JP2001004602A - 超音波探傷方法および装置 - Google Patents
超音波探傷方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超音波探傷により微小欠陥を検出し欠陥の種
類を判別するに際し、位相情報により欠陥種類を判別す
るのではなく、従来より欠陥検出で行われてきた信号の
振幅情報を用い、その振幅情報により非金属介在物と気
泡とを精度良くかつ容易に弁別できるようにする。 【解決手段】高周波（１０ＭＨｚ以上）の集束型超音波
探触子を用いて被検査材内の微小欠陥を検出し、欠陥の
種類を判別するに際し、集束型探触子にアレイ探触子１
を用い、遅延回路およびパルサーレシーバ２・ＣＰＵ４
で各振動子を選択的に動作させることで大きな振動子径
と小さな振動子径の２種類の探触子１−１，１−２を
得、大径の探触子１−１と小径の探触子１−２の両方で
検出した欠陥を気泡とし、大径の探触子１−１で検出で
き、小径の探触子１−２で検出できなかった欠陥をアル
ミナ等と判定し、振幅情報のみで精度良く弁別する。
類を判別するに際し、位相情報により欠陥種類を判別す
るのではなく、従来より欠陥検出で行われてきた信号の
振幅情報を用い、その振幅情報により非金属介在物と気
泡とを精度良くかつ容易に弁別できるようにする。 【解決手段】高周波（１０ＭＨｚ以上）の集束型超音波
探触子を用いて被検査材内の微小欠陥を検出し、欠陥の
種類を判別するに際し、集束型探触子にアレイ探触子１
を用い、遅延回路およびパルサーレシーバ２・ＣＰＵ４
で各振動子を選択的に動作させることで大きな振動子径
と小さな振動子径の２種類の探触子１−１，１−２を
得、大径の探触子１−１と小径の探触子１−２の両方で
検出した欠陥を気泡とし、大径の探触子１−１で検出で
き、小径の探触子１−２で検出できなかった欠陥をアル
ミナ等と判定し、振幅情報のみで精度良く弁別する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼材などの被検査
材の欠陥を超音波探傷に際し、検出した欠陥の種類を判
別するための超音波探傷方法および装置に関するもので
ある。
材の欠陥を超音波探傷に際し、検出した欠陥の種類を判
別するための超音波探傷方法および装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】近年、超音波探傷技術が進歩し、集束型
探触子および高周波超音波を用いることにより、鋼中の
非金属介在物のような微小欠陥の検出が可能となった。
さらに、検出した微小欠陥の種類を判別することが要求
されている。
探触子および高周波超音波を用いることにより、鋼中の
非金属介在物のような微小欠陥の検出が可能となった。
さらに、検出した微小欠陥の種類を判別することが要求
されている。
【０００３】超音波により被検査材の内部に存在する欠
陥を検出する原理は、音波がある物質とこれと異なる物
質との境界面で反射するため、その反射した音波を検出
することで欠陥を検出できる。ここで、この時の音波の
反射率は、入射側物質および反射側物質の音響インピー
ダンスによって決定され、入射側物質の音響インピーダ
ンスをＺ1 、反射側物質の音響インピーダンスをＺ2 と
すると、その境界面での音圧反射率ｒは、次式で表され
る。 ｒ＝（Ｚ2 −Ｚ1 ）／（Ｚ1 ＋Ｚ2 ）……（１）
陥を検出する原理は、音波がある物質とこれと異なる物
質との境界面で反射するため、その反射した音波を検出
することで欠陥を検出できる。ここで、この時の音波の
反射率は、入射側物質および反射側物質の音響インピー
ダンスによって決定され、入射側物質の音響インピーダ
ンスをＺ1 、反射側物質の音響インピーダンスをＺ2 と
すると、その境界面での音圧反射率ｒは、次式で表され
る。 ｒ＝（Ｚ2 −Ｚ1 ）／（Ｚ1 ＋Ｚ2 ）……（１）
【０００４】この（１）式において、Ｚ1 ＜Ｚ2 であれ
ば、ｒ＞０で正位相、Ｚ1 ＞Ｚ2 であれば、ｒ＜０で反
転位相となることが知られており、被検査材と判別した
い欠陥の各々の音響インピーダンスに上述のような関係
が成立すれば、欠陥を判別することができる。
ば、ｒ＞０で正位相、Ｚ1 ＞Ｚ2 であれば、ｒ＜０で反
転位相となることが知られており、被検査材と判別した
い欠陥の各々の音響インピーダンスに上述のような関係
が成立すれば、欠陥を判別することができる。
【０００５】しかし、例えば、被検査材を鋼、非金属介
在物をアルミナ、非金属介在物以外の欠陥を気泡とする
