JP2001296282A - 固体内弾性波伝搬の可視化方法および装置 - Google Patents
固体内弾性波伝搬の可視化方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】対象物が透明体、非透明体のいずれにも適用で
き、また、弾性波動モードのうちＳＶ波（横波）および
ＳＨ波（横波）の両モードを測定でき、さらに縦波、表
面波、クリーピング波についても測定可能な可視化方法
および装置を得る。 【解決手段】固体内弾性波伝搬の可視化は、電気信号に
応答して固体９内に弾性波を発生させる弾性波発生器８
と、弾性波発生器に電気信号を送信する電気信号送信機
７と、固体内に伝搬する弾性波を測定するセンサ１と、
センサの走査位置を制御するセンサ走査機３と、センサ
からの測定波を受けて記録する測定波記録機２と、セン
サ走査機および電気信号送信機からのタイミング信号に
同期してセンサからの測定波を測定波記録機へ送る同期
回路１０と、測定波記録機２からの測定波応力分布信号
を画像化する弾性波応力分布画像作成機４とからなる装
置により実施される。
き、また、弾性波動モードのうちＳＶ波（横波）および
ＳＨ波（横波）の両モードを測定でき、さらに縦波、表
面波、クリーピング波についても測定可能な可視化方法
および装置を得る。 【解決手段】固体内弾性波伝搬の可視化は、電気信号に
応答して固体９内に弾性波を発生させる弾性波発生器８
と、弾性波発生器に電気信号を送信する電気信号送信機
７と、固体内に伝搬する弾性波を測定するセンサ１と、
センサの走査位置を制御するセンサ走査機３と、センサ
からの測定波を受けて記録する測定波記録機２と、セン
サ走査機および電気信号送信機からのタイミング信号に
同期してセンサからの測定波を測定波記録機へ送る同期
回路１０と、測定波記録機２からの測定波応力分布信号
を画像化する弾性波応力分布画像作成機４とからなる装
置により実施される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体内に伝搬する
弾性波を可視化する方法および装置に関するものであ
る。ここで、固体とは、弾性体（例えば、金属、コンク
リート、合成樹脂、ガラス等）をいう。弾性波とは、弾
性体を伝わる弾性振動の波をいう。
弾性波を可視化する方法および装置に関するものであ
る。ここで、固体とは、弾性体（例えば、金属、コンク
リート、合成樹脂、ガラス等）をいう。弾性波とは、弾
性体を伝わる弾性振動の波をいう。
【０００２】
【従来の技術】従来、固体内に伝搬する弾性波を可視化
する代表的な方法としては、光弾性の原理を用いた弾性
波の可視化方法と、レーザ変位計を用いた面外変位測定
による弾性波の可視化方法とがある。
する代表的な方法としては、光弾性の原理を用いた弾性
波の可視化方法と、レーザ変位計を用いた面外変位測定
による弾性波の可視化方法とがある。
【０００３】まず、光弾性の原理を用いた弾性波の可視
化方法は、弾性波が固体内を伝搬するさいに固体内に発
生する応力を、光弾性の原理にもとづいて測定する方法
である。この第１の方法は、光源にストロボを用いて、
ストロボを閃光させるタイミングと弾性波を放射するタ
イミングとの同期をとることによって、瞬間的な弾性波
の波面の様子を可視化する。そのタイミングを変えるこ
とで、弾性波の伝搬する様子を可視化することもでき
る。
化方法は、弾性波が固体内を伝搬するさいに固体内に発
生する応力を、光弾性の原理にもとづいて測定する方法
である。この第１の方法は、光源にストロボを用いて、
ストロボを閃光させるタイミングと弾性波を放射するタ
イミングとの同期をとることによって、瞬間的な弾性波
の波面の様子を可視化する。そのタイミングを変えるこ
とで、弾性波の伝搬する様子を可視化することもでき
る。
【０００４】次のレーザ変位計を用いた面外変位測定に
よる弾性波の可視化方法は、固体表面または固体内に弾
性波が伝搬するさいに固体の変位を外部からレーザ変位
計で計測する方法である。この第２の方法は、弾性波を
放射するタイミングと変位を測定するタイミングとの同
期をとり、かつ、センサを走査しながら測定することで
変位分布を測定し、弾性波の波面を可視化する。
よる弾性波の可視化方法は、固体表面または固体内に弾
性波が伝搬するさいに固体の変位を外部からレーザ変位
計で計測する方法である。この第２の方法は、弾性波を
放射するタイミングと変位を測定するタイミングとの同
期をとり、かつ、センサを走査しながら測定することで
変位分布を測定し、弾性波の波面を可視化する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】第１の光弾性方法は、
対象物が透明な物体であって、光弾性効果のあるもの
（例えば、ガラス、合成樹脂等）に限られ、横波（ＳＨ
