JP2015099164A - Ultrasonic test equipment and ultrasonic flaw detection method - Google Patents

Ultrasonic test equipment and ultrasonic flaw detection method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic test equipment with which the detection result can be obtained with high accuracy even if the surface of an object to be inspected is formed to have complicated shape.SOLUTION: An ultrasonic test equipment has an ultrasonic wave probe 1 for making ultrasonic wave enter an object 2 to be inspected by driving a plurality of ultrasonic wave elements and receiving the reflective ultrasonic wave from the object 2 to be inspected and analysis means 7 for analyzing reception signals receiving the reflective ultrasonic wave by the ultrasonic wave probe 1 and calculates the result of test. The analysis means 7 calculates the result of test by using a transmission route of ultrasonic wave determined based on the surface information of the object 2 to be inspected in which the ultrasonic wave is incident.

Description

本発明は、検査対象の健全性を非破壊で確認するための超音波探傷装置および超音波探
傷方法に関する。
The present invention relates to an ultrasonic flaw detection apparatus and an ultrasonic flaw detection method for confirming the soundness of an inspection object in a nondestructive manner.

一般に超音波探傷技術は、非破壊で検査対象である構造材の健全性を確認することが可
能な技術であり、様々な分野で欠くことができない技術として使用されている。特に、近
年は、検査対象の表面が曲面形状などの複雑形状部が形成された構造物に対しても検査要
求があり、超音波探傷技術への要求が高度化しているのが現状である。
In general, the ultrasonic flaw detection technique is a technique that can confirm the soundness of a structural material that is a non-destructive inspection target, and is used as an indispensable technique in various fields. In particular, in recent years, there is a demand for inspection even for a structure in which a surface to be inspected has a complicated shape portion such as a curved surface shape, and the demand for ultrasonic flaw detection technology is increasing.

その一方で、検査対象の表面に曲面などの複雑な形状が形成されている場合には、超音
波が適切に検査対象物へ入射することができない問題がある。因みに、溶接線およびその
熱影響部においては、溶接の入熱によるひずみや傘折れが生じたり、溶金を盛った後の凸
形状など、設計上は平坦である箇所が曲面などの複雑な形状に形成されてしまうことが多
い。
On the other hand, when a complicated shape such as a curved surface is formed on the surface of the inspection object, there is a problem that ultrasonic waves cannot be incident on the inspection object appropriately. Incidentally, in the weld line and its heat-affected zone, distortion and umbrella breakage due to heat input of welding, convex shape after depositing molten metal, etc., complex parts such as curved surfaces where the design is flat Are often formed.

また、例えば原子力発電プラントや火力発電プラントのノズル管台などに代表される各
種配管や、タービン翼のプラットフォーム部などは、設計上、曲面などの複雑形状に形成
され、検査が困難な箇所も多く存在している。現状において、超音波を検査対象へ入射で
きなかったり、仮に入射することができたとしても目標とする探傷屈折角とならない場合
が生じ得るなどの問題がある。また、フェーズドアレイ(PA)やマトリックスアレイ(
MA)を使用する場合は、各素子の入射位置毎に表面の形状が異なっている場合がある。
In addition, for example, various pipes typified by nozzle nozzles of nuclear power plants and thermal power plants, and platform sections of turbine blades are designed to have complicated shapes such as curved surfaces, and there are many places where inspection is difficult. Existing. Under the present circumstances, there is a problem that an ultrasonic wave cannot be incident on an inspection object, or even if it can be incident, a target flaw detection refraction angle may not be achieved. Also, phased array (PA) and matrix array (
When MA) is used, the shape of the surface may be different for each incident position of each element.

このような問題を解決する手段として、従来では、例えば特許文献1に記載された技術
がある。この技術は、検査対象の表面形状を超音波プローブにより計測し、その計測した
形状に応じてフェーズドアレイ(PA)の送信遅延時間を最適化して検査する方法が記載
されている。
As means for solving such a problem, there is a technique described in Patent Document 1, for example. This technique describes a method of measuring the surface shape of an inspection object with an ultrasonic probe and optimizing the transmission delay time of the phased array (PA) in accordance with the measured shape.

特開2007−170877号公報「超音波探傷装置及び方法」JP 2007-170877 A "Ultrasonic Flaw Detection Apparatus and Method"

超音波による欠陥寸法測定 −非破壊検査の新しい展開− 共立出版発行Ultrasonic defect dimension measurement -New development of nondestructive inspection-

しかしながら、上述した特許文献1に記載された技術は、検査対象の表面形状に応じ、
超音波の遅延時間条件を最適化することしか言及されていない。具体的には、表面形状に
応じて超音波を入射することで、超音波の入射角が変化する問題には対応することが可能
であるものの、探傷結果を表示する際に、この表面形状の影響を考慮せずに探傷結果を表
示させると、実際の探傷位置とは異なる箇所に欠陥の指示エコーが検出されることになる
However, the technique described in Patent Document 1 described above depends on the surface shape of the inspection target,
It only mentions optimizing the ultrasound delay time conditions. Specifically, by entering ultrasonic waves according to the surface shape, it is possible to cope with the problem that the incident angle of the ultrasonic waves changes, but when displaying the flaw detection results, If the flaw detection result is displayed without considering the influence, an instruction echo of a defect is detected at a location different from the actual flaw detection position.

この指示エコーの位置は、別途表面形状の影響を考慮して探傷結果を補正しなければ、
正確な欠陥位置を検知することができず、検出位置の誤差を生じ、精度の低い超音波探傷
しか実施することができない。加えて、上記指示エコーが不明瞭になるなどの問題も生じ
る。
If the position of this indication echo is not corrected for the flaw detection result considering the influence of the surface shape separately,
An accurate defect position cannot be detected, an error in the detected position occurs, and only ultrasonic flaw detection with low accuracy can be performed. In addition, there is a problem that the instruction echo becomes unclear.

本発明は上述した事情を考慮してなされたものであり、検査対象の表面が複雑な形状に
形成された場合でも、精度が高い検出結果が得られる超音波探傷装置および超音波探傷方
法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and provides an ultrasonic flaw detection apparatus and an ultrasonic flaw detection method capable of obtaining a highly accurate detection result even when the surface of an inspection object is formed in a complicated shape. The purpose is to do.

上記目的を達成するために、本発明に係る超音波探傷装置は、複数の超音波素子を駆動
して、超音波プローブと検査対象の位置関係および探傷したい条件に基づき事前に計算さ
れた入射角にて検査対象に超音波を入射し、その検査対象からの反射超音波を受信する超
音波プローブと、前記超音波プローブが反射超音波を受信した受信信号を解析して探傷結
果を算出する解析手段と、を備える超音波探傷装置であって、前記解析手段は、前記超音
波素子による前記超音波の前記事前に計算された入射角とは別途に、前記超音波が入射す
る前記検査対象の表面形状情報に基づいて実際に入射された入射角度を計算し、この実際
に入射された入射角度による前記超音波の伝搬経路を用いて探傷結果を算出することを特
徴とする。
In order to achieve the above object, an ultrasonic flaw detection apparatus according to the present invention drives a plurality of ultrasonic elements, and calculates the incident angle calculated in advance based on the positional relationship between the ultrasonic probe and the inspection object and the condition to be flawed. The ultrasonic probe that injects ultrasonic waves into the inspection object and receives the reflected ultrasonic waves from the inspection object, and the analysis that calculates the flaw detection result by analyzing the reception signal that the ultrasonic probe receives the reflected ultrasonic waves An ultrasonic flaw detection apparatus comprising: the inspection object on which the ultrasonic wave is incident separately from the pre-calculated incident angle of the ultrasonic wave by the ultrasonic element. An incident angle that is actually incident is calculated based on the surface shape information, and a flaw detection result is calculated using the propagation path of the ultrasonic wave according to the incident angle that is actually incident.

