JP2018004522A - Ultrasonic flaw detection device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve detection sensitivity.SOLUTION: An ultrasonic flaw detection device comprises: an array probe 110 that is configured to include a transmission unit 120 composed of a plurality of oscillators transmitting an ultrasonic to an interior of an inspection object 10, and a reception unit 130 composed of the plurality of oscillators receiving the ultrasonic reflected inside the inspection object 10; and a delay material 150 that is disposed between the inspection object 10 and the array probe 110, and has a first layer 170, and a second layer 180 disposed on an array probe 110 side relative to the first layer 170, and composed of a substance having an ultrasonic propagation velocity different from that of the first layer 170.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、アレイ探触子から送信される超音波を用いて検査対象物を探傷する超音波探傷装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic flaw detection apparatus that flaws an inspection object using ultrasonic waves transmitted from an array probe.

従来、検査対象物の傷、亀裂、接合不良等の欠陥を検査する際に、超音波探傷装置が利用されている。超音波探傷装置は、検査対象物の内部に超音波を送信する送信部と、検査対象物内において反射された超音波を受信する受信部とを含んで構成され、受信部が受信した超音波を解析することで、欠陥の有無、欠陥の位置や大きさ等を検知するものである。   2. Description of the Related Art Conventionally, an ultrasonic flaw detector is used when inspecting defects such as scratches, cracks, and poor bonding of inspection objects. The ultrasonic flaw detection apparatus includes a transmission unit that transmits ultrasonic waves inside the inspection target and a reception unit that receives ultrasonic waves reflected in the inspection target, and the ultrasonic waves received by the reception unit Is detected to detect the presence / absence of a defect, the position and size of the defect, and the like.

超音波探傷装置として、例えば、送信部として機能する複数の振動子と、受信部として機能する複数の振動子とを有するアレイ探触子を備え、送信部を構成する各振動子が送信する超音波の送信時間(遅延時間)を制御して各超音波を集束させるとともに、受信部を構成する各振動子の受信時間を制御することで、集束させた超音波の反射波を選択的に受信する技術が開示されている(例えば、特許文献1)。このようなアレイ探触子を有する超音波探傷装置では、超音波の集束位置を移動(スキャン)させることで、欠陥の形状、大きさを検知することができる。   As the ultrasonic flaw detection apparatus, for example, an array probe having a plurality of transducers functioning as a transmission unit and a plurality of transducers functioning as a reception unit is provided, and each transducer constituting the transmission unit transmits ultrasonic signals. Controls the transmission time (delay time) of the sound wave to focus each ultrasonic wave, and selectively receives the reflected wave of the focused ultrasonic wave by controlling the reception time of each transducer constituting the receiver. The technique to do is disclosed (for example, patent document 1). In an ultrasonic flaw detector having such an array probe, the shape and size of a defect can be detected by moving (scanning) the focal position of the ultrasonic wave.

特開2012−117875号公報JP 2012-117875 A

上記特許文献1に記載されたようなアレイ探触子は、超音波の集束を電子的に制御しているため、検査対象物におけるアレイ探触子の近傍においては、超音波の集束密度をある程度までしか大きくすることができず、欠陥の検知感度の向上に限界があった。このため、欠陥の検知感度をより向上させる技術の開発が希求されている。   Since the array probe as described in Patent Document 1 electronically controls the focusing of the ultrasonic wave, the ultrasonic focusing density is set to some extent in the vicinity of the array probe on the inspection object. However, there is a limit to the improvement of defect detection sensitivity. For this reason, development of the technique which improves the detection sensitivity of a defect more is calculated | required.

本発明は、このような課題に鑑み、検知感度を向上させることが可能な超音波探傷装置を提供することを目的としている。   In view of such a problem, an object of the present invention is to provide an ultrasonic flaw detector capable of improving detection sensitivity.

上記課題を解決するために、本発明の超音波探傷装置は、検査対象物の内部に超音波を送信する複数の振動子で構成された送信部と、該検査対象物内において反射された超音波を受信する複数の振動子で構成された受信部とを含んで構成されるアレイ探触子と、前記検査対象物と前記アレイ探触子との間に配され、第1層と、該第1層より該アレイ探触子側に配され、該第1層と超音波の伝播速度が異なる物質で構成された第2層とを有する遅延材と、を備える。   In order to solve the above-described problem, an ultrasonic flaw detection apparatus according to the present invention includes a transmission unit including a plurality of transducers that transmit ultrasonic waves into an inspection object, and an ultrasonic wave reflected in the inspection object. An array probe configured to include a receiving unit composed of a plurality of transducers that receive sound waves, a first layer disposed between the inspection object and the array probe, A delay material that is disposed closer to the array probe than the first layer and has a first layer and a second layer made of a material having a different propagation speed of ultrasonic waves.

また、前記送信部における超音波の送信面と、前記受信部における超音波の受信面とは同一平面内に配されるとしてもよい。   The ultrasonic transmission surface in the transmission unit and the ultrasonic reception surface in the reception unit may be arranged in the same plane.

