JPH02502669A - 複合材料の非破壊測定 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 複合材料の非破壊測定 発明の背景 本発明は混合物及び複合材料の試験に関し、特に夷サンプルの個々の相の組成の 非破壊測定に関する。

最新技術において使用される材料、特に構造材として使用されるものの多くは種 々の相の混合物であり、一般的にこれら各相は混合物の中でその固有の特性を維 持している。この種の混合物のうちで一つの重要な形態は複合材料であり、そこ では少なくとも２ｆ！の別の相が結合されてＪＬ独材料を形成している。大気圏 での用途に使用される典型的な構造用複合材料においては、方向性の高強度・低 延性グラファイト、カーボン、ケブラ￥０（ｅｖｌａｒ：商品名　デュポン社製 のアラミド繊維）又はガラス補強ファイバが、これらファイバを結合・保護する レジンマトリックス中に埋め込まれている。出来上がった複合材料の特性は補強 用ファイバの高強度と弾性特性を反映しており、さらに、この複合材料は成形可 能で各種用途に使用可能である。

この種の複合材料を特徴付ける最も重要なパラメータの一つは相の重量（又は等 測的には体ａ）組成である。即ち、この種の複合材料は、第１の相の特定の重量 組成、３４２の相の特定の重量組成、等々を含むことによって記述可能であり、 この場合、全ての相の重量組成の和は１．０となる。複合材料中に存在する特定 の相の量が多い程、全体或いは合算の複合材料特性にその影響が強く現れる。

複合材料は、ひとたび特定の特性の組合せとして設計されると、その設計使用に 応じて製造されなければならず、またその製造工程が実際に所望の材料を製造し ているか否かが検査されなければならない。複合材料は、製造後および取扱中に 、その特性が使用中に変化しない事を確かめる為に周期的に検査されなければな らない０例えば、外気への露出によって生じる非金属性マトリックスによる湿気 の吸収は複合材料の特性を相当に低下させる可能性がある。両タイプの検査工程 において、相の皿！組成の測定は、複合材料の特性が相の重量乃至体積組成に直 接に依存する為に必要である。

仕上り複合材料の相の重量組成の測定は、相の一部が複合材料の中に埋め込まれ て肉眼によっては容易に見えず、外部機器によっても測定可能でない為、実行は 容易ではない、製造中の相組成の測定への最も普通の試みは材料のランダムなサ ンプルを切り取り、内部構造が検査できるようにして容積組成（所望ならば次に これを重量組成に変換可能である）を決定すること、又はマトリックス相を除去 してファイバ補強相の量を秤量し、重量組成（これは次に複合材料の全ての相の 密度と複合材料それ自体の密度を知ることによって容積組成に変換する事が可能 である）を計算することである。どの場合においても、調査されるべきサンプル は破壊されて再使用は比来ない、この形式の破壊試験プログラムは検査サンプル 当り約４０ドル乃至１５０ドルのコストを通常必要とし、従って試験するサンプ ルの数を多くできず、試験プログラムの信顆性を低下させる傾向を招く、試験に は約１／２乃至約３時間を要し、測定結果に基づく製造プロセスのリアルタイム 制御を妨げる。

重量又は体積組成の使用状態での測定は更に困難である。と言うのは、通常、複 合材料は接合されていて切取り又は溶解不可能な構造体になりているからである 。また複合材料は、取扱寿命期間内にその性買に影響を及ぼす可能性のある各種 の変化も受ける。従りて使用中の複合材料について、当初の材料が受入可能であ ると言うだけで相組成と相持性が受入可能限度内にあると仮定することは出来な い。

各種の形式の測定技術が上述した破壊技術を含めて混合物及び複合材料の内部構 造に関する情報を得る為に開発されている。しかしその全てが、使用中のサンプ ルの相組成の迅速・正確な、低コストの測定を非破壊試験で成し得ないと言う欠 点に悩まされている。従って、構造が理解されて特性付けられるべき複合材料の 様な混合物及びその他の形式の混合物の相の重量又は体積組成を測定する新うた な技術に対するニーズが存在している０本発明はこのニーズを濡足すると共に更 に関連する長所を提供するものである。

発明の要約 本発明は、複合材料の様な実サンプル混合物中の相の重量又は体積組成を迅速且 つ非破壊的に知る為の方式を提供するものである。この試みは夷サンプルと同一 の内容の混合物の測定から得られた実際の較正データを使用して測定の精度を高 め、更に特定のサンプルに対して、理論値からの偏りを含む可能性のある純理論 的な処理から生じるかも知れない誤差を減少するものである。この方法は、一般 的に任意の数の相の混合物及び複合材料に応用可能であるが、これらの多数の相 を有する混合物に関しては、較正サンプルの測定から更に多くの情報が必要であ る。この試みは、工場の製造検査工程での多数のサンプルの繰返し非破壊検査に も、使用中の実サンプル又は現場で見られる混合物に対する現場測定にも容易に 応用可能である。

本発明は、物理特性の正確な特定を可能とし、又、別々のサンプル或いは一つの サンプルの異なりた個所からの、または時を変えての同一サンプルから得られた データを比較する事を可能とする、再現性のあるＦ＃密な要領でサンプルの超音 波測定を行う装置及び方法を提供するものであ、この装置は、再現性のある測定 値結果に変形が干渉する可能性のある柔軟材料に対しても使用可能である。柔軟 な材料を調べる場合、測定サンプルは別の物質からなる接触媒質によっては汚染 されず、その結合は完全に再現性のある要領で成され得る。リジッドなサンプル を調べる場合、掻く少量の揮発性接触媒質、或いは柔軟なトランスジューサが使 用される。この装置及び方法は複合材プリプレグ、硬化複合材料、その他の広い 範囲の各種の材料に研究所環境でも工場でも或いはサービス環境においても各種 の試験を通して再現性とｉ密性とを伴りて使用する事が可能である。

本発明によれば、混合物の実サンプル中に存在する各相組成の非破壊測定を行う プロセスは、個々の特性が各相の重量組成によりて公知の要領で変化すると共に これらが合成されてトータルな混合物に対する特性値を定め、且つそれにより各 相の変動係数と重量組成との積の和の関数として前記合成特性のための連立方程 式群を形成する様な混合物の各相の非破壊測定可能な一連の特性を選択するステ ップと、種々の各相の重量組成を有する充分な数の較正サンプルの各々を測定し 、次にこれら較正サンプルの各相の重量組成を破壊的に特定し、前記方程式群の 変動係数を決定するステップと、未知の重量組成の実サンプルに関して各々の測 定可能な合成特性を非破壊的に測定して実サンプル中に存在する各相の重量組成 に対する方程式群を解くステップ、とを含んでいる０等価的ではあるが、状況に とって好都合である場合には、重量組成よりもむしろ体積組成を使用して同様な 手順を実施しても良く、と言うのは、重量組成は、相と複合材料の密度から公知 の一義的な関係で体積組成に換算できるからである。

