WO2007004571A1 - 超音波伝搬方法並びにこれを用いた超音波伝搬装置及び超音波試験装置 - Google Patents

超音波伝搬方法並びにこれを用いた超音波伝搬装置及び超音波試験装置 Download PDF

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Hideki Yabushita
Tatsuyuki Nagai
Shigeyuki Matsubara
Norio Nemoto
Hiroshi Miyamoto
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Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic wave propagation method for propagating ultrasonic waves between a probe that transmits or receives ultrasonic waves and a specimen that propagates plate waves, an ultrasonic wave propagation apparatus using the ultrasonic wave propagation method, and an ultrasonic wave
  • the present invention relates to sound test equipment.
  • a plate wave is generated by propagating ultrasonic waves from a probe to a test piece, or a plate generated on the test piece.
  • a method of receiving a wave with a probe is known (see Patent Document 1).
  • Non-Patent Document 1 a test method for improving the transmission / reception strength of an incident / leakage signal using a probe that is curved in the horizontal direction is disclosed in Non-Patent Document 1.
  • Patent Document 1 JP 2005-055197
  • Non-Patent Document 1 Shigeyuki Matsubara and 4 others, “Ultrasonic flaw detection of CFRP materials by air coupling (Part 2)”, Debriefing Inspection Society 2003 Fall Meeting Presentation Summary PP.3-4
  • the product FT (KHzm) of the plate wave frequency and plate thickness, and the incident angle ⁇ (°) at which the ultrasonic wave is actually incident and the plate wave can be generated.
  • This relationship is indicated by the curves A0 to 5 and S0 to 7 that differ for each mode of the plurality of plate waves. Therefore, taking the mode of S1 as an example, if the plate wave frequency is F and the plate thickness is T3, the probe must maintain the incident angle ⁇ 3 corresponding to FT3. This is done with a jig or the like.
  • the present invention is an ultrasonic wave propagation capable of propagating a plate wave between the probe and the test body even if the thickness of the test body and the angle of the surface fluctuate. It is an object of the present invention to provide a method, an ultrasonic wave propagation apparatus and an ultrasonic test apparatus using the method.
  • the ultrasonic wave propagation method is characterized in that ultrasonic waves are propagated between a probe that transmits or receives ultrasonic waves and a specimen that propagates plate waves. And the ultrasonic incident angle or / and the receivable angle of the ultrasonic wave from the test body to the probe during the propagation of the ultrasonic wave may take a plurality of states.
  • the probe is a focal probe, and a reference axis along an ultrasonic wave propagation path is used as a focal point of the probe.
  • the probe is oriented so that the axis of oscillation direction, which is the direction of oscillation about the center, intersects the surface of the propagation part including the surface of the test object of the ultrasonic propagation part.
  • the direction of the curve (the reference axis Q along the ultrasonic propagation path is set to the focal point of the probe).
  • L1 is made to intersect with the propagation part surface L2 including the surface of the test piece 100 of the propagation part near the focal point ⁇ ⁇ .
  • ultrasonic waves can be propagated with respect to the frequency X plate thickness FT1 to FT2 corresponding to the range of incident angles ⁇ :! to ⁇ 2.
  • the probe focal point P in the above features may be arranged on the surface of the test body 100 or in the vicinity thereof. As a result, the coordinates of the ultrasonic incident part etc. are clear. Because it becomes certain. The focal point P does not necessarily need to coincide with the specimen surface.
  • the probe is a focus-type probe, and a second oscillation direction axis L3 orthogonal to the first oscillation direction axis L1 is an ultrasonic wave propagation.
  • the probe may be oriented so as to be parallel to the surface of the propagation part including the surface of the specimen. This makes it possible to improve the transmission / reception strength by narrowing down the ultrasonic waves without diffusing on the specimen 100.
  • the features of the ultrasonic wave propagation apparatus and the ultrasonic test apparatus used in the ultrasonic wave propagation method described in any of the above characteristics are that the ultrasonic wave from the probe to the test object during the propagation of the ultrasonic wave. This is because a probe that can take multiple states of wave incident angle or Z and the angle at which ultrasonic waves can be received from the specimen to the probe is used.
