JPH11304768A - Device and method for detecting peeling - Google Patents
Device and method for detecting peelingInfo
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- JPH11304768A JPH11304768A JP10117079A JP11707998A JPH11304768A JP H11304768 A JPH11304768 A JP H11304768A JP 10117079 A JP10117079 A JP 10117079A JP 11707998 A JP11707998 A JP 11707998A JP H11304768 A JPH11304768 A JP H11304768A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、母材の表面に薄板
が貼着されてなる複合材の剥離を検知する装置及び方法
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for detecting peeling of a composite material in which a thin plate is adhered to a surface of a base material.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の技術を図２〜図４に示す。図２
は、従来の装置および方法の説明図、図３は、第２図の
装置において剥離がないときの受信波形図、図４は、第
２図の装置において剥離があるときの受信波形図であ
る。2. Description of the Related Art The prior art is shown in FIGS. FIG.
Is an explanatory view of a conventional apparatus and method, FIG. 3 is a reception waveform chart when there is no separation in the apparatus of FIG. 2, and FIG. 4 is a reception waveform chart when there is separation in the apparatus of FIG. .
【０００３】従来の技術では、例えばＣＦＲＰ等の複合
材料、薄金属板の接合板、溶射製品、あるいはプラズマ
ＣＶＤ等による薄膜形成物において、剥離の有無は図２
に示す要領で非破壊的に検知している。In the prior art, for example, in a composite material such as CFRP, a joining plate of a thin metal plate, a thermal spray product, or a thin film formed by plasma CVD or the like, the presence or absence of peeling is shown in FIG.
Non-destructive detection is performed as shown in the figure below.
【０００４】図２において、母材１には薄板２あるいは
薄膜が接着されている。レーザー光源４より発射された
パルスレーザービーム５は、凸レンズ６にて絞られ、ミ
ラー７で反射した後、母材１及び接合材の薄板２あるい
は薄膜からなる被検体８に照射される。In FIG. 2, a thin plate 2 or a thin film is bonded to a base material 1. The pulse laser beam 5 emitted from the laser light source 4 is converged by the convex lens 6, reflected by the mirror 7, and then irradiated onto the subject 8 composed of the base material 1 and the thin plate 2 or thin film of the bonding material.
【０００５】その際、被検体８の内部にはパルスレーザ
ービーム５の熱衝撃により超音波が発生する。その超音
波は被検面の一隅に固定した超音波素子９で検知され、
周波数分析器１０により周波数スペクトラムが分析され
る。At this time, an ultrasonic wave is generated inside the subject 8 by the thermal shock of the pulse laser beam 5. The ultrasonic wave is detected by the ultrasonic element 9 fixed at one corner of the surface to be inspected,
The frequency spectrum is analyzed by the frequency analyzer 10.
【０００６】その周波数スペクトラムの分析結果の一例
を図３および図４に示す。図３に示す周波数スペクトラ
ムは剥離のない場合のものであり、図４に示す周波数ス
ペクトラムは剥離のある場合のものである。FIG. 3 and FIG. 4 show an example of an analysis result of the frequency spectrum. The frequency spectrum shown in FIG. 3 is for the case without peeling, and the frequency spectrum shown in FIG. 4 is for the case with peeling.
【０００７】図３と図４を比較することにより明らかな
ように、最大値が、より小さく、かつその最大値の周波
数が低い図４の方に剥離があることが判る。その理由
は、被検体８に剥離が存在するときは被検面の強度及び
剛性が局部的に低下する結果、発生する超音波の強度が
低下すると共に、局部的にその固有振動数が低下し、超
音波の周波数が低下するためである。As is clear from a comparison between FIG. 3 and FIG. 4, it can be seen that there is peeling in FIG. 4 where the maximum value is smaller and the frequency of the maximum value is lower. The reason is that when peeling is present in the subject 8, the strength and rigidity of the test surface are locally reduced, so that the intensity of the generated ultrasonic wave is reduced and the natural frequency is locally reduced. This is because the frequency of the ultrasonic wave decreases.
