JP5574261B2 - Flaw detection method and flaw detection apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、検査対象物の温度を測定することによって、検査対象物の欠陥を検出する非破壊材料探傷技術に関する。   The present invention relates to a nondestructive material flaw detection technique for detecting defects in an inspection object by measuring the temperature of the inspection object.

非破壊検査によって検査対象物の内部にある欠陥の検出を行う方法の一つとして赤外線サーモグラフィ法が知られている。その中でもパルスサーモグラフィ法が最もよく用いられる手法である。パルスサーモグラフィ法では、フラッシュランプ等によって、検査対象物表面を瞬間的に加熱し、その後の表面温度を赤外線カメラ等で測定する。内部に欠陥が存在する場合には、内部へと伝播する熱の流れが変化するため、表面に局所的な温度異常が発生する。この温度異常を検出することによって、内部欠陥を検出することができる。   An infrared thermography method is known as one of methods for detecting defects in an inspection object by nondestructive inspection. Among them, the pulse thermography method is the most frequently used method. In the pulse thermography method, the surface of the inspection object is instantaneously heated by a flash lamp or the like, and the subsequent surface temperature is measured by an infrared camera or the like. When there is a defect inside, the flow of heat propagating to the inside changes, and a local temperature abnormality occurs on the surface. By detecting this temperature abnormality, an internal defect can be detected.

特許文献1及び非特許文献1に開示されているパルスサーモグラフィ法は、探傷に必要な時間が短く、広範囲の検査が容易であることから、航空・宇宙分野もしくは自動車分野において実用化への取り組みが進められている。   The pulse thermography methods disclosed in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 have a short time required for flaw detection and are easy to perform a wide range of inspections. It is being advanced.

特開2005−274202JP-A-2005-274202

T.Sakagami and S.Kubo, Application of pulse heating thermography and lock-in thermography to quantitative nondestructive evaluations, Infraredphysics and Technology 43 (2002) 211-218T. Sakagami and S. Kubo, Application of pulse heating thermography and lock-in thermography to quantitative nondestructive evaluations, Infraredphysics and Technology 43 (2002) 211-218 X.Maldague and S.Marinetti, Pulse phase infrared thermography, J.Appl.phys., vol.79(5),1 March 1996 2694-2698X.Maldague and S.Marinetti, Pulse phase infrared thermography, J.Appl.phys., Vol.79 (5), 1 March 1996 2694-2698

しかし、パルスサーモグラフィ法は、表面近傍にある欠陥しか検出できないという欠点を持つ。パルスサーモグラフィ法のこのような欠点を改善するために、非特許文献2において開示されているようなパルスフェイズサーモグラフィ法が研究されている。   However, the pulse thermography method has a drawback that only defects near the surface can be detected. In order to improve such a drawback of the pulse thermography method, a pulse phase thermography method as disclosed in Non-Patent Document 2 has been studied.

パルスフェイズサーモグラフィ法は、パルスサーモグラフィ法と同様の実験方法によって取得された検査対象物表面の温度と時間との関係を表すデータを用いて実施される。パルスフェイズサーモグラフィ法では、検査対象物表面の温度と時間との関係を表すデータに対して、フーリエ変換を行うことによって、位相と周波数との関係を表すデータを算出する。そして、周波数(検査周波数)を選択し、その周波数における位相値を表示する画像を観察することによって、視覚的に検査対象物内部の欠陥を発見するものである。   The pulse phase thermography method is performed using data representing the relationship between the temperature of the surface of the object to be inspected and time obtained by the same experimental method as the pulse thermography method. In the pulse phase thermography method, the data representing the relationship between the phase and the frequency is calculated by performing Fourier transform on the data representing the relationship between the temperature and the time on the surface of the inspection object. Then, by selecting a frequency (inspection frequency) and observing an image displaying a phase value at the frequency, a defect inside the inspection object is visually found.

