JP2005274557A - 超音波探傷方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 複数個の超音波発生素子201の中心間距離である素子ピッチPを、これら超音波発生素子201から発生される縦波成分の波長の4分の1を越え、2分の1未満にしたアレイ探触子101を使用し、検査対象の縦波による板厚往復伝播時間と横波による板厚往復伝播時間の和に相当する時間までの受信信号を表示するようにしたもの。
【選択図】 図1
Description
分504は、そのまま被検査体中を伝播して探触子に戻り、欠陥からの反射波として受信される。
横波505からモード変換した縦波506が欠陥の先端に届かないために、探触子に戻る超音波は現われない。このように、モード変換波法では、欠陥がある程度の高さ(板厚の3分の1程度)を有するか否かが、反射波の有無に対応するため、欠陥のおおまかな高さ寸法測定に効果的である。
τi=(i−1)P・sinθ/c ……(1)
i:素子に対する通し番号
τi:i番目の素子に与える遅延時間
c:検査対象(固体)中の縦波の音速(伝播速度)
P:素子ピッチ
θ:超音波の入射角(入射方向)
P=λ/(1+|sinθ|) ……(2)
λ:検査対象(固体)中の縦波の波長
θ'=sin-1(sinθ×V'/V)
θ':楔に対する縦波の入射角度
θ:に入射される超音波の屈折角
V':楔中の縦波音速
V:検査対象(固体)中の縦波音速
社団法人 日本電子機械工業会編 「改訂 医用超音波機器ハンドブック」1997年 日本学術振興会製鋼第19委員会編 「改訂 超音波探傷法」昭和49年
本発明の目的は、アレイ探触子を用いても、横波と縦波の両方に対して、所望の方向以外の超音波(グレーティングローブ)のないメインビームのみからなる超音波を発生させることができるようにした超音波探傷方法及び装置を提供することにある。
図1は本発明の第1の実施形態で、図示のように、この実施形態は、検査対象である被検査体100と、これに超音波を入射するアレイ探触子101、送受信部102、受信信号を表示する表示部103で構成されている。なお、この実施形態の適用対象は、図示のように、配管などの管状体であり、被検査体100は配管の軸方向断面を示しているが、本実施形態に記載の方法及び装置は、平板形状の検査対象にも同様に適用することが可能である。
(数4)
P0=λ/(1+(V/Vs))
λ:検査対象(固体)中の波長
V:検査対象(固体)中の縦波音速
Vs:検査対象(固体)中の横波音速
(図8Aに相当)
ii.縦波による板厚片道伝播時間と横波による板厚片道伝播時間の
和に相当する時間(図8Bに相当)
iii.検査対象の縦波による板厚往復伝播時間の2倍に相当する第2
底面反射波の時間(図8Cに相当)
iv.縦波による板厚片道伝播時間の3倍と横波による板厚片道伝播
時間の和に相当する時間(図8Dに相当)
v.縦波による板厚往復伝播時間と横波による板厚往復伝播時間の
和に相当する時間(図8Eに相当)
ここで、図1のデータ表示部103に示した線分110は縦波による往復伝播時間(第1底面反射波)に相当する時間(図8Aに相当)、すなわち試験体底面を示す。同様に、線分111は図8Bに相当する時間、線分112は図8Cに相当する時間、線分113は図8Dに相当する時間、そして線分114は図8Eに相当する時間に、夫々対応する。
まず、斜角45度のエコーの伝播距離は、コサイン45度の逆数に底面の値を乗算した値となる。このとき、図6に示したように、固体中の縦波音速と横波音速の比(V/Vs)が約2であることから、多重反射波(1)の伝播時間は、底面の約1.5倍となる。
まず、2次クリーピング波による欠陥有無の判定を行うにあたって、縦波斜角探傷法において、図7に示す角度θが45度近傍になる位置にアレイ探触子が設置されているとする。
まず、モード変換波による欠陥有無の判定を行うにあたって、縦波斜角探傷において図7に示す角度θが45度近傍になる位置にアレイ探触子が設置されているとする。
次に、本発明の第2の実施形態として、被検査体表面に開口した欠陥がある場合に好適な超音波探傷について説明すると、まず、この場合でも、超音波探傷に用いるアレイ探触子及び装置構成は既に説明した第1の実施形態と同じである。
図21、図22、図23に示すように、縦波音速と横波音速の音速比(V/Vs)が一般的な固体(2±0.5)を対象とした場合において、開口面側から欠陥を探傷する場合の斜角探傷法によるエコーの伝播時間は、図17に示す伝播経路をとる、1次クリーピング波(縦波70度から90度)による欠陥開口部からの反射波の伝播時間(2102、2202、2302)と、図18に示す伝播経路をとる、欠陥先端からの反射波の伝播時間(2101、2201、2301)となり、これらは、ほぼ試験体の第1底面反射波(図8A相当)近傍に表示されることが判る。
モード変換波による欠陥有無の判定を行うにあたって、縦波斜角探傷法によるインジケーションがエリア2001又は2001近傍に表示されているものとする。
102:送受信部
103:データ表示部
Claims (8)
- 複数個の圧電素子の配列からなるアレイセンサを用い、フェーズドアレイ方式により動作する超音波探傷方法において、
前記複数個の圧電素子の中心間距離が、検査対象内での超音波の縦波成分の波長の4分の1の長さを越え、2分の1の長さ未満に収められていることを特徴とする超音波探傷方法。 - 請求項1に記載の超音波検査方法において、
超音波の縦波が前記検査対象の板厚方向に往復伝播する時間と、横波が板厚方向に往復伝播する時間の和に相当する時間以上の期間、前記アレイセンサによる受信信号を表示させることを特徴とする超音波探傷方法。 - 請求項2に記載の超音波検査方法において、
超音波の縦波が前記検査対象の板厚方向に往復伝播する時間の2倍に相当する時間を越え、縦波が板厚方向に往復伝播する時間と横波が板厚方向に往復伝播する時間の和に相当する時間までの間に表示される信号の有無により検査対象の健全性を評価することを特徴とする超音波探傷方法。 - 請求項2に記載の超音波検査方法において、
超音波の縦波が前記検査対象の板厚方向に片道伝播する時間と横波による板厚方向の片道伝播する時間の和に相当する時間を越え、縦波が板厚方向に片道伝播する時間の3倍と横波が板厚方向に片道伝播する時間の和に相当する時間までの間に表示される信号の有無により検査対象の健全性を評価することを特徴とする超音波探傷方法。 - 複数個の圧電素子の配列からなるアレイセンサを用い、フェーズドアレイ方式により動作する超音波探傷装置において、
前記アレイセンサが、
前記複数個の圧電素子の中心間距離を、検査対象内での超音波の縦波成分の波長の4分の1の長さを越え、2分の1の長さ未満に収まっているアレイセンサで構成されていることを特徴とする超音波探傷装置。 - 請求項5に記載の超音波検査装置において、
超音波の縦波が前記検査対象の板厚方向に往復伝播する時間と、横波が板厚方向に往復伝播する時間の和に相当する時間以上の期間、前記アレイセンサによる受信信号を表示させる表示部が設けられていることを特徴とする超音波探傷装置。 - 請求項6に記載の超音波検査装置において、
超音波の縦波が前記検査対象の板厚方向に往復伝播する時間の2倍に相当する時間を越え、縦波が板厚方向に往復伝播する時間と横波が板厚方向に往復伝播する時間の和に相当する時間までの間、前記アレイセンサによる受信信号を表示させる表示部が設けられていることを特徴とする超音波探傷装置。 - 請求項6に記載の超音波検査装置において、
超音波の縦波が前記検査対象の板厚方向に片道伝播する時間と横波による板厚方向の片道伝播する時間の和に相当する時間を越え、縦波が板厚方向に片道伝播する時間の3倍と横波が板厚方向に片道伝播する時間の和に相当する時間までの間、前記アレイセンサによる受信信号を表示させる表示部が設けられていることを特徴とする超音波探傷装置。
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