JPS63261159A - 複合材料の光学的非破壊検査方法 - Google Patents
複合材料の光学的非破壊検査方法Info
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- JPS63261159A JPS63261159A JP62096020A JP9602087A JPS63261159A JP S63261159 A JPS63261159 A JP S63261159A JP 62096020 A JP62096020 A JP 62096020A JP 9602087 A JP9602087 A JP 9602087A JP S63261159 A JPS63261159 A JP S63261159A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(イ)発明の目的
[産業上の利用分野]
この発明は複合材料の光学的非破壊検査方法、特にはり
合せ系の複合材料の光学的非破壊検査方法に関づ−るも
のである。
合せ系の複合材料の光学的非破壊検査方法に関づ−るも
のである。
複合材料は物理的或いは化学的方法によって、2種類以
十の累(イを合体させ、或いは一以上の層を形成させC
得られる材料Cあって、単味の材料に比べC軽くて強い
という二つの優れた特性を兼ね備え−Cいるため、最近
航゛空機等の一部の材料として用いられている。
十の累(イを合体させ、或いは一以上の層を形成させC
得られる材料Cあって、単味の材料に比べC軽くて強い
という二つの優れた特性を兼ね備え−Cいるため、最近
航゛空機等の一部の材料として用いられている。
ところが、複合材料の内部に接着不良等の欠陥が存在覆
るとその特性が失われ、例えば航空機においでは申入な
事故につながりかね4賓い。従って、そういった複合材
料を非破壊検査づることは重要である。
るとその特性が失われ、例えば航空機においでは申入な
事故につながりかね4賓い。従って、そういった複合材
料を非破壊検査づることは重要である。
[従来の技術]
複合材料を光学的に非破壊検査りるーyノ払とし−C1
光学干渉法が知られている。この光学干渉法は小口グラ
フィやスペックル干渉法を用い、複合材料を加振して接
着不良箇所の共振モードから接j不良の形を求めるもの
で、この手段は良く知られでいる。また接着不良の形が
円形(¥径r)の時、その深さdは共振周波数fに対し f=kd/r2であることが[で、1(、[−rfによ
っで指摘された。ここで定数には、 k−β/yr、J [F/3ρ(1−v2) ] テア
V)、βは共振モードによって定まる定数、[はヤング
率、ρは密度、νはポアソン比である。
光学干渉法が知られている。この光学干渉法は小口グラ
フィやスペックル干渉法を用い、複合材料を加振して接
着不良箇所の共振モードから接j不良の形を求めるもの
で、この手段は良く知られでいる。また接着不良の形が
円形(¥径r)の時、その深さdは共振周波数fに対し f=kd/r2であることが[で、1(、[−rfによ
っで指摘された。ここで定数には、 k−β/yr、J [F/3ρ(1−v2) ] テア
V)、βは共振モードによって定まる定数、[はヤング
率、ρは密度、νはポアソン比である。
(tlolographic Nondestruct
ive Testing R,に、[r4著Acade
mic Press) [発明が解決しようどする問題点] しかるに、この従来の光学的検査法では、知合月利にお
(プる接る不良等の欠陥の形が求められるのであるが、
欠陥の形は一般に任意であるためその欠陥の複合材料の
深さ方向の位置を求めることかできない。
ive Testing R,に、[r4著Acade
mic Press) [発明が解決しようどする問題点] しかるに、この従来の光学的検査法では、知合月利にお
(プる接る不良等の欠陥の形が求められるのであるが、
欠陥の形は一般に任意であるためその欠陥の複合材料の
深さ方向の位置を求めることかできない。
複合月利の欠陥を修理を4−るためには、欠陥の形状の
他にイの深さ位置を知ることが必要であるので、複合月
