JP3254292B2 - 超音波探傷装置 - Google Patents
超音波探傷装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、探傷対象の材料内に超
音波を送信する発信素子と材料内から反射してくる超音
波を受信する受信素子とを備え、受波の状態より材料に
存在する欠陥を検出する超音波探傷装置に関し、配管、
板等の内外面の表面近傍にある微小な割れなどの欠陥を
検出する超音波探傷装置に関する。
音波を送信する発信素子と材料内から反射してくる超音
波を受信する受信素子とを備え、受波の状態より材料に
存在する欠陥を検出する超音波探傷装置に関し、配管、
板等の内外面の表面近傍にある微小な割れなどの欠陥を
検出する超音波探傷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスなどの供給に実際に使用中の管材な
どの割れを検出する方法としては、超音波探傷法等が用
いられる。この超音波探傷法においては、管材中に超音
波を送信し、割れなどの欠陥部分において反射される超
音波を受信して、その反射状況から割れの位置、大きさ
等の情報が得られる。
どの割れを検出する方法としては、超音波探傷法等が用
いられる。この超音波探傷法においては、管材中に超音
波を送信し、割れなどの欠陥部分において反射される超
音波を受信して、その反射状況から割れの位置、大きさ
等の情報が得られる。
【０００３】図３（イ）、（ロ）に、従来からの超音波
探傷法である一探触子法の探傷構成が示されている。
（イ）は側面視図を、（ロ）は平面視図を示している。
この方法を探触子の構成とともに説明する。尚、別途図
４（イ）、（ロ）に説明する発信・受信素子分離タイプ
のものにおいても、その探触子の内部構成は概略同一で
ある。さて、図３（イ）、（ロ）に示すように、ガス管
などの材料１の表面付近には、割れ２が存在する。検査
にあっては、割れ２に対して一定の間隔を有する位置に
探触子３が配置されて、割れ２の検出が行われる。探触
子３には、振動子４がくさび５によって傾斜して取付け
られる。くさび５中には、ビーム中心６で示すように超
音波が進行し、材料１中に入射する時点で屈折角θ１を
有するように屈折する。屈折角θ１を有するように屈折
した超音波ビームは、材料１の他方表面で全反射し、割
れ２に達する。割れ２に到達した超音波は、反対方向に
反射され、振動子４に戻る。したがって、この方法では
振動子４を一定時間だけ振動させた後で、振動子４から
の超音波の発信を停止し、反射してくる超音波の振動
を、同一の振動子４によって受信する。振動子４は電圧
効果や磁歪効果によって、外部から与えられる電気エネ
ルギを超音波エネルギに変換し、また超音波エネルギを
電気エネルギに変換する。振動子４へのエネルギの供給
または振動子４からの受信情報は、リード線７を介して
探傷ケーブル８に与えられる。探触子３のケースとくさ
び５との間には、吸音材９が充填される。
探傷法である一探触子法の探傷構成が示されている。
（イ）は側面視図を、（ロ）は平面視図を示している。
この方法を探触子の構成とともに説明する。尚、別途図
４（イ）、（ロ）に説明する発信・受信素子分離タイプ
のものにおいても、その探触子の内部構成は概略同一で
ある。さて、図３（イ）、（ロ）に示すように、ガス管
などの材料１の表面付近には、割れ２が存在する。検査
にあっては、割れ２に対して一定の間隔を有する位置に
探触子３が配置されて、割れ２の検出が行われる。探触
子３には、振動子４がくさび５によって傾斜して取付け
られる。くさび５中には、ビーム中心６で示すように超
音波が進行し、材料１中に入射する時点で屈折角θ１を
有するように屈折する。屈折角θ１を有するように屈折
した超音波ビームは、材料１の他方表面で全反射し、割
れ２に達する。割れ２に到達した超音波は、反対方向に
反射され、振動子４に戻る。したがって、この方法では
振動子４を一定時間だけ振動させた後で、振動子４から
の超音波の発信を停止し、反射してくる超音波の振動
を、同一の振動子４によって受信する。振動子４は電圧
効果や磁歪効果によって、外部から与えられる電気エネ
ルギを超音波エネルギに変換し、また超音波エネルギを
電気エネルギに変換する。振動子４へのエネルギの供給
または振動子４からの受信情報は、リード線７を介して
探傷ケーブル８に与えられる。探触子３のケースとくさ
