(57)【要約】  簡便でありながら積層体の層間剥離を明瞭に検出することの可能な積層体の剥離検査方法及び剥離検査装置を提供すること。  複数の部材２０，３０は、超音波の波長よりも薄い薄層４０を介して積層されている。予め、複数の部材２０，３０及び薄層４０が互いに密接した健全部において多重反射波を受信し、その多重反射波における複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求める。積層体１０の検査部Ｅにおいて多重反射波を受信し、その多重反射波における複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求める。これら伝搬時間を比較することにより一側１１から離隔する側に位置する薄層４０の第一界面Ｆ１における剥離の有無を検査する。
2013161834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の部材が積層した積層体の一側から超音波を入射すると共に多重反射波を受信し、受信した多重反射波を評価することにより層間剥離の有無を検査する積層体の剥離検査方法であって、
前記複数の部材は、前記超音波の波長よりも薄い薄層を介して積層されており、予め、前記複数の部材及び前記薄層が互いに密接した健全部において多重反射波を受信し、その多重反射波における複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、前記積層体の検査部において多重反射波を受信し、その多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、これら伝搬時間を比較することにより前記一側から離隔する側に位置する前記薄層の第一界面における剥離の有無を検査する積層体の剥離検査方法。
【請求項２】
複数の部材が積層した積層体の一側から超音波を入射すると共に多重反射波を受信し、受信した多重反射波を評価することにより層間剥離の有無を検査する積層体の剥離検査方法であって、
前記複数の部材は、前記一側に位置する第一の部材と、この第一の部材の他側に設けられる第二の部材とを少なくとも含み、前記第二の部材は、前記超音波の波長よりも薄く形成されており、予め、前記第一の部材及び前記第二の部材が互いに密接した健全部において多重反射波を受信し、その多重反射波における複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、前記積層体の検査部において多重反射波を受信し、その多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、これら伝搬時間を比較することにより前記第一の部材と前記第二の部材との界面における剥離の有無を検査する積層体の剥離検査方法。
【請求項３】
予め、前記健全部において受信した多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波のピーク値を求め、前記検査部において受信した多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波のピーク値を求め、これらピーク値を比較することにより前記一側に近接する側に位置する前記薄層の第二界面における剥離の有無を検査する請求項１記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項４】
前記薄層は、前記一側に位置する部材よりも前記薄層に隣接し且つ前記一側から離隔する側に位置する部材の音響インピーダンスに近似する材料よりなる請求項１又は３記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項５】
前記薄層は、この薄層に隣接し且つ前記一側から離隔する側に位置する部材の音響インピーダンスより小となる材料よりなり、予め、前記健全部において受信した多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波の位相を求め、前記検査部において受信した多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波の位相を求め、これら位相を比較することにより前記一側から離隔する側に位置する前記薄層の第一界面における剥離の有無を検査する請求項１又は３記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項６】
前記薄層は、ろう付け剤よりなる請求項１，３〜５のいずれかに記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項７】
前記薄層は、接着剤よりなる請求項１，３〜５のいずれかに記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項８】
前記薄層は、隣接する一方の部材の表層部の少なくとも一部が変質した変質部である請求項１，３〜５のいずれかに記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項９】
前記複数の部材は、前記一側に位置する板材と、その板材の他側に設けられるライニング材とを少なくとも含み、前記薄層は、前記板材に前記ライニング材を接着させる接着層である請求項１，３〜５のいずれかに記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項１０】
前記板材は鋼材であり、前記ライニング材はフッ素樹脂ライニング材であり、前記接着層は前記鋼材よりも前記フッ素樹脂ライニング材の音響インピーダンスに近似する材料よりなる請求項９記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項１１】
前記接着層が前記鋼材に前記フッ素樹脂ライニング材を接着させる接着剤とガラスクロスとよりなる請求項１０記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項１２】
前記積層体は、液体用コンテナタンクである請求項１０記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項１３】
予め、前記健全部において受信した多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波のピーク値を求め、前記検査部において受信した多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波のピーク値を求め、これらピーク値を比較することにより前記第一の部材と前記第二の部材との界面における剥離の有無を検査する請求項２記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項１４】
前記第一の部材は、前記第二の部材の音響インピーダンスより小となる材料よりなり、予め、前記健全部において受信した多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波の位相を求め、前記検査部において受信した多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波の位相を求め、これら位相を比較することにより前記第一の部材と前記第二の部材との界面における剥離の有無を検査する請求項２又は１３記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項１５】
複数の部材が積層した積層体の一側から超音波を入射すると共に多重反射波を受信する探触子と、受信した多重反射波を評価する信号処理装置を備え、受信した多重反射波を評価することにより層間剥離の有無を検査する積層体の剥離検査装置であって、
前記複数の部材は、前記超音波の波長よりも薄い薄層を介して積層されており、前記信号処理装置は、予め、前記複数の部材及び前記薄層が互いに密接した健全部において多重反射波を受信し、その多重反射波における複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、前記積層体の検査部において多重反射波を受信し、その多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、これら伝搬時間を比較することにより前記一側から離隔する側に位置する前記薄層の第一界面における剥離の有無を検査する積層体の剥離検査装置。
【請求項１６】
複数の部材が積層した積層体の一側から超音波を入射すると共に多重反射波を受信する探触子と、受信した多重反射波を評価する信号処理装置を備え、受信した多重反射波を評価することにより層間剥離の有無を検査する積層体の剥離検査装置であって、
前記複数の部材は、前記一側に位置する第一の部材と、この第一の部材の他側に設けられる第二の部材とを少なくとも含み、前記第二の部材は、前記超音波の波長よりも薄く形成されており、前記信号処理装置は、予め、前記第一の部材及び前記第二の部材が互いに密接した健全部において多重反射波を受信し、その多重反射波における複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、前記積層体の検査部において多重反射波を受信し、その多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、これら伝搬時間を比較することにより前記第一の部材と前記第二の部材との界面における剥離の有無を検査する積層体の剥離検査装置。
【請求項１７】
前記信号処理装置は、求めた伝搬時間の差分が所定値以上の場合に警告する警告手段をさらに備える請求項１５又は１６記載の積層体の剥離検査装置。
