を任意に変えて扇型にスキャンしたり、試験体の任意の箇所に超音波ビームを集束させてピンポイントを詳しく調べたり、といろいろできます。
　ただし、自由度が増すということは新たな問題も出てくるということです。たとえばグレイチングローブの発生、屈折角の限界、集束箇所の限界・・・等々。これらにも二律背反のようなことがあって、結局目的に応じた探触子の選定、遅延制御を含めた探傷条件の設定が重要になってきます。
　特に遅延制御では、試験体の中で超音波がどのようになっているのかシミュレーションをして見ることが必要なようです。
　このあたりは、すでにいろいろやられているでしょうが、学習用に手軽にイメージするソフトがあればよいなぁ、と考えて作っています。

　「超音波による欠陥寸法測定」に載っていた遅延制御の式を参考に、「Ultrasonic　Beam」をベースにして作っています。
　映像は得られるようになり、これを動かしているといろいろと分かってきます。ただ、これがどこまで正しいのか現実に即しているのか、確認をしたくなります。

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フェイズドアレイの音場

先日少し紹介した新刊本「超音波による欠陥寸法測定」裏カバーです。超音波ビームのCGがいくつか掲載されています。左側の図は、本書166ページに掲載されているフェイズドアレイ振動子によって作られる音場のCGです。
私は、超音波ビーム形状を理解するソフトを作って公開しています。このソフトは複数の小さな振動子から発信される球面状に広がる音を想定して「重ね合わせの理」で各ポイントでの音圧を計算しています。これはフェイズドアレイの考え方と同じなのです。以前から機会があれば、フェイズドアレイによる音場を手軽にシュミレーションできるソフトを作ってみたいと思っていました。
この本の166ページにあるフェイズドアレイによる音場の図と、私のソフト「Ultrasonic Beam」の図とを比較して見ます。
本書の図は、媒質は鋼、周波数2MHｚ、開口寸法24ｍｍ、垂直集束音場の模式図を掲載しています。
私のソフトと比較できるのは「非集束（焦点∞）」の音場です。私のソフトでは、振動子寸法が20ｍｍまでしか設定できませんが、これを少し広げるのは簡単です。

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「超音波探傷入門」増刷

日本非破壊検査協会（JSNDI）から「超音波探傷入門-パソコンによる実技演習」が増刷されるとの連絡がきました。
2000年（平成１２年）３月に初版が出て、今回で7刷目です。おおよそ年間500冊出ているようです。多分これで4500冊です。
一般の書店やAmazonなどのネット本屋でも購入することができない本で、JSNDIに申し込まなければなりません。書籍コードISBNをとっていないのです。
超音波探傷をこの本に付属しているパソコンソフト（超音波探傷入門）で最初に勉強したという人も結構おられるようです。時々、思わぬ場所でそうした声をかけられることがあります。

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「超音波ビームソフト」での文字化けについて

このブログでは私がほとんど趣味で作っているソフトウエアを公開しています。その中には「超音波」本や「破壊工学」本の内容に関連したものもあります。

そのうちの超音波ビームソフト「Ultrasonic Beam」で文字化けが起きるという情報をいただいていましたが、私の身近にある環境では再現できない（文字化けが起きない）ために、対処できないと思っていました。

連休で少し余裕ができたので調べてみました。単純なことのようです。対処方法を書いておきます。

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JSNDI仕様デジタル超音波探傷器

日本非破壊検査協会（JSNDI）は来年春の資格試験から、これまでのアナログ超音波探傷器に変わってデジタル探傷器を使うことになっています。

これまでのアナログ超音波探傷器は既存のメーカーの探傷器を購入して使っていました。新たに導入されるデジタル超音波探傷器は、JSNDIが独自の仕様を提示してメーカーが製作したものをJSNDIが購入するという経過をたどっています。

JSNDIのHPを覗いたら、その基本操作仕様が公開されていました。こちらです。

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デジタルテレビの音

テレビを買い換えました。シャープのアクオス37型。アナログ放送の画面の隅に「アナログ」という表示が出るようになって、むしろ反発心がわいて、左上の隅が色ボケしかかっているけれど用は達しているワイ、このテレビが見えるうちは買い換えるもんか、と思っていました。

ところが、先月の中ごろから子供たちが「テレビをつけるとキーンという音がしてうるさい」と言い始めたのです。私もキーンという音が聞こえていたので、テレビを消してみました。そうすると、子供たちは聞こえなくなったといいましたが、私は変化がありません。つれあい殿も「つけても消しても変わりない」といいます。ここまでくれば、事態は予想がつきます。ブラウン管（CRT）式のテレビでは、トランスから周波数16ｋHz（一秒間に16000回振動する）前後の音が出ている。若い人には聞こえるがある程度の年齢になると聞こえない音。このノイズレベルが上がっているのだと予想がつきます。私のは単なる耳鳴りのようです。この耳鳴りの音はその高さから言って4000Hz前後の感じです。

そうか、以前フリーペーパー「R25」からの取材を受けたあの現象に近いわけだ。

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デジタル超音波探傷器の時代

日本非破壊検査協会（JSNDI）が実施する超音波探傷の講習会と資格試験に使う探傷器について、アナログ式からデジタル式へ移行するスケジュールが発表になりました。こちら（PDF）。

それによると、デジタル式への移行は、試験が2010年の春季試験から。講習会のほうは2009年の秋からということです。東京で講習をアナログでやるのは、あと1回ということになります。

