JP4088384B2 - 超音波探傷装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、精度よく、また、低コストにて被検体の良品および不良品を判断することができる超音波探傷装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図6は例えば特開平7−229880号公報に記載された従来の超音波探傷装置の構成を示す図、図7は図6に示した超音波探傷装置にて被検体を検出した検出位置を点にて示す上面図、図8は図6に示した超音波探傷装置にて検出された反射波の状態を示す波形図である。図6において、1は水槽、2はこの水槽1に満たされた水、3は水槽1の底面に固定された台、4は台3に可回転に支持された回転テーブル、5は回転テーブル4上に載置固定された被検体である。
【0003】
6は超音波探触子、7はこの超音波探触子6を上下可自在に支持する支持体、8は支持体7を支持する移動体、10は支持体7を左右方向に移動させるモータ、11は超音波探触子6を上下方向に移動させるモータ、12は回転テーブル4を回転させるモータ、13、14、15はそれぞれモータ10、11、12の可動量に比例したパルス出力するとともに、対応するモータ10、11、12を制御するエンコーダである。
【0004】
16はパルサ・レシーバであり、超音波探触子6にパルスを出力して超音波を発生させるとともに、超音波探触子6に入力した被検体5からの反射波を受信してこれを超音波データとして出力する。17はゲート回路ピークホールドであり、パルサ・レシーバ16から出力されたデータのうち任意のデータのみ通過させる回路である。
【0005】
18はA/D変換器であり、パルサ・レシーバ16から出力されるアナログ信号をディジタル信号に変換する。19はマイクロコンピュータを用いて構成される制御部であり、パルス発生部や、発生したパルスを分周する分周部等を備え、各モータ10、11、12の制御、パルサ・レシーバ16の制御、A/D変換器18の作動指令等、所用の制御、演算を行う。
【0006】
次に、上記のように構成された従来の超音波探傷装置の動作について説明する。まず、例えば、回転する被検体5の回転速度を一定とし、超音波探触子6のサンプリング時間を徐々に変化させる。そして、各モータ10、11、12を制御することにより、図7に示すように、被検体5上において、渦巻軌跡上でほぼ同一間隔にて各サンプリング位置を設定する。
【0007】
そして各サンプリング位置にて得られた信号を、例えば図8に示す。図8(a)は、パルサ・レシーバ16に入力される信号で、被検体5に欠陥がなくとも必ず得られる信号としては、超音波の送信開始信号Tと、超音波の被検体5の表面における表面反射波Sと、超音波の被検体5の裏面における裏面反射波Bとがある。また、この表面反射波Sと裏面反射波Bとの間には、被検体5の内部に存在する欠陥における欠陥反射波Fが得られる。
【0008】
図8(b)は、ゲート回路ピークホールド17にて、被検体5の欠陥に対応する欠陥反射波Fのみを抽出したものである。その方法としては、送信開始信号Tに同期して、時刻t1(表面反射波Sの立ち下がりの時刻)から時刻(t1+t2)(裏面反射波Bの立ち上がりの時刻)の間の、t2時間に存在するアナログ信号のみを出力する。図8(c)は、A/D変換器18にて、欠陥として判断される所定のしきい値Lより大きい信号を検出し、デジタル信号に成形したものである。
【0009】
このようにして、欠陥として判断される信号を、制御部19にてカウントし、そのカウント値が、規定値以内なら被検体5は良品と、規定値を越えていれば被検体5は不良品として判断する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
従来の超音波探傷装置は上記のように構成され、被検体5の良品および不良品を判断していた。しかし、被検体5が例えばセラミック等のポーラスな材質で形成されているような場合、表面反射波Sと裏面反射波Bとの間に検出される欠陥反射波Fが多く発生する。そのため、適当なしきい値Lを設定し、本来欠陥と見做す必要のある欠陥空洞と、そうでない空洞とを区別することが困難となり、検出の精度が低下するという問題点があった。
【0011】
この区別が困難となる原因と考えられる事項について、図9を用いて説明する。図9において、20は被検体5のポーラス空洞で、図示はしないが無数に被検体5内に存在するものとする。21および22は被検体5の欠陥空洞で、同様の大きさにてなり欠陥として判断するべきものとする。そしてこれらそれぞれの空洞に超音波が照射されると、欠陥反射波Fがそれぞれ得られる。
【0012】
よって、ポーラス部分20を欠陥として判断しないためには、ポーラス空洞20にて反射する反射波の波高値を除去する必要がある。そのため、ポーラス空洞20の超音波の照射される面積hから得られる欠陥反射波Fに相当するレベルの波高値が、しきい値以下となるように設定される必要がある。このようにしきい値を設定した場合、欠陥空洞22の超音波の照射される面積hは、ポーラス空洞20の超音波の照射される面積hより、大きいため、ポーラス空洞20の欠陥反射波Fより高いレベルを有する欠陥反射波Fが得られ、欠陥として検出される。
【0013】
