振動解析による構造体の非破壊検査装置
【課題】本発明は、不良（５）を含む可能性がある構造体（４）の非破壊検査装置（１）である。
【解決手段】前記構造体の表面の種々の点において前記構造体によって発せられる振動波の測定手段（３）を備え、検査すべき前記構造体上に接着することができるフレキシブルハウジング（２）内に前記測定手段（３）が組み込まれる装置に関する。本発明の適用分野は、構造体の完全性の検査が重要であるあらゆる工業部門、特に航空機産業に関する。
【解決手段】前記構造体の表面の種々の点において前記構造体によって発せられる振動波の測定手段（３）を備え、検査すべき前記構造体上に接着することができるフレキシブルハウジング（２）内に前記測定手段（３）が組み込まれる装置に関する。本発明の適用分野は、構造体の完全性の検査が重要であるあらゆる工業部門、特に航空機産業に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造内に不良が存在することにより生じる異常振動を判定するために構造によって発生する振動波を測定する手段を備える振動解析による構造の非破壊検査装置に関するものである。測定手段は、被検査構造の表面上に接着することができるフレキシブルハウジング内に組み込まれる。本発明は航空機の構造体の非破壊検査（ＮＤＩ）に応用されるが、自動車、鉄道、造船、または原子力など加工部品の完全性の検査が重要である全ての工業部門において用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
航空機の利用および保守の範囲内では、構造体を構成する部品を損傷させることなく、クラックまたは亀裂によって構造体が損傷しているかどうかを判定することができる検査方法を用いることが必要である。用いる手法は非破壊検査（ＮＤＩ）という名称のもとにまとめられる。当該工業分野はこれらのＮＤＩ手法の性能の向上を要求しているため、ＮＤＩ手法は多数存在し常に進化している。航空輸送および土木工学の分野では、安全上の必要性およびコスト削減政策の双方を満足させるより高性能なＮＤＩ手法が常に求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって本発明は特に、航空機が飛行中である時に航空機の構造体内で発生する異常振動を検出することを目的とする。これらの振動は、航空機の構造体を構成する材料の中でのたとえば亀裂またはクラックの出現など構造体の中での不良の出現を示唆するものである場合がある。
【０００４】
たとえばＸ線ラジオグラフィまたは磁気誘導による検査手段が存在するが、これら手段は、ある構造体の不良を検出することはできるが、航空機構造体の場合、飛行機を固定せずに実施することは難しくまた不適切である。
【０００５】
また、亀裂の出現を検査するための目視検査手段も存在するが、一般的に、不良がもっと発達しやすい構造体は、複雑な固定要素または可動構造など接近が困難な構造体である。これらの手段では、亀裂が、作業者が直接接近できる表面まで到達する時しか亀裂を検出するができず、また目視検査手段では、構造体について有効な予知保全を行うことができない。
【０００６】
これらの手段は全て、検査装置を使用して飛行機の重要部分の点検を行うにあたり航空機が地上で固定されることを必要とする。そのため、比較的長い検査時間と、有資格作業の立会が必須であり、その結果、比較的高い保守コストが生じる。
【０００７】
本装置の設計者が知る限り、たとえば、航空機構造体などの構造体の状態をその全使用期間にわたり検査することができ、特に飛行中の航空機構造体の良好性の全体的診断を行うことができる高性能な手段は現在のところ存在しない。
【０００８】
本発明は、構造体の振動挙動を局部的に測定することにより、前記構造体の全使用期間にわたってその構造の良好性を監視することができるそのような検査に適合した装置を提供する。
【０００９】
そのような装置について解決すべき課題は
−被検査構造体に接近可能であるか否かに関わらずそれら構造体の表面上に容易に貼付することができるようにされ、きわめて軽量および小型であり、かつその作動に必要な電力が少ない非破壊検査手段を提供すること、
−可能な限り早期に不良の出現を検出することにより予知保全を行うため、被検査構造体の使用期間中これらの構造体上に常時設置するのに適し、その結果、作業の日程を組み、より低コストで修理を行うことができ、構造体について最大の安全性が保証される検査手段を提供すること、
−検査の自動的管理が可能であり、作業者の仕事を最大限に低減して保守コストを低減するために、構造体の良好性について完全な診断を行うことができる検査手段を提供すること、
である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的のため、本発明は、不良を含む可能性がある構造体の非破壊検査装置を提供する。本発明によれば、前記装置は、前記構造体の表面の種々の点において前記構造体によって発せられる振動波の測定手段を備え、検査すべき前記構造体上に接着されるようになっているフレキシブルハウジング内に前記測定手段が組み込まれる。
【００１１】
前記振動波測定手段は、構造体の表面における振動波のマップを生成することができる一式のマイクロセンサを含む。
【００１２】
検出が求められる最小寸法を有する不良が存在することにより生じる振動波の振動を検出することができるようマイクロセンサの寸法および配置が決定される。
【００１３】
本発明によれば、検出手段は行列のマトリクス状に編成された圧電マイクロセンサであり、前記マイクロセンサは、前記構造体から発せられた前記振動波を電気信号に変換する。
【００１４】
本発明によれば、本装置は、前記検出および測定手段を記録メモリに接続するインタフェース電子機器を備え、有利には一体型検査装置が作製されるよう前記インタフェース電子機器および前記メモリも前記フレキシブルハウジング内に組み込まれる。
【００１５】
各マイクロセンサは、構造体から発せられる振動波を電気信号に変換するために、２つの導電プレートの間に配置された圧電ブレードの格子を含み、前記ブレードの端部は導電接着材により前記プレートに固設され、２つのプレートのうちの一方は前記フレキシブルハウジングに固設され、前記２つのプレート自体も前記インタフェース電子機器に接続される。
【００１６】
検査装置は、マイクロセンサにより測定された振動波を基にして構造体内に不良が存在することにより生じる振動波を自動的求めるためのマイクロプロセッサシステムなどの演算システムを備える。
【００１７】
演算システムがフレキシブルハウジング内に組み込まれない実施形態では、前記検査装置は、メモリ内に記録された振動波を表す電気信号を、ワイヤレスリンク、無線、赤外線を使用して、前記演算システムに送信するための送信手段を含む。
【００１８】
演算システムがフレキシブルハウジング内に組み込まれる別の実施形態では、前記演算システムは、前記インタフェースと記録メモリとの間に接続される。
【００１９】
演算システムの一実施形態では、演算システムは、単数または複数の構造体の基準振動波の少なくとも１つのマップを含むメモリと、検査装置から送信される電気信号を振動波に変換する演算手段と、基準振動波に対する、マイクロセンサによって測定された前記振動波の微分解析およびスペクトル解析手段とを有する。
【００２０】
特定の実施形態によれば、微分解析手段は、基準振動波とマイクロセンサによって測定された振動波の間の微分値が閾値を超えたという事実に特徴的な状態信号Ｓを生成する手段を含む。
【００２１】
別の特定の実施形態によれば、前記スペクトル解析手段は、基準振動波の周波数表示に対する、マイクロセンサによって測定された振動波の周波数表示が、前記構造体内に不良が存在することにより発生する異常振動波のスペクトル線を含むという事実に特徴的な状態信号Ｓ’を生成する手段を含む。
【００２２】
上で説明した実施形態によれば、生成された状態信号ＳおよびＳ’は演算システムによりアラーム手段に送信されるか、検査システムの記録メモリ内に記録され、次に、ワイヤレス、無線または赤外線リンクを使用してアラーム手段に送信される。
【００２３】
アラーム手段はたとえば表示手段ならび光および／または音による指示装置を含む。
【００２４】
圧電ブレードは低周波振動波および高周波振動波を検出するようになされているのが有利である。
【００２５】
検査装置は、前記マイクロセンサの少なくとも一行または一列が、構造体の振動の効果により少なくとも一行または少なくとも一列のマイクロセンサにより発生する電気エネルギーを保存し検査装置に電源を供給するための電流の形態の電気エネルギーを再現するようになっている電気エネルギー蓄積装置に接続されるような電源供給システムを含むのが有利である。
【００２６】
