JP2017517755A - Ultrasonic method for flaw inspection with differential compensation of the disturbing factor - Google Patents

Ultrasonic method for flaw inspection with differential compensation of the disturbing factor Download PDF

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アレクセイ ミハイロビチ カシン,
アレクセイ ミハイロビチ カシン,
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カシン, アレクセイ ミハイロビチKASHIN, Aleksey Mihaylovich
カシン, アレクセイ ミハイロビチKASHIN, Aleksey Mihaylovich
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids

Abstract

妨害因子の影響(効果)の差動補償を有する超音波探傷走査検査方法は、欠陥検視的検査に関する。 Ultrasonic flaw scan test method with the differential compensation for the influence of disturbing factors (effect) relates defect postmortem examination. その方法は、透過法のための第1の測定チャネル及び第2の測定チャネルを形成する工程を含む。 The method includes forming a first measurement channel and a second measuring channel for the transmission method. 両方のチャネルは、同一の電子音響経路の性質を有する。 Both channels have the properties of the same electronic acoustic path. 探傷器探触子システムを移動させて、試験体を音響学的に走査する。 By moving the test instrument probe system, to scan the specimen acoustically. 第2の測定チャネルは、運動軸に沿って、第1のチャネルから空間的に離間される。 The second measurement channel, along the axis of motion, is spatially separated from the first channel. チャネル出力からの信号の処理は、差動信号を算出する工程を含む。 Processing of the signals from the channel output comprises a step of calculating a differential signal. 探傷器は、超音波発生器/受信器のペアと、データ処理装置とを備える。 Sagukizuki comprises a pair of ultrasonic generator / receiver, and a data processing device. 受信器の出力は、データ処理装置の入力に接続される。 The output of the receiver is connected to the input of the data processor. この際には、発生器と受信器は、一列に配置される。 At this time, the generator and the receiver are arranged in a row. データ処理装置は、差動信号を算出する機能を有する。 The data processing device has a function of calculating a differential signal. 本発明は、走査中、制御可能な欠陥に対して選択的である探傷器の能力を向上させることができる。 The present invention, during the scan, it is possible to improve the ability of the flaw detector is selective for controllable defects. 本発明は、高感度を維持しつつ、高速超音波探傷検査中の探傷器の誤検出の数を減らすことができる。 The present invention, while maintaining high sensitivity, it is possible to reduce the number of false positives flaw detector of the high-speed ultrasonic flaw during inspection.
【選択図】図11 .The 11

Description

本発明品は、圧延板や圧延条鋼を含む線状体用の超音波探傷検査機に関係する。 The product of the present invention relates to ultrasonic testing machine for linear body comprising a rolled sheet and rolling long products. 技術解法は、供用期間中、軌道の軌条を高速的に検査するために使用することができる。 Technical solution during service period, can be used to inspect the track of the railway fast manner.

現在、超音波の振幅減衰検出に基づく透過法の超音波探傷検査が欠陥用に広く使われている(例えば、アリョシン、ベールイ、ヴォピルキンなど、金属の音響検査方法、モスクワ:マシノストロエニエ出版社、1989、94ー96ページ)。 Currently, ultrasonic testing of a transmission method based on the amplitude attenuation detection of the ultrasonic wave is widely used for defects (e.g., Aryoshin, Berui, Vopirukin etc., acoustic inspection method of a metal, Moscow: Machine Bruno stroke Eni et Publications company, 1989,94 over 96 pages).

RU2340495C1の特許によって、透過法のための第1と第2の測定チャネル形成、探傷装置の探触子システムの移動、試験体の超音波走査とチャネル出力信号の処理を含む超音波探傷検査方法が知られている。 The patent RU2340495C1, the first and second measurement channel formation, the movement of the probe system flaw detector, ultrasonic testing method including the process of ultrasonic scanning and the channel output signal of the test specimen for the transmission method is Are known. その上、RU2340495C1によって、超音波を発生/受信するための発生器と受信器のペアと、受信器の出力に入力で接続されるデータ処理装置を含む超音波探傷検査装置が知られている。 Moreover, by RU2340495C1, known as generator for generating / receiving ultrasonic waves and a pair of receivers, ultrasonic testing apparatus comprising a data processing device connected at the input to the output of the receiver.

しかし、技術的に透過法の実施は、特にRU2340495C1の技術解法は、様々な原因で所望の信号レベルの低下による誤作動によって妨害される。 However, implementation of the technical transmission method, especially technical solution of RU2340495C1 is hampered by erroneous operation due to a decrease in the desired signal level for various reasons. 軌条(レール)の探傷面は、磨耗により断面の公称値と違うから、超音波エネルギーの一部が様々な方向に散乱することにより、または受信器に対しての超音波伝搬経路の変化により、電気音響探触子からの探知信号は低下される。 Inspection surface of the rail (rail), since different from the nominal value of the cross section due to wear, by a portion of the ultrasound energy is scattered in various directions, or by a change in ultrasonic wave propagation path with respect to the receiver, detection signal from the electroacoustic transducer is reduced.

