JP2510394Y2 - 超音波探傷装置 - Google Patents
超音波探傷装置Info
- Publication number
- JP2510394Y2 JP2510394Y2 JP8441590U JP8441590U JP2510394Y2 JP 2510394 Y2 JP2510394 Y2 JP 2510394Y2 JP 8441590 U JP8441590 U JP 8441590U JP 8441590 U JP8441590 U JP 8441590U JP 2510394 Y2 JP2510394 Y2 JP 2510394Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- defect
- counter
- circuit
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、鉄鋼及び非鉄製品の製造時並びに鋼構造物
等の非破壊検査に適用される電磁超音波トランスデュー
サを用いた超音波検査装置に関する。
等の非破壊検査に適用される電磁超音波トランスデュー
サを用いた超音波検査装置に関する。
電磁超音波トランスデューサを用いた超音波探傷検査
の場合欠陥からの反射波の他に工場モータや、クレーン
電気炉作動時のスイッチングノイズ等のランダムなイン
パルス的電気ノイズ波が混入するが、従来は欠陥波が予
め出現する時刻にゲートを設け欠陥信号の検波波のゲー
ト内でのピークをホールドし、ペンレコーダ等により、
欠陥の記録データを取る方法であるため、ランダムな外
乱ノイズがゲート内に混入した場合、この外乱ノイズが
ペンレコーダ等の記録データに記録されるため、記録デ
ータより欠陥信号と外乱ノイズとの識別ができなかっ
た。
の場合欠陥からの反射波の他に工場モータや、クレーン
電気炉作動時のスイッチングノイズ等のランダムなイン
パルス的電気ノイズ波が混入するが、従来は欠陥波が予
め出現する時刻にゲートを設け欠陥信号の検波波のゲー
ト内でのピークをホールドし、ペンレコーダ等により、
欠陥の記録データを取る方法であるため、ランダムな外
乱ノイズがゲート内に混入した場合、この外乱ノイズが
ペンレコーダ等の記録データに記録されるため、記録デ
ータより欠陥信号と外乱ノイズとの識別ができなかっ
た。
前記の方法では、ゲート内に外乱ノイズが入って来た
場合には、探傷結果であるペン記録計等のデータより、
以下の識別が不可能である。
場合には、探傷結果であるペン記録計等のデータより、
以下の識別が不可能である。
１）欠陥信号がある場合 ノイズレベルが欠陥信号より大きい場合にはノイズピ
ークが出力されてしまい、欠陥ピークが得られない。
ークが出力されてしまい、欠陥ピークが得られない。
２）欠陥信号がない場合 出力信号が欠陥信号によるものか、ノイズによるもの
か区別がつかない。
か区別がつかない。
以上のようにノイズがゲート内に入って来ると欠陥の
存在さえも、ましてやそのピーク値さえも推定すること
が不可能となる。
存在さえも、ましてやそのピーク値さえも推定すること
が不可能となる。
前記の問題を解決するための欠陥信号抽出手段は、欠
陥が発生する部位がほぼ一定している場合、つまり欠陥
信号が現われる時刻がほぼ一定しているという条件のも
とで、ｎ個のゲート、この１個のゲートにつきｍ個の比
較器、FF（フリップフロップ）、カウンタ（設定回数ま
で連続してカウントした時のみ出力信号を出す）が備わ
っており、これらｎ×ｍ個のカウンタ出力の論理和をと
るオア回路、検出信号を欠陥検出時間（設定カウントに
達した後の時間）分引きのばすホールド回路、出力信号
に重み付けをする回路（カウンタｋでカウント条件が成
立した場合、比較器基準電圧Vkに対応する出力電圧とす
る回路）、検出信号が出ている時間を欠陥の長さに対応
させるためのワンショットマルチ回路（設定カウント値
