KR101672916B1

KR101672916B1 - 적층체의 박리검사방법 및 박리검사장치

Info

Publication number: KR101672916B1
Application number: KR1020147028492A
Authority: KR
Inventors: 다츠유키 나가이; 쥰이치 기타사카; 켄 엔도
Original assignee: 미쯔비시 가꼬끼 가이샤 리미티드; 히하카이켄사 가부시키가이샤
Priority date: 2012-04-24
Filing date: 2013-04-23
Publication date: 2016-11-04
Also published as: KR101513142B1; KR20140148415A; JPWO2013161835A1; WO2013161834A1; JP5735706B2; JP5624250B2; KR20140148414A; JPWO2013161834A1; WO2013161835A1

Abstract

간편하면서 적층체의 층간 박리를 명료하게 검출하는 것이 가능한 적층체의 박리검사방법 및 박리검사장치를 제공하는 것. 복수의 부재(20, 30)는, 초음파의 파장보다도 얇은 박층(40)을 통해 적층되어 있다. 사전에, 복수의 부재(20, 30) 및 박층(40)이 서로 밀접한 건전부에 있어서 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파에 있어서 복수회의 반사를 반복한 반사파의 전파시간을 구한다. 적층체(10)의 검사부(E)에 있어서 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파에 있어서 복수회의 반사를 반복한 반사파의 전파시간을 구한다. 이 전파시간들을 비교하는 것에 의해 일측(11)으로부터 격리되는 측에 위치하는 박층(40)의 제1계면(F1)에 있어서 박리의 유무를 검사한다.

Description

적층체의 박리검사방법 및 박리검사장치{LAYERED-BODY DETACHMENT-TESTING METHOD AND DETACHMENT-TESTING DEVICE}

본 발명은, 적층체의 박리검사방법 및 박리검사장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 복수의 부재가 적층한 적층체의 일측으로부터 초음파를 입사하는 동시에 다중반사파를 수신하고, 수신한 다중반사파를 평가하는 것에 의해 층간 박리의 유무를 검사하는 적층체의 박리검사방법 및 박리검사장치에 관한 것이다.

종래, 상술한 것처럼 적층체의 박리검사대상은, 관, 용기 등이 많고, 검사시에는 관, 용기 등의 내부로 인간이 들어가, 내부로부터의 목시 검사, 타음 검사, 핀홀 검사 등 이행하는 것이 통상이었다. 그 때문에, 검사시에는, 조업을 정지해야하고, 검사에 크나큰 시간을 필요로 했다.

한편, 예를 들어 적층체의 일례로써 특허문헌 1에 기재된 것처럼, 조업을 정지하지 않고 라이닝의 박리를 검사하는 방법이 제창되고 있다. 상기 문헌에 기재된 발명은, 배관 외부에서부터 초음파 펄스를 입사시켜, 배관 내부의 라이닝 내주면과 관 본체와의 각 반사 에코의 감쇠율을 산출하여, 박리의 유무를 조사하고 있다. 같은 종래방법에서는, 라이닝재와, 접착층으로 이루어지는 다층구조의 라이닝에는 언급하고 있지 않지만, 접착층과 라이닝재가 동시에 판재로부터 박리하는 경우에는, 상기 수법에서 박리를 추정할 수 있을지도 모른다.

그런데, 라이닝재만이 박리하여, 접착층이 판재 본체에 잔여하는 일도 있다. 그러나, 상기 종래방법에서는, 접착층만이 잔여하는 부분과 건전부와의 차이는 명확하지 않고, 라이닝재만의 박리를 검출하는 것까지도 어려웠다.

특허문헌 1: 일본 특개 2000-329751호 공보

관련된 종래의 실정에 비추어보아, 본 발명은, 간편하면서 적층체의 층간 박리를 명료하게 검출하는 것이 가능한 적층체의 박리검사방법 및 박리검사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관계된 적층체의 박리검사방법의 특징은, 복수의 부재가 적층한 적층체의 일측으로부터 초음파를 입사하는 동시에 다중반사파를 수신하고, 수신한 다중반사파를 평가하는 것에 의해 층간 박리의 유무를 검사하는 방법에 있어서, 상기 복수의 부재는, 상기 초음파의 파장보다도 얇은 박층을 통해 적층되어 있으며, 사전에, 상기 복수의 부재 및 상기 박층이 서로 밀접한 건전부에 있어서 다중반사파를 수신하여, 그 다중반사파에 있어서 복수회의 반사를 반복한 반사파의 전파시간을 구하고, 상기 적층체의 검사부에 있어서 다중반사파를 수신하여, 그 다중반사파에 있어서 상기 복수회의 반사를 반복한 반사파의 전파시간을 구해, 이 전파시간들을 비교하는 것에 의해 상기 일측으로부터 격리되는 측에 위치하는 상기 박층의 제1계면에 있어서 박리의 유무를 검사하는 것에 있다.

그런데, 복수의 부재가 초음파의 파장보다도 얇은 박층을 포함하는 적층체에서는, 이 박층의 상하계면으로부터의 신호를 구별(분리)할 수 없으며, 박리의 검출이 어려워진다. 상기 구성에 의하면, 건전부에서의 복수회의 반사를 반복한 반사파의 전파시간과, 검사부에서의 같은 횟수의 반사를 반복한 반사파의 전파시간을 비교한다. 예를 들어 도 2(b)에서 도시하는 것처럼 초음파의 입사위치가 되는 적층체의 일측으로부터 격리되는 측에 위치하는 박층의 제1계면에 있어서 박리가 존재하는 경우, 예를 들어 도 6에서 도시하는 바와 같이, 복수회의 반사를 반복한 반사파의 전파시간에 어긋남이 생긴다. 즉, 신호의 구별이 어려워지는 상술한 바와 같은 적층체라도, 다중반사파의 전파시간의 어긋남에 착안하는 것으로, 적층체의 일측으로부터 격리되는 측에 위치하는 박층의 제1계면에 있어서 박리의 검출이 가능해진다. 또한, 이 전파시간의 어긋남은, 초음파의 주파수에 의존하지 않고, 원리적으로 주파수는 특별히 한정되지 않는다.

또한, 사전에, 상기 건전부에 있어서 수신한 다중반사파에 있어서 상기 복수회의 반사를 반복한 반사파의 피크값을 구하고, 상기 검사부에 있어서 수신한 다중반사파에 있어서 상기 복수회의 반사를 반복한 반사파의 피크값을 구해, 이 피크값들을 비교하는 것에 의해 상기 일측에 인접하는 측에 위치하는 상기 박층의 제2계면에 있어서 박리의 유무를 검사하면 좋다.

상기 구성에 의하면, 건전부에서의 복수회의 반사를 반복한 반사파의 피크값과, 검사부에서의 같은 횟수의 반사를 반복한 반사파의 피크값을 비교한다. 예를 들어 도 2(c)에서 도시하는 바와 같이, 적층체의 일측에 인접하는 측에 위치하는 박층의 제2계면에 박리가 존재하는 경우, 예를 들어 도 6에서 도시하는 바와 같이, 복수회의 반사를 반복한 반사파의 피크값이 크게 다르다. 즉, 다중반사파의 피크값에 착안하는 것으로, 적층체의 일측에 인접하는 측에 위치하는 박층의 제2계면에 있어서 박리의 검출이 가능해진다. 이로 인해, 각 계면의 박리를 각각 검출할 수 있다.

여기서, 상기 박층은, 상기 일측에 위치하는 부재보다도 상기 박층에 인접하는 동시에 상기 일측으로부터 격리되는 측에 위치하는 부재의 음향 임피던스에 유사하는 재료로부터 구성해도 좋다. 상기 구성에 의하면, 박층과 적층체의 일측으로부터 격리되는 측에 위치하는 부재와의 음향 임피던스의 차가 작은 경우, 예를 들어 도 2(a)와 같은, 적층체의 일측으로부터 격리되는 측에 위치하는 박층의 제1계면에 도달한 초음파는 적층체의 일측으로부터 격리되는 측의 부재로 대부분 투과하고, 해당 계면으로부터의 반사파는 거의 검출되지 않는다. 한편, 예를 들어 같은 도(b)에서 도시하는 것처럼, 박리부가 존재하면, 해당 계면에 도달한 초음파는 그 박리부에서 대부분 반사하고, 적층체의 일측으로부터 격리되는 측의 부재로 투과하지 않는다. 따라서, 건전부에서의 수신신호에는 해당 경계면으로부터의 반사파는 포함되지 않지만, 박리부에서의 수신신호에는 경계면으로부터의 반사파가 포함된다. 따라서, 이 반사파의 유무에 의해, 복수회의 반사를 반복한 반사파를 비교하면 상술한 전파시간의 어긋남이 생기고, 박리의 유무를 더욱 명료하게 검출할 수 있다.

또한, 상기 박층은, 이 박층에 인접하는 동시에 상기 일측으로부터 격리되는 측에 위치하는 부재의 음향 임피던스보다 작은 재료로부터 이루어지며, 사전에, 상기 건전부에 있어서 수신한 다중반사파에 있어서 상기 복수회의 반사를 반복한 반사파의 위상을 구해, 상기 검사부에 있어서 수신한 다중반사파에 있어서 상기 복수회의 반사를 반복한 반사파의 위상을 구하고, 이 위상들을 비교하는 것에 의해 상기 일측으로부터 격리되는 측에 위치하는 상기 박층의 제1계면에 있어서 박리의 유무를 검사하도록 해도 상관없다.

