CN108885194A - 超声波检查系统、超声波检查方法及航空器结构体 - Google Patents

超声波检查系统、超声波检查方法及航空器结构体 Download PDF

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Abstract

实施方式的超声波检查系统设置有第一检查单元、第二检查单元及信号处理系统。第一检查单元使用第一超声波振子及第一超声波传感器取得结构体的第一检查区域的第一超声波检测信号。第二检查单元使用第二超声波振子及第二超声波传感器取得结构体的第二检查区域的第二超声波检测信号。信号处理系统基于所述第一超声波检测信号及所述第二超声波检测信号，求出表示所述第一检查区域及所述第二检查区域的至少一方的检查信息的指标值。

Description

超声波检查系统、超声波检查方法及航空器结构体
技术领域
本发明的实施方式涉及一种超声波检查系统、超声波检查方法及航空器结构体。
背景技术
目前，作为简便地检查航空器部件、建筑物、风车、桥梁、核设施、管路等大型结构物的劣化或损伤的方法，已知有结构健全性诊断(SHM：Structural Health Monitoring)技术。SHM技术是通过由设置于结构物的传感器检测结构物的变形、超声波或加速度等物理量的变化，并解析检测到的物理量的变化，来诊断结构物的劣化及损伤的产生位置或程度的技术。
在一般的SHM技术中，比较在没有劣化或损伤的健全时测量的物理量和在之后的定期检查时等测量的物理量，根据其差异诊断结构物的劣化或损伤的产生位置及程度。即，使用某一个传感器的信息，来诊断该传感器的探伤范围内的结构物的健全性。
另外，还提出有将多个传感器设置于结构物的多个地点，进行结构体的健全性诊断的SHM技术(例如参照专利文献1、专利文献2及专利文献3)。例如，提出有在同一检查区域配置多个传感器，比较由各传感器得到的感应波的检测信号的技术等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002－131265号公报
专利文献2:日本特开2006－058291号公报
专利文献3:日本特开2009－047639号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于，提供一种能够以更良好精度对航空器结构体等结构体的健全性的诊断。
另外，本发明的其他目的在于，能够更有效地进行结构体的健全性诊断。
用于解决课题的技术方案
本发明的实施方式的超声波检查系统设置有：第一检查单元、第二检查单元以及信号处理系统。第一检查单元使用第一超声波振子及第一超声波传感器取得结构体的第一检查区域的第一超声波检测信号。第二检查单元使用第二超声波振子及第二超声波传感器取得结构体的第二检查区域的第二超声波检测信号。信号处理系统基于所述第一超声波检测信号及所述第二超声波检测信号，求出表示所述第一检查区域及所述第二检查区域的至少一方的检查信息的指标值。
另外，本发明的实施方式的航空器结构体包含所述超声波检查系统作为部件。
另外，本发明的实施方式的超声波检查方法具有如下步骤：使用第一超声波振子及第一超声波传感器取得结构体的第一检查区域的第一超声波检测信号；使用第二超声波振子及第二超声波传感器取得结构体的第二检查区域的第二超声波检测信号；以及基于所述第一超声波检测信号及所述第二超声波检测信号，求出表示所述第一检查区域及所述第二检查区域的至少一方的检查信息的指标值。
附图说明
图1表示本发明的第一实施方式的包含超声波检查系统的航空器结构体的结构的主视图。
图2是图1所示的航空器结构体的仰视图。
图3表示在图1所示的航空器结构体的某个检查区域中取得的超声波检测信号的波形的一例的图表。
图4表示在图1所示的航空器结构体另外的检查区域中取得的超声波检测信号的波形的一例的图表。
图5表示在图1所示的信号处理系统中取得的检查信息的一例的图。
图6表示在图1所示的信号处理系统中自动检测到存在缺陷的检查区域或存在疑似缺陷的检查区域的情况的检查信息的一例的图。
图7表示图1所示的超声波检查系统的航空器结构体的超声波检查的流程的一例流程图。
图8表示本发明的第二实施方式的航空器结构体的构造的主视图。
图9是图8所示的航空器结构体的仰视图。
图10是包含本发明的第三实施方式的航空器结构体的航空器的立体图。
图11表示本发明的第四实施方式的包含超声波检查系统的航空器结构体的结构的主视图。
图12是图11所示的航空器结构体的仰视图。
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式的超声波检查系统、超声波检查方法及航空器结构体进行说明。
(第一实施方式)
(结构及功能)
图1是表示本发明的第一实施方式的包含超声波检查系统的航空器结构体的结构的主视图，图2是图1所示的航空器结构体的仰视图。