【０００８】すなわち、強力でかつ時間幅の短いパルス
レーザービーム５を被検体８に照射すると、被検面には
局部的な熱歪みが発生し、それによる応力のため変形を
起こして内部に超音波が発生する。That is, when the object 8 is irradiated with the pulse laser beam 5 which is powerful and has a short time width, a local thermal strain is generated on the surface to be inspected, and the surface is deformed due to the stress caused by the heat. Sound waves are generated.
【０００９】その超音波の強さと音色は、被検体８の材
質特性と、内部構造に依存する。その際、もし剥離があ
ると、その部分は剥離の無い部分とは明らかに強度と、
構造と、固有振動数が異なるので、異なった音の強さ
と、音色を発する。そのため、これを分析、比較するこ
とにより剥離の有無を検知することができる。The intensity and tone of the ultrasonic wave depend on the material properties of the subject 8 and the internal structure. At that time, if there is peeling, that part is clearly stronger than the part without peeling,
Since the structure and the natural frequency are different, different sound intensities and timbres are emitted. Therefore, the presence or absence of peeling can be detected by analyzing and comparing this.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】前記従来の装置および
方法は、被検面の平滑度や、凹凸に影響されることな
く、また薄板や、薄膜でも、広い被検面を迅速かつ省力
的にレーザービーム５を使用して剥離の有無を検知する
ことのできる有効な方法であるが、下記の問題点があ
る。 （１）受信用の超音波素子９を被検面に取り付けなけれ
ばならないので、その部分の表面は滑らかな平面、もし
くは、なだらかな曲面でなければならず、凸凹した面、
ざらざらした面には適用できず、また広い面を高速に走
査できない。 （２）被検面が高温の場合、受信用の超音波素子９を取
り付けることができない。 （３）パルスレーザビーム５の照射地点、すなわち超音
波の発生地点と、受信用の超音波素子９が離れているた
め、発生地点から受信地点間の被検体の伝播特性の影響
で剥離の有無による周波数スペクトラムの差が顕著でな
くなる。The above-mentioned conventional apparatus and method can quickly and labor-saving a wide test surface without being affected by the smoothness and unevenness of the test surface and even with a thin plate or thin film. This is an effective method that can detect the presence or absence of separation using the laser beam 5, but has the following problems. (1) Since the ultrasonic element 9 for reception must be attached to the surface to be inspected, the surface of that portion must be a smooth flat surface or a gentle curved surface,
It cannot be applied to rough surfaces and cannot scan wide surfaces at high speed. (2) When the surface to be measured is at a high temperature, the ultrasonic element 9 for reception cannot be attached. (3) Since the irradiation point of the pulse laser beam 5, that is, the ultrasonic wave generation point, is far from the ultrasonic wave generation point for reception, the presence or absence of separation due to the influence of the propagation characteristics of the subject from the generation point to the reception point. The difference in the frequency spectrum due to is not noticeable.
【００１１】すなわち、発生地点から受信地点までに到
達する間に、周波数スペクトラムが変化してしまうの
で、差を明瞭に判別できなくなる。本発明は上記の課題
を解決することが出来る装置と方法、すなわち受信超音
波素子９を取り付ける部分の被検面の平滑度や、凹凸に
影響されず、また高温状態の被検面にも適用でき、内部
伝播によるスペクトラム変化の影響を受けない剥離検知
装置と方法を提供することを目的とする。That is, since the frequency spectrum changes during the period from the point of occurrence to the point of reception, the difference cannot be clearly discriminated. The present invention can be applied to an apparatus and a method capable of solving the above-mentioned problems, that is, it is not affected by the smoothness and unevenness of the surface to be mounted on which the receiving ultrasonic element 9 is attached, and is also applied to the surface to be tested at high temperature An object of the present invention is to provide a peeling detection device and method which can be performed and are not affected by a spectrum change due to internal propagation.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】（第１の手段）本発明に