상기 구성에 의하면, 박층은, 이 박층에 인접하는 동시에 적층체의 일측으로부터 격리되는 측에 위치하는 부재의 음향 임피던스보다 작은 재료로부터 구성되어 있다. 관련된 경우, 예를 들어 도 18(a)과 같이, 박층과 적층체의 일측으로부터 격리되는 측에 위치하는 부재와의 제1계면에 도달한 초음파의 일부는, 음향 임피던스의 차에 의해 해당 계면에서 반사한다. 한편, 예를 들어 같은 도(b)에서 도시하는 것처럼, 박리부가 존재하면, 해당 계면에 도달한 초음파는 이 박리부에서 대부분 반사하고, 적층체의 일측으로부터 격리되는 측에 위치하는 부재로 투과하지 않는다. 여기서, 박층의 음향 임피던스는, 이 박층에 인접하는 동시에 적층체의 일측으로부터 격리되는 측에 위치하는 부재의 음향 임피던스보다 작으며, 또한 박리부를 구성하는 공기의 음향 임피던스는 더욱 작다. 따라서, 박리부의 존재에 의해 위상반전이 생긴다.

그리고, 건전부에서의 복수회의 반사를 반복한 반사파의 위상과, 검사부에서의 같은 횟수의 반사를 반복한 반사파의 위상을 비교한다. 적층체의 일측으로부터 격리되는 측에 위치하는 박층의 제1계면에 있어서 박리가 존재하는 경우, 건전부에서의 위상에 대해 박리부에서의 위상이 반전한다. 즉, 다중반사파의 위상반전에 착안하는 것으로, 해당 제1계면에 있어서 박리의 검출이 가능해진다.

상기 어느 기재의 구성에 있어서, 상기 박층은 납땜제에 의해 구성해도 좋고, 접착제에 의해 구성해도 좋다. 또한, 상기 박층은, 인접하는 한쪽의 부재의 표층부의 적어도 일부가 변질한 변질부여도 좋다.

상기 어느 기재의 구성에 있어서, 상기 복수의 부재는, 상기 일측에 위치하는 판재와, 그 판재의 타측에 설치되는 라이닝재를 적어도 포함하며, 상기 박층은, 상기 판재에 상기 라이닝재를 접착시키는 접착층이어도 좋다. 관련된 경우, 예를 들어, 상기 판재는 그물재이며, 상기 라이닝재는 불소수지 라이닝재이며, 상기 접착층은 상기 그물재보다도 상기 불소수지 라이닝재의 음향 임피던스에 유사하는 재료로부터 구성된다. 또한, 상기 접착층이 상기 그물재에 상기 불소수지 라이닝재를 접착시키는 접착제와 글라스크로스로부터 구성되어 있어도 상관없다. 상기 적층체는, 예를 들어, 액체용 컨테이너 탱크이다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관계된 적층체의 박리검사방법의 다른 특징은, 복수의 부재가 적층한 적층체의 일측으로부터 초음파를 입사하는 동시에 다중반사파를 수신하고, 수신한 다중반사파를 평가하는 것에 의해 층간 박리의 유무를 검사하는 방법에 있어서, 상기 복수의 부재는, 상기 일측에 위치하는 제1부재와, 이 제1부재의 타측에 설치되는 제2부재를 적어도 포함하며, 상기 제2부재는, 상기 초음파의 파장보다도 얇게 형성되어 있으며, 사전에, 상기 제1부재 및 상기 제2부재가 서로 밀접한 건전부에 있어서 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파에 있어서 복수회의 반사를 반복한 반사파의 전파시간을 구해, 상기 적층체의 검사부에 있어서 다중반사파를 수신하며, 그 다중반사파에 있어서 상기 복수회의 반사를 반복한 반사파의 전파시간을 구해, 이 전파시간들을 비교하는 것에 의해 상기 제1부재와 상기 제2부재와의 계면에 있어서 박리의 유무를 검출하는 것에 있다.

그런데, 초음파의 파장보다도 얇은 제2부재를 포함하는 적층체에서는, 제2부재의 상하계면으로부터의 신호를 구별(분리)할 수 없으며, 박리의 검출이 어려워진다. 상기 구성에 의하면, 건전부에서의 복수회의 반사를 반복한 반사파의 전파시간과, 검사부에서의 같은 횟수의 반사를 반복한 반사파의 전파시간을 비교한다. 예를 들어, 도 13(b)에서 도시하는 것처럼, 제1, 제2부재로부터 이루어지는 적층체에 있어서 제1부재와 제2부재와의 계면에 박리가 존재하는 경우, 예를 들어 도 17에서 도시하는 바와 같이, 복수회의 반사를 반복한 반사파의 전파시간에 어긋남이 생긴다. 즉, 신호의 식별이 어려웠던 상술한 바와 같은 적층체라도, 다중반사파의 전파시간의 어긋남에 착안하는 것으로, 해당 계면에 있어서 박리의 검출이 가능해진다. 또한, 이 전파시간의 어긋남은, 초음파의 주파수에 의존하지 않고, 원리적으로 주파수는 특별히 한정되지 않는다.

또한, 사전에, 상기 건전부에 있어서 수신한 다중반사파에 있어서 상기 복수회의 반사를 반복한 반사파의 피크값을 구하고, 상기 검사부에 있어서 수신한 다중반사파에 있어서 상기 복수회의 반사를 반복한 반사파의 피크값을 구해, 이 피크값들을 비교하는 것에 의해 상기 제1부재와 상기 제2부재와의 계면에 있어서 박리의 유무를 검사하도록 해도 좋다.

상기 구성에 의하면, 건전부에서의 복수회의 반사를 반복한 반사파의 피크값과, 검사부에서의 같은 횟수의 반사를 반복한 반사파의 피크값을 비교한다. 예를 들어 도 13(b)에서 도시하는 것처럼, 제1부재와 제2부재와의 계면에 박리가 존재하는 경우, 예를 들어 도 17에서 도시하는 바와 같이, 복수회의 반사를 반복한 반사파의 피크값이 크게 다르다. 즉, 다중반사파의 피크값에 착안하는 것으로도, 해당 계면에 있어서 박리의 검출이 가능해진다.

또한, 상기 제1부재는, 상기 제2부재의 음향 임피던스보다 작은 재료로부터 이루어지며, 사전에, 상기 건전부에 있어서 수신한 다중반사파에 있어서 상기 복수회의 반사를 반복한 반사파의 위상을 구하고, 상기 검사부에 있어서 수신한 다중반사파에 있어서 상기 복수회의 반사를 반복한 반사파의 위상을 구해, 이 위상들을 비교하는 것에 의해 상기 제1부재와 상기 제2부재와의 계면에 있어서 박리의 유무를 검사하도록 해도 상관없다.

상기 구성에 의하면, 제1부재는, 제2부재의 음향 임피던스보다 작은 재료로부터 구성되어 있다. 관련된 경우, 예를 들어 도 13(a)과 같이, 제1부재와 제2부재와의 계면에 도달한 초음파의 일부는, 음향 임피던스의 차에 의해 해당 계면에서 반사한다. 다른 한편, 예를 들어 도 18(b)에서 도시하는 바와 같이, 박리부가 존재하면, 해당 계면에 도달한 초음파는 이 박리부에서 대부분 반사하며, 제1부재로 투과하지 않는다. 여기서, 제1부재의 음향 임피던스는, 제2부재의 음향 임피던스보다 작으며 또한, 박리부를 구성하는 공기의 음향 임피던스는 더욱 작다. 따라서, 박리부의 존재에 의해 위상반전이 생긴다.

그리고, 건전부에서의 복수회의 반사를 반복한 반사파의 위상과, 검사부에서의 같은 횟수의 반사를 반복한 반사파의 위상을 비교한다. 제1부재와 제2부재와의 계면에 있어서 박리가 존재하는 경우, 건전부에서의 위상에 대해 박리부에서의 위상이 반전한다. 즉, 다중반사파의 위상반전에 착안하는 것으로, 해당 계면에 있어서 박리의 검출이 가능해진다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관계된 적층체의 박리검사장치의 특징은, 복수의 부재가 적층한 적층체의 일측으로부터 초음파를 입사하는 동시에 다중반사파를 수신하는 탐촉자와, 수신한 다중반사파를 평가하는 신호처리장치를 갖추고, 수신한 다중반사파를 평가하는 것에 의해 층간 박리의 유무를 검사하는 구성에 있어서, 상기 복수의 부재는, 상기 초음파의 파장보다도 얇은 박층을 통해 적층되어 있으며, 상기 신호처리장치는, 사전에, 상기 복수의 부재 및 상기 박층이 서로 밀접한 건전부에 있어서 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파에 있어서 복수회의 반사를 반복한 반사파의 전파시간을 구해, 상기 적층체의 검사부에 있어서 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파에 있어서 상기 복수회의 반사를 반복한 반사파의 전파시간을 구해, 이 전파시간들을 비교하는 것에 의해 상기 일측으로부터 격리되는 측에 위치하는 상기 박층의 제1계면에 있어서 박리의 유무를 검사하는 것에 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관계된 적층체의 박리검사장치의 다른 특징은, 복수의 부재가 적층한 적층체의 일측으로부터 초음파를 입사하는 동시에 다중반사파를 수신하는 탐촉자와, 수신한 다중반사파를 평가하는 신호처리장치를 갖추고, 수신한 다중반사파를 평가하는 것에 의해 층간 박리의 유무를 검사하는 구성에 있어서, 상기 복수의 부재는, 상기 일측에 위치하는 제1부재와, 이 제1부재의 타측에 설치되는 제2부재를 적어도 포함하며, 상기 제2부재는, 상기 초음파의 파장보다도 얇게 형성되어 있으며, 상기 신호처리장치는, 사전에, 상기 제1부재 및 상기 제2부재가 서로 밀접한 건전부에 있어서 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파에 있어서 복수회의 반사를 반복한 반사파의 전파시간을 구하고, 상기 적층체의 검사부에 있어서 다중반사파를 수신하여, 그 다중반사파에 있어서 상기 복수회의 반사를 반복한 반사파의 전파시간을 구해, 이 전파시간들을 비교하는 것에 의해 상기 제1부재와 상기 제2부재와의 계면에 있어서 박리의 유무를 검사하는 것에 있다.

