JP4602421B2 - Ultrasonic flaw detector - Google Patents

Ultrasonic flaw detector Download PDF

Info

Publication number
JP4602421B2
JP4602421B2 JP2008007103A JP2008007103A JP4602421B2 JP 4602421 B2 JP4602421 B2 JP 4602421B2 JP 2008007103 A JP2008007103 A JP 2008007103A JP 2008007103 A JP2008007103 A JP 2008007103A JP 4602421 B2 JP4602421 B2 JP 4602421B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
wave
transverse
pulse generator
flaw detector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008007103A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008139325A (en
Inventor
道雄 佐藤
良一 新井
和美 渡部
智 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2008007103A priority Critical patent/JP4602421B2/en
Publication of JP2008139325A publication Critical patent/JP2008139325A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4602421B2 publication Critical patent/JP4602421B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

本発明は、超音波を被検査材内部に送受信することで探傷あるいは板厚測定する超音波探傷装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic flaw detection apparatus that performs flaw detection or plate thickness measurement by transmitting and receiving ultrasonic waves inside an inspection object.

従来、配管溶接部や圧力容器溶接部の欠陥検出手法として超音波探傷装置が利用されている。従来の超音波探傷装置1として図10に示す装置がある(例えば、非特許文献1参照)。   Conventionally, an ultrasonic flaw detector has been used as a defect detection method for pipe welds and pressure vessel welds. As a conventional ultrasonic flaw detector 1, there is an apparatus shown in FIG. 10 (see, for example, Non-Patent Document 1).

超音波探傷装置1は、時間制御装置2に信号ケーブル3を介してパルス発生器4と縦波用超音波探蝕子5とを直列に接続した構成である。縦波用超音波探蝕子5の内部には縦波用超音波振動子が設けられ、縦波用超音波振動子が被検査材6の探傷面6aに面接触するように縦波用超音波探蝕子5が配置される。   The ultrasonic flaw detector 1 has a configuration in which a pulse generator 4 and a longitudinal wave ultrasonic probe 5 are connected in series to a time controller 2 via a signal cable 3. A longitudinal wave ultrasonic transducer is provided inside the longitudinal wave ultrasonic probe 5, and the longitudinal wave ultrasonic transducer is in surface contact with the flaw detection surface 6 a of the inspection object 6. A sonic probe 5 is arranged.

時間制御装置2からトリガパルスがパルス発生器4に送信されると、パルス発生器4は電気信号パルスを縦波用超音波探蝕子5に印加する。縦波用超音波探蝕子5は、電気信号パルスを変換して被検査材6内部に探傷面6aに垂直に縦波超音波Xを発生させる。この縦波超音波Xは被検査材6の内部を伝搬するが、被検査材6の内部に欠陥が存在すると欠陥部で縦波超音波Xが反射して再び縦波用超音波探蝕子5に到達する。   When a trigger pulse is transmitted from the time control device 2 to the pulse generator 4, the pulse generator 4 applies an electric signal pulse to the longitudinal wave ultrasonic probe 5. The longitudinal wave ultrasonic probe 5 converts an electrical signal pulse to generate longitudinal wave ultrasonic waves X perpendicular to the flaw detection surface 6 a inside the inspection object 6. This longitudinal wave ultrasonic wave X propagates inside the material 6 to be inspected. However, if there is a defect inside the material 6 to be inspected, the longitudinal wave ultrasonic wave X is reflected at the defective part, and again the longitudinal wave ultrasonic probe. Reach 5

縦波用超音波探蝕子5は、反射した縦波超音波Xを電気信号パルスに変換して図示しない信号処理装置に伝送し、この信号処理装置において縦波超音波Xが発生してから再び縦波用超音波探蝕子5に到達するまでの時間を測定する。この時間に音速を乗じて被検査材6内部の欠陥の位置を計算する。   The longitudinal wave ultrasonic probe 5 converts the reflected longitudinal wave ultrasonic wave X into an electric signal pulse and transmits it to a signal processing device (not shown), and after the longitudinal wave ultrasonic wave X is generated in this signal processing device. The time required to reach the longitudinal wave ultrasonic probe 5 again is measured. The position of the defect in the inspection object 6 is calculated by multiplying this time by the speed of sound.

尚、被検査材6の探傷面6aと反対側の面6bで反射した縦波超音波Xを測定することで、被検査材6の板厚計測が可能となる。   Note that the thickness of the material to be inspected 6 can be measured by measuring the longitudinal wave ultrasonic wave X reflected by the surface 6b opposite to the flaw detection surface 6a of the material 6 to be inspected.

一方、図11は、従来の超音波探傷装置の別の例を示す構成図である(例えば、非特許文献2参照)。   On the other hand, FIG. 11 is a block diagram showing another example of a conventional ultrasonic flaw detector (see, for example, Non-Patent Document 2).

超音波探傷装置1Aでは、縦波用超音波振動子10が被検査材6の探傷面6aに縦用超音波の伝搬方向と斜角となるように傾けて設けられる。このとき、縦波用超音波振動子10と被検査材6の探傷面6aとの隙間には、音響カプラとして油あるいはグリセリン等の低粘性の液体で構成されるカプラント11が塗布される。   In the ultrasonic flaw detector 1A, the longitudinal wave ultrasonic transducer 10 is provided on the flaw detection surface 6a of the inspection object 6 so as to be inclined with respect to the propagation direction of the longitudinal ultrasonic wave. At this time, a coplanar 11 made of a low-viscosity liquid such as oil or glycerin is applied as an acoustic coupler in the gap between the longitudinal wave ultrasonic transducer 10 and the flaw detection surface 6a of the material 6 to be inspected.

また、被検査材6は例えば2つの母材12,12を突き合わせて溶接され溶接ビード13が形成された溶接材が対象となる。   Further, the inspection material 6 is, for example, a welding material in which two base materials 12 and 12 are butted and welded to form a weld bead 13.

縦波用超音波振動子10から縦波超音波が発生し、カプラント11中を伝搬した後、縦波超音波は被検査材6の探傷面6aにおいてモード変換して垂直偏波横波(SV波:Shear Vertically Polarized Wave)Yとなる。   Longitudinal ultrasonic waves are generated from the longitudinal wave ultrasonic transducer 10 and propagated through the coplanar 11, and then the longitudinal ultrasonic waves are mode-converted on the flaw detection surface 6 a of the material 6 to be inspected to be vertically polarized transverse waves (SV waves). : Shear Vertically Polarized Wave) Y.

そして、このSV波Yが被検査材6の内部に照射され、反射して再び被検査材6の探傷面6aにおいてモード変換して縦波超音波となって縦波用超音波振動子10に到達する。この反射した縦波超音波を検出して被検査材6内部の、例えば溶接ビード13内部の欠陥14の有無を判定する。
「新非破壊検査便覧」(日刊工業新聞社、1992年10月15日、初版第一刷発行、p254、図2.318参照) 「新非破壊検査便覧」(日刊工業新聞社、1992年10月15日、初版第一刷発行、p297)
The SV wave Y is irradiated on the inside of the material 6 to be inspected, reflected, and mode-converted again at the flaw detection surface 6a of the material 6 to be inspected to become longitudinal wave ultrasonic waves to the longitudinal wave ultrasonic transducer 10. To reach. The reflected longitudinal wave ultrasonic waves are detected to determine the presence or absence of a defect 14 in the inspection object 6, for example, in the weld bead 13.
"New Nondestructive Inspection Handbook" (Nikkan Kogyo Shimbun, October 15, 1992, first edition, first edition, p. 254, see Fig. 2.318) "New Nondestructive Inspection Handbook" (Nikkan Kogyo Shimbun, October 15, 1992, first edition, first edition, p297)

従来の被検査材6の探傷面6aに垂直に超音波を照射する超音波探傷装置1においては、測定精度向上のため、より高周波の縦波超音波Xが使用される。   In the ultrasonic flaw detector 1 that irradiates ultrasonic waves perpendicularly to the flaw detection surface 6a of the conventional inspection object 6, higher frequency longitudinal wave X is used to improve measurement accuracy.

しかし、周波数が高くなると被検査材6中における縦波超音波Xの減衰が大きくなり信号のSN比が低下する一方、縦波超音波Xの周波数を上げるためには縦波用超音波振動子の厚さを薄くする必要があるため、縦波用超音波振動子の製造中に破損する恐れが発生する。   However, when the frequency is increased, the attenuation of the longitudinal wave ultrasonic wave X in the inspection object 6 is increased and the signal-to-noise ratio of the signal is decreased. On the other hand, in order to increase the frequency of the longitudinal wave ultrasonic wave X, the longitudinal wave ultrasonic transducer Therefore, there is a risk of damage during the production of the longitudinal wave ultrasonic transducer.

そこで、縦波超音波Xの代わりに横波超音波を使用することができれば、横波超音波の音速は縦波超音波Xの音速の約半分であるため、縦波超音波Xの約半分の周波数で同程度の測定精度を得ることができる。   Therefore, if a transverse wave ultrasonic wave can be used instead of the longitudinal wave ultrasonic wave X, the sound velocity of the transverse wave ultrasonic wave is about half that of the longitudinal wave ultrasonic wave X, and therefore the frequency of about half that of the longitudinal wave ultrasonic wave X. The same measurement accuracy can be obtained.

一方、被検査材6の探傷面6aに斜方向から超音波を照射する超音波探傷装置1Aは、横波超音波であるSV波Yを利用する方法であるが、SV波Yは液体中を伝搬しないため被検査材6の探傷面6aにおけるモード変換現象を利用してカプラント11中は縦波超音波として伝搬させる構成である。   On the other hand, the ultrasonic flaw detection apparatus 1A that irradiates the flaw detection surface 6a of the material 6 to be inspected from an oblique direction is a method that uses the SV wave Y that is a transverse wave ultrasonic wave, but the SV wave Y propagates in the liquid. Therefore, the mode conversion phenomenon on the flaw detection surface 6a of the material 6 to be inspected is utilized to propagate through the coplant 11 as longitudinal wave ultrasonic waves.

しかし、SV波Yは、被検査材6の端面や欠陥14部で再度モード変換するため、反射する超音波の減衰によるレベルの低下あるいは不必要な超音波モードの発生により、反射する超音波の正確な検出が困難となる。   However, since the SV wave Y undergoes mode conversion again at the end face of the material 6 to be inspected or the defect 14 part, the level of the reflected ultrasonic wave is reduced due to a decrease in the level due to attenuation of the reflected ultrasonic wave or generation of an unnecessary ultrasonic mode. Accurate detection becomes difficult.

そこで、水平偏波横波(SH波:Shear Horizontally Polarized Wave)の適用が考えられる。SH波はモード変換しないため、不必要な超音波モードの発生および超音波の減衰によるレベルの低下を伴わない。このSH波は、電磁超音波探蝕子(EMAT:Electro Magnetic Acoustic Transducer)あるいは横波用圧電セラミックを使用して送受信させることができる。   Therefore, application of a horizontally polarized shear wave (SH wave: Shear Horizonally Polarized Wave) can be considered. Since SH waves are not mode-converted, there is no reduction in level due to generation of unnecessary ultrasonic modes and attenuation of ultrasonic waves. This SH wave can be transmitted and received using an electromagnetic ultrasonic transducer (EMAT) or a piezoelectric ceramic for transverse waves.

EMATは、電磁力を利用してSH波の送受信を行うものであるが、周波数の上限が1MHz程度であるため、汎用の超音波探傷試験に必要な周波数が得られず実用化することができない。   EMAT transmits and receives SH waves using electromagnetic force. However, since the upper limit of the frequency is about 1 MHz, the frequency required for a general-purpose ultrasonic flaw detection test cannot be obtained and cannot be put into practical use. .

一方、横波用圧電セラミックを利用してSH波を送受信するためには、SH波を被検査材6内部に照射するために横波用圧電セラミックスをろう付けあるいは溶接等の接合方法により被検査材6に接合し、あるいは横波用圧電セラミックスを粘性の高いカプラント11を介して被検査材6に押し付け、さらにSH波の送受信の安定化に数分間の時間を必要とする。このため、横波用圧電セラミックは、超音波探蝕子の移動が不要な特殊な用途に限定される。   On the other hand, in order to transmit and receive SH waves using the piezoelectric ceramic for transverse waves, the material 6 to be inspected is joined by brazing or welding the piezoelectric ceramic for transverse waves to irradiate the inside of the material 6 to be inspected with SH waves. Or a piezoelectric ceramic for transverse waves is pressed against the material to be inspected 6 via the cohesive 11 having high viscosity, and it takes several minutes to stabilize the transmission and reception of SH waves. For this reason, the piezoelectric ceramic for transverse waves is limited to special applications that do not require movement of the ultrasonic probe.

本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、従来使用される低粘性のカプラントを使用して、より低周波の横波超音波を被検査材内部に送受信することでより効率的かつ正確に探傷あるいは板厚測定することが可能な超音波探傷装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to cope with such a conventional situation, and by using a low-viscosity co-plant that is conventionally used, it is more efficient by transmitting and receiving a lower-frequency transverse wave ultrasonic wave inside the material to be inspected. An object of the present invention is to provide an ultrasonic flaw detection apparatus that can perform flaw detection or thickness measurement accurately and accurately.

