JP2007017289A

JP2007017289A - Ｆｓｓサンドイッチパネルの非破壊検査装置及び非破壊検査方法

Info

Publication number: JP2007017289A
Application number: JP2005199180A
Authority: JP
Inventors: Masato Tadokoro; 眞人田所; Terunori Miyazaki; 輝規宮崎
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2005-07-07
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2007-01-25

Abstract

【課題】ＦＳＳサンドイッチパネルにおける表面から裏面までの間の欠陥を一度に検知すること。
【解決手段】特定の周波数の電波を反射又は透過させる周波数選択板１２Ａ，１２Ｂが挿入されたＦＳＳサンドイッチパネル１０の共振周波数よりも高く、且つ、そのＦＳＳサンドイッチパネル１０における反射率と透過率の変動が小さい範囲内の周波数の電波を当該ＦＳＳサンドイッチパネル１０に照射する電波照射手段２１と、そのＦＳＳサンドイッチパネル１０を透過した又は当該ＦＳＳサンドイッチパネル１０から反射した電波を受信する電波受信手段２２と、その電波照射手段２１から照射された電波と電波受信手段２２が受信した電波とからＦＳＳサンドイッチパネル１０における電波の透過性能又は反射性能を測定する測定手段２４とを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、特定の周波数の電波を反射又は透過させる周波数選択板（ＦＳＳ：ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｅｌｅｃｔｉｖｅＳｕｒｆａｃｅ）が挿入された積層板（ＦＳＳサンドイッチパネル）の内部欠陥を検査するＦＳＳサンドイッチパネルの非破壊検査装置及び非破壊検査方法に関する。

従来、被検体に対して超音波探傷，Ｘ線探傷又は赤外線探傷を行い当該被検体の欠陥を検知する非破壊検査装置及び非破壊検査方法が知られている。

例えば、超音波探傷やＸ線探傷を行う非破壊検査装置及び非破壊検査方法としては下記の特許文献１に開示されており、赤外線探傷を行う非破壊検査装置及び非破壊検査方法としては下記の特許文献２に開示されている。

特開２００５−４９０９８号公報特開平９−２８１０５８号公報

ここで、赤外線探傷は、被検体の表層の欠陥を非破壊検査するものである。また、超音波探傷は、発泡材コアやハニカムコア等の音波伝播を著しく減衰するコア材が遮音層になってしまうので、このようなコア材を使用したサンドイッチパネルについてはその表層しか非破壊検査することができない。これが為、これら超音波探傷や赤外線探傷は、その表層の異物や樹脂充填不足箇所（レジンスターブ）を検知することはできるが、その裏面側については例えば被検体を裏返す等しなければ検査することができない。即ち、この超音波探傷や赤外線探傷では、一度に裏面まで検査することができない。更に、被検体がＦＳＳサンドイッチパネルの如き厚みを有するものであれば、その表層以外の内部の異物や樹脂充填不足箇所等の欠陥を検知することができない。また、赤外線探傷については、超音波探傷よりも感度が低く、表面の欠陥すら感度良く検知できない場合もある。

一方、Ｘ線探傷については、表面から裏面までの間の異物を一度に検知することはできるが、樹脂充填不足箇所については検知することができない。

尚、ＦＳＳサンドイッチパネルとは、例えば、発泡材コアやハニカムコア等の遮音性の高いコア層と、このコア層の両面又は一方の面に積層した周波数選択板と、これら各周波数選択板又は周波数選択板及びコア層の他方の面に積層した誘電体層とで構成されたものである。これが為、従来の超音波探傷，赤外線探傷又はＸ線探傷を行う非破壊検査装置及び非破壊検査方法では、ＦＳＳサンドイッチパネル全体の異物や樹脂充填不足箇所等の欠陥（Ｘ線探傷の場合であれば異物を除く）を検知することができない。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、ＦＳＳサンドイッチパネルにおける表面から裏面までの間の異物や樹脂充填不足箇所等の欠陥を一度に検知可能なＦＳＳサンドイッチパネルの非破壊検査装置及び非破壊検査方法を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成する為、請求項１記載の発明では、特定の周波数の電波を反射又は透過させる周波数選択板が挿入されたＦＳＳサンドイッチパネルの内部欠陥を検査するＦＳＳサンドイッチパネルの非破壊検査装置において、そのＦＳＳサンドイッチパネルの共振周波数よりも高く、且つ、そのＦＳＳサンドイッチパネルにおける反射率と透過率の変動が小さい範囲内の周波数の電波を当該ＦＳＳサンドイッチパネルに照射する電波照射手段と、そのＦＳＳサンドイッチパネルを透過した又は当該ＦＳＳサンドイッチパネルから反射した電波を受信する電波受信手段と、その電波照射手段から照射された電波と電波受信手段が受信した電波とからＦＳＳサンドイッチパネルにおける電波の透過性能又は反射性能を測定する測定手段とを備えている。

