JP3207740B2

JP3207740B2 - 欠陥位置推定装置

Info

Publication number: JP3207740B2
Application number: JP03487996A
Authority: JP
Inventors: 昇司須山; 五輪男竹内; 俊行村上
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1996-02-22
Filing date: 1996-02-22
Publication date: 2001-09-10
Anticipated expiration: 2016-02-22
Also published as: JPH09229916A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【従来の技術】図５に、２つの探触子を用いる場合の従
来の欠陥位置推定装置の構成図を示す。従来の技術で
は、−方の超音波探触子を超音波パルサ１５１にのみ接
続し超音波の送信専用として用い、他方を超音波レシー
バ３０１にのみ接続し超音波の受信専用として用いてい
る。

【０００２】まず、超音波パルサ１５１によって、一方
の超音波探触子１０１から被検体５０２に超音波を与え
る。被検体中を伝わって、割れや空隙等で反射した超音
波エコーは、他方の超音波探触子１０２によって受信さ
れ、超音波レシーバ３０１に入る。

【０００３】超音波レシーバ３０１では、受信された超
音波エコーを増幅したり、周波数帯域でフィルタをかけ
たりし、信号波形を整形する。超音波レシーバ３０１で
整形された受信信号は、超音波パルサ１５１の送信パル
スに同期した同期信号を基準に、結果表示装置４０６で
表示される。

【０００４】そのため、従来の装置では、検査員が、表
示された波形信号を見て、その信号レベルの大きさによ
り欠陥等の反射源の有無を判定し、超音波の送信後にそ
の大きな信号レベルの信号が受信される時間と、各超音
波探触子の位置関係により欠陥の位置を推定している。

【０００５】従って、表示された超音波探傷波形信号
に、何らかのエコーが見られた場合、各超音波探触子の
位置と受信エコーが得られる時間とによって計算される
欠陥位置と、超音波探触子の持つ指向性を考慮して、お
およその位置を推定することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ように構成された探傷装置では、欠陥の位置は、送信探
触子から超音波が発せられ受信探触子に受信されるまで
の時間と、各探触子の位置関係より求めることになるた
め、その時間と位置関係を満たす超音波の被検体内での
伝搬経路は複数存在する。

【０００７】そのため、他に超音波探触子の指向性を考
慮し、伝搬経路を絞ることも行うが、それでも複数の経
路が残る。従って、被検体の欠陥の位置はおおよその範
囲でしか特定することができない。

【０００８】被検体の形状が複雑で、特に欠陥の発生が
予想される箇所の近傍に、コーナや突起といった形状変
化がある場合、被検体の欠陥による反射信号なのか、被
検体の形状に起因する信号なのかを、区別することは非
常に困難であった。

【０００９】また、被検体の形状変化については、製品
の許容寸法誤差内で、ばらつきをもつため、−概に形状
変化からの反射信号を特定することは困難である。従っ
て、−度反射信号が得られた場合、被検体の欠陥か否か
を判定するため、他の検査手法で検査する等の対処も必
要であった。

【００１０】このため、精度良く被検体の欠陥の位置を
推定し、被検体の形状による反射信号と、被検体の欠陥
による反射信号の区別が、容易に行うことができる装置
が必要になっていた。本発明はこれらの問題を解決する
ことができる装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】（第１の手段）本発明に係る欠陥位置推定装置は、（Ａ）２つ以上の超音波探触子と、（Ｂ）超音波パルサ・レシーバと、（Ｃ）超音波レシーバと、（Ｄ）時間検出回路と、（Ｅ）被検体形状入力装置と、（Ｆ）超音波探触子を動かすと同時に各超音波探触子の
位置が検出できるスキャナと、（Ｇ）欠陥位置演算処理回路と、（Ｈ）欠陥位置演算処理回路の演算結果を表示する欠陥
表示装置を具備し、（Ｉ）前記探触子のうちのーつの探触子に、超音波パル
サ・レシーバを接続し、（Ｊ）その他の探触子には超音波レシーバのみを接続
し、（Ｋ）前記時間検出回路は、前記超音波パルサ・レシー
バより超音波探触子を介して超音波が送信されてから各
々の超音波レシーバにー定レベル以上の受信信号が得ら
れるまでの時間を計測し、（Ｌ）前記被検体形状入力装置は、被検体の形状を入力
し、（Ｍ）前記スキャナは超音波探触子を動かすと同時に各
超音波探触子の位置を検出し、（Ｎ）前記欠陥位置演算処理回路は、時間検出回路と被
検体形状入力装置の出力データから、欠陥位置を演算処
理することを特徴とする。