までの時間分、検出信号を引きのばす）、そして、探傷
器からのトリガー信号を基準にゲートタイミング信号を
作り、リセット阻止信号の有無によりリセット信号を制
御し、さらにｎ個のｍ番目の各々のカウンタよりの全カ
ウントホールド信号を受け、各ｍ番目のカウンタを除く
全カウンタにカウントホールド信号を出すタイムベース
回路を備えることを特徴としている。
陥が発生する部位がほぼ一定している場合、つまり欠陥
信号が現われる時刻がほぼ一定しているという条件のも
とで、ｎ個のゲート、この１個のゲートにつきｍ個の比
較器、FF（フリップフロップ）、カウンタ（設定回数ま
で連続してカウントした時のみ出力信号を出す）が備わ
っており、これらｎ×ｍ個のカウンタ出力の論理和をと
るオア回路、検出信号を欠陥検出時間（設定カウントに
達した後の時間）分引きのばすホールド回路、出力信号
に重み付けをする回路（カウンタｋでカウント条件が成
立した場合、比較器基準電圧Vkに対応する出力電圧とす
る回路）、検出信号が出ている時間を欠陥の長さに対応
させるためのワンショットマルチ回路（設定カウント値
までの時間分、検出信号を引きのばす）、そして、探傷
器からのトリガー信号を基準にゲートタイミング信号を
作り、リセット阻止信号の有無によりリセット信号を制
御し、さらにｎ個のｍ番目の各々のカウンタよりの全カ
ウントホールド信号を受け、各ｍ番目のカウンタを除く
全カウンタにカウントホールド信号を出すタイムベース
回路を備えることを特徴としている。
本考案は前記のように、予め設定した回数だけ連続し
てゲートを通過し、予め設定したレベルを越える信号が
あった場合のみ欠陥信号を出力するものでノイズによる
誤検出の確率を限りなくゼロに近づけることを可能とす
る。欠陥があれば必ずゲート内に連続して入って来る
が、ノイズの場合は連続複数回入ってくる可能性は極め
て低いことを利用するのである。つまり送信波を出さず
にノイズだけで最大何回連続して入ってくるかそのＮ値
を調べておき、（Ｎ＋α）回の設定をしておけば、これ
を越えてカウントされる信号は欠陥に他ならないのであ
る。この装置では被検体が移動している場合にも適用可
能であるが、移動速度を上げ、設定回数を一定とするに
は送信波を出す周期を短かくする、つまり繰返し周波数
を上げる必要がある。
てゲートを通過し、予め設定したレベルを越える信号が
あった場合のみ欠陥信号を出力するものでノイズによる
誤検出の確率を限りなくゼロに近づけることを可能とす
る。欠陥があれば必ずゲート内に連続して入って来る
が、ノイズの場合は連続複数回入ってくる可能性は極め
て低いことを利用するのである。つまり送信波を出さず
にノイズだけで最大何回連続して入ってくるかそのＮ値
を調べておき、（Ｎ＋α）回の設定をしておけば、これ
を越えてカウントされる信号は欠陥に他ならないのであ
る。この装置では被検体が移動している場合にも適用可
能であるが、移動速度を上げ、設定回数を一定とするに
は送信波を出す周期を短かくする、つまり繰返し周波数
を上げる必要がある。
以下、この考案を図示の実施例により詳細に説明す
る。第４図のａ）は電磁超音波探傷器の受信信号であ
り、ｂ）はその包絡線整流波形である。Ａ及びＣは送信
波であり、Ｂ及びＤは欠陥による反射波である。ｃ）
は、ゲートタイミング信号を表しており、ゲート幅Δ
t1，Δt2，…Δtn（全て等しくしてもよい）で、ｄ）の
探傷器からのトリガー信号にt1,t2…tnと遅延させ、ゲ
ートチャンネルG1,G2，…Gnと順にゲートを開き信号を
順に取り込む。欠陥反射波が出現する時刻がほぼ一定に
なる条件においては、ノイズ除去の原理から言うと、ゲ
ートの数はできるだけ少なく、ゲート幅はできるだけ狭
くする方がよい。なおｄ）のトリガー信号に同期して、
ａ）のＡの如きトーンバースト波が発振され被検体内で
超音波が1/r(sec)毎に発生する。（繰返し周波数を
rHzとする）第２図は欠陥反射波（Ｆ）にノイズ（Ｅ）
