JP2838045B2 - Internal inspection method of test material using ultrasonic wave and its apparatus - Google Patents
Internal inspection method of test material using ultrasonic wave and its apparatusInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本願発明は、超音波を用いた被検
材の内部検査法に関するものであり、詳しくは、検査を
予定する被検材中には特定の２種類の異物のうち少なく
とも一方の異物が内在する可能性があり、且つ、何れの
特定異物もその音響インピーダンスが、被検材の母材の
音響インピーダンスよりも小さいものであると共に、こ
れら２種類の特定異物中の音速が、夫々母材中の音速に
対する大小の違いを有するものである場合に、これら検
出した異物が２種の特定異物のうちの何れであるかを分
別することが可能な被検材の内部検査法に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for inspecting the inside of a test material using ultrasonic waves. One of the foreign substances may be present, and the acoustic impedance of each specific foreign substance is smaller than the acoustic impedance of the base material of the test material. In the case where each of the materials has a difference in sound velocity in the base material, it is possible to discriminate which of the two kinds of specific foreign matter the detected foreign matter is from. It is about.
【０００２】[0002]
【従来の技術】鋼を例に採ると、この鋼の鋳物片（母
材）中の非金属介在物を検出するのは、製鉄上重要であ
る。そして、従来より一般的に、被検材となる固体内部
に向けて超音波を発し、この固体中での反射波の発生の
有無にて、固体を構成する母材と、異なる部分があるこ
とを検出していたのである。しかし、このような検査に
通常用いられる超音波探傷法にて、検査を行った場合、
鋳物片中の空孔（ボイド）と介在物の両方とも、反射波
を生じさせる要因となる。2. Description of the Related Art Taking steel as an example, detecting non-metallic inclusions in a cast piece (base material) of this steel is important in steelmaking. In general, conventionally, ultrasonic waves are emitted toward the inside of a solid as a test material, and there is a portion different from the base material constituting the solid depending on whether or not a reflected wave is generated in the solid. Was detected. However, when the inspection is performed by the ultrasonic inspection method usually used for such an inspection,
Both voids (voids) and inclusions in the casting piece are factors that cause reflected waves.
【０００３】このため、このような検査にて、上記反射
波を検出した場合、この反射波の発生の原因が、母材中
の化合物等の異種介在物であるか、空孔（ボイド）であ
るかの判別が必要となる（以下母材内部の反射波発生の
要因を、異種介在物であるか空孔であるかを問わず、異
物という。即ち、被検材の母材中に存在する、母材と異
なる素性のものを異物と呼ぶことにする）。例えばアル
ミナは、鋼中の非金属介在物として重要な物質であり、
このような場合、空孔と区別して検出することが要求さ
れる。[0003] Therefore, when the above reflected wave is detected in such an inspection, the cause of the reflected wave is a foreign substance such as a compound in the base material or a void (void). It is necessary to determine whether or not there is any foreign matter (hereinafter, the cause of the generation of the reflected wave inside the base material is foreign matter regardless of whether it is foreign inclusions or holes. A substance having a different characteristic from the base material is referred to as a foreign substance). For example, alumina is an important material as non-metallic inclusions in steel,
In such a case, it is required to detect the holes separately.
【０００４】一方、超音波が異なる固体媒質間の境界面
で反射されるとき、反射波の位相に変化の生じる場合が
ある。これは、垂直入射の場合（被検材の表面に対し
て、垂直に超音波を入射させた場合）よく知られた現象
である。詳述すると、入射側の媒質の音響インピーダン
スをＺａ、透過側の音響インピーダンスをＺｂとする
と、Ｚａ＜Ｚｂの場合、反射波の位相は、入射波と変わ
らず、Ｚａ＞Ｚｂの場合、反射波の位相は、入射波に対
して、１８０°ずれる。ここで、反射波の位相が入射波
に対して、１８０°ずれるというのは、即ち反射波の入
射波に対する位相差が１８０°であるというのは、反射
波の振幅の正負（山或いは谷の向き）が逆転するという
ことである。尚上記音響インピーダンスとは、媒質の密
度と音速との積として与えられる物質常数である。On the other hand, when an ultrasonic wave is reflected at an interface between different solid media, the phase of the reflected wave may change. This is a well-known phenomenon in the case of vertical incidence (when ultrasonic waves are perpendicularly incident on the surface of the test material). More specifically, assuming that the acoustic impedance of the medium on the incident side is Za and the acoustic impedance on the transmission side is Zb, the phase of the reflected wave is the same as that of the incident wave when Za <Zb, and the reflected wave when Za> Zb. Are shifted by 180 ° with respect to the incident wave. Here, the fact that the phase of the reflected wave is shifted by 180 ° with respect to the incident wave, that is, that the phase difference of the reflected wave with respect to the incident wave is 180 °, means that the amplitude of the reflected wave is positive or negative (peak or valley). Direction) is reversed. The acoustic impedance is a material constant given as a product of the density of the medium and the speed of sound.
【０００５】上記原理に従えば、反射波の位相を知るこ
とにより、超音波の反射要因となる異物の音響インピー
ダンスと母材の音響インピーダンスの大小関係を知るこ
とができ、異物の材質の推定の一助となるものであっ
た。詳述すると、母材の音響インピーダンスをＺとし、
第１異物の音響インピーダンスをＺ1 とし、第２異物の
音響インピーダンスをＺ2 とする。このとき、Ｚ1 ＜Ｚ
＜Ｚ2 であれば、第１異物と第２異物の反射波は、１８
０°位相がずれているので、検出した異物が第１異物か
第２異物かの識別が可能なのである。According to the above principle, by knowing the phase of the reflected wave, it is possible to know the magnitude relationship between the acoustic impedance of the foreign material and the acoustic impedance of the base material, which is a cause of the reflection of the ultrasonic wave, and to estimate the material of the foreign material. It was helpful. Specifically, the acoustic impedance of the base material is Z,
The acoustic impedance of the first foreign matter is Z1 and the acoustic impedance of the second foreign matter is Z2. At this time, Z1 <Z
<Z2, the reflected waves of the first foreign matter and the second foreign matter are 18
Since the phase is shifted by 0 °, it is possible to identify whether the detected foreign matter is the first foreign matter or the second foreign matter.
【０００６】例えば、アルミニウムの鋳片中のアルミナ
介在物を超音波で検出するとき、多くの空孔が同時に検
出されるが、空孔、アルミニウム（母材）、アルミナの
音響インピーダンスを夫々Ｚ10、Ｚｚ、Ｚ20とすると、
Ｚ10＜Ｚｚ＜Ｚ20となり、アルミニウム中の空孔とアル
ミナなどの介在物の（何れであるかの）判別が、反射超
音波の位相を知ることにより可能となるのである。For example, when detecting alumina inclusions in an aluminum slab by ultrasonic waves, many holes are detected at the same time. The acoustic impedances of the holes, aluminum (base material), and alumina are respectively Z10 and A10. Assuming Zz and Z20,
Z10 <Zz <Z20, and the discrimination between the voids in aluminum and the inclusions such as alumina can be made by knowing the phase of the reflected ultrasonic waves.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような方
法では、判別を望む第１異物と第２異物夫々の音響イン
ピーダンスが、共に母材の音響インピーダンスよりも小
さい場合は、検出した異物が、両上記異物のうちのいず
れであるか判別するのが不可能ということになってしま
う。現状では、当業者間において、上記のような場合に
は、他にどのような条件の違いがあったにせよ、一様に
不可能という認識が支配的である。従って、第１異物と
第２異物の識別が如何に重要であっても、第１異物と第
２異物夫々の音響インピーダンスが共に母材の音響イン
ピーダンスに対する大小の違いがない場合は、超音波を
用いたこのような判別検査は、それ以上意味のなさない
ものとされ、有効な活用がなされずにいた。本願発明
は、上記課題の解決を目的とするものである。However, in such a method, if the acoustic impedance of each of the first foreign substance and the second foreign substance desired to be determined is smaller than the acoustic impedance of the base material, the detected foreign substance is It means that it is impossible to determine which of the two foreign substances is present. At present, those skilled in the art are predominantly aware that in the above-described case, regardless of any other difference in conditions, it is uniformly impossible. Therefore, no matter how important the distinction between the first foreign substance and the second foreign substance is, if the acoustic impedance of each of the first foreign substance and the second foreign substance does not differ in magnitude from the acoustic impedance of the base material, the ultrasonic wave is transmitted. The discrimination test used was regarded as meaningless, and was not effectively used. An object of the present invention is to solve the above problems.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本願の第１の発明は、２
種類の異物が混在する材料で、第１の異物の音響インピ
ーダンスが母材の音響インピーダンスより小で且つその
音速が母材の音速より小であり、第２の異物の音響イン
ピーダンスが母材の音響インピーダンスより小である
が、その音速が母材の音速より大である場合、第２の異
物からの反射超音波の位相が第１の異物からの反射超音
波の位相と異なるようになる条件の入射角で超音波を入
射し、且つその反射超音波を受信し、受信波の位相から
第１の異物と第２の異物を弁別することを特徴とする超
音波を用いた被検材の内部検査法を提供する。Means for Solving the Problems The first invention of the present application is the invention of 2
The first foreign material has an acoustic impedance lower than the acoustic impedance of the base material and the sound speed thereof is lower than the sound speed of the base material, and the second foreign material has an acoustic impedance of the base material acoustic impedance. When the sound speed is lower than the impedance but the sound speed is higher than the sound speed of the base material, the condition under which the phase of the reflected ultrasonic wave from the second foreign object is different from the phase of the reflected ultrasonic wave from the first foreign object is satisfied. An ultrasonic wave is incident at an incident angle, the reflected ultrasonic wave is received, and the first foreign material and the second foreign material are discriminated from the phase of the received wave. Provides testing methods.
【０００９】本願の第２の発明は、第１の発明に係る内
部検査法において、上記の超音波の入射角が、第２の異
物の臨界角近くの角度であり、受信した反射超音波の入
射波に対する位相差を検出することによって、第１の異
物と第２の異物を弁別することを特徴とする超音波を用
いた被検材の内部検査法を提供する。According to a second aspect of the present invention, in the internal inspection method according to the first aspect, the incident angle of the ultrasonic wave is an angle near the critical angle of the second foreign matter, and There is provided an internal inspection method of a test material using ultrasonic waves, wherein a first foreign substance is distinguished from a second foreign substance by detecting a phase difference with respect to an incident wave.