ここで用いられる混合物は、混合物中でその物理的な特異性を保持する２又はそ れ以上の相の異種の機械的なブレンドである。この種の混合物においては、相は マクロな尺度で確認可能である。混合物中においては、この用語がここで使用さ れている限りにおいて、相間にボンディングがあってもなくてもかまわない。

ボンディングが生じる場合、混合物は一般に複合材料と称される。「混合物」な る用語のある種の定義においては、複合材料は相がボンドされているので混合物 ではない由であるが、この用語はここではこの様に狭く解釈するつもりはない事 に注意されたい、即ち、ここでは複合材料は一種の混合物であるとする。

本発明の試みは、更に例示的な複合材料中の相組成の決定を含む実施例に関して 示されており、この場合の複合材料は、公知の特性と特殊な特性、即ち超音波緩 慢度（単位厚さの媒質中を通過する超音波の所要時間）の変動係数とをもつファ イバと、複合材料にしたときに体積が不変で超音波緩慢度特性の変動係数が変化 するマトリックスとを有するものである。このような状況は実際に生じ得るもの であり、ファイバの弾性はこれをマトリックス中に取込んでも変化しないが、マ トリックスの弾性は応力の状態、不均一な硬化、予期しない化学反応、等々によ り変化する可能性があるからである。

このような試みにおいて、ファイバ中を伝播する超音波の緩慢度が既知で、しか もマトリックス中を伝播する超音波の実際の緩慢度がマトリックス材が支サンプ ルに取込まれなかりた場合のそれとは相違するような弾性ファイバとレジンマト リックスとを相として有する複合材料実サンプルの各相の重量組成の非破壊測定 を行うプロセスは、複合材料較正サンプル中の超音波緩慢度を測定し、較正サン プルに関するファイバとマトリックスの体積組成を破壊的に特定し、較正サンプ ルについて既に特定した値、即ちマトリックスの体積組成に、実サンプル中の超 音波緩慢度と、較正サンプルのファイバ内の超音波緩慢度と該ファイバの体積組 成との積との間の偏差を乗算したものの逆数としてマトリックス中の超音波緩慢 度を計算することにより、実サンプルのマトリックス中を伝播する超音波のその 個所での緩慢度を決定するステップと、測定中に破壊されることのない実サンプ ル中の超音波緩慢度を測定するステップと、実サンプル中の超音波の緩慢度から 、ファイバ中の超音波の既知の緩慢度を較正サンプルで特定されたマトリックス 中の超音波の既知の緩慢度とファイバ中の超音波の既知の緩慢度との偏差で割算 したものを差引いたものとして英サンプル中のマトリックスの体積組成を計算す るステップとを有している。

較正および実サンプルの両者の複合特性の測定は好ましくは超音波技術を使用し てなされるが、これは多数のサンプルの迅速な、自動化された非破壊検査に容易 に適合されるものである。超音波試験においては、何よりもサンプル内の超音波 の「緩慢度」、即ち速度の逆数を測定する。

好ましい試みの手順は、較正試験が完了した後は一連の夷サンプルの順次試験の 為の自動化試験装置を使用してなされる０例示すると、システムはプリプレグの 製造中の体積組成の為に多数のプリプレグサンプルを試験する様に配列すること ができる。各々の試験は１秒程度の時間で行われ、経過記録と製造の評価とを維 持する事が出来る。即ち、各相の組成は製品が完成した直後にほとんど連続して 評価可能であり、製造工程の調節はこの好ましい方法によって検知された偏差を 修正することでなされる。このタイプのフィードバック制御は従来可能ではなか りたものである。

本方法は混合物の重要な一種である複合材料の評価に直ちに応用可能である。

しかし、本方法はまた、例えばコンクリート製造プロセスにおける骨材のブレン ド制御、自動車タイアの補強ワイア量の決定、鉱石的鉱物組成の決定など、若干 の例示として挙げた様な混合物を評価するべきその他の分野において重要な応用 が見出される。

一般的な形でのこの方法は、非常にフレキシブルで各種の材料を測定するのに適 している。超音波測定は評価のために使用し得る只一つの技術に過ぎない、光学 的、電気的、磁気的、電磁的及びその他の形の波動及び放射は、相組成の複合特 性への機能的な依存性が既知となれば、相の重量及び体積組成を決定する手段と して同様に使用可能であろう。

本発明によれば、固体サンプルの超音波測定に使用される装置は、第１の超音波 信号をサンプルの中に導入し、サンプルからの第２の超音波信号を受取る為の測 定手段と、同一の押圧力が繰り返して行われる測定に印加されるように測定手段 を再現性のある制御が可能な一定押圧力でサンプル表面に押し付ける押圧手段押 圧手段と、前記測定手段を制御する制御手段とを有する。

超音波トランスジューサのサンプルとの超音波結合は、例えば定重量加重、ばね 加重又はロボットアームの様な手段による制御された加重の様なＦ！密な再現可 能性のある力でトランスジューサを表面に押付ける事によって行われる。結合の 程度は同一押圧力を使用する各サンプルに対して同一である。結合の性買は各種 のサンプル材料に対して印加される押圧力の大ぎさの関数として了解されよう。

超音波速度の計算は３４１に材料の変形によりて影響を受けるので、同時測定が 要求される。超音波の振幅、従って波動の減衰の測定は、印加された圧力に影響 される接触量によフて大きく影響される。圧力はプリプレグの様な材料を僅かに 変形させるが、変形は一様で一定で、装置に所望に応じて取付けられた変形ゲー ジによつて容易に測定される。従って、この様な誤差要因は、超音波減衰、通過 時間、その他の取得データから誘導されたパラメータの計算において補償する事 ができる。

単−又は対構成のトランスジューサが使用可能である。単−型のトランスジュー サがサンプル内に超音波パルスを導入し、サンプルから戻る変形パルスを受取る のに使用されたとすると、このトランスジューサは操作中に一つの平らな表面上 に一様に押し付けられる。対構成の場合は、トランスジューサの一方が超音波を 送信し他方はこれを受信するのに使用され、この場合には両トランスジューサは 向き合っているが軸に沿って離れて位置し、サンプルが２つのトランスジューサ の間に制御された押圧力の下にサンドイッチされている状態になる。