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超音波探傷資格試験2次試験間近

今週の金曜日から、JSNDIの秋の2次試験第2弾、超音波探傷試験が始まります。今回は、およそ40人近くがレベル1とレベル2の実技試験を受けます。

超音波探傷を教育に取り入れて13年。試行錯誤の連続でしたが、ノウハウの蓄積も実績もできて、忙しいけれど仕事としては安定してきたかなと思います。私があまり口や手を出さなくても、H先生の指導の下で順調にことは進んでゆきます。

今日は33個の荷物が東京のJSNDIから届き、実習場を試験モードに模様替えをしました。

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Pohlmann Whistle

ドイツの友人に私の超音波本を送ったら、Pohlmann Whistleに関する資料を送ってくれました。日本語はわからないが、絵はよくわかるとのことでした。

Raimar Pohlmannはドイツ人で、1930年代から現在の超音波探傷につながる研究をしていた人です。強力な超音波を発生するPohlmann Whistle(or Pohlmann pipe)を発明したという話は聞いていました。資料の中にあった写真を参考にShadeで再現してみました。

これ、液体の流れで超音波を発生するのです。では、この超音波発生装置はどのような目的に使われたのでしょう。

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超音波探傷 実技参考書 デジタル篇

日本非破壊検査協会（JSNDI）が発行するテキストに「超音波探傷試験　実技参考書」というのがあります。実習用のテキストです。

この改訂作業に携わっています。9月30日が一次原稿の締め切りでしたので、昨日最後の原稿を送りました。分担執筆ですから、単行本の執筆に比べると気が楽です。

今回の改訂は、超音波探傷器のデジタル化に伴うものですので、大幅な改定になります。

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超音波仲間

この週末は、職場で超音波探傷の講習会を開催しています。日本非破壊検査協会主催ですが、東京や大阪から来てくれている講師・指導員は付き合いが長く気心が知れた超音波仲間たちです。

今日は、明日からの実習用の会場のセッティングをしました。普段職場で使っている機材試験片以外にも、全国から集めて、並べてみると実に壮観です。

カリキュラムも、全国に先駆けて毎年新しい試みをしています。今年も新メニューがありますが、これは、直前までメールによる議論がなされてきました。

会場のセッティングが終わり、仲間と夕食。

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低温下で超音波振動子の剥離

本州では、まだ残暑が厳しいのでしょうか。

今日取り上げるは、氷点下の環境における超音波探傷を実施する場合に、気をつけてほしい情報です。

氷点下の環境で、斜角探触子を使うと振動子が剥離するケースがあるという情報を実験データつきでいただきました。

斜角探触子はアクリル製の楔に接着されて厚み振動をして、アクリル楔内には縦波を振動させる、という仕組みについては昨日の記事に書きました。

低温下で斜角探触子を使うと、程なく感度が30ｄBも低下してしまう事例があったようです。30ｄBというのは、探傷技術者にとってはとてつもなく大きな値です（音圧で言うと1/30以下になります）。この感度低下に気がつかずに探傷すると、きずを過小評価するというレベルではなく、すべて見逃してしまうというレベルです。

低温下で脆化する質のよくない接着剤が使われていることが原因として考えられます。

詳細なデータは続きで・・・

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超音波探傷用斜角探触子

試験体に対して超音波を斜めに伝搬させるための探触子を斜角探触子といいます。超音波を発生させ、試験体を伝わって戻ってきた超音波を受信する、送受信両方の役割をします。

金属の超音波探傷では、通常MHz（10＾6Hz：一秒間に100万回振動する）オーダーの超音波を使います。

この超音波を発生させる振動子は、焼き物ファインセラミックス（ジルコンチタン酸鉛：PZT）を分極処理した圧電素子を使います。この振動子に電圧を加えることで振動させて、その振動を試験体に伝えるわけです。

超音波を斜めに試験体に入れるために、通常アクリル製の楔を使います。アクリルに貼る振動子は厚み振動をして、アクリルの楔内は超音波を縦波で伝搬させます。

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スピード社の水着と超音波

北島康介選手やりましたね。2冠達成、金メダル。アテネオリンピックのときのやんちゃ坊主の印象とはずいぶん違います。

スピード社の水着LZR Racer　が注目を集めていますが、この水着の接合には超音波が使われている、とのことです。

強力かつ高速の振動を与えてプラスチックを溶着する技術は、すでに普及しています。スーパーなどで食品を入れるプラスチックの容器が、針を使わないホッチキスで留められていますが、ここにセラミック振動子の振動を共振によって増幅した「超音波」が使われています。（写真は「絵とき　超音波技術　基礎のきそ」日刊工業新聞社より）

この写真は、ボルト締めランジュバン振動子です。

ただ、この方法ですと、段差ができて水の抵抗が出てきそうです。

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歯底割れを超音波で検出する方法

このブログ、個人の気まぐれで書いていますが、いろいろな方に読んでいただけているようです。非破壊検査にかかわっている人、仕事上非破壊検査に関する情報を集めている人なども立ち寄っていただけているようです。

欧米では、ブログなどを通じて技術屋同士が情報を交換したり意見を戦わせたりすることがあると聞きました。そのまねはできないにせよ、いろいろな情報を発信したり交換したりする場にこのブログもなればよいなぁ、と思っています。

