JP2755651B2 - 超音波探傷装置 - Google Patents

超音波探傷装置

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JP2755651B2 JP1027162A JP2716289A JP2755651B2 JP 2755651 B2 JP2755651 B2 JP 2755651B2 JP 1027162 A JP1027162 A JP 1027162A JP 2716289 A JP2716289 A JP 2716289A JP 2755651 B2 JP2755651 B2 JP 2755651B2
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亮 長谷川
佳宣 増田
邦治 内田
保弘 清水
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は金属及び非金属材料の超音波探傷試験に用い
られる超音波探傷装置に関するものである。
(従来の技術) 一般に超音波探傷試験は探触子を検査員が手動で走査
したり、あるいは探触子を自動探傷機構によって機械的
に走査して超音波探傷を行なうが、手動走査の場合は検
査員が探傷波形をオシロスコープ等で観察しながら探触
子を走査するため、第9図に示すように試験体bの表面
に未探傷領域dが存在する場合があり、高度な技量が検
査員に要求されるなどの問題があった。なお、第9図中
aは探触子、cは探傷領域を示す。
一方、自動探傷機構を用いて探触子を走査する場合は
試験体の表面に沿って探触子を移動させる必要があるた
め、自動探傷機構を適用できる試験体は比較的単純な形
状の試験体に限られ、例えばタービンのブレードや水車
のライナー羽根のように試験体が三次元曲面形状の場合
には手動走査によって超音波探傷を行なっていた。
(発明が解決しようとする課題) 従来技術では試験体が三次元曲面形状の場合、手動走
査によって超音波探傷試験を行なっていたが、前述した
ように手動走査の場合には検査員がオシロスコープ等を
観察しながら走査するため、探触子が例えば探触子寸法
の10%オーバラップで正しく走査されているかどうかを
確認することが難しく、試験体の表面に未探傷領域を残
す場合があった。また、試験体が三次元曲面形状の場合
には試験体表面からの欠陥位置と場所を適確に把握する
必要があった。
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもので
あり、水車のライナー羽根のように試験体が三次元曲面
形状の場合でも試験体の表面を漏れなく探傷できる超音
波探傷装置を提供することを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記課題を解決するために本発明は、探傷用信号を送
出する超音波探触子と、この超音波探触子の被試験体上
における三次元位置と回転角度を検出する位置検出器
と、前記超音波探触子から送出される探傷用信号によっ
て得られるエコー信号のピーク値とそのビーム伝播時間
およびディスクリレベルを探傷データとして抽出する超
音波探傷器と、前記位置検出器からの位置信号を受けて
前記超音波探触子の三次元位置または回転角度が所定の
値を越えたとき、前記超音波探傷器で抽出された探傷デ
ータを位置信号とともにメモリーに格納するとともに、
被試験体上の収録点を表示器上に表示するデータ収録点
表示手段とを具備し、この表示器上に表示された収録点
に基づいて前記被試験体の表面を探傷するものである。
(作 用) 本発明においては、表示器上に表示された探傷データ
の収録点を見ながら超音波探傷を行なうことができるの
で、表面が三次元曲面形状の場合でも被試験体の表面を
漏れなく探傷できる。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を第1図ないし第7図を参照
して説明する。
第1図は超音波探傷装置の概略構成を示す図で、図中
1は超音波探触子である。この超音波探触子1はアーム
2aの先端に揺動かつ回動自在に取付けられている。上記
アーム2aの後端には、アーム2bの先端が回動自在に連結
されている。このアーム2bの後端は位置検出器3に連結
されており、位置検出器3の水平方向(α方向)及び垂
直方向(β方向)に回動自在なっている。上記位置検出
器3は超音波探触子1の被試験体8上における三次元位
置Pおよび回転角度θなどの位置信号を検出し、後述す
る信号処理装置5に送出している。また、前記超音波探
触子1はリード線を介して超音波探傷器4に接続されて
いる。この超音波探傷器4は第2図に示す如く超音波探
触子1の探傷信号からエコー信号のピーク値A1,A2,A
3と、これらピーク値A1,A2,A3に対するビーム伝播時間T
1,T2,T3、および超音波ビームの伝播距離・振幅特性に
相当するディスクリレベルD1,D2,D3を抽出するもので、
抽出された探傷データは信号処理装置5に入力される構
成となっている。この信号処理装置5は位置検出器3か
らの位置信号と超音波探傷器4からの探傷データを第3
図に示すフローに従って処理するもので、まずステップ
S1において超音波探触子1の基準点P0を決定す
る。ここで、P0についてはアーム2a,2bの長さをm,lとす
ると、第4図に示す如くアーム2bの先端Kは KZ=l・cos β KX=l・sin β・cos α KY=l・sin β・sin α より求まり、またアーム2aの先端Pは PZ=m・cos(90−γ) PX=m・sin(90−γ)・cos α PY=m・sin(90−γ)・sin α より求まるので、次式よりP0の位置を求めることができ
る。
X0=KX+PX Y0=KY+PY Z0=KZ+PZ 次に、ステップS2において基準位置P0における
エコー高さA0を測定した後、位置検出器3から位置信号
(P1)を入力するとともに超音波探傷器4から探
傷データを入力する(ステップS3)。そして、ステップ
