JP2005077196A - Ultrasonic measuring instrument - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic measuring instrument capable of obtaining a stable water column in which no air bubbles are entrained. <P>SOLUTION: This ultrasonic measuring instrument is constituted so that the water column is formed between the surface of an object to be measured and the ultrasonic transmitting/receiving part la of an ultrasonic sensor 1 and ultrasonic waves are propagated through the water column to perform the measurement of the dimension of the object to be measured and the detection of an internal flaw in a non-contact state and equipped with a housing 2 having an opening part 10 opened to the surface of the object to be measured, the ultrasonic sensor 1 arranged in the housing 2 to turn the ultrasonic transmitting/receiving part 1a to the opening part 10, a nozzle 3 having jet orifices 4 arranged so as to surround the outer periphery of the housing 2 or so as to leave a predetermined interval in the peripheral direction of the housing 2 to obliquely eject water to the surface opposed to the ultrasonic transmitting/receiving part la of the object to be measured and a pressure reducing device 18 for reducing the pressure in the housing 2 in order to guide water into the housing 2 from the opening part 10. The water ejected from the jet orifices 4 to collide with the surface of the object to be measured is guided to the opening of the housing 2 to form the water column. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、被測定物の寸法測定や内部欠陥を探傷する装置等に使用する超音波式測定装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic measurement device used for measuring a dimension of an object to be measured and a device for detecting internal defects.

従来、超音波式測定装置としては、例えば特許文献1や特許文献2に開示された構造のものが知られている。
この種の超音波パルス・エコー方式による超音波式測定装置は、超音波センサ(以下、センサという)を超音波センサ用ノズル(以下、ノズルという)の内部に取り付けている。
これらノズルは、いずれもセンサと同軸で略円筒状をなしてセンサを取り囲むハウジングを設けている。そして、ハウジングの周壁に給水口を設けるとともに、センサから発振される超音波を送受信する側(以下、超音波送受信部側とよぶ)に水の噴射口を形成している。なお、給水口から供給される水は、ノズル内の所定の流路をセンサの超音波送受信部側に向かって流れ、噴射口から噴射されるようになっている。
Conventionally, as an ultrasonic measurement device, for example, one having a structure disclosed in Patent Document 1 or Patent Document 2 is known.
In this type of ultrasonic measurement apparatus using an ultrasonic pulse / echo method, an ultrasonic sensor (hereinafter referred to as “sensor”) is mounted inside an ultrasonic sensor nozzle (hereinafter referred to as “nozzle”).
Each of these nozzles is provided with a housing that is coaxial with the sensor and has a substantially cylindrical shape and surrounds the sensor. A water supply port is provided on the peripheral wall of the housing, and a water injection port is formed on the side that transmits and receives the ultrasonic waves oscillated from the sensor (hereinafter referred to as the ultrasonic transmission / reception unit side). In addition, the water supplied from a water supply port flows through the predetermined flow path in a nozzle toward the ultrasonic transmission / reception part side of a sensor, and is injected from an injection port.

そして、ノズルから噴射される水によって超音波の媒体となる水柱を被測定物の表面とセンサの超音波送受信部との間に形成し、センサから被測定物に対して発振される超音波を水柱中に伝播させて被測定物と超音波送受信部との間で入・反射させている。
被測定物に入射された超音波の一部は、例えば被測定物の表面(あるいは裏面)からエコーE1として反射する一方、被測定物の内部に入った超音波が裏面(あるいは内部欠陥)でエコーE2として反射し、反射したこれらエコーE1とE2との時間間隔によって被測定物の寸法測定や内部欠陥の探傷を行うことができる。
特開平7−256315号公報 特公昭55−28015号公報
Then, a water column that becomes an ultrasonic medium is formed between the surface of the object to be measured and the ultrasonic transmission / reception unit of the sensor by water ejected from the nozzle, and the ultrasonic wave oscillated from the sensor to the object to be measured is generated. It propagates in the water column and is reflected between the object to be measured and the ultrasonic transmission / reception unit.
A part of the ultrasonic wave incident on the object to be measured is reflected as, for example, an echo E1 from the surface (or back surface) of the object to be measured, while the ultrasonic wave entering the object to be measured is reflected on the back surface (or internal defect). Reflecting as the echo E2, the measurement of the dimension of the object to be measured and the flaw detection of the internal defect can be performed by the time interval between the reflected echoes E1 and E2.
JP-A-7-256315 Japanese Patent Publication No.55-28015

上述の超音波パルス・エコー方式によって被測定物の寸法測定や内部欠陥の探傷を行う場合、測定精度を向上させる上では、ノズルの噴射口から被測定物に対して噴射される水によって形成される水柱内に気泡が巻き込まれて混入するのを確実に防止する必要がある。
しかしながら、例えば特許文献1ないし特許文献2に記載の技術では、ノズル内部の動圧が大きくなると、静圧が負圧となる場合がある。
When measuring the dimensions of the object to be measured and flaw detection of internal defects using the ultrasonic pulse / echo method described above, it is formed by water sprayed from the nozzle outlet to the object to be measured in order to improve measurement accuracy. It is necessary to reliably prevent air bubbles from being caught in the water column.
However, for example, in the techniques described in Patent Documents 1 and 2, when the dynamic pressure inside the nozzle increases, the static pressure may become a negative pressure.