波）を測定できない。また、第２のレーザ方法は、レー
ザを反射する必要があるため、対象物が非透明な物体に
限られ、横波（ＳＶ波）および表面波を測定できない。
対象物が透明な物体であって、光弾性効果のあるもの
（例えば、ガラス、合成樹脂等）に限られ、横波（ＳＨ
波）を測定できない。また、第２のレーザ方法は、レー
ザを反射する必要があるため、対象物が非透明な物体に
限られ、横波（ＳＶ波）および表面波を測定できない。
【０００６】したがって、本発明が解決しようとする課
題は、対象物が透明体、非透明体のいずれにも適用で
き、また、弾性波動モードのうちＳＶ波（横波）および
ＳＨ波（横波）の両モードを測定でき、さらに縦波、表
面波、クリーピング波についても測定可能な可視化方法
および装置を得ることにある。
題は、対象物が透明体、非透明体のいずれにも適用で
き、また、弾性波動モードのうちＳＶ波（横波）および
ＳＨ波（横波）の両モードを測定でき、さらに縦波、表
面波、クリーピング波についても測定可能な可視化方法
および装置を得ることにある。
【０００７】ここで、縦波とは、媒質粒子の振動方向と
振動伝搬方向とが一致する進行波をいう。横波とは、媒
質粒子の振動方向と振動伝搬方向とが垂直な進行波をい
う。ＳＶ波とは、縦波を試験体表面に入射させることで
発生する波（横波の一種）をいう。ＳＨ波とは、試験体
の表面を水平にこするような外力を加えることによって
発生する波（横波の一種）をいう。クリーピング波と
は、縦波臨界角（第１臨界角）で試験体に入射した場合
に発生し、試験体の表面にそって直進する縦波をいう。
振動伝搬方向とが一致する進行波をいう。横波とは、媒
質粒子の振動方向と振動伝搬方向とが垂直な進行波をい
う。ＳＶ波とは、縦波を試験体表面に入射させることで
発生する波（横波の一種）をいう。ＳＨ波とは、試験体
の表面を水平にこするような外力を加えることによって
発生する波（横波の一種）をいう。クリーピング波と
は、縦波臨界角（第１臨界角）で試験体に入射した場合
に発生し、試験体の表面にそって直進する縦波をいう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の固体内弾性波伝搬の可視化方法は、次の工
程からなる。 （１）電気信号に応答して固体内に弾性波を発生させる
こと、（２）弾性波の固体内伝搬に伴う固体内応力変化
を測定すること、（３）電気信号の発信タイミングと応
力変化測定タイミングとを同期させること、（４）セン
サを走査しながら測定をすること、（５）応力変化を時
間の関数として同期表示することにより固体内伝搬弾性
波の波面を画像化すること。
に、本発明の固体内弾性波伝搬の可視化方法は、次の工
程からなる。 （１）電気信号に応答して固体内に弾性波を発生させる
こと、（２）弾性波の固体内伝搬に伴う固体内応力変化
を測定すること、（３）電気信号の発信タイミングと応
力変化測定タイミングとを同期させること、（４）セン
サを走査しながら測定をすること、（５）応力変化を時
間の関数として同期表示することにより固体内伝搬弾性
波の波面を画像化すること。
【０００９】さらに、（６）前記画像化を遅延させるこ
と、（７）遅延時間を変えることにより固体内伝搬弾性
波の伝搬状態を画像化することを含むこともできる。
と、（７）遅延時間を変えることにより固体内伝搬弾性
波の伝搬状態を画像化することを含むこともできる。
【００１０】応力変化を圧電センサによって電圧変化と
して測定することができる。また、応力の変化を電磁セ
ンサによって固体内部変位として測定することもでき
る。
して測定することができる。また、応力の変化を電磁セ
ンサによって固体内部変位として測定することもでき
る。
【００１１】可視化方法の応用例として、金属材料、特
にオーステナイト系鋼（例えば、ステンレス鋼、ニッケ
ル基高合金等）の溶接部に超音波を発信し、該溶接部の
超音波探傷を行うことができる。また、透明な弾性体に
可視化方法を適用して金属材料内の弾性波伝搬を模擬す
ることもできる。
にオーステナイト系鋼（例えば、ステンレス鋼、ニッケ
ル基高合金等）の溶接部に超音波を発信し、該溶接部の
超音波探傷を行うことができる。また、透明な弾性体に
可視化方法を適用して金属材料内の弾性波伝搬を模擬す
ることもできる。
【００１２】上述の固体内弾性波伝搬の可視化方法を実
施するための装置は、電気信号に応答して固体内に弾性
波を発生させる弾性波発生器と、弾性波発生器に電気信
号を送信する電気信号送信機と、固体内に伝搬する弾性
波を測定するセンサと、センサの走査位置を制御するセ
ンサ走査機と、センサからの測定波を受けて記録する測
定波記録機と、センサ走査機および電気信号送信機から
のタイミング信号に同期してセンサからの測定波を測定
波記録機へ送る同期回路と、測定波記録機からの測定波
応力分布信号を画像化する弾性波応力分布画像作成機と