【請求項１８】
前記信号処理装置は、前記探触子を走査して受信した多重反射波により走査画像を生成する請求項１５〜１７のいずれかに記載の積層体の剥離検査装置。
【請求項１９】
前記探触子は、一振動子型探触子である請求項１５〜１８のいずれかに記載の積層体の剥離検査装置。
【請求項２０】
前記探触子は、二振動子型探触子である請求項１５〜１８のいずれかに記載の積層体の剥離検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層体の剥離検査方法及び剥離検査装置に関する。さらに詳しくは、複数の部材が積層した積層体の一側から超音波を入射すると共に多重反射波を受信し、受信した多重反射波を評価することにより層間剥離の有無を検査する積層体の剥離検査方法及び剥離検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上述の如き積層体の剥離検査対象は、管、容器等が多く、検査時には管、容器等の内部に人間が入り、内部からの目視検査、打音検査、ピンホール検査等行うのが通常であった。そのため、検査時には、操業を停止しなければならず、検査に多大な時間を要していた。【０００３】
一方、例えば積層体の一例として特許文献１に記載の如く、操業を停止せずにライニングの剥離を検査する方法が提唱されている。上記文献記載の発明は、配管外部から超音波パルスを入射させ、配管内部のライニング内周面と管本体との各反射エコーの減衰率を算出し、剥離の有無を調査している。同従来方法では、ライニング材と、接着層とからなる多層構造のライニングには言及していないが、接着層とライニング材とが共に板材から剥離する場合には、上記手法で剥離を推定することができるかもしれない。【０００４】
ところが、ライニング材のみが剥離して、接着層が板材本体に残余することもある。しかし、上記従来方法では、接着層のみが残余する部分と健全部との差異は明らかでなく、ライニング材のみの剥離をも検出することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３２９７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、簡便でありながら積層体の層間剥離を明瞭に検出することの可能な積層体の剥離検査方法及び剥離検査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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る積層体の剥離検査方法の特徴は、複数の部材が積層した積層体の一側から超音波を入射すると共に多重反射波を受信し、受信した多重反射波を評価することにより層間剥離の有無を検査する方法において、前記複数の部材は、前記超音波の波長よりも薄い薄層を介して積層されており、予め、前記複数の部材及び前記薄層が互いに密接した健全部において多重反射波を受信し、その多重反射波における複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、前記積層体の検査部において多重反射波を受信し、その多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、これら伝搬時間を比較することにより前記一側から離隔する側に位置する前記薄層の第一界面における剥離の有無を検査することにある。【０００８】
ところで、複数の部材が超音波の波長よりも薄い薄層を含む積層体では、この薄層の上下界面からの信号を区別（分離）することができず、剥離の検出が困難となる。上記構成によれば、健全部での複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間と、検査部での同回数の反射を繰り返した反射波の伝搬時間とを比較する。例えば図２（ｂ）に示す如く超音波の入射位置となる積層体の一側から離隔する側に位置する薄層の第一界面における剥離が存在する場合、例えば図６に示すように、複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間にずれが生じる。すなわち、信号の区別が困難となる上述の如き積層体であっても、多重反射波の伝搬時間のずれに着目することで、積層体の一側から離隔する側に位置する薄層の第一界面における剥離の検出が可能となる。なお、この伝搬時間のずれは、超音波の周波数に依存するものではなく、原理的に周波数は特に限定されるものではない。【０００９】
また、予め、前記健全部において受信した多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波のピーク値を求め、前記検査部において受信した多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波のピーク値を求め、これらピーク値を比較することにより前記一側に近接する側に位置する前記薄層の第二界面における剥離の有無を検査するとよい。【００１０】
上記構成によれば、健全部での複数回の反射を繰り返した反射波のピーク値と、検査部での同回数の反射を繰り返した反射波のピーク値とを比較する。例えば図２（ｃ）に示すように、積層体の一側に近接する側に位置する薄層の第二界面に剥離が存在する場合、例えば図６に示すように、複数回の反射を繰り返した反射波のピーク値が大きく相違する。すなわち、多重反射波のピーク値に着目することで、積層体の一側に近接する側に位置する薄層の第二界面における剥離の検出が可能となる。これにより、各界面の剥離をそれぞれ検出することができる。【００１１】
ここで、前記薄層は、前記一側に位置する部材よりも前記薄層に隣接し且つ前記一側から離隔する側に位置する部材の音響インピーダンスに近似する材料より構成してもよい。上記構成によれば、薄層と積層体の一側から離隔する側に位置する部材との音響インピーダンスの差が小さい場合、例えば図２（ａ）に如く、積層体の一側から離隔する側に位置する薄層の第一界面に到達した超音波は積層体の一側から離隔する側の部材へほぼ透過し、当該界面からの反射波はほぼ検出されない。他方、例えば同図（ｂ）に示す如く、剥離部が存在すると、当該界面に到達した超音波はその剥離部でほぼ反射し、積層体の一側から離隔する側の部材へ透過しない。よって、健全部での受信信号には当該境界面からの反射波は含まれないが、剥離部での受信信号には境界面からの反射波が含まれる。従って、この反射波の有無により、複数回の反射を繰り返した反射波を比較すると上述の伝搬時間のずれが生じ、剥離の有無をより明瞭に検出することができる。【００１２】
また、前記薄層は、この薄層に隣接し且つ前記一側から離隔する側に位置する部材の音響インピーダンスより小となる材料よりなり、予め、前記健全部において受信した多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波の位相を求め、前記検査部において受信した多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波の位相を求め、これら位相を比較することにより前記一側から離隔する側に位置する前記薄層の第一界面における剥離の有無を検査するようにしても構わない。【００１３】
上記構成によれば、薄層は、この薄層に隣接し且つ積層体の一側から離隔する側に位置する部材の音響インピーダンスより小となる材料より構成されている。係る場合、例えば図１８（ａ）に如く、薄層と積層体の一側から離隔する側に位置する部材との第一界面に到達した超音波の一部は、音響インピーダンスの差により当該界面で反射する。他方、例えば同図（ｂ）に示す如く、剥離部が存在すると、当該界面に到達した超音波はこの剥離部でほぼ反射し、積層体の一側から離隔する側に位置する部材へ透過しない。ここで、薄層の音響インピーダンスは、この薄層に隣接し且つ積層体の一側から離隔する側に位置する部材の音響インピーダンスより小さく、且つ剥離部を構成する空気の音響インピーダンスはさらに小さい。従って、剥離部の存在により位相反転が生じる。【００１４】
そして、健全部での複数回の反射を繰り返した反射波の位相と、検査部での同回数の反射を繰り返した反射波の位相とを比較する。積層体の一側から離隔する側に位置する薄層の第一界面における剥離が存在する場合、健全部での位相に対し剥離部での位相が反転する。すなわち、多重反射波の位相反転に着目することで、当該第一界面における剥離の検出が可能となる。【００１５】
上記いずれかに記載の構成において、前記薄層はろう付け剤より構成してもよく、接着剤により構成してもよい。また、前記薄層は、隣接する一方の部材の表層部の少なくとも一部が変質した変質部であってもよい。【００１６】
上記いずれかに記載の構成において、前記複数の部材は、前記一側に位置する板材と、その板材の他側に設けられるライニング材とを少なくとも含み、前記薄層は、前記板材に前記ライニング材を接着させる接着層であってもよい。係る場合、例えば、前記板材は鋼材であり、前記ライニング材はフッ素樹脂ライニング材であり、前記接着層は前記鋼材よりも前記フッ素樹脂ライニング材の音響インピーダンスに近似する材料より構成される。また、前記接着層が前記鋼材に前記フッ素樹脂ライニング材を接着させる接着剤とガラスクロスとより構成されていても構わない。前記積層体は、例えば、液体用コンテナタンクである。【００１７】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る積層体の剥離検査方法の他の特徴は、複数の部材が積層した積層体の一側から超音波を入射すると共に多重反射波を受信し、受信した多重反射波を評価することにより層間剥離の有無を検査する方法において、前記複数の部材は、前記一側に位置する第一の部材と、この第一の部材の他側に設けられる第二の部材とを少なくとも含み、前記第二の部材は、前記超音波の波長よりも薄く形成されており、予め、前記第一の部材及び前記第二の部材が互いに密接した健全部において多重反射波を受信し、その多重反射波における複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、前記積層体の検査部において多重反射波を受信し、その多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、これら伝搬時間を比較することにより前記第一の部材と前記第二の部材との界面における剥離の有無を検査することにある。【００１８】
