ＵＭレベル１

一次専門試験問題のポイント

ため，（ｂ）の可能性はない。また，裏面にさびが付着しても，鋼とさびの境界面で超音波はほとんど反射し，通UM レベル 1 一次試験の問題については，非破壊検査

過する超音波のエネルギーは小さいと考えられるため，

54 巻 3 号，55 巻 5 号，56 巻 2 号，58 巻 5 号，58 巻 8 号，（ｃ）の可能性も低い。
（ｄ）については，接触媒質の音60 巻 10 号の本欄で，主に難度の高い問題の類似例を選速は鋼の数分の 1 なので，その厚さが 1mm に近いと鋼んで解説してきた。しかし，その後の問題の正答率は，との境界面からのエコーが検出されて，3.8mm の表示値

期待したほどには上がっていない。今回は，最近の類似が得られる可能性はある。しかし，この数値は接触媒質問題例について詳しく解説する。

層の通常の厚さからはかなり離れている。

問１

B3

はん用超音波厚さ計に二振動子垂直探触子を組み合わせて，元厚が 2.0 mm の裏面が腐食した鋼板の厚B2さを測定したところ，表示値が 3.8 mm になり元厚よB4
B5

りも大きくなった。正しい理由として，可能性の高いものを一つ選び，記号で答えよ。
（ａ）第 1 回底面エコーB1 が検出レベル以下で，第 2 回
B1

底面エコーB2 が検出された。
（ｂ）材料の劣化により，鋼板の音速がかなり遅くなっ
S

た。

検出レベル

（ｃ）裏面にさびが付着して，板とさびを合計した厚さが表示された。

図1

二振動子垂直探触子による薄い鋼板からのエコー（ｄ）接触媒質の粘性が高すぎて，正しい測定が行われの例（S：表面エコー,B:底面エコー）

なかった。
正答

音響隔離面

（ａ）

二振動子垂直探触子により，腐食や内部きずのない薄振動子

い板からのエコーを検出すると，たとえば図 1 のような多重エコーが得られる。最初のエコーが第 1 回底面エコ

板材

ーで，その後に第 2 回底面エコー，第 3 回底面エコーとおよそ等間隔に多重エコーが続く。エコー高さは，最初B1は低く数回目にもっとも高くなる。横軸上の 10mm 前後の距離で底面エコーが最大になるのは，厚さ測定用の二B3振動子垂直探触子の特徴である。図 2 に示すように平滑

音響隔離面の鏡像

な鋼板の表面と裏面は鏡のように超音波を反射するので，振動子の鏡像平行光線の透過から類推できるように B1 に比べて B3 のほうが受信される超音波が強くなる場合がある。その結果，図 3 のように裏面の腐食などによりエコーが減衰す

図2

平滑な鋼板での超音波伝搬のイメージ

ると，第 1 回底面エコーB1 が検出されず，第 2 回底面エ
コーB2 が検出されてしまうことがある。裏面の状態によB2っては，エコーの高さが低くなるだけではなく，波形もB1S変形するため，エコーの見逃しや検出の遅れが発生して，

B3

B4

B5

検出レベル

測定値は厚いほうにずれる。そのため，（ａ）の可能性は高い。
鋼などの金属材料の音速にはほとんど経年変化がない

図 3

腐食により裏面に凹凸ができたときの底面エコーの例（説明のためのイメージ図）

問２

JIS Z 2355 には，表示値が異常であると判断される場合がいくつか記述されている。これにあてはまら

［４］
（ａ）平行

（ｂ）45°（ｃ）30～60°（ｄ）直角ないものを一つ選び，記号で答えよ。
正答［１］（ａ） ［２］（ｂ） ［３］（ａ） ［４］（ｄ）（ａ）表示値がばらつくとき

連続測定法は，測定線に沿った厚さの変化を詳しく知（ｂ）表示値が得られないとき（ｃ）腐食が進んだ部分で，元厚よりかなり小さい値をることを目的にして行われる。そのため，結果も測定線に沿って断面表示される。また，測定間隔の指示が特に表示したとき（ｄ）推定した厚さの 2 倍程度又は 1/2 程度の値を表ない場合には，5mm 間隔で測定する。
二振動子垂直探触子が使われるときには，音響隔離面

示したときの向きを測定線と直角に保ちながら 1 回測定法を繰り返正答す。二振動子垂直探触子では，探触子を回転して音響隔（ｃ）

表面や裏面の腐食が進んだり，パイプの管径が小さい

離面の向きを変えると，測定物内部での超音波ビームの場合などには，表示値がばらついたり得られないことが伝搬経路も移動する。このことが 1 回測定法と 2 回測定ある。また，問 1 のように第 1 回底面エコーが検出レベ法を区別する理由にもなっている。はん用超音波厚さ計

ル以下になり，第 2 回底面エコーが検出されると，表示では二振動子垂直探触子が使われるので，この点を正し値は実際の厚さの約 2 倍になる。逆の場合として，板厚く理解しておくことは UM1 では欠かせない。

の中央にラミネーションなどがあると，表示値は実際の厚さの約 1/2 になる。JIS Z 2355 では，これらの場合を表問４

JIS Z 2355 では，外径の小さい管材直管部の厚さ測定には，高分解能一振動子探触子と広帯域厚さ計の示値の異常として正常な表示値と区別している。
（ｃ）は実際に起こり得ることなので，異常と断定することはできない。そのため，正答は（ｃ）である。

組合せを用いることを規定している。このときの外径の範囲はどう定められているか。正しいものを一つ選び，記号で答えよ。

問３

次の文は，JIS Z 2355 における連続測定法につい（ａ）外径 5 mm 未満の直管］に適切な（ｂ）外径 10 mm 未満の直管

語句を，それぞれの解答群から一つ選び，記号で答え（ｃ）外径 20 mm 未満の直管

よ。

（ｄ）外径 50 mm 未満の直管て述べたものである。
［

１

連続測定法は，測定線上を［

］～［

１

４

］測定法を用いて，

正答（ｂ）

指定された測定間隔で，又は連続的に測定する方法であ

管材の厚さ測定法は JIS Z 2355 の附属書 4 に規定される。結果は，定められた値以下の測定値とその位置を記ている。2005 年の改正によりこの部分はかなり修正され，録するか，又は測定線に沿った厚さ変化を［］表

外径 10mm 未満の小径管直管部の厚さ測定についても規示する。なお，測定間隔の指示がない場合はピッチを定が追加された。高分解能一振動子垂直探触子と広帯域［厚さ計の組合せを用いることはその中に規定されている

３

２］以下にする。また，二振動子垂直探触子で測定する場合は音響隔離面の向きを測定線と［４］にので，（ｂ）が正しい。
JIS Z 2355 の 2005 年の改正では，「デジタル表示超音保つ。

波厚さ計」を「はん用超音波厚さ計」と呼ぶように改め，
解答群「直径 30mm 円内多点測定法」は「多点測定法」に修正［１］された。また，校正値の変動の許容値は，厚さが 50 mm（ａ）1 回（ｂ）2 回（ｃ）円内多点 （ｄ）精密

厚さ計の定期点検の間隔は，少なくとも 6 ヶ月ごとから，

［２］
（ａ）平面

未満の場合については，0.3 mm が 0.1 mm に変更された。

（ｂ）断面（ｃ）等高線 （ｄ）立体

少なくとも 1 年ごとに行えばよいことになった。

［３］

現在頒布されている「超音波厚さ測定Ⅰ 2009」は，改正（ａ）5 mm （ｂ）10 mm （ｃ）15 mm （ｄ）20 mm

後の JIS Z 2355:2005 に沿った内容に改訂されている。

ＳＭレベル１

一次専門試験問題のポイント

ックのような放熱の悪い材料では発熱が問題になる。この熱はジュールの法則により電流の自乗に関係して発生

SM レベル 1 の新規一次専門試験では，電気抵抗ひずみ測定法の実施に当たって必要な知識に関する問題が30 問出題される。ここでは，最近の一次専門試験に出題され，まだ紹介されていない問題と同様な類似問題を取り上げ，解答に当たっての解説をする。

するので，このような場合の測定ではゲージ電流を小さくしなければならない。
ひずみゲージは小型・軽量の抵抗体である。したがって，高精度で局所的なひずみを測定する方法になる。
ひずみゲージのゲージベースには吸湿性のあるものも使われている。この吸湿はゲージベースの絶縁抵抗を

問１

ひずみゲージによる測定法は，このゲージ受感部の長さ変化で生じるひずみが下記の変化に関係して変化させてしまい，指示値が不安定になる。このようなことから，この問では（ｃ）が正答になる。

いることを利用した方法である。次のうちから，この変化に該当するものを一つ選び，記号で答えよ。

問３

次の記述は鋼材の表面にシアノアクリレート系接（ａ）受感部の材料特性変化

着剤でひずみゲージを接着する作業について述べた（ｂ）受感部の電気容量変化ものである。正しい記述を一つ選び，記号で答えよ。

（ｃ）受感部の強度変化（ａ）材料表面の黒皮をアセトンなどの有機溶剤を使っ（ｄ）受感部の電気抵抗変化て取り除く。
（ｂ）けがき針などでゲージの接着位置に正確にけがき

正答

（ｄ）

ひずみゲージによるひずみの測定，すなわち電気抵抗

線を入れる。
（ｃ）接着剤は多めに引き伸ばすように材料表面に塗布

ひずみ測定法の原理に関する問である。抵抗体であるひずみゲージ受感部の長さが変化すると，この部分の電気する。
（ｄ）瞬間接着剤であるので，ひずみゲージを押して瞬抵抗が変化する。すなわち，受感部の抵抗変化を測定す

間的に接着させる。

れば，単位長さ当りの変化であるひずみが求められる。
これがひずみゲージによるひずみの測定法である。したがって，ここでは（ｄ）が正答になる。

正答

（ｂ）

この問はシアノアクリレート系接着剤で鋼材表面にひずみゲージを接着する場合の作業順序についての記述で

問２

次の記述はひずみゲージの特性に関するものである。正しい記述を一つ選び，記号で答えよ。

ある。この作業では，まず黒皮などをグラインダで研磨し，さらにサンドペーパでみがいて表面を平滑にする。

（ａ）ひずみゲージの周波数特性のため，衝撃のような有機溶剤はこのような表面を清浄するのに使う。その後

高速の動ひずみになると測定が困難になる。

この表面の接着位置にけがき針などで正確にけがき線を（ｂ）プラスチックなどの放熱の悪い材料の測定では，発熱が大きくなるのでゲージ電流を大きくする必要がある。

入れてひずみゲージを接着する。
接着剤は材料表面でなくひずみゲージ裏面に一滴滴下する程度の量で接着をすることができる。また，シア（ｃ）ひずみゲージは小型，軽量であるので局所的に高ノアクリレート系接着剤は瞬間接着剤と言われているが，い精度でひずみを測定する方法である。

ひずみゲージの上から指などで瞬間的ではなく 30～60（ｄ）ひずみゲージのゲージベースには多少吸湿性があ

秒間加圧して接着する。このようなことから，この問でるが，この影響は指示値が不安定になるほど大きは（ｂ）が正答になる。

くはならない。
問４
正答（ｃ）

電気抵抗ひずみ測定法による衝撃のような高速現象の常温の測定で，温度変化による零点移動を極力小さくした自己温度補償ゲージを効果的に使用する方法を次のうちから一つ選び，記号で答えよ。

測定では，ひずみゲージの周波数特性が指示値に多少影（ａ）3 線式結線法でブリッジ回路を組む。

響を及ぼすこともある。しかし，このような場合の動ひ（ｂ）ブリッジの印加電圧を通常の倍にする。

ずみ測定も十分可能である。

（ｃ）加熱硬化型の高温用接着剤で接着する。

ひずみゲージの受感部は抵抗体であるのでプラスチ（ｄ）2 心のビニール被覆リード線を使用する。

正答

（ａ）

測定材料の熱膨張係数に適合させた自己温度補償ゲー

問６

次の記述はひずみ測定を実施する場合の操作につジは，温度変化による影響を小さくするひずみゲージでいて述べたものである。このうちから動ひずみ測定のあるが，さらに 3 線式結線法によるブリッジ回路を組む

操作を一つ選び，記号で答えよ。

ことでリード線の温度変化による影響も小さくすること（ａ）データロガーに接続されたスイッチボックスにひずみゲージを接続する。

ができる。一方，ブリッジ回路の電圧を変えてもとくに効果はなく，常温近傍での温度変化であるので，ひずみ（ｂ）測定器に内蔵された記録用プリンタに記録用紙をセットする。

ゲージの接着には高温用接着剤を使用する必要もない。
また，3 線式結線法のブリッジ回路を組むので，2 心では（ｃ）測定点数のブリッジボックスを用意してひずみゲ

なく 3 心のリード線を使用しなければならない。したがって，この問では（ａ）が正答になる。

ージを接続する。
（ｄ）初期不平衡値をデータロガーのメモリーに記録しこれをプリントする。

問５

図のように，矢印の方向に引張荷重を受けるポア

ソン比 0.3 の板に，荷重方向にＧ１，これと直角な方

正答

（ｃ）

向にＧ２のひずみゲージを接着して，２アクティブゲ

データロガーとスイッチボックスは主に多点静ひずみージ法のブリッジ回路を組んだ。この場合の出力電圧測定に使用される。また，初期不平衡値や測定値を記録

ｅは，Ｇ１のみの１アクティブゲージ法のブリッジ回し，これをプリントするのもデータロガーによる静ひず路の場合の出力電圧ｅ１とどのような関係になるか。

み測定で行う操作である。一方，複数点の動ひずみを測

次のうちから正しいものを一つ選び，記号で答えよ。

定する場合は，測定点数のブリッジボックスを用意し，各々の端子にひずみゲージを接続する必要がある。したがって，この問では（ｃ）が正答になる。
問７

動ひずみ測定器にはローパスフィルタが組み込まれている。このローパスフィルタの役目について述べている記述を次のうちから一つ選び，記号で答えよ。
（ａ）動的現象による低周波数成分の信号を除去する。
（ｂ）温度変化により生じる零点の移動を除去する。
（ｃ）測定値からばらつきの大きい値を除去する。
（ｄ）雑音などによる高周波数成分の信号を除去する。
（ａ）ｅ＝ｅ１（ｂ）ｅ＝1.3ｅ１（ｃ）ｅ＝2.0ｅ１（ｄ）ｅ＝2.6ｅ１

正答

（ｄ）

低周波数信号の成分を除去するのはハイパスフィルタ
正答（ｂ）である。一方，動ひずみ測定器に組み込まれたローパス

使用しているひずみゲージのゲージ率をＫ，ブリッジ

フィルタは雑音などの不要な高周波数信号の成分を除去

回路の電源電圧をＥ，ひずみゲージＧ１，Ｇ２のひずみをするフィルタである。また，このフィルタは零点移動や

ε１，ε２とすると，2 アクティブゲージ法のブリッジ回

測定値のばらつきを除去するためのものではない。した路の出力電圧ｅは次の式で与えられている。

がって，この問では（ｄ）が正答である。

ｅ＝Ｅ／4・Ｋ（ε１－ε２）
さらに，板材料のポアソン比を ν とすると，この場

ここでは，これまでに紹介されていない内容の類似問

合の直角方向のひずみはε ２ ＝－νε １ ＝－0.3ε １ にな

題を取り上げ，解答に当たっての解説をしたが，すでにり，上の式のε１－ε２は（1＋0.3）ε１＝1.3ε１になる。

非破壊検査第 54 巻 8 号（2005），第 56 巻 4 号（2007），

一方，１アクティブゲージ法の場合の出力電圧ｅ１は第 58 巻 12 号（2009）でも SM レベル 1 一次専門試験の

ｅ１＝Ｅ／4・Ｋε１
で与えられている。したがって，これらの式を比較する（ｂ）が正答になる。
と，ｅ＝1.3ｅ１の関係になり，類似問題を取り上げ，ポイントの解説がされているので，
これも参考にしてもらいたい。