本発明のその他の特徴および長所は添付の図面を参照して行う以下の説明を読むことにより、よりよく理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】被検査構造の表面を覆う本発明の一実施形態による圧電マイクロセンサの格子を備える検査装置であってそれ自身も塗装層に覆われている装置の断面概略図である。
【図２】２つのプレート間に配置された圧電ブレードの格子を備える図１の圧電マイクロセンサであってフレキシブルハウジングに組み込まれたマイクロセンサの部分断面概略図である。
【図３】検査装置の一実施形態を示す同装置の上面の概略図である。
【図４】遠隔地に配置された演算システムに電気信号を送信する作動位置にある図３の検査装置の一実施形態の概略図である。
【図５Ａ】ブレートの格子を得るためのＵＶフォトリソグラフィの一技術例の種々のステップの概略図である。
【図５Ｂ】ブレートの格子を得るためのＵＶフォトリソグラフィの一技術例の種々のステップの概略図である。
【図５Ｃ】ブレートの格子を得るためのＵＶフォトリソグラフィの一技術例の種々のステップの概略図である。
【図６】フレキシブルハウジングに組み込まれたブレードの格子の断面概略図である。
【図７】飛行機の飛行中に記録された信号の送信位置にある、地上にある飛行機の構造体の表面上に配置された検査装置網の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
飛行機の通常動作中、特に飛行中は、種々のエネルギー発生源により飛行機の種々の構造が振動励起される。たとえば推進装置の圧力波は、応答が構造体に特有な前記構造体の振動モードを励起する。たとえば、これらの構造内に亀裂または不規則性など構造上の異常が発生した結果、構造が変化すると、構造の振動応答が変化する。対応する振動が励起源の構造振動に重畳される。振動発生源の時間的およびスペクトル分析により振動特性を抽出することおよび不良発生の原因となる可能性のある異常モードの存在を検出することができる。一般的に、振動構造に特徴的な信号には２つのカテゴリがある。すなわち、ある不動位置の周囲の構造のマクロ変位量（マクロスコピックなスケールでの変形）を表す０ＫＨｚからおおむね２５ＫＨｚまでの低周波数帯内の低周波振動波と、構造を構成する材料の内部のミクロスコピックなスケールでの変位量（ミクロスコピックな変形）を表すおおむね２０ＫＨｚから数ＭＨｚまでの帯内の高周波である。
【００２９】
低周波振動波を解析することにより力学的原因による不良の存在を検出することができる一方、高周波振動波を解析することにより亀裂など小寸法の不良、さらには通常は進行性の腐食に関連する不良の発生開始を検出するともに、これらの不良の進行を追跡することができる。
【００３０】
図１に、構造体内に不良が存在することにより発生する振動波を検出し測定するための本発明による構造体４の非破壊検査装置を示す。
【００３１】
同装置は、前記構造体により構造体の表面の種々の点で発生される振動波の測定手段３が組み込まれたフレキシブルハウジング２を備える。フレキシブルハウジング２はたとえば、構造体の形状に合わせて装置を被検査構造体の表面上に固定することができる可塑材料で作製される。
【００３２】
検査装置１のフレキシブルハウジングは接着材により被検査構造体４の表面に固設される。
【００３３】
この装置は、亀裂が発生する可能性がある構造体の重要な部位に固定されるのが好ましい。本装置は、航空機上では、たとえばエルロンの固定部位、胴体を構成するパネルの接続部位、たとえばエンジンの固定要素など重要な固定要素のところに位置する重要であるとみなされる部位上に配置することができる。
【００３４】
この検査装置１は、同検査装置１に被覆されるようになるたとえば塗装層とすることができる被覆層５を受け入れる構成になっているのが有利である。
【００３５】
測定手段は、好ましくは行および列のマトリックス状に編成された圧電マイクロセンサ３の格子を含む。各マイクロセンサは、それが配置されている構造体から受信する振動波を電気信号に変換することができる。
【００３６】
図２は格子のマイクロセンサのうちの１つの断面概略図である。マイクロセンサは一式の圧電ブレード６を備える。前記一式のブレードは２つの導電プレート８、９間に配設される。
【００３７】
各ブレードの端部は導電性接着材７により２つの導電プレート８、９に固設され、この２つのプレートのうちの一方は、被検査構造体の一部位の表面を覆うようになっているフレキシブルハウジング２に固設される。
【００３８】
被検査構造体が振動すると、圧電ブレードは、マイクロセンサが設置されている構造体の点と同じ周波数で振動する。ブレードは変形することにより圧電効果により帯電する。ブレードの端部に接続された２つの導電プレート８、９により、電荷によりブレード上に発生した電気信号を回収することが可能である。
【００３９】
図３は本発明の１つの特定な実施形態による検査装置の上面概略図であり、ここではたとえば行３ｌおよび列３ｃのマトリックス状に編成された圧電マイクロセンサ３の５６の格子を含むほぼ長方形の形状を有する。また本装置は、マイクロセンサ３の格子を記録メモリ１１に接続するインタフェース電子機器１０を備えるのが有利である。電子機器１０およびメモリ１１は、有利には一体型の検査装置が実現されるよう、フレキシブルハウジング２に組み込まれるのが好ましい。
【００４０】
各マイクロセンサのプレート８、９が収集する電気信号はインタフェース電子機器１０に送信されるが、電子機器は前記電気信号の増幅手段を含むのが好ましい。増幅された信号は次に記録メモリ１１に送られる。インタフェース電子機器１０は、図３に示す装置の実施形態におけるマイクロセンサの行の端部に配設される。別の実施形態ではインタフェース電子機器をマイクロセンサの列の端部に配設することができるが、本発明の範囲内では、マイクロセンサとインタフェース機器との間における他の相対装置も可能である。
【００４１】
各マイクロセンサ３は、マイクロセンサがある場所における構造体の振動に関する情報をもたらすが、マイクロセンサを分布させることにより前記構造体の表面における振動波のマッピングを得ることができ、その結果、マイクロセンサの位置に応じて、振動波の局所的変化をもたらす構造体の不良の位置を求めることができる。
【００４２】
不良の位置を正確に求めるために、マイクロセンサ間のピッチは検出する最小の不良の寸法よりも小さな値に設定して、不良の位置の識別が可能になるようにするとともにマイクロセンサの格子が局所的に損傷した場合でも、格子の損傷部位の周囲に位置するマイクロセンサにより、発生する可能性がある不良に充分に近い部位の監視が常に可能になるようにして不良が実際に検出されるようにする。
【００４３】
本発明の特定の実施形態では、マイクロセンサ３から発信された電気信号のインタフェース電子機器１０への転送モードはインターライン転送モードである。各マイクロセンサラインの上に保存ライン２３が配置される。信号は一時的にこの保存ライン２３内に保存される。次に保存ラインの内容がパラレルモードによりインタフェース電子機器１０に転送される。次に電気信号がシリアルで記録メモリ１１側に回収される。
【００４４】
電気信号の転送モードの一変形形態では、電気信号を直接インタフェース電子機器１０に送信するよう、各マイクロセンサが直接アドレスされる。
【００４５】
マイクロセンサ３によって測定された電気信号を自動的に処理するために、検査装置は、測定した振動波に特徴的な電気信号をデジタル値に変換し、マイクロセンサにより測定された振動波から構造体内に不良が存在することにより生じる振動波を求めるための、図４に概略図を示すような演算システム１３をさらに備える。演算システムはたとえばマイクロプロセッサシステムである。
【００４６】
図４に示す本発明の好ましい実施形態では、演算システムはフレキシブルハウジング２に組み込まれていないため、装置は、無線または赤外線ワイヤレスリンクを使用することにより記録メモリ１１内に記録された電気信号を演算システム１３に送信するための、図３において符号１２を付した送信手段を含む。これらの送信手段はたとえば、フレキシブルハウジングに組み込まれ好ましくはある固定された周波数であって、振動を表す電気信号を送信しても、検査装置以外の装置による他のデータの送信に干渉しないよう選択された周波数で作動するトランスポンダを含む。
【００４７】
演算システムは、記録メモリからのアナログ電気信号をデジタル値に変化するためのアナログ／デジタル変換器を含むのが好ましい。次にこれらのデジタル値は、検出された振動と発生した電荷との間の関係を確立する理論モデルまたは実験モデルが組み込まれるのが有利である演算手段により振動波に変換される。
【００４８】
