JPH0618488A - 複合材の超音波探傷検査方法 - Google Patents
複合材の超音波探傷検査方法Info
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- JPH0618488A JPH0618488A JP4178274A JP17827492A JPH0618488A JP H0618488 A JPH0618488 A JP H0618488A JP 4178274 A JP4178274 A JP 4178274A JP 17827492 A JP17827492 A JP 17827492A JP H0618488 A JPH0618488 A JP H0618488A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】複合材を非破壊で検査し、欠陥性状を適確に識
別判断できるようにする。 【構成】探触子１２ａから送信された超音波は、被検体
１１を透過して探触子１２ｂで受信され、超音波探傷器
１５のＣＲＴ１６上にその受信波形１７が表示される。
また、この受信波は周波数分析器１８により周波数分析
され、その結果としてＣＲＴ１９上に周波数分析波形１
１０が表示される。
別判断できるようにする。 【構成】探触子１２ａから送信された超音波は、被検体
１１を透過して探触子１２ｂで受信され、超音波探傷器
１５のＣＲＴ１６上にその受信波形１７が表示される。
また、この受信波は周波数分析器１８により周波数分析
され、その結果としてＣＲＴ１９上に周波数分析波形１
１０が表示される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炭素繊維強化樹脂系複
合材（Carbon Fiber Reinforced Plastics Composite M
aterials）を非破壊で検査して、その欠陥性状を識別評
価するのに好適な複合材の超音波探傷検査方法に関す
る。
合材（Carbon Fiber Reinforced Plastics Composite M
aterials）を非破壊で検査して、その欠陥性状を識別評
価するのに好適な複合材の超音波探傷検査方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】航空宇宙機器等の構造強度部材に適用さ
れる炭素繊維強化樹脂系複合材（以下単に複合材と称
す）の検査方法として、従来から超音波探傷検査方法と
放射線透過検査方法が知られている。通常、この両検査
方法を併用して複合材の検査を行っている。即ち、ガス
ホール等の体積欠陥に対しては放射線透過検査方法を適
用し、層間剥離、亀裂等の面状欠陥については超音波探
傷検査方法を適用している。
れる炭素繊維強化樹脂系複合材（以下単に複合材と称
す）の検査方法として、従来から超音波探傷検査方法と
放射線透過検査方法が知られている。通常、この両検査
方法を併用して複合材の検査を行っている。即ち、ガス
ホール等の体積欠陥に対しては放射線透過検査方法を適
用し、層間剥離、亀裂等の面状欠陥については超音波探
傷検査方法を適用している。
【０００３】しかしながら、従来の超音波探傷検査方法
では、複合材製造時に発生する層間剥離（Delaminatio
n；以下デラミネーションと称す）と層間に密集または
線状に分布するマイクロボイドとの区別、識分けは困難
であり、従来は何れもデラミネーション欠陥として検知
され評価されていた。従って、このデラミネーションと
マイクロボイドの性状が正しく識別評価できれば、複合
材成形加工プロセス時にデラミネーションやマイクロボ
イド等の欠陥が発生しないように適確な欠陥発生防止策
が打てる。そればかりでなく、その部材の使用可否等を
判定する上でも極めて有用となる。以下、従来の超音波
探傷検査方法による複合材の検査について詳述する。
では、複合材製造時に発生する層間剥離（Delaminatio
n；以下デラミネーションと称す）と層間に密集または
線状に分布するマイクロボイドとの区別、識分けは困難
であり、従来は何れもデラミネーション欠陥として検知
され評価されていた。従って、このデラミネーションと
マイクロボイドの性状が正しく識別評価できれば、複合
材成形加工プロセス時にデラミネーションやマイクロボ
イド等の欠陥が発生しないように適確な欠陥発生防止策
が打てる。そればかりでなく、その部材の使用可否等を
判定する上でも極めて有用となる。以下、従来の超音波
探傷検査方法による複合材の検査について詳述する。
【０００４】まず、複合材の超音波探傷検査では主とし
て透過法が適用されている。この透過法による超音波探
傷検査は、入射超音波に対しての透過超音波の減衰度合
いを一定波高レベルでマップ化するもので、被検体を透
過してきた受信超音波の強弱、即ち減衰の度合いによっ
て、欠陥の有無、または欠陥の程度（サイズ、形状）、
エリアを検出するものである。この超透過法による従来
の超音波探傷検査システムの概念図を図４に示す。
て透過法が適用されている。この透過法による超音波探
傷検査は、入射超音波に対しての透過超音波の減衰度合
いを一定波高レベルでマップ化するもので、被検体を透
過してきた受信超音波の強弱、即ち減衰の度合いによっ
て、欠陥の有無、または欠陥の程度（サイズ、形状）、
エリアを検出するものである。この超透過法による従来
の超音波探傷検査システムの概念図を図４に示す。
【０００５】図４に示すように、この方法では、被検体
４１（複合材）に探触子４２ａより超音波（通常、周波
数は１〜１０MHz ）をその一方の面より入射させ、他方
の面側に配置した受信用の探触子４２ｂで被検体４１を
透過してきた超音波を受信する。被検体４１をスキャン
しながら、受信した透過超音波の波形（受信波形）４８