ここで、式1にベルヌーイの式を示す。
P+ρV/2+(ρgh)=一定 〔式1〕
ただし、Pは圧力、ρは流体の比重量、Vは流速、gは重力加速度、hは基準面からの高さ、である。
すなわち、式1から分かるように、流速Vが速くなるほど、流れの圧力であるρV/2(動圧)が大きくなるから、圧力P(静圧)が低下することになる。そのため、高圧水の噴射速度は速いから圧力P(静圧)が負圧となる場合が生じる。このとき、水柱まわりの雰囲気は、大気であるから外部から水柱内に空気が侵入し易くなり、水柱内に気泡が巻き込まれて混入してしまう可能性が高くなる。
Here, Bernoulli's formula is shown in Formula 1.
P + ρV 2/2 + ( ρgh) = constant [Equation 1]
Where P is pressure, ρ is the specific weight of the fluid, V is the flow velocity, g is the gravitational acceleration, and h is the height from the reference plane.
That is, as can be seen from Equation 1, the more the flow velocity V becomes faster, because the pressure of the flow pV 2/2 (dynamic pressure) is increased, so that the pressure P (static pressure) is reduced. Therefore, since the injection speed of high-pressure water is fast, the pressure P (static pressure) may be negative. At this time, since the atmosphere around the water column is air, it is easy for air to enter the water column from the outside, and there is a high possibility that air bubbles are caught in the water column and mixed.

また、水柱を連続的に形成するために高圧水を用いているが、例えばポンプを動力として用いる場合、脈動が発生することがある。このとき、水柱に切れ目(空気層の混入)が生じると誤検出の要因となるおそれがある。
このように、従来のノズルの構造では、水柱への気泡の混入を確実に排除することが困難であるという問題があった。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、気泡の巻き込みがない安定した水柱が得られる超音波式測定装置を提供することを目的としている。
Moreover, although high pressure water is used to continuously form the water column, for example, when a pump is used as power, pulsation may occur. At this time, if there is a break (mixture of an air layer) in the water column, there is a risk of erroneous detection.
As described above, the conventional nozzle structure has a problem that it is difficult to reliably eliminate the mixing of bubbles into the water column.
The present invention has been made paying attention to the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic measurement apparatus capable of obtaining a stable water column without bubble entrainment.

上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、被測定物の表面と超音波センサの超音波送受信部との間に水柱を形成し、該水柱中に超音波を伝播させて前記被測定物の寸法測定や内部欠陥の探傷を非接触で行う超音波式測定装置において、前記被測定物の表面に向けて開口する開口部を有するハウジングと、前記ハウジングの内部に配置されて前記超音波送受信部を前記開口部に向けた前記超音波センサと、噴射口が前記ハウジングの外周を取り囲むように又は周方向に所定の間隔を空けて配置されて前記被測定物の前記超音波送受信部に対向した表面に向けて斜めに水を噴射するノズルと、前記開口部から前記ハウジングの内部に水を誘導するために前記ハウジングの内部を減圧する減圧装置と、を備え、前記噴射口から噴射されて前記被測定物の表面に衝突した水を前記ハウジングの開口側に誘導して前記水柱を形成することを特徴としている。   In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 is characterized in that a water column is formed between the surface of the object to be measured and the ultrasonic transmission / reception unit of the ultrasonic sensor, and the ultrasonic wave is propagated in the water column. In an ultrasonic measurement apparatus that performs non-contact measurement of a dimension of an object to be measured and flaw detection of an internal defect, a housing having an opening that opens toward the surface of the object to be measured, and the housing disposed inside the housing The ultrasonic transmission / reception of the object to be measured with the ultrasonic sensor having the ultrasonic transmission / reception unit facing the opening and the injection port arranged around the outer periphery of the housing or at a predetermined interval in the circumferential direction. A nozzle that injects water obliquely toward the surface facing the part, and a decompression device that decompresses the interior of the housing in order to guide water from the opening to the interior of the housing. Jetted Serial is characterized by forming the water column to induce water impinging on the surface of the object to be measured on the opening side of the housing.

請求項1に係る発明によれば、ハウジングの開口部外周をノズルの噴射口によって取り囲んでいる。そのため、噴射口から噴射された水によって開口部を取り囲むウォータージャケット(水膜)を形成することができる。
そして、噴射口から噴射されて被測定物の表面に衝突した水は、衝突によって運動エネルギーが奪われるため、その動圧が低下し、静圧が相対的に高くなる。そのため、開口部の直下にこの「静圧が高く動圧が低い水」(以下、「低圧水」と呼ぶ)を満たすとともに、ウォータージャケット(水膜)によって、この低圧水を取り囲むことができるようになっている。特に本発明では、超音波送受信部に対向した表面に向けて水を斜めに噴射している。そのため、開口部の直下を取り囲むウォータージャケット(水膜)が好適に形成されるとともに、開口部の直下側に低圧水が流れ易くなっている。
According to the invention which concerns on Claim 1, the opening part outer periphery of the housing is surrounded by the injection port of the nozzle. Therefore, it is possible to form a water jacket (water film) that surrounds the opening with water jetted from the jet port.
And the water which was injected from the injection port and collided with the surface of the object to be measured loses the kinetic energy due to the collision, so the dynamic pressure is lowered and the static pressure is relatively increased. Therefore, this “water with high static pressure and low dynamic pressure” (hereinafter referred to as “low-pressure water”) is filled directly under the opening, and this low-pressure water can be surrounded by a water jacket (water film). It has become. In particular, in the present invention, water is jetted obliquely toward the surface facing the ultrasonic transmission / reception unit. Therefore, a water jacket (water film) that surrounds the area directly below the opening is suitably formed, and low-pressure water easily flows directly below the opening.

さらに、減圧装置によって減圧されたハウジングの内部に、この低圧水を開口部から誘導して引き込むようになっているため、ハウジング内を低圧水で満たすことができる。そのため、被測定物の表面と超音波センサの超音波送受信部との間に低圧水による水柱を形成することができる。
このようにして形成された水柱は、流速Vが小さい(動圧が低い)ため、圧力P(静圧)が相対的に大きくなり、水柱の周囲から直接、水柱の内部に空気が侵入することがほとんどない。
Furthermore, since the low-pressure water is guided and drawn from the opening into the housing decompressed by the decompression device, the interior of the housing can be filled with the low-pressure water. Therefore, a water column made of low-pressure water can be formed between the surface of the object to be measured and the ultrasonic transmission / reception unit of the ultrasonic sensor.
Since the water column formed in this way has a low flow velocity V (low dynamic pressure), the pressure P (static pressure) becomes relatively large, and air enters the water column directly from the periphery of the water column. There is almost no.

