(57)【要約】【課題】導電性繊維強化型積層体を構成する硬化層内の導電性繊維の配向ずれ角が±３°以上、繊維うねりのうねり角が±２°以上の配向ずれを１°程度の高精度で検出できるプローブを提供する。【解決手段】一様励磁差動型プローブＰは導線が螺旋状に巻き付けられて筒状に形成された一様励磁コイル１０と、一様励磁コイル１０の一つの面に沿って配設され、且つ該一つの面における前記導線の延び方向に対して直交する方向に一列に設置された２個以上で、その内の任意の２個が一様励磁コイル１０の励磁により該積層体１に形成された渦電流Ｕに起因する誘導起電力の差分検出のために用いられる検出センサ１１ａ〜１１ｎとで構成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導線が螺旋状に巻き付けられて筒状に形成された一様励磁コイルと、
前記一様励磁コイルの一つの面に沿って配設され、且つ該一つの面における前記導線の延び方向に対して直交する方向に一列に設置された２個以上で、その内の任意の２個が一様励磁コイルの励磁による誘導起電力の差分検出のために用いられる検出センサとで構成されたことを特徴とする一様励磁差動型プローブ。
【請求項２】
検出センサが、一様励磁コイルの外側又は内側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の一様励磁差動型プローブ。
【請求項３】
一様励磁コイルの導線の巻き始め部分と巻き終り部分とが、その中間部分に比べて密に巻かれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の一様励磁差動型プローブ。
【請求項４】
一様励磁コイルが、中間部分なしで、同じ巻き方向の巻き始め部分と巻き終り部分とで構成され、前記中間部分に２個以上の検出センサが設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の一様励磁差動型プローブ。
【請求項５】
一様励磁コイルが、中間部分なしで、同じ巻き方向の巻き始め部分と巻き終り部分とで構成され、前記巻き始め部分と巻き終り部分に一致し、その内側又は外側に検出センサがそれぞれ設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の一様励磁差動型プローブ。
【請求項６】
検査対象物の検査面に面して配置される一様励磁コイルの励磁面は、検査対象物の検査面の形状に合わせて形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の一様励磁差動型プローブ。
【請求項７】
複数の硬化層が積層された繊維強化型積層体１の、いずれかの１つの硬化層の繊維方向を積層体の全体の基準方向とし、
前記基準方向に対して予め決められた繊維方向を、残りの各硬化層の検査用配向方向とし、
前記請求項１〜５のいずれかに記載の一様励磁差動型プローブの選ばれた一対の検出センサの中心を通る線を中心線とし、
前記中心線をターゲットとなる硬化層の検査用配向方向に合わせて積層体の検査面側に設置し、且つ前記基準方向と前記中心線との間の角度である差動角を維持した状態で、前記励磁コイルに高周波電流を供給しつつ前記プローブを移動させ、
ターゲットとなる硬化層の強化繊維に起因して発生した渦電流によって前記一対の検出センサに発生した誘導起電力を電気信号にそれぞれ変換し、
変換された前記２つの電気信号の差分を演算し、前記差分値に基づいて、前記検査用配向方向に対するターゲットとなる硬化層の強化繊維の配向ずれ角を演算し、
前記配向ずれ角が±３°を超える部分を演算して表示することを特徴とする繊維強化型積層体の繊維配向欠陥検出方法。
【請求項８】
複数の硬化層が積層された繊維強化型積層体に対して１つの基準方向を設定し、
各硬化層の、前記基準方向に対して予め決められた繊維方向を検査用配向方向とし、
前記請求項１〜７のいずれかに記載の一様励磁差動型プローブの選ばれた一対の検出センサの中心を通る中心線をターゲットとなる硬化層の検査用配向方向に合わせて積層体の検査面側に設置し、且つ前記基準方向と前記中心線との間の角度である差動角を維持した状態で、前記励磁コイルに高周波電流を供給しつつ前記プローブを移動させ、
ターゲットとなる硬化層の強化繊維に起因して発生した渦電流によって前記一対の検出センサに発生した誘導起電力を電気信号にそれぞれ変換し、
変換された前記２つの電気信号の差分を演算し、前記差分値に基づいて、前記検査用配向方向に対するターゲットとなる硬化層の強化繊維の配向ずれ角を演算し、
前記配向ずれ角が±３°を超える部分を演算して表示することを特徴とする繊維強化型積層体の繊維配向欠陥検出方法。
【請求項９】
複数の硬化層が積層された繊維強化型積層体の、いずれかの１つの硬化層の繊維方向を積層体の全体の基準方向とし、
残りの各硬化層の、前記基準方向に対して予め決められた繊維方向を検査用配向方向とし、
前記請求項１〜７のいずれかに記載の一様励磁差動型プローブの選ばれた一対の検出センサの中心を通る中心線をターゲットとなる硬化層の検査用配向方向に直交させて積層体の検査面側に設置し、且つ前記基準方向と前記中心線との間の角度である差動角を維持した状態で、前記励磁コイルに高周波電流を供給しつつ前記プローブを移動させ、
ターゲットとなる硬化層の強化繊維に起因して発生した渦電流によって前記一対の検出センサに発生した誘導起電力を電気信号にそれぞれ変換し、
変換された前記２つの電気信号の差分を演算し、前記差分値に基づいて、ターゲットとなる硬化層の強化繊維の繊維うねりの部分のうねり角を演算し、
前記うねり角が±２°を超える部分を演算して表示することを特徴とする繊維強化型積層体の繊維配向欠陥検出方法。
【請求項１０】
複数の硬化層が積層された繊維強化型積層体に対して１つの基準方向を設定し、
各硬化層の、前記基準方向に対して予め決められた繊維方向を検査用配向方向とし、
前記請求項１〜７のいずれかに記載の一様励磁差動型プローブの選ばれた一対の検出センサの中心を通る中心線をターゲットとなる硬化層の検査用配向方向に直交させて積層体の検査面側に設置し、且つ前記基準方向と前記中心線との間の角度である差動角を維持した状態で、前記励磁コイルに高周波電流を供給しつつ前記プローブを移動させ、
ターゲットとなる硬化層の強化繊維に起因して発生した渦電流によって前記一対の検出センサに発生した誘導起電力を電気信号にそれぞれ変換し、
変換された前記２つの電気信号の差分を演算し、前記差分値に基づいて、ターゲットとなる硬化層の強化繊維の繊維うねりの部分のうねり角を演算し、
前記うねり角が±２°を超える部分を演算して表示することを特徴とする繊維強化型積層体の繊維配向欠陥検出方法。
【請求項１１】
変換された前記２つの電気信号は、アナログ信号のまま差分を演算し増幅したのちＡ／Ｄ変換によりデジタル信号に変換されることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の繊維強化型積層体の繊維配向欠陥検出方法。
【請求項１２】
差分演算の基礎となる前記２つの電気信号は、アナログ信号をＡ／Ｄ変換により変換されたデジタル信号であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の繊維強化型積層体の繊維配向欠陥検出方法。
