特許 5917218 内部欠陥検査装置及び内部欠陥の検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5917218

(24)【登録日】2016年4月15日

(45)【発行日】2016年5月11日

(54)【発明の名称】内部欠陥検査装置及び内部欠陥の検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 22/02 20060101AFI20160422BHJP

   G01N 22/00 20060101ALI20160422BHJP

【ＦＩ】

   G01N22/02 A

   G01N22/00 S

   G01N22/00 U

【請求項の数】8

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-62331(P2012-62331)

(22)【出願日】2012年3月19日

(65)【公開番号】特開2013-195219(P2013-195219A)

(43)【公開日】2013年9月30日

【審査請求日】2015年3月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】593179808

【氏名又は名称】八光オートメーション株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100178906

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 充和

(74)【代理人】

【識別番号】100145883

【弁理士】

【氏名又は名称】新池 義明

(73)【特許権者】

【識別番号】504145342

【氏名又は名称】国立大学法人九州大学

(74)【代理人】

【識別番号】100145883

【弁理士】

【氏名又は名称】新池 義明

(74)【復代理人】

【識別番号】100178906

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 充和

(72)【発明者】

【氏名】是枝 雄一

(72)【発明者】

【氏名】間瀬 淳

(72)【発明者】

【氏名】石田 直樹

【審査官】 比嘉 翔一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−３２２８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５３６３１０６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６００５３９７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１４５３１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１２８１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３５０３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２５０８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０７６１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２８１８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０２４１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４８−０４５２７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２２／００−２２／０４

Ｇ０１Ｂ １５／００−１５／０８

Ｇ０１Ｎ ２１／００−２１／０１

Ｇ０１Ｎ ２１／１７−２１／６１

Ｇ０１Ｎ ２１／８４−２１／９５８

Ｇ０１Ｎ ２３／００−２３／２２７

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定物の内部の層状の欠陥を検出する検査装置であって、前記被測定物に照射されるマイクロ波を出力する送信アンテナと、該送信アンテナと空間的に分離され、前記マイクロ波の前記被測定物からの反射波を受信する受信アンテナとを有し、前記マイクロ波は前記被測定物の表面と前記欠陥間の多重反射による干渉を生ずる周波数を含み、前記周波数における前記反射波の強度を測定することにより前記欠陥を検出することを特徴とする内部欠陥検査装置。

【請求項2】

マイクロ波の一部を透過する半透過反射板を有し、前記送信アンテナから出力されたマイクロ波の一部が前記半透過反射板を透過して前記被測定物の表面にほぼ垂直に照射され、前記被測定物からの反射波の一部が前記半透過反射板により反射されて前記受信アンテナに入射するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の内部欠陥検査装置。

【請求項3】

マイクロ波の一部を透過する半透過反射板を有し、前記送信アンテナから出力されたマイクロ波の一部が前記半透過反射板により反射されて前記被測定物の表面にほぼ垂直に照射され、前記被測定物からの反射波の一部が前記半透過反射板を透過して前記受信アンテナに入射するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の内部欠陥検査装置。

【請求項4】

前記受信アンテナにより受信された受信信号に含まれる前記被測定物の表面形状に依存
した信号を特定する手段と、前記の特定された信号を除去する手段を有することを特徴と
する請求項１乃至３のいずれか1項に記載の内部欠陥検査装置。

【請求項5】

前記送信アンテナから出力されるマイクロ波の周波数と異なる周波数のマイクロ波であ
る局部波を発信する局部発振器と、前記局部波と前記受信アンテナにより受信された受信
信号とを合波し両者の周波数の差の周波数を有する差周波数信号を生成するミキサと、前
記差周波数信号を通過させる周波数フィルタとを有することを特徴とする請求項１乃至４
のいずれか１項に記載の内部欠陥検査装置。

【請求項6】

被測定物の内部にある層状の欠陥を検出する検査方法であって、
送信アンテナが、前記被測定物の表面と前記欠陥間の多重反射による干渉を生ずる周波数を含むマイクロ波を出力し被測定物に照射するステップと、
前記送信アンテナと空間的に分離された受信アンテナが、前記マイクロ波の前記被測定物からの反射波を受信するステップと
を含み、前記周波数における前記反射波の強度を測定することを特徴とする内部欠陥の検査方法。