と、各々の音響インピーダンスは、 鋼：４５［１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓ］ アルミナ：３２〜４３［１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓ］ 気泡：０．０００４［１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓ］ であり、アルミナおよび気泡のいずれにおいても、
（１）式により位相が反転し（ｒ＜０）、両者の判別は
困難となる。
在物をアルミナ、非金属介在物以外の欠陥を気泡とする
と、各々の音響インピーダンスは、 鋼：４５［１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓ］ アルミナ：３２〜４３［１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓ］ 気泡：０．０００４［１０6 ｋｇ／ｍ2 ｓ］ であり、アルミナおよび気泡のいずれにおいても、
（１）式により位相が反転し（ｒ＜０）、両者の判別は
困難となる。
【０００６】係る問題に対し、JORNAL OF JSNSI Volume
47,number7 July 1998,p498 〜503に掲載の「超音波に
よる鋼中のアルミナ非金属介在物と空孔の弁別検出」
（以下、先行例と記載）では、集束型探触子を用いて鋼
中のアルミナに超音波を入射するとき、適当な入射角を
選べば、反転しない正転反射波（ｒ＞０の正位相）が得
られるとしている。即ち、集束型探触子を用いた場合に
は、欠陥に入射する超音波の垂直以外の入射角を考慮し
て、固体結合表面における境界条件式を基礎の波動方程
式から求めた結果、超音波が鋼からアルミナに入射する
際に、入射縦波の全反射領域では位相の連続変化が起こ
ることを見出し、これによりアルミナからの反射波は、
鋼−アルミナ境界面の入射角によっては位相の反転が起
こり、結果的には２度の位相反転により正位相となる。
一方、空孔からの反射波は、常に反転位相であることか
ら、アルミナと空孔との判別が可能としている。
47,number7 July 1998,p498 〜503に掲載の「超音波に
よる鋼中のアルミナ非金属介在物と空孔の弁別検出」
（以下、先行例と記載）では、集束型探触子を用いて鋼
中のアルミナに超音波を入射するとき、適当な入射角を
選べば、反転しない正転反射波（ｒ＞０の正位相）が得
られるとしている。即ち、集束型探触子を用いた場合に
は、欠陥に入射する超音波の垂直以外の入射角を考慮し
て、固体結合表面における境界条件式を基礎の波動方程
式から求めた結果、超音波が鋼からアルミナに入射する
際に、入射縦波の全反射領域では位相の連続変化が起こ
ることを見出し、これによりアルミナからの反射波は、
鋼−アルミナ境界面の入射角によっては位相の反転が起
こり、結果的には２度の位相反転により正位相となる。
一方、空孔からの反射波は、常に反転位相であることか
ら、アルミナと空孔との判別が可能としている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の先行例
には、以下に示す問題点がある。即ち、位相情報により
欠陥種類を判別するためには、検出した欠陥の位相情報
をも検出する必要がある。通常、被検査材を超音波探傷
すると、欠陥の存在しない部分でも被検査材中の結晶粒
界面で超音波が散乱し、散乱した音波がノイズとして検
出される。欠陥部で反射される音波は、そのノイズより
は３倍以上大きな音波であるが、ノイズを全く消去する
ことはできない。図５に欠陥部より反射した信号を検出
した例を示すが、同じ位相を持った信号でも、ノイズ信
号と共に検出されるため、検出した欠陥の位相情報を検
出することは実質的に困難である。
には、以下に示す問題点がある。即ち、位相情報により
欠陥種類を判別するためには、検出した欠陥の位相情報
をも検出する必要がある。通常、被検査材を超音波探傷
すると、欠陥の存在しない部分でも被検査材中の結晶粒
界面で超音波が散乱し、散乱した音波がノイズとして検
出される。欠陥部で反射される音波は、そのノイズより
は３倍以上大きな音波であるが、ノイズを全く消去する
ことはできない。図５に欠陥部より反射した信号を検出
した例を示すが、同じ位相を持った信号でも、ノイズ信
号と共に検出されるため、検出した欠陥の位相情報を検
出することは実質的に困難である。
【０００８】本発明は、前述のような問題点を解消すべ
くなされたもので、その目的は、先行例のように位相情
報により欠陥種類を判別するのではなく、従来より欠陥
検出で行われてきた信号の振幅情報を用い、その振幅情
報により非金属介在物と気泡とを精度良くかつ容易に弁
別することが可能な超音波探傷方法および装置を提供す
ることにある。
くなされたもので、その目的は、先行例のように位相情
報により欠陥種類を判別するのではなく、従来より欠陥
