JP2007278848A - 接着部の剥離検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】種々の温度でも容易にスペクトルのピーク位置の振動を観測することができ、正確に接着部の剥離を検査することができる接着部の剥離検査方法を提供する。
【解決手段】接合部材３０に振動を与える加振手段３６を設け、部材を接合する接着剤３２の内部に光ファイバセンサ３５のセンサ部の一部を埋め込み、加振手段で部材を振動させながらの光ファイバセンサに光源からの光を入射したときの光ファイバセンサからの光学特性に基づき接着部の剥離を検出する剥離検査方法であって、接着剤の外部に出ているセンサ部からの光学特性の特徴に基づいて測定温度を推定するステップと、推定した測定温度に基づいて、光ファイバセンサからの光学特性を測定する測定範囲を決定するステップと、加振手段で部材を振動させるステップと、その振動させているときに、決定した測定範囲での光ファイバセンサからの光学特性の変化を測定するステップと、を有する。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、接着部の剥離検査方法に関し、特に、光ファイバセンサを用いた接着部の剥離検査方法に関するものである。

従来、接着部の健全性の検査では、検査者が目視や超音波探傷で接着部の微細な亀裂の有無を調べている。しかし、熟練の検査者が目視で検査を行っても、見落としのない検査は困難であり、検査工数も多くなる。また、各種のセンサを用いて接着部の健全性を評価する試みもなされているが、判定の難しさや検査精度の問題から実用に適さない。このような問題を解決するため、光ファイバセンサのセンサ部を、接合部材の接着部に埋め込んだり、接着部近傍に接着して接合部材の接合状態を計測する技術が考えられている。

光ファイバセンサとは、コア部の一部にセンサ部が形成された光ファイバである。センサ部は例えば回折格子部である。回折格子部を備えた光ファイバセンサは光ファイバグレーティングセンサと呼ばれる。なおセンサ部の構成は回折格子に限定されない。光ファイバセンサによれば、センサ部に生じるひずみによる光学的特性の変化を利用して接合状態を測定する。

光ファイバセンサを用いた計測時には、２つの部材を接合するときの接着剤内部に光ファイバセンサのセンサ部を取り付け固定し、光ファイバセンサの光入射側から広帯域光源からの光を入射して、センサ部からの反射光や透過光の変化を観測している。この観測によって、接合部材の接合状態が分かる（例えば、特許文献１，２参照）。

光ファイバセンサを用いての接着部の健全性の従来の検査方法では、光ファイバセンサが埋め込まれた部分あるいは、その近傍での接着部の剥離が生じたときには、光ファイバセンサのセンサ部からの反射光や透過光の変化により、その接着部の剥離が検出される。しかしながら、接着部に埋め込まれた光ファイバセンサの位置から離れた箇所での接着部の剥離は、光ファイバセンサによっては検出することが困難であることが問題である。

そこで、特許文献３では、接合部材の接着部に光ファイバセンサを取り付けると共に、ピエゾ素子（加振装置）を接合部材の表面に装着している。接合状態を調べるためには、ピエゾ素子を動作させ、接合部材に振動を生じさせ、そのときの光ファイバセンサの反射光の特性を検出するようにしている。

なお、光ファイバセンサによる精密計測技術の解説が非特許文献１に記載されている。
特開平９−１０１２５５号公報 特開２００１−２１３８４公報 特開２００５−９８９２１公報 石川真二著、「光ファイバーグレーティングによる精密計測技術」、応用物理、第６９巻、第６号（２０００）、６４８頁−６５４頁

接着部に埋め込まれた光ファイバセンサの位置から離れた箇所での接着部の剥離を検出できるように、特許文献３に開示されるように、加振装置を接合部材の表面に取り付け、加振装置を動作させながら、接合部材を振動させ、そのときの光ファイバセンサからの反射光のスペクトルのピーク位置の振動を測定することが考えられる。そのようにして測定する場合、測定範囲内にピーク位置があるように測定装置の測定窓を設定する必要がある。

しかしながら、光ファイバセンサの反射光のスペクトルのピークは、その接合部材の温度に依存して変化する。これは、光ファイバセンサの熱膨張や、接合部材の熱膨張の影響で、光ファイバセンサに生じる歪みが温度で変化するためであると考えられる。そのため、固定した測定窓では、温度によっては、光ファイバセンサからの反射光のスペクトルのピーク位置の振動を観測できなくなってしまうという問題点がある。

本発明の目的は、上記課題に鑑み、種々の温度でも容易に光ファイバセンサからの反射光のスペクトルのピーク位置の振動、あるいは光ファイバセンサからの透過光のスペクトルのディップ位置の振動を観測することができ、正確に接着部の剥離を検査することができる接着部の剥離検査方法を提供することにある。