からなる。
施するための装置は、電気信号に応答して固体内に弾性
波を発生させる弾性波発生器と、弾性波発生器に電気信
号を送信する電気信号送信機と、固体内に伝搬する弾性
波を測定するセンサと、センサの走査位置を制御するセ
ンサ走査機と、センサからの測定波を受けて記録する測
定波記録機と、センサ走査機および電気信号送信機から
のタイミング信号に同期してセンサからの測定波を測定
波記録機へ送る同期回路と、測定波記録機からの測定波
応力分布信号を画像化する弾性波応力分布画像作成機と
からなる。
【００１３】上記装置に、弾性波応力分布画像作成機に
遅延時間信号を送る遅延回路をさらに設けることもでき
る。微小な領域を測定するためのくさびをセンサの先端
部に取り付ることもできる。
遅延時間信号を送る遅延回路をさらに設けることもでき
る。微小な領域を測定するためのくさびをセンサの先端
部に取り付ることもできる。
【００１４】上記装置を超音波探傷装置に用いて金属材
料、特にオーステナイト系鋼（例えば、ステンレス鋼、
ニッケル基高合金等）の溶接部に超音波を発信し、該溶
接部の超音波探傷を行うことができる。また、上記装置
を透明な弾性体に適用して金属材料内の弾性波伝搬を模
擬することもできる。
料、特にオーステナイト系鋼（例えば、ステンレス鋼、
ニッケル基高合金等）の溶接部に超音波を発信し、該溶
接部の超音波探傷を行うことができる。また、上記装置
を透明な弾性体に適用して金属材料内の弾性波伝搬を模
擬することもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の固体内弾
性波伝搬可視化方法および装置の実施例について説明す
る。
性波伝搬可視化方法および装置の実施例について説明す
る。
【００１６】まず、図１を参照して本発明の固体内弾性
波伝搬可視化装置の実施例について説明する。本発明の
固体内弾性波伝搬の可視化装置は、電気信号に応答して
対象固体９内に弾性波を発生させる弾性波発生器８と、
弾性波発生器８に電気信号を送信する電気信号送信機７
と、固体内に伝搬する弾性波を測定するセンサ１と、セ
ンサ１の走査位置を制御するセンサ走査機３と、センサ
１からの測定波を受けて記録する測定波記録機２と、セ
ンサ走査機３および電気信号送信機７からのタイミング
信号に同期してセンサ１からの測定波を測定波記録機２
へ送る同期回路１０と、測定波記録機２からの測定波応
力分布信号を画像化する弾性波応力分布画像作成機４と
からなる。
波伝搬可視化装置の実施例について説明する。本発明の
固体内弾性波伝搬の可視化装置は、電気信号に応答して
対象固体９内に弾性波を発生させる弾性波発生器８と、
弾性波発生器８に電気信号を送信する電気信号送信機７
と、固体内に伝搬する弾性波を測定するセンサ１と、セ
ンサ１の走査位置を制御するセンサ走査機３と、センサ
１からの測定波を受けて記録する測定波記録機２と、セ
ンサ走査機３および電気信号送信機７からのタイミング
信号に同期してセンサ１からの測定波を測定波記録機２
へ送る同期回路１０と、測定波記録機２からの測定波応
力分布信号を画像化する弾性波応力分布画像作成機４と
からなる。
【００１７】可視化装置は、弾性波応力分布画像作成機
４に遅延時間信号を送る遅延回路５をさらに備えていて
もよい。
４に遅延時間信号を送る遅延回路５をさらに備えていて
もよい。
【００１８】対象固体９は、弾性体（例えば、金属、コ
ンクリート、合成樹脂、ガラス等）である。弾性波発生
器８は、超音波探傷機に用いられる探触子でもよい。探
触子は電気振動を機械振動に変換し、弾性体に弾性波を
伝搬させる。探触子内の振動子の傾斜角を変えることに
よって弾性体内の波動モードを変えることができる。セ
ンサ１は、応力変化を電圧変化として測定する圧電セン
サ、または応力の変化を固体内部変位として測定する電
磁センサでもよい。微小な領域を測定するために、図４
の（ａ）図、（ｂ）図に示すようなくさび６をセンサ１
の先端部に取り付けることが好ましい（図１参照）。図
４に示すくさび６は、合成樹脂（好ましくは、ポリスチ
ンレン樹脂）からなり、円錐形の形状をしていて、その
寸法の一例としては、高さｈ＝８．０ｍｍ（（ａ）
図）、頂部小径ｄ1＝２．０ｍｍ、底部大径ｄ2＝５．０
ｍｍ（（ｂ）図）のものが好ましい。
ンクリート、合成樹脂、ガラス等）である。弾性波発生
器８は、超音波探傷機に用いられる探触子でもよい。探
触子は電気振動を機械振動に変換し、弾性体に弾性波を
伝搬させる。探触子内の振動子の傾斜角を変えることに
よって弾性体内の波動モードを変えることができる。セ
ンサ１は、応力変化を電圧変化として測定する圧電セン
サ、または応力の変化を固体内部変位として測定する電
磁センサでもよい。微小な領域を測定するために、図４
の（ａ）図、（ｂ）図に示すようなくさび６をセンサ１
