JP2006258499A - Device and method for non-destructive inspection and horn - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非破壊検査装置、非破壊検査の検査方法及びホーンに関するものである。 The present invention relates to a nondestructive inspection apparatus, an inspection method for nondestructive inspection, and a horn.
被検査体を非破壊で検査する装置としては、電波、可視光線、X線などの電磁波を検査媒体として被検査体に照射し、被検査体を透過、反射、又は散乱した電磁波を解析することで評価する非破壊検査装置が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2)。
ところが、いずれの非破壊検査装置においても、検査精度には限界があり、微小な異常を検出する必要がある検査には適していなかった。
このような問題を解決するための手段として、本出願人は、特願2004−287621の出願において、微小範囲の異常を検出することを可能とする非破壊検査装置を出願している。この装置においては、受信アンテナが受信できる範囲が狭いため、被検査体における各部位のデータをサンプリングして高度な解析を行うことができた。しかし、一方では被検査体及び受信アンテナを高度に駆動制御するため、極めて高度な制御回路が必要であった。この問題を解決するための手段として、受信アンテナを複数並べて設置することが挙げられるが、各々の受信アンテナに対応した受信器を設置する必要があり、装置が大型化するとともにコストが高くなってしまう。個々に受信アンテナを設置する代わりに、各受信アンテナのチャンネルを順次切換えることによって、受信アンテナから受信器に入力される電磁波を選択的に切換えることが挙げられる。しかし、受信アンテナのチャンネルを切換えるための高精度な制御回路が必要となる。これらの問題点を一挙に解決するため、同出願人は特願2005−11739の出願において、簡単な制御によって高速かつ高精度の検査結果を得ることを目的として、電磁波受信ホーンを出願した。この電磁波受信ホーンは、電磁波が入射される入射開口部がスリット形状となっており、スリット形状の短辺ののびる方向ではノイズの入射を防止できるため、被検査体を入射開口部の短辺ののびる方向と同じ方向に移動させることで、極めて高精度に非破壊検査を行うことができた。ところが、当該電磁波受信ホーンを用いた検査では、入射開口部に入射された電磁波のデータを一括して処理するため、結果として一次元データしか得られない。つまり、被検査体を透過して出射面から出射されたミリ波のうち、入射開口部に入射されたミリ波が透過した領域を統括して評価することができたが、異常が存在する場合に、その異常の存在部位を特定するような高度な解析までは不可能であった。従って、特願2005−11739における装置では、被検査体における異常の有無を確認するだけでなく、異常の存在部位を特定するような高度な解析を要する検査においては、好適に用いることができなかった。
However, any of the nondestructive inspection apparatuses has a limit in inspection accuracy, and is not suitable for inspection that needs to detect minute abnormality.
As means for solving such a problem, the present applicant has applied for a nondestructive inspection apparatus capable of detecting an abnormality in a minute range in the application of Japanese Patent Application No. 2004-287621. In this apparatus, since the range that can be received by the receiving antenna is narrow, it was possible to perform high-level analysis by sampling the data of each part of the inspected object. However, on the other hand, an extremely sophisticated control circuit is necessary to highly drive and control the device under test and the receiving antenna. A means for solving this problem is to install a plurality of receiving antennas side by side, but it is necessary to install a receiver corresponding to each receiving antenna, which increases the size and cost of the apparatus. End up. Instead of installing the receiving antennas individually, it is possible to selectively switch the electromagnetic waves input from the receiving antennas to the receiver by sequentially switching the channels of the receiving antennas. However, a highly accurate control circuit for switching the channel of the receiving antenna is required. In order to solve these problems all at once, the applicant applied for an electromagnetic wave receiving horn in the application of Japanese Patent Application No. 2005-11739 for the purpose of obtaining a high-speed and high-precision inspection result by simple control. In this electromagnetic wave receiving horn, the incident opening where the electromagnetic wave is incident has a slit shape and noise can be prevented in the extending direction of the short side of the slit shape. By moving in the same direction as the extending direction, it was possible to perform nondestructive inspection with extremely high accuracy. However, in the inspection using the electromagnetic wave receiving horn, since the data of the electromagnetic wave incident on the incident aperture is processed at a time, only one-dimensional data can be obtained as a result. In other words, among the millimeter waves that have passed through the object to be inspected and exited from the exit surface, it was possible to comprehensively evaluate the area through which the millimeter waves incident on the entrance aperture were transmitted, but there was an abnormality. In addition, it has been impossible to perform advanced analysis to identify the location of the abnormality. Therefore, the apparatus in Japanese Patent Application No. 2005-11739 cannot be suitably used in an inspection that requires not only the presence / absence of abnormality in the object to be inspected but also a high-level analysis that specifies the location of the abnormality. It was.
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、特に大掛かりな部材や高度な制御回路の追加をすることなく、簡単な構成によって、精度良くかつ高度な解析を可能とする非破壊検査装置、非破壊検査の検査方法及びホーンを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and its object is to enable highly accurate and accurate analysis with a simple configuration without particularly adding a large-scale member or an advanced control circuit. An object is to provide a nondestructive inspection apparatus, a nondestructive inspection inspection method, and a horn.
請求項1の発明は、被検査体と、ライン状に収束整形された電磁波を前記被検査体の入射面に入射する電磁波送信部と、前記被検査体の入射面に入射されたライン状に収束整形された電磁波が前記被検査体を透過、散乱又は反射して出射されたライン状の透過、散乱
又は反射した電磁波を、受信アンテナが受信する電磁波受信部とを備えた非破壊検査装置において、前記受信アンテナを、前記電磁波を入射する入射開口部を有した管体を、基端部から前記入射開口部に向かって、前記入射開口部の開口面の一方向に拡開して、前記入射開口部の形状をスリット形状に形成するとともに、前記入射開口部に、電磁波が入射することを部分的に許容する入射許容部材を設け、電磁波が前記入射開口部に入射可能な領域を時間経過に伴って移動させるために、前記入射許容部材を制御するための制御手段を設けた。
The invention according to
請求項2の発明は、請求項1に記載の非破壊検査装置において、前記入射許容部材が、電磁波非透過性材料からなる円板であって、前記円板の中心軸近傍から径方向に、電磁波の入射を許容するためのスリットを穿設し、前記円板を回転させることで、前記入射開口部に対してスリットを移動させ、前記入射開口部において、電磁波の入射が許容される領域を、一方端から他方端に時間的に変化させるようにした。
The invention of
請求項3の発明は、請求項1に記載の非破壊検査装置において、前記入射許容部材が、液晶を用いた液晶シャッタであって、前記入射開口部に対して液晶シャッタの開口部の位置を制御することにより、前記入射開口部において、電磁波の入射が許容される領域を、一方端から他方端に時間的に変化させるようにした。 According to a third aspect of the present invention, in the nondestructive inspection apparatus according to the first aspect, the incident allowing member is a liquid crystal shutter using liquid crystal, and the position of the opening of the liquid crystal shutter is set with respect to the incident opening. By controlling, in the said incident opening part, the area | region where incidence | injection of electromagnetic waves is accept | permitted was changed temporally from one end to the other end.
請求項4の発明は、被検査体と、ライン状に収束整形された電磁波を前記被検査体の入射面に入射する電磁波送信部と、前記被検査体の入射面に入射されたライン状に収束整形された電磁波が前記被検査体を透過、散乱又は反射して出射されたライン状の透過、散乱又は反射した電磁波を、電磁波を入射するための入射開口部を有する受信アンテナが受信する電磁波受信部とを備えた非破壊検査装置において、前記電磁波送信部は、電磁波を出射するためのホーンであって、前記電磁波を出射する出射開口部を有した管体を、基端部から前記出射開口部に向かって、前記出射開口部の開口面の一方向に拡開して、前記出射開口部の形状をスリット形状に形成した。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an object to be inspected, an electromagnetic wave transmitting unit that makes an electromagnetic wave converged and shaped in a line shape incident on an incident surface of the object to be inspected, and a line shape incident on the incident surface of the object to be inspected Electromagnetic waves received by a receiving antenna having an incident aperture for receiving electromagnetic waves that are linearly transmitted, scattered or reflected by the converged and shaped electromagnetic waves transmitted, scattered or reflected from the object to be inspected In the nondestructive inspection apparatus including a receiving unit, the electromagnetic wave transmitting unit is a horn for emitting electromagnetic waves, and a tube body having an emission opening for emitting the electromagnetic waves is emitted from a base end portion to the emitting unit. The shape of the exit opening was formed into a slit shape by expanding toward the opening in one direction of the opening surface of the exit opening.
請求項5の発明は、被検査体と、ライン状に収束整形された電磁波を前記被検査体の入射面に入射する電磁波送信部と、前記被検査体の入射面に入射されたライン状に収束整形された電磁波が前記被検査体を透過、散乱又は反射して出射されたライン状の透過、散乱又は反射した電磁波を、電磁波を入射するための入射開口部を有する受信アンテナが受信する電磁波受信部とを備えた非破壊検査装置において、前記電磁波送信部は、電磁波を出射するためのホーンであって、電磁波を出射する出射開口部を有した管体を、基端部から前記出射開口部に向かって、前記出射開口部の開口面の一方向に拡開して、前記出射開口部の形状をスリット形状に形成し、前記受信アンテナは、前記電磁波を入射する入射開口部を有した管体であって、基端部から前記入射開口部に向かって、前記ホーンの前記出射開口部の開口面が拡開する方向と同じ方向に拡開して、前記入射開口部の形状をスリット形状に形成した。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an object to be inspected, an electromagnetic wave transmitting unit that makes an electromagnetic wave converged and shaped into a line shape incident on an incident surface of the object to be inspected, and a line shape incident on the incident surface of the object to be inspected Electromagnetic waves received by a receiving antenna having an incident aperture for receiving electromagnetic waves that are linearly transmitted, scattered or reflected by the converged and shaped electromagnetic waves transmitted, scattered or reflected from the object to be inspected In the nondestructive inspection apparatus including a receiving unit, the electromagnetic wave transmitting unit is a horn for emitting electromagnetic waves, and a tube body having an emission opening for emitting electromagnetic waves is connected to the emission opening from a base end part. The output opening is expanded in one direction on the opening surface of the emission opening, and the shape of the emission opening is formed into a slit shape. The reception antenna has an incident opening for receiving the electromagnetic wave. Tubular body, proximal Toward the entrance aperture from the aperture plane of the exit aperture of the horn is flared in the same direction as the direction of expanding, and the shape of the incident opening is formed in a slit shape.
請求項6の発明は、請求項4又は5に記載の非破壊検査装置において、前記入射開口部に、電磁波が入射することを部分的に許容する入射許容部材を設け、電磁波が前記入射開口部に入射可能な領域を時間経過に伴って移動させるために、前記入射許容部材を制御するための制御手段を設けた。 According to a sixth aspect of the present invention, in the nondestructive inspection apparatus according to the fourth or fifth aspect, an incident permitting member that partially allows an electromagnetic wave to enter is provided in the incident opening, and the electromagnetic wave is incident on the incident opening. In order to move the region that can be incident on the beam as time elapses, a control means is provided for controlling the incident allowing member.
請求項7の発明は、請求項6に記載の非破壊検査装置において、前記入射許容部材が、電磁波非透過性材料からなる円板であって、前記円板の中心軸近傍から径方向に、電磁波の入射を許容するためのスリットを穿設し、前記円板を回転させることで、前記入射開口部に対してスリットを移動させ、前記入射開口部において、電磁波の入射が許容される領域を、一方端から他方端に時間的に変化させるようにした。 The invention of claim 7 is the nondestructive inspection apparatus according to claim 6, wherein the incidence allowing member is a disc made of an electromagnetic wave non-transmissive material, and from the vicinity of the central axis of the disc in the radial direction, By making a slit for allowing the incidence of electromagnetic waves and rotating the disk, the slit is moved with respect to the incident opening, and an area where the incidence of electromagnetic waves is allowed in the incident opening The time was changed from one end to the other end.
請求項8の発明は、請求項6に記載の非破壊検査装置において、前記入射許容部材が、液晶を用いた液晶シャッタであって、前記入射開口部に対して液晶シャッタの開口部の位置を制御することにより、前記入射開口部において、電磁波の入射が許容される領域を、一方端から他方端に時間的に変化させるようにした。 According to an eighth aspect of the present invention, in the nondestructive inspection apparatus according to the sixth aspect, the incident allowing member is a liquid crystal shutter using liquid crystal, and the position of the opening of the liquid crystal shutter is set with respect to the incident opening. By controlling, in the said incident opening part, the area | region where incidence | injection of electromagnetic waves is accept | permitted was changed temporally from one end to the other end.
請求項9の発明は、請求項4乃至8のいずれか1に記載の非破壊検査装置であって、前記ホーンと前記被検査体との間に、電磁波整形手段を設置した。
請求項10の発明は、電磁波を被検査体に入射し、被検査体を透過、散乱又は反射した電磁波を受信して前記被検査体を解析する非破壊検査の検査方法において、前記電磁波をライン状に収束整形して前記被検査体の入射面に入射して前記被検査体からライン状の電磁波を出射させ、そのライン状の電磁波を、入射開口部の一部分から入射させるようにし、電磁波送信部、被検査体及び電磁波受信部を静止させた状態で、電磁波が入射可能な部分を入射開口部の一方端から他方端に時間経過に従って移動させながら電磁波を連続的に受信して解析するようにし、入射可能な部分が他方端への移動を完了した時点で、被検査体のみを電磁波の出射方向とライン状にのびる方向の両方に直交する方向に移動させて被検査体の新たな部分にライン状の電磁波を入射させ、新たに入射された被検査体の領域について、再び電磁波が入射される入射開口部の部分を時間経過に従って移動させることで電磁波を連続的に受信して解析するようにした。
A ninth aspect of the present invention is the nondestructive inspection apparatus according to any one of the fourth to eighth aspects, wherein an electromagnetic wave shaping means is installed between the horn and the object to be inspected.
