KR101882838B1 - 적층체의 박리 검사 방법 및 박리 검사 장치 - Google Patents

Abstract

검사 부위에 보강판 등의 장애물이 있어도 적층체의 층간 박리를 간편하면서도 명확하게 검출 가능하고, 넓은 검사 범위도 단시간에 검사 가능한 박리 검사 방법 및 박리 검사 장치를 제공하는 것이다. 초음파를 적층체(10)에 소정의 굴절각 θ로 입사시키는 송신 탐촉자(2a)와, 복수의 부재의 계면에서의 반사를 반복하여 전파한 전파파를 수신하는 수신 탐촉자(2b)와, 송신 탐촉자(2a)와 수신 탐촉자(2b)를 소정의 간격(L)을 두고 유지하는 탐촉자 유지 수단을 구비한다. 건전부를 전파한 전파파를 수신하고, 수신한 전파파의 에코 높이가 소정 값 이상으로 감지되는 감지 길이를 기준 감지 길이로 구한다. 검사 대상부(E)를 전파한 전파파를 수신하고, 수신한 전파파의 에코 높이가 소정 값 이상으로 감지되는 감지 길이를 계측하고, 계측된 감지 길이와 기준 감지 길이를 비교함으로써 검사 대상부(E)에 있어서 층간 박리(D)의 유무를 검사한다.

Description

적층체의 박리 검사 방법 및 박리 검사 장치

본 발명은 적층체의 박리 검사 방법 및 박리 검사 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 복수의 부재가 적층된 적층체의 일측에 배치된 센서에서 초음파를 입사시키는 동시에 상기 적층체 내를 전파(傳搬)한 초음파를 수신하고, 수신한 초음파를 평가함으로써 층간 박리의 유무를 검사하는 적층체의 박리 검사 방법 및 박리 검사 장치에 관한 것이다.

종래, 적층체의 박리 검사 대상은 관, 용기 등이 많고, 검사 시에는 관, 용기 등의 내부에 사람이 들어가 내부에서의 육안 검사, 타음 검사, 핀홀 검사 등을 행하는 것이 보통이었다. 이 때문에, 검사 시에는 조업을 정지하여야만 하고, 검사에 많은 시간을 필요로 하였다.

한편, 상술한 바와 같은 검사 방법으로서 예를 들면 특허문헌1에 기재된 바와 같이, 조업을 정지하지 않고 라이닝의 박리를 검사하는 방법이 제창되고 있다. 특허문헌1의 방법은, 배관이나 용기의 외부로부터 초음파 펄스를 입사시키고, 건전부에 있어서 다중 반사의 반사 횟수마다의 변동 범위와 모의 박리부에 있어서 다중 반사의 반사 횟수마다의 변동 범위가 중복되지 않는 영역을 구하고, 구한 영역에 있어서 최소의 반사 횟수보다 크고 또한 영역의 높이가 소정 값 이상으로 되는 반사파의 반사 횟수를 구하고, 적층체의 검사부에 있어서 다중 반사파를 수신하여 미리 구한 건전부의 소정 값 이상으로 되는 반사파의 에코 높이와 비교함으로써 층간 박리의 유무를 검사하고 있다.

그런데, 상기 방법에서는 검사부에 보강판 등의 장애물이 있는 경우에는 시험체의 표면에 탐촉자를 배치하는 것이 불가능하여 검사 불가 범위가 발생한다. 또한, 넓은 면적의 시험 범위를 검사하는 경우, 탐촉자를 시험 범위 전체 면에 주사할 필요가 있어, 검사 시간이 많이 소요되고 검사를 위한 비용도 높아지고 있었다.

일본 등록특허 제5624250호 공보

이러한 종래의 실정을 감안하여, 본 발명은 검사 부위에 보강판 등의 장애물이 있어도 적층체의 층간 박리를 간편하면서도 명확하게 검출 가능하고, 넓은 검사 범위도 단시간에 검사 가능한 박리 검사 방법 및 박리 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 관한 박리 검사 방법의 특징은, 복수의 부재가 적층된 적층체의 일측에 배치된 센서에서 초음파를 입사시키는 동시에 상기 적층체 내를 전파한 초음파를 수신하고, 수신한 초음파를 평가함으로써 층간 박리의 유무를 검사하는 방법에 있어서, 상기 센서는 상기 초음파를 상기 적층체에 소정의 굴절각으로 입사시키는 송신 탐촉자와, 상기 복수의 부재의 계면에서의 반사를 반복하여 전파한 전파파를 수신하는 수신 탐촉자와, 상기 송신 탐촉자와 상기 수신 탐촉자를 소정의 간격을 두고 유지하는 탐촉자 유지 수단을 구비하고, 상기 송신 탐촉자 및 상기 수신 탐촉자를 설정된 탐촉자 간격으로 상기 탐촉자 유지 수단에 의해 상기 적층체의 건전부에 배치하여 상기 건전부를 전파한 상기 전파파를 수신하고, 수신한 전파파의 에코 높이가 소정 값 이상으로 감지되는 감지 길이를 기준 감지 길이로 구하고, 상기 송신 탐촉자 및 상기 수신 탐촉자를 상기 설정된 탐촉자 간격과 동일 간격으로 상기 탐촉자 유지 수단에 의해 상기 적층체의 검사 대상부를 사이에 두고 배치하여 상기 검사 대상부를 전파한 상기 전파파를 수신하고, 수신한 전파파의 에코 높이가 소정 값 이상으로 감지되는 감지 길이를 계측하고, 계측된 감지 길이와 상기 기준 감지 길이를 비교함으로써 상기 검사 대상부에 있어서 상기 층간 박리의 유무를 검사하는 것에 있다.