最近コメントを寄せていただいているIkegayaさんから、興味深い情報を提供いただき、この場で公開してもよいとの承諾を得ました。今日はそのひとつを紹介します。

内容はスプロケットの歯底割れを超音波の漏洩表面波を使って探傷する方法です。

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超音波分科会と桜

ちょっと前ですが、6月2日に登別温泉で開かれた、JSNDIの超音波分科会に出席してきました。

会議ももちろんためになりましたが、5月忙しくて少々ばて気味の体には、湯元第一滝本の温泉は格別効きましたね。

木村勝美先生の話は、超音波探傷用標準試験片STB-Gの話。1952年から開始された標準試験片つくりの当初から中心におられた方の貴重な話でした。音響異方性が少なく、減衰係数・音速のばらつきの小さい材料を求めて苦労した話は、そのまま戦後日本の鉄鋼生産技術の歴史の一端でもありました。

航空機に多用されてきている炭素繊維複合材（CFRP）の探傷について、JAXAの方と日本クラウトクレーマーの方から2件の発表がありました。ボーイング787やA380など日本製の炭素繊維を使って航空機がどんどん国内で作られていますから、探傷分野でも日本が世界をリードしてゆく条件は整っているという印象を受けました。

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F15飛来と超音波

私の職場は新千歳空港の西側にあります。

新千歳空港は南北に長い滑走路を持っていますが、民間航空機は離陸時も着陸時も空港の東側を飛びます。東京羽田行きが北へ向かって飛び立つときには、飛び立ってすぐに右に旋回して空港の東側でUターンをするようにして南西方向に飛行します。

新千歳空港の西側の空域は「官」が使っています。新千歳空港の西側には自衛隊第二空団の滑走路（旧千歳空港滑走路）があります。それで、職場の上空にはF15がよく飛来します。

今日も来ましたので、安手のデジタルカメラでどの程度写せるのか、シャッターを切ってみました。

こちらは縮小せずにトリミングをしたもの。F15のかたちはよく見えています。

このF15の垂直尾翼、2枚立っているのがこの写真でもわかると思います。この垂直尾翼なんですが、・・・

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超音波探傷技術の源流

4月23日にドイツからお客様がみえました。その中に以前から超音波探傷をめぐる交流をさせてもらっている友人とも言えるPeter Renzelさんもいました。Renzelさんに会うたびに色々なことを教えてもらっています。今回の話題のひとつは「超音波探傷の源流は」でした。

Peter Renzelさん。太っ腹でしょう。

Renzelさんによれば、見方によって源流はいくつもある、とのことです。私流に解釈すれば、大河にいたる山の湧き水はいくつもあるということでしょう。それでもあえてといえば、固体中に超音波を伝搬させてきずを最初に見つけたのはロシア（当時ソ連）のSokolovといえるだろう、とのことです。Sokolovが行ったのは、連続波を使う透過法です。これは、レントゲン写真の考え方（X線の透過量の違いで内部の様子を知る）と同じ発想と考えてよいでしょう。現在の超音波探傷法は、山彦の原理を使うパルス反射法(pulse-echo method)です。

Renzelさんにいただいた「Ultrasonic Testing Material」で確認すると、1940年代で探傷に連続波を使う考えは消えてパルス反射法に置き換わりました。「Ultrasonic Testing Material」の中の記述では、パルス反射法を最初に使ったのはおそらくコウモリであろうとしています。以下、「Ultrasonic Testing Material」4th edition ｐｐ163-164からの引用・・・

　This, by far the most impotant method of  non-destructive testing of materials by ultrasonics, the pulse-echo method, was certainly first uesd by bats.

（中略）

　The first proposal to use pulse-echo techiques for material testing came in 1940 from Firestone in the USA.

　In an independent development in England, Sproule used the method in about 1942. In Germany a pulse-echo system was also developed by Kruse.

戦争という緊迫した状況下ですからね。技術交流などというのんびりした話はなしで、それぞれ別個にということでしょう。

第2次世界大戦後、ドイツで超音波探傷法を確立してゆくのはJ&H.Krautkramer博士兄弟でした。Peterによれば、Krautkramer博士兄弟が超音波探傷を研究しようとしたきっかけは、敗戦後の復興にとって鉄道レールが大丈夫かの確認が差し迫っての課題であったので、その確認に超音波が使おうと試みたこと、とのことです。

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R25で超音波をめぐる都会のプチミステリー

首都圏で無料で配布されているR25という本の最新号に、

都会の片隅のプチミステリー“俺だけに聴こえる…「あの音」の正体は?”

というタイトルの記事が掲載されています。ネット上にもUPされていますので、こちらでも読むことができます。

今月はじめに編集部の方からメールが届いて、コメントを求められましたので、返しておきました。それを元に記事にしたようです。聞こえているのだから超音波ではなくて可聴音だろう・・・、アハハなんて野暮なコメントなんでしょう。不快な音が聞こえる、というところからなぜそれが超音波だという思い込みになるのか、私にはそのほうが不思議なのですがね。

都会の自動ドアからねずみが侵入するのを防ぐために「超音波式ねずみ除け」なる装置が設置されている場合があるようです。それらのほとんどはどの周波数帯を使っているのかを明示していなくて、実は超音波など出していないものもあるようです。可聴音領域の高周波音は、人によって聞こえたり聞こえなかったりします。私などは12ｋHz程度が限界です。20ｋHzなんてぜんぜん聞こえません。現地を調査したわけではありませんから、推測の域を出ません。あの程度のコメントになってしまいますね。もっと野暮な答えは、「調べてみなければわかりません。」ですがね。

気になるなら調べてみればよいのです。調べるとなぁ～だ、ということになるような気がします。

自動ドアに取り付けられている検出センサはほとんどが赤外線式のようです。超音波が使われるとしても40ｋHz前後ですからね。超音波が聞こえたというのは、まったく根拠がないのです。

