JP2512463B2 - 超音波探触子の音場特性測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波探傷において使用する探触子によっ
て作られる音場の特性を測定する装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

超音波探傷による材料中の欠陥の検出特性は、探触子
から発した超音波ビームの音場特性に大きく影響され
る。音場特性は、超音波媒質中のビームの強度分布等に
よって表示され、水浸型探触子の場合は、水中に超音波
反射体を置き探触子から発し反射体で反射された超音波
ビームの反射エコー高さを測定して表示している。

このような音場特性は、探触子の振動子材質，形状や
励振条件などによって異なり、また使用条件によっても
変化する。探触子の音場特性が変化すると、材料中の欠
陥の検出特性が変化するため、有害な材料欠陥が検出で
きなかったり、無害な欠陥や欠陥以外からの信号や単な
るノイズを有害な欠陥とする等の誤検出が生じることと
なる。

したがって、材料の超音波探傷を精度よく行うには、
使用する探触子の音場特性を測定し、その特性に適した
条件すなわち探触子の数，配置，探触子と材料の距離等
を設定する必要がある。また同一の探触子を使用してい
ても、その音場特性を測定することにより適正な管理を
行うことが必要である。

従来、超音波探触子の水中の音場を測定するには、水
中に探触子と超音波反射体を置き、この両者間の位置関
係を手動で変化させつつ、超音波ビームの反射エコー高
さを測定し演算して表示していたので、測定点を多くと
ることが出来ず、精度や表示方法に限界があり、また、
測定に長時間を要するという問題があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、超音波探触子の音場測定を自動化すること
により、高精度のデータを短時間で得て、しかも多様の
表示を可能とし、超音波探傷の精度を著しく向上させる
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明装置の構成を第１図により説明する。探触子１
を保持する探触子ホルダー２と、探触子ホルダー２に対
向して位置させた超音波反射体３とが液中に配置されて
いる。探触子ホルダー２にはXYスキヤナー４が取り付け
られ、探触子１は該探触子の軸と直交するＸ方向および
探触子１の軸と平行なＹ方向にステップ状に移動可能に
なっている。探触子１には、探触子ホルダー２を介して
超音波探傷器５が接続され、超音波探傷器５はA/D変換
器10を介して中央演算装置６に接続され、中央演算装置
６は記憶装置７および表示装置８に接続されている。ま
た、中央演算装置６はスキャナー指示装置９に接続さ
れ、スキャナー指示装置９がパルスモーター11を介して
XYスキャナー４に接続されている。

第１図は、探触子ホルダー２にXYスキャナー４を取り
付けたものを示したが、探触子ホルダー２を固定し、超
音波反射体３にXYスキャナー４を取り付けて超音波反射
体３を探触子１の軸と平行な方向および該軸と直交する
方向へ可動としても良い。超音波反射体３としては、第
１図に示した球状のもののほか探触子１に応じて円板状
のものは探触子１の中心軸に垂直にセットし、円柱状の
ものは該中心軸に垂直または平行にセットする。A/D変
換器10はデジタル型超音波探傷器を用いる場合は不要で
ある。記憶装置７としては、RAMやフロッピーディスク
などがあり、表示装置８としては、CRTディスプレーや
プリンターなどがある。スキャナー指示装置９の指示に
よってXYスキャナー４を動かすには、パルスモーター11
のほかサーボモーター等でもよい。

〔作用〕

本発明装置の作用を第１図および第２図の例により説
明する。探触子名，探傷器名，反射体名，周波数，周波
通帯域幅，探傷器のゲイン（感度），スキャニング範囲
（第１図のX2,Y2），データ取込みピッチ（第１図のX1,
Y1）、などの初期条件を中央演算装置６に入力（初期条
件入力：ステップ1;以下、カッコ内ではステップという
語を省略する）すると、中央演算装置６は、メモリクリ
アし（２）、探触子１を初期位置Ｓに駆動し（初期位置
移動:3）、測定を開始する（４）。探触子１から発した
超音波ビームが超音波反射体３で反射されて探触子１を
経て超音波探傷器５がこれを検知すると（データ取込
み:5）、A/D変換器10で反射エコー高さをデジタルデー
タに変換し（A/D変換:6）、中央演算装置６がこれを読
込んで記憶装置７に記憶する（メモリ:7）。ついて、中
央演算装置６は、それに先に入力されている初期条件に
基づいて、スキャーナ指示装置９にピッチX1の駆動を指
示し、装置９がパルスモーター11を付勢し、XYスキャナ
ー４が探触子１をＸ方向に所定のピッチX₁だけ駆動（Ｘ
軸移動:8）する。中央演算装置６は、以下同様にして測
定指示と検知データの取り込みを行ない、検知データを
記憶装置６に記憶する（５〜９）。Ｘ方向スキャニング
範囲X2の移動が終了すると（９）、中央演算装置６は、
指示装置９およびXYスキャナー４を介して探触子１をＹ
方向に所定のピッチY2だけ駆動し（Ｙ軸移動:10）、Ｘ
軸方向の移動方向を前回とは逆に切り換えて（11）、以
下同様にしてＸ軸移動しつつデータを取り込み記憶装置
７に記憶する（５〜８）。Ｙ方向スキャニング範囲Y2の
移動が終了すると測定終了となり（12）、ファイル（一
探触子の測定データにファイル名付け）を行い（16,1
7）、記憶装置７に記憶する（17）。