ところで、超音波の波長よりも薄い第二の部材を含む積層体では、第二の部材の上下界面からの信号を区別（分離）することができず、剥離の検出が困難となる。上記構成によれば、健全部での複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間と、検査部での同回数の反射を繰り返した反射波の伝搬時間とを比較する。例えば図１３（ｂ）に示す如く、第一、第二の部材からなる積層体において第一の部材と第二の部材との界面に剥離が存在する場合、例えば図１７に示すように、複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間にずれが生じる。すなわち、信号の識別が困難であった上述の如き積層体であっても、多重反射波の伝搬時間のずれに着目することで、当該界面における剥離の検出が可能となる。なお、この伝搬時間のずれは、超音波の周波数に依存するものではなく、原理的に周波数は特に限定されるものではない。【００１９】
また、予め、前記健全部において受信した多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波のピーク値を求め、前記検査部において受信した多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波のピーク値を求め、これらピーク値を比較することにより前記第一の部材と前記第二の部材との界面における剥離の有無を検査するようにするとよい。【００２０】
上記構成によれば、健全部での複数回の反射を繰り返した反射波のピーク値と、検査部での同回数の反射を繰り返した反射波のピーク値とを比較する。例えば図１３（ｂ）に示す如く、第一の部材と第二の部材との界面に剥離が存在する場合、例えば図１７に示すように、複数回の反射を繰り返した反射波のピーク値が大きく相違する。すなわち、多重反射波のピーク値に着目することでも、当該界面における剥離の検出が可能となる。【００２１】
また、前記第一の部材は、前記第二の部材の音響インピーダンスより小となる材料よりなり、予め、前記健全部において受信した多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波の位相を求め、前記検査部において受信した多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波の位相を求め、これら位相を比較することにより前記第一の部材と前記第二の部材との界面における剥離の有無を検査するようにしても構わない。【００２２】
上記構成によれば、第一の部材は、第二の部材の音響インピーダンスより小となる材料より構成されている。係る場合、例えば図１３（ａ）に如く、第一の部材と第二の部材との界面に到達した超音波の一部は、音響インピーダンスの差により当該界面で反射する。他方、例えば同図（ｂ）に示す如く、剥離部が存在すると、当該界面に到達した超音波はこの剥離部でほぼ反射し、第一の部材へ透過しない。ここで、第一の部材の音響インピーダンスは、第二の部材の音響インピーダンスより小さく、且つ剥離部を構成する空気の音響インピーダンスはさらに小さい。従って、剥離部の存在により位相反転が生じる。【００２３】
そして、健全部での複数回の反射を繰り返した反射波の位相と、検査部での同回数の反射を繰り返した反射波の位相とを比較する。第一の部材と第二の部材との界面における剥離が存在する場合、健全部での位相に対し剥離部での位相が反転する。すなわち、多重反射波の位相反転に着目することで、当該界面における剥離の検出が可能となる。【００２４】
上記目的を達成するため、本発明に係る積層体の剥離検査装置の特徴は、複数の部材が積層した積層体の一側から超音波を入射すると共に多重反射波を受信する探触子と、受信した多重反射波を評価する信号処理装置を備え、受信した多重反射波を評価することにより層間剥離の有無を検査する構成において、前記複数の部材は、前記超音波の波長よりも薄い薄層を介して積層されており、前記信号処理装置は、予め、前記複数の部材及び前記薄層が互いに密接した健全部において多重反射波を受信し、その多重反射波における複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、前記積層体の検査部において多重反射波を受信し、その多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、これら伝搬時間を比較することにより前記一側から離隔する側に位置する前記薄層の第一界面における剥離の有無を検査することにある。【００２５】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る積層体の剥離検査装置の他の特徴は、複数の部材が積層した積層体の一側から超音波を入射すると共に多重反射波を受信する探触子と、受信した多重反射波を評価する信号処理装置を備え、受信した多重反射波を評価することにより層間剥離の有無を検査する構成において、前記複数の部材は、前記一側に位置する第一の部材と、この第一の部材の他側に設けられる第二の部材とを少なくとも含み、前記第二の部材は、前記超音波の波長よりも薄く形成されており、前記信号処理装置は、予め、前記第一の部材及び前記第二の部材が互いに密接した健全部において多重反射波を受信し、その多重反射波における複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、前記積層体の検査部において多重反射波を受信し、その多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、これら伝搬時間を比較することにより前記第一の部材と前記第二の部材との界面における剥離の有無を検査することにある。【００２６】
上記記載の伝搬時間を比較する場合、前記信号処理装置は、求めた伝搬時間の差分が所定値以上の場合に警告する警告手段をさらに備えるとよい。他方、位相を比較する場合、前記信号処理装置は、検査部での位相が健全部での位相に対し反転している場合に警告する警告手段をさらに備えるとよい。【００２７】
前記信号処理装置は、前記探触子を走査して受信した多重反射波により走査画像を生成するようにしても構わない。走査画像としては、例えば、Ｂスキャン画像やＣスキャン画像が挙げられる。また、前記探触子には、一振動子型探触子を用いてもよく、二振動子型探触子を用いることも可能である。
【発明の効果】
【００２８】
上記本発明に係る積層体の剥離検査方法及び剥離検査装置の特徴によれば、簡便でありながら積層体の層間剥離を明瞭に検出することが可能となった。【００２９】
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】
【００３０】
【図１】本発明に係る剥離検査装置の概略図である。
【図２】積層体の各層に対する超音波の挙動を説明するための図であり、（ａ）は健全部、（ｂ）は第一界面での剥離、（ｃ）は第二界面での剥離を示す図である。
【図３】各試験体におけるバンドパスフィルターを介して得られたＲＦ波形の一例を示すグラフであり、（ａ）はＢ１付近、（ｂ）はＢ１０付近、（ｃ）はＢ２０付近の結果を示す。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、図３（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ対応する検波波形を示すグラフである。
【図５】減衰の差異を説明するグラフであり、（ａ）は各試験体における減衰の傾向を示すグラフ、（ｂ）は健全試験体に対する第一、第二剥離試験体の感度差を示すグラフ、（ｃ）は各試験体の減衰係数を示すグラフである。
【図６】反射波のピーク時間及びピーク値の比較を説明するグラフである。
【図７】健全試験体、第一剥離試験体及び第二剥離試験体をそれぞれ比較したグラフであり、（ａ）はピーク時間差、（ｂ）はエコー高さを比較したグラフである。
【図８】他の積層体の一例を示す図である。
【図９】図８に示す積層体の各試験体における図３相当図である。
【図１０】図８に示す積層体の各試験体における図４相当図である。
【図１１】図８に示す積層体の各試験体における図５相当図である。
【図１２】図８に示す積層体の各試験体における図７相当図である。
【図１３】本発明の第二実施形態に係る図２相当図である。
【図１４】本発明の第二実施形態に係る図３相当図である。
【図１５】本発明の第二実施形態に係る図４相当図である。
【図１６】本発明の第二実施形態に係る図５（ａ）相当図である。
【図１７】本発明の第二実施形態に係る図６相当図である。
【図１８】本発明の第三実施形態に係る図２相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明の第一実施形態についてさらに詳しく説明する。
【００３２】
［検査装置構成］