従来では、赤外線カメラを用いて検査対象物表面の温度を取得する際の1秒当たりの温度取得回数を表すサンプリング周波数を高くして、短い時間で検査を行う傾向があった。それに伴い、位相を表示するために選択される検査周波数も高く、例えば、非特許文献2における検査周波数は、最低でも1.6Hzであった。検査周波数と検出可能な欠陥の深さとの関係が明らかでなかったため、従来のパルスフェイズサーモグラフィ法は、深い位置にある欠陥を検出する観点から検査周波数を選択していなかった。   Conventionally, there has been a tendency to perform inspection in a short time by increasing the sampling frequency representing the number of times of temperature acquisition per second when acquiring the temperature of the surface of the inspection object using an infrared camera. Accordingly, the inspection frequency selected to display the phase is also high. For example, the inspection frequency in Non-Patent Document 2 is 1.6 Hz at the minimum. Since the relationship between the inspection frequency and the depth of the detectable defect was not clear, the conventional pulse phase thermography method did not select the inspection frequency from the viewpoint of detecting the defect at a deep position.

本発明では、パルスフェイズサーモグラフィ法において、検査周波数を選択することによって、深い位置にある欠陥を検出することを目的とする。   An object of the present invention is to detect a defect at a deep position by selecting an inspection frequency in the pulse phase thermography method.

上記目的を達成するために、本発明は、対象物の表面をパルス加熱する加熱ステップと、温度検出手段によって、設定時間において、設定されたサンプリング周波数で、加熱後の前記検査対象物の複数の部分の表面温度を検出する温度検出ステップと、加熱してからの経過時間と表面温度との関係を示すデータに対してフーリエ変換を行い、周波数と位相との関係を示すデータに変換するデータ処理ステップと、設定された検査周波数における位相値を画像として表示する表示ステップとを含み、前記温度検出ステップは、前記検査周波数を低くするために、前記設定時間を長くするステップ、及び/又は、前記サンプリング周波数を低くするステップを含み、前記表示ステップは、前記検査周波数を低くすることによって、正常部における位相値と欠陥部における位相値との差を視認できるよう表示するステップを含むことを特徴とする探傷方法を提供するものである。また、この方法を実施するための探傷装置も提供される。   In order to achieve the above object, the present invention provides a heating step of pulse heating the surface of an object and a plurality of the inspection objects after heating at a set sampling frequency at a set time by a temperature detection means. A temperature detection step for detecting the surface temperature of the part, and data processing for performing a Fourier transform on the data indicating the relationship between the elapsed time since heating and the surface temperature, and converting the data to a data indicating the relationship between the frequency and the phase And a step of displaying the phase value at the set inspection frequency as an image, wherein the temperature detecting step extends the set time to lower the inspection frequency, and / or Lowering the sampling frequency, and the displaying step lowers the inspection frequency, thereby reducing the normal frequency. There is provided a testing method which comprises the step of displaying to visible the difference between the phase values in eine and defect. There is also provided a flaw detection apparatus for carrying out this method.

本発明を実施することによって、従来技術を実施した場合よりも深い位置にある欠陥を検出することが可能になる。   By implementing the present invention, it becomes possible to detect a defect located at a deeper position than when the conventional technique is implemented.

パルスフェイズサーモグラフィ法を実施するための探傷システムの一実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows one Embodiment of the flaw detection system for implementing a pulse phase thermography method. 図1に示される探傷システムを実施するための手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure for implementing the flaw detection system shown by FIG. パルスフェイズサーモグラフィ法における検査周波数と検出可能な欠陥の深さとの関係を調べるために行われた有限要素法によるシミュレーションにおいて使用された軸対象モデルの概略図である。It is the schematic of the axis | shaft object model used in the simulation by the finite element method performed in order to investigate the relationship between the inspection frequency in the pulse phase thermography method, and the depth of the detectable defect. 図3の軸対象モデルの物理的特性を示す表である。It is a table | surface which shows the physical characteristic of the axis | shaft object model of FIG. シミュレーションにおける熱源として、軸対象モデルの下面に与えた熱負荷の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the thermal load given to the undersurface of the axis object model as a heat source in simulation. CFRPの熱物性値を用いたシミュレーションにおける位相と検査周波数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the phase and inspection frequency in the simulation using the thermophysical value of CFRP. 欠陥の深さと位相差が最大となる検査周波数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the depth of a defect, and the inspection frequency from which a phase difference becomes the maximum. アクリル樹脂板の熱物性値を用いたシミュレーションにおける位相と検査周波数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the phase and inspection frequency in the simulation using the thermophysical property value of an acrylic resin board. 本発明の一実施形態による、非破壊材料探傷装置の全体写真である。1 is an overall photograph of a nondestructive material flaw detector according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による、検証実験に用いたCFRP試験片の写真である。It is a photograph of the CFRP test piece used for verification experiment by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による、検証実験に用いたCFRP試験片の欠陥部の概略図である。It is the schematic of the defect part of the CFRP test piece used for verification experiment by one Embodiment of this invention. 検査周波数0.1Hzにおける位相の相対値を示す画像である。It is an image which shows the relative value of the phase in test | inspection frequency 0.1Hz. 検査周波数0.02Hzにおける位相の相対値を示す画像である。It is an image which shows the relative value of the phase in test | inspection frequency 0.02Hz.