【００１０】本願の第３の発明は、被検材内部に向けて
超音波を発し、被検材内部からの反射波を検出すること
によって、被検材の母材中の異物ｘの検出を行うもので
ある超音波を用いた被検材の内部検査法において、検査
を予定する被検材中には特定の２種類の異物ａ，ｂのう
ち少なくとも一方の異物が内在する可能性があり、且
つ、何れの特定異物ａ，ｂもその音響インピーダンス
が、被検材の母材の音響インピーダンスよりも小さいも
のであると共に、これら２種類の異物ａ，ｂ中の音速
が、夫々母材中の音速に対する大小の違いを有するもの
である場合、上記特定異物ａ，ｂのうち、母材に対する
音速が大きい異物ａの臨界角、即ちこの異物ａの表面に
て超音波の全反射が生じる角度に近く且つこの臨界角を
越えない角度を以て母材中より異物ｘへ超音波を入射せ
しめ、受信した反射波の入射波に対する位相差を検出す
ることによって、検出した異物ｘが、２種の特定異物
ａ，ｂのうちの何れであるかを弁別するものであること
を特徴とする超音波を用いた被検材の内部検査法を提供
する。According to a third aspect of the present invention, detection of a foreign substance x in a base material of a test material is performed by emitting ultrasonic waves toward the test material and detecting a reflected wave from the test material. In an internal inspection method of an inspection material using an ultrasonic wave to be performed, there is a possibility that at least one of the two types of foreign materials a and b is present in the inspection material to be inspected. In addition, the acoustic impedance of each of the specific foreign substances a and b is smaller than the acoustic impedance of the base material of the test material, and the sound velocities of these two types of foreign substances a and b are respectively different from those of the base material. In the case where there is a difference in sound velocity between the specific foreign substances a and b, the critical angle of the foreign substance a having a large sound velocity with respect to the base material, that is, the angle at which the total reflection of ultrasonic waves occurs on the surface of the foreign substance a Base metal with an angle close to and not exceeding this critical angle Ultrasonic waves are made incident on the foreign substance x, and the phase difference of the received reflected wave with respect to the incident wave is detected, thereby discriminating which of the two types of the specific foreign substance a and b is detected. The present invention provides an internal inspection method for a test material using ultrasonic waves, which is characterized in that:
【００１１】本願の第４の発明は、被検材内部に向けて
超音波を発し、被検材内部からの反射波を検出すること
によって、被検材の母材中の異物ｘの検出を行うもので
ある超音波を用いた被検材の内部検査法において、検査
を予定する被検材中には特定の２種類の異物ａ，ｂのう
ち少なくとも一方の異物が内在する可能性があり、且
つ、何れの特定異物ａ，ｂもその音響インピーダンス
が、被検材の母材の音響インピーダンスよりも小さいも
のであると共に、これら２種類の異物ａ，ｂ中の音速
が、夫々母材中の音速に対する大小の違いを有するもの
である場合、上記特定異物ａ，ｂのうち、母材に対する
音速が大きな異物ａの反射率が正の値をとり、且つ、母
材から上記異物ａに超音波を入射せしめた際に全反射が
生じる角度即ち臨界角より小さな角度にて、母材中より
異物ｘへ超音波を入射せしめ、受信した反射波の入射波
に対する位相差を検出することによって、検出した異物
ｘが２種の特定異物ａ，ｂのうちの何れであるかを弁別
するものであることを特徴とする超音波を用いた被検材
の内部検査法を提供する。According to a fourth aspect of the present invention, detection of a foreign substance x in a base material of a test material is performed by emitting ultrasonic waves toward the test material and detecting a reflected wave from the test material. In an internal inspection method of an inspection material using an ultrasonic wave to be performed, there is a possibility that at least one of the two types of foreign materials a and b is present in the inspection material to be inspected. In addition, the acoustic impedance of each of the specific foreign substances a and b is smaller than the acoustic impedance of the base material of the test material, and the sound velocities of these two types of foreign substances a and b are respectively different from those of the base material. In the case where there is a difference in sound velocity between the specific foreign substances a and b, the reflectance of the foreign substance a having a large sound velocity with respect to the base material among the specific foreign substances a and b has a positive value, and the foreign substance a The angle at which total reflection occurs when a sound wave is applied, that is, the critical angle At a small angle, an ultrasonic wave is made incident on the foreign matter x from within the base material, and the phase difference of the received reflected wave with respect to the incident wave is detected, so that the detected foreign matter x is one of the two specific foreign matters a and b. Provided is a method for inspecting the inside of a test material using an ultrasonic wave, which is characterized by discriminating which one is used.
【００１２】本願の第５の発明は、被検材内部に向けて
超音波を発し、被検材内部からの反射波を検出すること
によって、被検材の母材中の異物ｘの検出を行うもので
ある超音波を用いた被検材の内部検査法において、検査
を予定する被検材中には特定の２種類の異物ａ，ｂのう
ち少なくとも一方の異物が内在する可能性があり、且
つ、何れの特定異物ａ，ｂもその音響インピーダンス
が、被検材の母材の音響インピーダンスよりも小さいも
のであると共に、これら２種類の異物ａ，ｂ中の音速
が、夫々母材中の音速に対する大小の違いを有するもの
である場合、母材中より異物ｘへ超音波を入射せしめた
際、上記特定異物ａ，ｂのうち母材に対する音速が大き
な異物ａの母材から異物に超音波を入射せしめた際に全
反射が生じる角度即ち臨界角付近であり且つこの臨界角
を越えない角度範囲について、受信した反射波が入射波
に対して位相差を生じる角度が存在するか否かを調べる
ことによって、検出した異物ｘが２種の特定異物ａ，ｂ
のうちの何れであるかを分別するものであることを特徴
とする超音波を用いた被検材の内部検査法を提供する。According to a fifth aspect of the present invention, detection of a foreign substance x in a base material of a test material is performed by emitting an ultrasonic wave toward the test material and detecting a reflected wave from the test material. In an internal inspection method of an inspection material using an ultrasonic wave to be performed, there is a possibility that at least one of the two types of foreign materials a and b is present in the inspection material to be inspected. In addition, the acoustic impedance of each of the specific foreign substances a and b is smaller than the acoustic impedance of the base material of the test material, and the sound velocities of these two types of foreign substances a and b are respectively different from those of the base material. When the ultrasonic wave is made incident on the foreign matter x from the base material, when the ultrasonic wave is incident on the foreign matter x from the base material, the foreign matter a having a large sound speed with respect to the base material among the specific foreign substances a and b is changed from the base material to the foreign matter. The angle at which total reflection occurs when ultrasonic waves are incident, By checking whether or not there is an angle at which the received reflected wave causes a phase difference with respect to the incident wave in an angle range near the angle and not exceeding the critical angle, the detected foreign matter x is identified by two types. Foreign matter a, b
A method for inspecting the inside of a test material using ultrasonic waves, wherein the method is for distinguishing which of the above is the case.
【００１３】本願の第６の発明は、上記の第１の発明に
おいて、上記の超音波を集中型探触子から発射し、且つ
反射反射波を受信するものであり、上記の受信波の位相
に代えて、受信した反射波の反射率のトータル値によっ
て第１の異物と第２の異物との弁別を行うことを特徴と
する超音波を用いた被検材の内部検査法を提供するもの
である。According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect, the ultrasonic wave is emitted from the centralized probe and the reflected reflected wave is received. A method for performing an internal inspection of a test material using ultrasonic waves, wherein a first foreign substance and a second foreign substance are discriminated based on the total value of the reflectance of the received reflected wave. It is.
【００１４】本願の第７の発明は、上記の第６の発明に
おいて、反射率のトータル値が、入射角を変数とする反
射率の積分値であることを特徴とする超音波を用いた被
検材の内部検査法を提供する。According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, the total value of the reflectance is an integrated value of the reflectance with the incident angle as a variable. Provides an internal inspection method for inspection materials.
【００１５】本願の第８の発明は、第１の異物の音響イ
ンピーダンスが母材の音響インピーダンスより小で且つ
その音速が母材の音速より小であり、第２の異物の音響
インピーダンスが母材の音響インピーダンスより小であ
るが、その音速が母材の音速より大であるところの２種
類の異物が混在する材料に対して、球面形状の部分を有
する送受信一体型の探触子から超音波を発射するに際し
て、第２の異物からの反射超音波の位相が、第１の異物
からの反射超音波の位相と異なる条件の入射角であっ
て、且つ、この受信波の反射強度と探触子１の面積との
積を入射角にて積分した値が、検出異物が第２異物であ
った際に正となる入射角にて超音波を被検材に発射し、
被検材からの反射波を受信し、上記の積分値の正負を調
べることによって、検出した異物が２種の異物のうちの
何れであるかを分別するものであることを特徴とする超
音波を用いた被検材の内部検査法を提供する。According to an eighth aspect of the present invention, the acoustic impedance of the first foreign material is smaller than the acoustic impedance of the base material, the sound speed thereof is lower than the sound speed of the base material, and the acoustic impedance of the second foreign material is smaller than the base material. For a material in which two types of foreign substances are mixed, whose acoustic velocity is lower than the acoustic impedance of the base material but whose acoustic velocity is higher than the acoustic velocity of the base material, an ultrasonic wave is transmitted from a transmitting / receiving integrated probe having a spherical portion to an ultrasonic wave. Is emitted, the phase of the reflected ultrasonic wave from the second foreign object is an incident angle under a condition different from the phase of the reflected ultrasonic wave from the first foreign object, and the reflection intensity of the received wave and the probe The value obtained by integrating the product of the area of the probe 1 and the area at the incident angle emits an ultrasonic wave to the test material at an incident angle that is positive when the detected foreign substance is the second foreign substance,
An ultrasonic wave receiving a reflected wave from a test material and examining the sign of the integrated value to determine which of the two kinds of foreign matter the detected foreign matter is. The present invention provides an internal inspection method of a test material using the method.
【００１６】本願の第９の発明は、第１の発明におい
て、上記の探触子が、円錐面又は球表面の形状の部分を
有する送受信一体型の探触子であることを特徴とする超
音波を用いた被検材の内部検査法を提供する。According to a ninth aspect of the present invention, in the first aspect, the probe is a transmission / reception integrated probe having a conical surface or a spherical surface. Provided is an internal inspection method for a test material using sound waves.
【００１７】本願の第１０の発明は、第１の異物の音響
インピーダンスが母材の音響インピーダンスより小で且
つその音速が母材の音速より小であり、第２の異物の音
響インピーダンスが母材の音響インピーダンスより小で
あるが、その音速が母材の音速より大であるところの２
種類の異物が混在する材料に対して使用される球面形状
の部分を有する送受信一体型の探触子を備えた超音波を
用いた被検材の内部検査装置であって、第２の異物から
の反射超音波の位相が、第１の異物からの反射超音波の
位相と異なる条件の入射角で超音波を入射してその反射
波を受信することか可能であり、且つ、この受信波の反
射強度と探触子の面積との積を入射角にて積分した値
が、検出異物が第２異物であった際に正となる入射角に
て超音波を発射することが可能なように、この探触子
は、最大径が制限された球面形状の部分を有するもので
ある超音波を用いた被検材の内部検査装置。According to a tenth aspect of the present invention, the acoustic impedance of the first foreign material is lower than the acoustic impedance of the base material, the sound speed thereof is lower than the sound speed of the base material, and the acoustic impedance of the second foreign material is lower than the base material. 2 where the acoustic velocity is lower than the acoustic impedance of
An internal inspection apparatus for an inspection material using an ultrasonic wave provided with a transmission / reception integrated type probe having a spherical portion used for a material in which different types of foreign substances are mixed, It is possible to receive an ultrasonic wave by receiving an ultrasonic wave at an incident angle under a condition different from the phase of the ultrasonic wave reflected from the first foreign object, and to receive the reflected wave. The value obtained by integrating the product of the reflection intensity and the area of the probe by the incident angle is such that the ultrasonic wave can be emitted at a positive incident angle when the detected foreign substance is the second foreign substance. This probe has a spherical portion having a limited maximum diameter, and is an internal inspection device for an inspection material using ultrasonic waves.
