JP3088614B2 - アレイ探傷方法及びその装置 - Google Patents
アレイ探傷方法及びその装置Info
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- JP3088614B2 JP3088614B2 JP06181548A JP18154894A JP3088614B2 JP 3088614 B2 JP3088614 B2 JP 3088614B2 JP 06181548 A JP06181548 A JP 06181548A JP 18154894 A JP18154894 A JP 18154894A JP 3088614 B2 JP3088614 B2 JP 3088614B2
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄鋼溶接部等の検査に
用いられるアレイ探傷方法とその装置に関する。
用いられるアレイ探傷方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】鉄鋼溶接部の検査には、一般に超音波斜
角探傷方法が採用されている。図５はこの溶接部超音波
斜角探傷方法であって、超音波探傷器１００で発生した
パルス電圧は横波探触子１０１内の振動子１０２に印加
され、振動子１０２から発生した縦波の超音波はくさび
１０３内を伝播後、スネルの法則（数１）に従って横波
にモード変換されて被検体ａに伝播して行く。被検体ａ
内にきずｂが存在すると、横波超音波はこのきずｂで反
射されてこれとは逆の順路で被検体ａ内を伝播し、振動
子１０２にて受信される。超音波探傷器１００は反射波
を電気的に処理してこの結果を表示器（一般にオシロス
コープ）１０４にきずエコーとして表示する。きずエコ
ーの位置は、超音波が伝播した時間に相当し、きずエコ
ーの大きさは反射の大きさ、一般的にはきずｂの高さに
関する情報となる。予め、縦波超音波がくさび１０３内
を伝播する時間と、横波超音波が被検体ａに入射する角
度（及び伝播速度）とが既知であれば、数２、数３によ
りきずｂの位置を正確に知ることが可能となる。これら
の機器の調整は鉄鋼材料と超音波特性が同一の図６に示
す標準試験片ａ′を用いて簡便に行われる。この詳細な
検査方法はＪＩＳＺ３０６０で規定されており、図６を
基にした場合の入射角θS は数４により測定される。
角探傷方法が採用されている。図５はこの溶接部超音波
斜角探傷方法であって、超音波探傷器１００で発生した
パルス電圧は横波探触子１０１内の振動子１０２に印加
され、振動子１０２から発生した縦波の超音波はくさび
１０３内を伝播後、スネルの法則（数１）に従って横波
にモード変換されて被検体ａに伝播して行く。被検体ａ
内にきずｂが存在すると、横波超音波はこのきずｂで反
射されてこれとは逆の順路で被検体ａ内を伝播し、振動
子１０２にて受信される。超音波探傷器１００は反射波
を電気的に処理してこの結果を表示器（一般にオシロス
コープ）１０４にきずエコーとして表示する。きずエコ
ーの位置は、超音波が伝播した時間に相当し、きずエコ
ーの大きさは反射の大きさ、一般的にはきずｂの高さに
関する情報となる。予め、縦波超音波がくさび１０３内
を伝播する時間と、横波超音波が被検体ａに入射する角
度（及び伝播速度）とが既知であれば、数２、数３によ
りきずｂの位置を正確に知ることが可能となる。これら
の機器の調整は鉄鋼材料と超音波特性が同一の図６に示
す標準試験片ａ′を用いて簡便に行われる。この詳細な
検査方法はＪＩＳＺ３０６０で規定されており、図６を
基にした場合の入射角θS は数４により測定される。
【０００３】
【数１】
【０００４】
【数２】
【０００５】
【数３】
【０００６】
【数４】
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】近年、横波の伝播速度
が必ずしも一般的な鉄鋼材料や標準試験片と同一でない
鉄鋼材料が多く見られるようになってきた。また、一体
の鉄鋼材料であっても部位によって伝播速度が大きく異
なる材料も見られるようになってきた。上記超音波探傷
は、入射する角度（及び伝播速度）が既知の場合に始め
て有効となる検査方法であるため、図７に示すように材
料毎に（伝播速度と）入射角度を数５により実際に測定
して補正する方法も採られている。しかし、この測定は
繁雑であり、かつ検査範囲が広範囲に亘る場合や高い検
査精度が要求される場合には多くの箇所で測定する必要
がある。また、一定の角度の横波超音波で探傷するため
には、材料の音速が変わる度に異なる入射角の探触子を
用意しなければならない。
が必ずしも一般的な鉄鋼材料や標準試験片と同一でない
鉄鋼材料が多く見られるようになってきた。また、一体
の鉄鋼材料であっても部位によって伝播速度が大きく異