The invention according to
請求項11の発明は、電磁波を出射する出射開口部を有した管体と、発振された電磁波を前記管体に導入するための基端部とを有するホーンであって、前記出射開口部を、基端部から電磁波を出射する方向に向かって、電磁波の出射方向と直交する方向に拡開することにより、スリット形状に形成したことを特徴とするホーン。 The invention of claim 11 is a horn having a tube having an emission opening for emitting electromagnetic waves and a base end for introducing the oscillated electromagnetic wave into the tube, wherein the emission opening is A horn characterized by being formed into a slit shape by expanding in the direction perpendicular to the direction of electromagnetic wave emission toward the direction of electromagnetic wave emission from the base end.
請求項12の発明は、請求項11に記載のホーンであって、前記ホーンの前記出射開口部に、シリンドリカルレンズを一体的に形成したことを特徴とするホーン。
The invention of
請求項1の発明によれば、入射許容部材により、電磁波受信アンテナの入射開口部において電磁波が入射される領域が一部分のみ許容されるため、入射開口部から入射される電磁波を複数のデータとして受信できる。また、前記入射許容部材により、電磁波の入射が許容される領域が前記入射開口部において時間的に変化するようにしたので、入射開口部に入射される電磁波を複数の連続したデータとみなして、高度な解析を行なうことができる。さらに、入射される電磁波は、前記電磁波受信アンテナの短辺方向で低ノイズであるとともに、長辺方向でも前記入射許容部材によって入射は一部分のみが入射を許容されているため、やはり低ノイズである。結果として、受信する電磁波は、極めて低ノイズであるため、極めて高精度の非破壊検査を実施することが可能である。 According to the first aspect of the present invention, only a part of the region where the electromagnetic wave is incident is allowed in the incident opening of the electromagnetic wave receiving antenna by the incident allowing member, so that the electromagnetic wave incident from the incident opening is received as a plurality of data. it can. In addition, since the region where the incidence of electromagnetic waves is allowed to change is temporally changed in the incident opening by the incident allowing member, the electromagnetic waves incident on the incident opening are regarded as a plurality of continuous data, Advanced analysis can be performed. Furthermore, the incident electromagnetic wave is low noise in the short side direction of the electromagnetic wave receiving antenna, and is also low noise because only a part of the incident is allowed by the incident allowing member in the long side direction. . As a result, since the received electromagnetic wave has extremely low noise, it is possible to perform a highly accurate nondestructive inspection.
請求項2の発明によれば、スリットを穿設した円板によって入射開口部への電磁波の入射を部分的に許容するようにし、円板を回転させることで、許容される領域が時間的に一方端から他方端に移動するようにした。そのため、簡単な部材を設置するだけで、電磁波の入射が許容される領域を容易に制御することができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、液晶シャッタによって、電磁波の入射を部分的に許容されるようにした。このため、電磁波の入射が許容される領域を時間的に変化させる際の速度を極めて高速に行なうことができ、結果として非破壊検査の検査速度を高速化することができる。また、液晶シャッタは、装置そのものを移動させる必要がないため、装置全体を小型化することができる。また、入射が許容される領域は電子制御によって変更可能なため、入射を許容する面積の設定を容易に変更することができる。 According to the third aspect of the present invention, the liquid crystal shutter allows the electromagnetic wave to be partially allowed to enter. For this reason, the speed | rate at the time of changing the area | region where incidence | injection of electromagnetic waves is accept | permitted can be performed very rapidly, As a result, the inspection speed of a nondestructive inspection can be sped up. Further, since the liquid crystal shutter does not need to move the device itself, the entire device can be reduced in size. In addition, since the area where the incidence is allowed can be changed by electronic control, the setting of the area where the incidence is allowed can be easily changed.
請求項4の発明によれば、出射時点で集波性の高い電磁波を出射することができるので、電磁波をライン状にするための電磁波整形手段を別途設置する必要もなく、装置を小型化することが可能となる。また、電磁波整形手段などによる電磁波の集波とは違い、ライン状の収束状態を維持したまま、ある程度の指向性をもって直進するため、初期位置合わせにおける電磁波発振部と被検査体との距離をセッティングする手間を省くことができる。
According to the invention of
請求項5の発明によれば、出射時点で集波性の高い電磁波を出射することができるので、電磁波をライン状にするための電磁波整形手段を別途設置する必要もなく、装置を小型化することが可能となる。また、電磁波は、ライン状の収束状態をほぼ維持したままある程度の指向性をもって直進するため、集波性の高い電磁波を被検査体に入射することができる。一方、電磁波受信アンテナの入射開口部も出射開口部ののびる方向と同じ方向にのびたスリット形状のため、不要なノイズまでも受信することがなく、低ノイズの電磁波を受信することが可能となる。結果として、極めて精度の高いデータによって被検査体の解析を行なうことができる。さらに、出射される電磁波がある程度の指向性を保つため、初期位置合わせにおける電磁波発振部と被検査体との距離をセッティングする手間を省くことができる。
According to the invention of
請求項6の発明によれば、受信アンテナの入射開口部の一部分のみから電磁波が入射されるので、被検査体から出射されたライン状の電磁波を、電磁波がのびる方向で細分化して入射開口部に入射させることが可能となる。さらに、入射可能な領域を時間経過に伴って移動させるようにしたので、ライン状の電磁波を複数の連続したデータとして入射させることが可能となるため、結果として電磁波送信部、被検査体、電磁波受信部をいずれも移動させることなく、電磁波が入射し出射された被検査体の領域を、ライン状の電磁波がのびる方向で高度に解析することが可能となる。 According to the invention of claim 6, since the electromagnetic wave is incident only from a part of the incident opening of the receiving antenna, the line-shaped electromagnetic wave emitted from the object to be inspected is subdivided in the direction in which the electromagnetic wave extends to enter the incident opening. It becomes possible to make it enter. Furthermore, since the incident area is moved with the passage of time, it becomes possible to cause the line-shaped electromagnetic wave to be incident as a plurality of continuous data. As a result, the electromagnetic wave transmitting unit, the object to be inspected, the electromagnetic wave Without moving any of the receivers, it is possible to highly analyze the region of the object to be inspected where the electromagnetic wave is incident and emitted in the direction in which the line-shaped electromagnetic wave extends.
請求項7の発明によれば、受信アンテナの入射開口部の一部分のみから電磁波が入射されるので、被検査体から出射されたライン状の電磁波を、電磁波がのびる方向で細分化して入射開口部に入射させることが可能となる。また、入射可能な領域を時間経過に伴って移動させるようにしたので、ライン状の電磁波を複数の連続したデータとして入射させることが可能となるため、結果として電磁波送信部、被検査体、電磁波受信部をいずれも移動させることなく、電磁波が入射し出射された被検査体の領域を、ライン状の電磁波がのびる方向で高度に解析することが可能となる。さらに、スリットを穿設した円板によって入射開口部への電磁波の入射を部分的に許容するようにし、円板を回転させることで、許容される領域が時間的に一方端から他方端に移動するようにした。そのため、簡単な部材を設置するだけで、電磁波の入射が許容される領域を容易に制御することができる。 According to the invention of claim 7, since the electromagnetic wave is incident only from a part of the incident opening of the receiving antenna, the line-shaped electromagnetic wave emitted from the inspected object is subdivided in the direction in which the electromagnetic wave extends and the incident opening It becomes possible to make it enter. In addition, since the incident area is moved with the passage of time, it becomes possible to enter the line-shaped electromagnetic wave as a plurality of continuous data. As a result, the electromagnetic wave transmitting unit, the object to be inspected, the electromagnetic wave Without moving any of the receivers, it is possible to highly analyze the region of the object to be inspected where the electromagnetic wave is incident and emitted in the direction in which the line-shaped electromagnetic wave extends. Furthermore, by allowing a disk with slits to partially allow electromagnetic waves to enter the incident opening, and rotating the disk, the allowable region moves from one end to the other in time. I tried to do it. Therefore, it is possible to easily control a region where the incidence of electromagnetic waves is allowed only by installing a simple member.
請求項8の発明によれば、受信アンテナの入射開口部の一部分のみから電磁波が入射されるので、被検査体から出射されたライン状の電磁波を、電磁波がのびる方向で細分化して入射開口部に入射させることが可能となる。また、入射可能な領域を時間経過に伴って移動させるようにしたので、ライン状の電磁波を複数の連続したデータとして入射させることが可能となるため、結果として電磁波送信部、被検査体、電磁波受信部をいずれも移動させることなく、電磁波が入射し出射された被検査体の領域を、ライン状の電磁波がのびる方向で高度に解析することが可能となる。さらに、液晶シャッタによって、電磁波の入射を部分的に許容されるようにした。このため、電磁波の入射が許容される領域を時間的に変化させる際の速度を極めて高速に行なうことができ、結果として非破壊検査の検査速度を高速化することができる。また、液晶シャッタは、装置そのものを移動させる必要がないため、装置全体を小型化することができる。また、入射が許容される領域は電子制御によって変更可能なため、入射を許容する面積の設定を容易に変更することができる。 According to the invention of claim 8, since the electromagnetic wave is incident only from a part of the incident opening of the receiving antenna, the line-shaped electromagnetic wave emitted from the object to be inspected is subdivided in the direction in which the electromagnetic wave extends to enter the incident opening. It becomes possible to make it enter. In addition, since the incident area is moved with the passage of time, it becomes possible to enter the line-shaped electromagnetic wave as a plurality of continuous data. As a result, the electromagnetic wave transmitting unit, the object to be inspected, the electromagnetic wave Without moving any of the receivers, it is possible to highly analyze the region of the object to be inspected where the electromagnetic wave is incident and emitted in the direction in which the line-shaped electromagnetic wave extends. In addition, the liquid crystal shutter partially allowed the incidence of electromagnetic waves. For this reason, the speed | rate at the time of changing the area | region where incidence | injection of electromagnetic waves is accept | permitted can be performed very rapidly, As a result, the inspection speed of a nondestructive inspection can be sped up. Further, since the liquid crystal shutter does not need to move the device itself, the entire device can be reduced in size. In addition, since the area where the incidence is allowed can be changed by electronic control, the setting of the area where the incidence is allowed can be easily changed.
請求項9の発明によれば、ホーンから出射されたライン状の電磁波を、さらに収束成形するようにしたことにより、極めて集波性の高い電磁波を得ることが可能となる。また、ホーンから出射された電磁波は既にライン状に収束されているため、電磁波が収束された状態を維持することを考慮した初期位置合わせのセッティングを必要としない。 According to the ninth aspect of the present invention, it is possible to obtain an electromagnetic wave having extremely high wave collecting property by further converging the linear electromagnetic wave emitted from the horn. Further, since the electromagnetic wave emitted from the horn has already been converged in a line shape, it is not necessary to perform initial alignment setting in consideration of maintaining the state in which the electromagnetic wave is converged.
請求項10の発明によれば、電磁波送信部、被検査体、電磁波受信部をいずれも動かすことなく、入射開口部において電磁波が入射可能な部分を移動させるだけで、ライン状の電磁波が入射され出射された被検査体の領域を高度に解析することが可能となる。また、入射開口部において電磁波が入射可能な部分と被検査体とを交互に移動させることで、被検査体の全面について透過された電磁波を受信することが可能なので、結果として、簡単な制御によって、被検査体の全面を高度に解析することが可能となる。
According to the invention of
請求項11の発明によれば、ホーンの出射開口部をスリット形状にしたことにより、ライン状に収束成形された状態の電磁波を出射することができる。出射時点で収束成形されているため、特に収束成形をしなくても、集波性の高いライン状の電磁波を得ることができる。 According to the eleventh aspect of the present invention, since the emission opening of the horn is formed into a slit shape, it is possible to emit electromagnetic waves in a state of being converged and formed in a line shape. Since the convergence molding is performed at the time of emission, a line-shaped electromagnetic wave having a high wave collecting property can be obtained without performing the convergence molding.
