JP2002267641A - 超音波探傷用探触子の取付け構造 - Google Patents
超音波探傷用探触子の取付け構造Info
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Abstract
音波探触子の取付け構造を提供する。 【解決手段】 取付け板20の取付け面20aに対し、
テーパ付きのシム23を使用したオフセット調整機構A
が取り付けられ、該オフセット調整機構Aの可動部であ
る第1取付け座22(平行度調整機構Bも兼ねる)に平
行度調整機構Bが取り付けられ、該平行度調整機構Bの
可動部である第2取付け座28に送信子1が取り付けら
れている。
Description
る圧延金属板等の金属板の介在物の検出を行うための超
音波探傷装置で使用される探触子を、アライメント調整
可能に取付け面に取り付ける取付け構造に係り、特に所
定の幅について一度に検出可能なラインフォーカス型の
超音波ラインセンサにおける、対向する送受信子の少な
くとも一方の取付けに有効な探触子の取付け構造に関す
る。
まれる微小な介在物の探傷を一度に行うときには、例え
ば、鋼板を挟んで対向配置するラインフォーカス型の送
受信子の組を、板幅方向に且つ板幅以上の長さだけ複数
組配置することで超音波探傷装置である超音波ラインセ
ンサを構成する。ここで、ラインフォーカス型の探触子
(送信子及び受信子)は、それぞれ複数個の素子の配
列、つまり複数チャンネルから構成される。
それぞれ板幅方向に沿って平行に延びる送信用枠体若し
くは受信用枠体に取り付けられる。このとき、複数チャ
ンネルの受信波形を安定させてゲート範囲を広げ、表面
不感帯を出来る限り狭くして探傷するためには、対向す
る送受信子についてアライメント調整して上記枠体に取
り付けることが重要となる。また、取付け後であって
も、アライメントに狂いが生じる場合があり、その場合
であっても再度のアライメント調整が要求される。
ば、各探触子における超音波ビームの焦点が均一となる
ように各探触子のケースを加工し、探触子のケースが平
行になるように各枠体の取付け板に調整して取り付ける
ことが考えられる。すなわち、各部品の加工精度及び機
械的な取付け精度を向上させることで、対向する送信探
触子との受信探触子との間の平行度を所定のアライメン
ト精度以上に設定している。
ては、サーボモータを使用して微調整を行う方法があ
る。この方法は簡易に微調整することが可能となるもの
の、微小な介在物を検出するための超音波介在物センサ
においては、所定の感度を確保するために送受信子を水
没させて使用するため、当該サーボモータを使用した方
法では、機構が複雑になってしまう。
外しを行いつつシムの交換を繰り返すシム調整によりア
ライメント微調整を実施していた。
ム調整による微調整では、何度も取付け取り外しを行い
ながら微調整を行う必要があるので、手間及び時間が掛
かるばかりか、連続的に調整量を変更することができな
い。特に、上記のように一度に幅方向の介在物を検査す
る装置構成の場合には、各探触子毎に個々に上記調整を
行う必要があり、調整すべき探触子が増加するほど上記
手間及び時間が増大することで、このアライメント調整
に膨大な時間を要していた。
れたもので、アライメント調整を容易に行うことが可能
な超音波探触子の取付け構造を提供することを課題とし
ている。
課題を解決するために、本発明のうち請求項1の発明
は、金属板を挟んで送信子と受信子とを対向配置して探
傷する超音波探傷装置で使用される、上記送信子及び受
信子の少なくとも一方の探触子の取付け構造であって、
上記送信子と受信子との対向方向に平行な取付け面に対
し、シムを介して探触子を取り付ける取付け構造におい
て、取付け面に直交する軸回りに探触子を回動変位させ
る平行度調整機構と、上記シムとして、金属板から接近
・離脱する方向にテーパが付いたシムを使用し、該シム
を金属板から接近・離脱する方向に変位させることで、
取付け面からの探触子のオフセット量を変更するオフセ
ット調整機構とを備えることを特徴とする超音波探傷用
探触子の取付け構造を提供するものである。
1に記載した構成に対し、上記取付け面にオフセット機
構が取り付けられ、該オフセット機構の可動部に平行度
調整機構が取り付けられ、該平行度調整機構の可動部に
探触子が取り付けられることを特徴とするものである。
次に、請求項3に記載した発明は、請求項1又は請求項
2に記載した構成に対し、上記平行度調整機構は、第1