【請求項7】

前記被測定物は、板状の部分を有し、該板状の部分の内部に生じた剥離状の欠陥を検出
することを特徴とする請求項６に記載の内部欠陥の検査方法。

【請求項8】

前記板状の部分は層状のゴムを貼り合わせた部分であることを特徴とする請求項７に記
載の内部欠陥の検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、各種製品を構成する物品の内部に生じた欠陥を非破壊で検出する内部欠陥検査装置及び方法に関し、特にマイクロ波の反射特性を利用して内部の層状の欠陥を検出する内部欠陥検査装置及び内部欠陥の検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、物体の内部の欠陥などを非破壊で検出する方法や装置として、例えば、特許文献１〜３に記載された方法や装置が知られている。特許文献１には従来のタイヤの剥離検査装置の一例が記載されている。タイヤの一方の表面側から加熱手段によりタイヤを加熱し、剥離部分の熱伝導が小さいことを利用して、加熱された部分の温度分布を測定することにより剥離の発生を検出するものである。

【0003】

特許文献２に記載の検査装置は、マイクロ波などの電磁波を測定対象となるコンクリート構造物に向けて照射し、そこからの反射波の強度や位相を検出することにより、その構造物の内部に生じたクラックや剥離などの欠陥を検出するものであり、電磁波の照射・検知手段を測定対象物上で走査することにより検出結果を画像データとして出力するものである。特許文献２においては、照射用のアンテナに対して検出用のアンテナを分離して設置し、その設置角度を照射されたマイクロ波が正反射する方向からずらすことで表面反射のノイズを減らす構成が記載されている。

【0004】

特許文献３に記載の装置は、主として小型の部品等の内部の欠陥などを非破壊で測定する装置であり、検出を容易に、かつ高精度に行うことを目的として、送受信共用のアンテナを用いて構成したマイクロ波の共振系の中に被測定物を配置し、欠陥によるマイクロ波の透過波又は反射波の振幅の変化を検出する構成となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００５−２０７７６３号公報

【特許文献2】特開２００７−１２１２１４号公報

【特許文献3】特許３７５４５５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ゴム板や樹脂板などの板状の部材を用いた様々な工業部材や製品が使用されており、このような材料や製品において、その板状部材の張り合わせ部などの剥離や不適合層の混入のような内部に生じた層状の欠陥を短時間に簡易に、かつ高精度に検出することが望まれている。しかしながら、上記の従来の検査方法や装置では、このような要求に対しては十分な性能は得られない。

【0007】

特許文献１の温度分布の測定による方法では、測定に一定の時間を要することや周囲環境の影響もあることから、短時間の検査や高精度の測定が難しい。

【0008】

一方、特許文献２に記載の検査方式はコンクリート構造物などの欠陥検査を目的とした方式であることから、板状部材の内部の欠陥などのように、小さな部分の欠陥や厚さが薄い物体の内部の層状の欠陥を検査する場合には精度が不十分である。また、検査装置も複雑かつ大型化してしまう。

【0009】

また、特許文献３に記載の、アンテナと被測定物を含んだマイクロ波の共振回路を構成する方式では、アンテナと被測定物との間の距離により測定値が変化してしまうため、正確な測定を行うためには上記の距離を精度よく一定に保つ必要がある。このため、特許文献３の装置を用いて、内部の剥離欠陥を短時間に簡易に測定することは難しい。

【0010】

そこで、本発明は、係る問題を解決するためになされたものであり、被測定物の内部の層状の欠陥を短時間に簡易に、かつ高精度に検出することができる検査装置および検査方法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】

【0011】

第１の観点では、本発明は、被測定物の内部の層状の欠陥を検出する検査装置であって、前記被測定物に照射されるマイクロ波を出力する送信アンテナと、該送信アンテナと空間的に分離され、前記マイクロ波の前記被測定物からの反射波を受信する受信アンテナとを有し、前記マイクロ波は前記被測定物の表面と前記欠陥間の多重反射による干渉を生ずる周波数を含み、前記周波数における前記反射波の強度を測定することにより前記欠陥を検出することを特徴とする内部欠陥検査装置を提供する。