マイクロセンサによって測定された振動波から、構造体内に不良が存在することによって生じる振動の変化を求めるために、本システムは、マイクロセンサによって測定された振動波と基準振動波の間の振幅および周波数の比較試験を行うための解析手段を含む。そのため、演算システムは構造体の基準振動波のマップのデータベースが記録されているメモリを含む。基準マッピングは、検査装置によってカバーされる部位の挙動に対するあらかじめ決められた比較モデルを構成するものである。このマップは基準構造体上であらかじめ設定することができる。基準構造体とは、たとえばその製造ラインの出口にあって全ての品質認定ステップに合格した構造体のように、不良を含まないと判断された構造体を意味する。解析手段が基準振動波と測定された振動波の間の振幅の比較試験を行って、基準振動波と測定振動波の間で求められた微分値が閾値を超えると、解析手段により状態信号Ｓが生成される。
【００４９】
この振幅における比較はスペクトル解析で補完されることが有利である。たとえば、解析手段は、基準振動波の周波数表示と測定振動波の周波数表示を比較することにより振動の周波数表示を得るために測定振動波のフーリエ変換を最初に行い、次に解析手段により、構造体内に不良が存在することにより発生する振動波に相当するスペクトル線が抽出され、解析手段は第２状態信号Ｓ’を生成する。
【００５０】
スペクトル解析により、検出した不良の性状を識別ができるのが有利である。通常、振動スペクトルは一式の輝線を含む。不良に相当する輝線を容易に同定し、検出した不良の種類に従って分類するために、スペクトル構成のライブラリも演算システムのメモリ内に登録される。
【００５１】
状態信号ＳおよびＳ’、ならびに不良の性状、不良の寸法および不良の位置など全ての情報は演算システムから、たとえば情報を表示するための表示画面２２およびオペレータにメンテナンスを知らせるための光および／または音による指示装置２０を含むアラーム手段１４に送信される。
【００５２】
メモリ１１内に記録されている電気信号の演算システムへの送信は、たとえば飛行機のフライトの終了時に自動的に行われるようプログラムすることができる。またこの送信はメンテナンスオペレータが飛行機の点検時に検査装置に問い合わせることにより手動で行うこともできる。
【００５３】
本発明の別の実施形態では、演算システム１３がフレキシブルハウジング２に直接組み込まれ、インタフェース電子機器１０と記録メモリ１１の間に接続される。この実施形態では、演算システム１３はインタフェース電子機器１０から電気信号を直接受信し、状態信号ＳおよびＳ’ならびに不良に関する情報のみを記録メモリ１１に送信する。オペレータは点検時、装置に問い合わせ、無線または赤外線ワイヤレスリンクを使用して、検査装置のメモリに記録されている状態信号および情報をアラーム手段１４にダウンロードする。
【００５４】
構造体のリアルタイム検査では、検査装置はたとえば飛行機が地上にはいなくなった時に起動されるようプログラムされ、次に、時間の経過にともないマップを作成するよう、所定の時間中、たとえば５分毎など一定の間隔で測定を行う。このように、検査装置により、部品から発せられる振動波の界の変化を求めるための時間の経過にともなう被監視部位のマッピングが可能になる。
【００５５】
ブレードの格子はマイクロエレクトロニクスの分野において既知の手法により作製される。ブレードの格子はたとえばＵＶフォトリソグラフィの手法により得ることができる。図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃはフォトリソグラフィの手法によるブレードの実施例を示す。圧電フィルム１７がケイ素またはガラスタイプの硬質基板１６上に配置され、フィルム１７の厚さは数十ナノメートルから数十ミクロンとすることができる。たとえば樹脂１９のような感光フィルムは圧電フィルム上に配置され、マスク１８を通してＵＶ照射を受ける。図５Ｂは、現像溶媒の浴に浸漬され金属化された後のユニットを示す図である。このとき圧電フィルム１７の表面は、圧電フィルムの表面上に付着された金属ゾーンと樹脂ゾーンとを含む。
【００５６】
樹脂ゾーンは溶媒浴内で消滅しながら表面に付着された金属を除去することにより、必要とする金属モチーフを圧電フィルム１７の表面上に残し、これらのモチーフがドライエッチングステップでマスクを構成する。付着金属は圧電フィルム１７のエッチングレートよりもはるかに遅いエッチングレートを有するため、エッチング時間およびエッチング速度を管理し、金属マスクを通してドライエッチングを行うことにより、一定間隔で配置されたブレードの格子が作製される。ブレードの幅は数十ナノメートルから数ミクロンとすることができ、ブレード間のピッチは数十ナノメートルから数ミクロンとすることができる。
【００５７】
このようにして得られたブレードの格子を２つのプレート８、９の間に配置し、次に、マイクロセンサ３を作製するためにこの格子をフレキシブルハウジング２内に組み込むために、固定した第１導電プレート８を導電接着材７によりブレードの格子上に配置する。次に、レーザによるアブレーションにより硬質基板１６を除去することができる。次に、導電接着材７によりブレードの格子が第２プレート９に固定される。最終ステップでは接着材によりユニットをフレキシブルハウジング２に固定する。
【００５８】
図６は、このようにして得られた２つの導電プレート８、９の間にサンドイッチ状にはさまれた圧電ブレードの格子１７の断面図である。このようにして作製されたマイクロセンサは、次に、たとえば図３に示すようなマイクロセンサの格子を作製するために等間隔に配置される。圧電ブレードを作製するために使用する材料はたとえばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）タイプの圧電材料のフィルム１７である。圧電ブレード６は、高い圧電係数、ならびに、材料が圧電性を失い装置がその動作に達する温度領域で作動できるような温度である充分に高いキュリー温度を有する材料から作製されるのが好ましい。
【００５９】
圧電ブレードは、不動位置の周囲の構造体のマクロシフトにより発生する低周波振動波および材料の内部マイクロシフトにより発生する高周波も受信するようになされている。
【００６０】
フレキシブルハウジングに組み込まれたその他の全ての電子構成部品は、ケイ素またはガラスなど硬質基板上でのマイクロ製造技術であってここでは可塑性基板に移植された製造技術を基にして作製される。マイクロ製造プロセス中に用いられる温度はプラスチック基板を破壊する可能性があり、したがってこの温度では構成部品をフレキシブル基板上に直接作製することはできない。この技術的問題を解決するために現在提案されている解決方法の１つは、まず、ガラス上に付着させた基板上に構成部品を作製するというものである。保護の役割を果たす別のガラス層が可溶性接着材により構成部品上に固定され、次に、レーザアブレーションにより、硬質基板がスタック部分から取り除かれる。次に構成部品がプラスチック基板に押圧され、永久接着材によりこの基板に固定され、ガラス保護部分が取り除かれる。
【００６１】
本装置の特定の実施形態によれば、検査装置の厚さは５０μｍ以下であり、一辺が約１０×１０ｃｍの表面を有する。各マイクロセンサの大きさは１００μｍ程度であり、２つのマイクロセンサ間の距離は１０μｍ程度である。
【００６２】
図７は飛行機１５の構造体の表面上に配設された本発明による複数の検査装置の格子を含む概略図である。飛行機は地上にあり、検査装置網は、飛行機の一回のフライトまたは複数回のフライトの間に記録された信号を、ここでは表示画面および音による指示装置２０を持つたとえばコンピュータを含むアラーム手段１４に接続された演算システム１３に送信する状態にある。
【００６３】
本装置は、圧電マイクロセンサの自己電源供給システムを含むのが有利であり、たとえば装置の少なくとも一行または一列のマイクロセンサが、構造体の振動の効果により少なくとも一行または少なくとも一列のマイクロセンサにより発生する電気エネルギーを保存するようになっている電気エネルギー蓄積装置２１に接続される。この蓄積装置は、検査装置に電源を供給するための電流の形態の電気エネルギーを再現する。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、航空機の構造体の検査という範囲内で説明したが、たとえば自動車、鉄道、造船または核など他の工業セクタにおける不良の存在を検出するために振動励起の発生源を受ける構造体を監視しなければならない場合にもその都度用いることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 検査装置
２ フレキシブルハウジング
３ マイクロセンサ
４ 被検査構造体
５ 被覆層
６ 圧電ブレード
７ 導電接着材