また、上記目的を達成する為、請求項３記載の発明では、特定の周波数の電波を反射又は透過させる周波数選択板が挿入されたＦＳＳサンドイッチパネルの内部欠陥を検査するＦＳＳサンドイッチパネルの非破壊検査方法において、そのＦＳＳサンドイッチパネルの共振周波数よりも高く、且つ、そのＦＳＳサンドイッチパネルにおける反射率と透過率の変動が小さい範囲内の周波数の電波を当該ＦＳＳサンドイッチパネルに照射する工程と、そのＦＳＳサンドイッチパネルを透過した又は当該ＦＳＳサンドイッチパネルから反射した電波を受信する工程と、そのＦＳＳサンドイッチパネルに照射された電波と当該ＦＳＳサンドイッチパネルからの透過電波又は反射電波とから当該ＦＳＳサンドイッチパネルにおける電波の透過性能又は反射性能を測定する工程とを有している。

例えば、その請求項１記載のＦＳＳサンドイッチパネルの非破壊検査装置の測定手段は、請求項２記載の発明の如く、電波の透過性能又は反射性能として、電波照射手段から照射された電波と電波受信手段が受信した電波とからＦＳＳサンドイッチパネルにおける電波透過性能又は電波反射性能を算出するよう構成する。

また、例えば、その請求項３記載のＦＳＳサンドイッチパネルの非破壊検査方法において電波の透過性能又は反射性能を測定する際には、請求項４記載の発明の如く、ＦＳＳサンドイッチパネルに照射された電波と当該ＦＳＳサンドイッチパネルからの透過電波又は反射電波とから当該ＦＳＳサンドイッチパネルにおける電波透過性能又は電波反射性能を算出する。

この請求項１，２，３又は４に記載の発明によれば、ＦＳＳサンドイッチパネルに対して上述した範囲内の周波数の電波を照射し、そのＦＳＳサンドイッチパネルにおける電波の透過性能又は反射性能を観ることによって、そのＦＳＳサンドイッチパネルの表面から裏面までの間の異物や樹脂充填不足箇所等の欠陥を検知することができる。

本発明に係るＦＳＳサンドイッチパネルの非破壊検査装置及び非破壊検査方法は、ＦＳＳサンドイッチパネルの共振周波数よりも高く、且つ、そのＦＳＳサンドイッチパネルにおける反射率と透過率の変動が小さい範囲内の周波数の電波を当該ＦＳＳサンドイッチパネルに照射することによって、従来の超音波探傷，赤外線探傷又はＸ線探傷のみでは一度に検知し得なかったＦＳＳサンドイッチパネルにおける表面から裏面までの間の異物や樹脂充填不足箇所等の欠陥を一度に検知することができる。

以下に、本発明に係るＦＳＳサンドイッチパネルの非破壊検査装置及び非破壊検査方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

本発明に係るＦＳＳサンドイッチパネルの非破壊検査装置及び非破壊検査方法の実施例１を図１から図１０に基づいて説明する。

最初に、本実施例１における非破壊検査装置の被検体たるＦＳＳサンドイッチパネル１０を図１に基づき説明する。

このＦＳＳサンドイッチパネル１０は、矩形のコア層１１と、このコア層１１の両面に積層した矩形の第１及び第２の周波数選択板１２Ａ，１２Ｂと、これら第１及び第２の周波数選択板１２Ａ，１２Ｂの夫々に積層した矩形の第１及び第２の誘電体層１３Ａ，１３Ｂとで構成されている。

例えば、そのコア層１１としては発泡材を用いる一方、その第１及び第２の誘電体層１３Ａ，１３ＢとしてはＧＦＲＰ（ガラス繊維強化複合材料）を用いる。

また、第１及び第２の周波数選択板１２Ａ，１２Ｂには例えば銅線等の金属線からなる複数のクロスダイポール型等の素子パターンが格子状に配置されており、これにより特定の周波数の電波を反射又は透過させる。本実施例１にあっては、図２に示すエルサレムクロス型の素子パターンを用いている。

このような第１及び第２の周波数選択板１２Ａ，１２Ｂが挿入されているＦＳＳサンドイッチパネル１０においては、所望の共振効果を得る設計周波数（共振周波数）と同等の周波数の電波を反射又は透過させる。

一方、このＦＳＳサンドイッチパネル１０に照射される電波の周波数に拘わらず、このＦＳＳサンドイッチパネル１０を透過した電波又はＦＳＳサンドイッチパネル１０から反射した電波は、ＦＳＳサンドイッチパネル１０の仕様毎の固有の値として検出することができる。即ち、このＦＳＳサンドイッチパネル１０に何ら欠陥がなければ、このＦＳＳサンドイッチパネル１０は、ＦＳＳサンドイッチパネル１０の仕様毎に固有の電波の透過性能又は反射性能を発揮する。これが為、仮にＦＳＳサンドイッチパネル１０の内部に異物や欠損等の欠陥がある場合には、その固有の値として検出されるべき反射又は透過した電波がＦＳＳサンドイッチパネル１０の仕様に応じた正規の値として検出されなくなる。