상기 기재한 전파시간을 비교하는 경우, 상기 신호처리장치는, 구한 전파시간의 계차가 소정값 이상인 경우에 경고하는 경고수단을 더욱 갖추면 좋다. 한편, 위상을 비교하는 경우, 상기 신호처리장치는, 검사부에서의 위상이 건전부에서의 위상에 대해 반전하고 있는 경우에 경고하는 경고수단을 더욱 갖추면 좋다.

상기 신호처리장치는, 상기 탐촉자를 주사하여 수신한 다중반사파에 의해 주사 화상을 생성하도록 해도 상관없다. 주사 화상으로써는, 예로, B스캔화상이나 C스캔화상을 들 수 있다. 또한, 상기 탐촉자에는, 1진동자형 탐촉자를 이용해도 좋고, 2진동자형 탐촉자를 이용하는 것도 가능하다.

상기 본 발명에 관계된 적층체의 박리검사방법 및 박리검사장치의 특징에 의하면, 간편하면서 적층체의 층간 박리를 명료하게 검출하는 것이 가능해졌다.

본 발명의 다른 목적, 구성 및 효과에 대해서는, 이하의 발명의 실시형태의 항목으로부터 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 관계된 박리검사장치의 개략도,
도 2는 적층체의 각 층에 대한 초음파의 거동을 설명하기 위한 도이며, (a)는 건전부, (b)는 제1계면에서의 박리, (c)는 제2계면에서의 박리를 도시하는 도,
도 3은 각 시험체에 있어서 대역통과필터를 통해 얻어지는 RF파형의 일례를 도시하는 그래프이며, (a)는 B1 부근, (b)는 B10 부근, (c)는 B20 부근의 결과를 도시,
도 4는 (a)~(c)는, 도 3(a)~(c)에 각각 대응하는 검파파형을 도시하는 그래프,
도 5는 감쇠의 차이를 설명하는 그래프이며, (a)는 각 시험체에 있어서 감쇠의 경향을 도시하는 그래프, (b)는 건전시험체에 대한 제1, 제2박리시험체의 감도차를 도시하는 그래프, (c)는 각 시험체의 감쇠 계수를 도시하는 그래프,
도 6은 반사파의 피크시간 및 피크값의 비교를 설명하는 그래프,
도 7은 건전시험체, 제1박리시험체 및 제2박리시험체를 각각 비교한 그래프이며, (a)는 피크시간차, (b)는 에코높이를 비교한 그래프,
도 8은 다른 적층체의 일례를 도시하는 도,
도 9는 도 8에서 도시하는 적층체의 각 시험체에 있어서 도 3상당도,
도 10은 도 8에서 도시하는 적층체의 각 시험체에 있어서 도 4상당도,
도 11은 도 8에서 도시하는 적층체의 각 시험체에 있어서 도 5상당도,
도 12는 도 8에서 도시하는 적층체의 각 시험체에 있어서 도 7상당도,
도 13은 본 발명의 제 2실시형태에 관계된 도 2상당도,
도 14는 본 발명의 제 2실시형태에 관계된 도 3상당도,
도 15는 본 발명의 제 2실시형태에 관계된 도 4상당도,
도 16은 본 발명의 제 2실시형태에 관계된 도 5(a)상당도,
도 17은 본 발명의 제 2실시형태에 관계된 도 6상당도, 및
도 18은 본 발명의 제 3실시형태에 관계된 도 2상당도이다.

다음으로, 적절히 첨부도면을 참조하면서, 본 발명의 제 1실시형태에 대해 더욱 상세하게 설명하겠다.

검사장치구성

도 1에서 도시하는 바와 같이, 본 발명의 제1실시형태에 관계된 박리검사장치(1)는, 대략, 복수의 부재로써의 제1부재(20), 제2부재(30)가 박층(40)을 통해 적층된 적층체(10)의 일측(11)(표면(21))으로부터 초음파를 입사하는 동시에 다중반사파를 수신하는 탐촉자(2)와, 수신한 다중반사파를 처리하여 평가하는 신호처리장치(3)를 갖춘다. 이 신호처리장치(3)는, 예를 들어, 퍼스널 컴퓨터에 의해 구성된다. 또한, 탐촉자(2)에는, 주사 위치를 검출하는 엔코더 등의 위치검출기(2a)가 장치되는 동시에, 신호처리장치(3)에 접속되어 있다.

신호처리장치(3)는, 펄스(4a)를 제어하여 탐촉자(2)로부터 초음파 펄스를 발생시킨다. 송신된 초음파 펄스는, 제1, 제2부재(20, 30)내 및 박층(40)내를 통과(혹은 투과) 및 각 계면(F1, F2)에서 반사하여, 탐촉자(2)로 수신된다. 수신한 다중반사파는, 리시버(4b) 및 프리앰프(5)에 의해 증폭되고, 필터(6)에 의해 노이즈가 제거된 상태에서 A/D컨버터(7)에 의해 디지털신호로 변환된다. 그리고, 신호처리장치(3)로 신호처리가 이루어져, 모니터(8)에 표시된다. 모니터(8)에는, 예를 들어, 도 3, 4, 6에서 도시하는 것처럼, 횡축을 전파거리를 대표하는 시간축으로 하고, 종축에 같은 반사파의 강도로 하는 그래프가 표시된다.

또한, 신호처리장치(3)는, 위치검출기(2a)가 검출한 탐촉자(2)의 주사 위치 데이터와 함께 수신신호를 처리하고, B스캔화상이나 C스캔화상 등의 주사 화상을 생성하여, 모니터(8)에 표시시킨다. 게다가, 신호처리장치(3)는, 박리의 존재를 경고하는 경고수단(3a)을 더욱 갖춘다. 본 실시형태에 있어서, 경고수단(3a)은, 검사부에 있어서 전파시간이 건전부에 있어서 전파시간(기준전파시간)에 대해 소정시간 이상인 경우, 또는, 검사부에 있어서 피크값이 건전부에 있어서 피크값(기준피크값)에 대해 소정값 이상인 경우에 경고를 이행한다. 이 경고는, 예를 들어, 경고음이나 모니터(8)로의 표시 등에 의해 실행된다.

적층체 구성

여기서, 본 실시형태에 있어서 검사대상이 되는 적층체(10)는, 예를 들어 액체를 보존하는 액체용 컨테이너 탱크의 벽부이다. 이 탱크는, 예를 들어 ISO규격에 준하는 컨네이너 탱크이다. 도 2에서 도시하는 바와 같이, 적층체(10)는, 제1부재(20)로써의 판재와, 이 판재(20)를 내용물로부터의 침식을 막기 위한 제2부재(30)로써의 불소수지 라이닝재를 갖는다. 그리고, 이 불소수지 라이닝재(30)가 박층(40)으로써의 접착제로 이루어지는 접착층에 의해 판재(20)에 접착되어 있다.

본 실시형태에 있어서, 판재(20)는, 예를 들어 두께 5mm의 스테인리스 그물판(SUS판) 등에 의해 구성되어 있다. 또한, 불소수지 라이닝재(30)로써는, 예를 들어 두께 3.5mm의 불소수지 라이닝(PTFE)이 이용된다.

또한, 본 실시형태에 있어서 접착층(40)은, 예를 들어, 에폭시수지계 접착제 등의 불소수지 라이닝재(30)(이하, 단순히 '라이닝재(30)'라고 부른다.)를 판재(20)에 접착시키는 접착제에 의해 구성된다. 그 두께는, 예를 들어 0.1mm 이하이며, 판재(20)나 라이닝재(30)에 대해 충분히 얇다. 여기서, 가령, 접착층(40)의 음속을 1800m/s, 초음파의 주파수를 5MHz라고 하면, 파장은 0.36mm가 되며, 접착층(40)의 두께보다도 크다. 그 때문에, 접착층(40)의 상면(41)으로부터의 반사파와 하면(42)으로부터의 반사파와는 분리할 수 없으며, 종래의 수직법에서는 각 면(41, 42)의 신호를 식별할 수는 없다. 본 발명은, 이러한 초음파의 파장보다 짧은(얇은) 두툼한 접착층(40)의 상하면(41, 42)에 있어서 박리검출에 유리하다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 판재(20)가 적층체(10)의 일측(11)에 근접하는 부재이며, 라이닝재(30)가 적층체(10)의 일측(11)으로부터 격리된 부재이다. 또한, 접착층(40)의 하면(42)이, 적층체(10)의 일측으로부터 격리되는 측에 위치하는 박층의 제1계면(F1)이 된다.

