JP3535417B2 - 超音波による欠陥高さ測定装置及び欠陥高さ測定方法 - Google Patents
超音波による欠陥高さ測定装置及び欠陥高さ測定方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非破壊検査技術の
一つである超音波探傷に係り、特に疲労割れ等の欠陥高
さを簡単に測定することが可能な超音波による欠陥高さ
測定装置及び欠陥高さ測定方法に関するものである。
一つである超音波探傷に係り、特に疲労割れ等の欠陥高
さを簡単に測定することが可能な超音波による欠陥高さ
測定装置及び欠陥高さ測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】配管や圧力容器等の溶接部の保守検査
は、斜角探触子を用いて超音波ビームを斜めに入射させ
て割れ状欠陥の有無の検査を行っている。この超音波探
傷試験で欠陥を検出した場合、その欠陥の長さと高さを
測定して、線形破壊力学による強度計算で強度評価を行
う。
は、斜角探触子を用いて超音波ビームを斜めに入射させ
て割れ状欠陥の有無の検査を行っている。この超音波探
傷試験で欠陥を検出した場合、その欠陥の長さと高さを
測定して、線形破壊力学による強度計算で強度評価を行
う。
【０００３】欠陥の高さを超音波探傷で測定する手法
は、非破壊検査協会編超音波探傷試験III（1989）70頁
に記載してあるようにいくつかの手法があるが、欠陥高
さを精度良く測定する方法の一つとして端部エコー法が
ある。
は、非破壊検査協会編超音波探傷試験III（1989）70頁
に記載してあるようにいくつかの手法があるが、欠陥高
さを精度良く測定する方法の一つとして端部エコー法が
ある。
【０００４】特開平5-332999号公報に記載の超音波底面
開口欠陥測定方法では、探触子を欠陥の最大ピーク位置
に置き、最大ピークより前にあるピーク数を判定するこ
とにより、底面開口欠陥の上部端部エコーと底面側端部
エコーとを区分けして捉えることができ、最大ピークと
その前後の端部エコーのビーム路程の相互関係を幾何学
的な三角形として底面開口欠陥の傾斜角を算出して欠陥
高さを求めている。
開口欠陥測定方法では、探触子を欠陥の最大ピーク位置
に置き、最大ピークより前にあるピーク数を判定するこ
とにより、底面開口欠陥の上部端部エコーと底面側端部
エコーとを区分けして捉えることができ、最大ピークと
その前後の端部エコーのビーム路程の相互関係を幾何学
的な三角形として底面開口欠陥の傾斜角を算出して欠陥
高さを求めている。
【０００５】しかし、この方法では、超音波ビームの広
がりの範囲で欠陥先端部からの端部エコーを検出する反
射強度は微弱であり、また、欠陥先端部からの回析波は
欠陥先端部に入射する超音波の角度によっても反射強度
が変わる。一般に、欠陥先端部からの反射波は、欠陥の
最大エコーより２０ｄＢ程度低い反射波として検出され
るために、端部エコーの検出性は低く、端部エコーを識
別するのに熟練を必要とする。
がりの範囲で欠陥先端部からの端部エコーを検出する反
射強度は微弱であり、また、欠陥先端部からの回析波は
欠陥先端部に入射する超音波の角度によっても反射強度
が変わる。一般に、欠陥先端部からの反射波は、欠陥の
最大エコーより２０ｄＢ程度低い反射波として検出され
るために、端部エコーの検出性は低く、端部エコーを識
別するのに熟練を必要とする。
【０００６】反射強度の微弱を解決する方法としては、
非破壊検査協会編超音波探傷試験III（1989）77頁に記
載されているように、超音波のビームを集束させること
が有効である。しかし、一般には欠陥先端部からの回析
波である端部エコーの強度を大きくするために欠陥先端
部に焦点が合致するようにして探傷を行う必要がある
が、測定しようとする対象欠陥の深さがわからないため
に、適切な焦点深さを選定できず端部エコー強度が小さ
くて欠陥高さが測定できないという問題があった。
非破壊検査協会編超音波探傷試験III（1989）77頁に記
載されているように、超音波のビームを集束させること
が有効である。しかし、一般には欠陥先端部からの回析
波である端部エコーの強度を大きくするために欠陥先端
部に焦点が合致するようにして探傷を行う必要がある
が、測定しようとする対象欠陥の深さがわからないため
に、適切な焦点深さを選定できず端部エコー強度が小さ
くて欠陥高さが測定できないという問題があった。
【０００７】一方、非破壊検査協会超音波探傷III（198
9）133頁に記載されているように、位相整合による電子
走査式の超音波探傷法もよく知られている。この方法で
は、任意の角度の超音波が発生させられること、および
任意の深さに超音波ビームを集束できることができる。
一般には、特定の微細な欠陥を検出することを目的とし
て、焦点距離を一定にして屈折角度を変えながら探傷を
行う方法で用いられている。この方法で欠陥の端部エコ
ーを得ることは、必ずしも欠陥の先端部で超音波ビーム
が集束されていないために、十分な効果を出すことがで
きない。