そこで、本実施例１にあっては、かかる特性を利用してＦＳＳサンドイッチパネル１０の非破壊検査を行う。

次に、本実施例１の非破壊検査装置の構成を図３に基づき説明する。

その図３の符号２０は、本実施例１の非破壊検査装置を示す。本実施例１の非破壊検査装置２０には、ＦＳＳサンドイッチパネル１０に対して電波（ミリ波）を照射する電波照射手段２１と、この電波照射手段２１の電波照射部に対向して配置された電波受信部を有する電波受信手段２２と、その電波照射手段２１と電波受信手段２２との間でＦＳＳサンドイッチパネル１０を図３に示すＸＹ方向へと移動させる被検体移動手段２３と、その電波受信手段２２が受信した電波を測定点毎の測定データとして取り込んで測定結果を算出する測定手段２４とが設けられている。

ここで、その被検体移動手段２３は、ＦＳＳサンドイッチパネル１０を保持する保持具２３Ａと、この保持具２３Ａを図３に示すＹ方向へと往復移動させるＹ方向移動部２３Ｂと、このＹ方向移動部２３Ｂを図３に示すＸ方向へと往復移動させるＸ方向移動部２３Ｃとを備えている。例えば、この被検体移動手段２３においては、そのＹ方向移動部２３ＢとＸ方向移動部２３Ｃとを図示しない電動モータや歯車群等により駆動してＦＳＳサンドイッチパネル１０をＹ方向，Ｘ方向に適宜移動させる。例えば、本実施例１の被検体移動手段２３は、ＦＳＳサンドイッチパネル１０をＹ方向とＸ方向に夫々１ｍｍずつ移動させることができるよう設定されている。

また、この非破壊検査装置２０を構成する測定手段２４は、電波照射手段２１からの電波と電波受信手段２２が受信した電波とからＦＳＳサンドイッチパネル１０の電波透過性能（振幅（ｄＢ））を算出するものである。

例えば、本実施例１にあっては、この測定手段２４としてスカラネットワークアナライザを使用する。そして、電波照射手段２１としてリフレクトメータを使用する一方、電波受信手段２２としてディテクターを使用する。

そのリフレクトメータとは、マイクロ波をミリ波に逓倍し、そのミリ波電波をアンテナを介して放射すると共に、分波した一部のミリ波電波を測定手段２４たるスカラネットワークアナライザに基準信号として渡すものである。そこで、本実施例１の非破壊検査装置２０においては、その電波照射手段２１たるリフレクトメータに送るマイクロ波を発生させる信号発生器２５が設けられている。一方、そのディテクターとは、アンテナを介してミリ波電波を検知して、これを測定手段２４たるスカラネットワークアナライザに送るものである。

これが為、本実施例１の測定手段２４（スカラネットワークアナライザ）においては、電波照射手段２１（リフレクトメータ）から送られてきた基準信号と電波受信手段２２（ディテクター）から送られてきた検知信号の夫々のレベルを比較して、ＦＳＳサンドイッチパネル１０の電波透過性能（振幅（ｄＢ））の算出を行う。

ところで、この測定手段２４（スカラネットワークアナライザ）は、その算出結果を表示する表示部を備えている。これが為、本実施例１の非破壊検査装置２０においては、この測定手段２４（スカラネットワークアナライザ）が表示手段としての機能も兼ねている。例えば、この測定手段２４（スカラネットワークアナライザ）は、その算出結果たる電波透過性能を所定の範囲毎に色分け等して表示する。尚、その電波透過性能（即ち、測定結果）を表示させる前に画像処理を行い、より鮮明な形で測定結果を表示させてもよい。また、その測定結果を表示する為に、例えば、モニタやプリンタ等の別構成の表示手段を設けていてもよい。

上述した測定手段２４や信号発生器２５は、図３に示す電子計算機２６によってその動作が制御又は指示される。

更に、この非破壊検査装置２０においては、電波照射手段２１とＦＳＳサンドイッチパネル１０との間及び電波受信手段２２とＦＳＳサンドイッチパネル１０との間に夫々第１及び第２の誘電体レンズ２７，２８を介在させている。これら第１及び第２の誘電体レンズ２７，２８は、ビームを狭くして、エネルギの集中によるダイナミックレンジの向上や感度の向上を図り、更に、照射面積を所望の位置に限定して分解能の向上を図っている。例えば、本実施例１にあっては、これら第１及び第２の誘電体レンズ２７，２８とＦＳＳサンドイッチパネル１０との間に８０ｍｍの間隔を空けている。

ところで、この非破壊検査装置２０の被検体たるＦＳＳサンドイッチパネル１０は、上述した単一の素子パターンからなる第１及び第２の周波数選択板１２Ａ，１２Ｂが挿入されている場合であっても、複数の素子パターンからなる周波数選択板が挿入されている場合（即ち、複数の共振周波数を有する場合）であっても、その設計周波数（共振周波数）付近においては電波照射手段２１からの電波の周波数の変化に応じて反射率と透過率が大きく変化する。