を超音波探傷器４６のＣＲＴ４７上に表示する。
４１（複合材）に探触子４２ａより超音波（通常、周波
数は１〜１０MHz ）をその一方の面より入射させ、他方
の面側に配置した受信用の探触子４２ｂで被検体４１を
透過してきた超音波を受信する。被検体４１をスキャン
しながら、受信した透過超音波の波形（受信波形）４８
を超音波探傷器４６のＣＲＴ４７上に表示する。
【０００６】この受信波形４７の挙動を被検体４１全体
について，図５に示すように欠陥平面画像５１として記
録表示する。これは、一定波高レベル（例えば、ＣＲＴ
フルスケールの４０％の高さ）より大きい減衰が起こる
エリアをＣ−Ｓｃａｎ Ｒｅｃｏｒｄ（図示せず）に記
録表示することにより行われる。
について，図５に示すように欠陥平面画像５１として記
録表示する。これは、一定波高レベル（例えば、ＣＲＴ
フルスケールの４０％の高さ）より大きい減衰が起こる
エリアをＣ−Ｓｃａｎ Ｒｅｃｏｒｄ（図示せず）に記
録表示することにより行われる。
【０００７】図５に示す欠陥平面画像５１の例では、欠
陥エリア５２ａ，５２ｂおよび欠陥のない健全エリア５
３の位置範囲を示す欠陥分布図（記録）が得られる。欠
陥エリア５２ａはマイクロボイドによるものであり、欠
陥エリア５２ｂはデラミネーションによるものである。
しかし、実際には、エリア５２ａ，５２ｂがマイクロボ
イド、デラミネーションのいずれによるものかは識別で
きない。
陥エリア５２ａ，５２ｂおよび欠陥のない健全エリア５
３の位置範囲を示す欠陥分布図（記録）が得られる。欠
陥エリア５２ａはマイクロボイドによるものであり、欠
陥エリア５２ｂはデラミネーションによるものである。
しかし、実際には、エリア５２ａ，５２ｂがマイクロボ
イド、デラミネーションのいずれによるものかは識別で
きない。
【０００８】以上に述べた従来の透過法による超音波探
傷検査では、マイクロボイド、デラミネーション等の欠
陥部分での透過超音波の減衰を検知し、欠陥の位置、エ
リアをマップ化しているのみであり、マイクロボイドと
デラミネーションの欠陥性状を識別することは不可能で
あった。
傷検査では、マイクロボイド、デラミネーション等の欠
陥部分での透過超音波の減衰を検知し、欠陥の位置、エ
リアをマップ化しているのみであり、マイクロボイドと
デラミネーションの欠陥性状を識別することは不可能で
あった。
【０００９】さて、複合材の超音波探傷検査では、上記
の透過法の他、反射法が適用されることもある。この反
射法による従来の超音波探傷検査システムの概念図を図
６に示す。
の透過法の他、反射法が適用されることもある。この反
射法による従来の超音波探傷検査システムの概念図を図
６に示す。
【００１０】この方法では、図６に示すように、被検体
６１を対象として探触子６２の１個により超音波を送受
信し、超音波探傷器６５に欠陥からの反射波が検知され
るか否かによって探傷される。
６１を対象として探触子６２の１個により超音波を送受
信し、超音波探傷器６５に欠陥からの反射波が検知され
るか否かによって探傷される。
【００１１】図６において、探触子６２から超音波が被
検体６１に送信され、被検体６１で反射された超音波
（反射波）は探触子６２で受信される。探触子６２で受
信された反射波は、超音波探傷器６５のＣＲＴ６６上に
その波形が表示される。ＣＲＴ６６上には被検体６１の
表面での反射波（表面波）の波形（表面波形）６７ａ、
被検体６１の底面での反射波（底面波）の波形（底面波
形）６７ｃが表示される。マイクロボイド６３またはデ
ラミネーション６４等の欠陥があれば、その部分での反
射波（欠陥波）の波形（欠陥波形）６７ｂが、ＣＲＴ６
６上の表面波形６７ａと底面波形６７ｃの間に現れる。
検体６１に送信され、被検体６１で反射された超音波
（反射波）は探触子６２で受信される。探触子６２で受
信された反射波は、超音波探傷器６５のＣＲＴ６６上に
その波形が表示される。ＣＲＴ６６上には被検体６１の
表面での反射波（表面波）の波形（表面波形）６７ａ、
被検体６１の底面での反射波（底面波）の波形（底面波
形）６７ｃが表示される。マイクロボイド６３またはデ
ラミネーション６４等の欠陥があれば、その部分での反
射波（欠陥波）の波形（欠陥波形）６７ｂが、ＣＲＴ６
６上の表面波形６７ａと底面波形６７ｃの間に現れる。
【００１２】この反射法による超音波探傷検査では、通
常、欠陥が顕著なデラミネーション６４の場合には、は
っきりした欠陥波形６７ｂが超音波探傷器６５のＣＲＴ
６６上に認められるが、マイクロボイド６３の場合に
は、このマイクロボイド６３による反射波は得られず、
底面波が大きく減衰するのみで、はっきりした欠陥波形
６７ｂが超音波探傷器６５のＣＲＴ６６上に認められな
い。
常、欠陥が顕著なデラミネーション６４の場合には、は
っきりした欠陥波形６７ｂが超音波探傷器６５のＣＲＴ
６６上に認められるが、マイクロボイド６３の場合に
は、このマイクロボイド６３による反射波は得られず、
底面波が大きく減衰するのみで、はっきりした欠陥波形
６７ｂが超音波探傷器６５のＣＲＴ６６上に認められな
い。
【００１３】このように、従来の反射法による超音波探
傷検査では、超音波探傷器６５のＣＲＴ６６上の表面波
形６７ａと底面波形６７ｃの間に何らかの反射波形（欠
陥波形）６７ｂが得られる場合はデラミネーション欠陥
であり、欠陥波形６７ｂが得られず、底面波形６７ｃが
大きく減衰している場合はマイクロボイド欠陥であると
推定はできる。しかし、両者を適確に識別することはで
きなかった。
傷検査では、超音波探傷器６５のＣＲＴ６６上の表面波
形６７ａと底面波形６７ｃの間に何らかの反射波形（欠
陥波形）６７ｂが得られる場合はデラミネーション欠陥
であり、欠陥波形６７ｂが得られず、底面波形６７ｃが
大きく減衰している場合はマイクロボイド欠陥であると
推定はできる。しかし、両者を適確に識別することはで