9）133頁に記載されているように、位相整合による電子
走査式の超音波探傷法もよく知られている。この方法で
は、任意の角度の超音波が発生させられること、および
任意の深さに超音波ビームを集束できることができる。
一般には、特定の微細な欠陥を検出することを目的とし
て、焦点距離を一定にして屈折角度を変えながら探傷を
行う方法で用いられている。この方法で欠陥の端部エコ
ーを得ることは、必ずしも欠陥の先端部で超音波ビーム
が集束されていないために、十分な効果を出すことがで
きない。
【０００８】また、特開平9-33500号公報に記載されて
いるように、深さ方向の広い範囲に渡り同一の方位分解
能を有する制御方法も確立されている。しかし、本方法
は素子の共振周波数と同程度以上の高周波成分を抽出し
受信信号のビーム幅を細くし方位分解能を上げる方法で
あり、被検査物がＩＣのような小型のものであれば有効
であるが、圧力容器あるいは配管等の鉄鋼材の場合には
検査すべき範囲が大きく、超音波の減衰が大きくなるた
めに端部エコーの検出方法には適用できない。
いるように、深さ方向の広い範囲に渡り同一の方位分解
能を有する制御方法も確立されている。しかし、本方法
は素子の共振周波数と同程度以上の高周波成分を抽出し
受信信号のビーム幅を細くし方位分解能を上げる方法で
あり、被検査物がＩＣのような小型のものであれば有効
であるが、圧力容器あるいは配管等の鉄鋼材の場合には
検査すべき範囲が大きく、超音波の減衰が大きくなるた
めに端部エコーの検出方法には適用できない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】欠陥が存在した場合、
その欠陥の高さを求めるために行われる端部エコー法に
おいて、欠陥先端部から得られる散乱波が微弱であり、
この微弱な散乱波を発見し、特定するには熟練が必要で
ある。
その欠陥の高さを求めるために行われる端部エコー法に
おいて、欠陥先端部から得られる散乱波が微弱であり、
この微弱な散乱波を発見し、特定するには熟練が必要で
ある。
【００１０】欠陥先端部からの散乱波は、欠陥先端部に
入射する超音波ビームの角度により、受信可能なレベル
にある場合と、検出ができない程小さな場合がある。
入射する超音波ビームの角度により、受信可能なレベル
にある場合と、検出ができない程小さな場合がある。
【００１１】また、超音波ビームを集束して欠陥先端部
からの反射強度を高くする方法もあるが、測定すべき欠
陥高さが判らないために、超音波ビームの焦点を設定で
きない問題がある。
からの反射強度を高くする方法もあるが、測定すべき欠
陥高さが判らないために、超音波ビームの焦点を設定で
きない問題がある。
【００１２】本発明の目的は、被検査物の欠陥高さを精
度良く簡単に測定する超音波による欠陥高さ測定装置及
び欠陥高さ測定方法を提供することにある。
度良く簡単に測定する超音波による欠陥高さ測定装置及
び欠陥高さ測定方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における超音波による欠陥高さ測定装置の特
徴とするところは、アレイ探触子から発信される前記超
音波の被検査物内への屈折角度を連続的に変化させ、被
検査物内からの反射波高値が高い屈折角度を選定し、そ
の屈折角で超音波の被検査物内への焦点距離を連続的に
変化させて反射波高値が高くなる焦点距離を演算し、そ
の焦点距離を始点とし欠陥部の欠陥面に沿って超音波の
焦点深さと屈折角度を連続的に変化させて探傷し、反射
波高値が高くなる屈折角度に相当する超音波ビーム路程
と次に高くなる屈折角度に相当する超音波ビーム路程と
の路程差から欠陥高さを算出することにある。
に、本発明における超音波による欠陥高さ測定装置の特
徴とするところは、アレイ探触子から発信される前記超
音波の被検査物内への屈折角度を連続的に変化させ、被
検査物内からの反射波高値が高い屈折角度を選定し、そ
の屈折角で超音波の被検査物内への焦点距離を連続的に
変化させて反射波高値が高くなる焦点距離を演算し、そ
の焦点距離を始点とし欠陥部の欠陥面に沿って超音波の
焦点深さと屈折角度を連続的に変化させて探傷し、反射
波高値が高くなる屈折角度に相当する超音波ビーム路程
と次に高くなる屈折角度に相当する超音波ビーム路程と
の路程差から欠陥高さを算出することにある。
【００１４】具体的には本発明は次に掲げる装置及び方
法を提供する。本発明は、被検査物に向け超音波を発信
し、前記被検査物から反射してきた前記超音波を受信す
るアレイ探触子と、前記アレイ探触子を制御して前記被
検査物の欠陥部を探傷し前記欠陥部の欠陥高さを測定す
る制御部とを有する超音波による欠陥高さ測定装置にお
いて、前記制御部は、前記アレイ探触子から発信される
前記超音波の被検査物内への屈折角度を連続的に変化さ
せ、前記被検査物内で反射した前記超音波の前記各屈折
角度に対応する波形データの中から前記超音波の反射波
高値が高い屈折角度を選定する屈折角度選定部と、前記
選定した屈折角度で前記アレイ探触子から発信される前
