JPH03503312A

JPH03503312A - 組成材料のパラメータを非破壊的に決定するための方式

Info

Publication number: JPH03503312A
Application number: JP89501830A
Authority: JP
Inventors: クライン，ロナルド　エー．
Original assignee: ザ、ボード、オブ、リージェンツ、オブ、ザ、ユニバーシティー、オブ、オクラホマ
Priority date: 1988-01-22
Filing date: 1989-01-20
Publication date: 1991-07-25
Also published as: WO1989006796A1; EP0398930A1; EP0398930A4

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】組成材料のパラメータを非破壊的に決定するための方式発明の分野本発明は一般に材料のパラメータを決定するための方式に関し、詳細には少くとも２種の異なった組成材料からなる複合材料の繊維分体積率と樹脂多孔度を非破壊的に決定するための方式に関するが、これに限られるものではない。

発明の要約本発明は少くとも２種の異なった組成材料であってその密度、弾性率が既知である材料からなる、この構成順序が既知の複合材料の繊維分体積率と樹脂多孔度を非破壊的に決定するための方法であって、この複合材料を通して異なった極性の２つの音響波を伝ばんさせる段階、この複合材料を通って伝ばんした音響波を受信する段階、この複合材料を通って伝ばんした受信音響波からこの複合材料を伝ばんする音響波の速度Ｖ１とｖ２を決定する段階、この複合材料の厚さを決定する段階、上記速度ｖ１とｖ２、この厚さおよび既知の組成材料の密度、弾性率および複合材料の構成順序を用いてこの複合材料の繊維分体積率と樹脂多孔度を決定する段階からなる方法を提供する。

本発明はまた少くとも２種の異なった組成材料であってその密度、弾性率が既知である材料からなる、その構成順序の既知の複合材料の繊維分体積率と樹脂多孔度を非破壊的に決定するための装置であって、この複合材料を通して異なった極性の２つの音響波を伝ばんさせる手段と、この複合材料を通って伝ばんした音響波を受信し受信した音響波をディジタルフォーマットで出力する手段と、この複合材料の厚さを決定する手段と、上記２つの音響波をディジタルフォーマットで受けそして夫々の音響波の速度ｖ１とＶ２を決定するプロセサと、から成り、このプロセサは上記複合材料の厚さおよび上記組成材料の密度、弾性率および複合材料の構成順次を入力し、上記速度ｖ１とＶ２および厚さ、そして組成材料の密度と弾性率および複合材料の構成順序を用いて複合材料の繊維分体積率と樹脂多孔度を決定するごとくなった装置を提供する。

他の観点によれば本発明は少くとも２種の異なった組成材料であってその厚さ、密度および弾性率が既知である材料からなり、その構成順序の既知な複合材料の繊維分体積率と樹脂多孔度を非破壊的に決定する装置であって、この複合材料を通して異なった極性の２つの音響波を伝ばんさせる手段と、この複合材料を通って伝ばんした音響波を受信して受信音響波をディジタルフォーマットで出力する手段と、この複合材料を伝ばんした受信音波から上記２つの音響波の速度Ｖ１とｖ２を決定する手段と、上記２つの音響波をディジタルフォーマットで受け、この複合材料を通って伝ばんした夫々の速度ｖ１とＶ２を決定するプロセサと、からなり、このプロセサは上記組成材料の既知の厚さ、密度および弾性率並びに複合材料の構成順序を入力してそれらと上記速度ｖ１、ｖ２から複合材料の繊維体積率および樹脂多孔度を決定するようになった装置を提供する。

図面の簡単な説明第１図はテストされるべき複合材料試料の斜視図である。

第２図は代表的なグラファイト−エポキシラミネート複合材料について音波に対する繊維分体積率と樹脂多孔性の効果を例示する図である。

第３Ａ、３Ｂおよび３０図は繊維分体積率と樹脂の多孔性を決定するための反復サーチアルゴリズムを示す一連の図である。

第４図は超音波と定量イメージ分析データとの比較を示す図である。

第５図は複合材料の繊維体積率と樹脂多孔度を非破壊的に決定するための本発明により構成されたシステムを図式的に示す概略図である。

第６図は複合材料の繊維体積率と樹脂多孔度を非破壊的に決定するための、本発明により構成された他のシステムである。

第７図は複合材料の繊維体積率と樹脂多孔度を非破壊的に決定するための、本発明により構成された更に他のシステムである。

好適な実施例の説明近年、複合材料の使用が著しく増加している。そのような材料においては２つの異なる組成材料が組合わされて結果としての複合材料の特性を最適なものにしている。

例えば、高強度の繊維をプラスチック材料に埋め込み、軽量且つ高強度の、すなわち高い重量に対する剛性をもつ複合材料を得ている。ここに用いる「複合材料」なる用語は少くとも２種類の異なる組成材料からなる任意の材料を言う。

ラミネート（複合材料）をその最終の固体状態に枯らすときの処理段階において不均一性が発生することがある。混合中のとり込み、積層中の層間への空気のとり込み、および枯らし反応中の揮発成分の成長、等を含む種々の原因により望ましくないガスが複合材料に導入されることがある。多孔度を最少にするための試みにおいて、このラミネート（複合材料）に対し、多孔性のブリード層（ｂｌｅｅｄ　ｐｌｙ　）が一般に接触配置される。製造プロセスにおいては温度が上げられてはじめに樹脂の極性を低めて気泡性を良好にしそして高極性に枯らし反応を促進させる。同時に、圧力が加えられて望ましくないガスおよび余分の樹脂を複合体からブリード層に強制的に移される。このブリード層は製造後除去される。このプロセス中、繊維の位置もずれうるのであり、その結果比較的樹脂の多いところと少いところが生じる。このプロセスが適正に行われれば補強用繊維が均一に分布した気泡のないマイクロ構造が得られる。このプロセスが適正でないと樹脂の過剰なあるいは多孔度の高い弱い領域がつくられる。

本発明は組成材料の一方（繊維）の占める体積の百分率である繊維体積率と、複合材料内で空胴となったあるいは空気で占められる体積の百分率である樹脂の多孔度を非破壊的に決定する方式を提供する。

本方式においてはテストされるべき複合材料の次のパラメータ、すなわち、組成材料の密度、弾性率およびラミネート順序、は既知とする。

音波の伝ばん連続体についての動きの式は次のように与えられる。

ρｕｉ−σ、ｊ、ｊ（１）但し　ρ−密度Ｕ−粒子の偏位 σ１ｊ−ストレステンソル成分であり、ｉは微分ｗ、ｒ、ｔ　　　　（ｃｌｌｒｆｅｒｅｎｔｌａｔｉｏｎｖ、ｒ、ｔ　１ｎｄ１ｃａｔｆｏｎ　５ｕｂｓｏｌｐｔ　）を意味する。

異方性固体にっての下記のストレス−ストレイン関係σ　−Ｃε　　　（２）Ｉｊ　　　１ｊｋｌ　　ｋｌ但し　Ｃ１ｊｋｌ−弾性テンソル成分 εｋｌ−ストレインテンソル成分を上記の式（１）にそう人すると、次式を得る。