本発明に係る超音波探傷装置は、上述の目的を達成するために、請求項1に記載したように、時間遅延回路と、この時間遅延回路に信号ケーブルを介して接続されたパルス発生器と、このパルス発生器に信号ケーブルを介して接続された複数の超音波振動子を内部に整列配置した超音波探触子と、前記超音波振動子および前記時間遅延回路に信号ケーブルを介して接続された信号処理系とを具備し、前記超音波探触子は内部の前記超音波振動子が被検査材の探傷面に接するように設けられ、前記時間遅延回路は一定の時間遅延の値を設定して前記信号処理系および前記パルス発生器に与え、このパルス発生器は前記時間遅延を伴ってパルスを順次各超音波振動子に印加し、さらに各超音波振動子は2個を1組としてペア組を構成し、前記被検査材の内部に前記時間遅延を伴って縦波超音波とともに遅れエコーとして各ペア組の一の超音波振動子と他の超音波振動子とは互いに逆相の横波超音波を発生させて前記被検査材の探傷面に対し一定の角度で伝搬しかつその振動方向が前記被検査材の探傷面に対し水平である互いに逆相の水平偏波横波を形成して送信することによって、これら前記横波超音波および前記水平偏波横波が各前記被検査材の内部において干渉により互いに強め合うようにし、かつ前記被検査材の内部で反射した水平偏波横波を受信して電気信号に変換し前記信号処理系に与え、この信号処理系は前記時間遅延の値を参照して各水平偏波横波の受信時間を補正した後、加算して解析することにより被検査材の探傷あるいは板厚測定を行うように構成したことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, an ultrasonic flaw detector according to the present invention includes a time delay circuit and a pulse generator connected to the time delay circuit via a signal cable, as described in claim 1. An ultrasonic probe in which a plurality of ultrasonic transducers connected to the pulse generator via a signal cable are aligned and connected to the ultrasonic transducer and the time delay circuit via a signal cable. The ultrasonic probe is provided so that the ultrasonic transducer inside is in contact with the flaw detection surface of the material to be inspected, and the time delay circuit has a constant time delay value. This is set and applied to the signal processing system and the pulse generator. The pulse generator sequentially applies pulses to the ultrasonic transducers with the time delay, and each ultrasonic transducer is a set of two. to form a pair of sets as the test The object of one another to generate a reverse phase of the transverse ultrasonic waves and the ultrasonic transducer inside said time delay with and with longitudinal wave ultrasonic as late echoes one of each pair of sets of wood and other ultrasonic transducers These transverse waves are transmitted by forming and transmitting horizontally polarized transverse waves of opposite phases that propagate at a fixed angle with respect to the inspection surface of the inspection material and whose vibration direction is horizontal to the inspection surface of the inspection material. The ultrasonic wave and the horizontally polarized transverse wave are intensified by interference inside each of the inspected materials, and the horizontally polarized transverse waves reflected inside the inspected material are received and converted into electrical signals to convert the signals This signal processing system corrects the reception time of each horizontal polarization transverse wave by referring to the value of the time delay, and then adds and analyzes it to perform the flaw detection or thickness measurement of the material to be inspected. Features that configured It is intended to.

本発明に係る超音波探傷装置においては、従来使用される縦波用の超音波振動子および超音波探触子を使用して被検査材内部に、垂直方向、斜方向あるいは探傷面に沿う方向にモード変換を伴わない横波を伝搬させて送受信させることがきる。このため、汎用の低粘性のカプラントを使用して容易に移動可能な状態で、より安価な低い周波数の超音波により、短時間かつ高精度に被検査材を探傷あるいは板厚を測定することができる。   In the ultrasonic flaw detection apparatus according to the present invention, the longitudinal wave, the oblique direction, or the direction along the flaw detection surface is used inside the material to be inspected by using a longitudinal wave ultrasonic transducer and an ultrasonic probe that are conventionally used. Therefore, it is possible to propagate and transmit a transverse wave without mode conversion. For this reason, it is possible to detect flaws or measure the plate thickness in a short time and with high accuracy by using a cheaper low-frequency ultrasonic wave while being easily movable using a general-purpose low-viscosity coplant. it can.

本発明に係る超音波探傷装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。   Embodiments of an ultrasonic flaw detector according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は本発明に係る超音波探傷装置の第1の実施形態を示す構成図である。   FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of an ultrasonic flaw detector according to the present invention.

超音波探傷装置20は、板状あるいはブロック状の被検査材21の、対向する一方の面である探傷面21aに超音波送信系22を、他方の面に超音波受信系23をそれぞれ設けた超音波通過型の構成である。   The ultrasonic flaw detector 20 is provided with an ultrasonic transmission system 22 on the flaw detection surface 21a, which is one of the opposing surfaces, of the plate-shaped or block-shaped inspection material 21, and an ultrasonic reception system 23 on the other surface. This is an ultrasonic transmission type configuration.

超音波送信系22は、時間制御装置24に信号ケーブル25,25を介して正パルス発生器26と負パルス発生器27とが並列に設けられ、さらに正パルス発生器26と負パルス発生器27にそれぞれ送信用超音波振動子28a,28bを信号ケーブル25,25を介して接続した構成である。   In the ultrasonic transmission system 22, a positive pulse generator 26 and a negative pulse generator 27 are provided in parallel to the time control device 24 via signal cables 25 and 25, and the positive pulse generator 26 and the negative pulse generator 27 are further provided. The transmission ultrasonic transducers 28a and 28b are connected via signal cables 25 and 25, respectively.

正パルス発生器26は極性が正のパルス電圧を発生させて、送信用超音波振動子28aに印加させる機能を有する。一方、負パルス発生器27は正のパルス電圧と位相が180度反転させた極性が負のパルス電圧を発生させて、送信用超音波振動子28bに印加させる機能を有する。   The positive pulse generator 26 has a function of generating a pulse voltage having a positive polarity and applying the pulse voltage to the transmitting ultrasonic transducer 28a. On the other hand, the negative pulse generator 27 has a function of generating a positive pulse voltage and a negative pulse voltage whose phase is inverted by 180 degrees and applying it to the ultrasonic transducer for transmission 28b.

送信用超音波振動子28a,28bは、被検査材21の探傷面21aに接触して、その内部に超音波を送信するための接触面29,29をそれぞれ有する。さらに、送信用超音波振動子28a,28bは、予め分極される。そして、送信用超音波振動子28a,28bは、それぞれ被検査材21の一方の面である探傷面21aにその接触面29,29が接するように設けられる。さらに、被検査材21と送信用超音波振動子28a,28bとの隙間には、音響カプラとして油あるいはグリセリン等の低粘性の液体で構成されるカプラント30が塗布される。   The ultrasonic transducers 28a and 28b for transmission have contact surfaces 29 and 29 for contacting the flaw detection surface 21a of the material 21 to be inspected and transmitting ultrasonic waves therein, respectively. Furthermore, the transmitting ultrasonic transducers 28a and 28b are polarized in advance. The transmitting ultrasonic transducers 28a and 28b are provided such that their contact surfaces 29 and 29 are in contact with the flaw detection surface 21a which is one surface of the material 21 to be inspected, respectively. Further, a coplanar 30 made of a low-viscosity liquid such as oil or glycerin is applied as an acoustic coupler to the gap between the material to be inspected 21 and the transmitting ultrasonic transducers 28a and 28b.

このとき、各送信用超音波振動子28a,28bの分極方向Pは同方向とされる。図1の例では、各送信用超音波振動子28a,28bの分極方向Pは共に、被検査材21の探傷面21aから正パルス発生器26あるいは負パルス発生器27に向かう方向である。   At this time, the polarization directions P of the transmitting ultrasonic transducers 28a and 28b are the same. In the example of FIG. 1, the polarization directions P of the transmission ultrasonic transducers 28 a and 28 b are both directions from the flaw detection surface 21 a of the inspection object 21 toward the positive pulse generator 26 or the negative pulse generator 27.

一方、超音波受信系23は、2つの受信用超音波振動子31a,31bをそれぞれ信号ケーブル25,25を介してアンプ32a,32bに接続し、さらに各アンプ32a,32bを信号処理系の一例である単一の信号加算器33に信号ケーブル25を介して接続した構成である。   On the other hand, the ultrasonic receiving system 23 connects two receiving ultrasonic transducers 31a and 31b to the amplifiers 32a and 32b via the signal cables 25 and 25, respectively, and each amplifier 32a and 32b is an example of a signal processing system. The signal adder 33 is connected via the signal cable 25.

また、信号加算器33には、信号ケーブル25を介して波形表示装置34が接続される。この波形表示装置34はモニタを具備し、波形を表示して観測可能にする機能を有する。   Further, a waveform display device 34 is connected to the signal adder 33 via the signal cable 25. The waveform display device 34 includes a monitor and has a function of displaying and observing the waveform.

受信用超音波振動子31a,31bは、被検査材21の探傷面21aに接触して、その内部から伝搬する超音波を受信するための接触面35,35をそれぞれ有する。さらに、受信用超音波振動子31a,31bは、予め分極される。そして、受信用超音波振動子31a,31bは、それぞれ被検査材21の超音波送信系22が設けられない反対側の面にそれぞれの接触面35,35が接するように設けられる。さらに、被検査材21と受信用超音波振動子31a,31bとの隙間には、音響カプラとして油あるいはグリセリン等の低粘性の液体で構成されるカプラント30が塗布される。   The ultrasonic transducers 31a and 31b for reception have contact surfaces 35 and 35 for contacting the flaw detection surface 21a of the material 21 to be inspected and receiving ultrasonic waves propagating from the inside, respectively. Further, the receiving ultrasonic transducers 31a and 31b are polarized in advance. The receiving ultrasonic transducers 31a and 31b are provided such that the contact surfaces 35 and 35 are in contact with the opposite surfaces of the material to be inspected 21 where the ultrasonic transmission system 22 is not provided. Further, a coplanar 30 made of a low-viscosity liquid such as oil or glycerin is applied as an acoustic coupler in the gap between the material to be inspected 21 and the receiving ultrasonic transducers 31a and 31b.

このとき、各受信用超音波振動子31a,31bは、被検査材21の反対側に設けられる送信用超音波振動子28a,28bに対向する位置付近にそれぞれ設けられる。さらに、各受信用超音波振動子31a,31bの分極方向Pは同方向とされる。図1の例では、各受信用超音波振動子31a,31bの分極方向Pは共に、被検査材21の探傷面21aからアンプ32a,32b側に向かう方向である。   At this time, each of the receiving ultrasonic transducers 31 a and 31 b is provided in the vicinity of a position facing the transmitting ultrasonic transducers 28 a and 28 b provided on the opposite side of the inspection object 21. Furthermore, the polarization directions P of the reception ultrasonic transducers 31a and 31b are the same. In the example of FIG. 1, the polarization directions P of the reception ultrasonic transducers 31 a and 31 b are both directions from the flaw detection surface 21 a of the material to be inspected 21 toward the amplifiers 32 a and 32 b.

次に超音波探傷装置20の作用を説明する。   Next, the operation of the ultrasonic flaw detector 20 will be described.

超音波探傷装置20の作動により、時間制御装置24から、トリガパルスが正パルス発生器26および負パルス発生器27に送信される。トリガパルス送信する時間の間隔は、被検査材21に超音波を発振する発振間隔に対応する間隔とされる。   Due to the operation of the ultrasonic flaw detector 20, a trigger pulse is transmitted from the time controller 24 to the positive pulse generator 26 and the negative pulse generator 27. The time interval for transmitting the trigger pulse is set to an interval corresponding to the oscillation interval for oscillating the ultrasonic wave in the inspection object 21.

次に、正パルス発生器26および負パルス発生器27は、時間制御装置24から送信されたトリガパルスにより、それぞれトリガパルスの間隔に応じた正パルスおよび負パルスを各送信用超音波振動子28a,28bに印加する。   Next, the positive pulse generator 26 and the negative pulse generator 27 respectively send a positive pulse and a negative pulse corresponding to the interval of the trigger pulse to the transmission ultrasonic transducers 28a according to the trigger pulse transmitted from the time control device 24. , 28b.

送信用超音波振動子28aは、正パルス発生器26から正パルスが印加されると、縦波超音波X1を発生するが、このとき振動様式の変換に伴う遅れエコーである横波超音波を発生する。一方、送信用超音波振動子28bは、送信用超音波振動子28aと同様に、負パルス発生器27から負パルスを印加されると、縦波超音波X2とともに遅れエコーである横波超音波を発生する。   When a positive pulse is applied from the positive pulse generator 26, the transmitting ultrasonic transducer 28a generates a longitudinal wave X1, and at this time, generates a transverse wave ultrasonic wave that is a delayed echo accompanying the vibration mode conversion. To do. On the other hand, when a negative pulse is applied from the negative pulse generator 27, the transmission ultrasonic transducer 28b, as with the transmission ultrasonic transducer 28a, transmits a transverse wave ultrasonic wave that is a delayed echo together with the longitudinal wave ultrasonic wave X2. appear.

そして、各送信用超音波振動子28a,28bから発生した縦波超音波X1,X2および横波超音波は、それぞれ各送信用超音波振動子28a,28bからカプラント30を介して被検査材21の内部に伝搬される。   The longitudinal ultrasonic waves X1 and X2 and the transverse ultrasonic waves generated from the transmission ultrasonic transducers 28a and 28b are transmitted from the transmission ultrasonic transducers 28a and 28b to the inspected material 21 via the coplant 30 respectively. Propagated inside.

このとき、各送信用超音波振動子28a,28bの分極方向Pが共に同方向であり、かつそれぞれ印加されるパルスの正負が逆相であるため、送信用超音波振動子28aが発生する縦波超音波X1の振動方向A1と送信用超音波振動子28bが発生する縦波超音波X2の振動方向A2とは、互いに逆相となる。   At this time, since the polarization directions P of the transmission ultrasonic transducers 28a and 28b are both in the same direction, and the positive and negative of the applied pulses are in opposite phases, the vertical direction in which the transmission ultrasonic transducer 28a is generated is generated. The vibration direction A1 of the wave ultrasonic wave X1 and the vibration direction A2 of the longitudinal wave ultrasonic wave X2 generated by the transmission ultrasonic transducer 28b are opposite to each other.