利の接着不良等の欠陥の形と深さを共に求め1.Uする
光学的非破壊検査技術の開発が望より (l
s −−1丁( この発明は1記の如き事情に鑑みでなされた])のであ
つヱ、複合月オ′4の光学的非破壊検査方法を提供する
ことを目的と覆るものである。
他にイの深さ位置を知ることが必要であるので、複合月
利の接着不良等の欠陥の形と深さを共に求め1.Uする
光学的非破壊検査技術の開発が望より (l
s −−1丁( この発明は1記の如き事情に鑑みでなされた])のであ
つヱ、複合月オ′4の光学的非破壊検査方法を提供する
ことを目的と覆るものである。
(ロ)発明の構成
1問題を解決するための手段]
この目的に対応し−C1この発明の複合月利の光学的非
破壊検査方法は、被検体の検査部位の少なくとも一方の
表面の共振の振動モードを光学干渉法によって求め、か
つイの時の共振周波数を求め、次に前記被検体の前記検
査部位の他方の表面若しくは前記被検体の前記検査部位
の前記表面に貼合させた前記被検体と同じ月利からなる
貼合材の表面において同じ振動モードを示す伯の共振周
波数を求め、前記両共振周波数から前記被検体の検査部
位の肉厚方向の欠陥の位置を導出することを特徴どして
いる。
破壊検査方法は、被検体の検査部位の少なくとも一方の
表面の共振の振動モードを光学干渉法によって求め、か
つイの時の共振周波数を求め、次に前記被検体の前記検
査部位の他方の表面若しくは前記被検体の前記検査部位
の前記表面に貼合させた前記被検体と同じ月利からなる
貼合材の表面において同じ振動モードを示す伯の共振周
波数を求め、前記両共振周波数から前記被検体の検査部
位の肉厚方向の欠陥の位置を導出することを特徴どして
いる。
以上、この発明の汀線を一実施例を示す図面について説
明する。
明する。
第1図にはこの発明の複合材料の光学的非破壊検査方法
り3ユ村で使用する非破壊検査装置1が示されている。
り3ユ村で使用する非破壊検査装置1が示されている。
非破壊検査装置1は干渉計2、加ノ辰装置3、処理装置
4どを備えている。干渉計2はレーデ光源5、ビームス
プリッタ6、ミラー7、ミラー8、レンズ11、ピンホ
ール12、偏光板13、開口14、レンズ゛15、テレ
ビカメラ16、モニタ17、ビームスプリッタ18、ピ
エゾ索子21、ミラー22、拡散板23及びハーノミラ
ー2/lを備えている。
4どを備えている。干渉計2はレーデ光源5、ビームス
プリッタ6、ミラー7、ミラー8、レンズ11、ピンホ
ール12、偏光板13、開口14、レンズ゛15、テレ
ビカメラ16、モニタ17、ビームスプリッタ18、ピ
エゾ索子21、ミラー22、拡散板23及びハーノミラ
ー2/lを備えている。
加振装置3は複合月利の被検体25を加振づるためのも
ので、振動発生装置26、増幅器27及び加振子28を
備えている。
ので、振動発生装置26、増幅器27及び加振子28を
備えている。
処理装置4は1〕/△コンバータ31、処理機32及び
フレームスi〜アメ七り33を備えている。
フレームスi〜アメ七り33を備えている。
[作用1
この発明の複合月利の光学的非破壊検査方法は第1図に
示すような非破壊検査装置1を使用して次のように行う
。
示すような非破壊検査装置1を使用して次のように行う
。
複合月利である被検体25に加振子28を取り被検体2
5を振動させる。
5を振動させる。
一方、レーザ光源5を発光させる。レーザ光源5からの
ビームはビームスプリッタ6で2分割され、一方のビー
ム35はミラ〜7、ミラー8で光路変更し、レンズ11
、ピンボール12で発散光となって被検体25の検査部
位の表面を照明し、更に検査部位で反射してプレ1ごカ
メラ16のスクリーン面34に達する。このスクリーン
面34に達した一方のビームは振動し℃いる検査部位の
表面によって位相変調を受【プでいる。
ビームはビームスプリッタ6で2分割され、一方のビー
ム35はミラ〜7、ミラー8で光路変更し、レンズ11
、ピンボール12で発散光となって被検体25の検査部
位の表面を照明し、更に検査部位で反射してプレ1ごカ
メラ16のスクリーン面34に達する。このスクリーン
面34に達した一方のビームは振動し℃いる検査部位の