但し　Ｗ−周波数に−波数１−波法線Ａ　−粒子偏位の大きさ σ α−偏位（方向余弦）の平面波射を考えると、異方性材料内の任意の方向（１１，１２，１３）における超音波伝ばんの速度について次のｅｉｚｅｎ値を得る。

問題の幾何形状を第１図に示しており、繊維補強材の面をＸ　２　　Ｘ　ａ面としている。殆どの複合材料はプレート状の構造を有するから、この補強面に直角の方向、すなわち１−　（１，０，０）での音波の伝ばんに限定する。

この場合、材料についての鎖式を次のものと仮定する。

波の、３つの波動を得る。任意の異方性材料内での波の伝ばんについては波法線からのエネルギー束の偏移からの複雑性を考慮しなければならない。しかしながら、純モード縦波伝ばんについてはエネルヂーは波法線から決してずれることはない。更に、エネルギー束のずれは反対対称面に直角の方向における純モード剪断波伝ばんについては観察されない。それ故、対称形ラミネート（これはすべての実際のラミネート積層順序を事実上含む）に限れば、エネルギー束のずれは無視しうるちのとなる。

材料特性超音波についての樹脂多孔度と繊維量の効果を評価するためにはまずマイクロメカニックスの関係における１個の層（ｐｌｙ　）の性質を考える必要がある。気泡がマトリクスとなった材料に残留するであろうから、多孔性を考慮して理想的マトリクスの物性を変更ためにまずボーシャ（Ｂｏｕｃｈｅｒ　）の文献（［オン・ザ中エフェクティブ−モジュリ・オフ拳イントロピ・ソクパソーーフェーズ・エラスチック・コンボシック（Ｏｎ　ｔｈｅ　Ｅｆ’ｆｅｃｔｌｎｅＭｏｄｕｌｌｌ　ｏｒ　ｌ５ｏｔｒｅｐｌｃ　Ｔｗｏ　−Ｐｈａｓｅ　ＥｌｕｓｔｌｃＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ）　Ｊ　Ｊ、Ｃｏａｐｏｓｌｔｅ　Ｍａｔｅｒｌｕｌｓ、８巻、１９７４゜ｐｐ、８２−８９の表現を用いる。

次の段階は補強繊維の既知の特性と樹脂の計算された特性から夫々の層の機械的特性を決定することである。

このマイクロメカニックスの問題は多数の異なる方法を用いての大規模な研究の主題となっている。残念ながら異方性マトリクス内に埋め込まれた円形断面をもつ補強繊維のランダムなアレイの問題については正確は解答が得られていない。

しかしながら、何人かの研究者はこの目的に使用可能な、繊維で補強された複合体の弾性率について適正な表現（限定）を見い出している。この研究において、適切な率の上限について、ハシン（Ｈａｓｈｌｎ）の開発した、「オン・ザ・エラスチック・ビヘビャ・オフ・ファイバ・レインフォーストφマテリアル争オフ・アービトラリ・トラバース・ブレーン・ジオメトリ（Ｏｎ　ｔｈｅ　ＥＩａｓｔｌｃ　Ｂｅｈａｖｌｏｒ　ｏｒ　Ｆｉｂｅｒ　ＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ　ｏｆ　Ａｒｂｉｔｒａｒｙ　Ｔｒａｖｅｒｓｅ　Ｐｈａｓｅ　Ｃｅｏｍｅｔｒｙ）　Ｊ　。

Ｊ、Ｍｅｃｈ、Ｐｈｙｓ、５ｏｌｌｄｓ、　１３巻、１９６５．ｐｐ、１１９− １３４、に示される表現を、その精度とマイクロコンピュータでの処理の容易さにより使用した。

層の特性が決定されてしまうと、次に必要なことはラミネート全体の特性を得るように特定の積層順序について適当な方法で個々のそれらの特性を合成することである。これは古典的な積層体理論の諸式を用いて行われる。

多孔度と繊維体積率の決定処理を次に概説する。

超音波速度測定超音波伝ばんについての正確な通過時間の決定には種々のアナログ技術が使用出来、その例がトルーエル壷アール、エルハウムーシー、チック・ビー（Ｔｒｕｅｌｌ、Ｒ，。

ＥＩｂａｕ−、Ｃ，、Ｃｈｌｃｋ、Ｂ、）の文献［ウルトラソニック・メソッド・イン・ソリッド・ステート・フィジクス（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　Ｍｅｔｈｏｄｓ　Ｉｎ　５ｏｌｉｄ　５ｔａｔｅ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　）　Ｊ　。

＾ｃａｄｅｍｌｃ　Ｐｒｅｓｓ、　　１９６９に示されている。これらの方法のいずれもこの目的に使用出来る。しかしながら、高速ディジタルデータの取得と処理技術の出現により、このプロセスを自動化しうろことになる。本出願においてはその目的の達成にイグル・デー（Ｉｇｌｅ、Ｄ、　）の「ユージング豐ザ・アフーストエラスチック・エフェクト参ツー・ミジュア・ストレス・インーブレーツ（Ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅＡｃｏｕｓｔｏｅｌａｓｔｌｃ　Ｅｆｆｅｃｔ　ｔｏ　Ｎｅａｓｕｒｅ　５ｔｒｅｅｓ　Ｉｎ　Ｐｌａｔｅｓ　）Ｊ、ＵＣＤＬ−５２９１４，ローレンス・リバモア研究所（１９８０）に示される技術を用いる。このプロセスははじめに超音波信号のディジタル化を必要とする。自己相関アルゴリズムを次に用いて材料を通る通過時間を予測する。この予測は次に曲線光てはめ技術を用いて正確にされて関数における最大値を見い出す。この方法はマイクロ構造の特徴づけに必要な通過時間測定における精度（１＋１秒以内）を与えることがわかった。

データ分析典型的なグラファイト−エポキシラミネート構造についての波の伝ばんに対する繊維体積率と樹脂多孔度の効果を第２図に示す。この図は第１表に示す組成材料の機械的特性についての代表値にもとづいている。

第１表複合体組成材料の機械的特性密度（ｇｍ／ｃｃ）　　ｋ　（ＧＮ／ｓ）　　ｍ　（ＧＮ／ｍ）　　Ｇ　（ＧＮ／ｓ）樹脂　　　　１．２６　　　　　　７．７　　　２　　　　　２このプログラムで考えられた構成は単一方向のラミネート（図示）、２層の直交方向のラミネート、２層の角度をもったラミネートおよび準等方性ラミネートを含む。

繊維率／多孔度測定に対する速度を用いるこの方法は他の複合系（ファイバガラス、ケブラー、メタルマトリクス等）にも適用可能である。しかしながら、分解能はファイバとマトリクスの材料特性の相対的な相異により系毎に異なる。

この問題の代表的な複雑性（理論の部を参照のこと）により、単純な単方向性補強の場合であっても正確に解くことは比較的困難である。実際のラミネートについてはそれが更に複雑になる。従って別の方法が必要なことは明らかである。理想的にはその方法は高速且つ正確でな融通性を有し、パーソナルコンピュータのような通常使用しうる装置に適用するに信頼性が高く且つ容易でなくてもならない。これら所要の特性を備えたコンピュータコートが開発された。

反復サーチアルゴリズムが考案された。それを第３図に示す。まず、測定速度に対応する点が設置されて粗メツシユについて増分を５％として２５％から７５％まで繊維体積率を変化させそして同じく５％の増分をもって０％から２５％まで樹脂多孔度を変化させるようにする。

