JP2000221076A - 超音波音速測定方法 - Google Patents
超音波音速測定方法Info
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- JP2000221076A JP2000221076A JP11022296A JP2229699A JP2000221076A JP 2000221076 A JP2000221076 A JP 2000221076A JP 11022296 A JP11022296 A JP 11022296A JP 2229699 A JP2229699 A JP 2229699A JP 2000221076 A JP2000221076 A JP 2000221076A
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- wave
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 縦波垂直探触子だけで且つ簡単に手間がかか
らずに測定することができる超音波音速測定方法を提供
する。 【解決手段】 円柱形の試料１４の側面に縦波垂直探触
子１０を当てて側面から円柱内に超音波を入射させ、縦
波垂直探触子１０から試料１４内を縦波で伝搬し円柱の
側面で反射して縦波垂直探触子１０に戻る、モード変換
を伴わないエコーＢ１と、縦波垂直探触子から試料内を
伝搬し円柱の側面で反射して円柱形状の円輪郭を内接す
る二等辺三角形をなす伝搬経路を通り反射毎に縦波から
横波、横波から縦波に変換されて縦波垂直探触子に戻
る、モード変換を伴うエコーＮ３’と、を検出し、モー
ド変換を伴わないエコーＢ１の伝搬時間から縦波音速Ｃ
Lを求め、さらに、モード変換を伴うエコーＮ３’の伝
搬時間の比率を求め、音速比ｘ＝ＣS／ＣL（ＣSは横波
音速）だけの関数である該比率から音速比ｘ及び横波音
速ＣSを求める。
らずに測定することができる超音波音速測定方法を提供
する。 【解決手段】 円柱形の試料１４の側面に縦波垂直探触
子１０を当てて側面から円柱内に超音波を入射させ、縦
波垂直探触子１０から試料１４内を縦波で伝搬し円柱の
側面で反射して縦波垂直探触子１０に戻る、モード変換
を伴わないエコーＢ１と、縦波垂直探触子から試料内を
伝搬し円柱の側面で反射して円柱形状の円輪郭を内接す
る二等辺三角形をなす伝搬経路を通り反射毎に縦波から
横波、横波から縦波に変換されて縦波垂直探触子に戻
る、モード変換を伴うエコーＮ３’と、を検出し、モー
ド変換を伴わないエコーＢ１の伝搬時間から縦波音速Ｃ
Lを求め、さらに、モード変換を伴うエコーＮ３’の伝
搬時間の比率を求め、音速比ｘ＝ＣS／ＣL（ＣSは横波
音速）だけの関数である該比率から音速比ｘ及び横波音
速ＣSを求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を用いた超
音波音速測定方法に関する。
音波音速測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】材料の音速は、超音波探傷を行う場合に
重要な数値であるが、探傷の場合ばかりではなく、その
材料のポアソン比ν、ヤング率Ｅ及び剛性率Ｇを求める
のにも使用されている。これら材料のν、Ｅ及びＧは機
械部品のばね、車軸、シャフト等においては重要な数値
であるため、一部の材料においては、音速を測定しν、
Ｅ及びＧを求めることにより、その材料を使用するかど
うかの判定を行っている。
重要な数値であるが、探傷の場合ばかりではなく、その
材料のポアソン比ν、ヤング率Ｅ及び剛性率Ｇを求める
のにも使用されている。これら材料のν、Ｅ及びＧは機
械部品のばね、車軸、シャフト等においては重要な数値