一様な、再現性のある加圧加重はトランスジューサとサンプルとの間のカップリ ングの程度を一定とするが、これはサンプルの各種の部分において又は別のサン プルとの間に復元できる。一定のカップリング度はサンプル内の超音波信号の速 度及び減衰の正確な測定に対して非常に重要な意味を有する。カップリングの変 化はサンプルへの信号の導入及びこれからの導出に当っての境界損失の変化とな りて現れ、検査中の制御不能な変動を生じる。同一押圧力の印加は一定のカップ リング度を形成してこの変動を除去する。又、高い押圧力は、圧迫により、ある 場合に現れる同一領域のサンプルの順次検査において変化する部分的な表面の不 均一性を圧縮除去する事によって非金属マトリッスク複合材に対するカップリン グ変動を低下させるのを助ける。この様な再現性のあるカップリングはトランス ジューサとサンプルとの間へのグリースの利用といった従来のカップリング法で は達成されない。

距離ゲージは、超音波測定がさなれる時にサンプルの実際の厚みの測定を可能と する。２個のトランスジューサはサンプルが無いときにはその対向面で接触して ゼロ点をつくる（単−型トランスジューサを使用する場合にはサンプルを支持す る表面と接触させてゼロ点を作る）０次に、サンプルが挿入されてトランスジュ ーサは対向面に堅ぐ密着し、ゼロ点からの変位が測定される。トランスジューサ 間の距離は圧力が加わるのに伴って減少する。この距離が超音波信号が移動する 実距離である。非常に薄いサンプルに対しては、路長の測定の少量の誤差乃至変 化であっても正確な測定を行うのが重要となる０例えば、非金属性マトリックス 熱硬化複合材プリプレグの典型的な小片は厚みｏ、ｏｏａ吋（約０．２ｍｍ）な ので、検出されなかったｏ、ｏｏｉ吋（約０．０２５ｍｍ）は測定厚みに１２％ の誤差をもたらし、計算された超音波速度にも対応する誤差をもたらす０本発明 の試みはこの誤差原因を除去し、再現性のある更に精密な測定をもたらす。

ここで注意されたい事は、本発明が複合材料を含む混合物の非破壊試験の分野に 重要な進歩を加えると言う事である。一度び相組成に伴う特定な性質の機能的依 存性が既知となると、変動係数が既知の情報から又は充分な数の較正サンプルの 試験から決定される。測定すべき特性を適当に選択する事によって、この方法は 夷サンプルの自動化試験に容品に適合させることが出来る０本発明のその他の特 徴及び長所は添付図面を参考として記載した以下の更に詳細な説明から明らかと なるが、この説明は例示として本発明の原理を示すものである。

図面の簡単な説明 第１図は好ましい装置の側面図であり、第２ｒＸＪは押圧力の下でのサンプルの 変形を示す第１図の拡大詳細図であり、第３図は単一トランスジューサを使用す る別の試みを示す纂１図の一部の側部切断面図であり、 第４図は本装置の制御システムのブロック図であり、第５図は一部を明確化の為 に切取りた可搬装置の側面図であり、第６図は本発明の好ましい実施例のプロセ スフローチャートであり、更に、第７図は本発明を実用する為の装置の側面図で ある。

好ましい実施例の詳細な説明 本発明は第１図に示す装置１０の中に実施されている０本装置１０は強固なベー ス１２とこれから上に走る直立フレーム１４とを有する。フレーム１４は、便宜 的には、その間にサンプル１８を挿入可能な距離だけ離れて位置する２本の垂直 な直立柱１６で形成されている。フレーム１４は柱１６の間の水平スチフナ２０ で強化されている。装置１０の中に生じる全体の力は多くとも数百、普通は１０ ０ボンド（約４５ｋｇ）以下で、その結果、フレーム１４は高い力に耐えるよう に構成する必要はない、しかし、頑丈さは重要で、従ってフレーム１４は好まし くは鋼製である。

柱１６の間に柱１６と平行に延在し、その軸に沿りて垂直に運動自在な垂直支持 ｐＪ２２がある。支持棒２２は好ましくは２枚の水平スチフナ２０に取付られて いる一対のベアリング２４内に支持されている。これらのベアリングは好ましく はテフロンスリーブであるが、ローラベアリングその他の形式のベアリングでも よい、ベアリング２４は側方支持と安定をもたらすが、同時に支持棒２２が上下 に摺動するのを可能としている。支持棒２２は大きな距離は動かないし、速くも 動かないので、ベアリング２４はこの種の複雑さを心に止める必要なしに選択で きる。

第１の超音波トランスジューサ２６はその作動面を上に向けてベース１２に取付 けられる。第２の超音波トランスジューサ２８はその作動面を下に向けて支持棒 ２２の下端に取付けられている。第１及び第２のトランスジューサ２６及び２８ は相互に向き合って位置し、一方から放射された超音波信号は他方で受信される 様になりている。

サンプル１８は２個の相対向するトランスジューサ２６と２８の間に位置させる が、その為に支持棒２２の垂直移動は、トランスジューサの間に色々な厚さのサ ンプルが設置可能な様に十分大きくなければならない、この様にサンプル１８が 設置されて支持棒２２が重力場の下に放置されると、サンプル１８は２トランス ジニーサ２６．２８の間に軽く押されることになる。

トランスジューサ２６と２８とを介してサンプル１８に加えられる力は一定でな ければならないが、各種のサンプル材料と形状に対してこのパラメータの最適状 態をもたらす為に各種のレベルでｔＡ節可能でなければならない事が判明してい る。しかし、一度びこの最良点に達すれば、この力はその後の各種の測定の間、 及び相互に比較さるべき別の測定の間は正確に一定に保持しなければならない。

この特徴を達成する好ましい試みは、支持棒２２の死別重負荷を使用する事であ り、これは圧力ゲージ及び押圧力を制御する装置の必要性を省略させるものであ る。この目的の為に、重り箱３０が支持棒２２の上端に取付けられている０重り 箱３０は、支持棒２２を介してサンプル１８に加えられる加圧力を増加する為に 重り３２を乗せ得る簡単な容器である。

Ｎ２図はサンプル１８と重りを加えたトランスジューサ２６と２８ととの拡大図 である。トランスジューサ２６と２８とはサンプル１８の中央領域３４でその厚 みを局部的に減少させるパンチの様に作用し、サンプル１８の残りの部分はその 元の厚みを維持している。超音波信号は中央領域３４を通過するので、中央領域 ３４０局部的な厚み寸法を知ることがＩＩＬ要である。前記した通り、プリプレ グの厚みは典型的にはｏ、ｏｏａ吋（約０．２ｍｍ）であり、厚みの０．００１ 吋（約ｏ、ｏ２５ｍｍ）の減少は、この種の誤差が検出されなかったとすると、 超音波速度の決定に１０％以上の誤差をもたらす事となる。