び５との間には、吸音材９が充填される。
【０００４】一探触子法においては、単一の振動子４
が、超音波の発信・受信の用に供される。この振動子４
は、超音波の送信が終了すると直ちに受信に切換えられ
る。しかしながら、機械的な振動状態が減衰するまでに
時間を要し、時刻まではかなり大きな振動が残る。従っ
て、受信を開始できる時間（超音波が一定の距離を伝達
されている必要がある）に一定の限界がある。
が、超音波の発信・受信の用に供される。この振動子４
は、超音波の送信が終了すると直ちに受信に切換えられ
る。しかしながら、機械的な振動状態が減衰するまでに
時間を要し、時刻まではかなり大きな振動が残る。従っ
て、受信を開始できる時間（超音波が一定の距離を伝達
されている必要がある）に一定の限界がある。
【０００５】上記の一探触子法とは別に、探触子本体内
に発信素子３０ａと受信素子３０ｂとを備えておいて、
これにより探傷をおこなうことが提案されている。この
方法に採用される探触子の構成が図４（イ）、（ロ）に
示されている。（イ）は側面視図を、（ロ）は平面視図
を示している。この例の場合は発信素子３０ａと受信素
子３０ｂとが、探傷対象の外表面Ｓに対して側面視同一
の傾斜角度αに設定された状態で、材料表面Ｓに沿い、
且つ、被検査箇所に対する遠近方向に並べて配設される
とともに、その材料表面Ｓでの離間位置関係が板状材料
内での超音波の全反射状態で決定される離間位置関係に
設定されている。従って、この構成の探傷法において
は、予め設定される板状材料内の所定経路（検査対象の
板厚と材料内を伝播する超音波の屈折角θ１とのなす角
度によって決まる）を伝播してくる超音波のみを選択し
て検出することにより、Ｓ／Ｎ比が高い状態で、所定位
置に存在すると推測される割れ２の検出がおこなえる。
に発信素子３０ａと受信素子３０ｂとを備えておいて、
これにより探傷をおこなうことが提案されている。この
方法に採用される探触子の構成が図４（イ）、（ロ）に
示されている。（イ）は側面視図を、（ロ）は平面視図
を示している。この例の場合は発信素子３０ａと受信素
子３０ｂとが、探傷対象の外表面Ｓに対して側面視同一
の傾斜角度αに設定された状態で、材料表面Ｓに沿い、
且つ、被検査箇所に対する遠近方向に並べて配設される
とともに、その材料表面Ｓでの離間位置関係が板状材料
内での超音波の全反射状態で決定される離間位置関係に
設定されている。従って、この構成の探傷法において
は、予め設定される板状材料内の所定経路（検査対象の
板厚と材料内を伝播する超音波の屈折角θ１とのなす角
度によって決まる）を伝播してくる超音波のみを選択し
て検出することにより、Ｓ／Ｎ比が高い状態で、所定位
置に存在すると推測される割れ２の検出がおこなえる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】さて、従来技術に於け
る前者の例においては、割れまでの距離とその位置（い
ずれの表面側にあるのか）を、あるいは割れが材料１の
内部にあるのかを判断することができる。しかしなが
ら、この方法においては、単一の探触子が発信・受信を
交互に受け持つため、上述の様に不感帯（探触子から一
定の距離以内にある欠陥が検出できない範囲）が存在す
る。一方、後者の例においては、平面視の超音波の伝達
経路に沿った前後方向で一対の素子を配設するため、不
感帯の問題は解消できるものの、受信素子に受信される
超音波は、一度発信素子が配設される探触子部位で反射
されたものとなる。従って、超音波の伝達経路がこの分
長くなっており、信号強度の低下を招来せざるおえな
い。従って、検出能にもおのずと限界がある。さらに、
検査対象の材料の板厚は様々に変化するが、厚みの変化
する被検体に対して単一の装置で対応でき、検査を簡単
にできるとともに、検出される情報のＳ／Ｎ比が大き
い、超音波探傷装置は得られていない。
る前者の例においては、割れまでの距離とその位置（い
ずれの表面側にあるのか）を、あるいは割れが材料１の
内部にあるのかを判断することができる。しかしなが
ら、この方法においては、単一の探触子が発信・受信を
交互に受け持つため、上述の様に不感帯（探触子から一
定の距離以内にある欠陥が検出できない範囲）が存在す
る。一方、後者の例においては、平面視の超音波の伝達
経路に沿った前後方向で一対の素子を配設するため、不
