NDT フラッシュ Vol.71,No.5 1/4

ＴＴレベル２

一般・専門試験のポイント

図 1 のように，面積が A (m2)で温度が Tw (K)の伝熱面の表面を流体が流れ，その表面から十分離れたところで近年に出題された TT レベル 2 の一般試験と専門試験の流体温度を T∞ (K)とした場合に，伝熱面表面から流体の問題のうち，正答率の低かった問題と類似した例題にに伝わる単位時間あたりの熱エネルギ Q (W)は，式(1)でついて解説する。なお，過去の NDT フラッシュ記事で示すニュートンの冷却法則で求められる。

も試験問題のポイントを紹介しているのでそれらも参考𝑄にしていただきたい。

ℎ𝐴 𝑇

𝑇

(1)

一般試験の類題

ここで，h は熱伝達率と呼ばれ，流体の種類と流速及び

問１

伝熱面の形状などに依存する値である。式(1)より，次は，雑音等価温度差の略語を示したものである。

正しいものを一つ選び，記号で答えよ。

𝑄（ａ）MDTD104 303283800 W(2)（ｂ）FOV（ｃ）MDDとなり，正答は（ｃ）である。

（ｄ）NETD
正答（ｄ）

各略語の定義は以下の通りであり，正答は（ｄ）である。
・MDTD（Minimum detectable temperature difference）
最小検知温度差：ある大きさの測定対象物を検出するのに必要な測定対象物と背景との最小温度差である。
・FOV（Field of view）
視野角：測定できる視野の範囲である。

図 1 対流による伝熱面からの伝熱・MDD（Minimum detectable dimension）
最小検知寸法：測定可能なもっとも小さな測定対象物

問３の寸法である。

を搭載した赤外線サーモグラフィ装置の空間分解能（最・NETD（Noise equivalent temperature difference）

次は水平 640 画素×垂直 480 画素のアレイセンサ小視野角）を約 0.55 mrad としたいときに使用するレン

雑音等価温度差：検出信号が雑音レベルに等しくなるズの水平視野角を示したものである。正しいものを一つときの測定対象物と背景との最小温度差である。

選び，記号で答えよ。
（ａ）約 152

面積が 4 m で温度が 303 K の伝熱面の表面を流体（ｂ）約 20

が流れ，その表面から十分離れたところでの流体温度が（ｃ）約 30

283 K であり，熱伝達率は 10 W/(m K)である。次は，対（ｄ）約 40

問２2流により伝熱面表面から流体に伝わる単位時間当たりの熱エネルギを示したものである。正しいものを一つ選び，記号で答えよ。

正答（ｂ）

空間分解能（最小視野角）とレンズ視野角の関係は図（ａ）8 W2 に示す通りである。したがってレンズの水平視野角は，（ｂ）50 W

水平視野角＝空間分解能×水平画素数×(360／2)（ｃ）800 W＝0.55×10-3×640×(360／2)（ｄ）16000 W＝20.1と求められ，正答は（ｂ）である。

正答

（ｃ）

(3)

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水平視野角

えよ。

視野（ａ）日本非破壊検査協会規格
最小検知寸法赤外線カメラ（ｂ）日本溶接協会規格（ｃ）日本産業規格（ｄ）日本農林規格
正答

垂直視野角

（ｃ）

電気設備機器の設備稼働時の許容温度は，日本産業規

空間分解能（最小視野角）格（JIS，旧日本工業規格），日本電気工業会規格（JEM）

測定距離及び日本電気協会の電気技術規定（JEAC）から参考にす

空間分解能と視野角の関係ることができる。したがって，正答は（ｃ）である。

次の文は，ステファン・ボルツマンの法則についれた温度上昇試験時における許容基準であることに注意

図2

ただし，稼働中の温度に対する規定ではなく，定めら問４て述べたものである。正しいものを一つ選び，記号で答すべきである。

えよ。
（ａ）ステファン・ボルツマンの法則は，プランクの式を全波長域で積分することで導かれる。
（ｂ）ステファン・ボルツマン定数の単位は

問６30℃の下で熱弾性係数 k が 4.15×10-12 (1/Pa)のステンレス鋼（SUS304）に対して，断熱条件下で瞬時に荷W/(m2·K2)である。

重を作用させたところ，材料にはT = 0.05 K の温度変化が生じた。材料に生じている主応力和の変化として正（ｃ）黒体の場合，全射出能は絶対温度の 2 乗に比例すしいものを一つ選び，記号で答えよ。
（ａ）約  40 MPa（圧縮応力）る。
（ｄ）ステファン・ボルツマンの法則は，黒体の単色射出能の最大値を与える波長と温度の関係を表す。

