JP4482884B2 - 超音波探傷方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波探傷方法に関し、特に必要以上に超音波探触子等の数を増やすことなくコストの増加を抑制し且つ高精度に探傷することが可能な超音波探傷方法に関する。

従来より、鋼管や鋼板など種々の被検査材に発生した欠陥を非破壊的に検出する方法として超音波探傷方法が広く用いられている。斯かる超音波探傷方法は、超音波を被検査材中に伝搬させ、当該被検査材に存在する欠陥からの反射エコーを検出して欠陥の存在を検知する方法である。

ここで、被検査材が鋼管のような管材である場合には、管材の外周面又は内周面に１個又は複数個の超音波探触子を配設し、一般的には管材を回転させながら探傷が行われている。

上記のような管材を被検査材とする超音波探傷方法について、高精度に探傷を行うべく、例えば特許文献１には、以下のような方法が提案されている。すなわち、被検査材の表面に対して斜め方向に超音波を入射する斜角探傷における斜角超音波探触子の探傷感度を垂直超音波探触子の出力を用いて制御する方法が提案されている。より具体的には、同一の探触子ヘッド内に、１個又は複数個の探傷用の斜角超音波探触子と共に１個又は複数個の底面エコー検出用の垂直超音波探触子を配設し、垂直超音波探触子で検出した底面エコー高さの変動量に比例するように斜角超音波探触子の探傷感度を制御する方法が提案されている。

図１は、上記特許文献１で提案されている斜角超音波探触子の探傷感度制御方法を実施するための超音波探傷装置の構成を概略的に示すブロック図である。図１において、１Ａは超音波探傷装置全体の時間系を制御する同期部、２Ａは垂直超音波探触子４Ａの時間系を制御する垂直系同期部、３Ａは垂直系同期部からの送信指令により送信信号を発生及び垂直超音波探触子４Ａからの底面反射信号等を受信するための送受信部、４Ａは超音波を発生する垂直超音波探触子、５Ａは被検査材、６Ａは底面反射信号等から底面エコーを検出するための底面エコー検出部、７Ａは底面エコーを用いて被検査材５Ａの肉厚判定等を行うための垂直処理部、８Ａは予め設定した基準信号と底面エコーとを比較し、底面エコー高さ変動量を検出する比較部、９Ａは比較部８Ａからの底面エコー高さ変動量に比例するように垂直超音波探触子の探傷感度を制御する垂直制御部、１０Ａは斜角超音波探触子の時間系を制御する斜角系同期部、１１Ａは斜角系同期部１０Ａからの送信指令により送信信号を発生及び斜角超音波探触子１２Ａからの反射信号を受信するための送受信部、１２Ａは超音波を発生する斜角超音波探触子、１３Ａは比較部８Ａからの底面エコー高さ変動量に比例するように斜角超音波探触子の探傷感度を制御する斜角制御部、１４Ａは斜角超音波探触子１２Ａによる反射信号から被検査材の欠陥エコーを検出するための欠陥エコー検出部、１５Ａは欠陥エコー検出部１３Ａで検出された欠陥エコーの高さを判定し、外部に欠陥出力するための判定処理部である。

図１に示す超音波探傷装置において、垂直系同期部２Ａからの送信指令により送受信部３Ａは送信信号を発生し、垂直超音波探触子４Ａに印加する。垂直探触子４Ａは送信信号の印加により超音波を発生して被検査材５Ａに超音波を伝搬し、被検査材５Ａの表面及び底面等からの反射信号を送受信部３Ａへ伝える。送受信部３Ａで受信された反射信号は、増幅されて垂直制御部９Ａに送られ、垂直制御部９Ａにて一定レベルになるように探傷感度を制御させた後、底面エコー検出部６Ａにて底面エコーのみが検出される。検出された底面エコーは、次の垂直処理部７Ａに送られ、被検査材５Ａの肉厚判定処理等が行われ、判定結果を垂直処理部７Ａから外部に出力する。また、底面エコーは、比較部８Ａにも送られる。比較部８Ａは底面エコーと予め設定した基準信号とを比較して、底面エコー高さ変動量を出力し、垂直制御部９Ａにて垂直超音波探触子の探傷感度が一定レベルになるよう制御している。