本発明に係る接着部の剥離検査方法は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。

第１の接着部の剥離検査方法（請求項１に対応）は、接合された少なくとも２つの部材のうちの少なくとも１つの部材に加振手段を設け、複数の部材を接合する接着剤の内部に光ファイバセンサのセンサ部の一部を埋め込み、加振手段で部材を振動させながらの光ファイバセンサに光源からの光を入射したときの光ファイバセンサからの光学特性に基づき接着部の剥離を検出する剥離検査方法であって、接着剤の外部に出ているセンサ部の部分からの光学特性の特徴に基づいて測定温度を推定するステップと、推定した測定温度に基づいて、光ファイバセンサからの光学特性を測定する測定範囲を決定するステップと、加振手段で部材を振動させるステップと、加振手段による振動の際に、決定した測定範囲での光ファイバセンサからの光学特性の変化を測定するステップと、を有することで特徴づけられる。

第１の接着部の剥離検査方法によれば、接合された少なくとも２つの部材のうちの少なくとも１つの部材に加振手段を設け、複数の部材を接合する接着剤の内部に光ファイバセンサのセンサ部の一部を埋め込み、加振手段で部材を振動させながらの光ファイバセンサに光源からの光を入射したときの光ファイバセンサからの光学特性に基づき接着部の剥離を検出する。接着剤の外部に出ているセンサ部の部分からの光学特性の特徴に基づいて測定温度を推定する。推定した測定温度に基づいて、光ファイバセンサからの光学特性を測定する測定範囲を決定する。加振手段で部材を振動させる。加振手段による振動の際に、決定した測定範囲での光ファイバセンサからの光学特性の変化を測定する。これにより、種々の温度でも容易に光ファイバセンサからの反射光のスペクトルのピーク位置の振動を観測することができ、正確に接着部の剥離を検査することができる。また、接着部に埋め込まれた光ファイバセンサの位置での剥離、その近傍での剥離のみならず、光ファイバセンサから離れた位置での剥離も精度良く検出することができる。したがって、剥離か否かを正確に判定可能なことから、実際剥離していないにもかかわらず剥離と判定して無駄な構造物の分解作業などのケースは皆無となり、すなわち、構造物の整備コストを削減し、逆に剥離しているにもかかわらず剥離していないと判定してしまい構造物の崩壊などの最悪のケースを招くことはなく構造物の安全性の向上が期待できる。

第２の接着部の剥離検査方法（請求項２に対応）は、上記の方法において、好ましくは加振手段で部材を振動させるステップに加えて、部材側から所定の負荷を付与するステップを有することで特徴づけられる。

第３の接着部の剥離検査方法（請求項３に対応）は、上記の方法において、好ましくは所定の負荷は、接着剤によって接合された少なくとも２つの部材からなる接合部材を弾性変形させる外力であることで特徴づけられる。

第４の接着部の剥離検査方法（請求項４に対応）は、上記の方法において、好ましくは光ファイバセンサは光ファイバグレーティングセンサであることで特徴づけられる。

第５の接着部の剥離検査方法（請求項５に対応）は、上記の方法において、好ましくは光学特性は反射光特性であることで特徴づけられる。

第６の接着部の剥離検査方法（請求項６に対応）は、上記の方法において、好ましくは接着剤は、常温硬化接着剤であることで特徴づけられる。

本発明によれば、次の効果を奏する。

接合された少なくとも２つの部材のうちの少なくとも１つの部材に加振手段を設け、複数の部材を接合する接着剤の内部に光ファイバセンサのセンサ部の一部を埋め込み、加振手段で部材を振動させながらの光ファイバセンサに光源からの光を入射したときの光ファイバセンサからの光学特性に基づき接着部の剥離を検出する剥離検査方法であって、接着剤の外部に出ているセンサ部の部分からの光学特性の特徴に基づいて測定温度を推定するステップと、推定した測定温度に基づいて、光ファイバセンサからの光学特性を測定する測定範囲を決定するステップと、加振手段で部材を振動させるステップと、加振手段による振動の際に、決定した測定範囲での光ファイバセンサからの光学特性の変化を測定するステップと、を有するため、種々の温度でも容易に光ファイバセンサからの反射光のスペクトルのピーク位置の振動を観測することができ、正確に接着部の剥離を検査することができる。また、接合部材の剥離が起こった場合、接合部材の剛性が低下し、それにより、接合部材に剥離がないときよりも、同じ加振に対し光学特性の振動が増大する。その光学特性の振動を観測することにより、接着部の剥離を精度良く検出することができる。したがって、剥離か否かを正確に判定可能なことから、実際剥離していないにもかかわらず剥離と判定して無駄な構造物の分解作業などのケースは皆無となり、すなわち、構造物の整備コストを削減し、逆に剥離しているにもかかわらず剥離していないと判定してしまい構造物の崩壊などの最悪のケースを招くことはなく構造物の安全性の向上が期待できる。