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ドイツからお客様

本日勤務先にドイツから来客がありました。エジソンが創立した世界規模のコングロマリットの傘下にある非破壊検査機器メーカーの方です。この会社は、エンジンメーカーであるGE-Aｖiationが100％出資して作られた会社です。

私にとってはGEというより、ドイツにあるKrautkramer研究所からお客さんがみえたという印象のほうが強いのです。Krautkramer博士兄弟が超音波探傷法を確立し自ら設立した会社は、現在GEの傘下にあるのです。超音波探傷を教育していて、Krautkramer研究所からわざわざ教育の様子を見に来ていただけたというのは、私にとってとても嬉しい出来事でした。

来られたのはドイツからLars SorensenさんとPeter Renzelさん。それに日本法人から私の教え子である中川さんとそのボス富田さん。Peter Renzelさんは、もう何度もあって超音波に関する交流を楽しく続けさせていただいている方です。

  早速学内を案内して、突然でしたが授業中の学生に挨拶をしていただきました。Lars Sorensenさん、「私は日本語ができませんが、ドイツ語・デンマーク語・英語ならOKですが、どれで喋りましょうか」と切り出しました。もちろん英語でということになり、10分程度のスピーチを行いました。

今学んでいる非破壊検査は大切で意義のある技術であるからしっかり勉強をしてほしいという主旨で話した後、「私は世界中に60人の部下を抱えて楽しく仕事をしている。この中に私のチームに入ってくれる人が出てくることを希望します。」と結びました。その後学生に聞いたら行きたいと言い出すのも出てくるのですね。

数時間の楽しい時は瞬く間に過ぎました。

実は今回の訪問を記念して、ビックなプレゼントがあったのです。

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ウルトラとスーパー（Ultra vs Super）

超音波を英語で言うと、Ultrasound もしくはUltrasonic waveです。前者は主に医学分野で使い、後者は工業分野で使います。Supersonicは、現在では超音波ではなくて超音速を意味しています。ここまでは「絵とき　超音波技術　基礎のきそ」に書いたことです。

ultraもsuperも接頭辞として他の単語の前について派生語を作ります。日本語では「超」という接頭辞をつけると、大きく間違いではないでしょう。

英単語で、ultraとsuperではどちらを接頭辞とした単語が多いのでしょう。「オックスフォード現代英英辞典（Oxford Advanced Learner's Dictionary）第７版」で調べてみました。

結果は・・・続きで

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超音波本 大学のテキストに

神奈川大学の土屋先生からこのブログにコメントをいただきました。新学期から、４年生１１人のゼミで「超音波技術　基礎のきそ」が輪議用テキストとして採用されて配布されたとのことです。

こちらにシラバスが公開されています。

１５冊購入していただけたのは知っていましたが、参考文献のひとつなのだろうと思っていました。

実は、後からわかったことですが、超音波本を執筆するに当たって参照した本の中に土屋先生の論文がありました。海洋超音波がご専門のようです。

この本は、若い人が超音波技術に関心を持ってもらい専門領域へ学び進む手がかり足がかりになれば良いなぁ、と考えて書きましたから、このように使ってもらえるのは筆者冥利に尽きます。

精読すれば疑問点・問題点も浮かび上がってくるでしょうが、そういうことも含めて面白いと思います。

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超音波本の反響

「絵とき　超音波技術　基礎のきそ」が発売になってから４ヶ月が経ちました。どのくらい売れているのでしょうね。

この本を読んだということで、本日問い合わせのメールが入りました。首都圏で配布されているこちらのフリーペーパーの編集者、という方からでした。発行部数60万部だそうです。

超音波に関する話題を取り上げるということで、コメントを求めてきました。まじめに取り上げていただけそうなメールでしたし、難しい話ではなかったのでコメントを返しておきました。

どのような話題なのかは、もう少し待ってください。

まったく見ず知らずの方からの反響としては、以前に紹介した神奈川大学の音響・超音波研究室の先生からとこの件で2件目です。

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破断する寸前の肉厚

3月7日に北海道機械工業会検査部会鉄骨部会共催の検査技術研究会が札幌で開催されました。私も発表をする予定でしたが、やむを得ざる事情で「ドタキャン」をしてしまいました。関係者の皆様に多大なるご迷惑をおかけいたしました。ごめんなさい。

ここには、うちの学生も発表することになっていました。私が出席できないことを聞いて、「えっ！マジですか？」。私がついていることで発表できることにいなっていたので驚くのも無理はありません。

関係者のご理解をいただいて、学生の発表はさせていただけることになりました。

タイトルは「超音波肉厚計測における測定下限とその現象」、発表者は長野塁　福本准也 宮田昌明の3名です。

学校の温水配管で内面腐食をしていたため交換した6インチの鋼管を題材に、データを取って発表をしました。この腐食した温水管の写真は、私の本の149ページにも掲載しています。

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雪国の知恵と超音波

私は、釧路市育ち。現在住んでいるところは苫小牧。いずれも太平洋側で、北海道の中で降雪量は少ないほうです。

先日の吹雪＋大雪の日、真夜中になってつれあい殿が「雪かきをする」といって防寒着を身にまとい始めました。外は吹雪です。「明日の朝やればいいだろう」ものぐさの私が言うと「ダメ、今やる」と突っ張ります。一人でやらすわけにはいきませんので私も身支度をして二人でやりました。子一時間かかって腰の高さまである雪をはねて、玄関から道路に出るまでの通路を確保しました。