が重畳した場合の包絡線整流波形を示している。このよ
うな波形になるとノイズのため欠陥信号の有無が判別不
能となる。しかし、このようなタイミングで連続してノ
イズがかぶってくることは統計学上その確率は連続する
回数が増えるにしたがって、急減すると考えられる。第
３図は比較部の欠陥反射に対しその基準電圧レベルを示
している。本図ではｍ個の基準レベルを設定している。
第１図に探傷システム構成図を示す。ゲートG1〜Gnを通
過した探傷出力波形は、各ゲート毎にV1〜Vmの基準電圧
をもつｍ個の比較器CPに入る。例えば、第３図に示すVk
のレベルを越える信号が入ったゲートＧにおいてはカウ
ンタ（CO）１〜カウンタ（CO）ｋが１をカウントする
（カウンタCOの前のフリップフロップFFは１繰り返し周
期でカウントを１回に限定するため）。このときカウン
ト１をしたｋ個のカウンタCOは、タイムベース回路Ｔに
カウンタリセット阻止信号を出し、上記ゲートＧのカイ
ンタ（CO）１〜カウンタ（CO）ｋがトリガー信号でリセ
ットされないようにして、次の繰返し周期に備える。次
の繰返し周期で同レベルの信号が同ゲートＧに入れば、
前と同様にカウンタ（CO）１〜カウンタ（CO）ｋは２を
カウントする。もし何も入って来なければ、カウンタ
（CO）１〜カウンタ（CO）ｋはもはやカウンタリセット
阻止信号を出さず、全て０カウントに戻ることになる。
このようにして作用の項で述べた設定数（Ｎ＋α）回
（αは安全数）を越した場合にカウンタは出力信号を出
すがこれらの出力はオア回路ORに入る。そこで、ホール
ド回路HDは直ちにONする。カウンタCOは設定回数までカ
ウントすると、カウント０に戻るが、その後、更にVkを
越える信号が比較器CPに入り続けた場合には、このホー
ルド回路HDが検出信号をホールドする。カウンタCOがカ
ウントアップしなくなり、カウンタリセット阻止信号を
出さなくなると、リセット信号が発生し、カウンタCOは
リセットされ、ホールド回路HDはホールドを終える。次
にホールド回路HDの出力は、カウンタ（CO）ｋに対応す
る検出電圧を出力する重み付け回路Ｗに入る。更に、こ
の重み付け回路Ｗの出力信号がワンショットマルチ回路
Ｍへ送られる。このワンショットマルチ回路Ｍは、（Ｎ
＋α−１）×1/frだけ検出信号を引きのばし、実欠陥長
及び径に対応する検出出力とする。更に、ｎ個の各ゲー
トＧのｍ番目の比較器CPの基準電圧Vmをレベルの高いノ
イズでなければ越えない程度の高い基準レベルに設定し
て、ｎ個のゲートＧの中のｍ番目のカウンタ（CO）ｍが
１つでもカウントすると、全カウンタホールド信号をタ
イムベース回路Ｔに出力して、全カウンタCOに対しｎ個
のｍ番目のカウンタは除く前回のカウント値をホールド
させ、カウントアップさせないようにする。この回路を
設けることにより設定のＮ値はさらに小さくできる。こ
れは被検体が移動するような探傷の場合に有効である。
被検体の移動速度をｖ（mm/sec）、繰返し周波をr〔H
z〕とする。１繰返し時間1/r(sec)に移動する被検体
の長さlmmは、ｌ＝v/r(mm)となる。今、ノイズのみに
よる最大連続カウント値をＮとすれば、少なくとも欠陥
の長さＬ（mm）は、Ｌ＝Nv/r(mm)必要となる。検出欠
陥長さの感度を上げるには、つまりＬを小さくするに
は、可能な限り、N,vを各々小さく、rを大きくしてや
る必要がある。以上より、ｎ個のｍ番目のカウント検知
信号を利用することによりＮ値を小さくでき、検出欠陥
長さの感度を上げることができる。もちろんｍ番目のカ
ウンタ出力もオア回路に接続されているので、ｍ番目の
カウンタは、そのカウント設定値を大きくとることによ
り、異常に大きく、長い欠陥の検出信号として利用でき
る。最後に第５図にＮ＋α＝３とした場合等のタイムチ
ャートを示す。今、第５図に示すように欠陥反射波とし
て６個の信号が連続して得られ、その３番目の信号中に