記超音波の被検査物内への焦点距離を連続的に変化さ
せ、前記被検査物内で反射した前記超音波の前記各焦点
距離に対応する波形データに基づき前記超音波の反射波
高値が高くなる焦点距離を演算する焦点距離演算部と、
前記演算した焦点距離を始点とし前記欠陥部の欠陥面に
沿って前記超音波の焦点深さと前記屈折角度を連続的に
変化させ、前記欠陥面で反射した前記超音波の前記各屈
折角度に対応する波形データの中の前記超音波の反射波
高値が高くなる屈折角度に相当する超音波ビーム路程と
次に高くなる屈折角度に相当する超音波ビーム路程との
路程差から前記欠陥高さを算出する欠陥高さ算出部とを
有することを特徴とする超音波による欠陥高さ測定装置
を提供する。
法を提供する。本発明は、被検査物に向け超音波を発信
し、前記被検査物から反射してきた前記超音波を受信す
るアレイ探触子と、前記アレイ探触子を制御して前記被
検査物の欠陥部を探傷し前記欠陥部の欠陥高さを測定す
る制御部とを有する超音波による欠陥高さ測定装置にお
いて、前記制御部は、前記アレイ探触子から発信される
前記超音波の被検査物内への屈折角度を連続的に変化さ
せ、前記被検査物内で反射した前記超音波の前記各屈折
角度に対応する波形データの中から前記超音波の反射波
高値が高い屈折角度を選定する屈折角度選定部と、前記
選定した屈折角度で前記アレイ探触子から発信される前
記超音波の被検査物内への焦点距離を連続的に変化さ
せ、前記被検査物内で反射した前記超音波の前記各焦点
距離に対応する波形データに基づき前記超音波の反射波
高値が高くなる焦点距離を演算する焦点距離演算部と、
前記演算した焦点距離を始点とし前記欠陥部の欠陥面に
沿って前記超音波の焦点深さと前記屈折角度を連続的に
変化させ、前記欠陥面で反射した前記超音波の前記各屈
折角度に対応する波形データの中の前記超音波の反射波
高値が高くなる屈折角度に相当する超音波ビーム路程と
次に高くなる屈折角度に相当する超音波ビーム路程との
路程差から前記欠陥高さを算出する欠陥高さ算出部とを
有することを特徴とする超音波による欠陥高さ測定装置
を提供する。
【００１５】また、本発明は、アレイ探触子から被検査
物に向け超音波を発信し、前記被検査物から反射してき
た超音波の波形データに基づき前記被検査物の欠陥部を
探傷し前記欠陥部の欠陥高さを測定する超音波による欠
陥高さ測定方法において、前記アレイ探触子から発信さ
れる前記超音波の被検査物内への屈折角度を連続的に変
化させ、前記被検査物内で反射した前記超音波の前記各
屈折角度に対応する波形データの中から前記超音波の反
射波高値が高い屈折角度を選定し、次に前記選定した屈
折角度で前記アレイ探触子から発信される前記超音波の
被検査物内への焦点距離を連続的に変化させ、前記被検
査物内で反射した前記超音波の前記各焦点距離に対応す
る波形データに基づき前記超音波の反射波高値が高くな
る焦点距離を演算し、次に演算した焦点距離を始点とし
前記欠陥部の欠陥面に沿って前記超音波の焦点深さと前
記屈折角度を連続的に変化させ、前記欠陥面で反射した
前記超音波の前記各屈折角度に対応する波形データの中
の前記超音波の反射波高値が高くなる屈折角度に相当す
る超音波ビーム路程と次に高くなる屈折角度に相当する
超音波ビーム路程との路程差から前記欠陥高さを算出す
ることを特徴とする超音波による欠陥高さ測定方法を提
供する。
物に向け超音波を発信し、前記被検査物から反射してき
た超音波の波形データに基づき前記被検査物の欠陥部を
探傷し前記欠陥部の欠陥高さを測定する超音波による欠
陥高さ測定方法において、前記アレイ探触子から発信さ
れる前記超音波の被検査物内への屈折角度を連続的に変
化させ、前記被検査物内で反射した前記超音波の前記各
屈折角度に対応する波形データの中から前記超音波の反
射波高値が高い屈折角度を選定し、次に前記選定した屈
折角度で前記アレイ探触子から発信される前記超音波の
被検査物内への焦点距離を連続的に変化させ、前記被検
査物内で反射した前記超音波の前記各焦点距離に対応す
る波形データに基づき前記超音波の反射波高値が高くな
る焦点距離を演算し、次に演算した焦点距離を始点とし
前記欠陥部の欠陥面に沿って前記超音波の焦点深さと前
記屈折角度を連続的に変化させ、前記欠陥面で反射した
前記超音波の前記各屈折角度に対応する波形データの中
の前記超音波の反射波高値が高くなる屈折角度に相当す
る超音波ビーム路程と次に高くなる屈折角度に相当する
超音波ビーム路程との路程差から前記欠陥高さを算出す
ることを特徴とする超音波による欠陥高さ測定方法を提
供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態例に
係る超音波による欠陥高さ測定装置及び欠陥高さ測定方
法を、図を用いて説明する。
係る超音波による欠陥高さ測定装置及び欠陥高さ測定方
法を、図を用いて説明する。
【００１７】図１は、本発明の一実施の形態例に係る超
音波による欠陥高さ測定装置の機能構成を示す。
音波による欠陥高さ測定装置の機能構成を示す。
