JP2020197512A - Aerial ultrasonic inspection device - Google Patents

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Abstract

To provide an aerial ultrasonic inspection device capable of detecting whether necessary and sufficient quantity of liquid is filled into an analyte.SOLUTION: An aerial ultrasonic inspection device comprises: a transmission ultrasonic probe which is arranged opposite a cylindrical analyte fillable with a liquid through air, and transmits a pulsed ultrasonic wave from a transmission surface to the analyte; a reception ultrasonic probe which is arranged opposite the analyte through air, and receives an ultrasonic wave propagated in the analyte on a reception surface having smaller area than that of the transmission surface, converts the ultrasonic wave into an electric signal by a vibrator, and outputs the electric signal; a reception unit which receives the signal output from the reception ultrasonic probe; and an analysis unit which analyzes whether the analyte is filled with the necessary and sufficient quantity of liquid based on a signal level of the electric signal received by the reception unit.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、空中超音波検査装置に関わり、特に被検体に対して非接触で超音波検査を実施できる空中超音波検査装置に関する。 The present invention relates to an aerial ultrasonic inspection device, and more particularly to an aerial ultrasonic inspection device capable of performing an ultrasonic inspection without contacting a subject.

超音波による計測は、非破壊検査、医用超音波など広く利用されている。通常は、空気が探触子(プローブ)と検査対象である被検体(試験体)との間に入らないように、検査対象に接触媒質、例えば水、油、グリセリンなどを塗布する。しかし、接触媒質の状態により検査結果の誤差が発生したり、検査後の接触媒質の除去を要したりするため、このような検査の安定性、コストの問題を解消するために、接触媒質を使わずに超音波計測を行なうことが望まれている。 Ultrasonic measurement is widely used for non-destructive inspection and medical ultrasonic waves. Normally, a contact medium such as water, oil, or glycerin is applied to the test object so that air does not enter between the probe and the test object (test object) to be tested. However, an error in the inspection result may occur depending on the state of the contact medium, or it may be necessary to remove the contact medium after the inspection. Therefore, in order to solve such problems of inspection stability and cost, the contact medium is used. It is desired to perform ultrasonic measurement without using it.

そこで、本出願人は空中超音波により試験体の欠陥を画像化する空中超音波検査法を開発し、リチウムイオン電池、CFRP(炭素繊維強化プラスチック)、自動車のブレーキパッドなどへ適用してきた。また、医用超音波では、踵の計測に空中超音波を利用することが研究されている。 Therefore, the applicant has developed an aerial ultrasonic inspection method for imaging defects in a test piece by aerial ultrasonic waves, and has applied it to lithium ion batteries, CFRP (carbon fiber reinforced plastic), automobile brake pads, and the like. In addition, in medical ultrasonic waves, it is being studied to use aerial ultrasonic waves to measure heels.

特開2010−25817号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-25817 特開2015−179011号公報JP-A-2015-179011

ところで、超音波による計測の対象として、円筒型をなす、例えば缶タイプかつ丸型をなすリチウムイオン電池がある。このリチウムイオン電池は、例えば電池本体が丸型の缶ケースで覆われ、電池本体と缶ケースとの間に電解液が充填されている。
正常なリチウムイオン電池では、上記のように内部に電解液が充填されているが、例えば製造時の不良、もしくは経年劣化などにより、内部に電解液が必要十分に充填されていない状態であると、リチウムイオン電池としての性能を発揮することができない。
このため、例えば、製造時または、製造時から一定期間経過後のリチウムイオン電池について、内部に電解液が必要十分に充填されているか否かを超音波により検出することが望まれる。
By the way, as an object of measurement by ultrasonic waves, there is a lithium ion battery having a cylindrical shape, for example, a can type and a round shape. In this lithium ion battery, for example, the battery body is covered with a round can case, and an electrolytic solution is filled between the battery body and the can case.
In a normal lithium-ion battery, the electrolytic solution is filled inside as described above, but it is said that the electrolytic solution is not sufficiently filled inside due to, for example, a defect during manufacturing or deterioration over time. , The performance as a lithium-ion battery cannot be exhibited.
Therefore, for example, it is desired to detect by ultrasonic waves whether or not the lithium ion battery at the time of manufacture or after a certain period of time has passed from the time of manufacture is sufficiently filled with the electrolytic solution.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被検体内部に液体が必要十分に充填されているか否かを高い精度で検出できる空中超音波検査装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an aerial ultrasonic inspection apparatus capable of detecting with high accuracy whether or not a liquid is necessary and sufficiently filled inside a subject.

上記課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る空中超音波検査装置は、液体を充填可能であって円筒状をなす被検体に空気を介して対向配設され、パルス状の超音波を送信面から前記被検体に送信する送信超音波探触子と、前記被検体に空気を介して対向配設され、当該被検体を伝搬した超音波を前記送信面より小さい面積を有する受信面により受けて振動子で電気信号に変換して出力する受信超音波探触子と、前記受信超音波探触子から出力された信号を受信する受信部と、前記受信部により受信された電気信号の信号レベルに基づき、前記被検体に前記液体が必要十分に充填されているか否かを解析する解析部とを備える。 In order to solve the above problems, the aerial ultrasonic inspection apparatus according to the embodiment of the present invention is arranged to face a cylindrical subject which can be filled with a liquid through air, and is a pulsed ultrasonic inspection device. A transmitting ultrasonic probe that transmits sound waves from a transmitting surface to the subject, and a receiving ultrasonic probe that is disposed facing the subject via air and propagates the subject with an area smaller than that of the transmitting surface. A receiving ultrasonic probe that receives a surface and converts it into an electric signal by an oscillator and outputs it, a receiving unit that receives a signal output from the receiving ultrasonic probe, and electricity received by the receiving unit. The subject is provided with an analysis unit that analyzes whether or not the liquid is necessary and sufficient based on the signal level of the signal.

本発明においては、被検体内部に液体が必要十分に充填されているか否かを高い精度で検出できる。 In the present invention, it is possible to detect with high accuracy whether or not the liquid is required and sufficiently filled inside the subject.

