岡部 研究室（生産技術研究所）

構造健全性診断

Okabe Lab.

航空機・自動車等への適用が進む軽量複合材料構造を対象として、その健全性を簡便に診断するための、光ファイバ超音波センサによる構造ヘルスモニタリング技術や、レーザー超音波を用いた非破壊検査技術に関する研究を進めています。さらには、高温などの極限環境にも適用可能な検査システムの構築を試みています。
Lightweight composite structures
have been applied to airplanes
and automobiles. For the healthdiagnostics of the structures, weare developing structural healthmonitoring systems with opticalfiber ultrasonic sensors and nondestructive inspection techniques
using laser ultrasonics. In addition,
we are attempting to construct aninspection system applicable toextreme environments.

研究室構成
・教授
・助教
・事務補佐員・博士課程3年生：2名
・博士課程2年生：3名
・修士課程2年生：3名
・修士課程1年生：3名

共同研究中の企業
・（株）村田製作所
・（株）アイシン・（株）カーボンフライ

研究室の特徴システム構築から理論解析まで、幅広いアプローチで取り組んでいます。また、産業界との共同研究を積極的に進めており、研究成果の社会実装を目指しています。

Structural Health Diagnostics

すべての乗り物を より軽く より安全に高感度光ファイバ超音波センサシステム

High-sensitive fiber-optic ultrasonic sensor system光ファイバセンサによる極限環境での遠隔診断

Remote diagnosis with optical fiber sensor under ultimate environments

超音波ガイド波による複合材料中の損傷検知

Damage detection in composites based on ultrasonic guided waves

レーザー超音波を用いた複合材の非破壊検査

Non-destructive inspection of composites using laser ultrasonics
超音波ガイド波を用いた構造ヘルスモニタリング(Structural Health Monitoring Using Guided Waves)
CFRP
face sheet

Incident
guided wave

Scatteringwave

e-mail: okabey@iis.u-tokyo.ac.jp
http://www.okabeylab.iis.u-tokyo.ac.jp

Scanvibrometer

Damage(Stiffness degradation)

Nomex
honeycomb core
CFRP衝撃損傷のモデル化と薄板理論に基づく散乱波の計算
Calculation of scattering wave
at an impact damage in CFRP
based on thin plate theory

Wave actuator

レーザー励起超音波ガイド波を用いた
ハニカムサンドイッチ構造の損傷検出
Damage detection in honeycomb
sandwich structures using laser-excitedultrasonic guided waves

ガイド波の局所欠陥共振に基づく
CFRP積層板中の剥離損傷の検出
Delamination detection in a CFRP
laminate based on guided waveactivated local defect resonance光ファイバ超音波センサの開発と遠隔AE計測(Development of Fiber-optic Ultrasonic Sensor System for Remote AE Measurement)

Coating

Mode conversion
at adhesive point

ongitudinal WaveCore

Trained neural network(Autoencoder)

Cladding

PSFBG

AE caused bytransverse crack

Input layer

PSFBG
responses to only
the longitudinal wave

高温環境でのAE計測が可能な遠隔センシング法
Remote sensing method to measure AE waves
at high temperaturedelamination

Output layerHidden layer

Encoder

Transverse Wave

AE wave𝑓(𝑥)ℎClassification results

Decoder𝑔(ℎ)

機械学習によるAE発生源の損傷形態の識別
Classification of damage types that generated AE signals
based on machine learning

レーザー超音波による複合材の非破壊検査(Non-destructive Inspection Based on Laser Ultrasonics for Composites)

Thermalexpansion

連絡先：〒153-8505 東京都目黒区駒場4-6-1
東京大学 生産技術研究所
機械・生体系部門 岡部洋二
TEL/FAX: 03-5452-6185

Delamination damage

DisbonddamagePiezoelectric
sensorInternal
defectGuidedwave

Laser

Excitedultrasonic wave

BAAPC

Oscilloscope

BAmplifier

レーザー超音波可視化検査装置（LUVI-CP、つくばテクノロジー（株））
Laser ultrasonic visualizing inspector(LUVI-CP, Tsukuba Technology Co., Ltd.)

超音波伝播挙動の可視化
Visualization of wave propagation

レーザー超音波の数値シミュレーション
Numerical simulation of laser ultrasonics

最近の研究トピック

光ファイバ超音波センサによる高温環境下での構造ヘルスモニタリング技術
レーザー超音波
可視化検査装置

光ファイバ超音波センサシステム
同期制御

レーザー光源
制御PC

波長可変レーザー
光ファイバ

バランスド
フォトディテクタ

データ収集・
信号処理

パルス
レーザー

光ファイバ

遠隔超音波計測法

PSFBGセンサ
耐熱接着剤

縦波超音波

超音波

耐熱構造部材
高温環境

1000℃の構造材料

10 µs

切欠き損傷

12 µs

16 µs

切欠き損傷

光ファイバ

接着点

セラミックス板（1000℃に加熱）

接着点

1000℃の高温環境下でも超音波非破壊検査が可能