JPH0516744B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0516744B2 JPH0516744B2 JP61011087A JP1108786A JPH0516744B2 JP H0516744 B2 JPH0516744 B2 JP H0516744B2 JP 61011087 A JP61011087 A JP 61011087A JP 1108786 A JP1108786 A JP 1108786A JP H0516744 B2 JPH0516744 B2 JP H0516744B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- photoacoustic
- depth
- standard
- ceramic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、セラミツクスの欠陥を光音響法によ
り非破壊的に検査する際に使用される標準セラミ
ツクス試料に関する。
り非破壊的に検査する際に使用される標準セラミ
ツクス試料に関する。
セラミツクス、特にセラミツクス焼結体は近
年、構造用材料への応用が図られている。しかし
ながら、セラミツクス焼結体は脆性が大きいた
め、欠陥が存在すると僅かな応力下で破壊する。
従つて、セラミツクス焼結体を構造部品として使
用するためには、予め非破壊検査を行なつて欠陥
の有無を調べ、欠陥の存在する部品は不良品とし
て取除く必要がある。
年、構造用材料への応用が図られている。しかし
ながら、セラミツクス焼結体は脆性が大きいた
め、欠陥が存在すると僅かな応力下で破壊する。
従つて、セラミツクス焼結体を構造部品として使
用するためには、予め非破壊検査を行なつて欠陥
の有無を調べ、欠陥の存在する部品は不良品とし
て取除く必要がある。
ところで、セラミツクス焼結体の強度を劣化さ
せる欠陥は、それが存在する場所により表面欠陥
と内部欠陥とに大別される。表面欠陥を検査する
方法としては、従来より光音響法による非破壊検
査方法が知られている。光音響法は、密封された
セル内に閉込められたセラミツクス焼結体（被検
査体）の表面に周期的な断続光を照射した時、該
被検査体の光吸収によつて生じる熱変動をマイク
ロフオン又はトランスデユーサで検知する方法で
ある。この場合、得られた音の信号を光音響信号
という。光音響法による非破壊検査を行なう場合
は、被検査体に光が照射される位置に対する光音
響信号の変化を検知することにより行なう。即
ち、断続光を被検査体の表面上で走査した場合、
表面上或いは表面直下に欠陥が存在する時の光音
響信号の強度及び断続光の周期に対する光音響信
号の位相が、欠陥のない位置に比べて変化するこ
とを利用して非破壊的に検査を行なうものであ
る。
せる欠陥は、それが存在する場所により表面欠陥
と内部欠陥とに大別される。表面欠陥を検査する
方法としては、従来より光音響法による非破壊検
査方法が知られている。光音響法は、密封された
セル内に閉込められたセラミツクス焼結体（被検
査体）の表面に周期的な断続光を照射した時、該
被検査体の光吸収によつて生じる熱変動をマイク
ロフオン又はトランスデユーサで検知する方法で
ある。この場合、得られた音の信号を光音響信号
という。光音響法による非破壊検査を行なう場合
は、被検査体に光が照射される位置に対する光音
響信号の変化を検知することにより行なう。即
ち、断続光を被検査体の表面上で走査した場合、
表面上或いは表面直下に欠陥が存在する時の光音
響信号の強度及び断続光の周期に対する光音響信
号の位相が、欠陥のない位置に比べて変化するこ
とを利用して非破壊的に検査を行なうものであ
る。
上述した光音響法による非破壊検査は、表面上
又は表面直下の有限の深さに存在する欠陥に対し
て有効である。光音響法により検出できる深さの
限界は、被検査体の熱的性質、断続光の波長、断
続光の断続周波数によつて決定される。従つて、
被検査体と同質の材料からなり、人工の欠陥を含
む標準試料を使用し、被検査体の条件設定を行な
う上でのパラメータを予め求める必要がある。
又は表面直下の有限の深さに存在する欠陥に対し
て有効である。光音響法により検出できる深さの
限界は、被検査体の熱的性質、断続光の波長、断
続光の断続周波数によつて決定される。従つて、
被検査体と同質の材料からなり、人工の欠陥を含
む標準試料を使用し、被検査体の条件設定を行な
う上でのパラメータを予め求める必要がある。
このようなことから、光音響法による金属材料
の非破壊検査用標準試料としては第４図に示す構
造のものが知られている。即ち、この標準金属試
料は、平行な上下面を有する板状の試料本体１
と、該試料本体１の内部に前記上下面と平行な柱
状の微細な穴２（直径１mm程度）を形成した構造
