JP2001004600A - Method for detecting surface damage and surface damage detector - Google Patents

Method for detecting surface damage and surface damage detector

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JP2001004600A
JP2001004600A JP11171151A JP17115199A JP2001004600A JP 2001004600 A JP2001004600 A JP 2001004600A JP 11171151 A JP11171151 A JP 11171151A JP 17115199 A JP17115199 A JP 17115199A JP 2001004600 A JP2001004600 A JP 2001004600A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a method for detecting a surface damage capable of accurately detecting a type and a depth of the surface damage even in the case of varying a surface wave generating efficiency and its propagation efficiency. SOLUTION: A pulse voltage transmitted from a pulse transmitter 3 is converted into a ultrasonic wave by a transmitting ultrasonic probe 4, and converted into a surface wave at a surface of a thick steel sheet 1 through a contact medium. The surface wave propagating a predetermined range is received by a receiving ultrasonic probe 5, a vibration is converted into an electric signal, and transmitted to a receiver 6. The receiver 6 sends an RF waveform corresponding to the transmitted wave used for detecting the damage from the received electric signal to a spectrum analyzer 7. The analyzer 7 Fourier-transforms the transmitted RF waveform to obtain a power spectrum of a frequency axis. These data are sent to a calculator 8. The calculator 8 estimates the type and the depth of the surface damage. If the calculator 8 decides the presence of the damage, the calculator 8 operates to send the depth and the type to an output unit 9.

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、超音波の表面波を
用いて材料の表面の探傷を行い、表面傷の種類と深さを
検出する表面傷の検査方法及び表面傷探傷装置に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface flaw inspection method and a surface flaw detection apparatus for detecting the type and depth of a surface flaw by performing flaw detection on the surface of a material using an ultrasonic surface wave. is there.

【０００２】[0002]

【従来の技術】超音波の表面波は、材料の表層部を探傷
する手段として良く知られている。例えば、特開平６−
３３１６０３号公報には、鋼板表面上を固定軸を介して
タイヤで移動可能とし、タイヤ内部に充填液が密封さ
れ、かつ、角度調整器にて角度を可変とする可変角振動
子で鋼板面に対して３０°〜３８°傾斜させて超音波を
発振せしめるようにした鋼板の表面傷探傷が開示されて
いる。しかし、この方法は反射法であるため、欠陥の方
向に依存して欠陥検出能が変わってしまうことや検出さ
れた欠陥深さを推定できないなどの問題があった。2. Description of the Related Art Ultrasonic surface waves are well known as means for detecting flaws on a surface layer of a material. For example, Japanese Unexamined Patent Publication
No. 331603 discloses that a variable-angle vibrator that allows a tire to move on the surface of a steel plate via a fixed shaft, seals a filling liquid inside the tire, and changes the angle with an angle adjuster is used for the surface of the steel plate. There is disclosed a surface flaw detection for a steel plate in which ultrasonic waves are oscillated at an angle of 30 ° to 38 °. However, since this method is a reflection method, there are problems that the defect detection ability changes depending on the direction of the defect and the depth of the detected defect cannot be estimated.

【０００３】このような問題点を解決する方法として、
特開平１０−２１３５７３号公報に、透過法による材料
表層部の探傷法が記載されている。その構成の概要を図
１５に示す。所定の周波数のトーンバースト波を発生す
るバースト波発振器１１からバースト波を発信し、送信
用超音波探触子１２により表面波に変えて被検査体１３
中に発信する。表面波は被検査体１３の表面を伝播し、
その表面に欠陥１４があると、それによって減衰を受け
て受信用超音波探触子１５で受信される。この受信信号
は、受信器１６により処理され、欠陥１３の有無とその
深さが検出される。[0003] As a method of solving such a problem,
JP-A-10-213573 describes a flaw detection method for a surface layer of a material by a transmission method. FIG. 15 shows an outline of the configuration. A burst wave is transmitted from a burst wave oscillator 11 that generates a tone burst wave having a predetermined frequency, and is converted into a surface wave by an ultrasonic probe 12 for transmission.
Call inside. The surface wave propagates on the surface of the inspection object 13,
If the surface has a defect 14, the ultrasonic wave is received by the receiving ultrasonic probe 15 after being attenuated by the defect. The received signal is processed by the receiver 16 to detect the presence or absence of the defect 13 and its depth.

【０００４】この発明においては、表面波の浸透深さが
波長（周波数）に依存して変わることを利用して、材料
表層部の欠陥を透過した表面波の周波数毎の透過率から
欠陥深さを推定することを行っている。即ち、幾つかの
異なる周波数を含む波形を送信波として用い、材料表層
部の欠陥を透過した受信波から、周波数毎のそれぞれの
減衰量をもとめて、減衰量の絶対割合に応じた欠陥の深
さを演算している。このようにして、透過法を用い、か
つ周波数毎の表面波の減衰量を計算することにより、欠
陥の有無ばかりでなく、その深さを求めることができ
る。In the present invention, utilizing the fact that the penetration depth of a surface wave changes depending on the wavelength (frequency), the defect depth is determined from the transmittance of the surface wave transmitted through the defect in the surface layer of the material for each frequency. Is going to estimate. That is, a waveform including several different frequencies is used as a transmission wave, and the amount of attenuation for each frequency is determined from the reception wave transmitted through the defect in the surface layer of the material, and the depth of the defect according to the absolute ratio of the amount of attenuation is determined. Is calculated. In this way, by using the transmission method and calculating the amount of attenuation of the surface wave for each frequency, not only the presence or absence of a defect but also its depth can be obtained.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１０−２１３５７３号公報に開示された発明において
は、表面傷深さを推定するに際して、送信波で用いた幾
つかの周波数の減衰の絶対量を用いて演算をしているの
で、表面傷のない部分、即ち健全面での減衰量が変化す
るような被検査体には適用ができないという問題点があ
った。However, in the invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-213573, when estimating the surface flaw depth, the absolute amounts of attenuation of several frequencies used in the transmission wave are estimated. Since the calculation is performed using such a method, there is a problem that the method cannot be applied to a portion having no surface flaw, that is, an object to be inspected in which the attenuation in a healthy surface changes.

【０００６】すなわち、一般に、製鉄所でつくられる厚
板等には、幅５ｍ×長さ30ｍの大きさに及ぶものがあ
り、全面が均一な表面粗さでなかったり、表面傷の検査
場における枕木の間隔に応じて反りが発生していたり、
残留応力によって板が反っていたり、制御圧延による音
響異方性が中央部とエッジ部で不均一に発生している場
合がある。これらの現象は、表面傷の検査に用いる超音
波探触子によって発生せしめる表面波の発生効率及び伝
播効率を変化させるものである。[0006] That is, in general, some thick plates and the like made in steel works have a size of 5 m in width x 30 m in length, and the entire surface is not uniform in surface roughness or is used in inspection sites for surface flaws. Warp occurs depending on the spacing of sleepers,
The sheet may be warped due to the residual stress, or the acoustic anisotropy due to the controlled rolling may be unevenly generated at the center and the edge. These phenomena change the generation efficiency and propagation efficiency of a surface wave generated by an ultrasonic probe used for inspection of a surface flaw.

【０００７】要するに、製鉄所で作られる厚板の表面傷
検査のような、一つの被検査体において表面波の発生効
率や伝播効率が変動しうる検査対象においては、健全面
における表面波の透過量が変化するので、特開平１０−
２１３５７３号公報に記載されている方法のような、絶
対減衰量に基づく表面傷深さの推定方法は、誤推定の恐
れがあり、実際に生産現場で使用する品質保証用の探傷
装置としては信頼性に欠けるという問題点がある。[0007] In short, in an inspection object in which the generation efficiency and propagation efficiency of a surface wave can fluctuate in one inspection object, such as a surface flaw inspection of a thick plate made in an ironworks, the transmission of the surface wave on a sound surface. Since the amount changes,
The method for estimating the surface flaw depth based on the absolute attenuation amount, such as the method described in JP-A-213573, may cause erroneous estimation, and is not reliable as a quality assurance flaw detection device actually used at a production site. There is a problem of lack of sex.

【０００８】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、被検査対象に音響的に不均一な部分があった
り、表面波の発生効率や伝播効率が変動する場合でも、
傷の方向にかかわりなく、表面傷の種類と深さを精度良
く検出できる表面傷の検出方法及び表面傷探傷装置を提
供することを課題とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and even when an object to be inspected has an acoustically non-uniform portion, or where the generation efficiency and propagation efficiency of a surface wave fluctuate,
It is an object of the present invention to provide a surface flaw detection method and a surface flaw detector that can accurately detect the type and depth of a surface flaw regardless of the direction of the flaw.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、表面波の超音波を用いて透過法により
非検査体の表面傷を検出する方法であって、複数の周波
数成分を含む超音波を使用し、非検査体を透過する超音
波の透過量を周波数毎に求め、周波数毎に求めた非検査
体の健全部を透過する超音波の透過量で正規化し、正規
化された透過量の周波数分布のパターンから、表面傷の
種類と深さを検出することを特徴とする表面傷の検出方
法（請求項１）である。A first means for solving the above-mentioned problem is a method for detecting surface flaws of a non-inspected body by a transmission method using ultrasonic waves of surface waves. Using the ultrasonic wave containing the component, the transmission amount of the ultrasonic wave transmitted through the non-inspection object is obtained for each frequency, and normalized by the transmission amount of the ultrasonic wave transmitted through the sound part of the non-inspection object obtained for each frequency. A method for detecting a surface flaw, wherein the type and depth of a surface flaw are detected from a pattern of a frequency distribution of the transmission amount.

【００１０】前述したような理由により、表面波である
超音波の透過量は、表面傷以外の種々の要因の影響を受
けるが、発明者等の実験によれば、超音波の透過率の周
波数分布のパターンは、被検査体と測定条件が同一であ
れば、表面傷の種類と深さによって決まってしまい、前
述したような外乱の影響を受けない。よって、複数の周
波数成分を含む超音波を使用し、非検査体を透過する超
音波の透過量を周波数毎に求め、周波数毎に求めた非検
査体の健全部を透過する超音波の透過量で正規化し、正
規化された透過量の周波数分布のパターンを測定するこ
とにより、外乱の影響を受けることなく、表面傷の種類
と深さを検出することができる。また、本方法によれ
ば、傷の方向にかかわりなく、表面傷の種類と深さを検
出することができる。[0010] For the reasons described above, the transmission amount of the ultrasonic wave, which is a surface wave, is affected by various factors other than the surface flaw. The distribution pattern is determined by the type and depth of the surface flaw if the object to be inspected and the measurement conditions are the same, and is not affected by the disturbance as described above. Therefore, using the ultrasonic wave including a plurality of frequency components, the transmission amount of the ultrasonic wave transmitted through the non-inspection body is obtained for each frequency, and the transmission amount of the ultrasonic wave transmitted through the sound portion of the non-inspection body obtained for each frequency. By measuring the pattern of the frequency distribution of the normalized transmission amount, the type and depth of the surface flaw can be detected without being affected by disturbance. Further, according to the present method, the type and depth of the surface flaw can be detected regardless of the direction of the flaw.

【００１１】なお、本明細書において、「複数の周波数
成分を含む超音波」とは、一つの波形の中に複数の周波
数成分が含まれている場合ばかりでなく、複数の異なる
周波数の超音波が時分割的に送出されるような場合をも
含むものである。In this specification, the term "ultrasonic wave including a plurality of frequency components" means not only a case where a single waveform contains a plurality of frequency components but also a plurality of ultrasonic waves having different frequencies. Is transmitted in a time-division manner.

【００１２】前記課題を解決するための第２の手段は、
前記第１の手段であって、予め種々の表面傷に対して、
深さを異ならせた場合の、透過率の周波数分布のパター
ンを測定し、周波数毎に求めた非検査体の健全部を透過
する超音波の透過量で正規化して基準パターンとして記
憶しておき、探傷時には、非検査体を透過する超音波の
透過量を周波数毎に求め、周波数毎に求めた非検査体の
健全部を透過する超音波の透過量で正規化し、正規化さ
れた透過量の周波数分布のパターンと、記憶された基準
パターンとのパターンマッチングを行い、最も一致率の
高い記憶された基準パターンに対応する表面傷の種類と
深さを、検出値とすることを特徴とするもの（請求項
２）である。A second means for solving the above-mentioned problem is as follows.
In the first means, for various surface scratches in advance,
When the depth is varied, the frequency distribution pattern of the transmittance is measured, normalized by the transmission amount of the ultrasonic wave transmitted through the healthy part of the non-inspected body obtained for each frequency, and stored as a reference pattern. At the time of flaw detection, the transmission amount of the ultrasonic wave transmitted through the non-inspection body is obtained for each frequency, and normalized by the transmission amount of the ultrasonic wave transmitted through the sound part of the non-inspection body obtained for each frequency. Pattern matching between the frequency distribution pattern and the stored reference pattern, and the type and depth of the surface flaw corresponding to the stored reference pattern having the highest matching rate are used as detection values. (Claim 2).

【００１３】本手段においては、予め種類と深さの分か
っている表面傷ごとに、探傷に用いられる探触子を使用
した場合の、超音波の透過量の周波数分布のパターンを
測定し、周波数毎に求めた非検査体の健全部を透過する
超音波の透過量で正規化して基準パターンとして記憶し
ておく。そして、探傷に際しては、非検査体を透過する
超音波の透過量を周波数毎に求め、周波数毎に求めた非
検査体の健全部を透過する超音波の透過量で正規化し、
正規化された透過量の周波数分布のパターンと、記憶さ
れた基準パターンとのパターンマッチングを行う。パタ
ーンマッチングの方法としては周知のものが使用でき
る。この際、パターン（形状）のマッチングだけが問題
となるので、比較に際しては両方のデータを基準化し
て、絶対値の差が問題とならないようにする必要があ
る。その一方法としては、パターンの最大値を１として
基準化する方法や、特定周波数における値を１として基
準化する方法がある。In this means, for each surface flaw whose type and depth are known in advance, the frequency distribution pattern of the amount of transmission of ultrasonic waves when a probe used for flaw detection is used is measured. It is normalized by the transmission amount of the ultrasonic wave transmitted through the healthy part of the non-inspection body obtained every time and stored as a reference pattern. Then, at the time of flaw detection, the transmission amount of the ultrasonic wave transmitted through the non-inspection body is obtained for each frequency, and normalized by the transmission amount of the ultrasonic wave transmitted through the sound part of the non-inspection body obtained for each frequency,
Pattern matching is performed between the pattern of the frequency distribution of the normalized transmission amount and the stored reference pattern. A well-known pattern matching method can be used. At this time, since only pattern (shape) matching becomes a problem, it is necessary to normalize both data for comparison so that the difference in absolute value does not matter. As one of the methods, there is a method of standardizing the maximum value of the pattern as 1, and a method of standardizing the value at a specific frequency as 1.

【００１４】このようにして、検出されたパターンに近
い基準パターンを選び出し、その基準パターンを有する
表面傷と深さを検出値とする。本手段においては、欠陥
の検出にパターンマッチングを用いているので、周知の
手法を利用して、正確な検出が可能である。In this manner, a reference pattern close to the detected pattern is selected, and the surface flaw having the reference pattern and the depth are set as detection values. In this means, since pattern matching is used for defect detection, accurate detection can be performed using a known method.

【００１５】前記課題を解決するための第３の手段は、
表面波の超音波を用いて透過法により非検査体の表面傷
を検出する方法であって、複数の周波数成分を含む超音
波を使用し、非検査体を透過する超音波の透過率を周波
数毎に求め、求められた透過率の周波数分布のパターン
から、表面傷の種類と深さを検出することを特徴とする
表面傷の検出方法（請求項３）である。[0015] A third means for solving the above problems is as follows.
A method of detecting surface flaws of a non-inspected body by a transmission method using ultrasonic waves of surface waves, using ultrasonic waves including a plurality of frequency components, and measuring the transmittance of the ultrasonic waves transmitted through the non-inspected body by frequency. A surface flaw detection method characterized by detecting a type and a depth of a surface flaw from a pattern of the obtained frequency distribution of transmittance obtained every time (claim 3).

【００１６】前記第１の手段においては、受信される超
音波量を、健全部を透過する超音波の量で正規化して、
これを基に表面傷の検出を行っている。本手段において
は、正規化を、超音波の送信量を基にして行って、超音
波の透過量を基に表面傷の検出を行っている。いずれの
方法も、表面波である超音波の透過量は、表面傷以外の
種々の要因の影響を受けるが、発明者等の実験によれ
ば、超音波の透過率の周波数分布のパターンは、被検査
体と探傷方法が同一であれば表面傷の種類と深さによっ
て決まってしまい、外乱の影響を受けないことを利用し
たものであり、正規化の基準がことなるだけで、お互い
に透過であることは説明を要しないであろう。In the first means, the amount of ultrasonic waves received is normalized by the amount of ultrasonic waves transmitted through the sound part,
Based on this, surface flaws are detected. In this means, the normalization is performed based on the transmission amount of the ultrasonic wave, and the surface flaw is detected based on the transmission amount of the ultrasonic wave. In any method, the transmission amount of the ultrasonic wave, which is a surface wave, is affected by various factors other than surface flaws.According to experiments by the inventors, the pattern of the frequency distribution of the ultrasonic wave transmittance is: If the inspection object is the same as the flaw detection method, it is determined by the type and depth of the surface flaw and is not affected by disturbance. Would not need explanation.

