JP3680982B2 - Characterization device and method for acoustic discontinuity - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音響的不連続部の性状判定装置及び方法に関し、例えば斜角探傷法を用いた超音波探傷試験、特に試験体中のきずの分類に関するものである。
なお、ここでは説明の便宜上、斜角探傷法を用いた超音波探傷試験を例に上げて説明する。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の超音波探傷試験について、図41を参照しながら説明する。図41は、「新非破壊試験便覧」(社)日本非破壊検査協会偏、日刊工業新聞社、1992年10月15日初版第1刷発行、第297頁〜第306頁(以下、「文献A」と略称する)に記載されている、斜角探傷法を用いた超音波探傷試験の概要を示す図である。図41において、7は探触子、71は振動子、72はくさび、1は試験体、3は探傷面、6はきずである。なお、文献Aでは、「きず」を「欠陥」として示しているが、ここでは「きず」として説明する。また、文献Aの図中には、「入射点」、「屈折角」及びビーム路程を表す「WF」が示されているが、ここでの説明には不要なので省略した。
【0003】
まず、図41を参照しながら、一つの探触子を用いた一般的な斜角探傷法を用いた超音波探傷試験について説明する。図41中には示されていないが、探触子7には超音波探傷器が接続されており、振動子71に電気的な励振信号を印加する。振動子71は、電気信号を超音波に変換し、くさび72中には縦波が伝搬していく。くさび72中を伝搬した縦波は、探傷面3に到達し、モード変換によって横波となり、試験体1中をスネルの法則で決まる方向へ伝搬していく。なお、図中の細い実線は、超音波ビームを表しており、以下同様である。
【0004】
きず6に到達した横波は散乱され、散乱波の一部は探触子7の方向へ伝搬していく。そして、探傷面3で再びモード変換によって縦波となり、くさび72内を伝搬する。振動子71では、くさび72内を伝搬してきた縦波を電気信号に変換して、きずエコーとして超音波探傷器に伝達する。
【0005】
超音波探傷器は表示器を具備しており、この表示器上にきずエコーが表示されることにより、試験体1中にあるきず6を検出する。以上が、斜角探傷法を用いた超音波探傷試験の概要である。
【0006】
さて、以上のようにして検出したきず6の性状の分類方法について、図42〜図44を参照しながら説明する。図42は、「超音波探傷試験・」、(社)日本非破壊検査協会偏、(社)日本非破壊検査協会1990年発行、第117頁〜第118頁(以下、「文献B」と略称する)から引用した図であり、溶接部を斜角探傷している様子を、試験体1の上から見た場合の図である。図42において、7a〜7cは探触子であり、74は溶接部、75は溶接部に存在する面状きずである。図42においては、面状きず75は「線」として示されているが、これは2次元的な図であるためで、実際には紙面に対して垂直方向に拡がりをもつ「面」である。また、面状きず75は試験体1の探傷面3(試験体1の表面)に開口している場合もあれば、試験体1中に存在している場合もある。図42では、このような面状きず75を試験体1の表面に投影して図示している。
【0007】
図42において、探触子7aを用いて斜角探傷した場合、探触子7aから試験体に放射される超音波ビームと面状きず75が垂直になるため、面状きず75で散乱される散乱波の多くの成分は、探触子1aの方向に伝搬していく。したがって、探触子7aを用いて斜角探傷を行った場合、表示器に表れるきずエコーの高さは、大きくなる。この様子を、図43に示す。
【0008】
図43は、探触子7aを用いて斜角探傷を行った場合の探傷図形であり、Aスコープ表示したものである。図43において、76は送信パルス、77は探触子7aを用いて探傷した場合のきずエコーである。
【0009】
一方、図42において、探触子7bを用いて斜角探傷した場合、探触子7bから放射される超音波ビームは、面状きずに対して斜めに入射する。このため、面状きず75で散乱される散乱波の多くの成分は、探触子7bの方向には伝搬しない。したがって、探触子7bを用いて斜角探傷を行った場合、表示器に表れるきずエコーの高さは小さくなる。この様子を、図44に示す。図44は、探触子7bを用いて斜角探傷を行った場合の、図43の場合と同様の探傷図形である。図44において、76は送信パルス、77は探触子7bを用いて探傷した場合のきずエコーである。
【0010】
また、図42において、探触子7cを用いて斜角探傷をした場合については、探触子7bを用いた場合と同様に、探傷図形におけるきずエコーの高さは小さくなる。
【0011】
このように、探触子から放射される超音波ビームの角度によって、面状きず75からのきずエコーの高さは大きく変化する。これは、きずが面状であるためであり、面状きずに対して超音波ビームが垂直に入射する場合には、きずエコーの高さは大きくなる。なお、図42の探触子7a〜7cの位置に探触子を移動させる走査方法は、「振子走査」と呼ばれている。探触子から放射される超音波ビームの角度を変化させる方法として、振子走査の他には「首振り走査」などがある。これらの探触子の走査方法については、文献Aに記述されている。
【0012】
面状きずに対して振子走査を行うと、上述したようにきずエコーの高さが大きく変化する。これに対し、きずの形状が球状である場合、振子走査を行っても、きずエコーの高さはほとんど変わらない。これは、球状きずで散乱される散乱波は、ほとんどすべての方向にほぼ一様に伝搬していくためである。
【0013】
したがって、振子走査を行い、きずエコーの高さが大きく変化した場合には、そのきずは「面状きず」と推定することができる。一方、きずエコーの高さがほとんど変化しない場合には、そのきずは「球状きず」と推定することができる。このようにして、きずの性状を分類することができる。
【0014】
以上が、文献Bに記述されているきずの性状の分類方法である。また、斜角探傷法におけるきずの分類方法に関しては、特開昭58−135957、特開昭62−228158、特開平6−11489などにも開示されている。
【0015】
特開昭58−135957では、まずエコー高さの日本工業規格JIS Z 3060による領域区分による分類を行い、次に、断面図(Bスコープ)及び平面図(Cスコープ)を作成し、予め準備した基準断面図パターン及び基準平面図パターンと比較することにより、きずの分類を行うというものである。
【0016】
特開昭62−228158では、垂直探傷及び斜角探傷を行い、また首振りの角度も変えて探傷を行った結果から、面積状のきずと体積状のきずの分類を行うというものである。
【0017】
特開平6−11489においては、垂直探傷、斜角探傷、及び表面波探傷を行ってきずの分類を行うというものである。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
文献Bや特開昭62−228158で示されているきずの分類方法では、振子走査や首振り走査を行う必要がある。このような走査は、手動で行われているのが通常である。一方、探触子を機械的に走査する自動探傷では、その多くは、溶接線に対して垂直方向に探触子を走査する「前後走査」と、溶接線に対して平行に走査する「左右走査」である。なお、これらの走査方法については、文献Aに記述されている。
【0019】
自動探傷において「振子走査」や「首振り走査」を行うと、探傷試験を行う時間が膨大となる。また、探傷試験によって得られたデータは多大になり、この多大なデータを処理するための装置が必要となり、検査コストがかかる。
【0020】
特開平6−11489で示されているきずの分類方法では、垂直探傷、斜角探傷及び表面波探傷を行う必要がある。すなわち、1つの探傷箇所に対して多くの方法による探傷試験を行わねばならず、多大な時間と多大な検査コストを必要とする。
【0021】
特開昭58−135957で示されているきずの分類方法では、きずエコーの高さ、Bスコープ及びCスコープという3種類の探傷図形を用いて分類する必要があり、分類結果が得られるまでに時間がかかる。
このように、従来の超音波探傷試験においてきずの性状を分類するには、多くの時間と多くのコストが必要であった。
【0022】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、振子走査や首振り走査を行わず、前後走査だけで探傷を行い、得られたデータを信号処理することによって、試験体中のきずを分類する音響的不連続部の性状判定装置及び判定方法を提供するものである。
【0023】
【課題を解決するための手段】
第1の発明に係わる音響的不連続部の性状判定装置は、送信信号によって駆動され、パルスを被測定体の表面に対して斜めに送信し、前記被測定体中の音響的不連続部によって反射された前記パルスに対するエコーを受信するセンサと、前記センサを前記被測定体上を走査し、前記センサの空間的位置を出力する走査手段と、前記センサで受信されたエコーと前記センサの空間的位置とに基づいて前記音響的不連続部の像を生成し、当該生成された像における特定の範囲内において、予め決められた閾値を越える振幅を示すものの数が3個であり、かつ、無指向性の音響的不連続部である条件を満足する場合には、前記無指向性の音響的不連続部であると判別する信号処理手段とを備えたものである。
【0024】
また、第2の発明は、前記無指向性の音響的不連続部である条件は、前記3個の閾値を越えたものの位置関係がほぼ等間隔であり、かつ、前記3個閾値を越えたものの内中間にあるもの位置が、前記被測定体の底面附近に存在するという条件であることを特徴とするものである。
【0025】
また、第3の発明は、送信信号によって駆動され、パルスを被測定体の表面に対して斜めに送信し、前記被測定体中の音響的不連続部によって反射された前記パルスに対するエコーを受信するセンサと、前記センサを前記被測定体上を走査し、前記センサの空間的位置を出力する走査手段と、前記センサで受信されたエコーと前記センサの空間的位置とに基づいて前記音響的不連続部の像を生成し、当該生成された像における特定の範囲内において、予め決められた閾値を越える振幅を示すものの数が2個であり、かつ、指向性の音響的不連続部である条件を満足する場合には、前記指向性の音響的不連続部であると判別する信号処理手段とを備えたものである。
【0026】
また、第4の発明は、前記指向性の音響的不連続部である条件は、前記2個の閾値を越えたものの内、いずれか一方が、前記被測定体の底面附近に存在するという条件であることを特徴とするものである。
【0027】
また、第5の発明は、前記像は、開口合成信号処理によって得られた像であることを特徴とするものである。
【0028】
また、第6の発明は、前記像は、Bスコープ表示によって得られた像であることを特徴とするものである。
【0029】
第7の発明に係る音響的不連続部の性状判定方法は、送信信号を発生してセンサへ出力し、前記センサによりパルスを被測定体中に伝搬させる送信ステップと、前記センサにより前記被測定体中の音響的不連続部によって反射された前記パルスをエコーとして受信する受信ステップと、前記センサを所定の場所に移動させる移動ステップと、前記受信されたエコーを入力して記憶するとともに、前記エコーを受信した際の前記センサの空間的位置を入力して記憶する記憶ステップと、前記エコーと前記エコーを受信した際の前記センサの空間的位置を用いて音響的不連続部の像を生成し、前記像における特定の範囲内において、予め決められた閾値を越える振幅を示すものの数が3個であり、かつ、無指向性の音響的不連続部である条件を満足する場合には、前記無指向性の音響的不連続部であると判別する信号処理ステップとを含むものである。
【0030】