図１に示すように、本発明の第一実施形態に係る剥離検査装置１は、大略、複数の部材としての第一の部材２０、第二の部材３０が薄層４０を介して積層された積層体１０の一側１１（表面２１）から超音波を入射すると共に多重反射波を受信する探触子２と、受信した多重反射波を処理し評価する信号処理装置３とを備える。この信号処理装置３は、例えば、パーソナルコンピューターにより構成される。また、探触子２には、走査位置を検出するエンコーダ等の位置検出器２ａが取り付けると共に、信号処理装置３に接続されている。
【００３３】
信号処理装置３は、パルサー４ａを制御して探触子２から超音波パルスを発生させる。送信された超音波パルスは、第一、第二部材２０，３０内及び薄層４０内を通過（若しくは透過）及び各界面Ｆ１，Ｆ２で反射し、探触子２にて受信される。受信した多重反射波は、レシーバー４ｂ及びプリアンプ５により増幅され、フィルター６によりノイズが除去された状態でＡ／Ｄコンバーター７によりデジタル信号に変換される。そして、信号処理装置３にて信号処理がなされ、モニター８に表示される。モニター８には、例えば、図３，４，６に示す如く、横軸を伝播距離を代表する時間軸とし、縦軸に同反射波の強度とするグラフが表示される。
【００３４】
また、信号処理装置３は、位置検出器２ａが検出した探触子２の走査位置データと共に受信信号を処理し、Ｂスキャン画像やＣスキャン画像等の走査画像を生成して、モニタ８に表示させる。さらに、信号処理装置３は、剥離の存在を警告する警告手段３ａをさらに備える。本実施形態において、警告手段３ａは、検査部における伝搬時間が健全部における伝搬時間（基準伝搬時間）に対し所定時間以上の場合、又は、検査部におけるピーク値が健全部におけるピーク値（基準ピーク値）に対し所定値以上の場合に警告を行う。この警告は、例えば、警告音やモニター８への表示等により行われる。
【００３５】
［積層体構成］
ここで、本実施形態における検査対象となる積層体１０は、例えば液体を保存する液体用コンテナタンクの壁部である。このタンクは、例えばＩＳＯ規格に準ずるコンテナタンクである。図２に示すように、積層体１０は、第一の部材２０としての板材と、この板材２０を内容物からの侵食を防ぐための第二の部材３０としてのフッ素樹脂ライニング材とを有する。そして、このフッ素樹脂ライニング材３０が薄層４０としての接着剤よりなる接着層により板材２０に接着されている。
【００３６】
本実施形態において、板材２０は、例えば厚さ５ｍｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ板）等より構成されている。また、フッ素樹脂ライニング材３０としては、例えば厚さ３．５ｍｍのフッ素樹脂ライニング（ＰＴＦＥ）が用いられる。
【００３７】
また、本実施形態における接着層４０は、例えば、エポキシ樹脂系接着剤等のフッ素樹脂ライニング材３０（以下、単に「ライニング材３０」と称する。）を板材２０に接着させる接着剤により構成される。その厚みは、例えば０．１ｍｍ以下であり、板材２０やライニング材３０に対し十分に薄い。ここで、仮に、接着層４０の音速を１８００ｍ／ｓ、超音波の周波数を５ＭＨｚとすると、波長は０．３６ｍｍとなり、接着層４０の厚みよりも大きい。そのため、接着層４０の上面４１からの反射波と下面４２からの反射波とは分離できず、従来の垂直法では各面４１，４２の信号を識別することはできない。本発明は、このような超音波の波長より短い（薄い）肉厚の接着層４０の上下面４１，４２における剥離検出に有利である。なお、本実施形態において、板材２０が積層体１０の一側１１に近接する部材であり、ライニング材３０が積層体１０の一側１１から離隔した部材である。また、接着層４０の下面４２が、積層体１０の一側から離隔する側に位置する薄層の第一界面Ｆ１となる。
【００３８】
［多重反射波の挙動］
ここで、超音波の挙動と反射波形との関係について説明する。
図２（ａ）は、板材２０、ライニング材３０及び接着層４０が互いに密着し剥離が存在しない健全部での反射の挙動を示す。探触子２から板材２０内部へその上面（表面）２１（容器外面１１）から入射した超音波は、その一部が板材２０の下面（裏面２２）と接着層４０の上面４１との界面となる第二界面Ｆ２で符号Ｐ２に示す如く反射する。
【００３９】
一方、第二界面Ｆ２を透過した超音波は、接着層４０内を伝播し、接着層４０の下面４２とライニング材３０の上面３１との界面となる第一界面Ｆ１に達する。ここで、ライニング材３０と接着層４０との音響インピーダンスが近似している（ライニング材３０と接着層４０との音響インピーダンスの差が小さい）場合、第一界面Ｆ１での反射はほとんど生じない。そのため、符号Ｐ１で示す反射波は殆ど受信されない。よって、健全部での多重反射による受信波形は、主に第二界面Ｆ２からの反射波Ｐ２によって形成される。
【００４０】
図２（ｂ）は、第一界面Ｆ１にて剥離が生じている場合の反射の挙動を示す。剥離部Ｄ１は第二界面Ｆ２の反射に無関係であるので、健全部と同様に、第二界面Ｆ２で符号Ｐ２で示す如く反射する。一方、剥離部Ｄ１においては、接着層４０と空気Ａとの界面が形成される。そのため、健全部とは異なり、第二界面Ｆ２を透過した超音波は、その殆どが接着層４０と空気Ａとの界面で符号Ｐ１’に示す如く反射する。よって、剥離部Ｄ１が存在する場合の多重反射による受信波形は、剥離部Ｄ１からの反射波Ｐ１’及び第二界面Ｆ２からの反射波Ｐ２が足し合わされた波形となる。
【００４１】
図２（ｃ）は、第二界面Ｆ２にて剥離が生じている場合の反射の挙動を示す。剥離部Ｄ２においては、板材２０と空気Ａとの界面が形成される。そのため、第二界面Ｆ２に到達した超音波は、その殆どが板材２０と空気Ａとの界面で符号Ｐ２’に示す如く反射し、第一界面Ｆ１での反射波は生じない。よって、剥離部Ｄ２が存在する場合の多重反射による受信波形は、ほぼ剥離部Ｄ２からの反射波Ｐ２’によって形成される。
【００４２】
［受信波形の相違］
ここで、健全部、剥離部Ｄ１及び剥離部Ｄ２における受信波形の相違について、図３〜５を参照しながら説明する。
図３に健全試験体ＴＰ０、第一、第二剥離試験体ＴＰ１，ＴＰ２にて受信した信号にバンドパスフィルター（中心周波数５ＭＨｚ）を施して生成したＲＦ波形の一例を示す。また、図４は、図３に対応する検波波形を示す。ここで、健全試験体ＴＰ０は、板材２０、ライニング材３０及び接着層４０が互いに密着した健全部を模した。第一剥離試験体ＴＰ１は、板材２０及び接着層４０を接着させ第一界面Ｆ１の剥離部Ｄ１を模した。第二剥離試験体ＴＰ２は、板材２０のみで構成し第二界面Ｆ２の剥離部Ｄ２を模した。図３，４の縦軸はエコー高さ（％）、横軸は伝搬時間（μ秒）を示す。
【００４３】
図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、反射が１回の場合、各受信波形がほぼ重なり合うため、波形の識別は困難である。一方、図３（ｂ）（ｃ）及び図４（ｂ）（ｃ）に示すように、反射回数が増加するに従い、各波形のエコー高さにずれが生じると共に波形の重なりも解消され、波形の識別が可能である。このことから、観測当初においては剥離検出が困難であるが、多重反射波を利用することで、剥離検出が可能となることが伺える。
【００４４】
さらに、発明者らは、上記各試験体において減衰の傾向を測定した。図５（ａ）（ｃ）に示すように、減衰の傾向（減衰係数）は、第二剥離試験体ＴＰ２、第一剥離試験体ＴＰ１、健全試験体ＴＰ０の順に大きいことが分かった。また、同図（ｂ）に示すように、健全試験体ＴＰ０の減衰傾向を基準とすると、第一剥離試験体ＴＰ１より第二剥離試験体ＴＰ２の方がより感度差が大きく、減衰傾向が大きいことが分かった。図５（ａ）の縦軸はエコー高さ（ｄＢ）、横軸は伝搬時間（μ秒）を示す。図５（ｂ）の縦軸は感度差（ｄＢ）、横軸は反射回数を示す。図５（ｃ）の縦軸は減衰係数（ｄＢ／ｍｍ）を示す。
【００４５】
上記現象のメカニズムは、以下のように推測される。
健全試験体ＴＰ０の反射波Ｐ２は、第二界面Ｆ２での反射及び接着層４０への透過によって減衰する。一方、第二剥離試験体ＴＰ２の反射波Ｐ２’は、剥離部Ｄ２の空気Ａでの反射のため、健全試験体ＴＰ０に比べ反射による減衰は小さい。また、第二剥離試験体ＴＰ２では接着層４０への透過が生じないため、接着層４０による減衰の影響を受けない。よって、第二剥離試験体ＴＰ２（剥離部Ｄ２）の減衰は、健全試験体ＴＰ０に比べ小さくなる。従って、複数回反射した反射波のピーク値（エコー高さ）を比較することで剥離部Ｄ２の検出が可能となる。
【００４６】
他方、第一剥離試験体ＴＰ１の波形は、剥離部Ｄ１からの反射波Ｐ１’及び第二界面Ｆ２からの反射波Ｐ２の双方が足し合わされる。第一剥離試験体ＴＰ１の反射波Ｐ１’は、剥離部Ｄ１の空気Ａによる反射のため、反射による減衰の影響は少なく、図５に示す如く、第一剥離試験体ＴＰ１の減衰は健全試験体ＴＰ０より小さい。そのため、複数回の反射を繰り返すと、反射波Ｐ２がより大きく減衰し、反射波Ｐ１’が相対的に大きくなる。これにより、反射波Ｐ１’が波形の形成に影響を与え、健全試験体ＴＰ０の波形に対し、時間がずれたような波形となる。この時間のずれは、接着層４０の厚みである。他方、健全試験体ＴＰ０の波形は、第二界面Ｆ２からの反射波Ｐ２で形成され、反射波Ｐ１’に対応する第一界面Ｆ１からの反射波Ｐ１は含まれない。従って、複数回反射した反射波の伝搬時間を比較することで剥離部Ｄ１の検出が可能となる。
【００４７】
このように、発明者らの鋭意研究の結果、各界面Ｆ１，Ｆ２からの反射波の減衰傾向（減衰係数）の相違を考慮して、所定回数（複数回）の反射を繰り返した多重反射波に着目することで、健全部に対する波形の識別性（視認性）を向上させ、各界面Ｆ１，Ｆ２における剥離を検出できることが判明した。
【００４８】
［ピーク時間及びエコー高さ］