きなかった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】複合材が航空宇宙機器
等の構造強度部材に多用される中にあって、この複合材
の製造時に発生する欠陥、即ちデラミネーション（層間
剥離）とマイクロボイドを正しく評価、判断する技法が
必要となっている。しかし、これらの欠陥を識別する非
破壊検査方法は未だ確立されていない。
等の構造強度部材に多用される中にあって、この複合材
の製造時に発生する欠陥、即ちデラミネーション（層間
剥離）とマイクロボイドを正しく評価、判断する技法が
必要となっている。しかし、これらの欠陥を識別する非
破壊検査方法は未だ確立されていない。
【００１５】前述したように、従来の複合材の非破壊検
査方法には、放射線透過検査方法と超音波探傷検査方法
があり、ガスホール等の体積欠陥に対しては放射線透過
検査方法（主としてＸ線）を適用し、デラミネーション
（層間剥離）、マイクロボイド等の面状欠陥に対しては
超音波探傷検査方法を適用するというように、両検査方
法を併用していた。しかし、面状欠陥に対して適用され
ている従来の超音波探傷検査方法では、デラミネーショ
ンとマイクロボイドとの仕分けは困難で、すべてデラミ
ネーションとして扱われていた。このような状況では、
複合材の製造加工プロセスで発生するそれぞれの欠陥を
防止する手が打てないのみならず、デラミネーションと
マイクロボイドとを誤診していると言っても過言ではな
い。
査方法には、放射線透過検査方法と超音波探傷検査方法
があり、ガスホール等の体積欠陥に対しては放射線透過
検査方法（主としてＸ線）を適用し、デラミネーション
（層間剥離）、マイクロボイド等の面状欠陥に対しては
超音波探傷検査方法を適用するというように、両検査方
法を併用していた。しかし、面状欠陥に対して適用され
ている従来の超音波探傷検査方法では、デラミネーショ
ンとマイクロボイドとの仕分けは困難で、すべてデラミ
ネーションとして扱われていた。このような状況では、
複合材の製造加工プロセスで発生するそれぞれの欠陥を
防止する手が打てないのみならず、デラミネーションと
マイクロボイドとを誤診していると言っても過言ではな
い。
【００１６】本発明は、上記事情に鑑みて成されたもの
であり、その目的は、複合材を非破壊で検査して、従来
の検査方法では欠陥の性状評価までは不可能であったも
のを、欠陥を適確に識別判断できるようにした複合材の
超音波探傷検査方法を提供することにある。
であり、その目的は、複合材を非破壊で検査して、従来
の検査方法では欠陥の性状評価までは不可能であったも
のを、欠陥を適確に識別判断できるようにした複合材の
超音波探傷検査方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は、複合材に送信
された超音波（入射超音波）がマイクロボイドを透過ま
たは反射する場合は、その高周波帯域成分が吸収、カッ
トされるが、デラミネーションを透過または反射した場
合は、そのようなことはないという点に着目して、複合
材の超音波探傷検査時に、受信超音波に対して周波数分
析を行うことで、超音波の欠陥性状の違いを反映した周
波数特性を検出するようにしたことを特徴とする。
された超音波（入射超音波）がマイクロボイドを透過ま
たは反射する場合は、その高周波帯域成分が吸収、カッ
トされるが、デラミネーションを透過または反射した場
合は、そのようなことはないという点に着目して、複合
材の超音波探傷検査時に、受信超音波に対して周波数分
析を行うことで、超音波の欠陥性状の違いを反映した周
波数特性を検出するようにしたことを特徴とする。
【００１８】
【作用】複合材に超音波を入射させて、その複合材を透
過または複合材から反射してくる超音波を受信して、そ
の周波数や波形等を分析する。このとき、受信超音波の
周波数分析波形から、欠陥の性状の違いを反映した超音
波の周波数特性を検出することができる。
過または複合材から反射してくる超音波を受信して、そ
の周波数や波形等を分析する。このとき、受信超音波の
周波数分析波形から、欠陥の性状の違いを反映した超音
波の周波数特性を検出することができる。
【００１９】欠陥がマイクロボイドであれば、入射超音
波がマイクロボイドによってその高周波帯域成分（短波
長成分）を吸収、カットされるために、入射超音波の周
波数帯域のピークの位置に対して受信超音波（透過また
は反射してくる超音波）の周波数帯域のピークの位置が
低周波側に移行する。
波がマイクロボイドによってその高周波帯域成分（短波
長成分）を吸収、カットされるために、入射超音波の周
波数帯域のピークの位置に対して受信超音波（透過また
は反射してくる超音波）の周波数帯域のピークの位置が
低周波側に移行する。
【００２０】これに対して、欠陥がデラミネーションで
あれば、入射超音波の高周波帯域成分（短波長成分）が
吸収、カットされることはないので、周波数分析波形に
おける周波数帯域のピークの移動変化はない。このよう
に周波数特性がデラミネーションとマイクロボイドで顕
著に異なっている。この周波数特性の違いにより、デラ
ミネーションなのかマイクロボイドなのか欠陥性状を識
別評価することができる。
あれば、入射超音波の高周波帯域成分（短波長成分）が
吸収、カットされることはないので、周波数分析波形に
おける周波数帯域のピークの移動変化はない。このよう
に周波数特性がデラミネーションとマイクロボイドで顕
著に異なっている。この周波数特性の違いにより、デラ
ミネーションなのかマイクロボイドなのか欠陥性状を識
別評価することができる。
【００２１】また、欠陥の種類、性状が識別できるの
で、複合材製造時に発生するそれぞれの欠陥に即応した
欠陥発生防止策が未然に打てる。そればかりか、検出さ
れた欠陥部材に対する使用可否を含めた複合材の品質評