の板材に対し可動部を構成する第2の板材が上記取付け
面に直交する軸回りに回転可能に支持されると共に、第
1の板材から第2の板材側に向けて突出する突起部と、
上記第2の板材に螺合し軸部先端部を上記突起部の側面
に当接可能な平行度調整ネジとを備え、該平行度調整ネ
ジの進退によって回転変位量を規制することを特徴とす
るものである。
図面を参照しつつ説明する。図1は、本実施形態に係る
探触子の取付け構造を示す断面図である。超音波ライン
センサの送信子1と受信子2とは、概念図である図1に
示すように、被検査板(金属板)である鋼板3の通過路
を挟んで上下に対向配置されている。上記各探触子は、
ラインフォーカス型超音波探触子である一次元アレイ型
探触子からそれぞれ構成される。図1中、符号4はライ
ンフォーカスビーム(送信ビーム)を、符号5は受信ビ
ームを示す。また、各探触子は、それぞれ鋼板の板幅方
向に10個の素子が配列されて構成されることで、10
チャンネルを有する。
ルス送信器6a〜6jに接続されて該電気パルス送信器
6a〜6jから電気パルスが送信されるようになってい
る。その複数の電気パルス送信器6a〜6jは、同期信
号発生器7に接続されて、当該同期信号発生器7からの
クロックパルスを受けて同期をとって電気パルスを送信
可能となっている。
増幅器8a〜8jに接続され、各受信増幅器8a〜8j
は、ゲート回路9a〜9jを通じてコンパレータ10a
〜10jに接続されている。これによって、素子が受信
した超音波電気信号(受信信号)が増幅され、さらにゲ
ート回路9a〜9jによって所定の反射波が抽出され、
続いてコンパレータ10a〜10jによって、所定レベ
ル以上の反射波が入力されると欠陥検出信号を出力可能
となっている。
送信され、鋼板3を板厚方向に0.5往復して受信子2
に到達する0.5往復透過波T1と鋼板3を板厚方向に
1.5往復して受信子2に到達する1.5往復透過波T
2との間にあらわれる反射波が各チャンネルのゲート回
路9a〜9jによって抽出され、その反射波が所定レベ
ル以上である場合には内部欠陥からの反射として検出さ
れるようになっている。
が、図2に示すように、鋼板3の板幅方向に複数個配置
され、配列した送信子1及び受信子2は、図3に示すよ
うに、コ字状の枠体11に支持されている。すなわち、
上記枠体11は、鋼板3を挟んで板幅方向に沿って水平
に延びる上側アーム11a及び下側アーム11bが縦枠
部11cで一体に連結されて構成され、上記上側アーム
11aに対し複数の送信子1が取り付けられると共に、
下側アーム11bに対し複数の受信子2が取り付けられ
る。
付け構造について説明する。なお、本実施形態では、送
信子1側(上側の探触子側)の取付け時に、アライメン
ト微調整を行う実施形態であるため、当該送信子1側の
取付け構造を主に説明する。先ず、受信子2の取付けに
ついて説明すると、鋼板3の板幅方向に延びると共に下
側アーム上面から送信子1側(鋼板3側)に向けて突出
した平板状の取付け板を有し、該取付け板に受信子2が
千鳥状に取り付けられている。つまり、取付け板の両側
面(取付け面)について交互に受信子2が取り付けられ
ている。このとき、出来るだけ受信子2の各素子が鉛直
上方を向くようにアライメント調整を行う。
で、下面図である図4や鋼板3の板幅方向から見た図5
に示すように、下側アーム11aの下面から下方(鋼板
3側)に向けて取付け板20が突出している。その取付
け板20は、鋼板3の車幅方向に延びる長方形形状の板
材であって、その両側面20a(取付け面)に対し、送
信子1は、図4のように交互に取り付けられる。
つ説明すると、取付け板20の取付け面20aに基準板
21が固定されている。該基準板21の送信子1側の面
は、下方に向かうにつれて取付け面20aに近づくテー
パがついた傾斜面21aを有する。基準板21の傾斜面
21aと平板状の第1取付け座22の一方の面がシム2
3を介して対向し、該第1取付け座22は、4本のボル
ト24(図5では2本のみ図示されている)によって上
記基準板21に取り付けられている。このとき、該ボル
ト24の軸部の途中に対し、皿バネなどからなる弾性体
25が設けられることで、基準板21と第1取付け座2
2の距離が若干変位可能な状態で第1取付け座22が基
準板21に向けて付勢された状態となっている。
部側が基準板21に螺合し、頭部24aの外周が第1取
付け座22に設けたボルト穴内径面と螺合し該ボルト穴
内に弾性体25が配置される例を示している。上記シム
23の基準板21側の面23aは、基準板21の傾斜面
21a部分に当接すると共に、当該傾斜面21aのテー
パと天地が逆の勾配のテーパが付いている。これによっ
て、第1取付け座22と当接する面は水平方向を向くよ
うになっている。
基準板21側に張り出す張出部26を有している。該張
出部26には、軸を上下に向け且つ貫通したネジ用の穴
が設けられ、そのネジ用の穴に下側からオフセット用調
整ネジ27が差し込まれて回転自在な状態で固定されて
いる。そのオフセット用調整ネジ27の軸部は当該ネジ
用の穴位置より上方に突出し、その軸部先端部が上記シ
ム23の下端部に螺合している。
つ貫通したネジ穴を設け、そのネジ穴に下側からオフセ
ット用調整ネジ27を螺合させ、その軸先端面をシム2
3の下端面に当接させる、あるいは、オフセット用調整
ネジ27の軸部先端部を回転自在な状態でシム23の下
端面に連結しても良い。ここで、上記基準板21、第1
取付け座22、及びシム23によってオフセット調整機
構Aが構成されている。
け座22の他方の面に、第2の板材を構成する平板状の
第2取付け座28の一方の面が当接している。上記第1
取付け座22及び第2取付け座28の下部中央にネジ穴
が設けられている。該両ネジ穴の軸は取付け面20aに
直交し、その両ネジ穴にネジ29を締結することで、第
2取付け座28が、第1取付け座22に対し当該ネジ2
9を支点として正逆回転可能な状態で支持される。
置からそれぞれ、図6及び図7に示すように、第2取付
け座28側に突出体を構成する棒体30が突出し、第2
取付け座28の上部には、上記各棒体30を遊挿可能大
きさの大径穴31がそれぞれ設けられ、該大径穴31内
を上記各棒体30が貫通している。また、第第2取付け
座28の幅方向端面上部には、上記大径穴30内に向け
て平行度調整用ネジ32がそれぞれ螺合している。その
平行度調整用調整ネジ32の各軸部先端が上記棒体30
側面に対向可能に配置されている。
って平行度調整機構Bが構成される。そして、上記第2
取付け座28には、探触子取付け用ボルト穴33が設け
られていて、該ボルト穴33を通じて送信子1が取り付
けられる。次に、上記取付け構造における、アライメン
ト微調整の方法について説明する。
対向する受信子2と送信子1との間の平行を調整する場
合には、ネジ29を仮締め状態として、上側一対の平行
度調整ネジ32の螺合量を変化させることで、第1取付
け座22に対し第2取付け座28がネジ29を支点にし
て回転変位する。これによって、受信子2に対し送信子
1が平行となるように微調整する。調整が終了したら、
上記ネジ29について本締めを行う。
行う。すなわち、送信子1の各素子から同期をとって超
音波を送信させて対応する受信子2の各素子で受信さ
せ、その各素子に対応するチャネルでの受信時刻を検出
する。この受信時刻は、伝搬時間に対応した時刻であ
る。即ち、受信時刻から送信時刻を減算処理すれば伝搬
時間となる。
送受信子1,2間に鋼板3を介挿させずに行っても良
い。または、鋼板3を介在させた状態で行っても良い。
すなわち、探傷にラインセンサを使用している際にも適
宜、本実施形態を実行してアライメントの狂いを検査す
ることができる。また、このアライメント調整時には、
例えば各素子に透過波検出回路を一時的に接続して受信
時刻を検出するようにすれば良い。
1チャンネル及び10チャンネルでの受信時刻(伝搬時
間)を比較し、その時間差がゼロとなるように、平行度
調整ネジ32の螺合量を調整して送信子1側の平行度を
微調整する。例えば、図8のように10チャンネルの受
信信号の受信時刻の方が1チャンネルの受信信号の受信
時刻よりも遅い場合には、図9のように、その遅れ時間
分だけ10チャンネル側が相対的に遠いと判定し、(そ
の遅れ時間×媒体中の超音波の伝搬速度)だけ、送受信
子1,2間における10チャンネル側を近づけるか、ま
たは1チャンネル側を離すように、平行度調整ネジ32
の進退量を調整し、第2取付け座28を僅かに回転変位
させる。ここで、図4では、鋼板3を介挿した状態で行
った場合の例である。
とで、各探触子1,2の組の平行度が向上する。上記の
ように、1チャンネルと10チャンネルの超音波受信信
号に基づき、当該信号の伝播時間が同じになるようにア
ライメント調整を実施することにより、対向する送受信
子1,2を正確に平行にすることが可能となる。
向両端部に対応する1チャンネルと10チャンネルでの
伝搬時間を利用しているが、これに限定されない。例え
ば、2チャンネルと9チャンネルでの伝搬時間を利用し
たりしても良い。但し、両端部に対応する1チャンネル
と10チャンネルでの伝搬時間を利用する方が、ずれ量
が大きく検出できるため、精度が向上する。
明する。張出部26に回転自在な状態で固定したオフセ
ット用調整ネジ27を正逆回転させてシム23に対する
軸部の螺合位置を変位させることで、シム23の上下方
向の位置を変位させて微調整する。例えば、オフセット
用調整ネジ27を右回りに回転させると、当該回転量に
比例した量だけシム23が上方に変位する。このとき、
シム23は基準板21の傾斜面21aに沿って上方に移
動することで、当該シム23の位置、つまり送信子の位
置が基準板21から離れる方向に連続的にオフセットす
る。
に回転させると、当該回転量に比例した量だけシム23
は下方に変位する。このとき、シム23は基準板21の
傾斜面21aに沿って下方に移動することで、当該シム
23の位置、つまり送信子の位置が基準板21に接近す
る方向に連続的にオフセットする。なお、張出部26に
ネジ穴を設け、そのネジ穴に下側からオフセット用調整
ネジ27を螺合させ、その軸先端面をシム23の下端面
に当接させる場合は、以下のようにすればよい。
逆回転させて張出部26に対する軸部の螺合位置を変位
させることで、シム23の上下方向の位置を変位させて
微調整する。例えば、オフセット用調整ネジ27を右回
りに回転させると、当該回転量に比例した量だけ当該オ
フセット用調整ネジ27の位置が上方に変位し、当該オ
フセット用調整ネジ27の軸部先端でシム23が押され
てオフセット用調整ネジ27の移動量と同じだけシム2
3が上方に変位する。このとき、シム23は基準板21
の傾斜面21aに沿って上方に移動することで、当該シ
ム23の位置、つまり送信子の位置が基準板21から離
れる方向に連続的にオフセットする。
に回転させると、当該回転量に比例した量だけ当該オフ
セット用調整ネジ27の位置が下方に変位し、その分だ
け、当該オフセット用調整ネジ27の軸部先端が、シム
23下端面から下方に変位する。このとき、弾性体25
(皿バネなど)によって第1取付け座22が基準板21
に向けて付勢されていると共に、傾斜面21aが斜め下
方を向くように傾いていることから、当該付勢力によ
り、常にシム23には下方に向かう分力が負荷されてい
ると共に当該シム23自体の質量によって、オフセット
用調整ネジ27の軸部先端が下方に移動すると、シム2
3は調整ネジ27の軸部先端に当接するまで下方に移動
する。この結果、調整ネジ27の回転量に比例しただけ
シム23は下方に変位する。このとき、シム23は基準
板21の傾斜面21aに沿って下方に移動することで、
当該シム23の位置、つまり送信子の位置が基準板21
に接近する方向に連続的にオフセットする。
り外しやシムの交換を繰り返すことなく、調整ネジ27
を回転するだけで、送信子1の取付け板20に対する水
平方向のオフセットが微調整され、受信子2に対し鉛直
方向で送信子1が正対するように設定される。このオフ
セットの微調整の確認は、次のように行う。
って超音波を送信させて対応する受信子2の各素子で受
信させ、その各素子の受信波形を、例えばオシロスコー
プで見ながら当該受信波形のピーク値が大きくなる方
向、及び波形が整形するように、オフセット用調整ネジ
27を回転しシム23を上下させる。この機構により、
連続的にオフセット調整が可能となるから、最適なオフ
セット位置に調整可能となる。
受信子2をそれぞれ千鳥状に配置しているのは、隣り合
う子間での空間の干渉を避けつつ鋼板3の板幅方向全幅
での検査を可能とするためである。また、このように千
鳥に各探触子1,2を配置することで、鋼板3の板幅方
向全幅での検査を可能であるにも関わらず、取付け板2
0における同一の側面に取り付けられる探触子1,2間
に空間が確保されて、各探触子1,2についての取付け
や、上述のアライメント微調整の作業が容易となる。
取付け面20aにオフセット調整機構Aを取り付け、そ
のオフセット調整機構Aの可動部(第1取付け座22)
に平行度調整機構Bを取り付け、該平行度調整機構Bの
可動部(第2取付け座28)に送信子1を取り付けてい
るが、これに限定されない。例えば、取付け板20の取
付け面20aに平行度調整機構Bを取り付け、その平行
度調整機構Bの可動部にオフセット調整機構を取り付
け、該オフセット調整機構Aの可動部に探触子1,2を
取り付けるように構成しても良い。
9が、平行度調整機構Bの回転の支点を兼ねるようにし
ているが、これに限定しない。また、上記実施形態で
は、突起体として左右一対の棒体30を設けた場合を例
示しているが、これに限定されず、突起体は1つでも良
い。この場合には、突起体に対し、左右両側から平行度
調整ネジ32の軸部先端を当接させて突起体の回転方向
の位置を規制すればよい。また、上記実施形態では突起
体を上部に設けているが側方に設けても良い。要は、上
記平行度調整ネジ32の軸がネジ29の方向(径方向)
に向いていなければ、回動変位を調整可能である。
ライメントを微調整しているが、受信子2側のアライメ
ントを微調整しても良い。また、上側に受信子2が配置
され、下側に送信子1が配置されても良い。また送信子
1と受信子2とを入れ違い(例えば上側は幅方向に送信
子1−受信子2−送信子1・・・と並び、下側は受信子
2−送信子1−受信子2・・・と並ぶ)に配しても良
い。
説明しているが、スポット型の探触子であっても適用可
能である。但し、ラインフォーカス型探触子のアライメ
ント調整に有効な発明である。
すると、簡単に且つ連続的に探触子のアライメント調整
が可能となるという効果がある。
図である。
例を示す図である。
されている状態を示す図である。
造を示す下面図である。
構造を示す図である。
を示す斜視図である。
示す正面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 金属板を挟んで送信子と受信子とを対向
配置して探傷する超音波探傷装置で使用される、上記送
信子及び受信子の少なくとも一方の探触子の取付け構造
であって、上記送信子と受信子との対向方向に平行な取
付け面に対し、シムを介して探触子を取り付ける取付け
構造において、 取付け面に直交する軸回りに探触子を回動変位させる平
行度調整機構と、 上記シムとして、金属板から接近・離脱する方向にテー
パが付いたシムを使用し、該シムを金属板から接近・離
脱する方向に変位させることで、取付け面からの探触子
のオフセット量を変更するオフセット調整機構とを備え
ることを特徴とする超音波探傷用探触子の取付け構造。 - 【請求項2】 上記取付け面にオフセット機構が取り付
けられ、該オフセット機構の可動部に平行度調整機構が
取り付けられ、該平行度調整機構の可動部に探触子が取
り付けられることを特徴とする請求項1に記載した超音
波探傷用探触子の取付け構造。 - 【請求項3】 上記平行度調整機構は、第1の板材に対
し可動部を構成する第2の板材が上記取付け面に直交す
る軸回りに回転可能に支持されると共に、第1の板材か
ら第2の板材側に向けて突出する突起部と、上記第2の
板材に螺合し軸部先端部を上記突起部の側面に当接可能
な平行度調整ネジとを備え、該平行度調整ネジの進退に
よって回転変位量を規制することを特徴とする請求項1
又は請求項2に記載した超音波探傷用探触子の取付け構
造。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001062973A JP3614112B2 (ja) | 2001-03-07 | 2001-03-07 | 超音波探傷用探触子の取付け構造 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007155451A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Fuji Heavy Ind Ltd | 歯車対の試験装置 |
KR101108246B1 (ko) | 2008-07-10 | 2012-01-31 | 김진희 | 초음파탐상검사장치 |
-
2001
- 2001-03-07 JP JP2001062973A patent/JP3614112B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007155451A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Fuji Heavy Ind Ltd | 歯車対の試験装置 |
KR101108246B1 (ko) | 2008-07-10 | 2012-01-31 | 김진희 | 초음파탐상검사장치 |
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