次に、第一、第二界面Ｆ１，Ｆ２における剥離の検出について、図６を参照しながら説明する。なお、本実施形態において、伝搬時間として、反射波のピーク時間を例に以下説明する。
【００４９】
第一界面Ｆ１の剥離部Ｄ１の場合、その信号波形Ｓ１における所定回数の反射を繰り返した反射波のピーク時間Ｔ１は、健全部の信号波形Ｓ０における同回数の反射を繰り返した反射波のピーク時間Ｔ０よりも遅れて出現し、時間ずれΔＴが生じる。これは、健全部の減衰が剥離部Ｄ１よりも大きいため、複数回の反射を繰り返すと、剥離部Ｄ１からの反射波が相対的に大きくなり、健全部の波形に対し時間がずれた波形となるためである。他方、第二界面Ｆ２の剥離部Ｄ２の場合、その信号波形Ｓ２におけるピーク時間Ｔ２は健全部のピーク時間Ｔ０とほぼ同時間となる。これは、いずれの反射波も第二界面Ｆ２での反射であるためである。
【００５０】
また、第一界面Ｆ１の剥離部Ｄ１の場合、その信号波形Ｓ１における所定回数の反射を繰り返した反射波のピーク値としてのエコー高さＨ１は、健全部の信号波形Ｓ０における同回数の反射を繰り返した反射波のエコー高さＨ０と比べ若干大きいものの、それほど大きい差はない。他方、第二界面Ｆ２の剥離部Ｄ２の場合、その信号波形Ｓ２におけるエコー高さＨ２は、健全部の信号波形Ｓ０のエコー高さＨ０と比較し、明らかに突出して大きい。これは、第二界面Ｆ２の剥離部Ｄ２の場合、健全部と比較してより反射率の大きい空気Ａで殆ど反射し透過しないため、減衰が少ないためである。
【００５１】
［評価方法］
このように、以下の積層体の剥離検査方法により、第一、第二界面Ｆ１，Ｆ２における剥離の有無を検査することが可能となる。
予め、板材２０、ライニング材３０及び接着層４０が密着した健全部において板材２０の表面２１から超音波を入射すると共に多重反射波を受信し、その多重反射波における所定回数の反射を繰り返した反射波のピーク時間及びエコー高さを基準伝搬時間としての基準ピーク時間Ｔ０及び基準エコー高さとしての基準ピーク値Ｈ０として求めておく。次に、板材２０の所定の検査部Ｅにおいて、板材２０の表面２１に沿って適宜間隔をおいて探触子２を走査すると共に超音波を入射させて多重反射波を受信し、その多重反射波において先の所定回数と同回数の反射を繰り返した反射波の伝搬時間としてのピーク時間Ｔ及びエコー高さＨを求める。そして、これらのピーク時間及びエコー高さを比較することにより、ライニング材３０と接着層４０との第一界面Ｆ１における剥離及び板材２０と接着層４０との第二界面Ｆ２における剥離の有無をそれぞれ評価する。なお、健全部とは、例えば積層体１０において健全部に相当する箇所として選定した部分である。また、上述の如き健全試験体ＴＰ０を用いたり、健全試験体ＴＰ０に相当する他の装置や他の部材を用いることもできる。このように、「健全部」とは「部」であるから、「検査対象となる積層体１０の任意の箇所」及び「積層体１０とは別体の試験体（片）及びこれに相当する他の装置や部材」の双方が含まれる。
【００５２】
また、予め、信号処理装置３に基準ピーク時間に対し所定の閾値（時間）を設定しておき、ピーク時間が所定のゲートを超えた場合に警告手段３ａにより警告するようにしてもよい。同様に、基準ピーク値に対し所定の閾値（振幅）を設定しておき、ピーク値が所定値を超えた場合に警告手段３ａにより警告するようにしてもよい。さらに、位置検出器２ａの探触子２の走査位置データと共に多重反射波を処理し、例えば図６に示す如きグラフと共に、又は、独立にＢスキャン画像やＣスキャン画像等の走査画像を生成してもよい。これら画像に剥離の有無を表示させてもよい。
【００５３】
ここで、ピーク時間Ｔ及びエコー高さＨの比較に際し、上述の所定回数は、減衰係数を考慮し、健全部での波形に対しピーク時間Ｔ及びエコー高さＨの比較が可能となる回数に設定する。図５に示すように、健全部における減衰の傾向と、剥離部Ｄが存在する場合における減衰の傾向は異なる。
【００５４】
よって、例えば、信号処理装置３において、図６に示す如くテストピース等の健全部における反射波のエコー高さが１００％振幅表示の２０％程度の強度で表示されるように回数とするとよい。これにより、検査部Ｅにおける第一、第二界面Ｆ１，Ｆ２の剥離部からの各反射エコーが健全部に対し識別可能となる。図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、反射回数が少ない場合、受信信号に明瞭な差異が表れず、信号の識別（健全か剥離かの識別）が困難である。一方、図３（ｂ）（ｃ）及び図４（ｂ）（ｃ）に示すように、反射回数が増加するに従い、健全か剥離かの識別が容易となる。反射回数が増加すると、多重反射波の伝搬時間（距離）の差が拡大して、時間のずれが大きくなり、第二界面Ｆ２の剥離部からの信号が明瞭となる。また、図５（ａ）に示す如く減衰の差が拡大してエコー高さの差も大きくなるので、第一界面Ｆ１の剥離部からの信号も明瞭となる。なお、本実施形態では、２０回程度に設定している。もちろん、適宜感度調整してもよい。
【実施例１】
【００５５】
発明者らは、本発明に係る剥離検査方法及び剥離検査装置の有用性を検証するために実験を行った。上述の各試験体を用い、中心周波数５ＭＨｚの一振動子探触子２により多重反射波を複数回受信した。図７にその結果を比較したグラフを示す。【００５６】
図７（ａ）は、健全部におけるピーク時間が最も早いものを基準とした各試験体のピーク時間差を示すグラフである。縦軸が、ピーク時間差（μ秒）である。同図から明らかなように、健全試験体ＴＰ０と第二剥離試験体ＴＰ２とは、ピーク時間差にほとんど差異はない。他方、第一剥離試験体ＴＰ１では、ピーク時間差に明瞭な差異が表れた。このように、健全部のピーク時間と検査部のピーク時間とを比較することで、第一界面Ｆ１における剥離の有無を検出可能であることが分かった。【００５７】
図７（ｂ）は、各試験体のエコー高さ（％）を比較したグラフである。縦軸が、エコー高さ（％）である。同図から明らかなように、健全試験体ＴＰ０と第一剥離試験体ＴＰ１とは、エコー高さにあまり差はない。他方、第二剥離試験体ＴＰ２では、ピーク値に明瞭な差異が表れた。このように、健全部のピーク値と検査部のピーク値とを比較することで、第二界面Ｆ２における剥離の有無を検出可能であることが分かった。
【実施例２】
【００５８】
さらに、発明者らは、図８に示す如く、ライニング材３０’としてフッ素樹脂ライニング（ＰＦＡ）を用い、接着層４０’を接着剤３３とガラスクロス３４とにより構成した試験体についても、上記実施例１と同様に実験を行った。図１２（ａ）（ｂ）に示すように、上記実施例１と同様の結果となり、検出可能であることが判明した。なお、図９〜１１にこの試験体におけるＲＦ波形、検波波形の一例及び減衰係数を示す。このライニング材３０’においても、上記と同様の結果が得られた。【００５９】
次に、図１３〜１７を参照しながら、本発明の第二実施形態について説明する。なお、以下の実施形態において、同様の部材には同一の符号を付してある。
上記第一実施形態において、接着層４０（薄層）を介して板材２０（第一の部材）にフッ素樹脂ライニング材３０（第二の部材）を接着させた積層体１０を例に説明した。しかし、検査対象としての積層体１０は、接着層としての薄層４０を介して複数の部材２０，３０が積層されたものに限られるものではない。例えば、図１３に示す第二実施形態の如く、第一の部材２０’に第二の部材３０’が直接設けられた積層体１０’においても、層間剥離の検出も可能である。なお、この第一、第二の部材２０’，３０’は、上記第一実施形態の材料に限られるものではない。【００６０】
図１３に示すように、第二実施形態における積層体１０’は、超音波の入射位置となる積層体１０’の一側１１’を構成する第一の部材２０’と、この第一の部材２０’の他側２２’に直接設けられた第二の部材３０’とからなる二層構造を呈する。【００６１】
図１３（ａ）は、第一の部材２０’及び第二の部材３０’が互いに密着し剥離が存在しない健全部での反射の挙動を示す。探触子２から第一の部材２０’内部へその上面（表面）２１’から入射した超音波は、その一部が第一の部材２０’の下面（裏面２２’）と第二の部材３０’の上面３１’との界面となる界面Ｆ３で符号Ｐ３に示す如く反射する。また、界面Ｆ３を透過した超音波は、第二の部材３０’内を伝播し、第二の部材３０’の下面３２’に達し、符号Ｐ４に示す如く反射する。よって、健全部での多重反射による受信波形は、界面Ｆ３からの反射波Ｐ３及び第二の部材３０’の下面３２’からの反射波Ｐ４が足し合わされた波形となる。【００６２】
他方、図１３（ｂ）は、界面Ｆ３にて剥離が生じている場合の反射の挙動を示す。剥離部Ｄ３においては、第一の部材２０’と空気Ａとの界面が形成される。そのため、界面Ｆ３に到達した超音波は、その殆どが第一の部材２０’と空気Ａとの界面で符号Ｐ３’に示す如く反射し、第二の部材３０’の下面３２’での反射波は生じない。よって、剥離部Ｄ３が存在する場合の多重反射による受信波形は、ほぼ剥離部Ｄ３からの反射波Ｐ３’によって形成される。【００６３】
ここで、健全部及び剥離部Ｄ３における受信波形の相違について、図１４〜１７を参照しながら説明する。
図１４に健全試験体ＴＰ０、第三剥離試験体ＴＰ３にて受信した信号にバンドパスフィルター（中心周波数５ＭＨｚ）を施して生成したＲＦ波形の一例を示す。また、図１５は、図１４に対応する検波波形を示す。ここで、健全試験体ＴＰ０は、第一の部材２０’及び第二の部材３０’が互いに密着した健全部を模した。第三剥離試験体ＴＰ３は、第一の部材２０’のみで構成し界面Ｆ３の剥離部Ｄ３を模した。【００６４】
図１４，１５に示すように、本実施形態においても、反射回数が増加するに従い、各波形のエコー高さにずれが生じると共に波形の重なりも解消され、波形の識別が可能である。このことから、観測当初においては剥離検出が困難であるが、多重反射波を利用することで、剥離検出が可能となることが伺える。さらに、上記第一実施形態と同様に、上記各試験体において減衰の傾向を測定すると、図１６に示すように、減衰の傾向（減衰係数）は、健全試験体ＴＰ０の方が第三剥離試験体ＴＰ３より大きいことが分かった。【００６５】