상기 구성에 따르면, 센서는 초음파를 적층체에 소정의 굴절각으로 입사시키는 송신 탐촉자와 복수의 부재의 계면에서의 반사를 반복하여 전파한 전파파를 수신하는 수신 탐촉자를 소정의 간격을 두고 유지하는 탐촉자 유지 수단을 구비하는 것으로, 송신 탐촉자와 수신 탐촉자 사이(탐촉자 간격)가 검사 영역으로 되어, 넓은 범위를 한 번에 검사 대상으로 하는 것이 가능하게 된다. 그리고 송신 탐촉자 및 수신 탐촉자를 설정된 탐촉자 간격과 동일 간격으로 탐촉자 유지 수단에 의해 적층체의 검사 대상부를 사이에 두고 배치하여, 검사 대상부를 전파한 전파파를 수신하고, 수신한 전파파의 에코 높이가 소정 값 이상으로 감지되면 감지 길이를 계측하고, 계측된 감지 길이와 건전부에 있어서 미리 구한 기준 감지 길이를 비교한다. 여기에서, 인접하는 부재가 서로 밀착(밀접)하고 있는 건전부 경계면의 음압 반사율은 공기의 음압 반사율보다 작기 때문에, 초음파(전파파)는 해당 계면에서의 반사나 투과 등에 의해 감쇠한다. 한편, 검사 대상부에 박리부가 존재하는 경우, 초음파(전파파)는 박리부(공기)에서 투과하는 것은 아니고, 반사에 의한 감쇠도 거의 발생하지 않는다. 이 때문에, 탐촉자 사이를 전파하는 전파파는 동일한 탐촉자 간격이라면 건전부보다도 박리부 쪽이 전파파 감쇠의 정도가 적으므로, 박리부에서의 수신 파형은 건전부에서의 수신 파형보다 소정의 에코 높이 이상으로 되는 범위가 길어진다. 따라서, 미리 구한 건전부에 있어서 전파파의 에코 높이가 소정 값 이상으로 되는 기준 감지 길이와 검사 대상부에 있어서 측정한 감지 길이를 비교하는 것으로 검사 대상부에 있어서 층간 박리의 유무를 간편하면서도 명확하게 검출할 수 있다.

상기 송신 탐촉자 및 상기 수신 탐촉자는, 상기 적층체 상에 마련된 다른 부재를 사이에 두고 배치되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 다른 부재 바로 아래의 박리 유무도 용이하게 검사하는 것이 가능하다.

상기 송신 탐촉자 및 상기 수신 탐촉자는, 종파 경사각 탐촉자이면 좋다. 종파 경사각 탐촉자를 사용하는 경우, 종파뿐만 아니라 횡파도 동시에 검사 대상부에 존재하는 것으로 되므로, 검사 대상부를 다양한 모드의 초음파가 전파하는 것으로 되어, 신호의 차이가 보다 선명해진다.

상기 센서는 상기 송신 탐촉자 및 상기 수신 탐촉자를 상기 적층체 상을 주사시키는 주사 수단을 더 구비하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 더 넓은 범위의 검사 대상부를 더 신속하게 검사하는 것이 가능하다. 또한 주사시키는 방향은, 예를 들어 도 6에 도시한 바와 같이 송신 탐촉자와 수신 탐촉자의 대향 방향(초음파의 전파 방향)에 교차(직교)하는 방향(Va)과, 다른 예를 들어 도 10에 도시한 바와 같이 탐촉자의 대향 방향(초음파의 전파 방향)과 일치하는 방향(Vb) 중 어느 하나이어도 좋다.

상기 센서는 상기 송신 탐촉자 및 상기 수신 탐촉자를 제1 주사 방향을 따라서 주사시키는 제1 주사 수단과, 상기 제1 주사 방향과 교차하는 제2 주사 방향을 따라서 주사시키는 제2 주사 수단을 가지며, 상기 제1 주사 수단 및 상기 제2 주사 수단에 의한 주사에 의해 상기 층간 박리의 위치를 특정하면 좋다. 일방향 뿐만 아니라, 서로 다른 두 방향으로의 주사를 가능하게 하는 것으로, 예를 들어 도 16에 도시한 바와 같이, 중복하는 주사 영역에 있어서 송신 탐촉자와 수신 탐촉자 사이의 검사 대상부에 존재하는 층간 박리의 위치를 산출하는 것이 가능하다.

게다가 상기 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 검사 대상부를 전파한 상기 전파파에 기초하여 주사 화상을 생성하면 좋다. 이에 따라, 신호 차이의 식별(층간 박리의 유무)이 더 용이해진다.

상기 송신 탐촉자 및 상기 수신 탐촉자는, 상기 적층체의 만곡된 표면에 배치되도록 하여도 좋다. 관련된 경우, 적어도 상기 송신 탐촉자는 수직 탐촉자이고, 상기 송신 탐촉자는 상기 적층체의 만곡된 표면에 배치되면 좋다. 그리고, 상기 송신 탐촉자를 상기 만곡된 표면의 꼭대기부에 고정하고, 상기 수신 탐촉자를 상기 송신 탐촉자에 대하여 원주 방향으로 주사 시키면 좋다. 이에 따라, 간단한 구조로 효율 좋게 만곡면의 검사 대상부의 검사가 가능해진다. 상기한 하나의 구성에 있어서, 상기 적층체는 용기의 경판부이어도 좋다. 또한, 상기 적층체는 관형상체이어도 좋다.

상기 복수의 부재는 상기 일측에 위치하는 제1 부재와, 이 제1 부재에 마련되는 제2 부재와, 이들 부재를 밀착시키는 접착층을 적어도 포함하는 것이어도 좋다. 관련된 경우, 상기 제1 부재는 강재이고 상기 제2 부재가 라이닝재이어도 좋고, 상기 제1 부재는 라이닝재이고 상기 제2 부재가 강재이어도 좋다 .

