JP3018897B2 - 超音波探触子 - Google Patents
超音波探触子Info
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- JP3018897B2 JP3018897B2 JP6097675A JP9767594A JP3018897B2 JP 3018897 B2 JP3018897 B2 JP 3018897B2 JP 6097675 A JP6097675 A JP 6097675A JP 9767594 A JP9767594 A JP 9767594A JP 3018897 B2 JP3018897 B2 JP 3018897B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、音響結合検査用振動子
を備えた超音波探触子に関する。
を備えた超音波探触子に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波を探触子から被検体に入射する
際、探触子と被検体間に空気層があると、空気と金属と
は音響インピーダンスが大きく異なっているため超音波
が入射しない。このため、超音波探傷においては、水や
油などの音響接触媒質を探触子と被検体間に満たしてい
る。
際、探触子と被検体間に空気層があると、空気と金属と
は音響インピーダンスが大きく異なっているため超音波
が入射しない。このため、超音波探傷においては、水や
油などの音響接触媒質を探触子と被検体間に満たしてい
る。
【０００３】これは溶接鋼管の探傷においても同様であ
るが、鋼管の製造と同時にオンライン探傷を行う場合、
鋼管の搬送状態によっては音響接触媒質が満たされず、
超音波が入射しない場合もある。これを知るために、通
常、音響結合検査が行われている。
るが、鋼管の製造と同時にオンライン探傷を行う場合、
鋼管の搬送状態によっては音響接触媒質が満たされず、
超音波が入射しない場合もある。これを知るために、通
常、音響結合検査が行われている。
【０００４】図５は、音響結合検査を行うための超音波
探触子の従来技術の一例を示した図である（日本鉄鋼協
会編 超音波探傷テキストシリーズII 溶接鋼管の超音
波探傷法 P117 (1988)）。図中、４は斜角探傷用振動子
であり、縦波を発生するが、斜めの角度で鋼管に入射さ
れるとモード変換により斜角の横波となり探傷に供す
る。３は音響結合検査用振動子であり図のように円形を
している。音響結合検査用振動子３は縦波を垂直に鋼管
に入射する。この縦波は、鋼管の裏側で反射し、エコー
として音響結合検査用振動子３で受信される。
探触子の従来技術の一例を示した図である（日本鉄鋼協
会編 超音波探傷テキストシリーズII 溶接鋼管の超音
波探傷法 P117 (1988)）。図中、４は斜角探傷用振動子
であり、縦波を発生するが、斜めの角度で鋼管に入射さ
れるとモード変換により斜角の横波となり探傷に供す
る。３は音響結合検査用振動子であり図のように円形を
している。音響結合検査用振動子３は縦波を垂直に鋼管
に入射する。この縦波は、鋼管の裏側で反射し、エコー
として音響結合検査用振動子３で受信される。
【０００５】音響結合の検査はこの縦波エコーを利用し
ている。図６は実際の溶接鋼管の探傷を示した図であ
る。同図において、音響接触媒質が満たされていれば常
にエコーが発生するが、満たされていないとエコーが出
なくなるので、音響結合の状態を知ることができる。
ている。図６は実際の溶接鋼管の探傷を示した図であ
る。同図において、音響接触媒質が満たされていれば常
にエコーが発生するが、満たされていないとエコーが出
なくなるので、音響結合の状態を知ることができる。
【０００６】図７は超音波パルスの送信タイミングを示
した図であり、通常、ａ）の４サイクルモードが使われ
ている。すなわち、図６において左側チャンネルにて探
傷を行った後、次に左側チャンネルの音響結合検査を行
う。その後、右側チャンネルの探傷を行い、次に右側チ
ャンネルの音響結合検査を行っている。
した図であり、通常、ａ）の４サイクルモードが使われ
ている。すなわち、図６において左側チャンネルにて探
傷を行った後、次に左側チャンネルの音響結合検査を行
う。その後、右側チャンネルの探傷を行い、次に右側チ
ャンネルの音響結合検査を行っている。
【０００７】また、近年ではｂ）に示す２サイクルモー
ドも使われている。探傷の信頼性を増すためには、探傷
の超音波繰り返し周波数をできる限り高めた方がよい。
２サイクルモードは、左側チャンネルの探傷と右側チャ
ンネルの音響結合検査を同時に行い、次に右側チャンネ
ルの探傷と左側チャンネルの音響結合検査を同時に行う
ことにより、繰り返し周波数を高めている。以上のよう
な方法で、音響結合検査は広く実用されている。