この応用として、航空機胴体部の接着部を上記の手段で剥離しているか否かを正確に判断できる。

以下、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。

本発明の実施形態に係る接着部の剥離検査方法は、接合部材の接着剤内部にセンサ部が埋め込まれた光ファイバセンサと接合部材の接着剤内部にセンサ部が埋め込まれていない光ファイバセンサからの温度に対する反射光のスペクトルのデータベース作成工程Ｓ１と、実際の接着部の剥離検査工程Ｓ２からなる。以下に各工程を図を参照しながら説明する。

図１は、データベース作成工程Ｓ１を説明するフローチャートである。データベース作成工程Ｓ１は、接合部材の接着剤内部にセンサ部を埋め込んでない光ファイバセンサからの反射光のスペクトルの温度特性の測定工程Ｓ１１と、接合部材の接着剤内部にセンサ部を一部埋め込んだ光ファイバセンサからの反射光のスペクトルの温度特性の測定工程Ｓ１２と、各温度に対する測定窓の決定工程Ｓ１３と、からなっている。

図２は、接合部材の接着剤内部にセンサ部を埋め込んでない光ファイバセンサからの反射光のスペクトルの温度特性の測定工程Ｓ１１で用いる測定系の基本構成図である。測定系１０は、光源１１と、温度制御部１２と温度センサ１３を有する恒温槽１４にセンサ部１５ｓが入れられた光ファイバセンサ１５と、光検出部１６と、コンピュータ１７から構成される。

光源１１は、広帯域の光を光ファイバセンサ１５の入射側の端面１８に照射する装置であり、光ファイバセンサ１５で検出できる波長の光を含んだ領域の波長の光を発光する光源である。光源１１は、例えば、スーパールミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）、ハロゲンランプあるいはタングステンランプなどの広帯域の連続スペクトルを持つ光源である。

光ファイバセンサ１５は、光ファイバを利用して構成され、光ファイバの一端部のコア部を利用してセンサ部１５ｓが形成されており、さらに光ファイバの途中にカップラ１５ａを設けている。センサ部１５ｓは光ファイバの一部として形成される。光ファイバセンサ１５では、光ファイバの一端部に光源１１からの光を導入し、当該光源１１からの光を光ファイバを経由してセンサ部１５ｓに導く。センサ部１５ｓからの反射光は、カップラ１５ａを介して光検出部１６に導かれ、光検出部１６で検出される。光ファイバセンサ１５としては、例えば、光ファイバグレーティングセンサを用いる。光ファイバグレーテイングセンサでは、上記センサ部として回折格子部を備え、回折格子の光学特性が利用される。以下の説明では、光ファイバセンサ１５として光ファイバグレーティングセンサを用いた例で説明する。光ファイバの基端部１８は光源１１に接続され、先端部にはセンサ部１５ｓが設けられている。センサ部１５ｓは、後述するごとく、光ファイバのコア部に作られた回折格子部である。センサ部１５ｓは恒温槽１４の内部に入れられる。また、カップラ１５ａから分岐した光ファイバの先端部１９は光検出部１６に接続される。

恒温槽１４は、コンピュータ１７に接続された温度制御部１２により、内部を所定の温度に保つことができ、また、種々の温度に制御することができる。また、恒温槽１４の内部の温度は、温度センサ１３によって測定され、その測定された温度は、コンピュータ１７によって記憶される。

図２に示す光検出部１６は、センサ部１５ｓからの反射光のスペクトルを得るため、例えば光スペクトルアナライザが用いられる。

次に、測定系１０による接合部材の接着剤内部にセンサ部を埋め込んでない光ファイバセンサからの反射光のスペクトルの温度特性の測定の原理を図３を用いて説明する。

図３は、光ファイバグレーティングセンサのセンサ部の模式図である。光ファイバセンサ１５として用いられる光ファイバグレーティングセンサのセンサ部１５ｓはファイバコア部２１の屈折率を周期的に変化させることにより当該コア部に光の波長オーダーの周期を書き込んだもので、コア部２１を伝搬する前進と後退モード間の結合を用いることで、所定の波長の光を反射させる機能をもつ。結合する波長λ_Ｂは、伝搬モードの実効屈折率ｎ_ｃｏｒｅと屈折率周期Λを用いて（１）式で示される。

反射率Ｒは屈折率変化量Δｎ、グレーティング長Ｌ、伝搬光のコア部への閉じ込め率ηｃを用いて、（２）式で求められる。

例えば、１．５５μｍ帯波長多重伝送の波長分離に用いられる光ファイバグレーティングセンサの場合、周期Λ約０．５μｍ、長さＬ＝１０ｍｍ、と約２０，０００層の屈折率周期が書き込まれたものとなり、非常に急峻な反射光特性が図５に示すように形成される。

このようなセンサ部１５ｓの温度が変化するとセンサ部１５ｓが熱収縮（熱膨張）し、屈折率周期Λが図４で示すようにΛｃとなり短く（あるいは長く）なり、（１）式にしたがって結合するλ_Ｂは短く（長く）なり、すなわち反射光の波長は短く（長く）なる。そのため、センサ部からの反射光のスペクトルのピーク波長は、温度によってシフトする。

