JP3615942B2 - Ultrasonic flaw detection apparatus and ultrasonic flaw detection method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、溶接部の検査や、板材や管材等の検査に用いられる超音波探傷装置及び超音波探傷方法に関するものである。特に、試験体の探傷面に対して傾いた角度で進行する超音波を用いた、いわゆる『超音波斜角探傷法』を採用した超音波探傷装置及び超音波探傷方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の超音波斜角探傷法については、例えば、「超音波探傷法(改訂新版)」、日本学術振興会・製鋼第19委員会編、日刊工業新聞社、昭和49年7月30日改訂新版発行、昭和52年12月20日改訂新版3刷発行、第180頁〜第199頁(以下、「文献A」と略称する。)に詳しく記述されている。
【0003】
従来の超音波探傷装置及び超音波探傷方法について図面を参照しながら説明する。図11は、例えば文献Aに示された従来の超音波斜角探傷法を示す図である。
【0004】
図11において、試験体1は、母材部2と溶接部5とを有する。3は試験体1の表面、4は試験体1の底面である。また、6は試験体1に存在する音響的不連続部である。さらに、試験体1の表面3には、探触子7が載置されている。
【0005】
この音響的不連続部6には種々のものがあり、溶接時の初層溶接部の割れ、溶接終始端のクレータ割れ、融合不良、溶け込み不良、スラグ巻き込み、ブローホール、ウオームホール、高温割れ、異物混入などによる周辺媒質からの材質的差異部等々がある。また、溶接作業に関連しないで材料そのものに既に存在している混入異物部や、クラック、きず等々も音響的不連続部6に相当する。以下、これらの音響的不連続部6を簡単のために欠陥6と呼んで説明することとする。
【0006】
探傷面に相当する試験体1の表面3に置かれた探触子7から、試験体1の内部へ超音波パルスが送信される。図中、超音波パルスの伝搬方向を矢印を付した実線で示しており、角度「θ」は超音波ビームの屈折角である。欠陥6に照射され、欠陥6で反射された超音波パルスは、探触子7によってエコーとして受信される。
【0007】
なお、図11では、探触子7から送信された超音波パルスを試験体1の底面4で1回反射させた後、欠陥6に照射し、欠陥6で反射された超音波パルスが、試験体1の底面4で1回反射した後、探触子7でエコーとして受信される場合を図示している。このように試験体1の底面4での1回反射を伴う方法は「1回反射法」と呼ばれる。底面4での反射を伴わず、探触子7から直接、欠陥6へ超音波パルスを照射し、欠陥6で反射された超音波パルスを直接、探触子7で受信する方法も用いられる。この方法は「直射法」と呼ばれる。
【0008】
欠陥6の位置の推定は次のようにして行われる。図示はしていないが探触子7に電気的に接続された超音波探傷器によって、探触子7から超音波パルスが送信された時間とエコーが受信された時間との時間差、すなわち、超音波パルスが試験体1中を伝搬するのに要した時間を測定する。この時間は、超音波パルスが探触子7から欠陥6まで往復するのに要した時間であるから、2で割って片道の時間を求め、この時間と試験体1中の音速とから片道のビーム路程を求める。
【0009】
このビーム路程は、図中、「Wy」で示している。このビーム路程「Wy」、屈折角「θ」、及び、試験体1の厚さ「t」とを用いて、欠陥6の位置、すなわち、試験体1の表面3から欠陥6までの深さ「d」と探触子7と欠陥6までの水平距離「y」を推定する。なお、上述した直射法の場合には、欠陥6の位置を推定するには、試験体1の厚さ「t」は不要である。
【0010】
上述した欠陥6の位置の推定方法においては、超音波ビームは直線に沿ってあたかも光のように真っ直ぐ進むものとしている。すなわち、回折による超音波ビームの拡がりは無視できるものとしている。しかし実際には、探触子7を構成する、音源並びに受信源である振動子は、その開口面積が有限であるため、超音波ビームは回折によって拡がりをもつ。したがって、単に屈折角「θ」とビーム路程「Wy」だけを頼りにして、回折による超音波ビームの拡がりを無視して欠陥6の位置を推定すると、その推定された位置と、実際の位置の間に差が生じることがある。特に、探触子7を構成する振動子の開口面積が小さい場合や、同じ開口面積でも屈折角「θ」が大きい場合には等価的な開口面積が小さくなるので、上記の推定位置と実際の位置との間の差は無視できないものとなる。すなわち、上述した推定方法では、欠陥6の位置の推定精度が悪いという問題がある。
【0011】
一方、超音波ビームの回折による拡がりを積極的に使って、欠陥6の位置の推定精度を向上させようとした試みがある。例えば、特開平2−278149号公報、特開平2−248855号公報、あるいは特開平5−172789号公報に開示された開口合成信号処理を適用した方法がこれに相当する。
【0012】
開口合成信号処理では、探触子7から送信される超音波ビームの等価的な送受信点から、像再生点までの間を伝搬する超音波の伝搬遅延時間の情報が必要である。この情報を各像再生点ごとに必要とする。したがって、超音波ビームの等価的な送受信点ならびに超音波の伝搬遅延時間を正確に把握しておく必要があるが、上述した特許公開公報においては、これらに関する記述が見あたらない。
【0013】
超音波斜角探傷法に用いる斜角探触子7によって送受信される超音波ビームに関する理論として、見かけの振動子論が知られている。見かけの振動子論については、例えば、「新非破壊検査便覧」、(社)日本非破壊検査協会編、日刊工業新聞社、1992年10月15日初版1刷発行、第291頁から第292頁(以下、「文献B」と略称する。)に記述されている。
【0014】
図12は、上記文献Bから引用した見かけの振動子論を説明するための図である。なお、図12に示した図と、上記文献Bに示されている図とでは、左右反転しているが、以下の説明に影響はない。以下、図12を参照しながら、見かけの振動子論について説明する。
【0015】
図12において、「α」および「θ」は、それぞれ、探触子7の入射角および屈折角である。探触子7は、くさび71と振動子72から構成されている。符号72は実際の振動子であり、符号73は見かけの振動子である。実際の振動子72の中心、および、見かけの振動子73の中心を、それぞれ、PおよびP1で示している。図中、実際の振動子72および見かけの振動子73の開口長を、それぞれ、HおよびHRで示している。また、実際の振動子の中心Pと入射点Oまでの距離、および、見かけの振動子の中心P1から入射点Oまでの距離を、それぞれ、l1およびl2として示している。
【0016】
なお、入射点とは、実際の振動子72の開口に対して垂直で点P通る直線が、試験体1の表面3と交わる点である。この入射点は、くさび71と試験体1とが接する境界面上における点である。この意味で、試験体1の表面3上の点でもあり、言い替えれば、同じことではあるが、くさび71がこの表面3に接する面上の点でもある。このように、試験体1側に属する点も入射点と呼ばれるが、ここでは、探触子7に属する点を入射点と呼ぶことにする。
【0017】
実際の振動子72上から送信された超音波は、くさび71内を伝搬し、試験体1の表面3で屈折され試験体1中に伝搬していく。この際に、くさび71を試験体1と同じ材質であると見なして、超音波ビーム、すなわち探触子7の作る音場を考えることができれば、探触子7が作る音場の扱いが簡便となる。このように、くさび71の材質を試験体1と同じ材質と見なして、探触子7の作る音場を簡便に記述する理論が、見かけの振動子論である。
【0018】
見かけの振動子論によれば、実際の振動子72の中心Pから入射点Oまでの距離l1と、見かけの振動子73の中心P1から入射点Oまでの距離l2との間には次の式1のような関係がある。
【0019】
l2=l1×tan(α)/tan(θ) ・・・式1
【0020】
上記の式1で与えられる距離l2に位置する見かけの振動子73の中心P1を、超音波ビームの等価的な送受信点と見なして、この送受信点と像再生点との間の超音波の伝搬遅延時間を用いて開口合成信号処理を行う方法が、国際公開第WO97/36175号公報に詳細に記述されている。
【0021】
我々は、上記の国際公開第WO97/36175号公報に示された方法にしたがって、試験条件を変えて種々、像再生を実験で試みた。なお、これらの像再生においては、簡単のため、探触子7から送信された超音波パルスは欠陥6に直射で照射され、欠陥6で反射された超音波パルスは底面4での反射を伴わず、直接、探触子7で受信されるものとした。
【0022】
図13〜図15に示す結果は、実験結果の例であり、実験で得られた再生像を示している。試験条件は次の通りである。試験体1は厚さが60mmの鋼材であり、その底面4から5mmの距離に、高さが5mmで幅1mmのスリットを加工によって設けた。このスリットを欠陥6と見なして像再生した。探触子7としては、周波数2MHz、屈折角74°の帯域幅の広い広帯域探触子7を用いた。
【0023】
図13〜図15において、8〜10の符号を付して示してある白い四角は実際のスリットの位置ならびにスリットの輪郭を示したものである。また、4は、試験体1の底面である。これらの図から分かるように、図13に示した実験で用いたスリット8は、試験体1の底面4に対して垂直である。また、図14に示した実験で用いたスリット9は、探触子7側に15°傾斜させている。さらに、図15に示した実験で用いたスリット10は、探触子7と逆側に15°傾斜させている。なお、各図中には、矢印を付して、探触子7からスリット8〜10を見たときの方向を示している。
【0024】
図13から分かるように、再生像の位置が実際のスリット8の位置と、かなり異なり、探触子7と逆側方向へずれた位置に再生されている。図14および図15においても同様に、再生像の位置は、実際のスリット9および10よりも探触子7と逆側方向へ、かなり、ずれている。さらに、再生像の位置は、実際のスリット8〜11の位置と比較して上下方向にもずれている。
【0025】
このように、見かけの振動子論を用いて、見かけの振動子73の中心P1を等価的な送受信点と見なして像再生を行うと、実際の欠陥6とその再生像は、かなり離れた位置となる場合があることが分かった。また、両者の位置の差は、探触子7のくさび71内における図12で示した距離l1が短い場合には小さいが、距離l1が長いと大きくなることが分かった。
【0026】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の見かけの振動子論を用いて、見かけの振動子73の中心P1を等価的な送受信点と見なして、開口合成信号処理を行って欠陥6の像を再生すると、欠陥6の位置推定精度があまりよくない場合があるという問題点があることが分かった。
【0027】
この発明は、前述した問題点を解決するためになされたもので、従来に比べて、再生像の精度をより向上することができる超音波探傷装置及び超音波探傷方法を得ることを目的とする。
【0028】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る超音波探傷装置は、くさび及び振動子から構成され、送信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の探傷面に対して斜めに送信するとともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する探触子と、前記探触子を前記試験体の所定の走査範囲にわたって移動させるとともに、前記探触子の空間的位置を出力する走査機構部と、前記送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子から受信されたエコーを入力して記憶するとともに、前記走査機構部から前記エコーを受信した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶し、探触子の超音波の送受信面と等価的な送受信点を、実際の前記振動子の中心に取り、前記等価的な送受信点から、開口合成信号処理により前記音響的不連続部を像として求める点である、像再生点まで超音波が伝搬する経路として、前記等価的な送受信点から前記探触子の入射点を経由して前記像再生点に到る経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から前記像再生点まで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、前記実際の振動子の中心から前記入射点までの距離をl1、前記入射点から前記像再生点までの距離をL、前記くさびにおける超音波の音速をV1、前記試験体における超音波の音速をV2とすると、前記伝搬遅延時間τを、式τ=l1/V1+L/V2 から計算し、前記伝搬遅延時間、前記エコー、及び前記探触子の空間的位置に基づいて、前記開口合成信号処理における直射法によって、前記音響的不連続部の像を再生する送受信装置とを備えたものである。