図面を参照しながら、本発明に係る非破壊材料探傷用データの変換方法及び非破壊材料探傷装置の一実施形態について以下に説明する。   An embodiment of a nondestructive material flaw detection data conversion method and a nondestructive material flaw detection device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

パルスフェイズサーモグラフィ法では、例えば、図1に示される探傷システムが用いられる。この手法の実施の手順を、図2に示す。まず、検査対象物01を、キセノンフラッシュランプなどの加熱手段02によって、加熱する(ステップ202)。そして、赤外線カメラ等の温度測定手段03によって、加熱された検査対象物01の温度を測定して、時間と温度との関係を示すデータを取得する(ステップ204)。このデータの取得は、予め設定された時間において、予め設定された時間間隔(サンプリング周波数)で、検査対象物01の温度の測定を繰り返すことによって行われる。温度の測定は複数の点で行う。具体的には、二次元の平面内の一定の間隔の点ごとに、あるいは、検査対象物表面の一列に並んだ一定間隔の点において、温度を測定してもよい。取得されたデータは、ROM、RAM及びハードディスク等の記憶手段に保存されてもよい。加熱手段02及び温度測定手段03は、コンピュータ04によって制御するようにすることが望ましい。   In the pulse phase thermography method, for example, a flaw detection system shown in FIG. 1 is used. The procedure for implementing this technique is shown in FIG. First, the inspection object 01 is heated by heating means 02 such as a xenon flash lamp (step 202). Then, the temperature of the heated inspection object 01 is measured by the temperature measuring unit 03 such as an infrared camera, and data indicating the relationship between time and temperature is acquired (step 204). The acquisition of this data is performed by repeating the measurement of the temperature of the inspection object 01 at a preset time interval (sampling frequency) at a preset time. The temperature is measured at multiple points. Specifically, the temperature may be measured for each point having a constant interval in a two-dimensional plane, or at a point having a constant interval arranged in a line on the surface of the inspection object. The acquired data may be stored in storage means such as a ROM, a RAM, and a hard disk. The heating means 02 and the temperature measuring means 03 are desirably controlled by the computer 04.

時間と温度との関係を示すデータが取得されたら、これに対してフーリエ変換を行い位相と周波数との関係を示すデータを算出する処理を行う(ステップ206)。フーリエ変換は、取得したデータに対して、プロセッサを用いて行われる。取得したデータは離散的であるので、離散フーリエ変換を行うが、解析的な関数にフィッティングを行い、連続的なフーリエ変換を行うことによってフーリエ変換を実施することもできる。   When data indicating the relationship between time and temperature is acquired, a Fourier transform is performed on the data to calculate data indicating the relationship between phase and frequency (step 206). The Fourier transform is performed on the acquired data using a processor. Since the acquired data is discrete, discrete Fourier transform is performed, but the Fourier transform can also be performed by fitting an analytical function and performing continuous Fourier transform.

離散フーリエ変換は、以下の数1、数2の式に基づいて行われる。
ここで、Fnは、サンプリング周波数をサンプリング数Nの2倍で割った値のn倍の周波数における変換結果(周波数成分、複素強度)を表す。Renは、変換結果の実部を表し、Imnは、変換結果の虚部を表す。Tは、k番目のサンプリングの温度である。Anは、変換結果の強度を表し、Φnは、変換結果の位相を表す。離散フーリエ変換では、サンプリング周波数と取得データ数によって、変換後の周波数の範囲が決まる。変換後の周波数の最小値fminと、最大値fmaxは、サンプリング周波数fsと、取得データ数Nを用いて、
と表される。
The discrete Fourier transform is performed based on the following formulas 1 and 2.
Here, F n represents a conversion result (frequency component, complex intensity) at a frequency n times the value obtained by dividing the sampling frequency by twice the sampling number N. Re n represents the real part of the conversion result, and Im n represents the imaginary part of the conversion result. T is the temperature of the kth sampling. A n represents the intensity of the converted result, [Phi n, represents the phase of the conversion result. In discrete Fourier transform, the frequency range after transformation is determined by the sampling frequency and the number of acquired data. The minimum value f min and maximum value f max of the frequency after conversion are obtained by using the sampling frequency f s and the number N of acquired data.
It is expressed.