なる材料も見られるようになってきた。上記超音波探傷
は、入射する角度（及び伝播速度）が既知の場合に始め
て有効となる検査方法であるため、図７に示すように材
料毎に（伝播速度と）入射角度を数５により実際に測定
して補正する方法も採られている。しかし、この測定は
繁雑であり、かつ検査範囲が広範囲に亘る場合や高い検
査精度が要求される場合には多くの箇所で測定する必要
がある。また、一定の角度の横波超音波で探傷するため
には、材料の音速が変わる度に異なる入射角の探触子を
用意しなければならない。
【０００８】
【数５】
【０００９】本発明の目的は、アレイ探触子を用いて行
うアレイ探傷において、簡単且つ迅速な音速測定を行い
つつ、一定の角度の横波超音波探傷を行うことができる
方法とその装置を提案することである。
うアレイ探傷において、簡単且つ迅速な音速測定を行い
つつ、一定の角度の横波超音波探傷を行うことができる
方法とその装置を提案することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係るアレイ探傷
方法及びその装置の構成は次のとおりである。
方法及びその装置の構成は次のとおりである。
【００１１】１．アレイ振動子群と校正用振動子を組み
込んたアレイ探触子を用いて、校正用振動子から超音波
を発生させてこの反射波をアレイ振動子群で受信し、こ
の受信した最も高いエコーが得られるアレイ振動子を特
定することにより横波超音波の被検体内における伝播速
度を求めて、この値によりアレイ振動子群を駆動するタ
イミングを制御して、一定の角度の横波超音波でアレイ
探傷を行う方法。
込んたアレイ探触子を用いて、校正用振動子から超音波
を発生させてこの反射波をアレイ振動子群で受信し、こ
の受信した最も高いエコーが得られるアレイ振動子を特
定することにより横波超音波の被検体内における伝播速
度を求めて、この値によりアレイ振動子群を駆動するタ
イミングを制御して、一定の角度の横波超音波でアレイ
探傷を行う方法。
【００１２】２．同一斜角の微小なアレイ振動子を走査
方向に多数整列させると共に電気的な方法で前記アレイ
振動子に印加するパルス電圧を切り換えることにより走
査を可能にしたアレイ探触子群と、前記アレイ探触子内
に組み込まれた校正用振動子と、前記アレイ探触子の校
正用振動子にパルス電圧を印加することにより超音波を
発生させてアレイ振動子群でこれを受信し、この受信エ
コーの最も高いアレイ振動子を特定することにより横波
超音波の伝播速度を求めて、この値によりアレイ探触子
群を駆動するタイミングを制御する横波超音波でアレイ
探傷を行う超音波探傷器と、から成るアレイ探傷装置。
方向に多数整列させると共に電気的な方法で前記アレイ
振動子に印加するパルス電圧を切り換えることにより走
査を可能にしたアレイ探触子群と、前記アレイ探触子内
に組み込まれた校正用振動子と、前記アレイ探触子の校
正用振動子にパルス電圧を印加することにより超音波を
発生させてアレイ振動子群でこれを受信し、この受信エ
コーの最も高いアレイ振動子を特定することにより横波
超音波の伝播速度を求めて、この値によりアレイ探触子
群を駆動するタイミングを制御する横波超音波でアレイ
探傷を行う超音波探傷器と、から成るアレイ探傷装置。
【００１３】
【作用】被検体の表面にアレイ探触子を置き、先ず校正
用振動子にパルス電圧を印加して超音波を発生させ、こ
の超音波をアレイ探触子のくさびから被検体内に横波超
音波として入射し、この反射波をアレイ振動子群で受信
し、最も高いエコーのアレイ振動子を特定することによ
り横波超音波の被検体内における伝播速度を求め、この
値によりアレイ振動子群を駆動するタイミングを制御し
て、一定の角度の横波超音波でアレイ探傷を行い、これ
を基にして前記数２及び数３によりきずの位置を求め
る。
用振動子にパルス電圧を印加して超音波を発生させ、こ
の超音波をアレイ探触子のくさびから被検体内に横波超
音波として入射し、この反射波をアレイ振動子群で受信
し、最も高いエコーのアレイ振動子を特定することによ
り横波超音波の被検体内における伝播速度を求め、この
値によりアレイ振動子群を駆動するタイミングを制御し
て、一定の角度の横波超音波でアレイ探傷を行い、これ
を基にして前記数２及び数３によりきずの位置を求め
る。
【００１４】
【実施例】図１に本発明を実施するための装置の一例
と、図２に装置の作動タイムテーブルと、図３にエコー
高さ測定チャートと、図４にアレイ振動子群の駆動方法
を示す。尚、各々のアレイ振動子の構造は、標準試験材
（ＶBO＝３２３０ｍ／ｓ）において所望の横波入射角θ
BOが得られるものとする。
と、図２に装置の作動タイムテーブルと、図３にエコー
高さ測定チャートと、図４にアレイ振動子群の駆動方法