このことは図４に示すシミュレーションの結果からも明らかであり、この図４によれば、周波数０〜６０ＧＨｚの電波が照射された際には電波透過性能が大きく変化している。ここで、そのシミュレーションとは、上述した単一の素子パターンからなる第１及び第２の周波数選択板１２Ａ，１２Ｂが挿入されたＦＳＳサンドイッチパネル１０に対して０〜１１０ＧＨｚの範囲内で０．２５ＧＨｚずつ周波数を変化させて電波を照射し、その夫々の周波数における電波透過性能を解析したものである。

尚、その際のＦＳＳサンドイッチパネル１０は、厚さｔ＝２５ｍｍで複素比誘電率（１．５６−ｊ０．００６）の発泡材からなるコア層１１と、セル寸法が７．５ｍｍ×７．５ｍｍの図２に示す素子パターンのセルを格子状に６４×６４（＝４０９６）個配置した第１及び第２の周波数選択板１２Ａ，１２Ｂと、厚さｔ＝１ｍｍで複素比誘電率（４．５−ｊ０．０３６）のＧＦＲＰからなる第１及び第２の誘電体層１３Ａ，１３Ｂとで構成されたものであり、何ら欠陥が無いものとしている。

一方、その図４に示すシミュレーション結果を観ると、ＦＳＳサンドイッチパネル１０の設計周波数（共振周波数）よりもある程度高い周波数（６０ＧＨｚ以上）においては、電波照射手段２１から照射させる電波の周波数を変化させても反射率と透過率は大きく変化していないことが判る。

また、電波照射手段２１から照射させる電波の周波数を高くした場合には、波長が短くなり、ＦＳＳサンドイッチパネル１０に対しての電波のビームが絞り易くなるので、その電波照射手段２１からの電波の周波数を高くすることによって測定手段２４が求めた測定結果の分解能を上げることができる。

そこで、本実施例１の非破壊検査装置２０においては、ＦＳＳサンドイッチパネル１０の設計周波数（共振周波数）よりも高く、且つ、そのＦＳＳサンドイッチパネル１０における反射率と透過率の変動が小さい範囲内の周波数の電波を電波照射手段２１から照射させる。即ち、本実施例１の非破壊検査装置２０においては、ＦＳＳサンドイッチパネル１０の設計周波数（共振周波数）に対してｎ１倍以上の周波数の電波を電波照射手段２１から照射させる。

その倍数ｎ１は、ＦＳＳサンドイッチパネル１０に設定される設計周波数（共振周波数）に応じて異なるものであり、そのＦＳＳサンドイッチパネル１０の仕様に応じてシミュレーションや実験により予め求めておく。例えば、今回のシミュレーションに用いたＦＳＳサンドイッチパネル１０の非破壊検査を行う際には、そのＦＳＳサンドイッチパネル１０に設定された共振周波数（例えば２５ＧＨｚ）の２．４倍（６０ＧＨｚ）以上の周波数で電波照射手段２１から電波を照射させる。

ここで、そのシミュレーションで用いたＦＳＳサンドイッチパネル１０を実際に試作し、そのシミュレーションと同様の条件で本実施例１の非破壊検査装置２０を用いて実験した。ここでは、そのＦＳＳサンドイッチパネル１０に対して、反射率と透過率の変動が小さい７５〜１１０ＧＨｚの範囲内で０．２５ＧＨｚずつ周波数を変化させて電波照射手段２１から電波を照射し、その夫々の周波数における振幅（ｄＢ）を上記のシミュレーション結果と共に観てみた。その結果を図５に示す。尚、６０ＧＨｚから実験を行わなかった理由は、ＦＳＳサンドイッチパネル１０を試作する際の製造誤差等を考慮してより正確な実験結果とシミュレーション結果との比較を行う為である。

かかる実験結果によれば、７５〜９７ＧＨｚの範囲内においては実測値とシミュレーション結果とが略同等の周波数特性を得ていることが判る。一方、周波数が９７ＧＨｚよりも高くなると、実測値の方がシミュレーション結果よりも高レベルの振幅を示していることが判る。この９７ＧＨｚよりも高い周波数帯域における実測値とシミュレーション結果との相違は、かかる周波数帯域でのシミュレーションの精度，特に正確な材料定数や厚さの精度が十分でないことが原因であると考えられる。これが為、必ずしもかかる周波数帯域において電波照射手段２１から電波を照射させてはならないわけではない。

しかしながら、６０〜９７ＧＨｚの周波数帯域においては、特により正確な材料定数等の情報を得ることが可能であり、それ故に７５〜９７ＧＨｚの範囲内においては上記の結果を得られたのである。そこで、かかる実験等に用いたＦＳＳサンドイッチパネル１０の非破壊検査を行う際には、そのＦＳＳサンドイッチパネル１０に設定された共振周波数（例えば２５ＧＨｚ）の２．４倍以上で且つ３．９倍以下の周波数（６０〜９７ＧＨｚ）で電波照射手段２１から電波を照射させることが好ましい。尚、材料定数については、例えば、ファブリーペロー共振器法等の誘電率測定手法により取得可能である。