また、本発明に係る超音波探傷方法は、超音波プローブの複数の超音波素子を駆動して
、超音波プローブと検査対象の位置関係および探傷したい条件に基づき事前に計算された
事前に計算された入射角にて検査対象に超音波を入射する超音波入射ステップと、前記超
音波入射ステップの後に、前記検査対象からの反射超音波を受信する超音波受信ステップ
と、前記超音波受信ステップの後に、前記超音波プローブが反射超音波を受信した受信信
号を解析して探傷結果を算出する解析ステップと、を含む超音波探傷方法であって、前記
解析ステップは、前記超音波素子による前記超音波の前記事前に計算された入射角とは別
途に、前記超音波が入射する前記検査対象の表面形状情報に基づいて実際に入射された入
射角度を計算し、この実際に入射された入射角度による前記超音波の伝搬経路を用いて探
傷結果を算出することを特徴とする。
In addition, the ultrasonic flaw detection method according to the present invention is calculated in advance by driving a plurality of ultrasonic elements of the ultrasonic probe and calculating in advance based on the positional relationship between the ultrasonic probe and the inspection object and the condition to be flawed. An ultrasonic wave incident step for injecting ultrasonic waves to the inspection object at an incident angle, an ultrasonic wave reception step for receiving reflected ultrasonic waves from the inspection object after the ultrasonic wave incident step, and an ultrasonic wave reception step And an analysis step of calculating a flaw detection result by analyzing a reception signal when the ultrasonic probe receives the reflected ultrasonic wave, wherein the analysis step includes the ultrasonic element using the ultrasonic element. Separately from the pre-calculated incident angle of the sound wave, the incident angle that is actually incident is calculated based on the surface shape information of the inspection object on which the ultrasonic wave is incident. And calculating the flaw detection results by using the ultrasonic wave propagation path due to the incident angle is.

本発明によれば、検査対象の表面が複雑な形状に形成された場合でも、精度が高い検出
結果が得られ、正確な超音波探傷を実施することが可能になる。
According to the present invention, even when the surface to be inspected is formed in a complicated shape, a highly accurate detection result can be obtained, and accurate ultrasonic flaw detection can be performed.

本発明に係る超音波探傷装置の一実施形態を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an embodiment of an ultrasonic flaw detector according to the present invention. 一般的な探傷例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a general flaw detection. 一般的な探傷結果を再構成する例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example which reconfigure | reconstructs a general flaw detection result. 一般的な探傷方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the general flaw detection method. 検査対象の表面が非平面の超音波の伝搬経路を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the propagation path of the ultrasonic wave whose surface to be examined is non-planar. 検査対象の表面形状を考慮しない再構成方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the reconstruction method which does not consider the surface shape of a test object. 検査対象の表面形状を考慮した再構成方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the reconstruction method which considered the surface shape of test object. 表面形状を計測して探傷結果を再構成する場合を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the case where a surface shape is measured and a flaw detection result is reconfigure | reconstructed. 設計データから読み込んだ表面形状に応じて探傷結果を再構成する場合を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the case where a flaw detection result is reconfigure | reconstructed according to the surface shape read from design data. 本実施形態において発振された超音波が検査対象内部で伝播する状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which the ultrasonic wave oscillated in this embodiment propagates inside test object. 検査対象の表面傾きθを用いて実際の入射角と探傷屈折角を算出する場合を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the case where an actual incident angle and a flaw detection refraction angle are calculated using surface inclination (theta) of a test object. 受信信号と検査対象位置情報とを対応付けるためのフローチャートである。6 is a flowchart for associating a received signal with inspection target position information. 検査対象の表面傾きを求めるための説明図である。It is explanatory drawing for calculating | requiring the surface inclination of a test object. 別の方法で検査対象の表面傾きを求めるための説明図である。It is explanatory drawing for calculating | requiring the surface inclination of a test object by another method. 検査対象の表面形状を考慮しない再構成を行った例の画像を示す図である。It is a figure which shows the image of the example which performed the reconstruction which did not consider the surface shape of a test object. 検査対象の表面形状を考慮して再構成を行った例の画像を示す図である。It is a figure which shows the image of the example reconfigure | reconstructed in consideration of the surface shape of a test object. 超音波の強度を音場シミュレーションにて示す図である。It is a figure which shows the intensity | strength of an ultrasonic wave by sound field simulation. 超音波の強度を音場シミュレーションにて示す図である。It is a figure which shows the intensity | strength of an ultrasonic wave by sound field simulation. 表面の曲面形状の影響を考慮せずに再構成した結果の画像を示す図である。It is a figure which shows the image of the result of having reconfigure | reconstructed without considering the influence of the curved surface shape of a surface. 表面の曲面形状の影響を考慮して再構成させた結果の画像を示す図である。It is a figure which shows the image of the result reconfigure | reconstructed in consideration of the influence of the curved surface shape of the surface.

以下に、本発明に係る超音波探傷装置の実施形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of an ultrasonic flaw detector according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

本実施形態における超音波プローブとは、セラミックス製、その複合材料またはそれ以
外の材料で圧電効果により超音波を発生することが可能な圧電素子、高分子フィルムによ
る圧電素子、またはそれ以外の超音波を発生可能な機構と、超音波をダンピングするダン
ピング材と、超音波の送信面に取り付けられた前面板とのいずれかの構成、もしくはそれ
らの組み合わせからなる構成とし、一般的な超音波探触子と称されるものとする。
The ultrasonic probe in the present embodiment refers to a piezoelectric element that can generate ultrasonic waves by a piezoelectric effect using a ceramic, its composite material, or other materials, a piezoelectric element using a polymer film, or other ultrasonic waves. A structure consisting of any of a mechanism capable of generating vibration, a damping material for damping ultrasonic waves, and a front plate attached to an ultrasonic transmission surface, or a combination of these, and a general ultrasonic probe It shall be called a child.

本実施形態では、圧電素子が一次元状に配列された一般的にアレイセンサと呼ばれるも
のを適用した場合について説明するが、二次元状に配列されたマトリックスセンサを適用
してもよい。
In this embodiment, a case where a so-called array sensor in which piezoelectric elements are arranged one-dimensionally is applied will be described. However, a matrix sensor arranged two-dimensionally may be applied.