  • the incident angle or receivable angle of ultrasonic wave propagation, and the ultrasonic wave Since the range of the propagation frequency of X and the plate thickness has been expanded, it is possible to propagate ultrasonic waves regardless of variations in the thickness of the specimen, the angle of the surface, or the material.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an ultrasonic test apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the transmitter of FIG.
  • FIG. 3 (a) is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2, and (b) is a view corresponding to (a) of the receiver.
  • FIG. 5 (a) to (d) are diagrams corresponding to FIG. 2 showing another embodiment of a transmitter according to the present invention.
  • FIG. 6 (a) to (d) are cross-sectional views of test specimens to be tested according to the present invention.
  • FIG. 7 shows received signal waveforms according to the present invention, where (a) shows a healthy part and (b) shows a peeled part.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view of a transmitter in a conventional ultrasonic testing apparatus.
  • FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 4 in a conventional ultrasonic testing apparatus.
  • FIG. 1 shows an ultrasonic test apparatus 1 according to the present invention.
  • This ultrasonic test apparatus 1 uses a plate wave transceiver 3 controlled by a personal computer (hereinafter abbreviated as PC) 2 and a scan head 10.
  • PC personal computer
  • the ultrasonic wave is transmitted from the transmitter 20, and the ultrasonic wave received via the receiver 30 is received by the PC 2 via the preamplifier 4, the fintor 5, and the A / D converter 6, and the calculation process is performed.
  • the PC 2 activates the scanner 8 via the scanner driver 7, and detects the specimen 100 with the scan head 10.
  • CFRP Carbon Fiber Reinforced Plastics
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of the transmitter 20.
  • the transmitter 20 uses a curved focus probe as the transducer 40.
  • the curved surface of the transducer 40 is a third-order curve such as a spherical surface, an elliptical arc rotation surface, or a polygonal surface, and one direction of the curve (the first oscillation direction axis of the ultrasonic transmission path) L1 crosses the propagation surface L2 including the surface of the specimen 100 in the propagation region near the focal point P.
  • the receiver 30 similarly has the first oscillation direction axis L1 intersecting with the propagation surface L2.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view of the transmitter 20 in the A direction
  • FIG. 3B is a cross-sectional view of the receiver 30 in the A direction.
  • both the transmitter 20 and the receiver 30 in the present invention swing around the reference axis Q along the ultrasonic propagation path around the focal point P of the probe.
  • the transmitter 20 and the vibrator 40 constituting the receiver 30 are oriented so that is parallel to the propagation portion surface L2 including the surface of the test body 100 of the ultrasonic propagation portion.
  • Fig. 4 shows the product FT of the ultrasonic wave frequency F and the thickness T of the specimen for the material of the specimen 100 and the plate wave modes (symbols A0 to 5, S0 to 7), and the incident angle ⁇ . It is a graph which shows the relationship. Only when such a relationship is satisfied, a plate wave of a specific mode is generated.
  • the first rocking direction axis L1 is made to intersect the propagation surface L2 using a curved focus probe for the transducer 20 constituting the transmitter 20 and the receiver 30. .
  • the frequency corresponding to the range of the incident angle ⁇ force S ⁇ 1 to ⁇ 2 X plate thickness FT1 to FT2 is expressed as a plate wave W. It is possible to propagate ultrasonic waves.
  • the wave corresponding to different modes for example, for SO mode, frequency X plate thickness FTal to FTa2, for S2 mode, frequency X plate thickness FTbl to FTb2, plate wave Propagation of ultrasonic waves as W is possible.
  • the plate thickness FT it is possible to simultaneously generate a plate wave of a plurality of modes in the specimen 100.
  • the ultrasonic focal point P is diffused on the specimen 100 by orienting the transducers 40 of the transmitter 20 and the receiver 30 so that the second change direction axis L3 is parallel to the propagation surface L2. It is possible to improve the transmission / reception strength by narrowing down without using it.
  • a focal probe may be configured by using a flat vibrator 41 and providing a concave acoustic lens 43 on the emission surface from the transmitter 20.