であるため、一部の材料においては、音速を測定しν、
Ｅ及びＧを求めることにより、その材料を使用するかど
うかの判定を行っている。
【０００３】平行した２面を有する形状の材料の縦波音
速測定は、標準試験片（鋼材）の縦波音速を基準として
縦波垂直探触子により現場において容易に求めることが
できる。図７は、その測定方法を表す説明図であり、符
号２４は、縦波音速が未知の材料であり、材料の長さを
Ｌｍｍとする。予め、超音波探傷装置の測定範囲を標準
試験片である鋼材で調整した後、材料２４の一端面に縦
波垂直探触子２０を当てて、超音波を材料２４内に垂直
に入射させ、他端面で反射してきた底面エコーのビーム
路程Ｗ（ｍｍ）を超音波探傷装置のモニターから読み取
る。目盛板上Ｗ（ｍｍ）の所に底面エコーが表示された
ときに、縦波音速ＣL（ｍ／ｓ）は、
速測定は、標準試験片（鋼材）の縦波音速を基準として
縦波垂直探触子により現場において容易に求めることが
できる。図７は、その測定方法を表す説明図であり、符
号２４は、縦波音速が未知の材料であり、材料の長さを
Ｌｍｍとする。予め、超音波探傷装置の測定範囲を標準
試験片である鋼材で調整した後、材料２４の一端面に縦
波垂直探触子２０を当てて、超音波を材料２４内に垂直
に入射させ、他端面で反射してきた底面エコーのビーム
路程Ｗ（ｍｍ）を超音波探傷装置のモニターから読み取
る。目盛板上Ｗ（ｍｍ）の所に底面エコーが表示された
ときに、縦波音速ＣL（ｍ／ｓ）は、
【０００４】
【数３】 から求められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一方、横波音速測定の
場合、ＪＩＳによれば特殊な横波垂直探触子と専用の接
触媒質を使用して行われているが、特別な部品、物質と
手間が必要である、という課題がある。通常使用されて
いる斜角探触子を２個使用して求める方法もあるが、手
間と測定誤差が大きい。また、精密音速測定法と言われ
るものもあるが、専用の測定器システムと手間が必要で
ある。
場合、ＪＩＳによれば特殊な横波垂直探触子と専用の接
触媒質を使用して行われているが、特別な部品、物質と
手間が必要である、という課題がある。通常使用されて
いる斜角探触子を２個使用して求める方法もあるが、手
間と測定誤差が大きい。また、精密音速測定法と言われ
るものもあるが、専用の測定器システムと手間が必要で
ある。
【０００６】縦波垂直探触子を用いて行う横波音速測定
方法としては、遅れエコーを使用する方法が文献に紹介
されている（例えば、「超音波探傷法（改訂新版）」日
刊工業新聞社発行、昭和４９年７月３０日発行）。図８
に示したように、長さＬで直径Ｄの丸棒の端面に縦波垂
直探触子を当てた場合、エコーの現れる時刻ｔは一般的
に次式で表される。
方法としては、遅れエコーを使用する方法が文献に紹介
されている（例えば、「超音波探傷法（改訂新版）」日
刊工業新聞社発行、昭和４９年７月３０日発行）。図８
に示したように、長さＬで直径Ｄの丸棒の端面に縦波垂
直探触子を当てた場合、エコーの現れる時刻ｔは一般的
に次式で表される。
【０００７】
【数４】 ｍは縦波が全長Ｌを多重反射する回数の２倍となりｎは
横波となって図中点線で示すような経路を通過する回数
である。上記ｔ，ｍ，ｎ，Ｌ，Ｄを測定することによ
り、縦波音速ＣLと、横波音速ＣSは、
横波となって図中点線で示すような経路を通過する回数
である。上記ｔ，ｍ，ｎ，Ｌ，Ｄを測定することによ
り、縦波音速ＣLと、横波音速ＣSは、
【０００８】
【数５】 で求められる。この方法は、縦波音速と横波音速とが１
つの縦波垂直探触子だけで測定できる便利な方法ではあ
るが、Ｌ，Ｄを測定しなければならず、また、ある程度
の長さの丸棒の場合にしか適用できないという制約があ