中央領域３４の局部寸法は支持棒２２の移動を測定する距離ゲージ３６を使用し て決定される。フレーム１４と支持棒２２とはリジッドと考え得るので支持棒２ ２のどの動きもサンプル１８の厚みによることとなる。サンプル１８の局部的な 厚みは、トランスジューサ２６と２８とをサンプル１８の無存在下で対向位置さ せて置き、ゲージ３６から距離の読みを得る事によりて決定される１次にサンプ ル１８をトランスジューサ２６と２８との間に挿入してゲージ３６の距離を読み 直す、２つの読みの間の差が中央領域３４におけるサンプル１８の局部的厚み寸 法である。印加圧力のない場所でのサンプル１８の厚み寸法は、これが必要な場 合には、支持棒２２を下げるとぎにサンプル１８の上面にトランスジューサ２８ が最初に接触したときに第２の距離測定を行うことによって同様に決定可能であ る。

トランスジューサ２６と２８とが定位置に置かれ、又サンプル１８に対して圧縮 的に働く力を受ける事によって超音波測定が篤４図に示す制御器３８の制御の下 に行われる。これらの測定の特性は要求されるデータに依存してる。好ましいシ ステムにおいてはパルス化された超音波信号がパルス送受信装置４０の制御の下 にトランスジューサ２８によって放射される。パルス送受信装置４０は送信パル スをトランスジューサに送り、これは対応する信号をサンプル１８の中に送信す る。サンプル１８を通って伝播されトランスジューサ２６で受信された超音波信 号はパルス送受信装置４０に戻される。波形は２値化回路４２で２僅化されてコ ンピュータ４４に供給されるが、これは又距離ゲージ３６からの距離信号も受信 する。コンピュータ４４内の情報は材料を特徴付ける例えば速度および減衰の様 な所望の特性を必要に応じて計算するのに使用される。

超音波測定は支持ｓ２２を持上げてトランスジューサ２６と２８とを分離し、ト ランスジューサ間の間隙にサンプル１８を挿入する事によって装置１０を使用し て行われる。圧縮の可能性のあるサンプルに対しては特別な接触媒質は使用しな い。堅いサンプルに対してはアルコール又は水の様な完全に揮発性の液体接触媒 質の一滴を、トランスジューサ２６と２８とがサンプルに接触する領域でサンプ ルの両側表面に適用してもよい、支持棒２２を下げて上側トランスジューサ２８ をサンプル１８の上に置き、測定を始める。ｄす定を始めるべきである事を表示 する為に手動スイッチを使用してもよいし、制御器３８にこの機能を自動的に制 御させてもよい、支持棒２２を持上げ、サンプル１８の別の領域で或いは別のサ ンプルでこの工程を繰り返し得る。この装置１０は自動化測定操作によく適合し ている事に注意されたいが、この場合、適当な時間に支持棒２２を上げ下げする 機構が設けられ、又、別の機構がサンプルをトランスジューサの間の位置に移動 させる。

この好ましい実施例においては、トランスジューサ２６と２８とはバナメトリッ クス社のモデルＡ１０９−Ｓトランスジューサで５ＭＨｚで動作し、狭いサンプ ルに対して使用する時のトランスジューサのリンギングを低下させる比較的広い ｆ域幅を有する。パルス送受信装置４０はバナメトリックス社の商品名パルサー レシーバ　モデル５０５２ＰＲである。２値化回路４２はテクトロニックス社の モデル３３６２値化オシロスコープである。コンピュータ４４はヒユーレットバ ラカード社の商品名インテグラルＰＣである。距囚ゲージ３６は０．０００１ミ リメ一タ感度のシルバック社のＰ２５キャパシタンス装置である。

装Ｒ１０の変形例をＮ３図に示す、ここではトランスジューサ２６は除去されて 只一つのトランスジューサ２８が超音波信号の送受信の両者を行う、信号が通過 する！！路はサンプル１８の易部的厚みの２倍である。サンプル１８は支持ブロ ック５０に支持されるが、反射超音波に対する良好な反射特性を作る為にサンプ ルの下にこれを通過する穴５１を有する。第３図のこの装置はサンプルの片側の みがアクセス可能す場合に使用が推奨される。

第５図は超音波装置による材料の現場試験において使用し得る好ましい可搬型装 置６０を示す、装置６０は手持ちガンの形状を有し、バレル６２と握り６４とを 有して操作を容品にしている。堅い、取外自在のスカート６５がバレル６２の端 部から外側に突出してバレルをこれがサンプルの表面に置いたときに生じる横方 向への傾斜を防止している。トランスジューサ６６はバレル６２の端部から外側 に向って突出する伸張自在ロッド６８の上に取付けられている。ロッド６８の内 端にはロッド６８とトランスジューサ６６をバレル６２から外側に向けて延ばす 様に力を加えるばねフ０が取付けられている。ばね７０の他端は、トランスジュ ーサ６６から離れているバレル６２端のねじ７６によって回転されるねじ付きロ ッド７４で支持されるプランジャ７２に接触し、ばね７０の端に加わる力を加減 する様にプランジャ７２を動かす、バレル６２の外側の目盛７８は下記の昇領で トランスジューサに印加された力を表示する。

測定に先立って、トランスジューサ６６をバレル６２の端部から延長する。測定 を行う為には、トランスジューサ６６を測定すべきサンプルの表面に押しつけて 、伸長自在のロッド６８をバレル６２の中に向って圧入してばね７０を圧縮する 様にする。トランスジューサ６６がサンプルの表面に押付けられバレル６２の端 部８０がサンプルに接触すると、それ以上の移動は不可能となる。ばねの力はプ ランジャ７２に取付けられたインジケータ７９の目盛７８に対する位置によって 測定される。ばね力が所望の量ではない場合には、ばね力はトランスジューサを 介してサンプルの表面に印加された力が所望の値になる様にねじ７６を回転して 調節する。この種の調節は通常は一部の最初のサンプルを試験する時に必要とさ れるが、所望の力が変化しない限りにおいて、再調節は必要ではない、この力は 、端部８０がそれ以上鮎かなくなくるまで表面に対してトランスジューサ６６を 押し下げる事によって正確にかつ容るに順番に次々のサンプルに再現される。