感帯の問題は解消できるものの、受信素子に受信される
超音波は、一度発信素子が配設される探触子部位で反射
されたものとなる。従って、超音波の伝達経路がこの分
長くなっており、信号強度の低下を招来せざるおえな
い。従って、検出能にもおのずと限界がある。さらに、
検査対象の材料の板厚は様々に変化するが、厚みの変化
する被検体に対して単一の装置で対応でき、検査を簡単
にできるとともに、検出される情報のＳ／Ｎ比が大き
い、超音波探傷装置は得られていない。
【０００７】そこで、本発明の目的は、簡単な構成で、
不感帯なく、且つ信号の伝達経路ををできるだけ短くす
るとともに、高いＳ／Ｎ比を確保でき、さらに様々な板
厚の材料に対しても簡便に使用できる超音波探傷装置を
提供することにある。
不感帯なく、且つ信号の伝達経路ををできるだけ短くす
るとともに、高いＳ／Ｎ比を確保でき、さらに様々な板
厚の材料に対しても簡便に使用できる超音波探傷装置を
提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に於ける超音波探
傷装置の特徴は、発信素子と受信素子とを備えるととも
に、探傷対象の板状材料の外表面に当接させて使用され
る探触子本体を設け、発信素子の発信方向と受信素子の
受信方向とが、平面視、発信素子の位置と受信素子の位
置とを結ぶ線分の垂直二等分線上の一点に向けられると
ともに、側面視、材料の外表面に対して同一の傾斜角を
有して設定され、所定の屈折角で材料内へ入射される超
音波が、板状材料の内外表面間を屈折角で全反射して伝
搬して外表面に到達する位置に受信素子で受信される超
音波の材料内からの出射位置がくるように設定される構
成で、探触子本体が、発振素子もしくは受信素子の一方
の素子を端部側に備えるとともに他方の素子側に延出さ
れる距離測定部材を備えた第一探触子本体と、他方の素
子を備えるとともに前記一方の素子に対して近接離間す
る方向に摺動自在に距離測定部材取り付けてある第二探
触子本体とから構成されていることにあり、その作用・
効果は以下のとおりである。
傷装置の特徴は、発信素子と受信素子とを備えるととも
に、探傷対象の板状材料の外表面に当接させて使用され
る探触子本体を設け、発信素子の発信方向と受信素子の
受信方向とが、平面視、発信素子の位置と受信素子の位
置とを結ぶ線分の垂直二等分線上の一点に向けられると
ともに、側面視、材料の外表面に対して同一の傾斜角を
有して設定され、所定の屈折角で材料内へ入射される超
音波が、板状材料の内外表面間を屈折角で全反射して伝
搬して外表面に到達する位置に受信素子で受信される超
音波の材料内からの出射位置がくるように設定される構
成で、探触子本体が、発振素子もしくは受信素子の一方
の素子を端部側に備えるとともに他方の素子側に延出さ
れる距離測定部材を備えた第一探触子本体と、他方の素
子を備えるとともに前記一方の素子に対して近接離間す
る方向に摺動自在に距離測定部材取り付けてある第二探
触子本体とから構成されていることにあり、その作用・
効果は以下のとおりである。
【０００９】
【作用】本願の超音波探傷装置の使用にあたっては、先
ず材料の板厚が特定される。そして、第二探触子本体が
第一探触子本体に備えられる距離測定部材上を摺動され
て、材料の板厚に対応した位置に配設される。この配設
状態において、発振素子と受信素子との平面視及び側面
視での位置関係及び超音波の材料の侵入、伝播方向が特
定されることとなる。探傷構造について以下に説明す
る。超音波探傷装置に備えられる発信素子と受信素子は
個別配設構成とされ、これらの素子の側面視での傾斜角
（材料表面の法線に対する傾き）は一定で、夫々同一と
される。従って超音波が、受信素子に帰って来た場合
も、所定の屈折角で材料内を伝達し、全反射されて帰っ
てくる所定の角度成分の超音波のみが選択的に検出され
る。さらに、材料表面上に於ける平面視の位置関係につ
いて述べると、夫々の素子と仮想的な欠陥の位置が、二
等辺三角形の各頂点の位置にくるように、その位置関係
が設定される。従って、発信素子から発信された超音波
は、所定の送信経路を経て仮想欠陥位置に到達するとと
もに、欠陥がある場合は、この部位から反射されて、前
述の送信経路とは異なった経路である受信経路を通っ
て、受信素子に至ることとなる。超音波が材料内に入射
する位置と、これから出射する位置との離間位置関係
は、前述のように材料の板厚と前述の屈折角とを考慮し