になつている。こうした標準金属試料をセル内に
閉込め、断続光を試料表面に照射しながら光音響
装置を走査した場合、試料本体１の表面下に穴２
がある位置で、穴２がない位置に比べて光音響信
号の強度又は位相が変化すれば、表面から穴２が
存在する深さｈに欠陥が存在することが検出され
る。
の非破壊検査用標準試料としては第４図に示す構
造のものが知られている。即ち、この標準金属試
料は、平行な上下面を有する板状の試料本体１
と、該試料本体１の内部に前記上下面と平行な柱
状の微細な穴２（直径１mm程度）を形成した構造
になつている。こうした標準金属試料をセル内に
閉込め、断続光を試料表面に照射しながら光音響
装置を走査した場合、試料本体１の表面下に穴２
がある位置で、穴２がない位置に比べて光音響信
号の強度又は位相が変化すれば、表面から穴２が
存在する深さｈに欠陥が存在することが検出され
る。
しかしながら、かかる標準試料は延性を有する
金属材料に対して有効であるが、セラミツクス材
料は脆性を有するため、セラミツクス材料に微小
な穴を長い距離に亙つて形成し、標準試料を作製
することは困難を伴う。また、上述した標準試料
を用いた非破壊検査では、その表面から深さｈま
での一定深さの欠陥のみしか検査できず、深さの
異なる複数の欠陥箇所を検査するにはそれに応じ
た複数の標準試料を用意する必要がある。
金属材料に対して有効であるが、セラミツクス材
料は脆性を有するため、セラミツクス材料に微小
な穴を長い距離に亙つて形成し、標準試料を作製
することは困難を伴う。また、上述した標準試料
を用いた非破壊検査では、その表面から深さｈま
での一定深さの欠陥のみしか検査できず、深さの
異なる複数の欠陥箇所を検査するにはそれに応じ
た複数の標準試料を用意する必要がある。
本発明は、セラミツクス材料からなる構造部品
等の欠陥を光音響法により非破壊的に検査するに
際しての指標として有効に利用できる非破壊検査
用標準セラミツクス試料を提供しようとするもの
である。
等の欠陥を光音響法により非破壊的に検査するに
際しての指標として有効に利用できる非破壊検査
用標準セラミツクス試料を提供しようとするもの
である。
本発明は、セラミツクスの欠陥を光音響法によ
り非破壊的に検査する際に使用される標準セラミ
ツクス試料において、光音響装置が走査される面
と反対側の面を該走査面に対して一定の角度で傾
斜させ、かつ該傾斜面から前記走査面に向けて一
定深さで該傾斜面に対し略垂直な複数の穴を略等
間隔で穿設した構造とすることを特徴するもので
ある。こうして標準セラミツクス試料をセル内に
閉込め、断続光を傾斜面と反対側の走査面を走査
しながら光音響信号を検出すると、穴が表面下に
存在しない位置の光音響信号に対して、穴が表面
下に存在する位置での光音響信号が変化する。こ
の場合、穴の先端（試料内部側）が試料表面から
浅い箇所に存在すると、強い光音響信号が検知さ
れ、同先端が該表面から深い箇所に存在すると、
弱い光音響信号が検知される。その結果、かかる
標準セラミツクス試料より欠陥箇所の深さと光音
響信号の強度との関係を求めることができる。従
つて、これをパラメータとすることによつて該試
料と同質のセラミツクス材料構造部品を光音響法
により非破壊的に欠陥検出を行なうに際し、被検
査体の熱的性質等に応じて光音響法の断続光の波
長、断続光の断続周波数を最適な条件に設定でき
る。また、光音響法により被検査体の光音響信号
を検知し、その信号を前記欠陥深さと光音響信号
の強度との関係から、該被検査体の欠陥箇所の深
さを求め、これを被検査体であるセラミツクス材
料構造部品の製造プロセスにフイードバツクする
ことよつて、良質のセラミツクス構造部品を効率
よく得ることができる。
り非破壊的に検査する際に使用される標準セラミ
ツクス試料において、光音響装置が走査される面
と反対側の面を該走査面に対して一定の角度で傾
斜させ、かつ該傾斜面から前記走査面に向けて一
定深さで該傾斜面に対し略垂直な複数の穴を略等
間隔で穿設した構造とすることを特徴するもので
ある。こうして標準セラミツクス試料をセル内に
閉込め、断続光を傾斜面と反対側の走査面を走査
しながら光音響信号を検出すると、穴が表面下に
存在しない位置の光音響信号に対して、穴が表面
下に存在する位置での光音響信号が変化する。こ
の場合、穴の先端（試料内部側）が試料表面から
浅い箇所に存在すると、強い光音響信号が検知さ
れ、同先端が該表面から深い箇所に存在すると、
弱い光音響信号が検知される。その結果、かかる
標準セラミツクス試料より欠陥箇所の深さと光音
響信号の強度との関係を求めることができる。従
つて、これをパラメータとすることによつて該試
料と同質のセラミツクス材料構造部品を光音響法
により非破壊的に欠陥検出を行なうに際し、被検
査体の熱的性質等に応じて光音響法の断続光の波
長、断続光の断続周波数を最適な条件に設定でき