【請求項１３】
前記±２°のうねり角φを超える部分を演算する演算処理として、空間フーリエ変換を用いたフィルタリングとハフ変換を用いることを特徴とする請求項９又は１０に記載の繊維強化型積層体の繊維配向欠陥検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化材としての炭素繊維や金属繊維のような導電性強化繊維を用いた繊維強化型積層体の巨視的ミスアライメント（積層体を構成する各硬化層の強化繊維の配向方向の角度ずれ）や局所的ミスアライメント（硬化層の繊維うねり）を高精度で検出するためのプローブと、該プローブを用いたミスアライメントの検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、広く使用されている繊維強化型積層体の一つとして炭素繊維強化プラスチックス（以下、ＣＦＲＰという。）がある。ＣＦＲＰは、軽量、高強度、高剛性という特性を利用して、ゴルフクラブのシャフト、テニスラケットのフレーム、釣り竿、ノートパソコンの筐体など多様な製品に使われている。そして最近では、航空機の胴体や翼、風力発電機用のプロペラ、レーシングカーのボディ、自転車のフレームなどにも使われ始めている。
【０００３】
ＣＦＲＰを作製する上で使用するプリプレグは、繊維状補強材である炭素繊維を一方向に引き揃えるか織物として編むことによってシート状に形成し、これに硬化剤その他の添加物を混合した熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）或いは熱可塑性樹脂を均等に含浸させたものである。未硬化のものを「Ａステージ」、半硬化状態のものを「Ｂステージ」、硬化したものを「Ｃステージ」と言う。
ＣＦＲＰ積層体は「Ｂステージ」のプリプレグを複数枚積層し、これを加熱加圧して硬化させたものである。炭素繊維の配向方向、および積層枚数は用いられる部材の要求される機械的特性により適宜選択される。なお、ＣＦＲＰ積層体を構成する硬化したプリプレグの各層を硬化層と呼ぶ。
【０００４】
このような積層体において、各硬化層の繊維方向が正しく配置されておれば設計通りの機械的特性を示すが、設計時の各硬化層の炭素繊維の予定された配向方向（これを基準配向方向とし符号Ｌで示す。）に対して実際のＣＦＲＰ積層体のいずれかの硬化層の炭素繊維の配向角度が基準配向方向からずれていると、ＣＦＲＰ積層体全体は設計通りの機械的特性を望めない。この硬化層の繊維配向の角度ずれは、繊維配向欠陥の１つで巨視的ミスアライメントと呼ばれている。
【０００５】
積層されるプリプレグは、上記のように一方向に引き揃えられた炭素繊維もしくは織物として編み込まれた炭素繊維に樹脂を含浸させて製造されるが、炭素繊維の配列に粗密があり、樹脂含浸の過程で樹脂の流動が発生し、部分的に繊維の乱れ（繊維うねり）を生じさせることがある。
また、正確に積層されたＣＦＲＰ積層体を硬化させる場合に加圧加熱するが、この時、ＣＦＲＰ積層体の形状によっては、部分的に圧力が加わり、当該部分の樹脂の溶融と相俟って当該部分の炭素繊維が押し出されて部分的な繊維うねりを生じることもある。これも繊維配向欠陥の１つで局所的ミスアライメントといわれている。
【０００６】
積層体の炭素繊維に上記巨視的ミスアライメントや局所的ミスアライメントがなければ、硬化したＣＦＲＰ積層体は求められる機械的特性を発揮するが、これらが存在すると大幅にその機械的特性は低下する。炭素繊維の引き揃え方向に対して、例えば、過去のデータで３°の巨視的ミスアライメントがあると剛性が１０％程度低下するとされ、配向角が大きくなるにつれてその剛性は大幅に減少する。一方、局所的ミスアライメントのずれが２°程度になるとその強度は４０％程度減少する。換言すれば、その機械的強度は６０％まで低下する。
【０００７】
そこで、ＣＦＲＰ積層体の機械的特性担保のために渦電流試験による炭素繊維のミスアライメントの検出が試みられ、円形絶対値型プローブや、円形の励磁コイルと検出コイルとを分離した円形ＴＲ型プローブが用いられた。その結果、炭素繊維の配向方向に沿って数ｍｍ幅の縞模様や格子模様の画像（コンタ図）を得ることが出来た。
円形絶対値型プローブでは粗い格子模様の画像により、上下に積層された二つの硬化層の繊維配向の検出に成功し、円形ＴＲ型プローブでは粗い画像による繊維うねりの検出に成功した。
【０００８】
しかしながら、これらプローブは、本来、金属材料を対象に考案されたもので、励磁コイルの周囲全方向に均等に磁力線が放射状に放出されるものであるから、積層された炭素繊維の配向方向や繊維うねりを傾向として検出できるものの、それ以上の検出はできなかった。
【０００９】
これに対して、特許文献１のＸ線を使用すれば、繊維配向や繊維うねりを正確に測定することが出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第６３２１８７８号公報
【００１１】
【非特許文献１】G. Mook, et al., Composites Science and Technology, 61(2001) 865-873
【非特許文献２】H, Heuer, et al., Composites Part B, 77(2015) 494-501
【非特許文献３】C. Schmidt, et al., Composites: Part B, 56(2014) 109-116
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、Ｘ線透過試験法は対象物をＸ線発生装置とフィルムの間に設置する必要があり、更に検査対象物の形状、大きさ、場所、作業者の健康面の配慮など様々な制約があり、簡便に使用することが出来なかった。
【００１３】
現在、ＣＦＲＰ積層体は上記のように様々な用途で大型の構造体として使用され、機械的特性に対する信頼性が求められている。上記のように炭素繊維の配向角のずれや繊維うねりにおけるうねり角が大きくなると、急激に機械的特性が損なわれる。希望的な数値として巨視的ミスアライメントの場合は配向ずれ角を±３°以下にすることが求められている。しかしながら、従来のプローブではこのような高精度で検査することは不可能であり、現時点ではＣＦＲＰ積層体の機械的特性の保証を可能にするだけの検査方法は存在しなかった。
【００１４】
本発明は上記従来技術の問題点を鑑みてなされたもので、硬化層内の炭素繊維の配向角や繊維うねりにおける±３°以上の配向角のずれと、±２°以上のうねり角の繊維うねりを１°程度の精度で検出できるプローブとその繊維配向欠陥の高精度検出方法の提供をその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１に記載の発明（一様励磁差動型プローブＰ；図３〜図６）は、
導線が螺旋状に巻き付けられて筒状に形成された一様励磁コイル１０と、
前記一様励磁コイル１０の一つの面に沿って配設され、且つ該一つの面における前記導線の延び方向に対して直交する方向に一列に設置された２個以上で、その内の任意の２個が一様励磁コイル１０の励磁による誘導起電力の差分検出のために用いられる検出センサ１１ａ〜１１ｎとで構成されたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の発明（図３(ｃ)(ｄ)、図４(ｃ)(ｄ)、図５(ｃ)〜(ｆ)、図６(ａ)(ｂ)）は、請求項１に記載の一様励磁差動型プローブＰにおいて、