（ｂ）約  400 MPa（圧縮応力）（ｃ）約 40 MPa（引張応力）（ｄ）約 400 MPa（引張応力）

正答

（ａ）

ステファン・ボルツマンの法則は，単色射出能 Ebを表すプランクの式を式(4)の通り全波長域で積分するこ

正答

（ｃ）

熱弾性効果による温度変化は式(6)で与えられる。とで導かれ，（ａ）が正答となる。

∆𝑇𝑘𝑇∆𝜎(6)(4)
ここで，T は材料の絶対温度であり，は材料に生じ黒体の全射出能 Eb は式(4)の通り，絶対温度の 4 乗に比例し，（ｃ）は誤りである。ステファン・ボルツマン定数 の単位はW/(m2·K4)であり，また黒体の単色射出能の最大値を与える波長と温度の関係を表すのは，式(5)に示すウィーンの変位則である。したがって，（ｂ）及び（ｄ）も誤りである。

る主応力和の変化である。問題文の通り，数値を代入す
ると，

∆𝜎

∆𝑇𝑘𝑇
4.15

100.0530273.15

39.7 MPa (7)となり，正答は（ｃ）である。マイナスの温度変化が生𝑇

898μmμm· ·KK2898(5)

専門試験の類題
問５

次に示す規格のうち，電気設備機器の許容温度の参考となる情報が入手できる規格を一つ選び，記号で答じた場合は，引張応力となることに注意が必要である。

NDT フラッシュ Vol.71 No.5

ＬＴレベル２

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一般・専門試験のポイント

ブルドン管真空計はＣ型等に曲げられた中空配管内部が真空になる際に発生する配管の曲率変化を圧力として

JIS Z 2305:2013 非破壊試験技術者の資格及び認証に基指示するものである。

づく LT レベル 2 の新規一次試験は主に参考書である『漏ピラニ真空計は真空計内部の通電加熱した白金またはれ試験Ⅱ』から出題されるが，当然，レベル１の内容もタングステンフィラメントから奪われる熱量を計測する。

含まれる。漏れ試験は，原理も異なる多数の試験方法がB-A 真空計は真空計内部のフィラメントから飛び出しあり，用いられる機材も異なるが，本稿では，試験問題た熱電子をガス分子に衝突させ，ガス分子をイオンにしの中から特に重要と思われる問題の類似問題を例示しなて計測する。

がら，解答のポイントを解説する。

問３

一般試験の問題問１

よって，正答は（ｂ）となる。

次の文は，気体の流れについて述べたものである。

次に示す分子の中で最も小さい分子直径はどれか。

正しいものを一つ選び，記号で答えよ。

（ア）と（イ）に入る語句の正しい組合せを一つ選び，（ａ）アルゴン

記号で答えよ。

（ｂ）ヘリウム「気体の流れを分類するときに，レイノルズ数を用いて（ｃ）ネオン（ア）を区別し，クヌーセン数を用いて（イ）を区別す（ｄ）水素る。」（ａ）（ア）：中間流か粘性流（イ）：分子流か粘性流

正答

（ｂ）

（ｂ）（ア）：分子流か粘性流（イ）：中間流か粘性流漏れの基礎理論に関する知識を問う問題である。選択（ｃ）（ア）：乱流か粘性流（イ）：分子流か粘性流

肢の元素記号を原子番号の小さい順に並べると水素(1)，（ｄ）（ア）：分子流か粘性流（イ）：乱流か粘性流ヘリウム(2)，ネオン(10)，アルゴン(18)である。
原子番号が小さいほど原子直径も小さくなる。ただし，

正答

（ｃ）

水素のみ分子状態では H2 となり 2 つの原子から構成さ真空中の気体の流れ方について，基礎知識を問う問題

れる一方，他の分子は 1 つの原子からなる単原子分子でである。気体の流れ方について分類すると，乱流，粘性ある。このため，分子直径はヘリウムの方が小さい。

流，分子流，さらに粘性流と分子流の中間の状態にある

よって，（ｂ）が正答となる。

気体の流れである中間流に大別される。乱流と粘性流はレイノルズ数により区別される。分子流は気体分子の平問４均自由工程が導管断面の最大寸法よりも十分に大きい場ある。正しいものを一つ選び，記号で答えよ。

合（クヌーセン数が大きい場合）の気体の流れである。

（ａ）ヘリウムは，全ての固体を透過することができる。

これらの定義より，正答は（ｃ）となる。

次の文は，ヘリウムの透過について述べたもので（ｂ）ヘリウムは，全ての固体を透過することができない。

問２

次の文は，気体中の電離現象を利用する真空計は（ｃ）ヘリウムは，有機高分子材よりも石英をよりよくどれか。正しいものを一つ選び，記号で答えよ。
（ａ）隔膜真空計

透過する。
（ｄ）ヘリウムは，石英ガラスや有機高分子材などの固（ｂ）B-A 真空計体も透過する。

（ｃ）ブルドン管真空計（ｄ）ピラニ真空計

正答（ｄ）

問３の回答でも分かるように，ヘリウムは最小の分子正答（ｂ）直径をもつ。全ての固体を透過することはできないが，隔膜真空計は真空容器の圧力と真空計内の圧力差によ石英ガラス（SiO2）や有機高分子材は透過する。この性り発生する隔膜電極と固定電極間の静電容量の変化を計質を利用して，ヘリウムは微小標準リークに使用される。

測する。

また分子構造上，有機高分子材の方が透過しやすい。

NDT フラッシュ Vol.71 No.54/4

よって，正答は（ｄ）となる。

漏れ量の計算は，試験体の温度変化及び大気圧の影響が無視できる場合は以下の式(2)による。

問５

試験体の排気時間は，次の式(1)で表される。
𝑉𝑃ｔ = × 2.3 × log 0𝑆
𝑃(1)

𝑄=𝑉(𝑃2 − 𝑃 1 )
𝛥𝑡(2)

ここで、
Q：漏れ量 (Pa･m3/s)，

ここで、t：排気時間（s），

P1：検出開始時の試験体のゲージ圧力 (Pa)，3

V：チャンバ容積（m ），P2：検出終了時の試験体のゲージ圧力 (Pa)，3

S：真空ポンプ排気速度（m /s），

Δt：検出開始から検出終了までの時間 (t)，P0：チャンバ内初期圧力（Pa），

V：試験体の内容積 (m3)

P：チャンバ内到達圧力（Pa）

𝑄=

650 × (840000 − 820000)
60 × 60 × 24

＝150 (Pa･m3/s)

試験体容積 2 ℓ，排気速度 60 ℓ/min（＝1 ℓ/s）で，大気圧から 130 Pa まで排気したときの計算上の排気時間 t

よって，正答は（ｃ）となる。

について，もっとも近いものを一つ選び，記号で答えよ。

問５同様，圧力や時間，体積の単位に間違いの無いよ（ａ）約 0.2 秒

うに注意いただきたい。

（ｂ）約 9 秒（ｃ）約 13 秒

問７（ｄ）約 1 時間ついて述べたものである。正しいものを一つ選び，記号次の文は，ヘリウム漏れ試験機のガス導入方法にで答えよ。
正答（ａ）測定精度は逆拡散導入法が最も高い。

（ｃ）（ｂ）清浄でない試験体の測定は直接法が適している。

出題中の数式より，
21ｔ = × 2.3 × log（ｃ）感度は直接法が最も高い。

100000130（ｄ）高圧力測定は中間段導入法が最も適している。

= 2 × 2.3 × 2.89= 13.29 (s)正答（ｃ）
ヘリウムリークディテクタを用いた計測に関する知

よって，正答は（ｃ）となる。
大気圧の Pa 数値や，数式内の単位系統一などによる計算間違いを起こさないように注意いただきたい。

識を問う問題である。
逆拡散導入法は，テストポートから導入されたヘリウムガスが粗びきポンプ上流から分岐してターボ分子ポンプ下流側から上流側へ逆拡散したヘリウムを分析

専門試験の問題3

圧力変化漏れ試験を実施した。650 m のタンクの管で捉える測定モードである。粗びきポンプ上流で分圧力を測定したところ，最初は 840 kPa であったものが，岐してターボ分子ポンプの下流から上流へ流れるヘリ

24 時間経過後は 820 kPa となっていた。温度変化及び大ウムを測定するため，精度は低い。試験体内の真空度

気圧の影響がないとした場合，その漏れ量について，もが低い（圧力が高い）場合や清浄でない試験体の測定

っとも近いものを一つ選び，記号で答えよ。ただし，測は，逆拡散導入となる。中間段導入法は試験体からの定した圧力単位はゲージ圧とする。

排気管が連結された２台のターボ分子ポンプの中間に（ａ）約 5 Pa･m3/s接続されているもので，試験する圧力や感度は直接法（ｂ）約 50 Pa･m3/sと逆拡散導入法の中間くらいに位置しており高圧力測（ｃ）約 150 Pa･m3/s定には適さない。直接法は試験体からの排気管が分析（ｄ）約 1500 Pa･m3/s

管に接続されているため，もっとも感度が高くなる。

問６

よって，正答は（ｃ）となる。
正答（ｃ）