【0029】
この発明に係る超音波探傷装置は、くさび及び振動子から構成され、送信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の探傷面に対して斜めに送信するとともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する探触子と、前記探触子を前記試験体の所定の走査範囲にわたって移動させるとともに、前記探触子の空間的位置を出力する走査機構部と、前記送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子から受信されたエコーを入力して記憶するとともに、前記走査機構部から前記エコーを受信した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶し、探触子の超音波の送受信面と等価的な送受信点を、実際の前記振動子の中心に取り、前記等価的な送受信点から、開口合成信号処理により前記音響的不連続部を像として求める点である、像再生点まで超音波が伝搬する経路として、スネルの屈折の法則を満たす音線に沿った経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から前記像再生点まで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、前記実際の振動子の中心から前記音線が前記試験体の表面と交わる交点までの距離をlR、前記交点から前記像再生点までの距離をLR、前記くさびにおける超音波の音速をV1、前記試験体における超音波の音速をV2とすると、前記伝搬遅延時間τを、式τ=lR/V1+LR/V2 から計算し、前記伝搬遅延時間、前記エコー、及び前記探触子の空間的位置に基づいて、前記開口合成信号処理における直射法によって、前記音響的不連続部の像を再生する送受信装置とを備えたものである。
【0030】
また、この発明に係る超音波探傷装置は、前記探触子が、送信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信するとともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角度とは異なる傾いた受信角度でエコーとして受信するものである。
【0031】
さらに、この発明に係る超音波探傷装置は、前記探触子が、送信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信するとともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角度と同じ傾いた受信角度でエコーとして受信するものである。
【0032】
この発明に係る超音波探傷方法は、走査機構部により、くさび及び振動子から構成される探触子を試験体の所定の走査範囲にわたって移動させる移動ステップと、送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して斜めに送信する送信ステップと、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する受信ステップと、前記探触子から前記受信されたエコーを入力して記憶するとともに前記走査機構部から前記エコーを記憶した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶する記憶ステップと、探触子の超音波の送受信面と等価的な送受信点を、実際の前記振動子の中心に取り、前記等価的な送受信点から、開口合成信号処理により前記音響的不連続部を像として求める点である、像再生点まで超音波が伝搬する経路として、前記等価的な送受信点から前記探触子の入射点を経由して前記像再生点に到る経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から前記像再生点まで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、前記実際の振動子の中心から前記入射点までの距離をl1、前記入射点から前記像再生点までの距離をL、前記くさびにおける超音波の音速をV1、前記試験体における超音波の音速をV2とすると、前記伝搬遅延時間τを、式τ=l1/V1+L/V2 から計算し、前記伝搬遅延時間、前記エコー、及び前記探触子の空間的位置に基づいて、前記開口合成信号処理における直射法によって、前記音響的不連続部の像を再生する信号処理ステップとを含むものである。
【0033】
この発明に係る超音波探傷方法は、走査機構部により、くさび及び振動子から構成される探触子を試験体の所定の走査範囲にわたって移動させる移動ステップと、送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して斜めに送信する送信ステップと、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する受信ステップと、前記探触子から前記受信されたエコーを入力して記憶するとともに前記走査機構部から前記エコーを記憶した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶する記憶ステップと、探触子の超音波の送受信面と等価的な送受信点を、実際の前記振動子の中心に取り、前記等価的な送受信点から、開口合成信号処理により前記音響的不連続部を像として求める点である、像再生点まで超音波が伝搬する経路として、スネルの屈折の法則を満たす音線に沿った経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から前記像再生点まで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、前記実際の振動子の中心から前記音線が前記試験体の表面と交わる交点までの距離をlR、前記交点から前記像再生点までの距離をLR、前記くさびにおける超音波の音速をV1、前記試験体における超音波の音速をV2とすると、前記伝搬遅延時間τを、式τ=lR/V1+LR/V2 から計算し、前記伝搬遅延時間、前記エコー、及び前記探触子の空間的位置に基づいて、前記開口合成信号処理における直射法によって、前記音響的不連続部の像を再生する信号処理ステップとを含むものである。
【0034】
また、この発明に係る超音波探傷方法は、前記送信ステップが、送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信し、前記受信ステップが、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角度とは異なる傾いた受信角度でエコーとして受信するものである。
【0035】
さらに、この発明に係る超音波探傷方法は、前記送信ステップが、送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信し、前記受信ステップが、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角度と同じ傾いた受信角度でエコーとして受信するものである。
【0036】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係る超音波探傷装置及び超音波探傷方法について図面を参照しながら説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係る超音波斜角探傷法を用いた超音波探傷装置の構成を示すブロック図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【0037】
図1において、1は試験体、3は試験体1の表面、4は試験体1の底面、6は欠陥である。超音波探傷装置は、試験体1に載置された探触子7と、探触子7に接続された送受信装置80と、探触子7を走査駆動する走査機構部90とを備える。
【0038】
また、同図において、送受信装置80は、制御部81と、送信部82と、受信部83と、信号処理部84と、探触子7の位置検出部85とを含む。なお、走査機構部90は、図示はしていないが探触子7の位置検出センサーを含んでいる。
【0039】
また、同図において、探触子7は、信号線により送信部82及び受信部83に接続されている。受信部83は信号処理部84に接続されている。位置検出部85は信号処理部84に接続されている。制御部81は、送信部82、受信部83、信号処理部84、位置検出部85、そして走査機構部90に接続されている。
【0040】
さらに、同図において、走査機構部90は位置検出部85に接続されている。走査機構部90の位置検出センサーからの出力信号が位置検出部85に入力される。位置検出部85で検出された探触子7の位置の情報は信号処理部84に入力される。
【0041】
なお、探触子7の位置情報は、位置検出部85からの情報を用いずに、制御部81からの信号だけで、その位置情報を得ることが可能な場合は、制御部81からの情報だけを用いて、位置情報を信号処理部84へ入力しても良い。
【0042】
また、信号処理部84は、図示はしていないが、内部にメモリを有する。このメモリに信号処理部84において演算・算出された種々の結果が適宜記憶されるとともに、信号処理部84に入力された入力信号が適宜記憶される。
【0043】
また、図示はしていないが、信号処理部84からは、処理状況を示す信号が適宜、制御部81に入力される。その入力信号に基づき、制御部81は、送信部82、受信部83、信号処理部84、位置検出部85、及び走査機構部90に対し、制御信号を出力して、それらの制御を司る。
【0044】
つぎに、前述した実施の形態1に係る超音波探傷装置の動作について図面を参照しながら説明する。図2及び図3は、この発明の実施の形態1に係る超音波探傷装置の動作を示す図である。
【0045】
まず、図1に示した超音波探傷装置の動作について説明する。図1において、送信部82から励振信号が探触子7に伝達される。この励振信号によって、探触子7から超音波パルスが送信され、試験体1中に超音波パルスが伝搬していく。試験体1中を伝搬する超音波パルスは、欠陥6で反射され、ふたたび試験体1中を伝搬し、探触子7でエコーとして受信される。このエコー信号は、受信部83で増幅された後、信号処理部84へ伝達される。
【0046】
一方、上述したように、超音波パルスを送信しエコーを受信した探触子7の位置情報が信号処理部84へ入力される。
【0047】
これらの動作が、走査機構部90によって探触子7を所定の走査範囲にわたって走査しながら実行される。
【0048】
信号処理部84において、エコーおよび探触子7の位置情報に基づいて、開口合成信号処理が実行され、欠陥6の像再生のための信号処理が行われる。この信号処理において、探触子7の等価的な送受信点を、見かけの振動子73の中心P1としたときの信号処理の詳細が、国際公開第WO97/36175号公報に示されている。
【0049】
本出願は、この信号処理における探触子7の等価的な送受信点を、見かけの振動子73の中心P1よりも別の点に取ることを開示するものである。以下、図2及び図3を参照しながらこれについて説明する。
【0050】
図2において、Pは実際の振動子72の中心、Oは入射点をそれぞれ示している。また、図2中には実際の振動子72の中心Pから入射点Oまでの距離をl1、入射点Oから像再生点Qまでの距離をLとして、それぞれ示している。
【0051】
像再生点Qが遠距離音場にある場合、実際の振動子72の中心Pから像再生点Qまでの超音波の伝搬遅延時間τは、以下の式2ように記述できる。なお、V1及びV2は、それぞれ、くさび71及び試験体1における超音波の音速である。
【0052】
τ=l1/V1+L/V2 ・・・式2
【0053】
上記の式2の右辺第1項は、振動子72の中心Pから入射点Oまで超音波パルスが伝搬することによって生じる伝搬遅延時間である。また、式2の右辺第2項は、入射点Oにおける超音波パルスが像再生点Qまで伝搬することによって生じる伝搬遅延時間である。
【0054】
式2は、くさび71の材質を試験体1と同じ材質であると仮に見なして、像再生点Qと入射点Oを直線で結んだとき、等価的な送受信点は、像再生点Qの位置により変化することを示唆している。この様子を、図3に示す。図3に示すように、例えば、像再生点Qが6aの位置にある場合、等価的な送受信点は、6aと入射点Oを結んだ直線上において、入射点Oから、(l1/V1)V2、だけ離れた距離にある点Paとなる。また、別の例として、像再生点Qが6bの位置にある場合、等価的な送受信点は、6bと入射点Oを結んだ直線上において、入射点Oから、(l1/V1)V2、だけ離れた距離にある点Pbとなる。このように像再生点Qの位置によって、等価的な送受信点が変化する。
【0055】
見かけの振動子73の中心P1に換えて、以上に示した等価的な送受信点、すなわち、探触子7の等価的な送受信点を、探触子7を構成する実際の振動子72の中心Pに取り、さらに、この等価的な送受信点から像再生点Qまで超音波が伝搬する経路として、前記等価的な送受信点から探触子7の入射点Oを経由して像再生点Qに到る経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から像再生点Qまで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、この伝搬遅延時間を基に、国際公開第WO97/36175号公報に示されている信号処理手順に適用して実験により像再生を行ってみた。
【0056】
試験条件は図13〜図15において示したものと同じとした。図4〜図6に、本実施の形態1に示した手法によって得られた再生像を示す。図4〜図6は、それぞれ、図13〜図15に対応している。これらの図中において、白い四角並びに矢印は、図13〜図15と同じ意味である。なお、これらの像再生においては、簡単のため、探触子7から送信された超音波パルスは、欠陥6に直射で照射され、欠陥6で反射され、底面4での反射を伴わず、直接、探触子7で受信されるものとした。
【0057】
図4と図13を比較し、図5と図14を比較し、さらに図6と図15を比較すると、本実施の形態1に係る等価的な送受信点を用いて像再生した方が、実際のスリットが存在する位置の近くに像が再生されることが分かる。このように、本実施の形態1で示した等価的な送受信点を用いて開口合成信号処理を行って、欠陥6の像を再生すると、より精度が良く鮮明な再生像が得られ、位置の推定精度、計測精度が向上する効果が得られることが分かる。
【0058】
なお、ここで示した実施の形態1では、探触子7を1つだけ超音波の送受信に兼用して用いる一探触子法を適用した場合について説明したが、送信と受信とにそれぞれ別個の探触子7を用いる二探触子法を適用した場合についても、それぞれの探触子7について等価的な送信点ならびに受信点を本実施の形態1と同じく求めて、これらの等価的な送信点ならびに等価的な受信点を用いて、国際公開第WO97/36175号公報に示されている信号処理手順を適用して開口合成信号処理によって像再生すれば、本実施の形態1の場合と同様に欠陥6の位置の推定精度、計測精度が向上する効果が得られる。多数の探触子7を用いて送信し、多数の探触子7で受信するような場合でも、同様である。
【0059】
また、送信と受信とにそれぞれ別個の探触子7を用いる場合において、送信における超音波ビームの屈折角と受信における超音波ビームの屈折角は、同じ角度であっても、異なる角度であっても構わない。さらに、送信用探触子7と受信用探触子7とは、同じ型式の探触子7であっても、異なる型式の探触子7であっても構わない。
【0060】
実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係る超音波探傷装置及び超音波探傷方法について図面を参照しながら説明する。図7は、この発明の実施の形態2に係る超音波探傷装置の動作を示す図である。
【0061】
実施の形態2における超音波探傷装置の構成については、図1で示した実施の形態1の構成と同じである。実施の形態2においては、実施の形態1と比較して、信号処理部84における等価的な送受信点ならびに超音波の伝搬遅延時間の扱いが異なる。これについて、図7を参照しながら説明する。
【0062】
図7において、点Qは像再生点であり、点Pは実際の振動子72の中心である。図中に示す太い実線は音線であり、点Pと点Qとを、試験体1の表面3においてスネルの屈折の法則を満たすように結んでいる。この音線が表面3と交わる点をRで示している。
【0063】
本実施の形態2においては、等価的な送受信点を、実際の振動子72の中心Pにとり、この等価的な送受信点Pと像再生点Qとの間の超音波の伝搬遅延時間τを次の式3のように与える。なお、V1及びV2は、それぞれ、くさび71及び試験体1における超音波の音速である。また、lRは、実際の振動子72の中心Pと、上述した点Rとの間の距離である。また、LRは、点Rと像再生点Qとの間の距離である。
【0064】
τ=lR/V1+LR/V2 ・・・式3
【0065】
式3の右辺第1項は、実際の振動子72の中心Pから点Rまで超音波パルスが伝搬することによって生じる伝搬遅延時間である。また、式3の右辺第2項は、点Rにおける超音波パルスが像再生点Qまで伝搬することによって生じる伝搬遅延時間である。
【0066】
式3によって伝搬遅延時間を求め、すなわち、探触子7の等価的な送受信点を、探触子7を構成する実際の振動子72の中心Pに取り、この等価的な送受信点から像再生点Qまで超音波が伝搬する経路として、スネルの屈折の法則を満たす音線に沿った経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から像再生点Qまで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、この伝搬遅延時間を基に、国際公開第WO97/36175号公報に示されている信号処理手順に適用して実験により像再生を行ってみた。
【0067】
試験条件は図13〜図15において示したものと同じとした。図8〜図10に、本実施の形態2に示した手法によって得られた再生像を示す。図8〜図10は、それぞれ、図13〜図15に対応している。これらの図中において、白い四角並びに矢印は、図13〜図15と同じ意味である。なお、これらの像再生においては、簡単のため、探触子7から送信された超音波パルスは、欠陥6に直射で照射され、欠陥6で反射され、底面4での反射を伴わず、直接、探触子7で受信されるものとした。
【0068】
図8と図13を比較し、図9と図14を比較し、さらに図10と図15を比較すると、本実施の形態2に係る等価的な送受信点と伝搬遅延時間を用いて像再生した方が、実際のスリットが存在する位置の近くに像が再生されることが分かる。このように、本実施の形態2で示した等価的な送受信点と伝搬遅延時間を用いて開口合成信号処理を行って、欠陥6の像を再生すると、より精度が良く鮮明な再生像が得られ、位置の推定精度、計測精度が向上する効果が得られることが分かる。
【0069】
また、図8と図4を比較し、図9と図5を比較し、さらに図10と図6を比較すると、本実施の形態2にしたがって再生した像と、上記実施の形態1にしたがって再生した像とは、これらの試験条件の基では、ほぼ同等の再生像が得られていることが分かる。
【0070】
なお、ここで示した実施の形態2では、探触子7を1つだけ超音波の送受信に兼用して用いる一探触子法を適用した場合について説明したが、送信と受信とにそれぞれ別個の探触子7を用いる二探触子法を適用した場合についても、それぞれの探触子7について等価的な送信点ならびに受信点を実施の形態2と同じく取り、かつ、像再生点と等価的な送信点との間の伝搬遅延時間を実施の形態2と同じく求め、かつ、像再生点と等価的な受信点との間の伝搬遅延時間を実施の形態2と同じく求め、これらの伝搬遅延時間を用いて、国際公開第WO97/36175号公報に示されている信号処理手順を適用して開口合成信号処理によって像再生すれば、実施の形態2の場合と同様に欠陥6の位置の推定精度、計測精度が向上する効果が得られる。多数の探触子7を用いて送信し、多数の探触子7で受信するような場合でも、同様である。
【0071】
また、送信と受信とにそれぞれ別個の探触子7を用いる場合において、送信における超音波ビームの屈折角と受信における超音波ビームの屈折角は、同じ角度であっても、異なる角度であっても構わない。さらに、送信用探触子7と受信用探触子7とは、同じ型式の探触子7であっても、異なる型式の探触子7であっても構わない。
【0072】
なお、実施の形態1および2においては、探触子7と試験体1とが、波長に比べて非常に薄い音響結合媒質の層を介して接触している場合、すなわち、いわゆる直接接触法と呼ばれる方法を用いる場合について説明した。この場合には、音響結合媒質の層の影響は実質上、無視できる。探触子7と試験体1との間に音響結合媒質として、水膜などの比較的厚い音響結合媒質の層がある場合については、次のように超音波の伝搬遅延時間を求めれば、実施の形態1および2で説明したものと同じ作用、効果が得られる。
【0073】
すなわち、上記の実施の形態1の場合については、探触子7の等価的な送受信点を、探触子7を構成する実際の振動子72の中心Pに取る。この等価的な送受信点から像再生点Qまで超音波が伝搬する経路として、次の経路を求める。前記の等価的な送受信点から発し、探触子7の入射点Oまで直線に沿って到る経路をまず考える。この経路に沿う音線は、くさび71と音響結合媒質層との境界面に、入射点Oにおいて、くさび71側から入射する。このとき、上記音線を、入射点Oにおいて、スネルの屈折の法則にしたがって、音響結合媒質の層の中に、屈折伝搬させる。この屈折伝搬する音線も、直線に沿って、音響結合媒質の層の中を伝搬させる。
【0074】
次に、この音線は、音響結合媒質の層と試験体1の表面3との境界面に、音響結合媒質の層の側から入射する。この入射した音線が、音響結合媒質の層と試験体1の表面3との境界面に交差する点をSとする。最後に、点Sと像再生点Qとを結ぶ直線に沿った経路を考える。以上のようにして、前記の等価的な送受信点から発し、入射点Oを経由し、次に、点Sを経由し、像再生点Qに到る1つの経路を定めることができた。上述した探触子7の等価的な送受信点と、この送受信点から像再生点Qまでへ、上述のようにして定めた経路に沿って超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間を求めて、上記の実施の形態1の場合と同様にして像再生に係わる信号処理を実行すれば、実施の形態1の場合と同じ作用、効果が得られる。
【0075】
実施の形態2の場合については、探触子7の等価的な送受信点を、探触子7を構成する実際の振動子72の中心Pに取る。この等価的な送受信点から像再生点Qまで超音波が伝搬する経路として、次の経路を求める。すなわち、前記の等価的な送受信点から像再生点Qに到るまでの音線を考えると、この音線は、2つの異なる境界面を通る。1つは、くさび71と音響結合媒質層との境界面であり、他の1つは、音響結合媒質の層と試験体1の表面3との境界面である。音線は、これら2つの境界面を通るが、2つの境界面において、それぞれ、スネルの屈折の法則を満たすという条件の基で、前記の等価的な送受信点から発し、像再生点Qに到るまでの経路を求める。この経路は1つに定まる。上述した探触子7の等価的な送受信点と、この送受信点から像再生点Qまで、上述のようにして定めた経路に沿って超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間を求めて、実施の形態2の場合と同様にして像再生に係わる信号処理を実行すれば、実施の形態2の場合と同じ作用、効果が得られる。
【0076】
【発明の効果】
この発明に係る超音波探傷装置は、以上説明したとおり、くさび及び振動子から構成され、送信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の探傷面に対して斜めに送信するとともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する探触子と、前記探触子を前記試験体の所定の走査範囲にわたって移動させるとともに、前記探触子の空間的位置を出力する走査機構部と、前記送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子から受信されたエコーを入力して記憶するとともに、前記走査機構部から前記エコーを受信した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶し、探触子の超音波の送受信面と等価的な送受信点を、実際の前記振動子の中心に取り、前記等価的な送受信点から、開口合成信号処理により前記音響的不連続部を像として求める点である、像再生点まで超音波が伝搬する経路として、前記等価的な送受信点から前記探触子の入射点を経由して前記像再生点に到る経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から前記像再生点まで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、前記実際の振動子の中心から前記入射点までの距離をl1、前記入射点から前記像再生点までの距離をL、前記くさびにおける超音波の音速をV1、前記試験体における超音波の音速をV2とすると、前記伝搬遅延時間τを、式τ=l1/V1+L/V2 から計算し、前記伝搬遅延時間、前記エコー、及び前記探触子の空間的位置に基づいて、前記開口合成信号処理における直射法によって、前記音響的不連続部の像を再生する送受信装置とを備えたので、より精度が良く鮮明な再生像が得られ、欠陥の位置推定精度、計測精度が向上するという効果を奏する。
【0077】
この発明に係る超音波探傷装置は、以上説明したとおり、くさび及び振動子から構成され、送信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の探傷面に対して斜めに送信するとともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する探触子と、前記探触子を前記試験体の所定の走査範囲にわたって移動させるとともに、前記探触子の空間的位置を出力する走査機構部と、前記送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子から受信されたエコーを入力して記憶するとともに、前記走査機構部から前記エコーを受信した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶し、探触子の超音波の送受信面と等価的な送受信点を、実際の前記振動子の中心に取り、前記等価的な送受信点から、開口合成信号処理により前記音響的不連続部を像として求める点である、像再生点まで超音波が伝搬する経路として、スネルの屈折の法則を満たす音線に沿った経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から前記像再生点まで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、前記実際の振動子の中心から前記音線が前記試験体の表面と交わる交点までの距離をlR、前記交点から前記像再生点までの距離をLR、前記くさびにおける超音波の音速をV1、前記試験体における超音波の音速をV2とすると、前記伝搬遅延時間τを、式τ=lR/V1+LR/V2 から計算し、前記伝搬遅延時間、前記エコー、及び前記探触子の空間的位置に基づいて、前記開口合成信号処理における直射法によって、前記音響的不連続部の像を再生する送受信装置とを備えたので、より精度が良く鮮明な再生像が得られ、欠陥の位置推定精度、計測精度が向上するという効果を奏する。
【0078】
また、この発明に係る超音波探傷装置は、以上説明したとおり、前記探触子が、送信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信するとともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角度とは異なる傾いた受信角度でエコーとして受信するので、より精度が良く鮮明な再生像が得られ、欠陥の位置推定精度、計測精度が向上するという効果を奏する。
【0079】
さらに、この発明に係る超音波探傷装置は、以上説明したとおり、前記探触子が、送信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信するとともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角度と同じ傾いた受信角度でエコーとして受信するので、より精度が良く鮮明な再生像が得られ、欠陥の位置推定精度、計測精度が向上するという効果を奏する。
【0080】
この発明に係る超音波探傷方法は、以上説明したとおり、走査機構部により、くさび及び振動子から構成される探触子を試験体の所定の走査範囲にわたって移動させる移動ステップと、送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して斜めに送信する送信ステップと、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する受信ステップと、前記探触子から前記受信されたエコーを入力して記憶するとともに前記走査機構部から前記エコーを記憶した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶する記憶ステップと、探触子の超音波の送受信面と等価的な送受信点を、実際の前記振動子の中心に取り、前記等価的な送受信点から、開口合成信号処理により前記音響的不連続部を像として求める点である、像再生点まで超音波が伝搬する経路として、前記等価的な送受信点から前記探触子の入射点を経由して前記像再生点に到る経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から前記像再生点まで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、前記実際の振動子の中心から前記入射点までの距離をl1、前記入射点から前記像再生点までの距離をL、前記くさびにおける超音波の音速をV1、前記試験体における超音波の音速をV2とすると、前記伝搬遅延時間τを、式τ=l1/V1+L/V2 から計算し、前記伝搬遅延時間、前記エコー、及び前記探触子の空間的位置に基づいて、前記開口合成信号処理における直射法によって、前記音響的不連続部の像を再生する信号処理ステップとを含むので、より精度が良く鮮明な再生像が得られ、欠陥の位置推定精度、計測精度が向上するという効果を奏する。
【0081】
この発明に係る超音波探傷方法は、以上説明したとおり、走査機構部により、くさび及び振動子から構成される探触子を試験体の所定の走査範囲にわたって移動させる移動ステップと、送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して斜めに送信する送信ステップと、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する受信ステップと、前記探触子から前記受信されたエコーを入力して記憶するとともに前記走査機構部から前記エコーを記憶した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶する記憶ステップと、探触子の超音波の送受信面と等価的な送受信点を、実際の前記振動子の中心に取り、前記等価的な送受信点から、開口合成信号処理により前記音響的不連続部を像として求める点である、像再生点まで超音波が伝搬する経路として、スネルの屈折の法則を満たす音線に沿った経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から前記像再生点まで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、前記実際の振動子の中心から前記音線が前記試験体の表面と交わる交点までの距離をlR、前記交点から前記像再生点までの距離をLR、前記くさびにおける超音波の音速をV1、前記試験体における超音波の音速をV2とすると、前記伝搬遅延時間τを、式τ=lR/V1+LR/V2 から計算し、前記伝搬遅延時間、前記エコー、及び前記探触子の空間的位置に基づいて、前記開口合成信号処理における直射法によって、前記音響的不連続部の像を再生する信号処理ステップとを含むので、より精度が良く鮮明な再生像が得られ、欠陥の位置推定精度、計測精度が向上するという効果を奏する。
【0082】
また、この発明に係る超音波探傷方法は、以上説明したとおり、前記送信ステップが、送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信し、前記受信ステップが、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角度とは異なる傾いた受信角度でエコーとして受信するので、より精度が良く鮮明な再生像が得られ、欠陥の位置推定精度、計測精度が向上するという効果を奏する。
【0083】
さらに、この発明に係る超音波探傷方法は、以上説明したとおり、前記送信ステップが、送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信し、前記受信ステップが、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角度と同じ傾いた受信角度でエコーとして受信するので、より精度が良く鮮明な再生像が得られ、欠陥の位置推定精度、計測精度が向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1に係る超音波探傷装置の構成を示すブロック図である。
【図2】この発明の実施の形態1に係る超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図3】この発明の実施の形態1に係る超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図4】この発明の実施の形態1に係る超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図5】この発明の実施の形態1に係る超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図6】この発明の実施の形態1に係る超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図7】この発明の実施の形態2に係る超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図8】この発明の実施の形態2に係る超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図9】この発明の実施の形態2に係る超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図10】この発明の実施の形態2に係る超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図11】従来の超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図12】従来の超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図13】従来の超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図14】従来の超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図15】従来の超音波探傷装置の動作を示す図である。
【符号の説明】
1 試験体、2 母材部、3 試験体1の表面、4 試験体1の底面、5 溶接部、6 欠陥、7 探触子、71 くさび、72 実際の振動子、73 見かけの振動子、8、9、10 スリット、80 送受信装置、81 制御部、82送信部、83 受信部、84 信号処理部、85 位置検出部、90 走査機構部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic flaw detection apparatus and an ultrasonic flaw detection method used for inspection of a welded portion and inspection of plate materials, pipe materials, and the like. In particular, the present invention relates to an ultrasonic flaw detection apparatus and an ultrasonic flaw detection method that employ a so-called “ultrasonic oblique flaw detection method” that uses ultrasonic waves that travel at an inclined angle with respect to the flaw detection surface of a specimen.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for this type of ultrasonic flaw detection method, for example, “ultrasonic flaw detection method (revised new edition)”, edited by Japan Society for the Promotion of Science and Steelmaking 19th Committee, Nikkan Kogyo Shimbun, July 30, 1974 This is described in detail in “Issuance of a revised Japanese edition”, “December 20, 1978, issue of a revised 3rd edition”, pages 180 to 199 (hereinafter referred to as “Document A”).
[0003]
A conventional ultrasonic flaw detector and ultrasonic flaw detection method will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a diagram showing a conventional ultrasonic oblique angle flaw detection method disclosed in Document A, for example.
[0004]
In FIG. 11, the
[0005]
There are various acoustic discontinuities 6 such as cracks in the first layer weld during welding, crater cracks at the beginning of welding, poor fusion, poor penetration, slag entrainment, blow holes, worm holes, hot cracks, There are material differences from the surrounding medium due to foreign matter contamination. In addition, a mixed foreign material portion, a crack, a flaw, or the like that already exists in the material itself without being related to the welding operation corresponds to the acoustic discontinuity portion 6. Hereinafter, these acoustic discontinuities 6 will be referred to as defects 6 for the sake of simplicity.
[0006]
An ultrasonic pulse is transmitted to the inside of the
[0007]
In FIG. 11, the ultrasonic pulse transmitted from the
[0008]
The position of the defect 6 is estimated as follows. Although not shown, the time difference between the time when the ultrasonic pulse is transmitted from the
[0009]
This beam path is indicated by “Wy” in the figure. Using the beam path “Wy”, the refraction angle “θ”, and the thickness “t” of the
[0010]
In the method of estimating the position of the defect 6 described above, the ultrasonic beam travels straight along a straight line as if it were light. That is, the expansion of the ultrasonic beam due to diffraction is negligible. However, in practice, the transducer constituting the
[0011]
On the other hand, there is an attempt to improve the estimation accuracy of the position of the defect 6 by actively using the spread due to diffraction of the ultrasonic beam. For example, a method to which aperture synthetic signal processing disclosed in JP-A-2-278149, JP-A-2-248855, or JP-A-5-172789 is applied corresponds to this.
[0012]
In the aperture synthetic signal processing, information on the propagation delay time of the ultrasonic wave propagating between the equivalent transmission / reception point of the ultrasonic beam transmitted from the
[0013]
Apparent oscillator theory is known as a theory regarding an ultrasonic beam transmitted and received by the
[0014]
FIG. 12 is a diagram for explaining the apparent oscillator theory cited from the document B. In addition, although the figure shown in FIG. 12 and the figure shown by the said literature B have reversed right and left, there is no influence on the following description. The apparent oscillator theory will be described below with reference to FIG.
[0015]
In FIG. 12, “α” and “θ” are the incident angle and the refraction angle of the
[0016]
The incident point is a point where a straight line passing through the point P perpendicular to the actual opening of the
[0017]
The ultrasonic wave transmitted from the
[0018]
According to the apparent oscillator theory, the distance l1 from the center P of the
[0019]
l2 = l1 × tan (α) / tan (θ)
[0020]
Propagation of ultrasonic waves between this transmission / reception point and the image reproduction point, assuming that the center P1 of the
[0021]
We tried various image reproduction experiments by changing the test conditions according to the method disclosed in the above-mentioned International Publication No. WO97 / 36175. In these image reproductions, for simplicity, the ultrasonic pulse transmitted from the
[0022]
The results shown in FIG. 13 to FIG. 15 are examples of experimental results, and show reproduced images obtained in the experiment. The test conditions are as follows. The
[0023]
13 to 15, white squares denoted by reference numerals 8 to 10 indicate actual slit positions and slit outlines.
[0024]
As can be seen from FIG. 13, the position of the reproduced image is considerably different from the actual position of the slit 8 and is reproduced at a position shifted in the direction opposite to the
[0025]
As described above, when the image reproduction is performed by using the apparent oscillator theory and regarding the center P1 of the
[0026]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, using the conventional apparent oscillator theory, if the center P1 of the
[0027]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain an ultrasonic flaw detection apparatus and an ultrasonic flaw detection method that can further improve the accuracy of a reproduced image as compared with the conventional technique. .
[0028]
[Means for Solving the Problems]
An ultrasonic flaw detection apparatus according to the present invention includes a wedge and a vibrator, and is driven by a transmission signal to transmit an ultrasonic pulse obliquely with respect to the flaw detection surface of the test specimen. A probe that receives the ultrasonic pulse reflected by the unit as an echo, and a scanning mechanism that moves the probe over a predetermined scanning range of the test body and outputs a spatial position of the probe And the transmission signal generated and output to the probe, the echo received from the probe is input and stored, and the probe when the echo is received from the scanning mechanism unit The spatial position of the child is input and stored, and a transmission / reception point equivalent to the ultrasonic transmission / reception surface of the probe is taken at the center of the actual transducer, and from the equivalent transmission / reception pointOpenAs a path through which the ultrasonic wave propagates to the image reproduction point, which is a point for obtaining the acoustic discontinuity as an image by mouth synthesis signal processing, the equivalent transmission / reception point through the probe incident point is used as the path. A path to the image reproduction point is obtained, and a time required for the ultrasonic wave to propagate along the path is a propagation delay time required for the ultrasonic wave to propagate from the equivalent transmission / reception point to the image reproduction point. None, the distance from the center of the actual vibrator to the incident point is l1, L is the distance from the incident point to the image reproduction point, and V is the sound velocity of the ultrasonic wave at the wedge.1, The sound velocity of the ultrasonic wave in the specimen is V2Then, the propagation delay time τThe,formulaτ = l1/ V1+ L / V2 Calculate fromA transmission / reception device that reproduces an image of the acoustic discontinuity by a direct method in the aperture synthetic signal processing based on the propagation delay time, the echo, and the spatial position of the probe It is.
[0029]
An ultrasonic flaw detection apparatus according to the present invention includes a wedge and a vibrator, and is driven by a transmission signal to transmit an ultrasonic pulse obliquely with respect to the flaw detection surface of the test specimen. A probe that receives the ultrasonic pulse reflected by the unit as an echo, and a scanning mechanism that moves the probe over a predetermined scanning range of the test body and outputs a spatial position of the probe And the transmission signal generated and output to the probe, the echo received from the probe is input and stored, and the probe when the echo is received from the scanning mechanism unit The spatial position of the child is input and stored, and a transmission / reception point equivalent to the ultrasonic transmission / reception surface of the probe is taken at the center of the actual transducer, and from the equivalent transmission / reception pointOpenA path along the sound ray that satisfies Snell's refraction law is obtained as a path through which the ultrasonic wave propagates to the image reproduction point, which is a point for obtaining the acoustic discontinuity as an image by mouth synthesis signal processing. The time required for the ultrasonic wave to propagate along the transmission line is defined as a propagation delay time required for the ultrasonic wave to propagate from the equivalent transmission / reception point to the image reproduction point. Is the distance to the intersection where the surface intersects the surface of the specimenR, The distance from the intersection to the image reproduction point is LR, The sound velocity of the ultrasonic wave in the wedge is V1, The sound velocity of the ultrasonic wave in the specimen is V2Then, the propagation delay time τThe,formulaτ = lR/ V1+ LR/ V2 Calculate fromA transmission / reception device that reproduces an image of the acoustic discontinuity by a direct method in the aperture synthetic signal processing based on the propagation delay time, the echo, and the spatial position of the probe It is.
[0030]
In the ultrasonic flaw detection apparatus according to the present invention, the probe is driven by a transmission signal to transmit an ultrasonic pulse at a transmission angle inclined with respect to the flaw detection surface of the test specimen, and the acoustic wave in the test specimen is also transmitted. The ultrasonic pulse reflected by the discontinuous portion is received as an echo at a reception angle that is different from the transmission angle with respect to the flaw detection surface.
[0031]
Furthermore, in the ultrasonic flaw detection apparatus according to the present invention, the probe is driven by a transmission signal and transmits an ultrasonic pulse at a transmission angle inclined with respect to the flaw detection surface of the test specimen, and the acoustic wave in the test specimen is also transmitted. The ultrasonic pulse reflected by the discontinuous portion is received as an echo at a reception angle that is inclined with respect to the flaw detection surface as the transmission angle.
[0032]
In the ultrasonic flaw detection method according to the present invention, the scanning mechanism unit moves the probe composed of the wedge and the transducer over a predetermined scanning range of the specimen, and generates a transmission signal to generate the probe. Transmitting to the probe, and transmitting the ultrasonic pulse obliquely with respect to the flaw detection surface of the specimen by the probe, and reflected by the acoustic discontinuity in the specimen by the probe A reception step of receiving the ultrasonic pulse as an echo; and a spatial position of the probe when the echo received from the probe is input and stored and the echo is stored from the scanning mechanism unit A storage step for inputting and storing, and a transmission / reception point equivalent to the ultrasonic transmission / reception surface of the probe, at the center of the actual transducer, from the equivalent transmission / reception pointOpenAs a path through which the ultrasonic wave propagates to the image reproduction point, which is a point for obtaining the acoustic discontinuity as an image by mouth synthesis signal processing, the equivalent transmission / reception point through the probe incident point is used as the path. A path to the image reproduction point is obtained, and a time required for the ultrasonic wave to propagate along the path is a propagation delay time required for the ultrasonic wave to propagate from the equivalent transmission / reception point to the image reproduction point. None, the distance from the center of the actual vibrator to the incident point is l1, L is the distance from the incident point to the image reproduction point, and V is the sound velocity of the ultrasonic wave at the wedge.1, The sound velocity of the ultrasonic wave in the specimen is V2Then, the propagation delay time τThe,formulaτ = l1/ V1+ L / V2 Calculate from, And a signal processing step of reproducing the image of the acoustic discontinuity portion by a direct method in the aperture synthetic signal processing based on the propagation delay time, the echo, and the spatial position of the probe. .
[0033]
In the ultrasonic flaw detection method according to the present invention, the scanning mechanism unit moves the probe composed of the wedge and the transducer over a predetermined scanning range of the specimen, and generates a transmission signal to generate the probe. Transmitting to the probe, and transmitting the ultrasonic pulse obliquely with respect to the flaw detection surface of the specimen by the probe, and reflected by the acoustic discontinuity in the specimen by the probe A reception step of receiving the ultrasonic pulse as an echo; and a spatial position of the probe when the echo received from the probe is input and stored and the echo is stored from the scanning mechanism unit A storage step for inputting and storing, and a transmission / reception point equivalent to the ultrasonic transmission / reception surface of the probe, at the center of the actual transducer, from the equivalent transmission / reception pointOpenA path along the sound ray that satisfies Snell's refraction law is obtained as a path through which the ultrasonic wave propagates to the image reproduction point, which is a point for obtaining the acoustic discontinuity as an image by mouth synthesis signal processing. The time required for the ultrasonic wave to propagate along the transmission line is defined as a propagation delay time required for the ultrasonic wave to propagate from the equivalent transmission / reception point to the image reproduction point. Is the distance to the intersection where the surface intersects the surface of the specimenR, The distance from the intersection to the image reproduction point is LR, The sound velocity of the ultrasonic wave in the wedge is V1, The sound velocity of the ultrasonic wave in the specimen is V2Then, the propagation delay time τThe,formulaτ = lR/ V1+ LR/ V2 Calculate from, And a signal processing step of reproducing the image of the acoustic discontinuity portion by a direct method in the aperture synthetic signal processing based on the propagation delay time, the echo, and the spatial position of the probe. .
[0034]
In the ultrasonic flaw detection method according to the present invention, the transmission step generates a transmission signal and outputs the transmission signal to the probe, and the ultrasonic pulse is inclined with respect to the flaw detection surface of the specimen by the probe. The ultrasonic wave reflected by the acoustic discontinuity in the specimen by the probe is tilted different from the transmission angle with respect to the flaw detection surface. It is received as an echo at the reception angle.
[0035]
Furthermore, in the ultrasonic flaw detection method according to the present invention, the transmission step generates a transmission signal and outputs it to the probe, and the ultrasonic pulse is tilted with respect to the flaw detection surface of the specimen by the probe. The ultrasonic wave reflected by the acoustic discontinuity in the test body by the probe is received with the same inclination as the transmission angle with respect to the flaw detection surface. Received as an echo at an angle.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An ultrasonic flaw detector and an ultrasonic flaw detection method according to
[0037]
In FIG. 1, 1 is a test body, 3 is the surface of the
[0038]
In the figure, the transmission /
[0039]
Further, in the same figure, the
[0040]
Further, in the figure, the
[0041]
If the position information of the
[0042]
Further, the
[0043]
Although not shown, a signal indicating the processing status is appropriately input to the
[0044]
Next, the operation of the ultrasonic flaw detector according to
[0045]
First, the operation of the ultrasonic flaw detector shown in FIG. 1 will be described. In FIG. 1, an excitation signal is transmitted from the
[0046]
On the other hand, as described above, the position information of the
[0047]
These operations are executed while the
[0048]
In the
[0049]
The present application discloses that an equivalent transmission / reception point of the
[0050]
In FIG. 2, P indicates the center of the
[0051]
When the image reproduction point Q is in the far field, the ultrasonic wave propagation delay time τ from the actual center P of the
[0052]
τ = l1/ V1+ L / V2 ... Formula 2
[0053]
The first term on the right side of Equation 2 is a propagation delay time caused by the propagation of the ultrasonic pulse from the center P of the
[0054]
Equation 2 assumes that the material of the
[0055]
Instead of the center P1 of the
[0056]
The test conditions were the same as those shown in FIGS. 4 to 6 show reproduced images obtained by the method shown in the first embodiment. 4 to 6 correspond to FIGS. 13 to 15, respectively. In these drawings, white squares and arrows have the same meaning as in FIGS. In these image reproductions, for the sake of simplicity, the ultrasonic pulse transmitted from the
[0057]
Comparing FIG. 4 with FIG. 13, comparing FIG. 5 with FIG. 14, and further comparing FIG. 6 with FIG. 15, it is actually better to reproduce an image using the equivalent transmission / reception point according to the first embodiment. It can be seen that the image is reproduced near the position where the slits exist. As described above, when aperture synthetic signal processing is performed using the equivalent transmission / reception point shown in the first embodiment and the image of the defect 6 is reproduced, a clear reproduction image with higher accuracy can be obtained and the position of the position can be obtained. It can be seen that the effect of improving the estimation accuracy and the measurement accuracy can be obtained.
[0058]
In the first embodiment shown here, the case where the single probe method in which only one
[0059]
Further, in the case where
[0060]
Embodiment 2. FIG.
An ultrasonic flaw detector and an ultrasonic flaw detection method according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a diagram showing the operation of the ultrasonic flaw detector according to Embodiment 2 of the present invention.
[0061]
The configuration of the ultrasonic flaw detector according to Embodiment 2 is the same as that of
[0062]
In FIG. 7, a point Q is an image reproduction point, and a point P is the actual center of the
[0063]
In the second embodiment, an equivalent transmission / reception point is set at the center P of the
[0064]
τ = lR/ V1+ LR/ V2 ...
[0065]
The first term on the right side of
[0066]
The propagation delay time is obtained by
[0067]
The test conditions were the same as those shown in FIGS. 8 to 10 show reproduced images obtained by the method shown in the second embodiment. 8 to 10 correspond to FIGS. 13 to 15, respectively. In these drawings, white squares and arrows have the same meaning as in FIGS. In these image reproductions, for the sake of simplicity, the ultrasonic pulse transmitted from the
[0068]
FIG. 8 is compared with FIG. 13, FIG. 9 is compared with FIG. 14, and FIG. 10 is compared with FIG. 15, and image reproduction is performed using the equivalent transmission / reception point and propagation delay time according to the second embodiment. It can be seen that the image is reproduced near the position where the actual slit exists. As described above, when the aperture synthetic signal processing is performed using the equivalent transmission / reception point and the propagation delay time shown in the second embodiment and the image of the defect 6 is reproduced, a more accurate and clear reproduced image is obtained. It can be seen that the effect of improving the position estimation accuracy and the measurement accuracy can be obtained.
[0069]
Further, comparing FIG. 8 with FIG. 4, comparing FIG. 9 with FIG. 5, and further comparing FIG. 10 with FIG. 6, the image reproduced according to the second embodiment and the reproduction according to the first embodiment. It can be seen that almost the same reproduced image is obtained under these test conditions.
[0070]
In the second embodiment shown here, the case where the single probe method in which only one
[0071]
Further, in the case where
[0072]
In the first and second embodiments, the
[0073]
That is, in the case of the above-described first embodiment, the equivalent transmission / reception point of the
[0074]
Next, the sound ray enters the boundary surface between the acoustic coupling medium layer and the
[0075]
In the case of the second embodiment, the equivalent transmission / reception point of the
[0076]
【The invention's effect】
As described above, the ultrasonic flaw detection apparatus according to the present invention includes a wedge and a vibrator, and is driven by a transmission signal to transmit an ultrasonic pulse obliquely with respect to the flaw detection surface of the test specimen. A probe for receiving the ultrasonic pulse reflected by the acoustic discontinuity as an echo, and moving the probe over a predetermined scanning range of the specimen, and a spatial position of the probe And a scanning mechanism unit that outputs and outputs the transmission signal to the probe, and inputs and stores the echo received from the probe and receives the echo from the scanning mechanism unit The spatial position of the probe is input and stored, and a transmission / reception point equivalent to the ultrasonic transmission / reception surface of the probe is taken as the center of the actual transducer, and the equivalent transmission / reception point FromOpenAs a path through which the ultrasonic wave propagates to the image reproduction point, which is a point for obtaining the acoustic discontinuity as an image by mouth synthesis signal processing, the equivalent transmission / reception point through the probe incident point is used as the path. A path to the image reproduction point is obtained, and a time required for the ultrasonic wave to propagate along the path is a propagation delay time required for the ultrasonic wave to propagate from the equivalent transmission / reception point to the image reproduction point. None, the distance from the center of the actual vibrator to the incident point is l1, L is the distance from the incident point to the image reproduction point, and V is the sound velocity of the ultrasonic wave at the wedge.1, The sound velocity of the ultrasonic wave in the specimen is V2Then, the propagation delay time τThe,formulaτ = l1/ V1+ L / V2 Calculate fromA transmission / reception device that reproduces an image of the acoustic discontinuity portion by a direct method in the aperture synthetic signal processing based on the propagation delay time, the echo, and the spatial position of the probe. As a result, a clear reproduced image with higher accuracy can be obtained, and the defect position estimation accuracy and measurement accuracy can be improved.
[0077]
As described above, the ultrasonic flaw detection apparatus according to the present invention includes a wedge and a vibrator, and is driven by a transmission signal to transmit an ultrasonic pulse obliquely with respect to the flaw detection surface of the test specimen. A probe for receiving the ultrasonic pulse reflected by the acoustic discontinuity as an echo, and moving the probe over a predetermined scanning range of the specimen, and a spatial position of the probe And a scanning mechanism unit that outputs and outputs the transmission signal to the probe, and inputs and stores the echo received from the probe and receives the echo from the scanning mechanism unit The spatial position of the probe is input and stored, and a transmission / reception point equivalent to the ultrasonic transmission / reception surface of the probe is taken as the center of the actual transducer, and the equivalent transmission / reception point FromOpenA path along the sound ray that satisfies Snell's refraction law is obtained as a path through which the ultrasonic wave propagates to the image reproduction point, which is a point for obtaining the acoustic discontinuity as an image by mouth synthesis signal processing. The time required for the ultrasonic wave to propagate along the transmission line is defined as a propagation delay time required for the ultrasonic wave to propagate from the equivalent transmission / reception point to the image reproduction point. Is the distance to the intersection where the surface intersects the surface of the specimenR, The distance from the intersection to the image reproduction point is LR, The sound velocity of the ultrasonic wave in the wedge is V1, The sound velocity of the ultrasonic wave in the specimen is V2Then, the propagation delay time τThe,formulaτ = lR/ V1+ LR/ V2 Calculate fromA transmission / reception device that reproduces an image of the acoustic discontinuity portion by a direct method in the aperture synthetic signal processing based on the propagation delay time, the echo, and the spatial position of the probe. As a result, a clear reproduced image with higher accuracy can be obtained, and the defect position estimation accuracy and measurement accuracy can be improved.
[0078]
In addition, as described above, the ultrasonic flaw detection apparatus according to the present invention transmits the ultrasonic pulse at a transmission angle inclined with respect to the flaw detection surface of the test body driven by the transmission signal, as described above. Since the ultrasonic pulse reflected by the acoustic discontinuity in the test body is received as an echo at an angle of reception different from the transmission angle with respect to the flaw detection surface, a more accurate and clear reproduced image can be obtained. As a result, the defect position estimation accuracy and measurement accuracy are improved.
[0079]
Further, in the ultrasonic flaw detection apparatus according to the present invention, as described above, the probe is driven by a transmission signal and transmits an ultrasonic pulse at a transmission angle inclined with respect to the flaw detection surface of the specimen, and Since the ultrasonic pulse reflected by the acoustic discontinuity in the specimen is received as an echo at a reception angle that is the same as the transmission angle with respect to the flaw detection surface, a clear reproduction image with higher accuracy can be obtained. As a result, the defect position estimation accuracy and measurement accuracy are improved.
[0080]
In the ultrasonic flaw detection method according to the present invention, as described above, the scanning mechanism unit moves the probe composed of the wedge and the transducer over the predetermined scanning range of the test body, and generates a transmission signal. And transmitting to the probe, and transmitting the ultrasonic pulse obliquely with respect to the flaw detection surface of the specimen by the probe, and acoustic discontinuity in the specimen by the probe. A reception step of receiving the ultrasonic pulse reflected by the unit as an echo; and the probe when the echo received from the probe is input and stored and the echo is stored from the scanning mechanism unit A storage step for inputting and storing the spatial position of the child, and a transmission / reception point equivalent to the ultrasonic transmission / reception surface of the probe is taken at the center of the actual transducer, and from the equivalent transmission / reception pointOpenAs a path through which the ultrasonic wave propagates to the image reproduction point, which is a point for obtaining the acoustic discontinuity as an image by mouth synthesis signal processing, the equivalent transmission / reception point through the probe incident point is used as the path. A path to the image reproduction point is obtained, and a time required for the ultrasonic wave to propagate along the path is a propagation delay time required for the ultrasonic wave to propagate from the equivalent transmission / reception point to the image reproduction point. None, the distance from the center of the actual vibrator to the incident point is l1, L is the distance from the incident point to the image reproduction point, and V is the sound velocity of the ultrasonic wave at the wedge.1, The sound velocity of the ultrasonic wave in the specimen is V2Then, the propagation delay time τThe,formulaτ = l1/ V1+ L / V2 Calculate fromAnd a signal processing step of reproducing an image of the acoustic discontinuity portion by a direct method in the aperture synthetic signal processing based on the propagation delay time, the echo, and the spatial position of the probe. As a result, a clear reproduced image with higher accuracy can be obtained, and the defect position estimation accuracy and measurement accuracy can be improved.
[0081]
In the ultrasonic flaw detection method according to the present invention, as described above, the scanning mechanism unit moves the probe composed of the wedge and the transducer over the predetermined scanning range of the test body, and generates a transmission signal. And transmitting to the probe, and transmitting the ultrasonic pulse obliquely with respect to the flaw detection surface of the specimen by the probe, and acoustic discontinuity in the specimen by the probe. A reception step of receiving the ultrasonic pulse reflected by the unit as an echo; and the probe when the echo received from the probe is input and stored and the echo is stored from the scanning mechanism unit A storage step for inputting and storing the spatial position of the child, and a transmission / reception point equivalent to the ultrasonic transmission / reception surface of the probe is taken at the center of the actual transducer, and from the equivalent transmission / reception pointOpenA path along the sound ray that satisfies Snell's refraction law is obtained as a path through which the ultrasonic wave propagates to the image reproduction point, which is a point for obtaining the acoustic discontinuity as an image by mouth synthesis signal processing. The time required for the ultrasonic wave to propagate along the transmission line is defined as a propagation delay time required for the ultrasonic wave to propagate from the equivalent transmission / reception point to the image reproduction point. Is the distance to the intersection where the surface intersects the surface of the specimenR, The distance from the intersection to the image reproduction point is LR, The sound velocity of the ultrasonic wave in the wedge is V1, The sound velocity of the ultrasonic wave in the specimen is V2Then, the propagation delay time τThe,formulaτ = lR/ V1+ LR/ V2 Calculate fromAnd a signal processing step of reproducing an image of the acoustic discontinuity portion by a direct method in the aperture synthetic signal processing based on the propagation delay time, the echo, and the spatial position of the probe. As a result, a clear reproduced image with higher accuracy can be obtained, and the defect position estimation accuracy and measurement accuracy can be improved.
[0082]
In the ultrasonic flaw detection method according to the present invention, as described above, in the transmission step, a transmission signal is generated and output to the probe, and an ultrasonic pulse is detected by the probe. Transmitting at a transmission angle inclined with respect to a surface, and in the reception step, the ultrasonic pulse reflected by an acoustic discontinuity in the specimen by the probe is transmitted with respect to the flaw detection surface. Since it is received as an echo at an inclined reception angle different from the above, a clear reproduction image with higher accuracy can be obtained, and the defect position estimation accuracy and measurement accuracy can be improved.
[0083]
Furthermore, in the ultrasonic flaw detection method according to the present invention, as described above, the transmission step generates a transmission signal and outputs the transmission signal to the probe, and the ultrasonic pulse is detected by the probe. Transmitting at a transmission angle inclined with respect to a surface, and in the reception step, the ultrasonic pulse reflected by an acoustic discontinuity in the specimen by the probe is transmitted with respect to the flaw detection surface. Therefore, a clear reproduced image with higher accuracy can be obtained, and the defect position estimation accuracy and measurement accuracy can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic flaw detector according to
FIG. 2 is a diagram showing an operation of the ultrasonic flaw detector according to
FIG. 3 is a diagram showing an operation of the ultrasonic flaw detector according to
FIG. 4 is a diagram showing an operation of the ultrasonic flaw detector according to
FIG. 5 is a diagram showing the operation of the ultrasonic flaw detector according to
FIG. 6 is a diagram showing an operation of the ultrasonic flaw detector according to
FIG. 7 is a diagram showing an operation of an ultrasonic flaw detector according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing an operation of an ultrasonic flaw detector according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing the operation of the ultrasonic flaw detector according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing the operation of the ultrasonic flaw detector according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing the operation of a conventional ultrasonic flaw detector.
FIG. 12 is a diagram showing the operation of a conventional ultrasonic flaw detector.
FIG. 13 is a diagram showing the operation of a conventional ultrasonic flaw detector.
FIG. 14 is a diagram showing the operation of a conventional ultrasonic flaw detector.
FIG. 15 is a diagram showing the operation of a conventional ultrasonic flaw detector.
[Explanation of symbols]
1 test body, 2 base material part, 3 surface of
Claims (8)
前記探触子を前記試験体の所定の走査範囲にわたって移動させるとともに、前記探触子の空間的位置を出力する走査機構部と、
前記送信信号を発生して前記探触子へ出力し、
前記探触子から受信されたエコーを入力して記憶するとともに、前記走査機構部から前記エコーを受信した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶し、
探触子の超音波の送受信面と等価的な送受信点を、実際の前記振動子の中心に取り、前記等価的な送受信点から、開口合成信号処理により前記音響的不連続部を像として求める点である、像再生点まで超音波が伝搬する経路として、前記等価的な送受信点から前記探触子の入射点を経由して前記像再生点に到る経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から前記像再生点まで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、
前記実際の振動子の中心から前記入射点までの距離をl1、前記入射点から前記像再生点までの距離をL、前記くさびにおける超音波の音速をV1、前記試験体における超音波の音速をV2とすると、前記伝搬遅延時間τを、
式τ=l1/V1+L/V2 から計算し、
前記伝搬遅延時間、前記エコー、及び前記探触子の空間的位置に基づいて、前記開口合成信号処理における直射法によって、前記音響的不連続部の像を再生する送受信装置と
を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。It is composed of a wedge and a vibrator, and is driven by a transmission signal to transmit an ultrasonic pulse obliquely with respect to the flaw detection surface of the test specimen, and the ultrasonic pulse reflected by the acoustic discontinuity in the test specimen A probe to receive as an echo,
A scanning mechanism for moving the probe over a predetermined scanning range of the specimen and outputting a spatial position of the probe;
Generate the transmission signal and output to the probe,
Input and store the echo received from the probe, and input and store the spatial position of the probe when the echo is received from the scanning mechanism unit,
The ultrasonic transmitting and receiving surface and equivalent transceiver points of the probe are taken up in the center of the actual in the transducer, from the equivalent transceiver point, the acoustic discontinuity as an image by apertures combined signal processing As a path through which the ultrasonic wave propagates to the image reproduction point, which is a point to be obtained, a path from the equivalent transmission / reception point to the image reproduction point via the incident point of the probe is obtained, and along the path The time required for the ultrasonic wave to propagate is the propagation delay time required for the ultrasonic wave to propagate from the equivalent transmission / reception point to the image reproduction point,
The distance from the center of the actual vibrator to the incident point is l 1 , the distance from the incident point to the image reproduction point is L, the sound velocity of the ultrasonic wave at the wedge is V 1 , and the ultrasonic wave velocity at the test body is If the speed of sound is V 2 , the propagation delay time τ is
Calculated from the formula τ = l 1 / V 1 + L / V 2 ,
A transmission / reception device that reproduces an image of the acoustic discontinuity by a direct method in the aperture synthetic signal processing based on the propagation delay time, the echo, and the spatial position of the probe. A featured ultrasonic flaw detector.
前記探触子を前記試験体の所定の走査範囲にわたって移動させるとともに、前記探触子の空間的位置を出力する走査機構部と、
前記送信信号を発生して前記探触子へ出力し、
前記探触子から受信されたエコーを入力して記憶するとともに、前記走査機構部から前記エコーを受信した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶し、
探触子の超音波の送受信面と等価的な送受信点を、実際の前記振動子の中心に取り、前記等価的な送受信点から、開口合成信号処理により前記音響的不連続部を像として求める点である、像再生点まで超音波が伝搬する経路として、スネルの屈折の法則を満たす音線に沿った経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から前記像再生点まで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、
前記実際の振動子の中心から前記音線が前記試験体の表面と交わる交点までの距離をlR、前記交点から前記像再生点までの距離をLR、前記くさびにおける超音波の音速をV1、前記試験体における超音波の音速をV2とすると、前記伝搬遅延時間τを、
式τ=lR/V1+LR/V2 から計算し、
前記伝搬遅延時間、前記エコー、及び前記探触子の空間的位置に基づいて、前記開口合成信号処理における直射法によって、前記音響的不連続部の像を再生する送受信装置と
を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。It is composed of a wedge and a vibrator, and is driven by a transmission signal to transmit an ultrasonic pulse obliquely with respect to the flaw detection surface of the test specimen, and the ultrasonic pulse reflected by the acoustic discontinuity in the test specimen A probe to receive as an echo,
A scanning mechanism for moving the probe over a predetermined scanning range of the specimen and outputting a spatial position of the probe;
Generate the transmission signal and output to the probe,
Input and store the echo received from the probe, and input and store the spatial position of the probe when the echo is received from the scanning mechanism unit,
The ultrasonic transmitting and receiving surface and equivalent transceiver points of the probe are taken up in the center of the actual in the transducer, from the equivalent transceiver point, the acoustic discontinuity as an image by apertures combined signal processing A path along which the ultrasonic wave propagates to Snell's refraction law is obtained as a path through which the ultrasonic wave propagates to the image reproduction point, and the time required for the ultrasonic wave to propagate along the path is calculated as follows. No propagation delay time required for ultrasonic waves to propagate from an equivalent transmission / reception point to the image reproduction point,
The distance from the center of the actual transducer to the intersection where the sound ray intersects the surface of the specimen is l R , the distance from the intersection to the image reproduction point is L R , and the ultrasonic sound velocity at the wedge is V 1 , where the velocity of ultrasonic waves in the specimen is V 2 , the propagation delay time τ is
Calculated from the formula τ = l R / V 1 + L R / V 2 ,
A transmission / reception device that reproduces an image of the acoustic discontinuity by a direct method in the aperture synthetic signal processing based on the propagation delay time, the echo, and the spatial position of the probe. A featured ultrasonic flaw detector.
ことを特徴とする請求項1又は2記載の超音波探傷装置。The probe is driven by a transmission signal to transmit an ultrasonic pulse at a transmission angle inclined with respect to a flaw detection surface of the test specimen, and the ultrasonic pulse reflected by an acoustic discontinuity in the test specimen. The ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein the ultrasonic flaw detector is received as an echo at a reception angle that is different from the transmission angle with respect to the flaw detection surface.
ことを特徴とする請求項1又は2記載の超音波探傷装置。The probe is driven by a transmission signal to transmit an ultrasonic pulse at a transmission angle inclined with respect to a flaw detection surface of the test specimen, and the ultrasonic pulse reflected by an acoustic discontinuity in the test specimen. The ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein the ultrasonic flaw detector is received as an echo at a reception angle inclined with respect to the flaw detection surface as the transmission angle.
送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して斜めに送信する送信ステップと、
前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する受信ステップと、
前記探触子から前記受信されたエコーを入力して記憶するとともに前記走査機構部から前記エコーを記憶した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶する記憶ステップと、
探触子の超音波の送受信面と等価的な送受信点を、実際の前記振動子の中心に取り、前記等価的な送受信点から、開口合成信号処理により前記音響的不連続部を像として求める点である、像再生点まで超音波が伝搬する経路として、前記等価的な送受信点から前記探触子の入射点を経由して前記像再生点に到る経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から前記像再生点まで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、前記実際の振動子の中心から前記入射点までの距離をl1、前記入射点から前記像再生点までの距離をL、前記くさびにおける超音波の音速をV1、前記試験体における超音波の音速をV2とすると、前記伝搬遅延時間τを、式τ=l1/V1+L/V2 から計算し、前記伝搬遅延時間、前記エコー、及び前記探触子の空間的位置に基づいて、前記開口合成信号処理における直射法によって、前記音響的不連続部の像を再生する信号処理ステップと
を含むことを特徴とする超音波探傷方法。A moving step of moving a probe composed of a wedge and a transducer over a predetermined scanning range of the specimen by the scanning mechanism;
A transmission step of generating a transmission signal and outputting it to the probe, and transmitting an ultrasonic pulse obliquely with respect to the flaw detection surface of the specimen by the probe;
A receiving step of receiving, as an echo, the ultrasonic pulse reflected by an acoustic discontinuity in the specimen by the probe;
A storage step of inputting and storing the echo received from the probe and inputting and storing a spatial position of the probe when the echo is stored from the scanning mechanism unit;
The ultrasonic transmitting and receiving surface and equivalent transceiver points of the probe are taken up in the center of the actual in the transducer, from the equivalent transceiver point, the acoustic discontinuity as an image by apertures combined signal processing A path from which the ultrasonic wave propagates to the image reproduction point, which is a point to be obtained, is obtained from the equivalent transmission / reception point to the image reproduction point via the incident point of the probe, and along the path The time required for the ultrasonic wave to propagate is the propagation delay time required for the ultrasonic wave to propagate from the equivalent transmission / reception point to the image reproduction point, and from the center of the actual transducer to the incident point. , L 1 is the distance from the incident point to the image reproduction point, V 1 is the sound velocity of the ultrasonic wave at the wedge, and V 2 is the sound velocity of the ultrasonic wave at the specimen. a total of from equation τ = l 1 / V 1 + L / V 2 And, the propagation delay time, the echo, and on the basis of the spatial position of the probe, the direct method in the aperture synthesis signal processing, and a signal processing step of reproducing the image of the acoustic discontinuities An ultrasonic flaw detection method characterized by the above.
送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して斜めに送信する送信ステップと、
前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する受信ステップと、
前記探触子から前記受信されたエコーを入力して記憶するとともに前記走査機構部から前記エコーを記憶した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶する記憶ステップと、
探触子の超音波の送受信面と等価的な送受信点を、実際の前記振動子の中心に取り、前記等価的な送受信点から、開口合成信号処理により前記音響的不連続部を像として求める点である、像再生点まで超音波が伝搬する経路として、スネルの屈折の法則を満たす音線に沿った経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から前記像再生点まで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、前記実際の振動子の中心から前記音線が前記試験体の表面と交わる交点までの距離をlR、前記交点から前記像再生点までの距離をLR、前記くさびにおける超音波の音速をV1、前記試験体における超音波の音速をV2とすると、前記伝搬遅延時間τを、式τ=lR/V1+LR/V2 から計算し、前記伝搬遅延時間、前記エコー、及び前記探触子の空間的位置に基づいて、前記開口合成信号処理における直射法によって、前記音響的不連続部の像を再生する信号処理ステップと
を含むことを特徴とする超音波探傷方法。A moving step of moving a probe composed of a wedge and a transducer over a predetermined scanning range of the specimen by the scanning mechanism;
A transmission step of generating a transmission signal and outputting it to the probe, and transmitting an ultrasonic pulse obliquely with respect to the flaw detection surface of the specimen by the probe;
A receiving step of receiving, as an echo, the ultrasonic pulse reflected by an acoustic discontinuity in the specimen by the probe;
A storage step of inputting and storing the echo received from the probe and inputting and storing a spatial position of the probe when the echo is stored from the scanning mechanism unit;
The ultrasonic transmitting and receiving surface and equivalent transceiver points of the probe are taken up in the center of the actual in the transducer, from the equivalent transceiver point, the acoustic discontinuity as an image by apertures combined signal processing A path along which the ultrasonic wave propagates to Snell's refraction law is obtained as a path through which the ultrasonic wave propagates to the image reproduction point, and the time required for the ultrasonic wave to propagate along the path is calculated as follows. This is the propagation delay time required for ultrasonic waves to propagate from the equivalent transmission / reception point to the image reproduction point, and the distance from the center of the actual transducer to the intersection where the sound ray intersects the surface of the specimen is l. When R 1 is the distance from the intersection to the image reproduction point L R , the ultrasonic sound velocity at the wedge is V 1 , and the ultrasonic sound velocity at the specimen is V 2 , the propagation delay time τ is expressed by the equation τ from = l R / V 1 + L R / V 2 meter And, the propagation delay time, the echo, and on the basis of the spatial position of the probe, the direct method in the aperture synthesis signal processing, and a signal processing step of reproducing the image of the acoustic discontinuities An ultrasonic flaw detection method characterized by the above.
前記受信ステップは、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角度とは異なる傾いた受信角度でエコーとして受信する
ことを特徴とする請求項5又は6記載の超音波探傷方法。In the transmission step, a transmission signal is generated and output to the probe, and an ultrasonic pulse is transmitted by the probe at a transmission angle inclined with respect to a flaw detection surface of the test body,
In the receiving step, the ultrasonic pulse reflected by the probe by an acoustic discontinuity in the specimen is received as an echo at an angle of reception different from the transmission angle with respect to the flaw detection surface. The ultrasonic flaw detection method according to claim 5 or 6.
前記受信ステップは、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角度と同じ傾いた受信角度でエコーとして受信する
ことを特徴とする請求項5又は6記載の超音波探傷方法。In the transmission step, a transmission signal is generated and output to the probe, and an ultrasonic pulse is transmitted by the probe at a transmission angle inclined with respect to a flaw detection surface of the test body,
In the receiving step, the ultrasonic pulse reflected by an acoustic discontinuity in the specimen by the probe is received as an echo at a reception angle that is inclined with respect to the flaw detection surface as the transmission angle. The ultrasonic flaw detection method according to claim 5 or 6.
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