の先端部に取り付けることが好ましい（図１参照）。図
４に示すくさび６は、合成樹脂（好ましくは、ポリスチ
ンレン樹脂）からなり、円錐形の形状をしていて、その
寸法の一例としては、高さｈ＝８．０ｍｍ（（ａ）
図）、頂部小径ｄ1＝２．０ｍｍ、底部大径ｄ2＝５．０
ｍｍ（（ｂ）図）のものが好ましい。
【００１９】次に、本発明の固体内弾性波伝搬可視化方
法の実施例について、図１、２、３、５を参照して説明
する。本発明の可視化方法は、次の工程からなる。 （１）電気信号送信機７からの電気信号に応答して弾性
波発生器８により対象固体９内に弾性波を発生させるこ
と、（２）弾性波の固体９内伝搬に伴う固体内応力変化
をセンサ１によって測定すること、（３）電気信号送信
機７から指令された電気信号発信タイミングとサンサ走
査機３から指令されたセンサ１による応力変化測定タイ
ミングとを同期回路１０によって同期させること、
（４）センサ走査機３によってセンサ１を走査しながら
測定をし、測定波記録機２に記録すること（図３参
照）、（５）測定波記録機２からの測定波応力分布信号
を時間の関数として同期表示することにより、固体内伝
搬弾性波の波面を弾性波応力分布画像作成機４によって
画像化すること（図５参照）。
法の実施例について、図１、２、３、５を参照して説明
する。本発明の可視化方法は、次の工程からなる。 （１）電気信号送信機７からの電気信号に応答して弾性
波発生器８により対象固体９内に弾性波を発生させるこ
と、（２）弾性波の固体９内伝搬に伴う固体内応力変化
をセンサ１によって測定すること、（３）電気信号送信
機７から指令された電気信号発信タイミングとサンサ走
査機３から指令されたセンサ１による応力変化測定タイ
ミングとを同期回路１０によって同期させること、
（４）センサ走査機３によってセンサ１を走査しながら
測定をし、測定波記録機２に記録すること（図３参
照）、（５）測定波記録機２からの測定波応力分布信号
を時間の関数として同期表示することにより、固体内伝
搬弾性波の波面を弾性波応力分布画像作成機４によって
画像化すること（図５参照）。
【００２０】さらに、（６）遅延回路５から遅延時間信
号を弾性波応力分布画像作成機４に送って画像化を遅延
させること（図３参照）、（７）遅延時間を変えること
により固体内伝搬弾性波の伝搬状態を画像化すること
（図５参照）を含むこともできる。
号を弾性波応力分布画像作成機４に送って画像化を遅延
させること（図３参照）、（７）遅延時間を変えること
により固体内伝搬弾性波の伝搬状態を画像化すること
（図５参照）を含むこともできる。
【００２１】上述の可視化方法をさらに詳細に説明す
る。図２に示すように、対象固体９は、直行座標軸Ｘ、
Ｙ、Ｚを有する直方体であると仮定する。センサ１は、
ＹＺ面上に配置され、センサ走査機３によってＹ軸方向
およびＺ軸方向に走査される。弾性波発生器（探触子）
８は、ＸＹ面上に配置される。
る。図２に示すように、対象固体９は、直行座標軸Ｘ、
Ｙ、Ｚを有する直方体であると仮定する。センサ１は、
ＹＺ面上に配置され、センサ走査機３によってＹ軸方向
およびＺ軸方向に走査される。弾性波発生器（探触子）
８は、ＸＹ面上に配置される。
【００２２】このような状態において、センサ１を座標
（ｙ1、ｚ1）および座標（ｙ2、ｚ1）の位置に走査した
ときの測定波を時間ｔの関数として表示した波形を図３
にそれぞれ示す。本発明の可視化方法では、測定波の波
形の振幅をカラー表示して画像化する。すなわち、時間
ｔにおける波形の振幅を輝度に変換して、画像化する。
そして、測定位置（ｙ、ｚ）の波形をまとめて画像化す
ると時間ｔ後の波面が表示される。時間ｔを変化させて
画像化すると、弾性波が伝搬する様子を表示できる（図
５）。
（ｙ1、ｚ1）および座標（ｙ2、ｚ1）の位置に走査した
ときの測定波を時間ｔの関数として表示した波形を図３
にそれぞれ示す。本発明の可視化方法では、測定波の波
形の振幅をカラー表示して画像化する。すなわち、時間
ｔにおける波形の振幅を輝度に変換して、画像化する。
そして、測定位置（ｙ、ｚ）の波形をまとめて画像化す
ると時間ｔ後の波面が表示される。時間ｔを変化させて
画像化すると、弾性波が伝搬する様子を表示できる（図
５）。
【００２３】可視化方法の応用例として、金属材料、特
にオーステナイト系鋼（例えば、ステンレス鋼、ニッケ
ル基高合金等）の溶接部の超音波探傷を行うことができ
る。また、透明な弾性体に可視化方法を適用して金属材
料内の弾性波伝搬を模擬することもできる。その応用例
として、超音波探傷の実施例について図６−８を参照し
て説明する。表１に測定に用いた試験片の溶接条件を示
す。
にオーステナイト系鋼（例えば、ステンレス鋼、ニッケ
ル基高合金等）の溶接部の超音波探傷を行うことができ
る。また、透明な弾性体に可視化方法を適用して金属材
料内の弾性波伝搬を模擬することもできる。その応用例