表面によって位相変調を受【プでいる。
次に、ビームスプリッタ6によって分割された他方のビ
ーム36はハーフミラ−18で反射されてピエゾ索子2
1に取付けられている反射面(図示せず)で反射され、
ハーフミラ−18を透過してミラー22で光路変更し、
拡散板23で拡散され、ハーフミ;)−2/I′C−反
則されてテレビカメラ16のスクリーン面34に達する
。この他方のビーム36はピエゾ索子21によって位相
遷移を受ける。
ーム36はハーフミラ−18で反射されてピエゾ索子2
1に取付けられている反射面(図示せず)で反射され、
ハーフミラ−18を透過してミラー22で光路変更し、
拡散板23で拡散され、ハーフミ;)−2/I′C−反
則されてテレビカメラ16のスクリーン面34に達する
。この他方のビーム36はピエゾ索子21によって位相
遷移を受ける。
ビカメラ16のスクリーン面34上で干渉する。
かくして、例えばピエゾ素子21でビーム36の位相を
遷移させた3つの干渉波面をフレームスドアメモリ33
に取込み、処理機32で演算することによって、振動状
態を示す干渉縞が得られる。
遷移させた3つの干渉波面をフレームスドアメモリ33
に取込み、処理機32で演算することによって、振動状
態を示す干渉縞が得られる。
この干渉縞をモニタ17で観測する。
このモニタ17で観測する干渉縞の形から特定の振動モ
ードを特定する。それと同時に、その特定の振動モード
にお(プる共振周波数fnを処理機32に入力しておく
。
ードを特定する。それと同時に、その特定の振動モード
にお(プる共振周波数fnを処理機32に入力しておく
。
次に被検体25を裏返して被検体25について同じ測定
を行って、同じ特定の振動モードにおける共振周波数f
n’を求め、処理機32に入力する。
を行って、同じ特定の振動モードにおける共振周波数f
n’を求め、処理機32に入力する。
被検体25の検査部位における欠陥の形状は干渉縞の形
状から直接求めることができる。
状から直接求めることができる。
次に欠陥の深さは、共振周波数fn、fn’から次の演
算を処理機32によって行うことによって求める。
算を処理機32によって行うことによって求める。
体25の検査部位42の表面43の下方dの深さにある
とすると、fnを表面43側の共振周波数、fn’ を
裏面4/I側の共振周波数として、fn =K (d/
F(area)) =−(1)f’ n
=K (t−d)/F(area) −(2)(
1)、(2)式から d=t/(1+(f’n/fn)) ・ (3)こ
こで F (area) :欠陥の形に依存する関数に:欠陥
の形と材料によって定まる定数t:厚さ 従って〈3)式から明らかなように、被検体25の厚さ
tと共振周波数fn、fn’ とだけから欠陥41の深
さ位置dを求めることができる。
とすると、fnを表面43側の共振周波数、fn’ を
裏面4/I側の共振周波数として、fn =K (d/
F(area)) =−(1)f’ n
=K (t−d)/F(area) −(2)(
1)、(2)式から d=t/(1+(f’n/fn)) ・ (3)こ
こで F (area) :欠陥の形に依存する関数に:欠陥
の形と材料によって定まる定数t:厚さ 従って〈3)式から明らかなように、被検体25の厚さ
tと共振周波数fn、fn’ とだけから欠陥41の深
さ位置dを求めることができる。
次に、第4図及び第5図に示すように、被検体25が他
の物体45に取り付けられて被検体25の裏面44から
の測定ができないとぎは、被検体25の表面43からの
測定によって共振周波数fnを求めた後に、被検体25
と同じ材料からなし、その貼合材46からの測定によっ
て共振周波数fn’ を求める。この場合には fn =K (d/F(area)) fn’−K((d+Δd ) / F (area)
)より欠陥41の深さ位置dは次のように求まる。
の物体45に取り付けられて被検体25の裏面44から
の測定ができないとぎは、被検体25の表面43からの
測定によって共振周波数fnを求めた後に、被検体25
と同じ材料からなし、その貼合材46からの測定によっ
て共振周波数fn’ を求める。この場合には fn =K (d/F(area)) fn’−K((d+Δd ) / F (area)