係る剥離検知装置は、（Ａ）パルスレーザービーム５を
被検面に照射するレーザー光源４と、（Ｂ）前記パルス
レーザー４の照射により被検体８内に発生する超音波を
受信する超音波検知用レーザー光源１１及び干渉計１２
と、（Ｃ）前記干渉計１２の出力に基づいて周波数スペ
クトラムを作成する周波数分析器１０とを具えたことを
特徴とする。 （第２の手段）本発明に係る剥離検知方法は、母材１の
表面に薄板２が貼着されている複合材の剥離３を検知す
る方法において、（Ａ）パルスレーザービーム５を被検
面に照射し、（Ｂ）前記照射により複合材内に発生する
超音波を、超音波検知用レーザー光源１１及び干渉計１
２で捉え、（Ｃ）前記干渉計１２の出力に基づいて、周
波数分析器１０により周波数スペクトラムを作成し、
（Ｄ）前記周波数スペクトラムの差異に基づいて剥離３
の有無を検知することを特徴とする。(First Means) A peeling detecting apparatus according to the present invention comprises: (A) a laser light source 4 for irradiating a pulse laser beam 5 to a surface to be inspected; Ultrasonic detection laser light source 11 and interferometer 12 for receiving ultrasonic waves generated in subject 8 by irradiation of light
And (C) a frequency analyzer 10 for creating a frequency spectrum based on the output of the interferometer 12. (Second Means) The peeling detecting method according to the present invention is a method for detecting peeling 3 of a composite material in which a thin plate 2 is adhered to the surface of a base material 1, wherein (A) a pulse laser beam 5 is detected. (B) Ultrasonic waves generated in the composite material by the irradiation are irradiated with the laser light source 11 for ultrasonic detection and the interferometer 1
(C) creating a frequency spectrum by the frequency analyzer 10 based on the output of the interferometer 12,
(D) peeling 3 based on the difference in the frequency spectrum
Is characterized by detecting the presence or absence of
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）本発明の第
１の実施の形態を図１、図３、図４に示す。図１は、本
発明の第１の実施の形態にに係る装置および方法の説明
図、図３は、図１の装置による剥離が無いときの超音波
受信波形スペクトラム図、図４は、図１の装置による剥
離が有るときの超音波受信波形スペクトラム図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A first embodiment of the present invention is shown in FIGS. FIG. 1 is an explanatory view of an apparatus and a method according to a first embodiment of the present invention, FIG. 3 is an ultrasonic reception waveform spectrum chart when there is no separation by the apparatus of FIG. 1, and FIG. FIG. 6 is an ultrasonic reception waveform spectrum diagram when there is separation by the device of FIG.
【００１４】本発明の１実施例を図面に基づいて説明す
る。図１において、母材１には薄板２あるいは薄膜が接
着されており、被検体８を構成している。母材１と薄板
２間には剥離３が存在している。An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, a thin plate 2 or a thin film is adhered to a base material 1 to constitute a subject 8. Peeling 3 exists between the base material 1 and the thin plate 2.
【００１５】４は超音波発生用レーザー光源であり、５
はレーザー光源４から発射されたパルスレーザービー
ム、６は凸レンズ、７はミラー、１０は周波数分析器、
１１は超音波検知用レーザー光源、１２は干渉計、１３
はダイクロイックミラーである。 （作用）図１においては母材１には薄板２あるいは薄膜
が接着されている。Reference numeral 4 denotes a laser light source for generating an ultrasonic wave;
Is a pulse laser beam emitted from the laser light source 4, 6 is a convex lens, 7 is a mirror, 10 is a frequency analyzer,
11 is a laser light source for ultrasonic detection, 12 is an interferometer, 13
Is a dichroic mirror. (Operation) In FIG. 1, a thin plate 2 or a thin film is adhered to a base material 1.
【００１６】超音波発生用レーザー光源４から発射され
たパルスレーザービーム５は、凸レンズ６により絞ら
れ、ミラー７で反射した後、ダイクロイックミラー１３
を透過して、母材１及び接合材の薄板２あるいは薄膜か
らなる被検体８に照射される。A pulse laser beam 5 emitted from an ultrasonic wave generation laser light source 4 is converged by a convex lens 6, reflected by a mirror 7, and then reflected by a dichroic mirror 13.
And irradiates the subject 8 composed of the base material 1 and the thin plate 2 or thin film of the bonding material.