価において、適確な判断ができる。
で、複合材製造時に発生するそれぞれの欠陥に即応した
欠陥発生防止策が未然に打てる。そればかりか、検出さ
れた欠陥部材に対する使用可否を含めた複合材の品質評
価において、適確な判断ができる。
【００２２】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。まず、本発明の第１実施例について述べる。図１
は、本実施例に係る透過法による超音波探傷検査システ
ムの構成を示すものである。
する。まず、本発明の第１実施例について述べる。図１
は、本実施例に係る透過法による超音波探傷検査システ
ムの構成を示すものである。
【００２３】このシステムでは、被検体（複合材）１１
を挟むように一対の探触子１２ａ，ｂが互いに対向して
配置され、被検体１１上をスキャンするようになってい
る。また、この探触子１２ａ，ｂは超音波探傷器１５に
接続されている。探触子１２ａは被検体１１に超音波を
送信し、探触子１２ｂは被検体１１を透過してきた超音
波を受信する。探触子１２ｂで受信された透過超音波
（受信波）は超音波探傷器１５に送られる。超音波探傷
器１５はＣＲＴ１６を具備しており、受信された超音波
を受信波形１７としてＣＲＴ１６上に表示する。このＣ
ＲＴ１６上の座標軸を例えば縦軸は受信波の波高値を示
し、横軸は時間を示すというようにあらかじめ設定して
おく。
を挟むように一対の探触子１２ａ，ｂが互いに対向して
配置され、被検体１１上をスキャンするようになってい
る。また、この探触子１２ａ，ｂは超音波探傷器１５に
接続されている。探触子１２ａは被検体１１に超音波を
送信し、探触子１２ｂは被検体１１を透過してきた超音
波を受信する。探触子１２ｂで受信された透過超音波
（受信波）は超音波探傷器１５に送られる。超音波探傷
器１５はＣＲＴ１６を具備しており、受信された超音波
を受信波形１７としてＣＲＴ１６上に表示する。このＣ
ＲＴ１６上の座標軸を例えば縦軸は受信波の波高値を示
し、横軸は時間を示すというようにあらかじめ設定して
おく。
【００２４】超音波探傷器１５には周波数分析器１８と
Ｃ−Ｓｃａｎ Ｒｅｃｏｒｄ（図示せず）が接続されて
いる。周波数分析器１８はＣＲＴ１９を具備し、ＣＲＴ
１９上の座標軸を例えば縦軸は受信波の波高値を示し、
横軸は周波数を示すというようにあらかじめ設定してお
く。この周波数分析器１８は超音波探傷器１５から送ら
れてきた受信波の周波数分析を行い、そのＣＲＴ１９上
に周波数分析波形１１０を表示する。
Ｃ−Ｓｃａｎ Ｒｅｃｏｒｄ（図示せず）が接続されて
いる。周波数分析器１８はＣＲＴ１９を具備し、ＣＲＴ
１９上の座標軸を例えば縦軸は受信波の波高値を示し、
横軸は周波数を示すというようにあらかじめ設定してお
く。この周波数分析器１８は超音波探傷器１５から送ら
れてきた受信波の周波数分析を行い、そのＣＲＴ１９上
に周波数分析波形１１０を表示する。
【００２５】超音波探傷器１５に接続されているＣ−Ｓ
ｃａｎ Ｒｅｃｏｒｄは、超音波探傷器１５のＣＲＴ１
６上での受信波形の挙動を、被検体１１全体について，
欠陥平面画像として記録表示する。つぎに、このシステ
ムを用いた超音波探傷検査方法を図１を用いて説明す
る。
ｃａｎ Ｒｅｃｏｒｄは、超音波探傷器１５のＣＲＴ１
６上での受信波形の挙動を、被検体１１全体について，
欠陥平面画像として記録表示する。つぎに、このシステ
ムを用いた超音波探傷検査方法を図１を用いて説明す
る。
【００２６】図１において、探触子１２ａから被検体
（複合材）１１に超音波（通常、周波数は１〜１０MHz
）の送信を行い、探触子１２ｂで被検体１１を透過し
てきた超音波（透過超音波）を受信する。探触子１２ｂ
で受信された透過超音波（受信波）は超音波探傷器１５
に送られる。超音波探傷器１５は、受信波を受信波形１
７としてＣＲＴ１６上に表示すると供に、超音波探傷器
１５に接続されたＣ−Ｓｃａｎ Ｒｅｃｏｒｄに受信波
形１７の挙動情報を送る。
（複合材）１１に超音波（通常、周波数は１〜１０MHz
）の送信を行い、探触子１２ｂで被検体１１を透過し
てきた超音波（透過超音波）を受信する。探触子１２ｂ
で受信された透過超音波（受信波）は超音波探傷器１５
に送られる。超音波探傷器１５は、受信波を受信波形１
７としてＣＲＴ１６上に表示すると供に、超音波探傷器
１５に接続されたＣ−Ｓｃａｎ Ｒｅｃｏｒｄに受信波
形１７の挙動情報を送る。
【００２７】このとき、超音波探傷器１５のＣＲＴ１６
上に表示された受信波形１７の波高値を観察すれば、そ
の減衰程度で、マイクロボイド、デラミネーション等の
欠陥の有無が分かる。
上に表示された受信波形１７の波高値を観察すれば、そ
の減衰程度で、マイクロボイド、デラミネーション等の
欠陥の有無が分かる。
【００２８】図１において、探触子１２ａ，１２ｂが、
マイクロボイド１３の位置に対応しているときは、入射
超音波に対して透過超音波の減衰が大きく、超音波探傷
器１５のＣＲＴ１６上の受信波形１７が低い波高値を示
す。また、探触子１２ａ，１２ｂが健全な部分（欠陥の
ない部分）の位置に対応しているときは、透過超音波の
減衰が小さくなる。さらに、探触子１２ａ，１２ｂが、
デラミネーション１４の存在する位置に移動すると、再
び透過超音波の減衰が起こり、超音波探傷器１５のＣＲ
Ｔ１６上の受信波形１７が低い波高値を示す。
マイクロボイド１３の位置に対応しているときは、入射
超音波に対して透過超音波の減衰が大きく、超音波探傷
器１５のＣＲＴ１６上の受信波形１７が低い波高値を示
す。また、探触子１２ａ，１２ｂが健全な部分（欠陥の
ない部分）の位置に対応しているときは、透過超音波の
減衰が小さくなる。さらに、探触子１２ａ，１２ｂが、
デラミネーション１４の存在する位置に移動すると、再
び透過超音波の減衰が起こり、超音波探傷器１５のＣＲ
Ｔ１６上の受信波形１７が低い波高値を示す。
【００２９】この受信波形１７の挙動を、被検体１１全
体について、欠陥平面画像として記録表示する。これ
は、一定波高レベル（例えば、ＣＲＴフルスケールの４
０％の高さ）に受信波形１７の波高値が満たないエリア
（欠陥エリア）を超音波探傷器１５に接続されたＣ−Ｓ
ｃａｎ Ｒｅｃｏｒｄに記録表示することにより行われ
る。この欠陥平面画像から欠陥エリアと欠陥のない健全
エリアの位置範囲を示す欠陥分布図（記録）が得られる
が、この画像では欠陥の性状は識別できない。
体について、欠陥平面画像として記録表示する。これ
は、一定波高レベル（例えば、ＣＲＴフルスケールの４
０％の高さ）に受信波形１７の波高値が満たないエリア
（欠陥エリア）を超音波探傷器１５に接続されたＣ−Ｓ
ｃａｎ Ｒｅｃｏｒｄに記録表示することにより行われ
る。この欠陥平面画像から欠陥エリアと欠陥のない健全
エリアの位置範囲を示す欠陥分布図（記録）が得られる
が、この画像では欠陥の性状は識別できない。
【００３０】さて、受信波形１７の減衰の大きい欠陥エ
リアについては、超音波探傷器１５に接続された周波数
分析器１８によって、その欠陥エリアを透過した受信超
音波の周波数分析が行なわれる。周波数分析器１８はＣ
ＲＴ１９上に周波数分析波形１１０を表示する。この周
波数分析波形１１０には、欠陥の性状の違いが顕著に現
れる。これは欠陥の性状によって受信超音波の周波数特
性が異なるためである。以下、欠陥の性状別に超音波の
周波数特性を図３を用いて説明する。
リアについては、超音波探傷器１５に接続された周波数
分析器１８によって、その欠陥エリアを透過した受信超
音波の周波数分析が行なわれる。周波数分析器１８はＣ
ＲＴ１９上に周波数分析波形１１０を表示する。この周
波数分析波形１１０には、欠陥の性状の違いが顕著に現
れる。これは欠陥の性状によって受信超音波の周波数特
性が異なるためである。以下、欠陥の性状別に超音波の
周波数特性を図３を用いて説明する。
【００３１】図３は、欠陥の性状別に超音波の周波数特
性を示したもので、同図（Ａ）はマイクロボイドにおけ
る周波数特性、同図（Ｂ）はデラミネーションにおける
周波数特性を示したものである。
性を示したもので、同図（Ａ）はマイクロボイドにおけ
る周波数特性、同図（Ｂ）はデラミネーションにおける
周波数特性を示したものである。
【００３２】欠陥がマイクロボイド１３の場合には、図
３（Ａ）に示す通り、入射超音波の周波数帯域のピーク
（例えば５MHz ）に対して、受信超音波の周波数帯域の
ピークが低周波側に移行する（例えば５MHz から２MHz
に移行）。これはマイクロボイド１３によって、入射超
音波の高周波帯域成分（短波長成分）が吸収、カットさ
れるためである。
３（Ａ）に示す通り、入射超音波の周波数帯域のピーク
（例えば５MHz ）に対して、受信超音波の周波数帯域の
ピークが低周波側に移行する（例えば５MHz から２MHz
に移行）。これはマイクロボイド１３によって、入射超
音波の高周波帯域成分（短波長成分）が吸収、カットさ
れるためである。
【００３３】欠陥がデラミネーション１４の場合には、
図３（Ｂ）に示す通り、入射超音波の周波数帯域のピー
ク（例えば５MHz ）に対して受信超音波の周波数帯域成
分の移動変化は認めらず、入射超音波の周波数帯域のピ
ークと殆ど同じである。
図３（Ｂ）に示す通り、入射超音波の周波数帯域のピー
ク（例えば５MHz ）に対して受信超音波の周波数帯域成
分の移動変化は認めらず、入射超音波の周波数帯域のピ
ークと殆ど同じである。
【００３４】以上詳述したように、欠陥がマイクロボイ
ドであれば、受信超音波の周波数帯域のピークが低周波
側に移行し、欠陥がデラミネーションであれば受信超音
波の周波数帯域成分の変動はないというように、欠陥の
性状によって超音波の周波数特性が顕著に異なってい
る。
ドであれば、受信超音波の周波数帯域のピークが低周波
側に移行し、欠陥がデラミネーションであれば受信超音
波の周波数帯域成分の変動はないというように、欠陥の
性状によって超音波の周波数特性が顕著に異なってい
る。
【００３５】このように受信超音波の周波数帯域成分の
移動有無（超音波の周波数特性）を観察、見分けること
によって、マイクロボイドとデラミネーションの欠陥の
性状を識別評価することができる。つぎに本発明の第２
実施例について述べる。図２は、本実施例に係る反射法
による超音波探傷検査システムの構成を示すものであ
る。
移動有無（超音波の周波数特性）を観察、見分けること
によって、マイクロボイドとデラミネーションの欠陥の
性状を識別評価することができる。つぎに本発明の第２
実施例について述べる。図２は、本実施例に係る反射法
による超音波探傷検査システムの構成を示すものであ
る。
【００３６】図２において、探触子２２は被検体２１の
一方の面側に配置され、被検体２１上をスキャンするよ
うになっている。探触子２２は超音波探傷器２５に接続
されている。
一方の面側に配置され、被検体２１上をスキャンするよ
うになっている。探触子２２は超音波探傷器２５に接続
されている。
【００３７】超音波探傷器２５はＣＲＴ２６を具備し、
ＣＲＴ２６上に探触子２２で受信された被検体２１から
の反射波の波形（反射波形）２７を表示するようになっ
ている。このＣＲＴ２６の座標軸を例えば縦軸は反射波
の波高値を示し、横軸は時間を示すというようにあらか
じめ設定しておく。この超音波探傷器２５には周波数分
析器２８が接続されている。
ＣＲＴ２６上に探触子２２で受信された被検体２１から
の反射波の波形（反射波形）２７を表示するようになっ
ている。このＣＲＴ２６の座標軸を例えば縦軸は反射波
の波高値を示し、横軸は時間を示すというようにあらか
じめ設定しておく。この超音波探傷器２５には周波数分
析器２８が接続されている。