)より欠陥41の深さ位置dは次のように求まる。
d−Δd/((fn’ /fn )−L)[実験例]
第6図に示すように、被検体として3層からなる複合材
を作成し、中間層を切欠いて欠陥部とし、その欠陥部に
おいて表層と裏層を未接着とした。
を作成し、中間層を切欠いて欠陥部とし、その欠陥部に
おいて表層と裏層を未接着とした。
表層の厚さt 1= 0 、125mm中間層の厚さt
3=o、3調 裏層の厚さt2=0.254mm 測定回数n=7 実験結果を下表及び第7図に示す。測定結果は誤差が最
大で±5%、2乗平均で3,4%であり、極めて高精度
に欠陥の深さ位置を測定できることが明らかとなった。
3=o、3調 裏層の厚さt2=0.254mm 測定回数n=7 実験結果を下表及び第7図に示す。測定結果は誤差が最
大で±5%、2乗平均で3,4%であり、極めて高精度
に欠陥の深さ位置を測定できることが明らかとなった。
(ハ)発明の効果
このように、この発明の複合+A利の光学的非破壊検査
方法では、複合接着材料の接着不良をホログラフィやス
ペックル干渉法を用いて検査覆る場合、試料を周波数を
スキャンしながら加振し、表面から観測された接着不良
箇所の共振モードと同一の共振モードを裏面からも観測
することににって、共振モードにおりる干渉縞の形から
接着不良の形が求まり、表面と裏面からのぞれぞれの共
振周波数の伯から接着不良の深さが求まる。また、裏面
からの観測が不可能な場合には、仮の処理どして表面か
らの測定が終了した後に表面ど同じ材質の薄板を貼りつ
りることにより、貼りつl−する前後のある一定の共振
モードの共振周波数の変化から接着不良の深さを求める
ことができる。
方法では、複合接着材料の接着不良をホログラフィやス
ペックル干渉法を用いて検査覆る場合、試料を周波数を
スキャンしながら加振し、表面から観測された接着不良
箇所の共振モードと同一の共振モードを裏面からも観測
することににって、共振モードにおりる干渉縞の形から
接着不良の形が求まり、表面と裏面からのぞれぞれの共
振周波数の伯から接着不良の深さが求まる。また、裏面
からの観測が不可能な場合には、仮の処理どして表面か
らの測定が終了した後に表面ど同じ材質の薄板を貼りつ
りることにより、貼りつl−する前後のある一定の共振
モードの共振周波数の変化から接着不良の深さを求める
ことができる。
こうして、この発明の複合月利の光学的非破壊検査方法
では材料定数の値が分らない場合でも、また接着不良の
形が任意であっても接着不良箇所の深さを容易に知るこ
とができる。
では材料定数の値が分らない場合でも、また接着不良の
形が任意であっても接着不良箇所の深さを容易に知るこ
とができる。
第1図はこの発明の実施に使用する非破壊検査装置の一
例を示η−構成説明図、第2図は被検体の平面説明図、
第3図は第2図におけるm−m部所面図、第4図は他の
被検体の平面説明図、第5図は第4図にお番ノるv−v
部所面図、第6図は実験に供した被検体の縦断面説明図
、及び第7図は欠陥の深さの測定結果を示すグラフであ
る。 1・・・非破壊検査装置 2・・・干渉計 3・・
・加振装置 4・・・処理装置 5・・・レーザ光
源6・・・ど−ムスブリッタ 7・・・ミラー 8
・・・ミラー 11・・・レンズ 12・・・ピン
ホール13・・・偏光板 14・・・開口 15・
・・レンズ16・・・テレビカメラ 17・・・モニ
タ 18・・・ビームスプリッタ 21・・・ピエ
ゾ素子 22・・・ミラー 13・・・拡散板
24・・・ハーフミラ−25・・・被検体 26・・
・振動発生装置27・・・増幅器 28・・・加振子
31・・・D/Aス[〜アメモリ 34・・・ス
クリーン面 35・・・一方のビーム 36・・・
他方のビーム 41・・・欠陥42・・・検査部位
43・・・表面 44・・・裏面45・・・他の物体 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図
例を示η−構成説明図、第2図は被検体の平面説明図、
第3図は第2図におけるm−m部所面図、第4図は他の
被検体の平面説明図、第5図は第4図にお番ノるv−v
