JP2002014082A - Ultrasonic flaw-detecting device - Google Patents

Ultrasonic flaw-detecting device

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JP2002014082A
JP2002014082A JP2000200111A JP2000200111A JP2002014082A JP 2002014082 A JP2002014082 A JP 2002014082A JP 2000200111 A JP2000200111 A JP 2000200111A JP 2000200111 A JP2000200111 A JP 2000200111A JP 2002014082 A JP2002014082 A JP 2002014082A
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保茂 城島
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賢治 岡
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KENSA GIJUTSU KENKYUSHO KK
Rikogaku Shinkokai
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KENSA GIJUTSU KENKYUSHO KK
Rikogaku Shinkokai
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic flaw-detecting device which can specify the position and type of a defect existing at the welding part of a thick-plate member. SOLUTION: An ultrasonic probe array 10 is composed by arranging a plurality of probes in a direction crossing the welded part at right angles, and ultrasonic waves are transmitted from one probe that is driven by an ultrasonic flaw-detecting device 12. The ultrasonic waves are reflected by a defect in the welded part, and are received by all probes, including a transmission probe. A reflection wave is stored in a computer 13, deviation from an average value in the direction of the welded part is calculated, and noise is removed. Furthermore, a deviation signal with the welded part as a reflection source is extracted, and the intensity is overlapped, for example, through opening compositing, thus compositing the images of the welded part.

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】本発明は超音波探傷装置に係
わり、特に厚板部材の溶接部に存在する欠陥の位置及び
種類を特定することの可能な超音波探傷装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic flaw detector, and more particularly to an ultrasonic flaw detector capable of specifying the position and type of a defect existing in a welded portion of a thick plate member.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から鋼溶接部内に欠陥が存在するか
の非破壊検査には、放射線透過試験が適用されてきた。
しかし、放射線透過試験では板厚方向の情報は得られな
いために溶接部の強度を評価することは困難であるばか
りでなく、板厚が50mmを越えると透過能力の制約か
ら検査が困難となっていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, a radiation transmission test has been applied to a nondestructive inspection for the presence of a defect in a steel weld.
However, it is difficult to evaluate the strength of the welded part because the information in the thickness direction cannot be obtained in the radiation transmission test, and when the thickness exceeds 50 mm, the inspection becomes difficult due to the restriction of the transmission capacity. I was

【0003】溶接部の非破壊検査を超音波で行うことも
検討されており、1つの超音波探触子で鋼板表面を走査
し、探触子の位置情報と探触子から送信され欠陥で反射
されたエコー情報をその探触子で受信して、欠陥情報を
得ることも既に提案されている。また、本州四国連絡橋
の弦材角継手部の溶接部検査、あるいはガスパイプの溶
接部検査のために超音波探傷が適用された。さらに、超
音波の送信及び受信を別個の探触子で行うタンデム探傷
装置も提案されている。
[0003] It has been studied to perform nondestructive inspection of a welded portion by ultrasonic waves. A single ultrasonic probe scans the surface of a steel plate and transmits position information of the probe and a defect transmitted from the probe. It has already been proposed to receive reflected echo information with the probe and obtain defect information. Ultrasonic flaw detection was also used to inspect the welded joints at the chord joints of the Honshu-Shikoku Bridge, or for welded gas pipes. In addition, a tandem flaw detector that transmits and receives ultrasonic waves using separate probes has been proposed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、超音波
が指向性を有するため超音波の入射方向と反射方向とは
必ずしも一致しないこと、欠陥エコーを雑音となる散乱
波から分離することが困難であることから欠陥の種類を
判別することは極めて困難であるだけでなく、本州四国
連絡橋あるいはガスパイプの溶接部の検査のために提案
された超音波探傷装置で検査可能な板厚は高々20mm
にすぎず、欠陥検出は板厚の3乗に比例して困難となる
ので上記超音波探傷装置を50mmを越える鋼板の検査
に適用することは困難である。
However, since the ultrasonic wave has directivity, the incident direction and the reflection direction of the ultrasonic wave do not always coincide with each other, and it is difficult to separate the defect echo from the scattered wave which becomes noise. Therefore, it is not only difficult to determine the type of defect, but also the plate thickness that can be inspected by the ultrasonic flaw detector proposed for the inspection of Honshu-Shikoku Bridge or gas pipe welds is at most 20 mm.
However, it is difficult to detect a defect in proportion to the cube of the sheet thickness, and it is difficult to apply the above-described ultrasonic flaw detector to inspection of a steel sheet exceeding 50 mm.