そのため、気泡の巻き込みがない安定した水柱が得られる超音波式測定装置を提供することができる。また、例えばポンプに脈動が発生した場合であっても、その影響は噴射された水によって形成されるウォータージャケット(水膜)に切れ目が生じる程度であり、水柱自体に実質的影響が及び難い。したがって、このような場合でも、安定した水柱を形成できるため検出精度を向上させることができる。   Therefore, it is possible to provide an ultrasonic measurement apparatus that can obtain a stable water column without entrainment of bubbles. Further, for example, even when pulsation occurs in the pump, the effect is such that the water jacket (water film) formed by the jetted water is cut, and the water column itself is hardly affected. Therefore, even in such a case, since a stable water column can be formed, detection accuracy can be improved.

また、本発明のうち請求項2に係る発明は、請求項1に記載の超音波式測定装置であって、前記ノズル内の流路に整流板を備えていることを特徴としている。
請求項2に係る発明によれば、ノズル内の流路に整流板を備えているため、噴射口から噴射された水によって形成されるウォータージャケット(水膜)中の渦流や乱流を抑制可能である。そのため、ウォータージャケット(水膜)の内部への気泡の混入を好適に防止できる。したがって、安定したウォータージャケット(水膜)に囲まれた水柱を形成できるため、より気泡の巻き込みがない安定した水柱を得ることができる。
The invention according to claim 2 of the present invention is the ultrasonic measurement apparatus according to claim 1, wherein the flow path in the nozzle is provided with a rectifying plate.
According to the second aspect of the present invention, since the flow path in the nozzle is provided with the rectifying plate, the vortex and turbulence in the water jacket (water film) formed by the water ejected from the ejection port can be suppressed. It is. Therefore, it is possible to suitably prevent bubbles from entering the water jacket (water film). Therefore, since a water column surrounded by a stable water jacket (water film) can be formed, a stable water column free from entrainment of bubbles can be obtained.

本発明によれば、気泡の巻き込みがない安定した水柱が得られる超音波式測定装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the ultrasonic type measuring device which can obtain the stable water column without entrainment of a bubble can be provided.

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明に係る超音波式測定装置の一実施形態を説明する概略構成図である。
同図に示すように、この超音波式測定装置は、被測定物100の表面に向けて開口する開口部10を有するハウジング2と、ハウジング2の内部に配置されて超音波送受信部である前端面1aを開口部10に向けたセンサ1と、ハウジング2内部を減圧する減圧装置である排気ポンプ18と、開口部10の全周を取り囲む噴射口4を有するノズル3と、を備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an embodiment of an ultrasonic measurement device according to the present invention.
As shown in the figure, the ultrasonic measurement apparatus includes a housing 2 having an opening 10 that opens toward the surface of the object to be measured 100, and a front end that is disposed inside the housing 2 and is an ultrasonic transmission / reception unit. The sensor 1 has the surface 1 a directed toward the opening 10, the exhaust pump 18 that is a decompression device that depressurizes the inside of the housing 2, and the nozzle 3 having the injection ports 4 surrounding the entire periphery of the opening 10.

ハウジング2は、ハウジング上部金具12とハウジング下部金具13とを相互に組み合わせて構成されている。
詳しくは、ハウジング上部金具12は、センサ1の配線を装通するために上端面の略中央に設けられたセンサコネクタ取付部12cを有する上面部12aと、この上面部12a外周に連続する上部円筒部12bと、から形成されている。上部円筒部12b下側の内周面には下部金具13と螺嵌する雌ネジ12dを設けている。また、この上部円筒部12bの周壁には排気口14が設けられており、この排気口14に排気口用コネクタ15が連結されている。排気口用コネクタ15は、配管16に接続され、さらに、配管16は調圧バルブ17と、排気ポンプ18とにそれぞれ並列に接続している。
The housing 2 is configured by combining a housing upper metal fitting 12 and a housing lower metal fitting 13 with each other.
Specifically, the housing upper metal part 12 includes an upper surface part 12a having a sensor connector mounting part 12c provided substantially at the center of the upper end surface for passing the wiring of the sensor 1, and an upper cylinder continuous to the outer periphery of the upper surface part 12a. Part 12b. A female screw 12d that is screwed into the lower metal fitting 13 is provided on the inner peripheral surface below the upper cylindrical portion 12b. An exhaust port 14 is provided on the peripheral wall of the upper cylindrical portion 12b, and an exhaust port connector 15 is connected to the exhaust port 14. The exhaust port connector 15 is connected to a pipe 16, and the pipe 16 is connected in parallel to a pressure regulating valve 17 and an exhaust pump 18.

ハウジング下部金具13は、ハウジング上部金具12の雌ネジ12dに螺嵌する雄ネジ13dを上部外周に形成して下方に延びた下部円筒部13aと、この下部円筒部13aに連続して、下部円筒部13a下端から下方に向かって縮径して略円錐筒状にしてなるハウジング下部13bと、このハウジング下部13b下端の中心部に開口する開口部10とが一体に形成されている。このようにして、上面部12a、上部円筒部12b、下部円筒部13a、および略円錐筒状のハウジング下部13bとによってハウジング2が構成されている。   The lower housing part 13 includes a lower cylindrical part 13a formed on the outer periphery of a male screw 13d that is screwed into the female thread 12d of the upper housing part 12 and extending downward, and a lower cylindrical part that is continuous with the lower cylindrical part 13a. A housing lower part 13b having a substantially conical cylindrical shape with a diameter reduced downward from the lower end of the part 13a and an opening 10 opened at the center of the lower end of the housing lower part 13b are integrally formed. Thus, the housing 2 is constituted by the upper surface portion 12a, the upper cylindrical portion 12b, the lower cylindrical portion 13a, and the substantially conical cylindrical lower housing portion 13b.

ハウジング下部金具13の下部円筒部13a内部の下側には、円環状のセンサ支持板20が配設されている。このセンサ支持板20には、横断面円形で上下方向に貫通して開口する貫通孔20aが、センサ1の軸方向に並行して複数箇所に所定の間隔(ピッチ)をもって形成されている。センサ支持板20の外形は、下部円筒部13a内形に整合して形成され、また、センサ支持板20の中心部には、センサ1と同軸で、その外形と整合して相互に嵌め込み可能なセンサ取付け孔20bが形成されている。そのため、センサ1は、センサ支持板20を下部金具13上部の開口から挿入してハウジング2軸方向の所定位置に固定し、センサ1の前端面1a側をセンサ支持板20を介して下部円筒部13a内部に固定することができる。なお、センサ1と開口部10との軸は同軸であり、センサ1の前端面1aと対向した位置に開口部10が位置している。   An annular sensor support plate 20 is disposed on the lower side of the lower cylindrical portion 13a of the lower housing fitting 13. In the sensor support plate 20, through holes 20 a having a circular cross section and penetrating in the vertical direction are formed at predetermined positions (pitch) at a plurality of locations in parallel with the axial direction of the sensor 1. The outer shape of the sensor support plate 20 is formed in alignment with the inner shape of the lower cylindrical portion 13a, and is coaxial with the sensor 1 at the center of the sensor support plate 20 and can be fitted to each other in alignment with the outer shape. A sensor mounting hole 20b is formed. Therefore, the sensor 1 inserts the sensor support plate 20 through the opening in the upper portion of the lower metal fitting 13 and fixes it at a predetermined position in the housing 2 axial direction, and the front end face 1a side of the sensor 1 via the sensor support plate 20 is a lower cylindrical portion. It can be fixed inside 13a. In addition, the axis | shaft of the sensor 1 and the opening part 10 is coaxial, and the opening part 10 is located in the position facing the front-end surface 1a of the sensor 1. FIG.

そして、センサ1の基端側は、上部金具12のセンサコネクタ取付部12cに防水パッキンおよび取付金具(図示せず)を介して組み付け可能になっている。また、センサ1の配線コネクタ1bは、ハウジング2上面の軸心部から外部に露出した状態で配置される。そして、配線コネクタ1bは、配線8を介して制御機器9に接続されている。
ハウジング2の外周には、開口部10を所定の間隔をもって取り囲む略円錐筒状の隔壁部3bからなるノズル3が取り付けられている。
And the base end side of the sensor 1 can be assembled | attached to the sensor connector attaching part 12c of the upper metal fitting 12 via a waterproof packing and an attachment metal fitting (not shown). Further, the wiring connector 1 b of the sensor 1 is arranged in a state of being exposed to the outside from the axial center portion on the upper surface of the housing 2. The wiring connector 1 b is connected to the control device 9 via the wiring 8.
On the outer periphery of the housing 2, a nozzle 3 including a substantially conical cylindrical partition wall 3 b that surrounds the opening 10 with a predetermined interval is attached.

詳しくは、ノズル3は、その略円錐筒状の縮径側を開口部10全周を取り囲み前端面1aに対向した被測定物100の表面に向けて斜めに水を噴射する噴射口4として形成している。そして、ノズル3の隔壁部3bの略円錐筒状の拡径側周壁に給水口24が設けられており、この給水口24に給水用コネクタ25が連結されている。給水用コネクタ25は、配管26に接続され、さらに、配管26は調圧バルブ27によって中継されて給水ポンプ28に接続している。   More specifically, the nozzle 3 is formed as an injection port 4 that injects water obliquely toward the surface of the object 100 to be measured that surrounds the entire circumference of the opening 10 and faces the front end surface 1a. doing. And the water supply port 24 is provided in the substantially conical cylindrical diameter expansion side peripheral wall of the partition part 3b of the nozzle 3, The connector 25 for water supply is connected with this water supply port 24. As shown in FIG. The water supply connector 25 is connected to a pipe 26, and the pipe 26 is relayed by a pressure regulating valve 27 and connected to a water supply pump 28.

また、ノズル3は、ノズル3内の流路に円環状の整流板22を備えている。この整流板22には、被測定物100のセンサ1の前端面laに対向した表面に向けて(同図に示す矢印A方向)水を噴射するように、横断面が円形でノズル3の噴射方向に沿って貫通する整流孔22aが複数箇所に所定の間隔(ピッチ)をもって形成されている。なお、整流板22の内・外形は、ハウジング下部金具13のハウジング下部13bの外形、およびノズル3の隔壁部3bの略円錐筒状の縮径側の内形にそれぞれ整合して組み付け可能に形成されている。そして、整流板22の上面により囲まれたノズル3内の空間部分によって均圧室23が構成されている。   The nozzle 3 also includes an annular rectifying plate 22 in the flow path in the nozzle 3. The rectifying plate 22 is jetted by the nozzle 3 with a circular cross section so that water is jetted toward the surface of the object 100 to be measured facing the front end face la of the sensor 1 (in the direction of arrow A shown in the figure). The straightening holes 22a penetrating along the direction are formed at a plurality of locations with a predetermined interval (pitch). The inner and outer shapes of the rectifying plate 22 are formed so that they can be assembled in alignment with the outer shape of the housing lower portion 13b of the lower housing fitting 13 and the inner shape of the partition wall portion 3b of the nozzle 3 on the reduced diameter side of the substantially conical cylinder. Has been. A pressure equalizing chamber 23 is constituted by a space in the nozzle 3 surrounded by the upper surface of the rectifying plate 22.

次に、上述の超音波式測定装置の作用・効果について図1および図2を適宜参照して説明する。
この超音波式測定装置は、給水ポンプ28から配管26を通り調圧バルブ27によって適切な圧力に減圧された高圧水(水)が、ノズル3に設けられた給水口24から供給されると、均圧室23内を下方に向かって流入する(図1参照)。
Next, the operation and effect of the above-described ultrasonic measurement apparatus will be described with reference to FIGS. 1 and 2 as appropriate.
In this ultrasonic measuring device, when high-pressure water (water) reduced in pressure to an appropriate pressure by a pressure regulating valve 27 through a pipe 26 from a water supply pump 28 is supplied from a water supply port 24 provided in the nozzle 3, It flows in the pressure equalizing chamber 23 downward (see FIG. 1).

そして、図2(a)に示すように、給水口24から供給された高圧水が均圧室23内に充填されつつ、高圧水は下部の整流板22に導かれ、噴射口4から噴射される。ノズル3の噴射口4は、ハウジング2の開口部10外周を取り囲んでいる。そのため、噴射された水によって開口部10を取り囲むウォータージャケット(水膜)150を形成することができる。特に、この超音波式測定装置では、超音波送受信部である前端面1aに対向した被測定物100の表面に向けて斜めに水を噴射しているため、開口部10の直下を取り囲むウォータージャケット(水膜)150が好適に形成される。なお、高圧水は、この噴射量に見合った必要十分な量が給水口24から供給される。そのため、均圧室23内には常時、高圧水が充填された状態となっている。   Then, as shown in FIG. 2A, the high pressure water supplied from the water supply port 24 is filled into the pressure equalizing chamber 23, and the high pressure water is guided to the lower rectifying plate 22 and injected from the injection port 4. The The injection port 4 of the nozzle 3 surrounds the outer periphery of the opening 10 of the housing 2. Therefore, a water jacket (water film) 150 surrounding the opening 10 can be formed by the jetted water. In particular, in this ultrasonic measurement apparatus, water is injected obliquely toward the surface of the object 100 to be measured facing the front end face 1a, which is an ultrasonic transmission / reception unit. (Water film) 150 is suitably formed. The high-pressure water is supplied from the water supply port 24 in a necessary and sufficient amount corresponding to the injection amount. Therefore, the pressure equalizing chamber 23 is always filled with high-pressure water.

そして、図2(b)に示すように、噴射口4から噴射されて被測定物100の表面に衝突した水は、衝突によって運動エネルギーが奪われるため、その動圧が低下し、静圧が相対的に高くなる。そのため、開口部10の直下にこの「静圧が高く動圧の低い水」(以下、低圧水200という)を満たすとともに、ウォータージャケット(水膜)150によって、この低圧水200を取り囲むことができる。   As shown in FIG. 2 (b), the water that has been injected from the injection port 4 and collided with the surface of the object 100 to be measured loses kinetic energy due to the collision. Relatively high. Therefore, this “water with high static pressure and low dynamic pressure” (hereinafter referred to as low-pressure water 200) can be filled directly under the opening 10, and the low-pressure water 200 can be surrounded by the water jacket (water film) 150. .

さらに、図2(c)に示すように、減圧装置である排気ポンプ18によってハウジング2内が減圧されるため、ハウジング2の内部に、この低圧水200を開口部10から誘導して引き込むことができる。
そして、図2(d)に示すように、ハウジング2内をこの低圧水200で満たすことができる。そのため、被測定物100の表面とセンサ1の超音波送受信部である前端面1aとの間に低圧水200による水柱を形成することができる。なお、排気ポンプ18と並列に接続されている調圧バルブ17によって、ハウジング2内の減圧状態を適切に管理可能である。そのため、被測定物100の表面とセンサ1の前端面1aとの間に低圧水200が満たされた状態とし、その状態を維持するように低圧水200の水面レベルの調整を容易に行うことができる。
Further, as shown in FIG. 2C, since the inside of the housing 2 is decompressed by the exhaust pump 18 that is a decompression device, the low-pressure water 200 can be guided and drawn into the housing 2 from the opening 10. it can.
And as shown in FIG.2 (d), the inside of the housing 2 can be filled with this low-pressure water 200. FIG. Therefore, a water column made of the low-pressure water 200 can be formed between the surface of the DUT 100 and the front end face 1 a that is the ultrasonic transmission / reception unit of the sensor 1. Note that the pressure-reducing valve 17 connected in parallel with the exhaust pump 18 can appropriately manage the reduced pressure state in the housing 2. Therefore, it is possible to easily adjust the water level of the low-pressure water 200 so that the low-pressure water 200 is filled between the surface of the DUT 100 and the front end surface 1a of the sensor 1 and the state is maintained. it can.

以上説明したように、本発明に係る超音波式測定装置では、センサ1から被測定物100に対して発振される超音波を、低圧水200からなる水柱中に伝播させて被測定物100とセンサ1の前端面1aとの間で入・反射させることができる。そして、上述した従来の超音波式測定装置と同様に、被測定物100に入射された超音波を、例えば被測定物100の表面からエコーE1として反射する一方、被測定物100の内部に入った超音波が内部欠陥によってエコーE2として反射し、これらエコーE1とE2との時間間隔によって被測定物100の内部欠陥の探傷を非接触で行うことができる。   As described above, in the ultrasonic measurement apparatus according to the present invention, the ultrasonic wave oscillated from the sensor 1 to the object to be measured 100 is propagated in the water column made of the low-pressure water 200 and the object 100 to be measured. It can enter and reflect between the front end face 1a of the sensor 1. Then, similarly to the above-described conventional ultrasonic measurement apparatus, the ultrasonic wave incident on the device under test 100 is reflected as, for example, an echo E1 from the surface of the device under test 100, while entering the inside of the device under test 100. The ultrasonic wave reflected as an echo E2 by the internal defect, and the internal defect of the DUT 100 can be detected in a non-contact manner by the time interval between these echoes E1 and E2.

このとき、測定精度を向上させる上では、被測定物100の表面とセンサ1の超音波送受信部である前端面1aとの間に形成される水柱内に気泡が混入するのを確実に防止する必要があるが、この超音波式測定装置によれば、低圧水200によって形成された水柱は、流速Vが小さい(動圧が低い)ため、圧力P(静圧)が相対的に大きくなり、水柱の周囲から直接、水柱の内部に空気が侵入することがほとんどない。そのため、気泡の巻き込みがない安定した水柱が得られる超音波式測定装置を提供することができる。   At this time, in order to improve the measurement accuracy, air bubbles are reliably prevented from being mixed into the water column formed between the surface of the object to be measured 100 and the front end surface 1a which is the ultrasonic transmission / reception unit of the sensor 1. Although it is necessary, according to this ultrasonic measurement apparatus, the water column formed by the low-pressure water 200 has a small flow velocity V (dynamic pressure is low), so that the pressure P (static pressure) is relatively large, Air hardly enters the water column directly from the periphery of the water column. Therefore, it is possible to provide an ultrasonic measurement apparatus that can obtain a stable water column without entrainment of bubbles.

また、例えば給水ポンプ28に脈動が発生した場合であっても、その影響は噴射された水によって形成されるウォータージャケット(水膜)150に切れ目が生じる程度であり、低圧水200からなる水柱自体に実質的影響が及び難い。したがって、このような場合でも、安定した水柱を形成できるため検出精度を向上させることができる。
また、この超音波式測定装置では、ノズル3内の流路に整流板22を備えているため、噴射口4から噴射された水によって形成されるウォータージャケット(水膜)150中の渦流や乱流を抑制可能である。そのため、ウォータージャケット(水膜)150の内部への気泡の混入が防止される。したがって、安定したウォータージャケット(水膜)150に囲まれた低圧水200からなる水柱を形成できるため、より気泡の巻き込みがない安定した水柱を得ることができる。
Further, for example, even when pulsation occurs in the water supply pump 28, the influence is such that a break is generated in the water jacket (water film) 150 formed by the jetted water, and the water column itself composed of the low-pressure water 200. It is difficult to substantially affect Therefore, even in such a case, since a stable water column can be formed, detection accuracy can be improved.
Further, in this ultrasonic measurement apparatus, since the flow rectifying plate 22 is provided in the flow path in the nozzle 3, eddy currents and turbulence in a water jacket (water film) 150 formed by water jetted from the jet port 4. The flow can be suppressed. For this reason, bubbles are prevented from entering the water jacket (water film) 150. Therefore, since the water column made of the low-pressure water 200 surrounded by the stable water jacket (water film) 150 can be formed, it is possible to obtain a more stable water column with no entrainment of bubbles.

また、この超音波式測定装置は、ウォータージャケット(水膜)150に囲まれた低圧水200からなる水柱を形成できるため、被測定物100を移動させつつ測定を行うことによって被測定物100表面の位置が変位したり、ハウジング2と被測定物100との対向距離が変動したりするような場合であっても、被測定物100の表面とノズル3との干渉を防止することができる。そのため、例えばオンラインで連続的に鋼板を移動させながら鋼板内部の欠陥を精度良く測定することができる。   Further, since this ultrasonic measuring apparatus can form a water column made of low-pressure water 200 surrounded by a water jacket (water film) 150, the surface of the object 100 to be measured is measured by moving the object 100 to be measured. Even if the position is displaced or the facing distance between the housing 2 and the device under test 100 varies, interference between the surface of the device under test 100 and the nozzle 3 can be prevented. Therefore, for example, it is possible to accurately measure defects inside the steel sheet while continuously moving the steel sheet online.

なお、本発明に係る超音波式測定装置は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、センサ1全体をハウジング2の内部に配置しているが、これに限定されるものではなく、被測定物100とセンサ1の前端面1aとの間に低圧水200からなる水柱を形成し、この水柱中に超音波を伝播させる構成であれば本発明を適用可能である。例えば前端面1a部分のみをハウジング2内に配設する構成を例示できる。   The ultrasonic measurement apparatus according to the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the entire sensor 1 is disposed inside the housing 2, but the present invention is not limited to this, and the low-pressure water 200 is interposed between the DUT 100 and the front end face 1 a of the sensor 1. The present invention can be applied to any structure that forms a water column made of and propagates ultrasonic waves in the water column. For example, the structure which arrange | positions only the front-end surface 1a part in the housing 2 can be illustrated.

また、上記実施形態においては、ノズル3の噴射口4を円環状にして、開口部10の全周を取り囲むウォータージャケット(水膜)150を形成した場合について説明したが、これに限定されるものではない。
例えば、噴射口4の位置は、ウォータージャケット(水膜)150を形成できる範囲内の距離であれば開口部10から多少離れて、例えばハウジング2の上方に、噴射口4を設けることも可能である。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the injection port 4 of the nozzle 3 was made circular and the water jacket (water film) 150 surrounding the perimeter of the opening part 10 was formed, it is limited to this. is not.
For example, if the position of the injection port 4 is a distance within a range in which the water jacket (water film) 150 can be formed, the injection port 4 can be provided slightly apart from the opening 10, for example, above the housing 2. is there.

また、上記実施形態においては、噴射口4を円環状にして開口部10の全周を取り囲んでいるが、噴射口4自体は必ずしも全周を取り囲まなくてもよく、ウォータージャケット(水膜)150が実質的に開口部10の全周を取り囲むように形成されればよい。例えば上記実施形態において、ノズル3とハウジング2とを相互に連結する部分の構成を、ノズル3の噴射口4側とハウジング2の開口部10側近傍とを繋ぐ梁(非噴射口部となる)とするような構成を例示できる。   Moreover, in the said embodiment, although the injection port 4 is made into an annular | circular shape and it surrounds the perimeter of the opening part 10, the injection port 4 itself does not necessarily need to surround the perimeter, The water jacket (water film) 150 May be formed so as to substantially surround the entire circumference of the opening 10. For example, in the above-described embodiment, the configuration of the portion that connects the nozzle 3 and the housing 2 to each other is a beam that connects the nozzle 4 side of the nozzle 3 and the vicinity of the opening 10 side of the housing 2 (becomes a non-injection port). A configuration such as

また、例えば開口部10の周方向に所定の間隔で開口部10を取り囲み被測定物100のセンサ1の前端面1aに対向した表面に向けて水を噴射する噴射口4としてもよい。このとき、所定の間隔は等間隔とするのが望ましい。例えば開口部10の周方向に45°の間隔で8箇所の噴射口4を形成する構成を例示できる。
また、上記実施形態においては、ノズル3をハウジング2に直接固定して構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ノズル3をハウジング2以外の支持体に固定してもよい。しかし、装置をコンパクトに構成する上では、上記実施形態の構成とすることが好ましい。
Further, for example, the injection port 4 that surrounds the opening 10 at a predetermined interval in the circumferential direction of the opening 10 and injects water toward the surface of the object to be measured 100 facing the front end surface 1a of the sensor 1 may be used. At this time, it is desirable that the predetermined intervals are equal. For example, a configuration in which eight injection ports 4 are formed at intervals of 45 ° in the circumferential direction of the opening 10 can be exemplified.
Moreover, although the case where the nozzle 3 was directly fixed to the housing 2 was described in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and the nozzle 3 may be fixed to a support body other than the housing 2. . However, in order to make the apparatus compact, it is preferable to adopt the configuration of the above embodiment.

また、上記実施形態においては、ノズル3の外形形状を略円錐筒形状としているが、これに限定されるものではなく、例えば横断面形状を矩形や楕円とした筒状体としてもよく、本発明の作用効果を奏する範囲であれば、任意の形状とすることができる。
また、上記実施形態においては、整流板22は、整流孔22aを複数の円形孔から形成しているが、これに限定されるものではなく、渦流や乱流を抑制可能な形状であれば、その他の形状であっても好適に採用することができる。例えば横断面が六角形からなる複数の整流孔をハニカム状に整列して形成した整流板としてもよい。
また、上記実施形態においては、整流板22を使用しているが、必ずしも必要ではなく、整流板を使用しなくてもよい。しかし、渦流や乱流を抑制しうる安定したノズルを構成する上では、整流板を使用することが望ましい。
Further, in the above embodiment, the outer shape of the nozzle 3 is a substantially conical cylinder shape, but the present invention is not limited to this, and for example, it may be a cylindrical body having a rectangular or elliptical cross section. Any shape can be used as long as the above effects are achieved.
Moreover, in the said embodiment, although the baffle plate 22 has formed the baffle hole 22a from several circular holes, it is not limited to this, If it is a shape which can suppress a vortex | eddy_current and a turbulent flow, Even other shapes can be suitably employed. For example, a rectifying plate in which a plurality of rectifying holes each having a hexagonal cross section are arranged in a honeycomb shape may be used.
Moreover, in the said embodiment, although the baffle plate 22 is used, it is not necessarily required and it is not necessary to use a baffle plate. However, in order to construct a stable nozzle that can suppress vortex and turbulent flow, it is desirable to use a current plate.

次に、本発明に係る超音波式測定装置を適用した一実施例について説明する。
本実施例において、上記実施形態での主要な寸法は、ハウジング2(上下円筒部12b、13a)の内径をφ180mm、ハウジング2の開口部10の直径をφ74mm、そして、ハウジング2の開口部10から被測定物100の表面までの長さLbを15mm、としている。また、センサ1の前端面1aから被測定物100までの所定の長さLは23mmを基準寸法としている。なお、この長さLは23mmから39mmの範囲で設定することができる。
Next, an embodiment to which the ultrasonic measurement apparatus according to the present invention is applied will be described.
In this example, the main dimensions in the above embodiment are that the inner diameter of the housing 2 (upper and lower cylindrical portions 12b, 13a) is φ180 mm, the diameter of the opening 10 of the housing 2 is φ74 mm, and from the opening 10 of the housing 2 The length Lb to the surface of the DUT 100 is 15 mm. The predetermined length L from the front end face 1a of the sensor 1 to the object to be measured 100 is 23 mm as a reference dimension. The length L can be set in the range of 23 mm to 39 mm.

なおまた、整流板22の整流孔22aの直径はφ6.0mmであり、隣り合う整流孔22a同士の所定の間隔(ピッチ)を1.28Dw(ただしDwは整流孔22aの直径)としている。そして、整流板22の流路長さB(図1参照)は大きい程、好ましいが、本実施例においては5mmとしている。
本実施例では、被測定物100としての鋼板をオンラインで連続的に移動させながら鋼板内部の欠陥を測定した。図1に鋼板の移動方向を矢印Dにて示す。なお、ウォータージャケット(水膜)150を形成するにあたり、ウォータージャケット(水膜)150内部の静圧が負圧にならないように、上述した式1に基づいて噴射口4の口径の総面積に対して流速Vを調節した。
The diameter of the rectifying hole 22a of the rectifying plate 22 is φ6.0 mm, and the predetermined interval (pitch) between the adjacent rectifying holes 22a is 1.28 Dw (where Dw is the diameter of the rectifying hole 22a). And although the flow path length B (refer FIG. 1) of the baffle plate 22 is so preferable that it is large, it is 5 mm in the present Example.
In this example, the defects inside the steel plate were measured while continuously moving the steel plate as the DUT 100 on-line. In FIG. 1, the moving direction of the steel sheet is indicated by an arrow D. In forming the water jacket (water film) 150, the total pressure area of the injection port 4 based on the above-described formula 1 is set so that the static pressure inside the water jacket (water film) 150 does not become a negative pressure. The flow rate V was adjusted.

鋼板内部の欠陥を測定した結果を図3に示す。なお、同図は、検出可能な内部欠陥の大きさに対し、その内部欠陥の大きさを検出可能な鋼板送り速度の関係を示すグラフであり、従来の超音波式測定装置による結果をSに、本発明に係る超音波式測定装置を採用している本実施例による結果をTに、それぞれ示している。
同図から判るように、同じ程度の内部欠陥の大きさを検出する場合、本発明では、鋼板の送り速度を大きくすることができる。本発明の方式では、一様ではないものの、従来方式に対して、測定領域が約20%拡大していることが確認できる。このことから、本実施例では、鋼板(被測定物)の送り速度を一定にした場合に、検出可能な内部欠陥の大きさを拡大することが可能となっていることが判る。すなわち、検出精度を向上させることができることが判る。
The result of having measured the defect inside a steel plate is shown in FIG. The figure is a graph showing the relationship between the size of the detectable internal defects and the steel sheet feed speed at which the size of the internal defects can be detected. The result of the conventional ultrasonic measurement apparatus is S. The results of the present example employing the ultrasonic measuring apparatus according to the present invention are shown as T, respectively.
As can be seen from the figure, in the case of detecting the same size of the internal defect, the feed rate of the steel sheet can be increased in the present invention. Although it is not uniform in the system of the present invention, it can be confirmed that the measurement area is expanded by about 20% compared to the conventional system. From this, it can be seen that in this embodiment, the size of the detectable internal defect can be increased when the feeding speed of the steel plate (object to be measured) is constant. That is, it can be seen that the detection accuracy can be improved.

本発明の一実施形態に係る超音波式測定装置を説明する縦断面図である。It is a longitudinal section explaining an ultrasonic measuring device concerning one embodiment of the present invention. 本発明に係る超音波式測定装置によって水柱が形成される過程を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the process in which a water column is formed with the ultrasonic type measuring apparatus which concerns on this invention. 本発明の一実施例に係る超音波式測定装置の効果を説明するグラフである。It is a graph explaining the effect of the ultrasonic type measuring device concerning one example of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 センサ
1a (センサの)前端面(超音波送受信部)
2 ハウジング
3 ノズル
4 噴射口
8 配線
9 制御機器
10 開口部
12 ハウジング上部金具
12a 上面部
12b 上部円筒部
12c センサコネクタ取付部
12d 雌ネジ
13 ハウジング下部金具
13a 下部円筒部
13b ハウジング下部
13d 雄ネジ
14 排気口
15 排気用コネクタ
16 配管
17 調圧バルブ
18 排気ポンプ(減圧装置)
20 センサ支持板
22 整流板
20a 整流孔
23 均圧室
24 給水口
25 給水用コネクタ
26 配管
27 調圧バルブ
28 給水ポンプ
100 被測定物
150 ウォータージャケット(水膜)
200 低圧水
A 噴射方向
B 流路長さ
D (被測定物の)送り方向
L 所定の長さ
S 従来の超音波式測定装置による結果
T 本発明に係る超音波式測定装置による結果
1 Sensor 1a (Sensor's) front end face (ultrasonic transceiver)
2 Housing 3 Nozzle 4 Injection port 8 Wiring 9 Control device 10 Opening portion 12 Housing upper bracket 12a Upper surface portion 12b Upper cylindrical portion 12c Sensor connector mounting portion 12d Female screw 13 Housing lower bracket 13a Lower cylindrical portion 13b Housing lower portion 13d Male screw 14 Exhaust Port 15 Exhaust connector 16 Piping 17 Pressure regulating valve 18 Exhaust pump (pressure reducing device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Sensor support plate 22 Current plate 20a Current flow hole 23 Pressure equalizing chamber 24 Water supply port 25 Water supply connector 26 Piping 27 Pressure regulation valve 28 Water supply pump 100 Object to be measured 150 Water jacket (water film)
200 Low-pressure water A Injection direction B Channel length D Feed direction (to be measured) L Predetermined length S Result by conventional ultrasonic measurement device T Result by ultrasonic measurement device according to the present invention

Claims (2)

被測定物の表面と超音波センサの超音波送受信部との間に水柱を形成し、該水柱中に超音波を伝播させて前記被測定物の寸法測定や内部欠陥の探傷を非接触で行う超音波式測定装置において、
前記被測定物の表面に向けて開口する開口部を有するハウジングと、前記ハウジングの内部に配置されて前記超音波送受信部を前記開口部に向けた前記超音波センサと、噴射口が前記ハウジングの外周を取り囲むように又は周方向に所定の間隔を空けて配置されて前記被測定物の前記超音波送受信部に対向した表面に向けて斜めに水を噴射するノズルと、前記開口部から前記ハウジングの内部に水を誘導するために前記ハウジングの内部を減圧する減圧装置と、を備え、
前記噴射口から噴射されて前記被測定物の表面に衝突した水を前記ハウジングの開口側に誘導して前記水柱を形成することを特徴とする超音波式測定装置。
A water column is formed between the surface of the object to be measured and the ultrasonic transmission / reception unit of the ultrasonic sensor, and ultrasonic waves are propagated in the water column to measure the dimension of the object to be measured and to detect internal defects in a non-contact manner. In an ultrasonic measurement device,
A housing having an opening that opens toward the surface of the object to be measured; the ultrasonic sensor that is disposed inside the housing and that directs the ultrasonic transmission / reception unit toward the opening; and an ejection port of the housing. A nozzle that is disposed so as to surround the outer periphery or at a predetermined interval in the circumferential direction and injects water obliquely toward the surface of the object to be measured facing the ultrasonic transmission / reception unit, and the housing from the opening A decompression device that decompresses the interior of the housing to guide water into the interior,
An ultrasonic measurement apparatus, wherein the water column is formed by guiding water, which is injected from the injection port and colliding with the surface of the object to be measured, toward the opening side of the housing.
前記ノズル内の流路に整流板を備えていることを特徴とする請求項1に記載の超音波式測定装置。   The ultrasonic measurement apparatus according to claim 1, wherein a flow rectifying plate is provided in the flow path in the nozzle.
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