８ （第１）導電プレート
９ （第２）導電プレート
１０ インタフェース電子機器
１１ 記録メモリ
１２ 送信手段
１３ 演算システム
１４ アラーム手段
１５ 飛行機
１６ 硬質基板
１７ 圧電フィルム
１８ マスク
１９ 樹脂
２０ 指示装置
２１ 蓄積装置
２２ 表示画面（手段）
２３ 保存ライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造内に不良が存在することにより生じる異常振動を判定するために構造によって発生する振動波を測定する手段を備える振動解析による構造の非破壊検査装置に関するものである。測定手段は、被検査構造の表面上に接着することができるフレキシブルハウジング内に組み込まれる。本発明は航空機の構造体の非破壊検査（ＮＤＩ）に応用されるが、自動車、鉄道、造船、または原子力など加工部品の完全性の検査が重要である全ての工業部門において用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
航空機の利用および保守の範囲内では、構造体を構成する部品を損傷させることなく、クラックまたは亀裂によって構造体が損傷しているかどうかを判定することができる検査方法を用いることが必要である。用いる手法は非破壊検査（ＮＤＩ）という名称のもとにまとめられる。当該工業分野はこれらのＮＤＩ手法の性能の向上を要求しているため、ＮＤＩ手法は多数存在し常に進化している。航空輸送および土木工学の分野では、安全上の必要性およびコスト削減政策の双方を満足させるより高性能なＮＤＩ手法が常に求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって本発明は特に、航空機が飛行中である時に航空機の構造体内で発生する異常振動を検出することを目的とする。これらの振動は、航空機の構造体を構成する材料の中でのたとえば亀裂またはクラックの出現など構造体の中での不良の出現を示唆するものである場合がある。
【０００４】
たとえばＸ線ラジオグラフィまたは磁気誘導による検査手段が存在するが、これら手段は、ある構造体の不良を検出することはできるが、航空機構造体の場合、飛行機を固定せずに実施することは難しくまた不適切である。
【０００５】
また、亀裂の出現を検査するための目視検査手段も存在するが、一般的に、不良がもっと発達しやすい構造体は、複雑な固定要素または可動構造など接近が困難な構造体である。これらの手段では、亀裂が、作業者が直接接近できる表面まで到達する時しか亀裂を検出するができず、また目視検査手段では、構造体について有効な予知保全を行うことができない。
【０００６】
これらの手段は全て、検査装置を使用して飛行機の重要部分の点検を行うにあたり航空機が地上で固定されることを必要とする。そのため、比較的長い検査時間と、有資格作業の立会が必須であり、その結果、比較的高い保守コストが生じる。
【０００７】
本装置の設計者が知る限り、たとえば、航空機構造体などの構造体の状態をその全使用期間にわたり検査することができ、特に飛行中の航空機構造体の良好性の全体的診断を行うことができる高性能な手段は現在のところ存在しない。
【０００８】
本発明は、構造体の振動挙動を局部的に測定することにより、前記構造体の全使用期間にわたってその構造の良好性を監視することができるそのような検査に適合した装置を提供する。
【０００９】
そのような装置について解決すべき課題は
−被検査構造体に接近可能であるか否かに関わらずそれら構造体の表面上に容易に貼付することができるようにされ、きわめて軽量および小型であり、かつその作動に必要な電力が少ない非破壊検査手段を提供すること、
−可能な限り早期に不良の出現を検出することにより予知保全を行うため、被検査構造体の使用期間中これらの構造体上に常時設置するのに適し、その結果、作業の日程を組み、より低コストで修理を行うことができ、構造体について最大の安全性が保証される検査手段を提供すること、
−検査の自動的管理が可能であり、作業者の仕事を最大限に低減して保守コストを低減するために、構造体の良好性について完全な診断を行うことができる検査手段を提供すること、
である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的のため、本発明は、不良を含む可能性がある構造体の非破壊検査装置を提供する。本発明によれば、前記装置は、前記構造体の表面の種々の点において前記構造体によって発せられる振動波の測定手段を備え、検査すべき前記構造体上に接着されるようになっているフレキシブルハウジング内に前記測定手段が組み込まれる。
【００１１】
前記振動波測定手段は、構造体の表面における振動波のマップを生成することができる一式のマイクロセンサを含む。
【００１２】
検出が求められる最小寸法を有する不良が存在することにより生じる振動波の振動を検出することができるようマイクロセンサの寸法および配置が決定される。
【００１３】
本発明によれば、検出手段は行列のマトリクス状に編成された圧電マイクロセンサであり、前記マイクロセンサは、前記構造体から発せられた前記振動波を電気信号に変換する。
【００１４】
本発明によれば、本装置は、前記検出および測定手段を記録メモリに接続するインタフェース電子機器を備え、有利には一体型検査装置が作製されるよう前記インタフェース電子機器および前記メモリも前記フレキシブルハウジング内に組み込まれる。
【００１５】
各マイクロセンサは、構造体から発せられる振動波を電気信号に変換するために、２つの導電プレートの間に配置された圧電ブレードの格子を含み、前記ブレードの端部は導電接着材により前記プレートに固設され、２つのプレートのうちの一方は前記フレキシブルハウジングに固設され、前記２つのプレート自体も前記インタフェース電子機器に接続される。
【００１６】
検査装置は、マイクロセンサにより測定された振動波を基にして構造体内に不良が存在することにより生じる振動波を自動的求めるためのマイクロプロセッサシステムなどの演算システムを備える。
【００１７】
演算システムがフレキシブルハウジング内に組み込まれない実施形態では、前記検査装置は、メモリ内に記録された振動波を表す電気信号を、ワイヤレスリンク、無線、赤外線を使用して、前記演算システムに送信するための送信手段を含む。
【００１８】
演算システムがフレキシブルハウジング内に組み込まれる別の実施形態では、前記演算システムは、前記インタフェースと記録メモリとの間に接続される。
【００１９】
演算システムの一実施形態では、演算システムは、単数または複数の構造体の基準振動波の少なくとも１つのマップを含むメモリと、検査装置から送信される電気信号を振動波に変換する演算手段と、基準振動波に対する、マイクロセンサによって測定された前記振動波の微分解析およびスペクトル解析手段とを有する。
【００２０】
特定の実施形態によれば、微分解析手段は、基準振動波とマイクロセンサによって測定された振動波の間の微分値が閾値を超えたという事実に特徴的な状態信号Ｓを生成する手段を含む。
【００２１】
別の特定の実施形態によれば、前記スペクトル解析手段は、基準振動波の周波数表示に対する、マイクロセンサによって測定された振動波の周波数表示が、前記構造体内に不良が存在することにより発生する異常振動波のスペクトル線を含むという事実に特徴的な状態信号Ｓ’を生成する手段を含む。
【００２２】
上で説明した実施形態によれば、生成された状態信号ＳおよびＳ’は演算システムによりアラーム手段に送信されるか、検査システムの記録メモリ内に記録され、次に、ワイヤレス、無線または赤外線リンクを使用してアラーム手段に送信される。
【００２３】
アラーム手段はたとえば表示手段ならび光および／または音による指示装置を含む。
【００２４】
圧電ブレードは低周波振動波および高周波振動波を検出するようになされているのが有利である。
【００２５】
検査装置は、前記マイクロセンサの少なくとも一行または一列が、構造体の振動の効果により少なくとも一行または少なくとも一列のマイクロセンサにより発生する電気エネルギーを保存し検査装置に電源を供給するための電流の形態の電気エネルギーを再現するようになっている電気エネルギー蓄積装置に接続されるような電源供給システムを含むのが有利である。
【００２６】
本発明のその他の特徴および長所は添付の図面を参照して行う以下の説明を読むことにより、よりよく理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】被検査構造の表面を覆う本発明の一実施形態による圧電マイクロセンサの格子を備える検査装置であってそれ自身も塗装層に覆われている装置の断面概略図である。
【図２】２つのプレート間に配置された圧電ブレードの格子を備える図１の圧電マイクロセンサであってフレキシブルハウジングに組み込まれたマイクロセンサの部分断面概略図である。