航空器结构体1例如具有在面板(外板)2上安装多个纵梁(纵型材)3的结构。在图示的例子中，在面板2上大致平行地安装有五个纵梁3。因此，形成有由纵梁3和面板2隔开的六个空间。进而，在航空器结构体1中，设置有超声波检查系统4作为部件。超声波检查系统4是用于利用超声波从航空器结构体1的多个检查区域检测存在缺陷的检查区域或存在疑似缺陷的检查区域的系统。
超声波检查系统4具有多个检查单元5及信号处理系统6。在图示的例子中，由五个纵梁3隔开的面板2的六个板状的部分分别成为检查区域(区域)。因此，在各检查区域分别配置有检查单元5。具体而言，第一检查区域(区域1)到第六检查区域(区域6)按该顺序排成一列，第一检查单元5A至第六检查单元5F分别能够检查第一检查区域(区域1)至第六检查区域(区域6)。
各检查单元5分别使用致动器7及超声波传感器8构成。致动器7是用于向检查区域发出超声波振动的超声波振子。超声波传感器8是用于检测透过检查区域的超声波的传感器。因此，超声波传感器8配置在与致动器7间隔着检查区域相对的位置。
在超声波传感器8中，除了超声波振子外，还可以使用光纤布拉格光栅(FBG：FiberBragg Grating)传感器或相移FBG(PS－FBG：Phase－shifted FBG)传感器等光纤传感器。PS－FBG是在折射率的周期的变动中引入局部的相移的FBG。
此外，除了用于检测来自检查区域的超声波透过波的超声波传感器8之外、或者也可以代替用于检测来自检查区域的超声波透过波的超声波传感器8而设置用于检测超声波反射波的超声波传感器作为各检查单元5的构成要素，以便能够检测在检查区域反射的超声波反射波。在这种情况下，在可检测在检查区域中反射的超声波反射波的位置、例如朝向检查区域与致动器7相邻的位置配置用于检测超声波透过波的超声波传感器。
当将各检查单元5配置于各检查区域时，能够使用致动器7及超声波传感器8对每一检查区域进行超声波检查。即，在各检查单元5中，能够使用致动器7及超声波传感器8取得航空器结构体1的检查区域的超声波检测信号。
例如，如果是如图示那样将第一检查区域(区域1)至第六检查区域(区域6)设为检查对象的情况，则能够使用第一至第六致动器7A、7B、7C、7D、7E、7F及第一至第六超声波传感器8A、8B、8C、8D、8E、8F，分别取得航空器结构体1的第一检查区域(区域1)至第六检查区域(区域6)的第一至第六的超声波检测信号。
由各超声波传感器8取得的超声波检测信号被输出到信号处理系统6。信号处理系统6是通过将控制信号输出到各致动器7而从各致动器7发出超声波振动，另一方面，从各超声波传感器8取得超声波检测信号而执行用于得到检查信息的信号处理的系统。
信号处理系统6可以由D/A(digital－to－analog：数字-模拟)转换器、放大器(放大器)、A/D(analog－to－digital：模拟-数字)转换器及计算机等电路构成。另外，在超声波传感器8为光纤传感器的情况下，除由用于对作为光信号从超声波传感器8输出的超声波检测信号实施信号处理的波长滤波器或用于从用于自光源使激光向光纤传感器传播的光路分支出光信号的输出路径的光循环器等构成的光学系之外，还设置有用于将光信号变换为电信号的光电变换装置作为信号处理系统6的构成要素。即，信号处理系统6至少由电路构成，在超声波传感器8为光纤传感器的情况下，可以使用需要的光学元件作为构成要素。另外，在信号处理系统6上连接用于输入需要的信息的输入装置9及用于显示需要的信息的显示装置10。
信号处理系统6构造成基于在多个检查区域中取得的多个超声波检测信号中的、至少在两个检查区域中取得的两个超声波检测信号，求出表示两个检查区域的至少一方的检查信息的指标值。
图3是表示在图1所示的航空器结构体1的某个检查区域中取得的超声波检测信号的波形的一例的图表，图4是表示在图1所示的航空器结构体1的另一检查区域中取得的超声波检测信号的波形的一例的图表。
在图3及图4中，横轴表示时间，纵轴表示超声波检测信号的相对强度。在成为两个超声波检测信号的取得对象的两个检查区域的结构被视为彼此相同的结构的情况下，如果没有缺陷，则取得如图3及图4所例示那样相互类似的两个超声波检测信号。
例如，如图1及图2所例示那样，如果在各检查单元5A、5B、5C、5D、5E、5F分别使用以相同间隔配置的致动器7A、7B、7C、7D、7E、7F及超声波传感器8A、8B、8C、8D、8E、8F，分别取得通过至少由以相同间隔设置的纵梁3形成的两片壁面从其他检查区域隔开的各检查区域(区域1、区域2、区域3、区域4、区域5、区域6)的检测信号的情况下，则能够将各检查区域(区域1、区域2、区域3、区域4、区域5、区域6)的结构设为彼此相同的结构。
即，致动器7A、7B、7C、7D、7E、7F和超声波传感器8A、8B、8C、8D、8E、8F之间的距离、由纵梁3隔开的面板2的宽度、面板2的板厚及面板2的材质均相同，因此，能够将各检查区域(区域1、区域2、区域3、区域4、区域5、区域6)的结构视为彼此相同的结构。
