JP2000283966A

JP2000283966A - 超音波探傷装置

Info

Publication number: JP2000283966A
Application number: JP11088230A
Authority: JP
Inventors: Satoru Inoue; 井上　　悟; Tatsuo Yamaguchi; 辰夫山口; Junichi Shimizu; 淳一清水
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2000-10-13
Anticipated expiration: 2019-03-30
Also published as: JP4088384B2

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、被検体の欠陥検出の精度に優れ
た超音波探傷装置を得ることを目的とする。【解決手段】水２４が貯留された容器２３と、上面に
被検体２６を載置したステージ２５と、被検体２６に水
２４を介して超音波を送信し、反射波を受信する超音波
探触子２７とを備え、被検体２６の複数箇所において超
音波探触子２７より超音波を送信して反射波を受信する
ことにより被検体２６の状態を判断する超音波探傷装置
において、超音波が被検体２６の裏面にて反射する裏面
反射波Ｂを検出する反射波区別手段３４と、裏面反射波
Ｂの基準裏面反射波に対する減衰率が所定の率より小さ
い場合は良と、また、大きい場合は不良として検出する
欠陥検出手段３５と、欠陥検出手段３５の不良情報をカ
ウントして被検体２６の良品および不良品を判断する判
断手段４０とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、精度よく、ま
た、低コストにて被検体の良品および不良品を判断する
ことができる超音波探傷装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は例えば特開平７−２２９８８０号
公報に記載された従来の超音波探傷装置の構成を示す
図、図７は図６に示した超音波探傷装置にて被検体を検
出した検出位置を点にて示す上面図、図８は図６に示し
た超音波探傷装置にて検出された反射波の状態を示す波
形図である。図６において、１は水槽、２はこの水槽１
に満たされた水、３は水槽１の底面に固定された台、４
は台３に可回転に支持された回転テーブル、５は回転テ
ーブル４上に載置固定された被検体である。

【０００３】６は超音波探触子、７はこの超音波探触子
６を上下可自在に支持する支持体、８は支持体７を支持
する移動体、１０は支持体７を左右方向に移動させるモ
ータ、１１は超音波探触子６を上下方向に移動させるモ
ータ、１２は回転テーブル４を回転させるモータ、１
３、１４、１５はそれぞれモータ１０、１１、１２の可
動量に比例したパルス出力するとともに、対応するモー
タ１０、１１、１２を制御するエンコーダである。

【０００４】１６はパルサ・レシーバであり、超音波探
触子６にパルスを出力して超音波を発生させるととも
に、超音波探触子６に入力した被検体５からの反射波を
受信してこれを超音波データとして出力する。１７はゲ
ート回路ピークホールドであり、パルサ・レシーバ１６
から出力されたデータのうち任意のデータのみ通過させ
る回路である。

【０００５】１８はＡ／Ｄ変換器であり、パルサ・レシ
ーバ１６から出力されるアナログ信号をディジタル信号
に変換する。１９はマイクロコンピュータを用いて構成
される制御部であり、パルス発生部や、発生したパルス
を分周する分周部等を備え、各モータ１０、１１、１２
の制御、パルサ・レシーバ１６の制御、Ａ／Ｄ変換器１
８の作動指令等、所用の制御、演算を行う。

【０００６】次に、上記のように構成された従来の超音
波探傷装置の動作について説明する。まず、例えば、回
転する被検体５の回転速度を一定とし、超音波探触子６
のサンプリング時間を徐々に変化させる。そして、各モ
ータ１０、１１、１２を制御することにより、図７に示
すように、被検体５上において、渦巻軌跡上でほぼ同一
間隔にて各サンプリング位置を設定する。

【０００７】そして各サンプリング位置にて得られた信
号を、例えば図８に示す。図８（ａ）は、パルサ・レシ
ーバ１６に入力される信号で、被検体５に欠陥がなくと
も必ず得られる信号としては、超音波の送信開始信号Ｔ
と、超音波の被検体５の表面における表面反射波Ｓと、
超音波の被検体５の裏面における裏面反射波Ｂとがあ
る。また、この表面反射波Ｓと裏面反射波Ｂとの間に
は、被検体５の内部に存在する欠陥における欠陥反射波
Ｆが得られる。

【０００８】図８（ｂ）は、ゲート回路ピークホールド
１７にて、被検体５の欠陥に対応する欠陥反射波Ｆのみ
を抽出したものである。その方法としては、送信開始信
号Ｔに同期して、時刻ｔ１（表面反射波Ｓの立ち下がり
の時刻）から時刻（ｔ１＋ｔ２）（裏面反射波Ｂの立ち
上がりの時刻）の間の、ｔ２時間に存在するアナログ信
号のみを出力する。図８（ｃ）は、Ａ／Ｄ変換器１８に
て、欠陥として判断される所定のしきい値Ｌ_fより大き
い信号を検出し、デジタル信号に成形したものである。

【０００９】このようにして、欠陥として判断される信
号を、制御部１９にてカウントし、そのカウント値が、
規定値以内なら被検体５は良品と、規定値を越えていれ
ば被検体５は不良品として判断する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の超音波探傷装置
は上記のように構成され、被検体５の良品および不良品
を判断していた。しかし、被検体５が例えばセラミック
等のポーラスな材質で形成されているような場合、表面
反射波Ｓと裏面反射波Ｂとの間に検出される欠陥反射波
Ｆが多く発生する。そのため、適当なしきい値Ｌ_fを設
定し、本来欠陥と見做す必要のある欠陥空洞と、そうで
ない空洞とを区別することが困難となり、検出の精度が
低下するという問題点があった。