フーリエ変換によって、得られた位相と周波数との関係を示すデータに対して、ユーザが、コンピュータに接続したキーボード等のユーザインターフェースを用いて、検査周波数を選択し(ステップ208)、選択された検査周波数における位相をモニタ等の表示手段06によって画像表示することによって、検査対象物01の各位置における位相が可視化される(ステップ210)。データは、画像平面上に検査対象物01の検査位置を表し、彩度、色の濃淡などによって、位相を表す態様で、可視化することができる。フーリエ変換や位相の可視化は、データ処理手段としてのコンピュータ上でデータ解析ソフト(プログラム)05を実行させることによって行われる。   For the data indicating the relationship between the phase and frequency obtained by Fourier transform, the user selects an inspection frequency using a user interface such as a keyboard connected to a computer (step 208), and the selected inspection is performed. The phase at each position of the inspection object 01 is visualized by displaying an image of the phase at the frequency with the display means 06 such as a monitor (step 210). Data represents the inspection position of the inspection object 01 on the image plane, and can be visualized in such a manner that the phase is represented by saturation, color shading, or the like. Fourier transform and phase visualization are performed by executing data analysis software (program) 05 on a computer as data processing means.

他の態様として、位相の相対値を表示してもよい。すなわち、各部分の位相を比較し、ある部分の位相が、他の部分の位相と異なる場合に、当該ある部分に欠陥が存在することがわかる。各部分の位相の比較は、画像に表示された位相をユーザが確認することによって行ってもよいし、コンピュータによって、例えば、ある部分の位相と他の部分の位相の差が予め定められた閾値を超えるか否かに応じて、自動的に行ってもよい。   As another aspect, the relative value of the phase may be displayed. That is, the phase of each part is compared, and when a phase of a certain part is different from the phase of another part, it can be seen that a defect exists in the certain part. The phase of each part may be compared by the user confirming the phase displayed in the image, or by a computer, for example, a threshold value in which the difference between the phase of one part and the other part is determined in advance. Depending on whether or not, it may be performed automatically.

パルスフェイズサーモグラフィ法における、表示周波数と検出できる欠陥の深さとの関係を調べるために、有限要素法を用いたシミュレーションを行った。シミュレーションのモデルには、図3に示す平板モデルを用いた。図3の平板モデルは、図形左端を中心軸として、半径50mmの円盤型の物体である。欠陥の深さと検査周波数との関係について解析するために、平板モデルの板厚Dを0.2mmから6mmまで変化させて、シミュレーションを行った。平板モデルの境界は、平板モデル外部への熱伝達及び熱輻射を考慮しており、それぞれ、4.7W/m2・K及び0.9とした。検査対象物の熱物性値には、図4に示すCFRP(Carbon fiber reinforced epoxy matrix composite)の値を用いた。実験におけるフラッシュランプの発光の特性を考慮して、図5に示す時間変化を持つ熱負荷を平板モデルの下面に一様に付加して、熱負荷後の平板モデル表面中央部における時間と温度との関係を示すデータを、シミュレーションによって算出した。こうして算出された時間と温度との関係を示すデータに対してフーリエ変換を行い位相と周波数との関係を示すデータを取得した。 In order to investigate the relationship between the display frequency and the depth of detectable defects in the pulse phase thermography method, a simulation using the finite element method was performed. As a simulation model, a flat plate model shown in FIG. 3 was used. The flat plate model of FIG. 3 is a disk-shaped object having a radius of 50 mm with the left end of the figure as the central axis. In order to analyze the relationship between the depth of the defect and the inspection frequency, simulation was performed by changing the plate thickness D of the flat plate model from 0.2 mm to 6 mm. The boundary of the flat plate model is set to 4.7 W / m 2 · K and 0.9 in consideration of heat transfer and heat radiation to the outside of the flat plate model. The value of CFRP (Carbon fiber reinforced epoxy matrix composite) shown in FIG. 4 was used as the thermophysical property value of the inspection object. Considering the light emission characteristics of the flash lamp in the experiment, the heat load having the time change shown in FIG. 5 is uniformly added to the lower surface of the flat plate model, and the time and temperature at the center of the flat plate model surface after the heat load are The data showing the relationship was calculated by simulation. The Fourier transform was performed on the data indicating the relationship between the time and the temperature thus calculated, and data indicating the relationship between the phase and the frequency was obtained.

