[发明专利]超声波探伤装置、超声波换能器以及超声波探伤方法

说明书

技术领域

本发明涉及检查由复合材料形成的层叠部件的弯曲部的内部缺陷的状态的超声波探伤装置以及作为超声波探伤装置的主要构成要素的超声波换能器等。

背景技术

在检查由纤维强化复合材料（FRP）等复合材料形成的层叠部件的弯曲部中的内部缺陷的状态时，通常使用收发超声波的超声波换能器等。

超声波换能器具有换能器本体，该换能器本体在前端侧具有与在层叠部件的弯曲部的大径侧的曲面或小径侧的曲面对应的侧视弯曲形状的振动面。此外，在换能器本体的振动面上，沿着换能器本体的振动面的弯曲方面配置了多个振子，各振子向层叠部件的弯曲部侧发送超声波或者接收来自层叠部件的弯曲部侧的超声波，与控制单元电连接。

因此，在检查层叠部件的弯曲部中的内部缺陷的状态时，首先，使超声波换能器对于层叠部件相对移动，由此使换能器本体的振动面面向在层叠部件的弯曲部的大径侧的曲面或小径侧的曲面。然后，使从多个振子发送的超声波入射到层叠部件的弯曲部侧，通过多个振子从层叠部件的弯曲部侧接收反射波。由此，通过控制单元从多个振子根据接收信号（来自超声波换能器的探伤信号）能够非破坏性地检查层叠部件的弯曲部中的内部缺陷的状态。

作为与本发明相关的现有技术等，例如存在日本专利公开公报特开2003-90829号以及特开平6-18488号。

发明内容

本发明要解决的课题

但是，当层叠部件的层数增加，层叠部件的弯曲部的厚度变厚时，反射波的超声波强度变小，通过超声波换能器难以充分地检查层叠部件的弯曲部中的内部缺陷的反射波。另一方面，当提高振子接收反射波的检测灵敏度时，噪音回波增大，从超声波换能器探伤信号（来自振子的接收信号）的SN比（缺陷回波的强度与噪音回波的强度比）降低。

因此，当层叠部件的层数增加，层叠部件的弯曲部的厚度变厚时，存在难以提高层叠部件的弯曲部中的内部缺陷的检查精度的问题。

根据本发明，可以提供SN比高探伤精度提高的超声波探伤装置以及超声波换能器等。

用于解决课题的手段

根据本发明的第一特征，检查由复合材料形成的层叠部件的弯曲部中的内部缺陷的状态的超声波探伤装置，具备：收发超声波的超声波换能器；以及根据来自所述超声波换能器的探伤信号（接收信号），进行所述层叠部件的所述弯曲部的所述内部缺陷的状态的检查处理的控制单元。更详细地说，所述超声波换能器具备：在前端侧具有与所述层叠部件的所述弯曲部中的大径侧的曲面或小径侧的曲面对应的侧视弯曲形状的振动面的换能器本体；以及在所述换能器本体的所述振动面上，在所述换能器本体的所述振动面的弯曲方向以及所述换能器本体的宽度方向上（换句话说，与所述触点本体的侧面正交的方向）矩阵状地配置的、向所述层叠部件的所述弯曲部侧发送超声波或者从所述层叠部件的所述弯曲部侧接收反射波的多个振子。所述控制单元在由在所述宽度方向上并排的多个所述振子构成的各振子组中，在根据预先设定的收发模式沿所述宽度方向切换发送用的所述振子以及接收用的所述振子的同时，根据来自接收用的所述振子的接收信号依次进行基于开口合成法的处理（接收信号的重合处理）。

在此，在本发明的说明书以及权利要求书的记载中，“内部缺陷的状态”是包含内部缺陷的有无、内部缺陷的大小、内部缺陷的位置等的含义，“与曲面对应的侧视弯曲形状”是包含沿曲面的侧视弯曲形状、沿使曲面反转后的面的形状的含义。此外，“发送用所述振子”是为了发送超声波而选择的所述振子，“接收用的所述振子”是为了接收反射波而选择的所述振子。

根据本发明的第二特征，一种超声波换能器，其在检查由复合材料形成的层叠部件的弯曲部中的内部缺陷的状态时使用，收发超声波，该超声波换能器的特征在于，具备：在前端侧具有与所述层叠部件的所述弯曲部中的大径侧的曲面或小径侧的曲面对应的侧视弯曲形状的振动面的换能器本体；以及在所述换能器本体的所述振动面上，在所述换能器本体的所述振动面的弯曲方向以及所述换能器本体的宽度方向即与所述触点本体的侧面正交的方向上矩阵状地配置的、向所述层叠部件的所述弯曲部侧发送超声波或者从所述层叠部件的所述弯曲部侧接收反射波的多个振子。