【００３８】周波数分析器２８はＣＲＴ２９を具備し、
ＣＲＴ２９の座標軸は、例えば縦軸は反射波の波高値を
示し、横軸は周波数を示すというようにあらかじめ設定
しておく。この周波数分析器２８は超音波探傷器２５か
ら送られてきた受信波の周波数分析を行い、そのＣＲＴ
２９上に周波数分析波形２１０を表示する。つぎに、こ
のシステムを用いた超音波探傷検査方法を図２を用いて
説明する。
ＣＲＴ２９の座標軸は、例えば縦軸は反射波の波高値を
示し、横軸は周波数を示すというようにあらかじめ設定
しておく。この周波数分析器２８は超音波探傷器２５か
ら送られてきた受信波の周波数分析を行い、そのＣＲＴ
２９上に周波数分析波形２１０を表示する。つぎに、こ
のシステムを用いた超音波探傷検査方法を図２を用いて
説明する。
【００３９】被検体２１に探触子２２より超音波を送信
し、同探触子２２で被検体２１で反射された超音波（反
射波）を受信する。受信された反射波は超音波探傷器２
５に送られ、ＣＲＴ２６上にその波形（反射波形）２７
が表示される。
し、同探触子２２で被検体２１で反射された超音波（反
射波）を受信する。受信された反射波は超音波探傷器２
５に送られ、ＣＲＴ２６上にその波形（反射波形）２７
が表示される。
【００４０】この反射波形２７は、被検体２１の表面で
の反射波（表面波）の波形（表面波形）２７ａ、欠陥で
の反射波（欠陥波）の波形（欠陥波形）２７ｂおよび被
検体２１の底面での反射波（底面波）の波形（底面波
形）２７ｃで構成される。この反射波形２７を観察する
ことで、欠陥の有無が検出できる。
の反射波（表面波）の波形（表面波形）２７ａ、欠陥で
の反射波（欠陥波）の波形（欠陥波形）２７ｂおよび被
検体２１の底面での反射波（底面波）の波形（底面波
形）２７ｃで構成される。この反射波形２７を観察する
ことで、欠陥の有無が検出できる。
【００４１】図２において、探触子２２がマイクロボイ
ド２３の位置に対応しているときは、ＣＲＴ２６上に欠
陥波形２７ｂは表示されず、表面波形２７ａと大きく減
衰した底面波形２７ｃが表示される。これはマイクロボ
イド２３では超音波の反射が起こらないためである。
ド２３の位置に対応しているときは、ＣＲＴ２６上に欠
陥波形２７ｂは表示されず、表面波形２７ａと大きく減
衰した底面波形２７ｃが表示される。これはマイクロボ
イド２３では超音波の反射が起こらないためである。
【００４２】また、探触子２２がデラミネーション２４
の位置に対応しているときは、表面波形２７ａと大きく
減衰した底面波形２７ｃの他に、欠陥波形２７ｂが、Ｃ
ＲＴ２６上の表面波形２７ａと底面波形２７ｃの間（板
厚範囲）に表示される。ただしこのデラミネーション２
４が顕著なものでなければ、はっきりとした欠陥波形２
７ｂはＣＲＴ２６上に表示されない。
の位置に対応しているときは、表面波形２７ａと大きく
減衰した底面波形２７ｃの他に、欠陥波形２７ｂが、Ｃ
ＲＴ２６上の表面波形２７ａと底面波形２７ｃの間（板
厚範囲）に表示される。ただしこのデラミネーション２
４が顕著なものでなければ、はっきりとした欠陥波形２
７ｂはＣＲＴ２６上に表示されない。
【００４３】上記したように、欠陥の性状により反射波
形２７の表示状態が異なるので、このことを利用して、
欠陥の性状を推定はできる。しかし、適確に識別はでき
ない。
形２７の表示状態が異なるので、このことを利用して、
欠陥の性状を推定はできる。しかし、適確に識別はでき
ない。
【００４４】そこで本実施例では、前記第１実施例と同
様にして、底面波の周波数分析を行う。即ち超音波探傷
器２５に接続された周波数分析器２８は、底面波の周波
数分析を行い、そのＣＲＴ２９上に周波数分析波形２１
０を表示する。本実施例においても欠陥の性状による受
信超音波の周波数特性は第１実施例と同様なので、周波
数分析波形２１０にその特性が顕著に現れる。以下、そ
の周波数特性について、前記第１実施例と同様に図３を
用いて説明する。
様にして、底面波の周波数分析を行う。即ち超音波探傷
器２５に接続された周波数分析器２８は、底面波の周波
数分析を行い、そのＣＲＴ２９上に周波数分析波形２１
０を表示する。本実施例においても欠陥の性状による受
信超音波の周波数特性は第１実施例と同様なので、周波
数分析波形２１０にその特性が顕著に現れる。以下、そ
の周波数特性について、前記第１実施例と同様に図３を
用いて説明する。
【００４５】欠陥がマイクロボイド２３の場合は、図３
（Ａ）に示す通り、入射超音波の周波数帯域のピーク
（例えば５MHz ）に対し、受信超音波の周波数帯域のピ
ークが低周波側に移行する現象（例えば５MHz から２MH
z に移行）が認められるが、デラミネーション２４の場
合は、図３（Ｂ）に示す通り、周波数帯域のピークの移
動、変化は認められない。
（Ａ）に示す通り、入射超音波の周波数帯域のピーク
（例えば５MHz ）に対し、受信超音波の周波数帯域のピ
ークが低周波側に移行する現象（例えば５MHz から２MH
z に移行）が認められるが、デラミネーション２４の場
合は、図３（Ｂ）に示す通り、周波数帯域のピークの移
動、変化は認められない。
【００４６】このようにマイクロボイド２３とデラミネ
ーション２４では反射波の周波数特性が顕著に異なる。
このため、超音波探傷器２５のＣＲＴ２６上にはっきり
とした反射波形２７が認められないような場合でも、反
射波の周波数特性を観察することで、適確に欠陥性状の
識別ができる。
ーション２４では反射波の周波数特性が顕著に異なる。
このため、超音波探傷器２５のＣＲＴ２６上にはっきり
とした反射波形２７が認められないような場合でも、反
射波の周波数特性を観察することで、適確に欠陥性状の
識別ができる。
【００４７】以上詳述したように本実施例においても、
受信超音波の周波数帯域成分の移動有無（超音波の周波