本発明の一実施形態に係る空中超音波検査装置の概略構成例を示す図。The figure which shows the schematic configuration example of the aerial ultrasonic inspection apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 矩形波バースト信号の一例を示す図。The figure which shows an example of the rectangular wave burst signal. 表示部に表示された各信号の波形の一例を示す図。The figure which shows an example of the waveform of each signal displayed on the display part. 空中超音波検査装置に組込まれた信号発生部の回路の一例を示す図。The figure which shows an example of the circuit of the signal generation part incorporated in the aerial ultrasonic inspection apparatus. 超音波探触子の一例を示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of an ultrasonic probe. 信号発生部に組込まれたゲート信号発生回路の詳細構成を示すブロック図。The block diagram which shows the detailed structure of the gate signal generation circuit built in the signal generation part. 信号発生部の動作の一例を示すタイムチャート。A time chart showing an example of the operation of the signal generator. 本発明の一実施形態に係る空中超音波検査装置による、円筒型をなすリチウムイオン電池の内部の検査の形態の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the form of inspection of the inside of a cylindrical lithium ion battery by the aerial ultrasonic inspection apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る空中超音波検査装置による、円筒型をなすリチウムイオン電池の内部の検査の形態の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the form of inspection of the inside of a cylindrical lithium ion battery by the aerial ultrasonic inspection apparatus which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る空中超音波検査装置の概略構成例を示す模式図である。図2は矩形波バースト信号の一例を示す図である。
この実施形態に係る空中超音波検査装置は、大きく分けて、図2に示す矩形波バースト信号aを出力するとともに受信信号bを入力するパルス送受信器10と、矩形波バースト信号aを受けて、空気を介して被検体へ向けて超音波パルス(以下、単に超音波と称することもある)を送信する送信超音波探触子12と、被検体内を透過した、または被検体内で反射したのちに透過した超音波パルスを空気を介して受けて受信信号bを出力する受信超音波探触子13と、受信信号bに基づいて、被検体内の欠陥の有無を示す画像、もしくは被検体が電池であるときにおける当該電池内に電解液が必要十分に充填されているか否かを示す画像などを出力するとともに、パルス送受信器10に各種設定を行なう検査制御解析器14とで構成されている。電池内に電解液が必要十分に充填されている状態は、電池が性能を十分に発揮できる状態を指す。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing a schematic configuration example of an aerial ultrasonic inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an example of a rectangular wave burst signal.
The aerial ultrasonic inspection apparatus according to this embodiment is roughly divided into a pulse transmitter / receiver 10 for outputting the rectangular wave burst signal a and inputting the received signal b shown in FIG. 2 and receiving the rectangular wave burst signal a. A transmitting ultrasonic probe 12 that transmits an ultrasonic pulse (hereinafter, also simply referred to as an ultrasonic wave) toward a subject via air, and a transmission ultrasonic probe 12 that has passed through or reflected in the subject. An image showing the presence or absence of defects in the subject, or a subject, based on the received ultrasonic probe 13 that receives the transmitted ultrasonic pulse via air and outputs the received signal b, and the received signal b. Is composed of an inspection control analyzer 14 that outputs an image or the like indicating whether or not the electrolytic solution is sufficiently filled in the battery when the battery is a battery, and makes various settings in the pulse transmitter / receiver 10. There is. The state in which the battery is sufficiently filled with the electrolytic solution means that the battery can fully exhibit its performance.

矩形波バースト信号aは、従来の一つ(1周期分)のサイン波からなるパルス信号ではなくて、例えば、図2に示すように、連続する所定個数の負の矩形波からなる矩形波バースト信号である。 The square wave burst signal a is not a conventional pulse signal composed of one (one cycle) sine wave, but is a rectangular wave burst composed of a predetermined number of continuous negative rectangular waves, for example, as shown in FIG. It is a signal.

このように、送信超音波探触子内の振動子に印加するパルス信号を、連続する所定個数の負の矩形波からなる矩形波バースト信号とすることによって、振動子における電気信号から超音波への高い変換効率を実現できる。 In this way, by making the pulse signal applied to the vibrator in the transmitting ultrasonic probe a square wave burst signal composed of a predetermined number of continuous negative square waves, the electric signal in the vibrator is changed to ultrasonic waves. High conversion efficiency can be achieved.

具体的には、送信超音波探触子内の振動子に印加される矩形波バースト信号における一つの矩形波が有する電気エネルギーWは、矩形波におけるパルス幅(T/2)に電圧VHが乗算された矩形波の面積SAに相当する。この矩形波の面積SAは、従来の一つ(1周期分)のサイン波からなるパルス信号の面積と比較して格段に大きい。 Specifically, the electric energy W of one square wave in the square wave burst signal applied to the transducer in the transmitting ultrasonic probe has a voltage V H in the pulse width (T / 2) of the square wave. Corresponds to the area S A of the multiplied square wave. This square wave area S A is much larger than the area of the pulse signal formed from a sine wave of the conventional one (one period).

さらに、図2に示す矩形波バースト信号における、連続する負の矩形波の周期Tを振動子の厚みの1倍又は整数倍に設定することによって、厚みで定まる共振周波数を有する振動子を共振振動状態とすることができる。 Further, by setting the period T of continuous negative square waves in the square wave burst signal shown in FIG. 2 to 1 times or an integral multiple of the thickness of the vibrator, the vibrator having a resonance frequency determined by the thickness is resonated. Can be in a state.

このように、連続する所定個数の負の矩形波で構成された矩形波バースト信号が振動子に印加された場合における、振動子から出力される超音波パルスのレベルは、一つのサイン波からなるパルス信号が振動子に印加された場合における、振動子から出力される超音波パルスのレベルと比較して格段に大きい。 In this way, when a square wave burst signal composed of a predetermined number of continuous negative square waves is applied to the vibrator, the level of the ultrasonic pulse output from the vibrator consists of one sine wave. It is significantly higher than the level of the ultrasonic pulse output from the vibrator when the pulse signal is applied to the vibrator.

図1に示すように、パルス送受信器10内には、矩形波バースト信号aを作成する信号発生部15、信号発生部15から出力された矩形波バースト信号aを信号ケーブル17を介して送信超音波探触子12へ送信する送信部16、受信超音波探触子13から信号ケーブル18を介して受信信号bを受信する受信部19、および受信部19により受信された受信信号bを増幅して検査制御解析器14へ送出する増幅部20がそれぞれ設けられている。 As shown in FIG. 1, in the pulse transmitter / receiver 10, the signal generation unit 15 that creates the square wave burst signal a and the square wave burst signal a output from the signal generation unit 15 are transmitted via the signal cable 17. Amplifies the received signal b received by the transmitting unit 16 that transmits to the sound probe 12, the receiving unit 19 that receives the received signal b from the receiving ultrasonic probe 13 via the signal cable 18, and the receiving unit 19. Each of the amplification units 20 is provided to send the signal to the inspection control analyzer 14.

また、例えば市販のパーソナルコンピュータ(PC)等で構成された検査制御解析器14内には、解析部21、周波数変換部(FFT)22、液晶ディスプレイ等からなる表示部23、測定条件設定部24、及びキーボード、マウス等からなる操作部25等が設けられている。なお、PCは、メモリ、CPU、通信インターフェイス、記憶装置などを備え、本発明の一実施形態にかかる情報処理は、記憶装置に記憶された、本発明の一実施形態に係る情報処理を実現するプログラムをCPUが実行することにより実現される。 Further, for example, in the inspection control analyzer 14 composed of a commercially available personal computer (PC) or the like, an analysis unit 21, a frequency conversion unit (FFT) 22, a display unit 23 including a liquid crystal display or the like, and a measurement condition setting unit 24 are included. , And an operation unit 25 and the like including a keyboard, a mouse and the like are provided. The PC includes a memory, a CPU, a communication interface, a storage device, and the like, and the information processing according to the embodiment of the present invention realizes the information processing according to the embodiment of the present invention stored in the storage device. It is realized by the CPU executing the program.