  • a sensor array transducer 42 may be employed. By oscillating a plurality of transducers arranged in this linear (or planar) shape with a time difference, the focus of the ultrasonic waves is obtained. Point P may be matched to the surface of specimen 100.
  • a convex acoustic lens 44 is provided on the emission surface from the transmitter 20 by using a planar vibrator 41, or as shown in FIG. 5 (d).
  • a plurality of incident angles ⁇ may be obtained by diffusing ultrasonic waves from the transmitter 20 using the convex vibrator 45.
  • the focus type is desirable in terms of securing sound pressure.
  • the present invention it is not only possible to deal with only the specimen 100 whose thickness changes to be constant.
  • Fig. 6 (b) when the scan head 10 is moved in the D direction as shown in Fig. 6 (a), not only when the plate thickness changes from T4 to T5 at a certain point.
  • the plate It is possible to generate waves.
  • FIG. 6 (d) ultrasonic transmission / reception is also possible for the test body 100 formed by switching and joining different types of materials 100a and 100b through the ultrasonic wave propagation path.
  • the present invention also relates to an ultrasonic wave propagation method for propagating ultrasonic waves not only through air but also through any gas between the probe and a specimen that propagates plate waves, an ultrasonic wave propagation apparatus using the ultrasonic wave propagation method, It can be applied to ultrasonic testing equipment.
  • the present invention is used as an ultrasonic wave propagation method for propagating an ultrasonic wave that generates a plate wave between a probe and a test body regardless of a transmitter or a receiver, and an ultrasonic wave propagation apparatus using the ultrasonic wave propagation method.
  • I can.
  • it can be implemented as an ultrasonic test apparatus using the method.
  • the test object to which the test apparatus according to the present invention is applied is not contacted and does not require a medium, so that it can be used, for example, for inspection of CFRP as an aircraft material.

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Abstract