다중반사파의 거동

여기서, 초음파의 거동과 반사파형과의 관계에 대해 설명하겠다.

도 2(a)는, 판재(20), 라이닝재(30) 및 접착층(40)이 서로 밀착하여 박리가 존재하지 않는 건전부에서의 반사의 거동을 도시한다. 탐촉자(2)로부터 판재(20) 내부로 그 상면(표면)(21)(용기외면(11))으로부터 입사한 초음파는, 그 일부가 판재(20)의 하면(이면(22))과 접착층(40)의 상면(41)과의 계면이 되는 제2계면(F2)에서 부호 P2에 도시하는 것처럼 반사한다.

한편, 제2계면(F2)을 투과한 초음파는, 접착층(40)내를 전파하여, 접착층(40)의 하면(42)과 라이닝재(30)의 상면(31)과의 계면이 되는 제1계면(F1)에 이른다. 여기서, 라이닝재(30)와 접착층(40)과의 음향 임피던스가 유사한(라이닝재(30)와 접착층(40)과의 음향 임피던스의 차가 작은) 경우, 제1계면(F1)에서의 반사는 거의 생기지 않는다. 그 때문에, 부호 P1에서 도시하는 반사파는 거의 수신되지 않는다. 따라서, 건전부에서의 다중반사에 의한 수신파형은, 주로 제2계면(F2)으로부터의 반사파(P2)에 의해 형성된다.

도 2(b)는, 제1계면(F1)에 박리가 생기지 않는 경우의 반사의 거동을 도시한다. 박리부(D1)는 제2계면(F2)의 반사에 관계가 없기 때문에, 건전부와 마찬가지로, 제2계면(F2)에서 부호 P2에서 도시하는 것처럼 반사한다. 한편, 박리부(D1)에 있어서는, 접착층(40)과 공기(A)와의 계면이 형성된다. 그 때문에, 건전부와는 달리, 제2계면(F2)을 투과한 초음파는, 그 대부분이 접착층(40)과 공기(A)와의 계면에서 부호 P1'로 도시하는 것처럼 반사한다. 따라서, 박리부(D1)가 존재하는 경우의 다중반사에 의한 수신파형은, 박리부(D1)로부터의 반사파(P1') 및 제2계면(F2)로부터의 반사파(P2)가 서로 더해진 파형이 된다.

도 2(c)는, 제2계면(F2)에 박리가 생기는 경우의 반사의 거동을 도시한다. 박리부(D2)에 있어서는, 판재(20)와 공기(A)와의 계면이 형성된다. 그 때문에, 제2계면(F2)에 도달한 초음파는, 그 대부분이 판재(20)와 공기(A)와의 계면에서 부호 P2'로 도시하는 것처럼 반사하고, 제1계면(F1)에서의 반사파는 생기지 않는다. 따라서, 박리부(D2)가 존재하는 경우의 다중반사에 의한 수신파형은, 대부분 박리부(D2)로부터의 반사파(P2')에 의해 형성된다.

수신파형의 상위

여기서, 건전부, 박리부(D1) 및 박리부(D2)에 있어서 수신파형의 상위에 대해, 도 3~5를 참조하면서 설명하겠다.

도 3에 건전시험체(TP0), 제1, 제2박리시험체(TP1, TP2)로 수신한 신호에 대역통과필터(중심주파수 5MHz)를 입혀 생성한 RF파형의 일례를 도시한다. 또한, 도 4는, 도 3에 대응하는 검파파형을 도시한다. 여기서, 건전시험체(TP0)는, 판재(20), 라이닝재(30) 및 접착층(40)이 서로 밀접한 건전부를 본떴다. 제1박리시험체(TP1)는, 판재(20) 및 접착층(40)을 접착시켜 제1계면(F1)의 박리부(D1)를 본떴다. 제2박리시험체(TP2)는, 판재(20)만으로 구성한 제2계면(F2)의 박리부(D2)를 본떴다. 도 3, 4의 종축은 에코높이(%), 횡축은 전파시간(μm)을 도시한다.

도 3(a) 및 도 4(a)에서 도시하는 바와 같이, 반사가 1회인 경우, 각 수신파형이 대부분 서로 겹쳐지기 때문에, 파형의 식별은 어렵다. 한편, 도 3(b) (c) 및 도 4(b) (c)에서 도시하는 바와 같이, 반사횟수가 증가함에 따라, 각 파형의 에코높이에 어긋남이 생기는 동시에 파형이 겹쳐지는 것도 해소되어, 파형의 식별이 가능해진다. 이로부터, 관측 당초에 있어서는 박리검출이 어렵지만, 다중반사파를 이용하는 것으로, 박리검출이 가능해지는 것을 알 수 있다.

더욱이, 발명자들은, 상기 각 시험체에 있어서 감쇠의 경향을 측정했다. 도 5(a) (c)에서 도시하는 바와 같이, 감쇠의 경향(감쇠 계수)은, 제2박리시험체(TP2), 제1박리시험체(TP1), 건전시험체(TP0)의 순으로 큰 것을 알 수 있었다. 또한, 같은 도(b)에서 도시하는 바와 같이, 건전시험체(TP0)의 감쇠 경향을 기준으로 하면, 제1박리시험체(TP1)보다 제2박리시험체(TP2) 쪽이 감도차가 더 크고, 감쇠 경향이 큰 것을 알 수 있었다. 도 5(a)의 종축은 에코높이(dB), 횡축은 전파시간(μ초)을 도시한다. 도 5(b)의 종축은 감도차(dB), 횡축은 반사횟수를 도시한다. 도 5(c)의 종축은 감쇠 계수(dB/mm)를 도시한다.

상기 현상의 메커니즘은, 이하와 같이 추측된다.

건전시험체(TP0)의 반사파(P2)는, 제2계면(F2)에서의 반사 및 접착층(40)으로의 투과에 의해 감쇠한다. 한편, 제2박리시험체(TP2)의 반사파(P2')는, 박리부(D2)의 공기(A)에서의 반사이기 때문에, 건전시험체(TP0)에 비해 반사에 의한 감쇠는 작다. 또한, 제2박리시험체(TP2)에서는 접착층(40)으로의 투과가 생기지 않기 때문에, 접착층(40)에 의한 감쇠의 영향을 받지 않는다. 따라서, 제2박리시험체(TP2)(박리부(D2))의 감쇠는, 건전시험체(TP0)에 비해 작아진다. 따라서, 복수회 반사한 반사파의 피크값(에코높이)을 비교하는 것으로 박리부(D2)의 검출이 가능해진다.

한편, 제1박리시험체(TP1)의 파형은, 박리부(D1)로부터의 반사파(P1') 및 제2계면(F2)으로부터의 반사파(P2)의 쌍방이 서로 더해진다. 제1박리시험체(TP1)의 반사파(P1')는, 박리부(D1)의 공기(A)에 의한 반사이기 때문에, 반사에 의한 감쇠의 영향은 적고, 도 5에서 도시하는 것처럼, 제1박리시험체(TP1)의 감쇠는 건저시험체(TP0)보다 작다. 그 때문에, 복수회의 반사를 반복하면, 반사파(P2)가 더욱 크게 감쇠하고, 반사파(P1')가 상대적으로 커진다. 이로 인해, 반사파(P1')가 파형의 형성에 영향을 주어, 건전시험체(TP0)의 파형에 대해, 시간이 어긋난 것 같은 파형이 된다. 이 시간의 어긋남은, 접착층(40)의 두께이다. 한편, 건전시험체(TP0)의 파형은, 제2계면(F2)으로부터의 반사파(P2)에서 형성되고, 반사파(P1')에 대응하는 제1계면(F1)으로부터의 반사파(P1)는 포함되지 않는다. 따라서, 복수회 반사한 반사파의 전파시간을 비교하는 것으로 박리부(D1)의 검출이 가능해진다.

이렇게, 발명자들의 예의연구 결과, 각 계면(F1, F2)으로부터의 반사파의 감쇠 경향(감쇠 계수)의 상위를 고려하여, 소정횟수(복수회)의 반사를 반복한 다중반사파에 착안하는 것으로 건전부에 대한 파형의 식별성(시인성)을 향상시켜, 각 계면(F1, F2)에 있어서 박리를 검출할 수 있는 것이 판명됐다.

피크시간 및 에코높이

다음으로, 제1, 제2계면(F1, F2)에 있어서 박리의 검출에 대해, 도 6을 참조하면서 설명하겠다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 전파시간으로써, 반사파의 피크시간을 예로 이하 설명하겠다.