【００１８】本欠陥高さ測定装置は、複数の超音波振動
子を配列したアレイ探触子１と、アレイ探触子を機械的
に走査するスキャナ２と、アレイ探触子１及びスキャナ
２を制御して被検査物を探傷し欠陥高さを測定する制御
部３と、探傷結果をディスプレイ等に表示する表示部４
とで構成されている。
子を配列したアレイ探触子１と、アレイ探触子を機械的
に走査するスキャナ２と、アレイ探触子１及びスキャナ
２を制御して被検査物を探傷し欠陥高さを測定する制御
部３と、探傷結果をディスプレイ等に表示する表示部４
とで構成されている。
【００１９】制御部３は、スキャナ２の動作を制御する
スキャナ制御部３１と、アレイ探触子１の超音波送受信
を制御する電子走査部３２と、該電子走査部３２で制御
した超音波受信波形を収録するデータ収録部３３と、ス
キャナ２を停止した状態でアレイ探触子１から発信され
る超音波の被検査物内への屈折角度を連続的に変化さ
せ、被検査物内で反射した超音波の各屈折角度に対応す
る波形データの中からエコーが高い、すなわち超音波の
反射波高値が高い屈折角度を選定する屈折角度選定部３
４と、選定した屈折角でアレイ探触子１から発信される
超音波の被検査物内への焦点距離を連続的に変化させ、
被検査物内で反射した超音波の各焦点距離に対応する波
形データに基づき超音波の反射波高値が高くなる焦点距
離を演算する焦点距離演算部３５と、演算した焦点距離
を始点とし欠陥部の欠陥面に沿って超音波の焦点深さと
屈折角度を連続的に変化させ、欠陥面で反射した超音波
の各屈折角度に対応する波形データの中の超音波の反射
波高値が高くなる屈折角度に相当する超音波ビーム路程
と次に高くなる屈折角度に相当する超音波ビーム路程と
の路程差から欠陥高さを算出する欠陥高さ算出部３６と
で構成されている。
スキャナ制御部３１と、アレイ探触子１の超音波送受信
を制御する電子走査部３２と、該電子走査部３２で制御
した超音波受信波形を収録するデータ収録部３３と、ス
キャナ２を停止した状態でアレイ探触子１から発信され
る超音波の被検査物内への屈折角度を連続的に変化さ
せ、被検査物内で反射した超音波の各屈折角度に対応す
る波形データの中からエコーが高い、すなわち超音波の
反射波高値が高い屈折角度を選定する屈折角度選定部３
４と、選定した屈折角でアレイ探触子１から発信される
超音波の被検査物内への焦点距離を連続的に変化させ、
被検査物内で反射した超音波の各焦点距離に対応する波
形データに基づき超音波の反射波高値が高くなる焦点距
離を演算する焦点距離演算部３５と、演算した焦点距離
を始点とし欠陥部の欠陥面に沿って超音波の焦点深さと
屈折角度を連続的に変化させ、欠陥面で反射した超音波
の各屈折角度に対応する波形データの中の超音波の反射
波高値が高くなる屈折角度に相当する超音波ビーム路程
と次に高くなる屈折角度に相当する超音波ビーム路程と
の路程差から欠陥高さを算出する欠陥高さ算出部３６と
で構成されている。
【００２０】スキャナ制御部３１、電子走査部３２、デ
ータ収録部３３、屈折角度選定部３４、焦点距離演算部
３５、欠陥高さ算出部３６は、それぞれメモリに記憶さ
れたプログラムとプロセッサを有する欠陥高さ測定装置
内蔵のコンピュータで実現できる。
ータ収録部３３、屈折角度選定部３４、焦点距離演算部
３５、欠陥高さ算出部３６は、それぞれメモリに記憶さ
れたプログラムとプロセッサを有する欠陥高さ測定装置
内蔵のコンピュータで実現できる。
【００２１】図１１に、超音波による欠陥高さ測定用ア
レイ探触子の動作原理を示す。アレイ探触子１は、縦
波、横波SV波あるいは横波SH波を発生させる複数の振動
子１ａが貼り付けられ、電子走査部５からの遅延制御さ
れた送信パルス群７２によって個々の超音波ビーム７３
を被検査物内部に入射する。
レイ探触子の動作原理を示す。アレイ探触子１は、縦
波、横波SV波あるいは横波SH波を発生させる複数の振動
子１ａが貼り付けられ、電子走査部５からの遅延制御さ
れた送信パルス群７２によって個々の超音波ビーム７３
を被検査物内部に入射する。
【００２２】個々の超音波ビームは僅かに時間差をもっ
ており、この時間差によって生ずる超音波ビーム群の先
端はＡ−Ａ’合成され一つの束になった超音波ビーム群
となり、探触子面１ｂに対して角度をもった超音波ビー
ムが被検査物内部に入射する。また、適切な遅延時間を
与えることで超音波ビームに焦点を持たせることができ
る。このような原理で電子走査部５で与える遅延時間を
制御し任意の屈折角度、任意の焦点深さの超音波を送信
する。また、欠陥等によって反射してきた超音波を受信
する。
ており、この時間差によって生ずる超音波ビーム群の先
端はＡ−Ａ’合成され一つの束になった超音波ビーム群
となり、探触子面１ｂに対して角度をもった超音波ビー
ムが被検査物内部に入射する。また、適切な遅延時間を
与えることで超音波ビームに焦点を持たせることができ
る。このような原理で電子走査部５で与える遅延時間を
制御し任意の屈折角度、任意の焦点深さの超音波を送信
する。また、欠陥等によって反射してきた超音波を受信