例えば、送信用超音波振動子28aが発生する縦波超音波X1は、送信用超音波振動子28aから伝搬方向と平行な方向の引張応力を被検査材21に発生させる縦波超音波X1となる。一方、送信用超音波振動子28bが発生する縦波超音波X2は、送信用超音波振動子28bから伝搬方向と平行な方向の圧縮応力を被検査材21に発生させる縦波超音波X2となる。   For example, the longitudinal wave ultrasonic wave X1 generated by the transmission ultrasonic transducer 28a is a longitudinal wave ultrasonic wave X1 that causes the tensile stress in the direction parallel to the propagation direction from the transmission ultrasonic transducer 28a to be generated on the inspection target material 21. Become. On the other hand, the longitudinal wave ultrasonic wave X2 generated by the transmission ultrasonic transducer 28b is a longitudinal wave ultrasonic wave X2 that causes the inspected material 21 to generate a compressive stress in a direction parallel to the propagation direction from the transmission ultrasonic transducer 28b. Become.

同様に、遅れエコーである送信用超音波振動子28aが発生する横波超音波の振動方向B1と送信用超音波振動子28bが発生する横波超音波の振動方向B2とは、互いに逆相となる。   Similarly, the vibration direction B1 of the transverse wave ultrasonic wave generated by the transmission ultrasonic transducer 28a, which is a delayed echo, and the vibration direction B2 of the transverse wave ultrasonic wave generated by the transmission ultrasonic transducer 28b are in opposite phases to each other. .

例えば、送信用超音波振動子28aが発生する横波超音波は、送信用超音波振動子28aから伝搬方向と垂直な方向の圧縮応力を被検査材21に発生させる。一方、送信用超音波振動子28bが発生する横波超音波は、送信用超音波振動子28bから伝搬方向と垂直な方向の引張応力を被検査材21に発生させる横波超音波となる。   For example, the transverse ultrasonic wave generated by the transmitting ultrasonic transducer 28a causes the inspected material 21 to generate compressive stress in the direction perpendicular to the propagation direction from the transmitting ultrasonic transducer 28a. On the other hand, the transverse ultrasonic wave generated by the transmission ultrasonic transducer 28b becomes a transverse wave ultrasonic wave that causes the material to be inspected 21 to generate a tensile stress in a direction perpendicular to the propagation direction from the transmission ultrasonic transducer 28b.

すなわち、2つの送信用超音波振動子28a,28bの間においては、送信用超音波振動子28aが発生する横波超音波の振動方向B1と送信用超音波振動子28bが発生する横波超音波の振動方向B2とは互いに同じ方向となる。このため、2つの送信用超音波振動子28a,28bの間においては、送信用超音波振動子28aが発生する横波超音波と送信用超音波振動子28bが発生する横波超音波とは互いに強め合い合成された横波超音波Yとなる。   That is, between the two transmitting ultrasonic transducers 28a and 28b, the vibration direction B1 of the transverse ultrasonic wave generated by the transmitting ultrasonic transducer 28a and the transverse ultrasonic wave generated by the transmitting ultrasonic transducer 28b are set. The vibration direction B2 is the same direction as each other. For this reason, between the two transmitting ultrasonic transducers 28a and 28b, the transverse ultrasonic wave generated by the transmitting ultrasonic transducer 28a and the transverse ultrasonic wave generated by the transmitting ultrasonic transducer 28b are strengthened to each other. The combined ultrasonic wave Y is obtained.

さらに、各送信用超音波振動子28a,28bが発生した横波超音波Yは互いに振動を強め合いながら、被検査材21の内部を各受信用超音波振動子31a,31bに向かって伝搬する。   Further, the transverse ultrasonic waves Y generated by the transmitting ultrasonic transducers 28a and 28b propagate inside the material to be inspected 21 toward the receiving ultrasonic transducers 31a and 31b while strengthening vibrations.

同様に、各送信用超音波振動子28a,28bが発生した縦波超音波X1,X2は、被検査材21の内部を各受信用超音波振動子31a,31bに向かって伝搬する。   Similarly, the longitudinal ultrasonic waves X1 and X2 generated by the transmission ultrasonic transducers 28a and 28b propagate in the inspection material 21 toward the reception ultrasonic transducers 31a and 31b.

そして、各送信用超音波振動子28a,28bが発生した縦波超音波X1,X2および横波超音波Yは、各受信用超音波振動子31a,31bが接する面に到達し、各受信用超音波振動子31a,31bで受信されて電気信号に変換される。   Then, the longitudinal wave ultrasonic waves X1 and X2 and the transverse wave ultrasonic wave Y generated by the transmission ultrasonic transducers 28a and 28b reach the surface where the reception ultrasonic transducers 31a and 31b are in contact with each other, and receive the ultrasonic waves for reception. It is received by the acoustic transducers 31a and 31b and converted into an electrical signal.

ここで、縦波超音波X1,X2は各受信用超音波振動子31a,31bにおいて同時に受信される。同様に、横波超音波Yも各受信用超音波振動子31a,31bにおいて同時に受信される。さらに、各受信用超音波振動子31a,31bの分極方向Pは同じ方向であるため、各受信用超音波振動子31a,31bにおいて変換した各縦波超音波X1,X2の電気信号の位相は各送信用超音波振動子28a,28bが発生した縦波超音波X1,X2の位相から変化せずに互いに逆相となる。   Here, the longitudinal ultrasonic waves X1 and X2 are simultaneously received by the receiving ultrasonic transducers 31a and 31b. Similarly, the transverse ultrasonic wave Y is also simultaneously received by the receiving ultrasonic transducers 31a and 31b. Furthermore, since the polarization directions P of the reception ultrasonic transducers 31a and 31b are the same, the phases of the electrical signals of the longitudinal ultrasonic waves X1 and X2 converted by the reception ultrasonic transducers 31a and 31b are as follows. The transmission ultrasonic transducers 28a and 28b are opposite in phase to each other without changing from the phase of the longitudinal ultrasonic waves X1 and X2 generated.

同様に、各受信用超音波振動子31a,31bにおいて変換した横波超音波Y,Yの電気信号の位相も、各送信用超音波振動子28a,28bが発生した横波超音波Y,Yの位相から変化せずに互いに逆相となる。   Similarly, the phases of the electrical signals of the transverse ultrasonic waves Y and Y converted by the receiving ultrasonic transducers 31a and 31b are also the phases of the transverse ultrasonic waves Y and Y generated by the transmitting ultrasonic transducers 28a and 28b. The phases are opposite to each other without changing.

例えば、受信用超音波振動子31a近傍の横波超音波Yは、横波超音波Yの伝搬方向と垂直な方向の圧縮応力を被検査材21に発生させる。一方、受信用超音波振動子31b近傍の横波超音波Yは、横波超音波Yの伝搬方向と垂直な方向の引張応力を被検査材21に発生させる。   For example, the transverse ultrasonic wave Y in the vicinity of the receiving ultrasonic transducer 31 a causes the inspected material 21 to generate a compressive stress in a direction perpendicular to the propagation direction of the transverse ultrasonic wave Y. On the other hand, the transverse ultrasonic wave Y in the vicinity of the reception ultrasonic transducer 31b generates a tensile stress in the inspection material 21 in a direction perpendicular to the propagation direction of the transverse ultrasonic wave Y.

さらに、各受信用超音波振動子31a,31bが受信した縦波超音波X1,X2および横波超音波Y,Yは、それぞれアンプ32a,32bに電気信号として送信され、各アンプ32a,32bにおいてそれぞれ増幅される。   Further, the longitudinal wave ultrasonic waves X1 and X2 and the transverse wave ultrasonic waves Y and Y received by the reception ultrasonic transducers 31a and 31b are transmitted as electric signals to the amplifiers 32a and 32b, respectively, and are respectively transmitted to the amplifiers 32a and 32b. Amplified.

各アンプ32a,32bにおいてそれぞれ増幅された縦波超音波X1,X2および横波超音波Y,Yの電気信号は、共通の信号加算器33に送信される。この信号加算器33において受信用超音波振動子31aで受信した横波超音波Yおよび縦波超音波X1の位相あるいは受信用超音波振動子31bで受信した横波超音波Yおよび縦波超音波X2の位相のうちいずれか一方が反転される。   The electrical signals of the longitudinal wave ultrasonic waves X1 and X2 and the transverse wave ultrasonic waves Y and Y amplified by the amplifiers 32a and 32b are transmitted to a common signal adder 33. In this signal adder 33, the phase of the transverse ultrasonic wave Y and the longitudinal ultrasonic wave X1 received by the receiving ultrasonic transducer 31a or the transverse wave ultrasonic wave Y and the longitudinal ultrasonic wave X2 received by the receiving ultrasonic transducer 31b. Either one of the phases is inverted.

この結果、各受信用超音波振動子31a,31bが受信した縦波超音波X1,X2および横波超音波Y,Yは互いに同相となる。そして、同相となった縦波超音波X1,X2および横波超音波Y,Yの各電気信号は加算され、加算縦波超音波と加算横波超音波とが得られる。   As a result, the longitudinal ultrasonic waves X1 and X2 and the transverse ultrasonic waves Y and Y received by the receiving ultrasonic transducers 31a and 31b are in phase with each other. Then, the electrical signals of the longitudinal ultrasonic waves X1, X2 and the transverse ultrasonic waves Y, Y that are in phase are added to obtain an added longitudinal ultrasonic wave and an added transverse ultrasonic wave.

さらに、信号加算器33は、加算縦波超音波と加算横波超音波とを波形表示装置34に送信し、この波形表示装置34において、時間を軸として加算縦波超音波と加算横波超音波とがそれぞれ波形表示される。そして、この加算縦波超音波と加算横波超音波とを分析して被検査材21内部における欠陥の有無の判定あるいは板厚測定が実施される。   Further, the signal adder 33 transmits the added longitudinal wave ultrasonic wave and the added transverse wave ultrasonic wave to the waveform display device 34, and in this waveform display device 34, the added longitudinal wave ultrasonic wave and the added transverse wave ultrasonic wave are time-axis-based. Are displayed as waveforms. Then, the added longitudinal wave ultrasonic wave and the added transverse wave ultrasonic wave are analyzed to determine the presence or absence of a defect in the inspected material 21 or to measure the plate thickness.

すなわち超音波探傷装置20は、各送信用超音波振動子28a,28bが発生した縦波超音波X1,X2とともに遅れエコーである横波超音波Yを各受信用超音波振動子31a,31bで受信して横波超音波Yを利用した分析を可能とする構成である。   That is, the ultrasonic flaw detector 20 receives the longitudinal wave ultrasonic waves X1 and X2 generated by the transmission ultrasonic transducers 28a and 28b and the transverse wave ultrasonic wave Y that is a delayed echo by the reception ultrasonic transducers 31a and 31b. Thus, the analysis using the transverse wave ultrasonic wave Y is possible.

さらに、2つの送信用超音波振動子28a,28bから逆相の横波超音波Y,Yをそれぞれ発生させて、波の干渉作用により横波超音波Y,Yを互いに強め合い合成して伝播するように構成して減衰を抑制させるものである。   Further, the opposite-phase transverse ultrasonic waves Y and Y are generated from the two transmitting ultrasonic transducers 28a and 28b, respectively, so that the transverse ultrasonic waves Y and Y are intensified and combined with each other by the wave interference action and propagated. It is comprised and it suppresses attenuation.

超音波探傷装置20では、被検査材21の探傷面21aに垂直方向に伝搬する横波超音波Yの送受信が可能となるため、より低い周波数の超音波を探傷検査に適用することができる。このため、より安価に探傷あるいは板厚測定の精度を向上させることができる。   The ultrasonic flaw detection apparatus 20 can transmit and receive the transverse wave ultrasonic wave Y propagating in the direction perpendicular to the flaw detection surface 21a of the material 21 to be inspected, and therefore can apply lower frequency ultrasonic waves to the flaw detection inspection. For this reason, the accuracy of flaw detection or thickness measurement can be improved at a lower cost.

また、従来は横波超音波Yを送受信する手段として横波用圧電セラミックの利用が可能であったが、超音波エコーの安定化に数分間の時間要し、かつ超音波振動子の移動が困難であった。   Conventionally, it has been possible to use a piezoelectric ceramic for transverse waves as means for transmitting / receiving the transverse wave ultrasonic wave Y. However, it takes several minutes to stabilize the ultrasonic echo, and it is difficult to move the ultrasonic transducer. there were.

しかし、超音波探傷装置20では、従来使用される縦波用の送信用超音波振動子28a,28bあるいは受信用超音波振動子31a,31bと低粘性のカプラント30を使用して発生する横波超音波Yを利用するため、短時間で超音波エコーが安定し、かつ送信用超音波振動子28a,28bあるいは受信用超音波振動子31a,31bの移動を容易とすることができる。   However, in the ultrasonic flaw detector 20, the longitudinal wave ultrasonic wave generated by using the transmission ultrasonic transducers 28a and 28b for longitudinal waves or the reception ultrasonic transducers 31a and 31b and the low-viscosity coplanar 30 that are conventionally used. Since the sound wave Y is used, the ultrasonic echo can be stabilized in a short time and the transmission ultrasonic transducers 28a and 28b or the reception ultrasonic transducers 31a and 31b can be easily moved.