以上のことから、本実施例１の非破壊検査装置２０においては、ＦＳＳサンドイッチパネル１０の設計周波数（共振周波数）に対してｎ１倍以上で且つｎ２倍以下の範囲内の周波数（６０〜９７ＧＨｚ）の電波を電波照射手段２１から照射させて非破壊検査を行うことが好ましい。

ここで、その倍数ｎ２についても、上述した倍数ｎ１と同様にＦＳＳサンドイッチパネル１０の仕様に応じてシミュレーションや実験により予め求めておく。

次に、上述したシミュレーションや実験に用いたＦＳＳサンドイッチパネル１０において欠陥を意図的に設けた供試体１０Ａを作成し、これを用いて本実施例１の非破壊検査装置２０で非破壊検査可能か否かにつき電波の透過性能の変化を観て検証した。

かかる検証に用いたＦＳＳサンドイッチパネルの供試体１０Ａを図６に基づき説明する。この図６に示す供試体１０Ａにおいては、第１誘電体層１３Ａ側を表面、第２誘電体層１３Ｂ側を裏面としている。

先ず、この供試体１０Ａは、上述したＦＳＳサンドイッチパネル１０のコア層１１を２分割し、その夫々の継ぎ目Ｊをコア層１１のひび割れ等に相当する欠陥として設けている。また、第１周波数選択板１２Ａに３つの切り欠きＣ１〜Ｃ３を設け、これらを第１周波数選択板１２Ａの欠損等に相当する欠陥として設けている。また、異物に相当する欠陥としては、第１誘電体層１３Ａと第１周波数選択板１２Ａとの間及び第１周波数選択板１２Ａとコア層１１との間に夫々鉄片Ｓ１，Ｓ２を挿入している。更に、この供試体１０Ａにおいては、第２誘電体層１３Ｂの一部に樹脂を十分含浸させずに樹脂充填不足箇所ＲＬを形成し、これを樹脂充填不足や気泡等に相当する欠陥として設けている。

かかる検証においては、そのＦＳＳサンドイッチパネルの供試体１０Ａを被検体移動手段２３に取り付け、図６に示す測定領域Ａ〜Ｃの３箇所について供試体１０Ａを１ｍｍずつ動かして各測定点で測定を行った。また、電波照射手段２１からは７５〜１１０ＧＨｚの範囲内で０．２５ＧＨｚずつ電波の周波数を変化させ、その夫々の周波数毎に測定結果を求めている。ここで、６０ＧＨｚから測定を行わなかったのは上述したＦＳＳサンドイッチパネル１０の実験等を行った際と同様の理由からであり、また、１１０ＧＨｚまで測定を行った理由は実測値とシミュレーションとの相違による影響を観る為である。

尚、その測定領域Ａには第１誘電体層１３Ａと第１周波数選択板１２Ａとの間の鉄片Ｓ１及び第２誘電体層１３Ｂの樹脂充填不足箇所ＲＬが欠陥として設けられており、測定領域Ｂには第１周波数選択板１２Ａの切り欠きＣ１が欠陥として設けられている。また、測定領域Ｃには、コア層１１の継ぎ目Ｊ及び第１周波数選択板１２Ａとコア層１１との間の鉄片Ｓ２が欠陥として設けられている。

かかる検証時の各測定領域Ａ〜Ｃにおける測定結果について図７から図１０に示す。これら各図の測定結果は、測定手段２４で算出された夫々の測定領域Ａ〜Ｃにおける各測定点の電波透過性能（振幅（ｄＢ））を所定の範囲毎に色分けして表示手段（測定手段２４としてのスカラネットワークアナライザ）に表示したものである。尚、図示の便宜上、これら各図においては、その色分け分布をハッチングに置き換えて図示している。また、これら各図は、複数の測定結果の中から欠陥が検知できたものを無作為に抜き出したものであり、必ずしも下記の周波数のみでしか欠陥を検知できないわけではない。

初めに測定領域Ａの測定結果について図７及び図８を用いて検証する。この測定領域Ａにおいては、上述したが如く、第１誘電体層１３Ａと第１周波数選択板１２Ａとの間に鉄片Ｓ１が挿入されており、更に、裏面側の第２誘電体層１３Ｂに樹脂充填不足箇所ＲＬが存在している。

ここで、電波照射手段２１から周波数７５ＧＨｚの電波を照射した際の図７の測定結果を観てみると、鉄片Ｓ１と樹脂充填不足箇所ＲＬが存在している部位においては何ら欠陥の無い箇所よりも電波透過性能（振幅（ｄＢ））が小さくなっていることが判る。これは、鉄片Ｓ１においては電波照射手段２１からの電波の殆どが反射され、樹脂充填不足箇所ＲＬにおいてはその空洞部分の気体によって電波照射手段２１からの電波が周囲よりも拡散又は反射されるからであり、これらの周囲における何ら欠陥の無い箇所よりも電波照射手段２１からの電波が電波受信手段２２に向けて透過し難くなっているからである。