り、長さが長すぎるとｎＤαに対応する遅れエコーが不
鮮明となる。また、Ｌ≫Ｄの場合には、ｎＤαが小さく
なり、測定が困難であるという課題がある。
つの縦波垂直探触子だけで測定できる便利な方法ではあ
るが、Ｌ，Ｄを測定しなければならず、また、ある程度
の長さの丸棒の場合にしか適用できないという制約があ
り、長さが長すぎるとｎＤαに対応する遅れエコーが不
鮮明となる。また、Ｌ≫Ｄの場合には、ｎＤαが小さく
なり、測定が困難であるという課題がある。
【０００９】本発明は上記課題に鑑みなされたもので、
縦波垂直探触子だけで且つ簡単に手間がかからずに長い
円柱形状をした試料の縦波音速及び横波音速を測定する
ことができる超音波音速測定方法を提供することをその
目的とする。
縦波垂直探触子だけで且つ簡単に手間がかからずに長い
円柱形状をした試料の縦波音速及び横波音速を測定する
ことができる超音波音速測定方法を提供することをその
目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、円柱形状をした試料の縦波音速及び横波音
速を測定する超音波音速測定方法であって、円柱形の側
面に縦波垂直探触子を当てて側面から円柱内に超音波を
入射させ、縦波垂直探触子から試料内を縦波で伝搬し円
柱の側面で反射して縦波垂直探触子に戻る、モード変換
を伴わないエコーと、縦波垂直探触子から試料内を伝搬
し円柱の側面で反射して円柱形状の円輪郭を内接する二
等辺三角形をなす伝搬経路を通り反射毎に縦波から横
波、横波から縦波に変換されて縦波垂直探触子に戻る、
モード変換を伴うエコーと、を検出し、モード変換を伴
わないエコーの伝搬時間と円柱の直径から縦波音速ＣL
を求め、モード変換を伴わないエコーの伝搬時間とモー
ド変換を伴うエコーの伝搬時間の比率を求め、音速比ｘ
＝ＣS／ＣL（ＣSは横波音速、ＣLは縦波音速）だけの関
数である該比率から横波音速ＣSを求めることを特徴と
する。
に本発明は、円柱形状をした試料の縦波音速及び横波音
速を測定する超音波音速測定方法であって、円柱形の側
面に縦波垂直探触子を当てて側面から円柱内に超音波を
入射させ、縦波垂直探触子から試料内を縦波で伝搬し円
柱の側面で反射して縦波垂直探触子に戻る、モード変換
を伴わないエコーと、縦波垂直探触子から試料内を伝搬
し円柱の側面で反射して円柱形状の円輪郭を内接する二
等辺三角形をなす伝搬経路を通り反射毎に縦波から横
波、横波から縦波に変換されて縦波垂直探触子に戻る、
モード変換を伴うエコーと、を検出し、モード変換を伴
わないエコーの伝搬時間と円柱の直径から縦波音速ＣL
を求め、モード変換を伴わないエコーの伝搬時間とモー
ド変換を伴うエコーの伝搬時間の比率を求め、音速比ｘ
＝ＣS／ＣL（ＣSは横波音速、ＣLは縦波音速）だけの関
数である該比率から横波音速ＣSを求めることを特徴と
する。
【００１１】また、前記モード変換を伴わないエコー
は、縦波垂直探触子から円中心を通過し円柱の側面で反
射して同一経路を通って縦波垂直探触子に戻る底面エコ
ーであり、前記底面エコーの伝搬時間に対する前記モー
ド変換を伴うエコーの伝搬時間の比率Ｎ３’
は、縦波垂直探触子から円中心を通過し円柱の側面で反
射して同一経路を通って縦波垂直探触子に戻る底面エコ
ーであり、前記底面エコーの伝搬時間に対する前記モー
ド変換を伴うエコーの伝搬時間の比率Ｎ３’
【００１２】
【数６】 の式に基づき、横波音速ＣSを求めることとすることが
できる。
できる。
【００１３】円柱形の試料の側面に縦波垂直探触子を当
てて試料内に超音波を入射させると、探触子が側面に線
接触するため、超音波が広がり、円柱の側面で反射した
複数の反射波が戻ってくる。これらのエコーは円柱面エ
コーと呼ばれ、縦波が円の中心を通り側面（底面）を１