제1계면(F1)의 박리부(D1)의 경우, 그 신호파형(S1)에 있어서 소정횟수의 반사를 반복한 반사파의 피크시간(T1)은, 건전부의 신호파형(S0)에 있어서 같은 횟수의 반사를 반복한 반사파의 피크시간(T0)보다도 늦게 출현하고, 시간 어긋남(△T)가 생긴다. 이는, 건전부의 감쇠가 박리부(D1)보다도 크기 때문에, 복수회의 반사를 반복하면, 박리부(D1)로부터의 반사파가 상대적으로 커지며, 건전부의 파형에 대해 시간이 어긋난 파형이 되기 때문이다. 한편, 제2계면(F2)의 박리부(D2)의 경우, 그 신호파형(S2)에 있어서 피크시간(T2)은 건전부의 피크시간(T0)과 거의 같은 시간이 된다. 이는, 어느 반사파도 제2계면(F2)에서의 반사이기 때문이다.

또한, 제1계면(F1)의 박리부(D1)의 경우, 그 신호파형(S1)에 있어서 소정횟수의 반사를 반복한 반사파의 피크값으로써의 에코높이(H1)는, 건전부의 신호파형(S0)에 있어서 같은 횟수의 반사를 반복한 반사파의 에코높이(H0)와 비교하여 약간 크지만, 그렇게 큰 차는 없다. 한편, 제2계면(F2)의 박리부(D2)의 경우, 그 신호파형(S2)에 있어서 에코높이(H2)는, 건전부의 신호파형(S0)의 에코높이(H0)와 비교하여, 명백히 돌출하여 크다. 이는, 제2계면(F2)의 박리부(D2)의 경우, 건전부와 비교하여 보다 반사율이 큰 공기(A)에서 대부분 반사하여 투과하지 않기 때문에, 감쇠가 적기 때문이다.

평가방법

이렇게, 이하의 적층체의 박리검사방법에 의해, 제1, 제2계면(F1, F2)에 있어서 박리의 유무를 검사하는 것이 가능해진다.

사전에, 판재(20), 라이닝재(30) 및 접착층(40)이 밀착한 건전부에 있어서 판재(20)의 표면(21)으로부터 초음파를 입사하는 동시에 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파에 있어서 소정횟수의 반사를 반복한 반사파의 피크시간 및 에코높이를 기준전파시간으로써의 기준피크시간(T0) 및 기준에코높이로써의 기준피크값(H0)으로 하여 구해둔다. 다음으로, 판재(20)의 소정의 검사부(E)에 있어서, 판재(20)의 표면(21)을 따라 적당히 간격을 두고 탐촉자(2)를 주사하는 동시에 초음파를 입사시켜 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파에 있어서 앞의 소정횟수와 같은 횟수의 반사를 반복한 반사파의 전파시간으로써의 피크시간(T) 및 에코높이(H)를 구한다. 그리고, 이들 피크시간 및 에코높이를 비교하는 것에 의해, 라이닝재(30)와 접착층(40)과의 제1계면(F1)에 있어서 박리 및 판재(20)와 접착층(40)과의 제2계면(F2)에 있어서 박리의 유무를 각각 평가한다. 또한, 건전부란, 예를 들어 적층체(10)에 있어서 건전부에 상당하는 부분으로써 선정한 부분이다. 또한, 상술한 것처럼 건전시험체(TP0)를 이용하거나, 건전시험체(TP0)에 상당하는 다른 장치나 다른 부재를 이용할 수도 있다. 이렇게, '건전부'란 '부'이기 때문에, '검사대상이 되는 적층체(10)의 임의의 부분' 및 '적층체(10)와는 별체의 시험체(편) 및 이에 상당하는 다른 장치나 부재'의 쌍방이 포함된다.

또한, 사전에, 신호처리장치(3)에 기준피크시간에 대해 소정의 역치(시간)를 설정해두어, 피크시간이 소정의 게이트를 넘은 경우에 경고수단(3a)에 의해 경고하도록 해도 좋다. 마찬가지로, 기준피크값에 대해 소정의 역치(진폭)를 설정해두고, 피크값이 소정값을 넘은 경우에 경고수단(3a)에 의해 경고하도록 해도 좋다. 게다가, 위치검출기(2a)의 탐촉자(2)의 주사위치데이터와 함께 다중반사파를 처리하고, 예를 들어 도 6에서 도시하는 것처럼 그래프와 함께, 또는, 독립적으로 B스캔화상이나 C스캔화상 등의 주사화상을 생성해도 좋다. 이 화상들에 박리의 유무를 표시시켜도 좋다.

여기서, 피크시간(T) 및 에코높이(H)의 비교시에, 상술한 소정횟수는, 감쇠 계수를 고려하여, 건전부에서의 파형에 대해 피크시간(T) 및 에코높이(H)의 비교가 가능해지는 횟수로 설정한다. 도 5에서 도시하는 바와 같이, 건전부에 있어서 감쇠의 경향과, 박리부(D)가 존재하는 경우에 있어서 감쇠의 경향은 다르다.

따라서, 예를 들어, 신호처리장치(3)에 있어서, 도 6에서 도시하는 것처럼 테스트피스 등의 건전부에 있어서 반사파의 에코높이가 100% 진폭표시의 20% 정밀도의 강도로 표시되도록 횟수로 하면 좋다. 이로 인해, 검사부(E)에 있어서 제1, 제 2계면(F1, F2)의 박리부로부터의 각 반사 에코가 건전부에 대해 식별이 가능해진다. 도 3(a) 및 도 4(a)에서 도시하는 바와 같이, 반사횟수가 적은 경우, 수신신호에 명료한 차이가 나타나지 않고, 신호의 식별(건전인지 박리인지의 식별)이 어렵다. 한편, 도 3(b) (c) 및 도 4(b) (c)에서 도시하는 바와 같이, 반사횟수가 증가함에 따라, 건전인지 박리인지의 식별이 쉬워진다. 반사횟수가 증가하면, 다중반사파의 전파시간(거리)의 차가 확대하고, 시간의 어긋남이 커지며, 제 2계면(F2)의 박리부로부터의 신호가 명료해진다. 또한, 도 5(a)에서 도시하는 바와 같이 감쇠의 차가 확대하여 에코높이의 차도 커지기 때문에, 제1계면(F1)의 박리부로부터의 신호도 명료해진다. 또한, 본 실시형태에서는, 20회 정밀도로 설정하고 있다. 물론, 적절히 감도 조정해도 좋다.

발명자들은, 본 발명에 관계된 박리검사방법 및 박리검사장치의 유용성을 검증하기 위해 실험을 했다. 상술한 각 시험체를 이용하여, 중심주파수 5MHz의 1진동자탐촉자(2)에 의해 다중반사파를 복수회 수신했다. 도 7에 그 결과를 비교한 그래프를 도시한다.

도 7(a)은, 건전부에 있어서 피크시간이 가장 빠른 것을 기준으로 한 각 시험체의 피크시간 차를 도시하는 그래프이다. 종축이 피크시간 차(μ초)이다. 같은 도로부터 명백한 바와 같이, 건전시험체(TP0)와 제 2박리시험체(TP2)와는, 피크시간 차에 대부분 차이가 없다. 한편, 제1박리시험체(TP1)에서는, 피크시간 차에 명료한 차이가 나타났다. 이렇게, 건전부의 피크시간과 검사부의 피크시간을 비교하는 것으로, 제1계면(F1)에 있어서 박리의 유무를 검출 가능한 것을 알 수 있었다.

도 7(b)은, 각 시험체의 에코높이(%)를 비교한 그래프이다. 종축이, 에코높이(%)이다. 같은 도로부터 명백한 것처럼, 건전시험체(TP0)와 제1박리시험체(TP1)와는, 에코높이에 그다지 차는 없다. 한편, 제 2박리시험체(TP2)에서는, 피크값에 명료한 차이가 나타났다. 이렇게, 건전부의 피크값과 검사부의 피크값을 비교하는 것으로, 제 2계면(F2)에 있어서 박리의 유무를 검출 가능한 것을 알 수 있었다.

게다가, 발명자들은, 도 8에서 도시한 것처럼, 라이닝재(30')로써 불소수지 라이닝(PFA)을 이용하고, 접착층(40')을 접착제(33)와 글라스크로스(34)에 의해 구성한 시험체에 대해서도, 상기 실시예 1과 마찬가지로 실험을 했다. 도 12(a) (b)에서 도시하는 바와 같이, 상기 실시예 1과 마찬가지의 결과가 되며, 검출 가능한 것이 판명됐다. 또한, 도 9~11에 이 시험체에 있어서 RF파형, 검파파형의 일례 및 감쇠 계수를 도시한다. 이 라이닝재(30')에 있어서도, 상기와 같은 결과를 얻을 수 있었다.

다음으로, 도 13~17을 참조하면서, 본 발명의 제 2실시형태에 대해 설명하겠다. 또한, 이하의 실시형태에 있어서, 같은 부재에는 동일한 부호를 붙이고 있다.

상기 제1실시형태에 있어서, 접착층(40)(박층)을 통해 판재(20)(제1부재)에 불소수지 라이닝재(30)(제2부재)를 접착시킨 적층체(10)를 예로 설명했다. 그러나, 검사대상으로써의 적층체(10)는, 접착층으로써의 박층(40)을 통해 복수의 부재(20, 30)가 적층된 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 13에서 도시하는 제 2실시형태와 같이, 제1부재(20')에 제2부재(30')가 직접 설치된 적층체(10')에 있어서도, 층간 박리의 검출이 가능하다. 또한, 이 제1, 제2부재(20', 30')는, 상기 제1실시형태의 재료에 한정되지 않는다.