解析部21は、パルス送受信器10の増幅部20から出力された増幅後の受信信号b1の信号レベル、実際には、受信信号b1の信号レベルと信号発生部15から出力された矩形波バースト信号aの信号レベルとの比に基づいて、被検体内の欠陥の有無を示すCモード画像を表示部23に表示出力することができる。
また、解析部21は、パルス送受信器10の受信部19により受信された受信信号bの信号レベルと、送信部16から出力された矩形波バースト信号aの信号レベルとの比に基づいて、被検体が電池であるときにおける当該電池内に電解液が必要十分に充填されているか否かを示す画像を表示部23に表示出力することができる。
ここでは、図1に示すように、送信部16から解析部21に矩形波バースト信号aが出力される例が示されるが、解析部21は、上記受信信号bの信号レベルと、信号発生部15から出力された矩形波バースト信号aの信号レベルとの比に基づいて、上記電池内に電解液が必要十分に充填されているか否かを示す画像を表示部23に表示出力してもよい。
The analysis unit 21 describes the signal level of the amplified received signal b 1 output from the amplification unit 20 of the pulse transmitter / receiver 10, actually the signal level of the reception signal b 1 and the rectangular wave output from the signal generation unit 15. Based on the ratio of the burst signal a to the signal level, a C-mode image showing the presence or absence of defects in the subject can be displayed and output to the display unit 23.
Further, the analysis unit 21 receives the image based on the ratio of the signal level of the reception signal b received by the reception unit 19 of the pulse transmitter / receiver 10 to the signal level of the square wave burst signal a output from the transmission unit 16. When the sample is a battery, an image showing whether or not the battery is sufficiently filled with the electrolytic solution can be displayed and output on the display unit 23.
Here, as shown in FIG. 1, an example in which the square wave burst signal a is output from the transmission unit 16 to the analysis unit 21 is shown, but the analysis unit 21 has the signal level of the reception signal b and the signal generation unit. Based on the ratio of the square wave burst signal a output from 15 to the signal level, an image showing whether or not the battery is sufficiently filled with the electrolytic solution may be displayed and output on the display unit 23. ..

周波数変換部(FFT)22は、パルス送受信器10の増幅部20から出力された増幅後の受信信号b1に対し、測定条件設定部24で指定された周波数範囲(f1〜f2)で周波数変換である高速フーリエ変換を行ない、周波数変換された受信信号b2としてCモード画像などとは別に表示部23に表示出力することができる。 The frequency converter (FFT) 22 has a frequency range (f 1 to f 2 ) specified by the measurement condition setting unit 24 with respect to the amplified received signal b 1 output from the amplification unit 20 of the pulse transmitter / receiver 10. A fast Fourier transform, which is a frequency transform, is performed, and the frequency-converted received signal b 2 can be displayed and output to the display unit 23 separately from the C mode image and the like.

図3は、表示部に表示された各信号の波形の一例を示す図である。表示部23は、図3(a)に示す矩形波バースト信号a、図3(b)に示す増幅後の受信信号b1、および図3(c)に示す周波数変換された受信信号b2をそれぞれ表示できる。よって、検査実施者は各種信号の詳細を確認できる。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the waveform of each signal displayed on the display unit. Display unit 23, a rectangular wave burst signal a shown in FIG. 3 (a), the received signal b 1 after amplification shown in FIG. 3 (b), and the received signal b 2 which are frequency converted shown in FIG. 3 (c) Each can be displayed. Therefore, the inspector can confirm the details of various signals.

図4は、空中超音波検査装置に組込まれた信号発生部の回路の一例を示す図である。この図4では、矩形波バースト信号aを発生する信号発生部15の詳細な回路について示す。
測定条件設定部24は、図4に示すように、操作部25を介して検査実施者により操作入力された測定条件、ここでは図2に示す矩形波バースト信号aにおける電圧VH、周波数f、波数N、開始信号Sを含む測定条件をパルス送受信器10の信号発生部15へ送出する。さらに、測定条件設定部24は、測定条件で指定された周波数fに対応する周波数範囲(f1〜f2)を周波数変換部(FFT)22へ設定する。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a circuit of a signal generation unit incorporated in an aerial ultrasonic inspection device. FIG. 4 shows a detailed circuit of the signal generation unit 15 that generates the rectangular wave burst signal a.
As shown in FIG. 4, the measurement condition setting unit 24 has the measurement conditions operation-input by the inspector via the operation unit 25, here, the voltage V H , the frequency f, in the rectangular wave burst signal a shown in FIG. The measurement conditions including the wave number N and the start signal S are transmitted to the signal generation unit 15 of the pulse transmitter / receiver 10. Further, the measurement condition setting unit 24 sets the frequency range (f 1 to f 2 ) corresponding to the frequency f specified in the measurement condition to the frequency conversion unit (FFT) 22.

具体的には、電圧VHは、図2に示す矩形波バースト信号aにおける負の矩形波40の電圧である。図5は、超音波探触子の一例を示す断面図である。周波数fは、図5に示す送信超音波探触子12及び受信超音波探触子13内の振動子42に印加される矩形波バースト信号aにおける連続する負の矩形波40の周期Tに対応する周波数f(=1/2πT)に設定される。また、波数Nは、矩形波バースト信号aにおける連続する負の矩形波40の数に設定される。さらに、開始信号Sには、被検体に向けて、矩形波バースト信号aが所定周期TSで繰返し送られる場合における矩形波バースト信号aの出力タイミングと出力周期TSがそれぞれ設定される。 Specifically, the voltage V H is the voltage of the negative square wave 40 in the square wave burst signal a shown in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of an ultrasonic probe. The frequency f corresponds to the period T of the continuous negative square wave 40 in the square wave burst signal a applied to the transducer 42 in the transmitting ultrasonic probe 12 and the receiving ultrasonic probe 13 shown in FIG. The frequency f (= 1 / 2πT) is set. Further, the wave number N is set to the number of continuous negative rectangular waves 40 in the rectangular wave burst signal a. Furthermore, the start signal S, toward a patient, the output period T S and the output timing of the rectangular wave burst signal a when the rectangular wave burst signal a is sent repeatedly at a predetermined period T S is set respectively.

図4に示すように、信号発生部15内には、高電圧発生回路26、スイッチング素子27a,27b、電源供給抵抗28(R)、カップリングコンデンサ29(C)、ダンピング抵抗30(R)、およびゲート信号発生回路32が設けられる。
高電圧発生回路26は、測定条件設定部24から指定された電圧VHに等しい、例えば、600V(ボルト)の直流高電圧EHを出力する。この高電圧発生回路26の高電圧出力端子と接地間には2つのスイッチング素子27a,27bの直列回路が介挿されている。
As shown in FIG. 4, the signal generation unit 15 contains a high voltage generation circuit 26, switching elements 27a and 27b, a power supply resistor 28 (R s ), a coupling capacitor 29 (C c ), and a damping resistor 30 (R). d ) and the gate signal generation circuit 32 are provided.
The high voltage generation circuit 26 outputs a DC high voltage E H equal to the voltage V H specified by the measurement condition setting unit 24, for example, 600 V (volts). A series circuit of two switching elements 27a and 27b is interposed between the high voltage output terminal of the high voltage generation circuit 26 and the ground.