【0012】

本発明では、送信アンテナと受信アンテナを分離し、照射するマイクロ波の周波数を被測定物の表面と前記欠陥間の多重反射による干渉を生ずるように設定する。欠陥が存在し、前記の干渉が生ずる場合、特定の周波数において反射波は最大振幅または最小振幅となるため、干渉を利用しないで単に反射波の強度や位相を検出して欠陥を判別する場合に比べて、感度向上が得られる。また、高い検出精度を得るためには、被測定物の欠陥と表面以外の箇所から生ずる反射波を除去してノイズを減らす必要があるが、送信アンテナと受信アンテナとを共用した場合、アンテナの前段に方向性結合器やアイソレータが必要となるので、これらのデバイス内およびデバイス間の接続部での反射や、照射波のアンテナ開口部からの反射を除くことが困難であるため、十分なＳ／Ｎを得ることは難しい。本発明では送信アンテナと受信アンテナとが分離されているため、被測定物の内部の層状の欠陥に対しても高い検出精度を得ることができる。以上より、層状の欠陥を短時間に簡易に、かつ高精度に検出することができる。

【0013】

また、本発明では、マイクロ波の出力パワーを有効に利用し、被測定物上で一定以上の反射波強度を確保できる範囲で、マイクロ波の照射領域の形状が被測定物にとって最適な形状となるようにすることができる。被測定物の表面に凹凸があり反射波に変動が起きる場合は、マイクロ波の照射範囲をそれらの凹凸部分を広くカバーするような被測定物に最適な大きさにすることで、その変動を平均化して除去することが可能となる。

【0014】

第２の観点では、本発明は、前記第１の観点の内部欠陥検査装置において、マイクロ波の一部を透過する半透過反射板を有し、前記送信アンテナから出力されたマイクロ波の一部が前記半透過反射板を透過して前記被測定物の表面にほぼ垂直に照射され、前記被測定物からの反射波の一部が前記半透過反射板により反射されて前記受信アンテナに入射するように構成されることを特徴とする。

【0015】

第３の観点では、本発明は、前記第１の観点の内部欠陥検査装置において、マイクロ波の一部を透過する半透過反射板を有し、前記送信アンテナから出力されたマイクロ波の一部が前記半透過反射板により反射されて前記被測定物の表面にほぼ垂直に照射され、前記被測定物からの反射波の一部が前記半透過反射板を透過して前記受信アンテナに入射するように構成されることを特徴とする。

【0016】

前記第２の観点および第３の観点の内部欠陥検査装置は、従来、平面度などを測定するために使用されているフィゾー光学干渉計に類似の構成であり、半透過反射板を用いることにより、照射するマイクロ波を被測定物の表面にほぼ垂直に照射し、かつ、送信アンテナと受信アンテナとを空間的に分離することができる。照射するマイクロ波を被測定物の表面にほぼ垂直に照射することにより、送信アンテナおよび受信アンテナと被測定物との間の距離に対する設定許容度を大きくでき、また、前記距離に対する検出信号の変動を抑えることができる。

【0017】

第４の観点では、本発明は、前記第１乃至第３のいずれかの観点の内部欠陥検査装置において、前記受信アンテナにより受信された受信信号に含まれる前記被測定物の表面形状に依存した信号を特定する手段と、前記の特定された信号を除去する手段を有することを特徴とする。被測定物の表面形状が固定されている場合、受信信号には被測定物の表面形状に依存した一定のノイズ信号が常に含まれることになる。表面形状に対応したノイズ信号波形を予め把握しておくことにより、それを受信信号より除くことができる。これにより不要なノイズを除去し、検出信号のＳ／Ｎを改善することができる。

【0018】

第５の観点では、本発明は、前記第１乃至第４のいずれかの観点の内部欠陥検査装置において、前記送信アンテナから出力されるマイクロ波の周波数と異なる周波数のマイクロ波である局部波を発信する局部発振器と、前記局部波と前記受信アンテナにより受信された受信信号とを合波し両者の周波数の差の周波数を有する差周波数信号を生成するミキサと、前記差周波数信号を通過させる周波数フィルタとを有することを特徴とする。本観点の発明は、ヘテロダイン方式の検出を行うものである。本発明による内部欠陥検査装置を実用する場合、送信アンテナからのマイクロ波出力を電波法で規定されているレベルまで下げる必要があり、その周波数によっては、出力レベルを非常に小さく抑える必要が生ずる。この場合、受信信号をそのままアンプで増幅するだけでは検出信号のＳ/Ｎが低くなり欠陥の検出ができない場合が起こり得る。そこで、本観点の内部欠陥検査装置では、ヘテロダイン方式を採用し、先ず受信信号を局部波と合波することにより中間周波数へダウンコンバートする。その後、ノイズなどの不要成分をフィルタ等で除去した後に、ノイズフィギュアの小さなアンプで増幅する。これにより任意の周波数帯域でＳ/Ｎの高い検出が実現可能となる。