【００１１】この区別が困難となる原因と考えられる事
項について、図９を用いて説明する。図９において、２
０は被検体５のポーラス空洞で、図示はしないが無数に
被検体５内に存在するものとする。２１および２２は被
検体５の欠陥空洞で、同様の大きさにてなり欠陥として
判断するべきものとする。そしてこれらそれぞれの空洞
に超音波が照射されると、欠陥反射波Ｆがそれぞれ得ら
れる。

【００１２】よって、ポーラス部分２０を欠陥として判
断しないためには、ポーラス空洞２０にて反射する反射
波の波高値を除去する必要がある。そのため、ポーラス
空洞２０の超音波の照射される面積ｈ₁から得られる欠
陥反射波Ｆに相当するレベルの波高値が、しきい値以下
となるように設定される必要がある。このようにしきい
値を設定した場合、欠陥空洞２２の超音波の照射される
面積ｈ₃は、ポーラス空洞２０の超音波の照射される面
積ｈ₁より、大きいため、ポーラス空洞２０の欠陥反射
波Ｆより高いレベルを有する欠陥反射波Ｆが得られ、欠
陥として検出される。

【００１３】しかし、欠陥部分２１の超音波の照射され
る面積ｈ₂は、ポーラス部分２０の超音波の照射される
面積ｈ₁と、同様の大きさを有するため、ポーラス部分
２０と同様のレベルを有する欠陥反射波Ｆが得られるこ
ととなり、欠陥として検出されず、適切な欠陥のカウン
トを行うことができないという問題点があった。

【００１４】また、他の問題点としては、従来の超音波
探傷装置は被検体５上における各サンプリング位置を渦
巻軌跡上でほぼ同一間隔となるように設定しているた
め、超音波探触子６のサンプリング時間を徐々に変更さ
せるか、超音波探触子６の移動速度を徐々に変更させる
などが必要となり装置の構造および制御が複雑になると
いう問題点があった。

【００１５】また、従来の超音波探傷装置は装置自体が
正常に働いているか、また、被検体５が正常に設置され
ているか等の検出を行うことができないため、正確な検
出が行われているか否かを判断することができないとい
う問題点があった。

【００１６】この発明は上記のような問題点を解消する
ためなされたもので、精度に優れた欠陥検出を行うこと
ができる超音波探傷装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項１
の超音波探傷装置は、超音波が伝達可能な伝達媒体が貯
留された容器と、容器内に水平に設置され、上面に被検
体を載置し、伝達媒体内に浸漬されるステージと、伝達
媒体内に設置され、被検体に伝達媒体を介して超音波を
送信し、反射波を受信する超音波探触子とを備え、被検
体の複数箇所において超音波探触子より超音波を送信し
て反射波を受信することにより被検体の状態を判断する
超音波探傷装置において、超音波が被検体の裏面にて反
射する裏面反射波を検出する第１の検出手段と、裏面反
射波の基準裏面反射波に対する減衰率が所定の率より小
さい場合は良と、また、大きい場合は不良として検出す
る第１の欠陥検出手段と、第１の欠陥検出手段の不良情
報をカウントして被検体の良品および不良品を判断する
判断手段とを備えものである。

【００１８】また、この発明に係る請求項２の超音波探
傷装置は、請求項１において、超音波が被検体内に存在
する空洞にて反射する欠陥反射波を検出する第２の検出
手段と、欠陥反射波の波高値が所定のしきい値より小さ
い場合は良と、また、所定のしきい値より大きい場合は
不良として検出する第２の欠陥検出手段とを備え、判断
手段は、超音波の被検体の裏面における照射領域の一部
が欠けている外周領域部では、第２の欠陥検出手段の不
良情報を、超音波の被検体の裏面における照射領域の全
てが含まれている内周領域部では、第１の欠陥検出手段
の不良情報をカウントして被検体の良品および不良品を
判断するものである。

【００１９】また、この発明に係る請求項３の超音波探
傷装置は、請求項２において、被検体の内周領域部の欠
陥を、欠陥反射波を検出し、欠陥反射波の所定のしきい
値を、被検体の外周領域部の欠陥反射波のしきい値より
高い値の高しきい値に設定し、欠陥反射波の波高値が高
しきい値より小さい場合は良と、また、高しきい値より
大きい場合は不良として検出する第３の欠陥検出手段を
備え、判断手段は、内周領域部において第３の欠陥検出
手段の不良情報をカウントに加えるものである。

【００２０】また、この発明に係る請求項４の超音波探
傷装置は、超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容
器と、容器内に水平に設置され、上面に被検体を載置
し、伝達媒体内に浸漬されるステージと、伝達媒体内に
設置され、被検体に伝達媒体を介して超音波を送信し、
反射波を受信する超音波探触子とを備え、被検体の複数
箇所において超音波探触子より超音波を送信して反射波
を受信することにより被検体の状態を判断する超音波探
傷装置において、超音波が被検体の表面にて反射する表
面反射波を検出する第１の検出手段と、超音波が被検体
の裏面にて反射する裏面反射波を検出する第２の検出手
段と、表面反射波の検出時刻と、裏面反射波の検出時刻
との時間差を検出する時間差検出手段と、時間差が所定
の範囲内に入っていれば良と、所定の範囲から外れてい
れば不良と検出する欠陥検出手段と、欠陥検出手段の不
良情報をカウントして被検体の良品および不良品を判断
する判断手段とを備えたものである。