【００１２】従って、つぎのように作用する。前述のよ
うに構成された欠陥位置推定装置では、−つの送信用超
音波探触子に対し、送信用に用いる超音波探触子を含め
複数の受信用の超音波探触子を持つことになる。

【００１３】そのため、送信探触子から被検体中を伝わ
り各々の受信探触子へ戻ってくる超音波の経路は、それ
ぞれ異なった経路となる。そこで、それぞれの超音波探
触子に超音波レシーバを持たせ、受信される信号が−定
レベル以上の場合、それぞれ受信信号の還ってきた時間
を時間検出回路により検出し、複数の受信探触子と送信
探触子の位置関係をスキャナで検出することにより、一
組の送受信探触子の組合せだけでなく、複数の受信探触
子の数だけ欠陥の位置の推定条件が求められる。

【００１４】従って、これらの被検体の欠陥位置の推定
条件をもとに、被検体の欠陥位置の推定を欠陥位置演算
処理回路によって行い、合せて、欠陥体形状入力装置に
入力された形状データから、推定された被検体の欠陥位
置と被検体の形状変化の位置を比較することにより、被
検体の欠陥の位置を推定することができる。

【００１５】被検体の欠陥の位置推定は、複数の受信探
触子までの経路と伝搬時間のデータを同時に満たす条件
に絞り込むことにより、より精度良く欠陥位置の推定を
行うことが可能となり、その推定計算された被検体の欠
陥の位置と、被検体の形状データとを比較することによ
り、被検体の形状変化による信号と、被検体の欠陥から
の反射による信号とを、容易に区別することができる。
従って、被検体の欠陥からの受信信号のみに基づいて演
算し、その被検体の欠陥の位置の推定結果を欠陥表示装
置により表示することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態を図１
〜図４に示す。図１は、本発明の第１の実施の形態に係
る装置の構成のブロック図、図２は、本発明の第１の実
施の形態に係る装置による超音波の経路を示す図、図３
は、本発明の第１の実施の形態に係る装置による被検体
の形状変化及び被検体の欠陥からの超音波の反射経路の
説明図、図４は、本発明の第１の実施の形態に係る装置
による被検体の形状変化及び被検体の欠陥からの超音波
の反射経路の展開図である。

【００１７】図１に示すように、本発明に係る装置は、
２つの超音波探触子１０１と１０２を持ち、それぞれに
超音波パルサ・レシーバ２０１と超音波レシーバのみ３
０１が接続されている。

【００１８】そして、それらの超音波レシーバ３０１に
受信さる受信信号を、超音波パルサ・レシーバ２０１の
パルサ信号に同期して時間計測を行う時間検出回路４０
１と、４０２により、一定の信号レベル以上に達した受
信信号の到達時間を測定する。

【００１９】２つの超音波探触子の探触子位置は、スキ
ャナ５０１等により検出されるとともに、場合によって
は、スキャナ５０１により移動させることができる。ま
た、被検体の板厚や大きさや、形状変化のある位置や寸
法については、被検体形状入力装置４０４により、入力
しておく。

【００２０】この被検体形状入力装置４０４について
は、計算機による設計データ等の流用も可能である。そ
れぞれの時間検出回路４０１と、４０２によって得られ
た受信信号の到達時間、即ち、被検体中の伝搬時間と、
各々の超音波探触子位置から、超音波の被検体中の伝搬
経路は、図２に示すように、（Ａ）送受信用の第１超音
波探触子１０１から送信され、第１超音波探触子１０１
に戻る経路（パス１）と，（Ｂ）第１超音波探触子１０
１から送信され、第２超音波探触子１０２に伝わる経路
（パス２）の２種類となる。