て、超音波の板状材料内での全反射状態を満たすものと
なっている。従って、前述の仮想的な欠陥の位置から全
反射状態で反射してくる超音波が主に、受信素子に到達
することとなる。即ち受信素子の傾斜角関係、及び平面
的な両素子の位置関係より、異なった角度で進行する超
音波は、受信素子に到達しにくい。よって、雑音は非常
に少なくなる。さらに、本願の超音波探傷装置において
は、発信素子と受信素子とが分離しているので、受信素
子には不感帯はほとんど生じない。また、超音波の伝達
経路が発信側と受信側とで平面的に分離されて重なるこ
とがないため、経路を最短に選択することが可能となっ
ており、雑音の少ない状態で且つ強い信号強度で、欠陥
に係わる所定の信号を良好に検出することができる。
ず材料の板厚が特定される。そして、第二探触子本体が
第一探触子本体に備えられる距離測定部材上を摺動され
て、材料の板厚に対応した位置に配設される。この配設
状態において、発振素子と受信素子との平面視及び側面
視での位置関係及び超音波の材料の侵入、伝播方向が特
定されることとなる。探傷構造について以下に説明す
る。超音波探傷装置に備えられる発信素子と受信素子は
個別配設構成とされ、これらの素子の側面視での傾斜角
（材料表面の法線に対する傾き）は一定で、夫々同一と
される。従って超音波が、受信素子に帰って来た場合
も、所定の屈折角で材料内を伝達し、全反射されて帰っ
てくる所定の角度成分の超音波のみが選択的に検出され
る。さらに、材料表面上に於ける平面視の位置関係につ
いて述べると、夫々の素子と仮想的な欠陥の位置が、二
等辺三角形の各頂点の位置にくるように、その位置関係
が設定される。従って、発信素子から発信された超音波
は、所定の送信経路を経て仮想欠陥位置に到達するとと
もに、欠陥がある場合は、この部位から反射されて、前
述の送信経路とは異なった経路である受信経路を通っ
て、受信素子に至ることとなる。超音波が材料内に入射
する位置と、これから出射する位置との離間位置関係
は、前述のように材料の板厚と前述の屈折角とを考慮し
て、超音波の板状材料内での全反射状態を満たすものと
なっている。従って、前述の仮想的な欠陥の位置から全
反射状態で反射してくる超音波が主に、受信素子に到達
することとなる。即ち受信素子の傾斜角関係、及び平面
的な両素子の位置関係より、異なった角度で進行する超
音波は、受信素子に到達しにくい。よって、雑音は非常
に少なくなる。さらに、本願の超音波探傷装置において
は、発信素子と受信素子とが分離しているので、受信素
子には不感帯はほとんど生じない。また、超音波の伝達
経路が発信側と受信側とで平面的に分離されて重なるこ
とがないため、経路を最短に選択することが可能となっ
ており、雑音の少ない状態で且つ強い信号強度で、欠陥
に係わる所定の信号を良好に検出することができる。
【００１０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、不感帯を
ほとんど生じることなく、しかも高いＳ／Ｎ比で割れな
どの欠陥の検出を行うことができる。Ｓ／Ｎ比が高いの
で、例えば、探傷すべき材料の表面に塗装膜が施されて
いても欠陥の検出が可能となる。さらに、材料の板厚の
変化に対しては、第二探触子本体の位置をこれに合わせ
て設定することにより、簡便に精度のよい測定をおこな
うことができる。従って、実際に使用中の管材などで
は、応力腐食割れを防止するために塗装を施しているけ
れども、欠陥の検出を塗装の剥離をすることなく行え
る。
ほとんど生じることなく、しかも高いＳ／Ｎ比で割れな
どの欠陥の検出を行うことができる。Ｓ／Ｎ比が高いの
で、例えば、探傷すべき材料の表面に塗装膜が施されて
いても欠陥の検出が可能となる。さらに、材料の板厚の
変化に対しては、第二探触子本体の位置をこれに合わせ
て設定することにより、簡便に精度のよい測定をおこな
うことができる。従って、実際に使用中の管材などで
は、応力腐食割れを防止するために塗装を施しているけ
れども、欠陥の検出を塗装の剥離をすることなく行え
る。
【００１１】
【実施例】図１は、本発明の一実施例による超音波探傷
装置の使用状態の平面視図が示されている。さらに、図
２は、図１の状態を検出対象の材料の厚み方向（側面
視）からみた図面である。
装置の使用状態の平面視図が示されている。さらに、図
２は、図１の状態を検出対象の材料の厚み方向（側面