請求項12の発明によれば、シリンドリカルレンズと出射開口部とを一体的に形成しているため、装置を大型化することなく、出射開口部から出射されるライン状の電磁波を、さらに収束成形することができ、結果として極めて集波性の高いライン状の電磁波を得ることができる。
According to the invention of
<第1実施形態>
以下、本発明の第1の実施形態に係る受信アンテナ及び、受信アンテナを用いた非破壊検査装置について、図面に従って説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a receiving antenna and a nondestructive inspection apparatus using the receiving antenna according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、ミリ波を用いた非破壊検査装置の構成を説明するための要部全体斜視図を示す。
図1において、非破壊検査装置(以下、単に検査装置という)1は、そのテーブル2上に、大きく分けて、被検査載置部3、電磁波送信部としてのミリ波送信部4、電磁波受信部としてのミリ波受信部5がX軸線方向に併設されている。被検査載置部3は被検査体Sを載置する部位であり、ミリ波送信部4は被検査体Sにミリ波を照射し、ミリ波受信部5は、被検査体Sを透過した透過波(ミリ波)を受信する。
(被検査載置部3)
被検査載置部3は、その基台11がテーブル2に固定されている。基台11は、枠体であって、その枠内であってX軸線方向と直交するY軸線方向に第1のスクリュウネジ12を回転可能に支持している。第1のスクリュウネジ12は、基台11の外側に取着した第1のモータM1によって正逆回転する。前記基台11には、第1の支持台13がY軸線方向にのみ移動可能に載置されている。第1の支持台13の基端部は、基台11の枠内に嵌合するとともに、前記第1のスクリュウネジ12に螺合している。従って、第1のスクリュウネジ12が第1のモータM1によって正逆回転すると、第1の支持台13は、基台11に対してY軸線方向に往復移動する。
FIG. 1 is an overall perspective view of a main part for explaining the configuration of a nondestructive inspection apparatus using millimeter waves.
In FIG. 1, a nondestructive inspection apparatus (hereinafter simply referred to as an inspection apparatus) 1 is roughly divided on a table 2 to be inspected
(Inspection placement part 3)
The base 11 of the
第1の支持台13は、Z軸線方向(X軸線とY軸線とで形成される面に対して垂直な軸線)にのびた枠体であって、その枠内であってZ軸線方向に第2のスクリュウネジ14を回転可能に支持している。第2のスクリュウネジ14は、第1の支持台13の上面に取着した第2のモータM2によって正逆回転する。第1の支持台13には、第1の昇降ブロック15がZ軸線方向にのみ移動可能に取着されている。第1の昇降ブロック15の基端部
は、第1の支持台13の枠内に嵌合するとともに、前記第2のスクリュウネジ14に螺合している。従って、第2のスクリュウネジ14が第2のモータM2によって正逆回転すると、第1の昇降ブロック15は、第1の支持台13に対してZ軸線方向に往復移動する。
The
第1の昇降ブロック15には、載置台16が固着されている。載置台16は、L字状に折り曲げた板よりなり、X軸線とY軸線とで形成される面と平行な部分を載置部16aとしその載置部16aに被検査体Sが載置される。従って、載置部16aに載置された被検査体Sは予め定めた範囲内で、Y,Z軸線方向に位置調整されることになる。即ち、基台11、第1及び第2のスクリュウネジ12,14、第1の支持台13、第1の昇降ブロック15、第1及び第2のモータM1,M2は、第1の移動手段を構成するようになっている。
A mounting table 16 is fixed to the
(ミリ波送信部4)
被検査載置部3の一側にはミリ波送信部4が設けられている。ミリ波送信部4は、前記テーブル2に固定されたレール21を備えている。レール21は、X軸線方向に延び、そのレール21上に第1のレールキャリア22が同レール21に沿って(X軸線方向に)往復移動可能に載置されている。第1のレールキャリア22上には基台23が固着されている。
(Millimeter wave transmitter 4)
A
基台23には、その上面中央からZ軸線方向に突出した第3のスクリュウネジ24が回転可能に支持されている。第3のスクリュウネジ24は、基台23の側面に設けた調整つまみ25によって正逆回転する。また、基台23には、その上面一側に第3のスクリュウネジ24と平行にガイドバー26が突出形成されている。
A
前記ガイドバー26は、Z軸方向移動台27を貫通支持している。Z軸方向移動台27は、ガイドバー26に沿って上下方向(Z軸線方向)に往復移動可能に支持されている。また、Z軸方向移動台27は、第3のスクリュウネジ24が螺合されている。従って、第3のスクリュウネジ24が調整つまみ25によって正逆回転すると、Z軸方向移動台27は、第3のスクリュウネジ24に連れ回りされることなくガイドバー26に沿って上下方向(Z軸線方向)に往復移動する。
The
Z軸方向移動台27の上面には、Y軸線方向に溝が形成されており、Z軸方向移動台27の側面には、調整つまみ28が設けられている。Z軸方向移動台27の上面には、その溝に沿ってY軸方向移動台29がY軸線方向に往復移動可能に載置されている。Y軸方向移動台29は、その下面にはY軸方向にのびた凸部がZ軸方向移動台27に形成した溝に嵌合している。そして、Y軸方向移動台29は、Z軸方向移動台27の側面に設けた調整つまみ28によって、Z軸方向移動台27とY軸方向移動台29との間に設けた図示しない駆動機構を介してY軸線方向に往復移動する。Y軸方向移動台29の上面には、第2の支持台30が固定されて、その第2の支持台30の上側にはミリ波送信部ステージ31が支持固定されている。従って、ミリ波送信部ステージ31は、予め定めた範囲内で、X,Y,Z軸線方向に位置調整されることになる。
A groove is formed on the upper surface of the Z-axis direction moving table 27 in the Y-axis direction, and an
ミリ波送信部ステージ31には、電磁波発振器としてのミリ波発振器32が載置されている。ミリ波発振器32は、ミリ波送信部ステージ31に立設した固定部材35に取着したミリ波発振器用固定冶具36によってミリ波送信部ステージ31に対して位置決め固定されている。固定部材35は、ミリ波発振器用固定冶具36をミリ波送信部ステージ31に対して平行に固定するために、2個一組としてミリ波送信部ステージ31にそれぞれ立設されている。
On the millimeter
また、ミリ波送信部ステージ31であって前記被検査載置部3側には、ホーン34が被
検査載置部3の被検査体Sと対峙するように載置されている。ホーン34は、ミリ波送信部ステージ31に立設した2個の固定部材35に取着したホーン用固定冶具37によってミリ波送信部ステージ31に対して位置決め固定されている。ホーン34は、導波管33を介してミリ波発振器32と連結されている。従って、ミリ波送信部ステージ31に対して位置決め固定されたミリ波発振器32、導波管33及びホーン34は、予め定めた範囲内で、X、Y,Z軸線方向に位置調整されることになる。即ち、レール21、第1のレールキャリア22、基台23、第3のスクリュウネジ24、調整つまみ25,28、ガイドバー26、Z軸方向移動台27、Y軸方向移動台29は、第2の移動手段を構成するようになっている。
A
そして、ミリ波発振器32が出力するミリ波は、導波管33を介してホーン34に送信され、ホーン34から被検査体Sに向かって出射する。ミリ波は、X軸線に対して特定の広がり角度をもって発散されて伝播するが、ホーン34によって出射することで、X軸線とほぼ平行な形状を維持したまま指向性良く伝播させることが可能となる。ホーン34によってX軸線とほぼ平行で指向性を持った状態で出射されたミリ波を、ガウシアンビームと呼ぶ。
Then, the millimeter wave output from the
前記レール21であって前記第1のレールキャリア22の被検査載置部3側には、第2のレールキャリア38が、同レール21に沿って(X軸線方向に)往復移動可能に載置されている。第2のレールキャリア38上には、Z軸線方向にのびたスタンド39が固定されている。スタンド39の上部には、リング(円環状の支持枠)40がZ軸線方向に往復移動可能に取着されている。リング(円環状の支持枠)40は、スタンド39に設けた図示しない調整つまみによってZ軸線方向に移動調整可能になっている。リング(円環状の支持枠)40には、その枠内に電磁波整形手段としてのシリンドリカルレンズ41が支持固定されている。
A
シリンドリカルレンズ41は、ホーン34と前記被検査載置部3の被検査体Sとの間に配置されるようになっている。シリンドリカルレンズ41は、ホーン34から出射されたミリ波をZ軸線方向にのびたライン状に収束整形する。
The
詳述すると、シリンドリカルレンズ41は、ホーン34から出射されたミリ波をZ軸線方向にのびたライン状に収束されたミリ波を被検査体Sに出射する。従って、シリンドリカルレンズ41と対峙した被検査体Sの面(照射面)には、Z軸線方向にのびたライン状に収束されたミリ波が、シリンドリカルレンズ41から照射される。ミリ波は、シリンドリカルレンズ41の形状や、又は、X軸線方向でのホーン34とシリンドリカルレンズ41との距離を調整することによって、X軸線方向で任意の距離だけ収束部が維持されるよう整形することが可能である。従って、ミリ波が、Z軸線方向にのびたライン状の形状を維持したまま被検査体Sの内部を透過するよう収束整形することができる。なお、Z軸線方向にのびたライン状に収束されたミリ波の、Z軸線方向での長さは、シリンドリカルレンズ41の形状又はホーン34とシリンドリカルレンズ41のX軸線方向での距離によって調節可能となっている。本実施形態においては、Z軸線方向にライン状にのびるミリ波のZ軸線方向での距離が、被検査体SのZ軸線方向での距離と同じ距離か又はそれ以上の距離に整形可能となるように、ホーン34及びシリンドリカルレンズ41の形状又は設置位置を設定している。
More specifically, the
従って、被検査体SにZ軸線上に収束整形されるライン状のミリ波が入射されると、そのミリ波は被検査体Sを透過し、被検査体Sの反対側の面から透過波(透過ミリ波)として出射される。このとき、透過ミリ波は、入射したミリ波と同じZ軸線上に収束されたライン状のミリ波となって出射される。 Therefore, when a line-shaped millimeter wave that is converged and shaped on the Z-axis is incident on the inspection object S, the millimeter wave passes through the inspection object S and is transmitted from the opposite surface of the inspection object S. It is emitted as (transmitted millimeter wave). At this time, the transmitted millimeter wave is emitted as a linear millimeter wave converged on the same Z axis as the incident millimeter wave.
(ミリ波受信部5)
被検査載置部3の他側にはミリ波受信部5が設けられている。ミリ波受信部5は、その基台51がテーブル2に固定されている。基台51は、枠体であって、その枠内であってX軸線方向と直交するY軸線方向に第4のスクリュウネジ52を回転可能に支持している。第4のスクリュウネジ52は、基台51の外側に取着した第3のモータM3によって正逆回転する。前記基台51には、第3の支持台54がY軸線方向にのみ移動可能に載置されている。第3の支持台54の基端部53は、基台51の枠内に嵌合するとともに、前記第4のスクリュウネジ52に螺合している。従って、第4のスクリュウネジ52が第3のモータM3によって正逆回転すると、第3の支持台54は、基台51に対してY軸線方向に往復移動する。
(Millimeter wave receiver 5)
On the other side of the inspected
第3の支持台54は、枠体であって、その枠内であってX軸線方向に第5のスクリュウネジ55を回転可能に支持している。第5のスクリュウネジ55は、第3の支持台54の外側に取着した第4のモータM4によって正逆回転する。第3の支持台54には、第4の支持台56がX軸線方向にのみ移動可能に載置されている。第4の支持台56の基端部は、第3の支持台54の枠内に嵌合するとともに、前記第5のスクリュウネジ55に螺合している。従って、第5のスクリュウネジ55が第4のモータM4によって正逆回転すると、第4の支持台56は、第3の支持台54に対してX軸線方向に往復移動する。
The
第4の支持台56は、Z軸線方向にのびた枠体であって、その枠内であってZ軸線方向に第6のスクリュウネジ57を回転可能に支持している。第6のスクリュウネジ57は、第4の支持台56の外側に取着した第5のモータM5によって正逆回転する。第4の支持台56には、第2の昇降ブロック58がZ軸線方向にのみ移動可能に取着されている。第2の昇降ブロック58の基端部は、第4の支持台56の枠内に嵌合するとともに、第6のスクリュウネジ57に螺合している。従って、第6のスクリュウネジ57が第5のモータM5によって正逆回転すると、第2の昇降ブロック58は、第4の支持台56に対してZ軸線方向に往復移動する。
The
第2の昇降ブロック58には、X軸線とY軸線とで形成される面と平行なミリ波受信部ステージ59が固着されている。従って、ミリ波受信部ステージ59は、予め定めた範囲内で、X、Y,Z軸線方向に位置調整されることになる。即ち、基台51,第4のスクリュウネジ52,第3の支持台54、第5のスクリュウネジ55、第4の支持台56、第6のスクリュウネジ57、第2の昇降ブロック58、第3〜第5のモータM3〜M5は、第3の移動手段を構成するようになっている。
A millimeter
ミリ波受信部ステージ59には、電磁波受信器としてのミリ波受信器60が固定されている。ミリ波受信器60の被検査載置部3側の側面には、ミリ波を受信する受信アンテナとしてのミリ波受信アンテナ61がX軸線方向に延出形成されている。
A
さらに、テーブル2には、基台81が基台11と基台51の間で固定されており、基台81には支持台82が固定されている。支持台82はZ軸線方向に伸長しており、その上端部には第6のモータM6を固定支持するためのモータ載置部83が形成されている。モータ載置部83上に固定された第6のモータM6には、入射許容部材としての円板84が、その中心軸84bにおいて接続されている。円板84は電磁波非透過性の性質を有した板であって、ミリ波がホーン34から出射され、ミリ波受信アンテナ61に入射されるまでの伝播経路を完全に遮断するのに充分な半径を有している。
Furthermore, a
次に、ミリ波受信アンテナ61を図2〜図7に従って説明する。
ミリ波受信アンテナ61は、被検査体Sを透過するZ軸線上に収束されたライン状の透過ミリ波を受信してミリ波受信器60に出力するアンテナであって、導波管62と管体6
3を有している。
Next, the millimeter
The millimeter
3.