【0005】また、タンデム探傷装置にあっては走査や
その後の処理が煩雑であり、やはり50mmを越える鋼
板の検査に適用することは困難である。本発明は上記課
題に鑑みなされたものであって、厚板部材の溶接部に存
在する欠陥の位置及び種類を特定することの可能な超音
波探傷装置を提供することを目的とする。
Further, in the tandem flaw detector, scanning and subsequent processing are complicated, and it is also difficult to apply the inspection to a steel plate exceeding 50 mm. The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic flaw detector capable of specifying a position and a type of a defect existing in a welded portion of a thick plate member.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】第1の発明に係る超音波
探傷装置は、鋼板上面に配置され複数の超音波探触子を
この鋼板の溶接部に対して直角方向に配列した超音波探
触子アレイと、超音波探触子アレイのなかの1つの超音
波探触子から超音波を溶接部に向けて送信し溶接部内の
欠陥で反射された超音波である反射信号を超音波探触子
アレイを構成する全超音波探触子で送信時から予め定め
られた時間受信して記憶する処理を送信超音波探触子を
順次切り替えて超音波探触子アレイを構成する超音波探
触子の個数に対応する回数繰り返す撮像手段と、撮像手
段に記憶された反射信号に基づいて画像を生成する画像
生成手段と、を具備する。
An ultrasonic flaw detector according to a first aspect of the present invention is an ultrasonic flaw detector in which a plurality of ultrasonic probes arranged on the upper surface of a steel plate are arranged at right angles to a welded portion of the steel plate. An ultrasonic wave is transmitted from the probe array and one of the ultrasonic probes in the ultrasonic probe array toward the welded portion, and a reflected signal, which is an ultrasonic wave reflected by a defect in the welded portion, is detected by the ultrasonic probe. A process of receiving and storing a predetermined period of time from the time of transmission by all the ultrasonic probes constituting the probe array, and transmitting the ultrasonic probe by sequentially switching the ultrasonic probe to constitute the ultrasonic probe array The imaging device includes an imaging unit that repeats the number of times corresponding to the number of the tentacles, and an image generation unit that generates an image based on a reflection signal stored in the imaging unit.

【0007】本発明にあっては、1つの超音波探触子か
ら溶接部に向けて送信され、溶接部内の欠陥で反射され
た超音波を複数の超音波探触子で受信し、この受信波に
基づいて溶接部の像が合成される。第2の発明に係る超
音波探傷装置は、撮像手段による撮像が完了したとき
に、超音波探触子アレイを溶接部に沿って走査する走査
手段をさらに具備する。
According to the present invention, a plurality of ultrasonic probes receive ultrasonic waves transmitted from one ultrasonic probe toward a welded portion and reflected by a defect in the welded portion. An image of the weld is synthesized based on the waves. The ultrasonic flaw detector according to the second invention further includes a scanning unit that scans the ultrasonic probe array along the welded portion when the imaging by the imaging unit is completed.

【0008】本発明にあっては、超音波探触子アレイは
溶接部に沿って走査される。第3の発明に係る超音波探
傷装置は、走査手段による走査が完了したときに撮像手
段に記憶された反射信号の溶接線方向の平均値を演算し
反射信号と平均値との偏差信号を演算する雑音除去手段
と、雑音除去手段で演算された偏差信号に基づいて画像
を生成する画像生成手段をさらに具備する。
[0008] In the present invention, the ultrasonic probe array is scanned along the weld. The ultrasonic flaw detector according to a third aspect of the present invention calculates an average value of the reflection signal stored in the imaging unit in the welding line direction when the scanning by the scanning unit is completed, and calculates a deviation signal between the reflection signal and the average value. Noise removing means, and an image generating means for generating an image based on the deviation signal calculated by the noise removing means.

【0009】本発明にあっては、反射信号から雑音が除
去され、欠陥信号だけが抽出される。第4の発明に係る
超音波探傷装置は、画像生成手段が、溶接部から反射さ
れた反射信号又は反射信号に基づいて演算された偏差信
号に基づいて画像を生成するものである。
In the present invention, noise is removed from the reflected signal, and only the defective signal is extracted. In the ultrasonic flaw detector according to a fourth aspect, the image generating means generates an image based on a reflection signal reflected from the welded portion or a deviation signal calculated based on the reflection signal.

【0010】第5の発明に係る超音波探傷装置は、画像
生成手段が、送信超音波探触子から直接溶接部内の欠陥
に至りこの欠陥から直接受信超音波探触子に戻る経路を
伝搬した第1の反射信号、送信超音波探触子から一度鋼
板の底面で反射されて溶接部内の欠陥に至りこの欠陥か
ら直接受信超音波探触子に戻る経路を伝搬した第2の反
射信号、送信超音波探触子から直接溶接部内の欠陥に至
りこの欠陥から一度鋼板の底面で反射されて受信超音波
探触子に戻る経路を伝搬した第3の反射信号、送信超音
波探触子から一度鋼板の底面で反射されて溶接部内の欠
陥に至りこの欠陥から一度鋼板の底面で反射されて受信
超音波探触子に戻る経路を伝搬した第4の反射信号の少
なくとも1つの反射信号又は該少なくとも1つの反射信
号に基づき演算された偏差信号に基づき画像を生成する
ものである。
[0010] In the ultrasonic flaw detector according to a fifth aspect of the present invention, the image generating means propagates from the transmitting ultrasonic probe directly to a defect in the welded portion and from the defect to the receiving ultrasonic probe directly. The first reflected signal, the second reflected signal transmitted once from the transmitting ultrasonic probe, reflected on the bottom surface of the steel plate, reaches a defect in the welded portion, and propagates from the defect directly to the receiving ultrasonic probe. A third reflected signal directly from the ultrasonic probe to a defect in the welded portion and reflected from the defect once on the bottom surface of the steel sheet and returned to the receiving ultrasonic probe, once from the transmitting ultrasonic probe At least one reflected signal or at least one of the fourth reflected signals reflected on the bottom surface of the steel sheet to reach a defect in the welded portion and from this defect once reflected on the bottom surface of the steel sheet and propagated on a path returning to the receiving ultrasonic probe. Calculated based on one reflected signal And it generates an image based on the deviation signal.

【0011】第4及び第5の発明にあっては、溶接部か
ら反射された反射信号だけに基づいて画像が生成され
る。
[0011] In the fourth and fifth aspects, an image is generated based only on a reflection signal reflected from the welded portion.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図1は本発明に係る超音波探傷装
置の構成図であって、2枚の鋼板101及び102を接
続する溶接部103の欠陥を検査することを目的とす
る。なお、本明細書においては溶接線方向をX軸、溶接
線と直角方向をY軸、鉛直方向をZ軸と呼ぶ。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram of an ultrasonic flaw detector according to the present invention, which aims at inspecting a welded portion 103 connecting two steel plates 101 and 102 for defects. In this specification, the direction of the welding line is called an X axis, the direction perpendicular to the welding line is called a Y axis, and the vertical direction is called a Z axis.