【0019】

第６の観点では、本発明は、被測定物の内部にある層状の欠陥を検出する検査方法であって、送信アンテナが、前記被測定物の表面と前記欠陥間の多重反射による干渉を生ずる周波数を含むマイクロ波を出力し被測定物に照射するステップと、前記送信アンテナと空間的に分離された受信アンテナが、前記マイクロ波の前記被測定物からの反射波を受信するステップとを含み、前記周波数における前記反射波の強度を測定することを特徴とする内部欠陥の検査方法を提供する。

【0020】

第７の観点では、本発明は、前記第６の観点の内部欠陥の検査方法において、前記被測定物は、板状の部分を有し、該板状の部分の内部に生じた剥離状の欠陥を検出することを特徴とする。特に、板状の被測定物において内部の層状の欠陥に対して高い検出精度を得るためには、被測定物の欠陥と表面および裏面以外の箇所から生ずる反射波を除去してノイズを減らすことが重要である。本発明では送信アンテナと受信アンテナとが分離されているため、板状の被測定物の内部の層状の欠陥に対しても高い検出精度を得ることができる。

【0021】

第８の観点では、本発明は、前記第７の観点の内部欠陥の検査方法において、前記板状の部分は層状のゴムを貼り合わせた部分であることを特徴とする。特に層状のゴム製品においては、内部に剥離欠陥が生じた場合、その部分の誘電率の変化が大きいため多重干渉を生ずるのに十分なマイクロ波の反射率が得られ、本発明を用いることにより、より簡易に、かつ高精度に検出することが可能となる。層状のゴム製品の一例としてはタイヤが挙げられる。

【発明の効果】

【0022】

以上のように、本発明の内部欠陥検査装置及び内部欠陥の検査方法によれば、被測定物の内部の層状の欠陥を短時間に簡易に、かつ高精度に検出することができる検査装置および検査方法が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】実施例１に係る内部欠陥検査装置の模式的な構成図。

【図2】照射するマイクロ波の周波数に対する反射波の強度を示す図。

【図3】実施例１に係る内部欠陥検査装置の全体の構成を示すシステム構成図。

【図4】実施例１に係る内部欠陥検査装置に使用するＩＱミキサの内部構成図。

【図5】実施例１に係る内部欠陥検査装置を用いて、層状のゴム製品の内部の剥離欠陥を測定した結果の一例を示す図。

【図6】実施例２に係る内部欠陥検査装置の模式的な構成図。

【図7】実施例３に係る内部欠陥検査装置の模式的な構成図。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図面を参照して本発明の内部欠陥検査装置を実施例により詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一符号を付し、その重複した説明を省略する。

【実施例1】

【0025】

図１は、実施例１に係る内部欠陥検査装置２０の模式的な構成図である。図１において、本実施例の内部欠陥検査装置２０は、被測定物１０に照射されるマイクロ波８を出力する送信アンテナ１と、送信アンテナ１と空間的に分離され、マイクロ波８の被測定物１０からの反射波９を受信する受信アンテナ２とを有し、被測定物１０の内部の層状の欠陥１１を検出する検査装置である。被測定物１０に照射されるマイクロ波８は被測定物１０の表面１２と欠陥１１間の多重反射による干渉を生ずる周波数を含み、その周波数における反射波９の強度を測定することにより被測定物１０の内部の欠陥１１を検出する。送信アンテナ１から出力されるマイクロ波８の波源の生成および受信アンテナ２で受信された反射波９からの検出信号の生成は回路部３で行われる。

【0026】

図１において、被測定物１０の表面１２と欠陥１１との間の間隔をｄ、マイクロ波８の入射角、即ち表面１２の法線と成す角度をθ、マイクロ波８の周波数をｆ、被測定物１０の比誘電率をε_ｒとし、欠陥１１の比誘電率が剥離による空隙などの場合のようにε_ｒより小さいとすると、表面１２と欠陥１１間の多重反射による干渉により、反射波９の強度は式（１）を満たすとき最小となり、式（２）を満たすとき最大となる。但し、ｍは任意の整数、ｃは真空中の光速である。