速度スペースにおける距離は、粗メツシユの網目点の夫々と測定速度に対応するその点との間について次のように与えられる。

距ｊｌｌ−（（ＶＬ、、定−ＶＬ計、）　　＋　（ＶＳ、、定−ＶＳ、、、）　２３１／２測定点に最も近い網目点はこのとき上記の距離を最小にするものとなる。この点が識別されてしまうと、これが元の粗メツシユよりも細い増分（多孔度および繊維率について＋１％）の新しい網目についてのベース点として作用する。このプロセスはこの第２のメツシュのエレメントの中でこの測定値に最も近い点を識別するためにくり返される。次に全プロセスが最終解をつくるために比較的細いメツシュ（＋０．　１％増分）で最後にくり返される。無限にこのプロセスをくり返すことにより、さらに精密なものとすることが出来るが、この程度の差の物理的な意味は殆どなくそして計算を更に精ちにしなければならない時間を正当なものとするものではない。精密なマイクロ構造的差を解くことについてのこの技術の能力はパルス−エコー重畳技術の時間分解能によっても制限される。この場合、１＋１秒の通過時間差を測定することが出来た。

実験的な証明この技術の有用性を証明するために超音波テスト結果を多孔度と繊維率についての顕微鏡測定値と比較した、テストサンプルはリニアファン（Ｌｉｎｅａｒ　Ｐａｎ）により製造された、２４層の３０．５ｃｍＸ３０．５ｃｍの単方向性の補強されたパネルから切り出された。この材料は標準の高圧が未処理技術を用いてファイバライト（Ｐｉｂｅｒ１ｔ８）ｂｙ−Ｅ１０４８プレプレグチーブからつくられた。

局部的な繊維量と多孔度および繊維体積率の定量的な測定が前述の超音波技術を用いて、選ばれたサンプルの縁に沿って行われた。これら測定されたサンプルは区分されそしてエポキシ内に装着されて顕微鏡分析に供された。試料は研磨されそしてマイクロ構造組成の自動測定用の定量イメージ分析能力を備えた顕微鏡（クオンタメット（ｑｕａｎｔａ■ｅｔ　）　）内に配置された。代表的なサンプルの結果を第４図に示す。完性的および定量的の両方において局部繊維内容の超音波予測と顕微鏡測定の間に良好な一致がみられた。これら２つの技術からの繊維量の予測は一般に夫々について３％以内であった。両技術はサンプル内にある多孔性は無視しうる（１．５％以下）であると予測した。定量イメージ分析システムには２％の不確定性があるから、これら２つの方法間の良好な一致は期待されなかった。また、これら２つの技術は同じ量を正確には測定していないことも重要である。超音波テストは円筒形体積（この場合０．３１ｃｍの変換器の直径に等しい直径をもつ）における材料の多孔性変化に感応する。イメージ分析法は体積ではなく面積（０，４９ｃｍＸ０．　３４００＋）について平均された変化を測定する。

速度スキャンによりみられた材料の不均一性レベルが与えられると、これら測定技術にはいくつかの差が期待されるべきである。

従って、これら２つの方法による結果は少くとも実験的な誤差の範囲内で実質的に一致すると結論することが出来る。

結　　　　　　論１、　複合材料の局部的な繊維分と多孔性を測定するための新規な方法が開発された。

２、　　この方法は機械的な特性についての繊維分と樹脂多孔度の効果について複合マイクロメカニックスモデルにもとづく。この研究中に開発されたコンピュータコートはマイクロ構造決定についての超音波速度測定のみを必要とする。

３、　　この方法は高速、非破壊であり、任意の積層順序をもつ任意の複合材料系に応用出来る。

４、　単方向に補強された２４層のグラファイト−エポキシラミネートサンプルについてこの方法の有用性をテストするためにテストが行われた。超音波データおよび定量イメージ分析からの局部繊維分と多孔性の予測比較によれば、これら２つの技術は実験的な誤差に帰すことの出来る差はあるが互いに実質的に一致することがわかった。

第５図の実施例第５図は本発明および前述した技術により複合材料の繊維体積率および樹脂多孔度を非破壊的に決定するためにつくられたシステム１０を示す。このシステム１０は基本的には剪断変換器１４と縦方向変換器１６と直線的に可変の偏位変換器１８を動作的に支持する支持構造１２と、マルチプレクサ２０と、パルサーレシーバ２２と、アナログ−ディジタル変換器２４（第５図にＡ／Ｄで示す）と、プロセサ２６と、電源および信号コンディショナ２８と、ディジタル電圧計３０とからなる。一つの動作的な実施例ではシステム１０は次の市販の要素を用いて構成された。

ａ、　剪断変換器１４　　　　　バナメトリックス・モデルＶ−１５５ｂ、　縦変換器１６　　　　　　パナメトリックス・モデルＶ−１０９Ｃ０直線可変偏位変換器１８　シェービッッ・モデルＰＣＡ−２２０−００５ｄ、　マルチプレクサ２０　　　ソノチック・モデル２３ＨＶｅ、　パルサー変換器２２　　　パナメトリックス・モデル５０５２ｆ、　アナログ−ディジタル変換器２４　　　　　　　ソノチック争モデルＳＴＲ＊８２５ｇ、　プロセサ　　　　　　　　ソフトウェア付ゼニス・モデル２４８ｈ、　電源および信号コンディショナ２８　アルビアエレクトロニクス・モデルＤＭ−６１、ディジタル電圧計３０　　ヒユーレットパラカート・モデル３４４０この実施例ではこのアナログ−ディジタル変換器２４、ソノチックＳＴＲ本８２５はプロセサ２６に直接にさし込まれ、この変換器２４に関連するソフトウェアがそれを動作させるためにプロセサ２６内に配置される。

パルサレシーバ−２２は縦変換器１６または剪断変換器１４に信号路３２を介してタイミンクをもった励起パルスを出力するように構成される。このパルサーレシーバ−はまたこれら２つの変換器により検出された音波を増幅する。マルチプレクサ２０はオペレータが変換器１６または１４を必要に応じて自動的に切換えうるようにする。

励起パルスは変換器１４または１６に入りそしてこれら変換器は超音波をしてそのような励起パルスの受信に応じてテストサンプルを伝ばんさせるように構成される。

また変換器１４と１６は夫々テストされてている複合材料を通った超音波または音響波を受けそｌ−でそれをアナログフォーマットで出力するように構成される。変換器１４は信号路３８に、テストされるべき複合材料を通った受信波を出力する。変換器１８は信号路４ｏに受信波をアナログフォーマットで出力する。

複合材料を通ったこれらの波はこれら変換器１４゜１６により検出されて夫々の信号路３８．４０に出力される。これらアナログ信号はマルチプレクサ２０に入る。

マルチプレクサ２０は剪断変換器１４から入る、複合材料を通った波を信号路４２を介して出力し、パルサレシーバ２２に入力する。マルチプレクサ２０はまた縦変換器１６から入る波を信号路４４を介してパルサレシーバ２２に入れる。パルサレシーバ２２は剪断変換器１４からの波をアナログフォーマットで出力し、信号路４６を介してアナログ−ディジタルコンバータ２４に入れる。