として、超音波探傷の実施例について図６−８を参照し
て説明する。表１に測定に用いた試験片の溶接条件を示
す。
【００２４】
【表１】
【００２５】母材は、板厚２０ｍｍのＳＵＳ３０４鋼を
用いて、ＴＩＧ、サブマージアーク溶接を用い、溶接方
法および入熱等の条件を変えて超音波の伝搬に及ぼす影
響を調べた。また、溶接金属組織のサイズが超音波の伝
搬に及ぼす影響を調べるために、成長方向が均一で組織
サイズが異なる肉盛溶接金属と電子ビーム溶接金属との
音速異方性を測定した。２探触子法の原理で、送信用の
探触子（８）を試験片（９）の上面（ＸＹ面）に置き、
側面（ＹＺ面）での面外変位を受信用の探触子（１）を
走査して測定し、受信した波形を計算機（２、４、５、
１０）で同期表示することで超音波パルスが伝搬する様
子を可視化した。また、受信用の探触子（１）を試験片
（９）の裏面に配置して、透過法による測定と併せて溶
接部を伝搬する超音波の様子を測定した。
用いて、ＴＩＧ、サブマージアーク溶接を用い、溶接方
法および入熱等の条件を変えて超音波の伝搬に及ぼす影
響を調べた。また、溶接金属組織のサイズが超音波の伝
搬に及ぼす影響を調べるために、成長方向が均一で組織
サイズが異なる肉盛溶接金属と電子ビーム溶接金属との
音速異方性を測定した。２探触子法の原理で、送信用の
探触子（８）を試験片（９）の上面（ＸＹ面）に置き、
側面（ＹＺ面）での面外変位を受信用の探触子（１）を
走査して測定し、受信した波形を計算機（２、４、５、
１０）で同期表示することで超音波パルスが伝搬する様
子を可視化した。また、受信用の探触子（１）を試験片
（９）の裏面に配置して、透過法による測定と併せて溶
接部を伝搬する超音波の様子を測定した。
【００２６】図８の（ａ）図は超音波の推定伝搬方向を
示し、図８の（ｂ）図は透過法の結果を示す。図８の
（ｂ）図において、横軸は受信探触子の位置を示し、縦
軸は最大値で規格化した振幅を示す。
示し、図８の（ｂ）図は透過法の結果を示す。図８の
（ｂ）図において、横軸は受信探触子の位置を示し、縦
軸は最大値で規格化した振幅を示す。
【００２７】図６の（ａ）図、（ｂ）図は本発明の装置
を用いてＹ＝−２５ｍｍから２５ｍｍまで、Ｚ＝０ｍｍ
から１９ｍｍまでの領域を測定し、入射後１．５μｓｅ
ｃ．ごとの時間経過における変位（振幅）をグレイスケ
ールで表示したもので、超音波（縦波）の波面を示して
いる。図６の（ｂ）図において、Ａ、Ｂの領域で振幅が
大きくなっており、透過法による結果とよく一致してい
ることがわかる。
を用いてＹ＝−２５ｍｍから２５ｍｍまで、Ｚ＝０ｍｍ
から１９ｍｍまでの領域を測定し、入射後１．５μｓｅ
ｃ．ごとの時間経過における変位（振幅）をグレイスケ
ールで表示したもので、超音波（縦波）の波面を示して
いる。図６の（ｂ）図において、Ａ、Ｂの領域で振幅が
大きくなっており、透過法による結果とよく一致してい
ることがわかる。
【００２８】次に、組織の成長の形態がほぼ同一でサイ
ズの異なる溶接金属が得られる肉盛溶接金属と電子ビー
ム溶接金属との音速分布を測定した。その結果を図７の
（ａ）図、（ｂ）図に示す。横軸は超音波の進行角度、
縦軸は音速をそれぞれ示す。（ａ）図は縦波音速分布
（５ＭＨｚ）を、（ｂ）図は横波（ＳＶ波）音速分布
（３．５ＭＨｚ）をそれぞれ示す。この結果、電子ビー
ム溶接金属の方が肉盛溶接金属にくらべて異方性が小さ
いことがわかる。組織観察の結果より、電子ビーム溶接
金属の方は組織が小さく、大きさもそろい結晶方位が均
一であることから、組織サイズの微細化および方位の均
一化により超音波の伝搬性能が向上する可能性のあるこ
とがわかった。
ズの異なる溶接金属が得られる肉盛溶接金属と電子ビー
ム溶接金属との音速分布を測定した。その結果を図７の
（ａ）図、（ｂ）図に示す。横軸は超音波の進行角度、
縦軸は音速をそれぞれ示す。（ａ）図は縦波音速分布
（５ＭＨｚ）を、（ｂ）図は横波（ＳＶ波）音速分布
（３．５ＭＨｚ）をそれぞれ示す。この結果、電子ビー
ム溶接金属の方が肉盛溶接金属にくらべて異方性が小さ
いことがわかる。組織観察の結果より、電子ビーム溶接
金属の方は組織が小さく、大きさもそろい結晶方位が均
一であることから、組織サイズの微細化および方位の均
一化により超音波の伝搬性能が向上する可能性のあるこ
とがわかった。
【００２９】従来、オーステナイト系鋼（例えば、ステ
ンレス鋼、ニッケル基高合金等）の溶接部は、超音波探
傷試験が難しく、これまでには主として検査（超音波探
傷）の面から探傷技術の開発が盛んに行われてきた。一
方、溶接の面から見ると、超音波の伝搬特性を考慮した
溶接の研究として、磁気撹拌を用いた検討がある。しか
し、溶接条件と超音波伝搬の特性との関係について、定
量的に十分に解明されていなかった。本発明によれば、
これらの問題について十分に対応できる。