する。
【００２３】図２を用いて、図１の欠陥高さ測定装置の
動作を説明する。
動作を説明する。
【００２４】スキャナ２は、アレイ探触子１を保持し、
制御部３からの制御信号によってアレイ探触子１を探傷
面で機械的に走査する。
制御部３からの制御信号によってアレイ探触子１を探傷
面で機械的に走査する。
【００２５】制御部３は、定められた走査パターンの信
号をスキャナ２に送信しスキャナ２を駆動すると共にス
キャナ２からの位置信号を収録する。また、アレイ探触
子１から発生する超音波ビーム２３の屈折角と焦点深さ
を変えるための位相データを作成し、超音波ビーム２３
の送受信を行う。また、アレイ探触子１から被検査物２
２に発生する超音波ビーム２３の屈折角度を、例えば３
０°から７０°まで１°毎に角度を振って探傷を行わせ
る。
号をスキャナ２に送信しスキャナ２を駆動すると共にス
キャナ２からの位置信号を収録する。また、アレイ探触
子１から発生する超音波ビーム２３の屈折角と焦点深さ
を変えるための位相データを作成し、超音波ビーム２３
の送受信を行う。また、アレイ探触子１から被検査物２
２に発生する超音波ビーム２３の屈折角度を、例えば３
０°から７０°まで１°毎に角度を振って探傷を行わせ
る。
【００２６】図３は、超音波探傷における超音波ビーム
２３の反射波形を示す。横軸は振動子１ａから送信され
た送信パルス７６を基準としたビーム路程時間、縦軸は
反射されたエコー（反射波）の波高値を示す。データ収
録部３３は、図２の欠陥部２５からの反射波を屈折角度
毎に屈折角に対する波形データ７１として記憶し、屈折
角度選定部３４は、欠陥部２５で反射する欠陥エコーと
欠陥部２５の先端部２５ｂで反射する端部エコーが出現
することが予測される範囲を予め設定し、これを波形処
理範囲７５とし、この波形処理範囲７５での高いエコー
（反射波）波高値と屈折角との関係から、波高値の高い
屈折角を選定する。好ましくは、最も高い波高値に対す
る屈折角を選定する。
２３の反射波形を示す。横軸は振動子１ａから送信され
た送信パルス７６を基準としたビーム路程時間、縦軸は
反射されたエコー（反射波）の波高値を示す。データ収
録部３３は、図２の欠陥部２５からの反射波を屈折角度
毎に屈折角に対する波形データ７１として記憶し、屈折
角度選定部３４は、欠陥部２５で反射する欠陥エコーと
欠陥部２５の先端部２５ｂで反射する端部エコーが出現
することが予測される範囲を予め設定し、これを波形処
理範囲７５とし、この波形処理範囲７５での高いエコー
（反射波）波高値と屈折角との関係から、波高値の高い
屈折角を選定する。好ましくは、最も高い波高値に対す
る屈折角を選定する。
【００２７】図４は、アレイ探触子１を静止させた位置
で屈折角度を順次変化させたときのの、屈折角度θと反
射波高値との関係を示す。欠陥部２５からの反射波高値
４１は、欠陥部２５のコーナー部２５ａで最も大きくな
り、この関係からエコー高さが最も高い屈折角θ0が選
定される。
で屈折角度を順次変化させたときのの、屈折角度θと反
射波高値との関係を示す。欠陥部２５からの反射波高値
４１は、欠陥部２５のコーナー部２５ａで最も大きくな
り、この関係からエコー高さが最も高い屈折角θ0が選
定される。
【００２８】図５は、アレイ探触子１を静止させた位置
で、屈折角をθ0として、焦点距離Ｓを変えていくとき
の超音波ビームの概念を示す。アレイ探触子１から被検
査物２２に入射する超音波ビーム５５の焦点距離Ｓを変
えることで、焦点深さｄを変えることができる。例え
ば、本発明の一例として、比較的肉厚の薄い材料に対し
ては、超音波ビームの焦点距離Ｓを板厚５３の1/4から2
/3まで１ｍｍ毎に変えて探傷を行うことができる。
で、屈折角をθ0として、焦点距離Ｓを変えていくとき
の超音波ビームの概念を示す。アレイ探触子１から被検
査物２２に入射する超音波ビーム５５の焦点距離Ｓを変
えることで、焦点深さｄを変えることができる。例え
ば、本発明の一例として、比較的肉厚の薄い材料に対し
ては、超音波ビームの焦点距離Ｓを板厚５３の1/4から2
/3まで１ｍｍ毎に変えて探傷を行うことができる。
【００２９】図６は、アレイ探触子１を静止させた位置
で、屈折角をθ0として、焦点距離Ｓを変化させたとき
欠陥部２５から反射した反射波高値との関係を示す。焦
点深さｄが変わると欠陥部２５からの反射波高値が変化
し、焦点距離Ｓに対する波高値６１は欠陥部２５のコー
ナー部２５ａで最も高くなる。焦点距離Ｓに対する波高
値はデータ収録部３３で記憶し、焦点距離演算部３５
は、焦点距離Ｓと欠陥部２５から得られる反射波高値と
の関係データ６１から高いエコーが得られる焦点距離、
好ましくは最大エコーが得られる焦点距離Ｓ0を求め
る。
で、屈折角をθ0として、焦点距離Ｓを変化させたとき
欠陥部２５から反射した反射波高値との関係を示す。焦
点深さｄが変わると欠陥部２５からの反射波高値が変化
し、焦点距離Ｓに対する波高値６１は欠陥部２５のコー
ナー部２５ａで最も高くなる。焦点距離Ｓに対する波高