導波管62は基端がミリ波受信器60とフランジ64を介して連結され、先端部に形成した管体63が受信したライン状の透過ミリ波をミリ波受信器60に導く。導波管62は、その断面形状が図7のようにY軸線方向に長い長方形に形成されている。導波管62は、透過ミリ波の周波数によって規格が規定されているので、非破壊検査に使用するミリ波の周波数に対して断面形状は一義的に決定される。
The proximal end of the
導波管62の先端部に形成した管体63は、図2、図3、図6に示すように、前記被検査体Sに向かって、その開口面がZ軸線方向に拡開形成され、Y軸線方向に収束されて入射開口部63aが形成されており、入射開口部63aはZ軸線方向に細くのびたスリット形状に形成されている。ちなみに、基端部63bは導波管62の断面形状と一致している。
As shown in FIGS. 2, 3, and 6, the
図2、図4において、入射開口部63aのZ軸線方向の辺(長辺)は、被検査体SのZ軸線方向の長さ程度かそれ以上にして、被検査体Sを透過したライン状の透過ミリ波のZ軸線方向の透過ミリ波を受容する。入射開口部63aのY軸線方向の辺(短辺)は、被検査体Sを透過したライン状の透過ミリ波のY軸線方向の透過ミリ波を受容する。本実施形態においては、長辺を100ミリメートル、短辺を1ミリメートルとして入射開口部63aを形成している。つまり、入射開口部63aの開口形状は、被検査体Sのミリ波が照射されるライン状の入射面と対向するライン状の透過ミリ波が透過して出射する出射面の形状と、必要とする検査精度に応じて決定する。要するに、長辺の長さを透過ミリ波の出射面でのZ軸線方向の長さ以上にするとともに、短辺の長さをミリメートル単位以下に形成する。
2 and 4, the side (long side) of the incident opening 63a in the Z-axis direction is about the length of the inspection object S in the Z-axis direction or more, and the line shape is transmitted through the inspection object S. The transmitted millimeter wave in the Z-axis direction is received. A side (short side) in the Y-axis direction of the
従って、管体63は、被検査体Sを透過し被検査体Sの出射面から出射するライン状の透過ミリ波を受信して導波管62に導くようになっている。そして、導波管62は、管体63が受信した透過ミリ波をミリ波受信器60に出力する。その結果、被検査体Sにおけるライン状のミリ波の入射面とその入射面と相対向する出射面との間を透過するライン状の透過ミリ波は、1台のミリ波受信器60に出力されることになる。
Accordingly, the
次に、ミリ波受信アンテナ61と円板84を図8、図9に従って説明する。
図8は、ミリ波受信アンテナ61と円板84の正面図である。
円板84には、その中心軸84b近傍から径方向に、短辺が1ミリメートルで長辺が円板84の半径とほぼ等しいスリット84aが形成されている。スリット84aは円板84の回転とともに円板84の中心軸84bを中心に回動するので、ミリ波受信アンテナ61の入射開口部63aがスリット84aから露出する領域は、円板84の回転に応じて、一方端から他方端へと移動することになる。つまり、電磁波がミリ波受信アンテナ61に入射できる入射開口部63aの領域が、円板84の回転に応じて一方端から他方端に移動することになる。
Next, the millimeter
FIG. 8 is a front view of the millimeter
In the
図9は、ミリ波受信アンテナ61と円板84の後方斜視図である。円板84の中心軸84b(図9では省略)には第6のモータM6の回転軸が接続されており、第6のモータM6を駆動することで回転させることができる。従って、第6のモータM6と円板84は、エンコーダとしての機能を有する。エンコーダとしての機能に関しては、後に詳述する。
FIG. 9 is a rear perspective view of the millimeter
図8及び図9のように、ミリ波受信アンテナ61は、入射開口部63aのうち、スリット84aが位置している領域を通過してきたミリ波(つまり入射開口部63aの短辺とスリット84aとで囲まれた微小範囲を通過したミリ波)のみを受信することになる。従って、スリット84aの移動に応じて、入射開口部63aの一方端に入射されたミリ波から
入射開口部63aの他方端に入射されたミリ波までが、複数の信号として連続的にミリ波受信器60に入力されることになる。
As shown in FIGS. 8 and 9, the millimeter
次に、上記のように構成した非破壊検査装置1の電気的構成を図10に従って説明する。
図10において、非破壊検査装置1は、制御手段及び解析手段としてのコンピュータ70を備え、コンピュータ70は、ミリ波発振器32及びミリ波受信器60と電気的に接続している。コンピュータ70は、ミリ波発振器32を予め定めたプログラムに基づいて駆動制御する。コンピュータ70は、ミリ波受信アンテナ61を介してミリ波受信器60が受信した情報を入力する。コンピュータ70は、このミリ波受信器60からの電圧値に基づいて被検査体Sの解析評価を行う。
Next, the electrical configuration of the
In FIG. 10, the
図11(a)(b)は、ミリ波受信器60を説明するためのシステム構成図である。図11(a)は、ミリ波受信器60にスーパーヘテロダイン(Super−heterodyne)検波方式を用いた場合である。スーパーヘテロダイン検波方式では、ミリ波受信アンテナ61から受信した信号と、局部発振器Loでつくられた信号とが周波数混合器MIXで混合され、両信号の周波数の和又は差より中間周波がつくられる。中間周波は、中間周波増幅器IFによって増幅され、検波器DETにより中間周波からミリ波受信アンテナ61で受信された信号の周波数が復調される。検波器DETで復調された信号は検波によって電力値に応じて電圧値に変換され、抽出された電圧値がコンピュータ70に入力される。
FIGS. 11A and 11B are system configuration diagrams for explaining the
図11(b)は、ミリ波受信器60にクワドラチャー(quadrature)検波方式を用いた場合である。クワドラチャー検波方式では、ミリ波受信アンテナ61で受信した信号を二つに分け、一方は90°移相器60aに入力し、もう一方は0°移相器60bに入力する。90°移相器60aは、π/2位相をずらした信号と位相をずらしていない信号の二つの信号を出力し、0°移相器60bは位相をずらしていない信号を二つ出力する。それらの信号は、独立した二つの周波数混合器MIXに一つずつ入力される。つまり、一方の周波数混合器MIXには、位相をずらされていない二つの信号が入力され、一方には、π/2位相をずらされた信号と位相がずらされていない信号が入力される。二つの周波数混合器MIXからは入力された信号の差分信号が分離され、信号ch1及び信号ch2として導出される。二つの信号は、さらに付加的に、低域ろ波器LPFによって高周波成分が除去され、コンピュータに入力される。コンピュータ70では、二つの信号ch1及び信号ch2を、((ch1)2+(ch2)2)1/2に従って変換することにより振幅変調した信号を得ることが可能となり、この信号が振幅値として処理される。
FIG. 11B shows a case where a quadrature detection method is used for the
また、コンピュータ70は、制御手段を構成する第1〜第6モータ駆動回路71〜76と電気的に接続されている。コンピュータ70は、第1〜第6モータ駆動回路71〜76を介してそれぞれ対応する第1〜第6のモータM1〜M6を回転制御する。コンピュータ70は、位置調整のためのプログラムに従って第1〜第6のモータM1〜M6を適宜回転制御するとともに、検査のためのプログラムに従って第1〜第6のモータM1〜M6を適宜回転制御するようになっている。
The
次に上記のように構成した被検査載置部3、ミリ波送信部4及びミリ波受信部5の位置調整について説明する。
(ミリ波送信部4)
ミリ波送信部4から出射されたミリ波が、X軸線上の被検査体Sの位置で収束整形されるよう、ホーン34及びシリンドリカルレンズ41の位置調整をする。まず、シリンドリカルレンズ41のZ軸線方向の位置を任意に決定する。シリンドリカルレンズ41はY軸線方向では移動不可能であるため、この時点でシリンドリカルレンズ41のY軸線方向と
Z軸線方向の位置が確定する。
Next, position adjustment of the inspected
(Millimeter wave transmitter 4)
The position of the
次に、確定したシリンドリカルレンズ41の位置に対するホーン34の位置合わせを行う。基台23の調節つまみ25とY軸方向移動台の調節つまみ28を回転操作することによって、ミリ波送信部ステージ31をY軸線方向及びZ軸線方向に移動調節し、ホーン34のY軸線方向とZ軸線方向の位置を確定する。Y軸線方向とZ軸線方向の位置が確定することで、ホーン34から出射されるミリ波は、X軸線にほぼ平行なガウシアンビームとして、シリンドリカルレンズ41に入射される。
Next, the
最後に、シリンドリカルレンズ41をX軸線方向に対して位置調整する。つまり、第2のレールキャリア38をレール21上でX軸線方向に摺動操作することによって、シリンドリカルレンズ41と被検査体Sとの距離を調節して、被検査体Sの入射面においてZ軸線方向にのびたライン状のミリ波が入射されるように収束整形されるように設定する。
Finally, the position of the
なお、ミリ波は空気による影響を受けて減衰しやすいため、伝播経路は短い方が好ましい。従って、ホーン34とシリンドリカルレンズ41の距離が近づくよう、レール21上の第1のレールキャリア22をX軸線方向で移動する。ただし、ホーン34とシリンドリカルレンズ41の距離に応じて、ミリ波の収束部が維持されるX軸線方向における距離が変化するため、ミリ波の収束整形の状態を考慮して移動させる必要がある。以上の操作によって、ミリ波送信部4の位置調整が終了する。また、ミリ波送信部4においては、被検査載置部3の載置部16aに載置された被検査体Sに対してその入射面においてZ軸線方向にのびたライン状のミリ波となるように収束整形されるように調整できればよいのであって、各々の位置調整は、なんら上記の手順に限定されるものではない。
In addition, since the millimeter wave is easily attenuated by the influence of air, it is preferable that the propagation path is short. Therefore, the
(被検査載置部3)
被検査載置部3では、被検査体Sの初期位置を定める。まず、被検査体SのY軸線方向の端部に、Z軸線方向にのびたライン状のミリ波が照射されるように、基台11に設けた第1のモータM1を回転させ、第1の支持台13をY軸線方向に移動させる。次に、Z軸線方向において、被検査体S全領域にミリ波が照射されるように、第1の支持台13に設けた第2のモータM2を回転させて、第1の昇降ブロック15を移動させる。以上の操作で被検査体Sの初期位置合わせが終了する。なお、被検査体Sの初期位置の位置合わせ操作は、Y,Z軸線方向で被検査体Sを意図する位置に位置合わせできればよく、操作する順序は上記に限定されるものではない。
(Inspection placement part 3)
In the inspected
(ミリ波受信部5)
次に、ミリ波受信部5の位置調整を行う。ミリ波受信部5では、ミリ波受信アンテナ61の初期位置を定める。ミリ波受信アンテナ61のY軸線方向の位置が、ホーン34から出射されるミリ波のY軸線方向でほぼ中央部で出射されているミリ波を入射できる範囲、つまり、シリンドリカルレンズ41によってZ軸線上に収束整形されるライン状のミリ波と対峙するY軸線上に来るよう、基台51に設けた第3のモータM3を回転させる。次に、被検査体SのZ軸線方向における全領域で透過したミリ波が、ミリ波受信アンテナ61の入射開口部63aに入射されるように第4の支持台56に設けた第5のモータM5を回転させる。
(Millimeter wave receiver 5)
Next, the position of the millimeter
次いで、ミリ波受信アンテナ61で受信する際に、被検査体S、載置部16a、載置台16の移動時の干渉を受けないようにして被検査体Sに接触無しに可能な限り接近するようにした位置に、第3の支持台54に設けた第4のモータM4を回転し、第4の支持台56をX軸線方向に移動させる。以上の操作でミリ波受信アンテナ61の位置合わせが終了する。なお、ミリ波受信アンテナ61の初期位置の位置合わせ操作は、X,Y,Z軸線上でミリ波受信アンテナ61を意図する位置に位置合わせできればよく、操作する順序は上
記に限定されるものではない。また、スリット84aは検査開始時点から入射開口部63aの一方端から他方端へと移動させればよいので、初期段階で位置合わせのセッティングを厳密に行う必要は無い。
Next, when receiving with the millimeter
次に、非破壊検査の動作について説明する。
上記に示した位置調整が終了すると、コンピュータ70は、非破壊検査のプログラムに基づいて非破壊検査処理動作を実行する。
Next, the operation of nondestructive inspection will be described.