高電圧発生回路26の高電圧出力端子とスイッチング素子27a,27bの中間点33との間に電源供給抵抗28(R)が接続され、スイッチング素子27a、27bの中間点33と信号発生部15の(+)側出力端子31aとの間にカップリングコンデンサ29(C)が介挿され、信号発生部15の(+)側出力端子31aと接地間にダンピング抵抗30(R)が接続されている。 High voltage output terminal and the switching element 27a of the high voltage generating circuit 26, power supply resistance between the midpoint 33 of 27b 28 (R s) is connected, the switching element 27a, the midpoint 33 of 27b and the signal generating section 15 the (+) side output coupling capacitor 29 between the terminals 31a (C c) is interposed, the damping resistor 30 between ground and the (+) side output terminal 31a of the signal generator 15 (R d) is connected Has been done.

信号発生部15の(+)側出力端子31aと接地側出力端子31bとの間に、図2に示す矩形波バースト信号aが出力される。各スイッチング素子27a,27bはゲート信号発生回路32から出力されるゲート信号g1,g2にて通電制御される。 The rectangular wave burst signal a shown in FIG. 2 is output between the (+) side output terminal 31a and the ground side output terminal 31b of the signal generation unit 15. Each of the switching elements 27a, 27b are energized controlled by gate signals g 1, g 2, which is outputted from the gate signal generating circuit 32.

図6は、ゲート信号発生回路32の詳細構成例を示すブロック図である。図7は、信号発生部の動作の一例を示すタイムチャートである。
図6に示すように、ゲート信号発生回路32は、正弦波発振回路34、2値化回路35、第1のゲート回路36、反転回路(インバータ回路)37、第2のゲート回路38、およびパルス数カウンタ39を有する。
正弦波発振回路34は、時刻x1にて測定条件設定部24から開始信号Sを入力すると、図7のタイムチャートに示すように、測定条件設定部24から指定された周波数f(周期T)を有する正弦波信号hを発振して出力開始する。
FIG. 6 is a block diagram showing a detailed configuration example of the gate signal generation circuit 32. FIG. 7 is a time chart showing an example of the operation of the signal generation unit.
As shown in FIG. 6, the gate signal generation circuit 32 includes a sine wave oscillation circuit 34, a binarization circuit 35, a first gate circuit 36, an inverting circuit (inverter circuit) 37, a second gate circuit 38, and a pulse. It has a number counter 39.
When the start signal S is input from the measurement condition setting unit 24 at time x 1 , the sine wave oscillation circuit 34 has a frequency f (period T) specified by the measurement condition setting unit 24 as shown in the time chart of FIG. The sine wave signal h having the above is oscillated and the output is started.

正弦波発振回路34から出力された正弦波信号hは、次の段に設けられる2値化回路35で2値化信号jに変換される。2値化信号jは、「+」部分をH(ハイ)レベルとし、「−」部分をL(ロー)レベルとする信号である。2値化回路35から出力された2値化信号jは、第1のゲート回路36、及びパルス数カウンタ39へそれぞれ入力される。さらに、2値化回路35から出力された2値化信号jは、反転回路(インバータ回路)37でHレベルとLレベルとにレベル変換されて、反転2値化信号kとして第2のゲート回路38へ入力される。 The sine wave signal h output from the sine wave oscillation circuit 34 is converted into a binarization signal j by the binarization circuit 35 provided in the next stage. The binarized signal j is a signal in which the “+” portion is the H (high) level and the “−” portion is the L (low) level. The binarized signal j output from the binarized circuit 35 is input to the first gate circuit 36 and the pulse number counter 39, respectively. Further, the binarized signal j output from the binarized circuit 35 is level-converted into H level and L level by the inverting circuit (inverter circuit) 37, and is used as the inverting binarized signal k in the second gate circuit. It is input to 38.

パルス数カウンタ39には、測定条件設定部24から波数Nが設定されている。本実施形態においては、N=2である。そして、パルス数カウンタ39は、時刻x1にて測定条件設定部24から開始信号Sを入力すると、図7のタイムチャートに示すように、2値化回路35から出力された2値化信号jのパルス数の計数を開始し、時刻x2にて、計数値が測定条件設定部24から設定された波数Nに達すると、計数を終了し、計数値を「0」にクリアする。そして、パルス数カウンタ39は、時刻x1から時刻x2までの計数期間中においてHレベルとなるゲート信号mを各ゲート回路36,38へ送出する。 The wave number N is set in the pulse number counter 39 from the measurement condition setting unit 24. In this embodiment, N = 2. Then, when the start signal S is input from the measurement condition setting unit 24 at the time x 1 , the pulse number counter 39 has the binarization signal j output from the binarization circuit 35 as shown in the time chart of FIG. When the counting value reaches the wave number N set by the measurement condition setting unit 24 at time x 2 , the counting is finished and the counting value is cleared to "0". Then, the pulse number counter 39 sends the gate signal m, which becomes the H level during the counting period from the time x 1 to the time x 2, to the gate circuits 36 and 38.

第1のゲート回路36は、パルス数カウンタ39からのゲート信号mがHレベルの期間において、2値化回路35から出力された2値化信号jを通過させて、ゲート信号g1として、図4に示すスイッチング素子27aのゲート端子へ印加する。同様に、第2のゲート回路38は、パルス数カウンタ39からのゲート信号mがHレベルの期間において、反転回路37から出力された反転2値化信号kを通過させて、ゲート信号g2として、図4に示すスイッチング素子27bのゲート端子へ印加する。 The first gate circuit 36 passes the binarized signal j output from the binarized circuit 35 during the period when the gate signal m from the pulse counter 39 is at H level, and is used as a gate signal g 1 in the figure. It is applied to the gate terminal of the switching element 27a shown in 4. Similarly, the second gate circuit 38 passes the inverted binarization signal k output from the inverting circuit 37 during the period when the gate signal m from the pulse number counter 39 is at H level, and becomes the gate signal g 2. , Is applied to the gate terminal of the switching element 27b shown in FIG.

その結果、図7のタイムチャートに示すように、ゲート信号g1がHレベルの期間においては、スイッチング素子27aが導通し、スイッチング素子27bが遮断されているので、スイッチング素子27a、27bの中間点33の電圧信号nは、直流高電圧EHに等しい電圧VHとなる。
また、ゲート信号g2がHレベルの期間においては、スイッチング素子27bが導通し、スイッチング素子27aが遮断されているので、中間点33の電圧信号nは、接地(アース)電位(0V(ボルト)となる。
As a result, as shown in the time chart of FIG. 7, during the period when the gate signal g 1 is at the H level, the switching element 27a is conducting and the switching element 27b is cut off, so that the intermediate point between the switching elements 27a and 27b. The voltage signal n of 33 is a voltage V H equal to the DC high voltage E H.
Further, during the period when the gate signal g 2 is at the H level, the switching element 27b is conducting and the switching element 27a is cut off, so that the voltage signal n at the intermediate point 33 is the ground potential (0V (volt)). It becomes.