しかし、欠陥部分21の超音波の照射される面積hは、ポーラス部分20の超音波の照射される面積hと、同様の大きさを有するため、ポーラス部分20と同様のレベルを有する欠陥反射波Fが得られることとなり、欠陥として検出されず、適切な欠陥のカウントを行うことができないという問題点があった。
【0014】
また、他の問題点としては、従来の超音波探傷装置は被検体5上における各サンプリング位置を渦巻軌跡上でほぼ同一間隔となるように設定しているため、超音波探触子6のサンプリング時間を徐々に変更させるか、超音波探触子6の移動速度を徐々に変更させるなどが必要となり装置の構造および制御が複雑になるという問題点があった。
【0015】
また、従来の超音波探傷装置は装置自体が正常に働いているか、また、被検体5が正常に設置されているか等の検出を行うことができないため、正確な検出が行われているか否かを判断することができないという問題点があった。
【0016】
この発明は上記のような問題点を解消するためなされたもので、精度に優れた欠陥検出を行うことができる超音波探傷装置を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る請求項1の超音波探傷装置は、超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容器と、容器内に水平に設置され、上面に被検体を載置し、伝達媒体内に浸漬されるステージと、伝達媒体内に設置され、被検体に伝達媒体を介して超音波を送信し、反射波を受信する超音波探触子とを備え、被検体の複数箇所において超音波探触子より超音波を送信して反射波を受信することにより被検体の状態を判断する超音波探傷装置において、
超音波が被検体の裏面にて反射する裏面反射波を検出する第1の検出手段と、裏面反射波の基準裏面反射波に対する減衰率が所定の率より小さい場合は良と、また、大きい場合は不良として検出する第1の欠陥検出手段と、
超音波が被検体内に存在する空洞にて反射する欠陥反射波を検出する第2の検出手段と、欠陥反射波の波高値が所定のしきい値より小さい場合は良と、また、所定のしきい値より大きい場合は不良として検出する第2の欠陥検出手段と、
被検体の内周領域部において超音波が被検体内に存在する空洞にて反射する欠陥反射波を検出し、被検体の内周領域部における欠陥反射波の所定のしきい値を、被検体の外周領域部における欠陥反射波のしきい値より高い値となる高しきい値として設定し、被検体の内周領域部における欠陥反射波の波高値が高しきい値より小さい場合は良と、また、高しきい値より大きい場合は不良として検出する第3の欠陥検出手段と、
超音波の被検体の裏面における照射領域の一部が欠けている外周領域部では、第2の欠陥検出手段の不良情報を、超音波の被検体の裏面における照射領域の全てが含まれている内周領域部では、第1の欠陥検出手段および第3の欠陥検出手段の不良情報を加えて被検体の良品および不良品を判断する判断手段とを備えたものである。
【0018】
また、この発明に係る請求項2の超音波探傷装置は、超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容器と、容器内に回転軸が水平面に対して垂直に設置され、上面にほぼ円板にて成る被検体を載置し、伝達媒体内に浸漬されるステージと、伝達媒体内に設置され、被検体に伝達媒体を介して超音波を送信し、反射波を検出することにより被検体の状態を判断する超音波探触子とを備えた超音波探傷装置において、
ステージを一定速度にて回転駆動させる第1の駆動手段と、超音波探触子を被検体の径方向に一定速度にて移動させる第2の駆動手段と、超音波探触子の超音波発信を一定時間毎に行わせるコントローラと、両駆動手段の情報により超音波探触子が被検体のいずれの位置上に存在するかを判断する位置判別手段と、被検体の最外周径と、位置判別手段にて判断された被検体における超音波探触子の検査位置に相当する径寸法との比にてなる重み付け係数を求め、反射波に重み付け係数を付加する計数値補正手段と、
超音波が被検体の裏面にて反射する裏面反射波を検出する第1の検出手段と、裏面反射 波の基準裏面反射波に対する減衰率が所定の率より小さい場合は良と、また、大きい場合は不良として検出した値に計数値補正手段より重み付け係数を付加されたもの検出する検出第1の欠陥検出手段と、
超音波が被検体内に存在する空洞にて反射する欠陥反射波を検出する第2の検出手段と、欠陥反射波の波高値が所定のしきい値より小さい場合は良と、また、所定のしきい値より大きい場合は不良として検出した値に計数値補正手段より重み付け係数を付加されたものを検出する第2の欠陥検出手段と、
被検体の内周領域部において超音波が被検体内に存在する空洞にて反射する欠陥反射波を検出し、被検体の内周領域部における欠陥反射波の所定のしきい値を、被検体の外周領域部における欠陥反射波のしきい値より高い値となる高しきい値として設定し、被検体の内周領域部における欠陥反射波の波高値が高しきい値より小さい場合は良と、また、高しきい値より大きい場合は不良として検出した値に計数値補正手段より重み付け係数を付加されたものを検出し第3の欠陥検出手段と、
超音波の被検体の裏面における照射領域の一部が欠けている外周領域部では、第2の欠陥検出手段の不良情報を、超音波の被検体の裏面における照射領域の全てが含まれている内周領域部では、第1の欠陥検出手段および第3の欠陥検出手段の不良情報を加えて被検体の良品および不良品を判断する判断手段とを備えたものである。