検出センサ１１ａ〜１１ｎが、一様励磁コイル１０の外側又は内側に配置されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の発明（図４）は、請求項１又は２に記載の一様励磁差動型プローブＰにおいて、
一様励磁コイル１０の導線の巻き始め部分１０ａと巻き終り部分１０ｂとが、その中間部分１０ｃに比べて密に巻かれていることを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の発明（図５(ｃ)(ｄ)）は、請求項１又は２に記載の一様励磁差動型プローブＰにおいて、
一様励磁コイル１０が、中間部分１０ｃなしで、同じ巻き方向の巻き始め部分１０ａと巻き終り部分１０ｂとで構成され、前記中間部分１０ｃに２個以上の検出センサ１１ａ〜１１ｎが設置されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の発明（図５(ｅ)(ｆ)）は、請求項１又は２に記載の一様励磁差動型プローブＰにおいて、
一様励磁コイル１０が、中間部分１０ｃなしで、同じ巻き方向の巻き始め部分１０ａと巻き終り部分１０ｂとで構成され、前記巻き始め部分１０ａと巻き終り部分１０ｂに一致し、その内側又は外側に検出センサ１１ａ〜１１ｎがそれぞれ設置されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項６は、請求項１〜５のいずれかに記載の一様励磁差動型プローブＰにおいて、
検査対象物の検査面１ａに面して配置される前記一様励磁コイル１０の励磁面１０ｒは、検査対象物の検査面１ａの形状に合わせて形成されることを特徴とする。
【００２１】
請求項７は、本発明の強化繊維２の配向ずれ角Δθ（巨視的ミスアライメント）の第１検出方法である（図１、図９、図１０）。
複数の硬化層４ａ〜４ｎが積層された繊維強化型積層体１の、いずれかの１つの硬化層４ａの繊維方向を積層体１の全体の基準方向Ｌとし、
前記基準方向Ｌに対して予め決められた繊維方向を、残りの各硬化層４ｂ〜４ｎの検査用配向方向Ｌｂ〜Ｌｎとし、
前記請求項１〜５のいずれかに記載の一様励磁差動型プローブＰの選ばれた一対の検出センサ１１ａ、１１ｂの中心を通る線を中心線ＣＬとし、
前記中心線ＣＬをターゲットとなる硬化層４ｉの検査用配向方向Ｌｉに合わせて積層体１の検査面１ａ側に設置し、且つ前記基準方向Ｌと前記中心線ＣＬとの間の角度である差動角Ψｉを維持した状態で、前記励磁コイル１０に高周波電流を供給しつつ前記プローブＰを移動させ、
ターゲットとなる硬化層４ｉの強化繊維２に起因して発生した渦電流Ｕによって前記一対の検出センサ１１ａ、１１ｂに発生した誘導起電力を電気信号にそれぞれ変換し、
変換された前記２つの電気信号（アナログ又はデジタル信号）の差分を演算し、前記差分値に基づいて、前記検査用配向方向Ｌｉに対するターゲットとなる硬化層４ｉの強化繊維２の配向ずれ角Δθを演算し、
前記配向ずれ角Δθが±３°を超える部分を演算して表示することを特徴とする繊維強化型積層体の繊維配向欠陥検出方法である。
【００２２】
請求項８は、本発明の強化繊維２の配向ずれ角Δθ（巨視的ミスアライメント）の第２検出方法である（図１、図９、図１０）。
複数の硬化層４ａ〜４ｎが積層された繊維強化型積層体１に対して１つの基準方向Ｌを設定し、
各硬化層４ａ〜４ｎの、前記基準方向Ｌに対して予め決められた繊維方向を検査用配向方向Ｌａ〜Ｌｎとし、
前記請求項１〜７のいずれかに記載の一様励磁差動型プローブＰの選ばれた一対の検出センサ１１ａ、１１ｂの中心を通る中心線ＣＬをターゲットとなる硬化層４ｉの検査用配向方向Ｌｉに合わせて積層体１の検査面１ａ側に設置し、且つ前記基準方向Ｌと前記中心線ＣＬとの間の角度である差動角Ψｉを維持した状態で、前記励磁コイル１０に高周波電流を供給しつつ前記プローブＰを移動させ、
ターゲットとなる硬化層４ｉの強化繊維２に起因して発生した渦電流Ｕによって前記一対の検出センサ１１ａ、１１ｂに発生した誘導起電力を電気信号にそれぞれ変換し、
変換された前記２つの電気信号（アナログ又はデジタル信号）の差分を演算し、前記差分値に基づいて、前記検査用配向方向Ｌｉに対するターゲットとなる硬化層４ｉの強化繊維２の配向ずれ角Δθを演算し、
前記配向ずれ角Δθが±３°を超える部分を演算して表示することを特徴とする繊維強化型積層体の繊維配向欠陥検出方法である。
【００２３】
請求項９は、本発明の強化繊維２の繊維うねりのうねり角φ（局所的ミスアライメント）の第１検出方法である（図１、図１１、図１２）。
複数の硬化層４ａ〜４ｎが積層された繊維強化型積層体１の、いずれかの１つの硬化層４ａの繊維方向を積層体１の全体の基準方向Ｌとし、
残りの各硬化層４ｂ〜４ｎの、前記基準方向Ｌに対して予め決められた繊維方向を検査用配向方向Ｌｂ〜Ｌｎとし、
前記請求項１〜７のいずれかに記載の一様励磁差動型プローブＰの選ばれた一対の検出センサ１１ａ、１１ｂの中心を通る中心線ＣＬをターゲットとなる硬化層４ｉの検査用配向方向Ｌｉに直交させて積層体１の検査面１ａ側に設置し、且つ前記基準方向Ｌと前記中心線ＣＬとの間の角度である差動角Ψｉを維持した状態で、前記励磁コイル１０に高周波電流を供給しつつ前記プローブＰを移動させ、
ターゲットとなる硬化層４ｉの強化繊維２に起因して発生した渦電流Ｕによって前記一対の検出センサ１１ａ、１１ｂに発生した誘導起電力を電気信号にそれぞれ変換し、
変換された前記２つの電気信号（アナログ又はデジタル信号）の差分を演算し、前記差分値に基づいて、ターゲットとなる硬化層４ｉの強化繊維２の繊維うねり８の部分のうねり角φを演算し、
前記うねり角φが±２°を超える部分を演算して表示することを特徴とする繊維強化型積層体の繊維配向欠陥検出方法である。
【００２４】
請求項１０は、本発明の強化繊維２の繊維うねり８のうねり角φ（局所的ミスアライメント）の第２検出方法である（図１、図１１、図１２）。
複数の硬化層４ａ〜４ｎが積層された繊維強化型積層体１に対して１つの基準方向Ｌを設定し、
各硬化層４ａ〜４ｎの、前記基準方向Ｌに対して予め決められた繊維方向を検査用配向方向Ｌａ〜Ｌｎとし、
前記請求項１〜７のいずれかに記載の一様励磁差動型プローブＰの選ばれた一対の検出センサ１１ａ、１１ｂの中心を通る中心線ＣＬをターゲットとなる硬化層４ｉの検査用配向方向Ｌｉに直交させて積層体１の検査面１ａ側に設置し、且つ前記基準方向Ｌと前記中心線ＣＬとの間の角度である差動角Ψｉを維持した状態で、前記励磁コイル１０に高周波電流を供給しつつ前記プローブＰを移動させ、
ターゲットとなる硬化層４ｉの強化繊維２に起因して発生した渦電流Ｕによって前記一対の検出センサ１１ａ、１１ｂに発生した誘導起電力を電気信号にそれぞれ変換し、
変換された前記２つの電気信号（アナログ又はデジタル信号）の差分を演算し、前記差分値に基づいて、ターゲットとなる硬化層４ｉの強化繊維２の繊維うねり８の部分のうねり角φを演算し、
前記うねり角φが±２°を超える部分を演算して表示することを特徴とする繊維強化型積層体の繊維配向欠陥検出方法である。
【００２５】