斜角超音波探触子１２Ａには、斜角系同期部１０Ａからの送信指令に対応して、送受信部１１Ａで発生した送信信号が印加され、超音波信号を発生する。被検査材５Ａに伝搬された超音波信号は、斜角超音波探触子１２Ａを経て、欠陥反射信号として送受信部１１Ａに送られ、受信、増幅された後、制御部１３Ａに入力される。制御部１３Ａでは、入力された欠陥反射信号の探傷感度を、上記比較部８Ａで得られた垂直超音波探触子４Ａからの底面エコー高さの変動量に比例するように制御し、欠陥エコー検出部１４へ出力する。欠陥エコー検出部１４Ａは入力された欠陥反射信号から欠陥エコーのみを検出し、次の判定処理部１５Ａへ出力する。判定処理部１５Ａは欠陥エコー高さを予め設定した欠陥判定値と比較し、欠陥出力を外部に出力するように構成されている。

一方、被検査材が板厚の薄い板材である場合には、板波超音波を用いた板波超音波探傷方法が好適に実施されている。板波超音波は、超音波を伝搬させる板材の板厚が当該超音波の波長に比べて小さい時に、縦波と横波とが独立して存在できなくなって発生する波動である。斯かる板波超音波を用いた板波超音波探傷方法では、搬送される被検査材に超音波を入射すると共に、搬送方向と直交する方向に伝搬した板波超音波を受信する方法を採用するのが一般的である。

上記のような板厚の薄い板材を被検査材とする板波超音波探傷方法について、高精度に探傷を行うべく、特許文献２には、以下のような方法が提案されている。すなわち、搬送される被検査材に超音波を入射し、搬送方向と直交する方向に伝搬した板波超音波を受信し、この受信信号を２次元探傷信号に配列し、当該２次元探傷信号から所定階調で示す２次元配列データを形成する。次に、前記２次元配列データに基づき被検査材のエッジの反射信号部分を認識してこの信号強度を求め、当該求めた信号強度と予め設定した参照信号の強度とを比較する。そして、前記求めた信号強度の方が低い場合には、前記２次元配列データを逓倍し、これを２値化処理して欠陥を検出する方法が提案されている。

図２は、上記特許文献２で提案されている板波超音波探傷方法を実施するための板波超音波探傷装置の構成を概略的に示すブロック図である。図２において、長手方向（図中白抜き矢符方向）に搬送される帯状の被検査材１０Ｂの一方のエッジ上に、タイヤ探触子１Ｂが設置されている。板波超音波探傷装置は、タイヤ探触子１Ｂに超音波を発振するための電圧を所定周期で印加するパルサ２Ｂと、パルサ２Ｂの電圧印加周期を制御するパルスタイミングコントローラ３Ｂと、タイヤ探触子１Ｂが受信した信号を増幅する信号増幅器４Ｂと、信号増幅器４Ｂにて増幅された信号のうち所定周波数のみ通過させるバンドパスフィルタ５Ｂと、バンドパスフィルタ５Ｂを通過した信号をアナログ／デジタル変換するＡ／Ｄ変換器６Ｂと、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号をパルスタイミングコントローラ３Ｂからパルス信号に基づいてマッピングするマッピングメモリ７Ｂと、演算部９Ｂと、画像メモリ８Ｂとを備えている。

演算部９Ｂは、マッピングメモリ７Ｂから与えられる２次元探傷信号に基づいて２次元配列データを形成する２次元配列データ形成部９６Ｂと、所定の入力データに基づいて参照信号を算出する参照信号算出部９１Ｂと、参照信号算出部９１Ｂにて算出された参照信号を保持する参照信号メモリ９２Ｂと、２次元配列データにおけるエッジ反射部分と参照信号メモリ９２Ｂに保持された参照信号とを比較する比較部９３Ｂと、２次元配列データのエッジ反射部分が参照信号のレベルより低い場合に２次元配列データを逓倍する逓倍部９４Ｂと、逓倍された２次元配列データを２値化する２値化部９５Ｂとを備えている。

図２に示す板波超音波探傷装置において、探傷開始前に被検査材１０Ｂの幅、探傷条件等の所定の入力データを参照信号算出部９１Ｂに与え、被検査材１０Ｂのエッジによる反射波の得られるべきレベルを参照信号として算出し、これを参照信号メモリ９２Ｂに保持させる。そして、探傷開始に伴い、パルスタイミングコントローラ３Ｂから与えられるパルス信号に基づいてパルサ２Ｂがタイヤ探触子１Ｂに所定電圧を印加すると、タイヤ探触子１Ｂが超音波を発振する。この超音波は被検査材１０Ｂの幅方向に伝搬し、被検査材１０Ｂにおける欠陥や他方のエッジにて反射し、タイヤ探触子１Ｂで受信される。タイヤ探触子１Ｂにて受信された信号は、信号増幅器４Ｂにて増幅され、所定周波数の信号のみがバンドパスフィルタ５Ｂを通過してノイズ成分が除去され、さらにＡ／Ｄ変換器６Ｂにて、例えば８ビット、０〜２５５階調のデジタル信号に変換される。

マッピングメモリ７Ｂは、Ａ／Ｄ変換器６Ｂからのデジタル信号とパルスタイミングコントローラ３Ｂからの信号とを受け、デジタル信号をパルス信号のタイミングで分割し、被検査材１０Ｂの幅方向毎のデジタル信号を被検査材１０Ｂの搬送方向の順に並べて（マッピングして）記憶する。マッピングメモリ７Ｂ上の２次元探傷信号は、その探傷信号振幅の高低に従って各画素の濃淡レベルが高低するような２次元濃淡画像の情報に演算部９Ｂの２次元配列データ形成部９６Ｂによって変換され、画像メモリ８Ｂに入力される。比較部９３Ｂは、画像メモリ８Ｂに保持された２次元配列データをエッジ反射波弁別のための所定の閾値に基づいて２値化し、各像の長さ、面積、パターン等の情報に基づいてエッジ反射部分を認識する。さらに、認識したエッジ反射部分と参照信号メモリ９２Ｂに保持された参照信号とを比較する。そして、２次元配列データのエッジ反射部分のレベルが参照信号のレベルより低い場合には、逓倍部９４Ｂがエッジ反射部分の強度不足量を算出し、参照信号のレベルが得られるように、そのエッジ反射部分を含む周期の２次元配列データ全体を逓倍して感度補正する。その後は、２値化部９５Ｂが所定の閾値に基づいて２値化処理し、欠陥を検出するように構成されている。
特開昭５９−９５４５７号公報 特開平１１−１９０７２６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法には、以下のような問題がある。すなわち、特許文献１に記載の方法では、探傷用の斜角超音波探触子以外に、底面エコー検出用の垂直超音波探触子が必要となり、超音波探触子の数が増加することに伴って装置のコストが増大すると共に、必要以上にセンサヘッドが大きくなってしまうという問題がある。また、探傷用と底面エコー検出用の超音波探触子を別々に配設するということは、底面エコー検出用の垂直超音波探触子の感度の変動が探傷用の斜角超音波探触子の探傷感度に比例していることを前提としており、この前提が崩れると特許文献１に記載の方法では斜角超音波探触子の探傷感度を一定に制御することにはならなくなってしまうという問題もある。

上記問題を解決するには、例えば、底面エコー検出用の垂直超音波探触子を探傷用として併用することが考えられる。ここで、特許文献１に記載のように、垂直超音波探触子を被検査材の底面エコーを検出すると共に、被検査材の肉厚を測定するのに用いる場合には、一般的に垂直超音波探触子によって超音波を発振してから底面エコーを検出するまでの時間を計測することになる。この場合において検出する底面エコーの高さ（信号レベル）は、飽和しない信号レベルで十分である。従って、被検査材の肉厚のみを測定する（探傷は行わない）場合には、当該底面エコーの信号レベルを予め設定した基準信号レベルと比較して、底面エコーの信号レベルが飽和しない一定値となるように制御すれば何ら問題は生じない。

しかしながら、特許文献１に記載のように被検査材の肉厚を測定するのではなく、被検査材に存在する欠陥をも垂直探傷によって検出する場合には問題が生じる。一般的に、被検査材の内部に存在する欠陥については、φ５ｍｍ程度の平底穴を検出することが必要とされている。この程度の欠陥を検出し得るように垂直超音波探触子の感度を設定すると、図３に示すように、被検査材からの底面エコーは飽和してしまい、正確な底面エコーの信号レベルを観測することができない。逆に、図４に示すように、被検査材の底面エコーの信号レベルが飽和しないように垂直超音波探触子の感度を設定すると、欠陥からの反射エコーが観測できない結果、欠陥を検出することができなくなってしまう。つまり、特許文献１に記載のように、垂直超音波探触子によって底面エコー高さの変動量を検出可能とするには、底面エコーの信号レベルを飽和させない探傷感度に設定する必要がある一方、底面エコーの信号レベルを飽和させない探傷感度に設定したのでは、欠陥からの反射エコーが観測できない結果、欠陥を精度良く検出することができなくなってしまうという問題がある。