　験体の厚みや表面の角度が変動しても探触子と試験体との間に板波を伝搬させることの可能な超音波伝搬方法並びにこれを用いた超音波伝搬装置及び超音波試験装置を提供すること。 　超音波の送信又は受信を行う探触子２０と板波を伝搬する試験体１００との間で超音波を伝搬させる。超音波の前記伝搬時に、探触子２０から試験体１００への超音波の入射角又は／及び試験体から探触子への超音波の受信可能角が複数状態をとりうる探触子を用いる。前記探触子２０として焦点型探触子を用いても良い。この場合、超音波の伝搬経路に沿った基準軸を前記探触子の焦点を中心に揺動させる方向である揺動方向軸Ｌ１を超音波伝搬部の試験体表面を含む伝搬部表面Ｌ２と交差させるように前記探触子を配向する。

Description

明 細 書
超音波伝搬方法並びにこれを用いた超音波伝搬装置及び超音波試験 装置
技術分野
[0001] 本発明は、超音波の送信又は受信を行う探触子と板波を伝搬する試験体との間で 超音波を伝搬させる超音波伝搬方法並びにこれを用いた超音波伝搬装置及び超音 波試験装置に関する。
背景技術
[0002] 図 8に示すように、空気中を伝搬する超音波を用いた試験方法において、探触子 から試験体へ超音波を伝搬させて板波を発生させ、又は、試験体に生じる板波を探 触子で受信する方法が知られている（特許文献 1参照)。
[0003] また、水平方向に湾曲する探触子を利用して入射'漏洩信号の送受信強度を向上 させる試験方法にっレ、ては、非特許文献 1に開示されてレ、る。
特許文献 1：特開 2005-055197
非特許文献 1 :松原重行、他 4名、「エア'カップリングによる CFRP材料の超音波探 傷 (その 2)」、破壊検査協会 平成 15年度秋季大会講演概要集 PP.3-4
[0004] 通常、この種の試験では探触子として単一方向に超音波を送受信するものが用い られている。したがって、この探触子からの超音波の前記伝搬時に、探触子から試験 体への超音波の入射角 Θは単一状態をとることとなる。
[0005] ところで、例えば、図 8, 9に示すように、板波の周波数及び板厚の積 FT (KHzm) と超音波が実際に入射し板波を発生させうる入射角 Θ (° )との関係は、複数の板波 のモード毎に異なる符号 A0〜5, S0〜7の曲線で示される。したがって、符号 S1の モードを例にとると、板波の周波数が F、板の厚さが T3であったとすると、 FT3に対 応する入射角 Θ 3を探触子は維持する必要があり、治具等でこれを行っている。
[0006] しかし、板厚が T=T3と予想していたところ、実際の入射部における板厚が Τ=Τ3
+ dT=T4である場合には、入射可能な入射角 θ = Θ 4となり、超音波を試験体に 入射させ、板波を発生させることが不可能となる。また、試験体表面の凹凸により入 射角 Θが相対的に変動することにより、同様の現象で超音波を試験体に入射させ、 板波を発生させることが不可能となる。さらに、上記相関は材質毎に異なる。その結 果、板厚、材質等が異なる試験対象毎に探触子を調整せねばならず、また、材料の 状態が大幅に変動することにより超音波探傷試験自体が不能となる不都合もあった。 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、試験体の厚みや表面の角度が変動しても 探触子と試験体との間に板波を伝搬させることの可能な超音波伝搬方法並びにこれ を用いた超音波伝搬装置及び超音波試験装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0008] 上記目的を達成するため、本発明に係る超音波伝搬方法の特徴は、超音波の送 信又は受信を行う探触子と板波を伝搬する試験体との間で超音波を伝搬させる方法 であって、超音波の前記伝搬時に、探触子から試験体への超音波の入射角又は/ 及び試験体から探触子への超音波の受信可能角が複数状態をとりうる探触子を用 いたことにある。
[0009] また、本発明の他の特徴は、上記方法であって、前記探触子が焦点型探触子であ り、超音波の伝搬経路に沿った基準軸を前記探触子の焦点を中心に揺動させる方 向である揺動方向軸を超音波伝搬部の試験体表面を含む伝搬部表面と交差させる ように前記探触子を配向したことにある。
[0010] 例えば図 2に示すように、振動子が湾曲した焦点型探触子を用いた場合は、湾曲 の方向（超音波の伝搬経路に沿った基準軸 Qを探触子の焦点 Ρを中心に揺動させる 方向に沿った揺動方向軸) L1を焦点 Ρの近傍の伝搬部の試験体 100の表面を含む 伝搬部表面 L2と交差させる。このような配置にすると、矢印に示すように、入射角 Θ ( 及び受信可能角）が中心軸の入射角 Θ = Θ 0を基準として複数状態をとりうる。その 結果、図 4に示すように、入射角 Θ：!〜 Θ 2の範囲に対応する周波数 X板厚 FT1〜F T2に関して超音波の伝搬が可能となる。
[0011] また、図 2に示すように、上記特徴における前記探触子の焦点 Pを前記試験体 100 の表面又はその近傍に配置してもよい。これにより、超音波の入射部等の座標が明 確となるからである。なお、焦点 Pは試験体表面に必ずしも一致させる必要はない。
[0012] 一方、図 2， 3に示すように、前記探触子が焦点型探触子であり、前記第一揺動方 向軸 L1に直交する第二揺動方向軸 L3が超音波伝搬部の試験体表面を含む伝搬 部表面と平行となるように前記探触子を配向してもよい。これにより、超音波を試験体 100上で拡散させずに絞り込んで送受信強度を向上させることが可能となる。