ドも使われている。探傷の信頼性を増すためには、探傷
の超音波繰り返し周波数をできる限り高めた方がよい。
２サイクルモードは、左側チャンネルの探傷と右側チャ
ンネルの音響結合検査を同時に行い、次に右側チャンネ
ルの探傷と左側チャンネルの音響結合検査を同時に行う
ことにより、繰り返し周波数を高めている。以上のよう
な方法で、音響結合検査は広く実用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、２サイ
クルモードでは以下に示す課題があった。すなわち、音
響結合検査用振動子は縦波を発生しているが、その縦波
が鋼管に入射する際、その縦波ビームのエッジ部から斜
角横波が発生する。
クルモードでは以下に示す課題があった。すなわち、音
響結合検査用振動子は縦波を発生しているが、その縦波
が鋼管に入射する際、その縦波ビームのエッジ部から斜
角横波が発生する。
【０００９】図８はそれを示した図である。ここで、左
側探触子の音響結合検査と右側探触子の探傷は同じタイ
ミングで行われている。図に示されているように、探傷
用横波が溶接部を往復する路程と、音響結合検査用振動
子３から発生した横波の路程はほぼ等しいため、探傷ゲ
ートの中に発生横波が漏れ込んでしまう。この発生横波
の強度は非常に弱いが、対向チャンネルにおいて微小な
欠陥を探傷するために探傷感度を高めると明瞭に受信さ
れてしまうようになる。
側探触子の音響結合検査と右側探触子の探傷は同じタイ
ミングで行われている。図に示されているように、探傷
用横波が溶接部を往復する路程と、音響結合検査用振動
子３から発生した横波の路程はほぼ等しいため、探傷ゲ
ートの中に発生横波が漏れ込んでしまう。この発生横波
の強度は非常に弱いが、対向チャンネルにおいて微小な
欠陥を探傷するために探傷感度を高めると明瞭に受信さ
れてしまうようになる。
【００１０】このため、従来の音響結合検査を備えた探
触子では、２サイクルモードでは欠陥検出能が劣り、４
サイクルモードでは探傷密度が粗くなるため探傷の信頼
性に劣るという問題があった。
触子では、２サイクルモードでは欠陥検出能が劣り、４
サイクルモードでは探傷密度が粗くなるため探傷の信頼
性に劣るという問題があった。
【００１１】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、２サイクルモードにて欠陥検出能を高めるた
め、音響結合検査用振動子から発生する横波が対向チャ
ンネルに漏れ込まないようにすることを目的とする。
たもので、２サイクルモードにて欠陥検出能を高めるた
め、音響結合検査用振動子から発生する横波が対向チャ
ンネルに漏れ込まないようにすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための手段として、音響結合検査用振動子と斜角
探傷用振動子を備えた超音波探触子において、音響結合
検査用振動子の外郭線の配置あるいはその形状を、斜角
探傷用振動子による斜角探傷方向に対して、外郭線の直
線部は斜めの方向に、曲線部は鋭い形状にしたものであ
る。ここで、音響結合検査用振動子の外郭線は、直線の
み、曲線のみ、あるいは直線と曲線の双方で構成されて
いてもよい。
決するための手段として、音響結合検査用振動子と斜角
探傷用振動子を備えた超音波探触子において、音響結合
検査用振動子の外郭線の配置あるいはその形状を、斜角
探傷用振動子による斜角探傷方向に対して、外郭線の直
線部は斜めの方向に、曲線部は鋭い形状にしたものであ
る。ここで、音響結合検査用振動子の外郭線は、直線の
み、曲線のみ、あるいは直線と曲線の双方で構成されて
いてもよい。
【００１３】
【作用】斜角探傷用振動子が発する縦波は、鋼管に入射
すると溶接線と直角の方向に指向性を持った横波に変換
される。この横波が進行する方向を斜角探傷の探傷方向
という。一方、音響結合検査用振動子が発する縦波は、
鋼管に入射すると大部分縦波のまま進行するが、この波
動変換の際、縦波ビームのエッジ部から一部横波も発生
する。この横波は、縦波ビームのエッジに対し直角な方
向に指向性をもって伝播する。音響結合検査用振動子の
形状を斜角探傷の探傷方向に対して、外郭線に直線部が
ある場合は垂直にならないよう斜めの方向に配置し、曲
線部がある場合は鋭い形状にすることで、後述のように
指向性により横波の強度が弱くなる。ここで、探傷方向
に対して曲線部が鋭い形状とは、後述の実施例の「探傷
方向に鋭い楕円型」のように、探傷方向に向いた曲線部
が他の部分よりも鋭い形状ということである。このよう
に外郭線を配置することにより、発生横波は斜角探傷の
探傷方向、すなわち対向チャンネルには向かわなくな
る。これにより、２サイクルモードにおいても、音響結
合検査用振動子から発生した横波が対向チャンネルに漏
れ込むことはなくなる。