【0027】

【数1】

【0028】

【数2】

【0029】

図２は、照射するマイクロ波８の周波数に対する反射波９の強度を示す図である。被測定物１０の欠陥１１がない部分においては、上記のｄの値を表裏面間の厚さとして、式（１）、式（２）を満たす周波数において、表面１２と裏面１３間の多重反射による干渉が生じ、図２の破線に示すような特性となる。一方、欠陥１１が存在する部分においては、ｄの値は表裏面間の厚さよりも小さいので、式（１）、式（２）を満たす周波数は欠陥１１が存在しない場合よりも大きくなり、図２の実線で示す特性となる。例えば、反射波が最小強度となる周波数は欠陥１１がない部分ではＦ_１、欠陥１１がある部分ではＦ_２となり、周波数Ｆ_２で被測定物１０を移動させながら反射波９の強度を測定した場合、欠陥１１がある部分ではその強度は大きく減少する。欠陥１１の表面からの深さｄによって式（１）、式（２）を満たす周波数は変化するが、表面１２と欠陥１１間の多重反射による干渉を生ずる欠陥の存在によって反射波９の強度は大きく変化するので、本発明では、多重反射による干渉を利用しないで単にマイクロ波の欠陥１１からの反射強度や位相を検出する場合に比べて、短時間に簡易に、かつ高精度に検出可能である。

【0030】

ここで、本発明において検出回路を簡易化するためには、多重反射による干渉を明確に生じさせる必要があり、このためには、被測定物１０の表面１２と欠陥１１が略並行であるか、または、平行でない場合、１つの欠陥における表面からの深さの変化量が照射するマイクロ波の波長に対して十分に小さいこと、例えばマイクロ波の波長の１／５以下であることが望ましく、さらに、照射するマイクロ波の周波数は、式（１）でｍ＝１を満たす周波数より大きく、通常用いられるマイクロ波の周波数の範囲内で設定することが望ましい。

【0031】

図３は実施例１に係る内部欠陥検査装置２０の全体の構成を示すシステム構成図である。図３に示すように、回路部３において、先ず、固定周波数ｆ_１のマイクロ波を発信する発振器３１により生成された信号に、掃引周波数として可変の周波数ｆ_２のマイクロ波を発信する掃引発振器３２により生成された信号をアップコンバータ３３により合波して周波数ｆ_１＋ｆ_２の送信波を生成する。この送信波をアッテネータ３４により電波法によって規定された送信強度に調整し、送信アンテナ１からマイクロ波８として放射し被測定物１０へ照射する。図１に示すように、マイクロ波８は被測定物１０の表面１２、裏面１３や欠陥１１等の誘電率が変化する境界面で反射し、その反射波９を受信アンテナ２で受信する。受信波の振幅Ａ４は、図２のような干渉の情報を含んでおり、送信周波数ｆ_１+ｆ_２の関数で表わされる。

【0032】

本発明の内部欠陥検査装置において、マイクロ波の周波数によっては、送信アンテナ１から放射されるマイクロ波の出力強度は電波法により非常に小さな強度に制限される。その場合、受信アンテナ２での受信強度も非常に小さくなり、アンプで増幅するだけではＳ／Ｎが不十分となり、精度よく測定することができない場合が生ずる。そこで、本実施例では、高い検出感度を得るため、送信アンテナ１から出力されるマイクロ波の周波数と異なる周波数のマイクロ波である局部波を発信する局部発振器と、局部波と受信アンテナ２により受信された受信信号とを合波し両者の周波数の差の周波数を有する差周波数信号を生成するミキサと、差周波数信号を通過させる周波数フィルタとを備え、ヘテロダイン方式により受信回路を構成している。すなわち、本実施例において、局部発振器として掃引発振器３２を使用し、受信アンテナ２により受信された受信信号をローノイズアンプ３６で増幅した後、ミキサ３５において掃引発振器３２により生成された信号と合波することにより、受信信号の周波数ｆ_１＋ｆ_２と掃引発振器３２の信号の周波数ｆ_２の差の周波数 ｆ_１を有する信号を得ている。ここで、ミキサ３５からの出力には差の周波数ｆ_１、元の周波数ｆ_１＋ｆ_２、和の周波数ｆ_１＋２ｆ_２の信号が含まれるため、それをバンドパスフィルタ３７を通過させることにより差の周波数ｆ_１のみを有する信号を得ている。