【００１８】[0018]
【作用】本願発明者は、鋭意研究の末、垂直入射のみに
て２種の異物中の何れであるかの特定に終始していた従
来の検査方法を脱却して、弁別しようとする２つの特定
の異物の音響インピーダンスが共に母材の音響インピー
ダンスよりも小さいものであっても、２つの特定異物の
うち１つの異物の音速が、母材の音速よりも、大きいも
のである場合（このような素性の特定の異物を検出する
場合）、この異物の超音波を入射せしめた際の臨界角付
近であり、且つ、この臨界角を超えない角度範囲にあっ
て、入射波と反射波の振幅の絶対値の位相差が１８０°
とならない角度範囲があることを、究明し、このような
事実に基づき、検出異物が、上記特定異物であるか否か
の判別を可能とした。The inventor of the present application has devoted himself to the conventional inspection method which has been intensively researched to determine which one of the two kinds of foreign matter is present only by normal incidence, and tries to discriminate between two types of foreign matter. Even if the acoustic impedances of the specific foreign substances are both smaller than the acoustic impedance of the base material, the sound velocity of one of the two specific foreign substances is higher than the sound velocity of the base material (as described above). In the case of detecting a foreign substance having a specific feature), the amplitude of the incident wave and the reflected wave is in the range of the critical angle when the ultrasonic wave of the foreign substance is incident and not exceeding the critical angle. Phase difference of 180 °
It has been determined that there is an angle range that does not satisfy the condition, and based on such fact, it is possible to determine whether or not the detected foreign matter is the specific foreign matter.
【００１９】即ち、母材に対する音響インピーダンスの
大小という点で、分別しようとする異物のいずれもが、
区別不能であっても、母材の音速に対する音速の大小が
ある場合は、超音波による被検材内部の検査・分別を残
念する必要がなくなった。換言すると、音速についての
母材の音速に対する大小があるという条件下であれば、
上記の場合であっても、２種の特定異物の分別を可能と
した。このように発明者は、特定異物の音響インピーダ
ンスの値が双方母材の音響インピーダンスに比して小さ
な場合は、何れの場合であっても、それ以上の超音波に
よる検査は無意味なものとされていた現状を打開するこ
とを目的として、これを達成し、上記条件の下に超音波
による検査の利用範囲を拡大せしめた。尚、これは、従
来の斜角法とは全く異なるものである。即ち、従来の斜
角探傷法は、溶接部や、管材の管端等の垂直探傷では検
査が行い難い部分の探傷等に利用されるものであり、こ
こでいう検出異物が特定異物のうちの何れであるかの弁
別を行おうとするものではない。従って従来の斜角法で
は、異物の如何に拘らず、その存在を検出することが主
目的であり、そのために能率のよい、全反射が起こる角
度以上即ち臨界角以上の角度が、超音波の送信に利用さ
れたのであり、臨界角度以下の入射角は、全く注目され
ていなかったのである。That is, in terms of the magnitude of the acoustic impedance with respect to the base material, any foreign matter to be separated
Even if it is indistinguishable, if the sound speed is larger or smaller than the sound speed of the base material, it is no longer necessary to regret inspecting and separating the inside of the test material using ultrasonic waves. In other words, under the condition that the sound speed is greater or smaller than the sound speed of the base material,
Even in the above case, it is possible to separate two types of specific foreign matters. In this way, the inventor considers that, in any case, when the value of the acoustic impedance of the specific foreign matter is smaller than the acoustic impedance of both base materials, the further ultrasonic examination is meaningless. This was achieved with the aim of overcoming the current situation, and the range of use of ultrasonic inspection was expanded under the above conditions. Note that this is completely different from the conventional oblique method. That is, the conventional oblique flaw detection method is used for flaw detection or the like of a portion that is difficult to be inspected by vertical flaw detection such as a welded portion or a pipe end of a pipe material. It is not intended to discriminate between them. Therefore, in the conventional oblique angle method, the main purpose is to detect the presence of a foreign matter regardless of the foreign matter. For this reason, an angle that is more efficient than the angle at which total reflection occurs, that is, the critical angle or more, is the ultrasonic wave. It was used for transmission, and the angle of incidence below the critical angle was not noticed at all.
【００２０】又、ここで２種の特定異物というのは、特
定異物そのものが、２種類のみの場合は勿論のこと、次
のような場合も含まれる。即ち、被検材に内在する可能
性のある特定異物そのものは、３種類以上であっても、
そのうち分別しようとする一つの異物のみが母材に比し
て音速が大きく、他の異物は母材に比して音速が小さい
ものである場合において、上記母材より大きな音速の異
物は、弁別可能である。従って、このような場合も、本
願発明でいう「特定の２種類の異物ａ，ｂ」に含まれる
ものである。Here, the two types of specific foreign matter include not only the case where the specific foreign matter itself is only two kinds, but also the following case. That is, even if there are three or more types of specific foreign substances that may be present in the test material,
When only one foreign material to be separated has a higher sound speed than the base material and the other foreign material has a lower sound speed than the base material, the foreign material having a higher sound speed than the base material is discriminated. It is possible. Therefore, such a case is also included in the “specific two types of foreign substances a and b” in the present invention.
【００２１】以下、先ず本願の各発明の前提となる原理
について説明する。境界面に斜めに音波が入射すると反
射波も屈折波も斜めになる。気体−液体間では、入射波
・反射波・屈折波も縦波である。固体中では、入射波が
何れでも反射波・屈折波は縦波と横波の２種類の波が発
生する。同種の波の反射角は入射角に等しい。屈折角が
９０°になるときの入射角を臨界角という。既述の通
り、通常の斜角探傷法では屈折縦波について臨界角以上
となる入射角を使用する。これは、この場合屈折波は横
波だけとなり、能率が比較的よいものだからである。First, the principle underlying each invention of the present application will be described. When a sound wave is obliquely incident on the boundary surface, both the reflected wave and the refracted wave become oblique. Between a gas and a liquid, incident waves, reflected waves, and refracted waves are also longitudinal waves. In a solid, two types of waves, longitudinal waves and transverse waves, are generated as reflected waves and refracted waves regardless of the incident wave. The reflection angle of a similar wave is equal to the angle of incidence. The incident angle at which the refraction angle becomes 90 ° is called a critical angle. As described above, in the normal oblique flaw detection method, an incident angle that is equal to or more than the critical angle is used for a refracted longitudinal wave. This is because in this case, the refraction wave is only a transverse wave, and the efficiency is relatively good.
【００２２】特定の材料の音響インピーダンスＺと、そ
の材料（媒質）中での音速ｃとは、Ｚ＝ρｃという関係
を有する。ここで、ρは、材料の密度を示している。超
音波には、縦波と横波がある。このうち縦波ｗａの超音
波を、密着している（完全に濡れた状態にある）２つの
媒体（双方固体）の界面Ｓへ入射させたときの現象を図
５へ示す。この図に示すように、入射側（媒体Ｓ１）に
は縦波ｗａ１と横波ｗｂ１が反射すると共に、透過側
（媒体Ｓ２）にも、縦波ｗａ２と横波ｗｂ２が屈折して
進行する。このように固体中では、縦波と横波は、互い
に独立に存在できるが、境界面では一般に縦波と横波を
生じ、条件によってはほぼ完全に相互に変換する。The acoustic impedance Z of a specific material and the sound velocity c in the material (medium) have a relationship of Z = ρc. Here, ρ indicates the density of the material. Ultrasound includes longitudinal waves and shear waves. FIG. 5 shows a phenomenon when the ultrasonic wave of the longitudinal wave wa is incident on the interface S between two mediums (both solids) that are in close contact (in a completely wet state). As shown in this figure, the longitudinal wave wa1 and the transverse wave wb1 are reflected on the incident side (medium S1), and the longitudinal wave wa2 and the transverse wave wb2 are refracted and travel on the transmitting side (medium S2). As described above, in a solid, longitudinal waves and shear waves can exist independently of each other, but generally generate longitudinal waves and shear waves at an interface, and depending on the conditions, they are almost completely converted to each other.
【００２３】入射波については、その入射角度の正弦を
その媒体（媒体Ｓ１）中での音速で除した値は、常に一
定である。これは、反射波についても、その反射角度の
正弦をその媒体（媒体Ｓ１）中の音速で除した値も常に
一定である。更には、屈折波についても、その屈折角度
の正弦をその媒体（媒体Ｓ２）中での音速で除したもの
は、常に一定である。これは、縦波についても、横波に
ついても成立する。図５中、ＳＳは、界面Ｓに立てた法
線（仮想線）を示している。For the incident wave, the value obtained by dividing the sine of the incident angle by the speed of sound in the medium (medium S1) is always constant. This means that the value obtained by dividing the sine of the reflection angle by the speed of sound in the medium (medium S1) is always constant for the reflected wave. Further, for the refraction wave, the value obtained by dividing the sine of the refraction angle by the speed of sound in the medium (medium S2) is always constant. This is true for both longitudinal and transverse waves. In FIG. 5, SS indicates a normal line (virtual line) set on the interface S.
【００２４】尚被検材が圧延材である場合、被検材の全
体が一方向に延ばされたものであるため、母材中に混在
するものは異種介在物であれ空孔であれ、その母材との
界面が、その何れの位置においても、被検材の表面と平
行になっている。又被検材が、上記のような圧延材でな
い場合も、従来、検出物界面の反射位置における接面
（仮想平面）に対して、垂直に反射したものについての
み、その反射波を検出するものである（検出物表面に対
して垂直に超音波が到達し、垂直に反射したものについ
てのみ検出するものである。従って、このように垂直に
反射がなされない位置における反射は、検出されること
がないので、そもそも、検出物が存在することすら、確
認されない。換言すれば、検出されるものは、全て被検
材表面とほぼ平行になっているのである）。従って、被
検材（母材）表面に対して垂直に超音波を入射せしめた
際に、被検材内からの反射波が存在すれば、この反射波
と要因となるその内部の介在物或いはボイドの表面（界
面）は、被検材表面に対してほぼ平行となるものである
と考えて差し支えないのである。When the test material is a rolled material, since the test material is entirely extended in one direction, what is mixed in the base material may be foreign inclusions or holes, The interface with the base material is parallel to the surface of the test material at any position. Further, even when the test material is not a rolled material as described above, conventionally, only a material that is reflected perpendicularly to a tangent surface (virtual plane) at a reflection position of an interface of an object to detect a reflected wave is detected. (The ultrasonic wave arrives perpendicularly to the surface of the detection object and is detected only when the ultrasonic wave is reflected vertically. Therefore, the reflection at the position where the ultrasonic wave is not reflected vertically is detected. In the first place, the presence of the detected object is not confirmed even in the first place, in other words, all of the detected objects are almost parallel to the surface of the test material.) Therefore, when ultrasonic waves are incident on the surface of the test material (base material) perpendicularly, if there is a reflected wave from within the test material, the reflected wave and the internal inclusions or factors that cause the reflected wave are present. The surface (interface) of the void may be considered to be substantially parallel to the surface of the test material.
【００２５】以上の前提において、本発明は、第１異物
と第２異物の音響インピーダンスが母材の音響インピー
ダンスより小なる場合でも、第２異物の音速が母材の音
速より大であれば第１異物と第２異物の識別を可能にす
る方法を提供する。まず、母材より、異物へ超音波が垂
直へ入射したとき、異物の音響インピーダンスが母材の
音響インピーダンスより小なる場合は、反射波の位相は
１８０度ずれるが、これはあくまでも、垂直に入射した
ときの現象である。Based on the above premise, the present invention provides a first foreign matter
And the acoustic impedance of the second foreign material is the acoustic impedance of the base material.
Even if it is lower than the dance, the sound speed of the second foreign matter is the sound of the base metal
If the speed is higher than the speed, the first foreign material and the second foreign material can be distinguished.