パルサレシーバ２２はまたこれら波を共通信号路４８を介してＡＤコンバータ２４に入れる。

ＡＤコンバータ２４は変換器１４からの波をディジタル化して信号路５０を介してそれを出力する。このコンバータは縦変換器１６からの波をディジタル化して信号路５２に出力する。これらディジタル波は信号路５０と５２によりプロセサ２６に入れられる。

直線的に可変の偏位変換器１８は電源および信号フンディショナ２８から電力を信号路５４を介して受ける。

変換器１８は、ばね偏倚されそのケーシング内に装着されるプランジャ５８にコンタクトエンド５６を有する。

変換器１８はプランジャ５８の偏位に比例する直流電圧を信号路６１を介してディジタル電圧計４０に入れる。

電圧計４０はプランジャ５８の偏位に比例し、あるいは言い換えると後述するように複合材料の厚さに比例する信号路６１上の電圧信号の可視表示を与える。

変換器１４．１６および１８は支持構造１２に装着される。詳細には変換器１４は円筒形の支持プレート６１内の開口に配置され、その上端が、変換器１４のまわりに配置されてそれを上向きに偏倚するばね６２により、支持プレート６０の上面の上に距離を置いて支持される。

変換器１６は支持プレート６０の開口に配置され、その上端が、変換器１６を上向きに偏倚するばね６４により支持プレート６０の表面の上に距離を置いて支持される。

変換器１８は支持プレート６０の開口に配置され、その上端が周囲にあるばね６６により支持プレート６０の上面の上に距離を置いて支持される。

支持プレート６０は一般にアーム６８の下に配置される。シャフト７０がアーム６８の一部を貫通する。シャフト７０の一端は支持プレート６０の中央部に固定され、他端はノブ７２を貫通し、シャフト７０はノブ７２に固定される。シャフト７０は支持プレート６０とノブ７２に接続されてノブ７２を手動的にまわすことにより支持プレート６０が回転するようになっている。

作動ポスト７２がアーム６８の一端の開口に配置されて、その一端がばね７６によりアーム６８の上面の上に距離を置いて支持されるようにばね７６によりこの開口内に支持される。ポスト７４はその作動端７８がその非作動位置において支持プレート６０の上面の上に距離を置いて支持されるようにアーム６８上で支持される。固定ねじ８０がアーム６８の一部に配置されてその端部がねじ８０の一つの位置においてポスト７４の一部と接するように配置されて後述するようにシステム１０の動作中アーム６８の夫々の開口内の予定の位置にポスト７４または変換器１４または１６を固定する。

アーム６８の一端は支持ロッド８２の一端に固定され、他端はベース８４に固定される。ロッド８２はアーム６８と支持プレート６０をベース８４の上面８６の上に距離を置いて支持するために共に作用する。ロッド８２はまた変換器１４，１６．１８の夫々がベース８４の上面８６の上に距離を置いて支持されるような寸法とされている。

動作において、テストされるべき複合材料はベース８４の上面８６の一般に変換器１８のプランジャ５８に接する端部５６の下の位置に配置される。次に作動ボスドア４がばね７６の力に抗して手動的に押されて作動端７８を変換器１８の上端に係合するように動かす。作動パルス７０は変換器１８の上端が支持プレート６０の上面と係合するまで手動的に下向きに動かされる。作動ボスト７４をこの位置において必要であれば固定ねじ８０により固定してもよい。変換器１８はこの位置において直流電圧を信号路６１を介して出力するが、それはテストされている複合材料の厚さに比例すると共に、ディジタル電圧計４０に供給される。電圧計４０は信号路６１上のこの直流電圧信号を可視表示する。オペレータはこの複合材料の厚さをプロセサキーボードにより手動的にプロセサ２６に入れる。

自動化された形あるいは必要であれば特定の応用においては材料の厚さに比例する変換器１８の出力を直接プロセサ２６に入れてディジタル電圧計４０の読取りプロセサ２６への手動入力を省略することが出来る。

次に作動ボスト７４がばね７６により解放されて第５図に示す休止位置に動かされ、変換器１８がばね６６により休止位置に動きうるようにする。変換器１８がその位置に動いた後に、オペレータはノブ７２を回し、支持プレート６０を作動ボスト７４の作動端７８の下に変換器１６の上端を位置づけるように回転させる。次に作動ボスト７４はばね７６の作用に抗して下向きに動かされ、その作動端７８が下向きに変換器１６と係合しそれを動かす。変換器１６はその下端が複合材料の上面と係合するまで作動ボスト７４により下向きに動かされる。ボスト７４はこの位置に固定ねじ８０により固定されて変換器１６をこの作動位置に固定する。

変換器１６をこの動作位置に動かす前に粘性の高いカップリング剤が変換器１６の下端に加えられて変換器１６の超音波振動を複合材料に結合させる。また、このカップリング剤は複合材料の上面の一部にも加えられる。

これに適したカップリング剤の一例はダウケミカルのモデルｖ９樹脂である。

変換器１６がこの動作位置となった後に、パルサレシーバ２２が作動されて励起パルスを出力する。これらパルスはマルチプレクサ２０によりマルチブレクス処理されて信号路３４を介して変換器１６に入る。変換器１６は縦超音波が複合材料に結合されてそこを伝ばんするように振動するべく構成されている。変換器１６によりつくられて複合材料を伝ばんする超音波はそれにより反射（第５図の例では背面反射）される。複合材料を伝ばんし反射されてもどる超音波は変換器１６により受信され、変換器１６がその受信に応じて信号路４０にアナログ信号を出す。信号路４０のこれら信号は第２速度（ｖ２）、すなわち変換器１６から出て複合材料を伝ばんする超音波の速度を示す。

変換器１４，１６．１８はシステム１０の動作中同一の位置に配置されて、厚さ測定が行われそして超音波が複合材料上のはゾ同一の点を通り伝ばんするようにしなければならない。変換器１４，１６．１８の夫々を可視的に整合させるためのアーム６８の一縁との整合のため、支持プレート人士の上面にインデクスマークを付してもよい。あるいはインデクス穴を支持プレート６０の上面につくり、アーム６８の下面の開口にボールを配置し、このボールをばねによりアーム６８に向けて偏倚するようにしてもよい。このように支持プレート６０が回転されると、ボールが支持プレート６０のインデクス穴に落ち込み、支持プレート６０が正しい位置に回転されたことを示す。

変換器１６から信号はマルチプレクサ２０でマルチブレクス処理されそして信号路４４によりパルサレシーバ２２に加えられ、このパルスレシーバが信号路４６上にその信号を出してＡＤコンバータ２４にそれを加える。

ＡＤコンバータ２４はそのためのプログラムに従ってプロセサ２６によりそれをディジタル化する。ＡＤコンバータ２４はそのディジタル信号を信号路５２に出し、これがプロセサ２６に入る。プロセサ２６はこのディジタル信号に応じて第２速度（Ｖ２）を決定するようにプログラムされる。