【0019】
また、この発明に係る請求項3の超音波探傷装置は、請求項1または請求項2に記載の超音波探傷装置において、第1の欠陥検出手段または/および第2の欠陥検出手段または/および第3の欠陥検出手段または/および欠陥検出手段の情報により、不良と判断された箇所の分布図を作成して表示する表示手段を備えたものである。
【0020】
また、この発明に係る請求項4の超音波探傷装置は、超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容器と、容器内に回転軸が水平面に対して垂直に設置され、上面にほぼ円板にて成る被検体を載置し、伝達媒体内に浸漬されるステージと、伝達媒体内に設置され、被検体に伝達媒体を介して超音波を送信し、反射波を検出することにより被検体の状態を判断する超音波探触子とを備えた超音波探傷装置において、
ステージを一定速度にて回転駆動させる第1の駆動手段と、超音波探触子を被検体の径方向に一定速度にて移動させる第2の駆動手段と、超音波探触子の超音波発信を一定時間毎に行わせるコントローラと、両駆動手段の情報により超音波探触子が被検体のいずれの位置上に存在するかを判断する位置判別手段と、被検体の最外周径と、位置判別手段にて判断された被検体における超音波探触子の検査位置に相当する径寸法との比にてなる重み付け係数を求め、反射波に重み付け係数を付加する計数値補正手段とを備えたものである。
【0021】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態について説明する。図1はこの発明の実施の形態1の超音波探傷装置の構成を示す図、図2および図3は被検体における外周領域部および内周領域部を説明するための図、図4は図1に示した超音波探傷装置の動作フローを示す図、図5は図1に示した超音波探傷装置における波形処理を説明するための図である。
【0022】
図1において、23は超音波を伝達することができる伝達媒体として、例えば水24が貯留された容器、25は容器23内に回転軸が水平面に対して垂直に設置され、上面に被検体26が載置されたステージで、水24に浸漬されるとともに回転駆動する。27は水24内に設置され、被検体26に水24を介して超音波を送信し、反射波を受信する超音波探触子、28は超音波探触子27を支持する支持体である。
【0023】
29はステージ25を回転駆動させる第1の駆動手段としての第1のモータで、一定速度にて回転させるものである。30は支持体28を左右方向すなわち被検体26の径方向に移動させる第2の駆動手段としての第2のモータで、一定速度にて移動させるものである。31は第2のモータ30のエンコーダ、33は超音波探触子27のコントローラとしてのパルサ・レシーバであり、超音波探触子27に一定時間毎にパルスを出力して超音波を発生させるとともに、超音波探触子27に入力した被検体26からの反射波を受信してこれを超音波データとして出力する。
【0024】
34は各反射波を検出するための反射波区別手段で、パルサ・レシーバ33から出力されたデータからの任意のデータのみ、例えば被検体26の表面反射波Sのデータ、被検体26の裏面反射波Bのデータ、および、被検体26の内部に存在する空洞にて反射する欠陥反射波Fのデータを検出する回路である。35はそれぞれの反射波より不良と判断する反射波を検出する欠陥検出手段である。
【0025】
36はマイクロコンピュータを用いて構成される制御部であり、パルサ・レシーバ33、各モータ29、30およびエンコーダ31の動作制御手段37と、動作制御手段37の情報より超音波探触子27が被検体26のいずれの位置上に存在するかを判断する位置判別手段38と、位置判別手段38にて判断された被検体における超音波探触子27の検査位置に相当する径寸法との比にてなる重み付け係数を求め、超音波探触子27にて検出された反射波に重み付け係数を付加する計数値補正手段39と、欠陥検出手段35の情報により被検体26の良品および不良品の判断を行う判断手段40とを備える。
【0026】
次に、上記のように構成された実施の形態1の超音波探傷装置の動作について説明する。まず、被検体26上の各サンプリング位置について説明する。被検体26の載置されているステージ25を一定の回転速度にて、第1のモータ29にて回転させ、超音波探触子27を第2のモータ30にて、被検体26の径方向に一定速度で動作させ、パルサ・レシーバ33にて超音波探触子27から一定時間毎に超音波を発振させて行う。よって、被検体26上における各サンプリング位置は、従来のようにサンプリング位置が等間隔とはならず、渦巻軌跡上で外周側が広い間隔で、内周に向かうほど狭い間隔にてサンプリングされることとなる。
【0027】
このように、等間隔にてサンプリングを実施していないので、それぞれの箇所における、検出値を等価的に判断するために、各検出値に重み付け係数を付加する必要がある。この重み付け係数とは、被検体26の最外周径と、位置判別手段38にて判断された被検体26における超音波探触子27の検査位置に相当する径寸法との比(下記、式(1)にて示す)にてなる。
【0028】
最外周の検査ピッチPoは、
Po=2πRo/Tp