を示す。尚、各々のアレイ振動子の構造は、標準試験材
（ＶBO＝３２３０ｍ／ｓ）において所望の横波入射角θ
BOが得られるものとする。
【００１５】(1) 音速測定 アレイ探触子２内に組み込んだ校正用振動子３にパルス
発生器７で発生したパルス電圧を印加して縦波超音波
（ＶA ）を発生させて、これがくさびから被検体１に入
ると横波超音波（ＶB ）にモード変換する。横波超音波
は被検体１の底面で反射して再び被検体１からアレイ探
触子２のくさび内に入ると縦波超音波（ＶA′）にモー
ド変換される。この時、まず電子スイッチ６′を動作さ
せてアレイ探触子２内に一定の斜角で平行に多数組み込
んだアレイ振動子群４のうち番号１のアレイ振動子の信
号のみを受信してその信号の強さ（エコー高さ）をＡ／
Ｄ変換器１２で測定する。上記受信するアレイ振動子４
の番号を１から順にｎ番まで送信を行いつつ繰り返す。
この測定結果はＣＰＵ１０において例えば図３の様に確
認することができ、最大エコー高さが得られるアレイ振
動子番号が（ｎ−２）であることが判明する。
発生器７で発生したパルス電圧を印加して縦波超音波
（ＶA ）を発生させて、これがくさびから被検体１に入
ると横波超音波（ＶB ）にモード変換する。横波超音波
は被検体１の底面で反射して再び被検体１からアレイ探
触子２のくさび内に入ると縦波超音波（ＶA′）にモー
ド変換される。この時、まず電子スイッチ６′を動作さ
せてアレイ探触子２内に一定の斜角で平行に多数組み込
んだアレイ振動子群４のうち番号１のアレイ振動子の信
号のみを受信してその信号の強さ（エコー高さ）をＡ／
Ｄ変換器１２で測定する。上記受信するアレイ振動子４
の番号を１から順にｎ番まで送信を行いつつ繰り返す。
この測定結果はＣＰＵ１０において例えば図３の様に確
認することができ、最大エコー高さが得られるアレイ振
動子番号が（ｎ−２）であることが判明する。
【００１６】(2) 音速評価 横波超音波の入射角θB ・伝播速度ＶB は数６により求
められる。
められる。
【数６】
【００１７】(3) 探傷条件評価 各アレイ振動子群を位相差を与えずに、同時に駆動する
と所望の入射角θBOからずれてしまう場合には、図４に
示す様に駆動タイミングをΔｔ秒だけずらして駆動す
る。Δｔは数７により求められる。
と所望の入射角θBOからずれてしまう場合には、図４に
示す様に駆動タイミングをΔｔ秒だけずらして駆動す
る。Δｔは数７により求められる。
【数７】 上記(2)(3)の評価はＣＰＵにて自動的に行われる。
【００１８】(4) 横波斜角（アレイ）探傷 アレイ振動子群１〜ｉ番目を駆動する場合を説明する。
電子スイッチ６は１〜ｉ番目を送受信できる様セットす
る。送信遅延回路７′がΔｔ秒間隔でパルス発生器７か
らパルス電圧を発生させる。この時、Δｔ秒間隔でｉ番
目のアレイ振動子から順にｉ−１、ｉ−２…１と駆動さ
せる。これにより被検体１には所望の横波探傷角度θBO
で入射する。きず等からの反射波がアレイ振動子で受信
されると、各々のアレイ振動子の受信された電圧は送信
とは逆に遅延回路８でΔｔ秒間隔ずつ遅延時間を与えら
れ位相を調整して加算器９で１コの受信波形として表示
器１１に表示される。
電子スイッチ６は１〜ｉ番目を送受信できる様セットす
る。送信遅延回路７′がΔｔ秒間隔でパルス発生器７か
らパルス電圧を発生させる。この時、Δｔ秒間隔でｉ番
目のアレイ振動子から順にｉ−１、ｉ−２…１と駆動さ
せる。これにより被検体１には所望の横波探傷角度θBO
で入射する。きず等からの反射波がアレイ振動子で受信
されると、各々のアレイ振動子の受信された電圧は送信
とは逆に遅延回路８でΔｔ秒間隔ずつ遅延時間を与えら
れ位相を調整して加算器９で１コの受信波形として表示
器１１に表示される。
【００１９】アレイ振動子数が多い時には(4) の動作を
２〜ｉ＋１番目、３〜ｉ＋２番目、…ｎ〜ｉ＋（ｎ−
１）番目と繰り返すことで超音波ビームの走査を行うこ
とができる。
２〜ｉ＋１番目、３〜ｉ＋２番目、…ｎ〜ｉ＋（ｎ−
１）番目と繰り返すことで超音波ビームの走査を行うこ
とができる。
【００２０】上記走査を行ったのち、アレイ探触子を二
次元方向に移動しながら溶接部に沿って隈なく上記(1)
〜(4) を繰り返す。
次元方向に移動しながら溶接部に沿って隈なく上記(1)
〜(4) を繰り返す。
【００２１】
【発明の効果】本発明は以上のように、被検体の伝播速
度を測定しつつアレイ探傷を行えるようにした。この結
果、アレイ探触子は各アレイ振動子間で超音波を発射す
る時間を調整することにより、入射角を自在にコントロ
ールできるので、音速の異なる材料や検査箇所でも一定
の角度で超音波を入射させることができ、よって、アレ
イ探傷作業を迅速かつ正確に行うことができる。
度を測定しつつアレイ探傷を行えるようにした。この結