次に作動ボスト７４がばね７６により解放されて第５図に示す休止位置に動かされて、変換器１６がばね６４により休止位置に動かされるようにする。変換器１６が休止位置となった後に、オペレータはノブ７２を回して支持プレート６０を回転させてボスト７４の作動端７８の下の位置に変換器１４の上端を位置ぎめする。次にボスト７４はばね７６の作用に抗して下降されてその作動端７８が変換器１４と係合しそれを下降させる。変換器１４はその下端が複合材料の上面に係合するまで作動ボスト７４により下降される。作動ボスト７４はねじ８０でこの位置に固定され、それにより変換器１４を動作位置に固定しそこでその下端が複合材料の上面に係合する。

変換器１４がその動作位置に動く前に、粘性の高いカップリング剤が変換器１４の下端に加えられてそれを複合材料に結合させる。それに適したカップリング剤は前述のダウケミカルモデルｖ９である。

変換器１４が動作位置に動いた後にパルサレシーバ２２が作動されて励起パルスを出力する。これらパルスはマルチプレクサ２０によりマルチブレクス処理されて信号路３４を介して変換器１４に入る。変換器１４は既知の極性の剪断超音波が複合材料に結合されてそこを伝ばんするように振動すべく構成されている。変換器１４でつくられて複合材料を伝ばんする超音波はその材料を通り反射（第５図の実施例では背面反射）される。この反射した超音波は変換器１４で検出される。変換器１４はその受信に応じて信号路４０にアナログ信号を出す。

このアナログ信号は変換器１４により複合材料を通って伝ばんした二つの超音波の速度（Ｖｌとｙ２）を示す。

変換器１４の出力信号はマルチプレクサ２０により処理されて信号路４４を介してバルサレシーバ２２に入る。

パルサレシーバ２２は信号路４６を介してＡＤコンバータ２４に入る。このＡＤコンバータは前述のプログラムに従って、それをディジタル化し、それを信号路５２を介してプロセサ２６に与える。このプロセサは変換器１６からの信号に応じて第１速度（Ｖｌ）（２つの剪断波のファクタの速度）を決定するようにプログラムされている。

システム１０の動作前にオペレータは複合材料のパラメータ、すなわち組成材料の密度、弾性率および複合材料の構成順序をプロセサに手動的に入力に記憶させる。

このプロセサ２６は前述のように複合材料の厚さを記憶している。プロセサ２６が第１および第２速度ｖ１゜Ｖ２を決定した後に、プログラム２６は第２．３図に示し説明したように厚さ、第１および第２速度ｖ１とｖ２、密度、弾性率および構成順序にもとづき複合材料の繊維体積率と樹脂の多孔性を決定するようにプログラムされる。一実施例ではプロセサ２６は上記のように複合材料の繊維体積率と樹脂の多孔度を決定することが出来るように次のプログラムに従ってプログラムされた。このプログラムをフォートランおよびｅ（サブルーチンＰＬＴ−Ｔｉｍ）言語で次にアウトラインを示す。

−−−−一−−−−−−ＦＩＢＥＲ−ＭＡＴＲＩＸ　ＳＹＳＴＥＭ−−−−−− −−−−−−−−−ｒｅａｄ＊、ａ（ｉ、２）ｆｓｕｍ　ｗａ　ｆｓｕｍ　＋　ａ（ｉ、２１２０　　　ｃｏｎｔｉｎｕｅ１ｏ　　　　ｃｏｎｔｉｎｕｅｅｎｄ１：＋ｒｅａｋ：ｂｒｅａｋ；注：このプログラムはディジタイザからデータを得るために次のサブルーチンを呼び出す。

５ＴＩＮＩＴ−ボード初期化ルーチン５ＴＲＢＵＦ　−Ａ−Ｄコンバータからデータを集める５ＴＲＤＲＶ−ボードドライバ。

これらルーチンはソノチック（Ｓｏｎｏｔｅｋ）から市販されている。波形表示のために［ファストプロット（Ｆａｓｔｐｌｏｔ）　Ｊライブラリ（同じくソノチックから市販されている）からいくつかのルーチンが使用される。

変換器１６と１４の出力信号は「メインバング」と呼ぶ一連の第１パルスとある遅れ後にそれにつづく　「第１背面反射」と呼ぶ一連の他のパルスと、ある遅れ後にそれに続く「第２背面反射」と呼ぶ一連の他のパルスとからなる。この遅延時間を伴う一連のパルスとその遅れに続く他のパルス列のシーケンスはくり返される。ＡＤコンバータ２４はこの信号をディジタル化する。プロセサ２６は第１および第２背面反射の対応するピーク間のこの遅れ時間を決定することにより速度（ｖｌ）または（ｖ２）を決定するようにプログラムしてもよい。しかしながら、このプログラムおよび本発明の一つの動作モードによれば、プロセサ２６は第１および第２背面反射の夫々のピークを決定するための　　　　　　　の最大値を見い出すべく象現フィツトを用いそしてこれらピーク間の遅延時間を夫々の速度（ｖｌ）と（ｖ２）を決定するために利用することにより、第１および第２速度（ｖｌ）と（■２）を決定するようにプログラムされる。

また上述のＡＤコンバータ２４は２５　Ｍ　Ｋ　ｚでディジタル化を行う。このディジタル化速度はシステム１０の殆どの応用において必要な精度を与えない。

したがってＡＤコンバータ２４について前述したプログラムはディジタル化されるべきアナログ信号内の点を８回シフトしてこの場合には２００ＭＨｚの実効サンプリング速度を与えることによりより高精度とするべくＡＤコンパ−９２４と関連動作する。

速度（Ｖ　　）と（ｖ２）の測定のためにピークを決定■ するために自己相関関数を用いるのではなく、プロセサ２６はディジタル化信号のピーク間の遅延時間を単に測定または決定するようにプログラムしてもよい。

これは散逸および減衰現象のために前述の方法はどの精度とならないからこの実施例では行われない。しかしながら、ＡＤコンバータ２４がより高いサンプリング速度で動作出来るのであればこのピーク−ピーク法をより高いデータの取得に利用出来る。

第５図に示し説明したモデルでは変換器１４と１６の出力はプロセサ２６により表示されてオペレータが受信信号が本発明による処理に適当かどうかを決定しうるようにする。オペレータはこれら信号をプロセサ２６の表示上で観察して振幅が充分高いかどうか、言いかえればこれが検出可能な信号かどうかを確認する。

いくつかの応用におけるプロセサ２６はこの決定を自動的になすようにプロゲラされうる。

前述したように、システム１０は変換器１４と１６を利用する。変換器１４では振動は受信した励起パルスに応じて発生されそしてこれら振動は変換器１４から出て複合材料を通って伝ばんする第１超音波を生じさせる。

ルに等しいとすれば、変換器１４の結果として複合材料前述したように、システム１０は変換器１６も利用する。縦変換器１６では振動は受信した励起パルスに応じて発生されそしてこれら振動は縦剪断変換器１６から出て複合材料を伝ばんする第２超音波を生じさせ、この場ルに等しいとする。

かくして、変換器１４と１６により複合材料を伝ばんする波は異なる極性を有し、−例では変換器１６についつの音波が異なった偏向を有し、複合材料を伝ぼんすることのみが重要であり、本願は変換器１６と１４について前述した特定の偏向に限定されない。