上記シミュレーションにおけるフーリエ変換には、離散フーリエ変換を適用し、サンプリング周波数を10Hz、データ取得ポイント数を4096(データ取得時間409.6秒)とした。半無限の板厚を検査対象物が健全である場合と仮定し、各板厚(0.2mmから6mm)の位相値と半無限の板厚の位相値との差を計算した。計算結果を図6に示す。   Discrete Fourier transform was applied to the Fourier transform in the above simulation, the sampling frequency was 10 Hz, and the number of data acquisition points was 4096 (data acquisition time 409.6 seconds). Assuming a semi-infinite plate thickness when the inspection object is healthy, the difference between the phase value of each plate thickness (from 0.2 mm to 6 mm) and the phase value of the semi-infinite plate thickness was calculated. The calculation results are shown in FIG.

数3及び数4を用いることによって、図6の周波数範囲は、0.0024Hzから5.0Hzであることが導かれる。   By using Equations 3 and 4, the frequency range of FIG. 6 is derived from 0.0024 Hz to 5.0 Hz.

図6の2mmの深さに欠陥がある場合の位相値と周波数の関係を示す曲線に着目すると、検査周波数0.050Hz以下において、この曲線の値が0でなくなるため、正常値と異常値との間に位相差を検出することができる。よって、図6から、0.0024Hzから0.050Hzの検査周波数において、2.0mmの深さに存在する欠陥を検出できることがわかる。同様に、図6の3mmの深さに欠陥がある場合の曲線に着目すると、検査周波数0.020Hz以下において、正常値との位相差を検出することができる。よって、図6から、0.0024Hzから0.020Hzの検査周波数において、3.0mmの深さにある欠陥を検出できることがわかる。従って、図6から、検査周波数が低いほど、深い位置にある欠陥を測定できることが、シミュレーション上で確認できる。   Focusing on the curve showing the relationship between the phase value and the frequency when there is a defect at a depth of 2 mm in FIG. 6, the value of this curve is not 0 at an inspection frequency of 0.050 Hz or less. The phase difference can be detected during Therefore, it can be seen from FIG. 6 that a defect present at a depth of 2.0 mm can be detected at an inspection frequency of 0.0024 Hz to 0.050 Hz. Similarly, when attention is paid to the curve in FIG. 6 where there is a defect at a depth of 3 mm, the phase difference from the normal value can be detected at an inspection frequency of 0.020 Hz or less. Therefore, it can be seen from FIG. 6 that a defect at a depth of 3.0 mm can be detected at an inspection frequency of 0.0024 Hz to 0.020 Hz. Therefore, from FIG. 6, it can be confirmed on the simulation that the defect at a deeper position can be measured as the inspection frequency is lower.

図7は、図6の結果を基に作成した、板厚と位相差の絶対値が最大となる周波数(fdmax)との関係を示すグラフである。図7中の実線は、最小二乗法を用いた近似直線であり、以下の式で表される。
図7及び数5から欠陥の位置が深いほど、より低い周波数において、fdmaxをとることがわかる。例えば、数5に基づいて計算すると、深さ5mmの位置にある欠陥に対するfdmaxは、0.0015Hzとなり、また、深さ10mmの位置にある欠陥に対するfdmaxは、0.00052Hzとなる。従って、より低い検査周波数を用いることにより、より深くに位置する欠陥の検出が可能である。数3から、サンプリング周波数を小さくするか、若しくは、サンプリング数(データ取得時間)を大きくすることによって、検査周波数を低くすることができる。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the plate thickness and the frequency (f dmax ) at which the absolute value of the phase difference is maximum, created based on the results of FIG. The solid line in FIG. 7 is an approximate straight line using the least square method, and is represented by the following equation.
It can be seen from FIGS. 7 and 5 that f dmax is taken at a lower frequency as the position of the defect is deeper. For example, when calculated based on Equation 5, f dmax for a defect located at a depth of 5 mm is 0.0015 Hz, and f dmax for a defect located at a depth of 10 mm is 0.00052 Hz. Therefore, by using a lower inspection frequency, it is possible to detect a defect located deeper. From Equation 3, the inspection frequency can be lowered by decreasing the sampling frequency or increasing the sampling number (data acquisition time).

また、上述のシミュレーション及び実験は、被検査対象として、CFRPを用いたが、樹脂材料若しくは金属材料などのほかの材料に対しても本発明を用いることによって、検出可能な欠陥の深さを向上させることができる。例えば、図8にアクリル樹脂板(密度:1190kg/m3、熱伝導率:0.19W/(m・k)、熱容量:1470J/(kg・K))に対して、上述のシミュレーションを行った結果を示す。図8から、低い検査周波数ほど、より深い位置にある欠陥であっても位相差が発生し、より深い位置まで検査できることがわかる。このことから、本発明は、様々な材料について有効な探傷方法及び探傷装置であることがわかる。 Moreover, although the above-mentioned simulation and experiment used CFRP as the object to be inspected, the depth of detectable defects can be improved by using the present invention for other materials such as resin materials or metal materials. Can be made. For example, the above simulation was performed on an acrylic resin plate (density: 1190 kg / m 3 , thermal conductivity: 0.19 W / (m · k), heat capacity: 1470 J / (kg · K)) in FIG. Results are shown. From FIG. 8, it can be seen that the lower the inspection frequency, the phase difference occurs even at the deeper position, and the deeper position can be inspected. This shows that the present invention is an effective flaw detection method and flaw detection apparatus for various materials.

次に、パルスフェイズサーモグラフィ法によって、検査周波数ごとに検出できる欠陥の深さを確認するために、CFRP試験片に対する実験を行った。実験に使用した探傷システムは、日本クラウトクレーマー社製のサーモ・インスペクターである。この装置の全体写真の概略斜視図を図9に示す。サーモ・インスペクターは、温度測定手段として、FLIR社製の赤外線カメラであるSC4000を有し、加熱手段として、2灯の1000Jのキセノンランプを有する。また、試験片として、図10に示す200×200×6mmの平織りCFRP積層板を使用した。図4に、試験片の熱物性値を示す。試験片には、欠陥として、直径dを10mmとした平底穴を開けており、図11に示すフラッシュ加熱面からの欠陥の深さDを0.2mmから4.0mmとした。   Next, in order to confirm the depth of the defect that can be detected for each inspection frequency by the pulse phase thermography method, an experiment was performed on a CFRP test piece. The flaw detection system used in the experiment is a thermo inspector manufactured by Nippon Kraut Kramer. A schematic perspective view of an overall photograph of this apparatus is shown in FIG. The thermo inspector has SC4000 which is an infrared camera manufactured by FLIR as temperature measuring means, and has two 1000J xenon lamps as heating means. In addition, a 200 × 200 × 6 mm plain weave CFRP laminate shown in FIG. 10 was used as a test piece. In FIG. 4, the thermophysical value of a test piece is shown. In the test piece, a flat bottom hole having a diameter d of 10 mm was formed as a defect, and the depth D of the defect from the flash heating surface shown in FIG. 11 was changed from 0.2 mm to 4.0 mm.

実験は、試験片をキセノンランプによってフラッシュ加熱し、赤外線カメラによって試験片の温度を測定することによって行われた。赤外線カメラのサンプリング周波数を10Hzとし、データ取得ポイント数を4096(データ取得時間409.6秒)とした。赤外線カメラによって取得された温度と時間との関係を表すデータを離散フーリエ変換して、位相と周波数の関係を表すデータを算出した。この位相と周波数との関係を表すデータの検査周波数を0.1Hzにした場合における位相を示すデータを図12に示す。検査周波数を0.02Hzにした場合における位相データを図13に示す。図12において、1.6mmの深さに欠陥がある領域における色彩が、他の背景領域の色彩と異なることから、0.1Hzの検査周波数において、1.6mmまでの深さにある欠陥の検出が可能であることがわかる。一方で、図13において、4.0mmの深さに欠陥がある領域における色彩が、他の背景領域の色彩と異なるため、0.02Hzの検査周波数において、4.0mmまでの深さにある欠陥を検出できる。よって、図12及び図13から、検査周波数が低いほど、深い位置にある欠陥を測定することができることが、実験的に確認できた。   The experiment was performed by flash heating the specimen with a xenon lamp and measuring the temperature of the specimen with an infrared camera. The sampling frequency of the infrared camera was 10 Hz, and the number of data acquisition points was 4096 (data acquisition time 409.6 seconds). Data representing the relationship between temperature and time acquired by an infrared camera was subjected to discrete Fourier transform to calculate data representing the relationship between phase and frequency. FIG. 12 shows data indicating the phase when the inspection frequency of data representing the relationship between the phase and the frequency is 0.1 Hz. FIG. 13 shows the phase data when the inspection frequency is 0.02 Hz. In FIG. 12, since the color in the region having a defect at a depth of 1.6 mm is different from the color of the other background region, the defect at a depth of up to 1.6 mm is detected at an inspection frequency of 0.1 Hz. It is understood that is possible. On the other hand, in FIG. 13, since the color in the region having a defect at a depth of 4.0 mm is different from the color of the other background region, the defect at a depth of 4.0 mm at an inspection frequency of 0.02 Hz. Can be detected. Therefore, from FIG. 12 and FIG. 13, it has been confirmed experimentally that the defect at a deeper position can be measured as the inspection frequency is lower.

上記のシミュレーション及び実験によって、パルスフェイズサーモグラフィ法では、検査周波数を低くすることによって、深さ方向の欠陥検出能力を向上させられることがわかる。本発明は、新たに明らかになった上記の性質を利用して、深さ方向の欠陥検出能力を向上させた探傷方法及び探傷装置提供するものである。   From the above simulation and experiment, it can be seen that in the pulse phase thermography method, the defect detection capability in the depth direction can be improved by lowering the inspection frequency. The present invention provides a flaw detection method and a flaw detection apparatus that improve the defect detection capability in the depth direction by utilizing the newly clarified property.

数3より、サンプリング周波数を小さくするか、若しくは、取得データ数を多くする、或いは、その両方を行うことによって、フーリエ変換後に表示可能な検査周波数を小さくすることができる。その結果、従来検出できなかった深い位置に欠陥が存在していても、検査対象物が正常である部分における位相値と検査対象物が欠陥を持つ部分における位相値との間に差が生じ、そのような位相値の差を検出することによって、欠陥が存在する部分を特定することができるようになる。   The inspection frequency that can be displayed after the Fourier transform can be reduced by reducing the sampling frequency, increasing the number of acquired data, or both from Equation 3. As a result, even if there is a defect at a deep position that could not be detected in the past, there is a difference between the phase value in the part where the inspection object is normal and the phase value in the part where the inspection object has a defect, By detecting such a difference in phase value, it is possible to identify a portion where a defect exists.

特に、サンプリング周波数を小さくする場合には、取得データ数を増やすことなく、検査周波数を低くすることができる。そのため、取得データを保存するために必要とするデータ記録媒体の容量を増やすことなく、検査周波数を低くすることができ、従来検出できなかった深い位置にある欠陥を検出できるようになる。また、数3より、サンプリング周波数及び取得データ数が予め決められている場合には、検査周波数は、サンプリング周波数を取得データ数で割った値の際に最小となり、そのような条件における、欠陥検出可能な深さが最大になる。   In particular, when the sampling frequency is reduced, the inspection frequency can be lowered without increasing the number of acquired data. Therefore, the inspection frequency can be lowered without increasing the capacity of the data recording medium required for storing the acquired data, and defects at deep positions that could not be detected conventionally can be detected. In addition, when the sampling frequency and the number of acquired data are determined in advance from Equation 3, the inspection frequency is minimized when the sampling frequency is divided by the number of acquired data, and defect detection under such conditions is performed. The maximum possible depth.

01 検査対象物
02 加熱手段
03 温度測定手段
04 加熱手段・温度測定手段制御用コンピュータ
05 データ解析ソフト
06 結果画像表示用の表示手段
01 Inspection object 02 Heating means 03 Temperature measuring means 04 Heating means / temperature measuring means control computer 05 Data analysis software 06 Display means for displaying result image

Claims (12)