果、アレイ探触子は各アレイ振動子間で超音波を発射す
る時間を調整することにより、入射角を自在にコントロ
ールできるので、音速の異なる材料や検査箇所でも一定
の角度で超音波を入射させることができ、よって、アレ
イ探傷作業を迅速かつ正確に行うことができる。
【図１】本発明を実施したアレイ探触子とアレイ探傷方
法の説明図。
法の説明図。
【図２】アレイ探傷装置のタイムテーブルの説明図。
【図３】エコー高さ測定チャートの説明図。
【図４】アレイ探触子の駆動方法の説明図。
【図５】超音波探傷法の説明図。
【図６】入射角の測定法の説明図。
【図７】入射角の測定法の説明図。
１ 被検体 ２ アレイ探触子 ３ 校正様振動子 ４ アレイ振動子 ５、５′増幅器 ６、６′電子スイッチ ７ パルス発生器 ７′送信遅延回路 ９ 加算器 １０ ＣＰＵ １１ 表示器 １２ ＡＤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−245055（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−103662（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−855（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−58908（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−146859（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 29/00 - 29/28
Claims (2)
- 【請求項１】 アレイ振動子群と校正用振動子を組み込
んたアレイ探触子を用いて、校正用振動子から超音波を
発生させてこの反射波をアレイ振動子群で受信し、この
受信した最も高いエコーを出力するアレイ振動子を特定
することにより横波超音波の被検体内における伝播速度
を求めて、この値によりアレイ振動子群を駆動するタイ
ミングを制御して、一定の角度の横波超音波でアレイ探
傷を行う方法。 - 【請求項２】 同一斜角の微小なアレイ振動子を走査方
向に多数整列させると共に電気的な方法で前記アレイ振
動子に印加するパルス電圧を切り換えることにより走査
を可能にしたアレイ探触子群と、 前記アレイ探触子内に組み込まれた校正用振動子と、 前記アレイ探触子の校正用振動子にパルス電圧を印加す
ることにより超音波を発生させてアレイ振動子群でこれ
を受信し、この受信エコーの最も高いアレイ振動子を特
定することにより横波超音波の伝播速度を求めて、この
値によりアレイ探触子群を駆動するタイミングを制御す
る横波超音波でアレイ探傷を行う超音波探傷器と、 から成るアレイ探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06181548A JP3088614B2 (ja) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | アレイ探傷方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06181548A JP3088614B2 (ja) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | アレイ探傷方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0843367A JPH0843367A (ja) | 1996-02-16 |
| JP3088614B2 true JP3088614B2 (ja) | 2000-09-18 |
Family
ID=16102717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06181548A Expired - Fee Related JP3088614B2 (ja) | 1994-08-02 | 1994-08-02 | アレイ探傷方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3088614B2 (ja) |
-
1994
- 1994-08-02 JP JP06181548A patent/JP3088614B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0843367A (ja) | 1996-02-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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