尚、超音波探傷装置20は、2個の送信用超音波振動子28a,28bを具備する構成としたが、単一の送信用超音波振動子28aのみで構成することも可能である。単一の送信用超音波振動子28aから超音波を発生する場合、伝搬する横波超音波Yおよび縦波超音波X1の振動方向は同相となる。   Although the ultrasonic flaw detector 20 includes the two transmission ultrasonic transducers 28a and 28b, the ultrasonic flaw detection apparatus 20 may be configured with only a single transmission ultrasonic transducer 28a. When ultrasonic waves are generated from a single ultrasonic transducer for transmission 28a, the vibration directions of the propagating transverse wave ultrasonic wave Y and longitudinal wave ultrasonic wave X1 are in phase.

このため、各受信用超音波振動子31a,31bで受信した縦波超音波X1は同相となる。しかし、受信用超音波振動子31a,31bの間の被検査材21の対面に送信用超音波振動子28aを設ければ、送信用超音波振動子28aから被検査材21の探傷面21aに垂直な方向に形成される横波超音波Yの伝搬中心線に対して、横波超音波Yの振動方向は線対称となる。   For this reason, the longitudinal wave ultrasonic waves X1 received by the reception ultrasonic transducers 31a and 31b are in phase. However, if the transmission ultrasonic transducer 28a is provided on the facing surface of the inspection object 21 between the reception ultrasonic transducers 31a and 31b, the transmission ultrasonic transducer 28a is applied to the flaw detection surface 21a of the inspection target 21. With respect to the propagation center line of the transverse ultrasonic wave Y formed in the vertical direction, the vibration direction of the transverse ultrasonic wave Y is line symmetric.

従って、超音波振動子31aと超音波振動子31bで受信する横波超音波Yの振動方向は互いに逆向きとなる。このため、超音波振動子31aが受信した横波超音波Yの位相あるいは超音波振動子31bが受信した横波超音波Yの位相のいずれか一方を反転させて加算すれば、横波超音波Yを強め合うことができる。 Therefore, the vibration directions of the transverse ultrasonic waves Y received by the ultrasonic transducer 31a and the ultrasonic transducer 31b are opposite to each other. Therefore, if the addition by inverting one of the ultrasonic transducer 31a is transverse ultrasonic wave Y received phase or ultrasonic transducer 31b is transverse ultrasonic wave Y which received phase, the transverse ultrasonic wave Y constructive Can fit.

尚、超音波振動子31a,31bが受信した超音波の位相の一方を反転させて加算すると縦波超音波X1は互いに弱め合うこととなり、逆に位相を反転させないでそのまま加算すると、横波超音波Yは互いに弱め合う一方、縦波超音波X1は互いに強め合うこととなる。 If one of the phases of the ultrasonic waves received by the ultrasonic transducers 31a and 31b is inverted and added, the longitudinal wave ultrasonic waves X1 weaken each other, and conversely, if they are added as they are without inverting the phase, the transverse wave ultrasonic waves While Y weakens each other, longitudinal ultrasonic waves X1 strengthen each other.

図2は本発明に係る超音波探傷装置の第2の実施形態を示す構成図であり、図3は、図2に示す超音波探蝕子Aが具備する複数の超音波振動子35aの配置方法を示す正面図である。   FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of the ultrasonic flaw detector according to the present invention, and FIG. 3 is an arrangement of a plurality of ultrasonic transducers 35a included in the ultrasonic probe A shown in FIG. It is a front view which shows a method.

尚、図1に示す第1の実施形態による超音波探傷装置20と同一の構成要素には同符号を付す。   In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the ultrasonic flaw detector 20 by 1st Embodiment shown in FIG.

超音波探傷装置20Aは、超音波反射型の探傷装置であり時間制御装置24に信号ケーブル25を介して複数の正パルス発生器26および負パルス発生器27を並列にそれぞれ設け、さらにこれら正パルス発生器26および負パルス発生器27を、信号ケーブル25を介して単一の超音波探触子40に接続した構成である。   The ultrasonic flaw detector 20A is an ultrasonic reflection type flaw detector, and the time controller 24 is provided with a plurality of positive pulse generators 26 and negative pulse generators 27 in parallel via a signal cable 25, and these positive pulses are further provided. In this configuration, the generator 26 and the negative pulse generator 27 are connected to a single ultrasonic probe 40 via a signal cable 25.

時間制御装置24に複数の信号ケーブル25が設けられ、各信号ケーブル25はそれぞれ時間遅延回路41に接続される。さらに各時間遅延回路41において信号ケーブル25は分岐され、一方は正パルス発生器26に、他方は負パルス発生器27にそれぞれ接続される。   The time control device 24 is provided with a plurality of signal cables 25, and each signal cable 25 is connected to a time delay circuit 41. Further, in each time delay circuit 41, the signal cable 25 is branched, one being connected to the positive pulse generator 26 and the other being connected to the negative pulse generator 27.

一方、超音波探触子40は内部に複数の超音波振動子42a,42bを有する。図2および図3の例では、超音波振動子42a,42bは例えば16個設けられる。各超音波振動子42a,42bは、被検査材21の探傷面21aに接触して、その内部に超音波を送信するための接触面をそれぞれ有する。そして、各超音波振動子42a,42bは、それぞれの接触面が共通の面上となるように整列配置される。   On the other hand, the ultrasonic probe 40 includes a plurality of ultrasonic transducers 42a and 42b. In the example of FIGS. 2 and 3, for example, 16 ultrasonic transducers 42a and 42b are provided. Each of the ultrasonic transducers 42a and 42b has a contact surface for contacting the flaw detection surface 21a of the material 21 to be inspected and transmitting ultrasonic waves therein. And each ultrasonic transducer | vibrator 42a, 42b is aligned and arrange | positioned so that each contact surface may become on a common surface.

また、各超音波振動子42a,42bは、2個を1組としてペア組を構成し、各ペア組同士は所定の間隔pを有する位置に配置される。このため、各超音波振動子42a,42bは、例えば2列に整列される。さらに、各超音波振動子42a,42bは接触面に垂直な方向に予め分極され、分極方向は全て同じ方向とされる。   Each of the ultrasonic transducers 42a and 42b constitutes a pair set of two, and each pair set is arranged at a position having a predetermined interval p. For this reason, each ultrasonic transducer | vibrator 42a, 42b is aligned in 2 rows, for example. Furthermore, each ultrasonic transducer 42a, 42b is polarized in advance in a direction perpendicular to the contact surface, and the polarization directions are all the same.

そして、各正パルス発生器26および負パルス発生器27は、信号ケーブル25を介して超音波探触子40の内部に設けられた超音波振動子42a,42bにそれぞれ個別に接続される。このとき、超音波探触子40の内部に設けられたペア組の一方の超音波振動子42aは正パルス発生器26に接続され、ペア組の他方の超音波振動子42bは負パルス発生器27に接続される。すなわち、一方の列の超音波振動子42aは全て正パルス発生器26に接続され、他方の列の超音波振動子42bは全て負パルス発生器27に接続される。   The positive pulse generator 26 and the negative pulse generator 27 are individually connected to the ultrasonic transducers 42 a and 42 b provided inside the ultrasonic probe 40 via the signal cable 25. At this time, one ultrasonic transducer 42a of the pair set provided in the ultrasonic probe 40 is connected to the positive pulse generator 26, and the other ultrasonic transducer 42b of the pair set is a negative pulse generator. 27. That is, all the ultrasonic transducers 42 a in one column are all connected to the positive pulse generator 26, and all the ultrasonic transducers 42 b in the other column are all connected to the negative pulse generator 27.

さらに、超音波探触子40は、各超音波振動子42a,42bの接触面が音響カプラとしてのカプラント30を介して面接触するように被検査材21の探傷面21aに設けられる。このため、各超音波振動子42a,42bの分極方向は被検査材21の探傷面21aに垂直でかつ互いに同方向となる。   Further, the ultrasonic probe 40 is provided on the flaw detection surface 21a of the material 21 to be inspected so that the contact surfaces of the ultrasonic transducers 42a and 42b are in surface contact via a coplant 30 as an acoustic coupler. For this reason, the polarization directions of the ultrasonic transducers 42 a and 42 b are perpendicular to the flaw detection surface 21 a of the material to be inspected 21 and are in the same direction.

また、各超音波振動子42a,42bと正パルス発生器26あるいは負パルス発生器27との間の各信号ケーブル25にはそれぞれ分岐部43が設けられ、これらの分岐部43から信号ケーブル25が分岐してそれぞれアンプ44に接続される。   Further, each signal cable 25 between each ultrasonic transducer 42a, 42b and the positive pulse generator 26 or the negative pulse generator 27 is provided with a branch portion 43, and the signal cable 25 is connected from the branch portion 43 to each signal cable 25. It branches and is connected to each amplifier 44.

各アンプ44は、それぞれ信号ケーブル25を介して信号加算器33に接続される。ただし、共通の時間遅延回路41から分岐してペア組の超音波振動子42a,42bとともに接続された2つのアンプ44は、共通の信号加算器33に接続される。すなわち、各時間遅延回路41および超音波振動子42a,42bの各ペア組に対応する同数の信号加算器33が設けられる。   Each amplifier 44 is connected to the signal adder 33 via the signal cable 25. However, the two amplifiers 44 branched from the common time delay circuit 41 and connected together with the pair of ultrasonic transducers 42 a and 42 b are connected to the common signal adder 33. That is, the same number of signal adders 33 corresponding to each pair of time delay circuits 41 and ultrasonic transducers 42a and 42b are provided.

さらに、各信号加算器33は信号ケーブル25を介して共通の信号処理装置45と接続され、信号処理装置45は信号ケーブル25を介して波形表示装置34と接続される。   Further, each signal adder 33 is connected to a common signal processing device 45 via the signal cable 25, and the signal processing device 45 is connected to the waveform display device 34 via the signal cable 25.

また、各時間遅延回路41は、それぞれ信号処理装置45に接続される。   Each time delay circuit 41 is connected to a signal processing device 45.

尚、各信号加算器33および信号処理装置45は一体として構成してもよく、両者で信号処理系が形成される。   Each signal adder 33 and the signal processing device 45 may be integrally formed, and a signal processing system is formed by both.

次に超音波探傷装置20Aの作用を説明する。   Next, the operation of the ultrasonic flaw detector 20A will be described.

超音波探傷装置20Aを被検査材21の探傷面21a上に音響カプラであるカプラント30を介して設置する。続いて超音波探傷装置20Aを作動させる。超音波探傷装置20Aの作動により、時間制御装置24は、各時間遅延回路41にトリガパルスを伝送する。   An ultrasonic flaw detector 20A is installed on a flaw detection surface 21a of a material 21 to be inspected via a coplant 30 that is an acoustic coupler. Subsequently, the ultrasonic flaw detector 20A is operated. The time control device 24 transmits a trigger pulse to each time delay circuit 41 by the operation of the ultrasonic flaw detector 20A.

さらに各時間遅延回路41は、一定の時間遅延をトリガパルスに与え、正パルス発生器26および負パルス発生器27にそれぞれ伝送する。すなわち、ある1つの正パルス発生器26および負パルス発生器27がトリガパルスを受信してから、所定の時間経過後に隣接する別の正パルス発生器26および負パルス発生器27がトリガパルスを受信する。   Further, each time delay circuit 41 gives a constant time delay to the trigger pulse and transmits it to the positive pulse generator 26 and the negative pulse generator 27, respectively. That is, after one positive pulse generator 26 and negative pulse generator 27 receive a trigger pulse, another adjacent positive pulse generator 26 and negative pulse generator 27 receive the trigger pulse after a predetermined time has elapsed. To do.

また、各時間遅延回路41は、各正パルス発生器26および負パルス発生器27にトリガパルスを送信する際の各遅延時間の値を信号処理装置45にそれぞれ送信する。   Each time delay circuit 41 transmits the value of each delay time when transmitting the trigger pulse to each positive pulse generator 26 and negative pulse generator 27 to the signal processing device 45.

各正パルス発生器26および負パルス発生器27は、時間遅延回路41からトリガパルスを受信すると、正パルスおよび負パルスを一定の時間遅延を伴ってそれぞれ超音波振動子42a,42bに印加する。   When the positive pulse generator 26 and the negative pulse generator 27 receive the trigger pulse from the time delay circuit 41, the positive pulse generator 26 and the negative pulse generator 27 apply the positive pulse and the negative pulse to the ultrasonic transducers 42a and 42b with a certain time delay, respectively.

そして、各超音波振動子42a,42bは、正パルス発生器26あるいは負パルス発生器27から正パルスあるいは負パルスが印加されると、振動して縦波超音波とともに遅れエコーである横波超音波を発生する。   Each of the ultrasonic transducers 42a and 42b vibrates when a positive pulse or a negative pulse is applied from the positive pulse generator 26 or the negative pulse generator 27, and a transverse wave ultrasonic wave that is a delayed echo together with a longitudinal wave ultrasonic wave. Is generated.

この横波超音波は振動方向が被検査材21の探傷面21aに水平であるため、SH波(水平偏波横波:Shear Horizontally Polarized Wave)となる。   Since the direction of vibration of this transverse wave ultrasonic wave is horizontal to the flaw detection surface 21a of the material 21 to be inspected, it becomes an SH wave (horizontally polarized transverse wave).

図4は、図2に示す被検査材21の探傷面21aにおける横波超音波の振動方向Bを示す図であり、図5は、図4に示すC−C断面の断面図である。   4 is a diagram showing the vibration direction B of the transverse ultrasonic wave on the flaw detection surface 21a of the material 21 to be inspected shown in FIG. 2, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line CC shown in FIG.

図4に示すように、各超音波振動子42a,42bは、2個を1組としてペア組を構成し、各ペア組同士は所定の間隔pを有する位置に例えば2列に整列配置される。   As shown in FIG. 4, each of the ultrasonic transducers 42a and 42b constitutes a pair set of two pieces, and each pair set is aligned and arranged in a position having a predetermined interval p, for example, in two rows. .