【００２１】また、この発明に係る請求項５の超音波探
傷装置は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の
超音波探傷装置において、第１の欠陥検出手段または／
および第２の欠陥検出手段または／および第３の欠陥検
出手段または／および欠陥検出手段の情報により、不良
と判断された箇所の分布図を作成して表示する表示手段
を備えたものである。

【００２２】また、この発明に係る請求項６の超音波探
傷装置は、超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容
器と、容器内に回転軸が水平面に対して垂直に設置さ
れ、上面にほぼ円板にて成る被検体を載置し、伝達媒体
内に浸漬されるステージと、伝達媒体内に設置され、被
検体に伝達媒体を介して超音波を送信し、反射波を検出
することにより被検体の状態を判断する超音波探触子と
を備えた超音波探傷装置において、ステージを一定速度
にて回転駆動させる第１の駆動手段と、超音波探触子を
被検体の径方向に一定速度にて移動させる第２の駆動手
段と、超音波探触子の超音波発信を一定時間毎に行わせ
るコントローラと、両駆動手段の情報により超音波探触
子が被検体のいずれの位置上に存在するかを判断する位
置判別手段と、被検体の最外周径と、位置判別手段にて
判断された被検体における超音波探触子の検査位置に相
当する径寸法との比にてなる重み付け係数を求め、反射
波に重み付け係数を付加する計数値補正手段とを備えた
ものである。

【００２３】また、この発明に係る請求項７の超音波探
傷装置は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の
超音波探傷装置において、被検体の各位置にて検出され
た不良のカウント値に、請求項６に記載の超音波探傷装
置の計数値補正手段の重み付け係数を付加して、この付
加した値に基づき判断手段にて被検体の良品および不良
品を判断するものである。

【００２４】また、この発明に係る請求項８の超音波探
傷装置は、超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容
器と、容器内に水平に設置され、上面に被検体を載置
し、伝達媒体内に浸漬されるステージと、伝達媒体内に
設置され、被検体に伝達媒体を介して超音波を送信し、
反射波を受信する超音波探触子とを備えた超音波探傷装
置において、超音波が被検体の表面にて反射する表面反
射波の波高値が所定のしきい値より小さい場合、装置不
良として判断する装置不良判断手段を備えたものであ
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の
形態１の超音波探傷装置の構成を示す図、図２および図
３は被検体における外周領域部および内周領域部を説明
するための図、図４は図１に示した超音波探傷装置の動
作フローを示す図、図５は図１に示した超音波探傷装置
における波形処理を説明するための図である。

【００２６】図１において、２３は超音波を伝達するこ
とができる伝達媒体として、例えば水２４が貯留された
容器、２５は容器２３内に回転軸が水平面に対して垂直
に設置され、上面に被検体２６が載置されたステージ
で、水２４に浸漬されるとともに回転駆動する。２７は
水２４内に設置され、被検体２６に水２４を介して超音
波を送信し、反射波を受信する超音波探触子、２８は超
音波探触子２７を支持する支持体である。

【００２７】２９はステージ２５を回転駆動させる第１
の駆動手段としての第１のモータで、一定速度にて回転
させるものである。３０は支持体２８を左右方向すなわ
ち被検体２６の径方向に移動させる第２の駆動手段とし
ての第２のモータで、一定速度にて移動させるものであ
る。３１は第２のモータ３０のエンコーダ、３３は超音
波探触子２７のコントローラとしてのパルサ・レシーバ
であり、超音波探触子２７に一定時間毎にパルスを出力
して超音波を発生させるとともに、超音波探触子２７に
入力した被検体２６からの反射波を受信してこれを超音
波データとして出力する。

【００２８】３４は各反射波を検出するための反射波区
別手段で、パルサ・レシーバ３３から出力されたデータ
からの任意のデータのみ、例えば被検体２６の表面反射
波Ｓのデータ、被検体２６の裏面反射波Ｂのデータ、お
よび、被検体２６の内部に存在する空洞にて反射する欠
陥反射波Ｆのデータを検出する回路である。３５はそれ
ぞれの反射波より不良と判断する反射波を検出する欠陥
検出手段である。

【００２９】３６はマイクロコンピュータを用いて構成
される制御部であり、パルサ・レシーバ３３、各モータ
２９、３０およびエンコーダ３１の動作制御手段３７
と、動作制御手段３７の情報より超音波探触子２７が被
検体２６のいずれの位置上に存在するかを判断する位置
判別手段３８と、位置判別手段３８にて判断された被検
体における超音波探触子２７の検査位置に相当する径寸
法との比にてなる重み付け係数を求め、超音波探触子２
７にて検出された反射波に重み付け係数を付加する計数
値補正手段３９と、欠陥検出手段３５の情報により被検
体２６の良品および不良品の判断を行う判断手段４０と
を備える。

【００３０】次に、上記のように構成された実施の形態
１の超音波探傷装置の動作について説明する。まず、被
検体２６上の各サンプリング位置について説明する。被
検体２６の載置されているステージ２５を一定の回転速
度にて、第１のモータ２９にて回転させ、超音波探触子
２７を第２のモータ３０にて、被検体２６の径方向に一
定速度で動作させ、パルサーレシーバ１６にて超音波探
触子２７から一定時間毎に超音波を発振させて行う。よ
って、被検体２６上における各サンプリング位置は、従
来のようにサンプリング位置が等間隔とはならず、渦巻
軌跡上で外周側が広い間隔で、内周に向かうほど狭い間
隔にてサンプリングされることとなる。