换言之，如果为将纵梁3等多个加固材料以等间隔平行地安装于板厚一定的面板2的结构体，则在由加固材料隔开的面板2上多个区域分别仅以相同距离分离配置致动器7和超声波传感器8，由此，能够制作被视为彼此相同的结构的多个检查区域。
另外，在航空器用结构体中，作为安装于面板2的加固材料，除纵梁3之外，还可以举出翼梁(横梁)、加强肋(小骨)及骨架(辅助材料)。因此，不限于纵梁3，能够将由这些加固材料划分的板状的多个区域分别设为检查区域。
特别是，在将如面板2那样的板状的区域设为检查区域的情况下，优选使用兰姆(Lamb)波作为超声波。兰姆波是在超声波波长的一半以下的薄板上传播的波，是比较难以衰减的超声波。因此，当使用兰姆波时，能够提高超声波检测信号的信噪比(SNR：signal－to－noise ratio)及精度。因此，如果将兰姆波分别发送到被视为相同结构的多个检查区域，并从各检查区域取得兰姆波的检测信号，则只要在各检查区域没有缺陷，就能够得到具有如图3及图4例示的那样大概同样的波形的多个检测信号。
即，如果各检查单元5使用分别以相同间隔而配置的致动器7及超声波传感器8，从兰姆波的传播条件相同的多个板状的检查区域取得基于兰姆波的检测信号，则只要在各检查区域没有缺陷，就能够取得具有同样的波形的多个超声波检测信号。
因此，能够使用具有同样波形的多个超声波检测信号来评价各检查区域的健全性。即，如上述那样，基于在多个检查区域中取得的多个超声波检测信号中的、在至少两个检查区域中取得的两个超声波检测信号，能够求出表示两个检查区域的至少一方的健全性的指标值。
作为表示某一个检查区域的检查信息的指标值，能够设为通过将包含从该检查区域取得的检测信号和从另一个或多个检查区域取得的检测信号的至少两个检测信号设为输入数据的任意的运算计算出的标值。即，不限于将从两个检查区域取得的两个检测信号设为输入数据的运算，也可以通过将从三个以上的检查区域取得的三个以上的检测信号设为输入数据的运算，求出表示检查信息的指标值。以下，以通过将两个检测信号设为输入数据的简单的运算求出一个指标值的情况为例进行说明。
作为指标值的具体例，除了时间序列的多个检测信号的加法信号、减法信号、乘法信号或者除法信号的时间方向的平均值、中间值、最大值或者积分值等代表值以外，可举出相关性系数或平方误差。在运算是具有交换律的运算的情况下，如果用于求出指标值的多个检测信号的组合相同，则指标值成为相同值。另外，如果相关性系数或平方误差为指标值，则两个检测信号成为用于求出指标值的输入数据。
例如，如果检查区域的数量为两个，则基于从第一检查区域(区域1)取得的第一超声波检测信号及从第二检查区域(区域2)取得的第二超声波检测信号，求出表示第一检查区域(区域1)及第二检查区域(区域2)的至少一方的检查信息的指标值。
即，如果用于求出指标值的运算是具有交换律的运算，则基于从第一检查区域(区域1)取得的第一超声波检测信号及从第二检查区域(区域2)取得的第二超声波检测信号，求出表示第一检查区域(区域1)及第二检查区域(区域2)双方的检查信息的共通的指标值。
相反，如果用于求出指标值的运算为如求出减法值或除法信号的平均值的运算那样不具有交换律的运算，则通过改变运算方向的两次运算，基于从第一检查区域(区域1)取得的第一超声波检测信号及从第二检查区域(区域2)取得的第二超声波检测信号，分别求出表示第一检查区域(区域1)的检查信息的第一指标值和表示第二检查区域(区域2)的检查信息的第二指标值。
在用于求出指标值的运算为具有交换律的运算的情况下，为了求出多个指标值，需要从三个以上的多个检查区域取得超声波检测信号。例如，如果为从三个的多个检查区域取得超声波检测信号的情况，则在信号处理系统6中求出基于从第一检查区域(区域1)取得的第一超声波检测信号及从第二检查区域(区域2)取得的第二超声波检测信号的指标值、基于第一超声波检测信号及从第三检查区域(区域3)取得的第三超声波检测信号的指标值及基于第二超声波检测信号及第三超声波检测信号的指标值。
在求出多个指标值的情况下，可将这些指标值彼此比较。因此，当使用适于比较的指标值时，能提高健全性评价的容易性及精度。特别是，在用于计算指标值的原数据即两个超声波检测信号的波形为相互同等的情况下，作为适于比较的指标值，可以举出相关性系数、平方误差、差分信号的代表值及除法信号的代表值。因此，在信号处理系统6中，求出两个检测信号之间的相关性系数、平方误差、差分信号的代表值或除法信号的代表值作为表示检查信息的指标值是有效的。
此外，不将从两个超声波传感器8输出的两个超声波检测信号作为用于直接求相关性系数等的对象，也可以将实施了需要的信号处理之后的检测信号作为相关性系数等的计算对象。作为具体例，也可以将实施去噪处理、平均化处理及/或包络线检波处理等各种信号处理之后的两个检测信号作为用于求出相关性系数等的对象。