各超音波振動子42a,42bの分極方向は同方向であり、かつ一方の列の超音波振動子42aに印加されるパルスと他方の列の超音波振動子42bに印加されるパルスの符号が逆であるため、双方の列の超音波振動子42a,42bが発生する横波超音波は互いに逆相となる。   The polarization directions of the ultrasonic transducers 42a and 42b are the same, and the signs of the pulse applied to the ultrasonic transducer 42a in one column and the pulse applied to the ultrasonic transducer 42b in the other column are the same. Since the opposite is true, the transverse ultrasonic waves generated by the ultrasonic transducers 42a and 42b in both rows are in opposite phases.

このため、図1に示す超音波探傷装置20と同様に、双方の列の各超音波振動子42a,42bが発生した横波超音波の振動方向Bは被検査材21の探傷面21aに平行な同心円状となるが、重ね合さって双方の列の各超音波振動子42a,42bの間では振動方向Bがそれぞれ同一となり互いに強め合う。   For this reason, as in the ultrasonic flaw detector 20 shown in FIG. 1, the vibration direction B of the transverse ultrasonic waves generated by the ultrasonic transducers 42 a and 42 b in both rows is parallel to the flaw detection surface 21 a of the inspection object 21. Although they are concentric, they are overlapped and the vibration directions B are the same between the ultrasonic transducers 42a and 42b in both rows, and strengthen each other.

すなわち、一方の列の各超音波振動子42bから他方の列の各超音波振動子42aに向かう振動が一様に強調される。   That is, the vibration from the ultrasonic transducers 42b in one row toward the ultrasonic transducers 42a in the other row is uniformly emphasized.

図5に示すように各SH波は、一定間隔pで整列した各超音波振動子42a,42bから順に一定の時間遅延Δtを伴って被検査材21の探傷面21aから内部に向かって伝搬する。各SH波の振動方向Bは、図5において同方向かつ紙面に垂直な方向であり、例えば紙面の手前から紙面を貫通する向きである。   As shown in FIG. 5, each SH wave propagates inward from the flaw detection surface 21 a of the inspection object 21 with a certain time delay Δt in order from the ultrasonic transducers 42 a and 42 b aligned at a constant interval p. . The vibration direction B of each SH wave is the same direction in FIG. 5 and a direction perpendicular to the paper surface, for example, a direction penetrating the paper surface from the front of the paper surface.

このため、被検査材21の探傷面21aに水平な方向にフェーズドアレイが形成される。そして、各SH波は互いに干渉し、被検査材21の探傷面21aの法線と一定の角度θとなる斜方向のSH波となる。すなわち、各超音波振動子42a,42bは斜方向のSH波を送受信することができる。   For this reason, a phased array is formed in a horizontal direction on the flaw detection surface 21a of the material 21 to be inspected. Then, the SH waves interfere with each other, and become SH waves in an oblique direction having a constant angle θ with the normal line of the flaw detection surface 21a of the inspection object 21. That is, each of the ultrasonic transducers 42a and 42b can transmit and receive an oblique SH wave.

ここで、超音波振動子42a,42b間の距離をp(m)、SH波の伝搬方向と被検査材21の探傷面21aの法線とのなす角をθ(度)とし、さらに被検査材21中の横波超音波の音速をVs(m/sec)、時間遅延回路41におけるトリガパルスの遅延時間をΔt(sec)とすると、式(1)に示す公知のフェーズドアレイの関係式が成立する。 [数1]
Δt=(p/Vs)sinθ ……(1)
式(1)に示すように時間遅延回路41におけるトリガパルスの遅延時間Δtの値を制御することで、SH波の伝搬方向と被検査材21の探傷面21aの法線とのなす角θを任意の角度とすることができる。
Here, the distance between the ultrasonic transducers 42a and 42b is p (m), the angle between the propagation direction of the SH wave and the normal line of the flaw detection surface 21a of the inspection object 21 is θ (degrees), and further the inspection When the sound velocity of the transverse ultrasonic wave in the material 21 is Vs (m / sec) and the delay time of the trigger pulse in the time delay circuit 41 is Δt (sec), the relational expression of a known phased array shown in the equation (1) is established. To do. [Equation 1]
Δt = (p / Vs) sin θ (1)
By controlling the value of the delay time Δt of the trigger pulse in the time delay circuit 41 as shown in Expression (1), the angle θ formed between the propagation direction of the SH wave and the normal line of the flaw detection surface 21a of the inspection object 21 is obtained. Any angle can be used.

すなわち、超音波探触子40は、SH波の伝搬方向を制御可能なフェーズドアレイ式の超音波探触子40として機能する。   That is, the ultrasonic probe 40 functions as a phased array type ultrasonic probe 40 capable of controlling the propagation direction of the SH wave.

そして、各超音波振動子42a,42bから被検査材21の内部に向かって斜方向に発生したSH波は、被検査材21内部を伝搬して、超音波探触子40が設けられない側の面、あるいは内部欠陥で反射して再び、各超音波振動子42a,42bに到達する。   Then, the SH waves generated in the oblique direction from the ultrasonic transducers 42a and 42b toward the inside of the inspection target material 21 propagate through the inspection target material 21, and the side on which the ultrasonic probe 40 is not provided. This is reflected by the surface or internal defect and reaches each ultrasonic transducer 42a, 42b again.

さらに、各超音波振動子42a,42bは、被検査材21内で反射したSH波を受信して電気信号に変換し、信号ケーブル25を介してそれぞれアンプ44に送信する。そして、これらアンプ44において、電気信号に変換されたSH波は増幅され、共通の信号加算器33に送信される。   Further, each of the ultrasonic transducers 42 a and 42 b receives the SH wave reflected in the material to be inspected 21, converts it into an electrical signal, and transmits it to the amplifier 44 via the signal cable 25. Then, in these amplifiers 44, the SH wave converted into an electric signal is amplified and transmitted to the common signal adder 33.

ただし、信号加算器33に送信された各電気信号は時間遅延回路41が設定した一定の遅延時間を伴う。そこで信号加算器33は、各時間遅延回路41から受信した各遅延時間の値を参照して、同時刻に同相となるように遅延時間による位相差を補正してから各電気信号を加算して合成する。   However, each electrical signal transmitted to the signal adder 33 has a certain delay time set by the time delay circuit 41. Therefore, the signal adder 33 refers to the value of each delay time received from each time delay circuit 41, corrects the phase difference due to the delay time so as to be in phase at the same time, and then adds each electric signal. Synthesize.

そして、信号加算器33において加算されたSH波の電気信号は、波形表示装置34に送信され、波形表示装置34において、時間を軸として波形表示される。さらに、波形表示装置34に表示された波形表示を分析して欠陥の有無を判定する。   The SH wave electrical signal added by the signal adder 33 is transmitted to the waveform display device 34, and the waveform display device 34 displays the waveform with time as an axis. Further, the waveform display displayed on the waveform display device 34 is analyzed to determine the presence or absence of a defect.

すなわち超音波探傷装置20Aでは、複数の超音波振動子42a,42bを2列に整列配置して構成した超音波探触子40を使用して、一定の遅延時間を伴うパルスを印加することで被検査材21の探傷面21aに水平方向のフェーズドアレイを形成し、被検査材21内の任意の方向にSH波を強め合うように送受信することにより被検査材21内部を探傷する構成である。   That is, in the ultrasonic flaw detector 20A, a pulse with a fixed delay time is applied by using an ultrasonic probe 40 configured by arranging a plurality of ultrasonic transducers 42a and 42b in two rows. In this configuration, a phased array in the horizontal direction is formed on the flaw detection surface 21a of the inspection target material 21, and the inside of the inspection target material 21 is detected by transmitting and receiving the SH waves so as to strengthen each other in an arbitrary direction within the inspection target material 21. .

超音波探傷装置20Aでは、SH波を被検査材21内に照射するため、モード変換を伴わない探傷を実施することができる。このため、異材継手部等の従来適用が困難であった部位の探傷が可能となり、配管や圧力容器等の構成部材の信頼性を向上させることができる。   In the ultrasonic flaw detection apparatus 20A, since the SH wave is irradiated into the inspection object 21, flaw detection without mode conversion can be performed. For this reason, it is possible to detect flaws in parts that have conventionally been difficult to apply, such as dissimilar material joints, and it is possible to improve the reliability of components such as pipes and pressure vessels.

また、超音波探傷装置20Aは、図1に示す超音波探傷装置20と同様に、従来使用される縦波用の超音波振動子42a,42bと低粘性のカプラント30を使用して発生する横波超音波9aを利用するため、横波用圧電セラミックを利用して横波超音波9aを発生させる場合に比べて短時間で超音波エコーが安定し、かつ超音波振動子42a,42bの移動を容易とすることができる。   Further, the ultrasonic flaw detector 20A, like the ultrasonic flaw detector 20 shown in FIG. 1, uses a longitudinal wave ultrasonic transducers 42a and 42b and a low-viscosity co-plant 30 to generate a transverse wave. Since the ultrasonic wave 9a is used, the ultrasonic echo is stabilized in a short time and the movement of the ultrasonic transducers 42a and 42b is facilitated compared to the case where the horizontal wave ultrasonic wave 9a is generated using the piezoelectric ceramic for the horizontal wave. can do.

尚、図2の例では、超音波振動子42a,42bの数を16個として、8つのペア組を形成する8チャンネルの超音波探蝕子で構成したが、8チャンネルに限らず例えば4チャンネル、16チャンネル、32チャンネル等の任意数のチャンネルとしてもよい。   In the example of FIG. 2, the number of ultrasonic transducers 42 a and 42 b is 16 and the ultrasonic probe of 8 channels forming 8 pair sets is used. , 16 channels, 32 channels, etc.

図6は本発明に係る超音波探傷装置の第3の実施形態を示す構成図である。   FIG. 6 is a block diagram showing a third embodiment of the ultrasonic flaw detector according to the present invention.

図6に示された、超音波探傷装置20Bでは、図2に示す第2の実施形態による超音波探傷装置20Aと同等の構成であるが、時間遅延回路41が設定する遅延時間およびSH波の伝搬方向が異なる。このため超音波探傷装置20Bの構成および同一の作用については図示および説明を省略する。   The ultrasonic flaw detector 20B shown in FIG. 6 has the same configuration as that of the ultrasonic flaw detector 20A according to the second embodiment shown in FIG. 2, but the delay time set by the time delay circuit 41 and the SH wave are set. Propagation direction is different. For this reason, illustration and description of the configuration and the same operation of the ultrasonic flaw detector 20B are omitted.

超音波探傷装置20Bでは、時間遅延回路41が設定する遅延時間は、SH波が被検査材21の探傷面21aを伝搬するように設定される。すなわち、式(1)において、θ=90度となるように遅延時間Δtが時間遅延回路41において設定される。従って、時間遅延回路41が設定する遅延時間は、式(2)で示される。
[数2]
Δt=(p/Vs) ……(2)
式(2)の条件を満たすSH波は、振動方向が被検査材21の探傷面21aに平行でありかつ被検査材21の探傷面21aに沿って伝搬するいわゆる表面SH波となる。このため、超音波探傷装置20Bでは表面SH波の送受信が可能となる。
In the ultrasonic flaw detector 20B, the delay time set by the time delay circuit 41 is set so that the SH wave propagates through the flaw detection surface 21a of the material 21 to be inspected. That is, in the expression (1), the delay time Δt is set in the time delay circuit 41 so that θ = 90 degrees. Therefore, the delay time set by the time delay circuit 41 is expressed by Expression (2).
[Equation 2]
Δt = (p / Vs) (2)
The SH wave satisfying the expression (2) is a so-called surface SH wave whose vibration direction is parallel to the flaw detection surface 21a of the inspection target material 21 and propagates along the flaw detection surface 21a of the inspection target material 21. For this reason, the ultrasonic flaw detector 20B can transmit and receive surface SH waves.

被検査材21は、例えば板状の母材50を付き合わせて溶接され、凸状の溶接ビード51が形成される。表面SH波は、被検査材21の母材50の表面に平行な方向に伝搬するため、溶接ビード51内の表面近傍に欠陥52がある場合、この欠陥52で表面SH波が反射する。このため、表面SH波を利用する検査では、溶接ビード51内部の欠陥52の検出が可能となる。   The material to be inspected 21 is welded together with, for example, a plate-like base material 50 to form a convex weld bead 51. Since the surface SH wave propagates in a direction parallel to the surface of the base material 50 of the material to be inspected 21, when there is a defect 52 near the surface in the weld bead 51, the surface SH wave is reflected by this defect 52. For this reason, the defect 52 inside the weld bead 51 can be detected in the inspection using the surface SH wave.

従来、被検査材21の欠陥52を検出するためにレーリ波(表面波)Zが利用される。しかし、レーリ波Zを溶接ビード51が形成された溶接部材の検査に適用すると、レーリ波Zは凸状である溶接ビード51の内部ではなく表面に沿って伝搬するため、レーリ波Zを利用する検査方法では、溶接ビート51内部の欠陥52の検出は困難であった。   Conventionally, a Rayleigh wave (surface wave) Z is used to detect the defect 52 of the inspection object 21. However, when the Rayleigh wave Z is applied to the inspection of the welded member on which the weld bead 51 is formed, the Rayleigh wave Z propagates along the surface rather than the inside of the convex weld bead 51, so the Rayleigh wave Z is used. In the inspection method, it is difficult to detect the defect 52 inside the welding beat 51.