必要な場合、サンプルの厚みは、別のゲージの様な別装置によって測定する。或 いは、装置６０に一体となった厚さゲージを組込んでもよい。

第５図に示す設計においては、間隔を置いた超音波パルスが連続的にサンプル１ ８に伝送される。受信されたパルスは線路８４を介して、トリガ８２が押されて 適当な力のレベルに達した事を表示した時のみに制御器３８に送付される。

この可搬装置は研究所または工場の雰囲気においても使用し得ようが、これは更 にサービス領域においても使用可能である。即ち、複合材料が航空機の様な構造 物に組込まれた場合、この可搬装置は航空機にアクセス可能で、複合材料片に接 触されて、超音波パラメータを迅速に正確に決定する。この測定は、トランスジ ユーサ６６をバレル６２の端部８０が表面に接触させ、適当な力のレベルが目盛 ７８に表示されるまでねじ７６を調節してトリガ８２を押す事によりてなさねる 。測定結果は制御器に記録されて、次の領域が測定可能となる。

上述した装置は、定置型であれ可搬型であれ、複合材料中の相の量の測定に関し ても好ましく使用される。好ましい試みにおいては、合成超音波緩慢度の測定値 が相組成の決定に使用される。

好ましい実施例は本発明の更に一般的な試みの１ケースなのて、好ましい実施例 に進む前に一敗的な試みの概要を説明する事が助けとなろう。混合物の多くの物 理的特性は混合物を構成する相の性貿と体積組成に依存している。一般的に、次 の式の通りである。

ＣＣｍｍ５ｕ　（Ｃｉｘｆｕ　（Ｐｉ））ここではＣｍは問題の混合物の特性、 ｆｕは一般的な関数的変動、Ｐは適当な物理量で表示した相の体積組成、Ｃｆは 変動係数、モして５ｕｒｎは混合物の全ｎ相に亘フて和を求める。変動係数Ｃｉ が既知であるとしても、複合材料の特性の一回の測定では、１よりも大ぎなｎに 対して未知の相組成Ｐを計算するのは不充分である。

しかし、上述の一般形式のｊ個の方程式がｊ個の測定可能な特性或いは混合物の 特性として記述されるならば、既知の情報から又は較正サンプルの測定から先ず Ｃ１僅を発見し、次に単−夷サンプルに対するｊの特性を調査する事によりて相 組成Ｐを決定する事が可能である。

Ｃ１ｍ＋ｗｓｕｍ　（Ｃ１１ｘｆｕ　（Ｐｉ））ＣＣｍｍ５ｕｍ　（Ｃ２ｉｘｆ ｕ　（Ｐｉ））ｊの値は、方程式の解の為には少なくともｎと等しい大きさでな ければならない、ｊがｎに等しいときはこの方程式群は確定確定であると称され る。ｊがｎよりも大きいと、方程式群は過剰確定と称され、解に冗長性があり、 最小二乗法の手法による解が可能である。ｊかｎよりも小さいと、一義的な解の 為には更に情報が必要である。

上述の方程式の組は解の為に十分であるが、解の単純さの為には方程式はＰに関 してリニアであることが望ましく、従って、ｆｕ　（Ｐｉ）露Ｐｉ 又、Ｐの特性はサンプルの測定によって容易に定まり、本発明が中間的な特性で はなく体積組成を決定するのに使用されている限りにおいて、混合物内の中間物 によってはあまり影響を受けない事が好ましい。

測定可能な特性に加えて、質量保存の法則によれば、重量組成の和は１に等しい 、即ち、 １ｗａｓｕｍ　（Ｐｉ、ｗ） ここにＷは重量組成を示す。

変動係数ＣＨｆ２つの未知の内の一方で定められる。ある相に対しては、その状 態下にある相に対するＣｉはバルクで測定した特性と等しいので、測定可能な特 性の選択はこの考慮を心に止めて行う、これが複合材料内に使用される殆どの堅 い、丈夫な、弾性的なファイバ補強材に対する場合である。苦し、Ｃｉのその状 態下での値が要求される全ての特性に関してバルク特性と等しいならば、係数は 決定されて、較正サンプルの試験を行う必要はない。

しかしながら問題とする多数の相及び測定可能な特性に対してＣｉの値は対応す るバルク特性には必然的に等しくない、一つの重量な実施はファイバ補強レジン マトリックス／レジンマトリックス複合材料である。レジンマトリックスは湿気 を吸収するし、複合材のマトリックスとして存在する場合、未知の硬化状態にあ り、ある場合にはその状態下の特性が対応するバルク特性と等しいと仮定する事 は不可能である。

この様な場合、特性に対する変動係数はこの決定に十分な数の較正サンプルの測 定によって決定される。結局は相組成を定めねばならないｎ相が存在し、特性の 内のｒの相の変動係数すべてが既知であるかバルクデータから決定し得るものと すると、残りの変動係数を決定するために試験すべき較正サンプルの数は（ｎ− ｒ）である。各較正サンプルに対する各々の問題の特性が測定される。各較正サ ンプルの相の各々の相組成が、通常較正サンプルを破壊的に切取って、或いはそ の一部を取除いて測定される。

較正サンプルから説導されたこれらの情報、即ち、全ての複合特性、全ての相組 成、及び全ての既知の変動係数によって、未知の残りの変動係数に対して上述の 方程式は解を求めることが出来る。方程式がリニアである場合には解はマトリッ クス手法によって容易に求められる。リニア方程式群が好まれるので、測定すべ き特性はこれに心して定める。しかし、これが不可能の場合には、非線形特性及 び方程式を使用しなければならないが、この方程式群は解を求めるのが非常に困 難である。

その中には、その状態下で変動するものも含まれるか、全ての変動係数Ｃｉが明 らかとなった暁には、実サンプルの相の組成は実サンプルの複合特性を測定する 事によって夷サンプルを破壊する事なしに決定する事ができる。測定可能の各々 の複合特性が測定され、方程式（その変動係数は予め供給又は決定しておく）は 相の体積成るいは重量組成として解が求められる０体積或いは重量組成のどちら かが既知となれば、他方は次の方程式で計算可能である。

Ｐｉ、ｖ＋ｍＰｉ、ｗ　（ＤＣ／Ｄｉ）ここに、Ｐは相の組成であり、Ｄは密度 であり、ｉは第ｉ番目の相であり、■は体積によるもの、Ｗは重量によるもの、 Ｃは複合材を示す。

この原理の応用として、４相を有する複合材料が体積保存の過程、及び超音波速 度の逆数である超音波緩慢度Ｓ、超音波の振幅の低下を表わす超音波減衰度Ａ及 びｉ！ｉ！一度から、マトリックスの形で表示された次の線形方程式を使用して 決定される。４相を決定する必要性のある立場は、複合材がマトリックス、ファ イバ、水分相、及び紙分離材を含む為に生じ得るものである。

一番左のマトリックスは４Ｘ４マトリツクスでｇと称するが、これは中央のＭと 称する４×１個の体積組成ベクトルの為の変動係数を含んでいる。４×１複合特 性ベクトルｄは方程式の右端のマトリックスである。一つの特性、体積組成、に 関する変動係数が体積保存の過程から既知なので、未知の変動係数は３個に止ま る。従って、Ｓ、Ａ及びＤ特性は３較正サンプルから非破壊的に測定の必要があ り、■値はこれらのサンプル各々に対して破壊的に測定される。緩慢度特性Ｓと 超音波減衰特性Ａとは超音波伝播によって測定され、密度特性りは液体移動特性 か、ガンマ線又はベータ線放射の様な更に複雑な技術によりて測定される。この 方程式は従ってｇの残りの全ての項について解を求め得る。

ｇが既知となると、夷サンプルのｄベクトルの成分の非破壊測定によって、実サ ンプルに対するＭベクトルに関しては直接マトリックス変換によって解を得るこ とが可能となる。

Ｍ＝　（ｇ’　ｇ）”ｇ”　ｄ このマトリックス変換は確定又は過剰確定な方程式群に応用可能な一般形式であ るが、正方形ｎｘｎマトリックスの様な通常の場合には次のような簡略化が可能 である。

相ｆとレジンマトリックス相ｍとを有する２損復合材料について評価をした。決 定はこの種の材料に対する２つの実験的観察を基礎としている。即ち、相の体積 組成の和は１である（即ち体積保存）、及びファイバの超音波緩慢度（Ｓｆ）と ファイバの体積組成（Ｐｆ）の積とマトリックスの超音波緩慢度（Ｓｍ）　とマ トリックスの体積組成（Ｐｍ）との積との和が複合材の超音波緩慢度（Ｓｃ）で ある、と言う事である。複合材の中での超音波の緩慢度は、複合材料の中のイン ターフェースの性質に無関係か、或いはせいぜい非常に弱く影響を及ぼしている 。

緩慢度は実サンプルで非破壊的な要領で容易に測定可能である。これらの測定は 自動化の要領で動作している装置によって実行し得る。

実際の複合材の測定へのこの試みを適用するのに興味のある３種の場合が存在す る。第１の場合には、バルク特性の測定からその状態における特性に対する変動 係数ＳｆとＳｍとが知られる場合である。この場合は興味のある実際の複合材料 の数々で発見されている。較正サンプルの測定は不必要で、実サンプルの相の体 積組成がこのサンプルの複合緩慢度の測定のみから決定される。

第２の場合には、一方の相のその状態下での特性（特にマトリックス）がバルク 特性とは相違する場合であるが、較正サンプルの測定が必要である。この場合は マトリックスがファイバ近くの為に不均一に硬化される為に発生の可能性がある 。この第２の場合に必要とされる決定は第１図に図示されている。ファイバ中の 超音波の緩慢度はファイバの弾性率と密度に依存するが、その両者はファイバが マトリックスの中に島送まれても変化しない、従りて、ファイバのその状態下で の緩慢度の変動係数はバルク緩慢度に等しく、これは特定ファイバの選択に対し てしばしば容易に得られるものである。従って只一つの変動係数、即ちマトリッ クス緩慢度、が較正サンプルの測定から決定されねばならない、マトリックス緩 慢度は較正サンプルの複合緩慢度の測定によって決定される。好ましくは、較正 サンプルは、その中の相の体積組成が次に測定されるべき実サンプルのそれにほ ぼ等しく、その為にサンプルの歪力及び硬化状態がほぼ等しい様に選定する。

較正サンプルは次に切り取フて顕微鏡検査を行って、相の体積組成を決定する。

或いは、較正サンプルのマトリックスを完全に様かい除去して残留ファイバ補強 材料を秤量して補強材の体積組成に数学的に変換してもよい、マトリックスの体 積組成は１からファイバ体積組成を差引いたものである（体積が保存されるもの として）、マトリックス内の超音波の変動係数はマトリックスの体積組成の逆数 に実サンプル内の超音波の緩慢度とファイバ内の超音波の緩慢度とファイバの体 積組成との積との差を乗じたものである。この計算の完了によって全ての変動係 数が既知となる。

次に、複合材料の実サンプル内の超音波緩慢度を測定する。夷サンプルの只−回 の測定が要求されて、実サンプルは破壊されること無く又物理的に変化される事 もない、超音波測定は次に説明する装置を使用して実行に約１秒程度の時間が要 求される。マトリックスの体積組成は英サンプル中の超音波の緩慢度からファイ バ内で超音波の既知の緩慢度を差引いたものとして計算されるが、この差は較正 サンプルから決定されたマトリッス内超音波の緩慢度からファイバ補強材内での 差超音波既知の緩慢度を差引いたもので割算される。補強ファイバの体積組成は １からマトリックスの体積組成を差引いたものである。

第３の場合においては、ファイバもマトリックスも緩慢度の変動係数が未知であ る。超音波緩慢度の測定には較正サンプルに対して行わねばならず、これらの較 正サンプルは切取り又はマトリックスの除去によって体積組成を決定しなければ ならない。この情報が決定されると較正サンプル１と２の変動係数は次の方程式 を解く事によりて発見される。

（、！！味のある解を得るためには、２つの較正サンプルの相組成は十分に相違 していなければならい、換言すれば、Ｐｍ、１とＰｆ、２の積はＰｍ、２とＰｆ 。

１の積と十分に相違しているべきである。）変動係数ＳｍとＳｆの為にこの方程 式を解く事によフて、次にこれらの係数を実サンプルの複合緩慢度の測定結果と 併せて前述した要領で使用する事によフて実サンプルの体積組成ＰｍとＰｆとが 決定される。

この２相系において、相の体積組成は加えて１となる、と言う仮説の下では、相 の体積組成の決定のためには只一つのみの測定が要求される。超音波緩慢度はこ れがリニア関数で定義され、インターフェース特性によって大きな影響を受けず 、実サンプル及び較正サンプルの両者に対して迅速かつ正確な測定が可能なので 、決定すべき好ましい量として選定されたものである。

体積保存の仮説が応用できないとすると、２ｆ！の測定が必要となろう０例えば 超音波緩慢度、超音波減衰、及び密度、の内の任意の２つが相組成の決定の基礎 として使用し得よう、その他の複合特性、例えば光学的、電気的、磁気的、電磁 気的な、などがこの決定の基礎として役に立つ可能性があろう。

体積が保存され、緩慢性の測定が使用される好ましい実施例に戻フて、第７図は 資料１８の複合緩慢性の測定の為の装置１１０を示す、ＴＸ、料１８はその片面 が送信トランスジューサ１１４に接触しているが、送信トランスジューサは資料 の中に適当な周波数のパルス状超短波信号、例えば１０５乃至１０７ヘルツの信 号を送信する。受信トランスジューサ１１６は送信用トランスジューサ１１４と 対向した状態で資料１８の反対側に接触し、送信超音波を受信する。パルス発生 １１８がパルス信号を送信トランスジューサ】１４に送り、送信トランスジュー サ１１６から送信された信号を受取る。波形は２値化回路１２１で２値化される 。

資料の厚み即ち音響通路は厚みゲージ１２０で測定されて厚みは２値化回路１２ １からの波形と通過時間と共にミニコンビ二−タ１２２に供給される。緩慢性は 通過時間を厚みで割フたものである。この装置には、上にトランスジューサ１１ ４と１１６とが取り付けられた機構１２４て厚みゲージ１２０が載った機構１２ ５とが備えられている。機構１２４と１２５とはその中に資料１８を設置可能と し、測定のために閉鎮され、資料１８を引き出すことができ、且つ新資料を挿入 するために開くことができる０機構１２４と１２５とは非常に速く開閉すること ができ、一連の作業資料の測定が迅速に完成され、各測定に対しては自動装置を 使用して１秒以下の時間を必要としている。

上述した高度に自動化された装置は複合材料をこれが製造される状態での製造ラ イン測定を実施するのに特に便利である０例えば、クセラフフィトファイバ／レ ジンマトリックス複合材料は「プリプレグ」の薄いシートとして通常製造される が、これは０．００４−０．００８吋の厚みの緩く結合した未硬化のシートでフ ァイバ補強材とマトリックス材とを有し、このマトリックスは未硬化の状態であ る６元来プリプレグは仕様書の昇水する特殊な相皿量組成で販売されているので 、プリプレグの製造中に相の重量組成を定めることが重要である。業界における 製造ライン上の相の重量組成を測定する通常の方法は、重量組成の為の破壊試験 の為に周期的に作業資料を選定する事でありた。資料は研究所に運ばれ、そこで マトリッスクは溶解除去されて残留ファイバ材が秤量されて、計算表によって体 積組成に変換される０個の種の試験の各々には実施の為に４０〜１５０ドルの費 用を要し、実施に約１／２〜３時間を要する。この高いコストは測定すべきサン プルの数を減少させ、又時間の遅れは製造工程におけるリアルタイム制御を許さ ない０本発明は、反対に、重量組成の決定を只の数秒で、−回の試験当りのコス トを１ドル以下で行う、多数の試験が実流可能で、変動傾向が観察されるる所望 の重量組成からの変化傾向が観察された時は、これに従って製造工程を調節する 事が可能である。

このアプローチは、勿論、構造物の中に結合される前に、構造物が相互に結合さ れてからの品質チェックとして、或いは更に劣化のチェックの為に構造物がサー ビス状態に入った後にでも、使用する事ができ。この降車の応用の場合、一つの 相、特にレジンマトリックスが使用中に湿気を吸収する事は稀な事ではない。

吸収された湿気は複合特性の劣化をもたらす。本アプローチは使用中の部品の相 の重量組成の検査を可能とする。この種の検査は湿気の吸収による相の重量組成 の変化を確認するのに十分な精度を有し、湿気の泡を含む新しい相の発生すらも 確認できる。

以下の例は、本発明の特徴を例示する為に作られたもので、本発明の範囲をどの 様な要領にせよ制御するものとしては取られるべきではない。

例 市販のプリプレグのシートを製造業者から入手した。このシートはエポキシマト リックス内のグラファイトファイバで構成され、約１２吋四方厚みｏ、ｏｏｓ吋 の寸法を有した。このシートは４吋四方の小片に切断され、この各小片は２吋四 方のサンプルに切断された。４吋四方の小片からの２吋四方のサンプルは集積の 上、本発明の方法によって評価された。これらは次にマトリックスを溶解し残留 ファイバを秤量する、と言う従来方法によって評価された。４つのこの種の比較 試験がなされてサンプルの重１士ヒレジン含量が次表の通りに集計された。

サンプルＮＯ３本発明によるレジン％従来法によるレジン％１　　　　　４６． ６　　　　　　　４５．６２　　　　　４４、０　　　　　　　４４．９３　　 　　　５０、０　　　　　　　５０．７４　　　　　４２、３　　　　　　　４ ３．３２つのアプローチによって決定されたレジン含量は２測定の間で多くとも １％の差を有するが相当に堅実なものである。又、プリプレグの小片の領域の間 のレジン含量がこの２つの技術のどちらで測ったとしても数パーセントの変動が ある事も明らかであるる従って、いずれの技術がより精密であるか、或いはより 信顆性があるかは結論付ける事は出来ない、従来技術の方法は若干数の誤差の原 因が存在するので、本発明のアプローチが実際には更に正確なものであろう、い ずれにせよ、本発明のアプローチは、従来方式のアプローチに比較して結果をよ り迅速に安価に決定的にもたらし、領域間の数パーセントの変動を検出する。

本発明のアプローチは多相系の体積組成を迅速に正確に決定するのに使用し得る 事に注目されたい。較正データが、最初に限られた数の較正サンプルから得られ 、次にこのデータは試験データと共に夷サンプルの相の体積乃至重量組成を決定 する為に使用される０例示のために、本発明の特別な実施例について説明したが 、本発明の精神と範囲とから外れることなしに各種の変形が成し得る。従フて本 発明は添付特許請求の範囲を除いては限定されるべきものではない。

ノａｆ３ ノ、１３ ３ｏ〆！ 国際調査報告

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．各々の特性が既知の要領で個々の相の組成に応じて変化し各相全体に亘って 集計されてその特性に対する全混合物に対する値を定め、これによって各相の変 動係数と組成の積の和の関数としての混合物特性に関する連立方程式を形成する 混合物の名相の非破壊的に測定可能な一連の特性を選定し、異なる相組成を有す る充分な数の較正サンブルに関して測定可能な混合物特性の各々を測定し、次に 較正サンブルの組成を破壊的に決定し、これによって方程式群の変動係数を決定 し、 未知の相組成の実サンブルの測定可能な各々の混合物特性を非破壊的に測定して 、実サンブル内に存在する相の組成に関する方程式を解く、各工程を有する混合 物の実サンブルの中に存在する相の組成の非破壊決定を行う方法。
2. ２．測定可能な特性の内の若干数を超音波測定によって測定す特許請求の範囲第 １項に記載の方法。
3. ３．第１の超音波信号をサンブルの中に導入し、サンブルから第２の超音波信号 を受信する測定手段と、 前記測定手段を再現可能性のある制御自在の一定押圧力でサンブルの表面に押付 けて同一押圧力が引続いての測定でも印加可能の加圧手段と、更に、前記測定手 段を制御する制御手段と、 を有して成る装置によって前記非破壊測定の前記工程を実施する特許請求の範囲 第１項に記載の方法。
4. ４．混合物が接合された複合材料である特許請求の範囲第１項記載の方法。
5. ５．少なくとも１相が弾性ファイバである特許請求の範囲第１項に記載の方法。
6. ６．少なくとも１相が非金属マトリックスである特許請求の範囲第１項に方法。
7. ７．複合較正サンブル内での超音波の緩慢性を測定し、較正サンブルに対するフ ァイバとマトリックスの体積組成を破壊的に測定し、全て較正サンブルに対して 特定されている値を使用してマトリックスの体積組成の逆数と実サンブル中の超 音波の経慢性とファイバ内超音波の緩慢性とファイバの体積組成との積との問の 差によって表示されるマトリックス内の超音波のこの状態での緩慢性を計算する ステップによって、マトリックスを通過する超音波のこの状態下における緩慢性 を特定し、測定中には破壊されない実サンブル内の超音波の緩慢性を測定し、更 に、実サンブル中の超音波の緩慢性からファイバ中の超音波の緩慢性を差引き、 これを較正サンブルから特定されたものとしてのマトリックス中の超音波の緩慢 性からファイバ中の超音波の緩慢性を差引いたもので割算して実サンブル中のマ トリックスの体積組成を計算し、これから実サンブル中のファイバの体積組成が １引く実サンブル中のマトリックスの体積組成として特定することができる、名 ステップからなる、相として弾性ファイバとレジンマトリックスとを有し、ファ イバを伝播する超音波の緩慢性が既知であり、マトリックス中を伝播する超音波 のその状態での緩慢性が、マトリックスが実サンブル中に取り込まれていないと きに測定された値とは相連する可能性があるときの複合材料実サンブルの相の体 積組成の非破壊測定を行う方法。
8. ８．第１超音波信号を質料の中に導入し資料からの第２超音波信号を受信する測 定装置と、 前記測定装置を再現可能性のある制御自在の一定圧力で資料の表面に押付けて同 一圧力が引続いての測定でも印加可能の加圧装置と、更に、前記測定装置を制御 する制御装置と、 を有する装置によって緩慢性の前記測定工程が実行される特許請求の範囲第７項 に記載の方法。
9. ９．資料が超音波トランスジューサの間に設置可能な様に垂直軸に沿って相互に 離隔した関係で相互に対向した形で位置する一対の超音波トランスジューサと、 前記２トランスジューサを支持し、フレームの中で垂直方向に移動自在であって 前記トランスジューサの内の少なくとも一方が固着されている支持棒を有し、前 記トランスジューサが垂直軸に沿って移動可能であり前記支持棒の死加重の下に 前記他方のトランスジューサに向かって力が加えられ、これによって前記トラン スジューサ間の資料が一定の再現性のある力で加圧されるフレームと、前記フレ ームに対して支持棒の垂直軸に沿っての相対位置を測定する移動ゲージと、 前記トランスジューサの一方を駆動し前記トランスジューサの他方から信号を受 取る制御器と、 から成る装置によって前記測定工程が実行される特許請求の範囲第７項に記載の 方法。
10. １０．第１超音波信号を質料の中に導入し資料からの第２超音波信号を受信する 測定装置と、 前記測定装置を再現可能性のある制御自在の一定圧力で資料の表面に押付けて同 一圧力が引続いての測定でも印加可能の加圧装置と、更に、前記測定装置を制御 する制御装置と、 を有する固体資料に超音波測定を実行する装置。
11. １１．前記測定装置は軸に沿って離隔対向位置して資料の対向面に接触自在とな っている一対の超音波トランスジューサを含む特許請求の範囲第１０項に記載の 装置。
12. １２．前記測定装置は信号を飼料野中に伝送し資料から戻り信号を受信する単一 のトランスジューサを有する特許請求の範囲第１０項に記載の装置。
13. １３．前記加圧装置は、 柔軟な資料の表面に接触状態にある前記測定装置を支持するフレームと、柔軟な 資料の表面に向かって前記測定装置に加圧する死加重を加える加重装置と、 を有する特許請求の範囲第１０項に記載の装置。
14. １４．前記加圧装置は、 測定装置に一定の力を印加する調整可能ばね加圧装置、を有する特許請求の範囲 第１０項に記載の装置。
15. １５．更に、前記測定装置の位置を測定する位置決め装置、を有する特許請求の 範囲第１０項に記載の装置。
16. １６．資料の表面に接触自在な超音波トランスジューサと、前記超音波トランス ジューサを再現可能且つ制御可能な一定の力で加圧する圧迫加圧装置と、更に、 前記トランスジューサからの信号を受信する制御器と、を有する堅い資料の超音 波測定を実行する装置。
17. １７．前記圧迫加圧装置は前記トランスジューサを死加重負荷によって資料の表 面に加圧する特許請求の範囲第１６項に記載の装置。
18. １８．前記圧迫加重装置は、 資料の表面に援触状態の前記超音波トランスジューサを支持するフレームと、資 料の表面に力を加える為に前記トランスジューサ装置に死加重負荷を印加する加 重装置と、 を有する特許請求の範囲第１６項に記載の装置。
19. １９．圧迫力の印加方向に平行な前記トランスジューサ装置の位置を測定する位 置決め装置を、 更に有する特許請求の範囲第１６項に記載の装置。
20. ２０．対向位置してはいるが垂直軸に沿って相互に離隔関係で位置して資料が超 音波トランスジューサ間に設置可能の一対の超音波トランスジューサと、前記２ 超音波トランスジューサを支持するフレームであって、前記フレームは前記フレ ームの中で垂直方向に移動可能の支持棒を含みこれには前記トランスジューサの 一方が取付けられ、前記トランスジューサが垂直軸に沿って移動可能であり前記 支持棒の死加重負荷の下で他方の前記トランスジューサに向って加圧され、賃料 を前記トランスジューサの間で一定の再現可能な力で圧迫する事となるフレーム と、 前記フレームに対して支持棒の垂直軸に沿った相互位置を測定する移動ゲージと 、更に、 前記トランスジューサの一方を駆動し前記他方のトランスジューサからの信号を 受信する制御器と、 を有する超音波測定を実行する装置。