以上の原理に基づいて、測定系１０により反射光のスペクトルを観測することにより接合部材の接着剤内部にセンサ部を埋め込んでない光ファイバセンサからの反射光のスペクトルの温度特性のデータを得ることができる。

図５は、図２で示した測定系１０を用いて測定したセンサ部を接着剤内部に埋め込んでない光ファイバセンサ１５からの反射光のスペクトルの温度特性のデータの一例である。グラフの横軸は波長を示し、縦軸は光強度を示す。それらのデータは、Ｔ＝２４℃では、波長λ１にピークを持つ反射光のスペクトルＲ１０であり、Ｔ＝５７℃では、波長λ２（λ２＞λ１）にピークを持つ反射光のスペクトルＲ１１であり、Ｔ＝８２℃では、波長λ３（λ３＞λ２）にピークを持つ反射光のスペクトルＲ１２であり、Ｔ＝１２１℃では、波長λ４（λ４＞λ３）にピークを持つ反射スペクトルＳ１３である。温度が増加するに従って、反射光のスペクトルのピーク波長は、長波長側にシフトしていく。これらのデータを含む各温度での反射光のスペクトルは、コンピュータ１７にデータベースとして記憶され、データベースが作成される。

図６は、接合部材の接着剤内部にセンサ部を一部埋め込んだ光ファイバセンサの反射光のスペクトルの温度特性の測定工程Ｓ１２で用いる測定系の基本構成図である。測定工程Ｓ１１で用いた装置には、同じ符号を付して説明を省略する。測定系２０は、光源１１と温度制御部１２と温度センサ１３を有する恒温槽１４に、部材３０，３１を接合した接合部材の接着剤３２内部に埋め込まれたセンサ部３５ｓが入れられた光ファイバセンサ３５と光検出部１６とコンピュータ１７から構成される。

光ファイバセンサ３５は、光ファイバを利用して構成され、光ファイバの一端部のコア部を利用してセンサ部３５ｓが形成されており、さらに光ファイバの途中にカップラ３５ａを設けている。センサ部３５ｓは光ファイバの一部として形成される。光ファイバセンサ３５では、光ファイバの一端部に光源１１からの光を導入し、当該光源１１からの光を光ファイバを経由してセンサ部３５ｓに導く。センサ部３５ｓからの反射光は、カップラ３５ａを介して光検出部１６に導かれ、光検出部１６で検出される。光ファイバセンサ３５としては、例えば、光ファイバグレーティングセンサを用いる。以下の説明では、光ファイバセンサ３５として光ファイバグレーティングセンサを用いた例で説明する。光ファイバの基端部３８は光源１１に接続され、先端部にはセンサ部３５ｓが設けられている。センサ部３５ｓは、後述するごとく、光ファイバのコア部に作られた回折格子部である。センサ部３５ｓの一部は、は部材３０，３１を接合するときの接着剤３２の内部に埋め込み、一部は接着剤３２の外に配置している。センサ部３５ｓが接着剤内部に埋め込まれた部材３０，３１は恒温槽１４の内部に入れられる。また、カップラ３５ａから分岐した光ファイバの先端部３９は光検出部１６に接続される。

図７は、接着剤３２にセンサ部３５ｓを埋め込んである部材３０と部材３１の接着部３３の斜視図であり、図８は、接着部３３の拡大断面図である。接着部３３のうち、センサ部３５ｓを埋め込む部分は、亀裂剥離が生じやすい接合部（接着部）３３の接着剤３２の外側と露出した表面付近である。例えば、センサ部３５ｓの光入射側のグレーティングの端から半分は接合部の接着剤１８の外側に出し、残りの半分を埋め込む。また、部材３０には、剥離検査工程で用いる加振装置としてのピエゾ素子３６が取り付けられている。

また、光ファイバセンサを埋め込むときには、部材３０，３１を接合する接着剤３２として常温硬化性接着剤を用いて接着する。

次に、測定系２０による接合部材の接着剤内部にセンサ部が埋め込まれた光ファイバセンサからの反射光のスペクトルの温度特性の測定の原理を説明する。

部材３０，３１に埋め込まれた光ファイバセンサのファイバグレーティング３５ｓは、図３で示したものと同様であり、ファイバコア部２１に光の波長オーダーの周期を書き込んだもので、コア部２１を伝搬する前進と後退モード間の結合を用いることで、所定の波長の光を反射させる機能をもつ。結合する波長λ_Ｂは、伝搬モードの実効屈折率ｎ_ｃｏｒｅと屈折率周期Λを用いて（１）式で示される。反射率Ｒは屈折率変化量Δｎ、グレーティング長Ｌ、伝搬光のコア部への閉じ込め率ηｃを用いて、（２）式で求められる。