Provide a way to First, when the ultrasonic wave is vertically incident on the foreign material from the base material, if the acoustic impedance of the foreign material is smaller than the acoustic impedance of the base material, the phase of the reflected wave is shifted by 180 degrees. This is the phenomenon that occurred.
【００２６】第２の異物、即ち、音響インピーダンス
は、母材より小ではあるが、その音速が母材より大なる
異物の場合、入射角を変えて反射波の振幅と位相とを求
めてみると、入射角度の正弦が、母材中の（縦波）音速
を異物中の（縦波）音速で除した値と常に等しくなる場
合、このような入射角度以上で縦波は、異物内へ入らな
くなる。このような角度が臨界角と呼ばれるものであ
る。この臨界角を中心としたある範囲の（この臨界角を
超えない範囲の）入射角であり、その反射波の位相が、
−９０〜０度か０〜９０度以内となる範囲が存在する。
即ち、第２の異物の場合、臨界角を中心としたある範囲
の入射角で超音波を入射すると、その反射波の位相は、
−９０〜０度か０〜９０度以内となる。 In the case of a second foreign substance, that is, a foreign substance whose acoustic impedance is smaller than that of the base material but whose sound velocity is larger than that of the base material, the amplitude and phase of the reflected wave are obtained by changing the incident angle. If the sine of the incident angle is always equal to the value obtained by dividing the (longitudinal wave) sound velocity in the base material by the (longitudinal wave) sound velocity in the foreign material, the longitudinal wave will enter the foreign material above such an incident angle. Will not enter. Such an angle is called a critical angle. The incident angle is a certain range around the critical angle (within a range not exceeding the critical angle), and the phase of the reflected wave is
There is a range of −90 to 0 degrees or 0 to 90 degrees.
That is, in the case of the second foreign matter, a certain range around the critical angle
When an ultrasonic wave is incident at an incident angle of, the phase of the reflected wave is
-90 to 0 degrees or 0 to 90 degrees.
【００２７】これに対して、第１の異物、即ち、音響イ
ンピーダンスが母材よりも小さく、且つ、その音速も母
材より小さな異物の場合は、その位相が、入射角の如何
に拘らず、−１８０度である。 On the other hand, the first foreign matter, that is, the sound
Impedance is smaller than the base material, and the sound speed is
In the case of foreign matter smaller than the material, its phase depends on the incident angle.
However, it is -180 degrees.
【００２８】このように、第２の異物の場合、臨界角を
中心としたある範囲の入射角で超音波を入射すると、そ
の反射波の位相は、−９０〜０度か０〜９０度以内とな
るのに対して、第１の異物の場合は、その位相が、入射
角の如何に拘らず、−１８０度である。従って、受信し
た反射波の位相が、−９０〜０度か０〜９０度以内とな
っているか、−１８０度となっているかを調べることに
よって、異物が、第２の異物であるか、或いは第１の異
物かを判別することができるものである。 Thus, in the case of the second foreign matter, the critical angle is
When ultrasonic waves are incident at a certain range of incident angle with respect to the center,
The phase of the reflected wave is within -90 to 0 degrees or 0 to 90 degrees.
On the other hand, in the case of the first foreign matter,
Regardless of the angle, it is -180 degrees. Therefore, receiving
The phase of the reflected wave is -90 to 0 degrees or 0 to 90 degrees.
To check whether the angle is -180 degrees
Therefore, the foreign matter is the second foreign matter or the first foreign matter.
It is possible to determine whether the object is an object.
【００２９】次に、前記原理について具体的に説明す
る。例として、鋼（母材）中に内在するアルミナ（異
物）の場合の反射波の反射率を図６へ、その位相を図７
へ示す。図６は、上方の横軸に鋼よりアルミナへの入射
角（度）を示し、縦軸に反射率を示している。又下方の
横軸は、焦点Ｆに対する角度θ（図８参照）を示してい
る。図７は、横軸に鋼よりアルミナへの入射角（度）を
示し、縦軸に反射波の位相（度）を示している。ここ
で、空孔は、音響インピーダンスが母材（即ち、鋼）の
音響インピーダンスより小さく、音速が母材（即ち、
鋼）の音速より小さいものであり、第１異物に相当す
る。アルミナは、音響インピーダンスが母材（即ち、
鋼）の音響インピーダンスより小さく音速が母材（即
ち、鋼）の音速より大きいものであり、第２異物に相当
する。 Next, the above principle will be specifically described.
You. As an example, alumina (different from alumina) in steel (base material)
FIG. 6 shows the reflectance of the reflected wave in the case of FIG.
Shown to Fig. 6 shows the incident light from steel to alumina on the upper horizontal axis.
The angle (degree) is shown, and the vertical axis shows the reflectance. Also below
The horizontal axis indicates the angle θ with respect to the focal point F (see FIG. 8).
You. Fig. 7 shows the angle of incidence (degree) from steel to alumina on the horizontal axis.
The vertical axis indicates the phase (degree) of the reflected wave. here
In the hole, the acoustic impedance of the base material (that is, steel) is
Smaller than the acoustic impedance, the sound velocity is the base material (ie,
Steel), and is equivalent to the first foreign matter.
You. Alumina has an acoustic impedance base material (ie,
The sound velocity is smaller than the acoustic impedance of the base material (immediate
And higher than the sound speed of steel), and is equivalent to the second foreign matter.
I do.
【００３０】図７へ示す通り、鋼からアルミナ（第２の
異物）への入射の場合、入射角が０度から約２７度まで
は、位相は−１８０度であるが、その後は（２７度を超
えると）、全反射角即ち臨界角（約３２度）まで、位相
は０度となる。入射角が全反 射角（臨界角）より大にな
ると、位相は連続的に−１８０度まで変化する。位相が
０度から±９０度（−９０〜０度或いは０〜９０度）の
範囲であれば、±１８０度の位相の波とは区別すること
ができる。 As shown in FIG . 7, from steel to alumina (secondary
Incident angle from 0 degree to about 27 degrees
Has a phase of -180 degrees, but after that (beyond 27 degrees
Phase) up to the total reflection angle or critical angle (about 32 degrees)
Is 0 degrees. Angle of incidence I to greater than the total reflection angle (critical angle)
Then, the phase changes continuously to -180 degrees. Phase
0 degrees to ± 90 degrees (-90 to 0 degrees or 0 to 90 degrees)
If it is within the range, distinguish it from waves with a phase of ± 180 degrees
Can be.
【００３１】他方、図６、図７には図示していないが、
鋼中の空孔（第１の異物）は、音響インピーダンスが母
材よりも小さく、且つ、その音速も母材より小さな異物
であり、入射角の如何に拘らず、−１８０度である。 On the other hand, although not shown in FIGS. 6 and 7,
The voids (first foreign matter) in the steel have an acoustic impedance
Foreign material that is smaller than the material and whose sound speed is smaller than the base material
And -180 degrees regardless of the incident angle.
【００３２】即ち、異物がアルミナ（第２の異物）の場
合において、反射波の位相が−９０〜０度の範囲或いは
０〜９０度の範囲内の位相を持つように入射角を選択し
て、超音波を異物へ入射すれば、この異物がアルミナ
（第２の異物）の場合、反射波は位相は−９０〜０度の
範囲或いは０〜９０度の範囲内となるのに対して、この
異物が空孔（第１の異物）は、反射波の移送は、−１８
０度である。従って、この位相の相違を調べることによ
って、空孔（第１の異物）とアルミナ（第２の異物）と
を的確に弁別することが可能である。 That is, when the foreign matter is alumina (second foreign matter),
In this case, the phase of the reflected wave is in the range of -90 to 0 degrees or
Select the angle of incidence so that it has a phase within the range of 0 to 90 degrees
When ultrasonic waves are incident on a foreign object, the foreign object
In the case of (second foreign matter), the reflected wave has a phase of -90 to 0 degrees.
In the range or 0-90 degrees,
When the foreign matter is a hole (first foreign matter), the transfer of the reflected wave is -18.
0 degrees. Therefore, by examining this phase difference,
Thus, the voids (first foreign matter) and the alumina (second foreign matter)
Can be accurately discriminated.
【００３３】このように、異物の音速が母材の音速より
も大きな場合（第２の異物の場合）は、入射角を大きく
していけば、必ず全反射が生じ、この鋼中のアルミナの
例と同じ状態が発生する。他方、第１の異物（音響イン
ピーダンスが母材よりも小さく、且つ、その音速も母材
より小さな異物）の場合は、入射角の如何に拘らず、−
１８０度である。よって、両者の反射波の位相の相違を
以て、第１の異物と第２の異物を的確に弁別することが
可能である。 As described above, the sound speed of the foreign matter is higher than the sound speed of the base material.
Is large (in the case of the second foreign matter), the incident angle is increased.
If this is done, total reflection will always occur,
The same situation occurs as in the example. On the other hand, the first foreign matter (sound in
Peedance is smaller than the base material, and the speed of sound is also the base material
Smaller foreign matter), regardless of the angle of incidence,
180 degrees. Therefore, the difference between the phases of the reflected waves
Thus, it is possible to accurately discriminate the first foreign substance from the second foreign substance.
It is possible.
【００３４】上記原理の説明において、母材から異物
（第２の異物）へ入射できない角度が、臨界角であると
し、この臨界角を超えない範囲において、特定の位相の
入射波が得られると述べたが、この臨界角を異物分別の
際の有効入射角の上限と考える必要はない。詳述する
と、トータルの反射強度という点（反射波の強度を量的
なものとして捉えることが可能であること）から、必ず
しも、入射波の位相の変化そのこと自 体を問題にする必
要はなく、異物の分別（第１の異物と第２の異物との分
別）は可能なのである。例えば球面探触子を使用した際
に、その母材から異物に対する入射角が、超音波の探触
子の表面の発射された位置によって、すべて異なる。従
って、図８へ示すように、探触子１がなす球面の中心
（探触子１の球面が所属する球の中心。以下焦点Ｆとい
う。）に、対する角度θ、即ち、探触子表面の超音波の
発射位置１ｘと、上記焦点Ｆと、母材表面に立てた法線
Ｙ（仮想線）とがなす角度θによって、受信波の反射強
度と探触子の面積との積を積分した値が、正になるか負
になるかによって、第１の異物と第２の異物との判別が
可能であり、このような弁別法を採る場合は、上記臨界
角を超える領域においても、弁別が可能である（寧ろ超
えてすぐの位置では、反射強度の面でのメリットが大き
い）。即ち、集中型探触子を使用する場合は、上述のよ
うに、個々の位相ではなく、反射率のトータル値によっ
ても弁別は可能であるため、入射角を変数とする反射率
の積分値（トータル値）が、正の値となる範囲を越えな
い入射角を以て、検査を行えばよい。この具体例は、後
述の実施例において説明する。 In the above description of the principle, the foreign material
If the angle at which the light cannot enter the (second foreign matter) is the critical angle,
However, within a range not exceeding this critical angle,
Although it was stated that an incident wave was obtained, this critical angle was
It is not necessary to consider the upper limit of the effective incident angle in this case. Elaborate
And the point of total reflection intensity (quantity of reflected wave
Can be regarded as
Servants, 必to issue a phase change that thing itself of the incident wave
It is not necessary to separate the foreign matter (the separation between the first foreign matter and the second foreign matter).
Another) is possible. For example, when using a spherical probe
In addition, the angle of incidence of foreign matter from the base material
It all depends on where the child was fired from the surface. Obedience
Therefore, as shown in FIG. 8, the center of the spherical surface formed by the probe 1
(The center of the sphere to which the spherical surface of the probe 1 belongs.