When the position adjustment described above is completed, the
まず、コンピュータ70は、ミリ波発振器32を駆動しホーン34からミリ波を出射させる。ホーン34から出射されたミリ波は、シリンドリカルレンズ41でZ軸線上に収束整形されて被検査体Sに入射され、被検査体S中を透過していく。被検査体Sを透過したミリ波は、透過ミリ波と対峙しているミリ波受信アンテナ61を介してミリ波受信器60で受信され非破壊検査を開始する。
First, the
非破壊検査は、図12(b)(c)に示すように、ミリ波受信アンテナ61は、被検査体Sを透過してくるZ軸線方向にのびるライン状の透過ミリ波のうち、円板84に形成されたスリット84aを通過したミリ波のみを、ミリ波受信アンテナ61の管体63(入射開口部63a)が受信する。スリット84aは、円板84の回転に応じて入射開口部63aの一方端から他方端に対応する位置まで移動するので、ミリ波受信アンテナ61の管体63(入射開口部63a)は、スリット84aの移動に伴い連続したミリ波を受信する。従って、本実施形態では、ミリ波受信アンテナ61(ミリ波受信器60)をZ軸線方向に移動させることなく、Z軸線方向にのびるライン状の透過ミリ波を一方端から他方端まで複数の領域に細分化して、それぞれの領域におけるミリ波を連続して受信することができる。
In the nondestructive inspection, as shown in FIGS. 12B and 12C, the millimeter-
円板84と第6のモータM6(図12では省略)との組合わせをエンコーダとしても機能させることで、スリット84aの位置を監視することが可能となる。これを利用することで、スリット84aが一方端から他方端へと移動したことを検知して、被検査体SをY軸線方向に移動させるタイミングを指示するシグナルとすることができる。エンコーダからのシグナルを受信する受信器は図示しないが、信号はコンピュータ70に入力され、第1のモータM1を駆動するトリガとなる。第1のモータM1(図12では省略)によって被検査体SをY軸線方向に移動させると、被検査体Sの新たな部分にライン状のミリ波が入射される。そして、ミリ波受信アンテナ61(ミリ波受信器60)は、ミリ波が新たに入射された入射面と相対向する出射面から出射される透過ミリ波のうち、スリット84aを通過してくる透過ミリ波を受信して非破壊検査を行う。
By making the combination of the
この動作を繰返すことによって、被検査体Sの全ての部分について非破壊検査が行われる。図12(a)は、非破壊検査を説明するための模式図である。図12(a)において、まず、被検査体Sの最も手前のZ軸線方向にのびる部分(第1領域D1)から出射するライン状の透過ミリ波を、ミリ波受信アンテナ61(ミリ波受信器60)を固定させた状態で、円板84を回転させながらミリ波受信アンテナ61のZ軸方向での一方端から他方端へ順次受信させる。次に、被検査体Sを手前に移動させて、第1領域D1の隣のZ軸線方向にのびる部分(第2領域D2)から出射するライン状の透過ミリ波をミリ波受信アンテナ61(ミリ波受信器60)を固定させた状態で、円板84を回転させながらミリ波受信アンテナ61のZ軸方向での一方端から他方端へ順次受信させる。
By repeating this operation, the non-destructive inspection is performed on all parts of the inspection object S. FIG. 12A is a schematic diagram for explaining the nondestructive inspection. In FIG. 12A, first, a line-shaped transmitted millimeter wave emitted from a portion (first region D1) extending in the Z axis direction closest to the object S to be inspected is converted into a millimeter wave receiving antenna 61 (millimeter wave receiver). 60), the millimeter
このように、ミリ波受信アンテナ61は検査中に移動させる必要がないため、ミリ波受信アンテナ61にてミリ波を受信させながら、円板84の回転に応じて被検査体Sを連続的に手前に移動させることで、第1領域D1、第2領域D2、第3領域D3、第4領域D4を連続的に非破壊検査することが可能である。しかも、それぞれの領域は、スリット8
4aによって領域が細分化されるため、各々の領域(D1、D2、D3、D4)内においても詳細に非破壊検査することができる。
As described above, since the millimeter
Since the area is subdivided by 4a, non-destructive inspection can be performed in detail in each area (D1, D2, D3, D4).
要するに、本実施形態は、図12(a)において、ミリ波受信アンテナ61(ミリ波受信器60)を固定させたまま、エンコーダとして機能する円板84と第6のモータM6から得られるシグナルに応じて、第1のモータM1を制御して被検査体Sを手前に移動させるだけで、被検査体Sの全ての部分について非破壊検査が行われる。この場合、第6のモータM6の回転角速度を充分に速くすることにより、それぞれの領域をY軸線方向で走査する速度を早くすることが可能となるため、被検査体Sを連続的に移動させるように第1のモータM1を制御することも可能である。
In short, in this embodiment, in FIG. 12A, the signal obtained from the
従って、本実施形態では、被検査載置部3(被検査体S)、ミリ波送信部4及びミリ波受信部5の位置調整(セッティング)を一度した後は、被検査載置部3をY軸線方向にのみ移動制御するだけで、非破壊検査が行われる。つまり、ミリ波送信部4、及び、ミリ波受信部5は、非破壊検査中は、静止した状態のままでセッティングを変更する必要がない。詳述すると、ミリ波送信部4とミリ波受信部5を互いに同期をとって移動制御させるのにくらべ、制御は被検査載置部3のみなので、簡単かつ高精度に非破壊検査を行うことができる。しかも、被検査載置部3、ミリ波送信部4及びミリ波受信部5は、検査中は、X軸線方向の移動は行わないので、位相等がずれることはなく、精度の高い検査が行える。さらに、Z軸線方向における、ライン状にのびるミリ波ののびる方向での距離とミリ波受信アンテナ61の入射開口部63aのZ軸線方向にのびる辺の長さ、さらに円板84の半径を、被検査体Sに対応させて調整することで、あらゆる大きさの被検査体Sを迅速かつ高度に非破壊検査することが可能となる。
Accordingly, in the present embodiment, after the position adjustment (setting) of the inspection placement unit 3 (inspection object S), the millimeter
ミリ波受信器60は、被検査体Sを透過し出射してきた透過ミリ波を受信すると、その受信したミリ波を上述したスーパーヘテロダイン検波方式やクワドラチャー検波方式によって検波し、その電圧値データをコンピュータ70に出力する。
When the
図13(a)、(b)及び(c)は、図12(a)で示した構成によって、ミリ波受信アンテナ61において入射されたミリ波をミリ波受信器60にて受信し、コンピュータ70によって電圧値の分布としてグラフで表示したものである。グラフのX軸はミリ波の電圧値(V)の差分を表示している。つまり、被検査体Sを設置しない状態でミリ波の送信及び受信を行なったときに得られた電圧値データをコントロール値とし、実際に被検査体Sを設置したときに得られた実測値データからコントロール値を差し引いた電圧値をX軸としている。Y軸は図12(a)の被検査体Sにおける各領域(図12(a)においては、第1領域D1、第2領域D2、第3領域D3、第4領域D4に相当)に相当している。Z軸線は図12(a)の円板84におけるスリット84aのZ軸線方向での位置に相当している。つまり、図13(a)、(b)及び(c)のグラフにおけるY軸−Z軸は、被検査体SにおけるY軸線方向とZ軸線方向とで形成される面、つまり、ミリ波が入射、透過する面に対応している。ミリ波受信器60は、入射開口部63aをスリット84aによってZ軸線方向で細分化することで、被検査体Sを透過してくる透過ミリ波をZ軸線方向で多数固のサンプリングを得る。さらに、被検査体SをY軸線方向に移動させてから再度Z軸線方向で多数固のサンプリングを得て、コンピュータ70に出力する。従って、被検査体SのY軸、Z軸と対応した軸に設定したグラフにおいて、電磁波の電圧値分布を表示することが可能となり、得られた電圧値分布に基づいて被検査体Sの内部を容易に評価することができる。
13A, 13B, and 13C, the millimeter wave received by the millimeter
詳述すると、図13(a)に示すグラフにおける電圧値の分布では、全ての領域において電圧値は一様であり、電圧値間には有意な偏差が認められない。このような場合は、被検査体Sの全ての領域において、被検査体Sの内部は一様であると評価することができ、
つまり被検査体Sの内部には異常が存在しないと判断される。
More specifically, in the distribution of voltage values in the graph shown in FIG. 13A, the voltage values are uniform in all regions, and no significant deviation is observed between the voltage values. In such a case, it can be evaluated that the inside of the inspection object S is uniform in all regions of the inspection object S,
That is, it is determined that there is no abnormality in the inspection object S.
一方、図13(b)に示すグラフにおける電圧値の差分分布では、局部的に電圧値差分が大きくなっている箇所が存在している。特に、分布図がマイナス方向に突出していることから、この領域においてミリ波が何らかの原因により減衰された状態であることを示している。つまり、この領域において被検査体S内になんらかの異常が存在していると判断される。 On the other hand, in the voltage value difference distribution in the graph shown in FIG. 13B, there is a portion where the voltage value difference is locally large. In particular, since the distribution map protrudes in the minus direction, this indicates that the millimeter wave is attenuated for some reason in this region. That is, it is determined that some abnormality exists in the inspection object S in this region.
図13(c)は、図13(b)のように得られたデータをさらに把握しやすいように表示形態を改善したグラフである。詳述すると、グラフの軸をY−Z軸とした二次元マトリックスとし、各マトリックスにおける電圧値差分の絶対値を表示色の濃淡で表現したものである。図13(b)のグラフで異常が存在すると認めらたれ領域と一致する領域において、マトリックスの色が濃く表示されている。このような表示形態とすることにより、取得データと被検査体SのY軸−Z軸の平面との対応付けが容易となり、図13(c)のグラフにおけるY軸において略0〜25の位置で、Z軸において略65〜75の位置に対応する位置において、被検査体Sに異常が存在していることが容易に把握できる。 FIG. 13C is a graph in which the display form is improved so that the data obtained as shown in FIG. More specifically, the graph axis is a two-dimensional matrix with the YZ axis, and the absolute value of the voltage value difference in each matrix is expressed by the shade of the display color. The matrix color is darkly displayed in a region that coincides with a region that is recognized as having an abnormality in the graph of FIG. By setting it as such a display form, matching with acquisition data and the plane of the to-be-inspected object S Y-axis is easy, and the position of about 0-25 in the Y-axis in the graph of FIG.13 (c). Thus, it can be easily grasped that there is an abnormality in the inspection object S at a position corresponding to a position of about 65 to 75 on the Z axis.
次に、上記のように構成した非破壊検査装置1の効果を以下に記載する。
(1)本実施形態によれば、ミリ波受信アンテナ61(管体63)の入射開口部63aをZ軸線方向に細くのびたスリット形状にし、入射開口部63aと被検査体Sとの間に円板84を設けた。さらに、円板84にスリット84aを穿設し、入射開口部63aとスリット84aとが一致した領域において、被検査体Sの入射面とその入射面と相対向する出射面から出射するライン状の透過ミリ波を受信できるようにした。従って、簡単な構成で被検査体Sにおけるライン状のミリ波の入射面と相対向する出射面との間を透過するライン状の透過ミリ波を、ライン状ののびる方向で細分化して1台のミリ波受信器60に出力することができる。その結果、円板84を回転させるとともに被検査体Sを移動させるだけで、被検査体Sの全ての領域を、高速に非破壊検査することが可能となる。入射開口部63aのY軸線方向の辺(短辺)の長さを非常に短くしたので、低ノイズの受信が可能となる。しかも、短辺方向(Y軸線方向)に被検査体Sを移動させるようにしたので、極めて微小範囲の異常範囲までも検出することができる。さらに、長辺方向(Z軸線方向)で入射開口部63aを細分化するようにしたので、2次元データを取得し、異常位置の特定などの高度な解析をすることが可能となる。
Next, the effect of the
(1) According to the present embodiment, the incident opening 63a of the millimeter wave receiving antenna 61 (tubular body 63) is formed into a slit shape extending narrowly in the Z-axis direction, and a circle is formed between the incident opening 63a and the test object
(2)本実施形態では、被検査載置部3(被検査体S)、ミリ波送信部4及びミリ波受信部5の位置調整(セッティング)を一度した後は、円板84を回転させ、エンコーダシグナルに基づいて被検査載置部3をY軸線方向に移動制御するだけで、被検査体Sの全ての部分について非破壊検査を行うようにした。従って、ミリ波送信部4及びミリ波受信部5は、非破壊検査中は、静止した状態のままでよく複雑な制御は不要である。
さらに、被検査載置部3、ミリ波送信部4及びミリ波受信部5は、検査中は、X軸線方向の移動は行わないので、位相等がずれることはなく、精度の高い検査が行える。
(2) In the present embodiment, the
Furthermore, since the inspected mounting
(3)被検査体Sに入射されるミリ波は、シリンドリカルレンズ41にてZ軸線方向にのびたライン状に収束されたミリ波なので、ミリ波受信器60では、高レベル(高値)で安定した検出信号を得ることができる。
(3) Since the millimeter wave incident on the inspected object S is a millimeter wave converged in a line extending in the Z-axis direction by the
(4)上記実施形態では、ミリ波送信部4において、ホーン34とシリンドリカルレンズ41はそれぞれ独立にX軸線方向に対して移動可能にした。従って、ホーン34とともにシリンドリカルレンズ41をミリ波送信部ステージ31にセッティングする場合に、ホーン34に対するシリンドリカルレンズ41の位置決めをミリ波送信部ステージ31上で行うのにくらべ、位置調整が非常に容易となる。特に、ミリ波は、ホーンの形状や周波数に
よっても伝播する際の広がり角度が異なるため、任意の周波数のミリ波をガウシアンビームとして効率的に送信するためにミリ波の周波数に応じてホーン34の形状を変更する際に、そのホーン34に対するシリンドリカルレンズ41の位置調整が必要となる。また、導波管33は使用するミリ波の波長の整数倍の長さ変更する必要があるが、ホーン34はまず導波管33に対して位置調整した後に、シリンドリカルレンズ41との位置調整をすればよいので位置調整が非常に容易となる。
(4) In the above-described embodiment, in the
(5)スリット84aの短辺の長さを短くするほど、入射開口部63aから入射されるミリ波をより細分化して受信することが可能となるので、より高度な解析を行なうことができ、逆に、短辺の長さを長くすれば、一括して受信できるミリ波の領域が広くなるので、非破壊検査の検査速度を速くすることができる。このように、スリット84aの短辺を調節するだけで、非破壊検査の解析の度合いや検査速度を変更することができるので、極めて簡単な調整をするだけで、非破壊検査装置1をあらゆる検査目的に対応させることが可能となる。
(5) As the length of the short side of the
(6)入射開口部63aの短辺を1ミリメートルにしたことにより、ミリ波受信アンテナ61に入射するミリ波を、入射開口部63aの短辺がのびる方向で低ノイズとすることが可能である。さらに、入射開口部63aを、その長辺がのびる方向で、短辺が1ミリメートルのスリット84aで細分化したことにより、入射開口部63aの長辺がのびる方向でも低ノイズとすることが可能である。結果として、複数のデータとして連続して入射されるミリ波は、極めて低ノイズとなるため検査精度を著しく向上することが可能となる。
(6) By setting the short side of the incident opening 63a to 1 millimeter, it is possible to reduce the millimeter wave incident on the millimeter
<第2実施形態>
次に、非破壊検査装置の第2の実施形態について説明する。
図14(a)は、上記実施形態とは異なる入射許容部材としての液晶シャッタ85とミリ波受信アンテナ61とを組合わせた構成を説明するための斜視図を簡略化したものである。第2実施形態におけるミリ波受信アンテナ61は、図1における非破壊検査装置と同等の装置でミリ波受信アンテナ61として同様に使用することが可能である。ただし、図1における入射許容部材としての円板84の代替として、液晶シャッタ85を入射開口部63aに備えているため、円板84及び第6のモータM6のような大型な設置の設置は不要である。つまり、被検査載置部3及びミリ波送信部4は第1実施形態と同等のものを利用できるとともに、初期位置の位置合わせやデータの解析法なども第1実施形態と同様に行うことができる。従って、以下第2の実施形態の説明においては、特徴となる液晶シャッタ85とミリ波受信アンテナ61との組合わせについての説明に留め、他の説明については省略する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the nondestructive inspection apparatus will be described.
FIG. 14A is a simplified perspective view for explaining a configuration in which a
図14(b)に示す断面図のように、液晶シャッタ85は2枚の偏光板86a、86bとそれらの偏光板の間に介在した液晶パネル87から構成されている。図示はしないが、液晶パネル87は、配向処理した電極付のガラス基板の間にネマティック液晶を注入したものである。2枚の偏光板86a、86bは、偏光度が90度ねじられるように組合わせている。電極間に電圧を印加すると、電界によって液晶の分子配列が変化することで旋光性がなくなり、結果としてミリ波は通らなくなる。逆に電圧を印加しない場合は、液晶分子の配向性によって旋光性が生じ、結果としてミリ波が透過されるようになる。2枚の偏光板86a、86bの偏光度を同じ方向にして組合わせることで、電圧を印加した時にミリ波が透過するようにし、電圧を印加しない時にミリ波を遮断するように構成してもよい。いずれにしても電極間に加えられる電圧を制御することにより、液晶シャッタ85をオン/オフすることが可能となる。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 14B, the
このように、液晶シャッタ85へ印加する電圧を制御することによって、液晶シャッタ85の一部分のみに開口部85aを形成することが可能となり、入射開口部63aの一部
分のみにミリ波の入射を許容することが可能となる。また、開口部85aは電圧制御によって入射開口部63aの一方端から他方端へ移動させることができるため、ミリ波が液晶シャッタ85を通過して入射開口部63aに入射することが許容される領域を一方端から他方端へ移動させることができる。
Thus, by controlling the voltage applied to the
以上のように、入射開口部63aに対してミリ波の入射が許容される部分を時間的に変化させる際にも、液晶シャッタ85自体を移動させる必要がないため、図14(c)に示すように、液晶シャッタ85とミリ波受信アンテナ61を一体に形成することも可能である。
As described above, since the
第2の実施形態のように構成した非破壊検査装置1の効果を以下に記載する。
(1)スリット84aに相当する液晶シャッタ85を入射許容部材として用いることにより、透光領域の切り替えを高速に行うことができ、結果として非破壊検査の検査速度を迅速に行うことができる。
(2)円板84のように、入射許容部材として大型の部材を設置する必要がなくなるため、装置を小型化することができる。
(3)さらに、液晶シャッタの装置そのものは移動させる必要が無いため、入射開口部63aと一体に形成することも可能となり、こうすることで更なる小型化を実現することが可能となる。
(4)液晶シャッタ85は、すでに様々な液晶ディスプレイ分野で応用されており、入射開口部63aにおいて、ミリ波が透過することが可能となる透光領域を、入射開口部63aの一方端から他方端へ移動させるための装置自体と制御回路を容易に作製することができる。
(5)液晶シャッタ85は、印加する電圧を制御するだけで開口部85aの面積の設定を変更することが可能となるため、必要とする検査精度又は検査速度に迅速に対応することが可能となる。つまり、高い検査精度を必要とする場合は、入射開口部63aの長辺がのびる方向でのミリ波が入射を許容される領域を狭く設定し、逆に、高速な検査を必要とする場合は、入射開口部63aの長辺がのびる方向でのミリ波が入射を許容される領域を広く設定すればよい。
The effects of the
(1) By using the
(2) Since it is not necessary to install a large member as an incident allowing member like the
(3) Furthermore, since the liquid crystal shutter device itself does not need to be moved, it can be formed integrally with the
(4) The
(5) Since the
<第3実施形態>
次に、非破壊検査装置1の第3の実施形態について説明する。
第1の実施形態において、ホーン34は、Y−Z平面上においてその断面形状は円形であった。つまり、前述の通りホーン34から出射されたミリ波は、略円筒形でX軸線とほぼ平行で指向性を持つガウシアンビームとして、シリンドリカルレンズ41に入射する。従ってシリンドリカルレンズ41もホーン34の開口形状に合わせてY−Z平面上における断面形状を円形にしていた。しかし、このような構成では、X軸線方向における意図する距離だけミリ波の収束部を維持させるために、ホーン34とシリンドリカルレンズ41とを離してセッティングする必要があった。従って、ミリ波の減衰を引き起こしたり、装置が大型化となるなどの問題があった。第3の実施形態は、ミリ波送信部4において、このような問題を解決するためのホーン34及びシリンドリカルレンズ41を用いた非破壊検査装置1に関するものである。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the
In the first embodiment, the
第3の実施形態においては、ミリ波送信部4におけるホーン34及びシリンドリカルレンズ41に特徴を有しており、被検査載置部3は第1の実施形態と同様のものが使用できるとともに、ミリ波受信部5は第1の実施形態か又は第2の実施形態のいずれかを用いることができる。従って、以下、第3の実施形態の説明においては、ミリ波送信部4のみの説明に留め、各構成要素の初期位置のセッティングやデータの解析方法などに関しては省略する。
The third embodiment is characterized by the
図15〜図19は、上記実施形態とは異なるホーン34を説明するための図である。図15、図16及び図19に示すように、ホーン34は、出射開口部34aと基端部34bとを有する管体34cからなっている。基端部34bは導波管33と接続しており、導波管33は図示しないミリ波発振器32と連結されている。導波管33は、導波するミリ波の周波数によって規格が規定されている。従って、非破壊検査に使用するミリ波の周波数に対してY−Z平面上の断面形状は一義的に決定されるとともに、ホーン34のミリ波発振器32側の基端部34bも一義的に決定される。ホーン34は、導波管33側の基端部34bからX軸線方向にミリ波を出射する方向でZ軸線方向に拡開することで、Y−Z平面上における断面形状がZ軸線方向に長い矩形となるように形成されている。つまり、ホーン34の出射開口部34aは、ミリ波受信アンテナ61の入射開口部63aと同様のスリット形状となっている。ホーン34の出射開口部34aをこのような形状にしたことによって、ミリ波は出射される時点ですでにY軸線方向で収束した状態となっている。従って、円筒形のガウシアンビームをシリンドリカルレンズ41による収束整形で得られるライン状のミリ波より集波品質の高いライン状のミリ波を得ることができる。さらに、図20に示す通り、本実施形態におけるホーン34にはシリンドリカルレンズ41を設置することも可能である。この場合のシリンドリカルレンズ41は、Y−Z平面上における断面形状が、出射開口部34aのスリット形状と相似したものを使用することが望ましい。ホーン34から出射されたミリ波は、出射時点で高い集波性を有しているため、第1の実施形態のように、ホーン34とシリンドリカルレンズ41との距離を考慮する必要がなく、出射開口部34aとシリンドリカルレンズ41とを一体的に設置することが可能である。このようにホーン34にシリンドリカルレンズ41を一体的に設置した場合は、さらに集波部を際立たせたライン状のミリ波を得ることが可能となる。
FIGS. 15-19 is a figure for demonstrating the
図21(a)及び(b)は、ミリ波送信部4に上記したホーン34を使用すると共に、入射許容部材として第2の実施形態に記載した液晶シャッタ85を用いた場合の装置全体を簡略化して図示したものである。
21A and 21B use the
図21(a)及び(b)に示すように、ホーン34、液晶シャッタ85及びミリ波受信アンテナ61は、いずれもY軸線方向での長さが短いため、装置全体としてY軸線方向でのスペースを省くことができる。さらに、ホーン34とシリンドリカルレンズ41を一体に形成するとともに、ミリ波受信アンテナ61と液晶シャッタ85を一体に形成しているため、X軸線方向での長さも短縮させることができる。結果として、非破壊検査装置1を極めて小型化することができる。
As shown in FIGS. 21A and 21B, since the
さらに、図21(a)及び(b)に示す破線ように、ホーン34から出射されたミリ波は、Z軸線方向にのびたライン状のまま、X軸線とほぼ平行で指向性を維持したまま被検査体に入射され、被検査体を透過、出射してミリ波受信アンテナ61に入射するので、安定した電磁波を受信することができ、精度の高い解析を行なうことができる。
Furthermore, as indicated by the broken lines in FIGS. 21A and 21B, the millimeter wave emitted from the
本実施形態におけるホーン34は、集波性の高いライン状のミリ波を出射することが可能であることが特徴であるため、ミリ波受信アンテナ61や液晶シャッタ85などの入射許容部材と組合わせて使用することに限定されず、ホーン34単独で非破壊検査装置に利用可能であることは言うまでも無い。
The
第3の実施形態のように構成した非破壊検査装置1の効果を以下に記載する。
(1)出射開口部34aから出射されたミリ波は、すでに収束した状態にあるため、収束整形のためのシリンドリカルレンズ41を設ける必要が無く、設けたとしても、ホーン34とシリンドリカルレンズ41とを一体的に構成することができるため、装置を小型化することができる。
(2)ホーン34からミリ波受信アンテナ61までのミリ波の伝播距離を短縮することで
、ミリ波の減衰や外乱などのノイズを低減することが可能となる。
(3)集波部の品質が向上するため、高精度な信号を得ることができるようになる。特にシリンドリカルレンズ41と組合わせた場合にはこの効果が著しいものとなる。
(4)さらにミリ波受信アンテナ61と組合わせて使用する場合は、受信側では低ノイズの電磁波が入射されるため、電磁波の送信側と受信側との両方の精度が向上されることになり、極めて高精度な解析を行なうことが可能となる。
(5)シリンドリカルレンズ41は出射開口部34aと一体的に設置することが可能であるため、初期位置合わせのためのセッティングの工程を簡略化することが可能となる。
The effect of the
(1) Since the millimeter wave emitted from the
(2) By reducing the propagation distance of the millimeter wave from the
(3) Since the quality of the wave collecting section is improved, a highly accurate signal can be obtained. In particular, when combined with the
(4) Further, when used in combination with the millimeter
(5) Since the
<第4実施形態>
次に、非破壊検査装置の第4の実施形態について説明する。
図22は、上記実施例とは異なる非破壊検査装置1の構成を説明するための斜視図を簡略化したものである。図22に記載の非破壊検査装置1では、図1における被検査載置部3の代替として、搬送体としてのベルトコンベア3aを用いた。ベルトコンベア3aの上には、複数個の被検査体SがY軸方向に並べて載置されている。ベルトコンベア3aを挟んでホーン34、シリンドリカルレンズ41、液晶シャッタ85及びミリ波受信アンテナ61がX軸線上に併設されている。さらに、第4実施形態においてはホーン34を第3の実施形態で記載したように、シリンドリカルレンズ41を一体的に形成したものを使用し、また、入射許容部材としては、第2の実施形態で使用した液晶シャッタを使用し、ミリ波受信アンテナ61と一体的に形成している。なお、ミリ波送信部4及びミリ波受信部5は、上述した図1のミリ波送信部4及びミリ波受信部5と同等の構成要素の一部であるが、図22では省略して記載している。ホーン34、液晶シャッタ85は、第1の実施形態で記載したホーン34や、円板84と代替することが可能であることは言うまでもない。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the nondestructive inspection apparatus will be described.