測定系２０では、センサ部３５ｓの半分が部材３０，３１に埋め込まれており、センサ部３５ｓの残り半分は、部材３０，３１に埋め込まれていない。図９のＴ＝２４℃で示されるように、センサ部３５ｓからの反射光のスペクトルＲ２０は、接着剤内部に埋め込まれたセンサ部からの反射光のスペクトルＲ２０Ｅと接着剤内部に埋め込まれていないセンサ部からの反射光のスペクトルＲ２０Ｆからなっている。

このようなグレーティングの温度が変化するとセンサ部１５ｓが熱収縮（熱膨張）し、屈折率周期Λが短く（あるいは長く）なり、（１）式にしたがって結合するλ_Ｂは短く（長く）なり、すなわち反射光の波長は短く（長く）なる。そのため、センサ部からの反射スペクトルのピーク波長は、温度によってシフトする。この温度によるシフトの仕方は、接着剤に埋め込まれたセンサ部と、接着剤に埋め込まれていないセンサ部では、異なるシフトの仕方をする。これは、接着剤に埋め込まれたセンサ部は、接着剤の熱収縮あるいは熱膨張の影響も受けるからである。

以上の原理に基づいて、測定系２０により反射スペクトルを観測することにより接合部材の接着部にセンサ部を半分埋め込んだ光ファイバセンサの反射光のスペクトルの温度特性のデータを得ることができる。

図９は、図６で示した測定系２０を用いて測定した接着部にセンサ部を半分埋め込み、半分埋め込んでない光ファイバセンサ３５の反射光のスペクトルの温度特性のデータの一例である。グラフの横軸は波長を示し、縦軸は光強度を示す。Ｔ＝２４℃でのデータは、波長λ１より短波長側にある接着剤に埋め込んだセンサ部からの反射光のスペクトルＲ２０Ｅと接着剤に埋め込んでないセンサ部からの波長λ１にピークを持つ反射光のスペクトルＲ２０Ｆからなる反射光のスペクトルＲ２０である。Ｔ＝５７℃でのデータは、波長λ２より短波長側にある接着剤に埋め込んだセンサ部からの反射光のスペクトルＲ２１Ｅと接着剤に埋め込んでないセンサ部からの波長λ２（λ２＞λ１）にピークを持つ反射光のスペクトルＲ２１Ｆからなる反射光のスペクトルＲ２１である。Ｔ＝８２℃でのデータは、波長λ３付近の接着剤に埋め込んだセンサ部からの反射光のスペクトルＲ２２Ｅと接着剤に埋め込んでないセンサ部からの波長λ３（λ３＞λ２）にピークを持つ反射光のスペクトルＲ２２Ｆからなる反射光のスペクトルＲ２２である。Ｔ＝１２１℃でのデータは、波長λ４よりも長波長側の接着剤に埋め込んだセンサ部からの反射光のスペクトルＲ２３Ｅと接着剤に埋め込んでないセンサ部からの波長λ４（λ４＞λ３）にピークを持つ反射光のスペクトルＲ２３Ｆからなる反射光のスペクトルＲ２３である。温度が増加するに従って、反射光のスペクトルのピーク波長は、長波長側にシフトしていく。これらのデータを含む各温度での反射光のスペクトルをコンピュータ１７にデータベースとして記憶しておき、データベースを作成する。

実際の接着部の剥離検査工程Ｓ２では、接合部材に振動を加え、図９で示した接着剤に埋め込まれたセンサ部からの反射光のスペクトルの特定の波長での振動を測定する。そのため、測定する波長を決定する必要がある。しかしながら、図９で示したように、接着剤に埋め込まれたセンサ部からの反射光のスペクトルは、温度によって波長が異なってくる。そのため、測定する温度によって測定波長（測定窓）を設定する必要がある。それゆえ、データベースには、各温度での測定する波長も記録しておく。各温度に対する測定窓の決定工程Ｓ１３は、接着剤内部に埋め込まれたセンサ部からの反射光のスペクトルＲ２０Ｅ、Ｒ２１Ｅ、Ｒ２２Ｅ、Ｒ２３Ｅの最大強度のピークの波長Ｐ２０，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３などを測定波長（測定窓）として決定する。そして、それらのピーク波長Ｐ２０，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３をデータベースとして記憶させておく。

以上のようにして、データベースが作成される。

次に、実際の接着部の剥離検査工程Ｓ２について説明する。

図１０は、接着部の剥離検査工程Ｓ２を説明するフローチャートである。接着剤の剥離検査工程は、接合部材の接着剤内部にセンサ部を半分埋め込んだ光ファイバセンサからの反射光のスペクトルの測定工程Ｓ２１と、データベースに基づいて温度の測定工程Ｓ２２と、データベースに基づいた測定窓の決定工程Ｓ２３と、接合部材を加振させて、光ファイバセンサからの反射光のスペクトルのピーク波長の振動の測定工程Ｓ２４と、光ファイバセンサからの反射光のスペクトルのピーク波長の振動からの剥離の判定工程Ｓ２５と、からなる。