請求項１１は、第１及び２の検出方法を更に限定した第１例（図１（ａ）（ｂ））で、
変換された前記２つの電気信号は、アナログ信号のまま差分を演算し増幅したのちＡ／Ｄ変換によりデジタル信号に変換されることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の繊維強化型積層体の繊維配向欠陥検出方法である。
【００２６】
請求項１２は、第１及び２の検出方法を更に限定した第２例（図１（ｃ））で、
差分演算の基礎となる前記２つの電気信号は、変換されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換により変換されたデジタル信号であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の繊維強化型積層体の繊維配向欠陥検出方法である。
【００２７】
請求項１３は、請求項９又は１０に記載の繊維強化型積層体の繊維配向欠陥検出方法において、
前記±２°のうねり角φを超える部分を演算する演算処理として、空間フーリエ変換を用いたフィルタリングとハフ変換を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のプローブＰによれば、励磁コイルが一様励磁コイル１０であり、２個以上の検出センサ１１ａ〜１１ｎが一様励磁コイル１０の導線の延び方向に対して直交する方向に一列に設置されているので、一様励磁コイル１０の配置方向を選択することで、積層体１から検査のターゲットとなる硬化層４ｉを自由に選択することが出来る。加えて、一様励磁コイル１０を用いることで、従来のプローブＱより検出値の差分が大きく現れることになり、ターゲットの硬化層４ｉの検査用配向方向Ｌｉに対する僅かな配向ずれ角Δθやうねり角φを検出することが出来るようになった。この結果、従来不可能であった±３°を越える（±３°より大きい）配向ずれ角Δθを有する巨視的ミスアライメントと±２°を越える（±３°より大きい）うねり角φを有する局所的ミスアライメントを検出出来るようになった。
【００２９】
また、ｎ個の検出センサ１１ａ〜１１ｎを用いる場合、そのうちの任意の２個の複数のペアを選定することで、一方向に走査するだけで２次元計測による検査が可能となった。
なお、上記で一様励磁コイル１０の「導線の延び方向」とは、検出センサ１１ａ〜１１ｎが配置される一様励磁コイル１０の励磁面１０ｒにおける導線が延びている方向、即ち、引き回されている方向で、検出センサ１１ａ〜１１ｎは筒状の一様励磁コイル１０の中心線方向に一列に配置されていることを意味する。
【００３０】
請求項２において、検出センサ１１ａ〜１１ｎを一様励磁コイル１０の内側に設置すれば、一様励磁コイル１０を検出センサ１１ａ〜１１ｎの高さだけ検査面１ａに接近させることが出来、より強い渦電流Ｕを誘起させることが出来る。
【００３１】
請求項３のプローブＰ（図４）によれば、一様励磁コイル１０の巻き線密度を部分的に変えることで、一様励磁コイル１０の下で積層体１に流れる渦電流Ｕの渦電流密度を均一化できる。これにより一様励磁コイル１０を短く出来るだけでなく検出センサ１１ａ〜１１ｎの設置場所が限定されず、且つセンシング精度を向上させることが出来る。
【００３２】
請求項４および請求項５のプローブＰ（図５）によれば、渦電流密度の均一化を図ることが出来るだけでなく、励磁コイルがない中間部分１０ｃに検出センサ１１ａ〜１１ｎを設置することができるので、或いは内側に配置できるので、巻き始め部分１０ａと巻き終り部分１０ｂの励磁面１０ｒを検査面１ａにより近接させることができ、より強い渦電流Ｕを生起させることができる。
なお、本実施例では、検出センサ１１ａ〜１１ｎは、巻き始め部分１０ａと巻き終り部分１０ｂにそれぞれ１個以上の検出センサが１列に配置される。
【００３３】
請求項６の「検査対象物」は、本発明では「擬似等方型積層体１」であり、例えば、飛行機の翼や、風力発電の風車のような曲面部材がある。一様励磁コイル１０の励磁面１０ｒは、検査対象物の検査面１ａからの離間距離が一定である必要があるので、このような曲面形状の検査面１ａに対してはこの励磁面１０ｒがこの曲面形状の検査面１ａに合わせて形成されることが好ましい。
【００３４】
請求項７および請求項８は、積層体１を構成する硬化層４ａ〜４ｎのターゲットとなる硬化層４ｉの配向ずれ角Δθを高精度（±１°以内）で検出することが出来、請求項９および請求項１０は、積層体１を構成する硬化層４ａ〜４ｎのターゲットとなる硬化層４ｉの強化繊維２のうねり角φを高精度（±１°以内）で検出することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ）は本発明の検出装置全体の構成図の第１例であり、（ｂ）はその第２例、（ｃ）はその第３例である。
【図２】本発明の一様励磁差動型プローブによる検査状態の一例の斜視図である。
【図３】（ａ）は本発明の一様励磁コイルの第１実施例の斜視図、（ｂ）はその模式的な平面図、（ｃ）はその正面図、（ｄ）はその変形例である。
【図４】（ａ）は本発明の一様励磁コイルの第２実施例の斜視図、（ｂ）はその模式的な平面図、（ｃ）はその正面図、（ｄ）はその変形例である。
【図５】（ａ）は本発明の一様励磁コイルの第３実施例の斜視図、（ｂ）はその模式的な平面図、（ｃ）（ｄ）は検出センサを中央に配置した例の正面図、（ｅ）（ｆ）は検出センサを両端に配置した例の正面図である。
【図６】（ａ）は多数の検出センサを用いた一様励磁コイルの正面図、（ｄ）はその変形例である。
【図７】積層体のプリプレグの積層状態の一例を示す分解斜視図である。
【図８】（ａ）は積層体の第１硬化層における巨視的ミスアライメントを示す斜視図、（ｂ）は局所的ミスアライメントとその拡大図である。
【図９】積層体の繊維方向と、プローブの差動角と、検査ターゲットの硬化層の強化繊維の配向方向の関係を示す図面である。
【図１０】（ａ）は巨視的ミスアライメントのコンタ図、（ｂ）は空間ＦＦＴ処理図、（ｃ）は２値化図、（ｄ）はハフ変換による解析画像である。
【図１１】強化繊維のうねり繊維長さ（局所的ミスアライメント）の計測図面である 。
【図１２】（ａ）強化繊維の繊維うねり（局所的ミスアライメント）のコンタ図、（ｂ）はそのハフ変換図である。
【図１３】（ａ）従来プローブと本発明プローブで、差動角を９０°とした場合の平面図、（ｂ）差動角を０°とした場合の平面図である。
【図１４】（ａ）〜（ｅ）は繊維方向に対する検出センサの配置関係を示す図である。
【図１５】プローブと硬化層の渦電流の関係を示す分解図である。
【図１６】（ａ）巨視的ミスアライメントの検出性評価表、（ｂ）局所的ミスアライメントの検出性評価表である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明を添付図面に従って詳述する。まず、本発明が適用される検査対象の繊維強化型積層体１（以下、単に積層体１という場合もある。）について説明する。前記積層体１は、Ｂステージのプリプレグ４１ａ〜４１ｎを複数枚積層し、加圧加熱してこれを硬化させたものである。プリプレグ４１ａ〜４１ｎの強化繊維２の配向方向、および積層枚数は用いられる部材の要求される強度により適宜選択される。
【００３７】