健全試験体ＴＰ０の反射波Ｐ３は、界面Ｆ３での反射及び第二の部材３０’への透過によって減衰する。一方、第三剥離試験体ＴＰ３の反射波Ｐ３’は、剥離部Ｄ３の空気Ａでの反射のため、健全試験体ＴＰ０に比べ反射による減衰は小さい。また、第三剥離試験体ＴＰ３では第二の部材３０’への透過が生じないため、第二の部材３０’による減衰の影響を受けない。よって、第三剥離試験体ＴＰ３（剥離部Ｄ３）の減衰は、健全試験体ＴＰ０に比べ小さくなる。従って、複数回反射した反射波のピーク値を比較することで剥離部Ｄ３の検出が可能となる。【００６６】
また、健全試験体ＴＰ０の波形は、界面Ｆ３からの反射波Ｐ３及び第二の部材３０’の下面３２’からの反射波Ｐ４の双方が足し合わされる。一方、第三剥離試験体ＴＰ３の波形は、界面Ｆ３からの反射波Ｐ３’で形成され、第二の部材３０’の下面３２’からの反射波Ｐ４は含まれない。第三剥離試験体ＴＰ３の反射波Ｐ３’は、剥離部Ｄ３の空気Ａによる反射のため、反射による減衰の影響は少なく、図１６に示す如く、第三剥離試験体ＴＰ３の減衰は健全試験体ＴＰ０より小さい。そのため、複数回の反射を繰り返すと、反射波Ｐ３がより大きく減衰し、反射波Ｐ４が相対的に大きくなる。これにより、反射波Ｐ４が波形の形成に影響を与え、健全試験体ＴＰ０の波形に対し、第三剥離試験体ＴＰ３の波形は時間がずれた（早まる）ような波形となる。この時間のずれは、第二の部材３０’の厚みである。従って、複数回反射した反射波の伝搬時間を比較することで剥離部Ｄ３の検出が可能となる。【００６７】
次に、界面Ｆ３における剥離の検出について、図１７を参照しながら説明する。
界面Ｆ３の剥離部Ｄ３の場合、その信号波形Ｓ３における所定回数の反射を繰り返した反射波のピーク時間Ｔ３は、健全部の信号波形Ｓ０’における同回数の反射を繰り返した反射波のピーク時間Ｔ０’よりも早く出現し、時間ずれΔＴ’が生じる。これは、健全部の減衰が剥離部Ｄ３よりも大きいため、複数回の反射を繰り返すと、剥離部Ｄ３からの反射波が相対的に大きくなり、健全部の波形に対し時間がずれた波形となるためである。【００６８】
また、信号波形Ｓ３における所定回数の反射を繰り返した反射波のピーク値としてのエコー高さＨ３は、健全部の信号波形Ｓ０’における同回数の反射を繰り返した反射波のエコー高さＨ０’と比べ大きく表れる。これは、剥離部Ｄ３の場合、健全部と比較してより反射率の大きい空気Ａで殆ど反射し透過しないため、減衰が少ないからである。【００６９】
このように、２つの部材２０’，３０’よりなる積層体１０’においても、上記第一実施形態と同様に、健全部及び剥離部の受信信号波形（反射波）に違いが生じる。よって、複数回反射した反射波のピーク時間Ｔ及び／又はエコー高さＨを比較することで、第一の部材２０’と第二の部材３０’との界面における剥離部Ｄ３の検出が可能となる。【００７０】
最後に、本発明のさらに他の実施形態の可能性について説明する。
上記第一、第二実施形態において、比較対象としてピーク時間Ｔを用いた。しかし、第三実施形態では、ピーク時間Ｔと共に、又は、ピーク時間Ｔに代えて反射波の位相を用いる。具体的には、予め、健全部において所定回数の反射を繰り返した反射波の位相を基準位相として求めておく。そして、検査部において同回数の反射を繰り返した反射波の位相を求め、これら位相を比較する。ここで、薄層４０は、第二の部材３０の音響インピーダンスより小となる材料よりなる。【００７１】
図１８（ａ）に示す健全部の場合、探触子２から第一の部材２０の表面２１（積層体１０の一側１１）から入射した超音波の一部は、先の実施形態と同様に第二界面Ｆ２で符号Ｐ２に示す如く反射する。また、第二界面Ｆ２を透過した超音波は、薄層４０と第二の部材３０との音響インピーダンスの差により、符号Ｐ１’’で示す如く第一界面Ｆ１でも反射する。【００７２】
図１８（ｂ）に示す第一界面Ｆ１の剥離部Ｄ１においては、接着層４０と空気Ａとの界面が形成される。そのため、健全部とは異なり、第二境界面Ｆ２を透過した超音波は、その殆どが薄層４０と空気Ａとの界面で符号Ｐ１’に示す如く反射する。【００７３】
ここで、空気の音響インピーダンスは極めて小さく、薄層４０の音響インピーダンスよりも小さい。よって、薄層４０の音響インピーダンスが第二の部材３０の音響インピーダンスよりも小さい場合、健全部の信号に対し位相が反転することとなる。すなわち、剥離部Ｄ１の有無により位相が反転することから、位相反転の有無を検出することにより、第一界面Ｆ１の剥離検出が可能となる。このように、本実施形態は、第一界面Ｆ１において剥離の有無に関わらず反射エコーが検出される場合に有利である。なお、上記第二実施形態においても、第一の部材２０’が、第二の部材３０’の音響インピーダンスより小となる材料よりなる場合、位相反転により第一の部材２０’と第二の部材３０’との界面Ｆ３の剥離を検出することは可能である。【００７４】
上記第一、第二実施形態において、所定回数の反射を繰り返した反射波のピーク時間Ｔ及びエコー高さＨの双方を比較することで、各界面における剥離をそれぞれ検出可能とした。しかし、ピーク時間Ｔ及びエコー高さＨの比較は、それぞれ単独で比較することも可能である。さらに、上記第三実施形態に示す位相の比較についても、単独で又は、ピーク時間Ｔ及び／又はエコー高さＨと組み合わせて実施することも可能である。【００７５】
また、上記第一、第二実施形態において、伝搬時間として反射波のピーク時間を用いた。しかし、伝搬時間はピーク時間に限らず、例えば、反射波の立ち上がり（下がり）時間や、所定の振幅を超える（下がる）時間を用いても構わない。すなわち、伝搬時間は、健全部及び検査部の各波形において時間のずれが比較（識別）可能となる時間であればよい。【００７６】
上記各実施形態において、探触子２としては送受信を兼務する一振動子型探触子を用いた。しかし、送受信が別ユニットとなっている二振動子型探触子を用いても構わない。また、上記実施形態において探触子２として５ＭＨｚの探触子を用いたが、この周波数に限られるものではない。但し、周波数は大きいと減衰が大きく信号が小さくなり、周波数が小さいと波形が分離できないため、接着層４０の材質や厚み等を考慮し設定するとよい。【００７７】
また、上記各実施形態において、探触子２を直接第一の部材２０の表面２１に押し当てて超音波を送受信したが、水浸法にも適用可能である。【００７８】
上記第一実施形態において、検査対象の積層体１０の一部を構成する第一の部材２０として鋼材を用いた。しかし、第一の部材は鋼材に限らず、他の金属、ガラス、樹脂等、超音波の伝達物質であればよい。また、検査対象となる積層体１０は、上記第一実施形態の如きコンテナタンクに限られず、他のタンク、コンテナ等の容器の他、管の構成部分であっても構わない。さらに、第二の部材３０も第一部材と同様に、超音波の伝達物質であれば、その材質はフッ素樹脂に特に限定されるものではなく、例えば硬質ゴムやエポキシ樹脂等の各種ライニング材に適用可能である。もちろん、ライニング材に限定されるものでもない。また、第二、第三実施形態における第一、第二の部材２０（２０’），３０（３０’）についても、同様である。すなわち、複数の部材は、異種材料及び同種材料のいずれの組み合わせであってもよい。【００７９】
また、上記第一、第三実施形態において、薄層４０として、第一、第二部材２０，３０を接着させる接着剤により構成した。しかし、薄層４０は接着層に限られるものではなく、例えば、蝋付け用の蝋付け剤により構成しても構わない。また、隣接する一方の部材の表層部の一部を変質させた変質部により薄層４０を構成しても構わない。薄層４０の材料には、この薄層４０に隣接し超音波の入射位置から離隔した側に位置する部材の音響インピーダンスに近似する材料を選択することができる。健全部において、当該部材と薄層４０との界面Ｆ１からの反射波Ｐ１が検出困難な程度に近似していれば、健全部との伝搬時間の比較により剥離の有無を検出することが可能となるからである。他方、薄層４０の材料に、前者と異なり音響インピーダンスが近似しない材料を選択することも可能である。係る場合、薄層４０の界面における反射波の減衰に差が生じやすく、健全部とのエコー高さの比較により剥離の有無を検出できる。【００８０】
上記第一、第三実施形態において、積層体１０を第一、第二部材２０，３０を接着層４０を介して積層した。しかし、積層させる部材の数は特に限定されるものではなく、３層以上であっても構わない。また、薄層４０は、積層体１０を構成する複数の部材間の少なくとも一部に介在していればよく、その薄層４０の上下面４１，４２における剥離の検出が可能である。【００８１】
上記各実施形態において、剥離部に空気が存在している場合を例に説明したが、剥離部（腐食部）に液体が存在している場合も検出可能である。すなわち、健全部と内部に液体を有する剥離部との音圧反射率に違いがあれば、反射回数が大きくなるに従い音圧反射率の差によって、反射波のエコー高さにも差が生じるので、健全部と剥離部との区別が可能となる。さらに、内部に空気を有する模擬剥離部のエコー高さと比較することで、液体の有無の判定も可能である。なお、剥離（腐食）を検出する対象界面を構成する部材及び液体の材質によっては、反射波の伝搬時間の差によっても検出可能である。【００８２】