ゲートＧのｍ番目の比較器の基準電圧Vmを越えるノイズ
が含まれているものとする。最初の２個の欠陥反射波に
よりカウンタ（CO）１〜カウンタ（CO）ｋは２までカウ
ントアップするが、続く３個目の欠陥反射波に含まれて
いるノイズにより上記ｍ番目の比較器（CP）から信号が
出力されてｍ番目のカウンタ（CO）ｍがカウントアップ
すると、このカウンタ（CO）ｍから全カウンタホールド
信号がタイムベース回路Ｔへ送られる。これによりタイ
ムベース回路Ｔは、全カウンタCOに対し（ｎ個のｍ番目
のカウンタは除く）、前回のカウント値「２」をホール
ドさせる。次の欠陥反射波の信号中にはノイズが含まれ
ていないので、カウンタ（CO）１〜カウンタ（CO）ｋが
「３」をカウントして信号を出力する。このカウンタ出
力信号は、オア回路ORを介してホールド回路HDに出力す
る。ホールド回路HDは、この例ではカウンタ出力信号を
３カウント分、即ち、（１×fr）×３の時間保持する。
そして、このホールド回路HDの出力信号は、重み付回路
Ｗでカウンタ（CO）ｋに対応する重み付けがなされ、ワ
ンショットマルチ回路Ｍへ送られる。このワンショット
マルチ回路Ｍは、第５図に示すように入力信号の時間幅
をカウンタCOの設定数に応じて（１×fr）×（３−１）
だけ引きのばすと共に、上記重み付けに応じたレベルの
信号を欠陥検出信号として出力する。この欠陥検出信号
の時間幅は、（１×fr）×３＋（１×fr）×（３−１）
となり、欠陥の長さに相当する。
る。第４図のａ）は電磁超音波探傷器の受信信号であ
り、ｂ）はその包絡線整流波形である。Ａ及びＣは送信
波であり、Ｂ及びＤは欠陥による反射波である。ｃ）
は、ゲートタイミング信号を表しており、ゲート幅Δ
t1，Δt2，…Δtn（全て等しくしてもよい）で、ｄ）の
探傷器からのトリガー信号にt1,t2…tnと遅延させ、ゲ
ートチャンネルG1,G2，…Gnと順にゲートを開き信号を
順に取り込む。欠陥反射波が出現する時刻がほぼ一定に
なる条件においては、ノイズ除去の原理から言うと、ゲ
ートの数はできるだけ少なく、ゲート幅はできるだけ狭
くする方がよい。なおｄ）のトリガー信号に同期して、
ａ）のＡの如きトーンバースト波が発振され被検体内で
超音波が1/r(sec)毎に発生する。（繰返し周波数を
rHzとする）第２図は欠陥反射波（Ｆ）にノイズ（Ｅ）
が重畳した場合の包絡線整流波形を示している。このよ
うな波形になるとノイズのため欠陥信号の有無が判別不
能となる。しかし、このようなタイミングで連続してノ
イズがかぶってくることは統計学上その確率は連続する
回数が増えるにしたがって、急減すると考えられる。第
３図は比較部の欠陥反射に対しその基準電圧レベルを示
している。本図ではｍ個の基準レベルを設定している。
第１図に探傷システム構成図を示す。ゲートG1〜Gnを通
過した探傷出力波形は、各ゲート毎にV1〜Vmの基準電圧
をもつｍ個の比較器CPに入る。例えば、第３図に示すVk
のレベルを越える信号が入ったゲートＧにおいてはカウ
ンタ（CO）１〜カウンタ（CO）ｋが１をカウントする
（カウンタCOの前のフリップフロップFFは１繰り返し周
期でカウントを１回に限定するため）。このときカウン
ト１をしたｋ個のカウンタCOは、タイムベース回路Ｔに
カウンタリセット阻止信号を出し、上記ゲートＧのカイ
ンタ（CO）１〜カウンタ（CO）ｋがトリガー信号でリセ
ットされないようにして、次の繰返し周期に備える。次
の繰返し周期で同レベルの信号が同ゲートＧに入れば、
前と同様にカウンタ（CO）１〜カウンタ（CO）ｋは２を
カウントする。もし何も入って来なければ、カウンタ
（CO）１〜カウンタ（CO）ｋはもはやカウンタリセット
阻止信号を出さず、全て０カウントに戻ることになる。
このようにして作用の項で述べた設定数（Ｎ＋α）回
（αは安全数）を越した場合にカウンタは出力信号を出