この中間点33の電圧信号nは、電源供給抵抗28(R)、カップリングコンデンサ29(C)、ダンピング抵抗30(R)にて、スイッチング素子27aの通電期間における極性が反転される。図7のタイムチャートに示す、連続する2個(N=2)の負の矩形波40からなる矩形波バースト信号aが、出力端子31a、31b間から出力される。 The polarity of the voltage signal n at the intermediate point 33 is reversed during the energization period of the switching element 27a by the power supply resistor 28 (R s ), the coupling capacitor 29 (C c ), and the damping resistor 30 (R d ). .. A rectangular wave burst signal a composed of two consecutive (N = 2) negative rectangular waves 40 shown in the time chart of FIG. 7 is output from between the output terminals 31a and 31b.

したがって、信号発生部15から出力される、図2に示す矩形波バースト信号aにおける負の矩形波40の電圧VHは、高電圧発生回路26から出力される600V(ボルト)の直流高電圧EHとなる。 Therefore, the voltage V H of the negative square wave 40 in the square wave burst signal a shown in FIG. 2 output from the signal generation unit 15 is a DC high voltage E of 600 V (volts) output from the high voltage generation circuit 26. It becomes H.

このように、検査実施者は、矩形波バースト信号aにおける、負の矩形波40の電圧VH、負の矩形波40の波数N、負の矩形波40の周期T(矩形波40のパルス幅T/2)、矩形波バースト信号aの送信周期TS等の測定条件を、操作部25から測定条件設定部24に任意に設定可能である。 As described above, the inspector examines the voltage VH of the negative square wave 40, the wave number N of the negative square wave 40, and the period T of the negative square wave 40 (pulse width of the square wave 40) in the square wave burst signal a. T / 2), the measurement conditions such as transmission period T S of the rectangular wave burst signal a, it can be arbitrarily set the measurement condition setting unit 24 from the operation unit 25.

信号発生部15から出力された矩形波バースト信号aは、送信部16にて、信号ケーブル17を介して送信超音波探触子12へ送信される。本実施形態では、送信超音波探触子12と受信超音波探触子13とは、被検体を挟むように配設されて用いられる。送信超音波探触子12は、被検体の一方の表面に対して例えば40mm(ミリメートル)等の空気の層を介して対向配設される。また、受信超音波探触子13は、被検体の上記の一方の表面に対する反対側の表面に対して例えば50mm等の空気の層を介して対向配設される。 The rectangular wave burst signal a output from the signal generation unit 15 is transmitted by the transmission unit 16 to the transmission ultrasonic probe 12 via the signal cable 17. In the present embodiment, the transmitting ultrasonic probe 12 and the receiving ultrasonic probe 13 are arranged and used so as to sandwich the subject. The transmitting ultrasonic probe 12 is arranged to face one surface of the subject via a layer of air such as 40 mm (millimeters). Further, the receiving ultrasonic probe 13 is disposed so as to face the surface of the subject opposite to the one surface of the subject via a layer of air such as 50 mm.

送信超音波探触子12と受信超音波探触子13とが、被検体を挟むように配設された場合、送信超音波探触子12の振動子42は、矩形波バースト信号aが印加されると超音波パルスcを接触媒質である空気を介して被検体へ入射する。超音波パルスcは被検体内を伝搬して、又は被検体内で反射したのちに当該被検体を透過して、被検体の反対面から受信超音波探触子13へ向けて送られる。この超音波パルスcは、受信超音波探触子13の振動子42にて受信信号である透過光信号に変換されて、信号ケーブル18を介してパルス送受信器10の受信部19へ入力される。 When the transmitting ultrasonic probe 12 and the receiving ultrasonic probe 13 are arranged so as to sandwich the subject, a rectangular wave burst signal a is applied to the transducer 42 of the transmitting ultrasonic probe 12. Then, the ultrasonic pulse c is incident on the subject through the air which is the contact medium. The ultrasonic pulse c propagates in the subject or is reflected in the subject, then passes through the subject, and is sent from the opposite surface of the subject toward the receiving ultrasonic probe 13. The ultrasonic pulse c is converted into a transmitted light signal which is a received signal by the vibrator 42 of the received ultrasonic probe 13, and is input to the receiving unit 19 of the pulse transmitter / receiver 10 via the signal cable 18. ..

次に、図5を参照して、送信超音波探触子12と受信超音波探触子13の構成について説明する。送信超音波探触子12と受信超音波探触子13とは送信面、受信面の違いを除いて同一構成であり、図5に示すように、下端開口44を有する金属製の筒状のケース43の下端開口44の近傍に振動子42が配設されている。この振動子42の下方、すなわち、超音波パルスの入出力側に前面板45が貼り付けられている。この前面板45は、送信超音波探触子12における送信面、又は受信超音波探触子13における受信面に対応する。 Next, the configuration of the transmitting ultrasonic probe 12 and the receiving ultrasonic probe 13 will be described with reference to FIG. The transmitting ultrasonic probe 12 and the receiving ultrasonic probe 13 have the same configuration except for the difference between the transmitting surface and the receiving surface, and as shown in FIG. 5, a metal tubular shape having a lower end opening 44. An oscillator 42 is arranged near the lower end opening 44 of the case 43. The front plate 45 is attached below the vibrator 42, that is, on the input / output side of the ultrasonic pulse. The front plate 45 corresponds to the transmitting surface of the transmitting ultrasonic probe 12 or the receiving surface of the receiving ultrasonic probe 13.

そして、この実施形態の送信超音波探触子12及び受信超音波探触子13においては、振動子42及び前面板45の音響インピーダンスは、被検体に当接して使用される接触型超音波探触子と比較して低く設定されている。具体的には、前面板45の材料を従来のセラミックス系から樹脂系に変更することによって、音響インピーダンスZを低下させて、空気46の音響インピーダンスに近づけている。また、前面板45の材料として、比重が例えば0.7〜0.8程度の多孔性構造を有した樹脂材料を採用することができる。 Then, in the transmitting ultrasonic probe 12 and the receiving ultrasonic probe 13 of this embodiment, the acoustic impedance of the vibrator 42 and the front plate 45 is a contact type ultrasonic probe used in contact with the subject. It is set lower than the tentacle. Specifically, by changing the material of the front plate 45 from the conventional ceramic type to the resin type, the acoustic impedance Z is lowered and brought closer to the acoustic impedance of the air 46. Further, as the material of the front plate 45, a resin material having a porous structure having a specific gravity of, for example, about 0.7 to 0.8 can be adopted.

その結果、各超音波探触子と空気46との接続部分における超音波の透過率が向上して、超音波パルスのレベル低下が防止される。さらに、受信超音波探触子13においては、超音波パルスが効率的に振動子42に入射されるので、受信超音波探触子13から出力される受信信号の信号レベルの低下を抑制できる。 As a result, the transmittance of ultrasonic waves at the connection portion between each ultrasonic probe and the air 46 is improved, and the level of the ultrasonic pulse is prevented from decreasing. Further, in the received ultrasonic probe 13, since the ultrasonic pulse is efficiently incident on the vibrator 42, it is possible to suppress a decrease in the signal level of the received signal output from the received ultrasonic probe 13.

また、この実施形態の送信超音波探触子12及び受信超音波探触子13においては、振動子42の上側においては、接触型超音波探触子の振動子の上側に設けられていたアクリル製のダンパ部材が除去されている。 Further, in the transmitting ultrasonic probe 12 and the receiving ultrasonic probe 13 of this embodiment, on the upper side of the vibrator 42, the acrylic provided on the upper side of the vibrator of the contact type ultrasonic probe. The damper member is removed.