また、上記各実施形態においては、略平坦な探傷面を例に説明したが、曲面を有する積層体にも適用可能である。曲面の場合、積層体表面及び界面において超音波は散乱反射するため、反射回数が増加するに従い減衰が大きくなる。しかし、健全部及び検査部もいずれも同じ曲率を有する曲面であれば、曲率による影響は相殺されることとなる。従って、配管等の曲面を有する部材においても、剥離の有無を検出することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、例えば、複数の部材を積層させた積層体としての貯蔵容器や配管等における部材間に介在する薄層の各界面における剥離を検査する積層体の剥離検査方法及び剥離検査装置として利用することができる。例えば、ＣＦＲＰ材とアルミニウムとの接着、アルミニウムと銅との接着等の異材積層体における層間剥離の検出に適用可能である。さらに、アルミニウムと鋼の蝋付け、タービン翼とステライト（耐熱合金）の蝋付けやアルミニウム同士の半田付け等にも適用可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１：剥離検査装置、２：探触子、２ａ：位置検出器、３：信号処理装置、３ａ：警告手段、４ａ：パルサー、４ｂ：レシーバー、５：プリアンプ、６：フィルター、７：Ａ／Ｄコンバーター、８：モニター、１０：積層体、１１：一側、２０：第一部材（板材）、２１：上面、２２：下面、３０：第二部材（ライニング材）、３１：上面、３２：下面、４０：薄層（接着層）、４１：上面、４２：下面、Ｄ１〜３：剥離部、Ｅ：検査部、Ｆ１：第一界面、Ｆ２：第二界面、Ｆ３：界面、Ｈ，Ｈ０〜３：エコー高さ（ピーク値）、Ｐ１〜Ｐ４，Ｐ１’〜Ｐ３’：超音波、Ｓ０〜２，Ｓ０’：信号波形、Ｔ，Ｔ０〜２，Ｔ０’：ピーク時間
【図１】
2013161834.tif 000003
【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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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年2月13日(2015.2.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の部材が積層した積層体の一側から超音波を入射すると共に多重反射波を受信し、受信した多重反射波を評価することにより層間剥離の有無を検査する積層体の剥離検査方法であって、
前記複数の部材は、前記超音波の波長よりも薄い薄層を介して積層されており、
予め、前記複数の部材及び前記薄層が互いに密接した健全部において多重反射波を受信し、その多重反射波における所定の複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を基準伝搬時間として求めておき、
前記積層体の検査部において多重反射波を受信し、その多重反射波における前記所定の複数回と同じ回数の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、
前記伝搬時間の前記基準伝搬時間に対する時間のずれにより前記一側から離隔する側に位置する前記薄層の第一界面における剥離の有無を検査する積層体の剥離検査方法。
【請求項２】
複数の部材が積層した積層体の一側から超音波を入射すると共に多重反射波を受信し、受信した多重反射波を評価することにより層間剥離の有無を検査する積層体の剥離検査方法であって、
前記複数の部材は、前記一側に位置する第一の部材と、この第一の部材の他側に設けられる第二の部材とを少なくとも含み、前記第二の部材は、前記超音波の波長よりも薄く形成されており、
予め、前記第一の部材及び前記第二の部材が互いに密接した健全部において多重反射波を受信し、その多重反射波における所定の複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を基準伝搬時間として求めておき、
前記積層体の検査部において多重反射波を受信し、その多重反射波における前記所定の複数回と同じ回数の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、
前記伝搬時間の前記基準伝搬時間に対する時間のずれにより前記第一の部材と前記第二の部材との界面における剥離の有無を検査する積層体の剥離検査方法。
【請求項３】
予め、前記健全部において受信した多重反射波における前記所定の複数回の反射を繰り返した反射波のピーク値を求め、前記検査部において受信した多重反射波における前記所定の複数回の反射を繰り返した反射波のピーク値を求め、これらピーク値を比較することにより前記一側に近接する側に位置する前記薄層の第二界面における剥離の有無を検査する請求項１記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項４】
前記薄層は、前記一側に位置する部材よりも前記薄層に隣接し且つ前記一側から離隔する側に位置する部材の音響インピーダンスに近似する材料よりなる請求項１又は３記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項５】
前記薄層は、この薄層に隣接し且つ前記一側から離隔する側に位置する部材の音響インピーダンスより小となる材料よりなり、予め、前記健全部において受信した多重反射波における前記所定の複数回の反射を繰り返した反射波の位相を求め、前記検査部において受信した多重反射波における前記所定の複数回の反射を繰り返した反射波の位相を求め、これら位相を比較することにより前記一側から離隔する側に位置する前記薄層の第一界面における剥離の有無を検査する請求項１又は３記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項６】
前記薄層は、ろう付け剤よりなる請求項１，３〜５のいずれかに記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項７】
前記薄層は、接着剤よりなる請求項１，３〜５のいずれかに記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項８】
前記薄層は、隣接する一方の部材の表層部の少なくとも一部が変質した変質部である請求項１，３〜５のいずれかに記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項９】
前記複数の部材は、前記一側に位置する板材と、その板材の他側に設けられるライニング材とを少なくとも含み、前記薄層は、前記板材に前記ライニング材を接着させる接着層である請求項１，３〜５のいずれかに記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項１０】
前記板材は鋼材であり、前記ライニング材はフッ素樹脂ライニング材であり、前記接着層は前記鋼材よりも前記フッ素樹脂ライニング材の音響インピーダンスに近似する材料よりなる請求項９記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項１１】
前記接着層が前記鋼材に前記フッ素樹脂ライニング材を接着させる接着剤とガラスクロスとよりなる請求項１０記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項１２】
前記積層体は、液体用コンテナタンクである請求項１０記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項１３】
予め、前記健全部において受信した多重反射波における前記所定の複数回の反射を繰り返した反射波のピーク値を求め、前記検査部において受信した多重反射波における前記所定の複数回の反射を繰り返した反射波のピーク値を求め、これらピーク値を比較することにより前記第一の部材と前記第二の部材との界面における剥離の有無を検査する請求項２記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項１４】
前記第一の部材は、前記第二の部材の音響インピーダンスより小となる材料よりなり、予め、前記健全部において受信した多重反射波における前記所定の複数回の反射を繰り返した反射波の位相を求め、前記検査部において受信した多重反射波における前記所定の複数回の反射を繰り返した反射波の位相を求め、これら位相を比較することにより前記第一の部材と前記第二の部材との界面における剥離の有無を検査する請求項２又は１３記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項１５】
前記所定の複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間は、当該反射回数の反射波のピーク値の時間である請求項１〜１４のいずれかに記載の積層体の剥離検査方法。
【請求項１６】
複数の部材が積層した積層体の一側から超音波を入射すると共に多重反射波を受信する探触子と、受信した多重反射波を評価する信号処理装置を備え、受信した多重反射波を評価することにより層間剥離の有無を検査する積層体の剥離検査装置であって、
前記複数の部材は、前記超音波の波長よりも薄い薄層を介して積層されており、
前記信号処理装置は、予め、前記複数の部材及び前記薄層が互いに密接した健全部において多重反射波を受信し、その多重反射波における所定の複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を基準伝搬時間として求めておき、前記積層体の検査部において多重反射波を受信し、その多重反射波における前記所定の複数回と同じ回数の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、前記伝搬時間の前記基準伝搬時間に対する時間のずれにより前記一側から離隔する側に位置する前記薄層の第一界面における剥離の有無を検査する積層体の剥離検査装置。