数特性）を観察、見分けることによって、マイクロボイ
ドとデラミネーションの欠陥の性状を識別評価すること
ができる。
受信超音波の周波数帯域成分の移動有無（超音波の周波
数特性）を観察、見分けることによって、マイクロボイ
ドとデラミネーションの欠陥の性状を識別評価すること
ができる。
【００４８】
【発明の効果】以上詳述したように、従来、複合材の非
破壊検査では、製造時に発生するマイクロボイドやデラ
ミネーション等の面状欠陥は、透過法または反射法によ
る超音波探傷検査方法によって探傷されていた。しか
し、この従来の検査方法では、マイクロボイドによる超
音波の減衰なのか、またはデラミネーションによる超音
波の減衰なのかは識別できず、両者欠陥による超音波の
減衰の尺度で欠陥をマップ化しているにすぎなかった。
破壊検査では、製造時に発生するマイクロボイドやデラ
ミネーション等の面状欠陥は、透過法または反射法によ
る超音波探傷検査方法によって探傷されていた。しか
し、この従来の検査方法では、マイクロボイドによる超
音波の減衰なのか、またはデラミネーションによる超音
波の減衰なのかは識別できず、両者欠陥による超音波の
減衰の尺度で欠陥をマップ化しているにすぎなかった。
【００４９】従って、従来の検査方法では、超音波の減
衰が同程度であるため、マイクロボイドもデラミネーシ
ョンも同一欠陥として扱われ、製造時に適確なる欠陥発
生防止策が打てないばかりか、部材の強度、使用可否等
の判断も不明確となっていた。
衰が同程度であるため、マイクロボイドもデラミネーシ
ョンも同一欠陥として扱われ、製造時に適確なる欠陥発
生防止策が打てないばかりか、部材の強度、使用可否等
の判断も不明確となっていた。
【００５０】本発明によれば、複合材に超音波を入射さ
せて、その複合材を透過または複合材から反射してくる
超音波を受信して、その周波数や波形等を分析するよう
にしたことで、欠陥がマイクロボイドであれば、入射超
音波がマイクロボイドによってその高周波帯域成分（短
波長成分）を吸収、カットされるために、入射超音波の
周波数帯域のピークの位置に対して受信超音波（透過ま
たは反射してくる超音波）の周波数帯域のピークの位置
が低周波側に移行した周波数分析波形が得られ、欠陥が
デラミネーションであれば、入射超音波の高周波帯域成
分（短波長成分）が吸収、カットされることはないの
で、受信超音波の周波数帯域のピークの移動変化が認め
られない周波数分析波形が得られ、この欠陥の性状の違
いを顕著に反映した周波数特性により、デラミネーショ
ンなのかマイクロボイドなのか欠陥性状を識別評価する
ことができる。
せて、その複合材を透過または複合材から反射してくる
超音波を受信して、その周波数や波形等を分析するよう
にしたことで、欠陥がマイクロボイドであれば、入射超
音波がマイクロボイドによってその高周波帯域成分（短
波長成分）を吸収、カットされるために、入射超音波の
周波数帯域のピークの位置に対して受信超音波（透過ま
たは反射してくる超音波）の周波数帯域のピークの位置
が低周波側に移行した周波数分析波形が得られ、欠陥が
デラミネーションであれば、入射超音波の高周波帯域成
分（短波長成分）が吸収、カットされることはないの
で、受信超音波の周波数帯域のピークの移動変化が認め
られない周波数分析波形が得られ、この欠陥の性状の違
いを顕著に反映した周波数特性により、デラミネーショ
ンなのかマイクロボイドなのか欠陥性状を識別評価する
ことができる。
【００５１】また、本発明によれば、複合材が多用され
る状況下にあって、欠陥の種類、性状が正確に識別でき
るので、複合材製造時に発生するそれぞれの欠陥に即応
した欠陥発生防止策が未然に打てる。そればかりか、検
出された欠陥部材に対する使用可否を含めた複合材の品
質評価において、適確な判断ができる。これと同時に航
空宇宙機体の保全および飛行安全の一助にもなる。
る状況下にあって、欠陥の種類、性状が正確に識別でき
るので、複合材製造時に発生するそれぞれの欠陥に即応
した欠陥発生防止策が未然に打てる。そればかりか、検
出された欠陥部材に対する使用可否を含めた複合材の品
質評価において、適確な判断ができる。これと同時に航
空宇宙機体の保全および飛行安全の一助にもなる。
【図１】本発明の第１実施例に係る透過法による超音波
探傷検査システムの構成図。
探傷検査システムの構成図。
【図２】本発明の第２実施例に係る反射法による超音波
探傷検査システムの構成図。
探傷検査システムの構成図。
【図３】第１および第２実施例おける超音波の周波数特
性を欠陥の性状別に示した図。
性を欠陥の性状別に示した図。
【図４】従来の透過法による超音波探傷検査システムの
概念図。
概念図。
【図５】図４のシステムによる受信波形の挙動を欠陥平
面画像として表示した図。
面画像として表示した図。
【図６】従来の反射法による超音波探傷検査システムの
概念図。
概念図。
１１，２１…被検体、１２ａ，１２ｂ，２２…探触子、
１３，２３…マイクロボイド、１４，２４…デラミネー
ション、１５，２５…超音波探傷器、１６，２６…（超
音波探傷器の）ＣＲＴ、１７…受信波形、１８，２８…
周波数分析器、１９，２９…（周波数分析器の）ＣＲ
Ｔ、１１０，２１０…周波数分析波形、２７…反射波
形、２７ａ…表面波形、２７ｂ…欠陥波形、２７ｃ…底
面波形、５１…欠陥平面画像、５２ａ，５２ｂ…欠陥エ
リア、５３…健全エリア。
１３，２３…マイクロボイド、１４，２４…デラミネー
ション、１５，２５…超音波探傷器、１６，２６…（超
音波探傷器の）ＣＲＴ、１７…受信波形、１８，２８…
周波数分析器、１９，２９…（周波数分析器の）ＣＲ
Ｔ、１１０，２１０…周波数分析波形、２７…反射波
形、２７ａ…表面波形、２７ｂ…欠陥波形、２７ｃ…底
面波形、５１…欠陥平面画像、５２ａ，５２ｂ…欠陥エ
リア、５３…健全エリア。
Claims (1)