【図３】検査装置の一実施形態を示す同装置の上面の概略図である。
【図４】遠隔地に配置された演算システムに電気信号を送信する作動位置にある図３の検査装置の一実施形態の概略図である。
【図５Ａ】ブレートの格子を得るためのＵＶフォトリソグラフィの一技術例の種々のステップの概略図である。
【図５Ｂ】ブレートの格子を得るためのＵＶフォトリソグラフィの一技術例の種々のステップの概略図である。
【図５Ｃ】ブレートの格子を得るためのＵＶフォトリソグラフィの一技術例の種々のステップの概略図である。
【図６】フレキシブルハウジングに組み込まれたブレードの格子の断面概略図である。
【図７】飛行機の飛行中に記録された信号の送信位置にある、地上にある飛行機の構造体の表面上に配置された検査装置網の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
飛行機の通常動作中、特に飛行中は、種々のエネルギー発生源により飛行機の種々の構造が振動励起される。たとえば推進装置の圧力波は、応答が構造体に特有な前記構造体の振動モードを励起する。たとえば、これらの構造内に亀裂または不規則性など構造上の異常が発生した結果、構造が変化すると、構造の振動応答が変化する。対応する振動が励起源の構造振動に重畳される。振動発生源の時間的およびスペクトル分析により振動特性を抽出することおよび不良発生の原因となる可能性のある異常モードの存在を検出することができる。一般的に、振動構造に特徴的な信号には２つのカテゴリがある。すなわち、ある不動位置の周囲の構造のマクロ変位量（マクロスコピックなスケールでの変形）を表す０ＫＨｚからおおむね２５ＫＨｚまでの低周波数帯内の低周波振動波と、構造を構成する材料の内部のミクロスコピックなスケールでの変位量（ミクロスコピックな変形）を表すおおむね２０ＫＨｚから数ＭＨｚまでの帯内の高周波である。
【００２９】
低周波振動波を解析することにより力学的原因による不良の存在を検出することができる一方、高周波振動波を解析することにより亀裂など小寸法の不良、さらには通常は進行性の腐食に関連する不良の発生開始を検出するともに、これらの不良の進行を追跡することができる。
【００３０】
図１に、構造体内に不良が存在することにより発生する振動波を検出し測定するための本発明による構造体４の非破壊検査装置を示す。
【００３１】
同装置は、前記構造体により構造体の表面の種々の点で発生される振動波の測定手段３が組み込まれたフレキシブルハウジング２を備える。フレキシブルハウジング２はたとえば、構造体の形状に合わせて装置を被検査構造体の表面上に固定することができる可塑材料で作製される。
【００３２】
検査装置１のフレキシブルハウジングは接着材により被検査構造体４の表面に固設される。
【００３３】
この装置は、亀裂が発生する可能性がある構造体の重要な部位に固定されるのが好ましい。本装置は、航空機上では、たとえばエルロンの固定部位、胴体を構成するパネルの接続部位、たとえばエンジンの固定要素など重要な固定要素のところに位置する重要であるとみなされる部位上に配置することができる。
【００３４】
この検査装置１は、同検査装置１に被覆されるようになるたとえば塗装層とすることができる被覆層５を受け入れる構成になっているのが有利である。
【００３５】
測定手段は、好ましくは行および列のマトリックス状に編成された圧電マイクロセンサ３の格子を含む。各マイクロセンサは、それが配置されている構造体から受信する振動波を電気信号に変換することができる。
【００３６】
図２は格子のマイクロセンサのうちの１つの断面概略図である。マイクロセンサは一式の圧電ブレード６を備える。前記一式のブレードは２つの導電プレート８、９間に配設される。
【００３７】
各ブレードの端部は導電性接着材７により２つの導電プレート８、９に固設され、この２つのプレートのうちの一方は、被検査構造体の一部位の表面を覆うようになっているフレキシブルハウジング２に固設される。
【００３８】
被検査構造体が振動すると、圧電ブレードは、マイクロセンサが設置されている構造体の点と同じ周波数で振動する。ブレードは変形することにより圧電効果により帯電する。ブレードの端部に接続された２つの導電プレート８、９により、電荷によりブレード上に発生した電気信号を回収することが可能である。
【００３９】
図３は本発明の１つの特定な実施形態による検査装置の上面概略図であり、ここではたとえば行３ｌおよび列３ｃのマトリックス状に編成された圧電マイクロセンサ３の５６の格子を含むほぼ長方形の形状を有する。また本装置は、マイクロセンサ３の格子を記録メモリ１１に接続するインタフェース電子機器１０を備えるのが有利である。電子機器１０およびメモリ１１は、有利には一体型の検査装置が実現されるよう、フレキシブルハウジング２に組み込まれるのが好ましい。
【００４０】
各マイクロセンサのプレート８、９が収集する電気信号はインタフェース電子機器１０に送信されるが、電子機器は前記電気信号の増幅手段を含むのが好ましい。増幅された信号は次に記録メモリ１１に送られる。インタフェース電子機器１０は、図３に示す装置の実施形態におけるマイクロセンサの行の端部に配設される。別の実施形態ではインタフェース電子機器をマイクロセンサの列の端部に配設することができるが、本発明の範囲内では、マイクロセンサとインタフェース機器との間における他の相対装置も可能である。
【００４１】
各マイクロセンサ３は、マイクロセンサがある場所における構造体の振動に関する情報をもたらすが、マイクロセンサを分布させることにより前記構造体の表面における振動波のマッピングを得ることができ、その結果、マイクロセンサの位置に応じて、振動波の局所的変化をもたらす構造体の不良の位置を求めることができる。
【００４２】
不良の位置を正確に求めるために、マイクロセンサ間のピッチは検出する最小の不良の寸法よりも小さな値に設定して、不良の位置の識別が可能になるようにするとともにマイクロセンサの格子が局所的に損傷した場合でも、格子の損傷部位の周囲に位置するマイクロセンサにより、発生する可能性がある不良に充分に近い部位の監視が常に可能になるようにして不良が実際に検出されるようにする。
【００４３】
本発明の特定の実施形態では、マイクロセンサ３から発信された電気信号のインタフェース電子機器１０への転送モードはインターライン転送モードである。各マイクロセンサラインの上に保存ライン２３が配置される。信号は一時的にこの保存ライン２３内に保存される。次に保存ラインの内容がパラレルモードによりインタフェース電子機器１０に転送される。次に電気信号がシリアルで記録メモリ１１側に回収される。
【００４４】
電気信号の転送モードの一変形形態では、電気信号を直接インタフェース電子機器１０に送信するよう、各マイクロセンサが直接アドレスされる。
【００４５】
マイクロセンサ３によって測定された電気信号を自動的に処理するために、検査装置は、測定した振動波に特徴的な電気信号をデジタル値に変換し、マイクロセンサにより測定された振動波から構造体内に不良が存在することにより生じる振動波を求めるための、図４に概略図を示すような演算システム１３をさらに備える。演算システムはたとえばマイクロプロセッサシステムである。
【００４６】
図４に示す本発明の好ましい実施形態では、演算システムはフレキシブルハウジング２に組み込まれていないため、装置は、無線または赤外線ワイヤレスリンクを使用することにより記録メモリ１１内に記録された電気信号を演算システム１３に送信するための、図３において符号１２を付した送信手段を含む。これらの送信手段はたとえば、フレキシブルハウジングに組み込まれ好ましくはある固定された周波数であって、振動を表す電気信号を送信しても、検査装置以外の装置による他のデータの送信に干渉しないよう選択された周波数で作動するトランスポンダを含む。
【００４７】
演算システムは、記録メモリからのアナログ電気信号をデジタル値に変化するためのアナログ／デジタル変換器を含むのが好ましい。次にこれらのデジタル値は、検出された振動と発生した電荷との間の関係を確立する理論モデルまたは実験モデルが組み込まれるのが有利である演算手段により振動波に変換される。
【００４８】
マイクロセンサによって測定された振動波から、構造体内に不良が存在することによって生じる振動の変化を求めるために、本システムは、マイクロセンサによって測定された振動波と基準振動波の間の振幅および周波数の比較試験を行うための解析手段を含む。そのため、演算システムは構造体の基準振動波のマップのデータベースが記録されているメモリを含む。基準マッピングは、検査装置によってカバーされる部位の挙動に対するあらかじめ決められた比較モデルを構成するものである。このマップは基準構造体上であらかじめ設定することができる。基準構造体とは、たとえばその製造ラインの出口にあって全ての品質認定ステップに合格した構造体のように、不良を含まないと判断された構造体を意味する。解析手段が基準振動波と測定された振動波の間の振幅の比較試験を行って、基準振動波と測定振動波の間で求められた微分値が閾値を超えると、解析手段により状態信号Ｓが生成される。