【0013】複数の超音波探触子をY軸方向に並べたマ
ルチアレイ探触子10は分配器11を介して超音波探傷
器12と接続され、超音波探傷器12はコンピュータ1
3によって制御される。そして、マルチアレイ探触子1
0は鋼板上にカップリング剤(例えば水)を介してY軸
方向に配置され、図示しない走査装置によって溶接部に
沿ってX軸方向に走査される。
A multi-array probe 10 in which a plurality of ultrasonic probes are arranged in the Y-axis direction is connected to an ultrasonic flaw detector 12 via a distributor 11, and the ultrasonic flaw detector 12 is a computer 1
3 is controlled. And multi-array probe 1
Numeral 0 is disposed on the steel plate in the Y-axis direction via a coupling agent (for example, water), and is scanned in the X-axis direction along a weld by a scanning device (not shown).

【0014】マルチアレイ探触子10は、超音波の送信
特性及び受信特性が同一である複数の探触子をY軸方向
に複数個密接に配列した構成を有する。探触子の個数は
特に規定されないが、少なくとも5個以上、例えば10
個配列することが望ましい。さらに、板厚が厚くなるほ
ど個数を増加することが必要となる。実施例において
は、マルチアレイ探触子10は10個の探触子S(i)
(1≦i≦I)を配列して構成されており、各探触子S
(i)はZ軸に対して70°の角度でY軸に沿って超音
波を送信するとともに、Y軸に沿って反射されてくる超
音波を受信する。なお、鋼板の音響異方性が問題となる
場合には70°より小さい角度、例えば65°〜60°
としてもよい。
The multi-array probe 10 has a configuration in which a plurality of probes having the same ultrasonic transmission and reception characteristics are closely arranged in the Y-axis direction. The number of probes is not particularly limited, but is at least 5 or more, for example, 10
It is desirable to arrange them individually. Further, it is necessary to increase the number as the plate thickness increases. In the embodiment, the multi-array probe 10 has ten probes S (i).
(1 ≦ i ≦ I), and each probe S
(I) transmits ultrasonic waves along the Y axis at an angle of 70 ° with respect to the Z axis, and receives ultrasonic waves reflected along the Y axis. When the acoustic anisotropy of the steel sheet is a problem, an angle smaller than 70 °, for example, 65 ° to 60 °
It may be.

【0015】図2はコンピュータ13に組み込まれる超
音波探傷ルーチンのフローチャートであって、ステップ
21でマルチアレイ探触子10の1つの探触子S(i)
から超音波を送信し、全ての探触子S(i)で欠陥で反
射された超音波である反射エコーを受信して欠陥を撮像
する撮像ルーチンを実行する。ステップ22で受信波の
中から散乱波である雑音成分を除去する雑音除去ルーチ
ンを実行し、ステップ23で欠陥像を可視画像として合
成する画像合成ルーチンを実行する。
FIG. 2 is a flowchart of an ultrasonic flaw detection routine incorporated in the computer 13, and in step 21, one probe S (i) of the multi-array probe 10 is used.
And transmits an ultrasonic wave, receives a reflected echo which is an ultrasonic wave reflected by the defect by all the probes S (i), and executes an imaging routine for imaging the defect. In step 22, a noise removal routine for removing noise components, which are scattered waves, from the received wave is executed, and in step 23, an image synthesis routine for synthesizing the defect image as a visible image is executed.

【0016】図3は撮像ルーチンの詳細フローチャート
であって、ステップ21aでX軸方向の位置を示すイン
デックスkを初期値 "1" に設定する。次にステップ2
1bで超音波パルスを送信するセンサを示すインデック
スiを初期値 "1" に設定する。ステップ21cで探触
子S(i)から超音波インパルスを送信する。図4は超
音波パルスの波形図及びスペクトル図であって、波形図
(イ)の横軸は時間(μ秒)、縦軸は振幅を表し、スペ
クトル図の横軸は周波数(MHz)、縦軸はパワー(d
B)を表す。
FIG. 3 is a detailed flowchart of the imaging routine. In step 21a, an index k indicating a position in the X-axis direction is set to an initial value "1". Then step 2
In step 1b, an index i indicating a sensor transmitting an ultrasonic pulse is set to an initial value "1". In step 21c, an ultrasonic impulse is transmitted from the probe S (i). FIG. 4 is a waveform diagram and a spectrum diagram of an ultrasonic pulse. The horizontal axis of the waveform diagram (a) represents time (μsec), the vertical axis represents amplitude, and the horizontal axis of the spectrum diagram represents frequency (MHz) and vertical axis. The axis is power (d
B).

【0017】ステップ21dで受信ゲートを開として、
ステップ21eで探触子S(i)から送信された超音波
パルスを予め定められた期間(例えば100μ秒)探触
子S(j)(1≦j≦I)で反射エコーを受信し、受信
信号をEijk (t)として記憶する。そしてステップ2
1fで受信ゲートを閉とする。即ち、Iチャンネル分の
波形はいったん超音波探傷器12に並列的に記憶された
後、コンピュータ13の記憶装置に記憶される。
In step 21d, the reception gate is opened,
In step 21e, the ultrasonic pulse transmitted from the probe S (i) is reflected and received in the probe S (j) (1 ≦ j ≦ I) for a predetermined period (for example, 100 μsec) and received. The signal is stored as E ijk (t). And step 2
At 1f, the reception gate is closed. That is, the waveforms for the I channel are once stored in parallel in the ultrasonic flaw detector 12, and then stored in the storage device of the computer 13.