値はデータ収録部３３で記憶し、焦点距離演算部３５
は、焦点距離Ｓと欠陥部２５から得られる反射波高値と
の関係データ６１から高いエコーが得られる焦点距離、
好ましくは最大エコーが得られる焦点距離Ｓ0を求め
る。
【００３０】図７は、焦点距離Ｓ0を測定開始点とし、
欠陥部２５の欠陥面に沿って焦点深さｄを変えて探傷を
行う時の超音波ビームの概念を示す。アレイ探触子１か
ら被検査物２２に入射した超音波ビーム５５は、例え
ば、欠陥が疲労割れのように板厚方向に直角にあること
が予想される場合、欠陥部２５の欠陥面に沿って焦点深
さｄを変える。
欠陥部２５の欠陥面に沿って焦点深さｄを変えて探傷を
行う時の超音波ビームの概念を示す。アレイ探触子１か
ら被検査物２２に入射した超音波ビーム５５は、例え
ば、欠陥が疲労割れのように板厚方向に直角にあること
が予想される場合、欠陥部２５の欠陥面に沿って焦点深
さｄを変える。
【００３１】図８は、欠陥が疲労割れのように板厚方向
に直角にあることが予想される場合、欠陥面に沿って焦
点深さｄを変えたときの焦点距離Ｓを求める関係を示し
てある。変えるべき焦点距離Ｓ1は、焦点深さの変化分
Δｄ1と焦点距離Ｓ0、屈折角度θ1、屈折角度θ0の関係
から、次式（数１）〜（数３）で求められる。
に直角にあることが予想される場合、欠陥面に沿って焦
点深さｄを変えたときの焦点距離Ｓを求める関係を示し
てある。変えるべき焦点距離Ｓ1は、焦点深さの変化分
Δｄ1と焦点距離Ｓ0、屈折角度θ1、屈折角度θ0の関係
から、次式（数１）〜（数３）で求められる。
【００３２】
【数１】
【００３３】
【数２】
【００３４】
【数３】
【００３５】図９は、屈折角を変化させた場合の屈折角
度θと波高値の関係を示し、図１０は、欠陥高さＨを計
算するときの屈折角度θとビーム路程Ｗとの関係を示
す。屈折角がθ0の時、波高値は最大を示し、その前後
では波高値はなだらかに低下する。屈折角度θが大きく
なり、超音波ビーム５５が欠陥部２５の先端部２５ｂに
当たると端部エコーが生じ、この屈折角度θ1のときに
波高値が極大値となる。
度θと波高値の関係を示し、図１０は、欠陥高さＨを計
算するときの屈折角度θとビーム路程Ｗとの関係を示
す。屈折角がθ0の時、波高値は最大を示し、その前後
では波高値はなだらかに低下する。屈折角度θが大きく
なり、超音波ビーム５５が欠陥部２５の先端部２５ｂに
当たると端部エコーが生じ、この屈折角度θ1のときに
波高値が極大値となる。
【００３６】データ収録部３３では、屈折角度θと波高
値との関係を記憶し、欠陥高さ算出部３６は、屈折角度
θとの反射波高値との関係データ９１から、屈折角度θ
0に対する波高値９２（ビーム路程Ｗ0のとき）の直後に
ある極大点、すなわち波高値９２の次に高くなる波高値
９３を端部エコーとし、端部エコーが得られる屈折角θ
1に相当する波形のビーム路程をＷ1とし、欠陥高さＨ
を、次式（数４）から算出する。
値との関係を記憶し、欠陥高さ算出部３６は、屈折角度
θとの反射波高値との関係データ９１から、屈折角度θ
0に対する波高値９２（ビーム路程Ｗ0のとき）の直後に
ある極大点、すなわち波高値９２の次に高くなる波高値
９３を端部エコーとし、端部エコーが得られる屈折角θ
1に相当する波形のビーム路程をＷ1とし、欠陥高さＨ
を、次式（数４）から算出する。
【００３７】
【数４】
【００３８】このように、欠陥部２５の欠陥面に沿って
超音波ビーム５５を振り、この時の屈折角度と波高値の
データとから端部エコーを識別し、端部エコーと欠陥エ
コーのビーム路程を基に欠陥高さを演算処理することを
欠陥高さ算出部３６が行う。
超音波ビーム５５を振り、この時の屈折角度と波高値の
データとから端部エコーを識別し、端部エコーと欠陥エ
コーのビーム路程を基に欠陥高さを演算処理することを
欠陥高さ算出部３６が行う。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、検査員の熟練性に頼ら
ず、被検査物の欠陥高さを精度良く簡単に測定すること
ができるので、検査の能率向上及び信頼性向上を図るこ
とができる。
ず、被検査物の欠陥高さを精度良く簡単に測定すること
ができるので、検査の能率向上及び信頼性向上を図るこ
とができる。
【図１】本発明の一実施の形態例に係る超音波による欠
陥高さ測定装置の機能構成を示すブロック図である。
陥高さ測定装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】図１の欠陥高さ測定装置の動作を説明する図で
ある。
ある。
【図３】超音波探傷における超音波ビーム２３の反射波
形を示す図である。
形を示す図である。
【図４】屈折角度と反射波高値との関係を示す図であ
る。
る。
【図５】焦点距離Ｓを変えていくときの超音波ビームの
概念を示す図である。
概念を示す図である。
【図６】焦点距離Ｓと欠陥部から反射した反射波高値と
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図７】欠陥部の欠陥面に沿って焦点深さｄを変えて探