垂直探傷における探傷を行うための適切な感度と底面エコーを検出するための適切な感度とが異なることに起因した上記問題のみを解決するには、特許文献１に記載されている方法において、探傷用の斜角探触子を垂直探触子に置き換えることが考えられる。しかしながら、前述したのと同様に、超音波探触子の数が増加することに伴って装置のコストが増大すると共に、必要以上にセンサヘッドが大きくなってしまうという問題や、探傷用と底面エコー検出用の超音波探触子を別々に配設することに起因した問題が存在することになる。

また、特許文献２に記載の方法についても、被検査材に存在する欠陥を精度良く検出する感度では被検査材のエッジでの反射エコー（反射信号）は飽和してしまい、その信号強度を正確に検出できない結果、探傷感度が一定になるような制御をすることはできないという問題がある。さらに、特許文献２に記載の方法では、超音波を発振する毎に探傷信号をＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換したデジタルデータを蓄積して２次元配列データを形成した後、当該２次元配列データからエッジ反射部分を認識し、エッジ反射部分のレベルを検出して感度補正する処理を施す必要があり、このような処理機能を有する複雑な装置が必要となる結果、装置のコストが増大してしまうという問題がある。

本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、必要以上に超音波探触子等の数を増やすことなくコストの増加を抑制し且つ高精度に探傷することが可能な超音波探傷方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するべく、本発明は、単一の超音波探触子から入射し内部を伝搬する超音波が所定の端部から定常的に反射し得る被検査材を超音波探傷する方法であって、前記被検査材の所定の端部からの反射エコーを観測するための前記超音波探触子の感度であって、前記端部からの反射エコーを飽和しない所定の信号レベルで検出できるように設定された第１の感度と、前記被検査材を探傷するための前記超音波探触子の感度であって、検出すべき欠陥からの反射エコーを所定の信号レベルで検出できるように設定された第２の感度とを、前記超音波探触子からの超音波の発振タイミング毎に交互に切り替えて設定しながら探傷することを特徴とする超音波探傷方法を提供するものである。

斯かる発明によれば、被検査材の所定の端部からの反射エコーを観測するための超音波探触子の感度（第１の感度）と、被検査材を探傷するための超音波探触子の感度（第２の感度）とを切り替えて探傷するため、反射エコーが飽和しないように第１の感度を設定することにより、反射エコーの変動量を精度良く検出することが可能である。一方、検出すべき欠陥からの反射エコーが十分に得られるように第２の感度を設定すると共に、前記検出した反射エコーの変動量を用いて第２の感度を補正することができるため、高精度に探傷することが可能である。また、第１の感度及び第２の感度を超音波探触子からの超音波の発振タイミング毎に交互に切り替えて設定する構成であるため、従来のように探傷用の超音波探触子とは別個に端部からの反射エコー観測用の超音波探触子を設ける必要がなく、単一の超音波探触子で端部からの反射エコーを観測し且つ探傷することができるため、コストの増加を抑制することが可能である。

なお、好ましくは、前記第１の感度に設定された前記超音波探触子で観測した前記端部からの反射エコーの信号レベルと予め設定した基準信号レベルとの差を計測し、前記第２の感度に前記計測した差に応じた補正を施した後に探傷するように構成される。

より具体的には、前記超音波探触子は、前記被検査材の超音波入射表面に対して略垂直に超音波を伝搬させて探傷するように構成されており、前記反射エコーを観測する前記被検査材の所定の端部は、前記被検査材の超音波入射表面に対向する底面とされる。

或いは、前記超音波探触子は、前記被検査材の超音波入射表面に対して略平行に超音波を伝搬させて探傷するように構成されており、前記反射エコーを観測する前記被検査材の所定の端部は、前記被検査材の超音波入射表面に略直交する端面とされる。

本発明に係る超音波探傷方法によれば、必要以上に超音波探触子等の数を増やすことなくコストの増加を抑制し且つ高精度に探傷することが可能である。

以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明に係る超音波探傷方法の一実施形態について説明する。

図５は、本発明の一実施形態に係る超音波探傷方法を実施するための超音波探傷装置の概略構成を示すブロック図である。図５に示すように、本実施形態に係る超音波探傷装置１００は、超音波探触子１と、超音波探傷器２とを備えている。超音波探傷器２は、パルサーレシーバ２１、同期器２２、切替部２３、信号増幅器２４、初期感度設定部２５、端部エコー検出部２６、比較部２７、参照信号レベル設定部２８及び欠陥検出部２９を備えている。

パルサーレシーバ２１は、超音波探触子１に対して電圧を印加することにより、超音波探触子１から超音波を発振させるように構成されている。切替部２３は、超音波探触子１からの超音波の発振タイミング毎に信号増幅器２４の探傷感度（第１の感度及び第２の感度）及び信号出力先を切り替えるように構成されている。端部エコー検出部２６は、超音波探触子１で受信した被検査材の所定の端部からの反射エコー（以下、適宜「端部エコー」という）の信号レベル（以下、適宜「端部エコーレベル」という）を検出するように構成されている。欠陥検出部２９は、超音波探触子１で受信した被検査材からの反射エコーに基づき欠陥の有無を判定するように構成されている。同期器２２は、パルサーレシーバ２１、切替部２３、端部エコー検出部２６及び欠陥検出部２９の動作タイミングを制御するように構成されている。

初期感度設定部２５は、被検査材の端部エコーを飽和しない所定の信号レベルで検出できる感度（第１の感度）、及び、被検査材に存在する欠陥を所定の信号レベルで検出できる感度（第２の感度）をそれぞれ設定し、信号増幅器２４に送信するように構成されている。また、初期感度設定部２５は、信号増幅器２４からの出力が端部エコー検出用なのか或いは欠陥検出用なのかを識別する信号を切替部２３に対して送信するように構成されている。比較部２７は、参照信号レベル設定部２８で予め設定した基準信号レベルと、端部エコー検出部２６で検出した端部エコーレベルとを比較するように構成されている。

以上の構成を有する超音波探傷装置１００において、同期器２２からの送信指令によりパルサーレシーバ２１から超音波探触子１に対して電圧が印加され、これにより被検査材に超音波が伝搬する。伝搬した超音波は、被検査材の所定の端部から定常的に反射する一方、被検査材に欠陥が存在していれば当該欠陥からも反射することになる。これらの反射した超音波（反射エコー）は超音波探触子１で受信され、パルサーレシーバ２１を介して、信号増幅器２４に送信される。信号増幅器２４では、先ず最初に切替部２３によって切り替え設定された第１の感度で反射エコーを増幅した後、増幅後の反射エコーを切替部２３によって切り替え設定された出力先である端部エコー検出部２６に送信する。端部エコー検出部２６は、受信した反射エコーに基づいて端部エコーレベルを検出し、当該検出した端部エコーレベルを比較部２７に送信する。比較部２７では、参照信号レベル設定部２８で予め設定した基準信号レベルと端部エコーレベルとを比較し、その差（以下、適宜「レベル差」という）を信号増幅器２４に設定する。

次の発振タイミング（同期器３からパルスレシーバ２１に対して発せられた次の送信指令）で発振した超音波も同様にして被検査材に伝搬し、超音波探触子１で受信され、パルサーレシーバ２１を介して、信号増幅器２４に送信される。この際、信号増幅器２４では、切替部２３によって第２の感度に切り替え設定されると共に、前述したように比較部２７によって設定されたレベル差に応じた補正を前記第２の感度に施した感度で反射エコーが増幅されることになる。より具体的に説明すれば、信号増幅器２４は、第２の感度に前記レベル差を加算した感度で反射エコーを増幅し、増幅後の反射エコーを切替部２３によって切り替え設定された出力先である欠陥検出部２９に送信する。欠陥検出部２９では、所定の信号レベル以上の反射エコーを検出したか否か（ただし、端部からの反射エコーを除く）を判定し、所定の信号レベル以上の信号を検出したときに欠陥有りと判定するように構成されている。

さらに、次の発振タイミングで発振した超音波の反射エコーについては、信号増幅器２４において、切替部２３によって切り替え設定された第１の感度に前記レベル差を加算した感度で増幅された後、切替部２３によって切り替え設定された出力先である端部エコー検出部２６に送信されることになる。以下、同様にして、図６に示すようなタイムチャートに基づき、端部エコーレベルの検出と欠陥検出とが繰り返されることになる。

図７は、本実施形態に係る超音波探傷装置を被検査材である鋼管Ｐに適用した場合の具体例を示すブロック図である。図７に示す例では、鋼管Ｐに対して探触子ヘッド１０を内面から外面に向けて垂直に超音波が入射するように配設している。探触子ヘッド１０には、管端から５０ｍｍの範囲を検査できるように、垂直超音波探触子１が鋼管Ｐの長手方向に千鳥状に４個（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）配置されている。斯かる構成において、鋼管Ｐを回転させることにより、鋼管Ｐ全周の管端部の検査が可能である。探触子ヘッド１０に配置された４個の垂直超音波探触子１は、超音波探傷器２に各々の探傷ケーブルで接続されている。超音波探傷器２は、パルサーレシーバ２１、信号増幅器２４及び探傷評価部３（図５に示す超音波探傷器２の各構成要素の内、パルサーレシーバ２１及び信号増幅器２４を除く構成要素が探傷評価部３に相当する）を備えている。

図８は、図７に示す超音波探傷装置１００Ａにおける探傷サイクルを説明するフロー図である。図８（ａ）に示すように、１本の鋼管Ｐを探傷する際には、鋼管回転後に探傷を開始すると共に、鋼管回転計（図示せず）によって鋼管Ｐの回転量を計測し、鋼管Ｐが１回転した時点で探傷を終了することになる。図８（ｂ）は、図８（ａ）中に示す探傷サイクルの内容を示すフローである。図８（ｂ）に示すように、垂直超音波探触子１ａから１ｂ、１ｃ、１ｄと順次超音波を送受信すると共に、個々の超音波探触子については、まず最初に底面エコーである鋼管Ｐの外表面エコーを検出し、検出結果に基づいて感度補正量（前述したレベル差に相当）を算出し、当該算出した感度補正量を次の欠陥検出及び底面エコー検出時の感度に反映させることを繰り返すように構成されている。そして、これら一連の動作をハード数を全く増やすことなく超音波探傷器２のソフトウェア処理で実施（探傷評価部３が全てソフトウェアで構成されている）することにより実現している。本実施形態に係る超音波探傷装置１００Ａは、探傷及び端部エコー検出をそれぞれ同一の超音波探触子１で実施しているため、被検査材が曲率を有する鋼管Ｐであっても、超音波探触子の数を増やす必要が無く、安定した探傷が可能である。

図９は、本実施形態に係る超音波探傷装置を被検査材である薄鋼板Ｓに適用した場合の具体例を示すブロック図である。図９に示す例では、薄鋼板Ｐの搬送方向（図中白抜き矢符方向）とは直交する方向に超音波が伝搬するように、薄鋼板Ｓの幅方向エッジ部分にタイヤ型の超音波探触子１を配設している。タイヤ型超音波探触子１内には超音波センサが取り付けられており、変角操作盤４によって薄鋼板Ｓの板厚に合わせて超音波センサの入射角を変化させることで、薄鋼板Ｓに板波が発生できるような構成とされている。タイヤ型超音波探触子１は、パルサーレシーバ２１、信号増幅器２４及び探傷評価部３を備えた超音波探傷器２に接続されており、一定周期で超音波を送受信するように構成されている。超音波探傷器２の動作については、図５を参照して説明した動作と同様であるので、ここでは説明を省略する。図９に示す超音波探傷装置１００Ｂについても、一連の動作をハード数を全く増やすことなく超音波探傷器２のソフトウェア処理で実施することにより実現しており、薄鋼板Ｓの全長に亘り安定した探傷が可能である。

以上に説明したように、本実施形態に係る超音波探傷装置１００（１００Ａ、１００Ｂ）によれば、被検査材の所定の端部からの反射エコーを観測するための超音波探触子１の第１の感度と、被検査材を探傷するための超音波探触子１の第２の感度とを切り替えて探傷する構成であるため、反射エコーが飽和しないように第１の感度を設定することにより、反射エコーの変動量を精度良く検出することが可能である。一方、検出すべき欠陥からの反射エコーが十分に得られるように第２の感度を設定すると共に、前記検出した反射エコーの変動量を用いて第２の感度を補正することができるため、高精度に探傷することが可能である。また、第１の感度及び第２の感度を超音波探触子１からの超音波の発振タイミング毎に交互に切り替えて設定する構成であるため、従来のように探傷用の超音波探触子とは別個に端部からの反射エコー観測用の超音波探触子を設ける必要がなく、単一の超音波探触子で端部からの反射エコーを観測し且つ探傷することができるため、コストの増加を抑制することが可能である。

表１は、本発明の具体的な効果を従来技術と比較して評価した結果を示す。なお、表１に示す「装置コスト」は、従来技術を「１」とした時の比率を意味する。また、「誤検知数」は、被検査材が鋼管の場合には１００００本当たりの誤検知数（欠陥が存在しないものを欠陥有りと検知した数）を、被検査材が薄板の場合には１０００コイル当たりの誤検知数を意味する。

表１に示すように、被検査材が鋼管の場合、探傷用の斜角超音波探触子と底面エコー検出用の垂直超音波探触子とを用いた従来技術と比較すると、装置コストは約３／４程度に抑制でき、誤検知数については従来比で約１／１０以下に低減することが可能であった。被検査材が薄鋼板の場合は、誤検知数を従来技術とほぼ同数に維持したまま、装置コストを約１／２に抑制することが可能であった。

図１は、従来の超音波探傷装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図２は、従来の板波超音波探傷装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図３は、欠陥を検出する場合に適切な超音波探触子の感度を説明するための説明図である。 図４は、底面エコーを検出する場合に適切な超音波探触子の感度を説明するための説明図である。 図５は、本発明の一実施形態に係る超音波探傷方法を実施するための超音波探傷装置の概略構成を示すブロック図である。 図６は、図５に示す超音波探傷装置の動作フローを説明するためのタイムチャートである。 図７は、図５に示す超音波探傷装置を被検査材である鋼管に適用した場合の具体例を示すブロック図である。 図８は、図７に示す超音波探傷装置における探傷サイクルを説明するフロー図である。 図９は、図５に示す超音波探傷装置を被検査材である薄鋼板に適用した場合の具体例を示すブロック図である。

符号の説明

１・・・超音波探触子 ２・・・超音波探傷器 ２１・・・パルサーレシーバ
２２・・・同期器 ２３・・・切替部 ２４・・・信号増幅器
２５・・・初期感度設定部 ２６・・・端部エコー検出部 ２７・・・比較部
２８・・・参照信号レベル設定部 ２９・・・欠陥検出部
１００・・・超音波探傷装置

Claims (4)

1. 単一の超音波探触子から入射し内部を伝搬する超音波が所定の端部から定常的に反射し得る被検査材を超音波探傷する方法であって、
   前記被検査材の所定の端部からの反射エコーを観測するための前記超音波探触子の感度であって、前記端部からの反射エコーを飽和しない所定の信号レベルで検出できるように設定された第１の感度と、前記被検査材を探傷するための前記超音波探触子の感度であって、検出すべき欠陥からの反射エコーを所定の信号レベルで検出できるように設定された第２の感度とを、前記超音波探触子からの超音波の発振タイミング毎に交互に切り替えて設定しながら探傷することを特徴とする超音波探傷方法。
2. 前記第１の感度に設定された前記超音波探触子で観測した前記端部からの反射エコーの信号レベルと予め設定した基準信号レベルとの差を計測し、前記第２の感度に前記計測した差に応じた補正を施した後に探傷することを特徴とする請求項１に記載の超音波探傷方法。
3. 前記超音波探触子は、前記被検査材の超音波入射表面に対して略垂直に超音波を伝搬させて探傷するように構成されており、
   前記反射エコーを観測する前記被検査材の所定の端部は、前記被検査材の超音波入射表面に対向する底面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波探傷方法。
4. 前記超音波探触子は、前記被検査材の超音波入射表面に対して略平行に超音波を伝搬させて探傷するように構成されており、
   前記反射エコーを観測する前記被検査材の所定の端部は、前記被検査材の超音波入射表面に略直交する端面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波探傷方法。

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