JP2005037223A - 超音波探傷装置、超音波探傷プログラム及び超音波探傷方法 - Google Patents
超音波探傷装置、超音波探傷プログラム及び超音波探傷方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 この超音波探傷装置は、送信部1からのパルス信号SPを表面波に変換し被検材13の表層部に透過させる送信探触子5と、表層部を透過した表面波を透過信号STに変換する受信探触子6と、検出能に対応して中心周波数が設定され、傷の透過信号STのマルチチャネルにおけるバラツキ及び被検材13の健全面の透過信号STのS/Nとが所定の値になるよう比帯域幅が設定されたNWBPF101〜105と、NWBPF101〜105のいずれかを選択して透過信号ST1を供給する選択スイッチ8及び9と、選択されたNWBPF10からの透過信号SSLにつき、被検材13の健全面の透過信号強度と開口傷14のしきい値とに基づき、開口傷14の有無を判定する評価部12とを備える。
【選択図】 図1
Description
さらに、上記した第1及び第2の従来例のいずれにおいても、傷のない健全面であっても被検材の表面粗さに応じて探傷信号の信号強度やそのバラツキ具合が異なるため、最適な探傷条件を設定することができないという課題があった。
したがって、安価にマルチチャネル化することができるとともに、マルチチャネルの個々の検出能を一定にすることができ、さらに表面粗さが異なる被検材でも最適な探傷条件を設定でき、高感度で探傷することができる。
図1は、本発明の実施の形態1における超音波探傷装置を示すブロック図である。
この実施の形態1の超音波探傷装置は、送信部1と、ケーブル2〜4と、送信探触子5と、受信探触子6と、プリアンプ7と、選択スイッチ8及び9と、狭帯域バンドパスフィルタ(NWBPF)101〜105と、メインアンプ11と、評価部12とから構成されている。送信部1は、パルス幅が0nsecより大きく100nsec以下(好ましくは、0nsecより大きく50nsec以下)のパルス信号SPを発生する。これは、超音波探傷の対象である被検材13が鋼材からなる場合、10MHz程度以下の周波数帯域の探傷信号が得られれば良いからである。ケーブル2及び3の長さは2m以内であることが望ましい一方、ケーブル4の長さは数m以上でも良い。
T=1−(1/0.6)・(h1/λ) ・・・(1)
したがって、しきい値の比率を0.5とすると、透過波信号強度の比Tが0.5となる表面波の波長λ0.5は、式(2)で表される。
λ0.5=h1/0.3 ・・・(2)
今、表面波の音速を3000m/sとすると、超音波の波長λ、周波数f及び速度vとの間には式(3)に示す関係があるから、透過波信号強度の比Tが0.5となる表面波の周波数、すなわち、NWBPFの中心周波数fcは、式(4)で表される。
λ=v/f ・・・(3)
fc=0.9/h1[MHz] ・・・(4)
以上説明した動作を、被検材13を幅方向に約160〜320mmにわたって、n個のチャネルについて、同時に又は各チャネルごとに順次に行う。
以上説明したように、この実施の形態1の構成によれば、超音波の表面波の透過法による被検材の表層部の開口傷の検出において、様々な被検材に対し、常に最適な探傷条件で所望の検出能が得られるようになり、かつ低いコストで装置を実現することができる。
図10は、本発明の実施の形態2における超音波探傷装置を示すブロック図である。図10において、図1の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図10に示す超音波探傷装置においては、制御部21、記憶部22及び表面粗さ計23が新たに設けられている。また、この実施の形態2においては、鋼材からなる被検材24の表層部には、非開口傷25が存在するものとする。
h2=1.8T/f ・・・(5)
ただし、透過波信号強度の比Tは、式(6)に示す範囲で推定することができる。
0<T<0.5 ・・・(6)
したがって、しきい値の比率を0.2とすると、透過波信号強度の比Tが0.2となる表面波の周波数、すなわち、NWBPFの中心周波数fcは、式(5)を周波数fについて変形するとともに、透過波信号強度の比Tに0.2を代入すると、式(7)で表される。
fc=0.36/h2 ・・・(7)
制御部21は、評価部12から判定結果の通知を受けると、以上説明した動作を、被検材24を幅方向に約160〜320mmにわたって、n個のチャネルについて、同時に又は各チャネルごとに順次に行う。
例えば、上述の各実施の形態においては、NWBPFはアナログフィルタである例を示したが、これに限定されず、デジタルフィルタでも良い。その場合には、選択スイッチ8の前段に、アナログの透過信号ST1をデジタルの透過データDT1に変換するアナログ・デジタル変換器を設けるとともに、選択スイッチ9の後段に、NWBPFでろ波されたデジタルの透過データをアナログの透過信号に変換するデジタル・アナログ変換器を設ける必要がある。
また、上述の各実施の形態においては、測定者が送信探触子5及び受信探触子6を被検材上で移動させる例を示したが、これに限定されず、送信探触子5及び受信探触子6を被検材上を摺動させる駆動部を設けても良い。さらに、上述の実施の形態2では、上記駆動部を制御部21が制御するように構成しても良い。このように構成すれば、ほとんど自動化することができるので、測定時間を短縮することができるとともに、手間がかからない。
Claims (7)
- 所定パルス幅のパルス信号を発生する送信部と、
前記パルス信号を超音波の表面波に変換して、被検材の表層部に透過させる送信探触子と、
前記表層部を透過した超音波の表面波を透過信号に変換する受信探触子と、
前記表層部に存在する傷の検出能に対応して中心周波数が設定されるとともに、前記傷の透過信号のマルチチャネルにおけるバラツキ及び前記被検材の健全面の前記透過信号のS/Nとが所定の値になるように、帯域幅を前記中心周波数で除算した比帯域幅が設定された複数の狭帯域バンドパスフィルタと、
前記複数の狭帯域バンドパスフィルタのいずれかを選択して前記透過信号を供給する選択スイッチと、
前記選択された狭帯域バンドパスフィルタから出力された前記透過信号について、前記被検材の健全面の前記透過信号の信号強度と、予め設定した前記傷のしきい値とに基づいて、前記傷の有無を判定する評価部と
を備えていることを特徴とする超音波探傷装置。 - 所定パルス幅のパルス信号を発生する送信部と、
前記パルス信号を超音波の表面波に変換して、被検材の表層部に透過させる送信探触子と、
前記表層部を透過した超音波の表面波を透過信号に変換する受信探触子と、
前記表層部に存在する傷の検出能に対応して中心周波数が設定されるとともに、帯域幅を前記中心周波数で除算した比帯域幅が25%以下である複数の狭帯域バンドパスフィルタと、
前記複数の狭帯域バンドパスフィルタのいずれかを選択して前記透過信号を供給する選択スイッチと、
前記選択された狭帯域バンドパスフィルタから出力された前記透過信号について、前記被検材の健全面の前記透過信号の信号強度と、予め設定した前記傷のしきい値とに基づいて、前記傷の有無を判定する評価部と
を備えていることを特徴とする超音波探傷装置。 - 前記被検材の表面粗さを測定する表面粗さ計と、
前記表面粗さと、前記表面粗さに対応して選択すべき前記狭帯域バンドパスフィルタとの組み合わせに関するフィルタ選択テーブルと、
前記表面粗さ計の測定結果に基づいて前記フィルタ選択テーブルを参照して選択すべき前記狭帯域バンドパスフィルタを決定し、この決定に基づいて前記選択スイッチを切り換える制御部と
を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波探傷装置。 - 前記送信部と前記送信探触子とを接続するケーブルの長さは、前記ケーブルの伝搬特性と前記狭帯域バンドパスフィルタの個数に対応して設定されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の超音波探傷装置。
- 前記受信探触子から出力される前記透過信号を所定の増幅度で増幅して前記選択スイッチに供給するプリアンプを備え、前記受信探触子と前記プリアンプとを接続するケーブルの長さは、前記ケーブルの伝搬特性と前記狭帯域バンドパスフィルタの個数に対応して設定されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の超音波探傷装置。
- コンピュータを請求項3乃至5のいずれかに記載の前記制御部として機能させるための超音波探傷プログラム。
- 被検材の表層部に存在する傷の検出能に対応して中心周波数が設定されるとともに、前記傷の透過信号のマルチチャネルにおけるバラツキ及び前記被検材の健全面の前記透過信号のS/Nとが所定の値になるように、帯域幅を前記中心周波数で除算した比帯域幅が設定された複数の狭帯域バンドパスフィルタを備え、
所定パルス幅のパルス状の超音波の表面波を前記被検材の表層部に透過させ、前記表層部を透過した超音波の表面波を透過信号に変換し、前記被検材の表面粗さ及び前記検出能に基づいて、前記複数の狭帯域バンドパスフィルタの中からいずれかを選択して前記透過信号を通過させ、前記選択された狭帯域バンドパスフィルタから出力された前記透過信号について、前記被検材の健全面の前記透過信号の信号強度と、予め設定した前記傷のしきい値とに基づいて、前記傷の有無を判定することを特徴とする超音波探傷方法。
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