ンレス鋼、ニッケル基高合金等）の溶接部は、超音波探
傷試験が難しく、これまでには主として検査（超音波探
傷）の面から探傷技術の開発が盛んに行われてきた。一
方、溶接の面から見ると、超音波の伝搬特性を考慮した
溶接の研究として、磁気撹拌を用いた検討がある。しか
し、溶接条件と超音波伝搬の特性との関係について、定
量的に十分に解明されていなかった。本発明によれば、
これらの問題について十分に対応できる。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、対象固体が透明体およ
び非透明体にかかわらず可視化でき、また、弾性波動モ
ードのうち縦波、クリーピング波、横波（ＳＨ波、ＳＶ
波）、表面波の可視化が可能となる。本発明の可視化方
法および装置は、超音波探傷における超音波の伝搬特性
を評価でき、また、透明体を用いて非透明体の弾性波伝
搬特性を模擬することもできる。
び非透明体にかかわらず可視化でき、また、弾性波動モ
ードのうち縦波、クリーピング波、横波（ＳＨ波、ＳＶ
波）、表面波の可視化が可能となる。本発明の可視化方
法および装置は、超音波探傷における超音波の伝搬特性
を評価でき、また、透明体を用いて非透明体の弾性波伝
搬特性を模擬することもできる。
【図１】本発明の固体内弾性波伝搬可視化装置の概略構
成線図である。
成線図である。
【図２】本発明の装置における弾性波発生器およびセン
サの固体取付け位置関係を示す斜視図である。
サの固体取付け位置関係を示す斜視図である。
【図３】本発明の固体内弾性波伝搬可視化方法の原理を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図４】センサの先端に取り付けられるくさびの側面図
（ａ）および底面図（ｂ）である。
（ａ）および底面図（ｂ）である。
【図５】本発明の固体内弾性波伝搬の可視化方法にもと
づいて可視化された測定波画像の説明図である。
づいて可視化された測定波画像の説明図である。
【図６】本発明の可視化方法を超音波探傷方法に適用し
て得られたオーステナイト系鋼溶接部の可視化画像であ
る。
て得られたオーステナイト系鋼溶接部の可視化画像であ
る。
【図７】肉盛溶接金属と電子ビーム溶接金属との音速分
布を測定した結果を示すグラフである。
布を測定した結果を示すグラフである。
【図８】従来の透過法による縦波の放射説明図（ａ）お
よび縦波の伝搬測定結果を示すグラフ（ｂ）である。
よび縦波の伝搬測定結果を示すグラフ（ｂ）である。
１：センサ、 ２：測定波記録機、 ３：センサ走査
機、 ４：弾性波応力分布画像作成機、 ５：遅延回
路、 ６：くさび、 ７：電気信号送信機、 ８：弾性
波発生器、 ９：対象固体、 １０：同期回路。
機、 ４：弾性波応力分布画像作成機、 ５：遅延回
路、 ６：くさび、 ７：電気信号送信機、 ８：弾性
波発生器、 ９：対象固体、 １０：同期回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上杉 信夫 神奈川県横浜市鶴見区弁天町14番１号 Ｆターム(参考） 2G047 AA05 AA07 AA10 AB07 BC07 CA01 CA02 CB01 CB02 CB03 CB04 GA06 GB27 GF22 GH06 GH13 5J083 AA02 AA04 AB18 AC29 AD13 AE10 AF04 BB20 BD11 BE57 DC05 EA46 EB05
Claims (11)
- 【請求項１】次の工程からなる固体内弾性波伝搬の可視
化方法。 （１）電気信号に応答して固体内に弾性波を発生させる
こと、（２）弾性波の固体内伝搬に伴う固体内応力変化
を測定すること、（３）電気信号の発信タイミングと応
力変化測定タイミングとを同期させること、（４）セン
サを走査しながら測定をすること、（５）応力変化を時
間の関数として同期表示することにより固体内伝搬弾性
波の波面を画像化すること。 - 【請求項２】次の工程からなる固体内弾性波伝搬の可視
化方法。 （１）電気信号に応答して固体内に弾性波を発生させる
こと、（２）弾性波の固体内伝搬に伴う固体内応力変化
を測定すること、（３）電気信号の発信タイミングと応
力変化測定タイミングとを同期させること、（４）セン
サを走査しながら測定をすること、（５）応力変化を時
間の関数として同期表示することにより固体内伝搬弾性
波の波面を画像化すること、（６）前記画像化を遅延さ
せること、（７）遅延時間を変えることにより固体内伝
搬弾性波の伝搬状態を画像化すること。 - 【請求項３】前記応力変化を圧電センサによって電圧変
化として測定する、請求項１または２に記載の方法。 - 【請求項４】前記応力の変化を電磁センサによって固体
内部変位として測定する、請求項１または２に記載の方
法。 - 【請求項５】前記請求項１または２に記載の方法を用い