本実施形態における音響接触媒質は、例えば水、グリセリン、マシン油、アクリルやポ
リスチレンのゲルなどのように超音波を伝播させることが可能な媒質とする。なお、本実
施形態においては、超音波プローブから検査対象へ超音波を入射させる際に音響接触媒質
の記載を省略している場合もある。また、一般的なフェーズドアレイなどの複数の圧電素
子を用いることによって超音波の送受信遅延制御による探傷方法の詳細は、上記非特許文
献1などにより周知技術であるので、その説明を省略する。
The acoustic contact medium in the present embodiment is a medium capable of propagating ultrasonic waves, such as water, glycerin, machine oil, acrylic or polystyrene gel. In the present embodiment, the description of the acoustic contact medium may be omitted when ultrasonic waves are incident on the inspection object from the ultrasonic probe. The details of the flaw detection method using ultrasonic transmission / reception delay control by using a plurality of piezoelectric elements such as a general phased array are well-known techniques described in Non-Patent Document 1 and the like, and thus the description thereof is omitted.

以下、本実施形態に係る超音波探傷装置の具体的な構成について説明する。   Hereinafter, a specific configuration of the ultrasonic flaw detector according to the present embodiment will be described.

図1は本発明に係る超音波探傷装置の一実施形態を示すブロック図である。図2は一般
的な探傷例を示す説明図である。図3は一般的な探傷結果を再構成する例を示す説明図で
ある。図4は一般的な探傷方法を示すフローチャートである。図5は検査対象の表面が非
平面の超音波の伝搬経路を示す説明図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an ultrasonic flaw detector according to the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a general flaw detection example. FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of reconstructing a general flaw detection result. FIG. 4 is a flowchart showing a general flaw detection method. FIG. 5 is an explanatory diagram showing an ultrasonic propagation path whose surface to be inspected is non-planar.

なお、以下の説明では、配管を検査対象とし、その配管の欠陥部分を超音波により探傷
する場合について説明する。また、図1では、配管の中心を一点鎖線で示している。
In the following description, a case will be described in which a pipe is an inspection target and a defective portion of the pipe is flaw-detected by ultrasonic waves. Moreover, in FIG. 1, the center of piping is shown with the dashed-dotted line.

図1に示すように、超音波探傷装置は超音波プローブ1を有する。この超音波プローブ
1は、複数の超音波素子を駆動して検査対象2である配管に音響接触媒質3を通して超音
波を入射し、検査対象2からの反射超音波を受信する。
As shown in FIG. 1, the ultrasonic flaw detector has an ultrasonic probe 1. The ultrasonic probe 1 drives a plurality of ultrasonic elements, enters ultrasonic waves through the acoustic contact medium 3 into a pipe that is the inspection object 2, and receives reflected ultrasonic waves from the inspection object 2.

また、超音波探傷装置は、超音波プローブ1で超音波の送受信を行うための超音波送受
信部4と、この超音波送受信部4で実際に駆動させる超音波素子を制御するための駆動素
子制御部5と、超音波プローブ1で受信した受信信号(超音波信号)を記録するために記
憶手段としての信号記録部6と、この信号記録部6に記録した受信信号を解析して探傷結
果を算出する解析部7と、この解析部7により得られた探傷結果を表示するための表示部
8と、設計段階における検査対象2の表面形状のデータが予め記録されている設計データ
ベース9と、を備える。
Further, the ultrasonic flaw detection apparatus has an ultrasonic transmission / reception unit 4 for transmitting / receiving ultrasonic waves with the ultrasonic probe 1 and a drive element control for controlling an ultrasonic element actually driven by the ultrasonic transmission / reception unit 4. Unit 5, a signal recording unit 6 as a storage means for recording a reception signal (ultrasonic signal) received by the ultrasonic probe 1, and a received signal recorded in the signal recording unit 6 is analyzed to obtain a flaw detection result. An analysis unit 7 to calculate, a display unit 8 for displaying a flaw detection result obtained by the analysis unit 7, and a design database 9 in which data on the surface shape of the inspection object 2 at the design stage are recorded in advance. Prepare.

駆動素子制御部5は、送受信感度を調整する送受信感度調整部5aを備え、複数の超音
波素子のそれぞれを任意の時間で発振するための遅延手段を構成する。信号記録部6は、
駆動素子制御部5で受信した超音波信号を保存する記憶手段を構成する。
The drive element control unit 5 includes a transmission / reception sensitivity adjustment unit 5a that adjusts transmission / reception sensitivity, and constitutes delay means for oscillating each of the plurality of ultrasonic elements at an arbitrary time. The signal recording unit 6
Storage means for storing the ultrasonic signal received by the drive element control unit 5 is configured.

解析部7は、超音波が入射する検査対象2の表面情報に基づいて求めた超音波の伝搬経
路に基づいて探傷結果を算出する解析手段を構成する。すなわち、解析部7は、超音波が
入射する位置の検査対象2の表面と超音波プローブ1との相対角度を用いて超音波の伝搬
経路を求めている。
The analysis unit 7 constitutes an analysis unit that calculates a flaw detection result based on the propagation path of the ultrasonic wave obtained based on the surface information of the inspection object 2 on which the ultrasonic wave is incident. That is, the analysis unit 7 obtains the ultrasonic wave propagation path using the relative angle between the surface of the inspection object 2 at the position where the ultrasonic wave is incident and the ultrasonic probe 1.

なお、図1に示す超音波探傷装置は、複数の圧電素子からなる超音波プローブ1に対し
て遅延時間を付与し送受信の制御を行う機構を備えていれば、他の構成であってもよい。
The ultrasonic flaw detection apparatus shown in FIG. 1 may have another configuration as long as it has a mechanism for providing a delay time to the ultrasonic probe 1 composed of a plurality of piezoelectric elements and controlling transmission and reception. .

次に、図2および図3に基づいて一般的なフェーズドアレイ(PA)を用いた場合の探
傷方法について説明する。
Next, a flaw detection method using a general phased array (PA) will be described with reference to FIGS.

図2に示すように、検査対象2の内部に超音波を任意の探傷屈折角で入射させるため、
フェーズドアレイ(PA)の超音波プローブ1に設けられた複数の超音波素子(以下、圧
電素子ともいう。)に適切な時間遅延を付与して発振させていくことで、超音波の方向や
焦点位置の制御が可能になる。なお、本実施形態では、代表的にリニアスキャン法を適用
した場合について説明するが、その他セクタースキャンなど、種々の探傷方法を用いても
よい。
As shown in FIG. 2, in order to make an ultrasonic wave enter the inspection object 2 at an arbitrary flaw detection refraction angle,
By applying an appropriate time delay to a plurality of ultrasonic elements (hereinafter also referred to as piezoelectric elements) provided in the ultrasonic probe 1 of the phased array (PA), the direction and focus of the ultrasonic waves are oscillated. Position control is possible. In the present embodiment, a case where the linear scan method is applied will be described as a representative. However, various flaw detection methods such as sector scan may be used.