部所面図、第6図は実験に供した被検体の縦断面説明図
、及び第7図は欠陥の深さの測定結果を示すグラフであ
る。 1・・・非破壊検査装置 2・・・干渉計 3・・
・加振装置 4・・・処理装置 5・・・レーザ光
源6・・・ど−ムスブリッタ 7・・・ミラー 8
・・・ミラー 11・・・レンズ 12・・・ピン
ホール13・・・偏光板 14・・・開口 15・
・・レンズ16・・・テレビカメラ 17・・・モニ
タ 18・・・ビームスプリッタ 21・・・ピエ
ゾ素子 22・・・ミラー 13・・・拡散板
24・・・ハーフミラ−25・・・被検体 26・・
・振動発生装置27・・・増幅器 28・・・加振子
31・・・D/Aス[〜アメモリ 34・・・ス
クリーン面 35・・・一方のビーム 36・・・
他方のビーム 41・・・欠陥42・・・検査部位
43・・・表面 44・・・裏面45・・・他の物体 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図
Claims (1)
- 被検体の検査部位の少なくとも一方の表面の共振の振動
モードを光学干渉法によって求め、かつその時の共振周
波数を求め、次に前記被検体の前記検査部位の他方の表
面若しくは前記被検体の前記検査部位の前記表面に貼合
させた前記被検体と同じ材料からなる貼合材の表面にお
いて同じ振動モードを示す他の共振周波数を求め、前記
両共振周波数から前記被検体の検査部位の肉厚方向の欠
陥の位置を導出することを特徴とする複合材料の光学的
非破壊検査方法
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62096020A JPH0658350B2 (ja) | 1987-04-17 | 1987-04-17 | 複合材料の光学的非破壊検査方法 |
US07/174,430 US4871255A (en) | 1987-04-17 | 1988-03-28 | Optical nondestructive testing method of composite materials |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62096020A JPH0658350B2 (ja) | 1987-04-17 | 1987-04-17 | 複合材料の光学的非破壊検査方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63261159A true JPS63261159A (ja) | 1988-10-27 |
JPH0658350B2 JPH0658350B2 (ja) | 1994-08-03 |
Family
ID=14153604
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62096020A Expired - Lifetime JPH0658350B2 (ja) | 1987-04-17 | 1987-04-17 | 複合材料の光学的非破壊検査方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4871255A (ja) |
JP (1) | JPH0658350B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100443409B1 (ko) * | 2001-12-06 | 2004-08-09 | 이주성 | Espi를 이용한 피검사물의 변형여부 검출 및고유진동모드 측정 방법 |
KR101007456B1 (ko) | 2009-01-02 | 2011-01-14 | 한국원자력연구원 | 충격파 가시화를 이용한 레이저 비파괴 검사 장치 |
JP2019002714A (ja) * | 2017-06-12 | 2019-01-10 | 株式会社島津製作所 | 欠陥検出方法及び欠陥検出装置 |
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