すがこれらの出力はオア回路ORに入る。そこで、ホール
ド回路HDは直ちにONする。カウンタCOは設定回数までカ
ウントすると、カウント０に戻るが、その後、更にVkを
越える信号が比較器CPに入り続けた場合には、このホー
ルド回路HDが検出信号をホールドする。カウンタCOがカ
ウントアップしなくなり、カウンタリセット阻止信号を
出さなくなると、リセット信号が発生し、カウンタCOは
リセットされ、ホールド回路HDはホールドを終える。次
にホールド回路HDの出力は、カウンタ（CO）ｋに対応す
る検出電圧を出力する重み付け回路Ｗに入る。更に、こ
の重み付け回路Ｗの出力信号がワンショットマルチ回路
Ｍへ送られる。このワンショットマルチ回路Ｍは、（Ｎ
＋α−１）×1/frだけ検出信号を引きのばし、実欠陥長
及び径に対応する検出出力とする。更に、ｎ個の各ゲー
トＧのｍ番目の比較器CPの基準電圧Vmをレベルの高いノ
イズでなければ越えない程度の高い基準レベルに設定し
て、ｎ個のゲートＧの中のｍ番目のカウンタ（CO）ｍが
１つでもカウントすると、全カウンタホールド信号をタ
イムベース回路Ｔに出力して、全カウンタCOに対しｎ個
のｍ番目のカウンタは除く前回のカウント値をホールド
させ、カウントアップさせないようにする。この回路を
設けることにより設定のＮ値はさらに小さくできる。こ
れは被検体が移動するような探傷の場合に有効である。
被検体の移動速度をｖ（mm/sec）、繰返し周波をr〔H
z〕とする。１繰返し時間1/r(sec)に移動する被検体
の長さlmmは、ｌ＝v/r(mm)となる。今、ノイズのみに
よる最大連続カウント値をＮとすれば、少なくとも欠陥
の長さＬ（mm）は、Ｌ＝Nv/r(mm)必要となる。検出欠
陥長さの感度を上げるには、つまりＬを小さくするに
は、可能な限り、N,vを各々小さく、rを大きくしてや
る必要がある。以上より、ｎ個のｍ番目のカウント検知
信号を利用することによりＮ値を小さくでき、検出欠陥
長さの感度を上げることができる。もちろんｍ番目のカ
ウンタ出力もオア回路に接続されているので、ｍ番目の
カウンタは、そのカウント設定値を大きくとることによ
り、異常に大きく、長い欠陥の検出信号として利用でき
る。最後に第５図にＮ＋α＝３とした場合等のタイムチ
ャートを示す。今、第５図に示すように欠陥反射波とし
て６個の信号が連続して得られ、その３番目の信号中に
ゲートＧのｍ番目の比較器の基準電圧Vmを越えるノイズ
が含まれているものとする。最初の２個の欠陥反射波に
よりカウンタ（CO）１〜カウンタ（CO）ｋは２までカウ
ントアップするが、続く３個目の欠陥反射波に含まれて
いるノイズにより上記ｍ番目の比較器（CP）から信号が
出力されてｍ番目のカウンタ（CO）ｍがカウントアップ
すると、このカウンタ（CO）ｍから全カウンタホールド
信号がタイムベース回路Ｔへ送られる。これによりタイ
ムベース回路Ｔは、全カウンタCOに対し（ｎ個のｍ番目
のカウンタは除く）、前回のカウント値「２」をホール
ドさせる。次の欠陥反射波の信号中にはノイズが含まれ
ていないので、カウンタ（CO）１〜カウンタ（CO）ｋが
「３」をカウントして信号を出力する。このカウンタ出
力信号は、オア回路ORを介してホールド回路HDに出力す
る。ホールド回路HDは、この例ではカウンタ出力信号を
３カウント分、即ち、（１×fr）×３の時間保持する。
そして、このホールド回路HDの出力信号は、重み付回路
Ｗでカウンタ（CO）ｋに対応する重み付けがなされ、ワ
ンショットマルチ回路Ｍへ送られる。このワンショット
マルチ回路Ｍは、第５図に示すように入力信号の時間幅
をカウンタCOの設定数に応じて（１×fr）×（３−１）
だけ引きのばすと共に、上記重み付けに応じたレベルの
信号を欠陥検出信号として出力する。この欠陥検出信号
の時間幅は、（１×fr）×３＋（１×fr）×（３−１）
となり、欠陥の長さに相当する。