【００１７】一方、超音波検知用レーザー光源１１から
出射されたレーザビーム１４は、干渉計１２を経由し、
ダイクロイックミラー１３で反射され、被検体８におい
て前記超音波発生用パルスレーザービーム５が照射され
た位置に照射される。On the other hand, the laser beam 14 emitted from the ultrasonic detecting laser light source 11 passes through the interferometer 12 and
The light is reflected by the dichroic mirror 13 and is irradiated on the subject 8 at the position where the ultrasonic generation pulse laser beam 5 is irradiated.
【００１８】そして、被検体８の表面で反射されたレー
ザビーム１５はレーザビーム１４と同一経路を逆に通っ
て、干渉計１２に入射する。干渉計１２では、レーザビ
ーム１５とレーザビーム１４とが干渉し、その位相差が
検知され、その大きさが電圧出力となり、周波数分析器
１０に出力される。The laser beam 15 reflected on the surface of the subject 8 enters the interferometer 12 through the same path as the laser beam 14 in the opposite direction. In the interferometer 12, the laser beam 15 and the laser beam 14 interfere with each other, the phase difference is detected, and the magnitude of the phase difference becomes a voltage output, which is output to the frequency analyzer 10.
【００１９】もし、被検体８の表面が超音波により振動
していると、その表面変位により反射されたレーザビー
ム１５の位相が静止時より変化するので、干渉計１２に
よりその大きさが検知され、電圧出力となる。If the surface of the subject 8 is vibrating due to ultrasonic waves, the phase of the laser beam 15 reflected by the surface displacement changes from that at rest, and the size of the laser beam 15 is detected by the interferometer 12. , And voltage output.
【００２０】すなわち、超音波による振動変位が検出さ
れることになるので、従来の超音波素子による超音波の
検出と同等の検出が可能となる。従って、干渉計の出力
信号を周波数分析器１０で分析することにより、従来装
置および方法と同様に、剥離がある場合は図４のような
結果が得られ、剥離が無い場合は図３のような結果が得
られる。そのため、剥離の有無を検知することができ
る。That is, since the vibration displacement by the ultrasonic wave is detected, the same detection as the ultrasonic wave detection by the conventional ultrasonic element can be performed. Therefore, by analyzing the output signal of the interferometer with the frequency analyzer 10, the result as shown in FIG. 4 is obtained when there is separation, and as shown in FIG. 3 when there is no separation, similarly to the conventional apparatus and method. Results are obtained. Therefore, the presence or absence of peeling can be detected.
【００２１】本発明装置および方法では、被検体に接触
することなく超音波の発生、受信ができるので、 （１）被検体の表面性状によらず、剥離の有無を検知で
きる。According to the apparatus and method of the present invention, since ultrasonic waves can be generated and received without contacting the subject, (1) the presence or absence of peeling can be detected regardless of the surface properties of the subject.
【００２２】すなわち、凸凹した面、ざらざらした面で
も適用でき、かつ広い面を高速に走査できる。 （２）被検面が高温の場合でも適用できる。 （３）パルスレーザビームの照射地点すなわち超音波の
発生地点と、受信用の超音波素子が離れていないため、
発生地点から受信地点間の被検体の伝播特性の影響を受
けない。That is, the present invention can be applied to an uneven surface or a rough surface, and can scan a wide surface at high speed. (2) Applicable even when the surface to be measured is at a high temperature. (3) Since the irradiation point of the pulse laser beam, that is, the generation point of the ultrasonic wave, and the ultrasonic element for reception are not separated,
It is not affected by the propagation characteristics of the subject from the point of occurrence to the point of reception.
【００２３】すなわち、発生地点から受信地点まで到達
する間に、周波数スペクトラムが変化することはない。
従って、従来装置および方法に存在した問題が、本発明
装置および方法により解決されることになる。That is, the frequency spectrum does not change during the period from the point of occurrence to the point of reception.
Therefore, the problem existing in the conventional apparatus and method is solved by the apparatus and method of the present invention.