大雪のときはこまめに雪かきをしないと大変なことになる、とつれあい殿。その言葉道理、朝起きてみると夜中に綺麗にしていたにもかかわらずドアが開きにくい状態にまで雪が積もっていました。

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音響・超音波工学の研究室から

とても嬉しいメールが届きました。

神奈川大学工学部電子情報フロンティア学科の土屋健伸先生からです。『「超音波技術　基礎のきそ」に掲載されています超音波関連のソフトウエアを授業の参考ソフトとして使用の許可』の問い合わせでした。もちろん、何の問題もありませんし、光栄なことですので、その旨返信をしました。それに対する土屋先生からの返信に次のようなお知らせがありました。

『「超音波技術　基礎のきそ」ですが，来年度の研究室学生用の読本として早速，15冊購入させていただきました．「基礎のきそ」ということで導入教育には最適です．内容も丁度本研究室の研究分野（医用超音波，水中音響）が含まれております．良い本を出版いただきありがとうございました．』

私としては、超音波ビームを表示するソフトなどこの本に関連して公開している一連のソフトを使ってくれれば、学生さんの中に何人かは本を読んでくれる人も出るかなと思っていました。

とても嬉しいですね。本が売れる（15冊もですよ！）ということももちろんですが、この本を執筆するときに意図したことは、若い人・初学者に向けて専門領域への橋渡しになる本にしたいということでしたから、そのものずばりで使っていただけるということです。しかも、私の専門である非破壊検査ではなく、「医用超音波，水中音響」の領域ですから、著者冥利に尽きます。

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ちょうど10年前

1998年（平成10年）の1月27日、東京の新宿にある工学院大学で「超音波による非破壊評価シンポジウム」が開催されました。毎年この時期に開催されます。

私はこのとき、「超音波探傷入門者訓練用シミュレーションソフトの開発」というタイトルで発表することにしていました。1年がかりで作ったソフトウエアについて、色々なことを言われるかもしれないけれどともかく発表をしてみたら、という勧めがあってのことでした。それまで地元の仲間内での研究会で小さな実験結果を発表することはありましたが、首都圏では初めてでした。

申し込んでプログラムが届いて、正直ビビリました。私の発表はトップ。そのあとは、企業の研究機関や大学の先生などそうそうたるメンバーの研究発表が、とても難しそうなタイトルでラインナップされています。

高邁な理論があるわけでも、コツコツ積み重ねた実験データがあるわけでもありません。明らかに異質です。こうなったら、もう素っ裸になるしかないなと考えました。シミュレーションソフトの教育的意義、などと妙にこねくり回すよりは、プログラムを動かして見てもらおう。それで嘲笑を浴びるようであれば、「こりゃまた失礼をいたしました・・・」とけつをまくって退散するしかないだろう・・・と開き直りました。

そうなると、パソコンの画面を直接スクリーンに映し出すしかありません。当時こうした学会の発表では、まだOHPを使うのが主流でした。JSNDI事務局のO氏にプロジェクタは使えるのかと問い合わしたところ、ないとの返事でした。

ないならしょうがない持ち込むしかない、この決断は早かったです。北海道から持っていくのは大変だから、東京で借りることにして東京目黒にあるレンタルショップにあるのを見つけて予約をしました。1日4万円でした。

山手線目黒駅から約2ｋｍのところ、地図を頼りに目黒駅から歩いてゆきました。レンタルショップで契約書にサインをしていると、受付の人が台車に大きなトランクケースを持ってきて「お車はどちらですか？」と聞きます。「はぁ？歩いてきましたけれど」というと、「えっ！」と係りの人。明らかに「このお客バカだ、これを一人で徒歩で運ぼうというのかい！！」と顔で言っていました。

私は、手でそのケースを持ってみました。ずしんと来る重さ、30キロぐらいありそうです。困ったと思いましたが、もう突っ張るしかありません。「このぐらいまったく問題ありませんよ」

それからです。新宿工学院大学までの道のりの長かったこと。

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海底3000メートルの大捜索

暮れに何冊か本を買いためて、正月のんびり読んでいます。

そのひとつが『NHKのプロジェクトX　④　男たちの飽くなき闘い』（NHK出版）です。

プロジェクトXは中島みゆきの主題歌（地上の星　・　ヘッドライト　テールライト）とともに一世を風靡した番組でした。中にはオイオイというのもありましたが、心に残る番組も数多くありました。

わたしにとって、1999年11月のHⅡロケットの打ち上げ失敗-その原因究明のために海底に落ちたロケットエンジンを探し出すという物語（海底3000メートルの大捜索）もそのひとつです。改めて活字で読みたかったので購入しました。

ターボポンプの共振による疲労破壊、ロケット打ち上げ失敗、超音波による海底探査、わたしにとっては関心を持たざるをえないテーマでした。そこに門馬さんという海底探査のプロが登場します。最初見たとき山本晋也監督に似ているな、と思いました。しかし、物語が進むにつれ、主人公でありながら多くを語らないしかし芯の強そうな、なんともいえない立ち振る舞いと風貌に魅かれてゆきました。忍耐力と洞察力が要求されるところは、非破壊検査屋とも共通する仕事だし、普段はあまり日の当たる仕事ではないことも、そこで働く心意気みたいなものを勝手に想像して、共感していました。

実は、わたしの「絵とき　超音波技術　基礎のきそ」に門馬さんの写真が掲載されているのです。90ページに小さくですが・・・プロジェクトX④の227ページに掲載されている写真と同じものです（一番左が門馬さん）。