検出で行われてきた信号の振幅情報を用い、その振幅情
報により非金属介在物と気泡とを精度良くかつ容易に弁
別することが可能な超音波探傷方法および装置を提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、異なる振動子
径の探触子を用い、その探傷子毎の探傷結果を比較する
ことで、一般的な振幅情報のみから欠陥種類の弁別が行
えるようにしたものである。即ち、本発明の超音波探傷
方法は、高周波（１０ＭＨｚ以上）の集束型超音波探触
子を用いて探傷することにより被検査材内部に存在する
欠陥を検出すると共に、その欠陥の種類を判別する超音
波探傷方法において、大きな振動子径と小さな振動子径
の２種類の探触子で探傷を行い、大きな振動子径の探触
子と小さな振動子径の探触子の両方で検出した欠陥を気
泡とし、大きな振動子径の探触子で検出でき、小さな振
動子径の探触子で検出できなかった欠陥を介在物（アル
ミナ非金属介在物など）とすることを特徴とする（請求
項１）。
径の探触子を用い、その探傷子毎の探傷結果を比較する
ことで、一般的な振幅情報のみから欠陥種類の弁別が行
えるようにしたものである。即ち、本発明の超音波探傷
方法は、高周波（１０ＭＨｚ以上）の集束型超音波探触
子を用いて探傷することにより被検査材内部に存在する
欠陥を検出すると共に、その欠陥の種類を判別する超音
波探傷方法において、大きな振動子径と小さな振動子径
の２種類の探触子で探傷を行い、大きな振動子径の探触
子と小さな振動子径の探触子の両方で検出した欠陥を気
泡とし、大きな振動子径の探触子で検出でき、小さな振
動子径の探触子で検出できなかった欠陥を介在物（アル
ミナ非金属介在物など）とすることを特徴とする（請求
項１）。
【００１０】探触子は、例えば径の異なる２種類の集束
型超音波探触子（上に凸の円弧状探触子）を使用するこ
ともできるが、１つのアレイ探触子を使用し、このアレ
イ探触子の各振動子を選択的に動作させることにより大
きな振動子径の探触子と小さな振動子径の探触子を得る
ようにするのが好ましい（請求項２）。このアレイ探触
子を用いる場合、選択した振動子の中で中央の振動子を
両側の振動子よりも電圧を与えるタイミングを遅延させ
れば、集束した超音波を発振させることができる。ま
た、この２種類の探触子は焦点距離を同一とする。
型超音波探触子（上に凸の円弧状探触子）を使用するこ
ともできるが、１つのアレイ探触子を使用し、このアレ
イ探触子の各振動子を選択的に動作させることにより大
きな振動子径の探触子と小さな振動子径の探触子を得る
ようにするのが好ましい（請求項２）。このアレイ探触
子を用いる場合、選択した振動子の中で中央の振動子を
両側の振動子よりも電圧を与えるタイミングを遅延させ
れば、集束した超音波を発振させることができる。ま
た、この２種類の探触子は焦点距離を同一とする。
【００１１】本発明の超音波探傷装置は、高周波（１０
ＭＨｚ以上）の集束型超音波探触子を用いて探傷するこ
とにより被検査材内部に存在する欠陥を検出すると共
に、その欠陥の種類を判別する超音波探傷装置であり、
アレイ探触子の各振動子を駆動装置（パルサーレシー
バ）で選択的に動作させることにより大きな振動子径の
探触子と小さな振動子径の探触子を得、これら大きな振
動子径と小さな振動子径の２種類の探触子で同一箇所を
交互に探傷し、得られた探傷信号（振幅信号）を演算処
理装置に入力し、大きな振動子径の探触子からの探傷信
号が閾値以上で、かつ、小さな振動子径の探触子からの
探傷信号が閾値以上の場合、検出した欠陥を気泡とし、
大きな振動子径の探触子からの探傷信号が閾値以上で、
かつ、小さな振動子径の探触子からの探傷信号が閾値よ
り小の場合、検出した欠陥を介在物（アルミナ非金属介
在物など）と判定するように構成されていることを特徴
とする（請求項３）。
ＭＨｚ以上）の集束型超音波探触子を用いて探傷するこ
とにより被検査材内部に存在する欠陥を検出すると共
に、その欠陥の種類を判別する超音波探傷装置であり、
アレイ探触子の各振動子を駆動装置（パルサーレシー
バ）で選択的に動作させることにより大きな振動子径の
探触子と小さな振動子径の探触子を得、これら大きな振
動子径と小さな振動子径の２種類の探触子で同一箇所を
交互に探傷し、得られた探傷信号（振幅信号）を演算処
理装置に入力し、大きな振動子径の探触子からの探傷信
号が閾値以上で、かつ、小さな振動子径の探触子からの
探傷信号が閾値以上の場合、検出した欠陥を気泡とし、
大きな振動子径の探触子からの探傷信号が閾値以上で、
かつ、小さな振動子径の探触子からの探傷信号が閾値よ
り小の場合、検出した欠陥を介在物（アルミナ非金属介
在物など）と判定するように構成されていることを特徴
とする（請求項３）。