【0033】

周波数ｆ_１以外の不用成分が除去された信号はローノイズアンプ３８で増幅され、欠陥情報を有する計測信号としてＩＱミキサ４０に入力され、ＩＱミキサ４０内で発振器３１の周波数ｆ_１の参照波信号と合波され、検出信号が得られる。

【0034】

図４は本実施例に使用するＩＱミキサの内部構成図である。図４において、計測信号をパワーディバイダ４１で２つに分け、その分けられた同位相の２つの信号をそれぞれミキサ４３、ミキサ４４のＲＦポートに入力する。一方、参照波信号はハイブリッド４２に入力され、位相が互いに９０度異なる２つの信号に分けられ、それぞれミキサ４３、ミキサ４４のＬＯポートに入力する。ミキサ４３、ミキサ４４では、それぞれ計測信号と参照波信号の差の周波数信号と和の周波数信号が生成され、それぞれローパスフィルタ４５、ローパスフィルタ４６を通過させることにより差の周波数信号だけを取り出す。取り出される信号は、受信波の位相δと振幅Ａ４の情報を含んだｓｉｎ波成分とｃｏｓ波成分の検出信号として出力される。

【0035】

次に、本発明にかかる内部欠陥の検査方法について説明する。先ず、図１のように、送信アンテナ１から出力したマイクロ波８が被測定物１０の表面１２で正反射して反射波９として受信アンテナ２に入射するように送信アンテナ１と受信アンテナ２を配置する。図３において、マイクロ波８の周波数ｆ_１＋ｆ_２が式（１）をｍ≧1の範囲で満たし、被測定物１０の表面１２と欠陥１１間の多重反射による干渉を生ずるように固定の周波数ｆ_１と掃引周波数ｆ_２を設定する。掃引周波数ｆ_２を変化させることによりマイクロ波８の周波数ｆ_１＋ｆ_２を変化させて反射波９の強度を測定し、特定の周波数に対する強度、または周波数変化に対する強度の変化量の大きさから欠陥を検出する。

【0036】

図５は、実施例１の内部欠陥検査装置２０を用いて、層状のゴム製品の剥離欠陥を測定した結果の一例を示す図である。２８〜２９ＧＨｚの周波数のマイクロ波を掃引して送信アンテナ１から被測定物の表面に照射し、ＩＱミキサから得られた検出信号の振幅の上記周波数内における最大値と最小値の差を算出してプロットした結果である。横軸はマイクロ波を照射した基準点からの相対的な位置である。図５に示すように、剥離欠陥のある位置では明確な信号出力の増加が得られ、目的とした欠陥の検出が確認できた。

【0037】

なお、上記の層状のゴム製品の測定においては、マイクロ波の照射範囲を、表面の凹凸よる反射波の変動が平均化して低減されるように考慮した。

【0038】

また、表面に周期的な凹凸を有する被測定物においては、表面の凹凸による反射波の変動によって計測信号に現れるノイズ波形は表面形状に応じてほぼ一定となるので、その波形を信号処理により除去することも可能である。

【実施例2】

【0039】

図６は、実施例２に係る内部欠陥検査装置２１の模式的な構成図である。図６において、本実施例の内部欠陥検査装置２１は、実施例１と同様に、被測定物１０に照射されるマイクロ波８を出力する送信アンテナ１と、送信アンテナ１と空間的に分離され、マイクロ波の被測定物１０からの反射波１９を受信する受信アンテナ２とを有し、被測定物１０の内部の層状の欠陥１１を検出する検査装置である。被測定物１０に照射されるマイクロ波８は被測定物１０の表面１２と欠陥１１間の多重反射による干渉を生ずる周波数を含み、その周波数における反射波１９の強度を測定することにより被測定物１０の内部の欠陥１１を検出する。送信アンテナ１から出力されるマイクロ波８の波源の生成および受信アンテナ２で受信された反射波１９からの検出信号の生成は回路部３で行われる。