海洋研究開発機構（JAMSTEC）に写真の掲載許可をいただくために連絡を取ったところ、写真の掲載は快く承諾していただけただけでなく、原稿のチェックもしていただけました。赤で帰ってきた原稿を見て、わたしのほうから疑問点やこちらの考えをメールや電話で伝えてやり取りをする形になりました。窓口になってくれたのはJAMSTECの広報の方でしたが、原稿をチェックした方の中に門馬さんもおられたと聞きました。それだけでもミーハーのわたしとしては嬉しかったのですが、そのチェックの内容がわたしとしては我が意を得たり、だったのです。

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地元新聞に

地元の新聞（苫小牧民報）に記事が載りました。

割と大きく扱ってくれました。取材に来たのは女性の記者でしたが、話してゆくうちにずいぶん面白がってくれていました。

地元の友人知人が知ってくれるかな。

携帯のメールのほうに、目撃情報が入っています。

１２月５日　新宿小田急三省堂の理工書コーナーに1冊あり。

１２月７日　八重洲ブックセンター機械工学コーナーに平積み６冊。

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「超音波技術」という名の本

今回発刊となった「絵とき　超音波技術　基礎のきそ」という書名は、編集者の方がつけたものです。私は、「絵とき　超音波　基礎のきそ」となるのかな、と思っていました。

手続き形式的には著者の確認を取るべきだとは思いますが、ついた書名は「へーなるほど」と思うほど気に入っています。

「超音波技術」が書名に使われた本は、知る限り過去に２冊あります。

そのひとつは、実吉純一・菊池喜充・熊本乙彦「超音波技術便覧」（日刊工業新聞社）です。１９６０年に初版が刊行され、１９７８年に新訂版が出ています。名著であるとの評判が高い本です。今回の本の執筆にあたり、ぜひ参照したいと思っていましたが、脱稿後１１月に入ってから、amazonの古書市場に出ているのを見つけて購入するまで手に入りませんでした。新訂版第８刷で定価２２０００円を、15000円で購入しました。ほとんど読んでいないと思われる綺麗な状態の本です。はっきりいってお買い得でした。まだ私もほとんど読んでいません。

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もうひとつは、

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東京日帰り+本屋探索

先ほど東京から帰ってきました。

羽田空港でポケモンジェットが横にいましたので、写真を撮りました。

秋葉原のJSNDI（日本非破壊検査協会）事務所で会議でした。デジタル探傷器用の実習手引書（実技参考書といっていますが）の編集委員会です。昨今の現場動向に合わせてJSNDIも試験や講習に使う探傷器をデジタルのものに変えていく計画を進めています。

教育用のテキストも順次変えなければなりません。今回は第1回目で、編集方針と執筆分担の確認でした。私も少し書きます。超音波本が終わっていてよかった。

本屋を2箇所見てきました。

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超音波本発売２日目

「絵とき　超音波技術　基礎のきそ」発売２日目です。

ネット書店でも、販売が開始されたようです。7＆Yでも、画像が出るようになりました。

楽天では「売り切れました」との表示でしたが、夜になって「在庫あり」になりました。

アマゾンでも「在庫２冊」と出ています。

ｂｋ１では、独自の内容解説をつけてくれています。

トーハンのe-honにも。

e-netのランキングでは、総合で22位になっています。

国際ロボット展にも出ているかな、と期待していましたが、KADOTAさんからの連絡では、書籍の梱包はずいぶん前に行われていて、今回は陳列されていないとのことでした。

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「超音波技術 基礎のきそ」本日発売＋超音波ソフトウエア更新

「絵とき　超音波技術　基礎のきそ」（日刊工業新聞社刊）が本日発売になりました。

多分全国の書店に並ぶはずです。毎日たくさんの書籍が発刊されているようです。ということは、ほぼ同じだけの書籍が本屋さんから消えていっているということでもあります。これからサバイバルです。皆さんよろしく応援お願いします。

この本のために、３本のソフトウエアを用意しました。そのうち、AモードとBモードの仕組みを示したソフトについては公開していませんでしたが、先ほどファイルをアップしました。

「超音波ビーム」のソフトも更新をして、先ほどアップしました。

ソフトウエアのダウンロードはそれぞれ以下のページからどうぞ。

（１）「AモードとBモード」　←ダウンロードページへ

（２）「Ultrasonic Beam」←ダウンロードページへ

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

（３）「パルス波と周波数帯域」←ダウンロードページへ

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アルキメデスの原理を学んだ金塊詐欺集団

アルキメデスが、混ぜ物をした金王冠を王冠を壊すことなく見破った、という話題を何回か続けてきました。巷間言われている「あふれた水の量でわかる」という説は、どうも怪しいと私は思います。このシリーズ、ミニ実験を行う予定なのですが、ちょっとすぐには出来ませんので、後で行うこととして次に進みます。

比重がが倍近く違う金と銀でも、体積の違いをあふれた水の量で測るのは困難です。天秤ばかりまたはさおばかりを使うとうまくいきそうです。

それでも比重が大きい物質では、含有率の測定の精度は粗くなります。

金に近い比重をもつ物質を使えば、アルキメデスもガリレオもお手上げになります。そんな物質があるのです。タングステン。金の比重が19.3に対してタングステンは19.2。ほとんど同じです。

タングステンを使った詐欺集団が1980年代に現れました。タングステンを饅頭のあんこのようにして外側を金でくるんだのです。これでは蛍光X線分析でも金と判定されてしまいます。

