• コウモリ、イルカのエコーロケーション
• 自動車等の超音波式バックセンサー
• 非破壊検査：接触媒質を使えない検査に適している。
• 超音波診断装置（医療） 等
空中（水中）超音波解析 空中（水中）超音波解析空中（水中）超音波解析 空中（水中）超音波解析
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伊藤忠テクノソリューションズ株式会社
空中（水中）伝搬 空中（水中）伝搬空中（水中）伝搬
空中（水中）伝搬---反射解析-反射解析反射解析反射解析 手順手順手順手順
往路伝搬経路 反射体
送信センサ
受信センサ
FEM 計算領域
FEM 計算領域
FEM 計算領域
解析手順解析手順解析手順 解析手順 step1 : step1 : step1 :
step1 : 送信計算送信計算送信計算送信計算 （有限要素法）（有限要素法）（有限要素法）（有限要素法）
step2 : step2 : step2 :
step2 : 往路伝搬往路伝搬往路伝搬往路伝搬計算計算計算 （計算 （（外挿法）（外挿法）外挿法）外挿法）
step3 : step3 : step3 :
step3 : 反射計算反射計算反射計算反射計算 （有限要素法）（有限要素法）（有限要素法）（有限要素法）
step4 : step4 : step4 :
step4 : 復路伝搬復路伝搬復路伝搬復路伝搬計算計算計算 （計算 （（外挿法）（外挿法）外挿法）外挿法）
step5 : step5 : step5 :
step5 : 受信計算受信計算受信計算受信計算 （（有限要素法）（（有限要素法）有限要素法）有限要素法）
一様媒質
音場引継ぎ領域：
領域内の全要素に、ある指定時 刻の音場（スナップショット）
または境界波形を引き渡す 全領域
全領域 全領域
全領域FEMFEMFEMFEM計算では不可能な大規模空間計算では不可能な大規模空間計算では不可能な大規模空間計算では不可能な大規模空間 の解析を可能にする手法
の解析を可能にする手法 の解析を可能にする手法 の解析を可能にする手法
・計算規模
・計算速度
・計算精度
すべての面で改善を見込める
Step 計算タイプ
計算量
使用メモリ 計算時間 ステップ数
×要素数
Source points
×Target points
Step1 FEM計算 107×1562万 － 0.8 GB ２分（４並列）
Step2 外挿計算
（リスタートファイル出力） － 6400×641万 1.4 GB 30分（４並列）
Step3 FEM計算 1228×2.16億 － 6.8 GB 3.2時間（４並列）
計算環境（CPU：Intel Xeon X5675＠3.07GHz）
Ｓｔｅｐ１（FEM） 100 x 100 x 100 mm
Ｓｔｅｐ３（FEM） 240 x 240 x 100 mm 40kHz ウェーブレット３波
1m （（（（117λ117λ117λ）117λ））） Ｓｔｅｐ２（外挿）
100 x 100 x 10 mm ボイド、空気の泡、水など 観測面
積分面
リスタート領域
λ = 8.6 mm
参考URL：http://www.jma.or.jp/ouen/reading/jpprobe_20110829.html
貼り合わせたアクリル板 検査体モデル
アクリル板 水
空気の泡 ボイド
縦波音速 1480 m/s 密度 1.0e-6 kg/mm3
縦波音速 343 m/s 密度 1.24e-9 kg/mm3
縦波音速 2700 m/s 密度 1.2e-6 kg/mm3 横波音速 1400 m/s
非接触空中超音波による探傷解析例 非接触空中超音波による探傷解析例非接触空中超音波による探傷解析例 非接触空中超音波による探傷解析例
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圧力コンター図（上段：平面図、下段：側面図）アクリル板 空気の泡 水
ボイド
平面図：アクリル板の下半分の中央断面 側面図：アクリル板の中央断面
観測面
空気の泡、ボイドの箇所の圧力が大きく 空気の泡、ボイドの箇所の圧力が大きく空気の泡、ボイドの箇所の圧力が大きく 空気の泡、ボイドの箇所の圧力が大きく なっている（赤くなっている）のが分かる。