도 13에서 도시하는 바와 같이, 제 2실시형태에 있어서 적층체(10')는, 초음파의 입사위치가 되는 적층체(10')의 일측(11')을 구성하는 제1부재(20')와, 이 제1부재(20')의 타측(22')에 직접 설치된 제2부재(30')로부터 이루어지는 2층 구조를 보인다.

도 13(a)은, 제1부재(20') 및 제2부재(30')가 서로 밀착하여 박리가 존재하지 않는 건전부에서의 반사의 거동을 도시한다. 탐촉자(2)로부터 제1부재(20') 내부로 그 상면(표면)(21')으로부터 입사한 초음파는, 그 일부가 제1부재(20')의 하면(이면(22'))과 제2부재(30')의 상면(31')과의 계면이 되는 계면(F3)에서 부호 P3로 도시한 것처럼 반사한다. 또한, 계면(F3)을 투과한 초음파는, 제2부재(30')내를 전파하고, 제2부재(30')의 하면(32')에 달하며, 부호 P4로 도시한 것처럼 반사한다. 따라서, 건전부에서의 다중반사에 의한 수신파형은, 계면(F3)으로부터의 반사파(P3) 및 제2부재(30')의 하면(32')으로부터의 반사파(P4)가 서로 더해진 파형이 된다.

한편, 도 13(b)은, 계면(F3)에 박리가 생기는 경우의 반사의 거동을 도시한다. 박리부(D3)에 있어서는, 제1부재(20')와 공기(A)와의 계면이 형성된다. 그 때문에, 계면(F3)에 도달한 초음파는, 그 대부분이 제1부재(20')와 공기(A)와의 계면에서 부호 P3'로 도시하는 것처럼 반사하고, 제2부재(30')의 하면(32')에서의 반사파는 생기지 않는다. 따라서, 박리부(D3)가 존재하는 경우의 다중반사에 의한 수신파형은, 대부분 박리부(D3)로부터의 반사파(P3')에 의해 형성된다.

여기서, 건전부 및 박리부(D3)에 있어서 수신파형의 상위에 대해, 도 14~17을 참조하면서 설명하겠다.

도 14에 건전시험체(TP0), 제 3 박리시험체(TP3)로 수신한 신호에 대역통과필터(중심주파수 5MHz)를 입혀 생성한 RF파형의 일례를 도시한다. 또한, 도 15는, 도 14에 대응하는 검파파형을 도시한다. 여기서, 건전시험체(TP0)는, 제1부재(20') 및 제2부재(30')가 서로 밀착한 건전부를 본떴다. 제 3박리시험체(TP3)는, 제1부재(20')만으로 구성한 계면(F3)의 박리부(D3)를 본떴다.

도 14, 15에서 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서도, 반사횟수가 증가함에 따라, 각 파형의 에코높이에 어긋남이 생기는 동시에 파형이 겹쳐지는 것도 해소되며, 파형의 식별이 가능하다. 이로부터, 관측 당초에 있어서는 박리검출이 어렵지만, 다중반사파를 이용하는 것으로, 박리검출이 가능해지는 것을 살필 수 있다. 게다가, 상기 제1실시형태와 마찬가지로, 상기 각 시험체에 있어서 감쇠의 경향을 측정하면, 도 16에서 도시하는 바와 같이, 감쇠의 경향(감쇠 계수)은, 건전시험체(TP0) 쪽이 제 3박리시험체(TP3)보다 큰 것을 알 수 있었다.

건전시험체(TP0)의 반사파(P3)는, 계면(F3)에서의 반사 및 제2부재(30')로의 투과에 의해 감쇠한다. 한편, 제 3박리시험체(TP3)의 반사파(P3')는, 박리부(D3)의 공기(A)에서의 반사이기 때문에, 건전시험체(TP0)에 비해 반사에 의한 감쇠는 작다. 또한, 제 3박리시험체(TP3)에서는, 제2부재(30')로의 투과가 생기지 않기 때문에, 제2부재(30')에 의한 감쇠의 영향을 받지 않는다. 이에, 제 3박리시험체(TP3)(박리부(D3))의 감쇠는, 건전시험체(TP0)에 비해 작아진다. 따라서, 복수회 반사한 반사파의 피크값을 비교하는 것으로 박리부(D3)의 검출이 가능해진다.

또한, 건전시험체(TP0)의 파형은, 계면(F3)으로부터의 반사파(P3) 및 제2부재(30')의 하면(32')으로부터의 반사파(P4)의 쌍방이 서로 더해진다. 한편, 제 3박리시험체(TP3)의 파형은, 계면(F3)으로부터의 반사파(P3')에서 형성되며, 제2부재(30')의 하면(32')으로부터의 반사파(P4)는 포함되지 않는다. 제 3박리시험체(TP3)의 반사파(P3')는, 박리부(D3)의 공기(A)에 의한 반사이기 때문에, 반사에 의한 감쇠의 영향은 적고, 도 16에서 도시하는 것처럼, 제 3박리시험체(TP3)의 감쇠는 건전시험체(TP0)보다 작다. 그 때문에, 복수회의 반사를 반복하면, 반사파(P3)가 더욱 크게 감쇠하여, 반사파(P4)가 상대적으로 커진다. 이로 인해, 반사파(P4)가 파형의 형성에 영향을 주어, 건전시험체(TP0)의 파형에 대해, 제 3박리시험체(TP3)의 파형은 시간이 어긋난(빨라진) 것 같은 파형이 된다. 이 시간의 어긋남은, 제2부재(30')의 두께이다. 따라서, 복수회 반사한 반사파의 전파시간을 비교하는 것으로 박리부(D3)의 검출이 가능해진다.

다음으로, 계면(F3)에 있어서 박리의 검출에 대해, 도 17을 참조하면서 설명하겠다.

계면(F3)의 박리부(D3)의 경우, 그 신호파형(S3)에 있어서 소정횟수의 반사를 반복한 반사파의 피크시간(T3)은, 건전부의 신호파형(S0')에 있어서 같은 횟수의 반사를 반복한 반사파의 피크시간(T0')보다도 빠르게 출현하며, 시간 어긋남(△T')이 생긴다. 이는, 건전부의 감쇠가 박리부(D3)보다도 크기 때문에, 복수회의 반사를 반복하면, 박리부(D3)로부터의 반사파가 상대적으로 커지며, 건전부의 파형에 대해 시간이 어긋난 파형이 되기 때문이다.

또한, 신호파형(S3)에 있어서 소정횟수의 반사를 반복한 반사파의 피크값으로써의 에코높이(H3)는, 건전부의 신호파형(S0')에 있어서 같은 횟수의 반사를 반복한 반사파의 에코높이(H0')와 비교하여 크게 나타난다. 이는, 박리부(D3)의 경우, 건전부와 비교하여 보다 반사율이 큰 공기(A)에서 대부분 반사하여 투과하지 않기 때문에, 감쇠가 적기 때문이다.

이렇게, 2개의 부재(20', 30')로 이루어지는 적층체(10')에 있어서도, 상기 제1실시형태와 마찬가지로, 건전부 및 박리부의 수신신호파형(반사파)에 차이가 생긴다. 따라서, 복수회 반사한 반사파의 피크시간(T) 및/또는 에코높이(H)를 비교하는 것으로, 제1부재(20')와 제2부재(30')와의 계면에 있어서 박리부(D3)의 검출이 가능해진다.

마지막으로, 본 발명의 또 다른 실시형태의 가능성에 대해 설명하겠다.

상기 제1, 제 2실시형태에 있어서, 비교대상으로써 피크시간(T)을 이용했다. 그러나, 제 3실시형태에서는, 피크시간(T)과 함께, 또는, 피크시간(T)을 대리하여 반사파의 위상을 이용한다. 구체적으로는, 사전에, 건전부에 있어서 소정횟수의 반사를 반복한 반사파의 위상을 기준위상으로써 구해둔다. 그리고, 검사부에 있어서 같은 횟수의 반사를 반복한 반사파의 위상을 구해, 이 위상들을 비교한다. 여기서, 박층(40)은, 제2부재(30)의 음향 임피던스보다 작은 재료로 이루어진다.

도 18(a)에서 도시하는 건전부의 경우, 탐촉자(2)로부터 제1부재(20)의 표면(21)(적층체(10)의 일측(11))으로부터 입사한 초음파의 일부는, 앞의 실시형태와 마찬가지로 제 2계면(F2)에서 부호P2로 도시하는 것처럼 반사한다. 또한, 제 2계면(F2)을 투과한 초음파는, 박층(40)과 제2부재(30)와의 음향 임피던스의 차로 인해, 부호 P1''로 도시한 것처럼 제1계면(F1)에서도 반사한다.

도 18(b)에서 도시하는 제1계면(F1)의 박리부(D1)에 있어서는, 접착층(40)과 공기(A)와의 계면이 형성된다. 그 때문에, 건전부와는 달리, 제 2경계면(F2)을 투과한 초음파는, 그 대부분이 박층(40)과 공기(A)와의 계면에서 부호 P1'로 도시하는 것처럼 반사한다.

여기서, 공기의 음향 임피던스는 지극히 작고, 박층(40)의 음향 임피던스보다도 작다. 따라서, 박층(40)의 음향 임피던스가 제2부재(30)의 음향 임피던스보다도 작은 경우, 건전부의 신호에 대해 위상이 반전하게 된다. 즉, 박리부(D1)의 유무에 의해 위상이 반전한 것으로부터, 위상반전의 유무를 검출하는 것에 의해, 제1계면(F1)의 박리검출이 가능해진다. 이렇게, 본 실시형태는, 제1계면(F1)에 있어서 박리의 유무에 관계없이 반사에코가 검출되는 경우에 유리하다. 또한, 상기 제 2실시형태에 있어서도, 제1부재(20')가, 제2부재(30')의 음향 임피던스보다 작은 재료로 이루어지는 경우, 위상반전에 의해 제1부재(20')와 제2부재(30')와의 계면(F3)의 박리를 검출하는 것은 가능하다.

상기 제1, 제 2실시형태에 있어서, 소정횟수의 반사를 반복한 반사파의 피크시간(T) 및 에코높이(H)의 쌍방을 비교하는 것으로, 각 계면에 있어서 박리를 각각 검출가능하게 했다. 그러나, 피크시간(T) 및 에코높이(H)의 비교는, 각각 단독으로 비교하는 것도 가능하다. 더욱이, 상기 제 3실시형태에 도시하는 위상의 비교에 대해서도, 단독으로 또는, 피크시간(T) 및/또는 에코시간(H)과 조합하여 실시하는 것도 가능하다.

또한, 상기 제1, 제 2실시형태에 있어서, 전파시간으로써 반사파의 피크시간을 이용했다. 그러나, 전파시간은 피크시간에 한정되지 않고, 예를 들어, 반사파의 올라서는(내려가는) 시간이나, 소정의 진폭을 넘는(내려가는) 시간을 이용해도 상관없다. 즉, 전파시간은, 건전부 및 검사부의 각 파형에 있어서 시간의 어긋남이 비교(식별)가능하게 되는 시간이면 좋다.

상기 각 실시형태에 있어서, 탐촉자(2)로써는 송수신을 겸무하는 1진동자형 탐촉자를 이용했다. 그러나, 송수신이 다른 유닛으로 되어 있는 2진동자형 탐촉자를 이용해도 상관없다. 또한, 상기 실시형태에 있어서 탐촉자(2)로써 5MHz의 탐촉자를 이용했지만, 이 주파수에 한정되지 않는다. 단, 주파수는 크면 감쇠가 커져 신호가 작아지며, 주파수가 작으면 파형이 분리되지 못하기 때문에, 접착층(40)의 재질이나 두께 등을 고려하여 설정하면 좋다.

또한, 상기 각 실시형태에 있어서, 탐촉자(2)를 직접 제1부재(20)의 표면(21)에 꽉 갖다대서 초음파를 송수신했지만, 수침법에도 적용가능하다.

상기 제1실시형태에 있어서, 검사대상의 적층체(10)의 일부를 구성하는 제1부재(20)로써 그물재를 이용했다. 그러나, 제1부재는 그물재에 한정되지 않고, 다른 금속, 유리, 수지 등, 초음파의 전달물질이면 좋다. 또한, 검사대상이 되는 적층체(10)는, 상기 제1실시형태와 같이 컨테이너 탱크에 한정되지 않고, 다른 탱크, 컨테이너 등의 용기 외에, 관의 구성부분이어도 상관없다. 게다가, 제2부재(30)도 제1부재와 마찬가지로, 초음파의 전달물질이면, 그 재질은 불소수지에 특별히 한정되는 것이 아니며, 예를 들어 경질고무나 에폭시 수지 등의 각종 라이닝재에 적용가능하다. 물론, 라이닝재에 한정되지 않는다. 또한, 제 2, 제 3실시형태에 있어서 제1, 제2부재(20)((20')), (30)((30'))에 대해서도, 마찬가지이다. 즉, 복수의 부재는, 이종재료 및 동종재료의 어느 조합이어도 좋다.

또한, 상기 제1, 제 3실시형태에 있어서, 박층(40)으로써, 제1, 제 2부재(20, 30)를 접착시키는 접착제에 의해 구성했다. 그러나, 박층(40)은 접착층에 한정되지 않고, 예를 들어, 땜질용 땜질제에 의해 구성해도 상관없다. 또한, 인접하는 한쪽의 부재의 표층부의 일부를 변질시킨 변질부에 의해 박층(40)을 구성해도 상관없다. 박층(40)의 재료에는, 이 박층(40)에 인접하여 초음파의 입사위치로부터 격리된 측에 위치하는 부재의 음향 임피던스에 유사하는 재료를 선택할 수 있다. 건전부에 있어서, 해당 부재와 박층(40)과의 계면(F1)으로부터의 반사파(P1)가 검출이 어려운 정도로 유사하고 있으면, 건전부와의 전파시간의 비교에 의해 박리의 유무를 검출하는 것이 가능해지게 되기 때문이다. 한편, 박층(40)의 재료에, 전자와 달리 음향 임피던스가 유사하지 않은 재료를 선택하는 것도 가능하다. 관련된 경우, 박층(40)의 계면에 있어서 반사파의 감쇠에 차가 생기기 쉽고, 건전부와의 에코높이의 비교에 의해 박리의 유무를 검출할 수 있다.

상기 제1, 제 3실시형태에 있어서, 적층체(10)를 제1, 제 2부재(20, 30)를 접착층(40)을 통해 적층했다. 그러나, 적층시키는 부재의 수는 특별히 한정되지 않으며, 3층 이상이어도 상관없다. 또한, 박층(40)은, 적층체(10)를 구성하는 복수의 부재간의 적어도 일부에 개재되어 있으면 좋고, 그 박층(40)의 상하면(41, 42)에 있어서 박리의 검출이 가능하다.

상기 각 실시형태에 있어서, 박리부에 공기가 존재하고 있는 경우를 예로 설명했지만, 박리부(부식부)에 액체가 존재하고 있는 경우도 검출 가능하다. 즉, 건전부와 내부에 액체를 갖는 박리부와의 음압반사율에 차이가 있으면, 반사횟수가 커져감에 따라 음압반사율의 차에 의해, 반사파의 에코높이에도 차가 생기므로, 건전부와 박리부와의 구별이 가능해진다. 게다가, 내부에 공기를 갖는 모의박리부의 에코높이와 비교하는 것으로, 액체의 유무의 판정도 가능하다. 또한, 박리(부식)를 검출하는 대상계면을 구성하는 부재 및 액체의 재질에 의해서는, 반사파의 전파시간의 차에 의해서도 검출이 가능하다.

또한, 상기 각 실시형태에 있어서는, 대략 평탄한 탐상면을 예로 설명했지만, 곡면을 갖는 적층체에도 적용가능하다. 곡면의 경우, 적층체 표면 및 계면에 있어서 초음파는 산란반사하기 때문에, 반사횟수가 증가함에 따라 감쇠가 커진다. 그러나, 건전부 및 검사부도 모두 같은 곡률을 갖는 곡면이면, 곡률에 의한 영향은 상쇄되게 된다. 따라서, 배관 등의 곡면을 갖는 부재에 있어서, 박리의 유무를 검출하는 것이 가능하다.

본 발명은, 예를 들어, 복수의 부재를 적층시킨 적층체로써의 저장용기나 배관 등에 있어서 부재간에 개재하는 박층의 각 계면에 있어서 박리를 검사하는 적층체의 박리검사방법 및 박리검사장치로써 이용할 수 있다. 예를 들어, CFRP재와 알루미늄과의 접착, 알루미늄과 구리와의 접착 등의 이재적층체에 있어서 층간 박리의 검출에 적용가능하다. 더욱이, 알루미늄과 구리의 땜질, 터빈 깃과 스텔라이트(내열합금)의 땜질이나 알루미늄끼리의 납땜 등에도 적용가능하다.

1 : 박리검사장치 2 : 탐촉자
2a : 위치검출기 3 : 신호처리장치
3a : 경고수단 4a : 펄서
4b : 리시버 5 : 프리앰프
6 : 필터 7 : A/D컨버터
8 : 모니터 10 : 적층체
11 : 일측 20 : 제1부재(판재)
21 : 상면 22 : 하면
30 : 제 2부재(라이닝재) 31 : 상면
32 : 하면 40 : 박층(접착층)
41 : 상면 42 : 하면
D1~3 : 박리부 E : 검사부
F1 : 제1계면 F2 : 제 2계면
F3 : 계면
H, H0~3 : 에코높이(피크값)
P1~P4, P1'~P3' : 초음파
S0~2, S0' : 신호파형
T, T0~2, T0' : 피크시간