[0013] 一方、上記特徴のいずれかに記載の超音波伝搬方法に用いる超音波伝搬装置及 び超音波試験装置の特徴は、超音波の前記伝搬時に、探触子から試験体への超音 波の入射角又は Z及び試験体から探触子への超音波の受信可能角が複数状態を とりうる探触子を用いたことにある。
発明の効果
[0014] 上記本発明に係る超音波伝搬方法並びにこれを用いた超音波伝搬装置及び超音 波試験装置の特徴によれば、超音波の伝搬可能な入射角又は受信可能角と、超音 波の伝搬可能な周波数 X板厚との範囲が拡大したため、試験体の厚みや表面の角 度の変動又は材質の変化に拘わらず超音波の伝搬が可能となった。
[0015] 本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項か ら明らかになるであろう。
図面の簡単な説明
[0016] [図 1]本発明にかかる超音波試験装置の構成図である。
[図 2]図 1の送信子の部分断面図である。
[図 3] (a)は図 2の A— A線断面図、（b)は受信子の（a)相当図である。
[図 4]本発明の試験装置における、各板波のモード（符号 A0〜5、 S0〜7)について の超音波の周波数 F及び試験体の厚さ Tの積 FTと、入射角度 Θとの関係を示すダラ フである。
[図 5] (a)〜（d)はそれぞれ本発明にかかる送信子の他の実施形態を示す図 2相当 図である。
[図 6] (a)〜（d)はそれぞれ本発明の試験対象となる試験体の断面図である。
[図 7]本発明の受信信号波形であり、 （a)は健全部、（b)は剥離部の場合である。
[図 8]従来型の超音波試験装置における送信子の部分断面図である。 [図 9]従来型の超音波試験装置における、図 4相当図である。
符号の説明
[0017] 1 :超音波試験装置、 2 : PC, 3 :板波送受信機、 4 :プリアンプ、 5 :フィルタ、 6 :A/D 変換機、 7 :スキャナードライバ、 8 :スキャナ、 10 :スキャンヘッド、 20 :送信子、 30 :受 信子、 40：振動子（凹型） , 41 :平面振動子、 42：センサアレイ振動子、 43：凹型音響 レンズ、 44 :凸型音響レンズ、 45 :振動子（凸型）、 100 :試験体（CFRP)、 100a、b : 種類の異なる試験体材料、 W:板波、 L1：第一揺動方向軸、 L2 :伝搬部表面、 L3 : 第二揺動方向軸、 P :焦点、 Θ：入射角、 F :周波数、 T:板厚、 D :走査方向 発明を実施するための最良の形態
[0018] 次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。図 1は本発 明に係る超音波試験装置 1を示し、この超音波試験装置 1は、パーソナルコンピュー タ（以下 PCと略す） 2により制御される板波送受信機 3を用いてスキャンヘッド 10の送 信子 20から超音波を送信し、受信子 30を介して受信された超音波をプリアンプ 4、フ イノレタ 5、 A/D変換機 6を介して PC2にて受信し、演算処理を行う。また PC2はスキ ャナードライバ 7を介してスキャナ 8を起動させ、スキャンヘッド 10により、試験体 100 の探傷を行う。
[0019] 本実施形態では試験体 100として CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics,炭素 繊維強化樹脂)を使用している。図 7に示すように、受信信号はまず音速の速い試験 体中伝播波 Wiが受信され、その後に空気中伝播波 Waが受信される。図 7 (a)の健 全部に比較して、図 7 (b)の剥離欠陥部では試験体中伝播波 Wiの受信信号が小さく なる。
[0020] 図 2は、送信子 20の部分拡大図である。図 2に示すように、送信子 20は振動子 40 として湾曲した焦点型探触子を用いている。振動子 40の曲面は球面、楕円円弧回 転面又は多角形的な面等、 3次的に湾曲しており、湾曲の一方の方向（超音波の伝 搬経路の第一揺動方向軸) L1を焦点 Pの近傍の伝搬部の試験体 100の表面を含む 伝搬部表面 L2と交差させている。図示しないが、受信子 30も同様に、第一揺動方向 軸 L1を伝搬部表面 L2と交差させている。
[0021] 図 3 (a)は送信子 20の A方向断面図、図 3 (b)は受信子 30の A方向断面図である。 図 3 (a)、（b)で示すように、本発明における送信子 20、受信子 30は共に、超音波の 伝搬経路に沿った基準軸 Qを探触子の焦点 Pを中心に揺動させる方向に沿った第 一揺動軸 L1を伝搬部表面 L2と交差させるだけでなぐ先の軸 L1に直交する湾曲の 他方の方向軸 (焦点 Pを中心とする第二揺動方向軸) L3が超音波伝搬部の試験体 1 00表面を含む伝搬部表面 L2と平行となるように送信子 20、及び受信子 30を構成す る振動子 40を配向させている。