【請求項１７】
複数の部材が積層した積層体の一側から超音波を入射すると共に多重反射波を受信する探触子と、受信した多重反射波を評価する信号処理装置を備え、受信した多重反射波を評価することにより層間剥離の有無を検査する積層体の剥離検査装置であって、
前記複数の部材は、前記一側に位置する第一の部材と、この第一の部材の他側に設けられる第二の部材とを少なくとも含み、前記第二の部材は、前記超音波の波長よりも薄く形成されており、
前記信号処理装置は、予め、前記第一の部材及び前記第二の部材が互いに密接した健全部において多重反射波を受信し、その多重反射波における所定の複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を基準伝搬時間として求めておき、前記積層体の検査部において多重反射波を受信し、その多重反射波における前記所定の複数回と同じ回数の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、前記伝搬時間の前記基準伝搬時間に対する時間のずれにより前記第一の部材と前記第二の部材との界面における剥離の有無を検査する積層体の剥離検査装置。
【請求項１８】
前記信号処理装置は、求めた伝搬時間の差分が所定値以上の場合に警告する警告手段をさらに備える請求項１６又は１７記載の積層体の剥離検査装置。
【請求項１９】
前記信号処理装置は、前記探触子を走査して受信した多重反射波により走査画像を生成する請求項１６〜１８のいずれかに記載の積層体の剥離検査装置。
【請求項２０】
前記探触子は、一振動子型探触子である請求項１６〜１９のいずれかに記載の積層体の剥離検査装置。
【請求項２１】
前記探触子は、二振動子型探触子である請求項１６〜１９のいずれかに記載の積層体の剥離検査装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る積層体の剥離検査方法の特徴は、複数の部材が積層した積層体の一側から超音波を入射すると共に多重反射波を受信し、受信した多重反射波を評価することにより層間剥離の有無を検査する方法において、前記複数の部材は、前記超音波の波長よりも薄い薄層を介して積層されており、予め、前記複数の部材及び前記薄層が互いに密接した健全部において多重反射波を受信し、その多重反射波における所定の複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を基準伝搬時間として求めておき、前記積層体の検査部において多重反射波を受信し、その多重反射波における前記所定の複数回と同じ回数の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、前記伝搬時間の前記基準伝搬時間に対する時間のずれにより前記一側から離隔する側に位置する前記薄層の第一界面における剥離の有無を検査することにある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、予め、前記健全部において受信した多重反射波における前記所定の複数回の反射を繰り返した反射波のピーク値を求め、前記検査部において受信した多重反射波における前記所定の複数回の反射を繰り返した反射波のピーク値を求め、これらピーク値を比較することにより前記一側に近接する側に位置する前記薄層の第二界面における剥離の有無を検査するとよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、前記薄層は、この薄層に隣接し且つ前記一側から離隔する側に位置する部材の音響インピーダンスより小となる材料よりなり、予め、前記健全部において受信した多重反射波における前記所定の複数回の反射を繰り返した反射波の位相を求め、前記検査部において受信した多重反射波における前記所定の複数回の反射を繰り返した反射波の位相を求め、これら位相を比較することにより前記一側から離隔する側に位置する前記薄層の第一界面における剥離の有無を検査するようにしても構わない。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る積層体の剥離検査方法の他の特徴は、複数の部材が積層した積層体の一側から超音波を入射すると共に多重反射波を受信し、受信した多重反射波を評価することにより層間剥離の有無を検査する方法において、前記複数の部材は、前記一側に位置する第一の部材と、この第一の部材の他側に設けられる第二の部材とを少なくとも含み、前記第二の部材は、前記超音波の波長よりも薄く形成されており、予め、前記第一の部材及び前記第二の部材が互いに密接した健全部において多重反射波を受信し、その多重反射波における所定の複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を基準伝搬時間として求めておき、前記積層体の検査部において多重反射波を受信し、その多重反射波における前記所定の複数回と同じ回数の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、前記伝搬時間の前記基準伝搬時間に対する時間のずれにより前記第一の部材と前記第二の部材との界面における剥離の有無を検査することにある。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、予め、前記健全部において受信した多重反射波における前記所定の複数回の反射を繰り返した反射波のピーク値を求め、前記検査部において受信した多重反射波における前記所定の複数回の反射を繰り返した反射波のピーク値を求め、これらピーク値を比較することにより前記第一の部材と前記第二の部材との界面における剥離の有無を検査するようにするとよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
また、前記第一の部材は、前記第二の部材の音響インピーダンスより小となる材料よりなり、予め、前記健全部において受信した多重反射波における前記所定の複数回の反射を繰り返した反射波の位相を求め、前記検査部において受信した多重反射波における前記所定の複数回の反射を繰り返した反射波の位相を求め、これら位相を比較することにより前記第一の部材と前記第二の部材との界面における剥離の有無を検査するようにしても構わない。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
そして、健全部での複数回の反射を繰り返した反射波の位相と、検査部での同回数の反射を繰り返した反射波の位相とを比較する。第一の部材と第二の部材との界面における剥離が存在する場合、健全部での位相に対し剥離部での位相が反転する。すなわち、多重反射波の位相反転に着目することで、当該界面における剥離の検出が可能となる。
上記いずれかに記載の構成において、前記所定の複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間は、当該反射回数の反射波のピーク値の時間であるとよい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
上記目的を達成するため、本発明に係る積層体の剥離検査装置の特徴は、複数の部材が積層した積層体の一側から超音波を入射すると共に多重反射波を受信する探触子と、受信した多重反射波を評価する信号処理装置を備え、受信した多重反射波を評価することにより層間剥離の有無を検査する構成において、前記複数の部材は、前記超音波の波長よりも薄い薄層を介して積層されており、前記信号処理装置は、予め、前記複数の部材及び前記薄層が互いに密接した健全部において多重反射波を受信し、その多重反射波における所定の複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を基準伝搬時間として求めておき、前記積層体の検査部において多重反射波を受信し、その多重反射波における前記所定の複数回と同じ回数の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、前記伝搬時間の前記基準伝搬時間に対する時間のずれにより前記一側から離隔する側に位置する前記薄層の第一界面における剥離の有無を検査することにある。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る積層体の剥離検査装置の他の特徴は、複数の部材が積層した積層体の一側から超音波を入射すると共に多重反射波を受信する探触子と、受信した多重反射波を評価する信号処理装置を備え、受信した多重反射波を評価することにより層間剥離の有無を検査する構成において、前記複数の部材は、前記一側に位置する第一の部材と、この第一の部材の他側に設けられる第二の部材とを少なくとも含み、前記第二の部材は、前記超音波の波長よりも薄く形成されており、前記信号処理装置は、予め、前記第一の部材及び前記第二の部材が互いに密接した健全部において多重反射波を受信し、その多重反射波における所定の複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を基準伝搬時間として求めておき、前記積層体の検査部において多重反射波を受信し、その多重反射波における前記所定の複数回と同じ回数の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、前記伝搬時間の前記基準伝搬時間に対する時間のずれにより前記第一の部材と前記第二の部材との界面における剥離の有無を検査することにある。
【国際調査報告】
2013161834.tif 000021
2013161834.tif 000022
2013161834.tif 000023
2013161834.tif 000024