検査対象2に入射された超音波は、検査対象2内部に欠陥などの反射源が存在すると、
超音波が反射、散乱され、その反射波が超音波プローブ1の圧電素子で受信される。この
ようにして得られた超音波波形は、設定した超音波の入射角αと探傷屈折角βに応じて、
電子スキャン方向に画像化することが可能である。この画像化は一般的にB−scanや
S−scanと呼ばれている。この画像化は、図3に示すように探傷時の探傷条件に応じ
た入射角αや探傷屈折角βにより再構成される。なお、以下の実施形態においては、B−
scanを用いて説明する。
When the ultrasonic wave incident on the inspection object 2 has a reflection source such as a defect inside the inspection object 2,
The ultrasonic waves are reflected and scattered, and the reflected waves are received by the piezoelectric element of the ultrasonic probe 1. The ultrasonic waveform obtained in this way depends on the set ultrasonic incident angle α and flaw detection refraction angle β.
It is possible to image in the electronic scan direction. This imaging is generally called B-scan or S-scan. This imaging is reconstructed with the incident angle α and the flaw detection refraction angle β according to the flaw detection conditions at the time of flaw detection as shown in FIG. In the following embodiments, B-
This will be described using scan.

このような一般的な探傷方法を図4に基づいて説明する。   Such a general flaw detection method will be described with reference to FIG.

図4に示すように、検査対象2に対する探傷屈折角βや焦点位置などの探傷条件に基づ
いて遅延時間を算出しておき(ステップS1)、検査対象2のある位置に超音波プローブ
1を設置し(ステップS2)、検査対象2を探傷(ステップS3)した後、探傷屈折角β
に応じて得られた超音波データを再構成し、B−scanを作成(ステップS4)する。
その後、再度検査対象2の検査位置を変更し、ステップS3およびステップS4の処理を
繰り返すことになる。
As shown in FIG. 4, the delay time is calculated based on the flaw detection conditions such as the flaw detection refraction angle β and the focal position with respect to the inspection object 2 (step S1), and the ultrasonic probe 1 is installed at a position where the inspection object 2 exists. (Step S2), and after inspection of the inspection object 2 (step S3), the inspection refraction angle β
The ultrasound data obtained according to the above is reconstructed to create a B-scan (step S4).
Thereafter, the inspection position of the inspection object 2 is changed again, and the processes in steps S3 and S4 are repeated.

しかしながら、例えば検査対象2の表面が、溶接金属の余盛や、研削によりうねり(部
分的な曲面)などが形成されていた場合、あるいはそもそも検査対象2が非平面であった
場合は、図3に示す平面条件と想定した探傷条件で探傷および結果の再構成(ステップS
4)を実施すると、検査結果に誤差が生じる問題がある。
However, for example, when the surface of the inspection object 2 has a weld metal surplus or waviness (partial curved surface) formed by grinding, or when the inspection object 2 is originally non-planar, FIG. Flaw detection and reconstruction of the results under the flaw detection conditions assumed in FIG.
When 4) is performed, there is a problem that an error occurs in the inspection result.

この問題を図5に基づいて説明する。図5は検査対象2の表面にうねりなどの曲面2a
が形成されている場合について検査する場合である。ここで、探傷条件が図2に示すよう
に平面の条件で計算されていた場合、超音波プローブ1のどの位置からも入射角αにより
探傷されることになる。そのため、検査対象2の表面が曲面2aに形成されている箇所に
入射する場合、スネルの法則から探傷屈折角βが固定されず、入射位置に応じて様々な変
化を生じる。したがって、超音波受信信号に基づいて再構成を行う際は、検査対象2の表
面形状を考慮しなければ、再構成の条件の探傷屈折角βと実際の探傷屈折角βが異なって
しまい、実際の超音波の伝搬経路と異なる条件で再構成を行ってしまうことになる。
This problem will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a curved surface 2 a such as a wave on the surface of the inspection object 2.
It is a case where it inspects about the case where is formed. Here, when the flaw detection conditions are calculated under the condition of a plane as shown in FIG. 2, flaw detection is performed from any position of the ultrasonic probe 1 with the incident angle α. Therefore, when the surface of the inspection object 2 is incident on the portion formed on the curved surface 2a, the flaw detection refraction angle β is not fixed due to Snell's law, and various changes occur depending on the incident position. Therefore, when reconstruction is performed based on the ultrasonic wave reception signal, unless the surface shape of the inspection object 2 is taken into consideration, the flaw detection refraction angle β of the reconstruction condition is different from the actual flaw detection refraction angle β. Therefore, reconstruction is performed under conditions different from those of the ultrasonic wave propagation path.

この点について、図6および図7を用いてさらに詳細に説明する。   This point will be described in more detail with reference to FIGS.

図6は検査対象の表面形状を考慮しない再構成方法を示す説明図である。図7は検査対
象の表面形状を考慮した再構成方法を示す説明図である。具体的に、図6および図7は、
それぞれ探傷結果をB−scan表示する際に、再構成の計算に用いる超音波の伝搬経路
を示している。図6は検査対象2の表面形状を考慮していない例を示し、図7は検査対象
の表面形状を考慮した例を示している。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a reconstruction method that does not consider the surface shape of the inspection object. FIG. 7 is an explanatory diagram showing a reconstruction method in consideration of the surface shape of the inspection object. Specifically, FIG. 6 and FIG.
Each of the flaw detection results is shown in B-scan, and the ultrasonic wave propagation path used for reconstruction calculation is shown. FIG. 6 shows an example in which the surface shape of the inspection object 2 is not considered, and FIG. 7 shows an example in which the surface shape of the inspection object is considered.

図6に示す例は、あくまでも平面形状を想定した超音波伝搬経路となっており、実際の
検査対象2内部の探傷屈折角βは反映されずに再構成される。すなわち、実際とは異なる
超音波伝搬経路を用いて再構成されるため、再構成で得られた欠陥位置などが、実際に検
査対象2に生じている欠陥の位置に対して誤差を生じてしまう。
The example shown in FIG. 6 is an ultrasonic wave propagation path that assumes a planar shape to the last, and is reconfigured without reflecting the actual flaw detection refraction angle β in the inspection object 2. That is, since reconstruction is performed using an ultrasonic propagation path different from the actual one, the defect position obtained by the reconstruction causes an error with respect to the position of the defect actually occurring in the inspection object 2. .

これに対して、図7に示すように、検査対象2の実際の表面形状を考慮した超音波の伝
搬経路(すなわち、実際の超音波の伝搬経路)を用いて再構成を行えば、上述したような
誤差は生じない。したがって、図7に示す超音波の伝搬経路は、検査対象2の表面形状、
入射角αから探傷屈折角βを算出して求めることが可能である。
On the other hand, as shown in FIG. 7, if reconstruction is performed using an ultrasonic propagation path that takes into account the actual surface shape of the inspection object 2 (that is, an actual ultrasonic propagation path), Such an error does not occur. Accordingly, the propagation path of the ultrasonic wave shown in FIG.
The flaw detection refraction angle β can be calculated from the incident angle α.

このように本実施形態では、入射点の各位置で探傷屈折角βを計算し、その角度に応じ
て探傷結果を再構成することで、実際の超音波探傷の結果を反映し、位置誤差などがない
検査が可能になる。
As described above, in the present embodiment, the flaw detection refraction angle β is calculated at each position of the incident point, and the flaw detection result is reconstructed according to the angle, thereby reflecting the actual ultrasonic flaw detection result, the position error, etc. This makes it possible to perform inspections without any problems.