次に、円筒状をなす、例えば缶タイプの丸型をなすリチウムイオン電池を被検体として、このリチウムイオン電池の缶ケースの内壁と、電池内の電池本体の外表面との間に電解液(液体)が必要十分に充填されているか否かを、空中伝搬超音波・ガイド波(板波)透過法により測定することについて説明する。 Next, using a cylindrical lithium-ion battery, for example, a can-type round lithium-ion battery, as a subject, an electrolytic solution (an electrolytic solution) is placed between the inner wall of the can case of the lithium-ion battery and the outer surface of the battery body inside the battery. It will be described that whether or not the liquid) is sufficiently filled is measured by the aerial propagating ultrasonic / guided wave (plate wave) transmission method.

図8、図9は、本発明の一実施形態に係る空中超音波検査装置による、円筒型をなすリチウムイオン電池の内部の検査の形態の一例を説明する図である。図8では、リチウムイオン電池の内部に電解液が充填されている場合の検査の形態を、図9では、リチウムイオン電池の内部に電解液が充填されていない場合の検査の形態をそれぞれ示す。
図8、図9に示すように、被検体であって、送信超音波探触子12と受信超音波探触子13との間に空気を介して配設されるリチウムイオン電池は、円筒状の電池本体100の外周面が円筒状の缶ケース110で覆われている。図8に示した例では、電池本体100の外表面と缶ケース110の内壁面との間の空隙300に電解液120が必要十分に充填される。一方で、図9に示した例では、電池本体100の外表面と缶ケース110の内壁面との間の空隙300に電解液120は充填されていない。
8 and 9 are views for explaining an example of an inspection mode of the inside of a cylindrical lithium ion battery by the aerial ultrasonic inspection apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 8 shows a form of inspection when the inside of the lithium ion battery is filled with an electrolytic solution, and FIG. 9 shows a form of inspection when the inside of the lithium ion battery is not filled with an electrolytic solution.
As shown in FIGS. 8 and 9, the lithium ion battery, which is a subject and is disposed between the transmitting ultrasonic probe 12 and the receiving ultrasonic probe 13 via air, has a cylindrical shape. The outer peripheral surface of the battery body 100 is covered with a cylindrical can case 110. In the example shown in FIG. 8, the gap 300 between the outer surface of the battery body 100 and the inner wall surface of the can case 110 is sufficiently filled with the electrolytic solution 120. On the other hand, in the example shown in FIG. 9, the electrolytic solution 120 is not filled in the gap 300 between the outer surface of the battery body 100 and the inner wall surface of the can case 110.

ここで、パルス送受信器10から矩形波バースト信号aが送信超音波探触子12内の振動子に印加された場合における、振動子から出力される超音波パルスを空気中から缶ケース110の曲面としての外壁に入射させ、周回波であるガイド波(板波)200を発生させると、このガイド波200は、缶ケース110を伝って円周方向に進行する。
上記のように缶ケース110が円筒状であれば、ガイド波200は、当該ガイド波200のエネルギーが減衰して消滅するまで、缶ケース110の外壁の周りを回転するように進行する。
Here, when the rectangular wave burst signal a is applied from the pulse transmitter / receiver 10 to the vibrator in the transmitting ultrasonic probe 12, the ultrasonic pulse output from the vibrator is transmitted from the air to the curved surface of the can case 110. When a guide wave (plate wave) 200, which is a circumferential wave, is generated by incident on the outer wall of the wave, the guide wave 200 travels in the circumferential direction along the can case 110.
If the can case 110 is cylindrical as described above, the guide wave 200 proceeds so as to rotate around the outer wall of the can case 110 until the energy of the guide wave 200 is attenuated and disappears.

超音波は、2つの異なる物質の境界面で反射、透過、屈折及びモード変換を行ない、この時の、反射率と透過率は、上記2つの異なる物質の音響インピーダンスの比に依存する。
固体である缶ケース110の内壁面に接している物質が液体であるか気体であるかにより、缶ケース110の内壁面から当該物質へのガイド波200の透過率は大きく異なる。
Ultrasound performs reflection, transmission, refraction and mode conversion at the interface between two different substances, and the reflectance and transmittance at this time depend on the ratio of the acoustic impedances of the two different substances.
The transmittance of the guide wave 200 from the inner wall surface of the can case 110 to the substance differs greatly depending on whether the substance in contact with the inner wall surface of the can case 110, which is a solid, is a liquid or a gas.

例えば、缶ケース110の内壁面に接している物質が液体である場合は、気体である場合と比較して、缶ケース110の内壁面から当該液体への透過率が高い。
一方で、缶ケース110の内壁面に接している物質が気体である場合は、液体である場合と比較して缶ケース110の内壁面から当該気体へのガイド波200の透過率が低い。
For example, when the substance in contact with the inner wall surface of the can case 110 is a liquid, the transmittance from the inner wall surface of the can case 110 to the liquid is higher than that in the case of a gas.
On the other hand, when the substance in contact with the inner wall surface of the can case 110 is a gas, the transmittance of the guide wave 200 from the inner wall surface of the can case 110 to the gas is lower than that in the case of a liquid.

つまり、上記のように、缶ケース110の内壁面と電池内部の電池本体100の外表面との間に充填される物質に液体が含まれる場合は、液体が含まれない場合と比較して、缶ケース110の内壁面から当該液体中に透過するガイド波200のエネルギーは大きい。
このため、缶ケース110を円周方向に伝搬するガイド波200のエネルギーは、上記充填される物質に液体が含まれない場合と比較して小さい。
That is, as described above, when the substance filled between the inner wall surface of the can case 110 and the outer surface of the battery body 100 inside the battery contains a liquid, it is compared with the case where the liquid is not contained. The energy of the guide wave 200 transmitted from the inner wall surface of the can case 110 into the liquid is large.
Therefore, the energy of the guide wave 200 propagating in the circumferential direction of the can case 110 is smaller than that in the case where the filled substance does not contain a liquid.

一方で、上記のように、缶ケース110の内壁面と電池本体100の外表面との間に充填される物質に液体が含まれず、気体のみである場合は、液体が含まれる場合と比較して、缶ケース110の内壁面から当該気体中に透過するガイド波200のエネルギーは小さい。
このため、缶ケース110を円周方向に伝搬するガイド波200のエネルギーは、上記充填される物質に液体が含まれる場合と比較して大きい。
On the other hand, as described above, when the substance filled between the inner wall surface of the can case 110 and the outer surface of the battery body 100 does not contain liquid and is only gas, it is compared with the case where liquid is contained. Therefore, the energy of the guide wave 200 transmitted from the inner wall surface of the can case 110 into the gas is small.
Therefore, the energy of the guide wave 200 propagating in the circumferential direction of the can case 110 is larger than that in the case where the filled substance contains a liquid.

