JP2006162377A - Ultrasonic flaw detector - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an ultrasonic flaw detector constituted so as to measure the corrosion amount of the boundary part of a test object and a solid, even in a state with the periphery of the test object being solidified by the solid, such as concrete or the like. <P>SOLUTION: The ultrasonic flaw detector has a transmission and receiving probe 1, which receives the reflected wave of the ultrasonic wave formed, on the basis of an exciting signal to be transmitted through the test object and propagated through the test object to output a reflected wave electrical signal; and a memory part 35 for preliminarily storing the depth of the gap of the test object, which corresponds to the feature frequency showing the singular points of the frequency characteristics of the echo height of the reflected wave electrical signal, as gap data and equipped with a transmission/reception control unit 3, wherein the frequency characteristics of the echo height of the reflected wave electrical signal are calculated and the feature frequency is specified from frequency characteristics; while the depth of the gap corresponding to the feature frequency is calculated, on the basis of the gap data and the corrosion depth in the boundary surface of the test object and the solid that is in contact with the test object is estimated. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、固体と固体との接合部を非破壊で検査する超音波探傷装置に関するもので、特に、センサを直接アクセスできない部分における腐食量を計測する超音波探傷装置に関する。なお、本願において、「腐食」および「空隙」という文言を用いているが、両者は同じものを指すものとする。   The present invention relates to an ultrasonic flaw detector that inspects a joint between a solid and a solid in a nondestructive manner, and more particularly to an ultrasonic flaw detector that measures the amount of corrosion in a portion where a sensor cannot be directly accessed. In the present application, the terms “corrosion” and “void” are used, but both refer to the same thing.

この種の超音波探傷装置を実現するための従来の方法として、パイプの架台部分における外面腐食の腐食量を求めるものがある(例えば、特許文献1参照)。架台で覆われた試験体の部分に腐食がある場合は、センサを腐食部に直接アクセスできない状態にあり、当然、目視検査もできない。   As a conventional method for realizing this type of ultrasonic flaw detector, there is a method for obtaining a corrosion amount of external surface corrosion in a pedestal portion of a pipe (see, for example, Patent Document 1). If there is corrosion in the part of the test body covered with the gantry, the sensor is in a state where it cannot be directly accessed, and of course, visual inspection is also impossible.

このような場合には、試験体の表面の一端から送信用の表面波探触子により表面波を発生させ、試験体の表面の他端において、架台部分を伝搬した表面波を受信用の表面波探触子により受信し、エコーを記録する。そして、あらかじめ作成しておいたエコー高さとノッチの深さとの相関から、腐食の深さを推定するというものである。   In such a case, a surface wave is generated from one end of the surface of the test body by a surface acoustic wave probe for transmission, and the surface wave propagated through the gantry part is received at the other end of the surface of the test body. Received by the wave probe and records the echo. Then, the depth of corrosion is estimated from the correlation between the echo height and the depth of the notch prepared in advance.

特開2000−55890号公報(第1頁、図1)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-55890 (first page, FIG. 1)

しかしながら、従来技術には次のような課題がある。この検査方法は、送信用の表面波探触子および受信用の表面波探触子のそれぞれと、試験体との接触状態によりエコー高さが変化するという難点をもつ。特許文献1には、接触部分の伝搬損失を補正することについても記載されているが、表面波探触子における伝搬損失を求めるには、接触状態を厳しく管理する必要がある。言い換えれば、接触状態を厳しく管理しないと、特許文献1で示されている方法を腐食量の推定に適用することができない。   However, the prior art has the following problems. This inspection method has a drawback that the echo height changes depending on the contact state between the surface acoustic wave probe for transmission and the surface acoustic wave probe for reception and the test body. Patent Document 1 also describes correcting the propagation loss of the contact portion. However, in order to obtain the propagation loss in the surface wave probe, it is necessary to strictly manage the contact state. In other words, unless the contact state is strictly controlled, the method disclosed in Patent Document 1 cannot be applied to the estimation of the corrosion amount.

さらに、この検査方法は、パイプの架台部分の外面腐食を想定したものであり、パイプの周囲がコンクリート等の固体で固められた状態までは想定していない。パイプの周囲がコンクリート等の固体で固められた状態では、表面波が固体中へ漏洩していくので、伝搬に伴う減衰が大きい。このため、受信用の表面波探触子で受信されるエコーは、SN比が非常に悪い信号となり、試験体とコンクリート等の固体との境界部分の腐食量を計測することが困難になるという問題がある。   Furthermore, this inspection method assumes external corrosion of the pedestal portion of the pipe, and does not assume a state where the periphery of the pipe is solidified with a solid such as concrete. In a state where the periphery of the pipe is hardened with a solid such as concrete, the surface wave leaks into the solid, so that the attenuation due to propagation is large. For this reason, the echo received by the surface acoustic wave probe for reception becomes a signal with a very bad signal-to-noise ratio, making it difficult to measure the amount of corrosion at the boundary between the specimen and a solid such as concrete. There's a problem.

本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、試験体の周囲がコンクリート等の固体で固められた状態においても、試験体とコンクリート等の固体との境界部分の腐食量を計測できる超音波探傷装置を得ることを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems. Even in a state where the periphery of the specimen is solidified with a solid such as concrete, the amount of corrosion at the boundary between the specimen and the solid such as concrete is reduced. The object is to obtain an ultrasonic flaw detector capable of measuring.

本発明に係る超音波探傷装置は、励振信号に基づいて生成した超音波を試験体中に送信し、試験体中を伝搬した超音波の反射波を受信して反射波電気信号を出力する送受信用探触子と、反射波電気信号のエコー高さの周波数特性の特異点を示す特徴周波数に対応する試験体の空隙の深さを空隙データとしてあらかじめ記憶する記憶部を有し、励振信号を生成して送受信用探触子に出力し、送受信用探触子からの反射波電気信号に基づいて、反射波電気信号のエコー高さの周波数特性を求め、周波数特性から特異点を示す特徴周波数を特定し、特定した特徴周波数に対応する空隙の深さを記憶部に記憶された空隙データに基づいて求めることにより試験体と試験体に接触している固体との境界面における腐食の深さを推定する送受信制御装置とを備えたものである。   The ultrasonic flaw detection apparatus according to the present invention transmits / receives an ultrasonic wave generated based on an excitation signal into a test body, receives a reflected wave of the ultrasonic wave propagated through the test body, and outputs a reflected wave electric signal. And a storage unit for storing in advance the gap depth of the specimen corresponding to the characteristic frequency indicating the singular point of the frequency characteristic of the echo height of the reflected wave electric signal as gap data, Generate and output to the transmitter / receiver probe, obtain the frequency characteristic of the echo height of the reflected wave electric signal based on the reflected wave electric signal from the transmitter / receiver probe, and the characteristic frequency indicating the singular point from the frequency characteristic The depth of corrosion at the interface between the specimen and the solid in contact with the specimen by determining the depth of the gap corresponding to the identified characteristic frequency based on the gap data stored in the storage unit A transmission / reception control device for estimating It includes those were.

本発明によれば、試験体の周囲がコンクリート等の固体で固められた状態においても、反射波電気信号のエコー高さの周波数特性を求めることにより、試験体とコンクリート等の固体との境界部分の腐食量を推定することができる超音波探傷装置を得ることができる。   According to the present invention, even in a state where the periphery of the specimen is solidified with a solid such as concrete, the boundary portion between the specimen and the solid such as concrete is obtained by obtaining the frequency characteristics of the echo height of the reflected wave electric signal. It is possible to obtain an ultrasonic flaw detector capable of estimating the amount of corrosion.

以下、本発明の超音波探傷装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of an ultrasonic flaw detector according to the present invention will be described with reference to the drawings.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1における超音波探傷装置の構成図である。図1において、超音波探傷装置は、送受信用探触子1、受信用探触子2、および送受信制御装置3で構成される。また、被検査対象である試験体11は、その表面の一部がコンクリート等の固体12で固められた状態にある。ここで、試験体11は、例えば、パイプあるいは鋼板などに相当する。さらに、空隙13は、試験体11と固体12との間に発生した試験体11の腐食を示している。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram of the ultrasonic flaw detector according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, the ultrasonic flaw detection apparatus includes a transmission / reception probe 1, a reception probe 2, and a transmission / reception control device 3. Moreover, the test body 11 to be inspected is in a state in which a part of its surface is hardened with a solid 12 such as concrete. Here, the test body 11 corresponds to, for example, a pipe or a steel plate. Further, the gap 13 indicates the corrosion of the test body 11 generated between the test body 11 and the solid 12.

送受信用探触子1は、試験体11と接触するように配置され、電気信号として送受信制御装置3から受信した励振信号により励振されることにより、励振信号を超音波に変換する。そして、送受信用探触子1は、試験体11に空隙13が発生していないかを調べるために、変換した超音波を試験体11内に送信する。さらに、送受信用探触子1は、試験体11内を伝搬する超音波が空隙13により散乱された反射波を受信して反射波電気信号に変換して、この反射波電気信号を送受信制御装置3に対して出力する。   The transmission / reception probe 1 is disposed so as to be in contact with the test body 11 and is excited by an excitation signal received from the transmission / reception control device 3 as an electrical signal, thereby converting the excitation signal into an ultrasonic wave. The transmitter / receiver probe 1 transmits the converted ultrasonic wave into the test body 11 in order to check whether the gap 13 is generated in the test body 11. Further, the transmission / reception probe 1 receives a reflected wave in which the ultrasonic wave propagating in the test body 11 is scattered by the gap 13, converts the reflected wave into a reflected wave electric signal, and transmits the reflected wave electric signal to the transmission / reception control device. 3 is output.

一方、受信用探触子2は、固体12を挟んで送受信用探触子1と対向する位置に、試験体11と接触するように配置される。そして、受信用探触子2は、試験体11内を伝搬する超音波の透過波を受信して透過波電気信号に変換して、この透過波電気信号を送受信制御装置3に対して出力する。   On the other hand, the receiving probe 2 is arranged in contact with the test body 11 at a position facing the transmitting / receiving probe 1 across the solid 12. The receiving probe 2 receives the transmitted ultrasonic wave propagating in the test body 11, converts it into a transmitted wave electric signal, and outputs the transmitted wave electric signal to the transmission / reception control device 3. .