視）からみた図面である。
【００１２】探傷にあたっては、管材や板材などの材料
１０の表面に、探触子本体１１の下面が接触されて使用
される。この探触子本体１１は、発振素子である発振用
の振動子１２を端部側に備えるとともに受信素子である
受信用の振動子１３側に延出される距離測定部材として
のノギス１１ｃを備えた第一探触子本体１１ａと、受信
用の振動子１３を備えるとともにノギス１１ｃに対して
発振用の振動子１２から近接、離間する方向に摺動自在
な第二探触子本体１１ｂとを備えて構成されている。そ
して、図１に示するように、ノギス１１ｃ上には探傷対
象となる材料１０の板厚に対応したマーク１１ｄが刻印
されており、第二探触子本体１１ｂをこのマーク１１ｄ
に従って位置決めすることにより、探傷が容易でおこな
える構成が採用されている。ここで、第二探触子本体１
１ｂとノギス１１ｃ間の位置固定は、第二探触子本体１
１ｂに備えられているロックネジ１１ｅによっておこな
われる。各素子１２、１３の構成について説明すると、
発信用・受信用の振動子１２、１３は、夫々くさび１
４、１５に取付けられて構成される。振動子１２，１３
はダンパ１６，１７によってそれぞれ制動される。探触
子本体１１内の空間には吸音材１８が充填される。
１０の表面に、探触子本体１１の下面が接触されて使用
される。この探触子本体１１は、発振素子である発振用
の振動子１２を端部側に備えるとともに受信素子である
受信用の振動子１３側に延出される距離測定部材として
のノギス１１ｃを備えた第一探触子本体１１ａと、受信
用の振動子１３を備えるとともにノギス１１ｃに対して
発振用の振動子１２から近接、離間する方向に摺動自在
な第二探触子本体１１ｂとを備えて構成されている。そ
して、図１に示するように、ノギス１１ｃ上には探傷対
象となる材料１０の板厚に対応したマーク１１ｄが刻印
されており、第二探触子本体１１ｂをこのマーク１１ｄ
に従って位置決めすることにより、探傷が容易でおこな
える構成が採用されている。ここで、第二探触子本体１
１ｂとノギス１１ｃ間の位置固定は、第二探触子本体１
１ｂに備えられているロックネジ１１ｅによっておこな
われる。各素子１２、１３の構成について説明すると、
発信用・受信用の振動子１２、１３は、夫々くさび１
４、１５に取付けられて構成される。振動子１２，１３
はダンパ１６，１７によってそれぞれ制動される。探触
子本体１１内の空間には吸音材１８が充填される。
【００１３】ここで、振動子１２，１３は、同一形状
で、同一共振周波数、たとえば５ＭＨｚを有する。振動
子４の材料としては、たとえばチタン酸バリウムなどの
磁器材料が用いられる。くさび１４，１５も同一形状で
あり、材料としてはアクリル樹脂などが用いられる。く
さび１４，１５は、材料１０中で超音波が屈折角θ、た
とえば４５°を有するように、振動子１２，１３を傾斜
して保持する。ダンパ１６，１７は、布入りのフェノー
ル樹脂などが用いられ、振動子１２，１３の余分な振動
を防止する。吸音材１８は、空気を介して超音波が伝搬
するのを防止する。以上のように、振動子１２，１３に
関連する構造はほぼ同一であるので、超音波探傷装置の
製造は容易で、コストダウンが可能である。
で、同一共振周波数、たとえば５ＭＨｚを有する。振動
子４の材料としては、たとえばチタン酸バリウムなどの
磁器材料が用いられる。くさび１４，１５も同一形状で
あり、材料としてはアクリル樹脂などが用いられる。く
さび１４，１５は、材料１０中で超音波が屈折角θ、た
とえば４５°を有するように、振動子１２，１３を傾斜
して保持する。ダンパ１６，１７は、布入りのフェノー
ル樹脂などが用いられ、振動子１２，１３の余分な振動
を防止する。吸音材１８は、空気を介して超音波が伝搬
するのを防止する。以上のように、振動子１２，１３に
関連する構造はほぼ同一であるので、超音波探傷装置の
製造は容易で、コストダウンが可能である。
【００１４】さらに、これらの振動子１２、１３あるい
はこれらの振動子１２、１３に対する超音波の材料１０
内への入射位置２０もしくは出射位置２１に関して述べ
ると、発信素子１２の発信方向と受信素子１３の受信方
向とが、平面視（材料表面上での位置関係で）、発信素
子１２の位置と受信素子１３の位置とを結ぶ線分の垂直
二等分線上の一点Ｆに向けられている。即ちここで、こ
の一点Ｆが検査対象である欠陥が仮想的に存在する位置