軌条(レール)の頭部の反射する側面(外面)の腐食により散乱反射が起きて、どんなタイプの探触子であっても受信信号は減衰する。 And diffuse reflection due to corrosion of the railway reflection sides of the head of the (rail) (outer surface) occurs and the received signal be any type of probe is attenuated. 軌条の頭部の反射の側面の汚れは、超音波の吸収と所望の信号減衰の原因となる。 Dirt side of the reflection of the railway head is responsible for the desired signal attenuation and absorption of ultrasonic waves. 凹凸により、探触子と探傷面とのギャップ(隙間)が変化して、信号の減衰を発生させる。 The irregularities, change the gap (clearance) between the wound surface probe and probe, it generates a signal attenuation. その上、超音波減衰はレールのメーカーやロットによって違うから、或る軌道のレールはメーカーやロットが違えば、欠陥が同じであっても受信信号の振幅は異なる。 Moreover, since the ultrasonic attenuation difference by rails manufacturers and lot certain track rail Different manufacturers and lot, the amplitude of the received signal even in defect same different.

上記の場合では、受信器で受信される所望の信号レベルは低下して、いずれ不合格判定値を越える。 In the above case, the desired signal level received at the receiver decreases, exceeds one failure determination value. そして、欠陥がなくても、超音波の過度の散乱及び吸収によって、透過超音波の受信レベルが変動するため、誤検出が起きる。 Then, even when no defect, by excessive scattering and absorption of ultrasound, for transmitting ultrasonic wave reception level varies, erroneous detection occurs. この理由で、透過法は、軌道のレールのような重要なものの高速検査に広く使用されていない。 For this reason, transmission method is not widely used in high-speed inspection of important things like the track of the rail.

発明の課題は、探傷器の検出性を落とさず、高速的に超音波探傷検査を行う時に誤検出の数を減らすことにある。 Problem of the invention is, without reducing the detection of flaw detector, high speed manner to reduce the number of false positives when performing ultrasonic testing.

確保された肯定的な効果は、特許第RU2340495C1号に比べて、検査の時、超音波検査器の試験体の欠陥に対しての選択性を高めることにある。 Positive effects which are secured, as compared with the Japanese Patent No. RU2340495C1, when inspection is to improve the selectivity to defects of the ultrasonic inspection instrument of the specimen.

これは、透過法のための第1と第2の測定チャネルの形成工程、探傷器の探触子システムの移動工程、試験体の超音波ビームによる走査工程及びチャネル出力信号の処理工程を含む超音波探傷検査方法が、両方のチャネルの電子音響経路の性質は同じだが、第2の測定チャネルは第1の測定チャネルに対して空間的に動作軸に沿って離間しており、出力信号の処理が差動信号の処理も含める結果である。 Ultra This includes, first and step of forming the second measuring channel for the transmission method, a process of moving flaw detector of the probe system, the processing steps of the scanning process and the channel output signal by the ultrasonic beam of the specimen sonic flaw detection methods, the nature of the electronic acoustic path for both channels but the same, the second measurement channel are spaced apart along the spatial motion axis relative to the first measurement channel, the processing of the output signal There the results also include the processing of the differential signal.

ある事例では、測定チャネルの間の距離を3mmから900mmまでの範囲から選択する。 In some instances, selecting a distance between the measurement channel from the range of 3mm to 900 mm.

他の事例では、測定チャネルの数Nは、偶数かつN>2の条件に基づいて選択される。 In other cases, the number N of the measurement channel is selected based on the even and N> 2 conditions.

その他の事例では、チャネルを一様に離して、偶数チャネルと奇数チャネルの信号差(偏差)を平均化して測定情報信号を得る(その他の事例では、チャネルを一様に離して、測定情報信号は平均化された偶数チャネルと奇数チャネルの信号差(偏差)として得る。)。 In other cases, it uniformly release the channel, the signal difference between the even channels and odd channels (deviation) by averaging obtain measurement information signal (in other cases, and uniformly release the channel, measurement information signal is obtained as a signal difference between the even channels and odd channels, which are averaged (deviation).). または、チャネルを不規則に離して、差動信号に重み係数を付けて平均化する。 Or, irregularly release the channel averages with a weighting factor to the differential signal.