また、前記第2層は、前記第1層に積層されるとともに前記アレイ探触子に接触する探触子接触面を有し、前記第1層と前記第2層との界面は、前記探触子接触面と直交する断面において、中央に向かうに従って該探触子接触面との距離が漸増し、前記第1層は、前記第2層より超音波の伝播速度が大きい物質で構成されるとしてもよい。   The second layer is stacked on the first layer and has a probe contact surface that contacts the array probe, and an interface between the first layer and the second layer is the probe. In the cross section orthogonal to the probe contact surface, the distance from the probe contact surface gradually increases toward the center, and the first layer is made of a material having a higher ultrasonic wave propagation speed than the second layer. It is good.

また、前記第2層は、前記第1層に積層されるとともに前記アレイ探触子に接触する探触子接触面を有し、前記第1層と前記第2層との界面は、前記探触子接触面と直交する断面において、中央に向かうに従って該探触子接触面との距離が漸減し、前記第1層は、前記第2層より超音波の伝播速度が小さい物質で構成されるとしてもよい。   The second layer is stacked on the first layer and has a probe contact surface that contacts the array probe, and an interface between the first layer and the second layer is the probe. In the cross section orthogonal to the probe contact surface, the distance from the probe contact surface gradually decreases toward the center, and the first layer is made of a material having a lower ultrasonic wave propagation speed than the second layer. It is good.

また、前記第1層は、前記第2層より引っ掻き硬さが大きい物質で構成されるとしてもよい。   The first layer may be made of a material having a higher scratch hardness than the second layer.

また、前記遅延材は、樹脂、金属、液体の群から選択される1または複数で構成されるとしてもよい。   The retarder may be composed of one or a plurality selected from the group of resin, metal, and liquid.

本発明によれば、検知感度を向上させることが可能となる。   According to the present invention, detection sensitivity can be improved.

超音波探傷装置を説明する図である。It is a figure explaining an ultrasonic flaw detector. アレイ探触子による超音波の集束を説明する図である。It is a figure explaining the focusing of the ultrasonic wave by an array probe. 遅延材を説明する第1の図である。It is a 1st figure explaining a delay material. 遅延材を説明する第2の図である。It is a 2nd figure explaining a delay material. パラメータの算出手順の一部を説明する図である。It is a figure explaining a part of parameter calculation procedure.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.

(超音波探傷装置100)
図1は、超音波探傷装置100を説明する図である。本実施形態の図1をはじめ以下の図では、垂直に交わるX軸(水平方向)、Y軸(水平方向)、Z軸(鉛直方向)を図示の通り定義している。
(Ultrasonic flaw detector 100)
FIG. 1 is a diagram for explaining an ultrasonic flaw detector 100. In the following drawings including FIG. 1 of the present embodiment, an X axis (horizontal direction), a Y axis (horizontal direction), and a Z axis (vertical direction) that intersect perpendicularly are defined as illustrated.

図1(a)に示すように、超音波探傷装置100は、アレイ探触子110と、遅延材150とを含んで構成される。図1(a)、(b)に示すように、アレイ探触子110は、不図示の制御部による制御指令に応じて超音波を送信する送信部120と、制御部による制御指令に応じて超音波を受信する受信部130とを含んで構成される。そして、アレイ探触子110の送信部120から送信された超音波(図1(b)中、破線の矢印で示す)は、遅延材150を通過して検査対象物10内に入射され、検査対象物10内で反射された超音波は、遅延材150を通過して受信部130に到達することとなる。   As shown in FIG. 1A, the ultrasonic flaw detector 100 includes an array probe 110 and a delay material 150. As shown in FIGS. 1A and 1B, the array probe 110 includes a transmission unit 120 that transmits ultrasonic waves in response to a control command from a control unit (not shown), and a control command from the control unit. And a receiving unit 130 that receives ultrasonic waves. Then, the ultrasonic wave transmitted from the transmission unit 120 of the array probe 110 (indicated by a dashed arrow in FIG. 1B) passes through the delay material 150 and enters the inspection object 10 to be inspected. The ultrasonic wave reflected in the object 10 passes through the delay material 150 and reaches the receiving unit 130.

なお、詳しくは後述するが、遅延材150における送信部120と受信部130との境界に対応する箇所には、超音波をほとんど通過させないコルク等で構成された音響遮断材152が設けられている。音響遮断材152を備える構成により、送信部120から送信された超音波が直接受信部130に到達してしまう事態を回避することができ、ノイズを低減することが可能となる。   In addition, although mentioned later in detail, the sound shielding material 152 comprised by the cork etc. which hardly transmits an ultrasonic wave is provided in the location corresponding to the boundary of the transmission part 120 and the receiving part 130 in the delay material 150. . With the configuration including the sound blocking material 152, it is possible to avoid a situation in which the ultrasonic wave transmitted from the transmission unit 120 reaches the reception unit 130 directly, and noise can be reduced.