と設定されている。さらに、超音波の材料内への入射位
置２０と材料内からの出射位置２１とが、所定の屈折角
θで入射される超音波が、板状材料の内外表面Ｓ２，Ｓ
１（材料表面を単にＳで表す）間を前記屈折角θで全反
射して伝搬する距離だけ離間して設定されている。この
設定位置関係は、超音波の屈折角θを検査対象の板状材
料の板厚ｔを、前述の仮想の欠陥位置と超音波の入射位
置２０と出射位置２１とが形成する二等辺三角形の底辺
と斜辺がなす角β、さらに頂角を２γ、二等辺三角形の
底辺の半分の長さをＬとすると、以下の式が成立する。 Ｌ＝２×ｔ×ｓｉｎγ／ｔａｎ（π／２−θ）
はこれらの振動子１２、１３に対する超音波の材料１０
内への入射位置２０もしくは出射位置２１に関して述べ
ると、発信素子１２の発信方向と受信素子１３の受信方
向とが、平面視（材料表面上での位置関係で）、発信素
子１２の位置と受信素子１３の位置とを結ぶ線分の垂直
二等分線上の一点Ｆに向けられている。即ちここで、こ
の一点Ｆが検査対象である欠陥が仮想的に存在する位置
と設定されている。さらに、超音波の材料内への入射位
置２０と材料内からの出射位置２１とが、所定の屈折角
θで入射される超音波が、板状材料の内外表面Ｓ２，Ｓ
１（材料表面を単にＳで表す）間を前記屈折角θで全反
射して伝搬する距離だけ離間して設定されている。この
設定位置関係は、超音波の屈折角θを検査対象の板状材
料の板厚ｔを、前述の仮想の欠陥位置と超音波の入射位
置２０と出射位置２１とが形成する二等辺三角形の底辺
と斜辺がなす角β、さらに頂角を２γ、二等辺三角形の
底辺の半分の長さをＬとすると、以下の式が成立する。 Ｌ＝２×ｔ×ｓｉｎγ／ｔａｎ（π／２−θ）
【００１５】材料中に存在する割れ２００などの欠陥
は、表示器２５による表示によって検出される。この検
出を行うために、発信器２６から５ＭＨｚの信号出力が
送信用の振動子１２に与えられる。表示器２５および発
信器２６は、探傷器２７に含まれる。
は、表示器２５による表示によって検出される。この検
出を行うために、発信器２６から５ＭＨｚの信号出力が
送信用の振動子１２に与えられる。表示器２５および発
信器２６は、探傷器２７に含まれる。
【００１６】以下に検出状況について説明する。発信用
の振動子１２から発信された超音波は、くさび１４中を
進み、材料１０の表面で入射点２０に達する。材料１０
中では、屈折角θとなるように屈折して、入射点２０側
の表面と対向する側の表面の反射点３１ａに達する。反
射点３１ａでは、表面が空気と接触しており、空気中の
音速はくさび１４，１５中の音速よりも小さいので、材
料１０中の音速との差が大きく、超音波は反射点３１ａ
で全反射され、割れ２００の反射点３２に達する。反射
点３２では、超音波の進行方向が変化され、反射点３１
ｂを経て出射点２１に至る。出射点２１では、到達した
超音波の一部がくさび１５中に侵入し、受信用の振動子
１３に到達する。入射点２０と出射点２１との伝達経路
に沿った距離は、超音波が屈折角θで１回全反射して到
達する往復各々１スキップの距離である。この距離は、
たとえば屈折角θが４５°のときには、板厚ｔの２倍と
なる。割れ２００までの距離は、材料１０中の音速と屈
折角θによって求めることができる。割れ２００が検出
されたかどうかは、その距離だけ離れた表面を押さえる
などして、表示器２５の表示が変化するか否かで判断す
ることができる。
の振動子１２から発信された超音波は、くさび１４中を
進み、材料１０の表面で入射点２０に達する。材料１０
中では、屈折角θとなるように屈折して、入射点２０側
の表面と対向する側の表面の反射点３１ａに達する。反
射点３１ａでは、表面が空気と接触しており、空気中の
音速はくさび１４，１５中の音速よりも小さいので、材
料１０中の音速との差が大きく、超音波は反射点３１ａ
で全反射され、割れ２００の反射点３２に達する。反射
点３２では、超音波の進行方向が変化され、反射点３１
ｂを経て出射点２１に至る。出射点２１では、到達した
超音波の一部がくさび１５中に侵入し、受信用の振動子
１３に到達する。入射点２０と出射点２１との伝達経路
に沿った距離は、超音波が屈折角θで１回全反射して到
達する往復各々１スキップの距離である。この距離は、
たとえば屈折角θが４５°のときには、板厚ｔの２倍と
なる。割れ２００までの距離は、材料１０中の音速と屈
折角θによって求めることができる。割れ２００が検出
されたかどうかは、その距離だけ離れた表面を押さえる
などして、表示器２５の表示が変化するか否かで判断す
ることができる。
【００１７】この探触子本体１１に取付けられる、発信
素子１２と受信素子１３との間隔は、上述のように１ス
キップに選ぶのが望ましいけれども、板厚ｔが薄いとき
には、１スキップの整数倍、たとえば３スキップ程度で
あっても差支えないことが、実験結果により確認されて
いる。
素子１２と受信素子１３との間隔は、上述のように１ス
キップに選ぶのが望ましいけれども、板厚ｔが薄いとき
には、１スキップの整数倍、たとえば３スキップ程度で
あっても差支えないことが、実験結果により確認されて
いる。
【００１８】表１に、従来例で説明した一探触子法（図
３に示すもので表中『一探法』と記載）及び二探触子法
（図４に示す、探触子を前後方向に配設したもので、表
中『前後配列』と記載）と、本願のもの（表中『Ｖ型配
列』と記載）との検出結果の比較を示す。実験に当たっ
ては、発信側、受信側のいずれかを通常型（一般型）と
し、他方をフォーカス型（収束型）とした。 検査対象 大口径配管環状溶接部の欠陥
３に示すもので表中『一探法』と記載）及び二探触子法
（図４に示す、探触子を前後方向に配設したもので、表
中『前後配列』と記載）と、本願のもの（表中『Ｖ型配
列』と記載）との検出結果の比較を示す。実験に当たっ
ては、発信側、受信側のいずれかを通常型（一般型）と
し、他方をフォーカス型（収束型）とした。 検査対象 大口径配管環状溶接部の欠陥
【００１９】
【表１】
【００２０】結果、一探触子法もしくは、前後配列型の
二探触子法のＳ／Ｎ比が６以下であるのに対して、本願
のものはそれらより高く、良好な検出性能を得ることが
可能であることが判明した。
二探触子法のＳ／Ｎ比が６以下であるのに対して、本願
のものはそれらより高く、良好な検出性能を得ることが
可能であることが判明した。
【００２１】〔別実施例〕上述の実施例においては、第
一探触子本体１１ａ側に発振素子１２を第二探触子本体
１１ｂ側に受信素子１３を備える構成を示したが、この
配置は逆の構成であってもよい。また、前述の仮想的な
欠陥位置と両素子からの超音波の入射位置と出射位置と
が形成する二等辺三角形の底辺と斜辺がなす角を可変と
するように装置を構成してもよい。この場合、一方の素
子位置が全反射の条件を満足する離間位置関係で、円弧
レール上を移動する。こういった構成を採用する場合
は、欠陥の方向に対応した検査が行える。
一探触子本体１１ａ側に発振素子１２を第二探触子本体
１１ｂ側に受信素子１３を備える構成を示したが、この
配置は逆の構成であってもよい。また、前述の仮想的な
欠陥位置と両素子からの超音波の入射位置と出射位置と
が形成する二等辺三角形の底辺と斜辺がなす角を可変と
するように装置を構成してもよい。この場合、一方の素
子位置が全反射の条件を満足する離間位置関係で、円弧
レール上を移動する。こういった構成を採用する場合
は、欠陥の方向に対応した検査が行える。
【００２２】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。
【図１】探傷状態を示す図
【図２】超音波探傷装置の断面図
【図３】一探触子法の構成を示す図
【図４】前後方向配列の二探触子法の構成を示す図
１０ 材料 １１ 探触子本体 １２ 発信素子 １３ 受信素子 ２１ 出射位置 ２００ 欠陥 Ｆ 一点 Ｓ 表面 θ 屈折角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藪下 秀記 大阪府大阪市中央区北久宝寺町２丁目３ 番６号 非破壊検査株式会社 大阪事業 部内 (72)発明者 江藤 芳丸 大阪府大阪市中央区北久宝寺町２丁目３ 番６号 非破壊検査株式会社 大阪事業 部内 (56)参考文献 特開 昭55−166043（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−73655（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−104765（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 29/00 - 29/28
Claims (2)
- 【請求項１】 探傷対象の材料（１０）内に超音波を送
信する発信素子（１２）と材料内から反射してくる前記
超音波を受信する受信素子（１３）とを備え、受波の状
態より材料（１０）に存在する欠陥（２００）を検出す
る超音波探傷装置であって、 前記発信素子（１２）と前記受信素子（１３）とを備え
るとともに、探傷対象の板状材料の表面（Ｓ）に当接さ
せて使用される探触子本体（１１）を設け、前記発信素
子（１２）の発信方向と前記受信素子（１３）の受信方
向とが、平面視で、前記発信素子（１２）の位置と前記
受信素子（１３）の位置とを結ぶ線分の垂直二等分線上
の一点（Ｆ）に向けられるとともに、側面視で、前記材
料（１０）の表面（Ｓ）に対して同一の傾斜角を有して
設定され、所定の屈折角（θ）で材料内へ入射される前
記超音波が、前記板状材料の内外表面間を前記屈折角で
全反射して材料伝搬して外表面に到達する位置に受信素
子（１３）で受信される超音波の前記材料内からの出射
位置（２１）がくるように設定される構成で、 前記探触子本体（１１）が、前記発振素子（１２）もし
くは受信素子（１３）の一方の素子を端部側に備えると
ともに他方の素子側に延出される距離測定部材（１１
ｃ）を備えた第一探触子本体（１１ａ）と、前記他方の
素子を備えるとともに前記一方の素子に対して近接離間
する方向に摺動自在に前記距離測定部材（１１ｃ）に取
り付けてある第二探触子本体（１１ｂ）とから構成され
ている超音波探傷装置。 - 【請求項２】 測定対象の材料（１０）の板厚に対応し
て前記他方の素子が採るべき前記距離測定部材（１１
ｃ）上の位置が、前記距離測定部材（１１ｃ）上に印さ
れている請求項１記載の超音波探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06971993A JP3254292B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06971993A JP3254292B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 超音波探傷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06281630A JPH06281630A (ja) | 1994-10-07 |
| JP3254292B2 true JP3254292B2 (ja) | 2002-02-04 |
Family
ID=13410931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06971993A Expired - Fee Related JP3254292B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 超音波探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3254292B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004264122A (ja) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 超音波検査方法および超音波検査治具 |
| JP5142188B2 (ja) * | 2007-08-20 | 2013-02-13 | 独立行政法人海上技術安全研究所 | 超音波による劣化損傷評価システム、超音波による劣化損傷評価装置、および、超音波による劣化損傷評価方法、超音波による劣化損傷評価プログラム |
| JP6735567B2 (ja) * | 2016-01-26 | 2020-08-05 | 東急建設株式会社 | あと施工アンカーの健全性検査装置および方法 |
| CN106680377B (zh) * | 2016-12-22 | 2019-08-20 | 中航复合材料有限责任公司 | 一种用于复合材料结构筋条区检测的超声阵列换能器 |
-
1993
- 1993-03-29 JP JP06971993A patent/JP3254292B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06281630A (ja) | 1994-10-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |