JP2000162195A - Ultrasonic piping measuring device - Google Patents

Ultrasonic piping measuring device

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JP2000162195A
JP2000162195A JP10339790A JP33979098A JP2000162195A JP 2000162195 A JP2000162195 A JP 2000162195A JP 10339790 A JP10339790 A JP 10339790A JP 33979098 A JP33979098 A JP 33979098A JP 2000162195 A JP2000162195 A JP 2000162195A
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JP
Japan
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ultrasonic
pipe
head
water
measurement
Prior art date
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Pending
Application number
JP10339790A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Banrai
雄一 萬來
Hidenobu Hoshino
秀信 星野
Yutaka Arai
豊 新井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Gas Co Ltd
Tokyo Rigaku Kensa Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
Tokyo Rigaku Kensa Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Gas Co Ltd, Tokyo Rigaku Kensa Co Ltd filed Critical Tokyo Gas Co Ltd
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  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the measurement precision and working efficiency of measurement in the measurement by two-dimensional scanning of the surface of a piping. SOLUTION: In an ultrasonic measuring head 3, an emitting hole 30c communicating with a water-tight space 33 is reduced in diameter, so that the water filled in the water-tight space 33 is protruded from the emitting hole 30c by surface tension so as to form a protruding part. A regulating shaft 31 is regulated so that the protruding part of the water protruded from the emitting hole 30c makes contact with the surface of a piping 1. The ultrasonic beam from an ultrasonic probe 32 is converged toward the surface of the piping 1, and emitted through the emitting hole 30c.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、配管に対して超音
波を照射して、非破壊で配管の肉厚測定や探傷を行う超
音波配管測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic pipe measuring apparatus for irradiating ultrasonic waves to a pipe to non-destructively measure the thickness of the pipe and detect flaws.

【0002】[0002]

【従来の技術】配管の肉厚等を非接触で測定する超音波
測定装置として、従来、水噴流型の超音波測定ヘッドを
配管の軸方向と周方向に2次元的に走査させて測定を行
う装置が知られている。図5,図6にこの従来の超音波
測定装置を示す。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an ultrasonic measuring apparatus for measuring the thickness of a pipe in a non-contact manner, a water jet type ultrasonic measuring head is two-dimensionally scanned in the axial direction and the circumferential direction of the pipe. Devices for performing are known. 5 and 6 show this conventional ultrasonic measuring apparatus.

【0003】図5において、金属配管101に、この配
管の表面を2次元的に走査する走査機構102が着脱可
能に装着され、この走査機構102には超音波測定ヘッ
ド103が装着されている。測定に際しては、事前にポ
ンプ104を作動させて給水タンク105内の水を超音
波測定ヘッド103の先端から噴流させる。次に、パソ
コン109に測定開始を指示すると、予め入力された操
作手順に従って駆動回路106に指令が加えられ、駆動
用モータ102D,102Eが作動し、超音波測定ヘッ
ド103は金属配管101の表面を2次元的に走査す
る。
In FIG. 5, a scanning mechanism 102 for two-dimensionally scanning the surface of the metal pipe 101 is detachably mounted on the metal pipe 101, and an ultrasonic measuring head 103 is mounted on the scanning mechanism 102. At the time of measurement, the pump 104 is operated in advance, and water in the water supply tank 105 is jetted from the tip of the ultrasonic measurement head 103. Next, when the personal computer 109 is instructed to start measurement, a command is applied to the drive circuit 106 in accordance with a previously input operation procedure, the drive motors 102D and 102E are operated, and the ultrasonic measurement head 103 cleans the surface of the metal pipe 101. Scan two-dimensionally.

【0004】ここで、2次元的走査の所望の位置で、パ
ルサー/レシーバ107はパソコン109の指令によっ
て超音波測定パルスを超音波測定ヘッド103に加える
と共に超音波反射エコーを受信して、この受信信号を時
間計測回路108に出力する。時間計測回路108は反
射エコーパルス列間の時間を計数して結果をパソコン1
09に出力する。パソコン109はこの入力値を厚みに
換算して、その結果を数値および1次元又は2次元の画
像データとして表示装置110に出力するものである。
At a desired position in the two-dimensional scanning, the pulser / receiver 107 applies an ultrasonic measurement pulse to the ultrasonic measurement head 103 and receives an ultrasonic reflection echo according to a command from the personal computer 109, and receives the ultrasonic reflected echo. The signal is output to the time measurement circuit 108. The time measuring circuit 108 counts the time between the reflected echo pulse trains and outputs the result to the personal computer 1
09 is output. The personal computer 109 converts the input value into a thickness and outputs the result to the display device 110 as numerical values and one-dimensional or two-dimensional image data.

【0005】走査機構102について説明すると、金属
配管101に固定されたアダプタ102A上に軸方向走
査部102B及び回転走査部102Cが搭載されてい
る。軸方向走査部102Bでは、駆動用モータ102D
によって回転されるネジ軸の搬送作用によって超音波測
定ヘッド103が軸方向に移動する。また、回転走査部
102Cでは、駆動用モータ102Eの回転駆動によっ
て固定されたアダプタ102Aに対して回転走査部10
2Cを周方向に回転させるもので、この回転走査部10
2Cのフレームに固定された軸方向走査部102Bが回
転走査部102Cの回転に伴って周方向に平行移動する
ものである。ここで、アダプタ102Aは半割したリン
グ状部材であって、金属配管101を囲んでボルトによ
って着脱可能に固定されている。
The scanning mechanism 102 will be described. An axial scanning unit 102B and a rotary scanning unit 102C are mounted on an adapter 102A fixed to a metal pipe 101. In the axial scanning unit 102B, a driving motor 102D
The ultrasonic measuring head 103 moves in the axial direction by the transport action of the screw shaft rotated by the rotation. In the rotary scanning unit 102C, the rotary scanning unit 10A is fixed to the adapter 102A fixed by the rotational driving of the driving motor 102E.
2C is rotated in the circumferential direction.
The axial scanning unit 102B fixed to the 2C frame moves in the circumferential direction in parallel with the rotation of the rotary scanning unit 102C. Here, the adapter 102A is a half-split ring-shaped member, and is detachably fixed around the metal pipe 101 by bolts.

【0006】また、超音波測定ヘッド103について説
明すると、図6に示すように、水柱ノズル103Bの上
部に超音波探触子103Aが内蔵されており、ポンプか
ら注水口103Cを通って供給された水103Dがノズ
ル内及びノズルと金属配管101との間の間隙を埋め
て、超音波の伝搬経路を形成している。このため、超音
波測定ヘッド103と金属配管101は非接触で測定を
行うことができる。
[0006] To explain the ultrasonic measuring head 103, as shown in Fig. 6, an ultrasonic probe 103A is built in an upper part of a water column nozzle 103B, and supplied from a pump through a water inlet 103C. The water 103D fills the gap inside the nozzle and between the nozzle and the metal pipe 101 to form an ultrasonic wave propagation path. For this reason, the measurement can be performed without contact between the ultrasonic measurement head 103 and the metal pipe 101.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の超音波
測定装置では以下に示す問題がある。まず、超音波測定
ヘッドにおいて、測定時には水を常時噴出して超音波の
伝搬経路を形成している。これによると、配管の上面を
測定する際には重力方向に水を噴出するので超音波の伝
搬経路を均一に水で充填することができ精度の高い測定
が可能であるが、配管の側面や底面を測定する場合には
水の噴出方向と重力方向が異なるので、超音波の伝搬経
路に均一な状態で水を充填することが難しく、超音波の
伝搬経路に空気が混入して雑音となる反射波を生じさ
せ、精度の高い測定に困難をきたす問題がある。
The above-mentioned conventional ultrasonic measuring apparatus has the following problems. First, in the ultrasonic measurement head, water is constantly jetted out at the time of measurement to form an ultrasonic wave propagation path. According to this, when measuring the upper surface of the pipe, water is ejected in the direction of gravity, so that the propagation path of the ultrasonic wave can be uniformly filled with water, and highly accurate measurement is possible. When measuring the bottom surface, the direction of water ejection and the direction of gravity are different, so it is difficult to fill the ultrasonic propagation path with water in a uniform state, and air is mixed into the ultrasonic propagation path and noise occurs There is a problem that a reflected wave is generated, which makes it difficult to measure with high accuracy.

【0008】また、この水噴流型の超音波測定ヘッドで
は水が垂れ流し状態になるので、大量の水の供給が必要
であって不経済であると共に、測定環境が水浸しになる
ことでパソコンや表示装置等の電子機器が濡れないよう
な配慮が必要となり、測定作業を迅速に行ううえでの支
障となる。更に、走査機構において、アダプタを配管に
取り付けるのに時間がかかり、これも迅速な測定作業を
妨げる要因となる。
In addition, since the water jetting type ultrasonic measuring head is in a state where water drips, it is necessary to supply a large amount of water, which is uneconomical. Care must be taken to prevent the electronic equipment such as the device from getting wet, which hinders the quickness of the measurement operation. Furthermore, in the scanning mechanism, it takes time to attach the adapter to the pipe, which also hinders a quick measurement operation.

【0009】本発明は、上述の事情に対処するために提
案されたものであって、配管の表面を2次元的に走査し
て測定を行う超音波配管測定装置において、測定精度と
測定の作業効率を向上させることを目的とするものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to cope with the above-described circumstances. In an ultrasonic pipe measuring apparatus for performing measurement by scanning a pipe surface two-dimensionally, the measurement accuracy and the work of the measurement are described. The purpose is to improve efficiency.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による超音波配管測定装置は、第1発明とし
て、被測定対象の配管表面に向けて超音波ビームを出射
して反射エコーを受信する超音波探触子を備えた超音波
測定ヘッドと、前記配管表面に着脱可能に装着され前記
超音波測定ヘッドを前記配管表面の軸方向と周方向に2
次元的に走査させる走査機構及びその2次元位置情報を
把握する位置検出機構と、前記超音波測定ヘッドによっ
て受信した反射エコーを演算処理する演算処理装置とか
らなる超音波配管測定装置において、前記超音波測定ヘ
ッドは、ヘッド内の超音波伝搬経路に水が充填される水
密空間を備えると共に、該水密空間内の水が表面張力に
よって外部に凸部を形成する小孔を形成して該水の凸部
が前記配管表面に接するように前記配管表面との間隔を
調整する調整手段を備え、前記超音波ビームを集束させ
て前記小孔を出射孔とすることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an ultrasonic pipe measuring apparatus according to the present invention, as a first invention, emits an ultrasonic beam toward a pipe surface of an object to be measured and generates a reflected echo. An ultrasonic measuring head provided with an ultrasonic probe for receiving an ultrasonic wave; and an ultrasonic measuring head detachably mounted on the pipe surface, and two ultrasonic measuring heads in an axial direction and a circumferential direction of the pipe surface.
An ultrasonic pipe measuring apparatus comprising: a scanning mechanism for performing two-dimensional scanning, a position detecting mechanism for grasping two-dimensional position information of the scanning mechanism, and an arithmetic processing device for arithmetically processing a reflected echo received by the ultrasonic measuring head. The sound wave measurement head includes a watertight space in which water is filled in an ultrasonic wave propagation path in the head, and the water in the watertight space forms small holes that form a convex portion to the outside due to surface tension to form the water. An adjusting means for adjusting a distance between the convex portion and the surface of the pipe so that the convex portion is in contact with the surface of the pipe is provided, and the ultrasonic beam is focused so that the small hole serves as an emission hole.

【0011】第2発明として、第1発明における前記超
音波測定ヘッドには、前記水密空間に給排水する自動給
排水装置が装着されることを特徴とする。
As a second invention, the ultrasonic measuring head according to the first invention is provided with an automatic water supply / drainage device for supplying / draining water to / from the watertight space.

【0012】第3発明として、第1又は第2発明におけ
る前記走査機構は、前記超音波ヘッドを軸方向にスライ
ドさせるスライド軸と、該スライド軸を支持する枠部材
と、該枠部材を周方向に移動させる駆動輪及び2次元位
置情報を把握する位置検出機構とを備え、前記駆動輪は
前記配管表面に吸着する永久磁石を備えてなることを特
徴とする。
As a third invention, in the first or second invention, the scanning mechanism comprises a slide shaft for sliding the ultrasonic head in the axial direction, a frame member for supporting the slide shaft, and a frame member for supporting the slide member in the circumferential direction. , And a position detecting mechanism for grasping two-dimensional position information, wherein the drive wheel includes a permanent magnet that is attracted to the surface of the pipe.

【0013】上記第1〜第3発明の作用について説明す
る。
The operation of the first to third aspects will be described.

【0014】第1発明では、まず、超音波測定ヘッドに
おける探触子からの出射超音波ビームを集束して、被測
定対象である配管の表面で一点に集束する集束超音波ビ
ームを形成している。そして、この超音波ビームの伝搬
経路に水が充填される水密空間が形成される。さらに、
前記の超音波ビームが超音波測定ヘッドから出射する出
射孔は極小径の小孔として、水密空間内の水が表面張力
によってその出射孔から外部に凸部を形成するように構
成する。そして、この水の凸部がちょうど配管の表面に
接するように配管表面との間隙を調整する。
In the first invention, first, an ultrasonic beam emitted from a probe in an ultrasonic measuring head is focused to form a focused ultrasonic beam which is focused at one point on the surface of a pipe to be measured. I have. Then, a watertight space in which water is filled in the propagation path of the ultrasonic beam is formed. further,
The exit hole from which the ultrasonic beam exits from the ultrasonic measurement head is configured as an extremely small hole so that water in the watertight space forms a convex portion from the exit hole to the outside due to surface tension. Then, the gap with the pipe surface is adjusted so that the convex portion of the water just contacts the surface of the pipe.

【0015】これによって、超音波ビーム自体は配管の
表面で集束する不感帯の極めて小さいビームとすること
ができ、また、水を接触媒体としながら水を放出しない
超音波測定ヘッドを構成できる。この超音波測定ヘッド
によると、ヘッドを配管の周方向に回転走査させて姿勢
を変化させても、常に前記の水密空間には水を充填させ
ておくことができるので、ヘッドの姿勢変化によって超
音波の伝搬経路に空気が混入するといった不都合はな
く、安定した信頼性の高い測定が可能になる。また、ヘ
ッド自体は配管表面に対して非接触として、ヘッドの出
射孔から表面張力で突出した水の凸部が配管表面に接触
するようにしたので、ヘッドの寿命を長く保つことがで
きると共に、水を垂れ流すことなく接触媒体としての機
能を確保できる。
Thus, the ultrasonic beam itself can be a beam having a very small dead zone which is focused on the surface of the pipe, and an ultrasonic measuring head which does not emit water while using water as a contact medium can be constructed. According to this ultrasonic measurement head, even if the head is rotated and scanned in the circumferential direction of the pipe to change the posture, the watertight space can always be filled with water. There is no inconvenience that air enters the sound wave propagation path, and stable and reliable measurement can be performed. In addition, the head itself is not in contact with the pipe surface, so that the convex portion of water projecting from the output hole of the head by surface tension comes in contact with the pipe surface, so that the life of the head can be kept long, The function as a contact medium can be secured without dripping water.

【0016】第2発明では、上述の作用に加えて、前記
水密空間への給排水を自動給排水装置によって行うよう
にしたもので、水密空間内の水圧を一定に制御すること
が可能であると共に、仮に水密空間内に空気が混入した
としても速やかに空気を排除することができる。
According to the second aspect of the invention, in addition to the above-mentioned functions, the water supply and drainage to the watertight space is performed by an automatic water supply / drainage device, so that the water pressure in the watertight space can be controlled to be constant. Even if air enters the watertight space, the air can be quickly eliminated.

【0017】第3発明では、上述の作用に加えて、前記
の走査機構を超音波ヘッドを軸方向にスライドさせるス
ライド軸と該スライド軸を支持する枠部材と該枠部材を
周方向に移動させる駆動輪及び2次元位置情報を把握す
る位置検出機構(エンコーダーカウンタ)とを備えるよ
うに構成して、該駆動輪に配管表面に吸着する永久磁石
を備えてたものであって、走査機構を被測定対象である
配管の表面に速やかに装着することができ、測定作業の
作業効率を向上させることができる。
According to a third aspect of the present invention, in addition to the above-described operation, the scanning mechanism slides the ultrasonic head in the axial direction, a frame member supporting the slide shaft, and the frame member is moved in the circumferential direction. A drive wheel and a position detection mechanism (encoder counter) for grasping two-dimensional position information are provided, and the drive wheel is provided with a permanent magnet that is attracted to a pipe surface. It can be quickly mounted on the surface of the pipe to be measured, and the work efficiency of the measurement work can be improved.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、上記第1〜第3発明を含む
実施例を図面を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments including the first to third inventions will be described below with reference to the drawings.

【0019】図1は本発明の一実施例に係る超音波配管
測定装置のシステム構成図である。符号1は被測定対象
の配管、符号2は走査機構、符号3は超音波測定ヘッ
ド、符号4は制御装置、符号5は超音波測定ヘッドに対
して給排水を行う自動給排水装置、符号6は超音波探傷
装置、符号7はデータ収録・解析・エンコーダーカウン
ター制御装置、符号8は表示装置を示している。
FIG. 1 is a system configuration diagram of an ultrasonic pipe measuring apparatus according to one embodiment of the present invention. Reference numeral 1 denotes a pipe to be measured, reference numeral 2 denotes a scanning mechanism, reference numeral 3 denotes an ultrasonic measurement head, reference numeral 4 denotes a control device, reference numeral 5 denotes an automatic water supply / drainage device for supplying / draining water to / from the ultrasonic measurement head, and reference numeral 6 denotes a super Reference numeral 7 denotes a data recording / analysis / encoder counter control device, and reference numeral 8 denotes a display device.

【0020】配管1に、この配管1の表面を2次元的に
走査する走査機構2が着脱可能に装着され、この走査機
構2には超音波測定ヘッド3が装着されている。測定に
際しては、自動給排水装置5を作動させて超音波測定ヘ
ッド3への給排水を行う。次に、超音波探傷装置6の電
源を入れ、かつデータ収録、解析、エンコーダーカウン
ター制御装置7を測定可能状態にし、制御装置4に測定
開始を指示すると、予め入力された操作手順に従って走
査機構2が駆動し、超音波測定ヘッド3は配管1の表面
を2次元的に走査する。ここで、2次元的走査の所望の
位置で、超音波探傷装置6によって超音波測定固定パル
スを超音波測定ヘッド3に加えると共に超音波反射エコ
ーを受信して、この受信信号をデータ収録・解析装置7
に出力する。データ収録・解析装置7ではこの受信信号
を演算処理して配管の肉厚等を求め、その結果を数値お
よび1次元又は2次元の画像データとして表示装置8に
出力するものである。
A scanning mechanism 2 for two-dimensionally scanning the surface of the pipe 1 is detachably mounted on the pipe 1, and an ultrasonic measuring head 3 is mounted on the scanning mechanism 2. At the time of measurement, the automatic water supply / drainage device 5 is operated to supply / drain water to / from the ultrasonic measurement head 3. Next, when the power of the ultrasonic flaw detector 6 is turned on, the data recording, analysis, and the encoder counter controller 7 are enabled to be measured, and the control device 4 is instructed to start measurement, the scanning mechanism 2 is operated in accordance with a previously input operation procedure. Is driven, and the ultrasonic measurement head 3 two-dimensionally scans the surface of the pipe 1. Here, at a desired position of the two-dimensional scanning, the ultrasonic flaw detector 6 applies an ultrasonic measurement fixed pulse to the ultrasonic measurement head 3 and receives an ultrasonic reflection echo, and records and analyzes the received signal. Device 7
Output to The data recording / analyzing device 7 calculates the thickness of the pipe by processing the received signal, and outputs the result to the display device 8 as numerical values and one-dimensional or two-dimensional image data.