U. ), The angle θ with respect to the
The firing position 1x, the focal point F, and the normal set on the surface of the base material
The reflection intensity of the received wave is determined by the angle θ formed by Y (virtual line).
The value obtained by integrating the product of the degree and the area of the probe is positive or negative.
The first foreign matter and the second foreign matter
If such a discrimination method is adopted,
Discrimination is possible even in the area beyond the corner (rather than
In the immediate position, there is a great advantage in terms of reflection intensity.
No). That is, when using a centralized probe,
In this way, not the individual phases but the total reflectance
Can be discriminated, so the reflectance is calculated using the angle of incidence as a variable.
The integral value (total value) must not exceed the positive value range.
The inspection may be performed at a large incident angle. This example will be described later.
This will be described in the embodiment described above.
【００３５】[0035]
【実施例】以下、図面を基に本願発明の実施例を具体的
に説明する。図１に本願発明の一実施例を示す。これ
は、二探触子法の装置を用いて本願発明に係る方法を実
施するものである。最初に、超音波の伝達の媒介とし
て、媒介液を用いない例、即ち直接接触法を用いた例を
示す。図１の１ａは送信用探触子を、１ｂは受信用探触
子を示している。探傷機本体は、図面の煩雑化を避ける
ため省略してある。１ｃ，１ｃは、探触子を所望の角度
で、被検材２表面へ当接させるための楔状体である。こ
の楔状体は、従来周知の斜角探触子に用いられるアクリ
ル樹脂等の合成樹脂で形成された楔と同様のもので実施
することが可能である。但し、適正に超音波を被検材へ
入射すべく超音波を伝播することが可能なものであれ
ば、これ以外の素材によって形成されたものを楔状体１
ｃ，１ｃとして用いることも可能である。楔状体１ｃ，
１ｃは、夫々の探触子１ａ，１ｂを、被検材２に対し
て、所望の角度傾斜させるような勾配（斜面）を有する
ものである。そして、その上に密着した状態に探触子
（振動子）が設けられている。このような楔状体１ｃ，
１ｃを使用することによって、探触子を所望の角度に維
持する。図中ｐは異物ｘ表面への入射波を示し、ｑは異
物ｘ表面からの反射波を示している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. This implements the method according to the present invention using a two-probe method apparatus. First, an example in which a medium is not used as a medium for transmitting ultrasonic waves, that is, an example in which a direct contact method is used, will be described. In FIG. 1, reference numeral 1a denotes a transmission probe, and 1b denotes a reception probe. The flaw detector body is omitted to avoid complication of the drawing. Reference numerals 1c and 1c denote wedge-shaped bodies for bringing the probe into contact with the surface of the test material 2 at a desired angle. This wedge-shaped body can be implemented with the same wedge made of a synthetic resin such as an acrylic resin used for a conventionally known angle beam probe. However, as long as the ultrasonic wave can be propagated so that the ultrasonic wave can be properly incident on the test material, the wedge-shaped body 1 is formed of another material.
It is also possible to use as c and 1c. Wedge 1c,
1c has a gradient (slope) such that each of the probes 1a and 1b is inclined at a desired angle with respect to the test material 2. A probe (vibrator) is provided in close contact therewith. Such a wedge-shaped body 1c,
By using 1c, the probe is maintained at the desired angle. In the figure, p indicates an incident wave on the surface of the foreign substance x, and q indicates a reflected wave from the surface of the foreign substance x.
【００３６】このような構成の装置は、予め実験或いは
論理計算によって、反射率０と臨界角となる区間の位相
を把握し、このような位相が反射率０と臨界角となる角
度探触子を傾斜させておく。即ち、所望の角度とは、こ
の範囲にある特定の角度である。上記のような反射率が
０となる角度や臨界角は、被検材や異物を構成する物質
によって異なるものであるため、特定の検査対象に応じ
て、予めその角度を知得しておき、そのような範囲にあ
る角度で超音波を入射させる。このような際に得られた
反射波により、反射波発生の原因となる異物ｘが、予測
した特定の異物であるか否かの判定を行う。この場合、
いずれであるか弁別しようとする母材中へ内在する可能
性のある２種の異物は、双方共に、その音響インピータ
ーンスが、母材の音響インピーンスよりも小さいもので
あり、このような弁別を予定する異物のうち一方の音速
（この異物中の音速）は、被検材の母材ｍの音速（母材
中の音速）よりも大きく、他の一方の異物の音速は、母
材ｍの音速よりも小さいものである必要がある。即ち、
既述の通り、母材ｍよりも音速が大となる異物について
は、入射波と反射波の位相差が、１８０度（−１８０
度）とならない角度範囲を有するからであり、そのよう
な角度範囲というのが、既述の通り、反射率が０角度よ
り大きく、臨界角よりも小さな範囲の角度となるのであ
る。他方において、母材よりも音速が小さな異物につい
ては、どのような入射角度を以てしても入射波に対する
反射波の位相差は１８０度となり、これ以外の位相の反
射波を得ることはない。既に述べた通り、鋼中の、アル
ミナとボイドとの弁別においては、鋼とアルミナ間で、
超音波縦波について反射率が０となる２７度の入射角よ
り大きく、又両物質界面の超音波縦波の臨界角約３２度
よりも小さい入射角よりも小さな角度範囲が、このよう
な弁別可能な範囲となる。このような範囲の角度縦波超
音波を異物へ入射することによって、得られた反射波の
入射波に対する位相差が、１８０度となっているか否か
を調べればよいのである。但し、このように、固体中
の、固体と液体の弁別に限定するものではなく、異物の
が他の相であっても、何れの異物も音響インピーダンス
が母材よりも小さく音速について、母材の音速よりも大
小がある場合は、その弁別が本願発明の実施によって可
能である。The apparatus having such a configuration grasps in advance the phase of the section where the reflectance is 0 and the critical angle by experiment or logical calculation, and determines the angle probe where the phase is such that the reflectance is 0 and the critical angle. Is inclined. That is, the desired angle is a specific angle within this range. Since the angle and the critical angle at which the reflectance becomes 0 as described above are different depending on the material constituting the test material or the foreign material, the angle is known in advance according to a specific test object, Ultrasonic waves are incident at an angle in such a range. Based on the reflected wave obtained in such a case, it is determined whether or not the foreign substance x causing the reflected wave is a predicted specific foreign substance. in this case,
The two foreign substances that may be present in the base material to be discriminated are either such that their sound impedance is smaller than the sound impedance of the base material, and such discrimination is made. Of the foreign matter to be measured (the sound velocity in the foreign matter) is greater than the sound velocity of the base material m of the test material (the sound velocity in the base material), and the sound velocity of the other foreign matter is the base material m It must be lower than the sound speed of. That is,
As described above, the phase difference between the incident wave and the reflected wave is 180 degrees (−180) for the foreign matter whose sound speed is higher than that of the base material m.
This is because there is an angle range that does not reach (degree), and such an angle range is, as described above, an angle in a range where the reflectance is greater than 0 and smaller than the critical angle. On the other hand, for a foreign material having a lower sound velocity than the base material, the phase difference of the reflected wave with respect to the incident wave is 180 degrees regardless of the incident angle, and a reflected wave of any other phase is not obtained. As already described, in the discrimination between alumina and voids in steel, between steel and alumina,
The angle range larger than the incident angle of 27 degrees at which the reflectivity of the ultrasonic longitudinal wave becomes 0 and smaller than the incident angle smaller than the critical angle of about 32 degrees of the ultrasonic longitudinal wave at the interface between both materials is such a discrimination. It will be in the possible range. It is sufficient to check whether or not the phase difference of the obtained reflected wave with respect to the incident wave is 180 degrees by making the angular longitudinal ultrasonic wave in such a range incident on the foreign matter. However, as described above, the present invention is not limited to discrimination between a solid and a liquid in a solid. Even if the foreign matter is in another phase, the acoustic impedance of each foreign matter is smaller than that of the base material, and the sound velocity is lower than that of the base material. If the sound velocity is larger or smaller than the sound velocity, the discrimination is possible by implementing the present invention.
【００３７】尚、被検材の種類や検出の可能性のある異
物によって、上記探触子の角度が容易に変更できるよう
に、適宜角度の調整手段を有するものであっても実施可
能である（図示しない）。例えば、傾斜角度の異なる複
数の楔状体を予め用意しておき、必要に応じて適切な角
度の楔状体を選択して使用するようにしても便利であ
る。又、一つの被検材においても、検査環境の必要に応
じて、上記範囲内にて自由に角度が変えられるように、
上述のように、探触子の角度の調整を可能として便利で
ある。更に、特定の２種の異物について、音速に対する
大小の存在があることのみが既知であり、反射率が０と
なるような入射角度が既知でない場合、母材の音速より
も音速が大きな方の異物の臨界角付近から、徐々に入射
角度を変えて、予想する位相の反射波が得られるか否か
を検査することにより、この音速よりも大きな異物であ
るか否かの判別を行うことができる。It should be noted that the present invention can be practiced even if it has a means for appropriately adjusting the angle of the probe so that the angle of the probe can be easily changed depending on the type of the material to be inspected and foreign substances which may be detected. (Not shown). For example, it is convenient to prepare a plurality of wedge-shaped bodies having different inclination angles in advance and to select and use a wedge-shaped body having an appropriate angle as needed. In addition, even in one test material, the angle can be freely changed within the above range according to the needs of the test environment.
As described above, it is convenient that the angle of the probe can be adjusted. Furthermore, it is only known that there is a magnitude relative to the sound speed of two specific foreign substances, and when the incident angle at which the reflectance becomes 0 is not known, the sound speed larger than the sound speed of the base material is known. By gradually changing the incident angle from near the critical angle of the foreign matter and inspecting whether or not a reflected wave of the expected phase can be obtained, it is possible to determine whether the foreign matter is larger than this sound velocity. it can.
【００３８】又更に、検出は、２段階の作業よりなるも
のとして、例えば第１段階の作業では、周知の方法（垂
直探傷、斜角探傷の如何を問わない。）によって、異物
ｘの存在のみを検出するものとし、第２段階の作業で、
存在を検出した異物に対して、上記所定の角度（或いは
所定の角度範囲）で超音波を入射して、本願発明の検査
を行うものとしてもよい。但し、このように異物の存在
確認と異物弁別作業とは、別作業とするのではなく、当
初より、内在する可能性のある異物についての上記角度
を以て、超音波を被検材の母材中へ入射せしめるものと
して、１つの作業で異物の検出とその弁別とを済ませる
ようにすれば、検査効率の上で効果的である（以下の実
施例では、このような１回の作業で弁別を行うものを前
提として説明してある）。Further, the detection is performed in two steps. For example, in the first step, only the presence of the foreign matter x is determined by a known method (regardless of vertical inspection or oblique inspection). In the second stage of the operation,
The inspection according to the present invention may be performed by irradiating an ultrasonic wave at the above-mentioned predetermined angle (or a predetermined angle range) with respect to the foreign substance whose presence is detected. However, as described above, the existence confirmation of the foreign matter and the foreign matter discrimination work are not separate work, but from the beginning, the ultrasonic wave is applied to the base material of the test material at the above angle with respect to the foreign matter that may be present. If the detection of foreign matter and the discrimination of the foreign matter are completed in one operation, it is effective in terms of inspection efficiency (in the following embodiment, the discrimination is performed by such a single operation). It is described assuming what is done).