さらに、超音波の発生と受信のための発生器ー受信器のペアと、受信器の出力に入力で接続されるデータ処理装置とを含む探傷器の構成中には、発生器と受信器が一列に配置されて、データ処理装置は差動信号を計算する機能を有する。 Moreover, ultrasound generator and the pair of generators over receiver for receiving, during construction of the flaw detector and a data processing device connected at the input to the output of the receiver, the generator and the receiver are arranged in a row, the data processing apparatus has a function for calculating the differential signals.

ある事例では、発生器と受信器のペアは、電子音響経路の性質が等しい。 In one case, the pair of generator and receiver are equal nature of electronic acoustic path.

他の事例では、受信器同士の間の距離は、発生器同士の間の距離と等しい。 In other cases, the distance between the receiver each other, equal to the distance between the generator together. または、発生器と受信器のペアが相互干渉(オーバラップ)するように配置される。 Or receiver pairs are arranged such that mutual interference (overlap) the generator. 或いは、発生器同士の間の距離は、3mmから900mmまでとされる。 Alternatively, the distance between the generator each other, is from 3mm to 900 mm.

ある事例では、全ての発生器及び受信器は、同じタイプの機器と一緒にグループ化されている。 In one case, all of the generators and receivers are grouped together in the same type of equipment.

他の事例では、発生器ー受信器のペアの数Nは偶数かつN>2であるが、データ処理装置は交互測定チャネル出力に基づいて差動信号を計算する機能を有する。 In other cases, the number N of pairs of generator over the receiver is an even number and N> 2, the data processing apparatus has a function of calculating a differential signal on the basis of the alternating measurement channel output.

ある事例では、ペアが一様(規則)に離間されており、データ処理装置は測定結果を平均化する機能を有する。 In one case, the pair are spaced uniformly (convention), the data processing apparatus has a function of averaging the measurement results.

他の事例では、発生器ー受信器(素子)のペアを不規則に離間させて、データ処理装置は差動信号に重み係数を付けて平均化する機能を有する。 In other cases, irregularly moved away pairs generator over the receiver (device), the data processing apparatus has a function of averaging with a weighting factor to the differential signal.

本発明は下記の図面で説明される。 The present invention will be described in the following drawings.
図1は、欠陥のないレールでの透過超音波探傷検査法を示す上面図である。 Figure 1 is a top view showing a transmission ultrasonic testing method in defect-free rail. 図2は、測定チャネルの出力での信号の波形を示す図である。 Figure 2 is a diagram showing a waveform of a signal at the output of the measurement channel. 図3は、レールの頭部の探傷面近くにある欠陥の透過超音波探傷検査法を示す上面図である。 Figure 3 is a top view showing a transmission ultrasonic testing method of a defect near inspection surface of the head of the rail. 図4は、測定チャネルの出力での信号の波形を示す図である。 Figure 4 is a diagram showing a waveform of a signal at the output of the measurement channel. 図5は、レールの頭部の中央部にある欠陥の透過超音波探傷検査法を示す上面図である。 Figure 5 is a top view showing a transmission ultrasonic testing method of a defect in the central portion of the head of the rail. 図6は、測定チャネルの出力での信号の波形を示す図である。 Figure 6 is a diagram showing a waveform of a signal at the output of the measurement channel. 図7は、レールの頭部の外側にある欠陥の透過超音波探傷検査法を示す上面図である。 Figure 7 is a top view showing a transmission ultrasonic testing method of a defect on the outside of the head of the rail. 図8は、測定チャネルの出力での信号の波形を示す図である。 Figure 8 is a diagram showing a waveform of a signal at the output of the measurement channel. 図9は、より長い欠陥の検出を示す上面図である。 Figure 9 is a top view showing the detection of a longer defect. 図10は、より長い欠陥の検出により、測定信号の低下後の幅が増加したことを示す図である。 Figure 10 is a diagram showing the detection of longer defective, the width after reduction of the measurement signal increases. 図11は、本発明によるレールの超音波探傷検査を示す上面図である。 Figure 11 is a top view showing the ultrasonic testing of the rails according to the present invention. 図12は、レールの頭部内の欠陥に対しての超音波探触子の一体機構の配置を示す断面図である。 Figure 12 is a sectional view showing the arrangement of integral mechanism of the ultrasonic probe with respect to a defect in the head of the rail. 図13は、2チャネルの超音波探触子の一体機構の、レール頭部に対しての配置を示す側面図である。 13, the two channels of the ultrasonic probe integral mechanism is a side view showing the arrangement of relative to the rail head. 図14は、超音波探傷検査器の機能ブロック図を示す。 Figure 14 shows a functional block diagram of the ultrasonic testing instrument. 図15は、一体機構が短期的にレールの頭部から離脱した場合の測定チャネル1の出力での信号の波形を示す図である。 Figure 15 is a diagram showing a waveform of a signal at the output of the measurement channel 1 when the integrated mechanism is disengaged from the head of the short-term rail. 図16は、一体機構が短期的にレールの頭部から離脱しなかった場合の測定チャネル1の出力での信号の波形を示す図である。 Figure 16 is a diagram showing a signal waveform at the output of the measurement channel 1 when the integrated mechanism is not detached from the head of the short-term rail. 図17は、一体機構が短期的にレールの頭部から離脱した場合の測定チャネル2の出力での信号の波形を示す図である。 Figure 17 is a diagram showing a waveform of a signal at the output of the measurement channel 2 when the integrated mechanism is disengaged from the head of the short-term rail. 図18は、一体機構が短期的にレールの頭部から離脱しなかった場合の測定チャネル2の出力での信号の波形を示す図である。 Figure 18 is a diagram showing a waveform of a signal at the output of the measurement channel 2 when the integrated mechanism is not detached from the head of the short-term rail. 図19は、一体機構がレールの探傷面(側面・表面)から離脱した場合の差動信号の波形を示す図である。 Figure 19 is a diagram showing a waveform of a differential signal when the integrated mechanism is disengaged from the inspection surface of the rail (side-surface). 図20は、一体機構がレールの探傷面(側面・表面)から離脱しなかった場合の差動信号の波形を示す図である。 Figure 20 is a diagram showing a waveform of a differential signal when the integrated mechanism is not detached from the inspection surface of the rail (side-surface). 図21は、一様の距離の4チャネルの一体機構を示す図である。 Figure 21 is a diagram illustrating an integral mechanism of four-channel distance uniform. 図22は、不規則の距離の4チャネルの一体機構を示す図である。 Figure 22 is a diagram illustrating an integral mechanism of 4 channels of irregular distance.