【0021】図2は、本発明の一実施例に係る超音波配
管測定装置の超音波測定ヘッド3を示す説明図である。
30はヘッド本体であり、このヘッド本体30の左右両
側には調整軸31が設けられる。調整軸31は、ヘッド
本体30の出射面30aと被測定対象である配管1の表
面との間隔及びヘッド本体30の傾きを調整するネジ調
整機構を有すると共に、配管1の表面と接する先端部分
にはボールベアリングが備えられ、ヘッド本体30が配
管1の表面上を円滑に摺動できるようにしている。ヘッ
ド本体30の上面30bには、超音波探触子32が装着
されている。超音波探触子32は、超音波ビームを配管
1の表面に出射し、また、配管1からの反射エコーを受
信して受信信号を上述のデータ収録・解析装置6に送信
している。超音波探触子32からの超音波伝搬経路には
超音波集束手段が設けられ、配管1に向けて出射される
超音波ビームは配管1の表面で1点に集束される。
FIG. 2 is an explanatory view showing an ultrasonic measuring head 3 of the ultrasonic pipe measuring apparatus according to one embodiment of the present invention.
Reference numeral 30 denotes a head body, and adjustment shafts 31 are provided on both left and right sides of the head body 30. The adjustment shaft 31 has a screw adjustment mechanism for adjusting the interval between the emission surface 30a of the head main body 30 and the surface of the pipe 1 to be measured and the inclination of the head main body 30. Is provided with a ball bearing so that the head body 30 can slide smoothly on the surface of the pipe 1. An ultrasonic probe 32 is mounted on the upper surface 30b of the head main body 30. The ultrasonic probe 32 emits an ultrasonic beam to the surface of the pipe 1, receives a reflected echo from the pipe 1, and transmits a received signal to the data recording / analyzing device 6 described above. An ultrasonic wave focusing means is provided on the ultrasonic wave propagation path from the ultrasonic probe 32, and the ultrasonic beam emitted toward the pipe 1 is focused on the surface of the pipe 1 at one point.

【0022】そして、ヘッド本体30内の超音波伝搬経
路には水が充填される水密空間33が形成されている。
また、ヘッド本体30の出射面30aには、集束された
超音波ビームを出射する出射孔30cが形成され、水密
空間33に連通している。さらに、水密空間33には給
水路34と排水路35が接続され、内部の空気を排除し
て水が充填されるようにしている。ここでは、ヘッド本
体30内での排水路35aの穴径をヘッド本体30内で
の給水路34aの穴径より大きくすることで、水密空間
33内の空気の排出を良好にしている。給水路34と排
水路35は上述の自動給排水装置5に接続される。
A watertight space 33 filled with water is formed in the ultrasonic wave propagation path in the head body 30.
An emission hole 30 c for emitting the focused ultrasonic beam is formed in the emission surface 30 a of the head main body 30, and communicates with the watertight space 33. Further, a water supply passage 34 and a drain passage 35 are connected to the watertight space 33 so that the inside air is excluded and the water is filled. Here, by making the hole diameter of the drain passage 35a in the head main body 30 larger than the hole diameter of the water supply passage 34a in the head main body 30, the air in the watertight space 33 is discharged well. The water supply channel 34 and the drainage channel 35 are connected to the automatic water supply / drainage device 5 described above.

【0023】上述の超音波測定ヘッド3によると、水密
空間33に連通する出射孔30cを小孔として、水密空
間33内に充填された水が表面張力によって出射孔30
cから凸部を形成して突出するようにしている。この凸
部が形成されるためには、出射孔30cの孔径を適正に
設定すると共に、水密空間33内の水圧を適正に設定す
るために給水路34或いは排水路35からの給水・排水
量を自動給排水装置5によって調整する必要がある。そ
して、出射孔30cから突出した水の凸部が配管1の表
面と接するように調整軸31が調整される。
According to the ultrasonic measuring head 3 described above, the water filled in the watertight space 33 is reduced by the surface tension so that the outlet hole 30c communicating with the watertight space 33 is made a small hole.
A projection is formed from c to protrude. In order to form the convex portion, the hole diameter of the exit hole 30c is set appropriately, and the amount of water supply / drainage from the water supply channel 34 or the drainage channel 35 is automatically set in order to properly set the water pressure in the watertight space 33. It is necessary to adjust by the plumbing device 5. Then, the adjustment shaft 31 is adjusted so that the convex portion of the water protruding from the emission hole 30c is in contact with the surface of the pipe 1.

【0024】図3は、本発明の一実施例に係る超音波配
管測定装置の走査機構2を示す説明図である。同図
(a)は上方から正面視した正面図、同図(b)は側面
図を示す。枠部材20にはスライド軸21が支持されて
おり、このスライド軸21には、軸方向にスライド自在
に超音波測定ヘッド3がスライド機構36を介して装着
される。また、枠部材20には軸方向駆動用のステッピ
ングモータ22と周方向駆動用のステッピングモータ2
3が搭載されている。
FIG. 3 is an explanatory view showing the scanning mechanism 2 of the ultrasonic pipe measuring device according to one embodiment of the present invention. FIG. 1A is a front view as viewed from above, and FIG. 1B is a side view. The frame member 20 supports a slide shaft 21, and the ultrasonic measurement head 3 is mounted on the slide shaft 21 via a slide mechanism 36 so as to be slidable in the axial direction. The frame member 20 includes a stepping motor 22 for driving in the axial direction and a stepping motor 2 for driving in the circumferential direction.
3 is installed.