【００３９】図１に示す実施例について更に、詳述する
と、本願発明の主とする構成は、異物ｘを内在する母材
ｍと異物ｘとの境界において、上記角度の入射を行うも
のであるが、現実には、被検材２内部において、このよ
うな所望の入射角度を得るために、楔状体１ｃ，１ｃ
と、被検材２（母材ｍ）との屈折についても考慮する必
要がある。即ち、異物ｘに母材ｄより上記所望の角度の
入射が行えるように、母材ｍに対して（送信探触子１ａ
側の）楔状体１ｃより、超音波を入射する必要がある。
これは、超音波の路程には、夫々屈折率の異なる、合成
樹脂（楔状体１ｃ）層、母材ｍ層、異物ｘという３つの
層が、存在することになるからである。The embodiment shown in FIG. 1 will be described in more detail. The main structure of the present invention is to make the above angle of incidence at the boundary between the base material m containing the foreign matter x and the foreign matter x. However, in reality, in order to obtain such a desired incident angle inside the test material 2, the wedge-shaped members 1c, 1c
It is also necessary to consider the refraction of the test material 2 (base material m). That is, the transmission probe 1a is applied to the base material m so that the foreign material x can be incident from the base material d at the desired angle.
Ultrasonic waves need to be incident from the wedge-shaped body 1c (on the side).
This is because there are three layers of a synthetic resin (wedge-shaped body 1c) layer, a base material m layer, and a foreign substance x having different refractive indexes in the path of the ultrasonic wave.
【００４０】この実施例において、縦波を母材と異物と
の界面へ入射するものとし、縦波の反射波を受信して異
物の検出を行うものとする。又図１以外の実施例につい
ても、縦波を用いて、検査を行うものとする。但し、必
要に応じて横波を用いて実施することを制限するもので
はない。In this embodiment, it is assumed that the longitudinal wave is incident on the interface between the base material and the foreign matter, and the longitudinal wave is received to detect the foreign matter. In addition, in the embodiments other than FIG. 1, the inspection is performed by using the longitudinal wave. However, this does not limit the implementation using the shear wave as necessary.
【００４１】図１へ示すように入射角度αと反射角度β
とは等しいものであるため、入射角αによって（送信用
探触子１ａの被検材表面に対する角度γによって）、受
信用探触子１ｂの被検材表面に対する角度δを決めれば
よい。As shown in FIG. 1, the angle of incidence α and the angle of reflection β
Therefore, the angle δ of the receiving probe 1b with respect to the surface of the test material may be determined by the incident angle α (by the angle γ of the transmitting probe 1a with respect to the surface of the test material).
【００４２】以上のように、図１へ示す実施例において
は、送信側楔状体１ｃから母材ｍへ、そして母材ｍから
異物ｘの表面、この後母材ｍから受信側楔状体１ｃへ、
超音波（縦波）が伝播するのである。従って母材ｍから
異物ｘへ既述の所望の角度で入射させるためには、これ
ら角界面での屈折も充分に考慮して、超音波の発射角度
即ち送信探触子１ａの向きを決定する必要がある。又送
信用探触子１ａと受信用探触子１ｂの間隔は、又両探触
子１ａ，１ｂと、被検材２と間隔は、必要に応じて適宜
変更して対応する。As described above, in the embodiment shown in FIG. 1, from the transmission side wedge-shaped body 1c to the base material m, from the base material m to the surface of the foreign matter x, and thereafter from the base material m to the reception side wedge-shaped body 1c. ,
Ultrasonic waves (longitudinal waves) propagate. Therefore, in order to make the foreign matter x enter from the base material m at the above-described desired angle, the launch angle of the ultrasonic wave, that is, the direction of the transmission probe 1a is determined in consideration of refraction at these angular interfaces. There is a need. The distance between the transmitting probe 1a and the receiving probe 1b corresponds to the distance between the two probes 1a and 1b and the test material 2 as needed.
【００４３】次に、図２を用いて、水浸法を利用した本
願発明の実施例を掲げておく。これは、図１の楔状体１
ｃ，１ｃの代わりに水等の超音波の伝達媒体となる液体
３を被検材と探触子との間に満たしたものである。この
場合も、液体３と被検材２（母材ｍ）間の屈折角度を考
慮して、母材ｍと異物ｘとの間で所望の入射角が得られ
るように、設定する必要がある。例えば、媒体となる液
体３が水であり、被検材の母材ｍが鋼の場合、既述の図
７及び図９へ示す界面での超音波の屈折を考慮する必要
があるからである。この実施例に使用する装置は、探触
子が被検材へ直接接触する図１の装置と異なり、比較的
自由に（連続的に或いは無段階に）探触子の向きを変え
ることが可能である。図２では、探傷機本体や探触子の
保持手段は省略してあるが、周知の保持手段に適宜探触
子の向きを変えることが可能な治具を採用すれば、容易
に探触子の向きを変えることが可能であり、便利であ
る。但し、探触子の向きを変える必要がなければ、この
ような調節機構を備えた保持手段を用いずに実施するこ
とも可能である。Next, an embodiment of the present invention utilizing the water immersion method will be described with reference to FIG. This is the wedge 1 of FIG.
Instead of c and 1c, a liquid 3 serving as a transmission medium of ultrasonic waves, such as water, is filled between the test material and the probe. Also in this case, it is necessary to set so that a desired incident angle can be obtained between the base material m and the foreign matter x in consideration of the refraction angle between the liquid 3 and the test material 2 (base material m). . For example, when the liquid 3 serving as a medium is water and the base material m of the test material is steel, it is necessary to consider the refraction of the ultrasonic wave at the interface shown in FIGS. 7 and 9 described above. . The device used in this embodiment can change the direction of the probe relatively freely (continuously or steplessly), unlike the device of FIG. 1 in which the probe directly contacts the test material. It is. Although the flaw detector main body and the holding means of the probe are omitted in FIG. 2, the jig which can appropriately change the direction of the probe is adopted as the well-known holding means. It is possible to change the direction, and it is convenient. However, if it is not necessary to change the direction of the probe, it is also possible to implement without using a holding means having such an adjusting mechanism.
【００４４】図１や図２へ示すような装置にあっては、
図示したものと異なり、送信と受信の対をなす探触子の
組が１対だけではなく、複数の送信用探触子と受信用探
触子の組が、被検材内の特定位置に集中して、超音波の
送信を行うようにしても、効果的である（図示しな
い）。即ち、以下このように超音波の送信部と受信部が
複数で、各組の探触子の超音波の送信が一点に向けられ
たものを集中法という。又一つの探触子（一体型探触
子）を用いても、集中法を利用することが可能である。
特に適したものを以下に掲げる。In an apparatus as shown in FIGS. 1 and 2,
Unlike the one shown in the figure, not only one pair of probe for transmitting and receiving but also a plurality of pairs of transmitting and receiving probes are set at a specific position in the test material. It is also effective to transmit the ultrasonic waves in a concentrated manner (not shown). That is, hereinafter, a method in which a plurality of ultrasonic wave transmitters and receivers are used and the ultrasonic wave transmission of each set of probes is directed to one point is referred to as a concentrated method. Even if one probe (integrated probe) is used, the concentration method can be used.
Particularly suitable are listed below.
【００４５】図３に、上記一体型探触子（送信側と受信
側の探触子が一体となったもの）の一例を示す。この図
３へ示す探触子１は、傘型即ち円錐型の環状体として、
形成されたものである。図中母材表面に対する法線Ｙ
は、この探触子１がなす円錐の中心線（仮想線）と一致
し、探触子１の対称軸となっている。探触子１は、環状
体として、中央に中空部分１ｄが形成されているのは、
被検材正面からの強い反射によって、母材内部の異物か
らの反射波が、隠れてしまうのを防ぐためである。この
ように中央に形成された中空部１ｄは、必要な超音波の
送受信を阻害しない程度の大きさに形成しておく。この
探触子１は、探触子１のすり鉢状の内面１ｅの複数の位
置から、超音波が発され、同じく内面１ｅの他の位置
で、各反射波が受信されるのである。このような円錐型
の探触子１は、円錐の傾斜角即ち、その頂角を選択する
ことによって、上述の所望の入射角が得られるように設
定しておく。FIG. 3 shows an example of the above-mentioned integrated probe (in which the transmitting and receiving probes are integrated). The probe 1 shown in FIG. 3 is an umbrella type, that is, a conical annular body.
It was formed. Normal line Y to base metal surface in the figure
Coincides with the center line (virtual line) of the cone formed by the probe 1 and is the axis of symmetry of the probe 1. The probe 1 has a hollow portion 1d formed in the center as an annular body.
This is to prevent a reflected wave from a foreign substance inside the base material from being hidden by strong reflection from the front of the test material. The hollow portion 1d formed in the center as described above is formed in a size that does not hinder transmission and reception of necessary ultrasonic waves. The probe 1 emits ultrasonic waves from a plurality of positions on the mortar-shaped inner surface 1e of the probe 1, and similarly receives each reflected wave at another position on the inner surface 1e. Such a conical probe 1 is set so that the above-mentioned desired incident angle can be obtained by selecting the inclination angle of the cone, that is, the apex angle.
【００４６】又集中型探触子１は、少なくとも内面１ｅ
が上記のような形状に限定するものではなく、図４へ示
すように、球面の一部であるものとして形成することも
可能である。又、検査に際して、使用する探触子１は、
内面１ｅが上述のような円錐や球面の一部を正確になす
ものに限定するものではない。このような形状に準じた
他の形状の内面１ｅを有する探触子を用いて実施するこ
とも可能である。特に、上記内面１ｅが上述のような円
錐や球面の一部を正確になす探触子１では、媒体となる
液体３と被検材２との界面での超音波の屈折を考慮する
と、必ずしも、このような形状の探触子の超音波の（焦
点Ｆに対する）集中率が最もよいとは言えない。従っ
て、このような界面での屈折を考慮して、被検材（母材
ｍ）内の一点に探触子が集中して発射できる他の形状の
探触子を採用して実施しても、よりよい効果が得られる
ものである（図示しない）。The centralized probe 1 has at least an inner surface 1e.
However, the shape is not limited to the above shape, and as shown in FIG. 4, it may be formed as a part of a spherical surface. The probe 1 used for the inspection is
The inner surface 1e is not limited to the one described above that accurately forms a part of a cone or a spherical surface. It is also possible to use a probe having an inner surface 1e of another shape according to such a shape. In particular, in the probe 1 in which the inner surface 1e accurately forms a part of a cone or a sphere as described above, considering the refraction of ultrasonic waves at the interface between the liquid 3 serving as a medium and the test material 2, it is not always necessary. However, it cannot be said that the probe having such a shape has the best concentration rate of ultrasonic waves (with respect to the focal point F). Therefore, in consideration of such refraction at the interface, even if a probe having another shape capable of firing the probe in a concentrated manner at one point in the test material (base material m) is employed, the present invention is applicable. And a better effect can be obtained (not shown).
【００４７】上記の図３や図４等へ示した集中型の探触
子は、探触子の面積が大きくなるために、超音波の強度
が大きくなり、検出能力の点で極めて優れている。又上
記図４へ示す球面型の探触子１については、円錐型の探
触子１に比して、超音波の集中率はよい（検査材内部で
ほぼ一転に集中する）ものであるため、超音波強度の面
では、円錐型の探触子１よりも有利である。The concentrated type probe shown in FIGS. 3 and 4 and the like has a large area of the probe, so that the intensity of the ultrasonic wave is large and the detection capability is extremely excellent. . In addition, the spherical probe 1 shown in FIG. 4 has a higher ultrasonic wave concentration ratio (concentrates almost completely inside the test material) than the conical probe 1. In terms of ultrasonic intensity, it is more advantageous than the conical probe 1.