【００１２】以上のような構成において、各振動子径の
探触子により探傷結果を得るためには、欠陥から反射し
た信号の振幅があるレベル以上の時、欠陥と認識させ
る。よって、前述した（１）式の音圧反射率が重要とな
る。そこで、例えば、鋼中に存在する気泡およびアルミ
ナ介在物の音圧反射率を計算すると、ｒa （鋼中に存在
する気泡の反射率）＝ (0.0004−45)/ (45＋0.0004) ＝
−0.99998 …、ｒb （鋼中に存在するアルミナ介在物の
反射率）＝ (43−45)/ (45＋43) ＝−0.022727…とな
り、気泡はほぼ１００％反射するが、アルミナ介在物は
殆ど反射せず、検出自体困難である。
探触子により探傷結果を得るためには、欠陥から反射し
た信号の振幅があるレベル以上の時、欠陥と認識させ
る。よって、前述した（１）式の音圧反射率が重要とな
る。そこで、例えば、鋼中に存在する気泡およびアルミ
ナ介在物の音圧反射率を計算すると、ｒa （鋼中に存在
する気泡の反射率）＝ (0.0004−45)/ (45＋0.0004) ＝
−0.99998 …、ｒb （鋼中に存在するアルミナ介在物の
反射率）＝ (43−45)/ (45＋43) ＝−0.022727…とな
り、気泡はほぼ１００％反射するが、アルミナ介在物は
殆ど反射せず、検出自体困難である。
【００１３】しかし、前述した先行例で図１(c) に示す
解析結果が示されている。これは、集束型探触子で探傷
する場合、ある角度以上の垂直以外の音波が入射するこ
とで位相が変化する結果であるが、位相だけでなく音圧
反射率も向上することが示されている。この垂直以外の
ある角度をもった音波を入射させるためには、焦点距離
を同一とし、振動子径の大きさを変えることで、入射す
る音波の角度を変えることができる。
解析結果が示されている。これは、集束型探触子で探傷
する場合、ある角度以上の垂直以外の音波が入射するこ
とで位相が変化する結果であるが、位相だけでなく音圧
反射率も向上することが示されている。この垂直以外の
ある角度をもった音波を入射させるためには、焦点距離
を同一とし、振動子径の大きさを変えることで、入射す
る音波の角度を変えることができる。
【００１４】そこで、振動子径の小さい、即ち、ある角
度以下の集束型探触子で探傷すれば、アルミナ介在物
は、鋼とアルミナ介在物の音圧反射率が小さいことから
検出されず、気泡のみが検出できる。次に、振動子径の
大きい、即ち、ある角度以上の集束型探触子で探傷すれ
ば、図１(c) に示すように、鋼とアルミナ介在物の音圧
反射率が向上し、気泡とアルミナ介在物の両方を検出す
ることができる。よって、両者の探傷結果を比較すれ
ば、検出した欠陥の種類が判別できる。前述した先行例
では、位相に基づいて気泡とアルミナ介在物の判別を行
うため、ノイズの存在により欠陥の位相情報を検出する
ことが難しく、精度の良い弁別を行うことができない
が、本発明では、一般的に用いられている振幅情報から
気泡とアルミナ介在物等の判別を行うことができるた
め、欠陥の判別を精度良くかつ容易に行うことができ
る。
度以下の集束型探触子で探傷すれば、アルミナ介在物
は、鋼とアルミナ介在物の音圧反射率が小さいことから
検出されず、気泡のみが検出できる。次に、振動子径の
大きい、即ち、ある角度以上の集束型探触子で探傷すれ
ば、図１(c) に示すように、鋼とアルミナ介在物の音圧
反射率が向上し、気泡とアルミナ介在物の両方を検出す
ることができる。よって、両者の探傷結果を比較すれ
ば、検出した欠陥の種類が判別できる。前述した先行例
では、位相に基づいて気泡とアルミナ介在物の判別を行
うため、ノイズの存在により欠陥の位相情報を検出する
ことが難しく、精度の良い弁別を行うことができない
が、本発明では、一般的に用いられている振幅情報から
気泡とアルミナ介在物等の判別を行うことができるた
め、欠陥の判別を精度良くかつ容易に行うことができ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示する一実施形
態に基づいて詳細に説明する。この実施形態は、鋼中の
アルミナ介在物と気泡の弁別に本発明を適用した例であ
る。図１は、本発明の超音波探傷方法を実施するための
装置構成の１例を示すブロック図、アレイ探触子の各素
子を選択動作させて得られる探触子を示す概略図、入射
角とアルミナ介在物からの反射率の関係を示すグラフで
ある。図２は、本発明の欠陥種類の判別方法を示すフロ
ーチャートである。
態に基づいて詳細に説明する。この実施形態は、鋼中の
アルミナ介在物と気泡の弁別に本発明を適用した例であ
る。図１は、本発明の超音波探傷方法を実施するための
装置構成の１例を示すブロック図、アレイ探触子の各素