積層に使用される上記プリプレグ４１ａ〜４１ｎは、一方向に引き揃えられた多数本の導電性強化繊維２、或いは、平織りや朱子織りなど編み込まれた導電性強化繊維シートと、前記導電性強化繊維２を含むマトリックス５（熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂或いはセラミック）との複合材料の半乾燥品（Ｂステージ）である。
【００３８】
これらプリプレグ４１ａ〜４１ｎは、硬化体である積層体１の使用目的に合わせてその配向方向が設計段階で予め決められており、製造段階では、設計で示された導電性強化繊維２の配向方向（これを検査用配向方向Ｌａ〜Ｌｎで示す。小文字の添え字は硬化層４ａ〜４ｎに対応する。）に従って順次積層されている。従って、その硬化体である積層体１の各硬化層４ａ〜４ｎの導電性強化繊維２の配向方向も製造段階では既知である。ただし、既に述べたようなミスアライメントが実際の製造段階で積層体１に生じることがある（図８）。
【００３９】
図７では、説明の簡便化のために４枚のプリプレグ４１ａ〜４１ｄが積層される例を示す。各プリプレグ４１ａ〜４１ｄの繊維方向を細線ハッチングで示す。図の実施例は、プリプレグ４１ａ〜４１ｄの強化繊維２の配向方向を例えば（０°、４５°、９０°、−４５°）と違えて積層したもので、その硬化体である図８の積層体１は擬似等方積層体１である。図示しないが、積層体１の硬化層４の積層方法はこれに限られない。
【００４０】
使用される導電性強化繊維２としては、炭素繊維、ボロン繊維、セラミック繊維、合成繊維の中に導電性のよい金属や黒鉛を均一に分散させた繊維状物、有機物繊維、無機繊維の表面を金属で被覆した繊維状物、有機物繊維や無機繊維の表面を、導電性物質を含む樹脂で被覆した繊維状物、ステンレス鋼や銅、アルミニウムのような金属を繊維化した金属繊維、カーボンナノチューブの内の少なくとも１つ（即ち、１つ又は２つ以上の組み合わせ）が用いられる。
【００４１】
母材である上記マトリックス５に埋設された導電性強化繊維２は隣接する他の導電性強化繊維２との接点で電気的に繋がっており、導電性強化繊維２内を優先的に渦電流Ｕが流れるようになっている。非導電性のマトリックス５は、構造的には高周波の渦電流Ｕにより充放電を繰り返すコンデンサと同様の働きをなし、導電性強化繊維２より劣るが渦電流Ｕが流れるようになっている。
【００４２】
上記マトリックス５には積層体１の用途に応じた素材が用いられる。熱硬化性樹脂の場合、例えば、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂などが使用される。上記導電性強化繊維２は上記の周知方法でマトリックス５中に含まれる。熱可塑性樹脂では、例えば、ポリアミド（ナイロン）、酢酸ビニルを水に分散させた水系接着剤などが挙げられる。その他、セラミックも用いられる。
【００４３】
上記検査対象である製品としての積層体１は、図の実施例では平板状のものであるが、ねじれたものや、球面状のもの、湾曲したものなどさまざまな形状のものがあり、その検査面１ａも平面に限られない。従って、次に述べるプローブＰの励磁面１０ｒ（検査面１ａに対向して配置される面）の形状は積層体１、特にその検査面１ａの形状に合わせて作られる。これにより励磁面１０ｒと検査面１ａとは全面にわたって均一な離間距離Ｈを保つことになる。
【００４４】
また、製品である積層体１は、既に述べたように設計に基づいて積層されて製造されるので、積層体１の各硬化層４ａ〜４ｎの繊維方向は前記設計によって予め分かっている。しかしながら実際の製造において、プリプレグ４１ａ〜４１ｎは、設計に合わせて積層されるので、各硬化層４ａ〜４ｎの強化繊維２の配向方向はほぼ設計値に近似した数値となると考えられるが、何らかのミスで必ずしも巨視的ミスアライメント（配向ずれ）を生じることなく積層されるとは限らないし、製造中で局所的ミスアライメント（繊維うねり８の部分）が発生することもある（図８）。
【００４５】
そこで、積層体１の検査の基準となる方向（これを基準方向Ｌとする。）を決める必要があるが、検査対象の積層体１の強化繊維２の配向方向とは切り離した、設計上の強化繊維の配向方向を基準方向Ｌとする場合と、検査対象の積層体１のいずれか１つの硬化層を選び、この強化繊維の配向方向を検査対象の積層体１全体の基準方向Ｌとする場合がある。上記のように検査対象の積層体１の各硬化層４ａ〜４ｎの強化繊維２の配向方向は設計上の強化繊維の配向方向と実質的に同じであるので、説明の簡便のため、後者（第１層の硬化層４ａ）の配向方向を基準方向Ｌとし、２層目以下の硬化層４ｂ〜４ｎに対しては、この基準方向Ｌに対して設計上の配向方向を各硬化層４ｂ〜４ｎの配向方向Ｌｂ〜Ｌｎとする。
【００４６】
プローブＰは図３に示すものを例に取る。このプローブＰは、その励磁コイル１０の中心線に合わせて２個の検出センサ１１ａ、１１ｂが互いに近接して一列に配置されている。この検出センサ１１ａ、１１ｂの中心を結ぶ直線を中心線ＣＬとする。
プローブＰは検査面１ａに近接或いは接して配置され、後述するように、検出精度面から考慮して、その中心線ＣＬは検査ターゲットとなる硬化層４ｉの配向方向Ｌｉに平行又は直交するように設置される。この中心線ＣＬと基準方向Ｌとは交差する。この両者のなす角は差動角Ψｉで表される。そして、中心線ＣＬに平行な又は直交する硬化層４ｉの配向方向Ｌｉは、設計上の配向方向であり、基準方向Ｌに対して交差し、両者のなす角度が硬化層４ｉの配向角θｉとなる。
そして、硬化層４ｉの実際の強化繊維２の配向方向が、硬化層４ｉの設計上の配向方向Ｌｉに対して巨視的ミスアライメントを有している場合、両者の交角は配向ずれ角Δθで表される。
本発明における巨視的ミスアライメントの検出は、各硬化層４ａ〜４ｎにおける±３°を越える配向ずれ角Δθを検出することである。
【００４７】
これに対して、硬化層４ａ〜４ｎのいずれかの部分で局所的ミスアライメントである繊維うねり８が生じている場合がある。図８(b)は、第１層の硬化層４ａの強化繊維２の一部に繊維うねり８が生じている場合を示す。拡大図は実際の繊維うねり８の図面代用写真である。
検査ターゲットの硬化層４ｉに繊維うねり８が生じているとすると、この繊維うねり８の大きさは、図１１に示すように繊維うねり８に対する接線Ｓｉと硬化層４ｉにおける実際の強化繊維２との交角（うねり角φ）で表される。
本発明における局所的ミスアライメントの検出は、各硬化層４ｂ〜４ｎ（或いは全硬化層４ａ〜４ｎ）における±２°を越えるうねり角φを持つ線とその長さを検出することにある。
巨視的・局所的ミスアライメントの量が良否判定の閾値を越えると不良品と判定される。
【００４８】
本発明のプローブＰは一様励磁差動型で、基本的には一様励磁コイル１０と２個一対の検出センサ１１ａ・１１ｂとで構成され、図示しないケーシングに収められている。他の実施例については後述する。
以下、図３（ａ）に示すプローブＰを代表例とする。一様励磁差動型プローブＰは図１の実施例では固定状態であるが、検査対象である積層体１の検査面１ａの検査範囲のデータを取るため、前後左右に相対的に移動する２Ｄスキャンが行われる。そのため、Ｘ−Ｙ−θステージ２０に積層体１が設置されている。Ｘ−Ｙ−θステージ２０を設けない場合には、例えば、多関節ロボットアームのような駆動体にプローブＰを取り付けて移動させるようにしてもよい。