【００４８】この場合図４に示すものと異なり、中空部
１ｄを形成せずに実施することにより、即ち環状でなく
ボール状に形成された探触子１とすることにより（図示
しない。）、反射波の強度は、図６に示される反射率
に、その入射角を有する探触子面積を乗じ、入射角０度
より最大値まで積分した値となる。この最大値を適当に
選択することにより、その積分値を正（プラス）の値と
することができる。即ち、環状に形成された探触子を用
いずに、このような球状探触子の径の選択によって、本
願発明の目的を達成することができるのである。In this case, unlike the one shown in FIG. 4, the probe 1 is formed without forming the hollow portion 1d, that is, by forming the probe 1 not in a ring shape but in a ball shape (not shown). The intensity of the reflected wave is a value obtained by multiplying the reflectivity shown in FIG. 6 by the area of the probe having the incident angle and integrating from the incident angle of 0 degree to the maximum value. By appropriately selecting the maximum value, the integral value can be set to a positive (plus) value. That is, the object of the present invention can be achieved by selecting such a diameter of the spherical probe without using the probe formed in an annular shape.
【００４９】このような集中型探触子を用いて、積分値
によって、弁別するものである実施例について、更に詳
述する。先ず、前述の図８へ示すような球面状探触子１
を用いて検査を行うに際し、液体３を水、被検材２の母
材ｍを鋼、被検材２の異物ｘをアルミナとした場合につ
いて、説明する。この場合の各数値関係を、表１へ掲げ
ておく。この球面状探触子１を使用した場合には、母材
から異物に対する入射角が、超音波の探触子１の表面の
発射された位置によって全て異なる。従って、図８へ示
すように、探触子１がなす球面の中心（焦点Ｆ）に対す
る角度θ、即ち、探触子表面の発射位置１ｘと、上記焦
点Ｆと、母材表面に立てた法線Ｙとがなす角度θによっ
て、受信波の反射強度と探触子の面積との積を積分した
値が、正になるか負になるかによって判別が可能であ
る。 An embodiment in which such a centralized probe is used for discrimination based on an integral value will be described in further detail. First, the spherical probe 1 as shown in FIG.
The case where the liquid 3 is water, the base material m of the test material 2 is steel, and the foreign material x of the test material 2 is alumina when the inspection is performed using the above will be described. Table 1 shows the numerical relationships in this case. When this spherical probe 1 is used, the base material
Angle of incidence on the surface of the ultrasonic probe 1
It all depends on the location of the fire. Therefore, as shown in FIG.
As shown, the center of the spherical surface (focal point F) formed by the probe 1
Angle θ, that is, the firing position 1x on the probe surface and the focus
The angle θ formed by the point F and the normal Y standing on the base metal surface
And integrated the product of the reflection intensity of the received wave and the area of the probe.
It is possible to determine whether the value is positive or negative.
You.
【００５０】[0050]
【表１】 [Table 1]
【００５１】ここで、図９は、図６のグラフにおいて、
上記表１の種々の数値関係を記したものである。水から
鋼への入射角と反射率との関係を示すものである。この
図９において、θ１は、反射率の正負の転換点であり、
６．６７０°という値をとる。この値を境として、入射
角がこのθ１より大きくなると、反射率が、負から正へ
転じる（位相が−１８０°から０°に変化する）。θ２
は、縦波の全反射が生じる点を示しており、７．７４８
°という値をとる。θ３は、反射波が−９０°になる点
であり、８．２９４°という値をとる。又θ４は、積分
反射強度が正側と負側とでキャンセルする点であり、
８．９６°という値をとる。図１０は、このような鋼か
らアルミナへの入射角と位相との関係を示すグラフであ
る（図７のグラフに上記数値関係を記したものであ
る）。この図１０へ示すように、上記図９のθ３におい
て、位相が−９０°となっている。ここで、０°からθ
４の間、入射角θにて反射強度と２πsin θとの積の積
分を行って得た値が０となる。このような入射角θ４と
いうのが、上記８．９６°という数値である（積分強度
が０となる）。これは、図９に示す領域Ａから領域Ｂに
かけてこのグラフのとる値に２πsin θを乗し、θの関
数について、積分を行った得た値が正となるように設定
しておき、得た値が正となれば、第２異物とすることが
できるのである。従って、θ４を最大入射角として与え
ておけばよく、これより小さな入射角にて、異物の弁別
を行えばよい。以上の通り、臨界角を超えても、上記入
射角θ４未満の領域で積分値が正になるか否かの判別に
より異物の弁別を行うことが可能である。上記のような
範囲の角度が得られる探触子１の部位（図８の領域Ｇ）
を用いれば、上記積分値の正負の判別にて異物の弁別が
可能なのである。なお、本願の第１０の発明は、このよ
うなθ４を最大入射角として与えられるように最大径が
制限された球面形状の部分を有する探触子を備えたとこ
ろの内部検査装置を提供するものである。 Here, FIG. 9 is a graph of FIG.
It shows various numerical relationships in Table 1 above. It shows the relationship between the angle of incidence from water to steel and the reflectivity. this
In FIG. 9 , θ1 is a positive / negative turning point of the reflectance.
It takes a value of 6.670 °. With this value as a boundary, when the incident angle becomes larger than θ1, the reflectance changes from negative to positive (the phase changes from −180 ° to 0 °). θ2
Indicates a point where total reflection of longitudinal waves occurs, and 7.748
°. θ3 is a point at which the reflected wave becomes −90 °, and has a value of 8.294 °. Θ4 is a point where the integrated reflection intensity cancels on the positive side and the negative side,
Take a value of 8.96 °. FIG. 10 is a graph showing the relationship between the incident angle from steel to alumina and the phase (the above-described numerical relationship is shown in the graph of FIG . 7 ). As shown to FIG. 10, in θ3 of FIG 9, the phase has become -90 °. Where 0 to θ
During 4, the value obtained by integrating the product of the reflection intensity and 2π sin θ at the incident angle θ is 0. Such an incident angle θ4 is a numerical value of the above-mentioned 8.96 ° (the integrated intensity becomes 0). This is obtained by multiplying the value of this graph by 2π sin θ from the area A to the area B shown in FIG. 9 and setting the function of θ so that the value obtained by integration becomes positive. If the value is positive, it can be regarded as a second foreign substance. Therefore, θ4 may be given as the maximum incident angle, and foreign matter may be discriminated at a smaller incident angle. As described above, even if the critical angle is exceeded, foreign matter can be discriminated by determining whether or not the integral value is positive in a region less than the incident angle θ4. A portion of the probe 1 where an angle in the above range is obtained (region G in FIG. 8 )
Is used, foreign matter can be discriminated by determining whether the integral value is positive or negative. The tenth invention of the present application is
The maximum diameter is set so that θ4 is given as the maximum incident angle.
A probe with a probe having a limited spherical shape
To provide an internal inspection device.
【００５２】[0052]
【発明の効果】本願第１乃至第９の発明の実施によっ
て、弁別しようとする２つの異物の音響インピーダンス
が共に母材の音響インピーダンスよりも小さいものであ
っても、母材に対する音速の大小の違いがある場合は、
有効に検出した異物を、上記異物の何れであるか弁別す
ることが可能である。According to the first to ninth embodiments of the present invention , even if the acoustic impedances of two foreign substances to be discriminated are both smaller than the acoustic impedance of the base material, the magnitude of the sound velocity relative to the base material is small. If there are differences,
It is possible to discriminate the effectively detected foreign substance from any of the above-mentioned foreign substances.
【００５３】本願第１０の発明の実施によって、弁別し
ようとする２つの特定の異物の音響インピーダンスが共
に母材の音響インピーダンスよりも小さいものであって
も、母材に対する音速の大小の違いがある場合に、有効
に検出した異物を何れの特定異物であるか弁別すること
が可能な、具体的装置の提供が可能となった。According to the tenth aspect of the present invention , even if the acoustic impedances of two specific foreign substances to be discriminated are both smaller than the acoustic impedance of the base material, there is a difference in the sound velocity with respect to the base material. In this case, it has become possible to provide a specific device capable of discriminating which specific foreign object is a foreign object that is effectively detected.
【図１】本願発明の一実施例を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing one embodiment of the present invention.
【図２】本願発明の一実施例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view showing one embodiment of the present invention.
【図３】本願発明の一実施例を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing one embodiment of the present invention.
【図４】本願発明の一実施例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing one embodiment of the present invention.
【図５】本願発明の原理を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing the principle of the present invention.
【図６】本願発明の原理を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing the principle of the present invention.
【図７】本願発明の原理を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing the principle of the present invention.
【図８】本願発明の原理及び一実施例を示す説明図であ
る。FIG. 8 is an explanatory view showing the principle and one embodiment of the present invention.
【図９】本願発明の原理を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing the principle of the present invention.
【図１０】本願発明の原理を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing the principle of the present invention.
１ａ 送信用探触子 １ｂ 受信用探触子 １ｃ 楔状体 ２ 被検材 ｍ 母材 1a Transmitting probe 1b Receiving probe 1c Wedge-shaped body 2 Test material m Base material
Claims (10)
異物の音響インピーダンスが母材の音響インピーダンス
より小で且つその音速が母材の音速より小であり、第２
の異物の音響インピーダンスが母材の音響インピーダン
スより小であるが、その音速が母材の音速より大である
場合、 第２の異物からの反射超音波の位相が第１の異物からの
反射超音波の位相と異なるようになる条件の入射角で超
音波を入射し、且つその反射超音波を受信し、受信波の
位相から第１の異物と第２の異物を弁別することを特徴
とする超音波を用いた被検材の内部検査法。1. A material in which two types of foreign substances are mixed, wherein the first foreign substance has an acoustic impedance smaller than the acoustic impedance of the base material and a sound velocity lower than the sound velocity of the base material;
If the acoustic impedance of the foreign object is smaller than the acoustic impedance of the base material, but the sound speed is higher than the sound speed of the base material, the phase of the ultrasonic wave reflected from the second foreign object becomes higher than that of the first foreign object. Ultrasonic waves are incident at an angle of incidence that is different from the phase of the sound wave, and the reflected ultrasonic waves are received, and the first foreign matter and the second foreign matter are discriminated from the phase of the received wave. Internal inspection method of test material using ultrasonic waves.
臨界角近くの角度であり、受信した反射超音波の入射波
に対する位相差を検出することによって、第１の異物と
第２の異物を弁別することを特徴とする請求項１記載の
超音波を用いた被検材の内部検査法。 2. The method according to claim 1, wherein said incident angle of said ultrasonic wave is
The incident wave of the received reflected ultrasonic wave at an angle near the critical angle
By detecting the phase difference with respect to the first foreign matter,
2. The method according to claim 1, wherein the second foreign matter is discriminated.
Internal inspection method of test material using ultrasonic waves.