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 관한 적층체의 박리 검사 장치의 특징은, 복수의 부재가 적층된 적층체의 일측에 배치된 센서에서 초음파를 입사시키는 동시에 상기 적층체 내를 전파한 초음파를 수신하고, 수신한 초음파를 평가하는 신호 처리 장치를 구비하여, 수신한 초음파를 평가함으로써 층간 박리의 유무를 검사하는 구성에 있어서, 상기 센서는 상기 초음파를 상기 적층체에 소정의 굴절각으로 입사시키는 송신 탐촉자와, 상기 복수의 부재의 계면에서의 반사를 반복하여 전파한 전파파를 수신하는 수신 탐촉자와, 상기 송신 탐촉자와 상기 수신 탐촉자를 소정의 간격을 두고 유지하는 탐촉자 유지 수단을 구비하고, 상기 신호 처리 장치는 미리 상기 송신 탐촉자 및 상기 수신 탐촉자를 설정된 탐촉자 간격으로 상기 탐촉자 유지 수단에 의해 상기 적층체의 건전부에 배치하여 상기 건전부를 전파한 상기 전파파를 수신하고, 수신한 전파파의 에코 높이가 소정 값 이상으로 감지되는 감지 길이를 기준 감지 길이로 구하고, 상기 송신 탐촉자 및 상기 수신 탐촉자를 상기 설정된 탐촉자 간격과 동일 간격으로 상기 탐촉자 유지 수단에 의해 상기 적층체의 검사 대상부를 사이에 두고 배치하여 상기 검사 대상부를 전파한 상기 전파파를 수신하고, 수신한 전파파의 에코 높이가 소정 값 이상으로 감지되는 감지 길이를 계측하고, 계측된 감지 길이와 상기 기준 감지 길이를 비교함으로써 상기 검사 대상부에 있어서 상기 층간 박리의 유무를 검사하는 것이다.

상기 신호 처리 장치는, 상기 검사 대상부를 전파한 상기 전파파에 기초하여 주사 화상을 생성하도록 하여도 상관 없다. 주사 화상으로는 예를 들어, B 스코프 화상이나 C 스코프 화상을 들 수 있다.

상기 본 발명에 따른 적층체의 박리 검사 방법 및 박리 검사 장치의 특징에 따르면, 검사 부위에 보강판 등의 장애물이 있어도 적층체의 층간 박리를 간편하면서도 명확하게 검출 가능하고, 넓은 검사 범위도 단시간에 검사하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 다른 목적, 구성 및 효과에 대해서는 이하 발명의 실시 형태의 항에서 나타날 것이다.

도 1은 본 발명에 관한 박리 검사 장치의 개략도이다.
도 2는 초음파의 거동을 설명하기 위한 도이다.
도 3은 건전부(박리부 없음)에 있어서 반복하는 반사에 따른 전파 거리와 상대 에코 높이의 관계를 모식적으로 나타낸 그래프이다.
도 4는 박리부를 가진 부분에 있어서 도 3에 상당하는 도이다.
도 5는 종래의 수직법에 있어서의 검사(주사)를 설명하는 도이다.
도 6은 본 발명에 관한 박리 검사(주사)를 설명하는 도이다.
도 7은 폴리에틸렌 라이닝 시험체에 있어서의 측정 결과를 나타내는 도이며, (a)는 박리 폭 0mm(건전부), (b)는 박리 폭 20mm, (c)는 박리 폭 50mm, (d)는 박리 폭 100mm를 나타낸다.
도 8은 인접판인 폴리에틸렌 라이닝 시험체에 있어서의 도 7에 상당하는 도이다.
도 9은 종파 경사각 탐촉자에 의해 입사된 초음파의 전파를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 10은 센서 위치 및 주사 방향을 나타내는 도이다.
도 11은 T 이음에 대한 탐촉자 배치의 예를 나타내는 도이다.
도 12는 보강판부에 대한 탐촉자 배치의 예를 나타내는 도이다.
도 13은 용기의 경판에 있어서의 탐촉자 배치의 일례를 나타내는 도이다.
도 14는 용기의 경판에 있어서 탐촉자 배치의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 15는 관형상체에 있어서의 박리 검사 방법을 나타내는 도이며, (a)는 축 방향 측정, (b)는 원주 방향 측정, (c) (d)는 경사진 방향 측정을 나타낸다.
도 16은 2방향 주사에 의한 박리부 위치의 특정을 설명하는 도이다.

다음으로, 도 1 내지 도 6을 참조하면서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 관한 박리 검사 장치(1)는 대략 후술하는 적층체(10)의 일측(11)(표면) 상을 주사하는 센서(2)와, 센서(2)를 제어함과 동시에 수신한 초음파를 처리하여 평가하는 신호 처리 장치(3)를 구비한다. 이 신호 처리 장치(3)는 예를 들어, 개인용 컴퓨터에 의해 구성된다.

센서(2)는 초음파를 적층체(10)에 소정의 굴절각으로 입사시키는 송신 탐촉자(2a)와, 적층체(10) 내의 각 부재의 계면에서의 반사를 반복하여 전파한 전파파를 수신하는 수신 탐촉자(2b)와, 송신 탐촉자(2a) 및 수신 탐촉자(2b)를 소정의 간격을 두고 유지하는 탐촉자 유지 수단(2c)으로 구성된다. 또한, 센서(2)에는 주사 위치를 검출하는 인코더 등의 위치 검출기를 포함한 주사 수단(4)이 장착되는 동시에 신호 처리 장치(3)에 접속되어 있다. 본 발명에 있어서는 송신 탐촉자(2a) 및 수신 탐촉자(2b) 사이에 위치하는 영역(탐촉자 간격(L))을 검사 대상부(E)로 하는 것이 가능하다.

