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平成27年度以前のレポート

可視化の物理

可視化の物理の2015年2月7日の内容はこちら

実習指導

琵琶 志朗  (工学部/工学研究科 航空宇宙工学専攻 教授)

チューター

荒川 拓公  (工学研究科 航空宇宙工学専攻 修士1年)
岡原 拓馬  (工学部 修士1年)

ボランティア

石井 陽介  (工学研究科 航空宇宙工学専攻 博士2年)

実施場所

桂キャンパスCⅢ棟ゼミ室c4 機能構造力学実験室

実習内容

アルミニウム合金ブロックに超音波を送信し、反射波の到達時刻から超音波の伝搬速度を測定した。また、アルミニウム合金ブロックの内部構造を、超音波の反射波信号をオシロスコープで観察しながら推定した。さらに、欠陥を含むアルミニウム合金板の貼り合わせ試験片を作製し、超音波画像化装置を用いて内部に導入した欠陥の画像化を行った。このほか、有限要素法による超音波伝搬シミュレーションや、超音波を用いた非破壊評価に関する最新研究テーマの紹介を通して、超音波の応用に関する理解を深めた。

説明に使った板書の一部
オシロスコープで超音波反射波形を観察しながらブロックの内部構造を推定。

フェルマー数を使った証明の 説明をしています
作製した試験片を水槽に浸け、超音波画像化装置で検査。

ユークリッドによる証明の 説明をしています
超音波画像化装置による欠陥の画像化。


受講生の感想

  • 「超音波」というものの名前は聞いたことがあったが、音波自体の性質などから詳しく学ぶことができてよかった。また、具体的な伝搬速度の測定法や、それを利用した形状予想および欠陥の可視化というのも大変興味深く、私達の生活に深く関わっている技術であると分かった。講義と実習ともに充実しており大変興味深い講座であった。ありがとうございました。
  • 今、ちょうど波についての授業を受けているのでその用途や、利用方法を知ることができました。波長の短い“超音波”という測定装置があることで、目に見えないものを、それをあてるだけで形状さえわかってしまうということに驚きました。また、今回は一層のみのものを見させていただきましたが、2層3層と重ねても何かがあることを発見できるのはすごいと思いました。さらに、難しそうな計算式を用いて波形をシュミレートしていて、私も、シュミレーションと実験を繰り返してより良いものをつくれるようになれば良いと思いました。波と一口に言っても地震という災害から超音波という人の役に立つものまで様々で、奥が深いと思いました。また、圧電素子に電圧を加えることで様々な用途につかえるとわかりました。以前分子間力顕微鏡の実研をさせていただいたときも圧電素子が使われていて、多様な研究に使われているとわかりました。
  • 超音波を使って、物体の内部の状態がわかるのは、すごいと思った。また、電圧をかけて音波を出し、その音波が反射したものをキャッチして、それを電気信号に変える圧電材料に興味をもった。実習の中で一番興味おもしろかったのは、アルミニウム片の中に、どのような異物(穴)があるかを探すもので、最後の答え合わせで、自分の考えと答えが一致していてうれしかった。
  • 3つの実験を通して、超音波の特長についてよくわかりました。単位がμsというふうにとても小さいけれど、装置で測れることがすごいと思いました。波の伝わり方が、コンピュータシュミレーションで分かりやすく視覚化で理解できました。ミッキーのシールで欠陥を作ったりすることは、上手にできて嬉しかったです。CFRPの実験なども、とても興味がある内容でした、応用させることができるので、私ももっと調べて考えてみたいです。
  • 今日の実習では超音波を使って見えない部分の形を診るという興味深いことをさせていただきました。エコーなどで超音波が使われているのは知っていましたが、その他にも、物の欠かんを調べるなど、工業的にも役に立っているのだなあと知り、驚きました。アルミ合金ブロックの中がどうなっているか、オシロスコープで見るだけでわかるなんて本当にすごいと思いました。ありがとうございました。
  • 今回も興味深い実習だった。普段超音波というものに関わる機会がないので、新鮮味があって面白かった。今までの実習では電子顕微鏡や原子間力顕微鏡を使ったのとは違い波の形で見るので少し難しかったけれど、その分考えてするので楽しかった。将来こういうことを使って研究してみてもいいかもしれないと思えた。
  • 学校で習うことをつなげて考えられたので楽しかったです。前から興味があった範囲だったので疑問に思ったことや学べたことが多かったので良かったです。なぜ超音波を使って物体を診ていると教えてくれたので実験の内容が理解しやすかったです。
  • 実際に顕微鏡を使って顕微鏡の使い方を教えてもらえたのが良かった。学校では使わない電子顕微鏡を使って自分達で作った試料を見れたのが楽しかった。光学顕微鏡で見た時の見え方と電子顕微鏡で見た時の見え方で違いがあった。布の細かい繊維や花粉、アリの細部を見れて面白かった。
  • 超音波は光ではなく、音波であり、速度が遅いことによって、厚さや大きさ、形が計測することができることが体験できました。また、周波数が高く波長が短いので、構造を調べることができることを知りました。これらのことから、超音波は計測、通信、エネルギー、医療、化学において応用されていることがわかりました。今回の実習で見えないものを診ることができました。
  • 超音波で色々な見えないものを診た。部活でロボットの大会に超音波センサを使いロボットと物体の距離を測ったりはしていたが、音が液体中ででも固体中でも伝わるという性質を使って物体中まで測定できるのに驚いた。これをロボットに使ってロボットの距離を測るだけでなく、色々な用途に応用できそうだ。これから、色々なセンサについて学んでいこうと思う。

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