本実施形態にかかるアレイ探触子110は、図1(c)に示すように、直方体形状の筐体112内に、複数(ここでは、16個)の振動子114がマトリクス状(4個×4個)に固定された探触子、所謂マトリクス型アレイ探触子である。本実施形態のアレイ探触子110では、筐体112内において、複数の振動子114が同一平面内に配される。   As shown in FIG. 1C, the array probe 110 according to the present embodiment includes a plurality of (in this case, 16) transducers 114 in a matrix shape (4 ×× 4) in a rectangular parallelepiped housing 112. 4), a so-called matrix type array probe. In the array probe 110 of the present embodiment, a plurality of transducers 114 are arranged in the same plane within the housing 112.

本実施形態のアレイ探触子110では、複数の振動子114のうち、図1(c)中、右側に配される8個の振動子114(2個×4個、図1(c)中、白い塗りつぶしで示す)が送信部120として機能し、図1(c)中、左側に配される8個の振動子114(2個×4個、図2中、ハッチングで示す)が受信部130として機能する。したがって、アレイ探触子110は、送信部120と受信部130とが隣接しており、送信部120の超音波の送信面122と受信部130の超音波の受信面132とが同一平面内に配されることとなる。   In the array probe 110 of the present embodiment, among the plurality of transducers 114, eight transducers 114 (2 × 4, arranged in the right side in FIG. 1C) in FIG. 1C. , Indicated by white fill) function as the transmission unit 120, and eight transducers 114 (2 × 4, indicated by hatching in FIG. 2) arranged on the left side in FIG. It functions as 130. Therefore, in the array probe 110, the transmission unit 120 and the reception unit 130 are adjacent to each other, and the ultrasonic transmission surface 122 of the transmission unit 120 and the ultrasonic reception surface 132 of the reception unit 130 are in the same plane. Will be arranged.

図2は、アレイ探触子110による超音波の集束を説明する図である。図2(a)に示すように、アレイ探触子110では、送信部120を構成する各振動子114が送信する超音波の送信時間が制御されて各超音波が集束される(図2(a)中、クロスハッチングで示す)。そして、受信部130を構成する各振動子114の受信時間が制御されることで、集束させた超音波の反射波を選択的に受信する。こうして、受信した反射波を解析することで欠陥の有無を検知する。また、アレイ探触子110では、超音波の集束位置を移動させることで、欠陥の形状、大きさを検知することができる。   FIG. 2 is a diagram for explaining focusing of ultrasonic waves by the array probe 110. As shown in FIG. 2A, in the array probe 110, the transmission time of the ultrasonic waves transmitted by the transducers 114 constituting the transmission unit 120 is controlled to focus the ultrasonic waves (FIG. 2 ( a) Indicated by cross-hatching). Then, by controlling the reception time of each transducer 114 constituting the receiving unit 130, the reflected reflected wave of the ultrasonic wave is selectively received. Thus, the presence or absence of a defect is detected by analyzing the received reflected wave. In the array probe 110, the shape and size of the defect can be detected by moving the focus position of the ultrasonic wave.

しかし、アレイ探触子110では、超音波の集束が電子的に制御されているため、図2(b)に示すように、1の物質で構成された従来の遅延材50を用いた場合、検査対象物10における遅延材50の近傍12では、超音波の集束密度をある程度までしか大きくすることができない。このため、ノイズが大きくなり、欠陥の検知感度の向上に限界があった。   However, in the array probe 110, since focusing of ultrasonic waves is electronically controlled, as shown in FIG. 2 (b), when a conventional delay member 50 composed of one substance is used, In the vicinity 12 of the delay material 50 in the inspection object 10, the focused density of the ultrasonic wave can be increased only to a certain extent. For this reason, noise is increased, and there is a limit to the improvement of defect detection sensitivity.

そこで、図2(c)に示すように、アレイ探触子110を2つ用いる構成が開発されている。具体的に説明すると、一方のアレイ探触子110を送信部120として機能させるとともに、他方のアレイ探触子110を受信部130として機能させ、送信面122と受信面132との為す角が180°未満となるように設置する。この構成では、送信面122と受信面132との傾斜角分、超音波を屈折させることができるため、図2(c)、(d)に示すように、1つのアレイ探触子110を用いる場合と比較して、従来の遅延材60を用いた場合であっても、検査対象物10における遅延材50の近傍12において、超音波の集束密度を大きくすることができる。   Therefore, as shown in FIG. 2C, a configuration using two array probes 110 has been developed. More specifically, one array probe 110 functions as the transmission unit 120 and the other array probe 110 functions as the reception unit 130, and the angle formed by the transmission surface 122 and the reception surface 132 is 180. Install so that it is less than °°. In this configuration, since the ultrasonic waves can be refracted by the inclination angle between the transmission surface 122 and the reception surface 132, one array probe 110 is used as shown in FIGS. 2 (c) and 2 (d). Compared to the case, even when the conventional delay member 60 is used, the focusing density of the ultrasonic wave can be increased in the vicinity 12 of the delay member 50 in the inspection object 10.