走行しながら軌道(鉄道)のレールの頭部を探傷するための、透過超音波探傷検査法の探傷器は、図1に示すように、音響的に接続された第1及び第2の二つの電子音響探触子1、2を備える。 For testing the heads of rails running while track (rail), transmission flaw detector of ultrasonic testing method, as shown in Figure 1, the first and second two that are acoustically connected comprising an electro-acoustic transducer 1. 探触子1は超音波発生器の機能を果たし、探触子2は反射された超音波の受信器の機能を果たす。 Probe 1 serve ultrasonic generator, the probe 2 acts as a receiver of ultrasonic waves reflected. 両方の探触子1、2は、レール3の列車の車輪と接触する側面側(作業面)に配置される。 Both probes 1, 2 are arranged on the side surface side (working surface) in contact with the train wheels of the rail 3. 透過超音波探傷検査法方によって、図3〜10に示すように、信号の波形でレール内部の欠陥の深さ及び大きさを測定することができる。 Transmitted by person ultrasonic testing method, as shown in FIG. 3-10, it is possible to measure the depth and size of the rail internal defects in the signal waveform.

本発明を実施するための最良の形態は、下記の例で説明される。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE invention are described in the examples below.

探傷器は、電磁超音波探触子(EMAT)1、2、5、6を備える。 Sagukizuki comprises an electromagnetic ultrasonic probe (EMAT) 1,2,5,6. EMAT1、2は、音響的に接続される探触子の第一のペアを形成する。 EMAT1,2 form a first pair of probes that are acoustically coupled. 第二のペアは、EMAT5、6で形成される。 The second pair is formed by EMAT5,6. EMAT1、5は超音波発生器の機能を果たし、EMAT2、6はレール3の頭部の対向面(反射面)から反射する超音波の受信器の機能を果たす。 EMAT1,5 plays the function of the ultrasonic generator, EMAT2,6 performs the function of the ultrasonic receiver for reflected from the surface facing the head of the rail 3 (reflection surface). この際、図11、13に示すように、全てのEMATの音響軸の中心は、1列に並んでおり、線L−Lに沿って構造的に線形一体機構7を形成する。 At this time, as shown in FIG. 11 and 13, the center of the acoustic axis of all EMAT are aligned in a row, structurally to form a linear integral mechanism 7 along the line L-L.

EMAT1、2、5、6の作業面(発生・受信面)は、同一面内にあって、試験体に向いている。 Working surface of EMAT1,2,5,6 (generating and receiving surface), in the same plane, facing the specimen. 第一のペアの探触子と第二のペアの探触子は、交互に配置されるから、EMATのペア(複数)はオーバラップするように配置される。 Probe and probe of a second pair of the first pair, because are arranged alternately, EMAT pair (s) are arranged to overlap. その交互配置のため、発生器(EMAT)1、5は位置的に同じタイプの機器の第一のグループを形成し、受信器(EMAT)2、6は第一のグループから離れた同じタイプの機器の第二のグループを形成する。 Because of its alternating arrangement, the generator (EMAT) 1, 5 to form a first group of positionally equipment of the same type, the receiver (EMAT) 2, 6 are of the same type apart from the first group forming a second group of devices.