[0022] 図 4は、試験体 100の材質、各板波のモード（符号 A0〜5、 S0〜7)についての超 音波の周波数 F及び試験体の厚さ Tの積 FTと、入射角度 Θとの関係を示すグラフで ある。このような関係を満たす場合のみ、特定のモードの板波が発生する。本発明に おいては、送信子 20、及び受信子 30を構成する振動子 40に湾曲した焦点型探触 子を用いて、第一揺動方向軸 L1を伝搬部表面 L2と交差させている。これにより、図 2の矢印で示すように入射角 Θ (及び受信可能角）が θ = Θ 0を基準として複数状態 ( θ 1〜θ 2)をとりうる。
[0023] よって、図 4に示すように、符号 S1のモードを例にとると、入射角 Θ力 S θ 1〜 Θ 2の 範囲に対応する周波数 X板厚 FT1〜FT2に関して、板波 Wとしての超音波の伝搬 が可能となる。また、入射角 Θ力 S θ 1〜 Θ 2の範囲に対し、対応モードの異なる波、例 えば SOモードなら周波数 X板厚 FTal〜FTa2、 S2モードなら周波数 X板厚 FTbl 〜FTb2に関して、板波 Wとしての超音波の伝搬が可能となる。さらに、入射角 Θと 周波数 X板厚 FTとのそれぞれの範囲関係によっては、複数モードの板波を同時に 試験体 100に発生させることが可能となる。なお、第二変更方向軸 L3が伝搬部表面 L2と平行となるように、送信子 20、受信子 30の振動子 40を配向させることにより、超 音波の焦点 Pを試験体 100上で拡散させずに絞り込んで送受信強度を向上させるこ とが可能となる。
[0024] また、送信子 20の形状は上記の構成の焦点型探触子に限定されない。例えば、図 5 (a)に示すように、平面振動子 41を用いて、送信子 20からの放出面に、凹型音響 レンズ 43を設けて焦点型探触子を構成してもよい。
[0025] また、図 5 (b)に示すように、センサアレイ振動子 42を採用しても良い。この線状 (又 は面状）に配置された複数の振動子を、時間差で振動させることにより、超音波の焦 点 Pを試験体 100の表面に合致させてもよい。
[0026] 更には、図 5 (c)に示すように、平面振動子 41を用いて、送信子 20からの放出面に 、凸型音響レンズ 44を設け、又は、図 5 (d)の如く凸型振動子 45を用いて、送信子 2 0から超音波を拡散させることにより、入射角 Θを複数得てもよい。但し、音圧の確保 という点からは焦点型のものが望ましい。
[0027] 上記、本発明に係る実施の形態では、送信子 20と受信子 30における振動子 40を 同じ形式である手段を採用した。しかし、図 2、図 5の如き構成は入射角等 Θ及び FT の値が一定の場合は不要であり、送信子 20、受信子 30のいずれか一方のみを従来 型の一方向に超音波を送受信する探触子としてもよい。
[0028] 本発明によれば、試験体 100の板厚が一定に変化するものだけに対応できるだけ ではない。例えば図 6 (a)のようにスキャンヘッド 10を D方向に走查させた場合、ある 箇所で板厚が T4から T5に一定に変化した場合だけではなぐ図 6 (b)に示すように 、試験体 100の表面が荒れて入射角 Θが変動する場合や、図 6 (c)に示すように、試 験体 100の表面が大きく変動し Θ及び FTの双方が変動する場合においても、板波 を発生させることが可能である。また、図 6 (d)に示すように種類の異なる材料 100a, 100bを超音波伝播経路で切替接合してなる試験体 100についても、超音波の送受 信が可能となる。これにより、航空機等に用いられている厚さ'材質が種々変化する C FRP材等の内部の欠陥を検出することが可能となる。なお、本発明は、探触子と板 波を伝搬する試験体との間で空気のみならずあらゆる気体を介して超音波を伝搬さ せる超音波伝搬方法並びにこれを用いた超音波伝搬装置及び超音波試験装置に 適用することができる。
産業上の利用可能性
[0029] 本発明は、送信子又は受信子を問わず探触子と試験体との間で板波を発生させる 超音波を伝搬させる超音波伝搬方法並びにこれを用いた超音波伝搬装置として用 レ、ることができる。さらに当該方法を用いた超音波試験装置として実施することができ る。本発明に係る試験装置の適用対象となる試験体は種類を問わず、非接触で媒質 を要しないことから、例えば、航空機材料等としての CFRP等の検査に用いることも可 能である。

Claims

請求の範囲
[1] 超音波の送信又は受信を行う探触子と板波を伝搬する試験体との間で超音波を伝 搬させる超音波伝搬方法であって、超音波の前記伝搬時に、探触子から試験体へ の超音波の入射角又は/及び試験体力 探触子への超音波の受信可能角が複数 状態をとりうる探触子を用レ、た超音波伝搬方法。
[2] 超音波の送信又は受信を行う探触子と板波を伝搬する試験体との間で超音波を伝 搬させる超音波伝搬方法であって、前記探触子が焦点型探触子であり、超音波の伝 搬経路に沿った基準軸を前記探触子の焦点を中心に揺動させる方向である揺動方 向軸を超音波伝搬部の試験体表面を含む伝搬部表面と交差させるように前記探触 子を配向した超音波伝搬方法。
[3] 前記探触子の焦点を前記試験体表面又はその近傍に配置した請求項 2記載の超音 波伝搬方法。
[4] 前記探触子が焦点型探触子であり、超音波の伝搬経路の第二変更方向軸が超音波 伝搬部の試験体表面を含む伝搬部表面と平行となるように前記探触子を配向した請 求項:!〜 3のいずれかに記載の超音波伝搬方法。