FIG. 22 is a simplified perspective view for explaining the configuration of the
図22における非破壊検査装置の初期位置の位置合わせでは、ベルトコンベア3aに対して、ホーン34、及び、ミリ波受信アンテナ61のX,Y,Z軸線上での位置調整を行うが、位置調整の詳細な手順については、上記実施例と同様に行うことが可能である。ただし、この実施形態においては、複数個の被検査体SがY軸線方向でミリ波を横断することになるため、被検査体SのY軸線方向での端部とZ軸線方向にのびるライン状に収束されたミリ波とをY軸線方向で一致させることは、必ずしも必要ではない。つまり、非破壊検査を開始したときに、被検査体Sの全てが、ミリ波をY軸線方向で横断されるようにすればよい。
In the alignment of the initial position of the nondestructive inspection apparatus in FIG. 22, the position of the
初期位置の位置合わせが終了すると、非破壊検査を実行することが可能となる。検査中は、ミリ波送信部4及びミリ波受信部5を移動させる必要はなく、ベルトコンベア3aを連続的にY軸線方向に移動するだけでよい。
When the alignment of the initial position is completed, the nondestructive inspection can be executed. During the inspection, it is not necessary to move the millimeter
ただし、この装置において高精度かつ高度な解析を行なうためには、ベルトコンベア3aの移動速度と液晶シャッタ85の開口部85aの移動速度を次のように考慮する必要が
ある。液晶シャッタ85における開口部85aが入射開口部63aの一方端から他方端ま
で移動を完了する前に、被検査体Sにミリ波が入射される領域が変更されてしまうと、厳密には被検査体Sの全面を非破壊検査したことにはならない。つまり、被検査体Sのある領域にミリ波を入射させ、開口部85aを移動させながらその領域を非破壊検査する際、開口部85aが移動を完了する前に被検査体Sが移動されてしまうと、最初にミリ波が入射された領域では、途中までしか非破壊検査を行なっていないことになる。また、次にミリ波が入射された領域でも、領域の途中から非破壊検査が行なわれたことになるため、コンピュータ70では、最初の領域の前半部と、次の領域の後半部を、被検査体Sにおける、同一領域のデータとして処理してしまう。従って、ベルトコンベア3aの移動によって、ミリ波が入射される被検査体Sの領域が変化される前に、開口部85aを一方端から他方端に完全に移動させるように設定する必要がある。
However, in order to perform highly accurate and advanced analysis in this apparatus, it is necessary to consider the moving speed of the belt conveyor 3a and the moving speed of the
この実施形態において、被検査体Sの内部は第1の実施形態と同じ方法で評価することが可能である。
以上詳述したように、本実施形態によれば、第1実施形態の効果に加えて、複数の被検査体Sをベルトコンベア3a上に載置しておくことで、複数の被検査体Sを連続的に、かつ、高速に高精度で非破壊検査することが可能となる。さらに、X軸線方向及び、Z軸線方向において一度セッティングをしてしまえば、非破壊検査中はミリ波送信部4とミリ波受信部5を静止させた状態で、液晶シャッタの透光領域を制御し、ベルトコンベア3aをY軸線方向に駆動させるだけでよいので、簡単な駆動制御で非破壊検査を行うことができる。
In this embodiment, the inside of the inspection object S can be evaluated by the same method as in the first embodiment.
As described above in detail, according to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, a plurality of objects to be inspected S are placed on the belt conveyor 3a by placing a plurality of objects to be inspected on the belt conveyor 3a. It is possible to perform non-destructive inspection continuously and at high speed with high accuracy. Furthermore, once the setting is made in the X-axis direction and the Z-axis direction, the translucent area of the liquid crystal shutter is controlled while the millimeter-
発明の実施形態は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように実施してもよい。
○前記実施形態では、パラメータとしてミリ波の電力値のデータを電圧値として検出して非破壊検査を行ったが、A/D変換でデジタル値に変換した値で検査を行ってもよく、さらにパラメータはミリ波の電力値だけでなく位相情報を用いて検査装置に応用してもよい。この場合、スーパーヘテロダイン検波方式を用いる場合は、検波器DETを位相検波器に置き換える必要がある。一方、クワドラチャー検波方式を採用する場合には、二つの信号ch1と信号ch2とを用いて、tan−1(ch1/ch2)によって位相変調した信号を得ればよい。
○クワドラチャー検波方式では、受信した信号の信号レベルや検査に用いるパラメータに応じて、低域ろ波器LPFを省くことも可能である。つまり、低域ろ波器LPFを介さずに、周波数混合器MIXから出力された二つの信号を直接コンピュータに入力するようにしてもよい。
○被検査体Sの各部位に対してライン状のミリ波が入射される順序は、上記に限定されるものでなく、最終的に被検査体Sの全面を検波できれば良い。
○前記実施形態では、被検査体Sを透過するミリ波を受信するようにしたが、被検査体Sに対して散乱又は反射するミリ波を受信して非破壊検査する場合に応用してもよい。
○前記実施形態では、入射開口部63aの開口形状に関して、短辺の長さを1ミリメートルとしたが、必要とする検査精度に応じて0.7ミリメートル、0.5ミリメートル、0.1ミリメートルなどのように設定することができる。つまり、短辺の長さを短くするほど、短辺ののびる方向で高精度な非破壊検査を実施することが可能であり、短辺の長さは、特に限定するものではなく、必要とする検査精度に応じてミリメートル単位以下で任意に設定するこができる。
○第1の実施形態において、ホーン34から出射されたミリ波を収束整形する電磁波整形手段は、複数のレンズによって、ミリ波がZ軸線方向にのびるライン状に収束されるX軸線方向での位置を調整することで、ミリ波送信部4と被検査載置部3(被検査体S)との距離を短縮するように実施してもよい。この場合、ミリ波送信部4と被検査載置部3(被検査体S)との距離を短縮できるため、ミリ波の減衰を防ぐと共に装置を小型化させることが可能となる。この応用例では、予めミリ波の発散角度を拡大した後に収束整形することによって、ミリ波の焦点距離が短くなるというガウシアンビームの特性を利用したものである。従って、ここでいう複数のレンズとしては、凹レンズ、凸レンズ、シリンドリカル凹レンズ、シリンドリカル凸レンズなどのレンズが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、ミリ波送信部4と被検査載置部3(被検査体S)との距離を短縮できるよう、ミリ波がZ軸線方向にのびたライン状に収束するX軸線方向での位置を調整できればよい。
○第1の実施形態において、ホーン34から出射されたミリ波を収束整形する電磁波整形手段は、複数のレンズによって、ライン状に収束されたミリ波のZ軸線方向での長さを調整できるようにして実施してもよい。この場合、Z軸線方向にのびるライン状に収束されたミリ波が、被検査体SのZ軸線方向の長さに対して、Z軸線方向で長すぎることにより
、被検査体Sに入射されることなく伝播される領域が生じることを防ぐことができ、ミリ波の無駄な漏洩を防ぐことが可能となる。また、Z軸線方向にのびるライン状に収束されたミリ波が、被検査体SのZ軸線方向の長さに対して、Z軸線方向で短すぎることにより、検査工程が増えることを防止することが可能となる。ここでいう複数のレンズとしては、凹レンズ、凸レンズ、シリンドリカル凹レンズ、シリンドリカル凸レンズなどのレンズが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、被検査体SのZ軸線方向での距離に応じて、Z軸線方向にのびたライン状に収束されたミリ波のZ軸線方向での距離を調節できればよい。
○第1の実施形態において、ホーン34から出射されたミリ波を収束整形する電磁波整形手段は、複数のレンズによって、被検査体SのX軸線方向での距離に合わせて、ミリ波の収束部をX軸線方向で任意の距離だけ維持調整するように実施してもよい。この場合、ミリ波は、収束部を維持した状態で被検査体Sを透過させることができるため、精度の高い検査を実行することができる。この応用例では、複数のレンズによってミリ波の焦点距離を変化させた場合に、ミリ波の収束部が維持されるX軸線方向での距離も変化するというガウシアンビームの特性を利用したものである。従って、ここでいう複数のレンズとしては、凹レンズ、凸レンズ、シリンドリカル凹レンズ、シリンドリカル凸レンズなどのレンズが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、ミリ波の収束部を任意の距離だけ維持調整できればよい。
○第1実施形態では、入射許容部材として円板84を使用し、円板84を回転操作することによって、穿設したスリット84aを入射開口部63aの一方端から他方端へ移動させるようにしている。ところが、例えばスリットを穿設したシートを、図1の第1の支持台13や第4の支持台56のような支持台に固定して、入射開口部63aの上下で往復移動させるようにしても良い。すなわち、入射許容部材としては、入射開口部63aの一部分のみにミリ波の入射を許容するようにし、そのミリ波の入射が許容される領域を、入射開口部63aの一方短から他方短へと時間的に変化可能であれば良い。
○第2実施形態においては、入射許容部材として液晶シャッタ85を使用した。液晶パネル87に使用する液晶としてはネマティック液晶を挙げたが、これに限らずに、コレステリック液晶やスメクティック液晶も同様に使用することが可能である。つまり、入射開口部63aにおけるミリ波の入射を一部分だけ許容することができる開口部85aを形成することができ、さらに、開口部85aを入射開口部63aの一方端から他方端へと時間経過にともなって移動することを実現できれば良い。
○第2実施形態においては、入射許容部材として液晶シャッタ85を使用した。液晶シャッタ85に印加する電圧を手動で段階的に設定するためのパネルを設置し、例えば、「高精度検査」や「高速検査」などのパラメータを設定することによって、容易に開口部85aの面積を設定するようにしてもよい。
○第3実施形態においては、ホーン34の出射開口部34aをZ軸線方向に拡開することでスリット形状としたが、Z軸線上に収束されたミリ波のY軸線方向での幅を意図的に制御するために、ホーン34の出射開口部34aの長さをY軸線方向でも調節するようにしてもよい。
○第4実施形態において、ベルトコンベア3aと開口部85aとの移動速度について説明したが、第1実施形態の説明で述べたようなエンコーダとしての機能と同等の装置を用いて、ベルトコンベア3aの移動を制御してもよい。つまり、液晶シャッタ85において、開口部85aが一方端から他方端に移動したことを検知するためのセンサを設置し、そのセンサからの出力をコンピュータ70に入力して、そのセンサから信号が出力された場合にのみベルトコンベア3aを所定の距離だけ移動させるようにする。このように構成することにより、被検査体Sにミリ波が入射された領域を連続的に非破壊検査している間は被検査体Sを静止させた状態にできる。結果として、複数の被検査体Sを連続して高精度に非破壊検査することが可能となる。
○第4実施形態の非破壊検査装置は、ベルトコンベア3aを挟んで、ホーン34、シリンドリカルレンズ41、液晶シャッタ85及びミリ波受信アンテナ61をX軸線上に併設さ
れるようにした。しかし、図23に示すように、ベルトコンベア3b、3cをY軸線方向で隙間を介して直列に近接させて設置し、ベルトコンベア3b、3c間に形成した隙間を挟んで、ホーン34、シリンドリカルレンズ41、液晶シャッタ85及びミリ波受信アンテナ61をZ軸線上に併設させるようにしてもよい。つまり、Z軸線上の上方に設置したホーン34から被検査体Sにミリ波を入射して、被検査体Sを透過した透過ミリ波が、ベルトコンベア3b、3cの間の隙間を伝播するように設置する。この場合、第4の実施形態と同様に、ホーン34とシリンドリカルレンズ41を一体に形成し、ミリ波受信アンテナ61と液晶シャッタ85とを一体に形成するのが望ましい。この構成により、ベルトコンベア3b、3cの間の隙間を伝播したミリ波のうち、液晶シャッタ85の透光領域に相当する領域のミリ波がミリ波受信アンテナ61に入射される。このような位置関係で非破壊検査装置1を構成にすることにより、ライン工程における省スペース化が可能となり、従って、ライン工程の幅方向での制限を受けることなく、非破壊検査装置1を設置することが可能となる。この場合、ベルトコンベア3bとベルトコンベア3cとの間には、透過ミリ波の伝播を妨げないように隙間を設けておく必要があるが、被検査体Sの搬送に影響が生じないように、ベルトコンベア3b、3cの間隔は透過ミリ波の伝播が妨げられない範囲で最小限に設定することが好ましい。要するに、ミリ波の伝播を阻害しない形態であって、ミリ波受信アンテナ61の長辺ののびる方向とミリ波の出射方向の両方に直交する方向に被検査体Sを搬送可能であれば、搬送するための手段はなんら限定されない。また、第4の実施形態と同様、ホーン34及び液晶シャッタ85は、それぞれ第1の実施形態に記載したホーン34、円板84との代替が可能であることは言うまでもない。
Embodiment of invention is not limited to the said embodiment, You may implement as follows.
In the above-described embodiment, the data of the millimeter wave power value as a parameter is detected as a voltage value and the nondestructive inspection is performed. However, the inspection may be performed using a value converted into a digital value by A / D conversion. The parameter may be applied to the inspection apparatus using not only the millimeter wave power value but also phase information. In this case, when the superheterodyne detection method is used, it is necessary to replace the detector DET with a phase detector. On the other hand, when the quadrature detection method is adopted, a signal that is phase-modulated by tan −1 (ch1 / ch2) may be obtained using the two signals ch1 and ch2.
In the quadrature detection method, the low-pass filter LPF can be omitted according to the signal level of the received signal and the parameters used for the inspection. That is, the two signals output from the frequency mixer MIX may be directly input to the computer without going through the low pass filter LPF.
The order in which the line-shaped millimeter waves are incident on each part of the inspection object S is not limited to the above, and it is sufficient that the entire surface of the inspection object S can be finally detected.
In the above-described embodiment, millimeter waves that pass through the object to be inspected S are received. Good.