次に、検査対象2の表面形状を考慮して探傷結果を再構成する場合の2つの処理を図8
および図9に基づいて説明する。
Next, two processes for reconstructing the flaw detection result in consideration of the surface shape of the inspection object 2 are shown in FIG.
A description will be given with reference to FIG.

図8は表面形状を計測して探傷結果を再構成する場合を示すフローチャートである。図
9は設計データから読み込んだ表面形状に応じて探傷結果を再構成する場合を示すフロー
チャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing a case where the surface shape is measured to reconstruct the flaw detection result. FIG. 9 is a flowchart showing a case where the flaw detection result is reconstructed according to the surface shape read from the design data.

図8において、ステップS11では、超音波プローブ1を検査対象2に音響接触媒質3
を介して設置して検査対象2を走査する。次いで、ステップS12では、検査対象2の表
面形状を計測する。そして、超音波プローブ1により超音波探傷処理を実行(ステップS
13)した後、ステップS12で計測した検査対象2の表面形状に応じた探傷結果の再構
成処理を行う(ステップS14)。
In FIG. 8, in step S <b> 11, the ultrasonic probe 1 is placed on the inspection object 2 and the acoustic contact medium 3.
The inspection object 2 is scanned by installing via Next, in step S12, the surface shape of the inspection object 2 is measured. Then, ultrasonic flaw detection processing is executed by the ultrasonic probe 1 (step S).
13) After that, a reconstruction process of the flaw detection result according to the surface shape of the inspection object 2 measured in step S12 is performed (step S14).

図9において、ステップS21では、超音波プローブ1を検査対象2に音響接触媒質3
を介して設置して検査対象2を走査する。次いで、ステップS22では、超音波プローブ
1により超音波探傷処理を実行する。そして、設計データベース9に予め記録されている
検査対象2の表面形状を読み込む処理(ステップS23)を実行した後、その表面形状に
応じた探傷結果の再構成処理を行う(ステップS24)。
In FIG. 9, in step S <b> 21, the ultrasonic probe 1 is placed on the inspection object 2 and the acoustic contact medium 3.
The inspection object 2 is scanned by installing via Next, in step S <b> 22, ultrasonic flaw detection processing is executed by the ultrasonic probe 1. And after performing the process (step S23) which reads the surface shape of the test object 2 previously recorded on the design database 9, the reconstruction process of the flaw detection result according to the surface shape is performed (step S24).

次に、図10〜図12を用いて探傷屈折角βの算出方法について説明する。   Next, a method for calculating the flaw detection refraction angle β will be described with reference to FIGS.

図10は本実施形態において発振された超音波が検査対象内部で伝播する状態を示す説
明図である。図11は検査対象の表面傾きθを用いて実際の入射角と探傷屈折角を算出す
る場合を示す説明図である。図12は受信信号と検査対象位置情報とを対応付けるための
フローチャートである。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a state in which the ultrasonic wave oscillated in the present embodiment propagates inside the inspection object. FIG. 11 is an explanatory diagram showing a case where the actual incident angle and flaw detection refraction angle are calculated using the surface inclination θ of the inspection object. FIG. 12 is a flowchart for associating the received signal with the inspection target position information.

図10に示すように、同時送信する素子の中心位置Emから、超音波プローブ1と検査
対象2との位置関係および探傷したい条件(超音波の検査対象2内部での伝播方向、超音
波をフォーカスする位置などの情報)により事前に計算された入射角αiにて音響接触媒
質3を伝播し、検査対象2表面に到達する。なお、入射角αiとは、図6および図7に示
した入射角αに相当するものであり、換言すれば超音波プローブ1から検査対象2へ超音
波を送信する角度である。表面形状が平面でない場合には、入射角αiは、実際の入射角
度とは異なる。ここで、素子の中心位置Emは、超音波素子の位置情報であり、入射角α
iは、超音波の送信角度である。
As shown in FIG. 10, the positional relationship between the ultrasonic probe 1 and the inspection object 2 and the condition for flaw detection (the propagation direction of the ultrasonic wave inside the inspection object 2 and the ultrasonic wave are focused from the center position Em of the simultaneously transmitting elements. And the acoustic contact medium 3 is propagated at the incident angle αi calculated in advance by the information), and reaches the surface of the inspection object 2. The incident angle αi corresponds to the incident angle α shown in FIGS. 6 and 7, in other words, an angle at which ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic probe 1 to the inspection object 2. When the surface shape is not flat, the incident angle αi is different from the actual incident angle. Here, the center position Em of the element is position information of the ultrasonic element, and the incident angle α
i is an ultrasonic transmission angle.

図10および図12に示すように、まず、事前に検査対象2の表面形状を計測した結果
、または設計データベース9に予め記録されている設計情報に基づいて、検査対象2の表
面に座標S1〜Snの情報を設定する。なお、本実施形態は、フェーズドアレイ探触子を
用いた場合について説明するので、各座標情報は二次元(S(x,z))であるが、マト
リックスアレイ探触子を用いる場合は、三次元(S(x,y,z))で設定する。(ステップS
31)
次いで、超音波素子の中心位置Emと、各超音波素子から送信する超音波の入射角αi
とから、超音波素子の中心位置Emから送信される超音波の入射位置(以下、入射点とも
いう。)Sm(x,z)を計算することが可能である。(ステップS32)
ここで、図11に示すように入射位置Sm(x,z)の座標における検査対象の表面傾
きθを用いることで、実際の入射角αmと実際の探傷屈折角βmを、スネルの法則から算
出することが可能である。なお、表面傾きθは、平面と仮定された検査対象2の表面に対
する傾きであり、換言すれば、超音波入射位置における実際の検査対象2の表面と超音波
プローブ1との相対角度である。なお、表面傾きθの算出方法については後述する。(ス
テップS33,S34,S35)
この結果、送信される超音波素子の中心位置Emから入射位置Smまでの伝播距離Em
Sm、入射位置Smから検査対象2内のある位置SmMm(x,z)、および検査対象2
内での超音波の伝搬方向が分かるため、実際の超音波の伝搬経路を求めることができる。
As shown in FIGS. 10 and 12, first, coordinates S1 to S1 are formed on the surface of the inspection object 2 based on the result of measuring the surface shape of the inspection object 2 in advance or design information recorded in advance in the design database 9. Information on Sn is set. In addition, since this embodiment demonstrates the case where a phased array probe is used, each coordinate information is two-dimensional (S (x, z)), but when using a matrix array probe, it is tertiary. Set in the original (S (x, y, z)). (Step S
31)
Next, the center position Em of the ultrasonic element and the incident angle αi of the ultrasonic wave transmitted from each ultrasonic element
From this, it is possible to calculate the incident position (hereinafter also referred to as the incident point) Sm (x, z) of the ultrasonic wave transmitted from the center position Em of the ultrasonic element. (Step S32)
Here, as shown in FIG. 11, by using the surface inclination θ of the inspection object at the coordinates of the incident position Sm (x, z), the actual incident angle αm and the actual flaw detection refraction angle βm are calculated from Snell's law. Is possible. Note that the surface inclination θ is an inclination with respect to the surface of the inspection object 2 assumed to be a plane, in other words, a relative angle between the actual surface of the inspection object 2 and the ultrasonic probe 1 at the ultrasonic incident position. A method for calculating the surface inclination θ will be described later. (Steps S33, S34, S35)
As a result, the propagation distance Em from the center position Em of the transmitted ultrasonic element to the incident position Sm
Sm, a position Smmm (x, z) in the inspection object 2 from the incident position Sm, and the inspection object 2
Since the propagation direction of the ultrasonic wave can be known, the actual propagation path of the ultrasonic wave can be obtained.