【0040】

本実施例においては、マイクロ波の一部を透過する半透過反射板４を有し、送信アンテナ１から出力されたマイクロ波８の一部が半透過反射板４を透過して被測定物１０の表面１２にほぼ垂直に照射され、被測定物１０からの反射波の一部が半透過反射板４により反射されて受信アンテナ２に反射波１９として入射するように構成されている。また、本実施例では、マイクロ波８が被測定物１０以外で反射されて受信アンテナ２に入射するのを避けるため、マイクロ波８の半透過反射板４により反射された成分を吸収体５で吸収している。半透過反射板４としては、使用するマイクロ波の周波数においてマイクロ波の一部を反射、透過する機能を有する板状の材料であればよく、例えば、アクリル板などを使用できる。

【0041】

図１に示す実施例１の構成においては、アンテナ位置を固定して被測定物１０を取り替える場合、送信アンテナ１および受信アンテナ２と被測定物１０との間の距離により測定箇所に入射するマイクロ波８の入射角度θが変化し、この結果、式（１）、式（２）を満たす最小強度、最大強度を与える周波数が若干変化してしまう。このため、被測定物１０はある程度同じ位置に設置する必要がある。一方、本実施例においては、半透過反射板４を用いて、マイクロ波を被測定物の表面にほぼ垂直に照射することにより入射角度θは常に０となり、理論的には被測定物１０との間の距離に対して式（１）、式（２）を満たす周波数は依存性しない。この結果、本実施例においては被測定物１０に対する設定許容度を大きくでき、また、被測定物１０の設定位置に対する検出信号の変動を抑えることができる。

【実施例3】

【0042】

図７は、実施例３に係る内部欠陥検査装置２２の模式的な構成図である。図７において、本実施例の内部欠陥検査装置２２は、実施例１および２と同様に、被測定物１０に照射されるマイクロ波８を出力する送信アンテナ１と、送信アンテナ１と空間的に分離され、マイクロ波８の被測定物１０からの反射波２９を受信する受信アンテナ２とを有し、被測定物１０の内部の層状の欠陥１１を検出する検査装置であり、被測定物１０に照射されるマイクロ波８は被測定物１０の表面１２と欠陥１１間の多重反射による干渉を生ずる周波数を含み、その周波数における反射波２９の強度を測定することにより被測定物１０の内部の欠陥１１を検出する。また、実施例２と同様に、本実施例ではマイクロ波は被測定物１０の表面１２にほぼ垂直に照射される。

【0043】

但し、本実施例においては、マイクロ波の一部を透過する半透過反射板４を有し、送信アンテナ１から出力されたマイクロ波８の一部が半透過反射板４により反射されて被測定物１０の表面１２にほぼ垂直に照射され、被測定物１０からの反射波の一部が半透過反射板４を透過して受信アンテナ２に反射波２９として入射するように構成されている。マイクロ波８の半透過反射板４を透過した成分は吸収体５で吸収される。図７に示すように、半透過反射板４のマイクロ波８の進行方向に対する角度は、半透過反射板４のマイクロ波の透過率、反射率、偏波特性などの入射角度に対する依存性を考慮して、最適な構成となるように任意に設定できる。

【0044】

本実施例においても、実施例２と同様に、被測定物１０に対する設定許容度を大きくでき、また、被測定物１０の設定位置に対する検出信号の変動を抑えることができる。

【0045】

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではないことは言うまでもなく、目的や用途に応じて設計変更可能である。例えば、反射波から得られる信号強度が大きく、必要なＳ／Ｎが得られれば、回路部の構成は、通常のアンプと、平均化処理やフィルタなどによるノイズ低減回路と、ピーク値や振幅の検出回路などの信号処理回路を用いても構成可能であり、ヘテロダイン方式を採用しなくてもよい。また、本発明の対象とする被測定物は、表面と欠陥との間で多重反射による干渉を生ずるような層状の欠陥を有するものであれば如何なる物体であってもよい。

【符号の説明】

【0046】

１ 送信アンテナ
２ 受信アンテナ
３ 回路部
４ 半透過反射板
５ 吸収体
８ マイクロ波
９、１９、２９ 反射波
１０ 被測定物
１１ 欠陥
１２ 表面
１３ 裏面
２０、２１、２２ 内部欠陥検査装置
３１ 発振器
３２ 掃引発振器
３３ アップコンバータ
３４ アッテネータ
３５、４３、４４ ミキサ
３６、３８ ローノイズアンプ
３７ バンドパスフィルタ
４０ ＩＱミキサ
４１ パワーディバイダ
４２ ハイブリッド
４５、４６ ローパスフィルタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】