なっている（赤くなっている）のが分かる。なっている（赤くなっている）のが分かる。
なっている（赤くなっている）のが分かる。
非接触空中超音波による探傷解析例 非接触空中超音波による探傷解析例 非接触空中超音波による探傷解析例 非接触空中超音波による探傷解析例
電池など水を使えない材料の検査に有利。様々な材料を超音波が 電池など水を使えない材料の検査に有利。様々な材料を超音波が 電池など水を使えない材料の検査に有利。様々な材料を超音波が
電池など水を使えない材料の検査に有利。様々な材料を超音波が透過透過透過する際の透過する際のする際のする際の 特性（反射・透過率、水や空気による屈折・回折効果等）の評価に貢献
特性（反射・透過率、水や空気による屈折・回折効果等）の評価に貢献 特性（反射・透過率、水や空気による屈折・回折効果等）の評価に貢献 特性（反射・透過率、水や空気による屈折・回折効果等）の評価に貢献
モデリング機能 モデリング機能 モデリング機能 モデリング機能
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基本形状組み合わせによるモデル化 基本形状組み合わせによるモデル化基本形状組み合わせによるモデル化 基本形状組み合わせによるモデル化
立方体 立方体 立方体
立方体 円柱円柱円柱円柱
だ円体だ円体 だ円体だ円体
四角錐四角錐 四角錐四角錐
回転回転回転
回転だだだだ円体円体円体円体 トーラストーラストーラストーラス 平面平面平面平面 球形
球形 球形 球形
組合せモデル 組合せモデル 組合せモデル
組合せモデル FEMFEMFEMFEMメッシュ生成メッシュ生成メッシュ生成メッシュ生成
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[対応フォーマット]
IGESファイル,DXFファイル,
Parasolid,ACISファイル,VDAファイル, Rhinoファイル,Shapeファイル
NASTRANメッシュ,STLメッシュ,
VRMLメッシュ,3D Studio , GIDメッシュ
・ＣＡＤデータからのモデル取込
・ＣＡＤデータからのモデル取込
・ＣＡＤデータからのモデル取込
・ＣＡＤデータからのモデル取込 汎用プリプロセッサ
汎用プリプロセッサ汎用プリプロセッサ
汎用プリプロセッサGiDGiDGiDGiDによるモデル化によるモデル化によるモデル化によるモデル化
・任意形状モデリング
・任意形状モデリング・任意形状モデリング
・任意形状モデリング
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本テンプレートの特長
・JIS Z 3060に準拠した検査 体および溶接部モデルテ ンプレートを実装
・各種探触子と検査体等の 組み合わせも自由自在な 自動モデル結合機能
ＪＩＳＪＩＳＪＩＳ
ＪＩＳ試験片テンプレート機能試験片テンプレート機能試験片テンプレート機能試験片テンプレート機能
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写真取り込みによるモデル化 写真取り込みによるモデル化写真取り込みによるモデル化 写真取り込みによるモデル化
減肉設定用の写真 き裂設定用の写真
突合せ溶接部テンプレート によるモデル化
テンプレートへの写真の適用 メッシュ生成（減肉、き裂をモデル化）
き裂等の複雑形状を詳細にモデル化が可能。
き裂等の複雑形状を詳細にモデル化が可能。
き裂等の複雑形状を詳細にモデル化が可能。
き裂等の複雑形状を詳細にモデル化が可能。
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※1：フリー写真素材サイト「somephoto」から引用 http://somephoto.net/
材料ID：１ 材料ID：２ 材料ID：３
材料ID：４ 材料ID：５ 材料ID：６ コンクリート
材料写真(※1)
８諧調でモデル化 ６種 類の 材料
骨材あり
骨材なし 写真取り込みによるモデル化機能
写真取り込みによるモデル化機能写真取り込みによるモデル化機能 写真取り込みによるモデル化機能
道路面を忠実に再現。路面での反射状況解析に利用。
道路面を忠実に再現。路面での反射状況解析に利用。道路面を忠実に再現。路面での反射状況解析に利用。
道路面を忠実に再現。路面での反射状況解析に利用。
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モデル モデルモデル
モデル作成・表示機能作成・表示機能作成・表示機能作成・表示機能
Python機能
Pythonで開発された他のコードも使用可能 複数プロジェクト同時表示
ツリー構造表示
ツリー構造で各プロジェクト を表示でき、操作性が向上
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伊藤忠テクノソリューションズ株式会社
モデルモデル
モデルモデル作成・表示機能作成・表示機能作成・表示機能作成・表示機能
・
・
・
・BBBBスコープ可視化画面スコープ可視化画面スコープ可視化画面スコープ可視化画面
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超音波シミュレータの活用方法 超音波シミュレータの活用方法 超音波シミュレータの活用方法 超音波シミュレータの活用方法
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超音波シミュレータの活用方法 超音波シミュレータの活用方法超音波シミュレータの活用方法 超音波シミュレータの活用方法
ComWAVE ComWAVE ComWAVE ComWAVE
データベース データベース データベース データベース
超音波センサ設計時 超音波センサ設計時超音波センサ設計時 超音波センサ設計時
目的にあった、センサ形状・周波 数・材質等を試験体を作らず、様 々なパラメータについてシミュレー ションで検討可能。
これにより これによりこれにより
これにより、、、、設計工数の削減設計工数の削減設計工数の削減設計工数の削減、、、高、高高高 度な最適設計
度な最適設計度な最適設計
度な最適設計、、、、センサセンサセンサセンサ適用範囲適用範囲適用範囲適用範囲拡拡拡拡 大を実現
大を実現大を実現 大を実現。。。。
センサ運用時 センサ運用時センサ運用時 センサ運用時
センサ利用時の様々な状況（セ ンサ音場やエコー）を事前にシミ ュレーションしデータベース化。
センサ運用時にシミュレーション データベースと比較・分析実施。
これにより これにより これにより
これにより、誤検知の低減、高精、誤検知の低減、高精、誤検知の低減、高精、誤検知の低減、高精 度な検知、高信頼性を実現。
度な検知、高信頼性を実現。
度な検知、高信頼性を実現。
度な検知、高信頼性を実現。
センサ センサセンサ
センサ技術者の育成時技術者の育成時技術者の育成時技術者の育成時 超音波を取り扱うにあたり、注意 すべき点や回折、干渉等の理解 が難しい事例をシミュレーションに よりデータベース化し育成時利用
。
これによりれによりれによりれにより、、、、効率的な技術者育成効率的な技術者育成効率的な技術者育成効率的な技術者育成
、
、
、
、超音波特性の深い理解超音波特性の深い理解超音波特性の深い理解超音波特性の深い理解、、、、シミュシミュシミュシミュ レーションと実験を比較
レーションと実験を比較 レーションと実験を比較
レーションと実験を比較ししし、し、、、実験技実験技実験技実験技 術向上を実現
術向上を実現 術向上を実現 術向上を実現。。。。
２つのセンサによる超音波の ２つのセンサによる超音波の ２つのセンサによる超音波の ２つのセンサによる超音波の 干渉現象の可視化
干渉現象の可視化 干渉現象の可視化 干渉現象の可視化
ネットワーク ネットワーク ネットワーク ネットワーク
超音波アレイソナー解析によるセンサ音場解析 超音波アレイソナー解析によるセンサ音場解析 超音波アレイソナー解析によるセンサ音場解析 超音波アレイソナー解析によるセンサ音場解析 円形
円形 円形
円形、、、方形センサの違いによる、方形センサの違いによる方形センサの違いによる方形センサの違いによる
、
、
、
、振動および超音波音場の変化振動および超音波音場の変化振動および超音波音場の変化振動および超音波音場の変化