回反射して同じ経路を通って縦波垂直探触子に戻る第１
回目の底面エコーよりも遅れて現れる。通常の垂直探傷
を行うときには、これらの円柱面エコーは欠陥エコーと
見誤ることのないように、注意しなければならないエコ
ーである。本発明では、底面エコーまたはその多重エコ
ーを検出して縦波音速ＣLを測定すると共に、円柱面エ
コーのうちの縦波垂直探触子から円柱形状の円輪郭を内
接する二等辺三角形をなす伝搬経路を通り反射毎に縦波
から横波、横波から縦波に変換されて縦波垂直探触子に
戻る、モード変換を伴うエコー（以下、円柱面エコーＮ
３’という）を利用して横波音速ＣSを測定することと
したものである。
てて試料内に超音波を入射させると、探触子が側面に線
接触するため、超音波が広がり、円柱の側面で反射した
複数の反射波が戻ってくる。これらのエコーは円柱面エ
コーと呼ばれ、縦波が円の中心を通り側面（底面）を１
回反射して同じ経路を通って縦波垂直探触子に戻る第１
回目の底面エコーよりも遅れて現れる。通常の垂直探傷
を行うときには、これらの円柱面エコーは欠陥エコーと
見誤ることのないように、注意しなければならないエコ
ーである。本発明では、底面エコーまたはその多重エコ
ーを検出して縦波音速ＣLを測定すると共に、円柱面エ
コーのうちの縦波垂直探触子から円柱形状の円輪郭を内
接する二等辺三角形をなす伝搬経路を通り反射毎に縦波
から横波、横波から縦波に変換されて縦波垂直探触子に
戻る、モード変換を伴うエコー（以下、円柱面エコーＮ
３’という）を利用して横波音速ＣSを測定することと
したものである。
【００１４】図２において、△ＡＢＣを円柱面エコーＮ
３’の伝搬経路、ＡＦ−ＦＡを底面エコーＢ１の伝搬経
路とする。ＡＢ間、ＡＣ間は縦波で伝搬し、ＢＣ間はモ
ード変換した横波で伝搬しており、△ＡＢＣはＡＢ＝Ａ
Ｃとなった二等辺三角形となっている。縦波音速をＣ
L、横波音速をＣSとすると、Ｂ点における縦波から横波
へのモード変換で、スネルの法則が成立すると考えられ
るから、
３’の伝搬経路、ＡＦ−ＦＡを底面エコーＢ１の伝搬経
路とする。ＡＢ間、ＡＣ間は縦波で伝搬し、ＢＣ間はモ
ード変換した横波で伝搬しており、△ＡＢＣはＡＢ＝Ａ
Ｃとなった二等辺三角形となっている。縦波音速をＣ
L、横波音速をＣSとすると、Ｂ点における縦波から横波
へのモード変換で、スネルの法則が成立すると考えられ
るから、
【００１５】
【数７】 が成り立つ。ここで、αL＝∠ＯＢＡ、βS＝∠ＯＢＣで
ある。
ある。
【００１６】△ＯＢＡは二等辺三角形であるから、∠Ｏ
ＢＡ＝∠ＯＡＢ＝αLで、∠ＢＯＥ＝２αLとなる。従っ
て、△ＯＢＥにおいて、βS＝９０°−２αLとなるか
ら、（１）式は、
ＢＡ＝∠ＯＡＢ＝αLで、∠ＢＯＥ＝２αLとなる。従っ
て、△ＯＢＥにおいて、βS＝９０°−２αLとなるか
ら、（１）式は、
【００１７】
【数８】 となる。（２）式はsinαLの２次方程式となるから、解
の公式により
の公式により
【００１８】
【数９】 となる。尚、この（３）式は文献でも紹介されている
（例えば、ULTRASONIC TESTING OF MATERIALS, 1977, J
osef Krautkramer, Herbert Krautkramer著）。
（例えば、ULTRASONIC TESTING OF MATERIALS, 1977, J
osef Krautkramer, Herbert Krautkramer著）。
【００１９】次に、△ＡＢＣを超音波が伝搬するのに必
要な時間（円柱面エコーＮ３’の伝搬時間）を求める。
長さＡＤ及びＡＢは、
要な時間（円柱面エコーＮ３’の伝搬時間）を求める。
長さＡＤ及びＡＢは、
【００２０】
【数１０】 であるので、ＡＢ＋ＡＣ＝２ｄcosαLである。また、長