【0018】ステップ21gで超音波パルス送信探触子
を示すインデックスiが探触子の数I以上であるかを判
定し、否定判定された場合、即ちインデックスiがI未
満である場合はステップ21hでインデックスiをイン
クリメントしてステップ21cに戻り、次の探触子S
(i+1)から超音波インパルスを送信して同一の処理
を繰り返す。なお、探触子S(i)が超音波インパルス
を送信してから次の探触子S(i+1)が超音波インパ
ルスを送信するまでの間隔は、前述の反射エコーの受信
時間より十分長い時間(例えば1ミリ秒)に設定する。
In step 21g, it is determined whether or not the index i indicating the ultrasonic pulse transmission probe is equal to or more than the number I of probes. If a negative determination is made, that is, if the index i is less than I, step 21h is performed. Increments the index i, returns to step 21c, and returns to the next probe S
The same process is repeated by transmitting an ultrasonic impulse from (i + 1). The interval between the transmission of the ultrasonic impulse by the probe S (i) and the transmission of the ultrasonic impulse by the next probe S (i + 1) is sufficiently longer than the reception time of the above-mentioned reflected echo. (For example, 1 millisecond).

【0019】ステップ21gで肯定判定された場合、即
ちインデックスiがIに到達してX軸方向の1つの位置
でI×I=I2 個の受信信号Ekij (t)を記憶し終え
た場合は、ステップ21iで図示しない走査装置によっ
てマルチアレイ探触子10をX軸方向に位置kからk+
1に移動させる。そしてステップ21jでX軸方向の位
置を示すインデックスkが最大値K以上であるかを判定
する。そして、否定判定された場合、即ちインデックス
kが最大値K未満である場合はステップ21kでインデ
ックスkをインクリメントしてステップ21bに戻る。
逆に、否定判定された場合、即ちインデックスkが最大
値K以上である場合はこのルーチンを終了する。
When the determination is affirmative in step 21g, that is, when the index i reaches I and the storage of I × I = I 2 received signals E kij (t) at one position in the X-axis direction is completed. Moves the multi-array probe 10 from the position k to k + in the X-axis direction by a scanning device (not shown) in step 21i.
Move to 1. Then, in a step 21j, it is determined whether or not the index k indicating the position in the X-axis direction is equal to or larger than the maximum value K. If a negative determination is made, that is, if the index k is less than the maximum value K, the index k is incremented in step 21k and the process returns to step 21b.
Conversely, if a negative determination is made, that is, if the index k is equal to or greater than the maximum value K, this routine ends.

【0020】図5は本発明に係る撮像方法の説明図であ
って、位置kにおいて探触子S(1)から送信された超
音波パルスを探触子S(1)〜S(4)で受信した場合
を示し、左欄は超音波の伝搬経路を、右欄は受信信号E
k1j (t)(j=1〜4)を示す。即ち、(イ)は送信
探触子及び受信探触子がS(1)である場合を、(ロ)
は送信探触子がS(1)で受信探触子がS(2)である
場合を、(ハ)は送信探触子がS(1)で受信探触子が
S(3)である場合を、そして(ニ)は送信探触子がS
(1)で受信探触子がS(4)である場合を示す。
FIG. 5 is an explanatory view of the imaging method according to the present invention. The ultrasonic pulse transmitted from the probe S (1) at the position k is transmitted by the probes S (1) to S (4). The left column shows the ultrasonic wave propagation path, and the right column shows the received signal E.
k1j (t) (j = 1 to 4). That is, (a) shows a case where the transmitting probe and the receiving probe are S (1), and (b)
Shows a case where the transmission probe is S (1) and the reception probe is S (2), and (c) shows a case where the transmission probe is S (1) and the reception probe is S (3). Case, and (d) the transmitting probe is S
(1) shows a case where the receiving probe is S (4).

【0021】図6は超音波探傷ルーチンのステップ22
で実行される雑音除去ルーチンの詳細フローチャートで
ある。雑音除去は本発明に係る超音波探傷装置において
必須ではないが、溶接部分に欠陥が存在することはまれ
であるけれども欠陥を確実に発見するために、本ルーチ
ンを適用することが望ましい。まずステップ22aで撮
像ルーチンで収集された受信信号Ekij (t)の各探触
子S(i)ごとのX軸方向の平均値Eavij(t)を算出
する。
FIG. 6 shows step 22 of the ultrasonic inspection routine.
3 is a detailed flowchart of a noise elimination routine executed in step S1. Although noise removal is not essential in the ultrasonic flaw detector according to the present invention, it is desirable that this routine be applied in order to surely find a defect although a defect is rarely present in a welded portion. First, in step 22a, the average value E avij (t) in the X-axis direction of each probe S (i) of the reception signal E kij (t) collected in the imaging routine is calculated.

【0022】次にステップ22bで受信信号E
kij (t)と平均値Eavij(t)の差である偏差信号E
dkij(t)を次式により演算してこのルーチンを終了す
る。 Edkij(t)=Ekij (t)− Eavij(t) 図7は雑音除去効果の説明図であって、(イ)は受信信
号Ekij (t)を、(ロ)は平均値Eavij(t)を、
(ハ)は偏差信号Edkij(t)を示す。
Next, at step 22b, the received signal E
deviation signal E which is the difference between kij (t) and average value E avij (t)
dkij (t) is calculated by the following equation, and this routine is terminated. E dkij (t) = E kij (t) −E avij (t) FIGS. 7A and 7B are explanatory diagrams of the noise removal effect. FIG. 7A shows the received signal E kij (t), and FIG. avij (t)
(C) shows the deviation signal E dkij (t).

【0023】即ち、雑音を除去することにより偏差信号
dkij(t)は、雑音である散乱波が除去されて欠陥情
報だけを含むものとなる。超音波探傷ルーチンのステッ
プ23で実行される画像合成処理としては、周知のBス
コープ法、Aスコープ法、あるいは開口合成法を適用す
ることが可能である。
That is, by removing the noise, the deviation signal E dkij (t) contains only the defect information by removing the scattered wave which is the noise. As the image synthesizing process executed in step 23 of the ultrasonic inspection routine, a known B-scope method, A-scope method, or aperture synthesizing method can be applied.

【0024】図8はBスコープ像であって、左欄は従来
の超音波探傷装置で得られた受信信号に基づいて合成し
たBスコープ像を、右欄は本発明に係る超音波探傷装置
で得られた受信信号に基づいて合成したBスコープ画像
を示す。そして欠陥が(イ)スラグ巻込である場合、
(ロ)クラックである場合、さらに(ハ)融合不良であ
る場合について示す。
FIG. 8 shows a B-scope image. The left column shows a B-scope image synthesized based on the received signals obtained by the conventional ultrasonic flaw detector, and the right column shows the ultrasonic flaw detector according to the present invention. 4 shows a B-scope image synthesized based on the obtained reception signals. And if the defect is (a) slag entrainment,
(B) The case of cracks and (c) the case of poor fusion will be described.

【0025】図8から判明するように、1つの探触子で
超音波の送信受信を行う従来の装置にあっては欠陥の有
無を知ることはできるものの、欠陥の大きさ、あるいは
形状を識別することは殆ど不可能である。これに対し
て、複数の探触子で反射エコーを受信することが可能な
本発明に係る超音波探傷装置にあっては欠陥の大きさ、
あるいは形状を識別することが可能となる。
As can be seen from FIG. 8, in a conventional apparatus that transmits and receives ultrasonic waves with one probe, it is possible to know the presence or absence of a defect, but to identify the size or shape of the defect. It is almost impossible to do. On the other hand, the ultrasonic flaw detector according to the present invention capable of receiving reflected echoes by a plurality of probes has a defect size,
Alternatively, the shape can be identified.

【0026】図9はAスコープ像であって、本発明に係
る超音波探傷装置で融合不良欠陥を探傷した場合のAス
コープ像を示す。(イ)は雑音を除去しない場合を、
(ロ)は雑音を除去した場合である。なお、左欄はAス
コープ像、右欄は合成前の受信信号であって、送信探触
子はS(2)、受信探触子はS(1)〜S(4)であ
る。
FIG. 9 is an A-scope image showing an A-scope image when a defect of defective fusion is detected by the ultrasonic flaw detector according to the present invention. (A) shows the case where noise is not removed.
(B) is a case where noise is removed. The left column shows the A-scope image, and the right column shows the received signal before synthesis. The transmitting probe is S (2), and the receiving probes are S (1) to S (4).

【0027】即ち、Aスコープ像は探触子S(2)から
送信された超音波パルスを探触子S(1)〜S(10)
で受信した受信信号を超音波パルスの送信方向に展開し
たものであって雑音を除去すると欠陥エコーを明確に識
別することが可能となる。上述のBスコープ法あるいは
Aスコープ法のほかに、開口合成法によっても像を生成
することが可能である。
That is, the A-scope image is obtained by converting the ultrasonic pulse transmitted from the probe S (2) to the probes S (1) to S (10).
Is a signal obtained by developing the received signal in the transmission direction of the ultrasonic pulse, and removing the noise makes it possible to clearly identify the defective echo. An image can be generated by the aperture synthesis method in addition to the B-scope method or the A-scope method described above.

【0028】しかし、周知の開口合成法を使用するとゴ
ースト像も生成されるおそれがあり、欠陥の識別が困難
になるという課題が生じる。そこで本発明においては、
欠陥は溶接部内にだけ存在することを考慮して、溶接部
で生じた反射エコーだけに基づいて像を合成している。
図10は溶接部の拡大断面図であって、溶接部103を
Y軸方向及びZ軸方向に一定間隔(例えば0.5mm)
に格子状に分割する。
However, if a well-known aperture synthesis method is used, a ghost image may also be generated, causing a problem that it is difficult to identify a defect. Therefore, in the present invention,
Considering that the defect exists only in the weld, the image is synthesized based only on the reflection echo generated in the weld.
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the welded portion.
Into a grid.

【0029】そして任意の格子点Pの座標を以下のよう
に示す。 P(ykm,zkn) また、位置kにある送信探触子S(i)の座標を、 (ytr,ztr) さらに、位置kにある受信探触子S(j)の座標を、 (yrv,zrv) とする。
The coordinates of an arbitrary grid point P are shown as follows. P (y km , z kn ) Further, the coordinates of the transmitting probe S (i) at the position k are represented by (y tr , z tr ) Further, the coordinates of the receiving probe S (j) at the position k are represented by , (Y rv , z rv ).

【0030】図11は超音波の伝搬経路の説明図であっ
て、以下の4経路を想定する。 経路1(h=1):送信探触子から直接格子点Pに到達
し、格子点Pから直接受信探触子に戻る経路 経路2(h=2):送信探触子から底面で一度反射して
格子点Pに到達し、格子点Pから直接受信探触子に戻る
経路 経路3(h=3):送信探触子から直接格子点Pに到達
し、格子点Pから底面で一度反射して受信探触子に戻る
経路 経路4(h=4):送信探触子から底面で一度反射して
格子点Pに到達し、格子点Pから底面で一度反射して受
信探触子に戻る経路 ここで送信探触子S(i)から格子点P(ykm,zkn
に直接到達する経路の距離d1tr 及びd3tr は[数1]
で表される。
FIG. 11 is an explanatory diagram of the propagation path of the ultrasonic wave, and the following four paths are assumed. Path 1 (h = 1): A path that reaches the grid point P directly from the transmitting probe and returns directly to the receiving probe from the grid point P Path 2 (h = 2): Reflects once from the transmitting probe on the bottom surface To reach the lattice point P and return directly from the lattice point P to the receiving probe Path 3 (h = 3): Reach the lattice point P directly from the transmitting probe and reflect once from the lattice point P on the bottom surface Path (h = 4): Reflects once from the transmitting probe on the bottom surface and reaches the lattice point P, and reflects once from the lattice point P on the bottom surface and returns to the receiving probe. Return path Here, a grid point P (y km , z kn ) from the transmission probe S (i)
Are the distances d 1tr and d 3tr of the route directly reaching
It is represented by

【0031】[0031]

【数1】 (Equation 1)

【0032】送信探触子S(i)から底面で一度反射し
て格子点P(ykm,zkn)に到達する経路の距離d2tr
及びd4tr は[数2]で表される。
The distance d 2tr of the path that once reflects from the transmission probe S (i) on the bottom surface and reaches the grid point P (y km , z kn )
And d 4tr are represented by [ Equation 2].

【0033】[0033]

【数2】 (Equation 2)

【0034】格子点P(ykm,zkn)から受信探触子S
(j)に直接到達する経路の距離d 1rv 及びd2rv
[数3]で表される。
The grid point P (ykm, Zkn) From the receiving probe S
Distance d of the route directly reaching (j) 1rvAnd d2rvIs
It is represented by [Equation 3].

【0035】[0035]

【数3】 (Equation 3)

【0036】格子点P(ykm,zkn)から底面で一度反
射して受信探触子S(j)に到達する経路の距離d3rv
及びd4rv は[数4]で表される。
The distance d 3rv of the path from the lattice point P (y km , z kn ) to the receiving probe S (j) after being reflected once at the bottom surface.
And d 4rv are represented by [ Equation 4].

【0037】[0037]

【数4】 (Equation 4)

【0038】従って、格子点P(ykm,zkn)で反射さ
れる偏差信号Edkij(t)の強度f khij(ykm,zkn
は[数5]で表される。
Therefore, the lattice point P (ykm, ZknReflected in)
Error signal EdkijStrength f of (t) khij(Ykm, Zkn)
Is represented by [Equation 5].

【0039】[0039]

【数5】 (Equation 5)

【0040】即ち、受信信号から雑音除去された偏差信
号Edkij(t)において、 t=(dhtr + dhrv )/C Cは鋼板中の超音波の波速の振幅を抽出することによ
り、格子点P(ykm,zkn)で反射される強度f
khij(ykm,zkn)を演算することができる。
[0040] That is, in the noise-canceled from the received signal deviation signal E dkij (t), t = (d htr + d hrv) / C C by extracting the amplitude of the ultrasonic wave speed in the steel sheet, lattice Intensity f reflected at point P (y km , z kn )
khij (y km , z kn ) can be calculated.

【0041】これを送信探触子を表すインデックスi、
受信探触子を表すインデックスj及び経路を示すインデ
ックスhについて[数6]に基づいて加算してことによ
り格子点P(ykm,zkn)で反射される強度F
k (ykm,zkn)が演算される。
This is represented by an index i representing a transmission probe,
The intensity F reflected at the lattice point P (y km , z kn ) by adding the index j indicating the receiving probe and the index h indicating the path based on [Equation 6].
k (y km , z kn ) is calculated.

【0042】[0042]

【数6】 図12は超音波探傷ルーチンのステップ23で実行され
る画像合成ルーチンの詳細フローチャートであって、ス
テップ23aにおいてインデックスh、i、jに対し
て、[数5]を使用して t=(dhtr + dhrv )/C における強度fkhij(ykm,zkn)を抽出する。
(Equation 6) FIG. 12 is a detailed flowchart of the image synthesizing routine executed in step 23 of the ultrasonic inspection routine. In step 23a, for the indexes h, i, and j, t = (d htr Extract the intensity f khij (y km , z kn ) at + d hrv ) / C.

【0043】ステップ23bにおいて、 Fk (ykm,zkn) ← 0 として初期値を設定する。ステップ23cにおいて、 Fk (ykm,zkn) ← Fk (ykm,zkn)+fkhij
(ykm,zkn) を演算する。
In step 23b, an initial value is set as F k (y km , z kn ) ← 0. In step 23c, F k (y km, z kn) ← F k (y km, z kn) + f khij
(Y km , z kn ) is calculated.

【0044】ステップ23dでインデックスh、i、j
の全てについて加算が完了したかを判定し、否定判定さ
れたときはステップ23cの処理を繰り返す。逆に、肯
定判定されたときはステップ23eで全てのm、nにつ
いて演算が完了したかを判定する。ステップ23eで否
定判定されたときはステップ23bに戻って上記の処理
を繰り返す。ステップ23eで肯定判定されたときはス
テップ23fではプリンタあるいはディスプレイにX軸
方向位置kの画像を出力してこのルーチンを終了する。
In step 23d, the indexes h, i, j
Is determined whether addition has been completed for all of the above. If a negative determination is made, the process of step 23c is repeated. Conversely, when the determination is affirmative, it is determined in step 23e whether the calculation has been completed for all m and n. If a negative determination is made in step 23e, the process returns to step 23b and repeats the above processing. When an affirmative determination is made in step 23e, in step 23f, the image at the X-axis direction position k is output to a printer or a display, and this routine ends.

【0045】図13は開口合成像図であって、上記の開
口合成法を適用している。即ち、(イ)は欠陥がスラグ
巻込である場合を、(ロ)は欠陥がクラックである場合
を、(ハ)は欠陥が融合不良である場合を示す。また、
(A)欄は伝搬経路1だけを使用した合成像を、(B)
欄は伝搬経路1及び2を使用した合成像を、(C)欄は
伝搬経路1、2及び3を使用した合成像を、(D)欄は
伝搬経路1、2、3及び4を使用した合成像を示す。
FIG. 13 is a synthetic aperture image diagram to which the above-described synthetic aperture method is applied. That is, (a) shows a case where the defect is a slag entrainment, (b) shows a case where the defect is a crack, and (c) shows a case where the defect is a fusion defect. Also,
The (A) column shows a composite image using only the propagation path 1, and (B)
The column shows a composite image using the propagation paths 1 and 2, the column (C) shows a composite image using the propagation paths 1, 2 and 3, and the column (D) uses the propagation paths 1, 2, 3 and 4. 3 shows a composite image.

【0046】この図からスラグ巻込は溶接部中央に、ク
ラックはV型開先の根元に、融合不良は開先面に沿って
発生していることが判明する。そして、いずれの場合も
伝搬経路に対応する強度を順次重ね合わせることにより
合成像の鮮明度が増加していることが判る。
From this figure, it is clear that slag entrainment occurs at the center of the weld, cracks occur at the root of the V-shaped groove, and poor fusion occurs along the groove surface. In each case, it can be seen that the sharpness of the synthesized image is increased by sequentially superimposing the intensities corresponding to the propagation paths.

【0047】[0047]

【発明の効果】第1の発明に係る超音波探傷装置によれ
ば、欠陥で反射された超音波が複数の超音波探触子で受
信されるので超音波探触子を溶接部直角方向に走査する
必要がなくなるだけでなく、板厚が大である場合でも反
射信号を確実に受信することが可能となる。
According to the ultrasonic flaw detector according to the first aspect of the present invention, the ultrasonic waves reflected by the defect are received by a plurality of ultrasonic probes, so that the ultrasonic probes can be moved in a direction perpendicular to the welding portion. In addition to eliminating the need for scanning, it is possible to reliably receive a reflected signal even when the plate thickness is large.

【0048】第2の発明に係る超音波探傷装置によれ
ば、鋼板の溶接部に沿って探傷することが可能となる。
第3の発明に係る超音波探傷装置によれば、欠陥情報を
抽出して像を合成することが可能となる。第4及び第5
の発明に係る超音波探傷装置によれば、溶接部から反射
される反射信号あるいは欠陥信号により像を合成するこ
とが可能となる。
According to the ultrasonic flaw detector according to the second aspect, flaw detection can be performed along the welded portion of the steel sheet.
According to the ultrasonic flaw detector according to the third aspect of the present invention, it is possible to extract defect information and synthesize an image. 4th and 5th
According to the ultrasonic flaw detector according to the invention, it is possible to synthesize an image based on a reflection signal or a defect signal reflected from the welded portion.

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

【図1】本発明に係る超音波探傷装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an ultrasonic flaw detector according to the present invention.

【図2】超音波探傷ルーチンのフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart of an ultrasonic flaw detection routine.

【図3】撮像ルーチンの詳細フローチャートである。FIG. 3 is a detailed flowchart of an imaging routine.

【図4】超音波パルスの波形図及びスペクトル図であ
る。
FIG. 4 is a waveform diagram and a spectrum diagram of an ultrasonic pulse.

【図5】本発明に係る探傷方法の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a flaw detection method according to the present invention.

【図6】雑音除去ルーチンの詳細フローチャートであ
る。
FIG. 6 is a detailed flowchart of a noise removal routine.

【図7】雑音除去効果の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a noise removal effect.

【図8】Bスコープ像である。FIG. 8 is a B-scope image.

【図9】Aスコープ像である。FIG. 9 is an A-scope image.

【図10】溶接部の拡大図である。FIG. 10 is an enlarged view of a welded portion.

【図11】超音波の伝搬経路の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of a propagation path of an ultrasonic wave.

【図12】画像合成ルーチンの詳細フローチャートであ
る。
FIG. 12 is a detailed flowchart of an image synthesis routine.

【図13】開口合成像図である。FIG. 13 is a synthetic aperture image diagram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…超音波探触子アレイ 11…分配器 12…超音波探傷器 13…コンピュータ 101、102…鋼板 103…溶接部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Ultrasonic probe array 11 ... Distributor 12 ... Ultrasonic flaw detector 13 ... Computer 101, 102 ... Steel plate 103 ... Weld part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白旗 弘実 東京都目黒区大岡山2−12−1 東京工業 大学内 (72)発明者 城島 保茂 千葉県印旛郡白井町南山2−9−3 (72)発明者 岡 賢治 神奈川県川崎市川崎区塩浜2−17−19 株 式会社検査技術研究所内 Fターム(参考) 2G047 AA07 AB04 AB07 BC07 GA13 GB02 GF20 GG19 GG38 GH06 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Hiromi Shirahata 2-12-1 Ookayama, Meguro-ku, Tokyo Inside Tokyo Institute of Technology (72) Inventor Yasushi Shiroshima 2-9-3 Minamiyama, Shirai-cho, Inba-gun, Chiba Prefecture ( 72) Inventor Kenji Oka 2-17-19 Shiohama, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-term in Inspection Technology Research Laboratories Co., Ltd. 2G047 AA07 AB04 AB07 BC07 GA13 GB02 GF20 GG19 GG38 GH06

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 鋼板上面に配置され、複数の超音波探触
子をこの鋼板の溶接部に対して直角方向に配列した超音
波探触子アレイと、 前記超音波探触子アレイのなかの1つの超音波探触子か
ら超音波を溶接部に向けて送信し、溶接部内の欠陥で反
射された超音波である反射信号を前記超音波探触子アレ
イを構成する全超音波探触子で送信時から予め定められ
た時間受信して記憶する処理を送信超音波探触子を順次
切り替えて前記超音波探触子アレイを構成する超音波探
触子の個数に対応する回数繰り返す撮像手段と、 前記撮像手段に記憶された反射信号に基づいて画像を生
成する画像生成手段と、を具備する超音波探傷装置。
1. An ultrasonic probe array which is arranged on a top surface of a steel plate and in which a plurality of ultrasonic probes are arranged in a direction perpendicular to a welded portion of the steel plate; An ultrasonic probe that transmits ultrasonic waves from one ultrasonic probe to a welded portion and transmits a reflected signal, which is an ultrasonic wave reflected by a defect in the welded portion, to constitute the ultrasonic probe array An imaging means for repeating a process corresponding to the number of ultrasonic probes constituting the ultrasonic probe array by sequentially switching the transmitting ultrasonic probe to receive and store the process for receiving and storing for a predetermined time from the time of transmission An ultrasonic flaw detector comprising: an image generation unit that generates an image based on a reflection signal stored in the imaging unit.
【請求項2】 前記撮像手段による撮像が完了したとき
に、前記超音波探触子アレイを溶接部に沿って走査する
走査手段をさらに具備する請求項1に記載の超音波探傷
装置。
2. The ultrasonic flaw detector according to claim 1, further comprising a scanning unit that scans the ultrasonic probe array along a welded portion when the imaging by the imaging unit is completed.
【請求項3】 前記走査手段による走査が完了したとき
に、前記撮像手段に記憶された反射信号の溶接線方向の
平均値を演算し、反射信号と平均値との偏差信号を演算
する雑音除去手段と、 前記雑音除去手段で演算された偏差信号に基づいて画像
を生成する画像生成手段をさらに具備する請求項2に記
載の超音波探傷装置。
3. A noise eliminator that calculates an average value of a reflection signal stored in the imaging unit in a welding line direction and calculates a deviation signal between the reflection signal and the average value when the scanning by the scanning unit is completed. The ultrasonic flaw detector according to claim 2, further comprising: an image generating unit configured to generate an image based on the deviation signal calculated by the noise removing unit.
【請求項4】 前記画像生成手段が、 溶接部から反射された反射信号、又は該反射信号に基づ
いて演算された偏差信号に基づいて画像を生成するもの
である請求項1から3のいずれか1項に記載の超音波探
傷装置。
4. The image generating means according to claim 1, wherein the image generating means generates an image based on a reflected signal reflected from the welded portion or a deviation signal calculated based on the reflected signal. 2. The ultrasonic flaw detector according to claim 1.
【請求項5】 前記画像生成手段が、 送信超音波探触子から直接溶接部内の欠陥に至り、この
欠陥から直接受信超音波探触子に戻る経路を伝搬した第
1の反射信号、 送信超音波探触子から一度鋼板の底面で反射されて溶接
部内の欠陥に至り、この欠陥から直接受信超音波探触子
に戻る経路を伝搬した第2の反射信号、 送信超音波探触子から直接溶接部内の欠陥に至り、この
欠陥から一度鋼板の底面で反射されて受信超音波探触子
に戻る経路を伝搬した第3の反射信号、 送信超音波探触子から一度鋼板の底面で反射されて溶接
部内の欠陥に至り、この欠陥から一度鋼板の底面で反射
されて受信超音波探触子に戻る経路を伝搬した第4の反
射信号、の少なくとも1つの反射信号、又は該少なくと
も1つの反射信号に基づき演算された偏差信号に基づき
画像を生成するものである請求項1から3のいずれか1
項に記載の超音波探傷装置。
5. A first reflected signal, which is transmitted from a transmitting ultrasonic probe directly to a defect in a welded portion and returns from the defect to a receiving ultrasonic probe directly. The second reflected signal that is reflected from the ultrasonic probe once on the bottom surface of the steel sheet and reaches a defect in the welded portion, and propagates from the defect directly to the receiving ultrasonic probe, and is directly transmitted from the transmitting ultrasonic probe. A third reflection signal that reaches a defect in the weld, is reflected from the defect once on the bottom surface of the steel sheet, and propagates along a path returning to the receiving ultrasonic probe, and is reflected from the transmitting ultrasonic probe once on the bottom surface of the steel sheet. At least one reflection signal, or at least one reflection signal, of a fourth reflection signal that has been reflected from the defect once on the bottom surface of the steel sheet and propagated along a path returning to the receiving ultrasonic probe. The deviation signal calculated based on the signal Any one of claims 1 to generate image Hazuki 3 1
An ultrasonic flaw detector according to the item.
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