また偏向の異なる２つの波は１個の剪断変換器のみを用いて複合材料を伝ばんさせるようにすることが出来る。

この例では複合材料は第１の超音波を導入するための１個の剪断変換器の下の１つの位置に配置される。次に複合材料を動かして第２の超音波を伝ばんさせるためその変換器の下に再び位置ぎめされる。複合材料が上述のように適正な方法で異なった位置に動かされる場合にはこれら２つの波は１個の剪断変換器を用いて複合材料に導入しうる。

前述の特定のプログラムは特に繊維組成が２次元パターンで他方の組成材内に配置される複合材料について適用される。本発明はまた３次元パターンにも利用出来る。

しかしながらプロセサ２６のプログラムは変更されねばならない。一般に、このプログラムは織布補強物またはカーボン−カーボン材料についての３次元パターンに適合するように次のようにして変更してもよい。

第６図の実施例複合材料の繊維体積率と樹脂多孔度を非破壊的に決定する本発明の第６図のシステム１０ａは一般に変更された支持構造１２ａからなり、これは水を含んだタンク９０内に配置される。支持構造１２ａは水につけられる。

支持構造１２ａは交叉ビーム９２と９４に接続される。

これらビームはタンク９０の上端に支持される。この実施例では複合材料９６も第６図に示すようにこのタンク内につけられる。

支持構造１２ａは変更された支持プレート６０ａを含み、このプレートは支持ビーム９８により交叉ビーム９２と９４に回動しうるように接続する。支持ビーム９８の一端は支持プレート６０ａに固定され、他端はビーム９２と９４に回動しつるように接続されて支持プレート６０ａが支持ビーム９２にそって、または９４に沿って可動であって支持プレート９２をタンク９０内であって複合材料９６に対し種々の位置をとりうるようになっている。

この実施例では４個の縦変換器が用いられる。一対（１００と１０４）は縦波の伝ばんについて垂直入射に用いられる。第２の対（１４と１６）は９０”以外の入射角について用いられてモード変換により剪断波を発生するために用いられる。このように変換器１００と１０４は厚さ測定（それらの間隔は既知であり、水中の音波の速度は一定であるから）並びに縦波の伝ばんに用いることが出来る。

曲がったアーム１０２の一端は支持プレート６０ａに接続する。アーム１０２は支持プレート６０ａから、その他端が第１厚さ変換器１００の下であり且つ離れた位置となる、ある距離だけ伸びている。第２の厚さ変換器１０４は支持プレート６０ａに接続した端部とは逆のアーム１０２の端部に支持されて第１厚さ変換器１００と整合する。第２変換器１０４は前述の変換器１６と同様な構成を有し動作する。

変換器１４，１６，１００．１０４の夫々はマルチプレクサ２２、パルサレシーバ２２、ＡＤコンバータ２４およびプロセサ２６を介して、変換器１４と１６について述べたと同様に接続する。

動作において、複合材料はタンク９０内の浴内に配置される。支持槽１２ａはビーム９２または９４の上に位置ぎめされ、変換器１００が複合材料９６の上の一点の上で変換器１０４が材料９６の反対側となって変換器１００と整合するように位置ぎめされる。この位置で変換器１４は支持プレート６０ａ内に角度をもって配置されてそれからの超音波が変換器１００のすぐ下で変換器１００と１０４の間の点に当るようにする。この位置で変換器１６は支持プレート６０内に角度をもって配置され、変換器１４により部分的に発生される超音波を受けるようにする。

変換器１４と１６は第５図のパルス−エコーモードではなくピッチ−キャッチモードで動作する。その他については第５図の変換器１４との一点接触により与えられるものと同様の剪断速度情報を与えるためにそれらは用いられる。

変換器対１００と１０４は２つの目的に使用される。

第１の目的は複合材料の厚さの決定である。このため、変換器１００はバルサレシーバ２２により励起されて水中に縦波を発生させる。この波は複合材料の上面へと伝ばんし、そこで、そのエネルギーの一部が反射して変換器１００にもどる。この反射波および以降の反射波はこの変換器で検出される。水中の音波の伝ばん速度は一定（１４６０ｍ／ｓ）であるから、はじめの水中の２回の反射に対する変換器レスポンスをディジタル化することにり変換器１００間の距離が決定出来る。同様に変換器１０４を励起しそして２つの水中のエコーをディジタル化することにより、複合材料の下面に対するその位置が決定される。変換器１００と１０４の表面間の合計距離は一定であるからこの処理により複合材の厚さが得られる。

この変換器対の第２の目的は補強材の面に直角の方向の縦波の伝ばん速度の決定である。本装置は発生および受信器として作用する１個の変換器（１００または１０４）または一方が発生器他方が受信器となる変換器を用いてパルス−エコーモードで動作しつる。複合材料内での連続する反射を分析することにより、このディジタルモードでの通過時間が測定出来る。これは厚さ測定に関連して所望の縦波速度（ｖ２）を得る。

システム１０ａのこの動作において、第１および第２速度はシステム１０について述べたと同様にして決定され、そしてプロセサはシステム１０におけるように樹脂多孔度と繊維体積率を計算するようにプログラムされる。

このプロセサはまた樹脂多孔度と繊維体積率の測定が全部について行いつるようにその部品の表面にわたりこの変換器組立体をトランスレートするようにプログラムされる。

第７図の実施例第７図は、複合材料］０６の繊維体積率と樹脂多孔度を非破壊的に決定するための本発明による他のシステム１０ｃを示す。システム１０ｃにおいて変換器１４と１６の夫々は第６図のシステム１０ａと全く同じに支持プレート（図示せず）に支持される。また変換器１００も同様である。変換器１０４は第６図のシステム１０ａと同様に第１の厚さ変換器１００に対して配置される。

システム１０ｃにおいて、一対のウォータジェット１１２が夫々の変換器１４，１６，１００，１０４に関連する。これらウォータジェットは第７図では矢印１１０と１．１２で示されている。変換器１４に関連するウォータジェットは１１０ｄ、１１２ｄ、変換器１００については１１０ｅ、１１２ｅ、変換器１６については１１０ｆ、１１２ｆ、変換器１０４についてはｌｌＯｓ。

１１２ｓで夫々示される。ウォータジェット１１０と１１２はそれに関連する変換器の端部と複合材料１０６の表面との間に水を噴射させるような向きとなっている。

ウォータジェット１１０と１１２はこれら変換器と複合材料１０ａ間にカップリングを与えてこれらを第６図について述べたようなカップリング剤を含むタンクに入れる必要をな（している。

この実施例では変換器１４，１６，１００．１０４は複合材料１０６のまわりで動くことが出来る。この実施例はタンクに入れることの出来ない大きな物のテストを可能にする。

この実施例では複合材料の目的とするパラメータは第６図のシステム１０ａと全く同様にプロセサ２６によって決定される。

前述した処理は、複合材料の枯らし状態が既知であり、それ故組成材料の弾性率も既知であるとした。組成材料の弾性率は枯らしの状態により変化し、そして状態が未知のときは複合材料内の枯らし反応の効果の測定のための処理が必要である。好適にはこれら処理は超音波測定と両立しうるちのである。一般に誘電特性の測定（電導度、容量、誘磁率、損失ファクタ）をこの目的に使用しつる。

イオンの易動度は重合の度合に直接関係するから伝導度の測定は枯らしの度合に相関させつる。従って、機械的特定（ヤング率、剪断率、ポアソン比、粘性等）も同様である。これら相関は経験的なものであり、考慮される夫々の樹脂系についてなされねばならない。マービン・プラム・ベルク、デビット・ディ、ファン・リ−およびキンバリ・ラッセルの「二ニー・アプリケーションズψフォー・ディエレクトリック拳モニタリング・アンド−コントロール・イン争アドバンスト、コンポジ・ソ゛ソ（Ｎｅｗ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｆａｒ　Ｄｉｅ！ｅｃｔｒｌｃ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ　Ｉｎ　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　）　　：ザ壷し−テスト・デベロツブメンツ（Ｔｈｅ　Ｌａｔｅｓｔ　Ｄｅｖｅｌｏｐｅａ＋ｅｎｔｓ）　Ｊアメリカン・ソサイエティ・オブ・メタルス（１９８６゜ベージ３０７−３１１）を参照され度い。これらの関係は枯らしの程度における局部的なばらつきを補償する本方法の基本である。正確な枯らし測定には低周波プローブを使用しなければならない。

まず、「枯らしデータベースの状態」が累積される。

夫々テストされるべき複合材料と同じ組成材料を有すると共に既知の枯らしの状態を有するサンプル組成材料がつくられる。これらサンプル組成材料の夫々は例えば１０％枯らし、２０％枯らし、・・・・・・１００％枯らしのような種々の既知の枯らし状態に枯らされる。これら樹脂サンプルの夫々の弾性率（例えば剪断およびヤング率）と誘電特性（例えば導電度）が決定される。

この実験的または経験的なデータ群から剪断およびヤング率のような２つの独立した弾性率対導電率のカーブが夫々のサンプル組成材料についてつくられる。これらカーブは枯らしの状態データベースからなり、これがプロセサ２６に入れられる。好適な形態ではこれらのカーブの夫々を表わす式がつくられ、それらの式はプロセサ２６に入れられる枯らしの状態データベースからなる。

いずれの場合でも、この枯らしの状態データベースはプロセサ２６に記憶される。

誘電気持性測定装置は複合材料の導電率を示す信号を出す。

複合材料の容量に比例する出力を出すことの出来る誘電特性装置は周知であり、ここで使用できるものの一例はマイクロメットインストルーメンツ社のヨーメトリックシステム■である。

この誘電定数指示装置は複合材料の誘電定数の指示を与えそしてその出力がディジタル化されてプロセサ２６に入れられる。この装置が複合材料の導電度を示す出力を出す場合にはプロセサ２６は測定された導電度からその材料の誘電定数を決定するようにプログラムされる。

プロセサ２６は枯らしの状態データベースを記憶しており、誘電定数指示装置の出力、枯らし状態データベース内のカーブまたは枯らし状態データベースに記憶された式から剪断率およびヤング率を決定するようにプログラムされる。

所要の弾性率の決定後に、プロセサ２６はこれら剪断率とヤング率を用いて他の複合材料パラメータを決定する。

第６，７図に示す装置では伝ばん媒体として水を使用するために誘電定数指示装置を他の変換器と組合せることは出来ない。この場合、複合材料の容量を示す出力を出す誘電定数指示装置を水中で使用することは出来ない。

媒体として水を用いる場合には誘電定数指示装置は複合材料の誘電定数の決定のため別個に使用される。

さらに、第６，７図の実施例では、枯らしの状態は複合材料の部分により変わるのが普通である。例えば材料の縁に沿った枯らし状態はその中央部分のそれとは全く異なる。複合材料の誘電特性はその全面について複数の個所で決定されそしてそれらを他の測定されたパラメータと相関させて本発明によるパラメータを決定する。

ここに述べた構成および種々の要素および組立体の動作は変更することが出来、そして以下の請求範囲に限定される本発明の精神及び範囲からはずれることなくここに述べる方法の段階または段階シーケンスを変えることが出来る。

特表平３−５０３３１２　（１４）Ｖ５　Ｖ５　ＶＬ　（Ｌ／ＭＩＤＩＲＥ（ＪｌＯＮＡＬ　ＬＡｋｆｌＮＡｒＥ）、Ｅ二二三；、＝至ＬＯＮＧＩＴＵＤＩＮＡＬ　　ＶＥＬＱＣＩｒＹ　　　　　　　　　　ＬＯＭａ／ＴｔＪＤ／ＮＡＬ　　　Ｖｌ−ＬｅｌＣＪＴ１／＝　　　−＝＝　２ニス　　　　　　　　　　−□−＝＝゛＝＝＝−よニーー土」エエエ←　−ｗ−＋−ヨユーー五ニエエヨー　、−−二一−」Ｄ１５ＴＡＮＣｅ　　ＦＲＯＭ　ＥＤ６ξ手　　続　　補　　正　　書　　（方式）３　補正をする者事件との関係　　　　特許出願人５　補正命令の日付発送日　　平成　３年　４月　１６日６　補正の対象明細書及び請求の範囲の翻訳文、委任状７　補正の内容国際調青報告

Claims

【特許請求の範囲】

１．少くとも２種の組成材料で構成され、夫々の組成材料の密度、弾性率および構成順序が既知である複合材料の繊維体積率と樹脂多孔度を非破壊的に決定するための、下記段階からなる方法。複合材料を通して異なる１０の偏向をもつ２つの音響波を伝ばんさせる段階。複合材料を伝ばんした上記音響波を受信する段階。受信した音響波から夫々の伝ばん速度Ｖ１，Ｖ２を決定する段階。複合材料の厚さを決定する段階。速度Ｖ１とＶ２、厚さおよび既知である組成材料の密度と弾性率およびその構成順序を用いて複合材料の繊維体積率と樹脂多孔度を決定する段階。
２．前記音響波は超音波である請求項１記載の方法。
３．前記２つの音響波を伝ばんさせる段階は、一方の波が縦波とし、他方が剪断波として複合材料を伝ばんさせることからなる請求項２記載の方法。
４．少くとも２種の組成材料で構成され、夫々の組成材料の密度、弾性率および構成順序が既知である複合材料の繊維体積率と樹脂多孔度を非破壊的に決定するための、下記要件からなる装置。複合材料を通して異なる１０の偏向をもつ２つの音響波を伝ばんさせる手段。複合材料を伝ばんした上記音響波を受信し、それをディジタルフォーマットで出力する手段。複合材料の厚さを決定する手段。上記ディジタルフォーマットの受信音響波を受けて夫々の速度Ｖ１とＶ２を決定すると共に、厚さおよび既知である組成材料の密度と弾性率およびその構成順序を入力してそれらおよび上記速度Ｖ１，Ｖ２を用いて複合材料の繊維体積率と樹脂多孔度を決定するプロセッサ。
５．少くとも２種の組成材料で構成され、夫々の組成材料の厚さ、密度、弾性率および構成順序が既知である複合材料の繊維体積率と樹脂多孔度を非破壊的に決定するための、下記要件からなる装置。複合材料を通して異なる偏向の２つの音響波を伝ばんさせる手段。複合材料を伝ばんした音響波を受信し、それらをディジタルフォーマットで出力する手段。受信した音波から夫々の音波の速度Ｖ１，Ｖ２を決定する手段。上記ディジタルフォーマットの受信音波を受けて夫々の速度Ｖ１，Ｖ２を決定し、厚さ、上記組成材料の密度、弾性率およびその構成順序を入力してそれらおよび速度Ｖ１，Ｖ２を用いて複合材料の繊維体積率および樹脂多孔度を決定するプロセッサ。
６．少くとも２種の組成材料で構成され、夫々の組成材料の密度、および構成順序が既知である複合材料の繊維体積率と樹脂多孔度を非破壊的に決定するための、下記段階からなる方法。複合材料の弾性率を決定する段階。複合材料を通して異なる偏向をもつ２つの音響波を伝ばんさせる段階。複合材料を伝ばんした上記音響波を受信する段階。受信した音響波から夫々の伝ばん速度Ｖ１，Ｖ２を決定する段階。複合材料の厚さを決定する段階。この決定された弾性率と速度Ｖ１とＶ２、厚さおよび既知である組成材料の密度およびその構成順序を用いて複合材料の繊維体積率と樹脂多孔度を決定する段階。
７．前記弾性率を決定する段階は複合材料の誘電定数を決定する段階とそれから複合材料の弾性率を決定する段階を含む請求項６記載の方法。
８．前記誘電定数決定段階は次の段階からなる請求項７記載の方法。テストされるべき複合材料と実質的に同一の組成材料からなり、異なった枯らし状態となったサンプル複合材料をつくる段階。夫々のサンプル複合材料の剪断率、ヤング率および誘電定数を決定し、ヤング率と誘電定数の間に一つの相関を与えそして枯らし状態データベースを含むサンプル複合材料の剪断率と誘電定数の間に相関を与える段階。テストされるべき複合材料の誘電定数を決定する段階。この誘電定数と枯らし状態データベースを用いて複合材料の剪断率とヤング率からなる弾性率を決定する段階。
９．前記音響波は超音波である請求項６記載の方法。
１０．前記２つの音響波を伝ばんさせる段階は一方の波を縦波、他方を剪断波として複合体を伝ばんさせることからなる請求項９記載の方法。
１１．少くとも２種の組成材料で構成され、夫々の組成材料の密度、および構成順序が既知である複合材料の繊維体積率と樹脂多孔度を非破壊的に決定するための、下記要件からなる装置。複合材料の弾性率を決定する手段。複合材料を通して異なる偏向をもつ２つの音響波を伝ばんさせる手段。複合材料を伝ばんした上記音響波を受信し、それをディジタルフォーマットで出力する手段。複合材料の厚さを決定する手段。上記ディジタルフォーマットの受信音響波を受けて夫々の速度Ｖ１とＶ２を決定すると共に、厚さおよび弾性率および既知である組成材料の密度およびその構成順序を入力してそれらおよび上記速度Ｖ１，Ｖ２を用いて複合材料の繊維体積率と樹脂多孔度を決定する手段。
１２．少くとも２種の組成材料で構成され、夫々の組成材料の密度、および構成順序が既知である複合材料の繊維体積率と樹脂多孔度を非破壊的に決定するための、下記要件からなる装置。複合材料の弾性率を決定する手段。複合材料を通して異なる偏向をもつ２つの音響波を伝ばんさせる手段。複合材料を伝ばんした上記音響波を受信し、それをディジタルフォーマットで出力する手段。受信した音響波から夫々の伝ばん速度Ｖ１，Ｖ２を決定する手段。上記ディジタルフォーマットの２つの音響波を受けて夫々の速度Ｖ１，Ｖ２を決定すると共に既知の厚さ、密度および構成順序並びに上記弾性率を入力してそれらおよび速度Ｖ１，Ｖ２を用いて複合材料の繊維体積率と樹脂多孔度を決定するプロセッサ。
１３．少くとも２種の組成材料で構成され、夫々の組成材料の密度、および構成順序が既知である複合材料の繊維体積率と樹脂多孔度を非破壊的に決定するための、下記段階からなる方法。複合材料の弾性率を決定する段階。複合材料の表面の異なる位置を通して音響源から異なる偏向をもつ２つの音響波を伝ばんさせる段階。これら音響源からの音響波を流体媒体を介して複合材料に結合させる段階。複合材料を伝ばんした上記音響波を受信する段階。受信した音響波から夫々の伝ばん速度Ｖ１，Ｖ２を決定する段階。複合材料の厚さを決定する手段。この決定された弾性率と速度Ｖ１とＶ２と、厚さおよび既知である組成材料の密度およびその構成順序を用いて複合材料の繊維体積率と樹脂多孔度を決定する段階。
１４．前記弾性率を決定する段階は下記段階からなる請求項１３記載の方法。複合材料の誘電特性を決定する段階。この誘電特性から弾性率を決定する段階。
１５．前記決定された誘電特性から弾性率を決定する段階は下記段階からなる請求項１３記載の方法。テストされるべき複合材料と実質的に同一の組成材料からなり、異なった枯らし状態となったサンプル複合材料をつくる段階。夫々のサンプル複合材料の弾性率、（２つの独立した率）および誘電定数を決定し、ヤング率と誘電定数の間に一つの相関を与えそして枯らし状態データベースを含むサンプル複合材料の剪断率と誘電定数の間に相関を与える段階。テストされるべき複合材料の誘電定数を決定する段階。この誘電定数と枯らし状態データベースを用いて複合材料の弾性率（２つの独立した率）からなる弾性率を決定する段階。
１６．前記音響波は超音波である請求項１３記載の方法。
１７．前記２つの音響波を伝ばんさせる段階は一方の波を縦波、他方を剪断波として伝ばんさせることからなる請求項１６記載の方法。
１８．少くとも２積の組成材料で構成され、夫々の組成材料の密度および構成順序が既知である複合材料の繊維体積率と樹脂多孔度を非破壊的に決定するための下記要件からなる装置。複合材料の弾性率を決定する手段。複合材料を通して異なる偏向をもつ２つの音響波を伝ばんさせる手段。これら音響波を複合体に結合するための流体媒体を与える手段。複合材料を伝ばんした上記音響波を受けてそれをディジタルフォーマットで出力する手段。複合材料の厚さを決定する手段。上記ディジタルフォーマットの２つの音響波を受けて夫々の速度Ｖ１，Ｖ２を決定すると共に複合材料の上記厚さおよび弾性率並びに既知の密度と構成順序を入力し、それらおよび速度Ｖ１，Ｖ２を用いて複合体の繊維体積率と樹脂多孔度を決定するプロセッサ。
１９．少くとも２種の組成材料で構成され、夫々の組成材料の厚さ、密度および構成順序が既知である複合材料の繊維体積率と樹脂多孔度を非破壊的に決定するための、下記要件からなる装置。複合材料の弾性率を決定する手段。複合材料を通して異なる偏向をもつ音響波を伝ばんさせる手段。これら音響波を複合体に結合するための流体媒体を与える手段。複合材料を伝ばんした音響波を受けてそれをディジタルフォーマットで出力する手段。受信した音響波から複合材料を通ったこれら２つの音響波の速度Ｖ１，Ｖ２を決定する手段。上記ディジタルフォーマットの音響波を受けて夫々の速度Ｖ１，Ｖ２を決定すると共に、上記弾性率並びに既知の厚さ、密度と構成順序を入力し、それらおよび速度Ｖ１，Ｖ２を用いて複合体の繊維体積率と樹脂多孔度を決定するプロセッサ。