材内部からの反射波を検出することによって、被検材の
母材中の異物(x) の検出を行うものである超音波を用い
た被検材の内部検査法において、 検査を予定する被検材中には特定の２種類の異物(a)(b)
のうち少なくとも一方の異物が内在する可能性があり、
且つ、何れの特定異物(a)(b)もその音響インピーダンス
が、被検材の母材の音響インピーダンスよりも小さいも
のであると共に、これら２種類の異物(a)(b)中の音速
が、夫々母材中の音速に対する大小の違いを有するもの
である場合、 上記特定異物(a)(b)のうち、母材に対する音速が大きい
異物(a) の臨界角即ちこの異物(a) の表面にて超音波の
全反射が生じる角度に近く且つこの臨界角を越えない角
度を以て母材中より異物(x) へ超音波を入射せしめ、受
信した反射波の入射波に対する位相差を検出することに
よって、検出した異物(x) が、２種の特定異物(a)(b)の
うちの何れであるかを弁別するものであることを特徴と
する超音波を用いた被検材の内部検査法。3. A method for detecting foreign matter (x) in a base material of a test material by emitting ultrasonic waves toward the inside of the test material and detecting a reflected wave from the inside of the test material. In the internal inspection method of the test material using ultrasonic waves, two specific foreign substances (a) (b)
At least one of the foreign substances may be present,
In addition, the acoustic impedance of each of the specific foreign substances (a) and (b) is smaller than the acoustic impedance of the base material of the test material, and the sound speed in these two types of foreign substances (a) and (b) is low. In the case where each has a difference in the sound velocity in the base material, the critical angle of the foreign matter (a) having a large sound speed with respect to the base material, that is, the foreign matter (a), of the specific foreign substances (a) and (b), An ultrasonic wave is incident on the foreign material (x) from the base material at an angle close to the angle at which total reflection of the ultrasonic wave occurs on the surface and does not exceed this critical angle, and the phase difference of the received reflected wave with respect to the incident wave is detected. Thus, the detected foreign substance (x) is used to discriminate between the two types of specific foreign substances (a) and (b). Inspection method.
材内部からの反射波を検出することによって、被検材の
母材中の異物(x) の検出を行うものである超音波を用い
た被検材の内部検査法において、 検査を予定する被検材中には特定の２種類の異物(a)(b)
のうち少なくとも一方の異物が内在する可能性があり、
且つ、何れの特定異物(a)(b)もその音響インピーダンス
が、被検材の母材の音響インピーダンスよりも小さいも
のであると共に、これら２種類の異物(a)(b)中の音速
が、夫々母材中の音速に対する大小の違いを有するもの
である場合、 上記特定異物(a)(b)のうち、母材に対する音速が大きな
異物(a) の反射率が正の値をとり、且つ、母材から上記
異物(a) に超音波を入射せしめた際に全反射が生じる角
度即ち臨界角より小さな角度にて、母材中より異物(x)
へ超音波を入射せしめ、受信した反射波の入射波に対す
る位相差を検出することによって、検出した異物(x) が
２種の特定異物(a)(b)のうちの何れであるかを弁別する
ものであることを特徴とする超音波を用いた被検材の内
部検査法。4. A foreign substance (x) in a base material of a test material is detected by emitting ultrasonic waves toward the inside of the test material and detecting a reflected wave from the inside of the test material. In the internal inspection method of the test material using ultrasonic waves, two specific foreign substances (a) (b)
At least one of the foreign substances may be present,
In addition, the acoustic impedance of each of the specific foreign substances (a) and (b) is smaller than the acoustic impedance of the base material of the test material, and the sound speed in these two types of foreign substances (a) and (b) is low. In the case where each has a difference in magnitude with respect to the sound velocity in the base material, among the specific foreign substances (a) and (b), the reflectance of the foreign matter (a) having a large sound velocity with respect to the base material takes a positive value, At the angle at which total reflection occurs when ultrasonic waves are incident on the foreign material (a) from the base material, that is, at an angle smaller than the critical angle, the foreign material (x)
Detects the phase difference of the received reflected wave with respect to the incident wave, and discriminates the detected foreign matter (x) from the two types of specific foreign matter (a) and (b). An internal inspection method for a test material using ultrasonic waves.
材内部からの反射波を検出することによって、被検材の
母材中の異物(x) の検出を行うものである超音波を用い
た被検材の内部検査法において、 検査を予定する被検材中には特定の２種類の異物(a)(b)
のうち少なくとも一方の異物が内在する可能性があり、
且つ、何れの特定異物(a)(b)もその音響インピーダンス
が、被検材の母材の音響インピーダンスよりも小さいも
のであると共に、これら２種類の異物(a)(b)中の音速
が、夫々母材中の音速に対する大小の違いを有するもの
である場合、 母材中より異物(x) へ超音波を入射せしめた際、上記特
定異物(a)(b)のうち母材に対する音速が大きな異物(a)
の母材から異物に超音波を入射せしめた際に全反射が生
じる角度即ち臨界角付近であり且つこの臨界角を越えな
い角度範囲について、受信した反射波が入射波に対して
位相差を生じる角度が存在するか否かを調べることによ
って、検出した異物(x) が２種の特定異物(a)(b)のうち
の何れであるかを分別するものであることを特徴とする
超音波を用いた被検材の内部検査法。5. A method for detecting foreign matter (x) in a base material of a test material by emitting ultrasonic waves toward the inside of the test material and detecting a reflected wave from the inside of the test material. In the internal inspection method of the test material using ultrasonic waves, two specific foreign substances (a) (b)
At least one of the foreign substances may be present,
In addition, the acoustic impedance of each of the specific foreign substances (a) and (b) is smaller than the acoustic impedance of the base material of the test material, and the sound speed in these two types of foreign substances (a) and (b) is low. However, if each has a difference in sound speed in the base material, when ultrasonic waves are incident on the foreign material (x) from the base material, the sound speed of the specific foreign material (a) (b) relative to the base material Is a large foreign object (a)
When an ultrasonic wave is applied to a foreign substance from the base material, an angle where total internal reflection occurs, that is, in a range near the critical angle but not exceeding the critical angle, the received reflected wave causes a phase difference with respect to the incident wave. Ultrasound characterized by detecting whether or not an angle exists, and discriminating which of the two kinds of specific foreign substances (a) and (b) the detected foreign substance (x) is. Method for internal inspection of test materials using a computer.
し、且つ反射反射波を受信し、 受信波の位相に代えて、受信した反射波の反射率のトー
タル値によって第１の異物と第２の異物との弁別を行う
ことを特徴とする請求項１記載の超音波を用いた被検材
の内部検査法。 6. The ultrasonic wave is emitted from a centralized probe.
And receives the reflected wave, and replaces the phase of the received wave with the toe of the reflectance of the received reflected wave.
The first foreign substance and the second foreign substance are discriminated by the total value.
A test material using an ultrasonic wave according to claim 1, wherein
Internal inspection method.
変数とする反射率の積分値であることを特徴とする請求
項６記載の超音波を用いた被検材の内部検査法。 7. The total value of the reflectivity is determined by the incident angle.
The integral value of the reflectance as a variable
Item 7. An internal inspection method of a test material using the ultrasonic waves according to Item 6.
の音響インピーダンスより小で且つその音速が母材の音
速より小であり、第２の異物の音響インピーダンスが母
材の音響インピーダンスより小であるが、その音速が母
材の音速より大であるところの２種類の異物が混在する
材料に対して、球面形状の部分を有する送受信一体型の
探触子から超音波を発射するに際して、 第２の異物からの反射超音波の位相が、第１の異物から
の反射超音波の位相と異なる条件の入射角であって、且
つ、この受信波の反射強度と探触子(1) の面積との積を
入射角にて積分した値が、検出異物が第２異物であった
際に正となる入射角にて超音波を被検材に発射し、被検
材からの反射波を受信し、 上記の積分値の正負を調べることによって、検出した異
物が２種の異物のうちの何れであるかを分別するもので
あることを特徴とする超音波を用いた被検材の内部検査
法。 8. The base material having an acoustic impedance of a first foreign substance.
Is smaller than the acoustic impedance of
And the acoustic impedance of the second foreign object is
Is smaller than the acoustic impedance of the material,
There are two types of foreign substances that are higher than the sound velocity of the material
For materials, integrated transmission and reception with a spherical part
When an ultrasonic wave is emitted from the probe, the phase of the reflected ultrasonic wave from the second foreign object is changed from the phase of the first foreign object.
Angle of incidence different from the phase of the reflected ultrasonic wave of
The product of the reflection intensity of the received wave and the area of the probe (1) is
The value integrated at the incident angle indicates that the detected foreign matter was the second foreign matter
Ultrasonic waves are emitted to the test material at a positive incident angle when
By receiving the reflected wave from the material and checking the sign of the above integral value,
Which distinguishes between two types of foreign matter
Internal inspection of test material using ultrasonic waves characterized by
Law.
状の部分を有する送受信一体型の探触子であることを特
徴とする請求項１記載の超音波を用いた被検材の内部検
査法。 9. The probe according to claim 1, wherein the probe has a conical surface or a spherical surface.
It is a transmitter / receiver integrated probe with a
An internal inspection of a test material using ultrasonic waves according to claim 1.
Law.
材の音響インピーダンスより小で且つその音速が母材の
音速より小であり、第２の異物の音響インピーダンスが
母材の音響インピーダンスより小であるが、その音速が
母材の音速より大であるところの２種類の異物が混在す
る材料に対して使用される球面形状の部分を有する送受
信一体型の探触子を備えた超音波を用いた被検材の内部
検査装置であって、 第２の異物からの反射超音波の位相が、第１の異物から
の反射超音波の位相と異なる条件の入射角で超音波を入
射してその反射波を受信することか可能であり、且つ、
この受信波の反射強度と探触子の面積との積を入射角に
て積分した値が、検出異物が第２異物であった際に正と
なる入射角にて超音波を発射することが可能なように、
この探触子は、最大径が制限された球面形状の部分を有
するものである超音波を用いた被検材の内部検査装置。 10. The acoustic impedance of the first foreign matter is
The sound velocity is smaller than the acoustic impedance of the
The acoustic impedance of the second foreign matter is lower than the sound velocity
Although it is smaller than the acoustic impedance of the base material, its sound speed is
Two types of foreign substances that are higher than the sound velocity of the base material are mixed
With spherical shaped parts used for different materials
Inside of the test piece using ultrasonic waves with a single-piece probe
An inspection apparatus, wherein the phase of reflected ultrasonic waves from a second foreign substance is
Ultrasonic wave at an incident angle different from the phase of the reflected ultrasonic wave
And it is possible to receive the reflected wave
The product of the reflection intensity of the received wave and the area of the probe is defined as the angle of incidence.
Is positive when the detected foreign substance is the second foreign substance.
In order to be able to emit ultrasonic waves at different angles of incidence,
This probe has a spherical part with a limited maximum diameter.
Internal inspection device for test materials using ultrasonic waves.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6241893A JP2838045B2 (en) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | Internal inspection method of test material using ultrasonic wave and its apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6241893A JP2838045B2 (en) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | Internal inspection method of test material using ultrasonic wave and its apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0875712A JPH0875712A (en) | 1996-03-22 |
| JP2838045B2 true JP2838045B2 (en) | 1998-12-16 |
Family
ID=17081125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6241893A Expired - Lifetime JP2838045B2 (en) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | Internal inspection method of test material using ultrasonic wave and its apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5980609B2 (en) * | 2012-07-24 | 2016-08-31 | 原子燃料工業株式会社 | Microstructure identification and quantitative evaluation method |
| US9304114B2 (en) * | 2013-04-11 | 2016-04-05 | The Boeing Company | Ultrasonic inspection using incidence angles |
-
1994
- 1994-09-09 JP JP6241893A patent/JP2838045B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0875712A (en) | 1996-03-22 |
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