因此，在信号处理系统6中，能够求出在多个检查单元5中取得的各检测信号间或与各检测信号对应的信号间的相关性系数、平方误差、差分信号的代表值或除法信号的代表值。换言之，将实施去噪处理、平均化处理及/或包络线检波处理等各种信号处理之后的信号作为超声波检测信号，能够求出相关性系数、平方误差、差分信号的代表值或除法信号的代表值。
图5是表示在图1所示的信号处理系统6中取得的检查信息的一例的图。
图5表示通过将分别从图1所示的六个检查区域(区域1、区域2、区域3、区域4、区域5、区域6)取得的超声波检测信号A、B、C、D、E、F中的两个检测信号设为输入数据的运算求出指标值，并且并列显示所求出的各指标值的健全性评价表。
图5所示的2文字的字母表示通过将六个检测信号A、B、C、D、E、F中的两个检测信号以所表示的顺序进行运算而得到的指标值。因此，如果运算为具有交换律的运算，则关于倾斜的线，指标值对称。例如“AB”和“BA”成为相同值。
如果指标值为相关性系数或除法信号的代表值，则只要在检查区域没有缺陷，用于相关性系数或除法信号的代表值的计算的两个检测信号就具有同样的波形，因此，各指标值均成为接近于1的值。另外，如果指标值为平方误差或差分信号的代表值，则只要在检查区域中没有缺陷，由于同样的理由，各指标值均成为接近于0的值。即，如果六个检查区域(区域1、区域2、区域3、区域4、区域5、区域6)均为健全，则在健全性评价表中表示的各指标值的值为相同。
与此相对，当在某个检查区域中产生缺陷时，在该检查区域取得的超声波检测信号的波形发生变化。因此，将从产生了缺陷的检查区域取得的超声波检测信号设为输入数据的指标值也发生变化。例如，如果指标值为相关性系数或除法信号的代表值，则偏离1的偏离量变大。另外，如果指标值为平方误差或差分信号的代表值，则偏离0的偏离量变大。
因此，如果在显示装置10上显示如图5例示的表示指标值的分布的健全性评价表作为检查信息，则用户通过参照在健全性评价表中所表示的指标值的各值，能够评价各检查区域(区域1、区域2、区域3、区域4、区域5、区域6)的健全性。
特别是，如与在各检查区域取得的超声波检测信号的最大值或峰值对应的时刻那样，单独显示不使用在其他检查区域取得的检测信号而计算出的指标值的情况下，存在即使检测信号的波形由于缺陷而变化，指标值也不会显著地变化的可能性。例如，在检测信号的波形本身或峰值时刻仅向时间方向移位的情况下，即使显示检测信号的最大值作为指标值，指标值也不会显著地变化。另一方面，在即使显示检测信号的峰值时刻作为指标值，在第二个以后的峰值时刻变化的情况或最大值变化的情况下，指标值也不会显著地变化。
与此相对，如上所述，如果利用在两个超声波检测信号的波形中存在相关的性质，基于两个超声波检测信号求出指标值，且如果任一个超声波检测信号的波形由于缺陷而变化，则作为显著的指标值的变化，能够容易地检测出缺陷。
但是，通过实质上比较两个超声波检测信号的波形而能够进行健全性的评价。因此，未必需要在每个检查区域事先取得健全时的参照信号。即，信号处理系统6能够均不参照两个检查区域的健全时的超声波检测信号而求出表示检查信息的指标值。
因此，在存在结构被视为相同的多数检查区域的航空器结构体1的初次的健全性检查中，能够不事前取得健全时的参照信号而进行健全性的评价。另外，在第二次以后的健全性检查中，也能够不参照过去的检查数据而进行各检查区域的健全性评价。
但是，参照健全时的过去的检查数据进行新的健全性检查当然也是可以的。即，也能够基于指标值的经时变化进行检查区域的健全性检查。在这种情况下，在信号处理系统6中，可以基于指标值的经时变化从多个检查区域自动检测存在缺陷的检查区域或存在疑似缺陷的检查区域。
图6是表示自动检测图1所示的信号处理系统6中存在缺陷的检查区域或存在疑似缺陷的检查区域的情况的检查信息的一例的图。
例如，当在图1所示的航空器结构体1的第三检查区域(区域3)产生劣化或损伤等缺陷时，在第三检查区域(区域3)中取得的超声波检测信号C变化为波形不同的检测信号C’。因此，使用在第三检查区域(区域3)取得的超声波检测信号C’所计算出的全部的指标值AC’、BC’、DC’、EC’、FC’、C’A、C’B、C’D、C’E、C’F的值发生变化。
因此，在信号处理系统6中，自动检测变化的指标值AC’、BC’、DC’、EC’、FC’、C’A、C’B、C’D、C’E、C’F，并且在显示装置10上能够识别显示所检测的指标值AC’、BC’、DC’、EC’、FC’、C’A、C’B、C’D、C’E、C’F。于是，如果是在显示装置10上显示图6例示的二维的健全性评价表的情况，则与产生了缺陷的第三检查区域(区域3)对应的全部的指标值AC’、BC’、DC’、EC’、FC’、C’A、C’B、C’D、C’E、C’F作为交叉成十字状的异常线被强调显示。
因此，用户可以参照健全性评价表容易地把握在第三检查区域(区域3)存在缺陷或在第三检查区域(区域3)具有存在疑似缺陷。换言之，能够从多个检查区域中容易地把握存在缺陷的检查区域或存在疑似缺陷的检查区域。而且，在存在疑似缺陷的检查区域，能够进行详细的检查。