【００４９】
この振幅における比較はスペクトル解析で補完されることが有利である。たとえば、解析手段は、基準振動波の周波数表示と測定振動波の周波数表示を比較することにより振動の周波数表示を得るために測定振動波のフーリエ変換を最初に行い、次に解析手段により、構造体内に不良が存在することにより発生する振動波に相当するスペクトル線が抽出され、解析手段は第２状態信号Ｓ’を生成する。
【００５０】
スペクトル解析により、検出した不良の性状を識別ができるのが有利である。通常、振動スペクトルは一式の輝線を含む。不良に相当する輝線を容易に同定し、検出した不良の種類に従って分類するために、スペクトル構成のライブラリも演算システムのメモリ内に登録される。
【００５１】
状態信号ＳおよびＳ’、ならびに不良の性状、不良の寸法および不良の位置など全ての情報は演算システムから、たとえば情報を表示するための表示画面２２およびオペレータにメンテナンスを知らせるための光および／または音による指示装置２０を含むアラーム手段１４に送信される。
【００５２】
メモリ１１内に記録されている電気信号の演算システムへの送信は、たとえば飛行機のフライトの終了時に自動的に行われるようプログラムすることができる。またこの送信はメンテナンスオペレータが飛行機の点検時に検査装置に問い合わせることにより手動で行うこともできる。
【００５３】
本発明の別の実施形態では、演算システム１３がフレキシブルハウジング２に直接組み込まれ、インタフェース電子機器１０と記録メモリ１１の間に接続される。この実施形態では、演算システム１３はインタフェース電子機器１０から電気信号を直接受信し、状態信号ＳおよびＳ’ならびに不良に関する情報のみを記録メモリ１１に送信する。オペレータは点検時、装置に問い合わせ、無線または赤外線ワイヤレスリンクを使用して、検査装置のメモリに記録されている状態信号および情報をアラーム手段１４にダウンロードする。
【００５４】
構造体のリアルタイム検査では、検査装置はたとえば飛行機が地上にはいなくなった時に起動されるようプログラムされ、次に、時間の経過にともないマップを作成するよう、所定の時間中、たとえば５分毎など一定の間隔で測定を行う。このように、検査装置により、部品から発せられる振動波の界の変化を求めるための時間の経過にともなう被監視部位のマッピングが可能になる。
【００５５】
ブレードの格子はマイクロエレクトロニクスの分野において既知の手法により作製される。ブレードの格子はたとえばＵＶフォトリソグラフィの手法により得ることができる。図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃはフォトリソグラフィの手法によるブレードの実施例を示す。圧電フィルム１７がケイ素またはガラスタイプの硬質基板１６上に配置され、フィルム１７の厚さは数十ナノメートルから数十ミクロンとすることができる。たとえば樹脂１９のような感光フィルムは圧電フィルム上に配置され、マスク１８を通してＵＶ照射を受ける。図５Ｂは、現像溶媒の浴に浸漬され金属化された後のユニットを示す図である。このとき圧電フィルム１７の表面は、圧電フィルムの表面上に付着された金属ゾーンと樹脂ゾーンとを含む。
【００５６】
樹脂ゾーンは溶媒浴内で消滅しながら表面に付着された金属を除去することにより、必要とする金属モチーフを圧電フィルム１７の表面上に残し、これらのモチーフがドライエッチングステップでマスクを構成する。付着金属は圧電フィルム１７のエッチングレートよりもはるかに遅いエッチングレートを有するため、エッチング時間およびエッチング速度を管理し、金属マスクを通してドライエッチングを行うことにより、一定間隔で配置されたブレードの格子が作製される。ブレードの幅は数十ナノメートルから数ミクロンとすることができ、ブレード間のピッチは数十ナノメートルから数ミクロンとすることができる。
【００５７】
このようにして得られたブレードの格子を２つのプレート８、９の間に配置し、次に、マイクロセンサ３を作製するためにこの格子をフレキシブルハウジング２内に組み込むために、固定した第１導電プレート８を導電接着材７によりブレードの格子上に配置する。次に、レーザによるアブレーションにより硬質基板１６を除去することができる。次に、導電接着材７によりブレードの格子が第２プレート９に固定される。最終ステップでは接着材によりユニットをフレキシブルハウジング２に固定する。
【００５８】
図６は、このようにして得られた２つの導電プレート８、９の間にサンドイッチ状にはさまれた圧電ブレードの格子１７の断面図である。このようにして作製されたマイクロセンサは、次に、たとえば図３に示すようなマイクロセンサの格子を作製するために等間隔に配置される。圧電ブレードを作製するために使用する材料はたとえばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）タイプの圧電材料のフィルム１７である。圧電ブレード６は、高い圧電係数、ならびに、材料が圧電性を失い装置がその動作に達する温度領域で作動できるような温度である充分に高いキュリー温度を有する材料から作製されるのが好ましい。
【００５９】
圧電ブレードは、不動位置の周囲の構造体のマクロシフトにより発生する低周波振動波および材料の内部マイクロシフトにより発生する高周波も受信するようになされている。
【００６０】
フレキシブルハウジングに組み込まれたその他の全ての電子構成部品は、ケイ素またはガラスなど硬質基板上でのマイクロ製造技術であってここでは可塑性基板に移植された製造技術を基にして作製される。マイクロ製造プロセス中に用いられる温度はプラスチック基板を破壊する可能性があり、したがってこの温度では構成部品をフレキシブル基板上に直接作製することはできない。この技術的問題を解決するために現在提案されている解決方法の１つは、まず、ガラス上に付着させた基板上に構成部品を作製するというものである。保護の役割を果たす別のガラス層が可溶性接着材により構成部品上に固定され、次に、レーザアブレーションにより、硬質基板がスタック部分から取り除かれる。次に構成部品がプラスチック基板に押圧され、永久接着材によりこの基板に固定され、ガラス保護部分が取り除かれる。
【００６１】
本装置の特定の実施形態によれば、検査装置の厚さは５０μｍ以下であり、一辺が約１０×１０ｃｍの表面を有する。各マイクロセンサの大きさは１００μｍ程度であり、２つのマイクロセンサ間の距離は１０μｍ程度である。
【００６２】
図７は飛行機１５の構造体の表面上に配設された本発明による複数の検査装置の格子を含む概略図である。飛行機は地上にあり、検査装置網は、飛行機の一回のフライトまたは複数回のフライトの間に記録された信号を、ここでは表示画面および音による指示装置２０を持つたとえばコンピュータを含むアラーム手段１４に接続された演算システム１３に送信する状態にある。
【００６３】
本装置は、圧電マイクロセンサの自己電源供給システムを含むのが有利であり、たとえば装置の少なくとも一行または一列のマイクロセンサが、構造体の振動の効果により少なくとも一行または少なくとも一列のマイクロセンサにより発生する電気エネルギーを保存するようになっている電気エネルギー蓄積装置２１に接続される。この蓄積装置は、検査装置に電源を供給するための電流の形態の電気エネルギーを再現する。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、航空機の構造体の検査という範囲内で説明したが、たとえば自動車、鉄道、造船または核など他の工業セクタにおける不良の存在を検出するために振動励起の発生源を受ける構造体を監視しなければならない場合にもその都度用いることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 検査装置
２ フレキシブルハウジング
３ マイクロセンサ
４ 被検査構造体
５ 被覆層
６ 圧電ブレード
７ 導電接着材
８ （第１）導電プレート
９ （第２）導電プレート
１０ インタフェース電子機器
１１ 記録メモリ
１２ 送信手段
１３ 演算システム
１４ アラーム手段
１５ 飛行機
１６ 硬質基板
１７ 圧電フィルム
１８ マスク
１９ 樹脂
２０ 指示装置
２１ 蓄積装置
２２ 表示画面（手段）