【００４９】
図３（ａ）〜（ｃ）に示された一様励磁コイル１０はその第１実施例で、その励磁コイル１０は、表面に絶縁被膜が形成された導線を矩形且つ一定間隔で（或いは図示していないが隙間なしの密巻き）螺旋状に巻成して扁平な直方体状に形成したものである。積層体１の検査面１ａに近接させ且つある程度平行に配置される励磁コイル１０の励磁面１０ｒは、積層体１の検査面１ａの形状に合わせて作られる。
【００５０】
積層体１は、上記のようにさまざまな形状のものがあるので、一様励磁コイル１０は上記のように直方体状に巻かれたものだけでなく、積層体１に合わせて立方体、筒状、その他の形状にすることも可能である。筒状には円筒形や楕円筒形、筒状の三角柱、筒状の多角形柱等が含まれる。そして上記のように特に、一様励磁コイル１０の励磁面１０ｒが積層体１の検査面１ａに合わせて形成される。換言すれば、積層体１の検査面１ａからの一様励磁コイル１０の励磁面１０ｒの離間距離Ｈが励磁面１０ｒの全体にわたってほぼ同じ距離に保たれるように形成される。
【００５１】
このように形成された一様励磁コイル１０に高周波電流を流すと、一様励磁コイル１０の周囲に変動磁場が発生する。積層体１が擬似等方性を有する場合、積層体１を構成する硬化層４ａ〜４ｎの内、変動磁場に適合する方向の繊維配向を持つ硬化層に主として強い指向性の渦電流が流れ、他の硬化層には殆ど渦電流が発生しない。従って、一様励磁コイル１０の配置方向（差動角Ψ）を選択することで、擬似等方性を有する積層体１に対して渦電流Ｕが流れる硬化層を選択できる。
【００５２】
第１実施例の一様励磁コイル１０は全体にわたって均等に導線が巻かれているので、その中間部分１０ｃより両端の巻き始め部分１０ａと巻き終り部分１０ｂの周囲の変動磁場が端に向かって漸減し、従って、これに起因する渦電流Ｕも中間部分が強く、巻き始め部分１０ａと巻き終り部分１０ｂでは漸減する。
【００５３】
検出センサ１１ａ〜１１ｎは、上記励磁コイル１０にて検査面１ａに生じた渦電流Ｕに起因する誘導起電力を検出する関係上、性能の同じものが使用される。本発明に於いて使用される検出センサ１１ａ〜１１ｎは、コイル、ホール素子、ＭＲ素子、ＭＩ素子、フラックスゲートセンサなどが挙げられる。ここでは、代表例としてコイルを採用する。
検出センサ１１がコイルの場合、同じ性能を担保するため、図の実施例では、円形の同一形状（同一直径、同一巻き数、同一巻き方向）である。図３では、２個の検出センサ１１ａ・１１ｂが一様励磁コイル１０の下面である励磁面１０ｒの中央に若干の隙間を明け、且つ近接させて配置されている。その配置方向は、一様励磁コイル１０の導線の下辺１０ｄの延び方向（巻き付け方向）に対して直交する方向に（換言すれば、巻き始め側から巻き終わり側に向けて）一列に設置されている。
検出センサ１１ａ・１１ｂは対として使用されるため、本実施例では２個であるが、強度と方向が同程度の渦電流が流れる範囲においては、３個以上設置し、そのうちの任意の２個の信号の差動を取得することも可能である。複数ペアで使用することも可能である。この点は後述する。
なお、図の検出センサ１１ａ・１１ｂの平面形状は円形であるが、勿論、これに限られず、正方形、多角形その他適宜な形状が採用されるが、上記のようにセンシング条件を同じにするため同一形状とされる。
図３（ａ）〜（ｃ）では、検出センサ１１ａ・１１ｂは、励磁コイル１０の励磁面１０ｒの下方に配置されている。従って、励磁面１０ｒは検出センサ１１ａ・１１ｂの分だけ積層体１の検査面１ａから離れる。
【００５４】
次に、図３（ｄ）に示す第１実施例の変形例について説明する。この場合は、検出センサ１１ａ・１１ｂが励磁コイル１０の内側に配置されており、励磁面１０ｒの上方にてこれに近接させて配置される。これにより第１実施例に比べて検出センサ１１ａ・１１ｂの高さだけ励磁面１０ｒを検査面１ａにより近接させることができ、より強い渦電流Ｕを生じさせることができる。
検出センサ１１ａ・１１ｂを励磁面１０ｒの上に設置するか、下に設置するかは第２実施例以下についても当て嵌まる。
【００５５】
次に、一様励磁コイル１０の第２実施例について説明する（図４（ａ）〜（ｄ））。この一様励磁コイル１０は、その導線の巻き始め部分１０ａと巻き終り部分１０ｂとが、その中間部分１０ｃに比べて密に巻かれ、２個の検出センサ１１ａ・１１ｂは前記中間部分１０ｃに設置されている。一様励磁コイル１０の巻き方はこれに限られず、その導線の巻き始めから中央に向けて巻き線の間隔を漸減し、中央から巻き終りに向けて巻き線の間隔を漸減するようにしてもよい。２個の検出センサ１１ａ・１１ｂは上記同様、励磁面１０ｒの上または下に配置される。
これにより、巻き始め部分１０ａと巻き終り部分１０ｂの周囲の変動磁場は第１実施例の場合に比べてより強く表れ、両端部分１０ａ・１０ｂでの変動磁場の漸減が阻止され、その結果、第２実施例の一様励磁コイル１０によって生起される渦電流Ｕは、一様励磁コイル１０の全幅に亙ってほぼ均一に形成される。従って、一様励磁コイル１０を第１実施例のそれに比べて小さくすることが出来る。
【００５６】
一様励磁コイル１０の第３実施例（図５（ａ）〜（ｆ））は、中間部分１０ｃなしでその巻き始め部分１０ａと巻き終り部分１０ｂとで構成され、図５（ｃ）（ｄ）では、前記中間部分１０ｃの中央に２個の検出センサ１１ａ・１１ｂが設置され、且つ２個の検出センサ１１ａ・１１ｂは励磁面１０ｒの上または下に配置されている。
図５（ｅ）（ｆ）では、２個の検出センサ１１ａ・１１ｂがそれぞれ巻き始め部分１０ａと巻き終り部分１０ｂの励磁面１０ｒの上または下に配置されている。
巻き始め部分１０ａと巻き終り部分１０ｂの導線の巻き方向は同じ方向である。
検出センサ１１ａ・１１ｂの下面（積層体１の検査面１ａに近接して配置される（或いは接する面）は、一様励磁コイル１０の励磁面１０ａとほぼ一致するように設置するのが好ましい。
なお、第３実施例の一様励磁コイル１０では、中間部分１０ｃなしなので、生起される渦電流Ｕの均一性は、第１、第２実施例に劣るが、励磁コイル１０と検査面１ａとの離間距離Ｈが小さいためより強い渦電流を誘導することができる。
【００５７】
なお、検出センサ１１ａ・１１ｂは、上記検出すべき渦電流Ｕの均一性が担保される範囲（中間部分１０ｃ）に設置される。
本発明のプロ―ブＰは、ｎ個の検出コイル１１ａ〜１１ｎを一列で用いるようになっているが、本実施例では、巻き方向が同じの巻き始めと巻き終りの２つの励磁コイル１０ａ、１０ｂとで構成されているので、磁界分布は中央部が凹状になる。従って中央部分１０ｃに２個の検出コイル１１ａ・１１ｂを設置するのが好ましい。
【００５８】
図６（ａ）（ｂ）は第４実施例で、１列に並べられた３個以上の検出センサ１１ａ〜１１ｎが励磁コイル１０の内側または外側に配置された例である。第１〜３実施例では、検出センサが２個の場合であるが、第４実施例のように複数個にすることも可能である。図５の場合には、巻き始め部分１０ａと巻き終り部分１０ｂにそれぞれ複数個、設置することも可能である。検出センサ１１ａ〜１１ｎが複数個の場合には、任意の２個が選択され、その差分が取られることになる。また、プローブＰの進行方向に対して検出センサ１１ａ〜１１ｎを並列になるようにプローブＰを配置し、横１列に移動するようにすれば、複数のペアを選択して電気信号を録取すれば、一方向に走査するだけで２次元計測が可能となる。