子を選択動作させて得られる探触子を示す概略図、入射
角とアルミナ介在物からの反射率の関係を示すグラフで
ある。図２は、本発明の欠陥種類の判別方法を示すフロ
ーチャートである。
【００１６】図１(a) において、本発明の超音波探傷装
置は、主として、アレイ探触子１と、遅延回路およびパ
ルサーレシーバ２と、増幅部（ＡＭＰ）３と、演算処理
部（ＣＰＵ）４と、探傷結果の表示部５などから構成さ
れている。
置は、主として、アレイ探触子１と、遅延回路およびパ
ルサーレシーバ２と、増幅部（ＡＭＰ）３と、演算処理
部（ＣＰＵ）４と、探傷結果の表示部５などから構成さ
れている。
【００１７】アレイ探触子１は、１ｍｍ以下の幅の振動
子１ａが数１０個配列されて構成され、各々の振動子１
ａに遅延回路およびパルサーレシーバ２が接続されてい
る。ここで、例えば、アレイ探触子１の中央にある振動
子から両側に５個の振動子１ａにのみ電圧を与えれば、
振動子径１０ｍｍの探触子で探傷したことと等しくな
る。この使用する振動子の選択は、ＣＰＵ４により任意
に選択することができ、図１(b) に示すように、任意の
振動子径の探触子が得られる。また、選択した振動子１
ａの中で、中心の振動子を両側の振動子よりも電圧を与
えるタイミングを遅延させると、集束した超音波を発振
させることができ、この遅延タイミングもＣＰＵ４によ
り任意に選択することができる。
子１ａが数１０個配列されて構成され、各々の振動子１
ａに遅延回路およびパルサーレシーバ２が接続されてい
る。ここで、例えば、アレイ探触子１の中央にある振動
子から両側に５個の振動子１ａにのみ電圧を与えれば、
振動子径１０ｍｍの探触子で探傷したことと等しくな
る。この使用する振動子の選択は、ＣＰＵ４により任意
に選択することができ、図１(b) に示すように、任意の
振動子径の探触子が得られる。また、選択した振動子１
ａの中で、中心の振動子を両側の振動子よりも電圧を与
えるタイミングを遅延させると、集束した超音波を発振
させることができ、この遅延タイミングもＣＰＵ４によ
り任意に選択することができる。
【００１８】図１(b) に示すように、振動子径の大きい
探触子１−１と振動子径の小さい探触子１−２は、集束
型であるため斜めに入射する超音波が存在し、また焦点
距離が等しいため、振動子径の大きい探触子１−１の方
が斜めに入射する超音波の角度θが大きくなる（θ1 ＞
θ2 ）。一方、アルミナ介在物からの音圧反射率は前記
入射角θにより図１(c) に示すように変化し、ある入射
角以下では、アルミナ介在物からの反射が殆どなく、ア
ルミナ介在物を検出することができない。ある入射角以
上では、アルミナ介在物からの音圧反射率が大幅に向上
し、アルミナ介在物を検出することができる。
探触子１−１と振動子径の小さい探触子１−２は、集束
型であるため斜めに入射する超音波が存在し、また焦点
距離が等しいため、振動子径の大きい探触子１−１の方
が斜めに入射する超音波の角度θが大きくなる（θ1 ＞
θ2 ）。一方、アルミナ介在物からの音圧反射率は前記
入射角θにより図１(c) に示すように変化し、ある入射
角以下では、アルミナ介在物からの反射が殆どなく、ア
ルミナ介在物を検出することができない。ある入射角以
上では、アルミナ介在物からの音圧反射率が大幅に向上
し、アルミナ介在物を検出することができる。
【００１９】従って、図１(c) から、ある同一の焦点距
離で鋼→アルミナの音圧反射率が０に近い振動子径の小
さい探触子１−２と音圧反射率が１に近い振動子径の大
きい探触子１−１を選択し、これらの振動子径および遅
延タイミングを予めＣＰＵ４に記憶させておく。また、
振動子径が異なることに対する感度差も予めＣＰＵ４に
記憶させ、各振動子径毎のＡＭＰ３のゲインを設定す
る。また、各探触子１−１，１−２により検出される振
幅信号の閾値もそれぞれ設定しておき、ＣＰＵ４に記憶
させておく。
離で鋼→アルミナの音圧反射率が０に近い振動子径の小
さい探触子１−２と音圧反射率が１に近い振動子径の大
きい探触子１−１を選択し、これらの振動子径および遅
延タイミングを予めＣＰＵ４に記憶させておく。また、
振動子径が異なることに対する感度差も予めＣＰＵ４に
記憶させ、各振動子径毎のＡＭＰ３のゲインを設定す
る。また、各探触子１−１，１−２により検出される振
幅信号の閾値もそれぞれ設定しておき、ＣＰＵ４に記憶
させておく。
【００２０】以上のような装置構成において、次のよう
な手順で鋼中の微小欠陥の検出と欠陥の種類の弁別を行
う。
な手順で鋼中の微小欠陥の検出と欠陥の種類の弁別を行
う。
【００２１】(1) 前述したように、アレイ探触子１の振
動子径，遅延タイミング，ゲイン、閾値等の条件の設定
が終了すると、被検査材の探傷を開始し、振動子径を大