【００３１】このように、等間隔にてサンプリングを実
施していないので、それぞれの箇所における、検出値を
等価的に判断するために、各検出値に重み付け係数を付
加する必要がある。この重み付け係数とは、被検体２６
の最外周径と、位置判別手段３８にて判断された被検体
２６における超音波探触子２７の検査位置に相当する径
寸法との比（下記、式（１）にて示す）にてなる。

【００３２】最外周の検査ピッチＰｏは、Ｐｏ＝２πＲｏ／Ｔｐ半径Ｄｉ位置における検査ピッチＰｉは、Ｐｉ＝２πＲｉ／Ｔｐ重み付け係数Ｋｉは検査ピッチＰｏと検査ピッチＰｉと
の比に相当する。Ｋｉ＝Ｐｉ／Ｐｏ＝（２πＲｉ／Ｔｐ）／（２πＲｏ／Ｔｐ）＝Ｒｏ／Ｒｉ・・・（１）Ｒｏ：被検体２６の半径Ｒｉ：超音波探触子２７の検査位置に相当する半径Ｔｐ：送信時間間隔

【００３３】よって、各サンプリング位置から得られた
反射波の値に重み付け係数Ｋｉを付加することにより、
被検体２６上における各サンプリング位置は、従来のよ
うにサンプリング位置が等間隔とはならなくても、等間
隔にてサンプリングを行ったと同様の評価を得ることが
できる。以下、実際に得られた反射波からの欠陥検出方
法について説明する。ここで、反射波としては、被検体
２６の表面からの反射波を表面反射波Ｓと、被検体２６
の裏面からの反射波を裏面反射波Ｂと、被検体２６内に
存在する空洞にて反射する反射波を欠陥反射波Ｆとして
説明する。

【００３４】まず、従来の場合にて示した図９の、欠陥
部分２１における欠陥反射波Ｆはポーラス空洞２０の欠
陥反射波Ｆとの波高値とほぼ同様となり、その差はほと
んどなく、欠陥反射波Ｆにより、欠陥空洞２１を検出す
ることは困難である。そこでここでは、欠陥空洞２１の
箇所における、裏面反射波Ｂに注目する。欠陥空洞２１
の箇所における裏面反射波Ｂは、欠陥空洞２１にて減衰
するため、ポーラス空洞２０の箇所における裏面反射波
Ｂの減衰率より、大きく減衰していることがわかった。

【００３５】よって、裏面反射波Ｂを利用し、その値が
基準となる基準裏面反射波（例えば、欠陥の存在しない
部分における裏面反射波をあらかじめ測定しておく）と
比較してどのくらい減衰しているかを求め、その減衰率
が所定のしきい値Ｌ_B（例えば、被検体２６におけるポ
ーラス部分の分布を参考に、決定されるような値）を越
えている場合は、欠陥ありと、そうでない場合は欠陥な
しと判断するようにした。このように欠陥を検出すれ
ば、欠陥空洞２１は欠陥として検出され、ポーラス空洞
２０は欠陥として検出されない。

【００３６】しかし、このように裏面反射波Ｂにて検出
することができるのは厳密に言えば、図２の被検体２６
の上面図に示すような、被検体２６の内周領域部２６ａ
のみとなり、外周領域部２６ｂはこの裏面反射波Ｂによ
る欠陥検出を行うことは難しい。このことについて、図
３を用いて説明する。まず、超音波を送信すると、超音
波は広がりを有する。よって、図３に示すように、超音
波探触子２７ａが被検体２６の端部位置に存在する場
合、超音波の被検体２６の裏面における照射領域４１の
一部は欠ける。このような、部分は欠陥の有無にかかわ
らず、始めから、裏面反射波Ｂの一部が反射せず、裏面
反射波Ｂは大きく減衰することとなる。

【００３７】このため、超音波の被検体２６の裏面にお
ける照射領域４１の一部が欠ける外周領域部２６ｂにお
いては、裏面反射波Ｂの減衰率にて欠陥を検出すること
は困難である。よって、外周領域部２６ｂでは、欠陥反
射波Ｆにて欠陥を検出するという従来の方法を用いるこ
ととする。そして、超音波探触子２７ｂのような位置の
場合は、すなわち、超音波の被検体２６の裏面における
照射領域４１の全てが含まれている内周領域部２６ａに
おいては、欠陥が存在しない場合は裏面反射波Ｂの全て
が反射されるため、上記に示した裏面反射波Ｂにて欠陥
を検出することができる。なお、焦点型の超音波探触子
を用いたとしても、上記場合と同様に、各領域を設定す
ることができる。

【００３８】また、他の欠陥検出方法について説明す
る。まず、被検体２６に欠陥がなくとも必ず得られる反
射波として、表面反射波Ｓと、裏面反射波Ｂとがある。
これらの、表面反射波Ｓの検出時刻と、裏面反射波Ｂの
検出時刻との時間差ｔを検出する時間差検出手段にて検
出し、この時間差が所定の範囲内に入っていれば良と、
所定の範囲から外れていれば不良と検出する欠陥を検出
する方法がある。