これと同様のことは電波照射手段２１から周波数１００ＧＨｚの電波を照射した際の図８の測定結果からも判る。しかしながら、かかる場合には樹脂充填不足箇所ＲＬの存在を検知することはできるが、その樹脂充填不足箇所ＲＬの詳細な大きさについては周波数７５ＧＨｚの場合よりも明らかではない。これが為、本実施例１の非破壊検査装置２０において樹脂充填不足箇所ＲＬを探傷する際は、１００ＧＨｚ等のあまり高い周波数で非破壊検査を行うよりも低めの周波数を用いることが好ましい。尚、異物の探傷のみを目的とするのであれば、そのような高めの周波数で非破壊検査を行っても十分に検知することができる。

続いて、測定領域Ｂの測定結果について図９を用いて検証する。この測定領域Ｂにおいては、上述したが如く第１周波数選択板１２Ａの切り欠きＣ１が存在している。

ここで、電波照射手段２１から周波数９５ＧＨｚの電波を照射した際の図９の測定結果を観てみると、切り欠きＣ１が存在している部位に置いては何ら欠陥の無い箇所よりも電波透過性能（振幅（ｄＢ））が小さくなっていることが判る。これは、その切り欠きＣ１によって第１誘電体層１３Ａとコア層１１との間に隙間（空洞）ができ、この空洞部分の気体によって電波照射手段２１からの電波が周囲よりも拡散又は反射されるからであり、これらの周囲における何ら欠陥の無い箇所よりも電波照射手段２１からの電波が電波受信手段２２に向けて透過し難くなっているからである。

続いて、測定領域Ｃの測定結果について図１０を用いて検証する。この測定領域Ｃにおいては、上述したが如く、コア層１１の継ぎ目Ｊが存在しており、更に、第１周波数選択板１２Ａとコア層１１との間に鉄片Ｓ２が挿入されている。

ここで、電波照射手段２１から周波数７５ＧＨｚの電波を照射した際の図１０の測定結果を観てみると、継ぎ目Ｊと鉄片Ｓ２が存在している夫々においては何ら欠陥の無い箇所よりも電波透過性能（振幅（ｄＢ））が小さくなっていることが判る。これは、その継ぎ目Ｊにおいてはその僅かな空洞部分の気体や分割されたコア層１１同士の端面によって電波照射手段２１からの電波が周囲よりも拡散又は反射され、鉄片Ｓ２においては電波照射手段２１からの電波の殆どが反射されるからであり、これらの周囲における何ら欠陥の無い箇所よりも電波照射手段２１からの電波が電波受信手段２２に向けて透過し難くなっているからである。

以上示した供試体１０Ａによる検証結果から明らかなように、本実施例１の非破壊検査装置２０においては、ＦＳＳサンドイッチパネル１０の設計周波数（共振周波数）よりも高く、且つ、そのＦＳＳサンドイッチパネル１０における反射率と透過率の変動が小さい範囲内の周波数の電波を電波照射手段２１から照射し、そのＦＳＳサンドイッチパネル１０における電波の透過性能を観ることによって、従来の超音波探傷，赤外線探傷又はＸ線探傷のみでは一度に検知し得なかったＦＳＳサンドイッチパネル１０における表面から裏面までの間の異物や樹脂充填不足箇所等の欠陥を一度に検知することができる。

特に、ＦＳＳサンドイッチパネル１０の設計周波数（共振周波数）に対してｎ１倍以上で且つｎ２倍以下の範囲内の周波数（６０〜９７ＧＨｚ）の電波を電波照射手段２１から照射させることによって、より明確に欠陥を検知することができるようになるので好ましい。

尚、上述した本実施例１の非破壊検査装置２０においては測定手段２４としてスカラネットワークアナライザを用いた場合について例示したが、これに替えてベクトルネットワークアナライザを用いてもよい。かかる場合の非破壊検査装置２０の一例について図１１に例示する。

この非破壊検査装置２０においては、電波照射手段２１としてのアンテナと電波受信手段２２としてのアンテナとが設けられており、測定手段２４たるベクトルネットワークアナライザから送られ、増幅器２９により増幅されたミリ波電波を電波照射手段２１から放射し、電波受信手段２２が検知して測定手段２４たるベクトルネットワークアナライザに送る。そして、その測定手段２４（ベクトルネットワークアナライザ）は、電波照射手段２１（増幅器２９）に送信したミリ波電波と電波受信手段２２から送られてきた検知信号の夫々のレベルを比較して、ＦＳＳサンドイッチパネル１０の電波透過性能（振幅（ｄＢ））の算出を行う。尚、その増幅器２９は、必須の構成ではなく、測定手段２４（ベクトルネットワークアナライザ）からのミリ波電波の電力の大きさ如何で必要に応じて設ければよい。