きく設定した状態の探触子１−１で探傷を行い、探傷結
果をＣＰＵ４に記憶する。
動子径，遅延タイミング，ゲイン、閾値等の条件の設定
が終了すると、被検査材の探傷を開始し、振動子径を大
きく設定した状態の探触子１−１で探傷を行い、探傷結
果をＣＰＵ４に記憶する。
【００２２】(2) アレイ探触子１あるいは被検査材を動
かさずに同一位置で、振動子径を小さく設定した状態の
探触子１−２で探傷を行い、探傷結果をＣＰＵ４に記憶
する。
かさずに同一位置で、振動子径を小さく設定した状態の
探触子１−２で探傷を行い、探傷結果をＣＰＵ４に記憶
する。
【００２３】(3) 以上の両方の探傷後、アレイ探触子１
あるいは被検査材を次の位置に移動させ、前述と同様に
探触子１−１，１−２による探傷を実施し、以上の工程
を順次繰り返す。
あるいは被検査材を次の位置に移動させ、前述と同様に
探触子１−１，１−２による探傷を実施し、以上の工程
を順次繰り返す。
【００２４】ＣＰＵ４においては、２種類の探触子１−
１，１−２で探傷した結果に基づいて、図２の欠陥種類
判別フローに従って、欠陥の検出および種類の判別を行
う。即ち、振動子径（入射角θ）の大きい探触子１−１
では、気泡とアルミナ介在物の両方を検出でき、振動子
径（入射角θ）の小さい探触子１−２では、気泡のみを
検出できるため、探触子１−１および探触子１−２の
探傷信号（振幅）がそれぞれ閾値（振幅）以上の場合、
気泡検出と判定し、探触子１−１の探傷信号が閾値以
上で、かつ、探触子１−２の探傷信号が閾値より小さい
場合、アルミナ介在物検出と判定し、探触子１−１お
よび探触子１−２の探傷信号がそれぞれ閾値より小さい
場合、欠陥無しと判定する。
１，１−２で探傷した結果に基づいて、図２の欠陥種類
判別フローに従って、欠陥の検出および種類の判別を行
う。即ち、振動子径（入射角θ）の大きい探触子１−１
では、気泡とアルミナ介在物の両方を検出でき、振動子
径（入射角θ）の小さい探触子１−２では、気泡のみを
検出できるため、探触子１−１および探触子１−２の
探傷信号（振幅）がそれぞれ閾値（振幅）以上の場合、
気泡検出と判定し、探触子１−１の探傷信号が閾値以
上で、かつ、探触子１−２の探傷信号が閾値より小さい
場合、アルミナ介在物検出と判定し、探触子１−１お
よび探触子１−２の探傷信号がそれぞれ閾値より小さい
場合、欠陥無しと判定する。
【００２５】
【実施例】図３(a) は、実施例の装置を示したものであ
り、水を充填した水槽１０内に被検査材１１を置き、探
触子にはアレイ探触子１を用い、Ｘ・Ｙ・Ｚ軸スキャナ
ー６により被検査材１１をＣスキャン（探触子をＸ・Ｙ
方向に走査）探傷した。この時のサンプルおよび探傷条
件を表１に示す。また、前述したように、駆動するアレ
イ探触子１はＣＰＵ４により自動的に設定し、同一探傷
ポイントで振動子径を２回以上変化させ、交互に探傷を
行った。その時の結果を図３(b) に示す。図３(b) にお
いて、左側が大きな振動子径の探触子１−１で探傷し、
右側が小さな振動子径の探触子１−２で探傷した時の結
果の例であり、重複して検出された部分が気泡であり、
大きな振動子径のみで検出された部分がアルミナ介在物
である。
り、水を充填した水槽１０内に被検査材１１を置き、探
触子にはアレイ探触子１を用い、Ｘ・Ｙ・Ｚ軸スキャナ
ー６により被検査材１１をＣスキャン（探触子をＸ・Ｙ
方向に走査）探傷した。この時のサンプルおよび探傷条
件を表１に示す。また、前述したように、駆動するアレ
イ探触子１はＣＰＵ４により自動的に設定し、同一探傷
ポイントで振動子径を２回以上変化させ、交互に探傷を
行った。その時の結果を図３(b) に示す。図３(b) にお
いて、左側が大きな振動子径の探触子１−１で探傷し、
右側が小さな振動子径の探触子１−２で探傷した時の結
果の例であり、重複して検出された部分が気泡であり、
大きな振動子径のみで検出された部分がアルミナ介在物
である。
【００２６】図４は、１０枚の被検査材を同様に探傷
し、本発明法に基づきアルミナ介在物数を算出した個数
および従来法（位相による判別）で算出した個数と、被
検査材を電気溶解し残ったアルミナ介在物の個数を顕微
鏡にて人が算出した結果を示す。このグラフからも明ら
かなように、本発明ではアルミナ介在物を従来法に比べ
精度良く判別することができる。
し、本発明法に基づきアルミナ介在物数を算出した個数
および従来法（位相による判別）で算出した個数と、被
検査材を電気溶解し残ったアルミナ介在物の個数を顕微
鏡にて人が算出した結果を示す。このグラフからも明ら
かなように、本発明ではアルミナ介在物を従来法に比べ
精度良く判別することができる。
【００２７】
【表１】
【００２８】なお、以上は鋼中の気泡とアルミナ介在物
の弁別について示したが、これに限らず、その他の非金
