【超音波検査士・国家試験対策】ドプラ法を5分で暗記｜ドプラ効果・ドプラシフト・角度補正・FFT・自己相関法
みなさん、お疲れ様です！
超音波検査士けんしんです。
ドプラ法は、超音波検査士試験で避けては通れない重要分野です。
でも、公式や用語が多くて、 「ドプラ効果？ドプラシフト？FFT？自己相関法？何が違うの？」 となりやすい分野でもあります。
この記事では、問題を解きながら ドプラ法の基本から角度補正、FFT法、自己相関法まで 一気に整理します。
「ドプラ法を5分で復習したい」
「超音波検査士試験前に頻出ポイントだけ確認したい」
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🧠 まずは30秒！ドプラ法まとめ
① 近づく → 高周波
② 遠ざかる → 低周波
③ 流速↑ → ドプラ偏移周波数↑
④ 送信周波数↑ → ドプラ偏移周波数↑
⑤ 角度↑ → ドプラ偏移周波数↓
⑥ 60°超 → 角度補正誤差が急増
⑦ FFT → スペクトラム表示
⑧ 自己相関法 → カラードプラ
～ドプラ法の問題～
１．ドプラ効果とは？
音源と観測者の距離が変化すると観測される(①)も変わる現象。
音源より高い周波数で観察されるパターン
（1）音源が(②)
（2）観測者が(③)
音源より低い周波数で観察されるパターン
（1）音源が(④)
（2）観測者が(⑤)
２．ドプラ法の基本原理｜ドプラ偏移周波数
【公式】
反射する場合・・・(①)
反射しない場合・・・(②)
・ドプラ偏移周波数は(③)に比例する
・ドプラ偏移周波数は(④)に比例する
・ビームと流れのなす角度が大きくなると、ドプラ偏移周波数は(⑤)
３．ドプラシフトとは？
ドプラ効果によって生じた(①)の変化。
４．角度補正｜ドプラ法の超重要ポイント
・流れとビームの角度が大きくなるほど角度補正誤差は(①)
・(②)度を超えると急激に誤差は大きくなる。
「角度補正」「60°」「誤差」というキーワードが出てきたら、この問題を思い出しましょう。
５．周波数分析｜FFT法と自己相関法
① FFT法（高速フーリエ変換）
(①)、(②)の周波数分析（スペクトラム表示）
・周波数分析の精度が高い
・流れの方向が表示できる
・流速の(③)と(④)を表示できる
② 自己相関法
(⑤)の周波数分析（カラーマップ表示）
・周波数分析の精度はFFTより劣る
・流れの方向が表示できる
・流速の(⑥)を表示する
・流速成分の(⑦)を表示（分散演算）できる
🎯 5問で総復習
→ 音源または観測者が近づく
Q2．ドプラ偏移周波数は何に比例する？
→ 流速・送信周波数
Q3．角度が大きくなるとドプラ偏移周波数は？
→ 小さくなる
Q4．何度を超えると角度補正誤差が急増する？
→ 60°
Q5．カラードプラで利用される周波数分析法は？
→ 自己相関法
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～ドプラ法のノート～
１．ドプラ効果とは？
音源と観測者の距離が変化すると観測される周波数も変わる現象。
音源より高い周波数で観察されるパターン
① 音源が近づく
② 観測者が近づく
音源より低い周波数で観察されるパターン
① 音源が遠ざかる
② 観測者が遠ざかる
２．ドプラ法の基本原理（ドプラ偏移周波数）
反射する場合
Fd＝2Vcosθ×Fo／c
反射しない場合
Fd＝Vcosθ×Fo／c
・ドプラ偏移周波数は流速に比例する
・ドプラ偏移周波数は送信周波数に比例する
・ビームと流れのなす角度が大きくなると、ドプラ偏移周波数は小さくなる
３．ドプラシフト
ドプラ効果によって生じた周波数の変化。
４．角度補正
・流れとビームの角度が大きくなるほど角度補正誤差は大きくなる
・60度を超えると急激に誤差は大きくなる。
５．周波数分析
① FFT法（高速フーリエ変換）
パルス波・連続波の周波数分析（スペクトラム表示）
・周波数分析の精度が高い
・流れの方向が表示できる
・流速の成分と量を表示できる
② 自己相関法
カラードプラの周波数分析（カラーマップ表示）
・周波数分析の精度はFFTより劣る
・流れの方向が表示できる
・流速の平均値を表示する
・流速成分のバラツキを表示（分散演算）できる
🏁 まとめ
ドプラ効果 → 周波数が変化する現象
ドプラシフト → 周波数の変化
ドプラ偏移周波数 → 流速・送信周波数に比例
角度↑ → ドプラ偏移周波数↓
60°超 → 角度補正誤差が急増
FFT → スペクトラム表示
自己相関法 → カラードプラ
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「問題を解く → 答えを見る → ポイントだけ確認 → 詳細解説で理解する」 という使い方がおすすめです。
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