本考案は前述の如く、電磁超音波探傷を行う場合、外
来ノイズ等の除去ができ、かつ被検体が移動する場合特
に有効的に欠陥の長さ、大きさを電圧出力等で検出可能
となる。
来ノイズ等の除去ができ、かつ被検体が移動する場合特
に有効的に欠陥の長さ、大きさを電圧出力等で検出可能
となる。
第１図は本考案の１実施例のシステム構成図であり、第
２図は探傷信号の欠陥反射波にノイズが重畳した波形図
であり、第３図は比較器の基準電圧設定図であり、第４
図は本考案の１実施例における探傷信号のタイミング図
であり、第５図は本考案の１実施例に係るタイミングチ
ャート図である。
２図は探傷信号の欠陥反射波にノイズが重畳した波形図
であり、第３図は比較器の基準電圧設定図であり、第４
図は本考案の１実施例における探傷信号のタイミング図
であり、第５図は本考案の１実施例に係るタイミングチ
ャート図である。
Claims (1)
- 【請求項１】超音波パルスの反射波として検出した信号
出力を検波回路で半波又は全波整流した後、対象とする
被検体の検査領域に対応した範囲に区分し複数個のゲー
ト回路に供給し、各ゲート回路毎に複数個の異なる基準
電圧を有する比較器を設け、これら比較器の中で１つだ
けを大欠陥による信号か、ハイレベルなノイズでしか達
しない基準電圧をもたせ、繰返し周波数毎にゲート回路
を通過させ、前記ｍ個の比較器の基準電圧を上まわる信
号の回数を計数するカウンタを設け、予め設定した回数
に対し、連続してカウントした回数が大きくなる条件を
もって欠陥信号を出力し、ｍ番目の比較器の基準電圧を
上まわる信号が入った周期においては、他のカウンタの
計数値をホールドさせ、その周期においては、カウント
アップを停止させ、カウンタより出力された欠陥信号を
オア回路を介して、ホールド回路に入力して欠陥信号を
出力させ、この欠陥信号を重み付回路に入力させて、設
定条件が満足した比較器の基準電圧に相応する電圧レベ
ルにし、欠陥の大きさを出力電圧の大きさに変換するこ
とを特徴とする超音波探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8441590U JP2510394Y2 (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | 超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8441590U JP2510394Y2 (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | 超音波探傷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0443261U JPH0443261U (ja) | 1992-04-13 |
| JP2510394Y2 true JP2510394Y2 (ja) | 1996-09-11 |
Family
ID=31632885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8441590U Expired - Lifetime JP2510394Y2 (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | 超音波探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2510394Y2 (ja) |
-
1990
- 1990-08-09 JP JP8441590U patent/JP2510394Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0443261U (ja) | 1992-04-13 |
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