【００３９】この表面反射波Ｓと、裏面反射波Ｂとの時
間差は、すなわち、被検体２６の厚みを測定しているこ
とになる。よって、被検体２６の厚みの規定範囲にて、
その時間差の所定の範囲は決定される。そして、その範
囲から外れている箇所は欠陥箇所として検出することが
できる。

【００４０】また、他に、被検体２６に欠陥がなくとも
必ず得られる反射波の表面反射波Ｓを検出する際に、そ
の表面反射波Ｓの波高値が所定のしきい値Ｌ_Sより小さ
い場合、装置動作不良として判断する装置不良判断手段
を備えるようにし、被検体２６が正常にステージ２５上
に設置されていない場合や、超音波探触子２７の不良
や、他の様々な原因による装置不良として判断すると、
被検体２６の良不良の判断を不用意に行うことがなくな
る。

【００４１】次に、上記の各方法を、図４に示した動作
フロー図および図５の波形図に基づいて説明する。ま
ず、パルサ・レシーバ３３にて得られた反射波（図５
（ａ））は、反射波区別手段３４の表面エコー検出ゲー
ト３４ａ、欠陥エコー検出ゲート３４ｂ、および、裏面
エコー検出ゲート３４ｃで、表面反射波Ｓ（図５
（ｂ））、欠陥反射波Ｆ（図５（ｄ））、裏面反射波Ｂ
（図５（ｆ））にそれぞれ検出される。

【００４２】次に、欠陥検出手段３５にて、表面反射波
Ｓの所定のしきい値Ｌ_Sを設定し（図４のステップＳ
１）、表面反射波Ｓの波高値がしきい値Ｌ_Sより大きい
か否かを装置不良判断手段３５ａにて判断して、大きい
場合は第１のゲート４３へ、小さい場合は装置動作不良
として、装置不良警告手段４４に出力し、装置不良を外
部に知らせる。

【００４３】また、欠陥反射波Ｆの所定のしきい値Ｌ_F
を設定し（図４のステップＳ２）、欠陥反射波Ｆの波高
値がしきい値Ｌ_Fより大きいか否かを第２の欠陥検出手
段３５ｂにて検出し、大きい場合には第２のゲート４５
へ、小さい場合は第１のゲート４３へ信号を出力する。
また、裏面反射波Ｂの所定の減衰率Ｌ_Bを設定し（図４
のステップＳ３）、裏面反射波Ｂの減衰率が減衰率Ｌ_B
より大きいか否かを第１の欠陥検出手段３５ｃにて検出
し、小さい場合には第３のゲート４６へ、大きい場合に
は第１のゲート４３へ信号を出力する。

【００４４】また、表面反射波Ｓの検出時刻と、裏面反
射波Ｂの検出時刻との時間差ｔを、時間差検出手段３５
ｄにて検出し、その時間差ｔが所定の範囲内の例えば、
Ｔ₁より大きくＴ₂より小さい範囲に入るか否かを欠陥検
出手段３５ｅにて検出し、範囲内であれば第１のゲート
４３へ、範囲から外れていれば不良としてカウントす
る。

【００４５】そして、位置判別手段３８の情報により、
超音波探触子２７の検査位置が被検体２６の外周領域部
２６ｂか否かを検出し（図４のステップＳ４）、外周領
域部２６ｂならば、第２のゲート４５の信号を、外周領
域部２６ｂでなく内周領域部２６ａならば、第３のゲー
ト４６の信号を、出力してカウントする。次に、位置判
別手段３８の情報より、超音波探触子２７の検査位置に
おける重み付け係数Ｋｉを求める（図４のステップＳ
５）。

【００４６】次に、計数値補正手段３９にて、各カウン
ト値に、それぞれ重み付け係数Ｋｉを付加する（図４の
ステップＳ６、Ｓ７、Ｓ８）。そして、判断手段４０に
て、その値Ｎ_B、Ｎ_F、Ｎ_Tが被検体２６を良品として判
断するための値ｎ₁、ｎ₂、ｎ₃より大きいか否かを判断
し（図４のステップＳ９、Ｓ１０、Ｓ１１）、小さい場
合は第４のゲート４７へ、大きい場合は不良品判断４８
として判断される。そして、第１および第４のゲート４
３、４７では、入力されるべき全ての信号が入力される
と、良品判断４９として判断される。

【００４７】上記のように構成された実施の形態１で
は、被検体２６の欠陥検出を、裏面反射波Ｂにて検出す
るようにしたので、良品および不良品を精度よく検出す
ることができる。さらに、表面反射波Ｓと裏面反射波Ｂ
との時間差により検出される被検体２６の厚み欠陥を、
また、被検体２６の外周領域部２６ｂにおいては欠陥反
射波Ｆにて検出される洞欠陥をそれぞれ検出できるた
め、さらに精度に優れた検出を行うことができる。

【００４８】また、被検体２６の回転速度、超音波探触
子２７の超音波発振時間間隔および超音波探触子２７の
被検体２６の径方向における移動速度をすべて一定に
し、各検出値に重み付け係数を付加するようにして、被
検体２６の検査位置を等間隔に行った場合と、同程度に
評価を行うことができる。よって、駆動手段が少なくて
すみ、それにともなう制御が少なくてすむため、低コス
トにて超音波探傷装置を製作することができ、ひいては
低コストにて被検体２６の評価を行うことができる。

【００４９】また、装置不良を被検体２６の表面反射波
Ｓにて判断することができるため、装置不良のような場
合、無用な被検体２６の検出を行うことがなく検出を行
うことができる。