송신 탐촉자(2a) 및 수신 탐촉자(2b)로는, 예를 들어 종파 경사각 탐촉자가 이용된다. 또한, 탐촉자 유지 수단(2c)은, 예를 들어 도 1에 나타낸 바와 같이 막대 형상체나 판 형상체 등에 의한 것 외에, 인코더 등을 매개로 한 동기 제어 등에 의해 실질적으로 탐촉자 간격(L)을 유지하는 형태의 것도 포함한다. 주사 수단(4)은 송신 탐촉자(2a) 및 수신 탐촉자(2b)의 탐촉자 간격(L)을 유지하여 동일 방향(주사 방향)으로 이동 가능하면 좋다.

신호 처리 장치(3)는 펄서(5)를 제어하여 송신 탐촉자(2a)로부터 초음파 펄스를 발생시킨다. 송신된 초음파 펄스는 적층체(10)의 각 부재(20, 30, 40) 내를 통과(혹은 투과) 및 각 계면에서 반사되어 수신 탐촉자(2b)에서 수신된다. 수신한 초음파(전파파)는 리시버(6) 및/또는 프리 앰프(6a)에 의해 증폭되고, 필터(7)에 의해 노이즈가 제거된 상태로 A/D변환기(8)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 그리고, 신호 처리 장치(3)에서 신호 처리가 이루어져 표시기(9)에 표시된다.

또한, 신호 처리 장치(3)는 주사 수단(4)의 위치 검출기가 검출한 센서(2)의 주사 위치 데이터와 함께 수신 신호를 처리하고, B 스코프 화상이나 C 스코프 화상 등의 주사 화상을 생성하여 표시기(9)에 표시시킨다. 게다가, 신호 처리 장치(3)는 박리의 존재를 경고하는 경고 수단(3a)을 구비하는 것도 가능하다.

검사 대상으로 되는 적층체(10)는 도 1, 2에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 제1 부재(20)로서의 판재와, 이 판재(20)에 접착제로 이루어진 접착층(40)을 매개로 하여 판재(20)에 접착된 제2 부재(30)로서의 라이닝재로 구성된다. 이 적층체(10)는 예를 들어, 관이나 탱크 등이다. 적층체(10)의 각 부재로서는, 예를 들어 판재(20)로서 스테인레스 강판(STS 판), 라이닝재(30)로서 불소 수지 라이닝(PTFE), 접착층(40)으로서 에폭시수지계 접착제가 각각 들 수 있지만, 이러한 재료에 한정 되는 것은 아니다. 또한, 판재(20)의 표면 측(11)에는 도장막(50)이 형성되어 있지만, 도장막(50)의 유무에 관계없이 본 발명을 적용 가능하다.

다음으로, 적층체(10)에 입사한 초음파의 거동(전파)에 대해서 설명한다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 송신 탐촉자(2a)와 수신 탐촉자(2b)의 탐촉자 간격(L)에 있어서, 판재(20), 라이닝재(30) 및 접착층(40)이 서로 밀착하여 박리가 존재하지 않는 건전부분에서는, 굴절각 θ로 입사한 초음파의 대부분은 계면(F1)에서 반사하여 판재(20)를 전파 해 나간다. 그러나, 일부는 라이닝재(30)로 입사하여 라이닝재(30)를 전파한다. 또한, 판재(20)와 접착층(40)에 의해 구성되는 계면(F1)의 음압 반사율은 1 보다 작기 때문에, 계면(F1)에서의 반사에 의해 감쇠한다.

한편, 판재(20)와 접착층(40)의 사이에 박리부(D)가 존재하는 경우, 판재(20) 내를 반사하여 전파한 초음파는 박리부(D) 내의 공기와의 계면(F2)에서 반사한다. 여기에서, 박리부(D)의 공기의 음압 반사율은 대략 1이며, 반사를 반복하여도 거의 감쇠하지 않는다.

여기, 도 3, 4에서, 수직 입사에 있어서 각종 재질의 음압 반사율의 변화를 모식적으로 나타낸다. 종축은 상대 에코 높이(dB), 횡축은 반복하는 반사에 따른 전파 거리(도에서 횡축 및 이하의 기재에 있어서 단순하게 "전파 거리"라 한다)이다. 재질에 따라 음압 반사율은 다르지만, 모두 공기의 음압 반사율 1 보다 작고, 반사 횟수의 증가에 따라 전파 거리가 길어짐에 따라서 그 차이는 커지게 된다. 박리부(D)가 없는 경우(건전부), 인접하는 부재와의 계면(F1)에서의 반사나 투과에 의해 감쇠한다. 한편, 박리부(D)가 존재하는 경우, 건전부에 있어서 계면(F1)에서의 반사가 박리부(D)의 공기와의 계면(F2)에서의 반사로 치환되기 때문에, 박리부(D)에 있어서 반사에 의한 감쇠는 거의 발생하지 않는다. 또한, 박리부(D)에서는 투과가 발생하지 않기 때문에, 투과에 의한 감쇠의 영향을 받지 않는다. 따라서, 도 3, 4에 나타낸 바와 같이, 박리부보다도 건전부 쪽이 반사 횟수의 증가에 따라 전파 거리가 길어짐에 따라서 에코 높이의 차이는 커지게 된다. 게다가, 박리부(D)에서는 공기의 반사로 되기 때문에, 박리부(D)에서는 에코 높이가 저하하지 않는다. 그 때문에, 박리부(D)가 존재하는 경우, 에코의 출현 범위는 건전부보다 길어지는 것으로 생각된다. 또한, 초음파의 굴절각 θ가 작을수록 전파 경로에 있어서 계면(F1)에서의 반사 횟수가 증가하기 때문에, 박리부(D)의 공기와의 계면(F2)에서의 반사 횟수도 증가하는 것으로 되어, 건전부와 박리부의 신호 차이가 보다 명확해진다.