しかし、2つのアレイ探触子110を用いる場合、1つのアレイ探触子110を用いる場合と比較して、遅延材60を大きくする必要があり、検査対象物10における遅延材60の接地面積が大きくなる。そうすると、検査対象物10が小さかったり、検査対象物10の表面が凹凸であったりする場合に遅延材60の設置が困難になるという問題がある。また、接地面積が大きくなることから、検査対象物10の表面形状によってはノイズが大きくなるという問題がある。   However, when two array probes 110 are used, it is necessary to increase the delay material 60 as compared with the case where one array probe 110 is used, and the ground contact area of the delay material 60 in the inspection target 10 is large. growing. If it does so, there exists a problem that installation of the delay material 60 becomes difficult when the test object 10 is small or the surface of the test object 10 is uneven. In addition, since the ground contact area increases, there is a problem that noise increases depending on the surface shape of the inspection object 10.

そこで、本実施形態の超音波探傷装置100は、遅延材150を工夫することで、1つのアレイ探触子110であっても、検査対象物10における遅延材150の近傍において超音波の集束密度を大きくすることができ、欠陥の検知感度を向上させる。以下、遅延材150について詳述する。   Therefore, the ultrasonic flaw detection apparatus 100 according to the present embodiment devises the delay member 150 so that the ultrasonic focusing density in the vicinity of the delay member 150 in the inspection target 10 can be achieved even with one array probe 110. The detection sensitivity of defects can be improved. Hereinafter, the retarder 150 will be described in detail.

図3、図4は、遅延材150を説明する図であり、図3(a)は、遅延材150の斜視図を示し、図3(b)は、遅延材150の側面図を示し、図4は、図3(b)におけるIV線断面図(探触子接触面164に垂直な断面図)を示す。   3 and 4 are diagrams for explaining the delay member 150, FIG. 3 (a) shows a perspective view of the delay member 150, and FIG. 3 (b) shows a side view of the delay member 150. FIG. 4 shows a sectional view taken along line IV in FIG. 3B (a sectional view perpendicular to the probe contact surface 164).

図3(a)、(b)に示すように、遅延材150は、検査対象物10と接触する対象物接触面160と、対象物接触面160に平行な平行面162と、対象物接触面160との為す角が鋭角となる探触子接触面164とを有する。そして、図4に示すように、アレイ探触子110は、送信面122および受信面132が探触子接触面164に接触するように、遅延材150に設置される。   As shown in FIGS. 3A and 3B, the delay member 150 includes an object contact surface 160 that contacts the inspection object 10, a parallel surface 162 that is parallel to the object contact surface 160, and an object contact surface. And a probe contact surface 164 having an acute angle with 160. As shown in FIG. 4, the array probe 110 is installed on the delay member 150 so that the transmission surface 122 and the reception surface 132 are in contact with the probe contact surface 164.

遅延材150は、対象物接触面160を有する第1層170と、第1層170に積層されるとともに探触子接触面164を有する第2層180とを含んで構成される。なお、音響遮断材152は、第1層170、第2層180をそれぞれ2分割するように、遅延材150の中央に設けられる。   The retarder 150 includes a first layer 170 having an object contact surface 160 and a second layer 180 laminated on the first layer 170 and having a probe contact surface 164. Note that the sound blocking material 152 is provided at the center of the delay material 150 so that the first layer 170 and the second layer 180 are divided into two.

本実施形態において、第1層170は、第2層180より引っ掻き硬さ(引っ掻き硬度)が大きい物質で構成される。第1層170には、対象物接触面160が設けられているため、検査対象物10と接触する。したがって、第1層170を、相対的に引っ掻き硬さが大きい物質で構成することで、遅延材150(対象物接触面160)の損傷を抑制することが可能となる。   In the present embodiment, the first layer 170 is made of a material having a higher scratch hardness (scratch hardness) than the second layer 180. Since the object contact surface 160 is provided on the first layer 170, the object contacts the inspection object 10. Therefore, it is possible to suppress damage to the retarder 150 (target object contact surface 160) by configuring the first layer 170 with a material having a relatively high scratch hardness.

また、第1層170と、第2層180とは、超音波の伝播速度が異なる物質で構成されており、本実施形態において、第1層170は、第2層180より超音波の伝播速度が大きい物質で構成される。例えば、第1層170は、アクリルで構成され、第2層180はポリスチレンで構成される。   Further, the first layer 170 and the second layer 180 are made of materials having different ultrasonic propagation speeds. In the present embodiment, the first layer 170 is more sensitive to ultrasonic propagation speed than the second layer 180. Is composed of a large substance. For example, the first layer 170 is made of acrylic, and the second layer 180 is made of polystyrene.

したがって、送信部120(送信面122)から送信された超音波は、第2層180、第1層170の順で通過し、その後、検査対象物10に入射されることとなる。第1層170と第2層180とを超音波の伝播速度が異なる物質で構成することにより、第1層170と第2層180との界面190において超音波が屈折することになる(スネルの法則)。   Therefore, the ultrasonic wave transmitted from the transmission unit 120 (transmission surface 122) passes through the second layer 180 and the first layer 170 in this order, and then enters the inspection object 10. By configuring the first layer 170 and the second layer 180 with materials having different propagation speeds of ultrasonic waves, the ultrasonic waves are refracted at the interface 190 between the first layer 170 and the second layer 180 (Snell's). law).

また、本実施形態の超音波探傷装置100は、音響遮断材152上に、送信面122と受信面132との境界が配されるようにアレイ探触子110が設置される。そして、第1層170と第2層180との界面190が、探触子接触面164と直交する断面(詳細には、探触子接触面164と直交し、かつ、送信面122と受信面132との境界(音響遮断材152)と直交する断面)において、一端部190aおよび他端部190bから中央(音響遮断材152)に向かうに従って探触子接触面164との距離が漸増(対象物接触面160との距離が漸減)するように、第1層170および第2層180が形成される。つまり、探触子接触面164と直交する断面において、界面190がV字形状となるように、第1層170と第2層180とが形成される。   In the ultrasonic flaw detector 100 of the present embodiment, the array probe 110 is installed on the sound blocking material 152 so that the boundary between the transmission surface 122 and the reception surface 132 is disposed. A cross section in which the interface 190 between the first layer 170 and the second layer 180 is orthogonal to the probe contact surface 164 (specifically, orthogonal to the probe contact surface 164 and the transmission surface 122 and the reception surface). 132, the distance from the probe contact surface 164 gradually increases toward the center (sound blocking material 152) from the one end 190a and the other end 190b at the boundary (cross section orthogonal to the sound blocking material 152) (object). The first layer 170 and the second layer 180 are formed so that the distance from the contact surface 160 gradually decreases. That is, the first layer 170 and the second layer 180 are formed so that the interface 190 is V-shaped in a cross section orthogonal to the probe contact surface 164.

上記のように、界面190を構成することで、送信部120から送信された超音波を界面190において音響遮断材152側(受信部130側)に屈折させることができる。また、検査対象物10内で反射した超音波を界面190において音響遮断材152側(送信部120側)に屈折させることが可能となる。   By configuring the interface 190 as described above, it is possible to refract the ultrasonic wave transmitted from the transmission unit 120 toward the acoustic blocking material 152 side (reception unit 130 side) at the interface 190. In addition, it is possible to refract the ultrasonic wave reflected in the inspection object 10 toward the acoustic blocking material 152 side (transmission unit 120 side) at the interface 190.

これにより、検査対象物10における遅延材150(アレイ探触子110)の近傍においても、超音波の集束密度を大きくすることができ、欠陥の検知感度を向上させることが可能となる。   Thereby, even in the vicinity of the delay member 150 (array probe 110) in the inspection object 10, the focusing density of the ultrasonic wave can be increased, and the defect detection sensitivity can be improved.

(界面190の角度の決定と、パラメータの算出)
一般的に超音波探傷装置を駆動する制御部が利用するソフトウエアは、2つのアレイ探触子110、および、従来の遅延材60を用いた場合に、超音波の送信時間(遅延時間)を制御して各超音波を集束させたり、受信部130を構成する各振動子114の受信時間を制御することで、集束させた超音波の反射波を選択的に受信したりできるように構成されている。
(Determination of the angle of the interface 190 and calculation of parameters)
In general, the software used by the control unit that drives the ultrasonic flaw detector uses the two array probes 110 and the conventional delay member 60 to set the ultrasonic transmission time (delay time). It is configured to be able to selectively receive reflected waves of the focused ultrasonic waves by controlling and focusing each ultrasonic wave or by controlling the reception time of each transducer 114 constituting the receiving unit 130. ing.

そこで、2つのアレイ探触子110および従来の遅延材60を用いた場合に利用されるソフトウエアをそのまま用いて、本実施形態の超音波探傷装置100を駆動できるように、界面190の角度を決定するとともに、パラメータを算出する。   Therefore, the angle of the interface 190 is set so that the ultrasonic flaw detector 100 of this embodiment can be driven using the software used when the two array probes 110 and the conventional delay member 60 are used as they are. Determine and calculate the parameters.

まず、超音波を所望の位置に集束させるために必要な屋根角(送信面122と受信面132との為す角)と、従来の遅延材60によって超音波を屈折させることができる角度(屈折角)を、シミュレーションを用いて決定する。なお、遅延材60は、第2層180と同じ材質で構成されると仮定する。   First, a roof angle (an angle formed by the transmission surface 122 and the reception surface 132) necessary for focusing the ultrasonic wave at a desired position, and an angle (a refraction angle) at which the ultrasonic wave can be refracted by the conventional delay material 60. ) Is determined using simulation. It is assumed that the delay material 60 is made of the same material as the second layer 180.

次に、第1層170から検査対象物10に入射される超音波の角度sαが屋根角となるような界面190を決定する。   Next, the interface 190 is determined so that the angle sα of the ultrasonic wave incident on the inspection object 10 from the first layer 170 becomes the roof angle.