【００５０】尚、上記実施の形態１においては、超音波
探触子２７の検出位置を、等間隔にて行わない例を示
し、それを補うために、検出値に重み付け係数Ｋｉを付
加する例を示したが、これに限られることはなく、従来
のように超音波探触子２７の検出位置を等間隔にて行う
ようにしてカウントし、被検体２６の良品および不良品
を判断するようにしてもよく、その場合は検出値に重み
付け係数を付加する必要はない。

【００５１】また、上記実施の形態１においては、被検
体２６の内周領域部２６ａと、外周領域部２６ｂとを区
別して判断する例を示したが、これに限られることはな
く、例えば、被検体２６の外周領域部２６ｂを判断する
必要がないような場合などは、上記示した内周領域部２
６ａの裏面反射波Ｂのみの判断にて行うことができる。

【００５２】また、上記実施の形態１においては、被検
体２６の厚みの判断を、空洞欠陥の判断に付加して、被
検体２６の良品および不良品の判断する例を示したが、
これに限られることはなく、被検体２６の種類によって
は、被検体２６の厚みのみにて、被検体２６の良品およ
び不良品の判断をするようにしてもよく、また、逆に、
空洞欠陥のみにて、被検体２６の良品および不良品の判
断をするようにしてもよい。

【００５３】また、上記の実施の形態１においては、内
周領域部２６ａにおける空洞欠陥を、裏面反射波Ｂのみ
にて判断するようにしたが、これに限られることはな
く、この判断に追加して、欠陥反射波Ｆにて欠陥を検出
する手段を追加することもできる。このように、内周領
域部２６ａで、欠陥反射波Ｆを利用する場合、欠陥反射
波Ｆの所定のしきい値を、外周領域部２６ｂの欠陥反射
波のしきい値Ｌ_fより高い値の高しきい値Ｌ_f1に設定す
ることができる。

【００５４】これは、外周領域部２６ｂではポーラス部
分を検出しないとする、余裕の少ない値にてしきい値Ｌ
_fを設定する必要があるのに対し、内周領域部２６ａの
欠陥反射波Ｆでは、ポーラス部分と大きく異なる大きな
欠陥のみ、例えば、図９の欠陥空洞２２のようなものの
み検出することができればよいため、しきい値Ｌ_fより
高い高しきい値Ｌ_f1というように、余裕をもったしきい
値を設定することができ、確実に欠陥のみを検出するこ
とができる。

【００５５】実施の形態２．上記実施の形態１では、被
検体の良品および不良品を欠陥のカウント値にて判断す
るようにしたが、これに限られることはなく、例えば、
不良と判断された箇所の分布図を作成して表示する表示
手段を備えるようにし、作業者がその表示により経験的
にあるいは画像処理技術を利用して判断してもよい。ま
た、この表示においては、不良とするしきい値のレベル
を複数個設け、レベル毎に色分けして表示するようにし
てもよい。

【００５６】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
れば、超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容器
と、容器内に水平に設置され、上面に被検体を載置し、
伝達媒体内に浸漬されるステージと、伝達媒体内に設置
され、被検体に伝達媒体を介して超音波を送信し、反射
波を受信する超音波探触子とを備え、被検体の複数箇所
において超音波探触子より超音波を送信して反射波を受
信することにより被検体の状態を判断する超音波探傷装
置において、超音波が被検体の裏面にて反射する裏面反
射波を検出する第１の検出手段と、裏面反射波の基準裏
面反射波に対する減衰率が所定の率より小さい場合は良
と、また、大きい場合は不良として検出する第１の欠陥
検出手段と、第１の欠陥検出手段の不良情報をカウント
して被検体の良品および不良品を判断する判断手段とを
備えので、精度よく欠陥を検出することができる超音波
探傷装置を提供することが可能となる。

【００５７】また、この発明の請求項２によれ、請求項
１において、超音波が被検体内に存在する空洞にて反射
する欠陥反射波を検出する第２の検出手段と、欠陥反射
波の波高値が所定のしきい値より小さい場合は良と、ま
た、所定のしきい値より大きい場合は不良として検出す
る第２の欠陥検出手段とを備え、判断手段は、超音波の
被検体の裏面における照射領域の一部が欠けている外周
領域部では、第２の欠陥検出手段の不良情報を、超音波
の被検体の裏面における照射領域の全てが含まれている
内周領域部では、第１の欠陥検出手段の不良情報をカウ
ントして被検体の良品および不良品を判断するので、被
検体のいずれの領域においても、確実に欠陥のみを検出
することができる超音波探傷装置を提供することが可能
となる。

【００５８】また、この発明の請求項３によれば、請求
項２において、被検体の内周領域部の欠陥を、欠陥反射
波を検出し、欠陥反射波の所定のしきい値を、被検体の
外周領域部の欠陥反射波のしきい値より高い値の高しき
い値に設定し、欠陥反射波の波高値が高しきい値より小
さい場合は良と、また、高しきい値より大きい場合は不
良として検出する第３の欠陥検出手段を備え、判断手段
は、内周領域部において第３の欠陥検出手段の不良情報
をカウントに加えるので、精度に一層優れた欠陥検出を
行うことができる超音波探傷装置を提供することが可能
となる。