【００１７】よって、本手段は、前記第１の手段と同様
の作用効果を生じる。ただし、前記第１の手段が、実際
の被検査体を使用し、実際の探傷方法を使用した結果に
基づいているのに対し、本手段はそのようなことを行っ
ていないので、精度の点で多少劣るが、従来法に比して
は、良好な結果を得ることができる。Therefore, the present means has the same effect as the first means. However, while the first means is based on the result of using an actual inspection object and using an actual flaw detection method, the first means does not perform such a thing, so that the accuracy of the first means is not improved. However, good results can be obtained as compared with the conventional method.

【００１８】前記課題を解決するための第４の手段は、
前記第３の手段であって、予め種々の表面傷に対して、
深さを異ならせた場合の、透過率の周波数分布のパター
ンを測定して基準パターンとして記憶しておき、探傷時
に検出された透過率の周波数分布のパターンと、記憶さ
れた基準パターンとのパターンマッチングを行い、最も
一致率の高い基準パターンに対応する表面傷の種類と深
さを、検出値とすることを特徴とするもの（請求項４）
である。A fourth means for solving the above problem is as follows.
In the third means, for various surface flaws in advance,
When the depth is varied, the transmittance frequency distribution pattern is measured and stored as a reference pattern, and the transmittance frequency distribution pattern detected during the flaw detection and the stored reference pattern are compared. The method is characterized in that matching is performed, and the type and depth of the surface flaw corresponding to the reference pattern having the highest matching rate are set as detection values (claim 4).
It is.

【００１９】前記第３の手段で説明したことと同様に、
本手段においては、前記第２の手段とは、正規化の基準
として発信される超音波を用いている点のみが異なり、
原理的には等価なものである。よって、前記第２の手段
と同様の作用効果を奏する。ただし、前記第２の手段
が、実際の被検査体を使用し、実際の探傷方法を使用し
た結果に基づいているのに対し、本手段はそのようなこ
とを行っていないので、精度の点で多少劣るが、従来法
に比しては、良好な結果を得ることができる。As described in the third means,
This means is different from the second means only in that ultrasonic waves transmitted as a standard for normalization are used.
They are equivalent in principle. Therefore, the same operation and effect as those of the second means can be obtained. However, while the second means is based on the result of using an actual inspection object and using an actual flaw detection method, the present means does not perform such an operation, so that the accuracy of the second means is not improved. However, good results can be obtained as compared with the conventional method.

【００２０】前記課題を解決するための第５の手段は、
前記第１の手段から第５の手段のいずれかであって、検
出された透過率の周波数分布のパターンにおいて、低周
波側の透過率が高周波側の透過率に比して小さい場合に
開口傷、低周波側の透過率が高周波側の透過率に比して
大きい場合に非開口傷と判断することを特徴とするもの
（請求項５）である。A fifth means for solving the above problems is as follows.
In any one of the first means to the fifth means, when the transmittance on the low frequency side is smaller than the transmittance on the high frequency side in the pattern of the frequency distribution of the detected transmittance, the opening flaw is determined. When the transmittance on the low frequency side is higher than the transmittance on the high frequency side, it is determined to be a non-opening flaw (claim 5).

【００２１】発明者らの実験によれば、表面傷が開口傷
である場合、超音波の高周波成分が低周波成分に比して
大きく減衰し、表面傷が非開口傷である場合、超音波の
低周波成分が高周波成分に比して大きく減衰することが
分かった。よって、本手段により、表面傷が開口傷であ
るか非開口傷であるかの判定が可能である。According to experiments by the inventors, when the surface flaw is an opening flaw, the high frequency component of the ultrasonic wave is greatly attenuated compared to the low frequency component, and when the surface flaw is a non-opening flaw, the ultrasonic wave is It has been found that the low frequency component of (1) is greatly attenuated compared to the high frequency component. Therefore, by this means, it is possible to determine whether the surface flaw is an open flaw or a non-open flaw.

【００２２】前記課題を解決するための第６の手段は、
被検査体の表面に存在する表面傷の種類と深さを、超音
波の表面波を用いて透過法で検出する表面欠陥探傷装置
であって、複数の周波数成分を含有する表面波の超音波
を送信する送信器と、被検査体を透過した超音波を受信
する受信器と、受信した超音波より周波数分布を求める
手段と、求められた周波数分布を、被検査体の健全部を
透過した送信波の周波数分布で除算して、正規化された
超音波の透過量の周波数分布を求める除算器と、前記送
信器より送信された超音波の、所定種類の表面傷に対す
る透過量の周波数分布を、被検査体の健全部を透過した
送信波の周波数で分布で除算して、正規化された透過量
の周波数分布のパターンを、当該表面傷の深さ毎に基準
パターンとして記憶する記憶装置と、探傷に際して求め
られた、正規化された超音波の透過量の周波数分布の形
状に最も近い、記憶装置に記憶されている基準パターン
を選定する演算装置と、選定された基準パターンより、
表面傷の種類と深さを判定する判定装置とを有してなる
ことを特徴とする表面欠陥探傷装置（請求項６）であ
る。A sixth means for solving the above problem is as follows.
A surface defect flaw detection device that detects the type and depth of surface flaws present on the surface of an inspection object by a transmission method using surface waves of ultrasonic waves, and the ultrasonic waves of surface waves containing a plurality of frequency components And a receiver for receiving ultrasonic waves transmitted through the device under test, a means for obtaining a frequency distribution from the received ultrasonic waves, and transmitting the obtained frequency distribution through a healthy portion of the device under test. A divider that divides by the frequency distribution of the transmission wave to obtain a normalized frequency distribution of the transmission amount of the ultrasonic wave, and a frequency distribution of the transmission amount of the ultrasonic wave transmitted from the transmitter to a predetermined type of surface flaw Is divided by the frequency of the transmission wave transmitted through the sound part of the test object, and the storage device stores the normalized frequency distribution pattern of the transmission amount as a reference pattern for each depth of the surface flaw. And the normalized Was closest to the shape of the frequency distribution of the ultrasonic transmission amount, an arithmetic unit for selecting a reference pattern stored in the storage device, from the selected reference pattern,
A surface defect flaw detector (claim 6), comprising a determination device for determining the type and depth of a surface flaw.

【００２３】本手段においては、受信波のスペクトル分
布を被検査体の健全部を透過した受信波のスペクトル分
布で割ることにより、探傷部を透過した超音波の透過量
の正規化された周波数分布を求める。そして、この周波
数分布の形状（パターン）を、記憶装置に記憶してある
基準パターンの形状と比較し、記憶装置に記憶してある
基準パターンのうち、検出された周波数分布の形状に最
も近いものを抽出する。そして、それに対応する表面傷
の種類と深さを検出値とする。このようにして、周波数
分布の形状に基づいて表面傷の種類と深さを検出するこ
とにより、被検査対象に音響的に不均一な部分があった
り、表面波の発生効率や伝播効率が変動する場合でも、
傷の方向にかかわりなく、表面傷の種類と深さを精度良
く検出できる。In this means, by dividing the spectrum distribution of the received wave by the spectrum distribution of the received wave transmitted through the healthy part of the test object, the normalized frequency distribution of the transmission amount of the ultrasonic wave transmitted through the flaw detection part is obtained. Ask for. Then, the shape (pattern) of this frequency distribution is compared with the shape of the reference pattern stored in the storage device, and among the reference patterns stored in the storage device, the one closest to the detected frequency distribution shape Is extracted. Then, the type and depth of the corresponding surface flaw are set as detection values. In this way, by detecting the type and depth of surface flaws based on the shape of the frequency distribution, there is an acoustically non-uniform part in the inspection object, and the generation efficiency and propagation efficiency of the surface wave fluctuate. Even if you do
Regardless of the direction of the flaw, the type and depth of the surface flaw can be accurately detected.

【００２４】前記課題を解決するための第７の手段は、
被検査体の表面に存在する表面傷の種類と深さを、超音
波の表面波を用いて透過法で検出する表面欠陥探傷装置
であって、複数の周波数成分を含有する表面波の超音波
を送信する送信器と、被検査体を透過した超音波を受信
する受信器と、受信した超音波より周波数分布を求める
手段と、求められた周波数分布を送信波の周波数分布で
除算して超音波の透過率の周波数分布を求める除算器
と、前記送信器より送信された超音波の、所定種類の表
面傷に対する透過率の周波数分布の形状を、当該表面傷
の深さ毎に基準パターンとして記憶する記憶装置と、探
傷に際して求められた超音波の透過率の周波数分布の形
状に最も近い、記憶装置に記憶されている基準パターン
を選定する演算装置と、選定された基準パターンより、
表面傷の種類と深さを判定する判定装置とを有してなる
ことを特徴とする表面欠陥探傷装置（請求項７）であ
る。A seventh means for solving the above-mentioned problem is as follows.
A surface defect flaw detection device that detects the type and depth of surface flaws present on the surface of an inspection object by a transmission method using surface waves of ultrasonic waves, and the ultrasonic waves of surface waves containing a plurality of frequency components Transmitter, a receiver for receiving the ultrasonic wave transmitted through the test object, a means for obtaining a frequency distribution from the received ultrasonic wave, and dividing the obtained frequency distribution by the frequency distribution of the transmitted wave. A divider for determining the frequency distribution of the transmittance of the sound wave, and the ultrasonic wave transmitted from the transmitter, the shape of the frequency distribution of the transmittance for a predetermined type of surface flaw, as a reference pattern for each depth of the surface flaw A storage device for storing, a computing device for selecting a reference pattern stored in the storage device, which is closest to the shape of the frequency distribution of the transmittance of the ultrasonic wave obtained at the time of flaw detection, and a selected reference pattern,
A surface defect flaw detector (claim 7), comprising: a determination device for determining the type and depth of a surface flaw.