이와 같이, 초음파의 전파 거리로 되는 탐촉자 간격(L)을 일정하게 하고, 건전부와 박리부를 가진 부분으로 각 전파파 신호를 비교하면, 소정의 에코 높이(신호 강도) 이상으로 출현하는 길이(범위)는, 감쇠가 보다 많은 건전부 쪽이 짧게(작게)된다. 따라서, 건전부에 있어서 전파파의 에코 높이가 소정 값 이상으로 감지되면 감지 길이를 기준 감지 길이로 구해 두고, 검사 대상부(E)에 있어서 전파파의 에코 높이가 소정 값 이상으로 감지되는 감지 길이를 기준 감지 길이와 비교하는 것으로 박리부(D)의 검출이 가능해진다. 또한, 감지 길이는 수신한 전파파의 에코 높이가 최초로 소정 값 이상으로 된 전파 위치(시각)로부터 마지막으로 소정 값 이상으로 된 전파 위치(시각)까지의 거리나 시간으로 표시된다.

다음으로, 적층체(10)를 예로 박리 검사 방법의 순서에 대해서 설명한다.

먼저, 송신 탐촉자(2a) 및 수신 탐촉자(2b)를 설정된 탐촉자 간격(L)으로 탐촉자 유지 수단(2c)에 의해 판재(20), 라이닝재(30) 및 접착층(40)이 밀착된 적층체(10)의 건전부에 배치하고, 판재(20)의 표면에서 초음파를 굴절각 θ로 입사함과 동시에 탐촉자 간격(L)을 전파한 전파파를 수신한다. 그리고, 예를 들어 도 7 (a)에 나타낸 바와 같이, 수신한 전파파의 에코 높이가 소정 값 이상으로 감지되는 감지 길이를 기준 감지 길이(N)로 구하고 신호 처리 장치(3)에 기억한다. 또한, 탐촉자 간격(L)은 미리 임의로 설정한 거리(길이)이다. 또한, 에코 높이의 소정 값도 미리 임의의 기준 값으로 설정된다. 도 7의 예에서는, 신호의 에코 높이가 표시기(9) 상에 출현하는 100% 진폭 표시의 20% 이상의 강도를 기준으로 한다.

여기에서, 기준 감지 길이(N)의 결정에서는 상술한 바와 같이, 적층체(10)의 건전부 상에 센서(2)를 올려 놓았다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 적층체(10)와는 별도 몸체의 건전 시험체나, 건전 시험체에 상당하는 다른 장치나 다른 부재를 이용하는 것도 가능하다. 이와 같이, "건전부"는 "부"이기 때문에, 이에는 "검사 대상으로 되는 적층체(10)의 임의의 개소" 및 "적층체(10)와는 별도 몸체의 시험체 (편) 및 이에 상당하는 다른 장치나 부재"의 둘 모두가 포함된다.

다음으로, 송신 탐촉자(2a) 및 수신 탐촉자(2b)를 이전과 동일한 탐촉자 간격(L)으로 탐촉자 유지 수단(2c)에 의해 적층체(10)의 검사 대상부(E)를 사이에 두고 배치하여 검사 대상부(E)를 전파한 전파파를 수신하고, 예를 들어 도 7(a)에 나타낸 바와 같이, 수신한 전파파의 에코 높이가 소정 값 이상으로 감지되는 감지 길이(n)를 측정한다. 또한, 이 경우의 소정 값은 앞서 건전부에서 측정 시에 설정한 소정 값(기준값)과 동일 값이다. 그리고, 계측된 감지 길이(n)와 앞서 구한 기준 감지 길이(N)를 비교하여 감지 길이(n)가 기준 감지 길이(N) 보다도 긴 경우에, 송신 탐촉자(2a) 및 수신 탐촉자(2b)의 사이(검사 대상부(E))에 층간 박리(D)가 존재하는 것으로 판정한다.

여기에서, 송신 탐촉자(2a) 및 수신 탐촉자(2b)를 설정된 탐촉자 간격(L)으로 탐촉자 유지 수단(2c)에 의해 유지하고 검사하기 때문에, 송신 탐촉자(2a)와 수신 탐촉자(2b)의 사이에 장애물이 있어도 그 장애물 바로 아래의 박리 유무의 검사가 가능하다. 게다가, 종래의 수직법에서는 검사 대상부 전체 면을 검사하기 위하여 사각형 주사(도 5)가 필요하지만, 본 발명은 탐촉자 유지 수단(2c)에 의해 탐촉자 간격(L)을 유지하여 주사 시키므로, 도 6에 나타낸 바와 같이, 1방향 주사로 끝나고, 검사 시간도 큰 폭으로 단축 가능하여 검사 효율이 좋다.

또한, 층간 박리(D)가 존재한다고 판정한 경우에 경고 수단(3a)에 의해 경고하도록 하여도 좋다. 물론, 주사 수단(4)의 위치 검출기의 주사 위치 데이터와 함께 전파파를 처리하여, 예를 들어 그래프와 함께 또는 독립적으로 B 스코프 화상이나 C 스코프 화상 등의 주사 화상을 생성, 표시하여도 좋다. 이러한 화상에 박리의 유무를 표시시켜도 좋다.

여기에서, 발명자들은 본 발명에 관한 검사 방법 및 장치의 유용성을 검증하기 위하여 실험을 행하였다. 그 결과를 도 7, 8에 나타낸다. 각 도는 B 스코프 화상 및 A 스코프 화상을 일체로 표시하고 있다. 도 7, 8의 시험체에서는, 판 형상의 강재와 폴리에틸렌을 적층시킨 라이닝 시험체를 이용하였다. 그 경계면에는 박리 폭(길이)이 다른 모의 박리부를 각각 형성하였다. 또한, 탐촉자에는 5MHz의 진동자로 강 내에서 종파 10도의 굴절각을 갖는 것으로 되는 경사각 탐촉자를 사용하고, 도 7의 예에서는 탐촉자 간격을 100mm, 도 8의 예에서는 탐촉자 간격을 300mm로 하였다.