半径Di位置における検査ピッチPiは、
Pi=2πRi/Tp
重み付け係数Kiは検査ピッチPoと検査ピッチPiとの比に相当する。
Ki=Pi/Po=(2πRi/Tp)/(2πRo/Tp)
=Ro/Ri・・・(1)
Ro:被検体26の半径
Ri:超音波探触子27の検査位置に相当する半径
Tp:送信時間間隔
【0029】
よって、各サンプリング位置から得られた反射波の値に重み付け係数Kiを付加することにより、被検体26上における各サンプリング位置は、従来のようにサンプリング位置が等間隔とはならなくても、等間隔にてサンプリングを行ったと同様の評価を得ることができる。以下、実際に得られた反射波からの欠陥検出方法について説明する。ここで、反射波としては、被検体26の表面からの反射波を表面反射波Sと、被検体26の裏面からの反射波を裏面反射波Bと、被検体26内に存在する空洞にて反射する反射波を欠陥反射波Fとして説明する。
【0030】
まず、従来の場合にて示した図9の、欠陥部分21における欠陥反射波Fはポーラス空洞20の欠陥反射波Fとの波高値とほぼ同様となり、その差はほとんどなく、欠陥反射波Fにより、欠陥空洞21を検出することは困難である。そこでここでは、欠陥空洞21の箇所における、裏面反射波Bに注目する。欠陥空洞21の箇所における裏面反射波Bは、欠陥空洞21にて減衰するため、ポーラス空洞20の箇所における裏面反射波Bの減衰率より、大きく減衰していることがわかった。
【0031】
よって、裏面反射波Bを利用し、その値が基準となる基準裏面反射波(例えば、欠陥の存在しない部分における裏面反射波をあらかじめ測定しておく)と比較してどのくらい減衰しているかを求め、その減衰率が所定のしきい値L(例えば、被検体26におけるポーラス部分の分布を参考に、決定されるような値)を越えている場合は、欠陥ありと、そうでない場合は欠陥なしと判断するようにした。このように欠陥を検出すれば、欠陥空洞21は欠陥として検出され、ポーラス空洞20は欠陥として検出されない。
【0032】
しかし、このように裏面反射波Bにて検出することができるのは厳密に言えば、図2の被検体26の上面図に示すような、被検体26の内周領域部26aのみとなり、外周領域部26bはこの裏面反射波Bによる欠陥検出を行うことは難しい。このことについて、図3を用いて説明する。まず、超音波を送信すると、超音波は広がりを有する。よって、図3に示すように、超音波探触子27aが被検体26の端部位置に存在する場合、超音波の被検体26の裏面における照射領域41の一部は欠ける。このような、部分は欠陥の有無にかかわらず、始めから、裏面反射波Bの一部が反射せず、裏面反射波Bは大きく減衰することとなる。
【0033】
このため、超音波の被検体26の裏面における照射領域41の一部が欠ける外周領域部26bにおいては、裏面反射波Bの減衰率にて欠陥を検出することは困難である。よって、外周領域部26bでは、欠陥反射波Fにて欠陥を検出するという従来の方法を用いることとする。そして、超音波探触子27bのような位置の場合は、すなわち、超音波の被検体26の裏面における照射領域41の全てが含まれている内周領域部26aにおいては、欠陥が存在しない場合は裏面反射波Bの全てが反射されるため、上記に示した裏面反射波Bにて欠陥を検出することができる。なお、焦点型の超音波探触子を用いたとしても、上記場合と同様に、各領域を設定することができる。
【0034】
また、他の欠陥検出方法について説明する。まず、被検体26に欠陥がなくとも必ず得られる反射波として、表面反射波Sと、裏面反射波Bとがある。これらの、表面反射波Sの検出時刻と、裏面反射波Bの検出時刻との時間差tを検出する時間差検出手段にて検出し、この時間差が所定の範囲内に入っていれば良と、所定の範囲から外れていれば不良と検出する欠陥を検出する方法がある。
【0035】
この表面反射波Sと、裏面反射波Bとの時間差は、すなわち、被検体26の厚みを測定していることになる。よって、被検体26の厚みの規定範囲にて、その時間差の所定の範囲は決定される。そして、その範囲から外れている箇所は欠陥箇所として検出することができる。
【0036】
また、他に、被検体26に欠陥がなくとも必ず得られる反射波の表面反射波Sを検出する際に、その表面反射波Sの波高値が所定のしきい値Lより小さい場合、装置動作不良として判断する装置不良判断手段を備えるようにし、被検体26が正常にステージ25上に設置されていない場合や、超音波探触子27の不良や、他の様々な原因による装置不良として判断すると、被検体26の良不良の判断を不用意に行うことがなくなる。
【0037】
次に、上記の各方法を、図4に示した動作フロー図および図5の波形図に基づいて説明する。まず、パルサ・レシーバ33にて得られた反射波(図5(a))は、反射波区別手段34の表面エコー検出ゲート34a、欠陥エコー検出ゲート34b、および、裏面エコー検出ゲート34cで、表面反射波S(図5(b))、欠陥反射波F(図5(d))、裏面反射波B(図5(f))にそれぞれ検出される。
【0038】
次に、欠陥検出手段35にて、表面反射波Sの所定のしきい値Lを設定し(図4のステップS1)、表面反射波Sの波高値がしきい値Lより大きいか否かを装置不良判断手段35aにて判断して、大きい場合は第1のゲート43へ、小さい場合は装置動作不良として、装置不良警告手段44に出力し、装置不良を外部に知らせる。