In the above embodiment, regarding the opening shape of the
In the first embodiment, the electromagnetic wave shaping means for converging and shaping the millimeter wave emitted from the
In the first embodiment, the electromagnetic wave shaping means for converging and shaping the millimeter wave emitted from the
In the first embodiment, the electromagnetic wave shaping means for converging and shaping the millimeter wave emitted from the
In the first embodiment, the
In the second embodiment, the
In the second embodiment, the
In the third embodiment, the
In the fourth embodiment, the moving speed of the belt conveyor 3a and the
In the nondestructive inspection apparatus according to the fourth embodiment, the
S…被検査体、1…非破壊検査装置、4…電磁波送信部としてのミリ波送信部、5…電磁波受信部としてのミリ波受信部、34…ホーン、34a…出射開口部、34b…基端部、34c…管体、41…電磁波整形手段としてのシリンドリカルレンズ、61…受信アンテナとしてのミリ波受信アンテナ、63…管体、63a…入射開口部、63b…基端部、70…制御手段及び解析手段としてのコンピュータ、84…入射許容部材としての円板、84a…スリット、84b…中心軸、85…入射許容部材としての液晶シャッタ、85a…開口部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS S ... Test object, 1 ... Nondestructive inspection apparatus, 4 ... Millimeter wave transmission part as electromagnetic wave transmission part, 5 ... Millimeter wave reception part as electromagnetic wave reception part, 34 ... Horn, 34a ... Output opening part, 34b ... Base End part, 34c ... tubular body, 41 ... cylindrical lens as electromagnetic wave shaping means, 61 ... millimeter wave receiving antenna as receiving antenna, 63 ... tubular body, 63a ... incident aperture, 63b ... base end part, 70 ... control means And a computer as an analysis means, 84... A disk as an incidence allowing member, 84 a... Slit, 84 b... A central axis, 85.
Claims (12)
ライン状に収束整形された電磁波を前記被検査体の入射面に入射する電磁波送信部と、
前記被検査体の入射面に入射されたライン状に収束整形された電磁波が前記被検査体を透過、散乱又は反射して出射されたライン状の透過、散乱又は反射した電磁波を、受信アンテナが受信する電磁波受信部と、
を備えた非破壊検査装置において、
前記受信アンテナを、前記電磁波を入射する入射開口部を有した管体を、基端部から前記入射開口部に向かって、前記入射開口部の開口面の一方向に拡開して、前記入射開口部の形状をスリット形状に形成するとともに、
前記入射開口部に、電磁波が入射することを部分的に許容する入射許容部材を設け、電磁波が前記入射開口部に入射可能な領域を時間経過に伴って移動させるために、前記入射許容部材を制御するための制御手段を設けたことを特徴とする非破壊検査装置。 A subject to be inspected;
An electromagnetic wave transmitting unit that makes the electromagnetic wave converged and shaped in a line shape incident on the incident surface of the object to be inspected;
The receiving antenna receives the line-like transmitted, scattered or reflected electromagnetic waves emitted by the electromagnetic waves that are converged and shaped into the line shape incident on the incident surface of the object to be inspected and transmitted, scattered or reflected through the object to be inspected. An electromagnetic wave receiving unit for receiving;
In non-destructive inspection equipment with
The receiving antenna is expanded in one direction of the opening surface of the incident opening from the base end portion toward the incident opening by the tube having the incident opening for receiving the electromagnetic wave. While forming the shape of the opening into a slit shape,
In order to move the region where the electromagnetic wave can be incident on the incident opening with time, the incident allowing member is partially provided to allow the electromagnetic wave to be incident on the incident opening. A nondestructive inspection apparatus, characterized in that a control means for controlling is provided.
前記入射許容部材が、電磁波非透過性材料からなる円板であって、
前記円板の中心軸近傍から径方向に、電磁波の入射を許容するためのスリットを穿設し、前記円板を回転させることで、前記入射開口部に対してスリットを移動させ、前記入射開口部において、電磁波の入射が許容される領域を、一方端から他方端に時間的に変化させるようにしたことを特徴とする非破壊検査装置。 In the nondestructive inspection device according to claim 1,
The incident allowing member is a disc made of an electromagnetic wave non-transmissive material,
A slit for allowing the incidence of electromagnetic waves is formed in the radial direction from the vicinity of the central axis of the disk, and the slit is moved with respect to the incident opening by rotating the disk. In the non-destructive inspection apparatus, the region in which the electromagnetic wave is allowed to enter is changed temporally from one end to the other end.
前記入射許容部材が、液晶を用いた液晶シャッタであって、
前記入射開口部に対して液晶シャッタの開口部の位置を制御することにより、前記入射開口部において、電磁波の入射が許容される領域を、一方端から他方端に時間的に変化させるようにしたことを特徴とする非破壊検査装置。 In the nondestructive inspection device according to claim 1,
The incident allowing member is a liquid crystal shutter using liquid crystal,
By controlling the position of the liquid crystal shutter opening with respect to the incident opening, the region where electromagnetic waves are allowed to enter in the incident opening is changed temporally from one end to the other end. A nondestructive inspection device characterized by that.
ライン状に収束整形された電磁波を前記被検査体の入射面に入射する電磁波送信部と、
前記被検査体の入射面に入射されたライン状に収束整形された電磁波が前記被検査体を透過、散乱又は反射して出射されたライン状の透過、散乱又は反射した電磁波を、電磁波を入射するための入射開口部を有する受信アンテナが受信する電磁波受信部と、
を備えた非破壊検査装置において、
前記電磁波送信部は、電磁波を出射するためのホーンであって、前記電磁波を出射する出射開口部を有した管体を、基端部から前記出射開口部に向かって、前記出射開口部の開口面の一方向に拡開して、前記出射開口部の形状をスリット形状に形成したことを特徴とする非破壊検査装置。 A subject to be inspected;
An electromagnetic wave transmitting unit that makes the electromagnetic wave converged and shaped in a line shape incident on the incident surface of the object to be inspected;
An electromagnetic wave that is converged and shaped into a line shape that is incident on the incident surface of the object to be inspected is transmitted through the object to be inspected, scattered or reflected, and the electromagnetic wave that has been transmitted, scattered or reflected in a line shape is incident on the electromagnetic wave. An electromagnetic wave receiving unit that is received by a receiving antenna having an incident aperture for
In non-destructive inspection equipment with
The electromagnetic wave transmission unit is a horn for emitting electromagnetic waves, and the tube having an emission opening for emitting the electromagnetic waves is opened from the base end toward the emission opening. A non-destructive inspection apparatus, wherein the exit opening is formed in a slit shape by expanding in one direction of the surface.
ライン状に収束整形された電磁波を前記被検査体の入射面に入射する電磁波送信部と、
前記被検査体の入射面に入射されたライン状に収束整形された電磁波が前記被検査体を透過、散乱又は反射して出射されたライン状の透過、散乱又は反射した電磁波を、電磁波を入射するための入射開口部を有する受信アンテナが受信する電磁波受信部と、
を備えた非破壊検査装置において、
前記電磁波送信部は、電磁波を出射するためのホーンであって、電磁波を出射する出射開口部を有した管体を、基端部から前記出射開口部に向かって、前記出射開口部の開口面の一方向に拡開して、前記出射開口部の形状をスリット形状に形成し、
前記受信アンテナは、前記電磁波を入射する入射開口部を有した管体であって、基端部から前記入射開口部に向かって、前記ホーンの前記出射開口部の開口面が拡開する方向と
同じ方向に拡開して、前記入射開口部の形状をスリット形状に形成したことを特徴とする非破壊検査装置。 A subject to be inspected;
An electromagnetic wave transmitting unit that makes the electromagnetic wave converged and shaped in a line shape incident on the incident surface of the object to be inspected;
An electromagnetic wave that is converged and shaped into a line shape that is incident on the incident surface of the object to be inspected is transmitted through the object to be inspected, scattered or reflected, and the electromagnetic wave that has been transmitted, scattered or reflected in a line shape is incident on the electromagnetic wave. An electromagnetic wave receiving unit that is received by a receiving antenna having an incident aperture for
In non-destructive inspection equipment with
The electromagnetic wave transmitting portion is a horn for emitting electromagnetic waves, and a tube body having an emission opening for emitting electromagnetic waves is opened from the base end toward the emission opening, and the opening surface of the emission opening Expanding in one direction, forming the shape of the exit opening into a slit shape,
The receiving antenna is a tubular body having an incident opening for receiving the electromagnetic wave, and a direction in which an opening surface of the emitting opening of the horn widens from a base end toward the incident opening. A nondestructive inspection apparatus characterized in that it is expanded in the same direction and the shape of the entrance opening is formed in a slit shape.
前記入射開口部に、電磁波が入射することを部分的に許容する入射許容部材を設け、電磁波が前記入射開口部に入射可能な領域を時間経過に伴って移動させるために、前記入射許容部材を制御するための制御手段を設けたことを特徴とする非破壊検査装置。 In the nondestructive inspection device according to claim 4 or 5,
In order to move the region where the electromagnetic wave can be incident on the incident opening with time, the incident allowing member is partially provided to allow the electromagnetic wave to be incident on the incident opening. A nondestructive inspection apparatus, characterized in that a control means for controlling is provided.
前記入射許容部材が、電磁波非透過性材料からなる円板であって、
前記円板の中心軸近傍から径方向に、電磁波の入射を許容するためのスリットを穿設し、前記円板を回転させることで、前記入射開口部に対してスリットを移動させ、前記入射開口部において、電磁波の入射が許容される領域を、一方端から他方端に時間的に変化させるようにしたことを特徴とする非破壊検査装置。 The nondestructive inspection apparatus according to claim 6,
The incident allowing member is a disc made of an electromagnetic wave non-transmissive material,
A slit for allowing the incidence of electromagnetic waves is formed in the radial direction from the vicinity of the central axis of the disk, and the slit is moved with respect to the incident opening by rotating the disk. In the non-destructive inspection apparatus, the region in which the electromagnetic wave is allowed to enter is changed temporally from one end to the other end.
前記入射許容部材が、液晶を用いた液晶シャッタであって、
前記入射開口部に対して液晶シャッタの開口部の位置を制御することにより、前記入射開口部において、電磁波の入射が許容される領域を、一方端から他方端に時間的に変化させるようにしたことを特徴とする非破壊検査装置。 The nondestructive inspection apparatus according to claim 6,
The incident allowing member is a liquid crystal shutter using liquid crystal,
By controlling the position of the liquid crystal shutter opening with respect to the incident opening, the region where electromagnetic waves are allowed to enter in the incident opening is changed temporally from one end to the other end. A nondestructive inspection device characterized by that.
前記電磁波をライン状に収束整形して前記被検査体の入射面に入射して前記被検査体からライン状の電磁波を出射させ、そのライン状の電磁波を、入射開口部の一部分から入射させるようにし、
電磁波送信部、被検査体及び電磁波受信部を静止させた状態で、電磁波が入射可能な部分を入射開口部の一方端から他方端に時間経過に従って移動させながら電磁波を連続的に受信して解析するようにし、
入射可能な部分が他方端への移動を完了した時点で、被検査体のみを電磁波の出射方向とライン状にのびる方向の両方に直交する方向に移動させて被検査体の新たな部分にライン状の電磁波を入射させ、新たに入射された被検査体の領域について、再び電磁波が入射される入射開口部の部分を時間経過に従って移動させることで電磁波を連続的に受信して解析するようにしたことを特徴とした非破壊検査の検査方法。 In an inspection method for nondestructive inspection in which an electromagnetic wave is incident on an object to be inspected, and the object to be inspected is analyzed by receiving electromagnetic waves transmitted, scattered or reflected by the object to be inspected.
The electromagnetic wave is converged and shaped into a line shape, is incident on the incident surface of the object to be inspected, and the line-shaped electromagnetic wave is emitted from the object to be inspected, and the line-shaped electromagnetic wave is incident from a part of the incident opening. West,
With the electromagnetic wave transmitter, the object to be inspected, and the electromagnetic wave receiver stationary, the electromagnetic wave can be received and analyzed continuously while moving the part where the electromagnetic wave can be incident from one end of the incident aperture to the other. Like
When the incidentable part has completed moving to the other end, only the object to be inspected is moved in a direction perpendicular to both the emission direction of the electromagnetic wave and the direction extending in a line, and a line is formed in a new part of the object to be inspected. The electromagnetic wave is incident, and the newly incident area of the object to be inspected is continuously received and analyzed by moving the portion of the incident opening where the electromagnetic wave is incident again over time. Non-destructive inspection method characterized by
発振された電磁波を前記管体に導入するための基端部と、
を有するホーンであって、
前記出射開口部を、基端部から電磁波を出射する方向に向かって、電磁波の出射方向と直交する方向に拡開することにより、スリット形状に形成したことを特徴とするホーン。 A tube having an emission opening for emitting electromagnetic waves;
A base end for introducing the oscillated electromagnetic wave into the tube,
A horn having
A horn characterized in that the emission opening is formed in a slit shape by expanding in a direction orthogonal to the emission direction of the electromagnetic wave in a direction of emitting the electromagnetic wave from the base end.
前記ホーンの前記出射開口部に、シリンドリカルレンズを一体的に形成したことを特徴とするホーン。 The horn according to claim 11,
A horn, wherein a cylindrical lens is integrally formed at the exit opening of the horn.
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