【0025】軸方向の走査について説明する。枠部材の
一端にステッピングモータ22により駆動される駆動プ
ーリ24aが、他端には従動プーリ24bがあり、従道
プーリ24bに従道するエンコーダーカウンタ29が装
着されている。駆動プーリ24aと従動プーリ24bに
は駆動ベルト25が掛けられており、この駆動ベルト2
5の一部に上記のスライド機構36が装着されている。
24c,24cは駆動ベルト25を案内する中間プーリ
である。これによって、ステッピングモータ22を駆動
することによって、駆動ベルトが移動し、スライド機構
36をスライド軸に沿って移動させる。
The scanning in the axial direction will be described. A drive pulley 24a driven by the stepping motor 22 is provided at one end of the frame member, and a driven pulley 24b is provided at the other end, and an encoder counter 29 that follows the driven pulley 24b is mounted. A drive belt 25 is hung on the drive pulley 24a and the driven pulley 24b.
The slide mechanism 36 is mounted on a part of the slide 5.
24c, 24c are intermediate pulleys for guiding the drive belt 25. Thus, by driving the stepping motor 22, the drive belt is moved, and the slide mechanism 36 is moved along the slide axis.

【0026】周方向の走査について説明する。枠部材の
一端にステッピングモータ23により駆動される駆動プ
ーリ26a及び従動プーリ26bが装着されている。駆
動プーリ26aと従動プーリ26bには駆動ベルト27
が掛けられており、この駆動ベルト27によって駆動輪
28が回転駆動する。また、ステッピングモータ22,
23は上記の制御装置4からの信号によって制御され、
超音波測定ヘッド2を軸方向及び周方向に順次走査する
ことができる。ここで、上記の駆動輪28には永久磁石
が装着されており、これによって走査機構2全体を配管
表面に吸着させることができる。なお、周方向位置を認
識するために、周方向駆動輪28とは別に、永久磁石で
作られた従道車輪28’を設け、この従道車輪軸にエン
コーダ28aを装着してもよい。これにより、周方向従
道輪が滑っても、位置情報が正確に伝達される。
The scanning in the circumferential direction will be described. A drive pulley 26a and a driven pulley 26b driven by the stepping motor 23 are mounted on one end of the frame member. A driving belt 27 is provided on the driving pulley 26a and the driven pulley 26b.
, And the driving belt 28 is driven to rotate. Further, the stepping motor 22,
23 is controlled by a signal from the control device 4,
The ultrasonic measurement head 2 can be sequentially scanned in the axial direction and the circumferential direction. Here, a permanent magnet is mounted on the drive wheel 28, and this allows the entire scanning mechanism 2 to be attracted to the pipe surface. In order to recognize the circumferential position, a follower wheel 28 'made of a permanent magnet may be provided separately from the circumferential drive wheel 28, and an encoder 28a may be mounted on the follower wheel shaft. Thus, even if the circumferential follower wheel slips, the position information is transmitted accurately.

【0027】上述の実施例の作用を説明する。まず、走
査機構2を配管1の表面に装着する。これは、走査機構
2の駆動輪28を永久磁石の作用で配管1の表面に吸着
させるだけでよい。そして、走査機構2を駆動させて超
音波測定ヘッド3を配管表面に対して2次元的に走査し
ながら、配管1に対して肉厚等の測定を行う。図4は走
査手順の一例を示す説明図である。原点X=0、Y=0
(X:軸方向、Y:周方向)にある超音波測定ヘッド3
がステッピングモータ22の駆動によってX方向に一定
の間隔でステップ送りされ終点X=Xに到達すると、ス
テッピングモータ23の駆動によって駆動輪が回転して
走査機構2全体を周方向に移動させることで、超音波測
定ヘッド3がY方向に1ステップ送られる。次は逆向き
にX=0までステップ送りされ、X=0に到達するとY
方向に1ステップ送られる。このような動作を終点X=
X,Y=Yまで繰り返すことによって超音波測定ヘッド
3は配管1の表面に対して2次元的に走査される。
The operation of the above embodiment will be described. First, the scanning mechanism 2 is mounted on the surface of the pipe 1. This only requires the drive wheels 28 of the scanning mechanism 2 to be attracted to the surface of the pipe 1 by the action of the permanent magnet. Then, while the scanning mechanism 2 is driven and the ultrasonic measurement head 3 scans the pipe surface two-dimensionally, the pipe 1 is measured for thickness and the like. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the scanning procedure. Origin X = 0, Y = 0
(X: axial direction, Y: circumferential direction) Ultrasonic measuring head 3
Is driven stepwise at a constant interval in the X direction by the driving of the stepping motor 22 and reaches the end point X = X. By driving the stepping motor 23, the driving wheels rotate to move the entire scanning mechanism 2 in the circumferential direction. The ultrasonic measurement head 3 is moved one step in the Y direction. Next, it is stepped in the opposite direction until X = 0, and when it reaches X = 0, Y
It is sent one step in the direction. Such an operation is performed at the end point X =
By repeating X, Y = Y, the ultrasonic measurement head 3 is two-dimensionally scanned on the surface of the pipe 1.