さＢＥ及びＢＣは、
さＢＥ及びＢＣは、
【００２１】
【数１１】 である。そこで、伝搬時間は、
【００２２】
【数１２】 となる。
【００２３】一方、超音波が縦波でＡＦ−ＦＡ間を伝搬
する時間（底面エコーＢ１の伝搬時間）は、ｔ２ＡＦ＝
２ｄ／ＣLである。底面エコーＢ１の伝搬時間に対する
前記円柱面エコーＮ３’の伝搬時間の比率Ｎ３’は、
する時間（底面エコーＢ１の伝搬時間）は、ｔ２ＡＦ＝
２ｄ／ＣLである。底面エコーＢ１の伝搬時間に対する
前記円柱面エコーＮ３’の伝搬時間の比率Ｎ３’は、
【００２４】
【数１３】 となる。
【００２５】
【数１４】 であるから、（４）式は、
【００２６】
【数１５】 と書き直せ、（３）式の結果を代入すると、
【００２７】
【数１６】 となる。但し、音速比ｘ＝ＣS／ＣLとおいた。
【００２８】この比率Ｎ３’は、円柱形の直径ｄによら
ず、音速比ｘと定数だけで表される関数である。従っ
て、比率Ｎ３’を求め、（５）式を満足する音速比ｘの
値が求められれば、底面エコーまたはその多重エコー等
と直径ｄを用いて求められる縦波音速ＣLの値を用い
て、簡単に横波音速ＣSを求めることができる。現存す
る材料の音速から音速比ｘを求めると、ｘ＝０．３００
〜０．７００の範囲内に属している。従って、０．３０
０〜０．７００の範囲のｘを（５）式に代入して比率Ｎ
３’の値を求めて、予めその数表及びグラフを作成して
おくと、Ｎ３’から音速比ｘの値が迅速に求められて便
利である。図４はその数表の一部、図５はそのグラフで
ある。
ず、音速比ｘと定数だけで表される関数である。従っ
て、比率Ｎ３’を求め、（５）式を満足する音速比ｘの
値が求められれば、底面エコーまたはその多重エコー等
と直径ｄを用いて求められる縦波音速ＣLの値を用い
て、簡単に横波音速ＣSを求めることができる。現存す
る材料の音速から音速比ｘを求めると、ｘ＝０．３００
〜０．７００の範囲内に属している。従って、０．３０
０〜０．７００の範囲のｘを（５）式に代入して比率Ｎ
３’の値を求めて、予めその数表及びグラフを作成して
おくと、Ｎ３’から音速比ｘの値が迅速に求められて便
利である。図４はその数表の一部、図５はそのグラフで
ある。
【００２９】また、ポアソン比νは、
【００３０】
【数１７】 で表されるため、音速比ｘが求められれば、ポアソン比
を求めることができる。図５には、音速比ｘに対するポ
アソン比の関係を合わせて示す。
を求めることができる。図５には、音速比ｘに対するポ
アソン比の関係を合わせて示す。
【００３１】さらに、横弾性係数Ｇは、Ｇ＝ρＣS２、
（ρは密度）であるから、横波速度ＣSから求めること
ができ、ヤング率Ｅは、Ｅ＝２（１＋ν）Ｇであるか
ら、ポアソン比ν及び横弾性係数Ｇから求めることがで
きる。
（ρは密度）であるから、横波速度ＣSから求めること
ができ、ヤング率Ｅは、Ｅ＝２（１＋ν）Ｇであるか
ら、ポアソン比ν及び横弾性係数Ｇから求めることがで
きる。
【００３２】以上の方法は、底面エコーに対する円柱面
エコーＮ３’の比率Ｎ３’を求めていたが、これに限る
ことなく、例えば、モード変換を伴わない円柱面エコー
Ｎ３に対する円柱面エコーＮ３’の比率を求めることで
も、同様に音速比及び横波音速を求めることができる。
モード変換を伴わない円柱面エコーＮ３は、円柱形状の
円輪郭を内接する正三角形をなす伝搬経路を通る。従っ
て、上記（４）式における分母の２ｄ／ＣLの代わりに
（３√３／２）・ｄ／ＣLとおくことで、同様に計算す
ることができる。
エコーＮ３’の比率Ｎ３’を求めていたが、これに限る
ことなく、例えば、モード変換を伴わない円柱面エコー
Ｎ３に対する円柱面エコーＮ３’の比率を求めることで
も、同様に音速比及び横波音速を求めることができる。
モード変換を伴わない円柱面エコーＮ３は、円柱形状の