도 7(a)에 나타낸 건전부(박리부 0mm)의 경우, 수신 파형의 에코 높이가 표시 감도의 20%(기준 값, 도에서 부호 B)를 초과하는 범위(기준 감지 길이(N))는 258mm로 되었다. 한편, 같은 도 (b)에 나타낸 박리 폭 20mm에서의 같은 범위(감지 길이(n1))는 311mm, 같은 도 (c)에 나타낸 박리 폭 50mm에서의 같은 범위(감지 길이(n2))는 331mm, 같은 도 (d)에 나타낸 박리 폭 100mm에서의 같은 범위(감지 길이(n3))는 417mm로 되었다. 이와 같이, 모든 박리 시험체에서 기준 값을 초과하는 범위(감지 길이(n1~n3))가 건전 시험체의 기준 값을 초과하는 범위(기준 감지 길이(N)) 보다도 길어지게 되고 박리 폭이 길어짐에 따라 출현 범위도 길어졌다.

또한, 도 8은 추가로 모의 박리부의 상단에 맞추고 판을 마련한 시험체의 결과이다. 도 8(a)에 나타낸 건전부(박리부 0mm)의 경우, 수신 파형의 에코 높이가 표시 감도의 20%(기준 값, 도에서 부호 B)를 초과하는 범위(기준 감지 길이(N))는, 730mm로 되었다. 한편, 같은 도 (b)에 나타낸 박리 폭 20mm에서의 같은 범위(감지 길이(n1))는 1222mm, 같은 도 (c)에 나타낸 박리 폭 50mm에서의 같은 범위(감지 길이(n2))는 1557mm, 같은 도 (d)에 나타낸 박리 폭 300mm에서의 같은 범위(감지 길이(n3))는 1600mm 이상으로 되었다. 이 예에 있어서도 마찬가지로, 모든 박리 시험체에서 건전 시험체 보다도 기준 값을 초과하는 범위(길이)가 길어지게 되고, 박리 폭이 길어짐 따라 출현 범위도 길어졌다. 이와 같이, 출현 범위(감지 길이(n))가 건전부의 것(기준 감지 길이(N)) 보다도 긴 경우, 박리부가 존재한다고 판정 가능하다는 것으로 입증되었다. 또한, 발명자들은 탐촉자 간격 100mm 외에 25, 50, 200, 300mm에서도 같은 실험을 행하였지만, 박리를 검출하는 것이 가능하였다. 게다가, 폴리에틸렌 대신에 불소 수지나 에폭시 수지의 라이닝 시험체에도 같은 형태의 실험을 행하였으나, 박리를 발견하는 것이 가능하였다.

마지막으로, 본 발명의 또 다른 실시 형태의 가능성에 대해서 설명한다.

상기 실시 형태에 있어서, 도 7, 8에 나타낸 바와 같이, A 스코프 화상과 B 스코프 화상을 사용한 검사 방법을 예시했다. 그러나, 표시 화상의 표시 형식은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 A 스코프 화상, B 스코프 화상 각각 단독으로 표시하여도 좋고, 각각 절환 가능하게 하여도 상관없다.

상기 실시 형태에 있어서, 송신 탐촉자(2a) 및 수신 탐촉자(2b)에 종파 경사각 탐촉자를 이용하였다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 종파 경사각 탐촉자를 사용한 경우, 종파(Pa)(도에서 실선) 뿐만 아니라 횡파(Pb)(도에서 점선)도 동시에 적층체(10) 내에 존재한다. 종파(Pa)의 강 시험체 내에서의 임계각을 초과하지 않는 경우, 강 시험체 내에서 종파(Pa)와 횡파(Pb)가 존재하고, 표면 및 바닥면에서 반사를 반복하는 것으로 종파(Pa) 및 횡파(Pb)로 모드 변환하여 전파한다. 이 때문에, 모드 변환한 파와 모드 변환을 하지 않아 원래의 종파 및 횡파를 전파하는 파가 존재한다. 따라서, 적층체(10) 내를 다양한 모드의 초음파가 전파하기 때문에, 건전부와 박리부의 신호 차이가 명확해진다.

또한, 상기 실시예에서는 종파의 굴절각 θ가 10도의 것을 예로 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 5도나 2도의 탐촉자로도 적용이 가능하다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 굴절각 θa의 초음파(전파파)(Pa)와 굴절각 θa'의 초음파(전파파)(Pa')를 비교하면, 굴절각이 작은 θa의 초음파(Pa) 쪽이 제1 부재(20)와 제2 부재(30)의 계면(F1)에서의 반사 횟수가 많아지기 때문에, 박리부(D)의 공기와의 계면(F2)에서의 반사 횟수도 증가한다. 따라서, 굴절각 θ가 작을수록 건전부와 박리부(D)의 신호의 차이가 보다 명확해진다. 여기에서, 탐촉자에서 송신되는 초음파는 확산을 가진 빔이기 때문에, 수직 탐촉자에서 송신되는 초음파 빔에 굴절각이 0°를 초과하는 초음파는 존재한다. 따라서, 이와 같은 초음파가 관측 가능하다면 수직 탐촉자로도 본 발명을 적용 가능하다.

상기 실시 형태에 있어서, 주사 수단(4)에 의한 센서(2)의 주사 방향은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 초음파의 전파 방향(송신 탐촉자(2a)와 수신 탐촉자(2b)가 대향하는 방향)에 직교하는 방향(Va)으로 하였다. 그러나, 도 10에 나타낸 바와 같이, 전파 방향과 동일한 방향(Vb)으로 주사하여도 상관없다.

그런데, 본 발명에서는 송신 탐촉자(2a)와 수신 탐촉자(2b)의 사이를 검사 대상부(E)로 하여 설정하는 것이 가능하기 때문에, 이러한 탐촉자 사이에서 초음파가 전파 가능한 형태라면 적층체(10)를 포함한 검사 대상물은 특별히 한정되는 것은 아니다.