探触子１を別の探触子に取り替えて該探触子の測定を
行う場合（18＝Ｎ）は、初期条件入力（１）行い前記と
同様にして測定する（１〜18）。

所要全探触子の測定を終了するなど、測定をしていな
いときには、中央演算装置６はステップ19〜21の映像化
処理を行なう。すなわち、ファイル名が入力されると
（19）、中央演算装置６は、入力されたファイル名が記
憶装置７にあるかをチエックし（20）、それがあると、
該ファイル名の、記憶装置７に記憶されたデータを呼び
出し（21）、入力により指示された映像化処理を選択し
て（22）、呼び出したデータに該選択した映像化処理を
施して（23）表示装置８に表示する（23）。

測定結果の表示として、例えば第３図に示すような三
次元表示の音場プロフィール、第４図に示すような二次
元表示の音場断面図，第５図に示すような水中距離特性
および有効ビーム幅，第６図に示すような水中音場横特
性図などが可能であり、前記映像化処理（23）におい
て、中央演算装置６は、これらの内の、入力で指定され
た１つの処理を実行する。これらはCRTディスプレーで
なる表示装置８に表示される。なお、表示装置８に変え
て又はそれと共にプリンターに表示するようにしてもよ
い。

〔実施例〕 周波数:2MHz,周波数帯域幅:N.B.（狭帯域），振動寸
法:10×10mm,振動子材質：ジルコン・チタン酸鉛系磁
器、のフラット型探触子について、探傷器分解能:1,パ
ルスエネルギー:MAX,リジェクション:Off,感度:26dbの
条件で、直径:8.0mmの球状の超音波反射板を使用し、ス
キヤニング範囲をＸ方向:0.05mm,Y方向:2mmとして、Ｘ
方向のデータ数:280個,Y方向のライン数:90本で、音場
特性を測定した。

測定結果の音場プロフィール（三次元表示）を第３図
に、音場断面図を第４図に、水中距離特性および有効ビ
ーム幅を第５図に、Ｙ方向位置:38mmにおける水中音場
横特性図を第６図にそれぞれ示す。これらの測定結果よ
り、探触子の音場特性を正確に確認し得る。

〔発明の効果〕

本発明法により、超音波探触子の音場特性が高精度で
かつ高能率で測定でき、しかも各種ニーズに即した各種
の方式により表示できる。

したがって、各種材料の超音波探傷に際して、探触子
の最適配置および探傷条件の最適な設定が行え、さらに
探触子の異常の早期発見や劣化状況の管理も容易に出来
るので、材料欠陥の検出精度が著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。第
２図は第１図に示す中央演算装置６の制御動作の概要を
示すフローチャートである。 第３図，第４図，第５図および第６図は上記実施例装置
による測定結果を示す図面であり、いずれも測定結果を
プリンタで打ち出したグラフを示す。 1:探触子、2:探触子ホルダー 3:超音波反射体、4:XYスキャナー 5:超音波探傷器、6:中央演算装置 7:記憶装置、8:表示装置 9:スキャナー指示装置、10:A/D変換器 11−1,11−2:モータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液中に浸漬された探触子を保持する探触子
   ホルダーと、該液中にて該探触子に対向して位置させた
   超音波反射体と、該探触子ホルダーまたは該超音波反射
   体に取り付けられた該探触子の軸と平行な方向および該
   軸と直交する方向へステップ状に移動可能なXYスキャナ
   ーと、前記探触子に接続された超音波探傷器と、該超音
   波探傷器に接続された中央演算装置と、該中央演算装置
   に接続された記憶装置および表示装置と、該中央演算装
   置および前記XYスキャナーに接続された指示装置とから
   構成されていることを特徴とする超音波探触子の音場特
   性測定装置。