また、本実施例１の非破壊検査装置２０においては被検体移動手段２３を用いてＦＳＳサンドイッチパネル１０を各測定点へと移動させるものについて例示しているが、そのＦＳＳサンドイッチパネル１０の位置を固定し、電波照射手段２１と電波受信手段２２とをＦＳＳサンドイッチパネル１０の各測定点に移動させてもよい。

次に、本発明に係るＦＳＳサンドイッチパネルの非破壊検査装置及び非破壊検査方法の実施例２を図１１に基づいて説明する。

前述した実施例１においては、電波照射手段２１と電波受信手段２２との間に被検体たるＦＳＳサンドイッチパネル１０を配置して、このＦＳＳサンドイッチパネル１０の電波透過性能の変化を観ることにより欠陥の有無を検知している。

しかしながら、その電波透過性能とは裏を返せば電波反射性能と一意に関連するものであり、電波の反射性能の変化を観ることによっても欠陥の有無を検知することができる。

そこで、本実施例２にあっては、ＦＳＳサンドイッチパネル１０の電波反射性能を検出できるように非破壊検査装置を構成し、この非破壊検査装置を用いてＦＳＳサンドイッチパネル１０の非破壊検査を行う。

図１２の符号１２０は、本実施例２の非破壊検査装置を示す。本実施例２の非破壊検査装置１２０は、図１１に示す如く、実施例１の非破壊検査装置２０と同様の電波照射手段２１，電波受信手段２２，被検体移動手段２３（図示略），測定手段２４及び表示手段３０を備えている。

ここで、本実施例２にあっては、図１１に示す如く、電波照射手段２１と電波受信手段２２とをＦＳＳサンドイッチパネル１０に対して同一面側に配置すると共に、その電波照射手段２１及び電波受信手段２２をその電波照射方向及び電波受信方向がＦＳＳサンドイッチパネル１０に対して夫々逆方向の所定の角度を有するように配置する。即ち、本実施例２の電波受信手段２２は、ＦＳＳサンドイッチパネル１０から反射した電波照射手段２１からの電波を受信できる位置に配置する。

また、その電波照射手段２１については、実施例１の場合と同様に、ＦＳＳサンドイッチパネル１０の設計周波数（共振周波数）よりも高く、且つ、そのＦＳＳサンドイッチパネル１０における反射率と透過率の変動が小さい範囲内の周波数の電波を照射させるように構成する。

更に、本実施例２にあっては、電波照射手段２１からの電波と電波受信手段２２が受信した電波とからＦＳＳサンドイッチパネル１０の電波反射性能（振幅（ｄＢ））を算出し、この電波反射性能を所定の範囲毎に色分け等して表示手段３０に表示させるように測定手段２４を構成する。

例えば、実施例１で例示したＦＳＳサンドイッチパネルの供試体１０Ａの非破壊検査を行う場合には、その供試体１０Ａの設計周波数（共振周波数）に対してｎ１倍以上で且つｎ２倍以下の範囲内の周波数（６０〜９７ＧＨｚ）の電波を電波照射手段２１から照射させる。これに伴って供試体１０Ａから反射した電波は、電波受信手段２２で受信されて測定手段２４に送られる。そして、その測定手段２４においては、電波照射手段２１からの電波と電波受信手段２２が受信した電波とから供試体１０Ａの電波反射性能（振幅（ｄＢ））を算出し、これを所定の範囲毎に色分け等して表示手段３０に表示させる。これにより、第１周波数選択板１２Ａの切り欠きＣ１，鉄片Ｓ１，Ｓ２及びコア層１１の継ぎ目Ｊを検知することができる。

このように非破壊検査装置１２０を構成して、ＦＳＳサンドイッチパネル１０の設計周波数（共振周波数）よりも高く、且つ、そのＦＳＳサンドイッチパネル１０における反射率と透過率の変動が小さい範囲内の周波数の電波を電波照射手段２１から照射し、そのＦＳＳサンドイッチパネル１０における電波の反射性能を観ることによっても、実施例１と同様に、従来の超音波探傷，赤外線探傷又はＸ線探傷のみでは一度に検知し得なかったＦＳＳサンドイッチパネル１０における表面から裏面までの間の異物や樹脂充填不足箇所等の欠陥を一度に検知することができる。

また、本実施例２にあっても、ＦＳＳサンドイッチパネル１０の設計周波数（共振周波数）に対してｎ１倍以上で且つｎ２倍以下の範囲内の周波数（６０〜９７ＧＨｚ）の電波を電波照射手段２１から照射させることによって、より明確に欠陥を検知することができるようになるので好ましい。

以上のように、本発明に係るＦＳＳサンドイッチパネルの非破壊検査装置及び非破壊検査方法は、ＦＳＳサンドイッチパネルにおける表面から裏面までの間の異物や樹脂充填不足箇所等の欠陥を一度に検知する為の技術に適している。