てオーステナイト系鋼の溶接部に超音波を発信し、該溶
接部の超音波探傷を行う方法。 - 【請求項６】透明な弾性体に前記請求項１または２に記
載の方法を適用して金属材料内の弾性波伝搬を模擬する
可視化方法。 - 【請求項７】電気信号に応答して固体（９）内に弾性波
を発生させる弾性波発生器（８）と、該弾性波発生器
（８）に電気信号を送信する電気信号送信機（７）と、
固体内に伝搬する弾性波を測定するセンサ（１）と、該
センサの走査位置を制御するセンサ走査機（３）と、前
記センサ（１）からの測定波を受けて記録する測定波記
録機（２）と、前記センサ走査機（３）および前記電気
信号送信機（７）からのタイミング信号に同期して前記
センサ（１）からの測定波を前記測定波記録機（２）へ
送る同期回路（１０）と、前記測定波記録機（２）から
の測定波応力分布信号を画像化する弾性波応力分布画像
作成機（４）とからなる固体内弾性波伝搬の可視化装
置。 - 【請求項８】電気信号に応答して固体（９）内に弾性波
を発生させる弾性波発生器（８）と、該弾性波発生器
（８）に電気信号を送信する電気信号送信機（７）と、
固体内に伝搬する弾性波を測定するセンサ（１）と、該
センサの走査位置を制御するセンサ走査機（３）と、前
記センサ（１）からの測定波を受けて記録する測定波記
録機（２）と、前記センサ走査機（３）および前記電気
信号送信機（７）からのタイミング信号に同期して前記
センサ（１）からの測定波を前記測定波記録機（２）へ
送る同期回路（１０）と、前記測定波記録機（２）から
の測定波応力分布信号を画像化する弾性波応力分布画像
作成機（４）と、前記弾性波応力分布画像作成機（４）
に遅延時間信号を送る遅延回路（５）とからなる固体内
弾性波伝搬の可視化装置。 - 【請求項９】微小な領域を測定するためのくさび（６）
を前記センサの先端部に取り付た請求項７または８に記
載の可視化装置。 - 【請求項１０】請求項７または８に記載の装置を用いて
オーステナイト系鋼の溶接部に超音波を発信し、該溶接
部の超音波探傷を行う超音波探傷装置。 - 【請求項１１】透明な弾性体に前記請求項７または８に
記載の装置を透明な弾性体に適用して金属材料内の弾性
波伝搬を模擬する可視化装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000111003A JP2001296282A (ja) | 2000-04-12 | 2000-04-12 | 固体内弾性波伝搬の可視化方法および装置 |
| US09/695,911 US6535828B1 (en) | 2000-04-12 | 2000-10-26 | Method and apparatus for visualizing elastic wave propagation in a solid substance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000111003A JP2001296282A (ja) | 2000-04-12 | 2000-04-12 | 固体内弾性波伝搬の可視化方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001296282A true JP2001296282A (ja) | 2001-10-26 |
Family
ID=18623419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000111003A Pending JP2001296282A (ja) | 2000-04-12 | 2000-04-12 | 固体内弾性波伝搬の可視化方法および装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6535828B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001296282A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006300634A (ja) * | 2005-04-19 | 2006-11-02 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 超音波伝搬の映像化方法および装置 |
| CN106093203A (zh) * | 2016-08-25 | 2016-11-09 | 杨振峰 | 一种焊接表面及近表面裂纹深度检测装置 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2840991B1 (fr) * | 2002-06-17 | 2005-05-06 | Air Liquide | Procede de controle par ultrasons de joints soudes |