【００２５】本手段においては、正規化の基準が送信波
のスペクトルとなっている点が前記第６の手段と異なる
だけで、両者の測定原理は同じである。よって、前記第
６の手段と同様の作用効果を奏する。The present means differs from the sixth means only in that the standard of normalization is the spectrum of the transmitted wave, and the principle of measurement is the same for both. Therefore, the same operation and effect as those of the sixth means are provided.

【００２６】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態の１例
である表面傷探傷装置の構成を示す概要図である。図１
において、１は被検査体である厚鋼板、２は表面傷、３
はパルス送信器、４は送信用超音波探触子、５は受信用
超音波探触子、６は受信器、７はスペクトラムアナライ
ザー、８は演算器、９は出力装置である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a surface flaw detection device as an example of an embodiment of the present invention. FIG.
In the figures, 1 is a steel plate to be inspected, 2 is a surface scratch, 3
Is a pulse transmitter, 4 is a transmitting ultrasonic probe, 5 is a receiving ultrasonic probe, 6 is a receiver, 7 is a spectrum analyzer, 8 is a calculator, and 9 is an output device.

【００２７】パルス送信器３のパルス波の周波数帯域、
及び送信用超音波探触子４と受信用超音波探触子５の周
波数帯域は、厚鋼板１の表面波音速及び検出すべき表面
傷２の深さから決定される。本実施の形態の場合、深さ
0.1〜0.6mmの表面傷２を検出対象としているので、検査
に用いる表面波の波長は、その深さを0.3で割った0.34
〜2mm程度が適している。厚鋼板１中の表面波の音速は2
980m/sであるから、周波数に換算すると、1.4〜8.8ＭHz
である。よって、本実施の形態では、１〜10ＭHzの周波
数帯域において感度を持つパルス送信器３、及び送信用
超音波探触子４、受信用超音波探触子５を用いている。
同時に受信器６も１〜10ＭHzの周波数帯域を持つものに
している。The frequency band of the pulse wave of the pulse transmitter 3;
The frequency bands of the transmitting ultrasonic probe 4 and the receiving ultrasonic probe 5 are determined based on the sound velocity of the surface wave of the thick steel plate 1 and the depth of the surface flaw 2 to be detected. In the case of this embodiment, the depth
Since the surface flaw 2 of 0.1 to 0.6 mm is to be detected, the wavelength of the surface wave used for the inspection is 0.34 which is obtained by dividing the depth by 0.3.
~ 2mm is suitable. The sound velocity of the surface wave in the thick steel plate 1 is 2
Since it is 980m / s, when converted to frequency, it is 1.4 to 8.8MHz
It is. Therefore, in the present embodiment, the pulse transmitter 3, the transmitting ultrasonic probe 4, and the receiving ultrasonic probe 5 having sensitivity in the frequency band of 1 to 10 MHz are used.
At the same time, the receiver 6 has a frequency band of 1 to 10 MHz.

【００２８】ここで、検査の周波数を選択するのに、検
査対象の表面傷の深さを0.3で割ったのは、表面波が伝
播の際、そのエネルギーが表面から波長の約0.3倍のと
ころで50％に達するので、検査に適しているからであ
る。また、パルス送信器３の送信電圧は、上記の周波数
帯域全域で感度が十分取れるよう300Ｖp-pとしている。Here, the reason why the depth of the surface flaw to be inspected is divided by 0.3 when selecting the inspection frequency is that when the surface wave propagates, its energy is about 0.3 times the wavelength from the surface. Because it reaches 50%, it is suitable for inspection. The transmission voltage of the pulse transmitter 3 is set to 300 Vp-p so that the sensitivity can be sufficiently obtained in the entire frequency band.

【００２９】また、送信用超音波探触子４及び受信用超
音波探触子５の振動子は、被検査体である厚鋼板１の表
面波を送受信できるように、所定の角度θだけ傾いてい
る。この角度は、楔および厚板と探触子間を満たす媒質
の音速Ｖで決定され、この角度はスネルの法則より次式
で表される。 θ＝Sin-1（2980/V） …(1)The transducers of the transmitting ultrasonic probe 4 and the receiving ultrasonic probe 5 are inclined by a predetermined angle θ so as to transmit and receive the surface waves of the steel plate 1 to be inspected. ing. This angle is determined by the sound speed V of the medium filling the space between the wedge and the thick plate and the probe, and this angle is expressed by the following equation according to Snell's law. θ = Sin -1 (2980 / V)… (1)

【００３０】パルス送信器３から送られるパルス電圧
は、送信用超音波探触子４によって超音波に変換され、
接触媒質を通して、厚鋼板１の表面で表面波に変換され
る。所定の領域を伝播した表面波は、受信用超音波探触
子５にて受信され、振動が電気信号に変換されて受信器
６に送られる。受信器６は、受信した電気信号から探傷
に用いた透過波に相当するＲＦ波形をスペトラムアナラ
イザ７に送る。スペクトラムアナライザ７は透過ＲＦ波
形をフーリエ変換し周波数軸のパワースペクトラムを得
る。それらのデータは、演算器８に送られる。演算器８
は、表面傷の種類と深さ推定を行って、傷有りと判定す
れば、その深さと種類を出力装置９に送るように動作す
る。The pulse voltage sent from the pulse transmitter 3 is converted into an ultrasonic wave by the transmitting ultrasonic probe 4,
Through the couplant, it is converted into a surface wave on the surface of the plate 1. The surface wave that has propagated in the predetermined area is received by the receiving ultrasonic probe 5, and the vibration is converted into an electric signal and sent to the receiver 6. The receiver 6 sends an RF waveform corresponding to a transmitted wave used for flaw detection to the spectrum analyzer 7 from the received electric signal. The spectrum analyzer 7 performs a Fourier transform on the transmitted RF waveform to obtain a power spectrum on the frequency axis. Those data are sent to the arithmetic unit 8. Arithmetic unit 8
Performs an operation of estimating the type and depth of a surface flaw and, if it is determined that there is a flaw, transmitting the depth and type to the output device 9.

【００３１】以下、演算器８のにおける表面傷の種類と
深さの判断方法の例を説明する。図１に示した構成の表
面傷探傷装置で厚鋼板１の健全面を探傷したときの透過
波形及びスペクトラムを図２に示す。図２において(a)
は透過波形、(b)はそのパワースペクトラムである。こ
の健全面での透過波のスペクトラム(b)は、本実施の形
態の探傷システムの周波数毎の感度特性を示すものであ
り、通常の探傷の際には、透過波の周波数毎の強度を感
度補正するために探傷で得られたスペクトラムを、この
図２(b)のスペクトラムで除してやる必要がある(周波数
毎の除算を行う)。演算器８は、そのためのメモリ、即
ち、正規化された感度特性のスペクトラムを保存してお
く機能を持っている。探傷で得られたスペクトラムを、
感度補正したものを今後、正規化された透過量とよぶこ
とにする（図においては、簡単化のため「透過率」と表
している。An example of a method of determining the type and depth of a surface flaw in the arithmetic unit 8 will be described below. FIG. 2 shows a transmission waveform and a spectrum when a sound surface of the thick steel plate 1 is detected by the surface flaw detection device having the configuration shown in FIG. In FIG. 2, (a)
Is a transmission waveform, and (b) is its power spectrum. The spectrum (b) of the transmitted wave on the sound surface shows the sensitivity characteristics at each frequency of the flaw detection system of the present embodiment. For correction, it is necessary to divide the spectrum obtained by the flaw detection by the spectrum shown in FIG. 2B (perform division for each frequency). The computing unit 8 has a memory for that purpose, that is, a function of storing a spectrum of normalized sensitivity characteristics. The spectrum obtained by flaw detection is
The sensitivity-corrected value is hereinafter referred to as a normalized transmission amount (in the figure, it is represented as "transmittance" for simplicity).

【００３２】次に、厚鋼板１に作製した図３に示すよう
な深さｈの人口傷（ノッチ傷）を、図１に示した構成の
表面傷探傷装置で探傷した際の周波数毎の正規化された
透過量を図４に示す。ここで、ノッチ傷は、深さh＝0.
1、0.3、0.5、0.7、0.9mmのものである。また、ノッチ
傷の長さは送受信の探触子から送受でされる超音波ビー
ムの幅より十分長くしている。Next, an artificial flaw (notch flaw) having a depth h as shown in FIG. 3 manufactured on the thick steel plate 1 is inspected by a surface flaw flaw detector having the structure shown in FIG. FIG. 4 shows the converted transmission amount. Here, the notch scratch has a depth h = 0.
1, 0.3, 0.5, 0.7 and 0.9 mm. The length of the notch flaw is sufficiently longer than the width of the ultrasonic beam transmitted / received from the transmitting / receiving probe.

【００３３】この図４に示される、正規化された透過量
−周波数の関係を、縦軸を正規化された透過量、横軸を
傷深さｈ／波長λ（＝傷深さ・周波数／音速）として書
き換えると図５のようになる。即ち、所定深さの所定傷
を透過する表面波の正規化された透過量は、波長毎に一
義的に決まってしまう。The normalized transmission amount-frequency relationship shown in FIG. 4 is represented by the normalized transmission amount on the vertical axis and the flaw depth h / wavelength λ (= flaw depth / frequency / When rewritten as (sound speed), it becomes as shown in FIG. That is, the normalized transmission amount of the surface wave transmitted through a predetermined flaw of a predetermined depth is uniquely determined for each wavelength.

【００３４】従来技術の表面傷の推定方法では、正規化
された透過量を求め、図５よりそれに対応するｈ／λを
求め、λが既知であるので、これからｈを求めている。
しかし、そのアルゴリズムを使うと、何らかの要因で健
全面における透過波の強度が低下したような場合でも、
表面傷があると判断してしまうことは前述のとおりであ
る。In the prior art method for estimating a surface flaw, the normalized transmission amount is determined, the corresponding h / λ is determined from FIG. 5, and since λ is known, h is determined from this.
However, using that algorithm, even if the strength of the transmitted wave on the sound surface decreases for some reason,
It is as described above that it is determined that there is a surface flaw.

【００３５】本実施の形態においては、演算器８は、正
規化された透過量を求めた後に、正規化された透過量の
各周波数の比を計算を計算する。具体的には、１、２、
３、４、５、６、７、８、９ＭHzにおける正規化された
透過量の比を使用している。In the present embodiment, after calculating the normalized transmission amount, the computing unit 8 calculates the ratio of each frequency of the normalized transmission amount. Specifically, 1, 2,
The ratio of the normalized transmission at 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 MHz is used.

【００３６】図６は、厚鋼板１の健全部を測定した場合
のパワースペクトラムを(a)に、その正規化された透過
量と探傷周波数の関係を(b)に示したものである。い
ま、実線で示されるデータを測定して、その結果に基づ
いて正規化された透過量を算出しているので、このとき
の正規化された透過量は、いずれの周波数についても１
となる。もし、板の反りなどの外乱の影響で、超音波の
受信強度が50％低下した場合は、図６(a)で破線に示す
ように、スペクトラムは50％下がり、(b)に破線で示す
ように正規化された透過量も50％低下する。しかし、正
規化された透過量のパターンは直線であり、変化しな
い。FIG. 6 shows the power spectrum when a healthy part of the thick steel plate 1 is measured, and FIG. 6B shows the relationship between the normalized transmission amount and the flaw detection frequency. Now, the data shown by the solid line is measured, and the normalized transmission amount is calculated based on the result, so that the normalized transmission amount at this time is 1 for any frequency.
Becomes If the reception intensity of the ultrasonic wave is reduced by 50% due to the influence of the disturbance such as the warpage of the plate, the spectrum is reduced by 50% as shown by the broken line in FIG. Thus, the normalized transmission is also reduced by 50%. However, the pattern of the normalized transmission amount is a straight line and does not change.

【００３７】図７は、深さが0.3mmの開口表面傷を探傷
したときのパワースペクトラムを(a)に、正規化された
透過量と探傷周波数の関係を(b)に示したものである。
このように、開口した表面傷の場合、周波数の上昇と共
に正規化された透過量が減少する傾向にある。FIG. 7 shows a power spectrum when a flaw of an opening surface having a depth of 0.3 mm is detected, and FIG. 7B shows a relationship between a normalized transmission amount and a flaw detection frequency. .
Thus, in the case of an open surface flaw, the normalized transmission amount tends to decrease as the frequency increases.

【００３８】図８は、この表面傷の探傷時に、板の反り
などの外乱の影響で、超音波の受信強度が50％低下した
場合のパワースペクトラムを(a)に、正規化された透過
量と探傷周波数の関係を(b)に示したものである。図８
(a)示すように、スペクトラムは50％下がり、(b)に示す
ように正規化された透過量も50％低下する。しかし、ど
の周波数に対しても50％ずつ低下するので、正規化され
た透過量のパターンの形状は変化しない。たとえば、１
ＭHzの正規化された透過量を同じにして、図７(b)と図
８(b)とを比較すると、図９に示すように両者は同じグ
ラフとなる。FIG. 8 shows the power spectrum when the reception intensity of the ultrasonic wave is reduced by 50% due to the influence of disturbance such as the warpage of the plate at the time of detecting the surface flaw, to the normalized transmission amount. (B) shows the relationship between the test frequency and the flaw detection frequency. FIG.
As shown in (a), the spectrum is reduced by 50%, and as shown in (b), the normalized transmission amount is also reduced by 50%. However, since the frequency is reduced by 50% at any frequency, the shape of the pattern of the normalized transmission amount does not change. For example, 1
When FIG. 7 (b) and FIG. 8 (b) are compared with the same normalized transmission amount of MHz, both show the same graph as shown in FIG.

【００３９】その他の傷に関しても同様なことが成り立
ち、１ＭHzの強度を基準にとった正規化された透過量は
図１０のようになる。演算器８は、この図１０の関係を
深さに対して、より詳細にデータとして持っておくこと
で、開口傷の精度良い深さ推定を行うことができる。The same applies to other flaws, and the normalized transmission amount based on the intensity of 1 MHz is as shown in FIG. The arithmetic unit 8 can accurately estimate the depth of the opening flaw by holding the relationship of FIG. 10 as data with respect to the depth in more detail.

【００４０】非開口傷に関しても同様のアナロジーで深
さを推定することができる。先ず、非開口傷の表面下の
深さ毎の、正規化された透過量と周波数の関係は、図１
１のようになる。高い周波数ほどエネルギーが表面に集
中しているので、正規化された透過量が大きくなってい
る。横軸を傷深さｈ／波長λ（＝傷深さ・周波数／音
速）として書き換えると図１２のようになる。開口傷の
時と同様に、周波数（波長）に依存した強度変化を示
し、板の反りなどの外乱の影響を受けても、そのパター
ンは変化しないので、表面傷以外の要因で送受信の強度
が変わった場合の影響を取り除くことは容易である。例
えば、９ＭHzの強度（正規化された透過量）を基準とす
れば、欠陥深さ毎の周波数と正規化された透過量の関係
は、図１３のようになり、９MHzの正規化された透過量
と各周波数における正規化された透過量の比から、容易
に非開口傷の表面下の深さを精度よく推定できる。The depth of a non-opening flaw can be estimated by a similar analogy. First, the relationship between the normalized transmission amount and the frequency for each depth below the surface of the non-opening flaw is shown in FIG.
It looks like 1. The higher the frequency, the more energy is concentrated on the surface, so that the normalized transmission amount is large. When the horizontal axis is rewritten as flaw depth h / wavelength λ (= flaw depth / frequency / sound speed), the result is as shown in FIG. As in the case of the opening flaw, the intensity changes depending on the frequency (wavelength). Even if it is affected by disturbance such as warpage of the plate, its pattern does not change. It is easy to get rid of the effects of a change. For example, with reference to the intensity of 9 MHz (normalized transmission amount), the relationship between the frequency for each defect depth and the normalized transmission amount is as shown in FIG. From the ratio between the amount and the normalized transmission amount at each frequency, the depth below the surface of the non-opening flaw can be easily estimated with high accuracy.

【００４１】以上、特定の周波数の相対強度による深さ
推定の原理を述べてきたが、探傷に使用する有限個の周
波数の相対強度で深さを推定できる範囲は限られている
ため、絶対的な量による変化も参考にしなければならな
い。例えば、本実施の形態の開口傷の場合（高い周波数
がより大きく減衰している場合）、１ＭHzの絶対強度
が、装置のキャリブレーション時において健全面を測定
したときの絶対強度の20％以下になるような場合は、深
さ１mm以上の傷と考え相対強度による深さ推定は行って
いない、たとえこの強度変化が、傷以外の要因に起因す
るものであっても、最も透過率の高いはずの１ＭHzの超
音波の透過率が、当初の設定時において健全部を測定し
た透過率の20％以下になるような場合は、その他の周波
数での透過率は、もっと低い値となるので、強度比がば
らついてしまい適当な評価ができないからである。Although the principle of depth estimation based on the relative intensity of a specific frequency has been described above, the range in which the depth can be estimated based on the relative intensity of a finite number of frequencies used for flaw detection is limited. You must also take into account the change due to the amount. For example, in the case of the opening flaw according to the present embodiment (when the high frequency is more greatly attenuated), the absolute intensity of 1 MHz becomes 20% or less of the absolute intensity when a healthy surface is measured during the calibration of the apparatus. In such a case, it is assumed that the scratch is 1 mm or more in depth and the depth is not estimated by relative intensity. Even if this intensity change is caused by factors other than the scratch, it should have the highest transmittance. If the transmittance of the 1 MHz ultrasonic wave is less than or equal to 20% of the transmittance measured in the sound part at the time of the initial setting, the transmittance at other frequencies becomes lower, and the intensity This is because the ratio varies and an appropriate evaluation cannot be performed.

【００４２】以上説明した演算器８の表面傷の推定方法
を図１４のフローチャートにまとめて示す。まず、ステ
ップＳ１において、スペクトラムアナライザー７が探傷
波形から算出したスペクトラムを受取る。そして、ステ
ップＳ２で、超音波の透過量の正規化を行う。すなわ
ち、健全部を探傷したときの超音波の透過量のスペクト
ラムを予め記憶しておき、各周波数について、探傷時に
得られたスペクトラム強度を、記憶してあるスペクトラ
ムで割り算して、正規化された透過量を求める。この実
施の形態においては、使用する周波数として１〜９ＭHz
を１ＭHzおきに用いている。The method for estimating surface flaws of the arithmetic unit 8 described above is summarized in the flowchart of FIG. First, in step S1, the spectrum analyzer 7 receives the spectrum calculated from the flaw detection waveform. Then, in step S2, the transmission amount of the ultrasonic wave is normalized. That is, the spectrum of the transmission amount of the ultrasonic wave when the sound part was detected was stored in advance, and for each frequency, the spectrum intensity obtained at the time of the detection was divided by the stored spectrum and normalized. Find the amount of transmission. In this embodiment, the frequency to be used is 1 to 9 MHz.
Is used every 1 MHz.

【００４３】次にステップＳ３で、それぞれの周波数に
おける正規化された透過量を比較し、高周波側が減衰し
ているか低周波側が減衰しているかを判断する。高周波
側が減衰していればステップＳ４で開口傷と判断し、規
準とする周波数を１ＭHzとする。そして、ステップＳ５
で、１ＭHzにおける絶対透過量が、装置のキャリブレー
ション時において健全面を測定したときの絶対強度の20
％以上あるかどうかを判定する。これが20％に満たない
場合は、ステップＳ６に移って、本方法による推定範囲
外であるとし、警報を出力する等の措置を行う。Next, in step S3, the normalized transmission amount at each frequency is compared to determine whether the high frequency side is attenuated or the low frequency side is attenuated. If the high-frequency side is attenuated, it is determined in step S4 that there is an opening flaw, and the reference frequency is set to 1 MHz. Then, step S5
The absolute transmission amount at 1 MHz is 20% of the absolute intensity when a healthy surface is measured during the calibration of the apparatus.
% Is determined. If this is less than 20%, the process proceeds to step S6, where it is determined to be out of the estimation range by the present method, and a measure such as outputting an alarm is performed.

【００４４】20％以上ある場合は、ステップＳ７に移っ
て、正規化された透過量のパターンを基準化することに
より形状を求める。すなわち、各周波数における正規化
された透過量を、１ＭHzにおける正規化された透過量で
割り、正規化された透過量のパターンの形状を基準化す
る。そして、ステップＳ８において、欠陥の種類と深さ
毎に記憶してある正規化された透過量の基準パターンの
形状との比較を行う。そして、最も検出されたパターン
の形状に近い基準パターンを選出し、そのパターンに対
応する傷の種類と深さを出力とする。ここでは、記憶し
てある正規化された透過量のパターンの形状は、１ＭHz
の場合を１として基準化された値とされている。If it is not less than 20%, the process proceeds to step S7, and the shape is obtained by standardizing the pattern of the normalized transmission amount. That is, the normalized transmission amount at each frequency is divided by the normalized transmission amount at 1 MHz to standardize the shape of the pattern of the normalized transmission amount. Then, in step S8, a comparison is made between the type of the defect and the shape of the reference pattern of the normalized transmission amount stored for each depth. Then, a reference pattern closest to the shape of the most detected pattern is selected, and the type and depth of a flaw corresponding to the pattern are output. Here, the shape of the stored pattern of the normalized transmission amount is 1 MHz.
Is set to 1 and the value is standardized.

【００４５】検出されたパターンの形状と最も近い記憶
パターンの決定は、たとえば以下のようにして行う。正
規化された透過量のパターン（基準化されたもの）の、
ｉＭHzにおける透過量をｙ(ｉ)とし、記憶されているｊ
番目の基準パターンのｉＭHzにおける透過量をｘj(ｉ)
とする。このとき、両者の周波数毎の差の2乗和 ε={y(1)-xj(1)}2+{y(2)-xj(2)}2+……+{y(1)-xj(1)}2 …(1) を各ｊについて求め、εの値が最も小さくなるものを、
検出されたパターンの形状と最も近い記憶パターンと決
定する。The storage pattern closest to the detected pattern shape is determined, for example, as follows. Of the normalized transmission pattern (normalized)
Let the transmission amount at iMHz be y (i) and j stored
X j (i) is the amount of transmission of the th reference pattern at iMHz.
And At this time, the sum of the squares of the difference between the two frequencies ε = {y (1) -x j (1)} 2 + {y (2) -x j (2)} 2 +... + {Y (1 ) -x j (1)} 2 ... (1) is obtained for each j, and the one with the smallest value of ε is
The storage pattern closest to the shape of the detected pattern is determined.

【００４６】なお、検出されたパターンの形状と最も近
い記憶パターンの決定の手法は、このようなものに限ら
れず、周知のパターンマッチングの手法を適宜選択して
使用することができる。The method of determining the storage pattern closest to the shape of the detected pattern is not limited to this, and a known pattern matching method can be appropriately selected and used.

【００４７】ステップＳ３において、低周波側が減衰し
ていると判断した場合は、ステップＳ９で非開口傷と判
断し、規準とする周波数を９ＭHzとする。そして、ステ
ップＳ１０で、９ＭHzにおける絶対透過量が、装置のキ
ャリブレーション時において健全面を測定したときの絶
対強度の20％以上あるかどうかを判定する。これが20％
に満たない場合は、ステップＳ１１に移って、本方法に
よる推定範囲外であるとし、警報を出力する等の措置を
行う。If it is determined in step S3 that the low-frequency side is attenuated, it is determined in step S9 that a non-opening flaw is present, and the reference frequency is set to 9 MHz. Then, in step S10, it is determined whether or not the absolute transmission amount at 9 MHz is 20% or more of the absolute intensity when a healthy surface is measured at the time of calibration of the apparatus. This is 20%
If not, the process proceeds to step S11, where it is determined to be outside the range estimated by the present method, and a measure such as outputting an alarm is performed.

【００４８】20％以上ある場合は、ステップＳ１２に移
って、正規化された透過量のパターンを基準化すること
により形状を求める。すなわち、各周波数における正規
化された透過量を、９ＭHzにおける正規化された透過量
で割り、正規化された透過量のパターンの形状を基準化
する。そして、ステップＳ１３において、欠陥の種類と
深さ毎に記憶してある正規化された透過量の基準パター
ンの形状との比較を行う。そして、最も検出されたパタ
ーンの形状に近い基準パターンを選出し、そのパターン
に対応する傷の種類と深さを出力とする。ここでは、記
憶してある正規化された透過量のパターンの形状は、９
ＭHzの場合を１として基準化された値とされている。If it is not less than 20%, the process proceeds to step S12, and the shape is obtained by standardizing the pattern of the normalized transmission amount. That is, the normalized transmission amount at each frequency is divided by the normalized transmission amount at 9 MHz to standardize the shape of the normalized transmission amount pattern. Then, in step S13, the type of the defect and the normalized transmission amount stored for each depth are compared with the shape of the reference pattern. Then, a reference pattern closest to the shape of the most detected pattern is selected, and the type and depth of a flaw corresponding to the pattern are output. Here, the shape of the stored pattern of the normalized transmission amount is 9
The value is normalized by setting the case of MHz to 1.

【００４９】検出されたパターンの形状と最も近い記憶
パターンの決定は、ステップＳ８における手法と同様の
手法により行う。The storage pattern closest to the shape of the detected pattern is determined by a method similar to the method in step S8.

【００５０】なお、以上の説明においては、開口傷に関
しては、１ＭHzを基準に、非開口傷に関しては９ＭHzを
基準にして処理を行う例を示したが、これは、これらの
周波数の超音波が、それぞれの傷に対して比較的透過率
が高く、安定した基準と考えられたからであり、その他
の周波数を基準としても問題はない。In the above description, an example is shown in which processing is performed on the basis of 1 MHz for open flaws and on the basis of 9 MHz for non-apertured flaws. This is because the transmittance is relatively high for each of the scratches and is considered to be a stable reference, and there is no problem with reference to other frequencies.

【００５１】また、送信にパルス波を用い、スペクトラ
ムアナライザにより、それぞれの周波数の強度を得た
が、スペクトラムアナライザでなく、狭帯域のバンドパ
スフィルターで各周波数の強度を得てもよいし、送信波
を狭帯域のトーンバースト波にして幾つかの周波数を時
分割して送信して、それぞれの周波数の強度を得てもよ
い。Further, although the intensity of each frequency is obtained by a spectrum analyzer using a pulse wave for transmission, the intensity of each frequency may be obtained by a narrow band-pass filter instead of the spectrum analyzer. A wave may be converted into a narrow-band tone burst wave, and some frequencies may be transmitted in a time-division manner to obtain the intensity of each frequency.

【００５２】また、この実施の形態においては、超音波
の透過量を正規化する手段として、受信波のスペクトル
分布を、被検査体の健全部を透過した送信波のスペクト
ル分布で割る方法を用いているが、被検査体の健全部を
透過した送信波のスペクトル分布の代わりに、送信波の
スペクトル分布で割ってもよい。この場合には、正規化
された透過量として、超音波の透過率のスペクトル分布
を使用することになる。この場合の検査の手順は、「正
規化された透過量」という趣旨の記述を「透過率」に置
換えることにより、前述の手順がそのまま適用できる。In this embodiment, as a means for normalizing the transmission amount of the ultrasonic wave, a method of dividing the spectrum distribution of the received wave by the spectrum distribution of the transmitted wave transmitted through the healthy part of the device under test is used. However, instead of the spectrum distribution of the transmitted wave transmitted through the healthy part of the test object, the spectrum may be divided by the spectrum distribution of the transmitted wave. In this case, the spectral distribution of the transmittance of the ultrasonic wave is used as the normalized transmission amount. In the inspection procedure in this case, the above-described procedure can be applied as it is by replacing the description of “normalized transmission amount” with “transmittance”.

【００５３】[0053]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１に係る発明においては、正規化された超音波の透過
量の周波数分布のパターンを測定しているので、外乱の
影響を受けることなく、表面傷の種類と深さを検出する
ことができる。また、傷の方向にかかわりなく、表面傷
の種類と深さを検出することができる。As described above, according to the first aspect of the present invention, since the frequency distribution pattern of the normalized transmission amount of ultrasonic waves is measured, it is affected by disturbance. Without this, the type and depth of the surface flaw can be detected. Further, the type and depth of the surface flaw can be detected regardless of the direction of the flaw.

【００５４】請求項２に係る発明においては、欠陥の検
出にパターンマッチングを用いているので、周知の手法
を利用して、正確な検出が可能である。In the invention according to the second aspect, since pattern matching is used for detecting a defect, accurate detection can be performed using a known method.

【００５５】請求項３に係る発明においては、測定され
た超音波の透過率の周波数分布のパターンを測定してい
るので、外乱の影響を受けることなく、表面傷の種類と
深さを検出することができる。また、傷の方向にかかわ
りなく、表面傷の種類と深さを検出することができる。According to the third aspect of the present invention, since the frequency distribution pattern of the measured transmittance of the ultrasonic wave is measured, the type and depth of the surface flaw can be detected without being affected by disturbance. be able to. Further, the type and depth of the surface flaw can be detected regardless of the direction of the flaw.

【００５６】請求項４に係る発明においては、欠陥の検
出にパターンマッチングを用いているので、周知の手法
を利用して、正確な検出が可能である。According to the fourth aspect of the present invention, since pattern matching is used for detecting a defect, accurate detection can be performed by using a well-known technique.

【００５７】請求項５に係る発明においては、表面傷が
開口傷であるか非開口傷であるかの判定が可能である。In the invention according to claim 5, it is possible to determine whether the surface flaw is an open flaw or a non-open flaw.

【００５８】請求項６に係る発明及び請求項７に係る発
明においては、被検査対象に音響的に不均一な部分があ
ったり、表面波の発生効率や伝播効率が変動する場合で
も、傷の方向にかかわりなく、表面傷の種類と深さを精
度良く検出できる。According to the sixth and seventh aspects of the present invention, even if the object to be inspected has an acoustically non-uniform portion or the generation efficiency or propagation efficiency of the surface wave fluctuates, the damage to the flaw can be reduced. Regardless of the direction, the type and depth of the surface flaw can be accurately detected.

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

【図１】本発明の実施の形態の１例である表面傷探傷装
置の構成を示す概要図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a surface flaw detection device that is an example of an embodiment of the present invention.

【図２】図１に示した構成の表面傷探傷装置で厚鋼板の
健全面を探傷したときの透過波形及びスペクトラムを示
す図である。FIG. 2 is a diagram showing a transmission waveform and a spectrum when a sound surface of a thick steel plate is flaw-detected by the surface flaw detector having the configuration shown in FIG.

【図３】厚鋼板上に作成した人口傷を示す図である。FIG. 3 is a view showing an artificial wound created on a thick steel plate.

【図４】図１に示した構成の表面傷探傷装置で探傷した
際の周波数毎の正規化された透過量を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a normalized transmission amount for each frequency when flaw detection is performed by the surface flaw detection device having the configuration shown in FIG. 1;

【図５】所定開口表面傷の正規化された超音波透過量と
（傷深さｈ／超音波波長λ）との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a normalized ultrasonic transmission amount of a predetermined opening surface flaw and (flaw depth h / ultrasonic wavelength λ).

【図６】厚鋼板１の健全部を測定した場合のパワースペ
クトラムと、その正規化された透過量と探傷周波数の関
係を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a power spectrum when a healthy part of the thick steel plate 1 is measured, and a relationship between a normalized transmission amount and a flaw detection frequency.

【図７】深さが0.3mmの開口表面傷を探傷したときのパ
ワースペクトラムと、正規化された透過量と探傷周波数
の関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a power spectrum when an opening surface flaw having a depth of 0.3 mm is detected, and a relationship between a normalized transmission amount and a flaw detection frequency.

【図８】深さが0.3mmの開口表面傷の探傷時に、外乱で
超音波の受信強度が低下したときの、パワースペクトラ
ムと、正規化された透過量と探傷周波数の関係を示す図
である。FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a power spectrum, a normalized transmission amount, and a flaw detection frequency when a received intensity of an ultrasonic wave is reduced due to a disturbance at the time of flaw detection of an opening surface flaw having a depth of 0.3 mm. .

【図９】正規化された透過量のパターンを１ＭHzの値を
基準にして基準化した図である。FIG. 9 is a diagram in which a normalized transmission amount pattern is normalized based on a value of 1 MHz.

【図１０】開口表面傷の深さ毎の、正規化された透過量
のパターンを１ＭHzの値を基準にして基準化した図であ
る。FIG. 10 is a diagram in which a normalized transmission amount pattern for each depth of an opening surface flaw is normalized based on a value of 1 MHz.

【図１１】非開口表面傷の深さ毎の、正規化された透過
量のパターンを示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a pattern of a normalized transmission amount for each depth of a non-opening surface flaw.

【図１２】所定非開口表面傷の正規化された超音波透過
量と（傷深さｈ／超音波波長λ）との関係を示す図であ
る。FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a normalized ultrasonic transmission amount of a predetermined non-opening surface flaw and (flaw depth h / ultrasonic wave wavelength λ).

【図１３】非開口表面傷の深さ毎の、正規化された透過
量のパターンを９ＭHzの値を基準にして基準化した図で
ある。FIG. 13 is a diagram in which a normalized transmission amount pattern for each depth of a non-opening surface flaw is normalized based on a value of 9 MHz.

【図１４】本発明の実施の形態の１例における演算器
の、表面傷の推定方法を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a method of estimating a surface flaw of a computing unit according to an example of an embodiment of the present invention.

【図１５】従来の材料表面部の探傷方法を示す図であ
る。FIG. 15 is a view showing a conventional method for detecting a flaw on a material surface.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…厚鋼板 ２…表面傷 ３…パルス送信器 ４…送信用超音波探触子 ５…受信用超音波探触子 ６…受信器 ７…スペクトラムアナライザー ８…演算器 ９…出力装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thick steel plate 2 ... Surface flaw 3 ... Pulse transmitter 4 ... Transmission ultrasonic probe 5 ... Reception ultrasonic probe 6 ... Receiver 7 ... Spectrum analyzer 8 ... Calculator 9 ... Output device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F068 AA24 AA48 BB01 FF11 FF16 GG01 HH03 KK14 QQ10 QQ15 QQ45 2G047 BC04 BC08 EA10 GG12 GG20 GG33  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F068 AA24 AA48 BB01 FF11 FF16 GG01 HH03 KK14 QQ10 QQ15 QQ45 2G047 BC04 BC08 EA10 GG12 GG20 GG33

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 表面波の超音波を用いて透過法により非
検査体の表面傷を検出する方法であって、複数の周波数
成分を含む超音波を使用し、非検査体を透過する超音波
の透過量を周波数毎に求め、周波数毎に求めた非検査体
の健全部を透過する超音波の透過量で正規化し、正規化
された透過量の周波数分布のパターンから、表面傷の種
類と深さを検出することを特徴とする表面傷の検出方
法。1. A method for detecting a surface flaw of a non-inspected body by a transmission method using ultrasonic waves of a surface wave, wherein the ultrasonic waves including a plurality of frequency components are transmitted through the non-inspected body. The transmission amount of each of the frequencies is determined for each frequency, the transmission amount of the ultrasonic wave transmitted through the healthy part of the non-inspection body determined for each frequency is normalized, and the type of the surface flaw is determined from the frequency distribution pattern of the normalized transmission amount. A method for detecting a surface flaw, comprising detecting a depth. 【請求項２】 請求項１に記載の表面傷の検出方法であ
って、予め種々の表面傷に対して、深さを異ならせた場
合の、透過率の周波数分布のパターンを測定し、周波数
毎に求めた非検査体の健全部を透過する超音波の透過量
で正規化して基準パターンとして記憶しておき、探傷時
には、非検査体を透過する超音波の透過量を周波数毎に
求め、周波数毎に求めた非検査体の健全部を透過する超
音波の透過量で正規化し、正規化された透過量の周波数
分布のパターンと、記憶された基準パターンとのパター
ンマッチングを行い、最も一致率の高い記憶された基準
パターンに対応する表面傷の種類と深さを、検出値とす
ることを特徴とする表面傷の検出方法。2. The method for detecting surface flaws according to claim 1, wherein a frequency distribution pattern of transmittance is measured when depths are varied for various surface flaws in advance. Normalized with the transmission amount of the ultrasonic wave transmitted through the healthy part of the non-inspection body obtained for each and stored as a reference pattern, and at the time of flaw detection, the transmission amount of the ultrasonic wave transmitted through the non-inspection body is obtained for each frequency, Normalize with the transmission amount of the ultrasonic wave transmitted through the healthy part of the non-inspected body determined for each frequency, perform pattern matching between the frequency distribution pattern of the normalized transmission amount and the stored reference pattern, and find the best match. A method for detecting a surface flaw, wherein a detection value is a type and depth of a surface flaw corresponding to a stored reference pattern having a high rate. 【請求項３】 表面波の超音波を用いて透過法により非
検査体の表面傷を検出する方法であって、複数の周波数
成分を含む超音波を使用し、非検査体を透過する超音波
の透過率を周波数毎に求め、求められた透過率の周波数
分布のパターンから、表面傷の種類と深さを検出するこ
とを特徴とする表面傷の検出方法。3. A method for detecting a surface flaw of a non-inspected body by a transmission method using ultrasonic waves of a surface wave, wherein the ultrasonic waves transmitted through the non-inspected body using ultrasonic waves including a plurality of frequency components. A surface flaw is detected for each frequency, and the type and depth of the surface flaw are detected from the frequency distribution pattern of the obtained transmissivity. 【請求項４】 請求項３に記載の表面傷の検出方法であ
って、予め種々の表面傷に対して、深さを異ならせた場
合の、透過率の周波数分布のパターンを測定して基準パ
ターンとして記憶しておき、探傷時に検出された透過率
の周波数分布のパターンと、記憶された基準パターンと
のパターンマッチングを行い、最も一致率の高い基準パ
ターンに対応する表面傷の種類と深さを、検出値とする
ことを特徴とする表面傷の検出方法。4. The method for detecting a surface flaw according to claim 3, wherein a frequency distribution pattern of transmittance is measured when depths are varied for various surface flaws in advance. It is stored as a pattern, and the pattern of the frequency distribution of the transmittance detected at the time of flaw detection and the stored reference pattern are subjected to pattern matching, and the type and depth of the surface flaw corresponding to the reference pattern having the highest matching rate Is a detected value. 【請求項５】 請求項１から請求項４のうちいずれか１
項に記載の表面傷の検出方法であって、検出された透過
率の周波数分布のパターンにおいて、低周波側の透過率
が高周波側の透過率に比して小さい場合に開口傷、低周
波側の透過率が高周波側の透過率に比して大きい場合に
非開口傷と判断することを特徴とする表面傷の検出方
法。5. The method according to claim 1, wherein
The method of detecting a surface flaw according to the item, wherein in the pattern of the frequency distribution of the detected transmittance, when the transmittance on the low frequency side is smaller than the transmittance on the high frequency side, the opening flaw, the low frequency side A surface flaw detection method characterized in that a non-opening flaw is determined when the transmissivity is higher than the transmissivity on the high frequency side. 【請求項６】 被検査体の表面に存在する表面傷の種類
と深さを、超音波の表面波を用いて透過法で検出する表
面欠陥探傷装置であって、複数の周波数成分を含有する
表面波の超音波を送信する送信器と、被検査体を透過し
た超音波を受信する受信器と、受信した超音波より周波
数分布を求める手段と、求められた周波数分布を、被検
査体の健全部を透過した送信波の周波数分布で除算し
て、正規化された超音波の透過量の周波数分布を求める
除算器と、前記送信器より送信された超音波の、所定種
類の表面傷に対する透過量の周波数分布を、被検査体の
健全部を透過した送信波の周波数で分布で除算して、正
規化された透過量の周波数分布のパターンを、当該表面
傷の深さ毎に基準パターンとして記憶する記憶装置と、
探傷に際して求められた、正規化された超音波の透過量
の周波数分布の形状に最も近い、記憶装置に記憶されて
いる基準パターンを選定する演算装置と、選定された基
準パターンより、表面傷の種類と深さを判定する判定装
置とを有してなることを特徴とする表面欠陥探傷装置。6. A surface defect flaw detection apparatus for detecting the type and depth of a surface flaw present on the surface of an object to be inspected by a transmission method using a surface wave of an ultrasonic wave, which contains a plurality of frequency components. A transmitter for transmitting the ultrasonic wave of the surface wave, a receiver for receiving the ultrasonic wave transmitted through the object to be inspected, a means for obtaining a frequency distribution from the received ultrasonic wave, and the obtained frequency distribution Dividing by the frequency distribution of the transmitted wave transmitted through the healthy part, a divider for obtaining the frequency distribution of the normalized transmission amount of the ultrasonic wave, and the ultrasonic wave transmitted from the transmitter, for a predetermined type of surface flaw The frequency distribution of the transmission amount is divided by the distribution of the frequency of the transmission wave transmitted through the sound part of the test object, and the normalized frequency distribution pattern of the transmission amount is used as a reference pattern for each surface flaw depth. A storage device for storing as
An arithmetic unit that selects the reference pattern stored in the storage device, which is closest to the shape of the frequency distribution of the normalized transmission amount of the ultrasonic wave obtained at the time of flaw detection, and the selected reference pattern, A surface defect inspection device, comprising: a determination device for determining a type and a depth. 【請求項７】 被検査体の表面に存在する表面傷の種類
と深さを、超音波の表面波を用いて透過法で検出する表
面欠陥探傷装置であって、複数の周波数成分を含有する
表面波の超音波を送信する送信器と、被検査体を透過し
た超音波を受信する受信器と、受信した超音波より周波
数分布を求める手段と、求められた周波数分布を送信波
の周波数分布で除算して超音波の透過率の周波数分布を
求める除算器と、前記送信器より送信された超音波の、
所定種類の表面傷に対する透過率の周波数分布の形状
を、当該表面傷の深さ毎に基準パターンとして記憶する
記憶装置と、探傷に際して求められた超音波の透過率の
周波数分布の形状に最も近い、記憶装置に記憶されてい
る基準パターンを選定する演算装置と、選定された基準
パターンより、表面傷の種類と深さを判定する判定装置
とを有してなることを特徴とする表面欠陥探傷装置。7. A surface defect inspection apparatus for detecting the type and depth of a surface flaw present on the surface of an object to be inspected by a transmission method using an ultrasonic surface wave, wherein the apparatus includes a plurality of frequency components. A transmitter for transmitting the ultrasonic wave of the surface wave, a receiver for receiving the ultrasonic wave transmitted through the object to be inspected, a means for obtaining a frequency distribution from the received ultrasonic wave, and a frequency distribution of the transmitted wave based on the obtained frequency distribution. A divider for obtaining the frequency distribution of the transmittance of the ultrasonic wave by dividing by, the ultrasonic wave transmitted from the transmitter,
A storage device that stores the shape of the frequency distribution of the transmittance for a predetermined type of surface flaw as a reference pattern for each depth of the surface flaw, and the shape closest to the shape of the frequency distribution of the transmittance of the ultrasonic wave obtained at the time of flaw detection Surface flaw detection, comprising: a calculation device for selecting a reference pattern stored in a storage device; and a determination device for determining the type and depth of a surface flaw based on the selected reference pattern. apparatus.
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