そして、音響接触媒質3と検査対象2のそれぞれの音速は既知であることから、素子の
中心位置Emから超音波を送信して受信した超音波信号Umのデータにおいて、超音波信
号の各時間が検査対象内部のどこの位置に対応しているかを算出することが可能となる。
なお、図示は省略するが、超音波信号Umとは縦軸に信号振幅、横軸に時間をとった信号
波形である。(ステップS36)
この一連の処理を、超音波探傷を行う全素子位置について繰り返し実行することにより
、検査対象2の表面形状を考慮した再構成を行うことが可能である。
Since the sound velocity of each of the acoustic contact medium 3 and the inspection object 2 is known, in the data of the ultrasonic signal Um transmitted and received from the element center position Em, each time of the ultrasonic signal is measured. It is possible to calculate which position in the inspection object corresponds to.
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the ultrasonic signal Um is a signal waveform which took signal amplitude on the vertical axis and time on the horizontal axis. (Step S36)
By repetitively executing this series of processes for all element positions where ultrasonic flaw detection is performed, reconstruction in consideration of the surface shape of the inspection object 2 can be performed.

次に、上述した座標Smにおける検査対象2の表面傾きθを求める方法について説明す
る。図13は検査対象の表面傾きを求めるための説明図である。図14は別の方法で検査
対象の表面傾きを求めるための説明図である。この表面傾きθは、超音波プローブ1と検
査対象2との相対角度である。
Next, a method for obtaining the surface inclination θ of the inspection object 2 at the coordinate Sm described above will be described. FIG. 13 is an explanatory diagram for obtaining the surface inclination of the inspection object. FIG. 14 is an explanatory diagram for obtaining the surface inclination of the inspection object by another method. This surface inclination θ is a relative angle between the ultrasonic probe 1 and the inspection object 2.

図13に示すように、上記の超音波の入射点Smにおける表面傾きθは、超音波の入射
点Smに隣接した座標点Sm−1と座標点Sm+1から算出することが可能である。また
、隣接している座標ではなく、超音波の入射点Smからa離れた座標点Sm−aと座標点
Sm+aを用いて算出することも可能である。
As shown in FIG. 13, the surface inclination θ at the ultrasonic incident point Sm can be calculated from the coordinate point Sm−1 and the coordinate point Sm + 1 adjacent to the ultrasonic incident point Sm. It is also possible to calculate using the coordinate point Sm-a and the coordinate point Sm + a apart from the ultrasonic incident point Sm, not the adjacent coordinates.

さらに、座標点Sm−aから座標点Sm+aまでの各点を利用し、各点を通るように最
小二乗法などの手法により直線近似することで傾きを求める手法も可能である。また、図
14に示すように、形状計測結果にノイズが生じている場合もあるため、座標点Sm−a
から座標点Sm+aまでの複数点のうち、ばらつきの大きいデータ点を除去して表面傾き
θを算出するようにしてもよい。
Further, it is also possible to use a method of obtaining the inclination by using each point from the coordinate point Sm-a to the coordinate point Sm + a and performing linear approximation by a method such as a least square method so as to pass through each point. Further, as shown in FIG. 14, since there may be noise in the shape measurement result, the coordinate point Sm-a
The surface inclination θ may be calculated by removing data points having large variations among a plurality of points from the coordinate point Sm + a to the coordinate point Sm + a.

なお、上述した超音波素子の中心位置Emと検査対象2内のある位置SmMmの位置か
ら入射点Smを特定する際に、表面形状関数Sの各位置における表面傾きθを先に計算し
、中心位置Emと検査対象2内のある位置SmMmの位置に対して座標S1から座標Sn
までスネルの法則で計算し、計算結果の絶対値が最小となる値を中心位置Emと検査対象
2内のある位置SmMmの位置関係における入射点Smとする計算も可能である。
When the incident point Sm is specified from the center position Em of the ultrasonic element and the position Smmm in the inspection object 2, the surface inclination θ at each position of the surface shape function S is calculated first, The coordinates Sn to the coordinates Sn with respect to the position Em and a position Smmm in the inspection object 2
It is also possible to calculate by the Snell's law, and to calculate the value at which the absolute value of the calculation result is the minimum as the incident point Sm in the positional relationship between the center position Em and a certain position Smmm in the inspection object 2.

また、図10に示す探傷結果再構成領域M(x,z)の作成には、超音波信号Umから
探傷結果Mへの位置を計算する場合と、探傷結果Mの座標点から、各座標に対応する超音
波信号Umの位置を算出する方法の両方を適用することができる。
Further, the flaw detection result reconstruction area M (x, z) shown in FIG. 10 is created by calculating the position from the ultrasonic signal Um to the flaw detection result M and from the coordinate point of the flaw detection result M to each coordinate. Both methods of calculating the position of the corresponding ultrasonic signal Um can be applied.

次に、実際に欠陥を付与した試験体に対して探傷を行い、得られた探傷信号について再
構成を行った結果を用いて、表面形状を考慮しない再構成と表面形状を考慮した再構成に
ついて比較して説明する。検査対象2の表面形状を考慮しない再構成を行った例を図15
に、検査対象2の表面形状を考慮して再構成を行った例を図16に示す。これらの例では
、超音波が検査対象2の探傷面に存する曲面(うねり)2aから検査対象2に付与された
欠陥に送信される条件で探傷を行っている。
Next, with regard to the reconstruction that does not consider the surface shape and the reconstruction that considers the surface shape, using the result of performing the flaw detection on the specimen to which the defect was actually given and reconstructing the obtained flaw detection signal Comparison will be described. FIG. 15 shows an example in which reconstruction is performed without considering the surface shape of the inspection object 2.
FIG. 16 shows an example in which reconstruction is performed in consideration of the surface shape of the inspection object 2. In these examples, flaw detection is performed under the condition that ultrasonic waves are transmitted from the curved surface (waviness) 2 a existing on the flaw detection surface of the inspection object 2 to the defect given to the inspection object 2.

図15は、平面に45度で超音波を入射させる条件でうねりを持つ検査対象2に対して
探傷し、探傷した結果を表面の曲面形状の影響を考慮せずに再構成した結果を示す。
FIG. 15 shows a result of flaw detection performed on the inspection object 2 having a swell under the condition that ultrasonic waves are incident on a plane at 45 degrees, and the flaw detection result is reconstructed without considering the influence of the curved surface shape.

図15に示した例では、コーナーエコー部(検査対象2の探傷面と反対側に生じている
欠陥開口部からのエコー)を示すピークが、探傷面と反対側の面よりも内側に位置してい
ることが分かる。また、欠陥の端部エコー(欠陥の検査対象内部側の端部からのエコー)
は、明確なピークを示していない。
In the example shown in FIG. 15, the peak indicating the corner echo portion (echo from the defect opening portion on the opposite side of the inspection surface of the inspection object 2) is located on the inner side of the surface opposite to the inspection surface. I understand that In addition, the defect end echo (echo from the end on the inner side of the defect inspection target)
Does not show a clear peak.