【００２１】各々の超音波探触子位置と、被検体形状入
力装置より得られる被検体の形状から、被検体の欠陥の
位置を、欠陥位置演算処理回路４０３によって計算す
る。被検体の欠陥の推定方法のー例を、図３に示す。図
３は、（ａ）被検体の形状変化からの反射信号の場合
と、（ｂ）被検体の欠陥からの反射信号の場合につき、
パス２の場合について示したものである。

【００２２】被検体の形状データから、超音波の伝搬経
路において被検体の内面もしくは外面で反射する部分
を、その面で折り返すことで、図４のように等価的に展
開できる。

【００２３】この展開図から、伝搬時間（＝パスの長
さ）と各々の超音波探触子の位置関係を満たす受信信号
の信号源を求める。同様に、パスｌについても、条件を
満たす受信信号の信号源を求め、それらを同時に満たす
部分が，受信信号の信号源（＝反射源）の位置となる。

【００２４】これにより、特定された受信信号の反射源
の位置と、先の被検体の形状入力装置に入力された形状
変化の位置と比較し、−致しなければ被検体の欠陥と判
断し、その反射源の位置を被検体の欠陥の位置として推
定した結果を出力する。求められた被検体の欠陥の推定
位置は、欠陥表示装置４０５によって表示出力される。

【００２５】

【発明の効果】本発明に係る欠陥位置推定装置は、前述
のように構成されているので、次に述べるような効果を
奏する。（１）被検体の欠陥の位置が、精度良く推定できる。（２）被検体の欠陥からの反射と、被検体の形状変化に
よる反射信号を区別することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る装置構成のブ
ロック図。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る装置による超
音波の経路を示す図。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る装置による被
検体の形状変化及び被検体の欠陥からの超音波の反射経
路の説明図。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る装置による被
検体の形状変化及び被検体の欠陥からの超音波の反射経
路の展開図。

【図５】従来の装置の構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１０１…第１超音波探触子、１０２…第２超音波探触子、１５１…超音波パルサ、２０１…超音波パルサ・レシーバ、３０１…超音波レシーバ、４０１…第１時間検出回路、４０２…第２時間検出回路、４０３…欠陥位置演算処理回路、４０４…被検体形状入力装置、４０５…欠陥表示装置、４０６…結果表示装置（波形表示）、５０１…スキャナ、５０２…被検体、５０３…被検体の欠陥。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−117450（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 29/00 - 29/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）２つ以上の超音波探触子（１０１、
１０２、…）と、（Ｂ）超音波パルサ・レシーバ（２０１）と、（Ｃ）超音波レシーバ（３０１）と、（Ｄ）時間検出回路（４０１、４０２、…）と、（Ｅ）被検体形状入力装置（４０４）と、（Ｆ）超音波探触子を動かすと同時に各超音波探触子の
位置が検出できるスキャナ（５０１）と、（Ｇ）欠陥位置演算処理回路（４０３）と、（Ｈ）欠陥位置演算処理回路（４０３）の演算結果を表
示する欠陥表示装置（４０５）を具備し、（Ｉ）前記探触子のうちのーつの探触子に、超音波パル
サ・レシーバ（２０１）を接続し、（Ｊ）その他の探触子には超音波レシーバ（３０１）の
みを接続し、（Ｋ）前記時間検出回路（４０１、４０２、…）は、前
記超音波パルサ・レシーバ（２０１）より超音波探触子
を介して超音波が送信されてから各々の超音波レシーバ
にー定レベル以上の受信信号が得られるまでの時間を計
測し、（Ｌ）前記被検体形状入力装置（４０４）は、被検体
（５０２）の形状を入力し、（Ｍ）前記スキャナ（５０１）は超音波探触子を動かす
と同時に各超音波探触子の位置を検出し、（Ｎ）前記欠陥位置演算処理回路（４０３）は、時間検
出回路（４０１、４０２、…）と被検体形状入力装置
（４０４）の出力データから、欠陥位置を演算処理する
ことを特徴とする欠陥位置推定装置。