【００２４】[0024]
【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）本発明装置または方法によれば、パルスレーザー
ビームを被検面に照射するレーザ光源と、被検体内部に
発生する超音波を検知するレーザ光源及び干渉計と、上
記干渉計の出力波形の周波数スペクトラムを作成する周
波数分析器とを具えていることにより、被検面の平滑度
や、凹凸に影響されることなく、剥離の有無を検知する
ことができる。 （２）また、高温の被検面でも迅速かつ省力的にレーザ
ービームを使用して剥離の有無を検知することができ
る。 （３）そのため、経済的な剥離検知装置および方法を得
ることができる。Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. (1) According to the apparatus or method of the present invention, a laser light source for irradiating a pulse laser beam to a surface to be inspected, a laser light source and an interferometer for detecting ultrasonic waves generated inside the object, and an output waveform of the interferometer And the presence or absence of peeling can be detected without being affected by the smoothness of the surface to be inspected or unevenness. (2) The presence or absence of peeling can be quickly and labor-savingly detected using a laser beam even on a high-temperature test surface. (3) Therefore, an economical peeling detecting device and method can be obtained.
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る装置の説明
図。FIG. 1 is an explanatory diagram of an apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図２】従来の装置の説明図。FIG. 2 is an explanatory view of a conventional device.
【図３】剥離がないときの受信波形図。FIG. 3 is a reception waveform chart when there is no separation.
【図４】剥離があるときの受信波形図。FIG. 4 is a reception waveform chart when there is separation.
１ …母材 ２ …薄板 ３ …剥離 ４ …レーザー光源 ５ …パルスレーザービーム ６ …凸レンズ ７ …ミラー ８ …被検体 ９ …超音波素子 １０…周波数分析器 １１…超音波検知用レーザー光源 １２…干渉計 １３…ダイクロイックミラー １４…レーザビーム １５…レーザビーム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base material 2 ... Thin plate 3 ... Peeling 4 ... Laser light source 5 ... Pulse laser beam 6 ... Convex lens 7 ... Mirror 8 ... Subject 9 ... Ultrasonic element 10 ... Frequency analyzer 11 ... Laser light source for ultrasonic detection 12 ... Interference 13 ... Dichroic mirror 14 ... Laser beam 15 ... Laser beam
Claims (2)
射するレーザー光源と、（Ｂ）前記パルスレーザーの照
射により前記被検体内に発生する超音波を受信する超音
波検知用レーザー光源及び干渉計と、（Ｃ）前記干渉計
の出力に基づいて周波数スペクトラムを作成する周波数
分析器とを具えたことを特徴とする剥離検知装置。(A) a laser light source for irradiating a pulse laser beam to a surface to be inspected; (B) an ultrasonic wave detection laser light source for receiving an ultrasonic wave generated in the object by irradiation of the pulse laser; A delamination detecting apparatus comprising: an interferometer; and (C) a frequency analyzer that generates a frequency spectrum based on an output of the interferometer.
の剥離を検知する方法において、（Ａ）パルスレーザー
ビームを被検面に照射し、（Ｂ）前記照射により複合材
内に発生する超音波を、超音波検知用レーザー光源及び
干渉計で捉え、（Ｃ）前記干渉計の出力に基づいて、周
波数分析器により周波数スペクトラムを作成し、（Ｄ）
前記周波数スペクトラムの差異に基づいて剥離の有無を
検知することを特徴とする剥離検知方法。2. A method for detecting peeling of a composite material having a thin plate adhered to a surface of a base material, comprising: (A) irradiating a pulse laser beam to a surface to be inspected; The ultrasonic wave generated in the interferometer is captured by an ultrasonic detection laser light source and an interferometer, and a frequency spectrum is created by a frequency analyzer based on the output of the interferometer.
A method for detecting peeling, wherein the presence or absence of peeling is detected based on the difference in the frequency spectrum.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10117079A JPH11304768A (en) | 1998-04-27 | 1998-04-27 | Device and method for detecting peeling |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10117079A JPH11304768A (en) | 1998-04-27 | 1998-04-27 | Device and method for detecting peeling |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11304768A true JPH11304768A (en) | 1999-11-05 |
Family
ID=14702882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10117079A Withdrawn JPH11304768A (en) | 1998-04-27 | 1998-04-27 | Device and method for detecting peeling |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11304768A (en) |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050705 |