EMAT1、2の第一のペアは第一測定チャネルの一部であり、EMAT5、6の第二のペアは第二測定チャネルの一部である。 The first pair of EMAT1,2 is part of the first measurement channel, a second pair of EMAT5,6 is part of the second measurement channel. 両方のチャネルは、同一走査面内にあって、発生器1と受信器2及び発信器5と受信器6は、音響的に結合されるという特徴を有する。 Both channels, in the same scanning plane, the receiver 6 generator 1 and the receiver 2 and the transmitter 5, has a feature that is acoustically coupled. これを実施するために、発生器1、5は試験体に超音波ビームを斜めに伝搬させて、受信器2、6はレール3の頭部の幅の距離と、超音波の入射角とに応じて離す。 To do this, the generator 1 and 5 by propagating an ultrasonic beam at an angle to the specimen, and the distance of the width of the head of the receiver 2 and 6 rails 3, in the angle of incidence of the ultrasonic wave depending release it.

図13に示すように、受信器の中心同士の間の距離dは、発生器の中心同士の間の距離に等しく、100mmである。 As shown in FIG. 13, the distance d between the centers of the receivers is equal to the distance between the centers of the generator, is 100 mm. EMAT1、2、5、6は、同一タイプであって、配置規則も同じであるから、電子音響経路の性質(特性)は完全に同一である。 EMAT1,2,5,6 is a same type, because the arrangement rule is the same, the nature (characteristics) of the electro-acoustic path to be completely identical.

EMAT1、2、5、6は、入力・出力でインターフェース部及び測定信号差動増幅器(減算器)9を含むアナログ機能ユニットを有する一体式デジタル計算器8として機構的に形成された制御装置及びデータ処理装置に電気的に接続される。 EMAT1,2,5,6 is mechanically formed control apparatus and data as integral digital calculator 8 having an analog functional units including an interface unit and a measurement signal differential amplifier (subtracter) 9 at the input and output It is electrically connected to the processing unit. レール台車に超音波探傷器を付けて、レール3の作業面(接触面)に一体式機構7を近付ける。 The rail carriage with a ultrasonic flaw detector, close the integral mechanism 7 on the working surface of the rail 3 (the contact surface). 走査モードに切り替えて、探傷器を軌道に沿って前進させて、超音波ビームで横割れタイプのレール内部欠陥4の有無検出のために、レール頭部3を走査する。 Switch to scan mode, look for flaws device is advanced along the track, due to the presence detection of transverse cracks types of rail internal defects 4 in the ultrasonic beam scans the rail head 3. 図には、移動方向は矢印Vで示されるが、EMAT1、2、5、6の同一性と走査パターンの対称性のため、装置は逆方向に移動される場合にも操作できる。 The figure moving direction is indicated by arrow V, for symmetry of the scanning pattern and the identity of the EMAT1,2,5,6, devices can be operated even when it is moved in the opposite direction.

制御装置は、レールの探傷面に対して同じ角度で超音波を発生する発生器1、5に電気パルスを伝搬する。 Controller propagates the electrical pulse to the generator 1, 5 for generating an ultrasonic wave at the same angle relative to inspection surface of the rail. 欠陥4が無い場合、受信器2、6は連続的にレール頭部3の反対側面(底面・反射面)から反射された音響信号を受信する。 If there is no defect 4, the receiver 2 and 6 to receive acoustic signals reflected from the opposite side of the continuous rail head 3 (bottom-reflecting surface). 欠陥4があると、所望の信号のレベルの低下を引き起こす。 If there is a defect 4, causing a decrease in the level of the desired signal.

図11に示すように、走査の時は最も密接に類似させた特性を有する同一の2つのチャネルが形成される。 As shown in FIG. 11, when the scanning has two identical channels with properties obtained by the most closely analogous formed. この際には、第1のチャネルに対して第2のチャネルが空間的にレール(の前後/縦)軸と一致する運動軸に沿って、距離dで離間される。 At this time, the second channel along the axis of motion coincides with the axis (longitudinal / vertical) spatially rails are spaced apart by a distance d with respect to the first channel.