[5] 請求項:!〜 3のいずれかに記載の超音波伝搬方法に用いる超音波伝搬装置であつ て、超音波の前記伝搬時に、探触子から試験体への超音波の入射角又は/及び試 験体力 探触子への超音波の受信可能角が複数状態をとりうる探触子を用いた超音 波伝搬装置。
[6] 請求項:!〜 3のいずれかに記載の超音波伝搬方法に用いる超音波試験装置であつ て、超音波の前記伝搬時に、探触子から試験体への超音波の入射角又は/及び試 験体力 探触子への超音波の受信可能角が複数状態をとりうる探触子を用いた超音 波試験装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109080231A (zh) * 2017-06-13 2018-12-25 波音公司 促进层边界的超声成像的复合部件
JP2020153810A (ja) * 2019-03-20 2020-09-24 三菱電機株式会社 液体検知方法および液体検知装置

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2392258B1 (en) 2005-04-28 2014-10-08 Proteus Digital Health, Inc. Pharma-informatics system
JP4092704B2 (ja) * 2005-07-04 2008-05-28 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 超音波試験方法及びこれを用いた超音波試験装置
JP2009097942A (ja) * 2007-10-16 2009-05-07 Ihi Aerospace Co Ltd 非接触式アレイ探触子とこれを用いた超音波探傷装置及び方法
DE102007056848B4 (de) 2007-11-26 2018-10-11 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Seitenairbagsystem, Rückenlehne und Kopfstütze
JP5205112B2 (ja) * 2008-04-04 2013-06-05 芦森工業株式会社 内張り材の硬化状態検査方法、及び、下水道管の更生方法
JP4686648B1 (ja) * 2010-09-02 2011-05-25 株式会社日立製作所 超音波検査方法
CN102183582B (zh) * 2011-01-27 2013-05-29 中国商用飞机有限责任公司 超声波无损检测装置及其方法
DE102011018954B4 (de) * 2011-04-29 2017-12-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Ultraschallprüfkopf und Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung eines flächig ausgebildeten Prüfkörpers
JP5904331B2 (ja) * 2012-07-04 2016-04-13 三菱電機株式会社 アレイ探傷装置および方法
JP5642248B2 (ja) * 2013-02-14 2014-12-17 株式会社神戸製鋼所 超音波探触子
WO2017149658A1 (ja) * 2016-03-01 2017-09-08 三菱電機株式会社 超音波測定装置及び超音波測定方法
DE102016122230B4 (de) * 2016-11-18 2023-08-31 NDT Global Corporate Ltd. Ireland Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung eines Objekts auf Fehlstellen

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62209356A (ja) * 1986-03-07 1987-09-14 Mitsubishi Electric Corp 板波探傷装置
JPH0213973Y2 (ja) * 1983-10-19 1990-04-17
JPH04256852A (ja) * 1991-02-08 1992-09-11 Sumitomo Metal Ind Ltd 薄板の超音波探傷方法
JPH10239286A (ja) * 1997-02-24 1998-09-11 Hitachi Ltd 水中の表面検査装置
JPH1164309A (ja) * 1997-08-26 1999-03-05 Kobe Steel Ltd 圧延材の材料特性測定方法及び装置
JPH11118771A (ja) * 1997-10-20 1999-04-30 Nkk Corp 板厚変化のある薄板の超音波探傷方法及び装置
JP2001221784A (ja) * 2000-02-08 2001-08-17 Japan Steel Works Ltd:The 超音波斜角探触子