円輪郭を内接する正三角形をなす伝搬経路を通る。従っ
て、上記（４）式における分母の２ｄ／ＣLの代わりに
（３√３／２）・ｄ／ＣLとおくことで、同様に計算す
ることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図３において、符号１０は、超音波探傷器に用い
られる縦波垂直探触子であり、符号１２は、超音波探傷
器のＣＲＴモニターである。
する。図３において、符号１０は、超音波探傷器に用い
られる縦波垂直探触子であり、符号１２は、超音波探傷
器のＣＲＴモニターである。
【００３４】上述した超音波音速測定方法により、具体
的に縦波音速ＣL及び横波音速ＣSを求める一例を説明す
る。図３に示したように、縦波垂直探触子１０を試料１
４の円柱形の側面に当てて超音波を入射させると、ＣＲ
Ｔモニター１２には、図６（ａ）に示すような複数のエ
コーが表示される。はじめのピークＴは送信パルスであ
り、次のエコーＢ１は底面エコー、その次のエコーＮ３
はモード変換を伴わない円柱面エコー、その次のエコー
Ｎ３’はモード変換を伴う本発明の横波音速測定で用い
る円柱面エコーＮ３’、その次のエコーＢ２は底面を２
回反射して縦波垂直探触子１０へ戻る底面エコーであ
る。
的に縦波音速ＣL及び横波音速ＣSを求める一例を説明す
る。図３に示したように、縦波垂直探触子１０を試料１
４の円柱形の側面に当てて超音波を入射させると、ＣＲ
Ｔモニター１２には、図６（ａ）に示すような複数のエ
コーが表示される。はじめのピークＴは送信パルスであ
り、次のエコーＢ１は底面エコー、その次のエコーＮ３
はモード変換を伴わない円柱面エコー、その次のエコー
Ｎ３’はモード変換を伴う本発明の横波音速測定で用い
る円柱面エコーＮ３’、その次のエコーＢ２は底面を２
回反射して縦波垂直探触子１０へ戻る底面エコーであ
る。
【００３５】底面エコーＢ１の波形の位置を読み取り、
そのときの目盛をＷとすると、
そのときの目盛をＷとすると、
【００３６】
【数１８】 から縦波音速ＣLを求めることができる。但し、予め、
超音波探傷装置の測定範囲を標準試験片である鋼材で調
整しているものとする。
超音波探傷装置の測定範囲を標準試験片である鋼材で調
整しているものとする。
【００３７】次いで、円柱面エコーＮ３’の位置を求め
る。円柱面エコーＮ３’の波形の立上がり位置をより正
確に読み取るためには、底面エコーＢ１波形の立上がり
を超音波探傷器のパルス位置つまみを用いて０目盛に合
わせ、底面エコーＢ２波形の立上がりを音速つまみによ
り５０目盛に合わせると良い。これを数回繰り返すこと
により、図６（ｂ）に示すように、底面エコーＢ１が０
目盛、底面エコーＢ２が５０目盛となる。ちなみにこの
ときに円柱面エコーＮ３の立上がりは超音波が通る面に
おいて音響異方性がなければ１５目盛になる。
る。円柱面エコーＮ３’の波形の立上がり位置をより正
確に読み取るためには、底面エコーＢ１波形の立上がり
を超音波探傷器のパルス位置つまみを用いて０目盛に合
わせ、底面エコーＢ２波形の立上がりを音速つまみによ
り５０目盛に合わせると良い。これを数回繰り返すこと
により、図６（ｂ）に示すように、底面エコーＢ１が０
目盛、底面エコーＢ２が５０目盛となる。ちなみにこの
ときに円柱面エコーＮ３の立上がりは超音波が通る面に
おいて音響異方性がなければ１５目盛になる。
【００３８】円柱面エコーＮ３’の値は、円柱面エコー
Ｎ３’の立上がり位置を１目盛の１／５以上に細かく読
み取れば、その値の２倍の値が比率Ｎ３’の小数点以下
の値となり、それに１を加えた値が比率Ｎ３’となる。
そして、図４及び図５に示した数表またはグラフにより
音速比ｘを求め、縦波音速ＣLから横波音速ＣSを求める
ことができる。