図5は、パラメータの算出手順の一部を説明する図である。図5(a)に示すように、送信部120から送信された超音波の伝播方向と、界面190の垂線との為す角をα、第1層170における超音波の伝播方向と、界面190の垂線との為す角をβとすると、角度sαは下記式(1)、式(2)から導出することができる。
v2/sinα=v1/sinβ …式(1)
sα=β−α …式(2)
ここで、v1は、第1層170における超音波の伝播速度であり、v2は、第2層180における超音波の伝播速度である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a part of the parameter calculation procedure. As shown in FIG. 5A, the angle formed by the propagation direction of the ultrasonic wave transmitted from the transmission unit 120 and the perpendicular of the interface 190 is α, the propagation direction of the ultrasonic wave in the first layer 170, and the interface 190 If the angle formed with the perpendicular is β, the angle sα can be derived from the following equations (1) and (2).
v2 / sin α = v1 / sin β (1)
sα = β−α Equation (2)
Here, v1 is an ultrasonic wave propagation speed in the first layer 170, and v2 is an ultrasonic wave propagation speed in the second layer 180.

こうして導出された角度sαとなるような界面190の角度を決定して遅延材150を作成する。   The retarder 150 is created by determining the angle of the interface 190 to be the angle sα thus derived.

続いて、下記式(3)を用いてパラメータL4を導出し、下記式(4)を用いてパラメータL6を導出する。
L4=((k/4−t/2)×tan(α)+h)÷cos(sα)+(j−(k/4−t/2)×tan(α))×v1/v2 …式(3)
L6=k/4+(j−(k/4−t/2)×tan(α))×v1/v2×sin(sα)−k/4×cos(sα) …式(4)
ここで、図5(b)に示すように、kは送信部120の幅であり、jは探触子接触面164から界面190のうち最も対象物接触面160に近い位置までの距離であり、hは界面190のうち最も対象物接触面160に近い位置から対象物接触面160までの距離であり、tは音響遮断材152の幅(厚み)である。
Subsequently, the parameter L4 is derived using the following equation (3), and the parameter L6 is derived using the following equation (4).
L4 = ((k / 4−t / 2) × tan (α) + h) ÷ cos (sα) + (j− (k / 4−t / 2) × tan (α)) × v1 / v2 (formula ( 3)
L6 = k / 4 + (j− (k / 4−t / 2) × tan (α)) × v1 / v2 × sin (sα) −k / 4 × cos (sα) (4)
Here, as shown in FIG. 5B, k is the width of the transmitter 120, and j is the distance from the probe contact surface 164 to the position closest to the object contact surface 160 in the interface 190. , H is the distance from the position closest to the object contact surface 160 in the interface 190 to the object contact surface 160, and t is the width (thickness) of the sound blocking material 152.

こうして導出したパラメータL4を、ソフトウエアにおける遅延材60内の超音波の伝播距離に代入し、パラメータL6を送信部120と受信部130との離隔距離の半値(×0.5)に代入する。これにより、超音波探傷装置100専用のソフトウエアを開発することなく、既存のソフトウエアを利用して、超音波探傷を行うことができる。   The parameter L4 derived in this way is substituted into the propagation distance of the ultrasonic wave in the delay material 60 in the software, and the parameter L6 is substituted into the half value (× 0.5) of the separation distance between the transmission unit 120 and the reception unit 130. Thus, ultrasonic flaw detection can be performed using existing software without developing software dedicated to the ultrasonic flaw detection apparatus 100.

以上説明したように、本実施形態にかかる超音波探傷装置100によれば、遅延材150を工夫するだけといった簡易な構成で、超音波を電子的に屈折させるだけでなく、遅延材150を構成する第1層170と第2層180の超音波の伝播速度(音速)の違いによって超音波を屈折させることが可能となる。これにより、アレイ探触子110であっても、検査対象物10における遅延材150の近傍において超音波の集束密度を大きくすることができ、ノイズを低減することが可能となる。   As described above, according to the ultrasonic flaw detector 100 according to the present embodiment, not only the ultrasonic wave is refracted electronically but also the delay material 150 is configured with a simple configuration in which the delay material 150 is devised. The ultrasonic wave can be refracted by the difference in ultrasonic wave propagation speed (sound speed) between the first layer 170 and the second layer 180. As a result, even with the array probe 110, it is possible to increase the focusing density of the ultrasonic wave in the vicinity of the delay member 150 in the inspection target 10, and to reduce noise.

例えば、遅延材150を用いた場合と、ポリスチレンのみで構成された遅延材50を用いた場合とで比較すると、S/N比が8倍程度高くなることが実験で確認された。つまり、検知感度を8倍程度低くしたとしても欠陥の有無を検知することが可能となることが分かった。   For example, when the retarder 150 is used and when the retarder 50 made of only polystyrene is compared, it has been experimentally confirmed that the S / N ratio is about 8 times higher. That is, it has been found that the presence or absence of a defect can be detected even if the detection sensitivity is lowered by about 8 times.