しかし、超音波探傷装置20Bでは、溶接部材の検査に溶接ビード51内においても、伝搬方向が変わらずに母材50の表面に平行な方向に伝搬する表面SH波を利用するため、溶接ビード51内部の欠陥52の検出を可能とすることができる。このため、溶接された配管や圧力容器等の溶接部の内部欠陥の検出が可能となり、溶接を伴う構成部材の信頼性を向上させることができる。   However, since the ultrasonic flaw detector 20B uses the surface SH wave propagating in the direction parallel to the surface of the base material 50 without changing the propagation direction even in the weld bead 51 for inspection of the welded member, the weld bead 51 is used. It is possible to detect the internal defect 52. For this reason, it becomes possible to detect an internal defect of a welded portion such as a welded pipe or pressure vessel, and the reliability of the constituent member accompanying welding can be improved.

また、超音波探傷装置20Bは、図2に示す超音波探傷装置20Aと同様に、従来使用される縦波用の超音波振動子42a,42bと低粘性のカプラント30を使用して発生する横波超音波9aを利用するため、横波用圧電セラミックを利用して横波超音波9aを発生させる場合に比べて短時間で超音波エコーが安定し、かつ超音波振動子42a,42bの移動を容易とすることができる。   In addition, the ultrasonic flaw detector 20B, like the ultrasonic flaw detector 20A shown in FIG. 2, uses a longitudinal wave ultrasonic transducers 42a and 42b and a low-viscosity coplant 30 that are generated conventionally. Since the ultrasonic wave 9a is used, the ultrasonic echo is stabilized in a short time and the movement of the ultrasonic transducers 42a and 42b is facilitated compared to the case where the horizontal wave ultrasonic wave 9a is generated using the piezoelectric ceramic for the horizontal wave. can do.

図7は本発明に係る超音波探傷装置の第4の実施形態を示す構成図である。   FIG. 7 is a block diagram showing a fourth embodiment of the ultrasonic flaw detector according to the present invention.

図7に示された、超音波探傷装置20Cでは、図1に示す第1の実施形態による超音波探傷装置20に対し、超音波送信系22Aの構成および超音波受信系23Aが具備する受信用超音波振動子31a,31bの分極方向Pが相違している。超音波探傷装置20Cの他の構成は図1に示された超音波探傷装置20と実質的に異ならないため、同一の構成については図1に示す第1の実施形態による超音波探傷装置20と同符号を付して説明する。   The ultrasonic flaw detector 20C shown in FIG. 7 is different from the ultrasonic flaw detector 20 according to the first embodiment shown in FIG. 1 in the configuration of the ultrasonic transmission system 22A and the reception for the ultrasonic reception system 23A. The polarization directions P of the ultrasonic transducers 31a and 31b are different. Since the other configuration of the ultrasonic flaw detector 20C is not substantially different from the ultrasonic flaw detector 20 shown in FIG. 1, the same configuration is the same as that of the ultrasonic flaw detector 20 according to the first embodiment shown in FIG. The same reference numerals are used for explanation.

超音波探傷装置20Cの超音波送信系22Aは、時間制御装置24に信号ケーブル25を介して単一のパルス発生器60を設け、このパルス発生器60に並列に2つの送信用超音波振動子28a,28bを信号ケーブル25を介して接続した構成である。   The ultrasonic transmission system 22A of the ultrasonic flaw detector 20C is provided with a single pulse generator 60 via a signal cable 25 in the time controller 24, and two ultrasonic transducers for transmission in parallel with the pulse generator 60. In this configuration, 28 a and 28 b are connected via a signal cable 25.

尚、パルス発生器60は正パルス発生器26あるいは負パルス発生器27のいずれでもよい。   The pulse generator 60 may be either the positive pulse generator 26 or the negative pulse generator 27.

送信用超音波振動子28a,28bは、予め各接触面29,29に垂直な方向に分極され、それぞれ被検査材21の一方の面である探傷面21aに接触面29,29が接するように設けられる。さらに、被検査材21と送信用超音波振動子28a,28bとの隙間には、油あるいはグリセリン等の低粘性の液体で構成されるカプラント30が塗布される。   The transmitting ultrasonic transducers 28a and 28b are polarized in advance in a direction perpendicular to the contact surfaces 29 and 29 so that the contact surfaces 29 and 29 are in contact with the flaw detection surface 21a which is one surface of the material 21 to be inspected. Provided. Further, a coplanar 30 made of a low-viscosity liquid such as oil or glycerin is applied to the gap between the material to be inspected 21 and the transmitting ultrasonic transducers 28a and 28b.

このとき、各送信用超音波振動子28a,28bの分極方向Pは互いに逆向きとされる。図7の例では、一方の送信用超音波振動子28aの分極方向Pは、被検査材21の探傷面21aからパルス発生器60側に向かう方向であり、他方の送信用超音波振動子28bの分極方向Pは、パルス発生器60側から被検査材21の探傷面21aに向かう方向である。   At this time, the polarization directions P of the transmitting ultrasonic transducers 28a and 28b are opposite to each other. In the example of FIG. 7, the polarization direction P of one transmission ultrasonic transducer 28a is the direction from the flaw detection surface 21a of the material to be inspected 21 toward the pulse generator 60, and the other transmission ultrasonic transducer 28b. Is the direction from the pulse generator 60 side toward the flaw detection surface 21a of the material 21 to be inspected.

一方、超音波受信系23Aの構成は、図1に示す超音波探傷装置20と同等であるが、各受信用超音波振動子31a,31bの分極方向Pが異なる。   On the other hand, the configuration of the ultrasonic receiving system 23A is the same as that of the ultrasonic flaw detector 20 shown in FIG. 1, but the polarization directions P of the receiving ultrasonic transducers 31a and 31b are different.

すなわち、各受信用超音波振動子31a,31bの分極方向Pは互いに逆方向とされる。図7の例では、一方の受信用超音波振動子31aの分極方向Pは、アンプ32a側から被検査材21の探傷面21aに向かう方向であり、他方の受信用超音波振動子31bの分極方向Pは、被検査材21の探傷面21aからアンプ32b側に向かう方向である。   That is, the polarization directions P of the receiving ultrasonic transducers 31a and 31b are opposite to each other. In the example of FIG. 7, the polarization direction P of one reception ultrasonic transducer 31a is the direction from the amplifier 32a side toward the flaw detection surface 21a of the inspection object 21, and the polarization of the other reception ultrasonic transducer 31b. The direction P is a direction from the flaw detection surface 21a of the inspection material 21 toward the amplifier 32b.

次に超音波探傷装置20Cの作用を説明する。   Next, the operation of the ultrasonic flaw detector 20C will be described.

超音波探傷装置20Cを被検査材21の探傷面21a上に音響カプラであるカプラント30を介して設置する。続いて超音波探傷装置20Cを作動させる。超音波探傷装置20Cの作動により、時間制御装置24から、所定の時間間隔でトリガパルスがパルス発生器60に送信され、さらにパルス発生器60はトリガパルスの時間間隔に応じた正あるいは負の同相のパルスを各送信用超音波振動子28a,28bに印加させる。   The ultrasonic flaw detector 20C is installed on the flaw detection surface 21a of the material 21 to be inspected via a coplant 30 that is an acoustic coupler. Subsequently, the ultrasonic flaw detector 20C is operated. By the operation of the ultrasonic flaw detector 20C, a trigger pulse is transmitted from the time control device 24 to the pulse generator 60 at a predetermined time interval, and the pulse generator 60 further has a positive or negative in-phase corresponding to the time interval of the trigger pulse. Are applied to the transmitting ultrasonic transducers 28a and 28b.

送信用超音波振動子28aは、パルス発生器60から例えば正パルスが印加されると、縦波超音波X1とともに遅れエコーである横波超音波9aを発生する一方、送信用超音波振動子28bは、送信用超音波振動子28aと同様に、パルス発生器60から例えば正パルスが印加されると、縦波超音波X2とともに遅れエコーである横波超音波9bを発生する。   For example, when a positive pulse is applied from the pulse generator 60, the transmission ultrasonic transducer 28 a generates a transverse wave ultrasonic wave 9 a that is a delayed echo together with the longitudinal wave ultrasonic wave X 1, while the transmission ultrasonic transducer 28 b Similarly to the transmission ultrasonic transducer 28a, when a positive pulse is applied from the pulse generator 60, for example, the longitudinal wave ultrasonic wave X2 and the transverse wave ultrasonic wave 9b which is a delayed echo are generated.

そして、各送信用超音波振動子28a,28bから発生した縦波超音波X1,X2および横波超音波9a,9bは、それぞれ各送信用超音波振動子28a,28bからカプラント30を介して被検査材21の内部に放射状方向に伝搬する。   The longitudinal wave ultrasonic waves X1 and X2 and the transverse wave ultrasonic waves 9a and 9b generated from the transmission ultrasonic transducers 28a and 28b are respectively inspected from the transmission ultrasonic transducers 28a and 28b via the coplant 30. Propagates radially in the material 21.

このとき、各送信用超音波振動子28a,28bの分極方向Pが共に逆方向であり、かつそれぞれ印加されるパルスの正負が同相であるため、送信用超音波振動子28aが発生する縦波超音波X1の振動方向A1と送信用超音波振動子28bが発生する縦波超音波X2の振動方向A2とは、互いに逆相となる。   At this time, since the polarization directions P of the transmitting ultrasonic transducers 28a and 28b are opposite to each other and the positive and negative of the applied pulses are in phase, the longitudinal wave generated by the transmitting ultrasonic transducer 28a is generated. The vibration direction A1 of the ultrasonic wave X1 and the vibration direction A2 of the longitudinal ultrasonic wave X2 generated by the transmission ultrasonic transducer 28b are in opposite phases.

例えば、送信用超音波振動子28aが発生する縦波超音波X1は、送信用超音波振動子28aから伝搬方向と平行な方向の引張応力を被検査材21に発生させる縦波超音波X1となる。一方、送信用超音波振動子28bが発生する縦波超音波X2は、送信用超音波振動子28bから伝搬方向と平行な方向の圧縮応力を被検査材21に発生させる縦波超音波X2となる。   For example, the longitudinal wave ultrasonic wave X1 generated by the transmission ultrasonic transducer 28a is a longitudinal wave ultrasonic wave X1 that causes the tensile stress in the direction parallel to the propagation direction from the transmission ultrasonic transducer 28a to be generated on the inspection target material 21. Become. On the other hand, the longitudinal wave ultrasonic wave X2 generated by the transmission ultrasonic transducer 28b is a longitudinal wave ultrasonic wave X2 that causes the inspected material 21 to generate a compressive stress in a direction parallel to the propagation direction from the transmission ultrasonic transducer 28b. Become.

同様に、遅れエコーである送信用超音波振動子28aが発生する横波超音波9aの振動方向B1と送信用超音波振動子28bが発生する横波超音波9bの振動方向B2とは、互いに逆相となる。   Similarly, the vibration direction B1 of the transverse wave ultrasonic wave 9a generated by the transmission ultrasonic transducer 28a, which is a delayed echo, and the vibration direction B2 of the transverse wave ultrasonic wave 9b generated by the transmission ultrasonic transducer 28b are opposite in phase to each other. It becomes.

例えば、送信用超音波振動子28aが発生する横波超音波9aは、送信用超音波振動子28aから伝搬方向と垂直な方向の圧縮応力を被検査材21に発生させる。一方、送信用超音波振動子28bが発生する横波超音波9bは、送信用超音波振動子28bから伝搬方向と垂直な方向の引張応力を被検査材21に発生させる横波超音波9bとなる。   For example, the transverse ultrasonic wave 9a generated by the transmitting ultrasonic transducer 28a causes the inspected material 21 to generate a compressive stress in a direction perpendicular to the propagation direction from the transmitting ultrasonic transducer 28a. On the other hand, the transverse ultrasonic wave 9b generated by the transmitting ultrasonic transducer 28b becomes the transverse wave ultrasonic wave 9b that generates a tensile stress in a direction perpendicular to the propagation direction from the transmitting ultrasonic transducer 28b.

すなわち、2つの送信用超音波振動子28a,28bの間においては、送信用超音波振動子28aが発生する横波超音波9aの振動方向B1と送信用超音波振動子28bが発生する横波超音波9bの振動方向B2とは互いに同じ方向となる。このため、2つの送信用超音波振動子28a,28bの間においては、送信用超音波振動子28aが発生する横波超音波9aと送信用超音波振動子28bが発生する横波超音波9bとは波の干渉により互いに強め合って重ね合わさり、各横波超音波9a,9bの減衰が抑制される。   That is, between the two transmission ultrasonic transducers 28a and 28b, the vibration direction B1 of the transverse ultrasonic wave 9a generated by the transmission ultrasonic transducer 28a and the transverse wave ultrasonic wave generated by the transmission ultrasonic transducer 28b. The vibration direction B2 of 9b is the same as each other. Therefore, between the two transmission ultrasonic transducers 28a and 28b, the transverse wave ultrasonic wave 9a generated by the transmission ultrasonic transducer 28a and the transverse wave ultrasonic wave 9b generated by the transmission ultrasonic transducer 28b are different. Due to the interference of the waves, they are superimposed on each other, and the attenuation of each of the transverse wave ultrasonic waves 9a and 9b is suppressed.

さらに、各送信用超音波振動子28a,28bが発生した横波超音波9a,9bは互いに振動を強め合いながら、被検査材21の内部を各受信用超音波振動子31a,31bに向かって伝搬する。   Further, the transverse ultrasonic waves 9a and 9b generated by the respective transmitting ultrasonic transducers 28a and 28b propagate through the inside of the inspection object 21 toward the respective receiving ultrasonic transducers 31a and 31b while strengthening vibrations. To do.

同様に、各送信用超音波振動子28a,28bが発生した縦波超音波X1,X2は、被検査材21の内部を各受信用超音波振動子31a,31bに向かって伝搬する。   Similarly, the longitudinal ultrasonic waves X1 and X2 generated by the transmission ultrasonic transducers 28a and 28b propagate in the inspection material 21 toward the reception ultrasonic transducers 31a and 31b.

そして、各送信用超音波振動子28a,28bが発生した縦波超音波X1,X2および横波超音波9a,9bは、各受信用超音波振動子31a,31bが接する面に到達し、各受信用超音波振動子31a,31bで受信されて電気信号に変換される。   The longitudinal ultrasonic waves X1 and X2 and the transverse ultrasonic waves 9a and 9b generated by the transmitting ultrasonic transducers 28a and 28b reach the surface where the receiving ultrasonic transducers 31a and 31b are in contact with each other. Are received by the ultrasonic transducers 31a and 31b and converted into electrical signals.

ここで、縦波超音波X1,X2および横波超音波9a,9bは各受信用超音波振動子31a,31bにおいて同時に受信される。さらに、各受信用超音波振動子31a,31bの分極方向Pは逆方向であるため、各受信用超音波振動子31a,31bにおける各縦波超音波X1,X2を変換した電気信号の位相は互いに同相となる。   Here, the longitudinal wave ultrasonic waves X1, X2 and the transverse wave ultrasonic waves 9a, 9b are simultaneously received by the receiving ultrasonic transducers 31a, 31b. Furthermore, since the polarization directions P of the reception ultrasonic transducers 31a and 31b are opposite, the phases of the electrical signals obtained by converting the longitudinal ultrasonic waves X1 and X2 in the reception ultrasonic transducers 31a and 31b are as follows. They are in phase with each other.

すなわち、各送信用超音波振動子28a,28b近傍および被検査材21の内部においては各縦波超音波X1,X2の位相は逆相であるが、各受信用超音波振動子31a,31bの分極方向Pは逆方向であるため、縦波超音波X1,X2を電気信号に変換する際、一方の電気信号が反転する。このため、各縦波超音波X1,X2を変換した電気信号の位相は互いに同相となる。   That is, the longitudinal ultrasonic waves X1 and X2 are opposite in phase in the vicinity of the transmitting ultrasonic transducers 28a and 28b and in the inspection object 21, but the receiving ultrasonic transducers 31a and 31b have different phases. Since the polarization direction P is the reverse direction, one electrical signal is inverted when the longitudinal ultrasonic waves X1 and X2 are converted into electrical signals. For this reason, the phase of the electric signal which converted each longitudinal wave ultrasonic wave X1, X2 becomes mutually in-phase.

同様に、各受信用超音波振動子31a,31bが横波超音波9a,9bを変換して得られた電気信号の位相も互いに同相となる。   Similarly, the phases of the electrical signals obtained by converting the transverse ultrasonic waves 9a and 9b by the reception ultrasonic transducers 31a and 31b are also in phase with each other.

さらに、各受信用超音波振動子31a,31bが受信した縦波超音波X1,X2および横波超音波9a,9bは、それぞれアンプ32a,32bに電気信号として送信され、各アンプ32a,32bにおいてそれぞれ増幅される。   Further, the longitudinal wave ultrasonic waves X1 and X2 and the transverse wave ultrasonic waves 9a and 9b received by the reception ultrasonic transducers 31a and 31b are transmitted as electric signals to the amplifiers 32a and 32b, respectively, and are respectively transmitted to the amplifiers 32a and 32b. Amplified.

各アンプ32a,32bにおいてそれぞれ増幅された縦波超音波X1,X2および横波超音波9a,9bの電気信号は、共通の信号加算器33に送信される。この信号加算器33において同相の縦波超音波X1,X2および横波超音波9a,9bの各電気信号は加算され、加算縦波超音波と加算横波超音波とが得られる。   The electrical signals of the longitudinal wave ultrasonic waves X1 and X2 and the transverse wave ultrasonic waves 9a and 9b amplified by the amplifiers 32a and 32b are transmitted to a common signal adder 33. In the signal adder 33, the electrical signals of the longitudinal ultrasonic waves X1 and X2 and the transverse ultrasonic waves 9a and 9b in phase are added to obtain an added longitudinal ultrasonic wave and an added transverse wave ultrasonic wave.

さらに、信号加算器33は、加算縦波超音波と加算横波超音波とを波形表示装置34に送信し、この波形表示装置34において、時間を軸として加算縦波超音波と加算横波超音波とがそれぞれ波形表示される。そして、この加算縦波超音波と加算横波超音波とを分析して被検査材21内部における欠陥の有無の判定あるいは板厚測定が実施される。   Further, the signal adder 33 transmits the added longitudinal wave ultrasonic wave and the added transverse wave ultrasonic wave to the waveform display device 34, and in this waveform display device 34, the added longitudinal wave ultrasonic wave and the added transverse wave ultrasonic wave are time-axis-based. Are displayed as waveforms. Then, the added longitudinal wave ultrasonic wave and the added transverse wave ultrasonic wave are analyzed to determine the presence or absence of a defect in the inspected material 21 or to measure the plate thickness.

すなわち超音波探傷装置20Cでは、パルス発生器60から正または負の同相のパルスを2つの送信用超音波振動子28a,28bに印加し、かつ送信用超音波振動子28a,28bの分極方向Pを互いに逆方向とすることで、図1に示す超音波探傷装置20と同様な、縦波超音波X1,X2および横波超音波9a,9bを被検査材21の内部に発生させる構成である。   That is, in the ultrasonic flaw detector 20C, a positive or negative in-phase pulse is applied from the pulse generator 60 to the two transmitting ultrasonic transducers 28a and 28b, and the polarization direction P of the transmitting ultrasonic transducers 28a and 28b is applied. Are opposite to each other so that longitudinal wave ultrasonic waves X1, X2 and transverse wave ultrasonic waves 9a, 9b are generated inside the inspection object 21, similar to the ultrasonic flaw detector 20 shown in FIG.

このため、超音波探傷装置20Cでは、図1に示す超音波探傷装置20と同様な効果に加えてパルス発生器60の単一化が可能となりより簡易で安価な構成にすることができる。   For this reason, in the ultrasonic flaw detector 20C, in addition to the same effect as the ultrasonic flaw detector 20 shown in FIG. 1, the pulse generator 60 can be unified, and a simpler and cheaper configuration can be achieved.

さらに、超音波探傷装置20Cは、2つの受信用超音波振動子31a,31bの分極方向Pを逆方向にすることで電気信号に変換する際、縦波超音波X1,X2の一方の位相および横波超音波9a,9bの一方の位相をそれぞれ反転させ同相とする構成である。   Further, when the ultrasonic flaw detector 20C converts the polarization direction P of the two receiving ultrasonic transducers 31a and 31b into an electric signal by converting them into electrical signals, one phase of the longitudinal ultrasonic waves X1 and X2 and In this configuration, one phase of the transverse wave ultrasonic waves 9a and 9b is inverted to be in phase.

このため、超音波探傷装置20Cでは、信号加算器33において縦波超音波X1,X2の一方の位相および横波超音波9a,9bの一方の位相を反転する必要がなく、そのまま加算するのみで縦波超音波X1,X2および横波超音波9a,9bを増幅させることができる。   For this reason, in the ultrasonic flaw detector 20C, the signal adder 33 does not need to invert one phase of the longitudinal wave ultrasonic waves X1 and X2 and one phase of the transverse wave ultrasonic waves 9a and 9b. Wave ultrasonic waves X1, X2 and transverse ultrasonic waves 9a, 9b can be amplified.

尚、超音波探傷装置20Cでは、2つの受信用超音波振動子31a,31bの分極方向Pを逆方向にしたが、図1に示す超音波探傷装置20と同様に2つの受信用超音波振動子31a,31bの分極方向Pを同方向として、さらに信号加算器33において縦波超音波X1,X2の一方の位相および横波超音波9a,9bの一方の位相を反転して加算する構成としてもよい。   In the ultrasonic flaw detector 20C, the polarization directions P of the two reception ultrasonic transducers 31a and 31b are reversed. However, as in the ultrasonic flaw detector 20 shown in FIG. The polarization direction P of the sub-elements 31a and 31b is set to be the same direction, and the signal adder 33 inverts and adds one phase of the longitudinal wave ultrasonic waves X1 and X2 and one phase of the transverse wave ultrasonic waves 9a and 9b. Good.

図8は本発明に係る超音波探傷装置の第5の実施形態を示す構成図である。   FIG. 8 is a block diagram showing a fifth embodiment of the ultrasonic flaw detector according to the present invention.

図8に示された、超音波探傷装置20Dでは、図2に示す第2の実施形態の超音波探傷装置20Aに対し、正パルス発生器26と負パルス発生器27を共に同符号のパルス発生器70とした点および超音波探触子40Aが具備する超音波振動子42a,42bの分極方向が相違する。他の構成については図2に示された超音波探傷装置20Aと実質的に同じ構成であるため同一の構成については同符号を付して説明を省略する。   In the ultrasonic flaw detector 20D shown in FIG. 8, both the positive pulse generator 26 and the negative pulse generator 27 generate pulses having the same sign as the ultrasonic flaw detector 20A of the second embodiment shown in FIG. The polarization direction of the ultrasonic transducers 42a and 42b included in the ultrasonic probe 40A is different from that of the instrument 70. Since the other configuration is substantially the same as that of the ultrasonic flaw detector 20A shown in FIG. 2, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

超音波探傷装置20Dでは、図2に示す超音波探傷装置20Aと同様に、時間制御装置24に接続される複数の信号ケーブル25が時間遅延回路41に導かれ、この時間遅延回路41において各信号ケーブル25は2つの信号ケーブル25に分岐される。そして、時間遅延回路41において分岐された全ての信号ケーブル25はそれぞれパルス発生器70に接続される。   In the ultrasonic flaw detector 20D, similarly to the ultrasonic flaw detector 20A shown in FIG. 2, a plurality of signal cables 25 connected to the time controller 24 are led to the time delay circuit 41, and each signal is transmitted to the time delay circuit 41. The cable 25 is branched into two signal cables 25. All signal cables 25 branched in the time delay circuit 41 are connected to the pulse generator 70, respectively.

各パルス発生器70は正あるいは負のパルスを発生させるが、各パルス発生器70は互いに同符号のパルスを発生させるように構成される。   Each pulse generator 70 generates a positive or negative pulse, and each pulse generator 70 is configured to generate pulses having the same sign.

また、各時間遅延回路41は、それぞれ信号処理系の一部である信号処理装置45に接続される。   Each time delay circuit 41 is connected to a signal processing device 45 which is a part of the signal processing system.

一方、超音波探触子40Aの構成は図2に示す超音波探傷装置20Aと同等であり、図8のように超音波探触子40Aの内部には例えば16個の超音波振動子42a,42bが2列に整列して被検査材21の探傷面21aに面接触するように設けられる。   On the other hand, the configuration of the ultrasonic probe 40A is equivalent to that of the ultrasonic flaw detector 20A shown in FIG. 2, and for example, 16 ultrasonic transducers 42a, 42b are arranged in two rows so as to be in surface contact with the flaw detection surface 21a of the material 21 to be inspected.

また、各超音波振動子42a,42bは接触面に垂直な方向に予め分極されるが、分極方向は被検査材21の探傷面21aに垂直でかつ一方の列と他方の列とで互いに逆向きとされる。例えば、一方の列の各超音波振動子42aの分極方向は信号ケーブル25側から被検査材21の探傷面21aに向かう方向であり、他方の列の各超音波振動子42bの分極方向は、被検査材21の探傷面21aから信号ケーブル25側に向かう方向である。   The ultrasonic transducers 42a and 42b are polarized in advance in a direction perpendicular to the contact surface, but the polarization directions are perpendicular to the flaw detection surface 21a of the inspection object 21 and are opposite to each other in one row and the other row. It is supposed to be oriented. For example, the polarization direction of each ultrasonic transducer 42a in one row is a direction from the signal cable 25 side toward the flaw detection surface 21a of the inspection object 21, and the polarization direction of each ultrasonic transducer 42b in the other row is This is a direction from the flaw detection surface 21a of the inspection object 21 toward the signal cable 25 side.

次に超音波探傷装置20Dの作用について説明する。   Next, the operation of the ultrasonic flaw detector 20D will be described.

超音波探傷装置20Dを被検査材21の探傷面21a上に音響カプラであるカプラント30を介して設置する。続いて超音波探傷装置20Dを作動させる。超音波探傷装置20Dの作動により、時間制御装置24は、各時間遅延回路41にトリガパルスを伝送する。   The ultrasonic flaw detector 20D is installed on the flaw detection surface 21a of the material 21 to be inspected via a coplant 30 that is an acoustic coupler. Subsequently, the ultrasonic flaw detector 20D is operated. The time control device 24 transmits a trigger pulse to each time delay circuit 41 by the operation of the ultrasonic flaw detector 20D.

さらに各時間遅延回路41は、一定の時間遅延の値を設定し、この時間遅延に相当する時間間隔でトリガパルスを順次パルス発生器70にそれぞれ伝送する。このとき、各時間遅延回路41は、各パルス発生器70にトリガパルスを送信する際の各遅延時間の値を信号処理装置45にそれぞれ送信する。   Further, each time delay circuit 41 sets a constant time delay value, and sequentially transmits trigger pulses to the pulse generator 70 at time intervals corresponding to the time delay. At this time, each time delay circuit 41 transmits the value of each delay time when transmitting the trigger pulse to each pulse generator 70 to the signal processing device 45.