そこで、本発明の一実施形態に係る空中超音波検査装置は、矩形波バースト信号aが送信超音波探触子12内の振動子に印加された場合における、振動子から出力される超音波パルスをリチウムイオン電池の缶ケース110の外壁に入射させることでガイド波200を発生させ、缶ケース110を円周方向に伝搬したガイド波200を受信超音波探触子13により受信して、送信波である超音波パルスのレベルと、受信超音波探触子13による受信波である受信信号の、例えば缶ケース110を円周方向に伝搬するガイド波200の初期の周回である0.5周におけるレベルとの比である減衰の度合いをAスコープにより検査制御解析器14により測定する。この測定は、以後の周回である1.5周、2.5周、N.5周(Nは整数)でも行われてよい。また、ガイド波200の受信は、上記特許文献1または特許文献2に記載されるような構成によりなされてもよい。 Therefore, in the aerial ultrasonic inspection apparatus according to the embodiment of the present invention, the ultrasonic pulse output from the transducer when the rectangular wave burst signal a is applied to the transducer in the transmission ultrasonic probe 12. Is incident on the outer wall of the can case 110 of the lithium ion battery to generate a guide wave 200, and the guide wave 200 propagating in the circumferential direction of the can case 110 is received by the receiving ultrasonic probe 13 and transmitted. The level of the ultrasonic pulse and the level of the received signal, which is the received wave by the received ultrasonic probe 13, for example, at 0.5 lap, which is the initial orbit of the guide wave 200 propagating in the circumferential direction of the can case 110. The degree of attenuation, which is the ratio of, is measured by the inspection control analyzer 14 with the A scope. This measurement may be performed in the subsequent laps of 1.5 laps, 2.5 laps, and N.5 laps (N is an integer). Further, the guide wave 200 may be received by the configuration as described in Patent Document 1 or Patent Document 2.

例えば、検査制御解析器14の解析部21は、パルス送受信器10の送信部16から送信された矩形波バースト信号aである送信波(T)のレベルに対する、受信部19により受信した受信信号bである受信波(R)のレベルの減衰の度合いが、所定の条件を満たして低い場合、電池の缶ケース110の内壁面と電池本体100の外表面との間に電解液が必要十分に充填されていると判断し、この判断結果を示す文字または画像を表示部23に表示させる。 For example, the analysis unit 21 of the inspection control analyzer 14 receives the reception signal b received by the reception unit 19 with respect to the level of the transmission wave (T) which is the rectangular wave burst signal a transmitted from the transmission unit 16 of the pulse transmitter / receiver 10. When the degree of attenuation of the level of the received wave (R) is low, satisfying a predetermined condition, the electrolytic solution is sufficiently filled between the inner wall surface of the battery can case 110 and the outer surface of the battery body 100. It is determined that this is done, and a character or image indicating the determination result is displayed on the display unit 23.

一方で、検査制御解析器14の解析部21は、パルス送受信器10の送信部16から送信された矩形波バースト信号aである送信波(T)のレベルに対する、受信部19により受信した受信信号bである受信波(R)のレベルの減衰の度合いが、上記所定の条件を満たして低い度合いでない場合、電池の缶ケース110の内壁面と電池本体100の外表面との間に電解液が必要十分に充填されていないと判断し、この判断結果を示す文字または画像を表示部23に表示させる。 On the other hand, the analysis unit 21 of the inspection control analyzer 14 receives the reception signal received by the reception unit 19 with respect to the level of the transmission wave (T) which is the rectangular wave burst signal a transmitted from the transmission unit 16 of the pulse transmitter / receiver 10. If the degree of attenuation of the level of the received wave (R), which is b, is not low and satisfies the above-mentioned predetermined conditions, an electrolytic solution is formed between the inner wall surface of the battery can case 110 and the outer surface of the battery body 100. It is determined that the battery is not sufficiently filled, and a character or image indicating the determination result is displayed on the display unit 23.

電池の缶ケース110の内壁面と電池本体100の外表面との間に電解液が必要十分に充填されていないこととは、電池の缶ケース110の内壁面と電池本体100の外表面との間に電解液が全く充填されていないことを含む。図9では、電池の缶ケース110の内壁面と電池本体100の外表面との間に電解液が全く充填されていない例を示すが、電解液が少量のみ充填されている場合でも、上記減衰の度合いが、上記所定の条件を満たして低い度合いでない場合であれば、上記のように、電池の缶ケース110の内壁面と電池本体100の外表面との間に電解液が必要十分に充填されていないとの判断結果となる。 The fact that the electrolytic solution is not sufficiently filled between the inner wall surface of the battery can case 110 and the outer surface of the battery body 100 means that the inner wall surface of the battery can case 110 and the outer surface of the battery body 100 are not sufficiently filled. Includes that no electrolyte is filled in between. FIG. 9 shows an example in which the electrolytic solution is not completely filled between the inner wall surface of the battery can case 110 and the outer surface of the battery body 100, but even when only a small amount of the electrolytic solution is filled, the attenuation If the degree of the above condition is not low and the above-mentioned predetermined conditions are satisfied, the electrolytic solution is required and sufficiently filled between the inner wall surface of the battery can case 110 and the outer surface of the battery body 100 as described above. It will be a judgment result that it has not been done.

なお、電解液の充填に係る上記減衰の度合いの閾値を2種類設け、解析部21は、上記減衰の度合いが、ある程度低い、つまり受信波のレベルがある程度高い場合に、電池の缶ケース110の内壁面と電池本体100の外表面との間に電解液の充填はなされているが充填量が必要十分でないと判断し、また、上記減衰の度合いがさらに低い場合、つまり受信波のレベルがさらに高い場合に、電池の缶ケース110の内壁面と電池本体100の外表面との間に電解液が全く充填されていないと判断してもよい。 Two types of thresholds for the degree of attenuation related to filling of the electrolytic solution are provided, and the analysis unit 21 sets the battery can case 110 when the degree of attenuation is low to some extent, that is, the level of the received wave is high to some extent. Although the electrolytic solution is filled between the inner wall surface and the outer surface of the battery body 100, it is judged that the filling amount is not necessary and sufficient, and when the degree of attenuation is further lower, that is, the level of the received wave is further increased. When it is high, it may be determined that the electrolytic solution is not filled between the inner wall surface of the battery can case 110 and the outer surface of the battery body 100.

以上のように、本発明の一実施形態に係る超音波検査装置は、被検体である電池の缶ケース110に対する送信波のレベルと受信波のレベルとに基づいて、缶ケース110の内壁と電池本体100の外表面との間に充填される物質に電解液である液体が必要十分に含まれているか、あるいは缶ケース110の内壁と電池本体100の外表面との間に充填される物質が気体のみであるかなどを判断することが可能となる。 As described above, the ultrasonic inspection apparatus according to the embodiment of the present invention has the inner wall of the can case 110 and the battery based on the level of the transmitted wave and the level of the received wave for the can case 110 of the battery as the subject. The substance filled between the outer surface of the main body 100 contains a necessary and sufficient liquid as an electrolytic solution, or the substance filled between the inner wall of the can case 110 and the outer surface of the battery main body 100 is contained. It is possible to determine whether or not it is only a gas.