【0028】測定に際しては、事前に自動給排水装置5
を作動させて、超音波測定ヘッド3の水密空間33内に
水を充填させて空気の排出を行う。そして、水密空間3
3内の水圧を調整して、超音波測定ヘッド3が周方向に
走査されても出射孔30cから常に表面張力による水の
凸部が形成されるようにする。この水の凸部が測定時に
配管1の表面と接触して接触媒体として作用する。
Before measurement, an automatic water supply and drainage device 5
Is operated to fill the water-tight space 33 of the ultrasonic measurement head 3 with water to discharge air. And watertight space 3
The water pressure in the inside 3 is adjusted so that a projection of water due to surface tension is always formed from the emission hole 30c even when the ultrasonic measurement head 3 is scanned in the circumferential direction. The convex portion of the water comes into contact with the surface of the pipe 1 at the time of measurement and acts as a contact medium.

【0029】これによると、超音波ビーム自体は配管1
の表面で集束する不感帯の極めて小さいビームとするこ
とができ、また、水を接触媒体としながら水を放出しな
い超音波測定ヘッド3を構成できる。この超音波測定ヘ
ッド3によると、ヘッドを配管1の周方向に走査させて
姿勢を変化させても、常に水密空間33には水を充填さ
せておくことができるので、ヘッドの姿勢変化によって
超音波の伝搬経路に空気が混入するといった不都合はな
く、安定した信頼性の高い測定が可能になる。
According to this, the ultrasonic beam itself is connected to the pipe 1
The beam can be formed as an extremely small beam with a dead zone converging on the surface of the surface, and the ultrasonic measurement head 3 which does not emit water while using water as a contact medium can be configured. According to the ultrasonic measurement head 3, even if the head is scanned in the circumferential direction of the pipe 1 to change the posture, the watertight space 33 can always be filled with water. There is no inconvenience that air enters the sound wave propagation path, and stable and reliable measurement can be performed.

【0030】また、ヘッド自体は配管1の表面に対して
非接触として、ヘッドの出射孔33cから表面張力で突
出した水の凸部が配管1の表面に接触するようにしたの
で、ヘッドの寿命を長く保つことができると共に、水を
垂れ流すことなく接触媒体としての機能を確保できる。
Further, the head itself is not in contact with the surface of the pipe 1, and the convex portion of water projecting from the exit hole 33c of the head by surface tension comes into contact with the surface of the pipe 1. Can be maintained for a long time, and the function as a contact medium can be ensured without flowing water.

【0031】更には、水密空間33への給排水を自動給
排水装置5によって行うようにしたので、水密空間33
内の水圧を一定に制御することが可能であると共に、仮
に水密空間33内に空気が混入したとしても速やかに空
気を排除することができる。
Further, since the water supply and drainage to the watertight space 33 is performed by the automatic water supply and drainage device 5, the watertight space 33 is provided.
The internal water pressure can be controlled to be constant, and even if air enters the watertight space 33, the air can be quickly removed.

【0032】また、走査機構2は超音波測定ヘッド3を
軸方向にスライドさせるスライド軸21とスライド軸2
1を支持する枠部材20と枠部材20を周方向に移動さ
せる駆動輪28とを備えるように構成して、駆動輪28
に配管1の表面に吸着する永久磁石を備えるように構成
したので、走査機構2を被測定対象である配管の表面に
速やかに装着することができ、測定作業の作業効率を向
上させることができる。
The scanning mechanism 2 includes a slide shaft 21 for sliding the ultrasonic measuring head 3 in the axial direction and a slide shaft 2.
1 and a drive wheel 28 for moving the frame member 20 in the circumferential direction.
Since the scanning mechanism 2 is configured to have a permanent magnet that is attracted to the surface of the pipe 1, the scanning mechanism 2 can be quickly mounted on the surface of the pipe to be measured, and the work efficiency of the measurement operation can be improved. .