【００５９】また、この発明の請求項４によれば、超音
波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容器と、容器内に
水平に設置され、上面に被検体を載置し、伝達媒体内に
浸漬されるステージと、伝達媒体内に設置され、被検体
に伝達媒体を介して超音波を送信し、反射波を受信する
超音波探触子とを備え、被検体の複数箇所において超音
波探触子より超音波を送信して反射波を受信することに
より被検体の状態を判断する超音波探傷装置において、
超音波が被検体の表面にて反射する表面反射波を検出す
る第１の検出手段と、超音波が被検体の裏面にて反射す
る裏面反射波を検出する第２の検出手段と、表面反射波
の検出時刻と、裏面反射波の検出時刻との時間差を検出
する時間差検出手段と、時間差が所定の範囲内に入って
いれば良と、所定の範囲から外れていれば不良と検出す
る欠陥検出手段と、欠陥検出手段の不良情報をカウント
して被検体の良品および不良品を判断する判断手段とを
備えたので、確実に欠陥検出を行うことができる超音波
探傷装置を提供することが可能となる。

【００６０】また、この発明の請求項５によれば、請求
項１ないし請求項４のいずれかに記載の超音波探傷装置
において、第１の欠陥検出手段または／および第２の欠
陥検出手段または／および第３の欠陥検出手段または／
および欠陥検出手段の情報により、不良と判断された箇
所の分布図を作成して表示する表示手段を備えたので、
欠陥の分布を確認することができる超音波探傷装置を提
供することが可能となる。

【００６１】また、この発明の請求項６によれば、超音
波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容器と、容器内に
回転軸が水平面に対して垂直に設置され、上面にほぼ円
板にて成る被検体を載置し、伝達媒体内に浸漬されるス
テージと、伝達媒体内に設置され、被検体に伝達媒体を
介して超音波を送信し、反射波を検出することにより被
検体の状態を判断する超音波探触子とを備えた超音波探
傷装置において、ステージを一定速度にて回転駆動させ
る第１の駆動手段と、超音波探触子を被検体の径方向に
一定速度にて移動させる第２の駆動手段と、超音波探触
子の超音波発信を一定時間毎に行わせるコントローラ
と、両駆動手段の情報により超音波探触子が被検体のい
ずれの位置上に存在するかを判断する位置判別手段と、
被検体の最外周径と、位置判別手段にて判断された被検
体における超音波探触子の検査位置に相当する径寸法と
の比にてなる重み付け係数を求め、反射波に重み付け係
数を付加する計数値補正手段とを備えたので、低コスト
にて被検体の欠陥を検出することができる超音波探傷装
置を提供することが可能となる。

【００６２】また、この発明の請求項７によれば、請求
項１ないし請求項５のいずれかに記載の超音波探傷装置
において、被検体の各位置にて検出された不良のカウン
ト値に、請求項６に記載の超音波探傷装置の計数値補正
手段の重み付け係数を付加して、この付加した値に基づ
き判断手段にて被検体の良品および不良品を判断するの
で、低コストでかつ精度に優れた欠陥検出を行うことが
できる超音波探傷装置を提供することが可能となる。

【００６３】また、この発明の請求項８によれば、超音
波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容器と、容器内に
水平に設置され、上面に被検体を載置し、伝達媒体内に
浸漬されるステージと、伝達媒体内に設置され、被検体
に伝達媒体を介して超音波を送信し、反射波を受信する
超音波探触子とを備えた超音波探傷装置において、超音
波が被検体の表面にて反射する表面反射波の波高値が所
定のしきい値より小さい場合、装置不良として判断する
装置不良判断手段を備えたので、余分な検出を行うこと
を未然に防止できる超音波探傷装置を提供することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１による超音波探傷装
置の構成を示す図である。

【図２】被検体の内周領域部および外周領域部を示す
上面図である。

【図３】被検体の内周領域部および外周領域部を説明
するための断面図である。

【図４】図１に示した超音波探傷装置の動作を説明す
るための図である。

【図５】図１に示した超音波探傷装置の動作を説明す
る波形図である。

【図６】従来の超音波探傷装置の構成を示す図であ
る。

【図７】図６に示した超音波探傷装置の被検体上にお
ける検査位置を示した図である。

【図８】図６に示した超音波探傷装置の動作を説明す
る波形図である。

【図９】従来の超音波探傷装置における問題点を説明
するための図である。

【符号の説明】

２３容器、２４水、２５ステージ、２６被検
体、２６ａ内周領域部、２６ｂ外周領域部、２７，
２７ａ，２７ｂ超音波探触子、２８支持体、２９
第１のモータ、３０第２のモータ、３１エンコー
ダ、３３パルサ・レシーバ、３４反射波区別手段、
３４ａ表面エコー検出ゲート、３４ｂ欠陥エコー検
出ゲート、３４ｃ裏面エコー検出ゲート、３５欠陥
検出手段、３５ａ装置欠陥判断手段、３５ｂ第２の
欠陥検出手段、３５ｃ第１の欠陥検出手段、３５ｄ
時間差検出手段、３５ｅ欠陥検出手段、３６制御
部、３７動作制御手段、３８位置判別手段、３９
計数値補正手段、４０判断手段、４１，４２照射領
域、４３第１のゲート、４４装置不良警告手段、４
５第２のゲート、４６第３のゲート、４７第４の
ゲート、４８不良品判断、４９良品判断。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者清水淳一東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 2G047 AA09 AD19 BA02 BA03 BB06 BC03 BC07 EA10 GG24 GG28 GG30 GG41