Claims

복수의 부재가 적층한 적층체의 일측으로부터 초음파를 입사하는 동시에 상기 복수의 부재의 계면에서 복수회의 반사를 반복하여 전파한 다중반사파를 수신하고, 수신한 다중반사파를 평가하는 것에 의해 층간 박리의 유무를 검사하는 적층체의 박리검사방법에 있어서,
상기 복수의 부재는, 상기 초음파의 파장보다도 얇은 박층을 통해 적층되어 있으며, 사전에, 상기 복수의 부재 및 상기 박층이 서로 밀접한 건전부에 있어서 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파에 있어서 소정의 복수회의 반사를 반복한 반사파의 전파시간을 기준전파시간으로 하여 구해 두며,
상기 적층체의 검사부에 있어서 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파에 있어서 상기 소정의 복수회와 같은 횟수의 반사를 반복한 반사파의 전파시간을 구해, 상기 전파시간의 상기 기준전파시간에 대한 시간의 어긋남에 의해 상기 일측으로부터 격리되는 측에 위치하는 상기 박층의 제1계면에 있어서 박리의 유무를 검사하는 적층체의 박리검사방법.
복수의 부재가 적층한 적층체의 일측으로부터 초음파를 입사하는 동시에 상기 복수의 부재의 계면에서 복수회의 반사를 반복하여 전파한 다중반사파를 수신하고, 수신한 다중반사파를 평가하는 것에 의해 층간 박리의 유무를 검사하는 적층체의 박리검사방법에 있어서,
상기 복수의 부재는, 상기 일측에 위치하는 제1부재와, 이 제1부재의 타측에 설치되는 제2부재를 적어도 포함하며, 상기 제2부재는, 상기 초음파의 파장보다도 얇게 형성되어 있으며, 사전에, 상기 제1부재 및 상기 제2부재가 서로 밀접한 건전부에 있어서 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파에 있어서 소정의 복수회의 반사를 반복한 반사파의 전파시간을 기준전파시간으로 하여 구해 두며,
상기 적층체의 검사부에 있어서 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파에 있어서 상기 소정의 복수회와 같은 횟수의 반사를 반복한 반사파의 전파시간을 구해, 상기 전파시간의 상기 기준전파시간에 대한 시간의 어긋남에 의해 상기 제1부재와 상기 제2부재와의 계면에 있어서 박리의 유무를 검사하는 적층체의 박리검사방법.
제 1항에 있어서, 사전에, 상기 건전부에 있어서 수신한 다중반사파에 있어서 상기 소정의 복수회의 반사를 반복한 반사파의 피크값을 구하고, 상기 검사부에 있어서 수신한 다중반사파에 있어서 상기 소정의 복수회의 반사를 반복한 반사파의 피크값을 구해, 이 피크값들을 비교하는 것에 의해 상기 일측에 인접하는 측에 위치하는 상기 박층의 제 2계면에 있어서 박리의 유무를 검사하는 것을 특징으로 하는 적층체의 박리검사방법.
제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 박층은, 상기 일측에 위치하는 부재보다도 상기 박층에 인접하는 동시에 상기 일측으로부터 격리되는 측에 위치하는 부재의 음향 임피던스에 유사하는 재료로부터 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층체의 박리검사방법.
제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 박층은, 이 박층에 인접하는 동시에 상기 일측으로부터 격리되는 측에 위치하는 부재의 음향 임피던스보다 작은 재료로부터 이루어지며, 사전에, 상기 건전부에 있어서 수신한 다중반사파에 있어서 상기 소정의 복수회의 반사를 반복한 반사파의 위상을 구하고, 상기 검사부에 있어서 수신한 다중반사파에 있어서 상기 소정의 복수회의 반사를 반복한 반사파의 위상을 구해, 이 위상들을 비교하는 것에 의해 상기 일측으로부터 격리되는 측에 위치하는 상기 박층의 제1계면에 있어서 박리의 유무를 검사하는 것을 특징으로 하는 적층체의 박리검사방법.
제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 박층은, 납땜제로부터 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층체의 박리검사방법.
제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 박층은, 접착제로부터 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층체의 박리검사방법.
제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 박층은, 인접하는 한쪽의 부재의 표층부의 적어도 일부가 변질한 변질부인 것을 특징으로 하는 적층체의 박리검사방법.
제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 복수의 부재는, 상기 일측에 위치하는 판재와, 그 판재의 타측에 설치되는 라이닝재를 적어도 포함하며, 상기 박층은, 상기 판재에 상기 라이닝재를 접착시키는 접착층인 것을 특징으로 하는 적층체의 박리검사방법.
제 9항에 있어서, 상기 판재는 그물재이며, 상기 라이닝재는 불소수지 라이닝재이며, 상기 접착층은 상기 그물재보다도 상기 불소수지 라이닝재의 음향 임피던스에 유사하는 재료로부터 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층체의 박리검사방법.
제 10항에 있어서, 상기 접착층이 상기 그물재에 상기 불소수지 라이닝재를 접착시키는 접착제와 글라스크로스로부터 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층체의 박리검사방법.
제 10항에 있어서, 상기 적층체는, 액체용 컨테이너 탱크인 것을 특징으로 하는 적층체의 박리검사방법.
제 2항에 있어서, 사전에, 상기 건전부에 있어서 수신한 다중반사파에 있어서 상기 소정의 복수회의 반사를 반복한 반사파의 피크값을 구하며, 상기 검사부에 있어서 수신한 다중반사파에 있어서 상기 소정의 복수회의 반사를 반복한 반사파의 피크값을 구해, 이 피크값들을 비교하는 것에 의해 상기 제1부재와 상기 제2부재와의 계면에 있어서 박리의 유무를 검사하는 것을 특징으로 하는 적층체의 박리검사방법.
제 2항 또는 제 13항에 있어서, 상기 제1부재는, 상기 제2부재의 음향 임피던스보다 작은 재료로부터 이루어지며, 사전에, 상기 건전부에 있어서 수신한 다중반사파에 있어서 상기 소정의 복수회의 반사를 반복한 반사파의 위상을 구하고, 상기 검사부에 있어서 수신한 다중반사파에 있어서 상기 소정의 복수회의 반사를 반복한 반사파의 위상을 구해, 이 위상들을 비교하는 것에 의해 상기 제1부재와 상기 제2부재와의 계면에 있어서 박리의 유무를 검사하는 것을 특징으로 하는 적층체의 박리검사방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 소정의 복수회의 반사를 반복한 반사파의 전파시간은, 그 반사횟수의 반사파의 피크값의 시간인 것을 특징으로 하는 적층체의 박리검사방법.
복수의 부재가 적층한 적층체의 일측으로부터 초음파를 입사하는 동시에 상기 복수의 부재의 계면에서 복수회의 반사를 반복하여 전파한 다중반사파를 수신하는 탐촉자와, 수신한 다중반사파를 평가하는 신호처리장치를 갖추고, 수신한 다중반사파를 평가하는 것에 의해 층간 박리의 유무를 검사하는 적층체의 박리검사장치에 있어서,
상기 복수의 부재는, 상기 초음파의 파장보다도 얇은 박층을 통해 적층되어 있으며, 상기 신호처리장치는, 사전에, 상기 복수의 부재 및 상기 박층이 서로 밀접한 건전부에 있어서 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파에 있어서 소정의 복수회의 반사를 반복한 반사파의 전파시간을 기준전파시간으로 하여 구해 두며, 상기 적층체의 검사부에 있어서 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파에 있어서 상기 소정의 복수회와 같은 횟수의 반사를 반복한 반사파의 전파시간을 구해, 상기 전파시간의 상기 기준전파시간에 대한 시간의 어긋남에 의해 상기 일측으로부터 격리되는 측에 위치하는 상기 박층의 제1계면에 있어서 박리의 유무를 검사하는 적층체의 박리검사장치.
복수의 부재가 적층한 적층체의 일측으로부터 초음파를 입사하는 동시에 상기 복수의 부재의 계면에서 복수회의 반사를 반복하여 전파한 다중반사파를 수신하는 탐촉자와, 수신한 다중반사파를 평가하는 신호처리장치를 갖추고, 수신한 다중반사파를 평가하는 것에 의해 층간 박리의 유무를 검사하는 적층체의 박리검사장치에 있어서,
상기 복수의 부재는, 상기 일측에 위치하는 제1부재와, 상기 제1부재의 타측에 설치되는 제2부재를 적어도 포함하고, 상기 제2부재는, 상기 초음파의 파장보다도 얇게 형성되어 있으며, 상기 신호처리장치는, 사전에, 상기 제1부재 및 상기 제2부재가 서로 밀접한 건전부에 있어서 다중반사파를 수신하여, 그 다중반사파에 있어서 소정의 복수회의 반사를 반복한 반사파의 전파시간을 기준전파시간으로 하여 구해 두고, 상기 적층체의 검사부에 있어서 다중반사파를 수신하여, 그 다중반사파에 있어서 상기 소정의 복수회와 같은 횟수의 반사를 반복한 반사파의 전파시간을 구해, 상기 전파시간의 상기 기준전파시간에 대한 시간의 어긋남에 의해 상기 제1부재와 상기 제2부재와의 계면에 있어서 박리의 유무를 검사하는 적층체의 박리검사장치.
제 16항 또는 제 17항에 있어서, 상기 신호처리장치는, 구한 전파시간의 계차가 소정값 이상인 경우에 경고하는 경고수단을 더 갖추는 것을 특징으로 하는 적층체의 박리검사장치.
제 18항에 있어서, 상기 신호처리장치는, 상기 탐촉자를 주사하여 수신한 다중반사파에 의해 주사영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 적층체의 박리검사장치.
제 19항에 있어서, 상기 탐촉자는, 1진동자형 탐촉자인 것을 특징으로 하는 적층체의 박리검사장치.
제 19항에 있어서, 상기 탐촉자는, 2진동자형 탐촉자인 것을 특징으로 하는 적층체의 박리검사장치.