また、上記したように、1つのアレイ探触子110を用いることにより、2つのアレイ探触子110を用いる場合と比較して、遅延材150を小さくすることができ、検査対象物10における遅延材150の接地面積(対象物接触面160)を小さくすることが可能となる。したがって、検査対象物10が小さかったり、検査対象物10の表面が凹凸であったりしても、対象物接触面160を容易に設置することができる。また、対象物接触面160が小さくなることから検査対象物10の表面形状によるノイズの影響を少なくすることが可能となる。   Further, as described above, by using one array probe 110, it is possible to reduce the delay material 150 as compared with the case where two array probes 110 are used. It is possible to reduce the ground contact area (object contact surface 160) of the material 150. Therefore, even if the inspection object 10 is small or the surface of the inspection object 10 is uneven, the object contact surface 160 can be easily installed. In addition, since the object contact surface 160 is reduced, it is possible to reduce the influence of noise due to the surface shape of the inspection object 10.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Is done.

例えば、上記実施形態において、超音波探傷装置100が1つのアレイ探触子110と遅延材150とを備える構成を例に挙げて説明した。しかし、2つのアレイ探触子110と遅延材150とを組み合わせてもよい。この場合、検査対象物10における遅延材150の近傍(つまり、検査対象物10の表面近傍)において集束密度をさらに大きくすることができる。   For example, in the above-described embodiment, the ultrasonic flaw detector 100 has been described by taking as an example a configuration in which the array probe 110 and the delay member 150 are provided. However, the two array probes 110 and the delay material 150 may be combined. In this case, the focusing density can be further increased in the vicinity of the retarder 150 in the inspection object 10 (that is, in the vicinity of the surface of the inspection object 10).

また、上記実施形態において、第1層170が、第2層180より超音波の伝播速度が大きい物質で構成される遅延材150を例に挙げて説明した。しかし、第1層170が、第2層180より超音波の伝播速度が小さい物質で構成される遅延材150を提供することもできる。この場合、第1層170と第2層180との界面190は、探触子接触面164に垂直な断面が逆V字形状になるとよい。詳細に説明すると、この場合、界面190は、一端部190aおよび他端部190bから中央(音響遮断材152)に向かうに従って探触子接触面164との距離が漸減(対象物接触面160との距離が漸増)するように、第1層170および第2層180が形成されるとよい。   Moreover, in the said embodiment, the 1st layer 170 mentioned and demonstrated as an example the delay material 150 comprised with the material whose propagation speed of an ultrasonic wave is larger than the 2nd layer 180. FIG. However, it is also possible to provide the delay material 150 in which the first layer 170 is made of a material having a lower ultrasonic wave propagation speed than the second layer 180. In this case, the interface 190 between the first layer 170 and the second layer 180 may have an inverted V-shaped cross section perpendicular to the probe contact surface 164. More specifically, in this case, the distance between the interface 190 and the probe contact surface 164 gradually decreases from the one end portion 190a and the other end portion 190b toward the center (sound shielding material 152) (with the object contact surface 160). The first layer 170 and the second layer 180 are preferably formed so that the distance increases gradually.

また、上記実施形態において、界面190が、平面(詳細は、2つの平面)で構成される場合を例に挙げて説明した。しかし、界面190は半球面で構成されてもよい。   Moreover, in the said embodiment, the case where the interface 190 was comprised by the plane (specifically two planes) was mentioned as an example, and was demonstrated. However, the interface 190 may be a hemispherical surface.

また、上記実施形態において、送信部120側に配される界面190と音響遮断材152との為す角と、受信部側に配される界面190と音響遮断材152とが為す角とが実質的に等しい場合を例に挙げて説明した。しかし、送信部120側に配される界面190と音響遮断材152との為す角と、受信部130側に配される界面190と音響遮断材152とが為す角とは異なっていてもよい。   Moreover, in the said embodiment, the angle | corner which the interface 190 and the sound blocker 152 which are distribute | arranged to the transmission part 120 side make, and the angle which the interface 190 and the sound blocker 152 which are distribute | arranged to the receiving part side make are substantial. The case where it is equal to is described as an example. However, the angle formed by the interface 190 and the sound blocking material 152 disposed on the transmitting unit 120 side may be different from the angle formed by the interface 190 and the sound blocking material 152 disposed on the receiving unit 130 side.

また、上記実施形態において、遅延材150が第1層170および第2層180で構成される場合を例に挙げて説明した。しかし、遅延材150は、3層以上で構成されてもよい。例えば、第1層が対象物接触面160を有し、第2層が第1層に積層され、第3層が第2層に積層されるとともに探触子接触面164を有する遅延材であってもよい。また、この構成の場合、例えば、第1層と第2層との間の界面、および、第2層と第3層との間の界面をV字形状とし、両界面の位相を90°ずらしてもよい。   Moreover, in the said embodiment, the case where the retarder 150 was comprised by the 1st layer 170 and the 2nd layer 180 was mentioned as an example, and was demonstrated. However, the retarder 150 may be composed of three or more layers. For example, the first layer has an object contact surface 160, the second layer is laminated on the first layer, the third layer is laminated on the second layer, and the retardation material has the probe contact surface 164. May be. In this configuration, for example, the interface between the first layer and the second layer and the interface between the second layer and the third layer are V-shaped, and the phases of both interfaces are shifted by 90 °. May be.