る。また、光音響法により被検査体の光音響信号
を検知し、その信号を前記欠陥深さと光音響信号
の強度との関係から、該被検査体の欠陥箇所の深
さを求め、これを被検査体であるセラミツクス材
料構造部品の製造プロセスにフイードバツクする
ことよつて、良質のセラミツクス構造部品を効率
よく得ることができる。
以下、本発明の実施例を第１図及び第２図を参
照して詳細に説明する。
照して詳細に説明する。
まず、上面（走査面）１１及び該上面１１に対
して2゜の角度で傾斜させた下面１２を有するる
Si3N4セラミツクス板状体からなる試料本体１３
を用意し、この試料本体１３の下面１２から垂直
にパルスレーザを用いて20パルス分の穴１４を２
mm間隔で直線上に多数穿設した。深さの浅い試料
本体１４部分での穴１４は上面１１まで貫通され
た。前記穴１４の直径は下面１２で200μｍ±20μ
ｍ、上面１１に貫通した穴１４の直径は180μｍ
±10μｍであつた。また、穴１４の深さは5000μ
ｍ±50μｍであつた。この穴１４の深さは、同一
形状の試料本体について、同一条件のパルスレー
ザ光による穴を穿設し、該試料本体を研磨するこ
とによつて確認した。
して2゜の角度で傾斜させた下面１２を有するる
Si3N4セラミツクス板状体からなる試料本体１３
を用意し、この試料本体１３の下面１２から垂直
にパルスレーザを用いて20パルス分の穴１４を２
mm間隔で直線上に多数穿設した。深さの浅い試料
本体１４部分での穴１４は上面１１まで貫通され
た。前記穴１４の直径は下面１２で200μｍ±20μ
ｍ、上面１１に貫通した穴１４の直径は180μｍ
±10μｍであつた。また、穴１４の深さは5000μ
ｍ±50μｍであつた。この穴１４の深さは、同一
形状の試料本体について、同一条件のパルスレー
ザ光による穴を穿設し、該試料本体を研磨するこ
とによつて確認した。
次に、第１図及び第２図図示の標準セラミツク
ス試料を用いて欠陥を検出する方法を説明する。
なお、上面１１に貫通した穴１４の一つを原点
（Xa）にとり、直線上に並んだ穴１４の方向をＸ
とする。
ス試料を用いて欠陥を検出する方法を説明する。
なお、上面１１に貫通した穴１４の一つを原点
（Xa）にとり、直線上に並んだ穴１４の方向をＸ
とする。
まず、第１図及び第２図図示の標準セラミツク
ス試料を図示しないセル内に閉込め、アルゴンレ
ーザの断続光（断続周波数20Hz）を上面１１でＸ
方向にゆつくり走査し、セル内のマイクロフオン
で光音響信号を検知した。その結果、穴１４が試
料本体１３の表面下に存在しない位置では、光音
響信号の強度は一定値を示した。穴１４が表面に
露出した原点Xaでは、第３図に示すように光音
響信号が急激に増大し、更に表面下に穴１４が存
在するＸ方向に断続光を走査すると、同第３図に
示すように該穴１４に対応する位置でその深さに
相当する強度の光音響信号ピークを示したが、表
面下に穴１４が存在する点Xbでは穴１４が存在
しない位置と同様な光音響信号の強度となつた。
前記点XaとXbの間での識別できた穴１４の数
は、原点を含めて19本あつた。これにより、本実
施例の標準セラミツクス試料によれば、 Si3N4セラミツクス中の200μｍ程度のボイドを
光音響法で検出し得る表面からの深さの限界は、
２mm×18×sin2゜＝1.26mmであることがわかる。従
つて、かかる標準セラミツクス試料から求めた光
音響法で検出できる表面からの深さの限界に基づ
いて、これと同質のセラミツクス構造部品（被検
査体）の光音響法による非破壊検査に際しての各
種のパラメータを設定することによつて、該被検
査体の欠陥を正確に測定できる。
ス試料を図示しないセル内に閉込め、アルゴンレ
ーザの断続光（断続周波数20Hz）を上面１１でＸ
方向にゆつくり走査し、セル内のマイクロフオン
で光音響信号を検知した。その結果、穴１４が試
料本体１３の表面下に存在しない位置では、光音
響信号の強度は一定値を示した。穴１４が表面に
露出した原点Xaでは、第３図に示すように光音
響信号が急激に増大し、更に表面下に穴１４が存
在するＸ方向に断続光を走査すると、同第３図に
示すように該穴１４に対応する位置でその深さに
相当する強度の光音響信号ピークを示したが、表
面下に穴１４が存在する点Xbでは穴１４が存在
しない位置と同様な光音響信号の強度となつた。
前記点XaとXbの間での識別できた穴１４の数
は、原点を含めて19本あつた。これにより、本実
施例の標準セラミツクス試料によれば、 Si3N4セラミツクス中の200μｍ程度のボイドを
光音響法で検出し得る表面からの深さの限界は、
２mm×18×sin2゜＝1.26mmであることがわかる。従
つて、かかる標準セラミツクス試料から求めた光
音響法で検出できる表面からの深さの限界に基づ
いて、これと同質のセラミツクス構造部品（被検