예를 들어 도 11에 나타낸 용접부(61)인 T 이음(60)에 대해서, 탐촉자 배치의 조합은 A와 B, A와 C, A와 D, A와 E 중 어느 조합이어도 본 방법으로의 적용이 가능하다. 또한, 탐촉자(2a, 2b)를 라이닝재(30) 측에 배치하여 A와 G 혹은 F와 G의 조합시키는 적용도 가능하다. 게다가, 용접이 있는 이음은 T 이음(60)에 한정되지 않고, 도 12에 나타낸 바와 같이 보강판(71)이 있는 이음부(70)에도 적용이 가능하다.

게다가, 도 13에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 각종 화학 약품 등의 액체를 수용하는 컨테이너 탱크 등의 용기(80)의 반구형상의 경판(81)의 정점에 송신 탐촉자(2a)로서 수직 탐촉자를 설치하고, 또 하나의 탐촉자(2b) 만을 원주 방향으로 주사시키는 것만으로도 검사 가능하다. 관련된 경우, 탐촉자(2b)는 수직 탐촉자 이어도 경사각 탐촉자 이어도 좋다. 또한 송신 수신이 반대로 되어도 좋다. 또한, 도 14에 나타낸 바와 같이, 경판(81) 상에 송신 탐촉자(2a) 및 수신 탐촉자(2b)를 대향시켜서 배치하고, 탐촉자 사이 거리(L)을 유지하면서 동일한 원주 방향으로 주사하여도 좋다.

게다가, 만곡된 표면을 가진 적층체(10)로서는, 용기(80)의 경판(81)에 한정되는 것이 아니며, 관형상체(90)도 들 수 있다. 관련된 경우, 도 15(a)에 나타낸 바와 같이, 관(90)의 관 축방향(A)에 초음파를 전파시켜서 박리부(D)를 검출하여도 좋고, 같은 도(b)에 나타낸 바와 같이, 원주 방향으로 초음파를 전파시켜 박리부(D)를 검출하여도 좋다. 게다가, 같은 도 (c) (d)에 나타낸 바와 같이, 관 축방향(A)에 교차하는 방향(경사 방향)에 초음파(P)를 전파시켜 박리부(D)를 검출하는 것도 가능하다.

상기 실시 형태에 있어서, 센서(2)는 쌍을 이루는 송신 탐촉자(2a) 및 수신 탐촉자(2b)를 가지며, 그 사이에 존재하는 박리의 유무를 검출하는 것이다. 그 때문에, 1방향으로의 측정(주사)으로는 탐촉자(2a, 2b) 사이의 어느 위치에 박리가 특정하는 것이 가능하지 않다. 그래서, 박리부(D)의 위치를 구하는 경우, 예를 들어 도 16에 나타낸 바와 같이, 제1 송신 탐촉자(2a1)와 제1 수신 탐촉자(2b1)를 제1 주사 방향(V1)으로 주사하는 것으로 박리 지시 범위(S1)가 특정되는 동시에, 제2 송신 탐촉자(2a2)와 제2 수신 탐촉자(2b2)를 제1 주사 방향(V1)과 직교하는 제2 주사 방향(V2)로 주사하는 것으로 박리 지시 범위(S2)가 특정된다. 그리고, 나타낸 박리 지시 범위(S1, S2)의 중복 범위로부터 박리부(D)의 위치를 특정하는 것이 가능하게 된다. 또한, 다른 2방향(제1 주사 방향(V1) 및 제2 주사 방향(V2))으로의 주사는 같은 도와 같이 주사 방향마다 각각 센서(2)를 이용하여 행하는 외에, 하나의 센서(2)를 이용하여 주사 방향을 바꾸어 행하여도 좋다.

본 발명은 예를 들어, 복수의 부재를 적층시킨 적층체로서의 저장 용기나 배관 등에 있어서 부재 사이에 개재하는 얇은 층의 각 계면에 있어서 박리를 검사하는 적층체의 박리 검사 방법 및 박리 검사 장치로서 이용하는 것이 가능하다. 예를 들어, CFRP재와 알루미늄의 접착, 알루미늄과 구리의 접착 등의 다른 재료 적층체에 있어서 층간 박리의 검출 등에도 적용 가능하다.

1 : 박리 검사 장치 2 : 센서
2a : 송신 탐촉자 2b : 수신 탐촉자
2c : 탐촉자 유지 수단 3 : 신호 처리 장치
3a : 경고 수단 4 : 주사 수단
5 : 펄서 6 : 리시버
6a : 프리 앰프 7 : 필터
8 : A/D변환기 9 : 표시기
10 : 적층체 11 : 일측(표면)
20 : 제1 부재(판재) 30 : 제2 부재(라이닝재)
40 : 접착층 50 : 도장막
60 : T 이음 61 : 용접부
70 : 이음부 71 : 보강판
72 : 용접부 80 : 용기
81 : 경판 90 : 관형상체
A : 관 축방향 B : 기준 값
D : 박리부 d : 박리폭(길이)
E : 검사 대상부 F1, F2 : 계면
N : 기준 감지 길이 n : 감지 길이
P : 초음파(전파파) V, V1 , V2, Va, Vb : 주사 방향
S1, S2 : 박리 지시 범위 θ : 굴절각

Claims (15)