Ｎ３’の立上がり位置を１目盛の１／５以上に細かく読
み取れば、その値の２倍の値が比率Ｎ３’の小数点以下
の値となり、それに１を加えた値が比率Ｎ３’となる。
そして、図４及び図５に示した数表またはグラフにより
音速比ｘを求め、縦波音速ＣLから横波音速ＣSを求める
ことができる。
【００３９】例えば、鋼の場合、円柱面エコーＮ３’の
立上がりは、３４．０目盛となる。よって、比率Ｎ３’
は、
立上がりは、３４．０目盛となる。よって、比率Ｎ３’
は、
【００４０】
【数１９】 となる。図５のグラフにおける２点鎖線を辿ることによ
り、音速比ｘ及びポアソン比を求めることができる。
り、音速比ｘ及びポアソン比を求めることができる。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
縦波垂直探触子を円柱形試料の側面に当てるという、非
常に簡単な方法でまた現場において簡単な設備で縦波音
速及び横波音速の両方を測定することができる。現在、
各種材料の音速表は知られているが、横波については不
明となっているものもあり（例えば、非破壊検査技術シ
リーズ 超音波探傷試験IIの１６３頁付１及び超音波探
傷試験IIIの付録１、日本非破壊検査協会発行）、表に
よって同じ材料について数値が一致しないものもある。
鋼材においても熱処理、不純物の含有量により音速は変
化する。さらには、現代においては様々な合金材料が製
造されているが、それらの音速は現場で確認するのが最
も確実である。本発明では、現場において、また、超音
波探傷を行う際に、簡単に音速を測定することができる
ので、非常に有用である。
縦波垂直探触子を円柱形試料の側面に当てるという、非
常に簡単な方法でまた現場において簡単な設備で縦波音
速及び横波音速の両方を測定することができる。現在、
各種材料の音速表は知られているが、横波については不
明となっているものもあり（例えば、非破壊検査技術シ
リーズ 超音波探傷試験IIの１６３頁付１及び超音波探
傷試験IIIの付録１、日本非破壊検査協会発行）、表に
よって同じ材料について数値が一致しないものもある。
鋼材においても熱処理、不純物の含有量により音速は変
化する。さらには、現代においては様々な合金材料が製
造されているが、それらの音速は現場で確認するのが最
も確実である。本発明では、現場において、また、超音
波探傷を行う際に、簡単に音速を測定することができる
ので、非常に有用である。
【図１】本発明の原理を説明する円柱形の試料の横断面
を見た説明図である。
を見た説明図である。
【図２】本発明の原理を説明する円柱形の試料の横断面
を見た説明図である。
を見た説明図である。
【図３】本発明の実施の形態を表す斜視図である。
【図４】比率Ｎ３’、ｘ＝ＣS／ＣL、ポアソン比νの関
係を表す数表である。
係を表す数表である。
【図５】比率Ｎ３’、ｘ＝ＣS／ＣL、ポアソン比νの関
係を表すグラフである。
係を表すグラフである。
【図６】図３の超音波探傷器のモニターに表示されるエ
コーを表す。
コーを表す。
【図７】従来の縦波音速の測定原理を説明する説明図で
ある。
ある。
【図８】従来の横波音速の測定における遅れエコーが発
生する経過を説明する説明図である。
生する経過を説明する説明図である。
１０ 縦波垂直探触子 １４ 試料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若林 弘夫 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株式 会社トキメックエンジニアリング内 (72)発明者 鬼丸 昭夫 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株式 会社トキメック内 Ｆターム(参考） 2G047 AA06 AB01 AC05 BA03 BB01 BC02 CA01 CB01 CB02 CB06 EA12 GB13 GH04 2G064 AA11 AB05 AB23 BA21 BD18 CC47 DD09 DD12 DD23