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明は上記のように構成されるので、
次に記載する効果を奏する。 (1)超音波測定ヘッドが配管の軸回りに回転しても、
超音波の伝搬経路に空気が混入することがないので、安
定した信頼性の高い測定が可能となる。 (2)超音波測定ヘッドが水を放出しないので、測定機
器に対して防水を行う手間が省ける。 (3)走査機構の配管への着脱が容易となり、測定作業
の作業効率が向上する。 (4)超音波測定ヘッドは基本的には配管に対して非接
触であるため、ヘッドの長寿命かが可能となる。 (5)超音波ビームを配管の表面で集束させるので、不
感帯が極めて小さい。
Since the present invention is configured as described above,
The following effects are obtained. (1) Even if the ultrasonic measuring head rotates around the pipe axis,
Since air does not enter the propagation path of the ultrasonic wave, stable and reliable measurement can be performed. (2) Since the ultrasonic measuring head does not emit water, the trouble of waterproofing the measuring device can be omitted. (3) The attachment / detachment of the scanning mechanism to / from the pipe becomes easy, and the work efficiency of the measurement work is improved. (4) Since the ultrasonic measurement head is basically in non-contact with the pipe, it is possible to extend the life of the head. (5) Since the ultrasonic beam is focused on the surface of the pipe, the dead zone is extremely small.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る超音波配管肉厚測定装
置のシステム構成図である。
FIG. 1 is a system configuration diagram of an ultrasonic pipe wall thickness measuring device according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例に係る超音波配管肉厚測定装
置の超音波測定ヘッドを示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view showing an ultrasonic measuring head of the ultrasonic pipe wall thickness measuring device according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例に係る超音波配管肉厚測定装
置の走査機構を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view showing a scanning mechanism of the ultrasonic pipe thickness measuring device according to one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例による走査手順の一例を示す
説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a scanning procedure according to an embodiment of the present invention.

【図5】従来例の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional example.

【図6】従来例の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 配管 2 走査機構 3 超音波測定ヘッド 4 制御装置 5 自動給排水装置 6 超音波探傷装置 7 データ収録・解析・エンコーダーカウンター制御
装置 8 表示装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piping 2 Scanning mechanism 3 Ultrasonic measuring head 4 Control device 5 Automatic water supply / drainage device 6 Ultrasonic flaw detection device 7 Data recording / analysis / encoder counter control device 8 Display device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 豊 神奈川県横浜市神奈川区新子安2−7−18 Fターム(参考) 2F068 AA28 BB09 FF12 FF14 FF17 JJ13 NN02 NN04 2G047 AB01 BA03 BB05 BC07 BC18 DB12 EA09 EA10 EA11 GA01 GA06 GA19 GB24 GE02 GE03 GF18 GJ07 GJ16  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yutaka Arai 2-7-18 Shinkoyasu, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa F-term (reference) GA01 GA06 GA19 GB24 GE02 GE03 GF18 GJ07 GJ16

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定対象の配管表面に向けて超音波ビ
ームを出射して反射エコーを受信する超音波探触子を備
えた超音波測定ヘッドと、前記配管表面に着脱可能に装
着され前記超音波測定ヘッドを前記配管表面の軸方向と
周方向に2次元的に走査させる走査機構及びその2次元
位置情報を把握する位置検出機構と、前記超音波測定ヘ
ッドによって受信した反射エコーを演算処理する演算処
理装置とからなる超音波配管測定装置において、 前記超音波測定ヘッドは、ヘッド内の超音波伝搬経路に
水が充填される水密空間を備えると共に、該水密空間内
の水が表面張力によって外部に凸部を形成する小孔を形
成して該水の凸部が前記配管表面に接するように前記配
管表面との間隔を調整する調整手段を備え、前記超音波
ビームを集束させて前記小孔を出射孔とすることを特徴
とする超音波配管測定装置。
1. An ultrasonic measuring head having an ultrasonic probe for emitting an ultrasonic beam toward a surface of a pipe to be measured and receiving a reflected echo, the ultrasonic measuring head being detachably mounted on the pipe surface. A scanning mechanism for scanning the ultrasonic measurement head two-dimensionally in the axial direction and the circumferential direction of the pipe surface, a position detection mechanism for grasping the two-dimensional position information, and an arithmetic processing of a reflected echo received by the ultrasonic measurement head An ultrasonic pipe measuring apparatus comprising an arithmetic processing unit, wherein the ultrasonic measuring head includes a watertight space in which water is filled in an ultrasonic wave propagation path in the head, and the water in the watertight space is caused by surface tension. An adjusting means for forming a small hole that forms a convex portion on the outside and adjusting an interval with the pipe surface so that the water convex portion is in contact with the pipe surface is provided, and the ultrasonic beam is focused and Ultrasonic pipe measuring device, characterized in that the hole and the exit aperture.
【請求項2】 前記超音波測定ヘッドには、前記水密空
間に給排水する自動給排水装置が装着される請求項1記
載の超音波配管測定装置。
2. The ultrasonic pipe measuring device according to claim 1, wherein the ultrasonic measuring head is provided with an automatic water supply and drainage device for supplying and draining water to and from the watertight space.
【請求項3】 前記走査機構は、前記超音波ヘッドを軸
方向にスライドさせるスライド軸と、該スライド軸を支
持する枠部材と、該枠部材を周方向に移動させる駆動輪
及び2次元位置情報を把握する位置検出機構とを備え、
前記駆動輪は前記配管表面に吸着する永久磁石を備えて
なることを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波配
管測定装置。
3. The scanning mechanism includes a slide shaft for sliding the ultrasonic head in an axial direction, a frame member for supporting the slide shaft, a driving wheel for moving the frame member in a circumferential direction, and two-dimensional position information. And a position detection mechanism that grasps
3. The ultrasonic pipe measuring device according to claim 1, wherein the drive wheel includes a permanent magnet that is attracted to the pipe surface.
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