1. 복수의 부재가 적층된 적층체의 일측에 배치된 센서에서 초음파를 입사시키는 동시에 상기 적층체 내를 전파한 초음파를 수신하고, 수신한 초음파를 평가함으로써 층간 박리의 유무를 검사하는 적층체의 박리 검사 방법에 있어서,
   상기 센서는 상기 초음파를 상기 적층체에 소정의 굴절각으로 입사시키는 송신 탐촉자와, 상기 복수의 부재의 계면에서의 반사를 반복하여 전파한 전파파를 수신하는 수신 탐촉자와, 상기 송신 탐촉자와 상기 수신 탐촉자를 소정의 간격을 두고 유지하는 탐촉자 유지 수단을 구비하고,
   상기 송신 탐촉자 및 상기 수신 탐촉자를 설정된 탐촉자 간격으로 상기 탐촉자 유지 수단에 의해 상기 적층체의 건전부에 배치하여 상기 건전부를 전파한 상기 전파파를 수신하고, 수신한 전파파의 에코 높이가 소정 값 이상으로 감지되는 감지 길이를 기준 감지 길이로 구하고,
   상기 송신 탐촉자 및 상기 수신 탐촉자를 상기 설정된 탐촉자 간격과 동일 간격으로 상기 탐촉자 유지 수단에 의해 상기 적층체의 검사 대상부를 사이에 두고 배치하여 상기 검사 대상부를 전파한 상기 전파파를 수신하고, 수신한 전파파의 에코 높이가 소정 값 이상으로 감지되는 감지 길이를 계측하고,
   계측된 감지 길이와 상기 기준 감지 길이를 비교함으로써 상기 검사 대상부에 있어서 상기 층간 박리의 유무를 검사하는 것을 특징으로 하는 적층체의 박리 검사 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 송신 탐촉자 및 상기 수신 탐촉자는 상기 적층체 상에 마련된 다른 부재를 사이에 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 적층체의 박리 검사 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 송신 탐촉자 및 상기 수신 탐촉자는, 종파 경사각 탐촉자인 것을 특징으로 하는 적층체의 박리 검사 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 센서는 상기 송신 탐촉자 및 상기 수신 탐촉자를 상기 적층체 위를 주사시키는 주사 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 적층체의 박리 검사 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 센서는 상기 송신 탐촉자 및 상기 수신 탐촉자를 제1 주사 방향을 따라서 주사시키는 제1 주사 수단과, 상기 제1 주사 방향과 교차하는 제2 주사 방향을 따라서 주사시키는 제2 주사 수단을 더 구비하여, 상기 제1 주사 수단 및 상기 제2 주사 수단에 의한 주사에 의해 상기 층간 박리의 위치를 특정하는 것을 특징으로 하는 적층체의 박리 검사 방법.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 검사 대상부를 전파한 상기 전파파에 기초하여 주사 화상을 생성하는 것을 특징으로 하는 적층체의 박리 검사 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 송신 탐촉자 및 상기 수신 탐촉자는 상기 적층체의 만곡된 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는 적층체의 박리 검사 방법.
8. 제7항에 있어서, 적어도 상기 송신 탐촉자는 수직 탐촉자이고, 상기 수직 탐촉자를 상기 만곡된 표면의 꼭대기부에 고정하고, 상기 수신 탐촉자를 상기 송신 탐촉자에 대하여 원주 방향으로 주사시키는 것을 특징으로 하는 적층체의 박리 검사 방법.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 적층체는 용기의 경판부인 것을 특징으로 하는 적층체의 박리 검사 방법.
10. 제7항에 있어서, 상기 적층체는 관형상체인 것을 특징으로 하는 적층체의 박리 검사 방법.
11. 제1항, 제2항, 제4항, 제5항, 제7항, 제8항, 그리고 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 부재는 상기 일측에 위치하는 제1 부재와, 이 제1 부재에 마련되는 제2 부재와, 이들 부재를 밀착시키는 접착층을 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 적층체의 박리 검사 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 제1 부재는 강재이고, 상기 제2 부재는 라이닝재인 것을 특징으로 하는 적층체의 박리 검사 방법.
13. 제11항에 있어서, 상기 제1 부재는 라이닝재이고, 상기 제2 부재는 강재인 것을 특징으로 하는 적층체의 박리 검사 방법.
14. 복수의 부재가 적층된 적층체의 일측에 배치된 센서에서 초음파를 입사시키는 동시에 상기 적층체 내를 전파한 초음파를 수신하고, 수신한 초음파를 평가하는 신호 처리 장치를 구비하여, 수신한 초음파를 평가함으로써 층간 박리의 유무를 검사하는 적층체의 박리 검사 장치에 있어서,
    상기 센서는 상기 초음파를 상기 적층체에 소정의 굴절각으로 입사시키는 송신 탐촉자와, 상기 복수의 부재의 계면에서의 반사를 반복하여 전파한 전파파를 수신하는 수신 탐촉자와, 상기 송신 탐촉자와 상기 수신 탐촉자를 소정의 간격을 두고 유지하는 탐촉자 유지 수단을 구비하고,
    상기 신호 처리 장치는 미리 상기 송신 탐촉자 및 상기 수신 탐촉자를 설정된 탐촉자 간격으로 상기 탐촉자 유지 수단에 의해 상기 적층체의 건전부에 배치하여 상기 건전부를 전파한 상기 전파파를 수신하고, 수신한 전파파의 에코 높이가 소정 값 이상으로 감지되는 감지 길이를 기준 감지 길이로 구하고,
    상기 송신 탐촉자 및 상기 수신 탐촉자를 상기 설정된 탐촉자 간격과 동일 간격으로 상기 탐촉자 유지 수단에 의해 상기 적층체의 검사 대상부를 사이에 두고 배치하여 상기 검사 대상부를 전파한 상기 전파파를 수신하고, 수신한 전파파의 에코 높이가 소정 값 이상으로 감지되는 감지 길이를 계측하고,
    계측된 감지 길이와 상기 기준 감지 길이를 비교함으로써 상기 검사 대상부에 있어서 상기 층간 박리의 유무를 검사하는 것을 특징으로 하는 적층체의 박리 검사 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 신호 처리 장치는 상기 검사 대상부를 전파한 상기 전파파에 기초하여 주사 화상을 생성하는 것을 특징으로 하는 적층체의 박리 검사 장치.

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