傷を行う時の超音波ビームの概念を示す図である。
傷を行う時の超音波ビームの概念を示す図である。
【図８】欠陥面に沿って焦点深さｄを変えたときの焦点
距離Ｓを求める関係を示す図である。
距離Ｓを求める関係を示す図である。
【図９】屈折角度と反射波高値との関係を示す図であ
る。
る。
【図１０】欠陥高さＨを計算するときの屈折角度θとビ
ーム路程Ｗとの関係を示す図である。
ーム路程Ｗとの関係を示す図である。
【図１１】超音波による欠陥高さ測定用アレイ探触子の
動作原理を示す図である。
動作原理を示す図である。
１…アレイ探触子、２…スキャナ、３…制御部、３１…
スキャナ制御部、３２…電子走査部、３３…データ収録
部、３４…屈折角度選定部、３５…焦点距離演算部、３
６…欠陥高さ算出部、４…表示部、２２…被検査物、２
３…超音波ビーム、２５…欠陥部、７１…超音波波形、
７２…超音波送信パルス群、７３…超音波ビーム波面、
７５…波形処理範囲、７６…送信パルス
スキャナ制御部、３２…電子走査部、３３…データ収録
部、３４…屈折角度選定部、３５…焦点距離演算部、３
６…欠陥高さ算出部、４…表示部、２２…被検査物、２
３…超音波ビーム、２５…欠陥部、７１…超音波波形、
７２…超音波送信パルス群、７３…超音波ビーム波面、
７５…波形処理範囲、７６…送信パルス
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 29/00 - 29/28
Claims (2)
- 【請求項１】被検査物に向け超音波を発信し、前記被検
査物から反射してきた前記超音波を受信するアレイ探触
子と、前記アレイ探触子を制御して前記被検査物の欠陥
部を探傷し前記欠陥部の欠陥高さを測定する制御部とを
有する超音波による欠陥高さ測定装置において、 前記制御部は、前記アレイ探触子から発信される前記超
音波の被検査物内への屈折角度を連続的に変化させ、前
記被検査物内で反射した前記超音波の前記各屈折角度に
対応する波形データの中から前記超音波の反射波高値が
高い屈折角度を選定する屈折角度選定部と、前記選定し
た屈折角度で前記アレイ探触子から発信される前記超音
波の被検査物内への焦点距離を連続的に変化させ、前記
被検査物内で反射した前記超音波の前記各焦点距離に対
応する波形データに基づき前記超音波の反射波高値が高
くなる焦点距離を演算する焦点距離演算部と、前記演算
した焦点距離を始点とし前記欠陥部の欠陥面に沿って前
記超音波の焦点深さと前記屈折角度を連続的に変化さ
せ、前記欠陥面で反射した前記超音波の前記各屈折角度
に対応する波形データの中の前記超音波の反射波高値が
高くなる屈折角度に相当する超音波ビーム路程と次に高
くなる屈折角度に相当する超音波ビーム路程との路程差
から前記欠陥高さを算出する欠陥高さ算出部とを有する
ことを特徴とする超音波による欠陥高さ測定装置。 - 【請求項２】アレイ探触子から被検査物に向け超音波を
発信し、前記被検査物から反射してきた超音波の波形デ
ータに基づき前記被検査物の欠陥部を探傷し前記欠陥部
の欠陥高さを測定する超音波による欠陥高さ測定方法に
おいて、 前記アレイ探触子から発信される前記超音波の被検査物
内への屈折角度を連続的に変化させ、前記被検査物内で
反射した前記超音波の前記各屈折角度に対応する波形デ
ータの中から前記超音波の反射波高値が高い屈折角度を
選定し、次に前記選定した屈折角度で前記アレイ探触子
から発信される前記超音波の被検査物内への焦点距離を
連続的に変化させ、前記被検査物内で反射した前記超音
波の前記各焦点距離に対応する波形データに基づき前記
超音波の反射波高値が高くなる焦点距離を演算し、次に
演算した焦点距離を始点とし前記欠陥部の欠陥面に沿っ
て前記超音波の焦点深さと前記屈折角度を連続的に変化
させ、前記欠陥面で反射した前記超音波の前記各屈折角
度に対応する波形データの中の前記超音波の反射波高値
が高くなる屈折角度に相当する超音波ビーム路程と次に
高くなる屈折角度に相当する超音波ビーム路程との路程
差から前記欠陥高さを算出することを特徴とする超音波
による欠陥高さ測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19888099A JP3535417B2 (ja) | 1999-07-13 | 1999-07-13 | 超音波による欠陥高さ測定装置及び欠陥高さ測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19888099A JP3535417B2 (ja) | 1999-07-13 | 1999-07-13 | 超音波による欠陥高さ測定装置及び欠陥高さ測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001027630A JP2001027630A (ja) | 2001-01-30 |