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留され
た容器と、上記容器内に水平に設置され、上面に被検体
を載置し、上記伝達媒体内に浸漬されるステージと、上
記伝達媒体内に設置され、上記被検体に上記伝達媒体を
介して超音波を送信し、反射波を受信する超音波探触子
とを備え、上記被検体の複数箇所において上記超音波探
触子より超音波を送信して反射波を受信することにより
上記被検体の状態を判断する超音波探傷装置において、
上記超音波が上記被検体の裏面にて反射する裏面反射波
を検出する第１の検出手段と、上記裏面反射波の基準裏
面反射波に対する減衰率が所定の率より小さい場合は良
と、また、大きい場合は不良として検出する第１の欠陥
検出手段と、上記第１の欠陥検出手段の不良情報をカウ
ントして上記被検体の良品および不良品を判断する判断
手段とを備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項２】超音波が被検体内に存在する空洞にて反
射する欠陥反射波を検出する第２の検出手段と、上記欠
陥反射波の波高値が所定のしきい値より小さい場合は良
と、また、所定のしきい値より大きい場合は不良として
検出する第２の欠陥検出手段とを備え、判断手段は、上
記超音波の上記被検体の裏面における照射領域の一部が
欠けている外周領域部では、上記第２の欠陥検出手段の
不良情報を、上記超音波の上記被検体の裏面における照
射領域の全てが含まれている内周領域部では、第１の欠
陥検出手段の不良情報をカウントして上記被検体の良品
および不良品を判断することを特徴とする請求項１に記
載の超音波探傷装置。
【請求項３】被検体の内周領域部の欠陥を、欠陥反射
波を検出し、上記欠陥反射波の所定のしきい値を、上記
被検体の外周領域部の欠陥反射波のしきい値より高い値
の高しきい値に設定し、上記欠陥反射波の波高値が上記
高しきい値より小さい場合は良と、また、上記高しきい
値より大きい場合は不良として検出する第３の欠陥検出
手段を備え、判断手段は、内周領域部において上記第３
の欠陥検出手段の不良情報をカウントに加えること特徴
とする請求項２に記載の超音波探傷装置。
【請求項４】超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留され
た容器と、上記容器内に水平に設置され、上面に被検体
を載置し、上記伝達媒体内に浸漬されるステージと、上
記伝達媒体内に設置され、上記被検体に上記伝達媒体を
介して超音波を送信し、反射波を受信する超音波探触子
とを備え、上記被検体の複数箇所において上記超音波探
触子より超音波を送信して反射波を受信することにより
上記被検体の状態を判断する超音波探傷装置において、
上記超音波が上記被検体の表面にて反射する表面反射波
を検出する第１の検出手段と、上記超音波が上記被検体
の裏面にて反射する裏面反射波を検出する第２の検出手
段と、上記表面反射波の検出時刻と、上記裏面反射波の
検出時刻との時間差を検出する時間差検出手段と、上記
時間差が所定の範囲内に入っていれば良と、所定の範囲
から外れていれば不良と検出する欠陥検出手段と、上記
欠陥検出手段の不良情報をカウントして上記被検体の良
品および不良品を判断する判断手段とを備えたことを特
徴とする超音波探傷装置。
【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれかに記
載の超音波探傷装置において、第１の欠陥検出手段また
は／および第２の欠陥検出手段または／および第３の欠
陥検出手段または／および欠陥検出手段の情報により、
不良と判断された箇所の分布図を作成して表示する表示
手段を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項６】超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留され
た容器と、上記容器内に回転軸が水平面に対して垂直に
設置され、上面にほぼ円板にて成る被検体を載置し、上
記伝達媒体内に浸漬されるステージと、上記伝達媒体内
に設置され、上記被検体に上記伝達媒体を介して超音波
を送信し、反射波を検出することにより上記被検体の状
態を判断する超音波探触子とを備えた超音波探傷装置に
おいて、上記ステージを一定速度にて回転駆動させる第
１の駆動手段と、上記超音波探触子を上記被検体の径方
向に一定速度にて移動させる第２の駆動手段と、上記超
音波探触子の超音波発信を一定時間毎に行わせるコント
ローラと、上記両駆動手段の情報により上記超音波探触
子が上記被検体のいずれの位置上に存在するかを判断す
る位置判別手段と、上記被検体の最外周径と、上記位置
判別手段にて判断された上記被検体における上記超音波
探触子の検査位置に相当する径寸法との比にてなる重み
付け係数を求め、上記反射波に上記重み付け係数を付加
する計数値補正手段とを備えたことを特徴とする超音波
探傷装置。
【請求項７】請求項１ないし請求項５のいずれかに記
載の超音波探傷装置において、被検体の各位置にて検出
された不良のカウント値に、請求項６に記載の超音波探
傷装置の計数値補正手段の重み付け係数を付加して、こ
の付加した値に基づき判断手段にて被検体の良品および
不良品を判断することを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項８】超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留され
た容器と、上記容器内に水平に設置され、上面に被検体
を載置し、上記伝達媒体内に浸漬されるステージと、上
記伝達媒体内に設置され、上記被検体に上記伝達媒体を
介して超音波を送信し、反射波を受信する超音波探触子
とを備えた超音波探傷装置において、上記超音波が上記
被検体の表面にて反射する表面反射波の波高値が所定の
しきい値より小さい場合、装置不良として判断する装置
不良判断手段を備えたことを特徴とする超音波探傷装
置。