すると溶接線と直角の方向に指向性を持った横波に変換
される。この横波が進行する方向を斜角探傷の探傷方向
という。一方、音響結合検査用振動子が発する縦波は、
鋼管に入射すると大部分縦波のまま進行するが、この波
動変換の際、縦波ビームのエッジ部から一部横波も発生
する。この横波は、縦波ビームのエッジに対し直角な方
向に指向性をもって伝播する。音響結合検査用振動子の
形状を斜角探傷の探傷方向に対して、外郭線に直線部が
ある場合は垂直にならないよう斜めの方向に配置し、曲
線部がある場合は鋭い形状にすることで、後述のように
指向性により横波の強度が弱くなる。ここで、探傷方向
に対して曲線部が鋭い形状とは、後述の実施例の「探傷
方向に鋭い楕円型」のように、探傷方向に向いた曲線部
が他の部分よりも鋭い形状ということである。このよう
に外郭線を配置することにより、発生横波は斜角探傷の
探傷方向、すなわち対向チャンネルには向かわなくな
る。これにより、２サイクルモードにおいても、音響結
合検査用振動子から発生した横波が対向チャンネルに漏
れ込むことはなくなる。
【００１４】
【実施例】本発明の実施例を説明する。図１は本発明の
超音波探触子の一実施例を示す図である。図中、１は超
音波探触子、２は音響楔、３は音響結合検査用振動子、
４は斜角探傷用振動子である。図において、探傷方向は
斜角横波が進む右方向である。図に示されているよう
に、３の音響結合検査用振動子の外郭線は、その右方向
と直角、すなわち図中上下方向の外郭線は持たないよう
に形を定めてある。
超音波探触子の一実施例を示す図である。図中、１は超
音波探触子、２は音響楔、３は音響結合検査用振動子、
４は斜角探傷用振動子である。図において、探傷方向は
斜角横波が進む右方向である。図に示されているよう
に、３の音響結合検査用振動子の外郭線は、その右方向
と直角、すなわち図中上下方向の外郭線は持たないよう
に形を定めてある。
【００１５】図２は本発明および従来技術での音響結合
検査用振動子３から発生する横波の指向性を実験で求め
た結果である。本発明では、発生横波の指向方向は、音
響結合検査用振動子３の外郭線と直角の方向で強く、探
傷方向では極弱い。一方、従来技術では、音響結合検査
用振動子３が円形であるため、指向方向は全ての方向に
向いており、探傷方向へも強いことが分かった。このよ
うに、本発明の探触子によれば、探傷方向にある対向チ
ャンネルの方向には、音響結合検査用振動子３から発生
する横波は向かわないことが示された。
検査用振動子３から発生する横波の指向性を実験で求め
た結果である。本発明では、発生横波の指向方向は、音
響結合検査用振動子３の外郭線と直角の方向で強く、探
傷方向では極弱い。一方、従来技術では、音響結合検査
用振動子３が円形であるため、指向方向は全ての方向に
向いており、探傷方向へも強いことが分かった。このよ
うに、本発明の探触子によれば、探傷方向にある対向チ
ャンネルの方向には、音響結合検査用振動子３から発生
する横波は向かわないことが示された。
【００１６】次に、図３は本発明の超音波探触子を用い
た鋼管探傷の一実施例を示す図である。図中、上から順
に、外面、肉厚中央部、内面をそれぞれ探傷するよう
に、溶接線を挟んで６個の探触子が配置されている。右
図は、斜角探傷用振動子の指向性を示したものであり、
それぞれ溶接線に直角な方向を向いている。また、音響
結合検査用振動子３から発生する横波の波面を示してい
るが、図のように斜め方向となっている。例えば、外面
探傷用の探触子から斜めに発生した横波は、肉厚中央部
探傷用の探触子に到達する可能性があるが、斜角探傷用
振動子４の指向性から明らかなように、斜角探傷用振動
子４は斜め方向からの超音波はほとんど受信しない。こ
のため、音響結合検査用振動子から発生する横波が対向
チャンネルに漏れ込むことは避けられる。
た鋼管探傷の一実施例を示す図である。図中、上から順
に、外面、肉厚中央部、内面をそれぞれ探傷するよう
に、溶接線を挟んで６個の探触子が配置されている。右
図は、斜角探傷用振動子の指向性を示したものであり、
それぞれ溶接線に直角な方向を向いている。また、音響
結合検査用振動子３から発生する横波の波面を示してい
るが、図のように斜め方向となっている。例えば、外面
探傷用の探触子から斜めに発生した横波は、肉厚中央部
探傷用の探触子に到達する可能性があるが、斜角探傷用
振動子４の指向性から明らかなように、斜角探傷用振動
子４は斜め方向からの超音波はほとんど受信しない。こ
のため、音響結合検査用振動子から発生する横波が対向
チャンネルに漏れ込むことは避けられる。
【００１７】図４は本発明の変形例を示す図である。上
段は菱形を三角形にしたもの、中段は２分割型振動子と
したもの、下段は探傷方向に鋭い楕円型にしたものであ
る。それぞれ、探傷方向と直角な外郭線は極僅かなた