対象物の表面をパルス加熱する加熱ステップと、
温度検出手段によって、設定時間において、設定されたサンプリング周波数で、加熱後の前記検査対象物の複数の部分の表面温度を検出する温度検出ステップと、
加熱してからの経過時間と表面温度との関係を示すデータに対してフーリエ変換を行い、周波数と位相との関係を示すデータに変換するデータ処理ステップと、
検査周波数における位相値を画像として表示する表示ステップとを含み、
前記表示ステップは、前記検査周波数を、0.1Hz以下にすることによって、正常部における位相値と欠陥部における位相値との差を視認できるよう表示するステップを含むことを特徴とする探傷方法。
A heating step for pulse heating the surface of the object;
A temperature detection step of detecting surface temperatures of a plurality of portions of the inspection object after heating at a set sampling frequency at a set time by a temperature detection means;
A data processing step for performing Fourier transform on the data indicating the relationship between the elapsed time since heating and the surface temperature, and converting the data into data indicating the relationship between the frequency and the phase;
Displaying a phase value at the inspection frequency as an image,
The display step includes a step of displaying the difference between a phase value in a normal part and a phase value in a defective part so as to be visually recognized by setting the inspection frequency to 0.1 Hz or less .
前記検査周波数が、0.00052Hzまでの周波数範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の探傷方法。   The flaw detection method according to claim 1, wherein the inspection frequency is in a frequency range up to 0.00052 Hz. 前記検査周波数が、0.02Hzから0.00052Hzまでの周波数範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の探傷方法。   The flaw detection method according to claim 1, wherein the inspection frequency is in a frequency range of 0.02 Hz to 0.00052 Hz. 前記対象物の材料が、CFRPであることを特徴とする請求項1に記載の探傷方法。 The flaw detection method according to claim 1, wherein the material of the object is CFRP. 前記検査周波数は、前記サンプリング周波数をサンプル数で割った値であることを特徴とする請求項1に記載の探傷方法。   The flaw detection method according to claim 1, wherein the inspection frequency is a value obtained by dividing the sampling frequency by the number of samples. 前記表示ステップは、材料の測定位置を2次元的に表す、2次元画像データとして表示することを特徴とする請求項1に記載の探傷方法。 The flaw detection method according to claim 1, wherein the display step displays the measurement position of the material as two-dimensional image data in a two-dimensional manner. 検査対象物の表面をパルス加熱する加熱手段と、
設定時間において、設定されたサンプリング周波数で、加熱後の前記検査対象物の複数の部分の表面温度を検出する温度検出手段と、
加熱してからの経過時間と表面温度との関係を示すデータに対してフーリエ変換を行い、周波数と位相との関係を示すデータに変換するデータ処理手段と、
検査周波数における位相値を画像として表示する表示手段とを含み、
前記表示手段は、前記検査周波数を、0.1Hz以下にすることによって、正常部における位相値と欠陥部における位相値との差を視認できるよう表示することを特徴とする探傷装置。
Heating means for pulse-heating the surface of the inspection object;
Temperature detection means for detecting surface temperatures of a plurality of portions of the inspection object after heating at a set sampling frequency at a set time;
Data processing means for performing Fourier transform on data indicating the relationship between the elapsed time since heating and the surface temperature, and converting the data into data indicating the relationship between frequency and phase;
Display means for displaying the phase value at the inspection frequency as an image,
The flaw detection apparatus according to claim 1, wherein the display means displays the difference between a phase value in a normal part and a phase value in a defective part so that the inspection frequency is 0.1 Hz or less .
前記検査周波数が、0.00052Hzまでの周波数範囲内であることを特徴とする請求項7に記載の探傷装置。   The flaw detection apparatus according to claim 7, wherein the inspection frequency is in a frequency range up to 0.00052 Hz. 前記検査周波数が、0.02Hzから0.00052Hzまでの周波数範囲内であることを特徴とする請求項7に記載の探傷装置。   The flaw detection apparatus according to claim 7, wherein the inspection frequency is within a frequency range of 0.02 Hz to 0.00052 Hz. 前記対象物の材料が、CFRPであることを特徴とする請求項7に記載の非破壊材料探傷装置。 The nondestructive material flaw detection apparatus according to claim 7, wherein the material of the object is CFRP. 前記検査周波数は、前記サンプリング周波数をサンプル数で割った値であることを特徴とする請求項7に記載の探傷装置。   The flaw detection apparatus according to claim 7, wherein the inspection frequency is a value obtained by dividing the sampling frequency by the number of samples. 前記表示手段は、材料の測定位置を2次元的に表す、2次元画像データとして表示することを特徴とする請求項7に記載の探傷装置。   The flaw detection apparatus according to claim 7, wherein the display means displays the measurement position of the material as two-dimensional image data in a two-dimensional manner.
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