S4において位置検出器3からのP1とP0とを比
較し、|P1−P0|または|θ−θ0|が予め設定された値
を越えた場合には超音波探傷器4からの探傷データを位
置信号とともにメモリーに格納するとともに、第5図に
示す如く探傷データの収録点を表示器6上に表示する
(ステップS5)。なお、このときエコー高さA1がディス
クリレベルD1を越えた値を保管していた場合には探傷デ
ータに階調を付けてメモリーへの書込みを行ない、収録
点を輝度変調させて表示器6上に表示する。また、超音
波探触子1の現在位置は表示器6上に点滅表示される。
そして、収録点を表示器6上に表示した後は、ステップ
S6においてP1=P0=θ0,A1=A0としたのちステッ
プS3に戻る。
また、ステップS3において|P1−P0|または|θ−θ
0|が設定値を越えていない場合はA1とA0とを比較し、A1
A0の場合にはステップS3へ戻る。また、A1>A0の場合
にはステップS8においてA1=A0としたのちステップS3へ
戻る。
また、メモリーに格納された探傷データからエコー発
生位置を検出する場合は第6図に示すように探傷データ
の収録点P1は収録した後(ステップS21)、P1点近傍のQ
1,Q2,Q3をメモリーに格納されているデータ群から選
び、第7図に示す如くP1点の位置する平面Sの決定を行
なう(ステップS22)。次に超音波ビームの入射方向を
検出するために平面Sを直交しP1とアーム2aを含む平面
Tを決定するとともに、平面Sに直交しP1を含み平面T
と角度θで交わる平面T′の決定を行なう(ステップS2
3,S24)。そして、超音波の屈折角φとエコー発生点F
までの距離データを用い点Fの座標決定を行なう(ステ
ップS25)。なお、第1図中7は探傷ボタンである。
このように本実施例においては、被試験体8上におけ
る超音波探触子1の三次元位置Pと回転角度θを位置検
出器3で検出し、上記三次元位置Pまたは回転角度θが
所定量変化した場合には探傷データと位置信号をメモリ
ーに格納するとともに、探傷データの収録点を表示器6
上に表示するようにしたので、表示器6上の収録点を見
ながら超音波探傷を行なうことができる。したがって、
表面が三次元曲面形状の場合でも被試験体8の表面を漏
れなく探傷できる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
い。たとえば上記実施例では関節タイプの位置検出器を
用いたが、第8図に示すような極座標タイプの位置検出
器3を用いてもよい。
[発明の効果] 以上説明したように本発明は、超音波探触子と、この
超音波探触子の被試験体上における三次元位置と回転角
度を検出する位置検出器と、前記超音波探触子からの探
傷信号を入力しエコー信号のピーク値とそのビーム伝播
時間及びディスクリレベルを探傷データとして抽出する
超音波探傷器と、前記位置検出器からの位置信号を受け
て前記超音波探触子の三次元位置または回転角度が所定
量変化したとき前記超音波探傷器で抽出された探傷デー
タを位置信号とともにメモリーに格納するとともに、前
記探傷データを抽出した被試験体上の収録点を表示器上
に表示するデータ収録点表示手段とを具備したものであ
る。したがって、表示器上の収録点を見ながら超音波探
傷を行なうことができ、表面が三次元曲面形状の被試験
体でも試験体の表面を漏れなく探傷でき、試験体内に存
在する欠陥の位置と寸法を精度よく求めることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第8図は本発明の一実施例を示す図で、第
1図は超音波探傷装置の構成図、第2図は超音波探触子
の探傷波形を示す図、第3図は信号処理装置の機能を示
す流れ図、第4図は超音波探触子の三次元位置を検出す
る方法を示す図、第5図は表示器に表示された探傷デー
タの収録点を示す図、第6図および第7図は探傷データ
からエコー発生位置を検出するための方法を示す図、第
8図は本発明の他の実施例を示す図、第9図は従来例を
示す図である。 1……超音波探触子、2a,2b……アーム、3……位置検
出器、4……超音波探傷器、5……信号処理装置、6…
…表示器、7……探傷ボタン、8……被試験体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 邦治 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番 地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 清水 保弘 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番 地 株式会社東芝京浜事業所内 (56)参考文献 特開 昭60−10167(JP,A) 医用超音波機器ハンドブック (社) 日本電子機械工業会編 昭和60年4月20 日発行 P.110〜117

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】探傷用信号を送出する超音波探触子と、こ
    の超音波探触子の被試験体上における三次元位置と回転
    角度を検出する位置検出器と、前記超音波探触子から送
    出される探傷用信号に基づいて得られるエコー信号のピ
    ーク値とそのビーム伝播時間およびディスクリレベルを
    探傷データとして抽出する超音波探傷器と、前記位置検
    出器からの位置信号を受けて前記超音波探触子の三次元
    位置または回転角度が所定の値を越えたとき、前記超音
    波探傷器で抽出された探傷データを位置信号とともにメ
    モリーに格納するとともに、被試験体上の収録点を表示
    器上に表示するデータ収録点表示手段とを具備し、この
    表示器上に表示された収録点に基づいて前記被試験体の
    表面を探傷することを特徴とする超音波探傷装置。
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