| JP3535417B2 true JP3535417B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=16398469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19888099A Expired - Fee Related JP3535417B2 (ja) | 1999-07-13 | 1999-07-13 | 超音波による欠陥高さ測定装置及び欠陥高さ測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3535417B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008075477A1 (ja) * | 2006-12-18 | 2008-06-26 | Chiyoda Technol Corporation | ドラム缶検査方法及びその装置 |
| JP2008175796A (ja) * | 2006-12-18 | 2008-07-31 | Chiyoda Technol Corp | ドラム缶検査方法及びその装置 |
| WO2009011069A1 (ja) * | 2007-07-19 | 2009-01-22 | Toru Hara | ドラム缶検査装置 |
| CN102847287A (zh) * | 2012-09-05 | 2013-01-02 | 河南理工大学 | 一种篮球训练器 |
| CN106195648A (zh) * | 2016-07-18 | 2016-12-07 | 中国石油大学(华东) | 一种变径管等效管长的实验测试方法 |
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| US7454973B2 (en) * | 2005-04-01 | 2008-11-25 | Hitachi, Ltd. | Ultrasonic inspection method and ultrasonic inspection equipment |
| JP4602421B2 (ja) * | 2008-01-16 | 2010-12-22 | 株式会社東芝 | 超音波探傷装置 |
| JP5800667B2 (ja) | 2011-10-17 | 2015-10-28 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 超音波検査方法，超音波探傷方法及び超音波検査装置 |
| JP2013156166A (ja) * | 2012-01-30 | 2013-08-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超音波探傷方法 |
| CN106289121B (zh) * | 2016-07-18 | 2018-10-02 | 中国石油大学(华东) | 一种变径管等效管长的计算方法 |
| CN113812977B (zh) * | 2021-08-13 | 2023-08-25 | 安徽理工大学 | 超声波血压计 |
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1999
- 1999-07-13 JP JP19888099A patent/JP3535417B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008075477A1 (ja) * | 2006-12-18 | 2008-06-26 | Chiyoda Technol Corporation | ドラム缶検査方法及びその装置 |
| JP2008175796A (ja) * | 2006-12-18 | 2008-07-31 | Chiyoda Technol Corp | ドラム缶検査方法及びその装置 |
| WO2009011069A1 (ja) * | 2007-07-19 | 2009-01-22 | Toru Hara | ドラム缶検査装置 |
| JP2009025109A (ja) * | 2007-07-19 | 2009-02-05 | Toru Hara | ドラム缶検査装置 |
| CN102847287A (zh) * | 2012-09-05 | 2013-01-02 | 河南理工大学 | 一种篮球训练器 |
| CN102847287B (zh) * | 2012-09-05 | 2014-12-17 | 河南理工大学 | 一种篮球训练器 |
| CN106195648A (zh) * | 2016-07-18 | 2016-12-07 | 中国石油大学(华东) | 一种变径管等效管长的实验测试方法 |
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|---|---|
| JP2001027630A (ja) | 2001-01-30 |
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