超声波探伤装置、超声波换能器以及超声波探伤方法制造方法及图纸

换能器本体（7）在前端侧具有沿层叠部件（W）的弯曲部（Wc）中的大径侧的曲面的侧视弯曲形状的振动面（9），在换能器本体（7）的振动面（9）上，在弯曲方向（AD）以及宽度方向（BD）上矩阵状地配置多个压电振子（11）。控制单元（5）在各振子组（11G）中，根据预定的收发模式沿宽度方向（BD）切换发送用的压电振子（11）以及接收用的压电振子（11），同时从接收用的压电振子（11）根据接收信号依次进行基于开口合成法的处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。
技术介绍
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。作为与本专利技术相关的现有技术等，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。
技术实现思路
本专利技术要解决的课题但是，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。根据本专利技术，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翌坐-nfrO用于解决课题的手段根据本专利技术的第一特征，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，在本专利技术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。根据本专利技术的第二特征，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。根据本专利技术的第三特征，一种超声波探伤方法，其使用第二特征的超声波换能器，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，所述超声波探伤方法的特征在于，包含以下步骤:使所述超声波换能器对于所述层叠部件相对移动，由此使所述换能器本体的所述振动面面向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；在使音响介质介于所述层叠部件的所述弯曲部和所述超声波换能器之间的状态下，在由在所述宽度方向并排的多个所述振子构成的任意一个所述振子组中，在根据预先设定的收发模式沿着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，使从发送用的所述振子发送的超声波射入所述层叠部件的所述弯曲部，通过接收用的所述振子从所述层叠部件的所述弯曲部侧接收反射波，从接收用的所述振子根据接收信号进行基于开口合成法的处理；在其他全部的所述振子组中，也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，从接收用的所述振子根据接收信号依次进行基于开口合成法的处理，由此来检查所述层叠部件的所述弯曲部中的所述内部缺陷的状态。附图说明图1是本专利技术实施方式的超声波探伤装置的控制框图。图2是本专利技术实施方式的超声波换能器的放大侧视图。图3 (a)是沿着图4 (b)中的IIIB-1IIB线的图，图3 (b)是将本专利技术实施方式的超声波换能器中的换能器本体的振动面展开为平面的图。图4 Ca)是本专利技术实施方式的超声波换能器的主视图，图4 (b)是本专利技术实施方式的超声波换能器的侧视图。图5说明基于第I收发模式的发送用的压电振子以及接收用的压电振子的切换。图6说明基于第2收发模式的发送用的压电振子以及接收用的压电振子的切换。图7是表示本专利技术实施方式的超声波探伤装置的概要结构的立体图。具体实施例方式参照图1至图7说明本专利技术的实施方式。如图7所示，本专利技术的实施方式的超声波探伤装置I是检查由复合材料形成的层叠部件W的弯曲部Wc中的内部缺陷的状态的装置，具备:经由音响介质收发超声波S(参照图2)的超声波换能器3、根据来自该超声波换能器3的探伤信号，进行层叠部件W的弯曲部Wc的内部缺陷的状态的检查处理的控制单元5。在此，在本专利技术的实施方式中，层叠部件W是由纤维强化复合材料(FRP)构成的作为航空器部件的框体，层叠部件W的弯曲部Wc是框体的带有法兰的根部，音响介质M是水等液体或固体。本专利技术实施方式的超声波换能器3的具体结构如下那样。S卩，如图1至图4所示，超声波换能器3具备换能器本体7，该换能器本体7在前端侧具有沿着层叠部件W的弯曲部Wc中的大径侧的曲面的侧视弯曲形状的振动面9。换能器本体7还可以是与层叠部件W的弯曲部Wc中的小径侧的曲面对应的形状，来取代具有沿着层叠部件W的弯曲部Wc中的大径侧的曲面的侧视弯曲形状的振动面9。换能器本体7的振动面9上，在换能器本体7的振动面9的弯曲方向AD以及换能器本体7的宽度方向即与换能器本体7的侧面垂直的方向BD上矩阵状地配置多个(在本专利技术的实施方式中，为8X8个)压电振子11。各压电振子11向层叠部件W的弯曲部Wc侧发送超声波S，或者从层叠部件W的弯曲部Wc侧接收反射波S。此外，各压电振子11由复合材料或陶瓷材料构成，并与控制单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.22 JP 2010-2376491.一种超声波探伤装置，其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，其特征在于， 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，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， 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。2.根据权利要求1所述的超声波探伤装置，其特征在于， 以使发送用的所述振子位于所述换能器本体的所述振动面中的所述宽度方向的中间区域内，并且接收用的所述振子从所述宽度方向的两侧间隔发送用的所述振子的方式，构成发送用的所述振子。3.一种超声波换能器，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上矩阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：稻垣宏一，泉守，唐泽博一，
申请(专利权)人：株式会社IHI，
类型：
国别省市：