【0039】
また、欠陥反射波Fの所定のしきい値Lを設定し(図4のステップS2)、欠陥反射波Fの波高値がしきい値Lより大きいか否かを第2の欠陥検出手段35bにて検出し、大きい場合には第2のゲート45へ、小さい場合は第1のゲート43へ信号を出力する。また、裏面反射波Bの所定の減衰率Lを設定し(図4のステップS3)、裏面反射波Bの減衰率が減衰率Lより大きいか否かを第1の欠陥検出手段35cにて検出し、小さい場合には第3のゲート46へ、大きい場合には第1のゲート43へ信号を出力する。
【0040】
また、表面反射波Sの検出時刻と、裏面反射波Bの検出時刻との時間差tを、時間差検出手段35dにて検出し、その時間差tが所定の範囲内の例えば、Tより大きくTより小さい範囲に入るか否かを欠陥検出手段35eにて検出し、範囲内であれば第1のゲート43へ、範囲から外れていれば不良としてカウントする。
【0041】
そして、位置判別手段38の情報により、超音波探触子27の検査位置が被検体26の外周領域部26bか否かを検出し(図4のステップS4)、外周領域部26bならば、第2のゲート45の信号を、外周領域部26bでなく内周領域部26aならば、第3のゲート46の信号を、出力してカウントする。次に、位置判別手段38の情報より、超音波探触子27の検査位置における重み付け係数Kiを求める(図4のステップS5)。
【0042】
次に、計数値補正手段39にて、各カウント値に、それぞれ重み付け係数Kiを付加する(図4のステップS6、S7、S8)。そして、判断手段40にて、その値N、N、Nが被検体26を良品として判断するための値n、n、nより大きいか否かを判断し(図4のステップS9、S10、S11)、小さい場合は第4のゲート47へ、大きい場合は不良品判断48として判断される。そして、第1および第4のゲート43、47では、入力されるべき全ての信号が入力されると、良品判断49として判断される。
【0043】
上記のように構成された実施の形態1では、被検体26の欠陥検出を、裏面反射波Bにて検出するようにしたので、良品および不良品を精度よく検出することができる。さらに、表面反射波Sと裏面反射波Bとの時間差により検出される被検体26の厚み欠陥を、また、被検体26の外周領域部26bにおいては欠陥反射波Fにて検出される洞欠陥をそれぞれ検出できるため、さらに精度に優れた検出を行うことができる。
【0044】
また、被検体26の回転速度、超音波探触子27の超音波発振時間間隔および超音波探触子27の被検体26の径方向における移動速度をすべて一定にし、各検出値に重み付け係数を付加するようにして、被検体26の検査位置を等間隔に行った場合と、同程度に評価を行うことができる。よって、駆動手段が少なくてすみ、それにともなう制御が少なくてすむため、低コストにて超音波探傷装置を製作することができ、ひいては低コストにて被検体26の評価を行うことができる。
【0045】
また、装置不良を被検体26の表面反射波Sにて判断することができるため、装置不良のような場合、無用な被検体26の検出を行うことがなく検出を行うことができる。
【0046】
尚、上記実施の形態1においては、超音波探触子27の検出位置を、等間隔にて行わない例を示し、それを補うために、検出値に重み付け係数Kiを付加する例を示したが、これに限られることはなく、従来のように超音波探触子27の検出位置を等間隔にて行うようにしてカウントし、被検体26の良品および不良品を判断するようにしてもよく、その場合は検出値に重み付け係数を付加する必要はない。
【0047】
また、上記実施の形態1においては、被検体26の内周領域部26aと、外周領域部26bとを区別して判断する例を示したが、これに限られることはなく、例えば、被検体26の外周領域部26bを判断する必要がないような場合などは、上記示した内周領域部26aの裏面反射波Bのみの判断にて行うことができる。
【0048】
また、上記実施の形態1においては、被検体26の厚みの判断を、空洞欠陥の判断に付加して、被検体26の良品および不良品の判断する例を示したが、これに限られることはなく、被検体26の種類によっては、被検体26の厚みのみにて、被検体26の良品および不良品の判断をするようにしてもよく、また、逆に、空洞欠陥のみにて、被検体26の良品および不良品の判断をするようにしてもよい。
【0049】
また、上記の実施の形態1においては、内周領域部26aにおける空洞欠陥を、裏面反射波Bのみにて判断するようにしたが、これに限られることはなく、この判断に追加して、欠陥反射波Fにて欠陥を検出する手段を追加することもできる。このように、内周領域部26aで、欠陥反射波Fを利用する場合、欠陥反射波Fの所定のしきい値を、外周領域部26bの欠陥反射波のしきい値Lより高い値の高しきい値Lf1に設定することができる。
【0050】
これは、外周領域部26bではポーラス部分を検出しないとする、余裕の少ない値にてしきい値Lを設定する必要があるのに対し、内周領域部26aの欠陥反射波Fでは、ポーラス部分と大きく異なる大きな欠陥のみ、例えば、図9の欠陥空洞22のようなもののみ検出することができればよいため、しきい値Lより高い高しきい値Lf1というように、余裕をもったしきい値を設定することができ、確実に欠陥のみを検出することができる。
【0051】
実施の形態2.