作为自动检测因缺陷而变化的指标值的方法，除了如上所述的检测指标值的经时变化的方法之外，可举出不参照过去的指标值而基于与其他指标值的比较或指标值本身的值检测指标值的变化的方法。
在检测指标值的经时变化的情况下，在事先保存如图5例示的过去的健全时的指标值，过去的指标值和当前的指标值的差分值为阈值以上或超过阈值的情况下，能够自动判定为指标值发生变化。
另一方面，在不参照过去的指标值而检测指标值的变化的情况下，通过从多个指标值检测异常值，能够自动检测指标值的变化。例如，在多个指标值的平均值或与中间值的差分值为阈值以上或超过阈值的情况下，能够自动判定为指标值发生了变化。或者，在对指标值的值本身设定阈值，某个指标值为阈值以上或超过阈值的情况下，也能够自动判断为该指标值发生了变化。即，指标值本身表示两个超声波检测信号的差异，因此，能够对指标值本身设定阈值，进行阈值处理。
在通过过去的指标值和当前的指标值之间的差分值或指标值本身的阈值处理来自动检测指标值的变化的情况、即未进行不同的检查区域的两区域间的指标值的比较的情况下，即使指标值的数量为一个也能够检测指标值的变化。即，即使仅有两个检查区域的情况下，通过检测一个指标值的变化，也能够自动检测在两个检查区域的至少一方存在缺陷或存在疑似缺陷。
此外，在不进行不同的检查区域的两区域间的指标值的比较的情况下，也可以进行将结构未被视为相同的多个检查区域设为对象的检查。即，取得结构不一定被视为相同的三个以上的检查区域所对应的不一定相同的多个指标值，通过过去的指标值和当前的指标值的比较或指标值本身的阈值处理，能够自动检测存在缺陷的检查区域或存在疑似缺陷的某个检查区域。另外，取得与结构未被视为相同的两个检查区域对应的一个指标值，与过去的指标值和当前的指标值的比较或通过指标值本身的阈值处理，能够自动检测两个检查区域的至少一方存在缺陷或存在疑似缺陷。
这样，在信号处理系统6中，即使为由壁面从其他检查区域隔开的多个检查区域的结构未被视为彼此相同的情况，基于使用在多个检查区域取得的超声波检测信号求出的指标值，也可以自动检测存在缺陷的检查区域或存在疑似缺陷的检查区域。
另外，用于检测指标值的变化的阈值能够根据经验决定。例如，如果是指标值为相关性系数或除法信号的代表值，多个检查区域的结构被视为相同的情况，则所允许的偏离1的偏离量成为相对于指标值本身的阈值。另外，如果是指标值为平方误差或减法信号的代表值，多个检查区域的结构被视为相同的情况，则所允许的偏离0的偏离量成为相对于指标值本身的阈值。
无论多个检查区域的结构是否视为相同，都可以通过利用典型的模型的试验来决定阈值。例如，如果为航空器被量产的情况下，则能够通过将代表的一个航空器结构体1或模拟航空器结构体1的结构体的检查区域设为对象的试验决定适当的阈值。由此，可以不需要对每台航空器取得多个检查区域的健全时的超声波的检查信号的波形。
(动作及作用)
接着，对超声波检查系统4的航空器结构体1的超声波检查方法进行说明。
图7是表示图1所示的超声波检查系统4的航空器结构体1的超声波检查的流程的一例的流程图。
首先，预先在步骤S1中，在如图1及图2例示的航空器结构体1的多个检查区域分别配置检查单元5。即，在各检查区域以相同间隔安装致动器7及超声波传感器8。进而，各致动器7及超声波传感器8与信号处理系统6连接。由此，可以将航空器结构体1的多个检查区域作为对象进行超声波的健全性检查。
在进行航空器结构体1的超声波检查的情况下，在步骤S2中，从多个检查区域分别取得超声波检测信号。即，使用多个致动器7及超声波传感器8取得航空器结构体1的各检查区域的超声波检测信号。具体而言，在信号处理系统6的控制下从各致动器7发送超声波、期望的兰姆波。而且，透过各检查区域的超声波分别由超声波传感器8检测。在各超声波传感器8中取得的各检查区域的超声波检测信号输出到信号处理系统6。
接着，在步骤S3中，在信号处理系统6中，执行了平均化或包络线检波处理等需要的信号处理之后，基于在两个检查区域中取得的超声波检测信号的相关性系数等指标值作为标量求出。该指标值成为表示作为在实质的两个检查区域中取得的超声波检测信号的比较结果而得到的信号的偏离量的定量化的标量。
如图1及图2所例示，在从三个以上的多个检查区域分别取得超声波检测信号的情况下，将从多个超声波检测信号选择的两个检测信号作为对象，对每两个检测信号的组合求出指标值。因此，在各检查区域的结构被视为彼此相同的情况下，只要没有缺陷，各检测信号的波形就成为同样的波形，各指标值也成为同样的值。
接着，信号处理系统6在显示装置10上显示求出的指标值。其结果是，如图5例示的指标值的映射被显示在显示装置10上。因此，用户可以参照显示在显示装置10上的指标值的映射作为与多个检查区域对应的检查信息。
假如在多个检查区域的任一个存在缺陷或疑似缺陷的情况下，从对应的检查区域取得的超声波检测信号的波形发生变化。因此，使用从存在缺陷或疑似缺陷的检查区域取得的超声波检测信号所计算出的指标值也变化。因此，用户可以参照指标值的映射识别存在缺陷或疑似缺陷的检查区域。