属介在物と気泡の弁別にも本発明を適用できることはい
うまでもない。
の弁別について示したが、これに限らず、その他の非金
属介在物と気泡の弁別にも本発明を適用できることはい
うまでもない。
【００２９】
【発明の効果】本発明は、以上のような構成からなるの
で、次のような効果を奏することができる。
で、次のような効果を奏することができる。
【００３０】(1) 先行例のように位相情報により欠陥種
類を判別するのではなく、従来より欠陥検出で行われて
きた信号の振幅情報を用いるため、非金属介在物と気泡
を精度良くかつ容易に弁別することができる。
類を判別するのではなく、従来より欠陥検出で行われて
きた信号の振幅情報を用いるため、非金属介在物と気泡
を精度良くかつ容易に弁別することができる。
【００３１】(2) 振幅情報を用いるため、比較的簡単な
構成の超音波探傷装置で欠陥の弁別を行うことができ
る。さらに、アレイ探触子を使用することにより、より
簡易な装置とすることができる。
構成の超音波探傷装置で欠陥の弁別を行うことができ
る。さらに、アレイ探触子を使用することにより、より
簡易な装置とすることができる。
【図１】(a) は本発明の超音波探傷方法を実施するため
の装置構成の１例を示すブロック図、(b) はアレイ探触
子の各素子を選択動作させて得られる探触子を示す概略
図、(c) は入射角とアルミナ介在物からの反射率の関係
を示すグラフである。
の装置構成の１例を示すブロック図、(b) はアレイ探触
子の各素子を選択動作させて得られる探触子を示す概略
図、(c) は入射角とアルミナ介在物からの反射率の関係
を示すグラフである。
【図２】本発明の欠陥種類の判別方法を示すフローチャ
ートである。
ートである。
【図３】(a) は本発明の超音波探傷方法を実施するため
の具体的な実施例の装置構成を示すブロック図、(b) は
本発明のアレイ探触子で得られる探傷結果を示す図であ
る。
の具体的な実施例の装置構成を示すブロック図、(b) は
本発明のアレイ探触子で得られる探傷結果を示す図であ
る。
【図４】本発明法に基づきアルミナ介在物数を算出した
個数および従来法で算出した個数と、被検査材を電気溶
解し残ったアルミナ介在物の個数を顕微鏡にて人が算出
した結果を示すグラフである。
個数および従来法で算出した個数と、被検査材を電気溶
解し残ったアルミナ介在物の個数を顕微鏡にて人が算出
した結果を示すグラフである。
【図５】欠陥部での反射信号例を示す図である。
１…アレイ探触子 １−１…振動子径の大きい探触子 １−２…振動子径の小さい探触子 １ａ…振動子 ２…遅延回路およびパルサーレシーバ ３…増幅器（ＡＭＰ） ４…演算処理部（ＣＰＵ） ５…表示部 ６…Ｘ・Ｙ・Ｚ軸スキャナー １０…水槽 １１…被検査材
Claims (3)
- 【請求項１】 高周波の集束型超音波探触子を用いて探
傷することにより被検査材内部に存在する欠陥を検出す
ると共に、その欠陥の種類を判別する超音波探傷方法に
おいて、 大きな振動子径と小さな振動子径の２種類の探触子で探
傷を行い、大きな振動子径の探触子と小さな振動子径の
探触子の両方で検出した欠陥を気泡とし、大きな振動子
径の探触子で検出でき、小さな振動子径の探触子で検出
できなかった欠陥を介在物とすることを特徴とする超音
波探傷方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の超音波探傷方法におい
て、アレイ探触子の各振動子を選択的に動作させること
により大きな振動子径の探触子と小さな振動子径の探触
子を得ることを特徴とする超音波探傷方法。 - 【請求項３】 高周波の集束型超音波探触子を用いて探
傷することにより被検査材内部に存在する欠陥を検出す
ると共に、その欠陥の種類を判別する超音波探傷装置で
あり、 アレイ探触子の各振動子を駆動装置で選択的に動作させ
ることにより大きな振動子径の探触子と小さな振動子径
の探触子を得、これら大きな振動子径と小さな振動子径
の２種類の探触子で同一箇所を交互に探傷し、得られた
探傷信号を演算処理装置に入力し、大きな振動子径の探
触子からの探傷信号が閾値以上で、かつ、小さな振動子
径の探触子からの探傷信号が閾値以上の場合、検出した
欠陥を気泡とし、大きな振動子径の探触子からの探傷信
号が閾値以上で、かつ、小さな振動子径の探触子からの
探傷信号が閾値より小の場合、検出した欠陥を介在物と
判定するように構成されていることを特徴とする超音波