上記実施の形態1では、被検体の良品および不良品を欠陥のカウント値にて判断するようにしたが、これに限られることはなく、例えば、不良と判断された箇所の分布図を作成して表示する表示手段を備えるようにし、作業者がその表示により経験的にあるいは画像処理技術を利用して判断してもよい。また、この表示においては、不良とするしきい値のレベルを複数個設け、レベル毎に色分けして表示するようにしてもよい。
【0052】
【発明の効果】
この発明に係る請求項1の超音波探傷装置は、超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容器と、容器内に水平に設置され、上面に被検体を載置し、伝達媒体内に浸漬されるステージと、伝達媒体内に設置され、被検体に伝達媒体を介して超音波を送信し、反射波を受信する超音波探触子とを備え、被検体の複数箇所において超音波探触子より超音波を送信して反射波を受信することにより被検体の状態を判断する超音波探傷装置において、
超音波が被検体の裏面にて反射する裏面反射波を検出する第1の検出手段と、裏面反射波の基準裏面反射波に対する減衰率が所定の率より小さい場合は良と、また、大きい場合は不良として検出する第1の欠陥検出手段と、
超音波が被検体内に存在する空洞にて反射する欠陥反射波を検出する第2の検出手段と、欠陥反射波の波高値が所定のしきい値より小さい場合は良と、また、所定のしきい値より大きい場合は不良として検出する第2の欠陥検出手段と、
被検体の内周領域部において超音波が被検体内に存在する空洞にて反射する欠陥反射波を検出し、被検体の内周領域部における欠陥反射波の所定のしきい値を、被検体の外周領域部における欠陥反射波のしきい値より高い値となる高しきい値として設定し、被検体の内周領域部における欠陥反射波の波高値が高しきい値より小さい場合は良と、また、高しきい値より大きい場合は不良として検出する第3の欠陥検出手段と、
超音波の被検体の裏面における照射領域の一部が欠けている外周領域部では、第2の欠陥検出手段の不良情報を、超音波の被検体の裏面における照射領域の全てが含まれている内周領域部では、第1の欠陥検出手段および第3の欠陥検出手段の不良情報を加えて被検体の良品および不良品を判断する判断手段とを備えたので、確実に精度よく欠陥を検出することができる超音波探傷装置を提供することが可能となる。
【0053】
また、この発明に係る請求項2の超音波探傷装置は、超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容器と、容器内に回転軸が水平面に対して垂直に設置され、上面にほぼ円板にて成る被検体を載置し、伝達媒体内に浸漬されるステージと、伝達媒体内に設置され、被検体に伝達媒体を介して超音波を送信し、反射波を検出することにより被検体の状態を判断する超音波探触子とを備えた超音波探傷装置において、
ステージを一定速度にて回転駆動させる第1の駆動手段と、超音波探触子を被検体の径方向に一定速度にて移動させる第2の駆動手段と、超音波探触子の超音波発信を一定時間毎に行わせるコントローラと、両駆動手段の情報により超音波探触子が被検体のいずれの位置上に存在するかを判断する位置判別手段と、被検体の最外周径と、位置判別手段にて判断された被検体における超音波探触子の検査位置に相当する径寸法との比にてなる重み付け係数を求め、反射波に重み付け係数を付加する計数値補正手段と、
超音波が被検体の裏面にて反射する裏面反射波を検出する第1の検出手段と、裏面反射波の基準裏面反射波に対する減衰率が所定の率より小さい場合は良と、また、大きい場合は不良として検出した値に計数値補正手段より重み付け係数を付加されたもの検出する第1の欠陥検出手段と、
超音波が被検体内に存在する空洞にて反射する欠陥反射波を検出する第2の検出手段と、欠陥反射波の波高値が所定のしきい値より小さい場合は良と、また、所定のしきい値より大きい場合は不良として検出した値に計数値補正手段より重み付け係数を付加されたもの検出する第2の欠陥検出手段と、
被検体の内周領域部において超音波が被検体内に存在する空洞にて反射する欠陥反射波を検出し、被検体の内周領域部における欠陥反射波の所定のしきい値を、被検体の外周領域部における欠陥反射波のしきい値より高い値となる高しきい値として設定し、被検体の内周領域部における欠陥反射波の波高値が高しきい値より小さい場合は良と、また、高しきい値より大きい場合は不良として検出した値に計数値補正手段より重み付け係数を付加されたもの第3の欠陥検出手段と、
超音波の被検体の裏面における照射領域の一部が欠けている外周領域部では、第2の欠陥検出手段の不良情報を、超音波の被検体の裏面における照射領域の全てが含まれている内周領域部では、第1の欠陥検出手段および第3の欠陥検出手段の不良情報を加えて被検体の良品および不良品を判断する判断手段とを備えたので、確実に精度よく欠陥を検出することができる超音波探傷装置を提供することが可能となる。