送受信制御装置3は、任意波形発生部31、送信部32、受信部33、信号処理部34、および記憶部35で構成される。任意波形発生部31は、任意のキャリア周波数fによるバースト信号を発生させることができる波形発生部である。図2は、本発明の実施の形態1における任意波形発生部31で発生される信号波形の説明図である。図2の波形は、信号の立ち上がり部分および立ち下がり部分に振幅変調を掛けたものを示しており、この信号を、以下の説明においては、「変調バースト信号」と呼ぶことにする。 The transmission / reception control device 3 includes an arbitrary waveform generation unit 31, a transmission unit 32, a reception unit 33, a signal processing unit 34, and a storage unit 35. Driving signal generator 31 is a waveform generator capable of generating a burst signal by any carrier frequency f 0. FIG. 2 is an explanatory diagram of signal waveforms generated by the arbitrary waveform generation unit 31 according to Embodiment 1 of the present invention. The waveform of FIG. 2 shows a signal obtained by applying amplitude modulation to the rising and falling portions of the signal, and this signal will be referred to as a “modulated burst signal” in the following description.

任意波形発生部31によって発生されたあるキャリア周波数fを有する変調バースト信号は、送信部32で増幅され、送受信用探触子1を励振するための励振信号となる。そして、送信部32は、送受信用探触子1に対して、この励振信号を出力する。 The modulated burst signal having a certain carrier frequency f 0 generated by the arbitrary waveform generator 31 is amplified by the transmitter 32 and becomes an excitation signal for exciting the transmission / reception probe 1. The transmission unit 32 outputs this excitation signal to the transmission / reception probe 1.

また、受信部33は、送信部32から送信されたあるキャリア周波数fを有する変調バースト信号に対応した受信信号として、送受信用探触子1からの反射波電気信号および受信用探触子2からの透過波電気信号を受信し、増幅したそれぞれの信号を信号処理部34に出力する。 Further, the reception unit 33 receives the reflected wave electric signal from the transmission / reception probe 1 and the reception probe 2 as a reception signal corresponding to the modulated burst signal having a certain carrier frequency f 0 transmitted from the transmission unit 32. The transmitted electric signals are received and the amplified signals are output to the signal processing unit 34.

信号処理部34は、増幅された反射波電気信号および透過波電気信号をA/D変換してディジタル信号に変換し、反射波のエコーおよび透過波のエコーのディジタル信号を生成する。さらに、信号処理部34は、ディジタル信号である反射波のエコーおよび透過波のエコーを、キャリア周波数fと関連づけて周波数特性データとして記憶部35に記憶させる。 The signal processing unit A / D converts the amplified reflected wave electric signal and transmitted wave electric signal into a digital signal, and generates a digital signal of reflected wave echo and transmitted wave echo. Further, the signal processing unit 34 stores the reflected wave echo and the transmitted wave echo, which are digital signals, in the storage unit 35 in association with the carrier frequency f 0 as frequency characteristic data.

このようにして、送受信制御装置3は、上述の一連の動作を行うことにより、ある1つのキャリア周波数fに関する周波数特性データを記憶部35に記憶させることができる。そして、送受信制御装置3は、この一連の動作を変調バースト信号のキャリア周波数fを変えて繰り返し行うことにより、複数のキャリア周波数fに対する反射波のエコー、および透過波のエコーのディジタル信号を取得でき、周波数特性データとして記憶部35に記憶させることができる。 In this manner, the transmission / reception control device 3 can store frequency characteristic data related to a certain carrier frequency f 0 in the storage unit 35 by performing the above-described series of operations. The transmission / reception control device 3 repeats this series of operations by changing the carrier frequency f 0 of the modulated burst signal, thereby obtaining reflected echoes and transmitted echo digital signals for the plurality of carrier frequencies f 0 . Can be acquired and stored in the storage unit 35 as frequency characteristic data.

ここで、キャリア周波数fを変える範囲および繰り返しの回数などは、送受信用探触子1および受信用探触子2の周波数特性に基づいて、あらかじめ決めておくことができる。次に、このようにして収集された周波数特性データに基づいて、空隙13の深さを推定する方法について説明する。 Here, the range in which the carrier frequency f 0 is changed, the number of repetitions, and the like can be determined in advance based on the frequency characteristics of the transmission / reception probe 1 and the reception probe 2. Next, a method for estimating the depth of the air gap 13 based on the frequency characteristic data collected in this way will be described.

試験体11の厚さが、試験体11内を伝搬する超音波の波長と同程度〜数倍程度である場合には、試験体11内を伝搬する超音波は、板波(すなわち、薄い板状の物体全体が振動しながら伝搬する波)となる。送受信用探触子1が、通常用いられている斜角探触子と同じタイプである場合には、板波の振動方向は、図1の紙面と平行となる(すなわち、板波は、紙面に対して上下方向あるいは左右方向の振動となる)。この板波は、Lamb波と呼ばれるが、以下の説明においては、簡単のため「板波」と称して説明する。   When the thickness of the test body 11 is about the same as the wavelength of the ultrasonic wave propagating in the test body 11 to several times, the ultrasonic wave propagating in the test body 11 is a plate wave (that is, a thin plate). Wave that propagates while the entire object is vibrating. When the transmission / reception probe 1 is the same type as a normally used oblique angle probe, the vibration direction of the plate wave is parallel to the paper surface of FIG. 1 (that is, the plate wave is a paper surface). With respect to the vertical or horizontal vibration). This plate wave is called a Lamb wave, but in the following description, it will be referred to as a “plate wave” for simplicity.

試験体11内を伝搬する板波は、複雑な伝搬形態を示す。また、周波数によってその伝搬形態は異なる。この様子を音場シミュレーションによって確認した結果を、次に示す。図3は、本発明の実施の形態1における探傷に関するシミュレーション条件を示す図であり、送受信用探触子1および受信用探触子2の入射角をともに57°としている。   The plate wave propagating in the test body 11 shows a complicated propagation form. Further, the propagation form varies depending on the frequency. The result of confirming this state by sound field simulation is shown below. FIG. 3 is a diagram showing simulation conditions relating to flaw detection according to Embodiment 1 of the present invention, in which the incident angles of the transmission / reception probe 1 and the reception probe 2 are both 57 °.

送受信用探触子1および受信用探触子2のくさびの材料としては、ポリスチロールを仮定しており、試験体11の材料としては、厚さ9mmの鋼板を仮定した。さらに、コンクリート等の固体12としては、長さ300mmのモルタルを仮定した。また、腐食の深さを模擬して、モルタルと鋼板との間に深さdの空隙13を設けている。   As the wedge material of the transmitting / receiving probe 1 and the receiving probe 2, polystyrene was assumed, and the material of the test body 11 was assumed to be a steel plate having a thickness of 9 mm. Furthermore, mortar having a length of 300 mm was assumed as the solid 12 such as concrete. In addition, an air gap 13 having a depth d is provided between the mortar and the steel plate, simulating the depth of corrosion.

図4は、本発明の実施の形態1におけるキャリア周波数f=0.6MHzの変調バースト信号を仮定し、空隙の深さdを2mmとした場合の音場シミュレーション結果である。なお、図4は、送受信用探触子1を励振してから180μs〜240μsの音場を、10μs毎の7つのスナップショットで示しており、一番上の図が送受信用探触子1を励振してから180μs後の音場であり、一番下の図が240μs後の音場である。 FIG. 4 shows a sound field simulation result when assuming a modulation burst signal with a carrier frequency f 0 = 0.6 MHz in the first embodiment of the present invention and setting the gap depth d to 2 mm. FIG. 4 shows a sound field of 180 μs to 240 μs after excitation of the transmission / reception probe 1 with seven snapshots every 10 μs, and the top diagram shows the transmission / reception probe 1. The sound field is 180 μs after excitation, and the bottom diagram is the sound field after 240 μs.

音場を見やすくするため、モルタルがある部分を拡大して表示しており、送受信用探触子1および受信用探触子2は図示していない。さらに、鋼板内を伝搬する板波を濃淡で示している。また、モルタル内に漏洩する超音波も、濃淡で示している。時間が経過するとともに、白っぽく見える部分が右側に移動しているが、これが超音波の伝搬を示すものである。   In order to make the sound field easy to see, the portion where the mortar is present is enlarged and displayed, and the transmitting / receiving probe 1 and the receiving probe 2 are not shown. Further, the plate wave propagating in the steel plate is shown by shading. In addition, the ultrasonic wave leaking into the mortar is also shown by shading. As time passes, the portion that looks whitish moves to the right, which indicates the propagation of ultrasonic waves.

図4において、180μsの段階では、図の左側から伝搬してきた板波がモルタルのある領域まで到達し、すでにモルタル内にエネルギーを漏洩している様子を示している。次に、190μsの段階では、板波が空隙13の左側に到達しているが、この空隙の深さdが2mmという小さな深さであるため、空隙の左側ではあまり板波は散乱されていない。   In FIG. 4, at the stage of 180 μs, the plate wave propagating from the left side of the drawing reaches a region where the mortar is present and energy is already leaked into the mortar. Next, at the stage of 190 μs, the plate wave reaches the left side of the gap 13, but since the depth d of this gap is a small depth of 2 mm, the plate wave is not scattered much on the left side of the gap. .

次に、200μsの段階では、板波が空隙13の下に潜り込み、空隙13の右側まで到達している様子を示している。次に、210μsの段階では、板波が空隙13の右側で散乱される様子を示しており、散乱波の強さは、空隙13の左側における散乱と比較すると、かなり強くなっている。   Next, at a stage of 200 μs, a state is shown in which the plate wave has entered under the gap 13 and has reached the right side of the gap 13. Next, at the stage of 210 μs, a state is shown in which the plate wave is scattered on the right side of the gap 13, and the intensity of the scattered wave is considerably stronger than the scattering on the left side of the gap 13.

通常の超音波探傷において、超音波の伝搬を妨げるような障害物がない場合には、超音波は、散乱されないが、板波の場合は、伝搬する鋼板の板厚が変化しただけ散乱が生じる。これは、板波固有の特徴である。また、板厚の変化によって生じる散乱の強さは、伝搬する鋼板の板厚、周波数、空隙の深さdによって変化すると考えられる。   In normal ultrasonic flaw detection, if there is no obstacle that prevents the propagation of ultrasonic waves, the ultrasonic waves are not scattered, but in the case of plate waves, scattering occurs only as the thickness of the propagating steel plate changes. . This is a characteristic unique to plate waves. Further, it is considered that the intensity of scattering caused by the change in the plate thickness changes depending on the plate thickness, frequency, and gap depth d of the propagating steel plate.

散乱された板波は、図4中では左方向へ(すなわち、送受信用探触子1の方向へ)伝搬していき、反射波のエコーとして送受信用探触子1で受信される。一方、透過した板波は、図4中では右方向へ(すなわち、受信用探触子2の方向へ)伝搬していき、透過波のエコーとして受信用探触子2で受信される。   The scattered plate wave propagates leftward in FIG. 4 (that is, in the direction of the transmission / reception probe 1), and is received by the transmission / reception probe 1 as an echo of a reflected wave. On the other hand, the transmitted plate wave propagates rightward in FIG. 4 (that is, in the direction of the receiving probe 2), and is received by the receiving probe 2 as an echo of the transmitted wave.

図5は、本発明の実施の形態1におけるシミュレーションで得られた反射波のエコーおよび透過波のエコーを示す図である。図5に示すように、上記シミュレーションの条件では、反射波と透過波がエコーとして受信され、このような反射波あるいは透過波の波形の振幅のピーク値がエコー高さに相当する。図6は、本発明の実施の形態1における板波の反射波および透過波の伝搬経路を示す図である。図に示すように、板波が散乱される場所は、空隙の左側と右側の2箇所である。   FIG. 5 is a diagram showing echoes of reflected waves and echoes of transmitted waves obtained by simulation in the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, under the simulation conditions, the reflected wave and the transmitted wave are received as echoes, and the peak value of the amplitude of the waveform of such a reflected wave or transmitted wave corresponds to the echo height. FIG. 6 is a diagram showing propagation paths of the reflected wave and the transmitted wave of the plate wave in the first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the places where the plate waves are scattered are two places on the left side and the right side of the gap.

このように、空隙13がある場合には、反射波および透過波がエコーとして受信されるが、そのエコー高さは、板厚、周波数、空隙の深さdによって変化すると考えられる。そこで、板厚を9mmに固定し、キャリア周波数fおよび空隙の深さdを変化させて同様のシミュレーションを行い、エコー高さの周波数特性を求めた。 Thus, when there is a gap 13, the reflected wave and the transmitted wave are received as echoes, and the echo height is considered to vary depending on the plate thickness, frequency, and gap depth d. Therefore, the plate thickness was fixed at 9 mm, the same simulation was performed by changing the carrier frequency f 0 and the gap depth d, and the frequency characteristic of the echo height was obtained.

図7は、本発明の実施の形態1における反射波のエコー高さの周波数特性を示す図である。この周波数特性は、キャリア周波数fを0.2MHzから1.0MHzまで0.1MHzステップで変化させた場合の反射波のエコー高さの周波数特性を示しており、空隙13の深さdをパラメータとしている。空隙13の深さdは、0、2、3、4、6mmの5通りである。 FIG. 7 is a diagram showing frequency characteristics of the echo height of the reflected wave in the first embodiment of the present invention. This frequency characteristic shows the frequency characteristic of the echo height of the reflected wave when the carrier frequency f 0 is changed in steps of 0.1 MHz from 0.2 MHz to 1.0 MHz, and the depth d of the air gap 13 is a parameter. It is said. There are five depths d of the gap 13: 0, 2, 3, 4, 6 mm.

次に、図7の反射波のエコー高さの周波数特性について説明する。0.5MHz以下の低周波数領域では、空隙の深さdが大きい程、エコー高さが大きくなっている。この低周波数領域で受信されているエコーは、板波が空隙の左側で散乱された反射波に相当し、通常の超音波探傷と同様に障害物の大きさに対応した大きさのエコーが受信されている。なお、d=0mmでもエコーが受信されているように見えるが、これは、モルタルの左端部で散乱された板波であるので、無視してよい。   Next, the frequency characteristics of the echo height of the reflected wave in FIG. 7 will be described. In the low frequency region of 0.5 MHz or less, the echo height increases as the gap depth d increases. The echo received in this low frequency region is equivalent to the reflected wave in which the plate wave is scattered on the left side of the air gap, and the echo of the size corresponding to the size of the obstacle is received as in normal ultrasonic flaw detection. Has been. It should be noted that even though d = 0 mm, echoes appear to be received, but this is a plate wave scattered at the left end of the mortar and can be ignored.

一方0.5MHz以上の高周波数領域では、鋼板の底面付近にエネルギーが集中する特殊なモードで板波が伝搬していく。この様子を、図8を用いて説明する。図8は、本発明の実施の形態1におけるキャリア周波数f=0.8MHzの変調バースト信号を仮定し、空隙の深さdを4mmとした場合の音場シミュレーション結果である。すなわち、左記の図4と比較すると、キャリア周波数fを0.6MHzから0.8MHzとし、空隙の深さdを2mmから4mmとしている点が異なる。 On the other hand, in a high frequency region of 0.5 MHz or higher, a plate wave propagates in a special mode in which energy is concentrated near the bottom surface of the steel plate. This will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows a sound field simulation result when assuming a modulation burst signal with a carrier frequency f 0 = 0.8 MHz in the first embodiment of the present invention and setting the gap depth d to 4 mm. That is, compared with FIG. 4 on the left, the carrier frequency f 0 is changed from 0.6 MHz to 0.8 MHz, and the gap depth d is changed from 2 mm to 4 mm.

図8においては、キャリア周波数が高いために、板波のエネルギーが鋼板の底面に集中している様子が分かる。鋼板の底面付近にエネルギーが集中するので、モルタル内に漏洩するエネルギーを抑制でき、その結果、伝搬に伴う減衰量が小さくなるので、長距離伝搬可能な板波となる。すなわち、周波数が高いと減衰が大きいという一般的な考えとは逆の現象が起こる。   In FIG. 8, since the carrier frequency is high, it can be seen that the energy of the plate wave is concentrated on the bottom surface of the steel plate. Since energy concentrates in the vicinity of the bottom surface of the steel plate, the energy leaking into the mortar can be suppressed. As a result, the attenuation associated with propagation becomes small, so that a plate wave that can propagate over a long distance is obtained. That is, a phenomenon opposite to the general idea that the attenuation is large when the frequency is high occurs.

このような現象における板波では、モルタルと鋼板との境界面付近のエネルギーが小さいため、空隙13の深さdが小さいと、空隙13の左側では殆ど散乱されない。図8は、d=4mmの場合の図であるが、例えば、d=1mm程度であると、板波は、空隙13の左側で殆ど散乱されずに、空隙13の下に潜るような状態となる。   In the plate wave in such a phenomenon, the energy in the vicinity of the boundary surface between the mortar and the steel plate is small, so if the depth d of the gap 13 is small, the energy is hardly scattered on the left side of the gap 13. FIG. 8 is a diagram in the case of d = 4 mm. For example, when d = 1 mm, the plate wave is hardly scattered on the left side of the gap 13 and is under the gap 13. Become.

空隙13の下に潜った板波は、鋼板の底面付近にエネルギーが集中するような特殊なモードから、通常の板波のモードに変換される。そして、板波は、空隙13の右側にさしかかったときに散乱され、大きな反射波が発生する。0.5MHz以上の高周波数領域で受信されたエコーは、このように空隙13の右側で散乱された反射波である。   The plate wave that has submerged under the gap 13 is converted from a special mode in which energy is concentrated near the bottom surface of the steel plate to a normal plate wave mode. The plate wave is scattered when it reaches the right side of the gap 13, and a large reflected wave is generated. The echo received in the high frequency region of 0.5 MHz or higher is a reflected wave thus scattered on the right side of the gap 13.

空隙13の右側で散乱される強度は、伝搬する鋼板の板厚、周波数、空隙13の深さdによって変化すると考えられるので、図7に示すような複雑な周波数特性となる。例えば、d=2mmの場合には、0.6MHzのときに極大値を示し、d=4mmの場合には、0.8MHzで極大値を示す。   Since the intensity scattered on the right side of the gap 13 is considered to change depending on the thickness and frequency of the propagating steel plate and the depth d of the gap 13, the frequency characteristics are complicated as shown in FIG. For example, when d = 2 mm, the maximum value is shown at 0.6 MHz, and when d = 4 mm, the maximum value is shown at 0.8 MHz.

次に、反射波のエコー高さの周波数特性を用いた空隙13の深さdの計測方法を説明する。上述したように、送受信用探触子1で受信される反射波のエコーは、0.5MHz以上の高周波数領域では、図7に示したような複雑な周波数特性を示す。この特性は、板厚、周波数、および空隙13の深さdに依存するが、これらのパラメータの内、検査時に不明なものは空隙13の深さdだけである。   Next, a method for measuring the depth d of the gap 13 using the frequency characteristic of the echo height of the reflected wave will be described. As described above, the echo of the reflected wave received by the transmission / reception probe 1 exhibits a complicated frequency characteristic as shown in FIG. 7 in a high frequency region of 0.5 MHz or higher. This characteristic depends on the plate thickness, the frequency, and the depth d of the gap 13, but among these parameters, only the depth d of the gap 13 is unknown at the time of inspection.

すなわち、検査を行う前に、あらかじめ図7の周波数特性を求めておけば、空隙13の深さdを求めることができる。例えば、キャリア周波数fを変化させて反射波を送受信用探触子1で受信し、反射波のエコー高さの周波数特性を求め、極大値を示す周波数が0.6MHzの場合には、d=2mmと計測結果を出力し、極大値を示す周波数が0.8MHzの場合には、d=4mmと計測結果を出力するようにする。 That is, if the frequency characteristics of FIG. 7 are obtained in advance before the inspection, the depth d of the air gap 13 can be obtained. For example, the reflected wave is received by the transmission / reception probe 1 by changing the carrier frequency f 0 , the frequency characteristic of the echo height of the reflected wave is obtained, and when the frequency showing the maximum value is 0.6 MHz, d = 2 mm and the measurement result is output, and when the frequency indicating the maximum value is 0.8 MHz, d = 4 mm and the measurement result is output.

また、0.5MHz以下の低周波数領域で、通常の超音波探傷と同様に、反射波のエコー高さに応じてdを求めるという計測方法もある。しかし、エコー高さは、送受信用探触子1と試験体11との接触状態に大きく依存するので、接触状態を厳しく管理しなければならないという難点がある。   In addition, there is a measurement method in which d is obtained according to the echo height of the reflected wave in the low frequency region of 0.5 MHz or less, as in the case of normal ultrasonic flaw detection. However, since the echo height largely depends on the contact state between the transmission / reception probe 1 and the test body 11, there is a problem that the contact state must be strictly managed.

これに対し、0.5MHz以上の高周波数領域において、反射波の周波数特性からdを計測するという方法は、送受信用探触子1と試験体11との接触状態にあまり依存しない。すなわち、送受信用探触子1と試験体11との接触状態に応じて、観測される反射波電気信号の振幅の大きさは異なるものの、周波数特性が示す特徴としては、大きな差異が無く計測でき、例えば、極大値を示す周波数は、接触状態に依存せずに同一の値を抽出できる傾向にある。したがって、本発明の超音波探傷装置においては、送受信用探触子1と試験体11との接触状態を厳しく管理する必要はない。   On the other hand, the method of measuring d from the frequency characteristics of the reflected wave in a high frequency region of 0.5 MHz or higher does not depend much on the contact state between the transmission / reception probe 1 and the test body 11. That is, although the magnitude of the amplitude of the observed reflected wave electrical signal differs depending on the contact state between the transmitter / receiver probe 1 and the test body 11, the characteristics shown by the frequency characteristics can be measured without significant differences. For example, the frequency indicating the maximum value tends to extract the same value without depending on the contact state. Therefore, in the ultrasonic flaw detector of the present invention, it is not necessary to strictly manage the contact state between the transmission / reception probe 1 and the test body 11.

上述では、反射波のエコー高さの周波数特性について説明してきたが、次に、透過波のエコー高さの周波数特性について説明する。図9は、本発明の実施の形態1における透過波のエコー高さの周波数特性を示す図であり、図7と同様のシミュレーションによって得られた透過波のエコー高さの周波数特性である。   The frequency characteristic of the echo height of the reflected wave has been described above. Next, the frequency characteristic of the echo height of the transmitted wave will be described. FIG. 9 is a diagram showing the frequency characteristics of the echo height of the transmitted wave in Embodiment 1 of the present invention, and is the frequency characteristic of the echo height of the transmitted wave obtained by the same simulation as in FIG.

図に示すように、dの値によって振幅の変化は多少見られるものの、図7に示した反射波の周波数特性のようにdの値による差異は見られない。すなわち、透過波のエコー高さの周波数特性を用いて空隙13の深さdを計測することは困難である。   As shown in the figure, although the amplitude changes somewhat depending on the value of d, there is no difference due to the value of d as in the frequency characteristics of the reflected wave shown in FIG. That is, it is difficult to measure the depth d of the gap 13 using the frequency characteristic of the echo height of the transmitted wave.

しかし、透過波を全く無視して、反射波のエコー高さの周波数特性だけでdの値を計測することも困難である。その理由を以下に説明する。   However, it is also difficult to measure the value of d only by ignoring the transmitted wave and using only the frequency characteristic of the echo height of the reflected wave. The reason will be described below.

反射波のエコー高さの周波数特性だけでdの値を計測すると、反射波のエコーが受信されていない場合には空隙13がないものとして「d=0mm」と判定する。しかし、送受信用探触子1と試験体11との接触状態が極端に悪い場合、あるいは送受信用探触子1が故障した場合でも、反射波のエコーは受信されない。すなわち、空隙13がない場合だけでなく、装置が正常に動作していない場合でも、反射波のエコーは受信されない。したがって、装置が正常に動作しているかどうかをチェックする機能が必要となる。このチェックに、透過波のエコーを用いることができる。   When the value of d is measured only with the frequency characteristic of the echo height of the reflected wave, if no echo of the reflected wave is received, it is determined that there is no gap 13 and “d = 0 mm”. However, even when the contact state between the transmission / reception probe 1 and the test body 11 is extremely poor, or even when the transmission / reception probe 1 fails, the echo of the reflected wave is not received. That is, not only when there is no gap 13 but also when the apparatus is not operating normally, the echo of the reflected wave is not received. Therefore, a function for checking whether the apparatus is operating normally is necessary. An echo of transmitted waves can be used for this check.

透過波のエコーは、送受信用探触子1と試験体11との接触状態が極端に悪い場合や、送受信用探触子1が故障した場合には、当然受信されない。しかし、装置が正常に動作している場合には、空隙13の有無や深さに係わらず、受信される。したがって、透過波のエコーが受信されている場合には「正常」、受信されていない場合には「異常」というチェック機能の判断材料として、透過波のエコーを用いる。   The transmitted wave echo is naturally not received when the contact state between the transmission / reception probe 1 and the test body 11 is extremely poor, or when the transmission / reception probe 1 fails. However, when the apparatus is operating normally, it is received regardless of the presence or absence of the gap 13 and the depth. Therefore, the transmitted wave echo is used as a judgment material for the check function of “normal” when the transmitted wave echo is received and “abnormal” when it is not received.

もしも、受信用探触子2により受信された透過波から送受信用探触子1が「異常」であると判断された場合は、オペレータは、送受信用探触子1だけ単体の動作確認を行うか、あるいは送受信用探触子1と試験体11との接触状態のチェックなどを行い、装置のセットアップをやり直すこととなる。   If it is determined from the transmitted wave received by the receiving probe 2 that the transmitting / receiving probe 1 is “abnormal”, the operator confirms the operation of the transmitting / receiving probe 1 alone. Alternatively, the contact state between the transmission / reception probe 1 and the test body 11 is checked, and the setup of the apparatus is performed again.

以上、空隙13の深さdの計測方法について述べたが、これはそのまま腐食の深さの計測方法であり、フローチャートを用いて一連の処理を説明する。図10は、本発明の実施の形態1における超音波探傷装置の腐食量の求め方を説明するためのフローチャートである。なお、計測開始の前に、送受信制御装置3は、空隙13の深さが既知である試験体11の反射波の周波数特性をあらかじめ求め、特徴周波数に対応する試験体11の空隙13の深さを空隙データとして記憶部35にあらかじめ記憶しておく。この特徴周波数とは、反射波電気信号のエコー高さの周波数特性の特異点を示す周波数のことであり、例えば、極大値を示す周波数とすることができる。   The method for measuring the depth d of the air gap 13 has been described above. This is a method for measuring the depth of corrosion as it is, and a series of processes will be described using a flowchart. FIG. 10 is a flowchart for explaining how to determine the corrosion amount of the ultrasonic flaw detector according to Embodiment 1 of the present invention. Before the start of measurement, the transmission / reception control device 3 obtains in advance the frequency characteristic of the reflected wave of the test body 11 whose depth of the air gap 13 is known, and the depth of the air gap 13 of the test body 11 corresponding to the characteristic frequency. Is previously stored in the storage unit 35 as gap data. The characteristic frequency is a frequency indicating a singular point of the frequency characteristic of the echo height of the reflected wave electric signal, and can be, for example, a frequency indicating a maximum value.

ステップS1001において、送受信制御装置3内の任意波形発生部31は、探傷を開始するキャリア周波数を設定する。この時の周波数は、所要の周波数範囲内であればよく、所要の周波数の下限や上限である必要はない。   In step S1001, the arbitrary waveform generator 31 in the transmission / reception control device 3 sets a carrier frequency at which flaw detection is started. The frequency at this time may be within the required frequency range, and need not be the lower limit or the upper limit of the required frequency.

次に、ステップS1002において、任意波形発生部31は、設定したキャリア周波数に基づいて変調バースト信号を作成し、送信部32に送信する。   Next, in step S <b> 1002, the arbitrary waveform generator 31 creates a modulated burst signal based on the set carrier frequency and transmits it to the transmitter 32.

次に、ステップS1003において、送信部32は、任意波形発生部31から受信した変調バースト信号を増幅して出力し、送受信用探触子1を励振する。送受信用探触子1の入射角は、板波が効率よく励振されるような角度に設定する。その結果、試験体11中へは、板波が伝搬していく。   Next, in step S1003, the transmission unit 32 amplifies and outputs the modulated burst signal received from the arbitrary waveform generation unit 31, and excites the transmission / reception probe 1. The incident angle of the transmitting / receiving probe 1 is set to an angle at which the plate wave is efficiently excited. As a result, the plate wave propagates into the test body 11.

次に、ステップS1004において、送受信用探触子1および受信用探触子2で、伝搬する板波の反射波および透過波をエコーとして受信する。ここで、受信用探触子2の入射角は、送受信用探触子1の入射角と同じでも構わないし、異なっていても構わない。ただし、試験体11中を伝搬してきた板波を効率よく受信できるような入射角に設定する。   Next, in step S1004, the transmitting / receiving probe 1 and the receiving probe 2 receive the reflected plate wave and the transmitted wave as echoes. Here, the incident angle of the receiving probe 2 may be the same as or different from the incident angle of the transmitting / receiving probe 1. However, the incident angle is set so that the plate wave propagating through the specimen 11 can be received efficiently.

次に、ステップS1005において、受信部33は、送受信用探触子1および受信用探触子2で受信されたエコーを増幅し、信号処理部34に送る。   Next, in step S <b> 1005, the reception unit 33 amplifies the echoes received by the transmission / reception probe 1 and the reception probe 2 and sends them to the signal processing unit 34.

次に、ステップS1006において、信号処理部34は、増幅後の反射波のエコーおよび透過波のエコーをA/D変換し、ディジタル信号に変換後のデータを、先のステップS1002で作成した変調バースト信号に対応するキャリア周波数と関連づけて周波数特性データとして記憶部35に記憶させる。   Next, in step S1006, the signal processing unit A / D converts the amplified echoes of the reflected wave and the transmitted wave, and converts the converted data into a digital signal from the modulated burst generated in the previous step S1002. The frequency is stored in the storage unit 35 as frequency characteristic data in association with the carrier frequency corresponding to the signal.

次に、ステップS1007において、信号処理部34は、あらかじめ定めておいた複数のキャリア周波数全てを用いて探傷し、複数のキャリア周波数に対する周波数特性データを収集完了したか否かを判断する。周波数特性データの収集が完了していないと判断した場合には、ステップS1008へ進む。一方、周波数特性データの収集が完了したと判断した場合には、ステップS1009へ進む。   Next, in step S1007, the signal processing unit 34 performs flaw detection using all of the plurality of predetermined carrier frequencies, and determines whether or not the collection of frequency characteristic data for the plurality of carrier frequencies has been completed. If it is determined that the collection of frequency characteristic data has not been completed, the process proceeds to step S1008. On the other hand, if it is determined that the collection of frequency characteristic data has been completed, the process proceeds to step S1009.

なお、あらかじめ定めておいた複数のキャリア周波数とは、送受信用探触子1および受信用探触子2の周波数特性に基づいて決めるものである。例えば、f=0.2MHz、0.3MHz、0.4MHz、・・・0.8MHz、0.9MHz、1.0MHzのように決める。キャリア周波数の決め方は、場合によって様々であるが、変化をさせる範囲およびその周波数間隔は、図7に示したように、空隙13の深さによって周波数特性の差異が明らかに表れるように選択する。 The plurality of carrier frequencies determined in advance are determined based on the frequency characteristics of the transmission / reception probe 1 and the reception probe 2. For example, f 0 = 0.2 MHz, 0.3 MHz, 0.4 MHz,... 0.8 MHz, 0.9 MHz, and 1.0 MHz are determined. The method of determining the carrier frequency varies depending on the case, but the range to be changed and the frequency interval thereof are selected so that the difference in frequency characteristics clearly appears depending on the depth of the gap 13, as shown in FIG.

周波数特性データの収集が完了していない場合には、ステップS1008において、任意波形発生部31は、先に設定したキャリア周波数以外の新たなキャリア周波数を設定する。その後、ステップS1002〜S1007の処理を繰り返し行うことにより、新たなキャリア周波数に対する周波数特性データを求め、記憶部35に蓄えることとなる。   If the collection of the frequency characteristic data has not been completed, in step S1008, the arbitrary waveform generation unit 31 sets a new carrier frequency other than the previously set carrier frequency. Thereafter, by repeating the processes of steps S1002 to S1007, the frequency characteristic data for the new carrier frequency is obtained and stored in the storage unit 35.

このような処理を繰り返すことにより、あらかじめ定めておいた複数のキャリア周波数に対する一通りの周波数特性データがそろった場合には、信号処理部34によるステップS1009以降の処理に移行する。まず、ステップS1009において、信号処理部34は、キャリア周波数およびエコーを関連づけた周波数特性データを記憶部35から読み出す。   By repeating such processing, when one set of frequency characteristic data for a plurality of carrier frequencies set in advance is obtained, the processing shifts to processing after step S1009 by the signal processing unit 34. First, in step S <b> 1009, the signal processing unit 34 reads out frequency characteristic data in which the carrier frequency and the echo are associated from the storage unit 35.

次に、ステップS1010において、信号処理部34は、読み出した周波数特性データに基づいて、受信用探触子2で透過波のエコーが受信されているか否かを判定する。具体的には、信号処理部34は、透過波のエコー高さが所定の閾値を超えているかどうかを判定し、閾値を超えていない場合には、異常状態であることをオペレータに対して知らせる。その後、ステップS1013において、オペレータは、装置のセットアップをやり直すこととなる。   Next, in step S1010, the signal processing unit 34 determines whether or not an echo of the transmitted wave is received by the reception probe 2 based on the read frequency characteristic data. Specifically, the signal processing unit 34 determines whether or not the echo height of the transmitted wave exceeds a predetermined threshold value, and if it does not exceed the threshold value, notifies the operator that the state is abnormal. . Thereafter, in step S1013, the operator re-sets up the apparatus.

一方、閾値を超えている場合には、信号処理部34は、装置が正常に動作しているものとしてステップS1011以降の処理を行う。ステップS1011において、信号処理部34は、読み出した周波数特性データに基づいて、キャリア周波数に対する送受信用探触子1で得られた反射波のエコーの高さの周波数特性から特徴周波数を求める。   On the other hand, if the threshold value is exceeded, the signal processing unit 34 performs the processing after step S1011 assuming that the apparatus is operating normally. In step S1011, the signal processing unit 34 obtains the characteristic frequency from the frequency characteristic of the height of the echo of the reflected wave obtained by the transmission / reception probe 1 with respect to the carrier frequency, based on the read frequency characteristic data.

図10のフローチャートにおいては、特徴周波数として極大値を示す周波数を求めることとする。すなわち、各キャリア周波数に対する反射波のエコー高さから、エコー高さが極大値を示すキャリア周波数を特定することにより、特徴周波数を求める。   In the flowchart of FIG. 10, a frequency indicating a maximum value is obtained as the characteristic frequency. That is, the characteristic frequency is obtained by identifying the carrier frequency at which the echo height has a maximum value from the echo height of the reflected wave for each carrier frequency.

そして、最終的に、ステップS1012において、信号処理部34は、反射波のエコーの周波数特性データから特定された極大値を示す周波数に対応して、あらかじめ空隙データとして記憶部35に記憶されている極大値を示す周波数(特徴周波数)に対応する空隙の深さから、空隙の深さを特定し、特定した空隙の深さを腐食の深さとして腐食量を推定する。   Finally, in step S1012, the signal processing unit 34 is stored in advance in the storage unit 35 as gap data corresponding to the frequency indicating the maximum value specified from the frequency characteristic data of the echo of the reflected wave. The depth of the air gap is specified from the depth of the air gap corresponding to the frequency (characteristic frequency) indicating the maximum value, and the amount of corrosion is estimated using the depth of the specified air gap as the depth of corrosion.

以上が、本発明の実施の形態1の超音波探傷装置による腐食の深さの推定を行う一連の処理であるが、ここで説明を補足する。まず、ステップS1002で作成する変調バースト信号であるが、どの程度振幅変調をかける必要があるのかは、場合によって異なるので、適宜決める必要がある。場合によっては、振幅変調をかけない信号を用いても構わない。   The above is a series of processes for estimating the depth of corrosion by the ultrasonic flaw detector according to Embodiment 1 of the present invention. First, the modulation burst signal generated in step S1002 is determined depending on the case, and how much amplitude modulation is required needs to be determined as appropriate. In some cases, a signal that is not subjected to amplitude modulation may be used.

振幅変調をかけることにより、キャリア周波数fの周波数成分の特性をより正確に得ることができる。これに対して、振幅変調をかけない場合には、振幅変調をかけた場合と比較すると、キャリア周波数f以外の他の周波数成分の影響が特性として表れやすくはなるものの、発生させる信号を単純化できるメリットがある。 By applying amplitude modulation, the characteristics of the frequency component of the carrier frequency f 0 can be obtained more accurately. On the other hand, when the amplitude modulation is not applied, the influence of other frequency components other than the carrier frequency f 0 is likely to appear as a characteristic compared with the case where the amplitude modulation is applied, but the generated signal is simple. There is merit that can be made.

次に、ステップS1008のキャリア周波数の変え方であるが、所要周波数の範囲であれば一様増加や一様減少に変える必要はない。キャリア周波数をランダムに変化させても構わない。勿論、一様増加や一様減少に変化させてもよい。また、周波数間隔も等間隔であっても等間隔でなくても構わない。結果的に、空隙13の深さによって周波数特性の差異が明らかに表れるようにあらかじめ定められるキャリア周波数を選択することとなる。   Next, the method of changing the carrier frequency in step S1008 is not required to be changed uniformly or decreased within the required frequency range. The carrier frequency may be changed randomly. Of course, it may be changed to a uniform increase or a uniform decrease. Further, the frequency intervals may be equal intervals or not equal intervals. As a result, a predetermined carrier frequency is selected so that a difference in frequency characteristics clearly appears depending on the depth of the gap 13.

さらに、送受信用探触子1および受信用探触子2の周波数特性であるが、これらは、空隙の深さ(すなわち、腐食量)による周波数特性の差異が明確になる程度の広帯域であることが望ましい。また、これらの探触子の周波数特性を補正してエコー高さの周波数特性を求め、この周波数特性から腐食量を求めても構わない。   Furthermore, the frequency characteristics of the transmitting / receiving probe 1 and the receiving probe 2 are wide enough that the difference in frequency characteristics depending on the depth of the air gap (that is, the amount of corrosion) becomes clear. Is desirable. Further, the frequency characteristics of the echo height may be obtained by correcting the frequency characteristics of these probes, and the corrosion amount may be obtained from the frequency characteristics.

また、図1あるいは図3において、送受信用探触子1を図の左側に、受信用探触子2を図の右側に設置した場合について説明した。しかしながら、図の右側付近の腐食量を計測したい場合には、2つの探触子の設置位置を交換しても構わない。送受信用探触子1で受信される反射波のエコーを用いて計測するので、腐食の位置が送受信用探触子1に近いほど、SN比の高い信号が得られる。   Further, in FIG. 1 or FIG. 3, the case where the transmission / reception probe 1 is installed on the left side of the figure and the reception probe 2 is installed on the right side of the figure has been described. However, if it is desired to measure the amount of corrosion near the right side of the figure, the installation positions of the two probes may be exchanged. Since measurement is performed using echoes of reflected waves received by the transmission / reception probe 1, a signal having a higher S / N ratio is obtained as the corrosion position is closer to the transmission / reception probe 1.

また、コンクリート等の固体で覆われた部分の腐食の発生位置が不明である場合には、2つの探触子の設置位置を左右で交換した2通りの周波数特性データを取得して、腐食の深さを推定することもできる。あるいは、受信用探触子2に送受信用探触子1と同じような送受信機能を持たせ、送信部32から切り換え操作を行うことによっても、2通りの周波数特性データを取得することができる。   Also, if the location of corrosion in a part covered with solids such as concrete is unknown, obtain two types of frequency characteristic data by exchanging the installation positions of the two probes on the left and right. Depth can also be estimated. Alternatively, two types of frequency characteristic data can also be obtained by providing the receiving probe 2 with the same transmission / reception function as the transmitting / receiving probe 1 and performing a switching operation from the transmission unit 32.

さらに、ここでは特徴周波数として周波数特性の極大値を用いて腐食の深さを推定する方法について説明したが、周波数特性の特徴を用いた計測であれば、特徴周波数は極大値にこだわる必要はない。例えば、エコー高さの周波数特性を計算した結果、極小値を用いて腐食量が推定できるのであれば、極小値を特徴周波数として用いることもできる。あるいは、極大値と極小値との組み合わせから腐食量を推定することも可能である。   Furthermore, although the method of estimating the depth of corrosion using the maximum value of the frequency characteristic as the characteristic frequency is explained here, the characteristic frequency does not need to be particular about the maximum value if the measurement uses the characteristic of the frequency characteristic. . For example, if the amount of corrosion can be estimated using the minimum value as a result of calculating the frequency characteristic of the echo height, the minimum value can also be used as the characteristic frequency. Or it is also possible to estimate the amount of corrosion from the combination of the maximum value and the minimum value.

最後に、送受信用探触子1および受信用探触子2の入射角について説明する。これらの探触子の入射角は、板波を効率よく送信および受信できるように設定する必要があるが、これは、試験体11の厚さや周波数によって異なる。試験体11の厚さや、送受信用探触子1および受信用探触子2が動作する周波数帯が変わると、これらに応じて適宜変える必要がある。   Finally, incident angles of the transmitting / receiving probe 1 and the receiving probe 2 will be described. The incident angles of these probes need to be set so that plate waves can be transmitted and received efficiently, but this depends on the thickness and frequency of the test body 11. When the thickness of the test body 11 and the frequency band in which the probe 1 for transmission / reception and the probe 2 for reception change are changed, it is necessary to change appropriately according to these.

実施の形態1によれば、キャリア周波数を変えた変調バースト信号を用いて探傷を行い、キャリア周波数に対する反射波のエコー高さの周波数特性から腐食の深さを推定することができる。さらに、エコー高さの周波数特性から特定される特徴周波数は、探触子と試験体との接触状況に依存しない。これにより、探触子と試験体との接触状況を厳しく管理せずに腐食量の推定を行うことができ、試験体の周囲がコンクリート等の固体で固められた状態においても、試験体とコンクリート等の固体との境界部分の腐食量を推定することができる。   According to the first embodiment, flaw detection can be performed from the frequency characteristics of the echo height of the reflected wave with respect to the carrier frequency by performing flaw detection using the modulated burst signal with the carrier frequency changed. Furthermore, the characteristic frequency specified from the frequency characteristic of the echo height does not depend on the contact state between the probe and the test body. As a result, the amount of corrosion can be estimated without strictly managing the contact state between the probe and the test specimen, and even when the periphery of the test specimen is solidified with a solid such as concrete, It is possible to estimate the amount of corrosion at the boundary with the solid.

実施の形態2.
実施の形態1では、任意波形発生部31において変調バースト信号を発生し、この変調バースト信号のキャリア周波数を変えて探傷し、特徴周波数に対応する空隙の深さを示す空隙データから空隙13の深さを推定した。この場合には、キャリア周波数を変えて探傷することにより周波数特性データを取得するので、腐食量の推定に時間がかかる。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, a modulation burst signal is generated in the arbitrary waveform generation unit 31, flaw detection is performed by changing the carrier frequency of the modulation burst signal, and the depth of the gap 13 is determined from the gap data indicating the gap depth corresponding to the characteristic frequency. Estimated. In this case, since the frequency characteristic data is acquired by changing the carrier frequency for flaw detection, it takes time to estimate the corrosion amount.

そこで、本実施の形態2では、1つの励振信号の中に広い周波数帯域を持つ信号を用いて腐食量の推定を行う場合について説明する。なお、装置の構成は、図1と同じであるので省略し、動作について以下に説明する。   Therefore, in the second embodiment, a case where the corrosion amount is estimated using a signal having a wide frequency band in one excitation signal will be described. Since the configuration of the apparatus is the same as that in FIG. 1, it will be omitted and the operation will be described below.

本実施の形態2における超音波探傷装置は、広い周波数帯域を持った信号で送受信用探触子1を励振し、送受信用探触子1で受信された反射波のエコーの周波数スペクトラムを信号処理部34で算出する。このようにして、広い周波数帯域を持った1つの励振信号に基づく周波数スペクトラムから空隙13の深さを推定すれば、変調バースト信号のキャリア周波数を変えて探傷を行う方法よりも、短時間で腐食量の結果が得られる。   The ultrasonic flaw detector according to the second embodiment excites the transmission / reception probe 1 with a signal having a wide frequency band, and performs signal processing on the frequency spectrum of the echo of the reflected wave received by the transmission / reception probe 1. Calculated by the unit 34. In this way, if the depth of the air gap 13 is estimated from the frequency spectrum based on one excitation signal having a wide frequency band, corrosion can be performed in a shorter time than the method of performing flaw detection by changing the carrier frequency of the modulated burst signal. Quantity results are obtained.

図11は、本発明の実施の形態2における任意波形発生部31で発生される信号波形の説明図である。広い周波数帯域を持つ信号とは、図11に示すようなスパイク状の信号である。本実施の形態2では、変調バースト信号のキャリア周波数を変えて探傷する代わりに、図11に示すような広い周波数帯域を持つスパイク状の信号で送受信用探触子1を励振することで、空隙13の深さを求めるものである。   FIG. 11 is an explanatory diagram of a signal waveform generated by the arbitrary waveform generation unit 31 according to the second embodiment of the present invention. A signal having a wide frequency band is a spike-like signal as shown in FIG. In the second embodiment, instead of flaw detection by changing the carrier frequency of the modulated burst signal, the transmitting / receiving probe 1 is excited with a spike-like signal having a wide frequency band as shown in FIG. The depth of 13 is obtained.

図12は、本発明の実施の形態2における超音波探傷装置の腐食量の求め方を説明するためのフローチャートである。なお、実施の形態1と同様に、計測開始の前に、送受信制御装置3は、空隙13の深さが既知である試験体11の反射波の周波数スペクトラムをあらかじめ求め、特徴周波数に対応する試験体11の空隙13の深さを空隙データとして記憶部35にあらかじめ記憶しておく。この特徴周波数とは、反射波の周波数スペクトラムの特異点を示す周波数のことであり、例えば、極大値を示す周波数とすることができる。   FIG. 12 is a flowchart for explaining how to determine the corrosion amount of the ultrasonic flaw detector according to Embodiment 2 of the present invention. As in the first embodiment, before starting measurement, the transmission / reception control device 3 obtains in advance the frequency spectrum of the reflected wave of the test body 11 whose depth of the gap 13 is known, and performs a test corresponding to the characteristic frequency. The depth of the gap 13 of the body 11 is stored in advance in the storage unit 35 as gap data. This characteristic frequency is a frequency indicating a singular point of the frequency spectrum of the reflected wave, and can be, for example, a frequency indicating a maximum value.

ステップS1201において、任意波形発生部31は、スパイク状の信号を発生させ、送信部32に送信する。スパイク状の信号とは、図11に示したような振幅が負の信号荷は限定されず、振幅が正であるような信号も含む。また、インパルス状の信号も、スパイク状の信号に含まれる。   In step S <b> 1201, the arbitrary waveform generation unit 31 generates a spike-like signal and transmits it to the transmission unit 32. The spike-like signal is not limited to a signal load having a negative amplitude as shown in FIG. 11, and includes a signal having a positive amplitude. An impulse signal is also included in the spike signal.

次に、ステップS1202において、送信部32は、任意波形発生部31で発生したスパイク状の信号を増幅し、送受信用探触子1を励振する。送受信用探触子1の入射角は、板波が効率よく励振されるような角度に設定する。その結果、試験体11中へは、板波が伝搬していく。   Next, in step S1202, the transmission unit 32 amplifies the spike-like signal generated by the arbitrary waveform generation unit 31, and excites the transmission / reception probe 1. The incident angle of the transmitting / receiving probe 1 is set to an angle at which the plate wave is efficiently excited. As a result, the plate wave propagates into the test body 11.

次に、ステップS1203において、送受信用探触子1および受信用探触子2で、伝搬する板波の反射波および透過波をエコーとして受信する。ここで、受信用探触子2の入射角は、送受信用探触子1の入射角と同じでも構わないし、異なっていても構わない。ただし、試験体11中を伝搬してきた板波を効率よく受信できるような入射角に設定する。   Next, in step S1203, the transmitting / receiving probe 1 and the receiving probe 2 receive the propagating plate wave reflected wave and transmitted wave as echoes. Here, the incident angle of the receiving probe 2 may be the same as or different from the incident angle of the transmitting / receiving probe 1. However, the incident angle is set so that the plate wave propagating through the specimen 11 can be received efficiently.

次に、ステップS1204において、受信部33は、送受信用探触子1および受信用探触子2で受信されたエコーを増幅し、信号処理部34に送る。   Next, in step S <b> 1204, the reception unit 33 amplifies the echoes received by the transmission / reception probe 1 and the reception probe 2, and sends them to the signal processing unit 34.

次に、ステップS1205において、信号処理部34は、増幅後の反射波のエコーおよび透過波のエコーを直接A/D変換し、ディジタル信号に変換後の受信エコー信号のデータを、記憶部35に記憶させる。   Next, in step S1205, the signal processing unit 34 directly A / D-converts the reflected echo and the transmitted wave echo after amplification, and stores the received echo signal data converted into a digital signal in the storage unit 35. Remember.

次に、ステップS1206において、信号処理部34は、記憶部35に記憶されている受信エコー信号を読み出す。   Next, in step S <b> 1206, the signal processing unit 34 reads the received echo signal stored in the storage unit 35.

次に、ステップS1207において、信号処理部34は、読み出した受信エコー信号に基づいて、受信用探触子2で透過波のエコーが受信されているか否かを判定する。具体的には、信号処理部34は、エコーの高さが所定の閾値を超えているかどうかを判定し、閾値を超えていない場合には、異常状態であることをオペレータに対して知らせる。その後、ステップS1210において、オペレータは、装置のセットアップをやり直すこととなる。   Next, in step S1207, the signal processing unit 34 determines whether or not an echo of the transmitted wave is received by the reception probe 2 based on the read reception echo signal. Specifically, the signal processing unit 34 determines whether or not the height of the echo exceeds a predetermined threshold value, and if it does not exceed the threshold value, notifies the operator that the state is abnormal. Thereafter, in step S1210, the operator re-sets up the apparatus.

一方、閾値を超えている場合には、信号処理部34は、装置が正常に動作しているものとしてステップS1208以降の処理を行う。ステップS1208において、信号処理部34は、読み出した反射波の受信エコー信号に対して周波数解析を行うことにより、送受信用探触子1で得られたエコーの周波数スペクトラムを求める。さらに、信号処理部34は、周波数スペクトラムが極大値を示す周波数を特徴周波数として求める。   On the other hand, if the threshold value is exceeded, the signal processing unit 34 performs the processing from step S1208 onwards assuming that the apparatus is operating normally. In step S1208, the signal processing unit 34 obtains a frequency spectrum of the echo obtained by the transmission / reception probe 1 by performing frequency analysis on the read received echo signal of the reflected wave. Further, the signal processing unit 34 obtains a frequency at which the frequency spectrum has a maximum value as a characteristic frequency.

ここで、周波数スペクトラムを求める方法としては、高速フーリエ変換があるが、高速フーリエ変換を用いなくても、他の方法で求めることができるのであれば、他の方法を用いても構わない。また、高速フーリエ変換の場合、受信エコー信号に種々の窓関数(例えば、矩形、ハミング、ハニング、カイザー、など)を掛けることがしばしば行われるが、どのような窓関数を用いるかは、送受信用探触子1の周波数特性等によって適宜決める。   Here, as a method for obtaining the frequency spectrum, there is a fast Fourier transform, but other methods may be used as long as they can be obtained by other methods without using the fast Fourier transform. In the case of fast Fourier transform, the received echo signal is often multiplied by various window functions (eg, rectangle, humming, Hanning, Kaiser, etc.). It is determined appropriately according to the frequency characteristics of the probe 1 and the like.

そして、最終的に、ステップS1209において、信号処理部34は、反射波のエコーの周波数スペクトラムから特定された極大値を示す周波数に対応して、あらかじめ空隙データとして記憶部35に記憶されている極大値を示す周波数(特徴周波数)に対応する空隙の深さから、空隙の深さを特定し、特定した空隙の深さを腐食の深さとして腐食量を推定する。   Finally, in step S1209, the signal processing unit 34 corresponds to the frequency indicating the maximum value specified from the frequency spectrum of the echo of the reflected wave, and the maximum stored in the storage unit 35 in advance as gap data. From the depth of the gap corresponding to the frequency indicating the value (characteristic frequency), the depth of the gap is specified, and the amount of corrosion is estimated using the specified depth of the gap as the depth of corrosion.

以上が、本発明の実施の形態2の超音波探傷装置による腐食の深さの推定を行う一連の処理であるが、ここで説明を補足する。実施の形態2では、スパイク状の信号を任意波形発生部31で発生させるが、これは広い周波数帯域の信号を送受信用探触子1で励振し、広い周波数帯域の信号を送受信用探触子1および受信用探触子2で受信する必要があるためである。すなわち、試験体11へ伝搬していく超音波の周波数スペクトラムが広帯域であればスパイク状の信号のこだわる必要はない。例えば、階段状の信号でも構わない。   The above is a series of processes for estimating the depth of corrosion by the ultrasonic flaw detector according to Embodiment 2 of the present invention. In the second embodiment, a spike-like signal is generated by the arbitrary waveform generator 31, which excites a wide frequency band signal by the transmission / reception probe 1, and transmits a wide frequency band signal to the transmission / reception probe. This is because it is necessary to receive the signal 1 and the receiving probe 2. That is, if the frequency spectrum of the ultrasonic wave propagating to the test body 11 is a wide band, there is no need to stick to spike-like signals. For example, a stepped signal may be used.

さらに、本実施の形態2における周波数スペクトラムの特徴周波数は、実施の形態1で説明した反射波の周波数特性における特徴周波数と同様に、送受信用探触子1と試験体11との接触状態にあまり依存せずに求めることができる。   Further, the characteristic frequency of the frequency spectrum in the second embodiment is not so much in the contact state between the transmission / reception probe 1 and the test body 11 in the same manner as the characteristic frequency in the frequency characteristic of the reflected wave described in the first embodiment. It can be determined without dependence.

さらに、送受信用探触子1および受信用探触子2の周波数特性であるが、これらは、実施の形態1と同様に腐食量による周波数スペクトラムの差異が明確になる程度の広帯域であることが望ましい。また、これらの探触子の周波数特性を補正してエコーの周波数スペクトラムを求め、この周波数スペクトラムから腐食量を求めても構わない。   Further, the frequency characteristics of the transmission / reception probe 1 and the reception probe 2 are wide enough to make the difference in the frequency spectrum depending on the corrosion amount clear as in the first embodiment. desirable. Further, the frequency characteristics of these probes may be corrected to obtain the echo frequency spectrum, and the corrosion amount may be obtained from this frequency spectrum.

また、実施の形態1と同様に、図の右側付近の腐食量を計測したい場合には、2つの探触子の設置位置を交換しても構わない。送受信用探触子1で受信される反射波のエコーを用いて計測するので、腐食の位置が送受信用探触子1に近いほど、SN比の高い信号が得られる。   Similarly to the first embodiment, when the amount of corrosion near the right side of the figure is to be measured, the installation positions of the two probes may be exchanged. Since measurement is performed using echoes of reflected waves received by the transmission / reception probe 1, a signal having a higher S / N ratio is obtained as the corrosion position is closer to the transmission / reception probe 1.

また、コンクリート等の固体で覆われた部分の腐食の発生位置が不明である場合には、2つの探触子の設置位置を左右で交換した2通りの周波数スペクトラムのデータを取得して、腐食の深さを推定することもできる。あるいは、受信用探触子2に送受信用探触子1と同じような送受信機能を持たせ、送信部32から切り換え操作を行うことによっても、2通りの周波数スペクトラムのデータを取得することができる。   In addition, if the location of corrosion in a solid-covered part such as concrete is unknown, two types of frequency spectrum data obtained by exchanging the positions of the two probes on the left and right sides are obtained. The depth of can also be estimated. Alternatively, two frequency spectrum data can be acquired by providing the receiving probe 2 with a transmission / reception function similar to that of the transmitting / receiving probe 1 and performing a switching operation from the transmission unit 32. .

さらに、ここでは特徴周波数として周波数スペクトラムの極大値を用いて腐食の深さを計測する方法について説明したが、周波数スペクトラムの特徴を用いた計測であれば、特徴周波数は極大値にこだわる必要はない。例えば、エコーの周波数スペクトラムを計算した結果、極小値を用いて腐食量が計測できるのであれば、極小値を特徴周波数として用いることもできる。あるいは、極大値と極小値との組み合わせから腐食量を推定することも可能である。   Furthermore, although the method of measuring the depth of corrosion using the maximum value of the frequency spectrum as the characteristic frequency has been described here, the characteristic frequency does not need to be particular about the maximum value if the measurement uses the characteristic of the frequency spectrum. . For example, if the amount of corrosion can be measured using the minimum value as a result of calculating the frequency spectrum of the echo, the minimum value can also be used as the characteristic frequency. Or it is also possible to estimate the amount of corrosion from the combination of the maximum value and the minimum value.

最後に、送受信用探触子1および受信用探触子2の入射角について説明する。これらの探触子の入射角は、実施の形態1と同様に、板波を効率よく送信および受信できるように設定する必要があるが、これは、試験体11の厚さや周波数によって異なる。試験体11の厚さや、送受信用探触子1および受信用探触子2が動作する周波数帯が変わると、これらに応じて適宜変える必要がある。   Finally, incident angles of the transmitting / receiving probe 1 and the receiving probe 2 will be described. The incident angles of these probes need to be set so that a plate wave can be efficiently transmitted and received as in the first embodiment, but this differs depending on the thickness and frequency of the test body 11. When the thickness of the test body 11 and the frequency band in which the probe 1 for transmission / reception and the probe 2 for reception change are changed, it is necessary to change appropriately according to these.

実施の形態2によれば、広い周波数帯域を持つ信号を用いて探傷を行い、周波数スペクトラムの特性から腐食の深さを推定することができる。さらに、周波数スペクトラムの特性から特定される特徴周波数は、探触子と試験体との接触状況に依存しない。これにより、探触子と試験体との接触状況を厳しく管理せずに腐食量の推定を行うことができ、試験体の周囲がコンクリート等の固体で固められた状態においても、試験体とコンクリート等の固体との境界部分の腐食量を推定することができる。   According to the second embodiment, flaw detection is performed using a signal having a wide frequency band, and the depth of corrosion can be estimated from the characteristics of the frequency spectrum. Furthermore, the characteristic frequency specified from the characteristics of the frequency spectrum does not depend on the contact state between the probe and the test body. As a result, the amount of corrosion can be estimated without strictly managing the contact state between the probe and the test specimen, and even when the periphery of the test specimen is solidified with a solid such as concrete, It is possible to estimate the amount of corrosion at the boundary with the solid.

さらに、キャリア周波数を変えた複数の変調バースト信号を用いずに、広い周波数帯域を持つ1種類の励振信号を用いて腐食量の推定を行うことができるため、腐食量の推定にかかる時間を短縮することができる。   In addition, the amount of corrosion can be estimated using one type of excitation signal with a wide frequency band without using multiple modulated burst signals with different carrier frequencies, reducing the time taken to estimate the amount of corrosion. can do.

本発明の実施の形態1における超音波探傷装置の構成図である。It is a block diagram of the ultrasonic flaw detector in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における任意波形発生部で発生される信号波形の説明図である。It is explanatory drawing of the signal waveform generate | occur | produced in the arbitrary waveform generation part in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における探傷に関するシミュレーション条件を示す図である。It is a figure which shows the simulation conditions regarding the flaw detection in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1におけるキャリア周波数f=0.6MHzの変調バースト信号を仮定し、空隙の深さdを2mmとした場合の音場シミュレーション結果である。This is a sound field simulation result when assuming a modulation burst signal having a carrier frequency f 0 = 0.6 MHz in Embodiment 1 of the present invention and setting the gap depth d to 2 mm. 本発明の実施の形態1におけるシミュレーションで得られた反射波のエコーおよび透過波のエコーを示す図である。It is a figure which shows the echo of the reflected wave and the echo of the transmitted wave which were obtained by the simulation in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における板波の反射波および透過波の伝搬経路を示す図である。It is a figure which shows the propagation path of the reflected wave and transmitted wave of a plate wave in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における反射波のエコー高さの周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency characteristic of the echo height of the reflected wave in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1におけるキャリア周波数f=0.8MHzの変調バースト信号を仮定し、空隙の深さdを4mmとした場合の音場シミュレーション結果である。It is a sound field simulation result when assuming a modulation burst signal having a carrier frequency f 0 = 0.8 MHz in Embodiment 1 of the present invention and setting the gap depth d to 4 mm. 本発明の実施の形態1における透過波のエコー高さの周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency characteristic of the echo height of the transmitted wave in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における超音波探傷装置の腐食量の求め方を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating how to obtain | require the corrosion amount of the ultrasonic flaw detector in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2における任意波形発生部で発生される信号波形の説明図である。It is explanatory drawing of the signal waveform generate | occur | produced in the arbitrary waveform generation part in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2における超音波探傷装置の腐食量の求め方を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating how to obtain | require the corrosion amount of the ultrasonic flaw detector in Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 送受信用探触子、2 受信用探触子、3 送受信制御装置、11 試験体、12 固体、31 任意波形発生部、32 送信部、33 受信部、34 信号処理部、35 記憶部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Probe for transmission / reception, probe for 2 reception, 3 transmission / reception control apparatus, 11 test body, 12 solid, 31 arbitrary waveform generation part, 32 transmission part, 33 reception part, 34 signal processing part, 35 memory | storage part.

Claims (8)

励振信号に基づいて生成した超音波を試験体中に送信し、前記試験体中を伝搬した超音波の反射波を受信して反射波電気信号を出力する送受信用探触子と、
反射波電気信号のエコー高さの周波数特性の特異点を示す特徴周波数に対応する試験体の空隙の深さを空隙データとしてあらかじめ記憶する記憶部を有し、前記励振信号を生成して前記送受信用探触子に出力し、前記送受信用探触子からの前記反射波電気信号に基づいて、前記反射波電気信号のエコー高さの周波数特性を求め、前記周波数特性から特異点を示す特徴周波数を特定し、特定した前記特徴周波数に対応する空隙の深さを前記記憶部に記憶された前記空隙データに基づいて求めることにより前記試験体と前記試験体に接触している固体との境界面における腐食の深さを推定する送受信制御装置と
を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
A transmitter / receiver probe that transmits ultrasonic waves generated based on the excitation signal into the test body, receives a reflected wave of the ultrasonic wave propagated through the test body, and outputs a reflected wave electric signal;
A storage unit that preliminarily stores the gap depth of the test object corresponding to the characteristic frequency indicating the singular point of the frequency characteristic of the echo height of the reflected wave electrical signal as gap data; A frequency characteristic of the echo height of the reflected wave electrical signal based on the reflected wave electrical signal from the transmission / reception probe, and a characteristic frequency indicating a singular point from the frequency characteristic And determining the depth of the air gap corresponding to the specified characteristic frequency based on the air gap data stored in the storage unit, whereby the boundary surface between the test body and the solid in contact with the test body An ultrasonic flaw detection device comprising: a transmission / reception control device for estimating the depth of corrosion in the steel.
請求項1に記載の超音波探傷装置において、
前記試験体中を伝搬した前記超音波の透過波を受信して透過波電気信号を出力する受信用探触子をさらに備え、
前記送受信制御装置は、前記受信用探触子からの前記透過波電気信号のエコー高さが所定の閾値以下である場合には、前記送受信用探触子から試験体に送信した超音波に異常があると判断する
ことを特徴とする超音波探傷装置。
The ultrasonic flaw detector according to claim 1,
A receiving probe for receiving a transmitted wave of the ultrasonic wave propagated through the test body and outputting a transmitted wave electric signal;
When the echo height of the transmitted electric signal from the reception probe is equal to or less than a predetermined threshold, the transmission / reception control device abnormally detects an ultrasonic wave transmitted from the transmission / reception probe to a test body. An ultrasonic flaw detector characterized by determining that there is.
請求項1または2に記載の超音波探傷装置において、
前記送受信制御装置は、
キャリア周波数の異なる複数のバースト信号を前記励振信号として発生させる任意波形発生部と、
キャリア周波数の異なる前記励振信号を前記送受信用探触子に順次出力する送信部と、
前記送受信用探触子からの前記反射波電気信号を増幅する受信部と、
増幅された前記反射波電気信号のエコー高さを前記キャリア周波数と対応づけて周波数特性として前記記憶部に記憶させ、前記周波数特性から特異点を示す特徴周波数を特定し、特定した前記特徴周波数に対応する空隙の深さを前記記憶部に記憶された前記空隙データに基づいて求める信号処理部と
を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
The ultrasonic flaw detector according to claim 1 or 2,
The transmission / reception control device includes:
An arbitrary waveform generator for generating a plurality of burst signals having different carrier frequencies as the excitation signal;
A transmitter that sequentially outputs the excitation signals having different carrier frequencies to the probe for transmission and reception;
A receiver for amplifying the reflected wave electrical signal from the transmitter / receiver probe;
The echo height of the amplified reflected wave electrical signal is stored in the storage unit as a frequency characteristic in association with the carrier frequency, a characteristic frequency indicating a singular point is identified from the frequency characteristic, and the identified characteristic frequency is An ultrasonic flaw detector comprising: a signal processing unit that obtains a corresponding gap depth based on the gap data stored in the storage unit.
請求項3に記載の超音波探傷装置において、
前記信号処理部は、前記周波数特性においてエコー高さが極大値を示す周波数を特異点を示す特徴周波数として特定することにより腐食の深さを推定することを特徴とする超音波探傷装置。
The ultrasonic flaw detector according to claim 3,
The ultrasonic inspection apparatus characterized in that the signal processing unit estimates the depth of corrosion by specifying a frequency at which an echo height has a maximum value in the frequency characteristic as a characteristic frequency indicating a singular point.
請求項3に記載の超音波探傷装置において、
前記信号処理部は、前記周波数特性においてエコー高さが極小値を示す周波数を特異点を示す特徴周波数として特定することにより腐食の深さを推定することを特徴とする超音波探傷装置。
The ultrasonic flaw detector according to claim 3,
The ultrasonic inspection apparatus characterized in that the signal processing unit estimates a corrosion depth by specifying a frequency at which an echo height has a minimum value in the frequency characteristic as a characteristic frequency indicating a singular point.
請求項1または2に記載の超音波探傷装置において、
前記送受信制御装置は、
広い周波数帯域を有する信号を前記励振信号として発生させる任意波形発生部と、
前記励振信号を前記送受信用探触子に出力する送信部と、
前記送受信用探触子からの前記反射波電気信号を増幅する受信部と、
増幅された前記反射波電気信号の周波数スペクトラムを計算し、前記周波数スペクトラムから特異点を示す特徴周波数を特定し、特定した前記特徴周波数に対応する空隙の深さを前記記憶部に記憶された前記空隙データに基づいて求める信号処理部と
を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
The ultrasonic flaw detector according to claim 1 or 2,
The transmission / reception control device includes:
An arbitrary waveform generator for generating a signal having a wide frequency band as the excitation signal;
A transmission unit that outputs the excitation signal to the probe for transmission and reception;
A receiver for amplifying the reflected wave electrical signal from the transmitter / receiver probe;
A frequency spectrum of the amplified reflected wave electrical signal is calculated, a characteristic frequency indicating a singular point is identified from the frequency spectrum, and a gap depth corresponding to the identified characteristic frequency is stored in the storage unit. An ultrasonic flaw detector comprising: a signal processing unit that is obtained based on air gap data.
請求項6に記載の超音波探傷装置において、
前記信号処理部は、前記周波数スペクトラムが極大値を示す周波数を特異点を示す特徴周波数として特定することにより腐食の深さを推定することを特徴とする超音波探傷装置。
The ultrasonic flaw detector according to claim 6,
The ultrasonic inspection apparatus characterized in that the signal processing unit estimates the depth of corrosion by specifying a frequency at which the frequency spectrum has a maximum value as a characteristic frequency indicating a singular point.
請求項6に記載の超音波探傷装置において、
前記信号処理部は、前記周波数スペクトラムが極小値を示す周波数を特異点を示す特徴周波数として特定することにより腐食の深さを推定することを特徴とする超音波探傷装置。
The ultrasonic flaw detector according to claim 6,
The ultrasonic inspection apparatus characterized in that the signal processing unit estimates a corrosion depth by specifying a frequency at which the frequency spectrum shows a minimum value as a characteristic frequency indicating a singular point.
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