音響共鳴現象を利用した鋼板塗膜の音響物性値取得と膜厚分布イメージング

摘要

工業製品の防錆や耐食性，耐候性の向上を目的として塗膜が様々な分野で広く用いられている．品質保証の観点から塗膜厚さを測定，これを監視することが重要である．ところで塗膜のような薄層媒体の評価に超音波が広く用いられており，中で周波数解析に基づく超音波スペクトロスコピー法が薄層構造体の評価に有効である．具体的に，金属薄膜，高分子薄膜や油膜厚さを超音波スペクトロスコピー法により高精度に評価できることが報告されている．薄層をその厚さ以上の波長を有する超音波が通過する際，すなわち層の両表面からのエコーが重畳する状況下において音響共鳴現象が生じる．このとき振幅スペクトルや共鳴周波数が塗膜の厚さ，音響インピーダンス，密度や音速に依存して変化することから，これを利用して薄層の音響物性値が取得できる．本報告では，はじめに音響共鳴現象を利用した音響物性値の取得方法を説明する．実際に塗膜の音響物性値を求めた後に，測定した塗膜音速と，集束型超音波探触子を用いて取得した音響共鳴イメージより，鋼板裏面の塗膜厚さを可視化することに成功したので報告する．