JP4183366B2

JP4183366B2 - Phased array ultrasonic flaw detector

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Publication number: JP4183366B2
Application number: JP2000119293A
Authority: JP
Inventors: 精一川浪; 章浩切東; 五輪男竹内; 正剛東
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2000-04-20
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2020-04-20
Also published as: JP2001305115A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種プラント等の容器や配管の非破壊検査に用いられるフェーズドアレイ式超音波探傷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフェーズドアレイ方式超音波探触子の各振動子は探触子枠体に対して固定されており、被検体中のターゲットに超音波ビームを集束することができず、傷の検出性能が低かった。これを改善するために、各振動子が探触子枠体に固定されたフェーズドアレイ超音波探傷探触子を用いる超音波探傷装置で、夫々の振動子から発せられる超音波ビームを被検体のターゲットに集束させる方式のものが特開平１０−３１８９８９及び特開平１０−３１８９９０に開示されている。これらは電磁超音波探触子を用いるもので、原理及び構成を図１０乃至図１４に示す。
【０００３】
図１０は電磁超音波探触子の原理を示す図、図１１、１２は斜角電磁超音波探触子の原理を示す図、図１３はアレイ式電磁超音波探触子の各エレメント(振動子)の配置の例を示す図、図１４はアレイ式電磁超音波探傷装置の例を示す図である。電磁超音波探触子は導電性検体の非破壊検査に用いられる超音波探触子の一種で、その原理は、図１０に示す如く、永久磁石もしくは電磁石からなる磁石１０６から発生する磁束Ｂと、導電性の被検体１１２の表面に生じた渦電流Ｊとの相互作用により生じるローレンツ力Ｆを振動源として超音波Ｕを発生し、受信についてはその逆の過程で受信した超音波を電気信号に変換する。
【０００４】
電磁超音波探触子において、導電性被検体の表面に渦電流を生じさせる手段としては、磁石１０６と被検体１１２の表面に近接して置かれたコイル１０７にパルス状の高周波電流Ｉを流し渦電流Ｊを誘発する方法がよく知られている。そして、電磁超音波探触子は、磁石の磁極やコイルの構成によりＳＨ波と呼ばれる振動モードの超音波を発生することができる。図１２に示される如く、磁石セグメント１０６を多数組合せ、夫々の磁石セグメント１０６と被検体１１２の間にコイル１０７を配設し、該コイル１０７にパルス状高周波電流を流すことにより、一定の周期で磁界方向が変化する周期磁界が発生する。
【０００５】
前記磁石セグメント１０６は磁極が交互に逆にして並べられているので、隣合うセグメントに対応する被検体表面からは位相が１８０°ずれた超音波が発信される。該各磁石セグメント１０６に対応する被検体表面から発信される超音波の屈折角θは下に示す式１から求められる。
Ｗ・ｓｉｎθ＝λ／２＝Ｓｖ／ｆ／２ …（１）
ここに、Ｗは磁石の幅、λは超音波の波長、Ｓｖは被検体中での超音波の音速、ｆは周波数である。
したがって、Ｗ及び／或はｆを変えることによりθを変えることができる。
【０００６】
前記特開平１０−３１８９８９ではＷを変えることにより、特開平１０−３１８９９０ではｆを変えることによりθを変えて前記各点から発信される超音波を被検体中のターゲットに集束させている。そして、図１３には、４エレメントのアレイ式電磁超音波探触子における各エレメントの配置の例が示され、送信側と受信側の各エレメントはその中心が被検体上面からみて角度αで交叉する直線上にあるように配設されている。
【０００７】
図１４はアレイ式電磁超音波探傷装置の回路構成の例をしめす。各エレメント(振動子)ａ、ｂ、ｃ、ｄにより発生される超音波ビームの周波数を変えて各超音波ビームを被検体中のターゲットに集束させるとともに、各超音波ビームが同時にターゲットに到着するように、超音波発信点からターゲットまでの距離に応じて発信時期を変えるディレイ回路が備えられている。各エレメント(振動子)の位置は固定されており、各エレメント(振動子)の周波数と遅延時間はそれぞれ組としてターゲットの位置に応じて変えられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来技術では、超音波探触子は被検体の探傷面が平面の場合は有効であるが、探傷面が局面をなす場合は各振動子によって発信される超音波の発信点が平面上ではなくなるので、発信点が平面からずれた分だけ各超音波ビームをターゲットに集束させるための各振動子に対する所要遅延時間や所要周波数の設定に誤差が生じ、各超音波ビームがターゲットに集束しない問題がある。本発明は、上記問題点に鑑み、被検体の探傷面が複雑な曲面をなす場合でも超音波ビームを被検体中のターゲットに集束させることが可能なフェーズドアレイ式超音波探傷装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、複数個の振動子を列状に並べてなるフェーズドアレイ超音波探傷プローブを用いるフェーズドアレイ式超音波探傷装置において、
前記夫々の振動子を前記プローブに弾性体を介して前記夫々の振動子が曲面をなす探傷面に接触できるように１軸方向に移動可能に支持するとともに、
前記夫々の振動子の基準位置からの移動量を検出して該移動量に応じた出力信号を発信する検出器を備えたことを特徴とする。
【００１０】
かかる発明は、被検体の探傷面がｘ方向に対してｚ座標が変るが、ｙ方向に対してはｚ座標が一定な曲面である場合に適用できるもので、プローブ内でｘ方向に１列に並べられた各振動子が夫々弾性体によってｚ方向に移動可能に支持されているので、前記各振動子は探傷面に追随してｚ方向に移動し、各振動子のｚ方向基準位置からのｚ方向移動量は前記プローブ内の検出手段によって検出して前記移動量に応じた信号に変換して出力される。
【００１１】
請求項２記載の発明は、複数個の振動子を行列状に並べてなるフェーズドアレイ超音波探傷プローブを用いるフェーズドアレイ式超音波探傷装置において、
前記各振動子を前記プローブに弾性体を介して前記各振動子が曲面をなす探傷面に接触できるように１軸方向に移動可能に支持するとともに、
前記各振動子の基準位置からの移動量を検出して該移動量に応じた出力信号を発信する検出器を備えたことを特徴とする。
【００１２】
かかる発明は、被検体の探傷面が、たとえば円筒面のように、探傷面上のｚ座標がｘ方向に対しては変らずｙ方向に対して変る曲面や、或は球面のように、探傷面上のｚ座標がｘ方向とｙ方向に対して変化する曲面である場合に適用できるもので、振動子が探傷プローブ内にマトリックス状に、即ち行と列をなして配置され、夫々の振動子は弾性体を介してｚ方向に移動可能に支持されているので、前記各振動子は探傷面に追随してｚ方向に移動し、各振動子のｚ方向基準位置からのｚ方向移動量は前記プローブ内の検出手段によって検出して前記移動量に応じた信号に変換して出力される。
【００１３】
請求項３記載の発明は、前記各振動子が曲面をなす探傷面に接して前記各振動子の基準位置からの移動量が異なる場合でも、前記各振動子から被検体内のターゲットまでの距離を計算し、前記各振動子によって発せられる超音波ビームを同時に前記ターゲットに到達させるための前記各振動子に対する所要遅延時間を求める演算回路を備えたことを特徴とする。
【００１４】
かかる発明によれば、前記夫々の振動子のｚ方向基準位置からのｚ方向移動量と被検体内のターゲットの位置を入力して前記各振動子から被検体中のターゲットまでの距離が計算され、前記各振動子により発信された超音波ビームが同時に前記ターゲットに到着するように前記距離に応じた発信時期、即ち遅延時間が演算される演算回路を有するので、前記夫々の振動子による夫々の超音波ビームの発信時期を前記遅延時間だけずらして発信することにより、該夫々の超音波ビームを同時に前記ターゲットに到達させることができる。
【００１５】
請求項４記載の発明は、前記各振動子が曲面をなす探傷面に接して前記各振動子の基準位置からの移動量が異なる場合でも、前記各振動子から被検体中のターゲットに至る超音波ビームの所要屈折角を計算して前記各振動子によって発せられる超音波ビームを被検体のターゲットに集束させるための前記各振動子駆動周波数を計算するとともに、前記各振動子から前記ターゲットまでの距離を計算して前記各振動子によって発せられる超音波ビームを同時に前記ターゲットに到達させるための前記各振動子に対する所要遅延時間を計算する演算回路を備えたことを特徴とする。
【００１６】
かかる発明によれば、前記夫々の振動子のｚ方向基準位置からのｚ方向移動量と被検体中のターゲットの位置座標を入力し、前記各振動子により発信される超音波ビームが被検体中のターゲットに至る経路の傾斜角を計算して前記各振動子により発信される超音波ビームが前記ターゲットに集束するための前記各振動子駆動周波数が計算され、前記各振動子から前記ターゲットまでの距離を計算して前記各振動子から発信される超音波ビームが同時に前記ターゲットに到達するための前記各振動子による超音波発信時期、即ち遅延時間が計算される演算回路を有するので、前記ターゲットの位置に応じて前記演算回路で求められた前記夫々の振動子に対する周波数及び遅延時間で該夫々の振動子を駆動することにより、超音波ビームをターゲットに集束させ、同時に到達させることができる。
【００１７】
請求項５記載の発明は、探傷面形状、屈折、反射、モード変換等の伝播特性、及び音源位置を入力してコンピュータ上でシュミレーションを行ない、前記音源からの音波の各振動子への到達時間を計算して前記各振動子に対する所要遅延時間を求め、該遅延時間で探傷プローブの各振動子を駆動することを特徴とする。
通常のレイトレースシュミレーションは、振動子からの音波の伝播をレイトレース線として解析するが、本請求項の発明は、逆に音源を被検体中の任意の位置に置いて、該音源から放射された音波がプローブの各振動子に到着するまでの路程と到達時間を解析して各振動子に必要な遅延時間を計算し、該計算遅延時間で各振動子を駆動するものであり、各振動子に対する遅延時間の精度が向上する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される寸法、材質、形状、その相対位置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例にすぎない。
【００１９】
図１は、本発明の第１実施例に係わるフェーズドアレイ式超音波探傷装置の探傷プローブ(探触子)の構成を示す図で(Ａ)は縦断面図,(Ｂ)は(Ａ)におけるＸ矢視図であり、図２はプローブが探傷面上に置かれた状態を示す図で、(Ａ)は探傷面が平面の場合を、(Ｂ)は探傷面が紙面に平行方向に対してのみ変化する曲面上に置かれた状態を示す。
【００２０】
図１において、探傷プローブ１０の枠体１内に複数個の振動子２が１列に配置され、該振動子は夫々弾性体３によって下方に押されて上下方向に移動できるように支持されている。該弾性体は例えばコイルスプリング、或はその他の形状のばね、或は前記各振動子の必要な移動量を過大な抵抗なく確保できるゴム等であってもよい。前記各弾性体３の上側に配置された振動子移動量検出器４は前記各振動子２の基準位置からの移動量を検出し、該移動量に応じた信号を発信する。前記各振動子２は前記弾性体３を介して前記枠体１に支持されているので、図２(B)に示すように、探傷面５が平面ではない場合にも、前記各振動子は、前記弾性体の弾発力に押されて、その下端側が探傷面に常に当接する。前記各振動子の移動量はエンコーダ或は超音波等により測定される。なお、６は超音波を効率良く被検体中へ伝播させるために探傷面に塗布されるグリセリン等の接触媒質である。
【００２１】
図３は、本発明の第２実施例に係わるフェーズドアレイ式超音波探傷装置のプローブ(探触子)を示す図で、探傷プローブ１０ａの枠体１ａ内には複数個の振動子２がマトリックス状、即ち行列状に配置され、各振動子は図１に示されたものと同様に夫々弾性体を介してｚ方向に移動可能に支持されている。これら振動子の基準位置からのｚ方向移動量は前記プローブに装着された振動子移動量検出器によって検出され、移動量に応じた信号に変換されて出力される。各振動子２は前述したように弾性体を介して前記プローブ１０ａの枠体１ａに支持されているので、前記各振動子２の下端部は、探傷面５が三次元曲面の場合でも該探傷面５に常に当接する。
【００２２】
図４は、本発明の第３実施例に係わるフェーズドアレイ式超音波探傷装置の構成を概略的に示す図で、２は複数個の振動子、４は前記各振動子２の基準位置からの移動量を検出し、該移動量に応じた信号を発信する振動子移動量検出器である。２０は探傷面が平面である場合の前記各振動子から被検体中のターゲットまでの超音波ビームの路程距離を計算して、前記各振動子により発信される超音波ビームを同時に前記ターゲットに到達させるための前記各振動子に対する発信遅延時間を算定する平面探傷時遅延時間設定回路である。３０は遅延時間演算回路で、探傷面が平面でない場合に、前記振動子移動量検出器４から入力される前記各振動子２の移動量から前記平面探傷面の場合について求められた遅延時間に対して加減すべき時間を算定して前記平面探傷面について求められた遅延時間に加減し、該加減された遅延時間を振動子駆動回路１１に送って前記核振動子２を駆動する。
【００２３】
図５に前記各振動子から被検体中のターゲットまでの超音波ビームの路程距離計算方法の概略を示す。図５において、基準位置を座標の原点にとり、ターゲットＰの座標を（Ｘ_Ｔ、Ｙ_Ｔ）、各振動子の座標を（Ｘ_ｉ、Ｙ_ｉ）、各振動子間距離をＳ、各振動子の基準位置からの移動量即ちＹ座標をＬ_ｉ、基準位置からの路程距離をＷ_０、各路程距離をＷ_ｉ、被検体中の音速をＳｖ、各振動子の基準振動子に対する遅延時間をΔＴ_ｉとすると、
Ｗ_０＝√（Ｘ_Ｔ＋Ｙ_Ｔ）²
Ｗ_ｉ＝√（（Ｘ_Ｔ＋ｉ＊Ｓ）²＋（Ｙ_Ｔ＋Ｌ_ｉ）²）
であり、探傷面が平面の場合の各振動子の遅延時間をΔＰＴ_ｉとすると、平面の場合Ｌ_ｉ＝０であるから、
ΔＰＴ_ｉ＝（√（（Ｘ_Ｔ＋ｉ＊Ｓ）²＋（Ｙ_Ｔ＋Ｌ_ｉ）²））／Ｓｖ
となる。探傷面が曲面の場合と平面の場合の各振動子の遅延時間の差をＤ_ｉとすると、
Ｄ_ｉ＝（√（（Ｘ_Ｔ＋ｉ＊Ｓ）²＋（Ｙ_Ｔ＋Ｌ_ｉ）²）−√（（Ｘ_Ｔ＋ｉ＊Ｓ）²＋（Ｙ_Ｔ＋Ｌ_ｉ）²））／Ｓｖ
となる。基準位置はどの振動子にとってもよく、例えば図５において振動子Ｅ₃を基準にとると、Ｅ₁、Ｅ₂、Ｅ₃、Ｅ₄、Ｅ₅に対してそれぞれｉ＝−２、ｉ＝−１、ｉ＝０、ｉ＝１、ｉ＝２となる。
【００２４】
図６は上記の関係を図に表したものであり、(Ａ)は探傷面が平面の場合の各振動子に対する遅延時間ΔＰＴ_ｉの一例を示し、
(Ｂ)は前記平面に対する遅延時間ΔＰＴ_ｉに、探傷面が曲面で各振動子がＬ_ｉだけそれぞれ移動した場合の前記Ｄ_ｉを加えて曲面の場合の各振動子に対する遅延時間が得られることを示している。以上は二次元の場合について説明したが、振動子をマトリックス状に配置して探傷面のｚ座標がｘ、ｙ座標に対して変化する曲面の場合についても同様にして各振動子に対する遅延時間を求めることができる。
【００２５】
図７は、本発明を前記特開平１０−３１８９９０のアレイ式電磁超音波探傷装置に適用した場合の効果を説明する図で、(A)は探傷面が平面で各振動子により発信される超音波ビームが被検体５中のターゲットＰに集束する場合を、(Ｂ)は探傷面が平面ではなく超音波ビームがターゲットＰに集束しない場合を、そして、(Ｃ)は探傷面が平面でない場合でも超音波ビームがターゲットに集束する場合を示している。
【００２６】
図７(Ａ)は、前記従来の探傷装置による場合で、ターゲットＰの位置とプローブ１０の位置が決まれば、各振動子により発信される超音波ビームが前記ターゲットに至る屈折角と距離が計算され、前記屈折角から各超音波ビームが前記ターゲットに集束するための各振動子駆動周波数が算出され、前記距離から各振動子から発信される超音波ビームが同時に前記ターゲットに到達するための各振動子に対する遅延時間が算出され、得られた周波数と遅延時間で各振動子を駆動することにより前記ターゲットに同時に集束する超音波ビームが得られる。本発明の装置を適用した場合も全く同様に作動する。
【００２７】
図７(Ｂ)は、各振動子がｚ軸方向に移動可能なプローブを用いて探傷する場合でも、本発明による演算回路を有しない装置の場合は、各振動子の探傷曲面に倣った移動によって平面探傷時とは異なる各振動子位置からターゲットに至る超音波ビームの屈折角及び路程距離を算出することができないので、探傷面の平面部にある振動子２ａ、２ｂによる超音波ビームをターゲットＰに集束させても、探傷面の曲面部にある振動子による超音波ビームは前記ターゲットに集束しないことを示す。
【００２８】
図７(Ｃ)は、本発明による演算回路を有する装置で探傷する場合を示し、各振動子の探傷曲面に倣った移動によって平面探傷時とは異なる各振動子位置からターゲットに至る超音波ビームの屈折角及び路程距離を算出して、ターゲットＰに同時に集束する各振動子に対する遅延時間と周波数算出して各振動子を駆動するので、各振動子による超音波ビームは同時にターゲットＰに集束する。
【００２９】
図８は本発明に係わる第４実施例の回路構成を示す図で,４個の探触子エレメント(振動子)がｚ方向に移動可能に支持されているアレイ式電磁超音波探触子を用いた場合を示す。基本的には、各電磁超音波探触子エレメント(振動子)の配置は図１３に示すように、送受信間角度αで交わる直線上に送信側と受信側それぞれのエレメント(振動子)の中心線を合わせ、ターゲットとする位置に対し、被検体の上面から見てＶ字の対称に配置する。
【００３０】
図８において、タイミングをとるためトリガ装置５１からタイミング信号が発信回路５２と受信装置６０に出される。前記発信回路５２は電磁超音波探触子(プローブ)５５の各振動子(ａ〜ｄ)に対する発信器を有し、夫々の振動子(ａ〜ｄ)に対する周波数(ｆａ〜ｆｄ)の送信パルス信号を送信ディレイ回路５３に送る。一方周波数及び遅延時間演算回路６４は、平面探傷時条件設定回路６１から平面探傷時の夫々のエレメントに対する周波数と遅延時間の入力を受けるとともに、振動子移動量検出回路６３から各振動子(ａ〜ｄ)の移動量の入力を受けて、夫々の振動子(ａ〜ｄ)に対する周波数と遅延時間を計算し、発信回路５２と送信ディレイ回路５３及び受信ディレイ回路５８に出力する。送信ディレイ回路５３からはターゲットに応じて前記演算回路６４で設定された周波数と遅延時間を有するパルス信号がパルサ・レシーバ回路５４に出力され、該パルサ・レシーバ回路５４は送信ディレイ回路５３から受けたパルス信号を駆動信号に変えて電磁超音波探触子５５の各振動子(ａ〜ｄ)を駆動する。
【００３１】
各振動子(ａ〜ｄ)は前記駆動信号を受けて被検体６２に超音波ビームを発生させる。各振動子(ａ〜ｄ)により発生させた超音波ビームは、前記演算回路６４によりターゲットとする位置に同時に集束するように設定された周波数と遅延時間を有する超音波ビームであるから、ターゲットとする位置に傷等の反射源が存在すると、図１３に示されるように、反射源と対称に配置された受信側の振動子(ａ'〜ｄ')で反射信号を夫々受信する。この反射源の有無で傷の有無等が判別される。受信側の各振動子(ａ'〜ｄ')で受信された反射波は、電気信号に変換されて前記パルサ・レシーバ回路５４に出力され、増幅やフィルタ処理が行なわれて受信ディレイ回路５８に出力される。該受信ディレイ回路５８では前記受信信号を送信ディレイ回路５３で遅らせた分だけ夫々進めて加算回路５９に出力し、該加算回路５９でこれらを加算して一つの受信信号として受信装置６０に出力する。受信装置６０では、トリガ装置５１からのタイミング信号を基準にして、加算回路５９からの信号を表示する。
【００３２】
この受信信号の波形から反射信号の有無を調べることにより、傷の有無等の検査、評価を行なう。図８に示すように、周波数及び遅延時間演算回路６４に、探傷面が曲面の場合でも探傷プローブにｚ方向に移動可能に支持された各振動子が探傷面の曲面に倣って移動した移動量を入力して、各振動子による超音波ビームが同時にターゲットとされる位置に集束するように制御するので、超音波ビームのパワーを集中でき、小さな傷からの反射信号でも高い精度で検出できる。ターゲット位置は各振動子の列中心線を含む探傷面に直角な平面上に、或は図１３のように送信側と受信側の振動子がＶ字をなす直線上にそれぞれ配置されている場合はＶ字の中心線を含む探傷面に直角な平面上に任意に選定することができる。また、主な超音波の伝播方向が集まるので、ターゲットとする位置以外にある反射源からの反射信号を誤って検出することが少なく、信頼性の高い検出が可能となる。
【００３３】
図９は、本発明に係わる第５実施例の逆レイトレースシュミレーションの状況を示す図で、被検体の平面でない探傷面５上に置かれた探傷プローブ１０の各振動子２は前記探傷面５に倣って基準位置から夫々異なった量の移動をしている。前記探傷面５の形状と屈折、反射、モード変化等の伝播特性を与え、被検体中の音源Ｐの位置を変えて音波に相当する波動を発信させ、前記各振動子２に到達する路程と時間を解析し、その結果から各振動子２の所要遅延時間を逆算し、この逆算した遅延時間で各振動子２を駆動する。
【００３４】
各振動子により発信される超音波ビームの路程は前述したような幾何学的関係のみで正確に算定することはできないので、探傷面の形状が既知の場合は本シュミレーション回路を装着することにより、探傷面が複雑な曲面の場合でも、超音波ビームを正確にターゲットに同時に集束させることができる。なお、本シュミレーション回路で前記伝播特性を種種変えてシュミレーションを行なうことにより、適切な伝播特性を見出すことができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、探傷面が曲面の場合でも、フェーズドアレイ式超音波探傷プローブにより発信される超音波ビームをターゲットに同時に集束させることができるので、複雑な曲面の探傷面の場合においても、被検体中の傷等の反射源からの反射波のレベルを高くでき、ターゲットとする位置以外の反射源からの信号を受けにくくなって誤検出の可能性が低くなり、傷の検出性が向上し、信頼性の高い探傷検査が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係わるフェーズドアレイ式超音波探傷装置の探傷プローブの構成図である。
【図２】前記探傷プローブが探傷面上に置かれた状態を示す図である。
【図３】本発明の第２実施例に係わるフェーズドアレイ式超音波探傷装置の探傷プローブが探傷面上に置かれた状態を示す図である。
【図４】本発明の第３実施例に係わるフェーズドアレイ式超音波探傷装置の構成を示す概略図である。
【図５】超音波ビームの路程距離と遅延時間の計算方法を説明するための図である。
【図６】曲面探傷面の場合の遅延時間を求める方法を説明する図である。
【図７】平面探傷面と曲面探傷面の場合の超音波ビームの集束状況を示す図である。
【図８】本発明の第４実施例に係わるフェーズドアレイ式超音波探傷装置の回路構成図である。
【図９】本発明の第５実施例に係わる逆レイトレースシュミレーションの状況を示す図である。
【図１０】電磁超音波探触子の原理を示す図である。
【図１１】斜角電磁超音波探触子の原理を示す図である。
【図１２】斜角電磁超音波探触子の原理を示す図である。
【図１３】アレイ式電磁超音波探触子の各エレメントの配置の一例を示す図である。
【図１４】従来のアレイ式電磁超音波探傷装置の回路構成図である。
【符号の説明】
１枠体
２振動子
３弾性体
４振動子移動量検出器
５探傷面
６接触媒質
１０探傷プローブ
１１振動子駆動回路
２０平面探傷時遅延時間設定回路
３０遅延時間演算回路
５１トリガ装置
５２発信回路
５３送信ディレイ回路
５４パルサ・レシーバ回路
５５電磁超音波探触子
５６磁石
５７コイル
５８受信ディレイ回路
５９加算回路
６０受信装置
６１平面探傷時条件設定回路
６２被検体
６３振動子移動量検出回路
６４周波数及び遅延時間演算回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a phased array ultrasonic flaw detector used for nondestructive inspection of containers and pipes of various plants.
[0002]
[Prior art]
Each transducer of a conventional phased array type ultrasonic probe is fixed to the probe frame, so that the ultrasonic beam cannot be focused on the target in the subject, and the flaw detection performance is improved. It was low. In order to improve this, an ultrasonic flaw detector using a phased array ultrasonic flaw detector in which each transducer is fixed to a probe frame, an ultrasonic beam emitted from each transducer is applied to the subject. JP-A-10-318989 and JP-A-10-318990 disclose a method of focusing on a target. These use an electromagnetic ultrasonic probe, and the principle and configuration are shown in FIGS.
[0003]
FIG. 10 is a diagram showing the principle of the electromagnetic ultrasonic probe, FIGS. 11 and 12 are diagrams showing the principle of the oblique electromagnetic ultrasonic probe, and FIG. 13 is each element (vibration) of the array type electromagnetic ultrasonic probe. FIG. 14 is a diagram showing an example of an array type electromagnetic ultrasonic flaw detector. The electromagnetic ultrasonic probe is a kind of ultrasonic probe used for non-destructive inspection of a conductive specimen, and its principle is that a magnetic flux B generated from a magnet 106 made of a permanent magnet or an electromagnet, as shown in FIG. The ultrasonic wave U is generated by using the Lorentz force F generated by the interaction with the eddy current J generated on the surface of the conductive object 112 as a vibration source, and the received ultrasonic wave is an electrical signal in the reverse process. Convert to
[0004]
In the electromagnetic ultrasonic probe, as means for generating an eddy current on the surface of the conductive subject, a pulsed high-frequency current I is passed through the coil 107 placed in proximity to the surface of the magnet 106 and the subject 112. Methods for inducing eddy current J are well known. The electromagnetic ultrasonic probe can generate vibration mode ultrasonic waves called SH waves depending on the magnetic poles and coils of the magnet. As shown in FIG. 12, a plurality of magnet segments 106 are combined, and a coil 107 is disposed between each magnet segment 106 and the subject 112, and a pulsed high-frequency current is passed through the coil 107, so that a constant period is obtained. A periodic magnetic field is generated in which the magnetic field direction changes.
[0005]
Since the magnet segments 106 are arranged so that the magnetic poles are alternately reversed, ultrasonic waves having a phase difference of 180 ° are transmitted from the subject surface corresponding to the adjacent segments. The refraction angle θ of the ultrasonic wave transmitted from the subject surface corresponding to each magnet segment 106 can be obtained from Equation 1 shown below.
W · sin θ = λ / 2 = Sv / f / 2 (1)
Here, W is the width of the magnet, λ is the wavelength of the ultrasonic wave, Sv is the sound velocity of the ultrasonic wave in the subject, and f is the frequency.
Therefore, θ can be changed by changing W and / or f.
[0006]
In Japanese Patent Laid-Open No. 10-318989, W is changed, and in Japanese Patent Laid-Open No. 10-3189990, f is changed to change θ to focus the ultrasonic wave transmitted from each point on the target in the subject. FIG. 13 shows an example of the arrangement of each element in a four-element array type electromagnetic ultrasonic probe. The center of each element on the transmitting side and the receiving side crosses at an angle α when viewed from the upper surface of the subject. Are arranged on a straight line.
[0007]
FIG. 14 shows an example of the circuit configuration of an array type electromagnetic ultrasonic flaw detector. The frequency of the ultrasonic beam generated by each element (vibrator) a, b, c, d is changed to focus each ultrasonic beam on the target in the subject, and each ultrasonic beam arrives at the target simultaneously. As described above, a delay circuit that changes the transmission time according to the distance from the ultrasonic transmission point to the target is provided. The position of each element (vibrator) is fixed, and the frequency and delay time of each element (vibrator) can be changed as a set according to the position of the target.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional technology, the ultrasonic probe is effective when the inspection surface of the subject is a flat surface, but when the inspection surface forms a phase, the transmission point of the ultrasonic wave transmitted by each transducer is Since it is not on the plane, an error occurs in the setting of the required delay time and the required frequency for each transducer to focus each ultrasonic beam on the target by the amount the transmission point deviates from the plane, and each ultrasonic beam is applied to the target. There is a problem of not focusing. In view of the above problems, the present invention provides a phased array type ultrasonic flaw detector capable of focusing an ultrasonic beam on a target in a subject even when the flaw detection surface of the subject forms a complicated curved surface. With the goal.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a phased array type ultrasonic flaw detection apparatus using a phased array ultrasonic flaw detection probe in which a plurality of transducers are arranged in a row.
Supporting each of the vibrators to the probe so as to be movable in one axial direction so that the vibrator can contact a flaw detection surface having a curved surface via an elastic body,
A detector is provided that detects the amount of movement of each transducer from the reference position and transmits an output signal corresponding to the amount of movement.
[0010]
The present invention can be applied to a case in which the flaw detection surface of the subject has a curved surface having a constant z coordinate with respect to the y direction, although the z coordinate changes with respect to the x direction. Since each of the transducers arranged in a row is supported by an elastic body so as to be movable in the z direction, each of the transducers follows the flaw detection surface and moves in the z direction. The z-direction movement amount is detected by detection means in the probe, converted into a signal corresponding to the movement amount, and output.
[0011]
The invention according to claim 2 is a phased array type ultrasonic flaw detection apparatus using a phased array ultrasonic flaw detection probe in which a plurality of transducers are arranged in a matrix.
The transducers are supported by the probe so as to be movable in one axial direction so that the transducers can contact a flaw detection surface having a curved surface via an elastic body,
A detector is provided that detects the amount of movement of each transducer from the reference position and transmits an output signal corresponding to the amount of movement.
[0012]
In this invention, the flaw detection surface of the subject is a flaw detection surface such as a cylindrical surface, such as a curved surface or a spherical surface in which the z coordinate on the flaw detection surface does not change in the x direction but changes in the y direction. This is applicable when the z-coordinate on the surface is a curved surface that changes in the x and y directions. The transducers are arranged in a matrix in the flaw detection probe, that is, in rows and columns. Since the child is supported so as to be movable in the z direction via the elastic body, each of the vibrators follows the flaw detection surface and moves in the z direction, and the amount of movement of each vibrator in the z direction from the reference position in the z direction. Is detected by detection means in the probe, converted into a signal corresponding to the amount of movement, and output.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, even when each transducer is in contact with a curved flaw detection surface and the amount of movement of each transducer from the reference position is different, the distance from each transducer to the target in the subject And an arithmetic circuit for calculating a required delay time for each of the transducers to simultaneously reach the target with the ultrasonic beam emitted by each of the transducers.
[0014]
According to this invention, the distance from each transducer to the target in the subject is calculated by inputting the z-direction movement amount from the z-direction reference position of each transducer and the position of the target in the subject. , Since it has a calculation circuit for calculating a transmission time according to the distance, that is, a delay time so that the ultrasonic beam transmitted by each transducer reaches the target at the same time, By transmitting the transmission time of the ultrasonic beam by shifting the delay time, the respective ultrasonic beams can reach the target at the same time.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, even when each transducer is in contact with a curved flaw detection surface and the amount of movement of each transducer from the reference position is different, the transducer extends from the transducer to the target in the subject. Calculate the required refraction angle of the sound beam and calculate the respective vibrator drive frequencies for focusing the ultrasonic beam emitted by each vibrator on the target of the subject, and from each vibrator to the target. An arithmetic circuit for calculating a required delay time for each of the transducers for calculating the distance and causing the ultrasonic beam emitted by each of the transducers to reach the target at the same time is provided.
[0016]
According to this invention, the z-direction movement amount from the z-direction reference position of each transducer and the position coordinates of the target in the subject are input, and the ultrasonic beam transmitted by each transducer is in the subject. Calculating the tilt angle of the path to the target of the target, and calculating the vibrator driving frequency for focusing the ultrasonic beam transmitted from the vibrator on the target, from the vibrator to the target. Since there is an arithmetic circuit for calculating the ultrasonic wave transmission timing, that is, the delay time by each transducer, for calculating the distance and for the ultrasonic beam transmitted from each transducer to reach the target at the same time, the target The ultrasonic beam is targeted by driving each transducer with the frequency and delay time for each transducer determined by the arithmetic circuit according to the position of Is focused on the bets can reach simultaneously.
[0017]
According to the fifth aspect of the present invention, simulation is performed on a computer by inputting propagation characteristics such as a flaw detection surface shape, refraction, reflection, and mode conversion, and a sound source position, and the arrival time of sound waves from the sound source to each transducer Is calculated to obtain a required delay time for each transducer, and each transducer of the flaw detection probe is driven with the delay time.
In normal ray-trace simulation, the propagation of sound waves from a transducer is analyzed as a ray-trace line. Conversely, the invention of this claim places a sound source at an arbitrary position in a subject and radiates from the sound source. Analyze the path and arrival time until the sound wave arrives at each transducer of the probe, calculate the delay time required for each transducer, and drive each transducer with the calculated delay time. The accuracy of the delay time for the child is improved.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative positions, and the like described in this embodiment are merely illustrative examples and not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified.
[0019]
1A and 1B are diagrams showing a configuration of a flaw detection probe (probe) of a phased array type ultrasonic flaw detection apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a longitudinal sectional view, and FIG. FIG. 2 is a view showing a state in which the probe is placed on the flaw detection surface. FIG. 2A shows a case where the flaw detection surface is a plane, and FIG. 2B shows a flaw detection surface in a direction parallel to the paper surface. Shows a state of being placed on a curved surface that only changes.
[0020]
In FIG. 1, a plurality of vibrators 2 are arranged in a row in a frame 1 of a flaw detection probe 10, and the vibrators are supported by the elastic body 3 so as to be moved downward and vertically. Yes. The elastic body may be, for example, a coil spring, a spring having another shape, or a rubber that can ensure a necessary moving amount of each vibrator without excessive resistance. The vibrator movement amount detector 4 disposed on the upper side of each elastic body 3 detects the movement amount of each vibrator 2 from the reference position and transmits a signal corresponding to the movement amount. Since each of the vibrators 2 is supported by the frame body 1 through the elastic body 3, as shown in FIG. 2B, each of the vibrators can be used even when the flaw detection surface 5 is not flat. When pressed by the elastic force of the elastic body, its lower end always comes into contact with the flaw detection surface. The amount of movement of each transducer is measured by an encoder or ultrasonic waves. Reference numeral 6 denotes a contact medium such as glycerin applied to the flaw detection surface in order to efficiently propagate ultrasonic waves into the subject.
[0021]
FIG. 3 is a diagram showing a probe (probe) of the phased array type ultrasonic flaw detector according to the second embodiment of the present invention. A plurality of transducers 2 are arranged in a matrix 1a of the flaw detection probe 10a. In the same manner as shown in FIG. 1, each vibrator is supported so as to be movable in the z direction via an elastic body. The amount of movement of these vibrators from the reference position in the z direction is detected by a vibrator movement amount detector attached to the probe, converted into a signal corresponding to the amount of movement, and output. Since each transducer 2 is supported on the frame 1a of the probe 10a via the elastic body as described above, the bottom end of each transducer 2 has the flaw detection surface even when the flaw detection surface 5 is a three-dimensional curved surface. Always in contact with the surface 5.
[0022]
FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of a phased array type ultrasonic flaw detector according to a third embodiment of the present invention. 2 is a plurality of transducers, 4 is a reference position of each transducer 2 from the reference position. This is a vibrator movement amount detector that detects the movement amount and transmits a signal corresponding to the movement amount. 20 calculates the path distance of the ultrasonic beam from each transducer to the target in the subject when the flaw detection surface is a plane, and the ultrasonic beam transmitted by each transducer reaches the target at the same time. A delay time setting circuit for plane flaw detection for calculating a transmission delay time for each of the vibrators. Reference numeral 30 denotes a delay time calculation circuit. When the flaw detection surface is not a flat surface, the delay time calculated for the case of the flat flaw detection surface is obtained from the movement amount of each transducer 2 input from the transducer movement amount detector 4. On the other hand, the time to be adjusted is calculated and added to the delay time obtained for the plane flaw detection surface, and the adjusted delay time is sent to the vibrator drive circuit 11 to drive the nuclear vibrator 2.
[0023]
FIG. 5 shows an outline of a method for calculating the path distance of the ultrasonic beam from each transducer to the target in the subject. In FIG. 5, the reference position is taken as the origin of coordinates, the coordinates of the target P are (X _T, Y _T ), the coordinates of each transducer are (X _i , Y _i ), the distance between each transducer is S, each transducer The amount of movement from the reference position, that is, the Y coordinate is L _i , the path distance from the reference position is W ₀ , each path distance is W _i , the velocity of sound in the subject is Sv, and the delay time of each transducer relative to the reference transducer is If ΔT _i ,
W ₀ = √ (X _T + Y _T ) ²
W _i = √ ((X _T + i * S) ² + (Y _T + L _i ) ² )
If the delay time of each transducer when the flaw detection surface is a plane is ΔPT _i , L _i = 0 in the case of a plane,
ΔPT _i = (√ ((X _T + i * S) ² + (Y _T + L _i ) ² )) / Sv
It becomes. When inspection surface is the difference between the delay time of each vibrator in the case when the plane of the curved surface and D _i,
D _i = (√ ((X _T + i * S) ² + (Y _T + L _i ) ² ) −√ ((X _T + i * S) ² + (Y _T + L _i ) ² )) / Sv
It becomes. The reference position may be any transducer. For example, when the transducer E ₃ in FIG. 5 is used as a reference, i = −2, i = − for E ₁ , E ₂ , E ₃ , E ₄ , E ₅ , respectively. 1, i = 0, i = 1, i = 2.
[0024]
FIG. 6 is a diagram showing the above relationship, and (A) shows an example of the delay time ΔPT _i for each transducer when the flaw detection surface is a plane,
(B) The delay time for each transducer in the case of a curved surface can be obtained by adding the above D _i when the flaw detection surface is curved and each transducer is moved by L _i to the delay time ΔPT _i for the plane. Is shown. The two-dimensional case has been described above. However, in the case of a curved surface in which the transducers are arranged in a matrix and the z coordinate of the flaw detection surface changes with respect to the x and y coordinates, the delay time for each transducer is similarly set. Can be sought.
[0025]
FIG. 7 is a diagram for explaining the effect when the present invention is applied to the array type electromagnetic ultrasonic flaw detector disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-318990. FIG. The case where the acoustic beam is focused on the target P in the subject 5, (B) is the case where the flaw detection surface is not flat and the ultrasonic beam is not focused on the target P, and (C) is the case where the flaw detection surface is not flat. However, the case where the ultrasonic beam is focused on the target is shown.
[0026]
FIG. 7A shows a case where the conventional flaw detection apparatus is used. When the position of the target P and the position of the probe 10 are determined, the refraction angle and the distance at which the ultrasonic beam transmitted from each transducer reaches the target are calculated. Each transducer driving frequency for focusing each ultrasonic beam on the target from the refraction angle is calculated, and each ultrasonic beam transmitted from each transducer from the distance simultaneously reaches the target. A delay time for the transducer is calculated, and an ultrasonic beam that is simultaneously focused on the target is obtained by driving each transducer with the obtained frequency and delay time. When the apparatus of the present invention is applied, the same operation is performed.
[0027]
FIG. 7B shows the movement of each vibrator following the flaw detection curved surface in the case of an apparatus that does not have an arithmetic circuit according to the present invention even when each vibrator performs a flaw detection using a probe that can move in the z-axis direction. Therefore, it is impossible to calculate the refraction angle and path distance of the ultrasonic beam from each transducer position different from that during plane flaw detection to the target, so the ultrasonic beam by the transducers 2a and 2b on the plane portion of the flaw detection surface is targeted. Even if it is focused on P, it indicates that the ultrasonic beam generated by the vibrator on the curved surface of the flaw detection surface is not focused on the target.
[0028]
FIG. 7C shows a case where flaw detection is performed by an apparatus having an arithmetic circuit according to the present invention, and an ultrasonic beam reaching each target from a position of each transducer different from that during planar flaw detection by movement following each flaw detection curved surface of each transducer. The refraction angle and the path distance are calculated, and the delay time and frequency for each transducer that is simultaneously focused on the target P are calculated to drive each transducer. Therefore, the ultrasonic beam from each transducer is simultaneously focused on the target P. .
[0029]
FIG. 8 is a diagram showing a circuit configuration of a fourth embodiment according to the present invention. An array type electromagnetic ultrasonic probe in which four probe elements (vibrators) are supported so as to be movable in the z direction is shown. The case where it is used is shown. Basically, as shown in FIG. 13, the arrangement of each electromagnetic ultrasonic probe element (vibrator) is the center of the element (vibrator) on each of the transmitting side and the receiving side on a straight line that intersects with an angle α between transmission and reception. The lines are aligned and arranged symmetrically with respect to the target position as viewed from the top surface of the subject.
[0030]
In FIG. 8, a timing signal is output from the trigger device 51 to the transmission circuit 52 and the reception device 60 in order to take timing. The transmission circuit 52 has a transmitter for each transducer (ad) of the electromagnetic ultrasonic probe (probe) 55, and a transmission pulse of frequency (fa to fd) for each transducer (ad). The signal is sent to the transmission delay circuit 53. On the other hand, the frequency and delay time calculation circuit 64 receives the input of the frequency and delay time for each element at the time of plane flaw detection from the plane flaw detection condition setting circuit 61 and from the transducer movement amount detection circuit 63 to each transducer (a˜). In response to the input of the movement amount d), the frequency and delay time for each transducer (ad) are calculated and output to the transmission circuit 52, the transmission delay circuit 53, and the reception delay circuit 58. A pulse signal having a frequency and a delay time set by the arithmetic circuit 64 according to the target is output from the transmission delay circuit 53 to the pulser / receiver circuit 54. The pulser / receiver circuit 54 receives the pulse signal from the transmission delay circuit 53. The transducers (a to d) of the electromagnetic ultrasonic probe 55 are driven by changing the pulse signal into a drive signal.
[0031]
Each transducer (a to d) receives the drive signal and causes the subject 62 to generate an ultrasonic beam. Since the ultrasonic beam generated by each transducer (a to d) is an ultrasonic beam having a frequency and a delay time set so as to be simultaneously focused on the target position by the arithmetic circuit 64, the target and When a reflection source such as a flaw exists at the position where the reflection occurs, the reflected signals are received by the receiving-side transducers (a ′ to d ′) arranged symmetrically with the reflection source, as shown in FIG. The presence or absence of a flaw is discriminated based on the presence or absence of this reflection source. Reflected waves received by the respective transducers (a ′ to d ′) on the receiving side are converted into electric signals and output to the pulsar / receiver circuit 54, and are subjected to amplification and filter processing to the reception delay circuit 58. Is output. The reception delay circuit 58 advances the reception signal by the amount delayed by the transmission delay circuit 53 and outputs the result to the addition circuit 59. The addition circuit 59 adds these signals and outputs the result to the reception device 60 as one reception signal. . The receiving device 60 displays the signal from the adding circuit 59 with reference to the timing signal from the trigger device 51.
[0032]
By examining the presence or absence of a reflected signal from the waveform of this received signal, the presence or absence of a flaw is inspected and evaluated. As shown in FIG. 8, the frequency and delay time calculation circuit 64 moves the amount of movement of each transducer supported by the flaw detection probe so as to be movable in the z direction even if the flaw detection surface is a curved surface, following the curved surface of the flaw detection surface. , And control so that the ultrasonic beam by each transducer is simultaneously focused on the target position, so that the power of the ultrasonic beam can be concentrated, and even a reflected signal from a small flaw can be detected with high accuracy. When the target position is on a plane perpendicular to the flaw detection surface including the column center line of each transducer, or when the transducer on the transmitting side and the receiving side are arranged on a straight line forming a V-shape as shown in FIG. Can be arbitrarily selected on a plane perpendicular to the flaw detection surface including the V-shaped center line. In addition, since the main ultrasonic wave propagation directions are gathered, it is less likely that the reflected signal from the reflection source other than the target position is erroneously detected, and highly reliable detection is possible.
[0033]
FIG. 9 is a diagram showing the situation of the reverse ray tracing simulation of the fifth embodiment according to the present invention. Each transducer 2 of the flaw detection probe 10 placed on the flaw detection surface 5 which is not a plane of the subject is the flaw detection surface 5. According to the above, the movement is different from the reference position. A path that gives the shape of the flaw detection surface 5 and propagation characteristics such as refraction, reflection, and mode change, changes the position of the sound source P in the subject to transmit a wave corresponding to a sound wave, and reaches each transducer 2. The time is analyzed, the required delay time of each vibrator 2 is calculated backward from the result, and each vibrator 2 is driven with this backward calculated delay time.
[0034]
Since the path of the ultrasonic beam transmitted by each transducer cannot be accurately calculated only by the geometric relationship as described above, if the shape of the flaw detection surface is known, by installing this simulation circuit, Even when the flaw detection surface is a complicated curved surface, the ultrasonic beam can be accurately focused simultaneously on the target. In addition, an appropriate propagation characteristic can be found by performing the simulation by changing the propagation characteristic in the simulation circuit.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when the flaw detection surface is a curved surface, the ultrasonic beam transmitted from the phased array type ultrasonic flaw detection probe can be simultaneously focused on the target. Even in the case of a surface, the level of a reflected wave from a reflection source such as a scratch in the subject can be increased, and it is difficult to receive a signal from a reflection source other than the target position, and the possibility of erroneous detection is reduced. Scratch detection is improved and highly reliable flaw detection inspection is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a flaw detection probe of a phased array type ultrasonic flaw detection apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a state in which the flaw detection probe is placed on a flaw detection surface.
FIG. 3 is a diagram showing a state in which a flaw detection probe of a phased array type ultrasonic flaw detection apparatus according to a second embodiment of the present invention is placed on a flaw detection surface.
FIG. 4 is a schematic view showing the configuration of a phased array ultrasonic flaw detector according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining a method of calculating a path distance and a delay time of an ultrasonic beam.
FIG. 6 is a diagram illustrating a method for obtaining a delay time in the case of a curved flaw detection surface.
FIG. 7 is a diagram showing a focusing state of an ultrasonic beam in the case of a flat flaw detection surface and a curved flaw detection surface.
FIG. 8 is a circuit configuration diagram of a phased array ultrasonic flaw detector according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a situation of reverse ray-trace simulation according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing the principle of an electromagnetic ultrasonic probe.
FIG. 11 is a diagram showing the principle of an oblique electromagnetic ultrasonic probe.
FIG. 12 is a diagram showing the principle of an oblique electromagnetic ultrasonic probe.
FIG. 13 is a diagram showing an example of the arrangement of each element of an array type electromagnetic ultrasonic probe.
FIG. 14 is a circuit configuration diagram of a conventional array-type electromagnetic ultrasonic flaw detector.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Frame body 2 Vibrator 3 Elastic body 4 Vibrator moving amount detector 5 Flaw detection surface 6 Contact medium 10 Flaw detection probe 11 Vibrator drive circuit 20 Plane flaw detection delay time setting circuit 30 Delay time calculation circuit 51 Trigger device 52 Transmission circuit 53 Transmission delay circuit 54 Pulser / receiver circuit 55 Electromagnetic ultrasonic probe 56 Magnet 57 Coil 58 Reception delay circuit 59 Adder circuit 60 Receiver 61 Planar flaw detection condition setting circuit 62 Subject 63 Transducer movement detection circuit 64 Frequency and delay Time calculation circuit

Claims

In a phased array type ultrasonic flaw detector using a phased array ultrasonic flaw detection probe in which a plurality of transducers are arranged in a row,
The transducers are supported by the probe so as to be movable in one axial direction so that the transducers can contact a flaw detection surface having a curved surface via an elastic body,
A phased array ultrasonic flaw detector comprising a detector that detects the amount of movement of each transducer from a reference position and transmits an output signal corresponding to the amount of movement.

In a phased array type ultrasonic flaw detector using a phased array ultrasonic flaw detection probe in which a plurality of transducers are arranged in a matrix,
The transducers are supported by the probe so as to be movable in one axial direction so that the transducers can contact a flaw detection surface having a curved surface via an elastic body,
A phased array ultrasonic flaw detector comprising a detector that detects the amount of movement of each transducer from a reference position and transmits an output signal corresponding to the amount of movement.

An arithmetic circuit for calculating a distance from each transducer to a target in a subject and obtaining a required delay time for each transducer for causing an ultrasonic beam emitted by each transducer to reach the target simultaneously; The phased array ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein the phased array ultrasonic flaw detector is provided.

Calculate the required refraction angle of the ultrasonic beam from each transducer to the target in the subject and focus each transducer drive frequency for focusing the ultrasonic beam emitted by each transducer on the target of the subject. An arithmetic circuit that calculates a required delay time for each transducer for calculating the distance from each transducer to the target and simultaneously causing the ultrasonic beam emitted by each transducer to reach the target. The phased array type ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein the phased array type ultrasonic flaw detector is provided.

Input the flaw detection surface shape, refraction, reflection, mode conversion, and other sound source positions and the sound source position, perform simulation on the computer, calculate the arrival time of the sound wave from the sound source to each transducer, and calculate each transducer. 3. The phased array type ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein a required delay time for the flaw detection probe is obtained, and each transducer of the flaw detection probe is driven with the delay time.