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超音波本 届きました

「絵とき　超音波技術　基礎のきそ」（日刊工業新聞社刊）が製本されて送られてきました。

この本、私としては売れてほしいので、宣伝をさせてください。ということでこの記事をしばらくの間トップ記事とします。最新の記事はこの次からです。

ついにここまで来たという感じです。これまで共著はありましたが、単独で１冊書いたのは初めてです。１１月２７日には全国の書店に並ぶそうです。

表紙のデザインもいいですね。細かいことを言えば、超音波ビームの広がり方がちょっと違うところもありますが、イメージとしては単刀直入でよいと思います。

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友あり遠方より来る

ドイツからわざわざ訪ねてきてくれました。Peter Rentzelさん。彼も友と呼んでくれますので、私も友として再会を喜びました。友情という言葉は若いころなんだかこそばゆくて使いたくなかった言葉です。でも最近は、これが友情だよな、と素直に思える付き合いが増えてきました。Peter Rentzelさんもその一人です。

超音波をめぐるいくつかの交流をしてきました。クラウトクレーマー研究所にいたかたです。私が超音波探傷の技術者になるきっかけを作ってくれたのは、日本クラウトクレーマーが実施したドイツ仕込の講習会でした。そのことを伝え聞いたPeterは、私と最初に会ったときに、超音波探傷技術者にとってはバイブルとも言える通称「Red Book」（Ｊ＆Ｈ.Krautkramer、Ultrasonic Testing of Material）をお土産にくれました。

勉強になります。超音波ビームのソフトを作るときにも参照しました。 私はそのお返しに、「超音波探傷入門」を差し上げました。等価交換には程遠いですが、取引ではなく友情ならばありうることだとの思いがありました。

私が、超音波に関する本を執筆していて、水晶振動子の特性を確かめたいという話を聞いて・・・・

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超音波本 ネット予約開始

ネットで検索をしていたら、アララ妙なものが引っかかってくるぞ、とのぞいてみたら、超音波本のネット予約のページでした。

トーハンが管理するサイトでした。こちら。どのような基準で順番が付いているのかは知りませんが、2番目ですね。

７＆Yの予約ページにも掲載されていました。こちらは、医学・薬学・看護のジャンルですね。その分野も書いていますが・・・ね・・・。

本のタイトルは「絵とき　「超音波技術」　基礎のきそ」

本の内容として

「超音波技術の基礎と応用について、図表や写真を豊富に使いやさしく解説する。超音波の利用面の紹介に重きが置かれている他の初学者向け書籍と異なり、超音波の本質や基礎が理解できる内容が特色。」

と紹介されています。多分出版社がつけたコメントでしょう。ちょっと面映い。でも書き始めるときから、超音波利用技術の羅列的紹介にだけはしない、と考えてきました。

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鮮やかな秋

通勤途上の山は、日一日と秋色を深めています。

例年ですと11月3～4日に少し積もるぐらいの雪が降り、そのときの雪の重さで木々はほとんどの葉を落とします。来るべき冬、厳しい寒さに備えます。

執筆のほうは、初校が終わり、引用図表の承諾もすべてクリヤーになりました。もう一度著者校正があるようですが、こんどは初校のような作業量はないと思います。

この土日は、少しのんびり体を休めることが出来そうです。

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「超音波」本 初校

この休みこそ、少しのんびり出来るかなと思っていましたら、編集者の方から第1章～第4章まで144ページ分の初校が宅配便で届いていました。月曜日には発送してほしいとのことです。

日本非破壊検査協会のテキストを執筆したときは、原稿を送ってから数ヵ月後に校正稿が届いて、数週間後に編集委員会の会議。つぎに見るのは1ヵ月後・・・というペースでした。

協会ののんびりもペースが合わないけれど、今回のは、またすごいペースですね。

しかも作業は、単純な誤字脱字のチェックだけではありません。図表のレイアウトから、策引用の用語チェック、さらに章ページ扉に掲載する概要原稿、ページレイアウト上空きが出てしまうところへの、豆知識もしくはイラスト案の作成等々。結構な作業量です。

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てっ平のカツ （その2）

久しぶりに家族で「てっ平」に行ってカツを食べてきました。以前にも書きましたが、ここのカツは天下一品。四半世紀前の開店当時の味がまったく落ちていないのがうれしいですね。もしかしたら、当時より美味しくなっているのかもしれません。

味処てっ平 （とんかつ / 苫小牧）
★★★★★ 5.0

実は、いつだったか忘れましたが、娘が「お父さんが本書き終わったら『てっ平』に行こう」と言い出しました。カツを食べに行く時間と金がないわけではありませんが、娘の私に対する応援の気持ちかな、と受け取っていました。

そうなのです、「超音波」の本、書き上げました。まだ厳密には最終章の図にキャプションをつけなければならないとか、ちょっとした作業は残っていますが、とりあえず最終章に句読点を打ちました。「あとがき」も残っていますが、数日置いてから書かせてもらいます。

待ち時間に原稿をチェックしようと持っていっていましたので、ごめんなさい軽く記念撮影を・・・。

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コロージョン

配管内側のコロージョンです。

外観は何の異変もなくても、内側はぼろぼろになっていることがあるのです。美浜原子力発電所の事故が記憶に新しいところです。

こういうものの検査は超音波が得意とするところです。肉厚測定といいます。板の厚さのことを肉厚というのです。だから、「減肉を測定する超音波肉厚測定器」ということになります。別に牛肉の厚さを測るわけでも、ダイエットのための器具でもありません。

最初に現場で聞いたときは違和感がありましたけれど、慣れてしまうと普通に言葉になって出てきます。こんな言い方を、一般向けの書き物に注釈抜きで書くわけにはいきません。大丈夫かなぁ、わたしの「ことば」