２３ 保存ライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不良（５）を含む可能性がある構造体（４）の非破壊検査装置（１）において、前記構造体の表面の種々の点において前記構造体によって発せられる振動波の測定手段を備え、検査すべき前記構造体上に接着されるようになっているフレキシブルハウジング（２）内に前記測定手段が組み込まれることを特徴とする装置。
【請求項２】
振動波測定手段（３）が、構造体（４）の表面における振動波のマップを生成することができる一式のマイクロセンサ（３）を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
検出が求められる最小寸法を有する不良（５）が存在することにより生じる振動波の振動を検出することができるようマイクロセンサ（３）の寸法および配置が決定されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記一式のマイクロセンサが、行および列のマトリクス状に編成された圧電マイクロセンサ（３）の格子を含み、前記マイクロセンサが前記振動波を電気信号に変換することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項５】
さらに前記装置が、前記マイクロセンサ（３）を記録メモリ（１１）に接続するインタフェース電子機器（１０）を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項６】
一体型検査装置が作製されるよう前記電子機器（１０）および前記メモリ（１１）が前記フレキシブルハウジング（２）内に組み込まれることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項７】
前記インタフェース電子機器（１０）がマイクロセンサの行の端部またはマイクロセンサの列の端部に配設されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項８】
各マイクロセンサが、圧電効果により帯電する２つの導電プレート（８、９）の間に配置された一式の圧電ブレード（６）を含み、前記ブレードの端部が導電接着材（７）により前記プレートに固設され、２つのプレートのうちの一方が前記フレキシブルハウジング（２）に固設され、前記ブレード（６）上の電荷により発生した電気信号を前記インタフェースに送信するために前記２つのプレート（８、９）が前記インタフェース電子機器（１０）に接続されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項９】
検査装置が、前記マイクロセンサ（３）により測定された振動波を基にして構造体内に不良（５）が存在することにより生じる振動波の変化を求めるためのマイクロプロセッサシステムなどの演算システム（１３）を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１０】
前記演算システム（１３）がフレキシブルハウジング（２）内に組み込まれず、前記検査装置が、メモリ（１１）内に記録された振動波を表す電気信号を、有線リンクまたはワイヤレスリンク、無線、赤外線を使用して、前記演算システム（１３）に送信するための送信手段（１２）を含むことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１１】
前記演算システム（１３）が前記フレキシブルハウジング（２）内に組み込まれ、前記インタフェース電子機器（１０）と前記記録メモリ（１１）との間に接続されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１２】
演算システム（１３）が、単数または複数の構造体の基準振動波の少なくとも１つのマップを含むメモリと、マイクロセンサにより生成された電気信号を振動波に変換する演算手段と、基準振動波に対する前記振動波の微分解析およびスペクトル解析手段とを有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１３】
基準構造体に関して基準振動波の前記少なくとも１つのマップがあらかじめ設定されることを特徴とする請求項１２に記載の検査装置。
【請求項１４】
基準振動波の前記少なくとも１つのマップがモデリングによりあらかじめ設定されることを特徴とする請求項１２に記載の検査装置。
【請求項１５】
前記微分解析手段が、基準振動波とマイクロセンサによって測定された振動波の間の微分値が閾値を超えたという事実に特徴的な状態信号Ｓを生成する手段を含むことを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１６】
前記スペクトル解析手段が、基準振動波の周波数表示に対する、マイクロセンサによって測定された振動波の周波数表示が、前記構造体内に不良が存在することにより発生する異常振動波のスペクトル線を含むという事実に特徴的な状態信号Ｓ’を生成する手段を含むことを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１７】
前記状態信号ＳおよびＳ’が前記演算システムによりアラーム手段（１４）に送信されることを特徴とする請求項１０、１２から１６のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１８】
生成された前記状態信号が、前記演算システムに接続された前記記録メモリ（１１）内に記録され、次に、有線、ワイヤレス、無線または赤外線リンクを使用してアラーム手段に送信されることを特徴とする請求項１１から１６のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１９】
前記アラーム手段（１４）が表示手段（２２）ならびに光および／または音による指示装置（２０）を含むことを特徴とする請求項１７または１８に記載の検査装置。
【請求項２０】
前記圧電ブレードが０ＫＨｚからおおむね２５ＫＨｚの周波数帯における低周波振動波を検出することができることを特徴とする請求項１から１９のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項２１】
前記圧電ブレードがおおむね２５ＫＨｚから数ＭＨｚの周波数帯における高周波振動波を検出することができることを特徴とする請求項１から２０のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項２２】
前記圧電ブレード（６）が高い圧電係数を有する材料で作製されることを特徴とする請求項１から２１のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項２３】
格子の前記ブレードが等間隔に配置されることを特徴とする請求項１から２２のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項２４】
前記検査装置の厚さが５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から２３のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項２５】
前記マイクロセンサの少なくとも一行または一列が、構造体の振動の効果により少なくとも一行または少なくとも一列のマイクロセンサにより発生する電気エネルギーを保存し検査装置に電源を供給するための電流の形態の電気エネルギーを再現するようになっている電気エネルギー蓄積装置（２１）に接続されるような圧電マイクロセンサの自己電源供給システムを含むことを特徴とする請求項１から２４のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項２６】
検査装置（１）の前記フレキシブルハウジング（２）が接着材により、被検査構造体（４）の表面に固設されることを特徴とする請求項１から２５のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１】
不良（５）を含む可能性がある構造体（４）の非破壊検査装置（１）において、前記構造体の表面の種々の点において前記構造体によって発せられる振動波の測定手段を備え、検査すべき前記構造体上に接着されるようになっているフレキシブルハウジング（２）内に前記測定手段が組み込まれることを特徴とする装置。
【請求項２】
振動波測定手段（３）が、構造体（４）の表面における振動波のマップを生成することができる一式のマイクロセンサ（３）を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