或者，在信号处理系统6中，通过基于对指标值本身设定的阈值的阈值处理、检查区域的不同的两区域间的异常值检测处理或从过去的指标值的变化的检测处理(关于时间方向的异常值检测处理)，能够自动检测指标值的变化。另外，也可以并用这些多个处理。
当任一个指标值的变化被用户发现或在信号处理系统6中被自动检测出时，能够识别存在缺陷或疑似缺陷的检查区域。在存在缺陷或疑似缺陷的检查区域没有被发现或检测出的情况下，在步骤S4的判定中，判定为不需要详细地检查检查区域。然后，在下次的定期检查等中，可以再次开始检查。
在存在缺陷或疑似缺陷的检查区域被发现或检测出的情况下，在步骤S4的判定中，判定为需要详细地检查存在缺陷或疑似缺陷的检查区域。然后，在步骤S5中，对存在缺陷或疑似缺陷的检查区域进行详细的非破坏性检查。例如，能够通过与健全时的超声波检测信号的比较来进行超声波检查。或者，也可以进行使用了别的检查系统的检查。由此，能够同定损伤等缺陷。
即，如上所述的航空器结构体1、超声波检查系统4及超声波检查方法，在多个检查区域的结构被视为相同的情况下，利用从多个检查区域取得的超声波检测信号之间的波形的类似性，进行健全性的评价。具体而言，表示从具有相同结构的至少两个检查区域取得的超声波检测信号之间的相对的差异的指标值被呈现为用于健全性诊断的检查信息。
(效果)
因此，根据航空器结构体1、超声波检查系统4及超声波检查方法，与未进行检查区域之间的超声波检测信号的比较的情况相比，能够提高健全性的诊断精度。即，通过检查区域之间的超声波检测信号的比较，可以更可靠地捕捉超声波检测信号的波形变化。
另外，可以不参照健全时的过去的超声波检测信号的波形而进行某个程度的健全性的评价。因此，即使不对每个检查区域保存健全时的庞大数量的信号波形作为检查记录，也能够进行健全性的评价。
另外，至少基于信号波形的比较，可以消除对每一检查区域的详细检查的需要。即，基于表示检查区域间的超声波检测信号的比较信息的标值即指标值，能够非常简单地识别存在缺陷或疑似缺陷的检查区域，限定为所识别的检查区域而进行基于与健全时的信号波形的比较的详细的检查。由此，能够缩短航空器结构体1的健全性的检查所需要的时间。即，通过基于将在多个检查区域中取得的超声波检测信号作为参数而求出的指标值而对检查区域进行筛查，能够减少必须的参照信号并且缩短检查时间。
(第二实施方式)
图8是表示本发明的第二实施方式的航空器结构体的结构的主视图，图9是图8所示的航空器结构体的仰视图。
在第二实施方式中，成为超声波检查系统4的检查对象的航空器结构体1A的结构与第一实施方式不同。关于第二实施方式的其他特征，与第一实施方式同样，因此，仅图示航空器结构体1A的结构及检查单元5，关于同样的特征省略说明。
第二实施方式的航空器结构体1A具有在弯曲的面板2上安装了多个纵梁3及多个骨架20的结构。多个纵梁3及多个骨架20大致以长度方向相互正交的方向安装在面板2上。即，纵梁3彼此及骨架20彼此大致以长度方向成为平行的方式而配置，但以纵梁3的长度方向和骨架20的长度方向成为大致垂直的方式将多个纵梁3及多个骨架20安装于弯曲的面板2。
其结果是，在面板2上产生由相邻的两个纵梁3和相邻的两个骨架20分别包围的多个区域。在纵梁3的间隔及骨架20的间隔均视为等间隔的情况下，这些多个区域的结构能够被视为彼此相同的结构。另外，具有这样的结构的航空器结构体1A作为主要作为构成主体的一部分的结构体被采用。
因此，能够将由纵梁3和骨架20包围的多个区域设为超声波检查系统4的检查对象。在这种情况下，多个检查区域成为被二维地配置的状态。因此，能够通过四个以上的检查单元5分别取得被二维地配置的多个检查区域的检测信号。
另一方面，在信号处理系统中，以与多个检查区域被一维地配置的情况同样的方法能够求出与二维地配置的多个检查区域对应的指标值。具体而言，能够至少求出从四个以上的检查单元5中挑选两个检查单元5的组合的数量的基于通过四个以上的检查单元5中的两个检查单元5取得的两个检测信号的指标值。即，通过边改变选择的两个检测信号的组合边重复执行从二维地配置的四个以上的检查区域取得的多个检测信号中选择两个检测信号求出指标值的运算，能够求出与二维地配置的多个检查区域对应的多个指标值。
这样，只要多个检查区域的结构被视为相同，则各检查区域的配置就为任意的。因此，不限于具有由共通的加固材料隔开的、视为相同的结构的多个检查区域，即使对具有由其他的加固材料隔开的、视为相同的结构的多个检查区域，也可以进行基于同样的指标值的健全性检查。
(第三实施方式)
图10是包含本发明的第三实施方式的航空器结构体的航空器的立体图。
在第三实施方式中，成为超声波检查系统4的检查对象的航空器30的部位与第一实施方式不同。关于第三实施方式的其他特征，与第一实施方式同样，因此，仅图示航空器30及检查单元5A、5B的安装位置，关于同样的特征省略说明。