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医療用超音波 Bモードの仕組み

現在執筆中の「超音波」本(日刊工業新聞社刊「絵とき　超音波技術　基礎のきそ」）のために、いくつかのソフトウエアを作っています。

医療用の超音波検査診断装置では、超音波の振幅と距離を表す一次情報であるAモード(Ampiltude Mode)から輝度変換を行ってBモード(Brightness Mode)表示を行うのが通常です。

その仕組みを動きを見ながら理解するソフトウエアです。

このURLでフリーソフトとして公開します。ソフトのダウンロードは続きで・・・。

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「超音波」本 出版決定

「超音波」に関する本を執筆していることは、何度か書きました。実は原稿の締め切りが9月の末でした。まだ書き上げていません。

編集者の方にはお詫びを入れて、図表の整理できたところから順次送っていました。原稿が全部出来上がってから、最終的な審査があって出版の可否を決めるのだろうと思っていました。

本日編集者の方と話をしたところによると、もうすでに本にするための作業に入っているそうです。本屋の店頭に並ぶ日も決まっているとのこと。えーっ！本当ですか？

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アクリルを使ったモード変換

アクリルを使って標準試験片STB-A1の透明モデルを昨日紹介しました。

その数年後、そのときのアクリルの残りを使って、左のようなものを作った学生がいます。

現在某所で、自律飛行をする無人ヘリコプターの開発を行っているM君です。

さて、これは何でしょう。

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透明な標準試験片

超音波探傷に使う標準試験片にSTB-A1というのがあります。装置の較正、探触子の入射点や屈折角の測定に使います。基準となるもので、探傷技術者にとっては、いわば武士の刀とでも言うべきものです。

超音波は聞こえませんし、もちろん見えません。五感では確認できないものを使って見えないきずを見つけるわけです。これを勉強したり教えたりしていると、試験片や素材の鋼が透明で中が見えたらなぁ、などという妄想は何度も浮かびました。（鋼が透明で中が見えたら、超音波探傷も放射線透過試験も必要なくなる訳で、そのそも自己矛盾ですが・・・）見えないものをみえるようにするのは「可視化」技術でしょうが、そこまでの話ではありません。 そんなことを、学生と雑談していると、透明なSTB-A1を作ってみましょう、などという変わり者の学生がたまに現れます。

もう8～9年前に卒業したK君（現在K重工航空宇宙に勤務）が作った、アクリル製の「STB-A1」です。後方にあるのが本物のSTB-A1です。

R100（左側　半径100ｍｍの1/4円）の部分などは、ケガキ線の外側にドリル穴を開けて後はペーパーで手仕上げです。

出来上がって、正直その精度仕上げの綺麗さに驚きました。

こちらは、私が作った「超音波探傷入門」ソフトウエアの中で、STB-A1を透明化した画面です。

単位や試験とは関係のないところで、ほとんど何の役にも立たないだろうやり取りを若者としながら笑いあえる・・・教員という職業の特権だと思っています。

ところで、STB-A1を実際に製作しているのは、

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パルス波と周波数帯域

「超音波」に関する本を執筆中です。その本の中で書いていることを補足するために、いくつかのパソコンで動作する小さなソフトウエアを作っています。こちらもそのひとつ。

最新作を、公開します。改良点や問題点を指摘していただけるとありがたいのです。もっとも、プログラミングの能力は素人のお遊びの域を出ませんので、私の能力の範囲でお願いします。えっ？能力がわからん？ま、お手柔らかにというところで・・・。

「短いパルス波は広帯域になる」ということをイメージとして理解するためのソフトウエアです。

フーリエ級数展開とかFFTに入る前に、まずは波の合成というところで「広帯域」と「狭帯域」を、帯の広さ狭さのイメージで考えようということです。

周波数成分のそれぞれの振幅を変えて、合成波の様子を見るだけでも、結構楽しいと思うのですが。ちょっとマニアックかな？

「水晶振動子で短いパルスを得ようとすると、相対感度が極端に落ちて使い物にならないから、狭帯域で使うことになり帯域幅の狭い同調増幅器でよかったのです。しかし遠距離分解能は犠牲にならざるを得ません」なんて表現が、本を読みながら（早くも宣伝を入れています　笑い）このソフトで遊んでもらえると、違和感なく頭に入ってくるという仕掛けです。

ソフトのダウンロードは続きで・・・その前に

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超音波によるキャビテーション・エロージョン

流体にかかわる機械類を扱っていると、その損傷の中にエロージョンというのが出てきます。浸食ですね。

エロージョンを起こす原因にもいくつかありますが、キャビテーションもそのひとつです。キャビテーションは液体の中で減圧下で発生します。

強力な超音波を液体中に伝搬させるとキャビテーションがおきます。超音波洗浄に使われる原理です。

超音波洗浄機に、アルミホイルを入れてみました。

  数分後、表面が粗れてきたところから穴が開いてきています。

10分後には・・・。

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超音波ビーム ソフトウエア 更新

超音波ビーム形状を理解するソフトウエアを更新しました。

今回の更新のメインは、ビーム中心軸上の音圧を表すグラフについて、精度を上げて、少なくとも近距離音場限界距離（X０）の一つ前の谷の部分では音圧がゼロになるようにしました。

振動子直径や周波数を変更すると、指向角と近距離音場を表す線と連動してビーム中心軸上の音圧を表すグラフが、アニメーションのように連続的に変化します。

自分で言うのもなんですが、これはいける。

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