なお、選定される一対の検出センサ１１ａ〜１１ｎは、隣接するものであるが、例えば、幅広いうねりを検出するなど、検出条件によっては離れた検出センサを選択することも可能である。
【００５９】
次に、本発明の検出装置全体の構成について説明する（図１（ａ）〜（ｃ））。
本発明の検出装置は同図（ａ）に示すように、ディファレンシャル・アンプリファイア１６で検出センサ１１ａ・１１ｂからの電気信号（アナログ）を差分処理する場合と、同図（b）に示すように、ディファレンシャル・アンプリファイア１６を用いず、プローブＰからの電気信号（アナログ）をロックイン・アンプリファイア１７に入力し、ここで電気信号（アナログ）を差分処理した後、増幅し、（或いはその逆で、電気信号（アナログ）を増幅した後、差分処理し、）Ａ／Ｄコンバータ１８に出力する場合と、同図（ｃ）に示すように、ディファレンシャル・アンプリファイア１６と、ロックイン・アンプリファイア１７とを用いず、プローブＰからの電気信号（アナログ）をそのままＡ／Ｄ変換してコンピュータ１２の出力し、コンピュータ１２で差分処理を行う３通りがある。以下、同図（ａ）を中心に説明し、同図（ｂ）（ｃ）は（ａ）と異なる部分だけを主として説明する。
【００６０】
ファンクション・シンセサイザ（又はオシレータ）１４は、任意の周波数を発生できる周波数発振器で、電源３０から供給された交流電流を所定の高周波電流に変換して一様励磁コイル１０にそれぞれ供給する。なお、所定の高周波電流に変えて高周波パルス電流を供給するようにしても良い。（本明細書では煩雑さを解消するため、高周波パルス電流も高周波電流の概念に含める。）本実施例では、一様励磁コイル１０に２ＭＨｚ以上の高周波電流を印加する。
【００６１】
ディファレンシャル・アンプリファイア１６は、２個の検出センサ１１ａ・１１ｂで発生した誘導起電力をアナログ電気信号に変換し、このアナログ電気信号の差(アナログ差動信号)を増幅する装置である。
【００６２】
ロックイン・アンプリファイア１７は、ファンクション・シンセサイザ１４で発生させた任意の周波数の交流を参照信号としてディファレンシャル・アンプリファイア１６で増幅された差動信号の内、参照信号周波数と等しい、フィルタリングされた成分のみを増幅し、出力する装置である。
【００６３】
Ａ／Ｄコンバータ１８は、ロックイン・アンプリファイア１７より出力されたアナログ信号（差動信号）、或いは上記２つのアナログ信号をデジタル信号に変換してコンピュータ１２に出力する装置である。
【００６４】
コンピュータ１２は、得られたデジタル信号（差分値）或いは上記２つのデジタル信号を差分処理して必要な画像（コンタ図の作成）や、強化繊維２の配向ずれ角Δθやうねり角φの演算を行うと共に画像解析図の作成、更には後述するＸ−Ｙ−θステージ２０の移動制御を司る。
コンピュータ１２内には空間ＦＦＴ画像処理部１２ａ、例えばターゲットの硬化層４ｉの配向方向Ｌｉに対する角度誤差（配向ずれ角Δθ）を演算する配向角演算部１２ｂや繊維うねり８に対するうねり角φを演算するうねり角演算部１２ｃ、前記処理結果や演算結果をモニタ１３その他に出力する出力部（図示せず）などが内蔵されている。
【００６５】
ステージコントローラ１９は、検査対象である積層体１を搭載したＸ−Ｙ−θステージ２０を制御（ＸＹ移動および回転移動）する装置である。
なお、ここでは検査対象である積層体１の移動（前後左右回転）のためにＸ−Ｙ−θステージ２０を用いた例を示したが、勿論、これに限らず、既述のように例えば多関節ロボットのようなものをＸ−Ｙ−θステージ２０の代わりに使用し、積層体１の移動を実現させてもよい。なお、Ｘ−Ｙ−θステージ２０を使用する場合、絶縁のために積層体１とＸ−Ｙ−θステージ２０との間に絶縁シート２１が設けられる。
【００６６】
空間ＦＦＴ画像処理部１２ａは、Ａ／Ｄコンバータ１８からの、或いはコンピュータ１２自らによるデジタル信号の差分値の演算（該差分値が持つ空間周波数のＦＦＴ解析、更にはＦＦＴスペクトルの入手）を行うと共に必要に応じてフィルタリング処理やその波形（逆ＦＦＴによるコンタ図や、２次元空間周波数スペクトル）をモニタ１３に表示する（図１０（ａ）（ｂ））。
【００６７】
配向角演算部１２ｂは、空間ＦＦＴ画像処理部１２ａで、２次元空間周波数スペクトル画像（データ）を２値化し、更に２値化データを例えばハフ変換して検査した強化繊維２の配向方向（巨視的ミスアライメント：設計上の検査用配向方向Ｌｉに対する硬化層４ｉの強化繊維２の配向ずれ角Δθ）を精度よく演算するものである。図１０（ｄ）の図では、輝線の部分が、ターゲット硬化層の検出された強化繊維の配向方向である。
【００６８】
うねり角演算部１２ｃは、空間ＦＦＴ画像処理部１２ａにおいて適当な空間周波数を用いてフィルタリング処理されたコンタ図（データ）を例えばハフ変換して検査した強化繊維２のうねり角（局所的ミスアライメント）を精度よく演算するものである。図１２（ｂ）の図では、ターゲット硬化層の検出された強化繊維の画像と共にそのうねり角φが表示される。
【００６９】
モニタ１３はコンピュータ１２に接続されて処理や演算された画像（積層体１の巨視的、局所的ミスアライメントの検出画像）を映し出す。
【００７０】
図１（ｂ）は本装置構成の第２例で、ディファレンシャル・アンプリファイア１６を設けず、２個の検出センサ１１ａ・１１ｂで発生した誘導起電力に起因するアナログ電気信号をロックイン・アンプリファイヤ１７に送り、このロックイン・アンプリファイヤ１７で差分処理した後、増幅して（或いは増幅した後、差分処理して）Ａ／Ｄコンバータ１８に出力される。ロックイン・アンプリファイヤ１７では、ファンクション・シンセサイザ１４から送られた参照信号周波数にてフィルタリングされる。
【００７１】
図１（ｃ）は本装置構成の第３例で、ディファレンシャル・アンプリファイア１６と、ロックイン・アンプリファイヤ１７とを設けず、２個の検出センサ１１ａ・１１ｂで発生した誘導起電力に起因するアナログ電気信号は、そのままＡ／Ｄコンバータ１８に送られ、デジタル信号に変換された後、コンピュータ１２に送られ、コンピュータ１２で差分処理される。その後、同じくデジタル信号に変換されコンピュータに送られた参照信号周波数と等しい、フィルタリングされた成分のみを増幅される。
【００７２】
次に、本発明のプローブＰによる巨視的・局所的ミスアライメントの検出方法について説明する。使用する一様励磁差動型プローブＰは代表例として、既述の図３に記載のものとする。
検査対象の積層体１は、配向方向が互いに異なる硬化層４ａ〜４ｎから構成され、第１層の強化繊維２の配向方向を基準方向Ｌとする。プローブＰによる渦電流Ｕは全層に於いて発生するものとする（図２）。
以下の説明では、第ｉ層の硬化層４ｉの強化繊維２の巨視的・局所的ミスアライメントの検出を行う。
【００７３】
プローブＰは、積層体１の第１層の上面、即ち、検査面１ａ上に設置される。ここでは、ターゲットである第ｉ層の設計上の検査用配向方向Ｌｉは知られているので、プローブＰの検出センサ１１ａ、１１ｂの中心を結ぶ中心線ＣＬを前記検査用配向方向Ｌｉに平行にするように設置する（図９）。
この状態における上記中心線ＣＬと基準方向Ｌとのなす角が差動角Ψで、ターゲットである第ｉ層における設計上の検査用配向方向Ｌｉと基準方向Ｌとのなす角である配向角θｉに等しい（差動角Ψ＝配向角θｉ）。