また、上記の例では、電池に対する送信波のレベルに対する受信波のレベルの減衰の度合いに基づいて、電池の缶ケース110の内壁と電池本体100の外表面との間に電解液が必要十分に充填されているか否かが判断される例を示したが、送信波のレベルが例えば一定であることが把握されている場合、受信波のレベルのみに基づいて、電池の缶ケース110の内壁と電池本体100の外表面との間に電解液が必要十分に充填されているか否かが判断されてもよい。また、上記の例では、電池を被検体として、電池内に電解液が必要十分に充填されているか否かの検査に適用される例を示したが、その他の被検体内に電解液以外の液体が必要十分に充填されているか否かの検査に検査されてもよい。 Further, in the above example, an electrolytic solution is necessary and sufficient between the inner wall of the can case 110 of the battery and the outer surface of the battery body 100 based on the degree of attenuation of the level of the received wave with respect to the level of the transmitted wave with respect to the battery. An example is shown in which it is determined whether or not the battery is filled, but when it is known that the transmitted wave level is constant, for example, the inner wall of the battery can case 110 is based only on the received wave level. It may be determined whether or not the electrolytic solution is sufficiently filled with the outer surface of the battery body 100. Further, in the above example, an example is shown in which the battery is used as a subject and is applied to an inspection as to whether or not the battery is sufficiently filled with the electrolytic solution, but other subjects other than the electrolytic solution are used. It may be inspected for inspection of whether the liquid is sufficiently filled.

なお、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although the embodiment of the present invention has been described, this embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

10…パルス送受信器、12…送信超音波探触子、13…受信超音波探触子、14…検査制御解析器、15…信号発生部、16…送信部、17,18…信号ケーブル、、19…受信部、20…増幅部、21…解析部、22…周波数変換部、23…表示部、24…測定条件設定部、25…操作部、26…高電圧発生回路、27a,27b…スイッチング素子、28…電源供給抵抗、29…カップリングコンデンサ、30…ダンピング抵抗、32…ゲート信号発生回路、42…振動子、43…ケース、45…前面板、100…電池本体、110…缶ケース、120…電解液、200…ガイド波。 10 ... Pulse transmitter / receiver, 12 ... Transmit ultrasonic probe, 13 ... Receive ultrasonic probe, 14 ... Inspection control analyzer, 15 ... Signal generator, 16 ... Transmitter, 17, 18 ... Signal cable ,, 19 ... Receiver unit, 20 ... Amplification unit, 21 ... Analysis unit, 22 ... Frequency conversion unit, 23 ... Display unit, 24 ... Measurement condition setting unit, 25 ... Operation unit, 26 ... High voltage generation circuit, 27a, 27b ... Switching Element, 28 ... Power supply resistance, 29 ... Coupling capacitor, 30 ... Damping resistance, 32 ... Gate signal generation circuit, 42 ... Transducer, 43 ... Case, 45 ... Front plate, 100 ... Battery body, 110 ... Can case, 120 ... Electrolyte, 200 ... Guide wave.

Claims (4)

液体を充填可能であって円筒状をなす被検体に空気を介して対向配設され、パルス状の超音波を送信面から前記被検体に送信する送信超音波探触子と、
前記被検体に空気を介して対向配設され、当該被検体を伝搬した超音波を前記送信面より小さい面積を有する受信面により受けて振動子で電気信号に変換して出力する受信超音波探触子と、
前記受信超音波探触子から出力された信号を受信する受信部と、
前記受信部により受信された電気信号の信号レベルに基づき、前記被検体に前記液体が必要十分に充填されているか否かを解析する解析部と
を備える、空中超音波検査装置。
A transmission ultrasonic probe that is capable of filling a liquid and is arranged to face a cylindrical subject via air and transmits pulsed ultrasonic waves from the transmission surface to the subject.
A received ultrasonic probe that is disposed facing the subject via air, receives ultrasonic waves propagating from the subject by a receiving surface having an area smaller than the transmitting surface, converts it into an electric signal with an oscillator, and outputs it. With a tentacle
A receiver that receives the signal output from the receiving ultrasonic probe, and
An aerial ultrasonic inspection apparatus including an analysis unit that analyzes whether or not the subject is sufficiently filled with the liquid based on the signal level of the electric signal received by the reception unit.
前記被検体は、
電解液を充填可能であって前記円筒状をなす電池であって、
前記解析部は、
前記受信部により受信された電気信号の信号レベルが所定の条件を満たす低いレベルである場合に、前記電池に前記電解液が必要十分に充填されていると解析し、
前記受信部により受信された電気信号の信号レベルが前記所定の条件を満たす低いレベルでない場合に、前記電池に前記電解液が必要十分に充填されていないと解析する、
請求項1に記載の空中超音波検査装置。
The subject is
A battery that can be filled with an electrolytic solution and has a cylindrical shape.
The analysis unit
When the signal level of the electric signal received by the receiving unit is a low level satisfying a predetermined condition, it is analyzed that the battery is sufficiently filled with the electrolytic solution.
When the signal level of the electric signal received by the receiving unit is not a low level satisfying the predetermined condition, it is analyzed that the battery is not sufficiently filled with the electrolytic solution.
The aerial ultrasonic inspection apparatus according to claim 1.
前記電池は、
電池本体が円筒状をなすケースで覆われてなり、前記電池本体の外表面と前記ケースの内壁との間に前記電解液を充填可能であって、
前記解析部は、
前記送信超音波探触子により送信された超音波のレベルに対する、前記受信部により受信された電気信号のレベルの減衰の度合いが所定の条件を満たす低い度合いである場合に、前記電池本体の外表面と前記ケースの内壁との間に前記電解液が必要十分に充填されていると解析し、
前記減衰の度合いが前記所定の条件を満たす低い度合いでない場合に、前記電池本体の外表面と前記ケースの内壁との間に前記電解液が必要十分に充填されていないと解析する、
請求項2に記載の空中超音波検査装置。
The battery is
The battery body is covered with a cylindrical case, and the electrolytic solution can be filled between the outer surface of the battery body and the inner wall of the case.
The analysis unit
When the degree of attenuation of the level of the electric signal received by the receiving unit with respect to the level of ultrasonic waves transmitted by the transmitting ultrasonic probe is a low degree that satisfies a predetermined condition, the outside of the battery body. It was analyzed that the electrolytic solution was sufficiently filled between the surface and the inner wall of the case.
When the degree of attenuation is not a low degree that satisfies the predetermined condition, it is analyzed that the electrolytic solution is not sufficiently filled between the outer surface of the battery body and the inner wall of the case.
The aerial ultrasonic inspection apparatus according to claim 2.
連続する所定個数の負の矩形波からなる矩形波バースト信号を作成して出力する信号発生部をさらに備え、
前記送信超音波探触子は、
前記信号発生部から出力された矩形波バースト信号を振動子で超音波に変換して送信面から前記被検体に送信する、
請求項1に記載の空中超音波検査装置。
It also has a signal generator that creates and outputs a square wave burst signal consisting of a predetermined number of continuous negative square waves.
The transmitting ultrasonic probe is
The rectangular wave burst signal output from the signal generation unit is converted into ultrasonic waves by an oscillator and transmitted from the transmission surface to the subject.
The aerial ultrasonic inspection apparatus according to claim 1.
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