センサ部を半分埋め込んだ光ファイバセンサからの反射光のスペクトルの測定工程Ｓ２１は、恒温槽１４を用いないこと以外は、図６で示した測定系と同様のものを用い、光ファイバセンサ３５のセンサ部３５ｓは、実際に測定する接合部材３０，３１の接着剤３２にセンサ部３５ｓを半分埋め込んである。測定方法もデータベース作成時の方法と同様である。ここで、例として、図９（ｂ）の反射光のスペクトルＲ２１が得られたとする。

データベースに基づいて温度の測定工程Ｓ２２では、工程Ｓ２１で得られた反射光のスペクトルＲ２１から接着剤内部に埋め込まれていないセンサ部からの反射光のスペクトルＲ２１Ｆの最大のピークの波長を測定し、そのピークの波長と、図５で示したデータベースに基づいて、測定温度を決定する。例えば、図９（ｂ）の反射光のスペクトルの最大ピークの波長は、λ２であるから、そのλ２を持つセンサ部が接着剤内部に半分埋め込まれた光ファイバセンサのセンサ部からの反射光のスペクトルは、図５の（ｂ）の反射光のスペクトルＲ１１に一致する。そのため、温度はＴ＝５７℃と決定される。

データベースに基づいた測定窓の決定工程Ｓ２３では、測定温度から、データベースに基づき、次の振動測定での測定窓を決定する。例えば、Ｔ＝５７℃のとき、図９（ｂ）に従い、ピークに一致する波長Ｐ２１をとる。

次に、接合部材を加振させながら、接着剤内部にセンサ部の半分が埋め込まれた光ファイバセンサからの反射光のスペクトルのピーク波長の振動の測定工程Ｓ２５に用いる測定系を説明する。

図１１は、接合部材を加振させて、接着剤内部にセンサ部を埋め込んだ光ファイバセンサからの反射光のスペクトルのうちの埋め込まれたセンサ部からの反射光のスペクトルのピーク波長の振動の測定工程Ｓ２４で用いる測定系の基本構成図である。測定系４０は、光源１１とビームスプリッタ４１と、接合部材３０，３１の接着剤３２内に埋め込まれたセンサ部３５ｓが入れられた光ファイバセンサ３５とビームスプリッタ４１の端子４２とビームスプリッタ４３を結合する光ファイバー４４と、ビームスプリッタ４３の端子４５と光学フィルタ４６を結合する光ファイバ４７と、光学フィルタ４６と光検出器５０を結合する光ファイバ４７と、ビームスプリッタ４３の端子４８と光検出器５０を結合する光ファイバ４９と、光検出部５０と接続されたコンピュータ５１から構成される。また、部材３０には、加振装置としてのピエゾ素子が取り付けられている。

光源１１は、広帯域の光を光ファイバセンサ１２の入射側の端面に照射する装置であり、光ファイバセンサ１２で検出できる波長の光を含んだ領域の波長の光を発光する光源である。光源１１は、例えば、スーパールミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）、ハロゲンランプあるいはタングステンランプなどの広帯域の連続スペクトルを持つ光源である。

光ファイバセンサ３５は、センサ部３５ｓを有し、光源１１からの光をビームスプリッタ４１を介してセンサ部３５ｓに導入する。そのセンサ部３５ｓからの反射光をビームスプリッタ４１を介してビームスプリッタ４３に導入する。ビームスプリッタ４３で２つの光路に分けられ、一方は、光学フィルタ４６を通して光検出器５０に入力され、もう一方は、そのまま光検出器５０に入力される。光検出器５０からの出力はコンピュータ５１に入力される。ここで、用いる光学フィルタ４６は、ステップＳ２３で決定した測定窓に対応する波長に一致する光を通し、それ以外の波長の光は通さない光学フィルターを用いる。ここでは、温度ＴがＴ＝５７℃とし、波長Ｐ２１を測定窓にとる。すなわち、波長Ｐ２１を透過し、それ以外の波長は通さない光学フィルターを用いる。

次に、本発明の剥離検出方法の測定系４０による測定の原理を説明する。

光源１１から広帯域の光を光ファイバに入射する。一つ目のビームスプリッタ４１により光ファイバセンサ３５のセンサ部３５ｓに光が到達し、そこで反射された光は二つ目のビームスプリッタ４３に到達する。二つ目のビームスプリッタ４３から出た光は光学フィルタ４６を通って光検出器５０に到達する光と、そのまま光検出器５０に到達する光に分けられる。上記二つの光検出器５０で検知された光強度の比からセンサ部３５ｓの中心波長の変化を捉えることができる。この測定系で、加振装置を作動させ、部材を振動させると、光ファイバセンサの接着剤内部に埋め込まれたセンサ部が伸縮する。そのとき、光ファイバセンサからの反射光のスペクトルは、センサ部の伸縮に伴って変化する。そのとき、光検出器からの出力は、振動する。このとき、波長の変化が電圧の変化として捉えられる。