また、上記実施形態において、第1層170がアクリルで構成され、第2層180がポリスチレンで構成される場合を例に挙げて説明した。しかし、第1層170は、少なくとも検査対象物10よりも超音波の伝播速度が小さい物質で構成されればよい。したがって、第1層170、第2層180は、金属(例えば、金、銀)、樹脂(例えば、ポリイミド)、液体(例えば、水、油、グリセリン)の群から選択される1または複数で構成されればよい。   Moreover, in the said embodiment, the case where the 1st layer 170 was comprised with acryl and the 2nd layer 180 was comprised with polystyrene was mentioned as an example, and was demonstrated. However, the first layer 170 only needs to be made of a material having an ultrasonic wave propagation speed lower than that of the inspection object 10. Therefore, the first layer 170 and the second layer 180 are composed of one or more selected from the group of metals (for example, gold, silver), resins (for example, polyimide), and liquids (for example, water, oil, glycerin). It only has to be done.

本発明は、アレイ探触子から送信される超音波を用いて検査対象物を探傷する超音波探傷装置に利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for an ultrasonic flaw detection apparatus that flaws an inspection target using ultrasonic waves transmitted from an array probe.

10 検査対象物
100 超音波探傷装置
110 アレイ探触子
120 送信部
122 送信面
130 受信部
132 受信面
150 遅延材
160 対象物接触面
164 探触子接触面
170 第1層
180 第2層
190 界面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Inspection object 100 Ultrasonic flaw detector 110 Array probe 120 Transmission part 122 Transmission surface 130 Reception part 132 Reception surface 150 Delay material 160 Object contact surface 164 Probe contact surface 170 First layer 180 Second layer 190 Interface

Claims (6)

検査対象物の内部に超音波を送信する複数の振動子で構成された送信部と、該検査対象物内において反射された超音波を受信する複数の振動子で構成された受信部とを含んで構成されるアレイ探触子と、
前記検査対象物と前記アレイ探触子との間に配され、第1層と、該第1層より該アレイ探触子側に配され、該第1層と超音波の伝播速度が異なる物質で構成された第2層とを有する遅延材と、
を備える超音波探傷装置。
A transmission unit configured by a plurality of transducers that transmit ultrasonic waves inside the inspection target; and a reception unit configured by a plurality of transducers that receive ultrasonic waves reflected in the inspection target. An array probe comprising:
Disposed between the inspection object and the array probe, disposed on the first layer, and closer to the array probe than the first layer, and having a different ultrasonic wave propagation speed from the first layer A retarder having a second layer comprising:
An ultrasonic flaw detector comprising:
前記送信部における超音波の送信面と、前記受信部における超音波の受信面とは同一平面内に配される請求項1に記載の超音波探傷装置。   The ultrasonic flaw detection apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic transmission surface of the transmission unit and the ultrasonic reception surface of the reception unit are arranged in the same plane. 前記第2層は、前記第1層に積層されるとともに前記アレイ探触子に接触する探触子接触面を有し、
前記第1層と前記第2層との界面は、前記探触子接触面と直交する断面において、中央に向かうに従って該探触子接触面との距離が漸増し、
前記第1層は、前記第2層より超音波の伝播速度が大きい物質で構成される請求項1または2に記載の超音波探傷装置。
The second layer has a probe contact surface that is stacked on the first layer and contacts the array probe;
In the cross section orthogonal to the probe contact surface, the interface between the first layer and the second layer gradually increases in distance from the probe contact surface toward the center,
3. The ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein the first layer is made of a material having a higher ultrasonic propagation velocity than the second layer.
前記第2層は、前記第1層に積層されるとともに前記アレイ探触子に接触する探触子接触面を有し、
前記第1層と前記第2層との界面は、前記探触子接触面と直交する断面において、中央に向かうに従って該探触子接触面との距離が漸減し、
前記第1層は、前記第2層より超音波の伝播速度が小さい物質で構成される請求項1または2に記載の超音波探傷装置。
The second layer has a probe contact surface that is stacked on the first layer and contacts the array probe;
The interface between the first layer and the second layer is gradually reduced in distance from the probe contact surface toward the center in a cross section orthogonal to the probe contact surface.
3. The ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein the first layer is made of a material having an ultrasonic propagation velocity smaller than that of the second layer.
前記第1層は、前記第2層より引っ掻き硬さが大きい物質で構成される請求項1から4のいずれか1項に記載の超音波探傷装置。   The ultrasonic flaw detector according to any one of claims 1 to 4, wherein the first layer is made of a material having a scratch hardness higher than that of the second layer. 前記遅延材は、樹脂、金属、液体の群から選択される1または複数で構成される請求項1から5のいずれか1項に記載の超音波探傷装置。   The ultrasonic flaw detector according to any one of claims 1 to 5, wherein the delay material is composed of one or a plurality selected from a group of resin, metal, and liquid.
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