【0054】
また、この発明に係る請求項3の超音波探傷装置は、請求項1または請求項2に記載の超音波探傷装置において、第1の欠陥検出手段または/および第2の欠陥検出手段または /および第3の欠陥検出手段または/および欠陥検出手段の情報により、不良と判断された箇所の分布図を作成して表示する表示手段を備えたので、欠陥の分布を確認することができる超音波探傷装置を提供することが可能となる。
【0055】
また、この発明に係る請求項4の超音波探傷装置は、超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容器と、容器内に回転軸が水平面に対して垂直に設置され、上面にほぼ円板にて成る被検体を載置し、伝達媒体内に浸漬されるステージと、伝達媒体内に設置され、被検体に伝達媒体を介して超音波を送信し、反射波を検出することにより被検体の状態を判断する超音波探触子とを備えた超音波探傷装置において、
ステージを一定速度にて回転駆動させる第1の駆動手段と、超音波探触子を被検体の径方向に一定速度にて移動させる第2の駆動手段と、超音波探触子の超音波発信を一定時間毎に行わせるコントローラと、両駆動手段の情報により超音波探触子が被検体のいずれの位置上に存在するかを判断する位置判別手段と、被検体の最外周径と、位置判別手段にて判断された被検体における超音波探触子の検査位置に相当する径寸法との比にてなる重み付け係数を求め、反射波に重み付け係数を付加する計数値補正手段とを備えたので、低コストにて被検体の欠陥を検出することができる超音波探傷装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による超音波探傷装置の構成を示す図である。
【図2】 被検体の内周領域部および外周領域部を示す上面図である。
【図3】 被検体の内周領域部および外周領域部を説明するための断面図である。
【図4】 図1に示した超音波探傷装置の動作を説明するための図である。
【図5】 図1に示した超音波探傷装置の動作を説明する波形図である。
【図6】 従来の超音波探傷装置の構成を示す図である。
【図7】 図6に示した超音波探傷装置の被検体上における検査位置を示した図である。
【図8】 図6に示した超音波探傷装置の動作を説明する波形図である。
【図9】 従来の超音波探傷装置における問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
23 容器、24 水、25 ステージ、26 被検体、
26a 内周領域部、26b 外周領域部、
27,27a,27b 超音波探触子、28 支持体、29 第1のモータ、
30 第2のモータ、31 エンコーダ、33 パルサ・レシーバ、
34 反射波区別手段、34a 表面エコー検出ゲート、
34b 欠陥エコー検出ゲート、34c 裏面エコー検出ゲート、
35 欠陥検出手段、35a 装置欠陥判断手段、
35b 第2の欠陥検出手段、35c 第1の欠陥検出手段、
35d 時間差検出手段、35e 欠陥検出手段、36 制御部、
37 動作制御手段、38 位置判別手段、39 計数値補正手段、
40 判断手段、41,42 照射領域、43 第1のゲート、
44 装置不良警告手段、45 第2のゲート、46 第3のゲート、
47 第4のゲート、48 不良品判断、49 良品判断。

Claims (4)

  1. 超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容器と、上記容器内に水平に設置され、上面に被検体を載置し、上記伝達媒体内に浸漬されるステージと、上記伝達媒体内に設置され、上記被検体に上記伝達媒体を介して超音波を送信し、反射波を受信する超音波探触子とを備え、上記被検体の複数箇所において上記超音波探触子より超音波を送信して反射波を受信することにより上記被検体の状態を判断する超音波探傷装置において、
    上記超音波が上記被検体の裏面にて反射する裏面反射波を検出する第1の検出手段と、上記裏面反射波の基準裏面反射波に対する減衰率が所定の率より小さい場合は良と、また、大きい場合は不良として検出する第1の欠陥検出手段と、
    上記超音波が被検体内に存在する空洞にて反射する欠陥反射波を検出する第2の検出手段と、上記欠陥反射波の波高値が所定のしきい値より小さい場合は良と、また、所定のしきい値より大きい場合は不良として検出する第2の欠陥検出手段と、
    上記被検体の内周領域部において上記超音波が被検体内に存在する空洞にて反射する欠陥反射波を検出し、上記被検体の内周領域部における欠陥反射波の所定のしきい値を、上記被検体の外周領域部における欠陥反射波のしきい値より高い値となる高しきい値として設定し、上記被検体の内周領域部における欠陥反射波の波高値が上記高しきい値より小さい場合は良と、また、上記高しきい値より大きい場合は不良として検出する第3の欠陥検出手段と、