検査前は知られていないが、ターゲットである第ｉ層の強化繊維２の配向方向は、設計上の検査用配向方向Ｌｉに対して配向ずれ角Δθのミスアライメントがあるものとする（図９）。
【００７４】
プローブＰは差動角Ψを保ちつつ積層体１の検査範囲を２次元スキャンする。プローブＰの積層体１に対する相対移動は、Ｘ−Ｙ−θステージ２０のＸ−Ｙ方向の移動により実行される。
【００７５】
測定に当り、プローブＰの一様励磁コイル１０に高周波電流が流される（図１５）。これにより、積層体１の一様励磁コイル１０の直下とその周辺において差動角Ψの直交方向に配向角度をもつ硬化層(ｉ−２)に優先的に渦電流Uが流れる（図１５（ｅ））。
しかし、ターゲットの第ｉ層の硬化層４ｉには、その繊維配向角度θｉは一様励磁コイル１０の巻線方向と直交となるため渦電流Ｕは流れにくくなり、渦電流Ｕの信号強度は極めて小さいものとなる（図１５（ｃ））。
図１５（ｃ’）に示すように、ターゲットの第ｉ層の硬化層４ｉの配向角度θｉが配向ずれ角Δθをもって巨視的ミスアライメントを形成すると、渦電流Ｕが流れるようになるため、本来極めて小さいはずの信号が強まり、硬化層４ｉに生じている配向ずれ角Δθの検出と評価が可能となる。
ここで、ターゲットの第ｉ層の硬化層４ｉ以外の硬化層に流れる渦電流Ｕの角度は設計上の繊維配向方向（L1・・・Li-1、Li+1・・・Ln（図示せず）)によって予め特定できるため、空間ＦＦＴ処理部１２ａにおいて角度θｉ以外の信号のみを除去するフィルタリングを行うことによりコンタ図から硬化層４ｉ以外の信号を除去することが可能となる。以上の操作により、プローブＰの検出センサ１１ａ、１１ｂはターゲットである硬化層４ｉに配向ずれ角Δθが存在した場合に流れる渦電流Ｕを優先的に録取することになる。
【００７６】
図１４（ａ）に示すように、ターゲットである第ｉ硬化層４ｉにおいて、先頭を進む検出コイル１１ａと後尾の検出コイル１１ｂは検査用配向方向Ｌｉ上を一列になって進む。検査用配向方向Ｌｉと強化繊維２の配向方向とが一致している場合（Ψ＝θｉ、Δθ＝０°）、前後の検出コイル１１ａ、１１ｂは同じ強化繊維２を流れる渦電流Ｕを検出することになるので、その差分は０（或いは最低値）となる。
【００７７】
これに対して、上記から分かるように一様励磁コイル１０では、発生した渦電流Ｕは一方向に流れるので、渦電流Ｕに対応した配向方向を持つ硬化層だけ渦電流Ｕが流れ、それ以外の硬化層では渦電流Ｕが殆ど流れない。即ち、従来プローブＱでは、励磁コイル１０’の全周に渦電流Ｕ’が発生し、この渦電流Ｕ’に基づく電気信号からターゲットとする硬化層に生じるミスアライメントの電気信号を抽出することははなはだ困難であるが、本発明プローブＰのように、ターゲットとする硬化層の電気信号のみが強く表れる、もしくはターゲットとする硬化層の電気信号のみが弱く表れると容易に識別することができる。
本発明のプローブＰの差動角Ψをターゲットとする硬化層の設計上の繊維方向に一致するように、或いは直交する様に合わせてやれば、ターゲットとする硬化層だけからの信号を優先的に得ることが出来る。
【００７８】
次に、本発明の一様励磁差動型プローブＰの精度について説明する（図１３、図１６）。本発明プローブＰは、巨視的ミスアライメントにおいて、差動角Ψ=９０°（θｉ＋９０°）において、検出可能となる角度（配向ずれ角）が７°の巨視的ミスアライメントに対して誤差（ＲＭＳＥ）が１．３°、差動角Ψ=０°（θｉ）において、検出可能となる角度（配向ずれ角が）が３°を越える巨視的ミスアライメントに対して誤差（ＲＭＳＥ）が０．８°であった。
以上から、「差動角Ψ＝θｉ」として本発明プローブＰを使用することが、巨視的ミスアライメントの検出について最適であり、目的の検出可能角度３°を越える巨視的ミスアライメントに対しては、その検出誤差（ＲＭＳＥ）が０．８°（１°程度）であった。
【００７９】
次に、局所的ミスアライメント（繊維うねり８）の検出であるが、このうねり部分は空間ＦＦＴフィルタリングとハフ変換により得られた渦電流信号のコンタ図上では線分の集合であり、各線分と設計上の配向角θｉの間のなす角度がうねり角φである。
うねり角φの検出は、以下のようにして行われる。検査面１ａの検査領域を２次元スキャンし、渦電流Ｕに起因する渦電流信号のコンタ図を求める。このコンタ図に対して空間周波数を空間ＦＦＴによって解析し、その低周波から高周波のスペクトルを得る。このスペクトルの内、バンドパスフィルタにてノイズを除去し、必要な範囲の周波数のスペクトルを抽出する。これにより繊維うねり８のよりシャープなコンタ図を得る。このコンタ図を２値化した後、例えばハフ変換を用いて強化繊維に対応した線画像（正確には、無数の点が繋がった線画像）を得る。
そして、２値化された画像の内の点の内、線分を形成している部分で、特に強いピークを持つもの（線分を作る点の点の密度が高いもの、あるいは点の数が多いもの）を適数本選ぶ。
選ばれた線分の内、閾値（検出可能角）を目標の２°として、この各線分と配向角θｉの間のうねり角φが２°を越えるものをピックアップし、それぞれの線分のうねり角と、スキャン範囲を渦電流試験と同一にするＸ線ＣＴ画像上で上記の各線分と中心座標を同じにする実際の繊維方向の接線Ｓｉが作る真のうねり角とを比較することで誤差（ＲＭＳＥ）を計算した。差動角Ψ＝９０°（θｉ＋９０°）において、誤差（ＲＭＳＥ）は１．３°であった。
即ち、うねり角φの検出は、２°を越えるものであれば、誤差１．３°（１°程度）で抽出できた。
【００８０】
従来例のプローブＱと異なり、本発明のプローブＰは、擬似等方型積層体の各硬化層において発生した渦電流に起因した電気信号の内、ターゲット硬化層以外に発生した電気信号をフィルタリングにて除去し、ターゲット硬化層からの電気信号のみを抽出できるので、擬似等方型積層体における巨視的・局所的ミスアライメントをより正確に推定できるようになった。
【符号の説明】
【００８１】
ＣＬ：中心線、Ｈ：離間距離、Ｌ：基準方向、Ｌａ〜Ｌｎ：検査用配向方向、Ｐ：一様励磁差動型プローブ、Ｑ：従来の円形励磁差動型プローブ、Ｓｉ：接線、Ｕ・Ｕ’：渦電流、Ψ・Ψｉ：差動角、θ・θｉ：配向角、Δθ：配向ずれ角、φ：うねり角、１：（導電性繊維強化型）積層体、１ａ：検査面、２：導電性繊維、４・４ａ〜４ｎ：硬化層、５：マトリックス（樹脂部分）、８：繊維うねり部分、１０：一様励磁コイル、１０’：円形励磁コイル、１０ａ：巻き始め部分、１０ｂ：巻き終り部分、１０ｃ：中間部分、１０ｄ：下辺、１０ｒ：励磁面、１１ａ・１１ｂ／１１ａ’・１１ｂ’、１１ｎ：検出センサ、１２：コンピュータ、１２ａ：空間ＦＦＴ画像処理部、１２ｂ：配向ずれ角演算部、１２ｃ：うねり角演算部、１３：モニタ、１４：ファンクション・シンセサイザ、１６：ディファレンシャル・アンプリファイア、１７：ロックイン・アンプリファイア、１８：Ａ／Ｄコンバータ、１９：ステージコントローラ、２０：Ｘ−Ｙ−θステージ、２１：絶縁シート、３０：電源、４１ａ〜４１ｎ：プリプレグ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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