探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16948899A JP3478178B2 (ja) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | 超音波探傷方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16948899A JP3478178B2 (ja) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | 超音波探傷方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001004602A true JP2001004602A (ja) | 2001-01-12 |
| JP3478178B2 JP3478178B2 (ja) | 2003-12-15 |
Family
ID=15887469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16948899A Expired - Fee Related JP3478178B2 (ja) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | 超音波探傷方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3478178B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002323481A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-08 | Kawasaki Steel Corp | 超音波探傷方法および装置 |
| JP2006166443A (ja) * | 2004-12-03 | 2006-06-22 | General Electric Co <Ge> | 大面積トランスデューサ・アレイ |
| RU2444009C1 (ru) * | 2010-12-02 | 2012-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") | Способ ультразвукового контроля |
| CN110320283A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-10-11 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 一种双通道探头调节机构及双通道探头水浸高频超声波探伤方法 |
| CN110320283B (zh) * | 2019-07-04 | 2024-05-17 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 一种双通道探头调节机构及双通道探头水浸高频超声波探伤方法 |
-
1999
- 1999-06-16 JP JP16948899A patent/JP3478178B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002323481A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-08 | Kawasaki Steel Corp | 超音波探傷方法および装置 |
| JP2006166443A (ja) * | 2004-12-03 | 2006-06-22 | General Electric Co <Ge> | 大面積トランスデューサ・アレイ |
| RU2444009C1 (ru) * | 2010-12-02 | 2012-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") | Способ ультразвукового контроля |
| CN110320283A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-10-11 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 一种双通道探头调节机构及双通道探头水浸高频超声波探伤方法 |
| CN110320283B (zh) * | 2019-07-04 | 2024-05-17 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 一种双通道探头调节机构及双通道探头水浸高频超声波探伤方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3478178B2 (ja) | 2003-12-15 |
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