本発明に係る非破壊検査装置及び非破壊検査方法の非破壊検査対象たるＦＳＳサンドイッチパネルの一例を示す図である。図１のＦＳＳサンドイッチパネルに挿入されている周波数選択板の素子パターンの一例を示す図である。本発明に係るＦＳＳサンドイッチパネルの非破壊検査装置の実施例１の構成を示す図である。図１のＦＳＳサンドイッチパネルにおける周波数毎の電波反射性能（振幅（ｄＢ））のシミュレーション結果を示す図である。図１のＦＳＳサンドイッチパネルにおける周波数毎の電波反射性能（振幅（ｄＢ））のシミュレーション結果と実測値とを示す図である。欠陥を意図的に設けたＦＳＳサンドイッチパネルの供試体を示す図である。図６の供試体について実施例１の非破壊検査装置及び非破壊検査方法を用いて非破壊検査した際の図６に示す測定領域Ａの測定結果を示す図である。図６の供試体について実施例１の非破壊検査装置及び非破壊検査方法を用いて非破壊検査した際の図６に示す測定領域Ａの測定結果を示す図であって、照射する電波の周波数を図７に対して変更したときの測定結果を示す図である。図６の供試体について実施例１の非破壊検査装置及び非破壊検査方法を用いて非破壊検査した際の図６に示す測定領域Ｂの測定結果を示す図である。図６の供試体について実施例１の非破壊検査装置及び非破壊検査方法を用いて非破壊検査した際の図６に示す測定領域Ｃの測定結果を示す図である。実施例１のＦＳＳサンドイッチパネルの非破壊検査装置における他の構成を示す図である。本発明に係るＦＳＳサンドイッチパネルの非破壊検査装置の実施例２の構成を示す図である。

符号の説明

１０ＦＳＳサンドイッチパネル
１０ＡＦＳＳサンドイッチパネルの供試体
１１コア層
１２Ａ，１２Ｂ第１及び第２の周波数選択板
１３Ａ，１３Ｂ第１及び第２の誘電体層
２０，１２０非破壊検査装置
２１電波照射手段
２２電波受信手段
２３被検体移動手段
２４測定手段
２５信号発生器
２６電子計算機
２７，２８第１及び第２の誘電体レンズ
２９増幅器
３０表示手段
Ｊコア層の継ぎ目
ＲＬ第２誘電体層の樹脂充填不足箇所
Ｓ１，Ｓ２鉄片

Claims

特定の周波数の電波を反射又は透過させる周波数選択板が挿入されたＦＳＳサンドイッチパネルの内部欠陥を検査するＦＳＳサンドイッチパネルの非破壊検査装置であって、
前記ＦＳＳサンドイッチパネルの共振周波数よりも高く、且つ、該ＦＳＳサンドイッチパネルにおける反射率と透過率の変動が小さい範囲内の周波数の電波を当該ＦＳＳサンドイッチパネルに照射する電波照射手段と、
前記ＦＳＳサンドイッチパネルを透過した又は当該ＦＳＳサンドイッチパネルから反射した電波を受信する電波受信手段と、
前記電波照射手段から照射された電波と前記電波受信手段が受信した電波とから前記ＦＳＳサンドイッチパネルにおける電波の透過性能又は反射性能を測定する測定手段と、
を備えたことを特徴とするＦＳＳサンドイッチパネルの非破壊検査装置。
前記測定手段は、前記電波の透過性能又は反射性能として、前記電波照射手段から照射された電波と前記電波受信手段が受信した電波とから前記ＦＳＳサンドイッチパネルにおける電波透過性能又は電波反射性能を算出するよう構成したことを特徴とする請求項１記載のＦＳＳサンドイッチパネルの非破壊検査装置。
特定の周波数の電波を反射又は透過させる周波数選択板が挿入されたＦＳＳサンドイッチパネルの内部欠陥を検査するＦＳＳサンドイッチパネルの非破壊検査方法であって、
前記ＦＳＳサンドイッチパネルの共振周波数よりも高く、且つ、該ＦＳＳサンドイッチパネルにおける反射率と透過率の変動が小さい範囲内の周波数の電波を当該ＦＳＳサンドイッチパネルに照射する工程と、
前記ＦＳＳサンドイッチパネルを透過した又は当該ＦＳＳサンドイッチパネルから反射した電波を受信する工程と、
前記ＦＳＳサンドイッチパネルに照射された電波と当該ＦＳＳサンドイッチパネルからの透過電波又は反射電波とから当該ＦＳＳサンドイッチパネルにおける電波の透過性能又は反射性能を測定する工程と、
を有することを特徴としたＦＳＳサンドイッチパネルの非破壊検査方法。
前記電波の透過性能又は反射性能を測定する際に、前記ＦＳＳサンドイッチパネルに照射された電波と当該ＦＳＳサンドイッチパネルからの透過電波又は反射電波とから当該ＦＳＳサンドイッチパネルにおける電波透過性能又は電波反射性能を算出することを特徴とした請求項３記載のＦＳＳサンドイッチパネルの非破壊検査方法。