め、音響結合検査用振動子３から発生する横波は探傷方
向へは向かわない。
段は菱形を三角形にしたもの、中段は２分割型振動子と
したもの、下段は探傷方向に鋭い楕円型にしたものであ
る。それぞれ、探傷方向と直角な外郭線は極僅かなた
め、音響結合検査用振動子３から発生する横波は探傷方
向へは向かわない。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、音響結
合検査用振動子から発生する横波を探傷方向へは向かわ
ないようにしているので、２サイクルモードであっても
対向チャンネルへは漏れ込まない。従って、高感度の探
傷が可能であり、かつパルス密度を高めた状態の信頼性
高い探傷ができるので、高い欠陥検出能を得ることがで
きる。
合検査用振動子から発生する横波を探傷方向へは向かわ
ないようにしているので、２サイクルモードであっても
対向チャンネルへは漏れ込まない。従って、高感度の探
傷が可能であり、かつパルス密度を高めた状態の信頼性
高い探傷ができるので、高い欠陥検出能を得ることがで
きる。
【図１】本発明の超音波探触子の一実施例を示す図であ
る。
る。
【図２】本発明および従来技術での音響結合検査用振動
子から発生する横波の指向性を示す図である。
子から発生する横波の指向性を示す図である。
【図３】本発明の超音波探触子を用いた一実施例を示す
図である。
図である。
【図４】本発明の変形例を示す図である。
【図５】従来技術の一例を示す図である。
【図６】溶接鋼管の探傷を示す図である。
【図７】溶接鋼管の探傷タイミングを示す図である。
【図８】音響結合検査用振動子から発生した横波が対向
の斜角探傷用振動子に漏れ込むことを示す図である。
の斜角探傷用振動子に漏れ込むことを示す図である。
１ 探触子 ２ 音響楔 ３ 音響結合検査用振動子 ４ 斜角探傷用振動子
Claims (1)
- 【請求項１】 音響結合検査用振動子と斜角探傷用振動
子を備えた超音波探触子において、音響結合検査用振動
子の外郭線の配置あるいはその形状を、斜角探傷用振動
子による斜角探傷方向に対して、外郭線の直線部は斜め
の方向に、曲線部は鋭い形状にした超音波探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6097675A JP3018897B2 (ja) | 1994-05-11 | 1994-05-11 | 超音波探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6097675A JP3018897B2 (ja) | 1994-05-11 | 1994-05-11 | 超音波探触子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07306189A JPH07306189A (ja) | 1995-11-21 |
| JP3018897B2 true JP3018897B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=14198592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6097675A Expired - Fee Related JP3018897B2 (ja) | 1994-05-11 | 1994-05-11 | 超音波探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3018897B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006313110A (ja) * | 2005-05-09 | 2006-11-16 | Jfe Engineering Kk | 超音波探傷方法及び装置 |
| JP2006313115A (ja) * | 2005-05-09 | 2006-11-16 | Jfe Engineering Kk | 超音波探傷方法及び装置 |
| JP2015010950A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 東日本旅客鉄道株式会社 | レール探傷装置及びレール探傷方法 |
-
1994
- 1994-05-11 JP JP6097675A patent/JP3018897B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07306189A (ja) | 1995-11-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19991130 |
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