検出が求められる最小寸法を有する不良（５）が存在することにより生じる振動波の振動を検出することができるようマイクロセンサ（３）の寸法および配置が決定されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記一式のマイクロセンサが、行および列のマトリクス状に編成された圧電マイクロセンサ（３）の格子を含み、前記マイクロセンサが前記振動波を電気信号に変換することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項５】
さらに前記装置が、前記マイクロセンサ（３）を記録メモリ（１１）に接続するインタフェース電子機器（１０）を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項６】
一体型検査装置が作製されるよう前記電子機器（１０）および前記メモリ（１１）が前記フレキシブルハウジング（２）内に組み込まれることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項７】
前記インタフェース電子機器（１０）がマイクロセンサの行の端部またはマイクロセンサの列の端部に配設されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項８】
各マイクロセンサが、圧電効果により帯電する２つの導電プレート（８、９）の間に配置された一式の圧電ブレード（６）を含み、前記ブレードの端部が導電接着材（７）により前記プレートに固設され、２つのプレートのうちの一方が前記フレキシブルハウジング（２）に固設され、前記ブレード（６）上の電荷により発生した電気信号を前記インタフェースに送信するために前記２つのプレート（８、９）が前記インタフェース電子機器（１０）に接続されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項９】
検査装置が、前記マイクロセンサ（３）により測定された振動波を基にして構造体内に不良（５）が存在することにより生じる振動波の変化を求めるためのマイクロプロセッサシステムなどの演算システム（１３）を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１０】
前記演算システム（１３）がフレキシブルハウジング（２）内に組み込まれず、前記検査装置が、メモリ（１１）内に記録された振動波を表す電気信号を、有線リンクまたはワイヤレスリンク、無線、赤外線を使用して、前記演算システム（１３）に送信するための送信手段（１２）を含むことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１１】
前記演算システム（１３）が前記フレキシブルハウジング（２）内に組み込まれ、前記インタフェース電子機器（１０）と前記記録メモリ（１１）との間に接続されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１２】
演算システム（１３）が、単数または複数の構造体の基準振動波の少なくとも１つのマップを含むメモリと、マイクロセンサにより生成された電気信号を振動波に変換する演算手段と、基準振動波に対する前記振動波の微分解析およびスペクトル解析手段とを有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１３】
基準構造体に関して基準振動波の前記少なくとも１つのマップがあらかじめ設定されることを特徴とする請求項１２に記載の検査装置。
【請求項１４】
基準振動波の前記少なくとも１つのマップがモデリングによりあらかじめ設定されることを特徴とする請求項１２に記載の検査装置。
【請求項１５】
前記微分解析手段が、基準振動波とマイクロセンサによって測定された振動波の間の微分値が閾値を超えたという事実に特徴的な状態信号Ｓを生成する手段を含むことを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１６】
前記スペクトル解析手段が、基準振動波の周波数表示に対する、マイクロセンサによって測定された振動波の周波数表示が、前記構造体内に不良が存在することにより発生する異常振動波のスペクトル線を含むという事実に特徴的な状態信号Ｓ’を生成する手段を含むことを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１７】
前記状態信号ＳおよびＳ’が前記演算システムによりアラーム手段（１４）に送信されることを特徴とする請求項１０、１２から１６のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１８】
生成された前記状態信号が、前記演算システムに接続された前記記録メモリ（１１）内に記録され、次に、有線、ワイヤレス、無線または赤外線リンクを使用してアラーム手段に送信されることを特徴とする請求項１１から１６のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１９】
前記アラーム手段（１４）が表示手段（２２）ならびに光および／または音による指示装置（２０）を含むことを特徴とする請求項１７または１８に記載の検査装置。
【請求項２０】
前記圧電ブレードが０ＫＨｚからおおむね２５ＫＨｚの周波数帯における低周波振動波を検出することができることを特徴とする請求項１から１９のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項２１】
前記圧電ブレードがおおむね２５ＫＨｚから数ＭＨｚの周波数帯における高周波振動波を検出することができることを特徴とする請求項１から２０のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項２２】
前記圧電ブレード（６）が高い圧電係数を有する材料で作製されることを特徴とする請求項１から２１のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項２３】
格子の前記ブレードが等間隔に配置されることを特徴とする請求項１から２２のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項２４】
前記検査装置の厚さが５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から２３のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項２５】
前記マイクロセンサの少なくとも一行または一列が、構造体の振動の効果により少なくとも一行または少なくとも一列のマイクロセンサにより発生する電気エネルギーを保存し検査装置に電源を供給するための電流の形態の電気エネルギーを再現するようになっている電気エネルギー蓄積装置（２１）に接続されるような圧電マイクロセンサの自己電源供給システムを含むことを特徴とする請求項１から２４のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項２６】
検査装置（１）の前記フレキシブルハウジング（２）が接着材により、被検査構造体（４）の表面に固設されることを特徴とする請求項１から２５のいずれか１項に記載の検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２００９−５３７８３５（Ｐ２００９−５３７８３５Ａ）
【公表日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５１１４７３（Ｐ２００９−５１１４７３）
【出願日】平成１９年５月１６日（２００７．５．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０５４７５９
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１３５０５７
【国際公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【出願人】（５０１４４６２２８）エアバス・フランス (93)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１６日（２００７．５．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０５４７５９
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１３５０５７
【国際公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【出願人】（５０１４４６２２８）エアバス・フランス (93)
【Ｆターム（参考）】
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