読み進めればいつの間にか情報技術の知識が身につく！

ステップアップ

高専の CAE 教育から学び、技術開発・社会実装に役立てる！

情報技術の教室
KOSEN 発探究・トレーニング・創造
未来技術の社会実装

著者：池田 瑞穂

―高専における CAE シミュレーションの活用―

KOSEN 発未来技術の社会実装

高専におけるCAEシミュレーションの活用

著者：板谷 年也

吉岡 宰次郎Saijiro Yoshioka

橋本 良介

Ryosuke Hashimoto

本文250頁
著者：板谷年也 , 吉岡 宰次郎 , 橋本 良介
印刷版・電子版価格：2,700円（税抜）
仕様：A5 判・並製・印刷版モノクロ / 電子版一部カラー・
本文 178 頁 6052-7 C3004
ISBN：978-4-7649印刷版・電子版価格：2,400 円（税抜）
発行：近代科学社Digital

C3054

発売：近代科学社

内容紹介
内容紹介
本書は，これから卒業研究に取り組む高専生や若手技術者にまず読ん
本書は、情報技術に対してさまざまな観点から解説することで、文理でもらいたいという気持ちで執筆されました。
問第わ 1ず章では，ス ム ー高専のズに理解でき る よ う 構 成 さ れ て い ま す。各ごとにCAE教育の現状と課題を解説します。
第 2章
章では，

「NOTE」、「チェック問題」、「実習」、「ほのぼの IT 教室」、「memo」、「チャ
電磁気を応用した探傷試験法（渦電流探傷・漏洩磁束探傷）を解説しま
レンジ」などの課題や参考情報を多く設け、実用的な教科書としても利す。第 3 章では，磁気光学イメージングを解説します。第 4 章では，未用することができます。情報リテラシー入門を卒業し、専門知識へ一歩
来技術の社会実装の高度化に向けた取り組みを解説します。
踏み込もうとしている人や少し躊躇している人の背中を押してくれる一読者の皆様には高専の教育研究を広く知っていただくとともに，本書冊です。
を若手技術者の方の技術開発や CAE 教育にお役立ていただければ幸い

全国の書店・ネット書店にてお求めい
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です。
著者紹介
著者紹介

池田 瑞穂 （いけだ みづほ）
板谷 年也（いたや としや）

関西学院大学共通教育センター、理学部、生命環境学部、甲南大学理工博士（工学）学部非常勤講師。
鈴鹿工業高等専門学校電子情報工学科准教授
関西学院大学工学部研究員。
専門は，計測工学，非破壊検査工学など。

2002年 奈良先端科学技術大学院大学情報科学研究科博士後期課程修了。博士（工学）。
吉岡宰次郎（よしおか さいじろう）
大手企業において、SI（システムインテグレーション）事業、パッケー博士（工学）ジ開発事業に関わり、プロジェクトマネージャとして従事。また、社会鳥羽商船高等専門学校情報機械システム工学科准教授
人向け情報技術教育事業に従事。
企業でのIT関連職務を経て、関西学院大学共通教育センター、京都大学
専門は，電磁気学，材料力学，破壊工学。
大学院農学研究科生物資源経済学専攻、神戸大学数理・データサイエン
スセンターにて、教員・研究員として、理系・文系を問わず、情報科学
橋本 良介（はしもと りょうすけ）を専門としない様々な専門領域の学生に対する情報技術教育や研究に従博士（工学）事。
鈴鹿工業高等専門学校電気電子工学科講師
主な研究分野は、データマイニング、データ分析、学習者の特徴分析、専門は，磁気工学，薄膜工学など。
教材コンテンツの評価などの教育工学および、データサイエンス。

第1第2Toshiya Itaya

仕様：B5判・並製・モノクロ（電子書籍フルカラー）

ISBN：978-4-7649- 6059-6
発売：近代科学社
発行 : 近代科学社 Digital

本書

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近代科学社Digitalは、株式会社近代科学社が推進する21世紀型の理工系出版レーベルです。デジタルパワーを積極活用することで、オンデマンド型のスピーディで持続可能な出版モデルを提案します。
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神保町三井ビルディング
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第3

第4

目

次

第１章

国立高等専門学校の CAE 教育の

磁気光学イメージング

第３章

現状と課題

3.1

磁気光学イメージングの原理

1.1 CAE シミュレーション教育の現状

3.2

磁気光学イメージングの解析事例

1.2 CAE シミュレーション教育の課題

3.3

磁気光学イメージングの実験事例

1.3 CAE シミュレーション教育の今後の展開

3.4

磁性フォトニック結晶と磁気光学イメージング

1.4

電磁界 CAE シミュレーション

3.5

フレキシブル磁性ガーネット膜の形成

1.5

高専研究ネットワークの活動

未 来技術の社会実装教育の高度化に

第４章
第２章

向けて電磁気を応用した探傷試験法

2.1

電磁気現象を利用した非破壊評価について

4.1

高度非破壊検査技術者の必要性

2.2

渦電流探傷試験法について

4.2

高度非破壊検査人材育成のための教材パッケージ

2.3

海中送水管の寿命判断技術の開発

2.4

スマート渦電流センサの開発

4.3

スマートグラスと非破壊検査

2.5

構造物材料の材質検査と残留磁気の応用

4.4

深層生成モデルを用いた磁気光学イメージング

4.5

まとめの開発2.2 渦電流探傷試験法について

2.4 スマート渦電流センサの開発

磁束が強磁性体から空気中に出る所に N 極，空気中から強磁性体に入るるようにコイル巻線や巻数を検討しました。今回は 200 回巻で直径 0.6mm のポリアミドイミド銅線を使用しました。次に，検出コイルは直径0.4 mm のポリアミドイミド銅線をそれぞれ 200 回巻程度巻きます。差ところに S 極が形成されるためです。この結果，欠陥部分に小さな磁石ができたことになり，磁粉によってできる磁性体の大きさは欠陥からの漏洩磁束が多いほど大きくなります。磁粉は散布後，図 2.1 (d) のように磁粉同士が繋がり，欠陥部分に吸着することによって磁粉模様を形成します。
磁粉模様の幅は実際の欠陥の幅よりも大きいため，幅の狭い欠陥でも検査が可能です。

2.2

動接続した場合でもできる限り低い出力電圧になるように巻数を調整します。

図 2.42 に渦電流センサ実験システムの実際の模様を示します。

渦電流探傷試験法について

本節では，渦電流探傷試験法の原理と特徴について説明します。また，渦電流探傷試験を利用した高専での研究活動の事例をまとめています。

2.2.1

渦電流とは導電体に発生する渦電流について図 2.2 を用いて説明します。図 2.2 は

図 2.42導電体に磁石 N 極を近づけた瞬間に発生する渦電流のイラストです。このとき，磁束は磁石 N 極から導電体方向に発生しています。導電体では実際の渦電流探傷システムの模様

発信器とバイポーラ電源を励磁コイルと接続し，検出コイルからロックレンツの法則のとおりにこの磁束に抵抗するような形の磁束を発生させるインアンプを接続します。なお，このとき実際に学生が配線を行いました。励磁コイルからの電流はコイルに直列に接続した電子電圧計の値から読み取ります。バイポーラ電源で電流を増幅した際に電子電圧計の針が振れると成功です。検出コイルからの電圧はロックインアンプと接続したPC の計測ソフトウェアで確認します（図 2.43）。この計測ソフトウェアのプログラムも学生自身が行いました。このように，学生自身が渦電流探傷システムを構築することで，基本的な計測機器の使い方の教育ができます。

このように，外部資金獲得により社会実装を見据えた研究を高専で行うことができます。その研究に学生が携わることができるため，新たな学生
図 2.2教育に繋がったと考えています。

導電体に磁石 N 極を近づけたときに発生する渦電流電磁気による試験法を23

丁寧に解説！

CAE シミュレーションを活用した
57

高専の研究事例を掲載！

第 3 章 磁気光学イメージング

4.2 高度非破壊検査人材育成のための教材パッケージの開発

強磁性材料のファラデー回転角 θF は，飽和磁化を M s ，光の進行方向と平行な磁化の大きさを M ，光が磁性体を透過する距離を l としたとき，MθF  F ××l
Ms

門実験を行いました。

(3.1)となります。F はファラデー回転係数という材料固有の値です。

式 (3.1) から，ファラデー回転角は磁化の値，すなわち磁性材料がさらされている外部磁界の大きさと方向に依存することが分かります。またファラデー回転角は光路長にも比例して大きくなります。このとき使用される磁性材料を磁気光学材料と呼び，ファラデー効果を利用する場合，磁気光学材料は光が透過する必要があるため，数マイクロメートル程度の厚さの薄膜がよく利用されます。

3.1.2

磁気現象の基礎

磁石に引き寄せられる材料は一般的に磁性材料などと呼ばれます。中でも，鉄やコバルト，ニッケルに代表されるような強い磁力を発する材料を強磁性材料と呼びます [2]。本項では詳しい電磁気学の内容には踏み込みませんが，現象論的に強磁性材料表面の欠陥から磁束が漏洩する理由について，図 3.2 に示すモデルで簡単に説明します。

図 3.2

強磁性体の欠陥による漏洩磁束

図 3.2 は，強磁性材料の両端に磁石を吸着させて磁化したときの様子です。マクスウェルの方程式によれば，N 極と S 極はセットで存在し，強磁性体内では N 極と S 極が対になって連続的に存在しています。ところ

94

図 4.1

高度非破壊検査人材育成のための教材パッケージ化

以下に本研究で製作したコンテンツを示します。

第 1 回：非破壊検査の一般知識（講義）第 2 回：超音波探傷試験（講義・デモ）

磁気光学イメージングの原理からロボットや AI 検査技術の社会実装に研究成果まで網羅！

向けた取り組みを紹介！

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