査体）の光音響法による非破壊検査に際しての各
種のパラメータを設定することによつて、該被検
査体の欠陥を正確に測定できる。
なお、上記実施例では標準セラミツクス試料と
してSi3N4を用いたが、これに限定されない。例
えばAlN，SiC，Al2O3、サイアロン等にも同様
に適用できる。
してSi3N4を用いたが、これに限定されない。例
えばAlN，SiC，Al2O3、サイアロン等にも同様
に適用できる。
以上詳述した如く、本発明の非破壊検査用標準
セラミツクス試料によればセラミツクス材料から
なる構造部品などの欠陥を光音響法により非破壊
的に検査するに際しての指標として利用でき、ひ
いては該構造部品などの欠陥を正確に測定できる
等顕著な効果を有するものである。
セラミツクス試料によればセラミツクス材料から
なる構造部品などの欠陥を光音響法により非破壊
的に検査するに際しての指標として利用でき、ひ
いては該構造部品などの欠陥を正確に測定できる
等顕著な効果を有するものである。
第１図は本発明の一実施例を示す非破壊検査用
標準セラミツクス試料の斜視図、第２図は第１図
の断面図、第３図は断続光を標準セラミツクス試
料上面を走査した時の走査位置と、その走査位置
での光音響信号の強度との関係を示す特性図、第
４図は従来の非破壊検査用標準金属試料を示す斜
視図である。 １１…上面（走査面）、１２…傾斜した下面、
１３…試料本体、１４…穴。
標準セラミツクス試料の斜視図、第２図は第１図
の断面図、第３図は断続光を標準セラミツクス試
料上面を走査した時の走査位置と、その走査位置
での光音響信号の強度との関係を示す特性図、第
４図は従来の非破壊検査用標準金属試料を示す斜
視図である。 １１…上面（走査面）、１２…傾斜した下面、
１３…試料本体、１４…穴。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ セラミツクスの欠陥を光音響法により非破壊
的に検査する際に使用される標準セラミツクス試
料において、光音響装置が走査される面と反対側
の面を該走査面に対して一定の角度で傾斜させ、
かつ該傾斜面から前記走査面に向けて一定深さで
該傾斜面に対し略垂直な複数の穴を略等間隔で穿
設した構造とすることを特徴する非破壊検査用セ
ラミツクス試料。 ２ 傾斜面から走査面に向けて穿設された穴の深
さを、深さの浅い箇所において走査面側まで開口
されるように設定することを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の非破壊検査用セラミツクス試
料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61011087A JPS62170847A (ja) | 1986-01-23 | 1986-01-23 | 非破壊検査用標準セラミツクス試料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61011087A JPS62170847A (ja) | 1986-01-23 | 1986-01-23 | 非破壊検査用標準セラミツクス試料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62170847A JPS62170847A (ja) | 1987-07-27 |
| JPH0516744B2 true JPH0516744B2 (ja) | 1993-03-05 |
Family
ID=11768200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61011087A Granted JPS62170847A (ja) | 1986-01-23 | 1986-01-23 | 非破壊検査用標準セラミツクス試料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62170847A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0752180B2 (ja) * | 1987-10-20 | 1995-06-05 | 株式会社東芝 | 超音波探傷試験方法 |
| JP6871534B2 (ja) * | 2017-10-20 | 2021-05-12 | 株式会社Ihi | 対比試験片及び超音波フェーズドアレイ探傷試験方法 |
-
1986
- 1986-01-23 JP JP61011087A patent/JPS62170847A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62170847A (ja) | 1987-07-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |