JP2013083627A - 超音波センサ、それを用いた検査方法及び検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】超音波センサは、送・受信にそれぞれ用いる複数の素子10A,10Bと、超音波を斜角方向に伝搬させるため、素子を保持するシュー20と、40とを有する。素子の形状として、シューの中心部近傍に位置する素子範囲を、センサ開口を変えない範囲Aをトリミングしている。また、シュー形状として、素子を保持するシューの面が、二つ以上あり、シューの面の傾斜が、互いに鏡映対称としている。さらに、シューの面上への素子の配置として、鏡映面に対して対称に素子を非平行に配置する。
【選択図】図6
Description
かかる構成により、分解能と発振強度を保ったまま、高感度の欠陥検出が可能となる。
最初に、図1及び図2を用いて、一探触子法による斜角探傷の場合の超音波センサの構成について説明する。
図1は、一探触子法による斜角探傷の場合の超音波センサの構成図である。図1(A)はXZ平面の状態を示し、図1(B)はXY平面の状態を示している。図2は、超音波センサの指向角の説明図である。
図3及び図4は、本発明の第1の実施形態による超音波センサにおける並列配置型二探触子法における開き角の影響の説明図である。図3(A)は上面図であり、図3(B)は側面図であり、図3(C)は本実施形態におけるモデルの説明図である。
図5及び図6は、本発明の第1の実施形態による超音波センサにおける並列配置型二探触子法における指向角の説明図である。
(0°<θ<arctan(M/R))を満たす場合は、以下の式(6)となる。
(arctan(M/(R−L))<θ<90°)を満たす場合、以下の式(9)により、表すことができる。
(arctan(M/(R+L))<θ<arctan(M/(R−L)))を満たす、素子が6角形状の場合、以下の式(10)となる。
図7は、本発明の第1の実施形態による超音波センサにおける並列配置型二探触子法における開き角の説明図である。
図8〜図10は、本発明の第2の実施形態による並列配置型二探触子法に用いる超音波センサのその他の素子形状の説明図である。図11は、本発明の第2の実施形態による並列配置型二探触子法に用いる超音波センサの配置説明図である。図11(A)は斜視図であり、図11(B)は平面図である。
図12は、本発明の第3の実施形態による並列配置型二探触子法に用いる超音波センサのその他の素子形状の説明図である。
図13及び図14は、本発明の第4の実施形態による並列配置型二探触子法に用いる超音波センサの説明図である。
図15は、本発明の第5の実施形態による検査方法の検査対象例の説明図である。図15(A)は側面図であり、図15(B)は正面断面図である。
図16は、本発明の第5の実施形態による検査方法に用いるセンサ配置に関する説明図である。図16(A)は断面図であり、図16(B)は上面図である。
図17は、二重管の溶接部の溶接線の検査に二探触子法の超音波センサを利用した場合の説明図である。図18は、二重管の溶接部の溶接線の検査に超音波を用いた表面波センサを利用した場合の説明図である。図19は、図18に示す方法により得られる超音波信号の説明図である。
図16に示すように、表面波センサ12の入射点位置と図13に示した二探触子法による超音波センサ10A,10Bの入射点位置を溶接線WB−1に対して同じY軸上の距離となるようにセンサヘッドSHを設計し、前記2種のセンサ12,10A,10Bを溶接線WB−1に並列となるように組み合わせてセンサヘッドHSとする。このセンサヘッドSHを用い、表面波センサ12によって得られた溶接境界の表面(溶接線)から反射した信号によって、二探触子法による超音波センサ10A,10Bを走査する範囲を確定する。
図20〜図22は、本発明の第5の実施形態による検査方法の詳細を示すフローチャートである。図23は、本発明の第5の実施形態による検査方法により得られる波形の説明図である。図24は、本発明の第5の実施形態による検査方法により得られる波形の説明図である。
図25は、本発明の第5の実施形態による検査方法を実施するための検査装置の構成を示すブロック図である。
12…超音波表面波センサ
20…シュー
30…試験体
40…遮音板
100…制御装置
110…駆動制御装置
120…センサ選択装置
130…探傷装置
140A,140B…波形メモリ
150…データ処理装置
160…表示設定装置
Claims (10)
- 送・受信にそれぞれ用いる複数の素子と、超音波を斜角方向に伝搬させるため、前記素子を保持する保持部と、遮音材とを有し、超音波の送・受信を分割して用いる超音波センサであって、
前記保持部であるシュー形状として、前記素子を保持するシューの面が、二つ以上あり、前記シューの面の傾斜が、互いに鏡映対称であり、
前記シューの面上への前記素子の配置として、前記鏡映面に対して対称に素子を非平行に配置し、
前記素子の形状として、前記シューの中心部近傍に位置する素子を、センサ開口を変えない範囲をトリミングしたことを特徴とする超音波センサ。 - 請求項1記載の超音波センサにおいて、
前記素子は、素子中心に対して、前記トリミングする範囲と点対称の関係となる範囲もトリミングしたことを特徴とする超音波センサ。 - 請求項2記載の超音波センサにおいて、
前記素子は、さらに、中心音線に対して、前記複数のトリミングする範囲と線対称の関係となる範囲をトリミングしたことを特徴とする超音波センサ。 - 請求項1記載の超音波センサにおいて、
前記複数の素子は、それぞれ、中心音線に沿って、アレイ化し、アレイセンサであることを特徴とする超音波センサ。 - 探傷用超音波センサと溶接部検知用表面波センサを具備するセンサヘッドを用い、スキャナに取り付けた前記センサヘッドの位置を入力する第1のステップと、
前記センサヘッドの内、溶接部検知用の表面波センサを選択する第2のステップと、
該第2のステップにより選択された前記表面波センサにより前記第1のステップで入力された位置にて超音波の送受信を実施する第3のステップと、
該第3のステップにより得られた受信信号により、溶接線までの距離を測定する第4のステップと、
該第4のステップにより得られた前記溶接線までの距離の測定値を元に、前記センサヘッドの初期位置と走査範囲を確定する第5のステップを有し、
前記探傷用超音波センサを選択する第6のステップと、
前記第5のステップにより確定された前記センサヘッドの初期位置と走査範囲にて、前記センサヘッドを走査し、前記探傷用超音波センサにより検査を実施する第7のステップとを備えることを特徴とする検査方法。 - 請求項5記載の検査方法において、
前記第1のステップにおいて、検査対象の構造物の設計値によりスキャナに取り付けたセンサヘッドの位置を入力することを特徴とする検査方法。 - 請求項5記載の検査方法において、
前記第1のステップにおいて、検査対象の構造物の設計値によりスキャナに取り付けたセンサヘッドの位置と走査範囲を入力するとともに、
第4のステップに代えて、
前記表面波センサを溶接線と直交する方向に一次元走査することにより溶接線を検知する第4Aのステップと、
前記表面波センサを前記溶接線と平行する方向に一次元走査することにより、溶接線を判別する第4Bのステップとを備え、
前記第5のステップでは、前記第4Aのステップにより得られた前記溶接線までの距離の測定値を元に、前記センサヘッドの初期位置と走査範囲を確定することを特徴とする検査方法。 - 請求項5記載の検査方法において、
前記第1のステップにおいて、スキャナに取り付けたセンサヘッドの位置と走査範囲を入力するとともに、
第4のステップに代えて、
前記表面波センサを溶接線と直交する方向に一次元走査することにより溶接線を検知する第4Aのステップと、
前記表面波センサを前記溶接線と平行する方向に一次元走査することにより、溶接線を判別する第4Bのステップと、
前記センサ初期値側にある溶接線までの距離の測定値を元に、前記センサヘッドを移動し、前記表面波センサを溶接線と直交する方向に一次元走査することにより、奥側にある溶接線を検知する第4Cのステップと、
前記表面波センサを溶接線と平行する方向に一次元走査することにより、前記奥側にある溶接線を判別する第4Dのステップと、
前記第5のステップでは、前記第4Dのステップにより得られた前記奥側にある溶接線までの距離の測定値を元に、センサヘッドの初期位置と走査範囲を確定することを特徴とする検査方法。 - 請求項5記載の検査方法において、
前記探傷用超音波センサとして、請求項1記載の超音波センサを用いることを特徴とする検査方法。 - 探傷用超音波センサと、溶接部検知用の超音波センサとして表面波センサを併せ持つセンサヘッドと、
前記センサヘッドを2次元走査するスキャナと、
前記スキャナによる前記センサヘッドの2次元走査を制御する駆動制御装置と、
前記探傷用超音波センサと、前記溶接部検知用の超音波センサとを選択する切替装置と、
前記探傷用超音波センサにより欠陥の探傷を行い、また、前記溶接部検知用の超音波センサにより溶接部を検知する探傷装置と、
前記切替装置及び前記探傷装置を制御する制御装置と、
前記センサヘッドの各センサにより取得した波形データと前記センサヘッド位置情報を処理するデータ処理装置と、
前記取得した波形および前記データ処理した画像とデータを表示する表示装置とを備えることを特徴とする検査装置。
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