これに対して、図16に示した例では、コーナーエコー部のピークが探傷面と反対側の
面上に位置していることが分かる。また、端部エコーも明確なピークを示している。
On the other hand, in the example shown in FIG. 16, it can be seen that the peak of the corner echo portion is located on the surface opposite to the flaw detection surface. Also, the end echo shows a clear peak.

さらに、図15と図16とを比較すると、図15に示す例では欠陥位置の紙面において
左側の欠陥等が存在しない位置に、エコーを示す領域が現れてしまっていることが分かる
Further, comparing FIG. 15 with FIG. 16, it can be seen that in the example shown in FIG. 15, a region showing an echo appears at a position where no defect or the like on the left side exists on the paper surface of the defect position.

このように、表面形状を考慮しない再構成では、曲面の影響を受ける検査対象2の内部
に付与された欠陥のコーナーエコーおよび端部エコーの指示が不明瞭、かつ指示の位置が
実際に付与されている欠陥位置に対して誤差を生じていることが分かる。
As described above, in the reconstruction without considering the surface shape, the indication of the corner echo and the end echo of the defect given to the inside of the inspection object 2 affected by the curved surface is unclear and the position of the indication is actually given. It can be seen that an error is generated with respect to the defect position.

これに対して、表面の曲面形状の影響を考慮した再構成結果では、欠陥のコーナーエコ
ーおよび端部エコーの指示が図15に比べて明瞭に示されており、欠陥の指示位置も正確
であることが判明した。
On the other hand, in the reconstruction result in consideration of the influence of the curved surface shape of the surface, the indication of the corner echo and the end echo of the defect is clearly shown as compared with FIG. 15, and the indication position of the defect is also accurate. It has been found.

ところで、上述した本実施形態において、検査対象2へ入射する超音波が位置により探
傷屈折角βが変化する問題がある。また、例えば、図10〜図14に示すような検査対象
2の表面の曲率が大きい場合、探傷屈折角βが大きく変化するため、検査すべき領域に超
音波を入射することができない問題がある。
By the way, in this embodiment mentioned above, there exists a problem that the flaw detection refraction angle (beta) changes with the positions of the ultrasonic wave which injects into the test object 2. FIG. Further, for example, when the curvature of the surface of the inspection object 2 as shown in FIGS. 10 to 14 is large, the flaw detection refraction angle β greatly changes, and thus there is a problem that ultrasonic waves cannot be incident on the region to be inspected. .

図17および図18は、検査対象が平面の場合に探傷屈折角βが45度、検査対象厚さ
tに対して3/4tで超音波の焦点が形成される条件で計算された超音波プローブ1の送
信遅延条件にて曲面へ超音波を入射した場合の超音波の強度を音場シミュレーションにて
示した結果である。
17 and 18 show an ultrasonic probe calculated under the condition that the flaw detection refraction angle β is 45 degrees and the ultrasonic focus is formed at 3 / 4t with respect to the inspection object thickness t when the inspection object is a plane. It is the result which showed the intensity | strength of the ultrasonic wave at the time of injecting an ultrasonic wave into a curved surface on 1 transmission delay conditions by sound field simulation.

図17に示すように、平面部の一部から超音波が検査対象2の内部へ入射しているもの
の、曲面からは超音波が的確に入射することができていないことを確認することができる
。一方、図18に示すように曲面に対応した送信の遅延条件にて超音波を入射した場合、
曲面からも超音波が検査対象2内へ入射されることが確認できる。
As shown in FIG. 17, it is possible to confirm that the ultrasonic waves are not accurately incident from the curved surface although the ultrasonic waves are incident on the inside of the inspection object 2 from a part of the flat surface portion. . On the other hand, when an ultrasonic wave is incident under a transmission delay condition corresponding to a curved surface as shown in FIG.
It can be confirmed that ultrasonic waves are also incident into the inspection object 2 from the curved surface.

このように、検査対象2の表面形状に応じて検査対象2内部の探傷条件が同等となるよ
うに、各位置における入射角を制御することにより、検査対象2内部の探傷条件が一定と
なり、また探傷することができなかった位置へ超音波を入射することが可能になる。
In this way, the flaw detection conditions inside the inspection object 2 are made constant by controlling the incident angle at each position so that the flaw detection conditions inside the inspection object 2 are equivalent according to the surface shape of the inspection object 2. An ultrasonic wave can be incident on a position where the flaw cannot be detected.

本実施形態においても、前述の通り探傷結果を再構成する場合には、表面形状に応じた
再構成を実施する必要がある。例えば、図19には、曲面の形状を考慮して超音波の送信
のための遅延時間条件を計算し、探傷した結果を表面の曲面形状の影響を考慮せずに再構
成した結果を示す。
Also in the present embodiment, when the flaw detection result is reconstructed as described above, it is necessary to perform reconstruction according to the surface shape. For example, FIG. 19 shows a result of calculating a delay time condition for ultrasonic transmission in consideration of the shape of a curved surface and reconstructing the flaw detection result without considering the influence of the curved surface shape of the surface.

図19によれば、コーナーエコー部が曲面の影響を受ける位置となるが、コーナーエコ
ーの指示が円弧状に間延びしていること、およびピークの指示位置が実際のコーナー位置
より若干ずれが生じていることが確認できる。
According to FIG. 19, the corner echo portion is a position affected by the curved surface, but the instruction of the corner echo extends in an arc shape, and the peak indication position slightly deviates from the actual corner position. It can be confirmed.

一方、表面の曲面形状の影響を考慮し、再構成させた結果を図20に示す。コーナーエ
コー指示が図19に比べて明瞭化し、ピークの指示位置の誤差も解消されていることが確
認できる。また、欠陥位置も、実際に付与している欠陥位置と同等の位置になる。
On the other hand, FIG. 20 shows the result of reconstruction in consideration of the influence of the curved surface shape. It can be confirmed that the corner echo instruction is clarified as compared with FIG. 19, and the error of the peak instruction position is also eliminated. The defect position is also equivalent to the defect position that is actually given.

このように本実施形態によれば、探傷結果を検査対象2の表面形状に応じて再構成する
ことで、複雑な形状に形成された検査対象2の表面に対して、検出精度が高い超音波探傷
装置および超音波探傷方法を提供することが可能になる。その結果、正確な超音波探傷を
実施することが可能になり、装置の信頼性を向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, an ultrasonic wave with high detection accuracy is obtained for the surface of the inspection object 2 formed in a complicated shape by reconstructing the flaw detection result according to the surface shape of the inspection object 2. It becomes possible to provide a flaw detection apparatus and an ultrasonic flaw detection method. As a result, accurate ultrasonic flaw detection can be performed, and the reliability of the apparatus can be improved.

なお、本実施形態は、表面形状を考慮しない送信遅延条件で探傷した場合だけでなく、
形状を考慮した送信遅延条件により探傷した場合にも適用することが可能である。また、
上記実施形態では、検査対象2が非平面形状について説明してきたが、検査対象が平面で
あるが、超音波プローブ1と検査対象2の位置関係が非平行である場合や、その位置関係
が平行であるが超音波プローブ1から検査対象2の表面までの距離の設置誤差の影響を可
能な限り除去して正確な計測を行いたい場合などにも有効である。すなわち、検査対象2
の表面の超音波が入射する位置における表面形状、相対角度などの表面情報を用いた再構
成により、探傷精度を向上することが可能である。
In addition, this embodiment is not only when flaw detection is performed under a transmission delay condition that does not consider the surface shape,
The present invention can also be applied to a case where flaw detection is performed under a transmission delay condition in consideration of the shape. Also,
In the above embodiment, the inspection object 2 has been described with respect to a non-planar shape. However, the inspection object is a flat surface, but the positional relationship between the ultrasonic probe 1 and the inspection object 2 is non-parallel or the positional relationship is parallel. However, it is also effective when it is desired to perform accurate measurement by removing the influence of the installation error of the distance from the ultrasonic probe 1 to the surface of the inspection object 2 as much as possible. That is, inspection object 2
It is possible to improve the flaw detection accuracy by reconstruction using surface information such as the surface shape and relative angle at the position where ultrasonic waves are incident on the surface.

さらに、以上のように本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、単なる例とし
て提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形
態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々の省略、置き換え、変更することができる。
Furthermore, although the embodiment of the present invention has been described as described above, this embodiment is presented only as an example, and is not intended to limit the scope of the invention. The novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention.

例えば、上述の実施形態では、表面形状の情報を得るにあたり、設計データから取得す
るか、検査中に表面形状を計測することとして説明したが、検査前に予め計測しておくこ
ととしてもよい。
For example, in the above-described embodiment, it has been described that the surface shape information is acquired from the design data or the surface shape is measured during the inspection, but may be measured in advance before the inspection.

また、上述の実施形態においては、入射点Smを、素子の中心位置Em、超音波の入射
角αiを用いて特定するものとしたが、例えば表面座標Sの各位置における表面傾きθを
先に計算し、中心位置Emと検査対象2内のある位置SmMmに対して座標S1から座標
Snまでスネルの法則で計算し、計算結果の絶対値が最小となる値をEmとSmMmの位
置関係における入射点Smとする計算も可能である。
In the above-described embodiment, the incident point Sm is specified using the center position Em of the element and the incident angle αi of the ultrasonic wave. For example, the surface inclination θ at each position of the surface coordinate S is first determined. Calculation is performed according to Snell's law from the coordinates S1 to the coordinates Sn with respect to the center position Em and a certain position Smmm in the inspection object 2, and the value that minimizes the absolute value of the calculation result is incident in the positional relationship between Em and Smmm Calculation with the point Sm is also possible.

ここで、計算結果が0となる座標が真の入射点であるが、各座標Sの設定数によっては
、真の入射点に座標が設定されない場合もあるので、真の入射点に最も近い座標である値
が最小となる座標Sを、入射位置として採用するようにしてもよい。
Here, the coordinate where the calculation result is 0 is a true incident point, but depending on the number of coordinates S set, the coordinate may not be set at the true incident point. The coordinate S that minimizes the value may be adopted as the incident position.

これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲
に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…超音波プローブ
2…検査対象
3…音響接触媒質
4…超音波送受信部
5…駆動素子制御部(遅延手段)
6…信号記録部(記憶手段)
7…解析部(解析手段)
8…表示部
9…設計データベース
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultrasonic probe 2 ... Test object 3 ... Acoustic contact medium 4 ... Ultrasonic transmission / reception part 5 ... Drive element control part (delay means)
6 ... Signal recording section (storage means)
7. Analysis unit (analysis means)
8 ... Display 9 ... Design database

Claims (2)

複数の超音波素子を駆動して、超音波プローブと検査対象の位置関係および探傷したい
条件に基づき事前に計算された入射角にて検査対象に超音波を入射し、その検査対象から
の反射超音波を受信する超音波プローブと、
前記超音波プローブが反射超音波を受信した受信信号を解析して探傷結果を算出する解
析手段と、を備える超音波探傷装置であって、
前記解析手段は、前記超音波素子による前記超音波の前記事前に計算された入射角とは
別途に、前記超音波が入射する前記検査対象の表面形状情報に基づいて実際に入射された
入射角度を計算し、この実際に入射された入射角度による前記超音波の伝搬経路を用いて
探傷結果を算出することを特徴とする超音波探傷装置。
By driving multiple ultrasonic elements, ultrasonic waves are incident on the inspection object at an incident angle calculated in advance based on the positional relationship between the ultrasonic probe and the inspection object and the conditions to be detected, and the reflected ultrasound from the inspection object is reflected. An ultrasonic probe for receiving sound waves;
An ultrasonic flaw detection apparatus comprising: analysis means for analyzing a reception signal when the ultrasonic probe receives reflected ultrasonic waves and calculating a flaw detection result;
In addition to the pre-calculated incident angle of the ultrasonic wave by the ultrasonic element, the analyzing means is incident on the basis of the surface shape information of the inspection object on which the ultrasonic wave is incident. An ultrasonic flaw detector which calculates an angle and calculates a flaw detection result using the propagation path of the ultrasonic wave according to the actually incident angle.
超音波プローブの複数の超音波素子を駆動して、超音波プローブと検査対象の位置関係
および探傷したい条件に基づき事前に計算された事前に計算された入射角にて検査対象に
超音波を入射する超音波入射ステップと、
前記超音波入射ステップの後に、前記検査対象からの反射超音波を受信する超音波受信
ステップと、
前記超音波受信ステップの後に、前記超音波プローブが反射超音波を受信した受信信号
を解析して探傷結果を算出する解析ステップと、を含む超音波探傷方法であって、
前記解析ステップは、前記超音波素子による前記超音波の前記事前に計算された入射角
とは別途に、前記超音波が入射する前記検査対象の表面形状情報に基づいて実際に入射さ
れた入射角度を計算し、この実際に入射された入射角度による前記超音波の伝搬経路を用
いて探傷結果を算出することを特徴とする超音波探傷方法。
By driving multiple ultrasonic elements of the ultrasonic probe, the ultrasonic wave is incident on the inspection object at the pre-calculated incident angle calculated in advance based on the positional relationship between the ultrasonic probe and the inspection object and the condition to be detected. An ultrasonic incident step,
After the ultrasonic wave incident step, an ultrasonic wave receiving step of receiving reflected ultrasonic waves from the inspection object;
After the ultrasonic reception step, an analysis step of calculating a flaw detection result by analyzing a reception signal when the ultrasonic probe receives reflected ultrasonic waves, and an ultrasonic flaw detection method comprising:
In the analysis step, the incident light that is actually incident based on the surface shape information of the inspection object on which the ultrasonic wave is incident, separately from the pre-calculated incident angle of the ultrasonic wave by the ultrasonic element. An ultrasonic flaw detection method characterized by calculating an angle and calculating a flaw detection result using the propagation path of the ultrasonic wave according to the actually incident angle.
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