図15〜18には、受信器2,6の出力からの電気信号の波形が示される。 Figure 15-18 shows a waveform of the electrical signal from the output of the receiver 2, 6 are shown. ここで、Aは軽欠陥(軽傷・きず)を示し、Bはレールの頭部3の側面から探触子の一体式機構7の分離を伴う中欠陥(中傷/きず)を示し、Cはレールの継ぎ目を示し、Dは重欠陥(重傷・きず)を示す。 Here, A is shows the light defect (slight injury, scratches), B represents a defect (slander / scratch) in with the separation of integral mechanism 7 of ultrasonic probe from the side of the head 3 of the rail, C is the rail It shows the seam, D is showing a severe defect (serious scratches).

差動増幅器9の入力は、測定信号を受信する。 Input of the differential amplifier 9 receives the measurement signal.

図19又は20に示すように、計算された差動信号は、増幅器9の出力から、計算された差動信号のレベルを合否判定レベルと比較するまたは他の入力された測定処理アルゴリズムを実装する計算器8の入力に伝搬される。 As shown in FIG. 19 or 20, the calculated differential signal from the output of the amplifier 9, to implement the calculated or other input measurement processing algorithms the level of the differential signal is compared with the acceptance judgment level It is propagated to the input of the calculator 8. もし差動信号レベルの低下が合否判定レベルを越えると、超音波探傷器がレールの頭部3に欠陥4があると言うことをオペレーターに表示する。 If reduction of the differential signal level exceeds the acceptance judgment level, indicating that the referred ultrasonic flaw detector is defective 4 on the head 3 of the rail to the operator. 発生器と受信器は一列に一線に沿って配置されるから、第2の測定チャネルは第1のチャネルに対して空間的に運動軸に沿って距離dで離間される。 Since generator and receiver are arranged along a clear distinction in a row, the second measurement channel is spaced by a distance d along the spatial axis of movement with respect to the first channel.

図11に示すような機構の場合、欠陥4は、最初に第1の超音波ビームと交差し、しばらくしてから第2の超音波ビームと交差する。 For mechanisms such as shown in FIG. 11, the defect 4, first intersect the first ultrasound beam intersects the second ultrasound beam at a later time. 受信器2と6の出力からの低下した信号の間の時間差(ギャップ)δtは下記の数式によって算出される。 Time difference (gap) .DELTA.t between reduced signal from the output of the receiver 2 and 6 is calculated by the following equation.

δt=d/v δt = d / v
d:チャネルの間の距離 d: distance between the channel
v:試験体に対しての探触子の速度 v: speed of the probe to the test body

測定チャネルの間の時間差によって、欠陥4での反射された信号の全振幅は、差動信号の場合ほとんど2倍になる。 The time difference between the measurement channel, the full amplitude of the reflected signal at the defect 4 will almost double the case of differential signals. ただし、受信信号レベルを低下させるどの妨害因子(探触子と探傷面とのギャップ変化、散乱、腐食、レール断面の変化、(実物)レールと標準試験レールとの性質の相違など)も、同時及び同じ程度で両方の測定チャネルに影響するから、妨害因子による測定信号の変化は時間差を有しない。 However, any disturbance factors decreasing the received signal level (gap change between the probe and the inspection surface, scattering, corrosion, change of rail section, such as differences in the properties of the (real) rail and the standard test rail) also co and because affect both measurement channels in the same extent, changes in the measured signal due to interfering factors have no time difference. その結果として、信号差は0に近く、軽欠陥(軽傷)だけでなく、中欠陥(中傷)のスキップももたらす探傷器の増幅を上げることで因子に対処する代わりに、この因子で発生した雑音信号をフィルターすることができる。 As a result, near the signal difference to zero, instead of dealing with factors by increasing the amplification of the light defect (minor injury) as well as a medium defect (slander) also results in flaw detector skipping, noise generated by this factor it is possible to filter the signal.

図15及び16に示すように、短期的に一体式機構7とレール頭部3とのギャップ変化(がたつき)が発生した場合の第1の測定チャネルの出力信号の波形は、ギャップ変化がなかった場合の信号の波形とかなり違う。 As shown in FIGS. 15 and 16, the first waveform of the output signal of the measuring channel when the short-term gap change between the integral mechanism 7 and the rail head portion 3 (looseness) occurs, the gap change quite different from the waveform of the signal in the case was not. 図17及び18に示すように、第2のチャネルにしても同様のことである。 As shown in FIGS. 17 and 18, is that the same in the second channel.

