JPH06118068A - 材料の非破壊検査装置及び方法 - Google Patents

材料の非破壊検査装置及び方法

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JPH06118068A
JPH06118068A JP3185362A JP18536291A JPH06118068A JP H06118068 A JPH06118068 A JP H06118068A JP 3185362 A JP3185362 A JP 3185362A JP 18536291 A JP18536291 A JP 18536291A JP H06118068 A JPH06118068 A JP H06118068A
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JP
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electric signal
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JP3185362A
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Yuzo Kawahara
雄三 川原
Nobuyuki Yokota
信行 横田
Mamoru Yamaji
守 山地
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 非金属材料,表面皮膜等固体材料に内在する
欠陥、材質劣化部等を迅速かつ高精度で検出する材料の
欠陥検出装置,材料の欠陥検出方法を提供すること。 【構成】 被検体9に振動を与える送信用振動子1と、
同送信用振動子を駆動する交流電気信号発生部2と、同
交流電気信号発生部の同波数を変化する周波数コントロ
ール部3と、同被検体9の振動を検出する受信用振動子
4と、同受信用振動子の出力を増巾する受信信号増巾部
5と同受信信号増巾部5の出力を表示する表示装置7
と、同受信信号増巾部の出力の音圧レベルを検出する音
圧レベル検出判断装置及びその表示装置8とを具えたこ
と。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,非金属材料,複合材料
及び表面皮膜材料等全般についてその欠陥,材質変化等
を非破壊的に検出する装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】各種産業に使用される種々の金属,非金
属材料,複合材料,表面皮膜等の非破壊検査手段の主な
ものは下記のように大別される。 (1)超音波あるいは音響波(縦波,横波)による手段 (2)X線,放射線による手段 (3)打音法による手段 すなわち(1)は金属,ファインセラミックス等の均質
材料では通常数1000KHz〜数100MHzの周波
数を用いた超音波縦波パルス波による探傷が行われてお
り、一方、コンクリート,耐火材等の比較的不均質材料
に対しては数100Hz〜数100KHzの低周波域の
パルス波(超音波あるいは音響波)が用いられている。
(2)はX線あるいは放射線の物体への透過度の差を利
用して欠陥を検知するもので装置的に大がかりになり、
また、安全上の問題等があるなど,検査に要する手間が
大きい。(3)は比較的古くから用いられている方法で
直接耳で音質を聴き分ける方法,物体内部の伝播音を振
動子,加速時計などで電気信号として検知しオシロスコ
ープ等の表示装置で判断するのである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな手段にはそれぞれ下記のような問題がある。まず
(1)では耐火材,コンクリート等の不均質材料につい
ては、材料中での音波の減衰が大きく反射波の検出が困
難なことがあり、減衰を低減するため音波の周波数を下
げると欠陥の検出能が低下し、また、音波の指向性が低
下するため多数の反射エコーが現われたり、音波のモー
ド変換が起こったりして欠陥識別能が低下する。表面粗
度(凹凸)が大きい場合には検出能が大きく低下する。
一方、接触媒質を使用することにより感度は向上する
が、多孔性物質では液状の媒質を用いることができず、
現場などにおける手間も増加し、さらにセラミックス等
の物質では平面の平滑化処理が著しく困難である。次に
(2)では装置,安全面等の問題で現場で使用する上で
大きな困難を伴う。更に(3)では、打撃による入射音
波(弾性波)が不規則な上、各種の振動モードの波が入
射し、さらに物体内部でのモード変換,共鳴等が起こる
ため得られた情報の判断には多くの経験を要し、また、
欠陥寸法等定量的判定が困難である。
【0004】本発明はこのような事情に鑑みて提案され
たもので、固体材料であれば、非金属材料,複合材料,
表面皮膜等に内在する欠陥,材質劣化部等を迅速かつ高
精度で検出する材料の欠陥検出装置,材料の欠陥検出方
法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】そのために、請求項1の
発明は、 被検体に振動を与える送信用振動子と、同送
信用振動子を駆動する交流電気信号発生部と、同交流電
気信号発生部の周波数を変化する周波数コントロール部
と、同被検体の振動を検出する受信用振動子と、同受信
用振動子の出力を増巾する受信信号増巾部と、同受信信
号増巾部の出力を表示する表示装置Aと、同受信信号増
巾部の出力の音圧レベルを検出する音圧レベル検出判断
装置及びその表示装置Bとを具えたことを特徴とする。
また請求項2の発明は、 請求項1の材料の欠陥検出装
置において、前記交流電気信号発生部及び周波数コント
ロール部にて連続的に変化する周波数を発生し、被検体
の固有振動数の前後で周波数を変化して標準的な固有振
動周波数の変化と比較して欠陥を検出することを特徴と
する。
【0006】
【作用】このような装置,方法によれば下記の作用が行
われる。 (1)100Hz〜300KHzの低周波域の振動数の
弾性波を用いることにより、気孔,多種類の粒子等を含
有する耐火材,コンクリート等の不均質物質あるいは表
皮膜中での弾性波の減衰が小さくなり、検出感度が向上
する。 (2)被検物に共振を発生するために従来のパルス波で
はなく連続波を入射することにより共振点を判断し易く
すると共に、この基本振動数を低周波側から高周波側へ
あるいはその逆方向へ連続的に変化させることにより容
易かつ迅速に共振周波数を検知することができる。 (3)表示装置として周波数計,ランプ,ブザー等をと
りつけることにより共振点を容易に読みとるのみなら
ず、欠陥有無,性状等を知ることができる。 (4)被検物表面上に合わせ振動子先端を凸状とするこ
とにより、表面との接触を行い易くし、表面前処理,接
触媒質を使用しなくとも弾性波の導入検出が可能とな
る。
【0007】
【実施例】本発明の実施例を図面について説明すると、
図1はその基本的構成を示すブロック図,図2は本発明
の第1実施例の欠陥有無を示す音圧線図,図3は図1に
おける欠陥長さと共振周波数との関係を示す線図,図4
は本発明の第2実施例の表面皮膜の検査要領及び結果を
示す説明図,図5は本発明の第3実施例の複合材料の検
査要領を示す側面図である。まず図1について本発明の
基本構成を説明すると、1,4は適宜距離を隔てて同一
の被検体9にそれぞれ当接的に付設された送信用振動
子,受信用振動子である。2は周波数コントロール部3
により制御されて所望の範囲で連続的に変化する周波数
の交流を発生し、これを送信用振動子1に与える交流電
気信号発生部、5は受信用振動子4の出力を増巾する受
信信号増巾部で、その出力はオシロスコープ,周波数
計,周波数分析器(FFT)等を含む表示装置A7によ
り表示される。6は受信信号増巾部5の出力を入力する
音圧レベル検出判断装置で、これには周波数計,ラン
プ,ブザー等よりなる表示装置B8が接続されている。
ここで、被検体9として本発明者は気孔率18%程度の
アルミナ質耐火レンガを使用して下記するように、種々
の実験を行った。
【0008】すなわち、このような装置において、送信
波の基本振動数を周波数コントロール部3により500
〜50KHzに連続的に変化させたときの表示装置7に
おける代表的なオシロスコープ図形が図2である。同図
に示すように、欠陥の存在するレンガでは無欠陥レンガ
に比べ共振周波数が低く、この周波数での両レンガの音
圧レベルには大きな差があるので容易に欠陥の判定がで
きる。また、欠陥(クラック)の長さと共振周波数との
間には図3に示すような関係にあり、この関係をあらか
じめ別の標準試験片で求めておくことにより、欠陥を定
量的に調査することが可能である。
【0009】次に、第2実施例を述べると、図4に示す
ように第1実施例とほぼ同一要領で金属母材上の表面皮
膜(溶射,有機材ライニングなど)について同様な検査
を行った。その結果は欠陥のない部分に比べ欠陥のある
部分では同様に共振周波数の低下が認められた。このよ
うに本発明により表面皮膜全般について検査が可能であ
る。さらに、図5に示すように、複合材料について試験
を行った結果、本発明では低周波域の弾性波を用いてい
るので、材質的に不均一な複合材料中においても減衰等
が小さく、容易に検査ができることが判明した。なお、
音圧レベル検出判断装置6には,あらかじめ正常な欠陥
のない被検体物9の本来の固有振動数と、標準サンプル
について欠陥の種類,形状,位置,材質変化に対応した
固有振動数の変化傾向を入力しておいて、実測した振動
数とを対比させて、欠陥あるいは材質変化の有無を判定
し、異常があれば表示装置8でランプが点灯し、ブザー
が鳴るようにしてある。
【0010】この入射波の基本周波数を被検物(正常
材)の固有振動数前後の値間を自動あるいは手動で連続
的に変化できる装置としたので、下記の効果が奏せられ
る。 (1)検査時には被検物(正常材)の固有振動数をあら
かじめ求めておくとともに、標準サンプルについて欠陥
種類形状,位置あるいは材質変化に対応した固有振動数
の変化傾向を求めておき、この結果と対比することによ
り、欠陥あるいは材質変化の判定を行うことができる。 (2)表面の粗度が大きい被検物に対しても振動子を接
触することが容易なように振動子先端を凸状とした。こ
れにより数mm程度の凹凸が存在する多孔状の表面にお
いても前処理なしに、そのまま一定圧力で振動子をおさ
えつけることにより探傷が可能となった。 (3)本発明の装置は小型かつ軽量のため現場等へ自由
に持ち運びでき,かつ共振周波数の部分でランプ点燈,
ブザー音等の表示を行うことにより簡単に欠陥の有無の
検査ができる。 (4)必要に応じてマイコン等情報判断処理,表示装置
あるいはロボット化することにより自動探傷を行うこと
もできる。 (5)本発明は金属材料の欠陥の試験に適用できること
はいうまでもない。 (6)このような手段により、従来法では不可能であっ
た非金属材料,複合材料及び表面皮膜等に内在する各種
欠陥,材質劣化等を迅速かつ高精度で検出することが可
能となった。また、本発明の方法は金属あるいは音波の
伝播の可能な固体物質であればどの様なものにでも適用
可能である。
【0011】
【発明の効果】要するに本発明装置によれば、 被検体
に振動を与える送信用振動子と、同送信用振動子を駆動
する交流電気信号発生部と、同交流電気信号発生部の周
波数を変化する周波数コントロール部と、周波検体の振
動を検出する受信用振動子と、同受信用振動子の出力を
増巾する受信信号増巾部と、同受信信号増巾部の出力を
表示する表示装置Aと、同受信信号増巾部の出力の音圧
レベルを検出する音圧レベル検出判断装置及びその表示
装置Bとを具えたことにより、また本発明方法によれ
ば、 請求項1の材料の欠陥検出装置において、前記交
流電気信号発生部及び周波数コントロール部にて連続的
に変化する周波数を発生し、被検体の固有振動数の前後
で周波数を変化して標準的な固有振動周波数の変化と比
較して欠陥を検出することにより、それぞれ固体材料で
あれば、非金属材料,複合材料,表面皮膜等に内在する
欠陥,材質劣化部等を迅速かつ高精度で検出する材料の
欠陥検出装置,材料の欠陥検出方法を得るから本発明は
産業上極めて有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法及び装置の基本的構成を示すブロッ
ク図である。
【図2】本発明の第1実施例の欠陥有無を示す音圧線図
である。
【図3】図1における欠陥長さと共振周波数との関係を
示す線図である。
【図4】本発明の第2実施例の表面皮膜の検査要領及び
結果を示す説明図である。
【図5】本発明の第3実施例の複合材料の検査要領を示
す側面図である。
【符号の説明】
1 送信振動子 2 交流信号発生部 3 周波数コントロール部 4 受信用振動子 5 受信信号増幅部 6 音圧レベル検出判断装置 7 表示装置A 8 表示装置B 9 被検体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検体に振動を与える送信用振動子と、同
    送信用振動子を駆動する交流電気信号発生部と、同交流
    電気信号発生部の周波数を変化する周波数コントロール
    部と、同被検体の振動を検出する受信用振動子と、同受
    信用振動子の出力を増巾する受信信号増巾部と、同受信
    信号増巾部の出力を表示する表示装置Aと、同受信信号
    増巾部の出力の音圧レベルを検出する音圧レベル検出判
    断装置及びその表示装置Bとを具えたことを特徴とする
    材料の欠陥検出装置。
  2. 【請求項2】請求項1の材料の欠陥検出装置において、
    前記交流電気信号発生部及び周波数コントロール部にて
    連続的に変化する周波数を発生し、被検体の固有振動数
    の前後で周波数を変化して標準的な固有振動周波数の変
    化と比較して欠陥を検出することを特徴とする材料の欠
    陥検出方法。
JP3185362A 1991-06-28 1991-06-28 材料の非破壊検査装置及び方法 Withdrawn JPH06118068A (ja)

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