Claims (3)
- 【請求項１】 円柱形状をした試料の縦波音速及び横波
音速を測定する超音波音速測定方法であって、 円柱形の側面に縦波垂直探触子を当てて側面から円柱内
に超音波を入射させ、 縦波垂直探触子から試料内を縦波で伝搬し円柱の側面で
反射して縦波垂直探触子に戻る、モード変換を伴わない
エコーと、 縦波垂直探触子から試料内を伝搬し円柱の側面で反射し
て円柱形状の円輪郭を内接する二等辺三角形をなす伝搬
経路を通り反射毎に縦波から横波、横波から縦波に変換
されて縦波垂直探触子に戻る、モード変換を伴うエコー
と、を検出し、 モード変換を伴わないエコーの伝搬時間と円柱の直径か
ら縦波音速ＣLを求め、 モード変換を伴わないエコーの伝搬時間とモード変換を
伴うエコーの伝搬時間の比率を求め、音速比ｘ＝ＣS／
ＣL（ＣSは横波音速、ＣLは縦波音速）だけの関数であ
る該比率から横波音速ＣSを求めることを特徴とする超
音波音速測定方法。 - 【請求項２】 前記モード変換を伴わないエコーは、縦
波垂直探触子から円中心を通過し円柱の側面で反射して
同一経路を通って縦波垂直探触子に戻る底面エコーであ
り、 前記底面エコーの伝搬時間に対する前記モード変換を伴
うエコーの伝搬時間の比率Ｎ３’ 【数１】 の式に基づき、横波音速ＣSを求めることを特徴とする
請求項１記載の超音波音速測定方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の方法により求められた前
記音速比ｘ、横波音速ＣS及び密度ρの値を用いて、下
式よりポアソン比ν、剛性率Ｇ、ヤング率Ｅを求める方
法。 【数２】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11022296A JP2000221076A (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | 超音波音速測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11022296A JP2000221076A (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | 超音波音速測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000221076A true JP2000221076A (ja) | 2000-08-11 |
Family
ID=12078792
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| JP11022296A Withdrawn JP2000221076A (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | 超音波音速測定方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000221076A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1999
- 1999-01-29 JP JP11022296A patent/JP2000221076A/ja not_active Withdrawn
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