JP2005134192A (ja) * 2003-10-29 2005-05-26 Mitsubishi Chemicals Corp 筒状体内面付着層の厚さ測定方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3165922A (en) * 1962-04-16 1965-01-19 Daniel C Worlton Method of applying lamb waves in ultrasonic testing
US3512400A (en) * 1967-04-13 1970-05-19 Panametrics Ultrasonic testing method
JPS58178252A (ja) 1982-04-14 1983-10-19 Nippon Kokan Kk <Nkk> 超音波探触子
JPS61256255A (ja) 1985-05-10 1986-11-13 Hitachi Ltd 超音波探傷装置
US4674334A (en) * 1986-05-13 1987-06-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Properties of composite laminates using leaky lamb waves
USH924H (en) * 1987-02-24 1991-06-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Signal analysis in leaky lamb wave nde technique
JPH0245454U (ja) 1988-09-24 1990-03-28
JPH05168094A (ja) 1991-12-19 1993-07-02 Hitachi Ltd 超音波探触子
US6067840A (en) 1997-08-04 2000-05-30 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for infrared sensing of gas
US6092421A (en) * 1998-08-28 2000-07-25 California Institute Of Technology Ultrasonic system for automatic determination of material stiffness constants
JP2004340809A (ja) 2003-05-16 2004-12-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd フェーズドアレイプローブ及びそれを用いた超音波探傷装置
JP3749929B2 (ja) 2003-08-05 2006-03-01 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 超音波検査装置及びこれを用いた検査方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0213973Y2 (ja) * 1983-10-19 1990-04-17
JPS62209356A (ja) * 1986-03-07 1987-09-14 Mitsubishi Electric Corp 板波探傷装置
JPH04256852A (ja) * 1991-02-08 1992-09-11 Sumitomo Metal Ind Ltd 薄板の超音波探傷方法
JPH10239286A (ja) * 1997-02-24 1998-09-11 Hitachi Ltd 水中の表面検査装置
JPH1164309A (ja) * 1997-08-26 1999-03-05 Kobe Steel Ltd 圧延材の材料特性測定方法及び装置
JPH11118771A (ja) * 1997-10-20 1999-04-30 Nkk Corp 板厚変化のある薄板の超音波探傷方法及び装置
JP2001221784A (ja) * 2000-02-08 2001-08-17 Japan Steel Works Ltd:The 超音波斜角探触子
JP2005134192A (ja) * 2003-10-29 2005-05-26 Mitsubishi Chemicals Corp 筒状体内面付着層の厚さ測定方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109080231A (zh) * 2017-06-13 2018-12-25 波音公司 促进层边界的超声成像的复合部件
US12025432B2 (en) 2017-06-13 2024-07-02 The Boeing Company Composite parts that facilitate ultrasonic imaging of layer boundaries
JP2020153810A (ja) * 2019-03-20 2020-09-24 三菱電機株式会社 液体検知方法および液体検知装置
JP7236893B2 (ja) 2019-03-20 2023-03-10 三菱電機株式会社 液体検知方法および液体検知装置

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