隧道、橋樑、高速公路等混凝土結構因老化引發的事故在日本國內外多有發生。這類事故多由從外觀無法察覺的內部缺陷或空洞所致，而目視檢測僅能檢查表面，敲擊檢測也只能評估較淺的範圍。利用超音波成像呈現內部缺陷的技術雖在逐步普及，但由於混凝土對超音波的衰減率極高，因此難以實現結構體內部的高畫質成像。
日本東北大學研究生院工學研究科的小原良和教授等人的研究團隊，開發出了一種「頻率自動可變型PLUS」技術，構築了可從檢測對象散射的超音波中自動選擇最佳頻率的寬頻收發系統。該技術成功實現了混凝土內部缺陷的高分辨率三維視覺化。研究團隊此前將隨著施加電壓會伸縮的壓電材料寬頻超音波發射技術，與利用雷射都卜勒效應非接觸式測量材料內部振動資訊的方法相結合，開發出了材料內部缺陷三維視覺化技術。此次進一步開發了從受衰減影響的超音波中自動選取最優頻帶進行測量的系統，同時通過增加接收內部散射超音波時的二維掃描點數，實現了高分辨率三維成像。
可對各類高衰減混凝土結構內部進行三維視覺化的「頻率自動可變型PLUS」概念圖。該技術結合了壓電材料寬頻超音波發射技術，以及在利用都卜勒效應測量內部振動時自動選取最優頻率的技術。
利用該技術，可以在不破壞混凝土內部危險部位的情況下找到缺陷，並優先進行修補。作為能夠提高老化混凝土基礎設施維護效率、增強安全性和可靠性的技術，其未來應用前景廣闊。（TEXT：中條將典）
原文：JSTnews 2026年4月號
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Applied Physics Letters
論文：Auto-frequency-adaptive 3D ultrasonic phased-array imaging system for highly attenuative materials
DOI：10.1063/5.0291949