また、第8の発明は、前記無指向性の音響的不連続部である条件は、前記3個の閾値を越えたものの位置関係がほぼ等間隔であり、かつ、前記3個閾値を越えたものの内中間にあるもの位置が、前記被測定体の底面附近に存在するという条件であることを特徴とするものである。
【0031】
また、第9の発明は、送信信号を発生してセンサへ出力し、前記センサによりパルスを被測定体中に伝搬させる送信ステップと、前記センサにより前記被測定体中の音響的不連 続部によって反射された前記パルスをエコーとして受信する受信ステップと、前記センサを所定の場所に移動させる移動ステップと、前記受信されたエコーを入力して記憶するとともに、前記エコーを受信した際の前記センサの空間的位置を入力して記憶する記憶ステップと、前記エコーと前記エコーを受信した際の前記センサの空間的位置を用いて音響的不連続部の像を生成し、前記像における特定の範囲内において、予め決められた閾値を越える振幅を示すものの数が2個であり、かつ、指向性の音響的不連続部である条件を満足する場合には、前記指向性の音響的不連続部であると判別する信号処理ステップとを含むものである。
【0032】
また、第10の発明は、前記指向性の音響的不連続部である条件は、前記2個の閾値を越えたものの内、いずれか一方が、前記被測定体の底面附近に存在するという条件であることを特徴とするものである。
【0033】
また、第11の発明は、前記像は、開口合成信号処理によって得られた像であることを特徴とするものである。
【0034】
また、第12の発明は、前記像は、Bスコープ表示によって得られた像であることを特徴とするものである。
【0035】
【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法について、図を参照しながら説明する。
【0036】
図1は、この発明の実施の形態1に係る斜角探傷法を用いた超音波探傷装置の構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【0037】
図1において、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8と、探触子7のための走査機構部9とを備える。
【0038】
また、同図において、送受信装置8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9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9に接続されている。
【0040】
さらに、同図において、走査機構部9は位置検出部85に接続されている。走査機構部9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。
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。
【0041】
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。
【0042】
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9に対し、制御信号を出力して、それらの制御を司る。
【0043】
また、図1において、1は試験体、3は試験体1の探傷面、4は試験体1の底面、6は試験体1中にあるきずである。
【0044】
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、きず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。
【0045】
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。
【0046】
これらの動作が、走査機構部9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。
【0047】
信号処理部84において、エコー及び探触子7の位置情報に基づいて、開口合成信号処理が実行され、きず6の像再生のための信号処理が行われる。きずが底面4附近にある場合には、種々の伝搬経路に沿ってエコーが受信されるため、開口合成信号処理によって得られる再生像は複雑になる。具体的には、
・探触子7で励振された超音波パルスがきず6に直接照射され、きず6で反射された後、直接受信される伝搬経路。
・探触子7で励振された超音波パルスが底面4で反射された後にきず6に照射され、きず6で反射された後、直接受信される伝搬経路。
・探触子7で励振された超音波パルスがきず6に直接照射され、きず6で反射された後、底面4で反射されて受信される伝搬経路。
・探触子7で励振された超音波パルスが底面4で反射された後にきず6に照射され、きず6で反射された後、ふたたび底面4で反射されて受信される伝搬経路。
のように、種々の経路が存在する。以下、斜角探傷法における開口合成信号処理と再生像を、これらの経路に沿って伝搬するエコーと共に説明する。
【0048】
まず、探触子7で励振された超音波パルスがきず6に直接照射され、きず6で反射された後、直接受信されるエコーについて、図2〜5を参照しながら説明する。図2は、斜角探傷法において、探触子7で励振された超音波パルスがきず6に直接照射され、きず6で反射された後、直接受信されるエコーの伝搬経路を示した図である。図中、7A,7B及び7Cとあるが、これは探傷面3上で探触子7を水平方向に走査した場合の、探触子の位置を示したものである。また、10A,10B及び10Cは、各探触子位置において受信されたエコーの伝搬経路である。
【0049】
図3は、伝搬経路10A,10B及び10Cに沿って伝搬して受信されたエコーを表したものである。図中、11A,11B及び11Cは、各探触子位置7A,7B及び7Cで励振され受信されたエコーである。
【0050】
図4は、伝搬経路10A,10B及び10Cに沿って伝搬して受信されたエコーを用いて、信号処理部84で行われる開口合成信号処理の様子を示したものである。図中12A,12B及び12Cは、11A,11B及び11Cの各エコーのビーム路程に対応する長さである。また、13A,13B及び13Cは、ビーム路程に対応する長さ12A,12B及び12Cを半径とし、7A,7B及び7Cを中心とする円弧である。
【0051】
図5は、受信されたエコー11A,11B及び11Cが、図2に示したような伝搬経路に沿って伝搬して受信されたと仮定した場合、すなわち、きず6に直接照射し、きず6で反射された後、直接受信されるという伝搬経路を仮定した場合の、開口合成信号処理をした場合に得られた再生像の模式図である。図中、14は再生像の振幅が大きい部分である。
【0052】
図5に示す開口合成信号処理は、きず6に直接照射し、きず6で反射された後、直接受信される伝搬経路に沿って受信されるエコーを、きず6に直接照射し、きず6で反射された後、直接受信される伝搬経路に沿って受信されると仮定して処理した様子を示している。すなわち、エコーが実際に辿った伝搬経路と、開口合成信号処理で仮定した伝搬経路が同じであるため、図5に示すように、実際にきずが存在する場所と、再生像の振幅が大きい場所は、ほぼ一致する。
【0053】
次に、探触子7で励振された超音波パルスが底面4で反射された後にきず6に照射され、きず6で反射された後、直接受信される場合について、図6〜9を参照しながら説明する。図6は、斜角探傷法において、探触子7で励振された超音波パルスが底面4で反射された後にきず6に照射され、きず6で反射された後、直接受信されるエコーの伝搬経路を示した図である。図中、15A,15B及び15Cとあるが、これは各探触子位置において受信されたエコーの伝搬経路である。
【0054】
図7は、伝搬経路15A,15B及び15Cに沿って伝搬して受信されたエコーを表したものである。図中、16A,16B及び16Cは、各探触子位置7A,7B及び7Cで励振され受信されたエコーである。
【0055】
図8は、伝搬経路15A,15B及び15Cに沿って伝搬して受信されたエコーを用いて、信号処理部84で行われる開口合成信号処理の様子を示したものである。図中17A,17B及び17Cは、16A,16B及び16Cの各エコーのビーム路程に対応する長さである。また、18A,18B及び18Cは、17A,17B及び17Cを半径とし、7A,7B及び7Cを中心とする円弧である。
【0056】
図9は、受信されたエコー16A,16B及び16Cが、図2に示したような伝搬経路に沿って伝搬して受信されたと仮定した場合、すなわち、きず6に直接照射し、きず6で反射された後、直接受信されるという伝搬経路を仮定した場合の、開口合成信号処理をした場合に得られた再生像の模式図である。図中、19は再生像の振幅が大きい部分である。
【0057】
図8に示す開口合成信号処理は、探触子7で励振された超音波パルスが底面4で反射された後にきず6に照射され、きず6で反射された後、直接受信されるエコーを、きず6に直接照射し、きず6で反射された後、直接受信される伝搬経路(図2に示した伝搬経路)に沿って受信されると仮定して処理した様子を示している。すなわち、エコーが実際に辿った伝搬経路と、開口合成信号処理で仮定した伝搬経路が異なる。このため、実際にきず6がある場所と、開口合成処理によって得られる再生像の振幅が大きい場所は、異なる。具体的には、受信されたエコー16A,16B及び16Cは、図6に示すようにあたかもコーナーで反射されたようなエコーであるため、きず6から下ろした垂線が底面4と交わる附近の振幅が大きくなる。図9は、このような再生像を示している。
【0058】
なお、図6に示した伝搬経路とは逆の経路、すなわち、探触子7で励振された超音波パルスがきず6に直接照射され、きず6で反射された後、底面4で反射されて受信される経路も存在する。この経路を伝搬して受信されたエコーを開口合成信号処理して得られる再生像は、図9にした再生像と同じになるので、説明は省略する。
【0059】
次に、探触子7で励振された超音波パルスが底面4で反射された後にきず6に照射され、きず6で反射された後、再び底面4で反射されて受信される場合について、図10〜13を参照しながら説明する。図10は、斜角探傷法において、探触子7で励振された超音波パルスが底面4で反射された後にきず6に照射され、きず6で反射された後、再び底面4で反射されて受信されるエコーの伝搬経路を示した図である。図中、20A,20B及び20Cとあるが、これは各探触子位置において受信されたエコーの伝搬経路である。
【0060】
図11は、伝搬経路20A,20B及び20Cに沿って伝搬して受信されたエコー波形を表したものである。図中、21A,21B及び21Cは、各探触子位置7A,7B及び7Cで励振され受信されたエコーである。
【0061】
図12は、伝搬経路20A,20B及び20Cに沿って伝搬して受信されたエコーを用いて、信号処理部84で行われる開口合成信号処理の様子を示したものである。図中、22A,22B及び22Cは、21A,21B及び21Cの各エコーのビーム路程に対応する長さである。また、23A,23B及び23Cは、22A,22B及び22Cを半径とし、7A,7B及び7Cを中心とする円弧である。
【0062】
図13は、受信されたエコー21A,21B及び21Cが、図2に示したような伝搬経路に沿って伝搬して受信されたと仮定した場合、すなわち、きず6に直接照射し、きず6で反射された後、直接受信されるという伝搬経路を仮定した場合の、開口合成信号処理をした場合に得られた再生像である。図中、24は再生像の振幅が大きい部分である。
【0063】
図12に示す開口合成信号処理は、探触子7で励振された超音波パルスが底面4で反射された後にきず6に照射され、きず6で反射された後、再び底面4で反射されて受信されるエコーを、きず6に直接照射し、きず6で反射された後、直接受信される伝搬経路(図2に示した伝搬経路)に沿って受信されると仮定して処理した様子を示している。すなわち、エコーが実際に辿った伝搬経路と、開口合成信号処理で仮定した伝搬経路が異なる。このため、実際にきず6がある場所と、開口合成処理によって得られる再生像の振幅が大きい場所は、異なる。具体的には、受信されたエコー21A,21B及び21Cは、図10に示すように底面4で反射されて受信されるために、底面4を対称軸としてきず6が存在する位置と対称な位置附近において、再生像の振幅が大きくなる。図13は、このような再生像を示している。
【0064】
以上説明したように、きず6が試験体1の底面4附近にある場合には、受信されたエコーを開口合成処理して得られた再生像は、
(i)きず6が存在する位置附近
(ii)きず6から下ろした垂線が底面4と交わる附近
(iii)底面4を対称軸としてきず6が存在する位置と対称な位置附近
の3箇所の振幅が大きくなる可能性がある。この現象は、きず6が球状あるいは紙面に沿った方向に軸を有する円筒状の場合と、紙面に沿った方向に一様である面状である場合とでは、大きく異なる。以下、球状のきず及び円筒状のきずを、「無指向性きず」、面状のきずを「指向性きず」とし、無指向性きずと指向性きずとでは、開口合成信号処理で得られる再生像は大きく異なることを、説明する。
【0065】
なお、試験体1中には、超音波を反射する種々のものが存在し、これらを音響的不連続部と呼ぶが、ここでは音響的不連続部を全て「きず」という文言で表すことにする。
【0066】
図14〜16は、底面4附近に無指向性きずがある場合における、超音波パルスの入射と反射の様子を示したものである。図14〜16中において、25は無指向性きず、26は直接無指向性きず25に入射する超音波パルスの伝搬経路、27は無指向性きずで反射された後そのまま受信されるエコーの伝搬経路、28は無指向性きず25で反射された後、底面4で反射されて受信されるエコーの伝搬経路、29は底面4で反射されてから無指向性きず25に入射する超音波パルスの伝搬経路である。
【0067】
図14に示すように、無指向性きず25に入射する超音波パルスは、無指向性きず25で反射された後、探触子7の方向に伝搬し、直接受信されるエコーが存在する。また、無指向性きず25で反射される超音波パルスは、無指向性きず25で反射された後、底面4方向に伝搬していく成分もある。このため、図15に示すように、無指向性きず25に入射し、無指向性きず25で反射された後、底面4で反射されて受信されるエコーもある。また、この逆の経路で、底面4で反射された後無指向性きず25に入射し、無指向性きず25で反射され、探触子7方向に伝搬し、直接受信されるエコーもあるが、ビーム路程は同じであるので、説明は省略する。
【0068】
さらに、図16に示すように、底面4で反射された後無指向性きず25に入射し、無指向性きず25で反射された後、底面4で再び反射されて受信されるエコーもある。したがって、無指向性きず25が底面4附近にある場合には、図2、図6及び図10に示した3つの経路に沿って伝搬して受信されるエコーが、それぞれ存在する。このため、図17に示すように、受信されるエコーは3つとなる。
【0069】
3つの経路に沿って受信されるエコーがそれぞれ存在するので、これらのエコーを図2に示すような伝搬経路に沿って伝搬して受信されると仮定して開口合成信号処理すると、再生像は、図18のようになる。すなわち、
(i)無指向性きず25が存在する位置附近
(ii)無指向性きず25から下ろした垂線が底面4と交わる附近
(iii)底面4を対称軸として無指向性きず25が存在する位置と対称な位置附近
以上3つの位置の振幅が大きくなる。
【0070】
一方、指向性きずで反射されたエコーを開口合成信号処理した場合には、無指向性きずの場合とは異なった位置に像が再生される。この理由を、
・底面4に対して垂直な指向性きず
・探触子と逆方向に傾斜した指向性きず
・探触子側に傾斜した指向性きず
の以上3つの場合に分けて説明する。
【0071】
まず、底面4に対して垂直な指向性きずの場合について説明する。図19は、底面4に対して垂直な指向性きずに対して超音波パルスが入射し、反射される様子を示したものである。図中、30は底面4に対して垂直な指向性きず、31は底面4に対して垂直な指向性きず30に対して直接入射する超音波パルスの伝搬経路、そして、32は底面4に対して垂直な指向性きず30で反射された後、底面4で反射されて受信されるエコーの伝搬経路である。
【0072】
図19に示すように、底面4に対して垂直な指向性きず30に入射する超音波パルスが反射される際に、反射波の多くの成分は、底面4方向に伝搬する。すなわち、反射波は指向性を持って伝搬する。これに対し、探触子7方向に伝搬する成分は小さい。この小さな成分を無視すると、底面4に対して垂直な指向性きず30からのエコーは、図20に示すように、図6に示す伝搬経路に沿って受信されたエコーだけとなる。したがって、これらのエコーを開口合成信号処理すると、再生像は図21のようになる。すなわち、
(ii)底面4に対して垂直な指向性きず30から下ろした垂線が底面4と交わる附近
の振幅が大きくなる。
【0073】
次に、探触子と反対側に傾斜した指向性きずの場合について、説明する。図22は、探触子7と反対側(以降、+側とする)に傾斜した指向性きずに対して超音波パルスが入射し、反射される様子を示したものである。図中、33は+側に傾斜した指向性きず、34は、+側に傾斜した指向性きず33に入射する超音波パルスの伝搬経路、35は+側に傾斜した指向性きず33で反射された後、直接受信されるエコーの伝搬経路である。
【0074】
図22に示すように、+側に傾斜した指向性きず33に入射する超音波パルスが反射される際に、反射波の多くの成分は、探触子7方向に伝搬する。すなわち、反射波は指向性を持って伝搬する。これに対し、底面4方向に伝搬する成分は小さい。この小さな成分を無視すると、+側に傾斜した指向性きず33からのエコーは、図23に示すように、図2に示した伝搬経路に沿って受信されたエコーだけとなる。したがって、これらのエコーを開口合成信号処理すると、再生像は図24のようになる。すなわち、
(i)+側に傾斜した指向性きず33が存在する位置附近
の振幅が大きくなる。
【0075】
次に、探触子側に傾斜した指向性きずの場合について、説明する。図25は、探触子側(以降、−側とする)に傾斜した指向性きずに対して超音波パルスが入射し、反射される様子を示したものである。図中、36は−側に傾斜した指向性きず、37は、底面4で反射された後、−側に傾斜した指向性きず36に入射する超音波パルスの伝搬経路、38は、−側に傾斜した指向性きず36で反射された後、底面4で反射されて受信されるエコーの伝搬経路である。
【0076】
図25に示すように、−側に傾斜した指向性きず36に入射する超音波パルスが反射される際に、反射波の多くの成分は、底面4方向に伝搬する。すなわち、反射波は指向性を持って伝搬する。これに対し、探触子7方向に伝搬する成分は小さい。この小さな成分を無視すると、−側に傾斜した指向性きず36からのエコーは、図26に示すように、図10に示した伝搬経路に沿って受信されたエコーだけとなる。したがって、これらのエコーを開口合成信号処理すると、再生像は図27のようになる。すなわち、
(iii)底面4を対称軸として−側に傾斜した指向性きず36が存在する位置と対称な位置附近の振幅が大きくなる。
【0077】
以上説明した現象をまとめると、図28のようになる。図28は、開口合成信号処理によって得られる再生像の振幅が大きくなる場所を、きずの種別ごとにまとめたものである。図中、○印は再生像の振幅が大きくなることを意味しており、−印は、再生像の振幅が小さくなることを意味している。図からわかるように、無指向性きずと指向性きずとでは、開口合成信号処理によって得られる再生像の振幅が大きくなる位置、及び、振幅が大きくなる数が異なる。この現象を利用すれば、無指向性きずと指向性きずとの種別が可能となる。
【0078】
実際に、図28に示すようなきずの分類が可能かどうか、実験を行った。無指向性きずを模したφ2mmの横穴が底面から5mmの位置にある鋼試験体、及び指向性きずを模した垂直スリット及び15゜傾斜したスリットが底面から5mmの位置にある鋼試験体を試作し、超音波探傷試験を行ってエコーをメモリに記憶した。このデータを用いて開口合成信号処理を行った。得られた再生像を、図29〜32に示す。図29、図30、図31、図32はそれぞれ、φ2mmの横穴、高さ5mmの垂直スリット、+方向に15゜傾斜した高さ5mmのスリット、−方向に15゜傾斜した高さ5mmのスリットからのエコーを用いて開口合成信号処理した結果、得られた再生像である。また、図29〜図32において、39はφ2mmの横穴、40は高さ5mmの垂直スリット、41は+方向に15゜傾斜した高さ5mmのスリット、42は−方向に15゜傾斜した高さ5mmのスリットである。
【0079】
図29からわかるように、φ2mmの横穴39からのエコーを用いて開口合成信号処理を行って得られた像は、
(i)きずがある位置附近
(ii)底面4附近
(iii)底面4を軸対称としてきずが存在する位置と対称な位置附近
以上の3箇所に像が現れている。これは、図28で示した分類が正しいことを証している。
【0080】
図30からわかるように、垂直スリット40からのエコーを用いて開口合成処理を行って得られた像は、
(ii)底面4附近
だけに像が現れている。これは、図28で示した分類が正しいことを証している。
【0081】
図31からわかるように、+方向に傾斜したスリット41からのエコーを用いて開口合成処理を行って得られた像は、
(i)きずがある位置附近
だけに像が現れている。これは、図28で示した分類が正しいことを証している。
【0082】
図32からわかるように、−方向に傾斜したスリット42からのエコーを用いて開口合成処理を行って得られた像は、
(iii)底面4を軸対称としてきずが存在する位置と対称な位置附近
だけに像が現れている。これは、図28で示した分類が正しいことを証している。
【0083】
以上説明したように、きず6が試験体2の底面附近にある場合、きず6からのエコーを開口合成処理して得られた再生像は、きずの種類によって異なる特徴を示す。このことを利用すれば、無指向性きずと指向性きずとの分類が可能となる。
【0084】
さて、これまでは、斜角探傷法における開口合成信号処理で得られる再生像から、無指向性きずと指向性きずを分類できることを述べた。以下では、図33に示すフローチャート及び図34〜図40を参照しながら、信号処理部84における具体的な分類のための信号処理方法について述べる。なお、図33のフローチャートは、信号処理部84内のメモリに、探触子7の空間的位置と受信されたエコーが記憶された後の処理を示している。
【0085】
まず、Step1として、開口合成信号処理を行うための像再生範囲を決める。この像再生範囲は、試験体1の内部だけでなく、底面4を挟んで試験体1の外側の領域まで含むように決める。また、像再生範囲の広さは、試験体1や探触子7などに応じて適宜変更する。
【0086】
次に、Step2として、信号処理部84内のメモリに記憶された探傷試験データ、すなわち探触子7の空間的位置と受信されたエコーを用いて開口合成信号処理を行う。開口合成信号処理は、国際公開番号W097/36175公報に記載されている方法の内、試験体1の底面4における反射を一度も含まないと仮定した方法で行う。なお、国際公開番号W097/36175公報に記載されている方法は、位相原点として見かけの振動子の中心としているが、ここでは、時間原点は見かけの振動子の中心とせず、特許出願番号平10−238444で記載した方法で行う。すなわち、時間原点は実際の振動子の中心とする。
【0087】
Step3として、Step1で決めた像再生範囲において、再生像の振幅の最大値及び最大値を示す位置を求める。以降、再生像の最大値を、P0 と呼ぶことにする。また、Step3までの様子を、図34に示す。図34において、43は像再生範囲、44は再生像の振幅の最大値を示す位置である。
【0088】
Step4として、像の最大値を示す位置を中心にして、予め決めておいた幅に領域を特定する。例えば、予め決めておく幅を「最大値を示す位置から水平方向に±3λ(λは、試験体1中における波長)」のように決めておく。この幅は、試験体1や探触子7などによって、適宜変更する。また、特定された領域を特定領域と呼ぶことにする。Step4の様子を、図35に示す。図35において、45は特定領域である。
【0089】
Step5として、特定領域45内において、再生像の振幅と予め決めておいた閾値とを比較して、再生像の振幅が閾値を越えた場合には、その場所を求め、記憶する。また、閾値より大きな振幅した場合、その振幅をここでは「きず振幅」と呼ぶことにする。なお、閾値は、例えば、「P0 と比較して−6dB」のように決めておく。この閾値は、試験体1や探触子7などによって、適宜変更する。
【0090】
Step6として、Step5で求めたきず振幅の数を数え、4個以上かどうか、判断する。きず振幅が4個以上である場合には、Step7に進む。また、きず振幅が4個以上でない(3個以下)である場合には、Step8に進む。まず、Step7について説明する。
【0091】
図28に示した分類方法では、きず振幅の数が3個以下の場合には分類できるが、4個以上である場合には分類できない。そこで、きず振幅が4個以上になった場合には、きず振幅の数を減らすべく、Step7として、閾値を大きくする。例えば、閾値を「P0 と比較して−6dB」としてきず振幅の数が4個以上となった場合、閾値を「P0 と比較して−3dB」のようにする。Step7の次は、Step5に進む。
【0092】
Step8として、Step5で求めたきず振幅の数が3個であるかどうか、判断する。きず振幅が3個である場合には、Step9に進む。また、3個でない(2個以下)場合には、Step12に進む。まず、Step9について説明する。
【0093】
図28に示したように、無指向性きずの場合には、きず振幅の数が3個となる。しかし、+側に傾斜した面状きずが3個ある場合や、−側に傾斜した面状きずが3個ある場合にも、きず振幅の数は3個となる。したがって、きず振幅の数だけでは無指向性きずと指向性きずを分類できない。そこで、きず振幅の数だけではなく、再生像の特徴を用いて分類する。図18及び図29に示すように、無指向性きずの場合には、
(i)きずがある位置附近
(ii)底面4附近
(iii)底面4を軸対称としてきずが存在する位置と対称な位置附近
といった3つの場所の振幅が大きくなる。すなわち、図36に示すように、底面4に関して軸対称な像となる。この特徴を利用して、きず振幅が3個ある場合において、無指向性きずと指向性きずを分類する。
【0094】
Step9において、3個のきず振幅の位置を検出し、探傷面3からこれらのきず振幅の位置までの距離を、例えば図37に示すように、短い順に、それぞれ、y1,y2及びy3とする。これらy1,y2及びy3の値が、
|(y1+y3)/2−y2|<δ1 (1)
かつ
|y2−t|<δ2 (2)
を満足する場合、Step10に進み、無指向性きずであると判断してきず分類の処理を終了する。ここで、tは試験体1の厚さである。また、δ1及びδ2は、予め決めておいた値であり、これらは試験体1や探触子7などによって、適宜変更する。
【0095】
一方、Step9において、式(1)及び式(2)を満足しない場合、Step11に進み、信号処理部85における処理では判別せずに、個別に別途判別し、処理を終了する。きず振幅の数が3個であり、式(1)及び式(2)を満足しない状況として、先に述べたように、+側に傾斜した指向性きずが3個ある場合や、−側に傾斜した指向性きずが3個ある場合などが考えられる。しかし、試験体1内において3個の指向性きずが隣接して存在することは稀であるので、Step11では自動判別は行わず、個別に判別するものとする。
【0096】
Step8できず振幅の数が3個でない場合、Step12に進む。Step12では、きず振幅の数が2個であるかどうか、判断する。きず振幅の数が2個である場合には、Step13へ進む。また、2個でない場合、すなわち1個である場合には、Step16に進む。まず、Step16について説明する。
【0097】
図28に示したように、指向性きずの場合には、きず振幅の数が1個となる。したがって、Step16では、指向性きずであると判別してきず分類の処理を終了する。
【0098】
一方、Step13では、2個あるきず振幅の内のどちらかが、底面4附近にあるかどうか、判別する。これにより、指向性きずを判別できる理由を次に説明する。
【0099】
図30、図31及び図32は、いずれも指向性きずからのエコーを開口合成信号処理した場合の像であり、きず振幅の数はいずれも1個である。しかし、指向性きずの傾斜が緩やかな場合、例えば+5゜傾斜しているような場合には、図2に示した伝搬経路に沿って伝搬して受信されるエコーと、図6に示した伝搬経路に沿って受信されるエコーが共に存在する場合もある。この場合には、角探触子位置においてエコーは2個受信されるため、開口合成処理して得た再生像においても、図38に示すように、
(i)きずがある位置附近
(ii)底面4附近
に各1個づつ、計2個のきず振幅が存在することになる。また、例えば−5゜傾斜しているような場合には、図6に示した伝搬経路に沿って受信されるエコーと、図10に示した伝搬経路に沿って伝搬して受信されるエコーが共に存在する場合がある。この場合にも、各探触子位置においてエコーは2個受信されるため、開口合成信号処理して得た再生像においても、図39に示すように、
(ii)底面4附近
(iii)底面4を軸対称としてきずが存在する位置と対称な位置附近
に各1個づつ、計2個のきず振幅が存在することになる。このように、きず振幅の数が2個であり、その内の1つの底面4附近にある場合には、指向性きずであると判別することができる。したがって、きず振幅の数が1個の場合だけでなく、2個の場合においても、その内の1つが底面4附近にある場合には指向性きずであると判別することができる。
【0100】
Step13において、2つのきず振幅の位置を検出する。探傷面3からこれらの位置との距離を、例えば図40に示すように、短い順に、y1及びy2とする。これらy1及びy2の値は、
|y1−t|<δ3 (3)
あるいは
|y2−t|<δ3 (4)
を満足する場合、Step14に進み、指向性きずであると判断してきず分類の処理を終了する。ここで、δ3は、予め決めておいた値であり、これらは試験体1や探触子7などによって、適宜変更する。
【0101】
Step13において、式(3)及び式(4)を満足しない場合、Step15に進み、信号処理部85における処理では判別せずに、個別に別途判別し、きず分類の処理を終了する。きず振幅が2個であり、そのいずれも底面4附近にはない場合は稀であると考えられるので、Step15では自動判別は行わず、個別に判別するものとする。
【0102】
以上、開口合成信号処理によって得られた像の再生像の特徴からきずの分類を行う処理を説明したが、Bスコープによって得られた再生像の特徴からも、図33に示したフローチャートに基づいて処理することによってきずの分類ができる。この理由を、次に説明する。
【0103】
開口合成信号処理と、Bスコープとの相違点は、データを加算するかしないかの相違であるので、超音波ビームの拡がりが非常に小さいと仮定して開口合成信号処理すると、データが加算されなくなり、結局Bスコープによって得られた再生像とほぼ同じ再生像が得られる。すなわち、開口合成信号処理で得られた再生像と、Bスコープによって得られた再生像は、ほぼ同様の特徴を有する。
【0104】
したがって、Bスコープによって得られた再生像を用いて、図33に示したきず分類のフローチャートのStep3以下をそのまま適用しても、開口合成信号処理で得られた再生像を用いた場合と同様な処理結果が得られる。
【0105】
また、特開平10−142201号には、補正Bスコープという表示方法が示されている。この表示方法は、Bスコープにおける時間軸を、探触子の空間位置ごとに補正して表示する方法である。この補正Bスコープによって得られた像は、開口合成信号処理で得られた再生像、及び、Bスコープによって得られた再生像と、ほぼ同様の特徴を有する。
したがって、補正Bスコープによって得られた再生像を用いて、図33に示したきず分類のフローチャートのStep3以下をそのまま適用しても、開口合成信号処理で得られた再生像、及びBスコープによって得られた再生像を用いた場合と同様な処理結果が得られる。
【0106】
なお、以上に示したきず分類のための処理は、きず6が存在する場所に対して左右どちらかの一方の方向から探傷したデータを用いるだけで、きずを分類することができる。例えば溶接部を探傷する場合において、試験体の形状や周囲の環境などによって、片側だけしか探傷できないような場合においても、以上に示したきず分類の処理を行うことによって無指向性きずと指向性きずを分類することができる。
【0107】
さらに、以上に示したきず分類のための処理は、底面4附近にあるきず6を0.5スキップで探傷する場合について説明したものであるが、探傷面3附近にきず6がある場合には、1.0スキップで探傷し、以上に示したきず分類のための処理を行うことによって、きずを分類することができる。
【0108】
以上説明したように、探触子を前後走査するだけで、探触子の空間位置及び受信されたエコーを用いて得られた再生像から、無指向性きずと指向性きずを分類することができるので、従来よりも短時間化及び低コスト化が図れるという効果を奏する。
【0109】
この発明は、センサとして超音波パルスを音響的不連続部に送信し、当該音響的不連続部から反射された前記超音波パルスに対するエコーを受信する超音波探触子を用いたが、この発明は、超音波探触子に限定されるものではなく、パルスを音響的不連続部に送信し、当該音響的不連続部から反射された前記パルスに対するエコーを受信可能なセンサであれば良い。
【0110】
【発明の効果】
第1の発明によれば、送信信号によって駆動され、パルスを被測定体の表面に対して斜めに送信し、前記被測定体中の音響的不連続部によって反射された前記パルスに対するエコーを受信するセンサと、前記センサを前記被測定体上を走査し、前記センサの空間的位置を出力する走査手段と、前記センサで受信されたエコーと前記センサの空間的位置とに基づいて前記音響的不連続部の像を生成し、当該生成された像における特定の範囲内において、予め決められた閾値を越える振幅を示すものの数が3個であり、かつ、無指向性の音響的不連続部である条件を満足する場合には、前記無指向性の音響的不連続部であると判別する信号処理手段とを備えたことを特徴とするので、従来に比べて短時間及び低コストで無指向性の音響的不連続部であると判別することができるという効果を奏する。
【0111】
また、第2の発明によれば、前記無指向性の音響的不連続部である条件は、前記3個の閾値を越えたものの位置関係がほぼ等間隔であり、かつ、前記3個閾値を越えたものの内中間にあるもの位置が、前記被測定体の底面附近に存在するという条件であることを特徴とするので、上記同様の効果を奏する。
【0112】
第3の発明によれば、送信信号によって駆動され、パルスを被測定体の表面に対して斜めに送信し、前記被測定体中の音響的不連続部によって反射された前記パルスに対するエコーを受信するセンサと、前記センサを前記被測定体上を走査し、前記センサの空間的位置を出力する走査手段と、前記センサで受信されたエコーと前記センサの空間的位置とに基づいて前記音響的不連続部の像を生成し、当該生成された像における特定の範囲内において、予め決められた閾値を越える振幅を示すものの数が2個であり、かつ、指向性の音響的不連続部である条件を満足する場合には、前記指向性の音響的不連続部であると判別する信号処理手段とを備えたことを特徴とするので、従来に比べて短時間及び低コストで指向性の音響的不連続部であると判別することができるという効果を奏する。
【0113】
また、第4の発明によれば、前記指向性の音響的不連続部である条件は、前記2個の閾値を越えたものの内、いずれか一方が、前記被測定体の底面附近に存在するという条件であることを特徴とするので、上記同様の効果を奏する。
【0114】
第5の発明によれば、前記像は、開口合成信号処理によって得られた像であることを特徴とするので、上記同様の効果を奏する。
【0115】
また、第6の発明によれば、前記像は、Bスコープ表示によって得られた像であることを特徴とするので、上記同様の効果を奏する。
【0116】
第7の発明によれば、送信信号を発生してセンサへ出力し、前記センサによりパルスを被測定体中に伝搬させる送信ステップと、前記センサにより前記被測定体中の音響的不連続部によって反射された前記パルスをエコーとして受信する受信ステップと、前記センサを所定の場所に移動させる移動ステップと、前記受信されたエコーを入力して記憶するとともに、前記エコーを受信した際の前記センサの空間的位置を入力して記憶する記憶ステップと、前記エコーと前記エコーを受信した際の前記センサの空間的位置を用いて音響的不連続部の像を生成し、前記像における特定の範囲内において、予め決められた閾値を越える振幅を示すものの数が3個であり、かつ、無指向性の音響的不連続部である条件を満 足する場合には、前記無指向性の音響的不連続部であると判別する信号処理ステップとを含むことを特徴とするので、従来に比べて短時間及び低コストで無指向性の音響的不連続部であると判別することができるという効果を奏する。
【0117】
また、第8の発明によれば、前記無指向性の音響的不連続部である条件は、前記3個の閾値を越えたものの位置関係がほぼ等間隔であり、かつ、前記3個閾値を越えたものの内中間にあるもの位置が、前記被測定体の底面附近に存在するという条件であることを特徴とするので、上記同様の効果を奏する。
【0118】
第9の発明によれば、送信信号を発生してセンサへ出力し、前記センサによりパルスを被測定体中に伝搬させる送信ステップと、前記センサにより前記被測定体中の音響的不連続部によって反射された前記パルスをエコーとして受信する受信ステップと、前記センサを所定の場所に移動させる移動ステップと、前記受信されたエコーを入力して記憶するとともに、前記エコーを受信した際の前記センサの空間的位置を入力して記憶する記憶ステップと、前記エコーと前記エコーを受信した際の前記センサの空間的位置を用いて音響的不連続部の像を生成し、前記像における特定の範囲内において、予め決められた閾値を越える振幅を示すものの数が2個であり、かつ、指向性の音響的不連続部である条件を満足する場合には、前記指向性の音響的不連続部であると判別する信号処理ステップとを含むことを特徴とするので、従来に比べて短時間及び低コストで指向性の音響的不連続部であると判別することができるという効果を奏する。
【0119】
また、第10の発明によれば、前記指向性の音響的不連続部である条件は、前記2個の閾値を越えたものの内、いずれか一方が、前記被測定体の底面附近に存在するという条件であることを特徴とするので、上記同様の効果を奏する。
【0120】
第11の発明によれば、前記像は、開口合成信号処理によって得られた像であることを特徴とするので、上記同様の効果を奏する。
【0121】
また、第12の発明によれば、前記像は、Bスコープ表示によって得られた像であることを特徴とするので、上記同様の効果を奏する。
【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図である。
【図2】 この発明の実施の形態1に係る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に係る動作を示す図である。
【図7】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図8】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図9】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図10】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図11】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図12】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図13】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図14】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図15】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図16】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図17】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図18】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図19】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図20】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図21】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図22】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図23】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図24】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図25】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図26】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図27】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図28】 この発明の実施の形態1に係るきずの分類を説明するための図である。
【図29】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す実験結果である。
【図30】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す実験結果である。
【図31】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す実験結果である。
【図32】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す実験結果である。
【図33】 この発明の実施の形態1に係る動作を示すフローチャートである。
【図34】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図35】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図36】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図37】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図38】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図39】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図40】 この発明の実施の形態1に係る動作を示す図である。
【図41】 従来の超音波探傷装置の構成を示す図である。
【図42】 従来の超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図43】 従来の超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図44】 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、3 探傷面、4 試験体の底面、6 きず、7 探触子、8 送受信装置、9 走査機構部、71 振動子、72 くさび、74 溶接部、81 制御部、82 送信部、83 受信部、84 信号処理部、85 位置検出部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus and method for determining the properties of acoustic discontinuities, for example, an ultrasonic flaw detection test using an oblique flaw detection method, and more particularly to classification of flaws in a specimen.
Here, for convenience of explanation, an ultrasonic flaw detection test using the oblique flaw detection method will be described as an example.
[0002]
[Prior art]
A conventional ultrasonic flaw detection test of this type will be described with reference to FIG. FIG. 41 shows “New Nondestructive Test Handbook” (Japan) Non-Destructive Inspection Association of Japan, Nikkan Kogyo Shimbun, October 15, 1992, first edition, first print, pages 297 to 306 (hereinafter referred to as “Documents”). It is a figure which shows the outline | summary of the ultrasonic flaw test using the bevel flaw detection method described in A). In FIG. 41, 7 is a probe, 71 is a vibrator, 72 is a wedge, 1 is a test body, 3 is a flaw detection surface, and 6 is a flaw. In Document A, “flaw” is indicated as “defect”, but here it is described as “flaw”. Further, in the drawing of document A, “incident point”, “refraction angle” and “WF” representing the beam path are shown, but they are omitted because they are not necessary for the description here.
[0003]
First, an ultrasonic flaw detection test using a general oblique flaw detection method using one probe will be described with reference to FIG. Although not shown in FIG.Probe 7Is connected to an ultrasonic flaw detector and applies an electrical excitation signal to the
[0004]
The transverse wave that reaches the
[0005]
The ultrasonic flaw detector has a display, and a
[0006]
Now, a method for classifying the properties of the
[0007]
In FIG. 42, when the oblique angle flaw detection is performed using the
[0008]
FIG. 43 shows a flaw detection figure in the case where oblique angle flaw detection is performed using the
[0009]
On the other hand, in FIG. 42, when oblique flaw detection is performed using the
[0010]
In FIG. 42, in the case where the oblique angle flaw detection is performed using the probe 7c, the height of the flaw echo in the flaw detection figure is reduced as in the case where the
[0011]
Thus, the height of the flaw echo from the
[0012]
When pendulum scanning is performed on a surface flaw, the height of the flaw echo greatly changes as described above. On the other hand, when the shape of the flaw is spherical, the height of the flaw echo hardly changes even if pendulum scanning is performed. This is because the scattered wave scattered by the spherical flaw propagates almost uniformly in almost all directions.
[0013]
Therefore, when pendulum scanning is performed and the height of the flaw echo changes greatly, the flaw can be estimated as a “plane flaw”. On the other hand, when the height of the flaw echo hardly changes, the flaw can be estimated as a “spherical flaw”. In this way, the properties of the flaw can be classified.
[0014]
The above is the flaw property classification method described in Document B. Further, methods for classifying flaws in the oblique flaw detection method are also disclosed in JP-A-58-135957, JP-A-62-2228158, JP-A-6-11489, and the like.
[0015]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-135957, first, the echo height is classified by region classification according to Japanese Industrial Standard JIS Z 3060, and then a sectional view (B scope) and a plan view (C scope) are prepared and prepared in advance. By comparing with the reference sectional view pattern and the reference plan view pattern, the flaws are classified.
[0016]
In Japanese Patent Laid-Open No. 62-228158, vertical flaw detection and oblique flaw detection are performed, and flaw detection is performed by changing the swing angle, and area-type flaws and volume-type flaws are classified.
[0017]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-11489, vertical flaw detection, oblique flaw detection, and surface wave flaw detection are not performed.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
In the flaw classification method shown in Document B and Japanese Patent Laid-Open No. 62-228158, it is necessary to perform pendulum scanning and swing scanning. Such scanning is usually performed manually. On the other hand, in automatic flaw detection that mechanically scans the probe, many of them are “front-rear scan” that scans the probe in a direction perpendicular to the weld line, and “left-right scan” that is parallel to the weld line. Scanning ". Note that these scanning methods are described in Document A.
[0019]
When “pendulum scanning” or “swing swing scanning” is performed in automatic flaw detection, the time for performing a flaw detection test becomes enormous. In addition, the data obtained by the flaw detection test is enormous, and an apparatus for processing this enormous data is required, resulting in an inspection cost.
[0020]
In the flaw classification method disclosed in JP-A-6-11489, it is necessary to perform vertical flaw detection, oblique flaw detection, and surface wave flaw detection. That is, a flaw detection test by many methods must be performed on one flaw detection location, which requires a lot of time and a lot of inspection costs.
[0021]
In the flaw classification method disclosed in JP-A-58-135957, it is necessary to classify using three kinds of flaw detection figures, that is, the height of flaw echo, B scope, and C scope. take time.
As described above, it takes a lot of time and a lot of cost to classify the properties of flaws in the conventional ultrasonic flaw detection test.
[0022]
The present invention has been made to solve such a problem, and does not perform a pendulum scan or a head swing scan, but performs a flaw detection only by a back-and-forth scan, and performs signal processing on the obtained data, thereby providing a specimen. Characterization device for acoustic discontinuity for classifying flaws in the interior, andJudgment methodIs to provide.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
The property determination device for acoustic discontinuity according to the first invention is driven by a transmission signal, transmits a pulse obliquely to the surface of the object to be measured, and is transmitted by the acoustic discontinuity in the object to be measured. A sensor for receiving an echo for the reflected pulse; scanning means for scanning the sensor on the object to be measured and outputting a spatial position of the sensor; an echo received by the sensor; and a space for the sensor And generating an image of the acoustic discontinuity based on the target position, and the generated imageWhen the number of objects exhibiting an amplitude exceeding a predetermined threshold is 3 and satisfies the condition of being an omnidirectional acoustic discontinuity within the specific range in FIG. Is identified as an acoustic discontinuitySignal processing means.
[0024]
Also,Second inventionThe condition of the omni-directional acoustic discontinuity is that the positional relationship of those exceeding the three thresholds is substantially equidistant, and is in the middle of those exceeding the three thresholds The position is a condition that the position exists near the bottom surface of the measured object.
[0025]
In addition, the third invention,A sensor driven by a transmission signal, transmitting a pulse obliquely to the surface of the object to be measured, and receiving an echo for the pulse reflected by an acoustic discontinuity in the object to be measured; and An image of the acoustic discontinuity is generated on the basis of scanning means for scanning the object to be measured and outputting the spatial position of the sensor, echoes received by the sensor, and the spatial position of the sensor. When the number of objects exhibiting an amplitude exceeding a predetermined threshold is two within a specific range in the generated image and the condition of being a directional acoustic discontinuity is satisfied And signal processing means for discriminating that the directional acoustic discontinuity is present.
[0026]
Also,4th inventionIs characterized in that the directional acoustic discontinuity is a condition in which one of the two thresholds exceeds the bottom surface of the object to be measured. To do.
[0027]
Also,5th inventionThe image is an image obtained by aperture synthetic signal processing.
[0028]
Also,6th inventionThe image is an image obtained by B scope display.
[0029]
7th inventionThe acoustic discontinuity property determination method according to the present invention includes a transmission step of generating a transmission signal and outputting the transmission signal to a sensor, and propagating a pulse through the measured object by the sensor, and an acoustic in the measured object by the sensor. A reception step of receiving the pulse reflected by the discontinuous part as an echo, a movement step of moving the sensor to a predetermined location, and inputting and storing the received echo, and receiving the echo A storage step of inputting and storing the spatial position of the sensor at the time, and the echo and the echo when the echo is receivedSensorWith spatial positionAcoustic discontinuityStatueGenerationAnd the statueWhen the number of objects exhibiting an amplitude exceeding a predetermined threshold is 3 and satisfies the condition of being an omnidirectional acoustic discontinuity within the specific range in FIG. Is identified as an acoustic discontinuitySignal processing step.
[0030]
Also,Eighth inventionThe condition of the omni-directional acoustic discontinuity is that the positional relationship of those exceeding the three thresholds is substantially equidistant, and is in the middle of those exceeding the three thresholds The position is a condition that the position exists near the bottom surface of the measured object.
[0031]
In addition, the ninth invention,A transmission step of generating and outputting a transmission signal to a sensor, and propagating a pulse through the measured object by the sensor; and acoustic discontinuity in the measured object by the sensor. A receiving step of receiving the pulse reflected by the continuation unit as an echo, a moving step of moving the sensor to a predetermined location, and inputting and storing the received echo, and at the time of receiving the echo A storage step of inputting and storing the spatial position of the sensor, and generating an image of an acoustic discontinuity using the echo and the spatial position of the sensor when the echo is received, and specifying the image in the image If the number of objects exhibiting an amplitude exceeding a predetermined threshold is 2 and the condition of being a directional acoustic discontinuity is satisfied, the directional acoustic defect is not detected. And a signal processing step for determining that the part is a continuous part.
[0032]
Also,10th inventionIs characterized in that the directional acoustic discontinuity is a condition in which one of the two exceeding the threshold value is present near the bottom surface of the object to be measured. To do.
[0033]
Also,Eleventh inventionThe image is an image obtained by aperture synthetic signal processing.
[0034]
Also,12th inventionThe image is an image obtained by B scope display.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An ultrasonic flaw detector and an ultrasonic flaw detection method according to
[0036]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an ultrasonic flaw detector using an oblique flaw detection method according to
[0037]
In FIG. 1, the ultrasonic flaw detector includes a
[0038]
In the figure, the transmission /
[0039]
Further, in the same figure, the
[0040]
Further, in the figure, the scanning mechanism unit 9 is connected to a
If the position information of the
[0041]
Further, the
[0042]
Although not shown, a signal indicating the processing status is appropriately input to the
[0043]
In FIG. 1, 1 is a test body, 3 is a flaw detection surface of the
[0044]
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
[0045]
On the other hand, as described above, the position information of the
[0046]
These operations are performed while the
[0047]
In the
A propagation path in which the ultrasonic pulse excited by the
A propagation path in which the ultrasonic pulse excited by the
A propagation path in which the ultrasonic pulse excited by the
A propagation path in which the ultrasonic pulse excited by the
In this way, there are various routes. Hereinafter, the synthetic aperture signal processing and the reproduced image in the oblique flaw detection method will be described together with the echo propagating along these paths.
[0048]
First, an echo directly received after the ultrasonic pulse excited by the
[0049]
FIG. 3 shows echoes received by propagation along the
[0050]
FIG. 4 shows the state of aperture synthesis signal processing performed by the
[0051]
FIG. 5 assumes that the received echoes 11A, 11B, and 11C are received by propagating along the propagation path as shown in FIG. FIG. 6 is a schematic diagram of a reproduced image obtained when aperture synthesis signal processing is performed when a propagation path of direct reception is assumed. In the figure,
[0052]
The aperture synthetic signal processing shown in FIG. 5 directly irradiates the
[0053]
Next, referring to FIGS. 6 to 9, the ultrasonic pulse excited by the
[0054]
FIG. 7 shows echoes received by propagation along propagation paths 15A, 15B and 15C. In the figure, 16A, 16B and 16C are echoes excited and received at the probe positions 7A, 7B and 7C.
[0055]
FIG. 8 shows the state of aperture synthesis signal processing performed by the
[0056]
9 assumes that the received echoes 16A, 16B and 16C are received along the propagation path as shown in FIG. 2, that is, directly irradiates the
[0057]
The aperture synthetic signal processing shown in FIG. 8 irradiates the
[0058]
Note that the path opposite to the propagation path shown in FIG. 6, that is, the ultrasonic pulse excited by the
[0059]
Next, the case where the ultrasonic pulse excited by the
[0060]
FIG. 11 shows echo waveforms received after being propagated along the
[0061]
FIG. 12 shows the state of aperture synthesis signal processing performed by the
[0062]
13 assumes that the received echoes 21A, 21B, and 21C are received along the propagation path as shown in FIG. 2, that is, directly irradiates the
[0063]
In the aperture synthetic signal processing shown in FIG. 12, the ultrasonic pulse excited by the
[0064]
As described above, when the
(I) Near the position where
(Ii) The vicinity where the perpendicular drawn from the
(Iii) Near the position symmetrical to the position where the
There is a possibility that the amplitude of the three locations will increase. This phenomenon is greatly different between the case where the
[0065]
There are various kinds of
[0066]
14 to 16 show the incidence and reflection of ultrasonic pulses when there is an omnidirectional flaw near the
[0067]
As shown in FIG. 14, the ultrasonic pulse incident on the
[0068]
Further, as shown in FIG. 16, there is an echo that is reflected by the
[0069]
Since there are echoes that are received along the three paths, assuming that these echoes are propagated along the propagation path as shown in FIG. As shown in FIG. That is,
(I) Near the position where the
(Ii) The vicinity where the perpendicular line drawn from the
(Iii) Near the position symmetrical to the position where the
As described above, the amplitudes at the three positions increase.
[0070]
On the other hand, when the echo reflected by the directional flaw is subjected to aperture synthesis signal processing, an image is reproduced at a position different from the case of the omnidirectional flaw. For this reason,
・ Directivity flaw perpendicular to the
・ Directivity flaw inclined in the opposite direction to the probe
・ Directional flaw inclined to the probe side
The above three cases will be described separately.
[0071]
First, the case of a directivity flaw perpendicular to the
[0072]
As shown in FIG. 19, when an ultrasonic pulse incident on a
(Ii) In the vicinity where the perpendicular line drawn from the
The amplitude of becomes larger.
[0073]
Next, the case of a directivity flaw inclined to the opposite side to the probe will be described. FIG. 22 shows a state in which an ultrasonic pulse is incident on and reflected from a directivity flaw inclined to the side opposite to the probe 7 (hereinafter referred to as “+” side). In the figure, 33 is a directivity flaw inclined to the + side, 34 is a propagation path of an ultrasonic pulse incident on the
[0074]
As shown in FIG. 22, when the ultrasonic pulse incident on the
(I) Near the position where the
The amplitude of becomes larger.
[0075]
Next, the case of a directivity flaw inclined toward the probe side will be described. FIG. 25 shows a state in which an ultrasonic pulse is incident and reflected on a directional flaw inclined toward the probe side (hereinafter referred to as “−” side). In the figure, 36 is a directivity flaw inclined to the-side, 37 is a propagation path of an ultrasonic pulse that is reflected by the
[0076]
As shown in FIG. 25, when the ultrasonic pulse incident on the
(Iii) The amplitude near the position symmetrical to the position where the
[0077]
The above-described phenomenon is summarized as shown in FIG. FIG. 28 summarizes the locations where the amplitude of the reconstructed image obtained by the aperture synthetic signal processing increases for each type of flaw. In the figure, a circle mark means that the amplitude of the reproduced image is increased, and a-mark means that the amplitude of the reproduced image is decreased. As can be seen from the figure, the position at which the amplitude of the reproduced image obtained by aperture synthetic signal processing increases and the number at which the amplitude increases differ between non-directional flaws and directional flaws. If this phenomenon is used, it is possible to classify omnidirectional flaws and directional flaws.
[0078]
In fact, an experiment was conducted to determine whether or not flaw classification as shown in FIG. 28 was possible. A steel specimen with a φ2mm horizontal hole imitating an omnidirectional flaw at a position of 5 mm from the bottom surface, and a steel specimen having a vertical slit imitating a directional flaw and a 15 ° inclined slit at a position of 5 mm from the bottom surface. Then, an ultrasonic flaw detection test was performed and the echoes were stored in the memory. Aperture synthesis signal processing was performed using this data. The obtained reproduced images are shown in FIGS. 29, 30, 31, and 32 are a φ2 mm horizontal hole, a 5 mm high vertical slit, a 5 mm high slit inclined 15 ° in the positive direction, and a 5 mm high slit inclined 15 ° in the negative direction. This is a reproduced image obtained as a result of aperture synthesis signal processing using echoes from the. 29 to 32, 39 is a horizontal hole having a diameter of 2 mm, 40 is a vertical slit having a height of 5 mm, 41 is a slit having a height of 15 mm inclined by 15 ° in the positive direction, and 42 is a height inclined by 15 ° in the negative direction. It is a 5 mm slit.
[0079]
As can be seen from FIG. 29, an image obtained by performing aperture synthetic signal processing using an echo from a
(I) Near the position where there is a flaw
(Ii) Near
(Iii) Near the position where the
Images appear in the above three places. This proves that the classification shown in FIG. 28 is correct.
[0080]
As can be seen from FIG. 30, the image obtained by performing the aperture synthesis process using the echo from the
(Ii) Near
The image appears only in. This proves that the classification shown in FIG. 28 is correct.
[0081]
As can be seen from FIG. 31, the image obtained by performing the aperture synthesis process using the echo from the
(I) Near the position where there is a flaw
The image appears only in. This proves that the classification shown in FIG. 28 is correct.
[0082]
As can be seen from FIG. 32, the image obtained by performing the aperture synthesis process using the echo from the
(Iii) Near the position where the
The image appears only in. This proves that the classification shown in FIG. 28 is correct.
[0083]
As described above, when the
[0084]
So far, it has been described that omnidirectional flaws and directional flaws can be classified from reproduced images obtained by aperture synthetic signal processing in the oblique flaw detection method. Hereinafter, a signal processing method for specific classification in the
[0085]
First, as
[0086]
Next, as Step 2, aperture synthetic signal processing is performed using the flaw detection test data stored in the memory in the
[0087]
As
[0088]
As
[0089]
As Step 5, in the
[0090]
In
[0091]
With the classification method shown in FIG. 28, classification is possible when the number of flaw amplitudes is three or less, but classification is not possible when there are four or more flaw amplitudes. Therefore, when the flaw amplitude becomes four or more, the threshold value is increased as
[0092]
In
[0093]
As shown in FIG. 28, in the case of an omnidirectional flaw, the number of flaw amplitudes is three. However, when there are three planar flaws inclined to the + side or three planar flaws inclined to the − side, the number of flaw amplitudes is three. Therefore, omnidirectional flaws and directional flaws cannot be classified only by the number of flaw amplitudes. Therefore, the classification is performed using not only the number of flaw amplitudes but also the characteristics of the reproduced image. As shown in FIGS. 18 and 29, in the case of an omnidirectional flaw,
(I) Near the position where there is a flaw
(Ii) Near
(Iii) Near the position where the
The amplitude of these three locations becomes large. That is, as shown in FIG. 36, the image is axisymmetric with respect to the
[0094]
In Step 9, three flaw amplitude positions are detected, and the distances from the
| (Y1 + y3) / 2−y2 | <δ1 (1)
And
| Y2-t | <δ2 (2)
If the condition is satisfied, the process proceeds to Step 10, where it is determined that the defect is non-directional, and the defect classification process is terminated. Here, t is the thickness of the
[0095]
On the other hand, when Expression (1) and Expression (2) are not satisfied in Step 9, the process proceeds to Step 11, and is determined separately without being determined in the processing in the
[0096]
When
[0097]
As shown in FIG. 28, in the case of directivity flaws, the number of flaw amplitudes is one. Therefore, in
[0098]
On the other hand, in
[0099]
30, 31, and 32 are images obtained when aperture echo signal processing is performed on echoes from directivity flaws, and the number of flaw amplitudes is one. However, when the inclination of the directivity flaw is gentle, for example, when it is inclined + 5 °, the echo propagated along the propagation path shown in FIG. 2 and the propagation shown in FIG. There may be both echoes received along the path. In this case, since two echoes are received at the angular probe position, even in a reproduced image obtained by aperture synthesis processing, as shown in FIG.
(I) Near the position where there is a flaw
(Ii) Near
There are two flaw amplitudes, one for each. For example, in the case of tilting by −5 °, the echo received along the propagation path shown in FIG. 6 and the echo received after propagating along the propagation path shown in FIG. May exist together. Also in this case, since two echoes are received at each probe position, even in a reproduced image obtained by aperture synthetic signal processing, as shown in FIG.
(Ii) Near
(Iii) Near the position where the
There are two flaw amplitudes, one for each. As described above, when the number of flaw amplitudes is two and one of the flaw amplitudes is near the
[0100]
In
| Y1-t | <δ3 (3)
Or
| Y2-t | <δ3 (4)
If the condition is satisfied, the process proceeds to Step 14, where it is determined that the defect is a directivity defect and the defect classification process is terminated. Here, δ3 is a value determined in advance, and these are appropriately changed depending on the
[0101]
In
[0102]
The processing for classifying flaws from the characteristics of the reproduced image of the image obtained by the aperture synthetic signal processing has been described above. However, the characteristics of the reproduced image obtained by the B scope are also based on the flowchart shown in FIG. Flaws can be classified by processing. The reason for this will be described next.
[0103]
The difference between the aperture synthesis signal processing and the B scope is the difference between whether or not data is added. Therefore, when aperture synthesis signal processing is performed assuming that the spread of the ultrasonic beam is very small, the data is added. As a result, a reproduced image almost the same as the reproduced image obtained by the B scope is obtained. That is, the reproduced image obtained by the aperture synthetic signal processing and the reproduced image obtained by the B scope have substantially the same characteristics.
[0104]
Therefore, even if
[0105]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-142201 discloses a display method called a correction B scope. In this display method, the time axis in the B scope is corrected and displayed for each spatial position of the probe. The image obtained by the correction B scope has substantially the same characteristics as the reproduced image obtained by the aperture synthetic signal processing and the reproduced image obtained by the B scope.
Therefore, even if
[0106]
Note that the flaw classification process described above can classify flaws only by using data flaw-detected from either the left or right direction with respect to the location where the
[0107]
Furthermore, the processing for flaw classification described above has been described for the case where
[0108]
As described above, it is possible to classify omnidirectional flaws and directional flaws from the reproduced image obtained by using the spatial position of the probe and the received echo only by scanning the probe back and forth. As a result, it is possible to reduce the time and cost as compared with the prior art.
[0109]
In the present invention, an ultrasonic probe that transmits an ultrasonic pulse to an acoustic discontinuity as a sensor and receives an echo corresponding to the ultrasonic pulse reflected from the acoustic discontinuity is used. The sensor is not limited to an ultrasonic probe, and may be any sensor that can transmit a pulse to an acoustic discontinuity and receive an echo with respect to the pulse reflected from the acoustic discontinuity.
[0110]
【The invention's effect】
According to the first invention, driven by the transmission signal, the pulse is transmitted obliquely with respect to the surface of the measured object, and the echo for the pulse reflected by the acoustic discontinuity in the measured object is received. A sensor that scans the sensor over the object to be measured and outputs a spatial position of the sensor, and an acoustic signal based on an echo received by the sensor and a spatial position of the sensor. Generate an image of the discontinuity and the generated imageWhen the number of objects exhibiting an amplitude exceeding a predetermined threshold is 3 and satisfies the condition of being an omnidirectional acoustic discontinuity within the specific range in FIG. Is identified as an acoustic discontinuityIt is characterized by having signal processing means, so in a shorter time and lower cost than conventionalCan be identified as omnidirectional acoustic discontinuitiesThere is an effect that can be done.
[0111]
Also,Second inventionAccording to the above, the condition of the omnidirectional acoustic discontinuity is that the positional relationship of those exceeding the three thresholds is substantially equidistant, and is intermediate between those exceeding the three thresholds. Since there is a condition that a certain position exists near the bottom surface of the object to be measured, the same effect as described above can be obtained.
[0112]
According to the third invention,A sensor driven by a transmission signal, transmitting a pulse obliquely to the surface of the object to be measured, and receiving an echo for the pulse reflected by an acoustic discontinuity in the object to be measured; and An image of the acoustic discontinuity is generated on the basis of scanning means for scanning the object to be measured and outputting the spatial position of the sensor, echoes received by the sensor, and the spatial position of the sensor. When the number of objects exhibiting an amplitude exceeding a predetermined threshold is two within a specific range in the generated image and the condition of being a directional acoustic discontinuity is satisfied Since the signal processing means for determining that the directional acoustic discontinuity is provided, the directional acoustic discontinuity can be obtained in a shorter time and at a lower cost than in the past. Can be determined ThatThere is an effect.
[0113]
Also,4th inventionAccording to the above, the condition that the acoustic discontinuity of the directivity is a condition that one of the two exceeding the two thresholds is present near the bottom surface of the object to be measured. Since this is a characteristic, the same effect as described above is obtained.
[0114]
According to the fifth inventionSince the image is an image obtained by aperture synthetic signal processing, the same effect as described above can be obtained.
[0115]
Also,According to the sixth inventionSince the image is an image obtained by B-scope display, the same effect as described above can be obtained.
[0116]
According to the seventh inventionA transmission step of generating a transmission signal and outputting to the sensor, and propagating the pulse through the measured object by the sensor; and echoing the pulse reflected by an acoustic discontinuity in the measured object by the sensor Receiving step, moving step for moving the sensor to a predetermined location, inputting and storing the received echo, and inputting a spatial position of the sensor when the echo is received A storing step for storing, and the echo and the echo when the echo is receivedSensorWith spatial positionAcoustic discontinuityStatueGenerationAnd the statueIn the specific range in Fig. 3, the number of objects exhibiting an amplitude exceeding a predetermined threshold is three, and the condition of being an omnidirectional acoustic discontinuity is satisfied. When adding, it is determined that the omnidirectional acoustic discontinuity is presentSignal processing step, and in a shorter time and at a lower cost than conventional methods.Can be identified as omnidirectional acoustic discontinuitiesThere is an effect that can be done.
[0117]
Also,Eighth inventionAccording to the above, the condition of the omnidirectional acoustic discontinuity is that the positional relationship of those exceeding the three thresholds is substantially equidistant, and is intermediate between those exceeding the three thresholds. Since there is a condition that a certain position exists near the bottom surface of the object to be measured, the same effect as described above can be obtained.
[0118]
According to the ninth invention, a transmission step of generating a transmission signal and outputting it to a sensor and propagating a pulse in the measured object by the sensor, and an acoustic discontinuity in the measured object by the sensor A receiving step of receiving the reflected pulse as an echo, a moving step of moving the sensor to a predetermined location, and inputting and storing the received echo, and the sensor at the time of receiving the echo A storage step of inputting and storing a spatial position, and generating an image of an acoustic discontinuity using the echo and the spatial position of the sensor when the echo is received, and within a specific range in the image If the number of objects exhibiting an amplitude exceeding a predetermined threshold is 2 and the condition of being an acoustic discontinuity of directivity is satisfied, the directivity sound Because characterized in that it comprises a signal processing step of determining that the discontinuities, be judged in a short time and low cost compared to conventional an acoustic discontinuous portion of the directionalThere is an effect that can be done.
[0119]
Also,10th inventionAccording to the above, the condition that the acoustic discontinuity of the directivity is a condition that one of the two exceeding the two thresholds is present near the bottom surface of the object to be measured. Since this is a characteristic, the same effect as described above is obtained.
[0120]
Eleventh inventionAccording to the above, since the image is an image obtained by aperture synthesis signal processing, the same effect as described above can be obtained.
[0121]
Also,12th inventionAccording to the above, since the image is an image obtained by B scope display, the same effect as described above can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an ultrasonic flaw detector according to
FIG. 2 is a diagram showing an operation according to
FIG. 3 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 shows an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 12 shows an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 21 shows an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 25 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 26 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 27 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 28 is a view for explaining flaw classification according to
FIG. 29 is an experimental result showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 30 is an experimental result showing the operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 31 is an experimental result showing the operation according to
FIG. 32 is an experimental result showing the operation according to
FIG. 33 is a flowchart showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 34 is a diagram showing operations according to
FIG. 35 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 36 shows an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 37 shows an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 38 shows an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 39 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 40 is a diagram showing an operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 41 is a diagram showing a configuration of a conventional ultrasonic flaw detector.
FIG. 42 is a diagram showing the operation of a conventional ultrasonic flaw detector.
FIG. 43 is a diagram showing the operation of a conventional ultrasonic flaw detector.
FIG. 44 is a diagram showing the operation of a conventional ultrasonic flaw detector.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記センサにより前記被測定体の音響的不連続部によって反射された前記パルスをエコーとして受信する受信ステップと、
前記センサを所定の場所に移動させる移動ステップと、
前記受信されたエコーを入力して記憶するとともに、前記エコーを受信した際の前記センサの空間的位置を入力して記憶する記憶ステップと、
前記エコーと前記エコーを受信した際の前記センサの空間的位置を用いて前記音響的不連続部の像を生成し、前記音響的不連続部の像における特定の範囲内において、予め決められた閾値を越える振幅を示すものの数が3個であり、かつ、無指向性の音響的不連続部である条件を満足する場合には、前記無指向性の音響的不連続部であると判別する信号処理ステップと、
を含むことを特徴とする音響的不連続部の性状判定方法。A transmission step of generating a transmission signal and outputting it to a sensor, and propagating a pulse through the measured object by the sensor;
A receiving step of receiving, as an echo, the pulse reflected by the acoustic discontinuity of the object to be measured by the sensor;
A moving step of moving the previous SL sensors in place,
A step of inputting and storing the received echo, and a step of inputting and storing a spatial position of the sensor when the echo is received;
An image of the acoustic discontinuity is generated using the echo and a spatial position of the sensor when the echo is received , and is predetermined within a specific range in the image of the acoustic discontinuity . When the number of objects exhibiting an amplitude exceeding the threshold is 3 and the condition of being an omnidirectional acoustic discontinuity is satisfied, it is determined that the omnidirectional acoustic discontinuity is present. A signal processing step;
A method for determining the properties of acoustic discontinuities, comprising:
前記センサにより前記被測定体の音響的不連続部によって反射された前記パルスをエコーとして受信する受信ステップと、
前記センサを所定の場所に移動させる移動ステップと、
前記受信されたエコーを入力して記憶するとともに、前記エコーを受信した際の前記センサの空間的位置を入力して記憶する記憶ステップと、
前記エコーと前記エコーを受信した際の前記センサの空間的位置を用いて前記音響的不連続部の像を生成し、前記音響的不連続部の像における特定の範囲内において、予め決められた閾値を越える振幅を示すものの数が2個であり、かつ、指向性の音響的不連続部である条件を満足する場合には、前記指向性の音響的不連続部であると判別する信号処理ステップと、
を含むことを特徴とする音響的不連続部の性状判定方法。 Generating a transmission signal and outputs to the sensor, a transmission step of propagating in the measuring Teikarada a pulse by the sensor,
A reception step of receiving, as an echo, the pulse reflected by the acoustic discontinuity of the measurement object by the sensor;
A moving step of moving the sensor to a predetermined location;
A step of inputting and storing the received echo, and a step of inputting and storing a spatial position of the sensor when the echo is received;
An image of the acoustic discontinuity is generated using the echo and a spatial position of the sensor when the echo is received, and is predetermined within a specific range in the image of the acoustic discontinuity. When the number of objects exhibiting an amplitude exceeding the threshold is two and the condition of being a directional acoustic discontinuity is satisfied, signal processing for determining that the directional acoustic discontinuity is present Steps,
A method for determining the properties of acoustic discontinuities , comprising :
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