接合部材３０，３１に振動を加えたとき、接着剤３２に埋め込まれたセンサ部３５ｓも振動し、その振動に伴い、センサ部３５ｓのグレーティングの間隔も変動する。それに伴い、反射光のスペクトルもピーク波長が振動する。また、接合部材３０，３１に剥離が生じているときは、部材３０，３１の剛性が低下し、加えた振動に対し、より大きな振動となる。それに伴い、センサ部３５ｓのグレーティング間隔の変動も大きくなり、従って、反射光のスペクトルのピークの波長の振動も大きくなる。この反射光のスペクトルのピークの振動を測定することにより、振動の振幅が所定の大きさよりも大きいときは、剥離が生じているということを判定できる。

図１２は、実際に部材を振動させ、そのときの反射光のスペクトルのピークの波長Ｐ２１の振動を示すグラフである。図１２（ａ）は、剥離がないときの負荷をかけないで加振装置を駆動したときのピーク波長Ｐ２１の振動を示す。横軸は時間であり、縦軸は、電圧を示し、波長の変化を示す。曲線Ｃ１０は加振装置に加えている電圧の変化を示し、曲線Ｃ１１は、ピーク波長の振動を示す。図１２（ｂ）は、剥離が８ｍｍ生じたときのピーク波長の変化を示す。曲線Ｃ１２は加振装置に加えている電圧の変化を示し、曲線Ｃ１３は、ピーク波長Ｐ２１の振動を示す。振幅は２倍となっている。

図１３は、２０Ｋｇｆの負荷を加えながら、加振装置を駆動させたときのピーク波長Ｐ２１の変化を示す。図１３（ａ）は、剥離のないときを示し、図１３（ｂ）は、剥離のあるときを示す。横軸は時間であり、縦軸は、電圧を示し、波長の変化を示す。曲線Ｃ２０は加振装置に加えている電圧の変化を示し、曲線Ｃ２１は、ピーク波長の振動を示す。図１３（ｂ）は、剥離が８ｍｍ生じたときのピーク波長の変化を示す。曲線Ｃ１２は加振装置に加えている電圧の変化を示し、曲線Ｃ１３は、ピーク波長Ｐ２１の振動を示す。剥離のあるときは、ピーク波長の振動の振幅が５倍に増加することが分かる。

このように、剥離を生じたときは、ピーク波長の振動の振幅が大きくなることが分かった。これにより、部材に振動を加え、ピーク波長の振動が増加するときは剥離が生じているということを判定することができる。また、加振装置で部材を振動させるステップに加えて、部材側から所定の負荷を付与するステップを加えることによって、部材に負荷をかけながら、加振すると、剥離が生じているときは、より大きな振幅で振動することが分かる。なお、所定の負荷は、接着剤によって接合された複数の部材からなる接合部材を弾性変形させる外力が好ましい。

図１４は、別実施例であり、センサ部を剥離方向に対して平行に埋め込んだ場合を示す。図１４で符号３０は、部材を示し、符号５０は、剥離部分を示す。また、光ファイバセンサ６０は、センサ部が２箇所にあり、部材の外側にあるセンサ部６０ｆと接着剤内部にあるセンサ部６０ｓがある。

図１５は、実際に部材を振動させ、そのときの反射スペクトルのピークの波長Ｐ２１の振動を示すグラフである。図１５（ａ）は、剥離がないときの負荷をかけないで加振装置を駆動したときのピーク波長Ｐ２１の振動を示す。横軸は時間であり、縦軸は、電圧を示し、波長の変化を示す。曲線Ｃ３０は加振装置に加えている電圧の変化を示し、曲線Ｃ３１は、ピーク波長の振動を示す。図１５（ｂ）は、剥離が８ｍｍ生じたときのピーク波長の変化を示す。曲線Ｃ３２は加振装置に加えている電圧の変化を示し、曲線Ｃ３３は、ピーク波長Ｐ２１の振動を示す。振幅は１．５５倍となっている。

図１６は、２０Ｋｇｆの負荷を加えながら、加振装置を駆動させたときのピーク波長Ｐ２１の変化を示す。図１６（ａ）は、剥離のないときを示し、図１６（ｂ）は、剥離のあるときを示す。横軸は時間であり、縦軸は、電圧を示し、波長の変化を示す。曲線Ｃ４０は加振装置に加えている電圧の変化を示し、曲線Ｃ４１は、ピーク波長の振動を示す。図１６（ｂ）は、剥離が８ｍｍ生じたときのピーク波長の変化を示す。曲線Ｃ４２は加振装置に加えている電圧の変化を示し、曲線Ｃ４３は、ピーク波長Ｐ２１の振動を示す。剥離のあるときは、ピーク波長の振動の振幅が１．６７倍に増加することが分かる。

このように、図１５、図１６で示すように、ピーク波長の振動が増加することが分かる。これにより、部材に振動を加え、ピーク波長の振動が増加するときは剥離が生じているということを判定することができる。

実施形態で説明される構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また、数値および各構成の組成（材質）については例示にすぎない。従って本発明は、以下に説明される実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

本発明は、接合部材の接着部の剥離を検査する方法として利用される。

データベース作成工程Ｓ１を説明するフローチャートである。 接合部材の接着部に埋め込んでないフリーの光ファイバセンサの反射スペクトルの温度特性の測定工程（Ｓ１１）で用いる測定系の基本構成図である。 ファイバグレーティングの模式図である。 グレーティングの温度が変化し、センサ部が熱収縮（熱膨張）したときの様子を示す図である。 測定系１０を用いて測定した接着部に埋め込んでないフリーの光ファイバセンサ１５の反射スペクトルの温度特性のデータの一例である。 接合部材の接着部にセンサ部を一部埋め込んだ光ファイバセンサの反射スペクトルの温度特性の測定工程Ｓ１２で用いる測定系の基本構成図である。 接着剤にセンサ部を埋め込んである接着部の斜視図である。 接着剤にセンサ部を埋め込んである接着部の拡大断面図である。 測定系２０を用いて測定した接着部にセンサ部を半分埋め込み、半分埋め込んでない光ファイバセンサ３５の反射スペクトルの温度特性のデータの一例である。 接着部の剥離検査工程（Ｓ２）を説明するフローチャートである。 接合部材を加振し、光ファイバセンサからの反射スペクトルのピーク波長の振動の測定工程（Ｓ２４）で用いる測定系の基本構成図である。 実際に部材を振動させ、そのときの反射スペクトルのピークの波長Ｐ２１の振動を示すグラフであり、（ａ）は、剥離がないときの負荷をかけないで加振装置を駆動したときのピーク波長Ｐ２１の振動を示し、（ｂ）は、剥離が８ｍｍ生じたときのピーク波長の変化を示す。 負荷を加えながら、加振装置を駆動させたときのピーク波長Ｐ２１の変化を示し、（ａ）は、剥離のないときを示し、（ｂ）は、剥離のあるときを示す。 別実施例であり、センサ部を剥離方向に対して平行に埋め込んだ場合の模式図である。 実際に部材を振動させ、そのときの反射スペクトルのピークの波長Ｐ２１の振動を示すグラフであり、（ａ）は、剥離がないときの負荷をかけないで加振装置を駆動したときのピーク波長Ｐ２１の振動を示し、（ｂ）は、剥離が８ｍｍ生じたときのピーク波長の変化を示す。 ２０Ｋｇｆの負荷を加えながら、加振装置を駆動させたときのピーク波長Ｐ２１の変化を示し、（ａ）は、剥離のないときを示し、（ｂ）は、剥離のあるときを示す。

符号の説明

１０ 測定系
１１ 光源
１２ 温度制御部
１３ 温度センサ
１４ 恒温槽
１５ 光ファイバセンサ
１６ 光検出部
１７ コンピュータ
１８ 先端
１９ 先端
２０ 測定系
２１ ファイバコア部
３０，３１ 部材
３２ 接着剤
３３ 接合部
３５ 光ファイバセンサ
３６ ピエゾ素子
４１ ビームスプリッタ
４３ ビームスプリッタ
４６ 光学フィルタ
５０ 光検出器
５１ コンピュータ

Claims (6)

1. 接合された少なくとも２つの部材のうち少なくとも１つの部材に加振手段を設け、 前記複数の部材を接合する接着剤の内部に光ファイバセンサのセンサ部の一部を埋め込み、前記加振手段で前記部材を振動させながらの前記光ファイバセンサに光源からの光を入射したときの前記光ファイバセンサからの光学特性に基づき接着部の剥離を検出する剥離検査方法であって、
   前記接着剤の外部に出ている前記センサ部の部分からの光学特性の特徴に基づいて測定温度を推定するステップと、
   推定した測定温度に基づいて、前記光ファイバセンサからの光学特性を測定する測定範囲を決定するステップと、
   前記加振手段で前記部材を振動させるステップと、
   前記加振手段による振動の際に、決定した前記測定範囲での前記光ファイバセンサからの前記光学特性の変化を測定するステップと、
   を有することを特徴とする接着部の剥離検査方法。
2. 前記加振手段で前記部材を振動させるステップに加えて、前記部材側から所定の負荷を付与するステップを有することを特徴とする請求項１記載の接着部の剥離検査方法。
3. 前記所定の負荷は、前記接着剤によって接合された前記少なくとも２つの部材からなる接合部材を弾性変形させる外力であることを特徴とする請求項２記載の接着部の剥離検査方法。
4. 前記光ファイバセンサは光ファイバグレーティングセンサであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の接着部の剥離検査方法。
5. 前記光学特性は反射光特性であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の接着部の剥離検査方法。
6. 前記接着剤は、常温硬化接着剤であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の接着部の剥離検査方法。

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