| DE50304530D1 (de) * | 2002-12-18 | 2006-09-14 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur bewertung einer sich während eines schweissvorganges ausbildenden schweissverbindung mit longitudinalen und transversalen ultraschallwellen |
| TWI222685B (en) * | 2003-12-18 | 2004-10-21 | Episil Technologies Inc | Metal oxide semiconductor device and fabricating method thereof |
| JP4911540B2 (ja) * | 2007-03-05 | 2012-04-04 | 国立大学法人山口大学 | 超音波診断装置 |
| RU2651431C1 (ru) * | 2015-08-20 | 2018-04-19 | Алексей Михайлович Кашин | Способ промышленной ультразвуковой диагностики вертикально ориентированных дефектов призматической металлопродукции и устройство для его осуществления |
| CN105737970B (zh) * | 2016-02-03 | 2018-08-17 | 江西理工大学 | 测试轴向近似梯度静应力下应力波传播规律的方法及装置 |
| CN110231564B (zh) * | 2018-07-27 | 2020-04-28 | 南京瑞贻电子科技有限公司 | 一种汽车发电机调试实验用便携式录波仪 |
| CN111504530B (zh) * | 2020-04-02 | 2021-10-15 | 江苏科技大学 | 一种基于超声技术的快速无损实现熔覆层应力的调控方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4649750A (en) * | 1985-09-13 | 1987-03-17 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Acoustic radiation stress measurement |
| US5286313A (en) * | 1991-10-31 | 1994-02-15 | Surface Combustion, Inc. | Process control system using polarizing interferometer |
| KR100248589B1 (ko) * | 1996-03-28 | 2000-04-01 | 다니구찌 이찌로오 | 초음파 탐상 장치 및 초음파 탐상 방법 |
-
2000
- 2000-04-12 JP JP2000111003A patent/JP2001296282A/ja active Pending
- 2000-10-26 US US09/695,911 patent/US6535828B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006300634A (ja) * | 2005-04-19 | 2006-11-02 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 超音波伝搬の映像化方法および装置 |
| JP4595117B2 (ja) * | 2005-04-19 | 2010-12-08 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 超音波伝搬の映像化方法および装置 |
| CN106093203A (zh) * | 2016-08-25 | 2016-11-09 | 杨振峰 | 一种焊接表面及近表面裂纹深度检测装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6535828B1 (en) | 2003-03-18 |
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|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040507 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040924 |