如第二实施方式中所说明的那样，只要多个检查区域的结构被视为相同，就能够设为超声波检查系统4的检查对象。航空器30相对于行进方向及机体中心对称。例如，如果航空器30为如图10所示的固定翼机，则左右的主翼、左右的水平尾翼及主体相对于机体中心对称。这不限于固定翼机，在旋转翼机和火箭等中也同样。
在航空器30为如图10所示的固定翼机的情况下，例如，需要对用点划线表示的部分进行健全性的评价。在该检查区域中，也包含相对于机体中心对称的部分。即，相对于机体中心对称的多个航空器结构体1B、1C可以成为健全性检查的对象。
因此，即使在多个检查区域的结构为面对称的情况下，也能够将多个检查区域的结构视为相同而成为超声波检查系统4的检查对象。具体而言，能够在构成航空器30的第一航空器结构体1B的检查区域设置第一检查单元5A。另一方面，在相对于航空器30的机体中心配置在与第一航空器结构体1B对称的位置，且具有与第一航空器结构体1B相对于航空器30的机体中心对称的结构的第二航空器结构体1C的检查区域能够设置第二检查单元5B。
而且，能够通过第一检查单元5A取得第一航空器结构体1B的检查区域的第一超声波检测信号，另一方面，通过第二检查单元5B取得第二航空器结构体1C的检查区域的第二超声波检测信号。由此，在信号处理系统中，能够以与第一实施方式同样的方法，求出第一航空器结构体1B的检查区域及第二航空器结构体1C的检查区域的指标值。
例如，如果为在第一航空器结构体1B存在多个检查区域，且在第二航空器结构体1C也存在多个检查区域的情况，则能够将包含对称的检查区域的全部的检查区域作为对象求出同种的指标值。因此，实现健全性检查的效率化。另外，如果为在第一航空器结构体1B及第二航空器结构体1C分别只存在一个检查区域的情况，则可以求出相关性系数等指标值，并基于指标值是否异常，不参照过去的检查数据而评价第一航空器结构体1B及第二航空器结构体1C的健全性。
如上所述，利用航空器30的左右对称性，能够有效地进行超声波检查系统4进行的将多个航空器结构体1B、1C设为对象的健全性评价。即，通过实质地比较从左右对称的航空器结构体1B、1C取得的两个超声波检测信号，能够有效地进行各航空器结构体1B、1C的健全性评价。
(第四实施方式)
图11是表示本发明的第四实施方式的包含超声波检查系统的航空器结构体的结构的主视图，图12是图11所示的航空器结构体的仰视图。
在第四实施方式中，成为超声波检查系统4的检查对象的航空器结构体1D的结构与第一实施方式不同。关于第四的实施方式的其他特征，与第一实施方式同样，因此，仅图示航空器结构体1D的结构及检查单元5，关于同样的特征省略说明。
第四实施方式的航空器结构体1D具有在面板2上安装了多个纵梁3A、3B的结构。但是，纵梁3A、3B的横截面的形状及以面板2为基准的纵梁3A、3B的高度互不相同。在图示的例中，第一纵梁3A的横截面成为I字型。另一方面，第二纵梁3B的横截面成为倒T字型。另外，倒T字型的第二纵梁3B的高度比I字型的第一纵梁3A的高度高。
进而，超声波检查系统4的检查对象设为与面板2接合的各纵梁3A、3B的凸缘。因此，第一检查单元5A配置在第一纵梁3A的下方侧的一方的凸缘上。另外，第二检查单元5B配置在第二纵梁3B的下方侧的一方的凸缘上。当然，也可以将其他的检查单元5分别配置在第一纵梁3A及第二纵梁3B的下方侧的另一方的凸缘上。
在使用兰姆波作为超声波的情况下，如果传播兰姆波的板状的部分的板厚、宽度及材质相同、与致动器7和超声波传感器8之间的距离相同，则能够视为相同的传播条件。因此，如果纵梁3A、3B的凸缘的板厚、宽度及材质相同，则通过将第一及第二致动器7A、7B和第一及第二超声波传感器8A、8B之间的距离设为彼此相同，无论纵梁3A、3B的高度和横截面的形状如何，均能够将兰姆波的传播条件设为相同。因此，即使是如图11及图12例示那样横截面的形状及高度不同的多个纵梁3A、3B，只要第一及第二致动器7A、7B和第一及第二超声波传感器8A、8B之间的距离相同，则就能够将成为检查区域的多个凸缘的结构视为相同的结构。这不限于纵梁3A、3B，在纵梁、翼梁、骨架等加固材料中也同样。
在这种情况下，各检查单元5A、5B分别使用以相同间隔配置的致动器7A、7B及超声波传感器8A、8B，从兰姆波的传播条件相同的板状的检查区域即两个凸缘取得兰姆波的检测信号。然后，能够基于从两个凸缘取得的兰姆波的超声波检测信号求出表示凸缘的健全性的指标值。当然，也可以以三个以上的凸缘为对象，使用兰姆波同样求出表示健全性的指标值。
另外，不限于凸缘，通过将具有相同的板厚、宽度及材质的多个网状物作为具有相同结构的检查区域，并分别以相同间隔配置致动器7和超声波传感器8，能够进行使用了兰姆波的同样的检查。
如上所述，如果使用兰姆波作为超声波，则即使是具有三维不同的结构的部件，只要是二维结构相同的部分，则也能够视为具有相同结构的检查区域而进行健全性检查。
(其他实施方式)
以上，记载了特定的实施方式，但记载的实施方式只不过是一例，并不限定发明的范围。此处记载的新方法及装置能够通过各种其他方式具体化。另外，在此处记载的方法及装置的方式中，在不脱离发明的宗旨的范围内，可以进行各种省略、替换及变更。添附的权利要求及其均等物均包含这种各种方式及变形例作为发明的范围及要旨所包含的要素。
例如，在上述的各实施方式中，对超声波检查系统4的检查对象为航空器结构体1A、1B、1C、1D的情况进行了说明，但如果是具有可以视为相同的多个检查区域的结构体，则能够以任意的结构体为对象进行基于超声波检查系统4的健全性检查。例如，如果为建筑物，则能够将各层的结构视为相同。另外，如果为桥梁，则能够将长度方向的段的结构视为相同。或者，如果为风车，则能够将叶片的结构视为相同。因此，能够以建筑物、桥梁或风车等各种结构体为对象进行超声波检查系统4的健全性检查。

Claims (12)

1.一种超声波检查系统，设置有：
第一检查单元，其使用第一超声波振子及第一超声波传感器取得结构体的第一检查区域的第一超声波检测信号；
第二检查单元，其使用第二超声波振子及第二超声波传感器取得结构体的第二检查区域的第二超声波检测信号；
信号处理系统，其基于所述第一超声波检测信号及所述第二超声波检测信号，求出表示所述第一检查区域及所述第二检查区域的至少一方的检查信息的指标值。
2.根据权利要求1所述的超声波检查系统，其中，
所述信号处理系统构造成均不参照所述第一检查区域的过去的超声波检测信号及所述第二检查区域的过去的超声波检测信号而求出表示所述检查信息的指标值。
3.根据权利要求1或2所述的超声波检查系统，其中，
还设置有第三检查单元，所述第三检查单元使用第三超声波振子及第三超声波传感器取得结构体的第三检查区域的第三超声波检测信号，
所述信号处理系统构造成求出基于所述第一超声波检测信号和所述第二超声波检测信号的指标值、基于所述第一超声波检测信号和所述第三超声波检测信号的指标值、以及基于所述第二超声波检测信号和所述第三超声波检测信号的指标值作为检查信息。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的超声波检查系统，其中，
每个所述检查单元构造成分别使用超声波振子及超声波传感器取得通过壁面而从其他检查区域隔开的检查区域的检测信号。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的超声波检查系统，其中，
设置有包含每个所述检查单元的四个以上的检查单元，所述四个以上的检查单元分别取得二维地配置的多个检查区域的检测信号，
所述信号处理系统构造成至少求出从所述四个以上的检查单元中挑选两个检查单元的组合的数量的基于通过所述四个以上的检查单元中的两个检查单元取得的两个检测信号的指标值。
6.根据权利要求1或2所述的超声波检查系统，其中，
所述第一检查单元构造成取得构成航空器的第一航空器结构体的检查区域的第一超声波检测信号，
所述第二检查单元构造成取得第二航空器结构体的检查区域的第二超声波检测信号，所述第二航空器结构体配置在相对于所述航空器的机体中心与所述第一航空器结构体对称的位置，且具有与所述第一航空器结构体相对于所述航空器的机体中心对称的结构。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的超声波检查系统，其中，
每个所述检查单元构造成分别使用以相同间隔配置的超声波振子及超声波传感器，从兰姆波的传播条件相同的板状的检查区域取得兰姆波的检测信号。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的超声波检查系统，其中，
所述信号处理系统构造成求出每个所述检测信号之间或与每个所述检测信号对应的信号之间的相关性系数、平方误差、差分信号的代表值或除法信号的代表值作为表示所述检查信息的指标值。
9.根据权利要求3或5所述的超声波检查系统，其中，
所述信号处理系统构造成通过从多个所述指标值检测异常值，自动检测存在缺陷的检查区域或存在疑似缺陷的检查区域。
10.根据权利要求1所述的超声波检查系统，其中，
所述信号处理系统构造成基于所述指标值的经时变化，从所述第一检查区域及所述第二检查区域自动检测存在缺陷的检查区域或存在疑似缺陷的检查区域。
11.一种航空器结构体，其包含权利要求1～10中任一项所述的超声波检查系统作为部件。
12.一种超声波检查方法，具有如下步骤：
使用第一超声波振子及第一超声波传感器取得结构体的第一检查区域的第一超声波检测信号；
使用第二超声波振子及第二超声波传感器取得结构体的第二检查区域的第二超声波检测信号；以及
基于所述第一超声波检测信号及所述第二超声波检测信号，求出表示所述第一检查区域及所述第二检查区域的至少一方的检查信息的指标值。
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