- 【請求項１】 複合材に超音波を入射させて、その透過
波または反射波の減衰度合いによって、複合材の欠陥の
有無、欠陥の程度およびエリアを検出する複合材の超音
波探傷検査方法において、 前記検出された欠陥エリアの透過波または反射波の周波
数分析を行い、超音波の欠陥性状の違いを反映した周波
数特性を検出するようにしたことを特徴とした複合材の
超音波探傷検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4178274A JPH0618488A (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 複合材の超音波探傷検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4178274A JPH0618488A (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 複合材の超音波探傷検査方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0618488A true JPH0618488A (ja) | 1994-01-25 |
Family
ID=16045610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4178274A Withdrawn JPH0618488A (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 複合材の超音波探傷検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0618488A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012058152A (ja) * | 2010-09-10 | 2012-03-22 | Toshiba Corp | 状態判定装置及び方法 |
| JP2012237761A (ja) * | 2012-08-20 | 2012-12-06 | Toshiba Corp | 状態判定装置及び方法 |
| CN103168232A (zh) * | 2010-10-22 | 2013-06-19 | 株式会社Ihi | 超声波探伤装置、超声波换能器以及超声波探伤方法 |
| KR101276764B1 (ko) * | 2010-12-13 | 2013-06-19 | 세이프텍(주) | 초음파 탐상 시스템 |
| WO2015098010A1 (ja) | 2013-12-25 | 2015-07-02 | 川崎重工業株式会社 | 複合材料内のポロシティ評価方法およびポロシティ評価装置 |
| JP2019095438A (ja) * | 2017-11-22 | 2019-06-20 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | ランプを有する構造体の超音波検査 |
-
1992
- 1992-07-06 JP JP4178274A patent/JPH0618488A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012058152A (ja) * | 2010-09-10 | 2012-03-22 | Toshiba Corp | 状態判定装置及び方法 |
| CN103168232A (zh) * | 2010-10-22 | 2013-06-19 | 株式会社Ihi | 超声波探伤装置、超声波换能器以及超声波探伤方法 |
| US9719966B2 (en) | 2010-10-22 | 2017-08-01 | Ihi Corporation | Ultrasonic flaw detecting apparatus, ultrasonic transducer, and ultrasonic flaw detecting method |
| KR101276764B1 (ko) * | 2010-12-13 | 2013-06-19 | 세이프텍(주) | 초음파 탐상 시스템 |
| JP2012237761A (ja) * | 2012-08-20 | 2012-12-06 | Toshiba Corp | 状態判定装置及び方法 |
| WO2015098010A1 (ja) | 2013-12-25 | 2015-07-02 | 川崎重工業株式会社 | 複合材料内のポロシティ評価方法およびポロシティ評価装置 |
| EP3088886A4 (en) * | 2013-12-25 | 2017-06-14 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Device and method for evaluating porosity in composite material |
| US10094808B2 (en) | 2013-12-25 | 2018-10-09 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Method and device for evaluating porosities inside composite material |
| JP2019095438A (ja) * | 2017-11-22 | 2019-06-20 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | ランプを有する構造体の超音波検査 |
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