    上記超音波の上記被検体の裏面における照射領域の一部が欠けている外周領域部では、上記第2の欠陥検出手段の不良情報を、上記超音波の上記被検体の裏面における照射領域の全てが含まれている内周領域部では、第1の欠陥検出手段および第3の欠陥検出手段の不良情報を加えて上記被検体の良品および不良品を判断する上記判断手段とを備えたこと特徴とする超音波探傷装置。
  2. 超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容器と、上記容器内に回転軸が水平面に対して垂直に設置され、上面にほぼ円板にて成る被検体を載置し、上記伝達媒体内に浸漬されるステージと、上記伝達媒体内に設置され、上記被検体に上記伝達媒体を介して超音波を送信し、反射波を検出することにより上記被検体の状態を判断する超音波探触子とを備えた超音波探傷装置において、
    上記ステージを一定速度にて回転駆動させる第1の駆動手段と、上記超音波探触子を上記被検体の径方向に一定速度にて移動させる第2の駆動手段と、上記超音波探触子の超音波発信を一定時間毎に行わせるコントローラと、上記両駆動手段の情報により上記超音波探触子が上記被検体のいずれの位置上に存在するかを判断する位置判別手段と、上記被検体の最外周径と、上記位置判別手段にて判断された上記被検体における上記超音波探触子の検査位置に相当する径寸法との比にてなる重み付け係数を求め、上記反射波に上記重み付け係数を付加する計数値補正手段と、
    上記超音波が上記被検体の裏面にて反射する裏面反射波を検出する第1の検出手段と、上記裏面反射波の基準裏面反射波に対する減衰率が所定の率より小さい場合は良と、また、大きい場合は不良として検出した値に上記計数値補正手段より上記重み付け係数を付加されたもの検出する第1の欠陥検出手段と、
    上記超音波が被検体内に存在する空洞にて反射する欠陥反射波を検出する第2の検出手段と、上記欠陥反射波の波高値が所定のしきい値より小さい場合は良と、また、所定のしきい値より大きい場合は不良として検出した値に上記計数値補正手段より上記重み付け係数を付加されたもの検出する第2の欠陥検出手段と、
    上記被検体の内周領域部において上記超音波が被検体内に存在する空洞にて反射する欠陥反射波を検出し、上記被検体の内周領域部における欠陥反射波の所定のしきい値を、上記被検体の外周領域部における欠陥反射波のしきい値より高い値となる高しきい値として設定し、上記被検体の内周領域部における欠陥反射波の波高値が上記高しきい値より小さ い場合は良と、また、上記高しきい値より大きい場合は不良として検出した値に上記計数値補正手段より上記重み付け係数を付加されたもの検出する第3の欠陥検出手段と、
    上記超音波の上記被検体の裏面における照射領域の一部が欠けている外周領域部では、上記第2の欠陥検出手段の不良情報を、上記超音波の上記被検体の裏面における照射領域の全てが含まれている内周領域部では、上記第1の欠陥検出手段および上記第3の欠陥検出手段の不良情報を加えて上記被検体の良品および不良品を判断する上記判断手段とを備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の超音波探傷装置において、第1の欠陥検出手段または/および第2の欠陥検出手段または/および第3の欠陥検出手段または/および欠陥検出手段の情報により、不良と判断された箇所の分布図を作成して表示する表示手段を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
  4. 超音波が伝達可能な伝達媒体が貯留された容器と、上記容器内に回転軸が水平面に対して垂直に設置され、上面にほぼ円板にて成る被検体を載置し、上記伝達媒体内に浸漬されるステージと、上記伝達媒体内に設置され、上記被検体に上記伝達媒体を介して超音波を送信し、反射波を検出することにより上記被検体の状態を判断する超音波探触子とを備えた超音波探傷装置において、
    上記ステージを一定速度にて回転駆動させる第1の駆動手段と、上記超音波探触子を上記被検体の径方向に一定速度にて移動させる第2の駆動手段と、上記超音波探触子の超音波発信を一定時間毎に行わせるコントローラと、上記両駆動手段の情報により上記超音波探触子が上記被検体のいずれの位置上に存在するかを判断する位置判別手段と、上記被検体の最外周径と、上記位置判別手段にて判断された上記被検体における上記超音波探触子の検査位置に相当する径寸法との比にてなる重み付け係数を求め、上記反射波に上記重み付け係数を付加する計数値補正手段とを備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
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