しかし、差動信号の曲線は、ギャップ変化(がたつき)の発生の場合(図19)とギャップ変化のない場合(図20)とほぼ同一である。 However, the curve of the differential signal is substantially the same as the case of the occurrence of a gap change (backlash) when there is no (FIG. 19) and gap change (Figure 20). それ故に、一体式機構7とレール頭部3とのギャップ変化は、チャネル毎に重要であるが、結果の信号差に影響はあまりしない。 Therefore, the gap change between integral mechanism 7 and the rail head 3 is important for each channel, does not significantly affect the signal difference results. これは、走査中に試験体の欠陥に対しての超音波探傷器の選択性増加を意味し、探傷器の感度が高いままで高速超音波探傷検査中の誤検出の数を減らすことができる。 This can reduce the number of means increased selectivity of the ultrasonic flaw detector, the erroneous detection of high-speed ultrasonic flaw during inspection remains high sensitivity flaw detector against defects of the specimen during the scanning .

走査中の測定チャネルの電子音響経路の性質(特性)が等しければ等しいほど、超音波探傷器の試験体の欠陥に対しての選択性が向上する。 More equal equal nature of electronic acoustic path measurement channel being scanned (characteristic), thereby improving the selectivity to defects of the ultrasonic flaw detector of the specimen. これ(経路の同一性)は、発生器の間の距離と受信器の間の距離との差の精度に大きく影響される。 This (identity pathway) is greatly influenced by the accuracy of the difference between the distance between the generator and the distance between the receiver.

距離dは、検出速度及び検出欠陥の寸法(大きさ)などの要件によって、実験に基づいて決定される。 The distance d is, the requirements of such dimensions (size) of the detected speed and the detected defect is determined empirically. 実際には、走査中に、距離dが3mmから900mmまでの範囲内に収まることにより、超音波検出器の試験体の欠陥に対しての選択性の向上を達成することができる。 In fact, during scanning, by the distance d is within the range from 3mm to 900 mm, it is possible to achieve improved selectivity to defects of the specimen of the ultrasonic detector.

d値が一つのチャネルの発生器と受信器の間の距離を超えてはならない場合、全ての発生器と受信器が同じタイプの機器と一緒にグループ化される、相互干渉(オーバラップ)した発生器・受信器のペアの配置が必要である。 If d value must not exceed the distance between the generator and the receiver of one channel, all of the generator and the receiver are grouped together in the same type of equipment and mutual interference (overlap) It requires the placement of generator-receiver pair. 走査中、測定情報を得るチャネルの数を増やすことで、超音波探傷器の試験体の欠陥に対しての選択性をさらに向上させることができる。 During scanning, by increasing the number of channels to obtain measurement information, it is possible to further improve the selectivity to defects of the ultrasonic flaw detector of the specimen.

発生器・受信器のペアの数を決める条件は、チャネル数Nが偶数かつN>2である。 Conditions for determining the number of generator-receiver pair, the number of channels N is an even number and N> 2. チャネル数Nが偶数かつN>2という条件によって、発生器・受信器のペア数を決めることができる。 By the condition that the number of channels N is an even number and N> 2, it is possible to determine the number of pairs of generator-receiver. この際に、発生器・受信器のペアの可能な配置パターンは、規則配置と不規則配置との二つ選択肢がある。 At this time, possible arrangement pattern generator-receiver pair, there are two choices irregular arrangement and rules arrangement.

図21に示すように、探触子ペアの相互の規則配置の場合、測定情報信号は平均化された奇数チャネルと偶数チャネルとの信号の差の形で得ることができる。 As shown in FIG. 21, the case of mutual rules arrangement of the probe pair, the measurement information signal can be obtained in the form of a difference signal between the odd channels and even channels that are averaged. それによって、ランダムノイズを除去できる。 Thereby it can be removed random noise.

図22に示すように、チャネル配置が不規則である場合は、より正確な(高精度)選択性のため、差動信号に重み係数を付けて平均化する。 As shown in FIG. 22, if the channel arrangement is irregular because of more accurate (precision) selectivity averages with a weighting factor to the differential signal.

この発明の潜在的用途は、上記の例に限定されない。 Potential applications of this invention is not limited to the above example. 技術解法は、頭頂部面からの(軌道)レール全体の検出及び腹部の検出にも適応することができる。 Technical solutions can be adapted to the detection of detection and abdomen (orbital) whole rail from the top surface. また、受信器が、発生器からの、試験体の平行面(探傷面かつ底面)から多数回反射された信号を受信する距離に配置される多数回反射法の選択性の向上もまた可能である。 Also, receiver, from the generator, also possible parallel surface (inspection surface and bottom surface) improves the selectivity of the multiple reflection method is arranged at a distance to receive the reflected signals many times from the specimen is there.

Claims (14)

  1. 透過法のための超音波探傷検査方法であって、 An ultrasonic flaw detection method for a transmission method,
    第1と第2の測定チャネルを形成する工程と、 Forming a first and second measurement channel,
    探傷器の探触子システムを移動させる工程と、 And moving the flaw detector of the probe system,
    試験体に超音波ビームを走査する工程と、 A step of scanning the ultrasonic beam in the test body,
    チャネル出力信号を処理する工程とを含み、 And a step for processing the channel output signal,
    両方の測定チャネルの電子音響経路の性質は等しく、前記第2の測定チャネルは前記第1の測定チャネルに対して空間的に運動軸に沿って離間され、 The nature of the electronic acoustic path both measurement channels is equal, the second measurement channel is spaced along the spatial axis of movement with respect to the first measurement channel,
    前記信号の処理工程は、差動信号の処理工程も含むことを特徴とする超音波探傷検査方法。 Process of the signal, ultrasonic testing method characterized by including processing step a differential signal.
  2. 前記両方の測定チャネルの間の距離は、3mmから900mmまでの範囲内で選定される請求項1に記載の検査方法。 The distance between the two measurement channels, the inspection method according to claim 1 which is selected within the range of from 3mm to 900 mm.
  3. 前記測定チャネルの数Nは、偶数かつN>2の条件で選定されるものである請求項1に記載の検査方法。 The number N of measurement channels, the inspection method according to claim 1 is intended to be selected by the even and N> 2 conditions.
  4. 前記測定チャネルを一様に離して、偶数チャネルと奇数チャネルとの間の差を平均化して測定情報信号を得るものである請求項3に記載の検出方法。 Said uniformly release the measurement channel, the detection method according to claim 3 is intended to obtain measurement information signal by averaging the difference between the even channels and the odd channels.
  5. 前記測定チャネルを不規則に離して、前記差動信号に重み係数を付けて平均化するものである請求項3に記載の検出方法。 The measurement channel irregularly release the detection method of claim 3 in which averages with a weighting factor to the differential signal.
  6. 超音波を発生する発信器および反射した前記超音波を受信する受信器のペアと、入力で前記受信器の出力に接続されるデータ処理装置とを備え、 Comprising a pair of receivers for receiving the ultrasonic wave transmitter and reflected to generate ultrasonic waves, and a data processing device connected to the output of the receiver at the input,
    前記発生器と前記受信器とは、一列に配置され、 Wherein A generator and the receiver, are arranged in a row,
    データ処理装置は、差動信号を算出する機能を有する超音波探傷器。 Data processing apparatus, an ultrasonic flaw detector having a function of calculating a differential signal.
  7. 前記発生器と前記受信器の前記ペアは、電子音響経路の性質が等しいものである請求項6に記載の探傷器。 Said pair of said receiver and said generator, flaw detector according to claim 6 those are equal nature of electronic acoustic path.
  8. 前記受信器の間の距離と、前記発生器の間の距離とは、等しいものである請求項7に記載の探傷器。 The distance between the receiver, the distance between the generator flaw detector according to claim 7 is equal.
  9. 前記発生器と前記受信器の前記ペアは、相互干渉(オーバラップ)するように配置されている請求項6に記載の探傷器。 Wherein the pair of generator and the receiver, flaw detector according to claim 6 which is arranged to mutual interference (overlap).
  10. 前記発生器の間の距離は、3mmから900mmの範囲にある請求項6に記載の探傷器。 The distance between the generator flaw detector according to claim 6 in the range of 900mm from 3 mm.
  11. 全ての前記発生器及び前記受信器は、同じタイプの機器と一緒にグループ化されるものである請求項6に記載の探傷器。 All of the generator and the receiver, flaw detector according to claim 6 in which are grouped together in the same type of equipment.
  12. 前記発生器および前記受信器の前記ペアの数Nは、偶数かつN>2であり、 The number N of the pairs of the generator and the receiver is an even number and N> 2,
    前記データ処理装置は、交互測定チャネル出力信号に基づいて、前記差動信号を算出する機能を有する請求項6に記載の探傷器。 Wherein the data processing apparatus based on the alternating measurement channel output signal, flaw detector according to claim 6 having the function of calculating the differential signals.
  13. 前記発生器および前記受信器の前記ペアは、一様に離間され、 Said pair of said generator and said receiver is uniformly spaced,
    前記データ処理装置は、測定結果を平均化する機能を有する請求項12に記載の探傷器。 Wherein the data processing device, flaw detector of claim 12 having the function of averaging the measurement results.
  14. 前記発生器および前記受信器の前記ペアは、不規則に離間され、 Said pair of said generator and said receiver is irregularly spaced,
    データ処理装置は、前記差動信号に重み係数を付けて平均化する機能を有する請求項12に記載の探傷器。 Data processing apparatus, flaw detector of claim 12 having a function to average with a weighting factor to the differential signal.
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