各パルス発生器70は、時間遅延回路41からトリガパルスを受信すると、正パルスあるいは負パルスを一定の時間遅延を伴ってそれぞれ順次超音波振動子42a,42bに印加する。このため、各超音波振動子42a,42bは振動して縦波超音波とともに遅れエコーである横波超音波を発生し、図2に示す超音波探傷装置20Aと同様なフェーズドアレイが形成されて式(1)の関係を満たす方向にSH波が送信される。   Each pulse generator 70, when receiving the trigger pulse from the time delay circuit 41, sequentially applies a positive pulse or a negative pulse to the ultrasonic transducers 42a and 42b with a certain time delay, respectively. For this reason, each ultrasonic transducer 42a, 42b vibrates to generate a transverse wave ultrasonic wave that is a delayed echo together with a longitudinal wave ultrasonic wave, and a phased array similar to the ultrasonic flaw detector 20A shown in FIG. The SH wave is transmitted in a direction that satisfies the relationship (1).

また、各超音波振動子42a,42bに印加するパルスは同符号であり、かつ一方の列に属する超音波振動子42aの分極方向と他方の列に属する超音波振動子42bの分極方向とは互いに逆向きである。このため、双方の列の超音波振動子42a,42bが発生する横波超音波は互いに逆相となって干渉し、SH波は重ね合わさって強め合う。   The pulses applied to the ultrasonic transducers 42a and 42b have the same sign, and the polarization direction of the ultrasonic transducer 42a belonging to one column and the polarization direction of the ultrasonic transducer 42b belonging to the other column. They are opposite to each other. For this reason, the transverse wave ultrasonic waves generated by the ultrasonic transducers 42a and 42b in both rows interfere with each other in opposite phases, and the SH waves are superimposed and strengthened.

そして、各超音波振動子42a,42bから被検査材21の内部に向かって斜方向に発生したSH波は、被検査材21内部を伝搬して、超音波探触子40Aが設けられない側の面、あるいは内部欠陥で反射して再び、各超音波振動子42a,42bに到達する。   Then, the SH waves generated in the oblique direction from the ultrasonic transducers 42a and 42b toward the inside of the inspection target material 21 propagate through the inspection target material 21, and the side on which the ultrasonic probe 40A is not provided. This is reflected by the surface or internal defect and reaches each ultrasonic transducer 42a, 42b again.

さらに、各超音波振動子42a,42bは、被検査材21内で反射したSH波を受信して電気信号に変換し、さらにアンプ44を経由して増幅され、共通の信号加算器33に送信される。   Further, each of the ultrasonic transducers 42 a and 42 b receives the SH wave reflected in the material to be inspected 21, converts it into an electrical signal, further amplifies it via the amplifier 44, and transmits it to the common signal adder 33. Is done.

このとき、各列の超音波振動子42a,42bの分極方向は互いに逆向きであり、かつ印加されたパルスが同符号であるため、各超音波振動子42a,42bが変換した電気信号は互いに同相となる。   At this time, since the polarization directions of the ultrasonic transducers 42a and 42b in each column are opposite to each other, and the applied pulses have the same sign, the electrical signals converted by the ultrasonic transducers 42a and 42b are mutually different. Be in phase.

そして、信号加算器33において、ペア組をなす超音波振動子42a,42bから受信した同相の電気信号が加算され、さらに信号処理装置45に送信される。   Then, in the signal adder 33, the in-phase electric signals received from the ultrasonic transducers 42a and 42b forming a pair are added and transmitted to the signal processing device 45.

ここで、信号処理装置45に送信された各電気信号は時間遅延回路41が設定した一定の遅延時間を伴う。そこで信号処理装置45は、各時間遅延回路41から受信した各遅延時間の値を参照して、同時刻に受信したものとみなせるように遅延時間による位相差を補正してから各電気信号を加算して合成する。   Here, each electric signal transmitted to the signal processing device 45 is accompanied by a certain delay time set by the time delay circuit 41. Therefore, the signal processing device 45 refers to the value of each delay time received from each time delay circuit 41, corrects the phase difference due to the delay time so that it can be regarded as received at the same time, and then adds each electric signal. To synthesize.

そして、信号処理装置45において加算されたSH波の電気信号は、波形表示装置34に送信され、波形表示装置34において、時間を軸として波形表示される。さらに、波形表示装置34に表示された波形表示を分析して欠陥の有無を判定する。   Then, the electric signal of the SH wave added in the signal processing device 45 is transmitted to the waveform display device 34, and the waveform display device 34 displays the waveform with time as an axis. Further, the waveform display displayed on the waveform display device 34 is analyzed to determine the presence or absence of a defect.

すなわち超音波探傷装置20Dでは、正パルス発生器26と負パルス発生器27の代わりに同符号のパルスを発生させるパルス発生器70を設ける一方、超音波探触子40Aが具備するペア組の超音波振動子42a,42bの分極方向を互いに逆向きとすることで、図2に示す超音波探傷装置20Aと同様なSH波を被検査材21内部に送受信させて、被検査材21内部を探傷する構成である。   That is, in the ultrasonic flaw detector 20D, instead of the positive pulse generator 26 and the negative pulse generator 27, a pulse generator 70 for generating a pulse of the same sign is provided, while the ultrasonic probe 40A has a pair of super generators. By making the polarization directions of the ultrasonic transducers 42a and 42b opposite to each other, the SH wave similar to the ultrasonic flaw detector 20A shown in FIG. It is the structure to do.

このため超音波探傷装置20Dでは、図2に示す超音波探傷装置20Aと同様な効果に加え、構成要素の種類数を減らすことができる。   For this reason, in the ultrasonic flaw detector 20D, in addition to the same effect as the ultrasonic flaw detector 20A shown in FIG. 2, the number of types of components can be reduced.

尚、図2に示す超音波探傷装置20Aと同様に、信号処理装置45および信号加算器33は一体として構成してもよく、両者で信号処理系が形成される。   As in the case of the ultrasonic flaw detector 20A shown in FIG. 2, the signal processing device 45 and the signal adder 33 may be integrally formed, and a signal processing system is formed by both.

尚、図6に示す超音波探傷装置20Bと同様に、超音波探傷装置20Dの時間遅延回路41が設定する遅延時間を、SH波が被検査材21の探傷面21aを伝搬するように設定することができる。すなわち、時間遅延回路41が設定する遅延時間を式(2)で示される関係を有する遅延時間とすると、SH波は、被検査材21の探傷面21aに沿って伝搬し、振動方向が被検査材21の探傷面21aに平行となるいわゆる表面SH波となる。   Similar to the ultrasonic flaw detector 20B shown in FIG. 6, the delay time set by the time delay circuit 41 of the ultrasonic flaw detector 20D is set so that the SH wave propagates through the flaw detection surface 21a of the inspection object 21. be able to. That is, assuming that the delay time set by the time delay circuit 41 is the delay time having the relationship represented by the expression (2), the SH wave propagates along the flaw detection surface 21a of the material to be inspected 21 and the vibration direction is inspected. This is a so-called surface SH wave that is parallel to the flaw detection surface 21 a of the material 21.

このため、超音波探傷装置20Dでは図6に示す超音波探傷装置20Bと同等な作用および効果が得られるのみならず、構成要素の種類の数を減らすことができる。   For this reason, in the ultrasonic flaw detector 20D, not only operations and effects equivalent to those of the ultrasonic flaw detector 20B shown in FIG. 6 can be obtained, but the number of types of components can be reduced.

尚、図8の例では、超音波振動子42a,42bの数を16個として、8つのペア組を形成する8チャンネルの超音波探蝕子で構成したが、8チャンネルに限らず例えば16チャンネル、32チャンネル等の任意数のチャンネルとしてもよい。   In the example of FIG. 8, the number of ultrasonic transducers 42a and 42b is set to 16, and an 8-channel ultrasonic probe forming 8 pair sets is used. Any number of channels such as 32 channels may be used.

図9は、本発明に係る超音波探傷装置の第6の実施形態を示す構成図である。   FIG. 9 is a block diagram showing a sixth embodiment of the ultrasonic flaw detector according to the present invention.

図9示された、超音波探傷装置20Eは、図8に示す第5の実施形態による超音波探傷装置20Dに対し、超音波探蝕子40Bが具備する超音波振動子42aの構成、パルス発生器70の数、信号加算器33を具備しない点および信号ケーブル25の接続方法が相違する。超音波探傷装置20Eのそれ以外の構成は、図8に示された超音波探傷装置20Dの構成と実質的に異ならないため、同一の構成については超音波探傷装置20Dと同符号を付して説明を省略する。   The ultrasonic flaw detector 20E shown in FIG. 9 is different from the ultrasonic flaw detector 20D according to the fifth embodiment shown in FIG. 8 in the configuration of the ultrasonic transducer 42a included in the ultrasonic probe 40B and pulse generation. The number of units 70, the point that the signal adder 33 is not provided, and the connection method of the signal cable 25 are different. Since the other configuration of the ultrasonic flaw detector 20E is not substantially different from the configuration of the ultrasonic flaw detector 20D shown in FIG. 8, the same components as those of the ultrasonic flaw detector 20D are denoted by the same reference numerals. Description is omitted.

超音波探傷装置20Eでは、図8に示す超音波探傷装置20Dと同様に、時間制御装置24に接続される複数の信号ケーブル25がそれぞれ時間遅延回路41に導かれる。各時間遅延回路41はそれぞれ個別のパルス発生器70に接続される。   In the ultrasonic flaw detector 20E, as with the ultrasonic flaw detector 20D shown in FIG. 8, a plurality of signal cables 25 connected to the time controller 24 are led to the time delay circuit 41, respectively. Each time delay circuit 41 is connected to an individual pulse generator 70.

このパルス発生器70は正あるいは負のパルスを発生させるが、各パルス発生器70は互いに同符号のパルスを発生させるように構成される。   The pulse generator 70 generates positive or negative pulses, and each pulse generator 70 is configured to generate pulses having the same sign.

また、各時間遅延回路41は、それぞれ信号処理系の一例である信号処理装置45に接続される。   Each time delay circuit 41 is connected to a signal processing device 45 which is an example of a signal processing system.

一方、超音波探触子40Bの内部には複数の8個の超音波振動子42aが1列に整列して被検査材21の探傷面21aに面接触するように設けられる。各超音波振動子42aは接触面に対して垂直な方向に予め分極され、分極方向は互いに同方向とされる。   On the other hand, inside the ultrasonic probe 40B, a plurality of eight ultrasonic transducers 42a are arranged in a line so as to be in surface contact with the flaw detection surface 21a of the material 21 to be inspected. Each ultrasonic transducer 42a is previously polarized in a direction perpendicular to the contact surface, and the polarization directions are the same.

そして、各パルス発生器70は、信号ケーブル25を介して超音波探触子40Bの内部に設けられた超音波振動子42aにそれぞれ個別に接続される。   Each pulse generator 70 is individually connected to an ultrasonic transducer 42a provided inside the ultrasonic probe 40B via the signal cable 25.

また、各超音波振動子42aと各パルス発生器70とを接続する信号ケーブル25には分岐部43がそれぞれ設けられ、この分岐部43から分岐した各信号ケーブル25は、それぞれアンプ44を経由して共通の信号処理装置45に接続される。   The signal cables 25 that connect the ultrasonic transducers 42 a and the pulse generators 70 are each provided with branch portions 43, and the signal cables 25 branched from the branch portions 43 pass through amplifiers 44, respectively. Are connected to a common signal processor 45.

次に超音波探傷装置20Eの作用について説明する。   Next, the operation of the ultrasonic flaw detector 20E will be described.

超音波探傷装置20Eを被検査材21の探傷面21a上に音響カプラであるカプラント30を介して設置する。続いて超音波探傷装置20Eを作動させる。超音波探傷装置20Eの作動により、時間制御装置24は、各時間遅延回路41にトリガパルスを伝送する。   The ultrasonic flaw detector 20E is installed on the flaw detection surface 21a of the material 21 to be inspected via a coplant 30 that is an acoustic coupler. Subsequently, the ultrasonic flaw detector 20E is operated. The time control device 24 transmits a trigger pulse to each time delay circuit 41 by the operation of the ultrasonic flaw detector 20E.

さらに各時間遅延回路41は、一定の時間遅延の値を設定し、この時間遅延に相当する時間間隔でトリガパルスを順次パルス発生器70にそれぞれ伝送する。このとき、各時間遅延回路41は、各パルス発生器70にトリガパルスを送信する際の各遅延時間の値を信号処理装置45にそれぞれ送信する。   Further, each time delay circuit 41 sets a constant time delay value, and sequentially transmits trigger pulses to the pulse generator 70 at time intervals corresponding to the time delay. At this time, each time delay circuit 41 transmits the value of each delay time when transmitting the trigger pulse to each pulse generator 70 to the signal processing device 45.

各パルス発生器70は、時間遅延回路41からトリガパルスを受信すると、同符号のパルス例えば正パルスを一定の時間遅延を伴ってそれぞれ順次超音波振動子42aに印加する。このため、各超音波振動子42aは、振動して縦波超音波とともに遅れエコーである横波超音波を発生し、被検査材21の探傷面21aに水平方向にフェーズドアレイが形成される。   When each pulse generator 70 receives a trigger pulse from the time delay circuit 41, each pulse generator 70 sequentially applies a pulse having the same sign, for example, a positive pulse to the ultrasonic transducer 42a with a certain time delay. For this reason, each ultrasonic transducer 42 a vibrates to generate a transverse wave ultrasonic wave that is a delayed echo together with a longitudinal wave ultrasonic wave, and a phased array is formed in the horizontal direction on the flaw detection surface 21 a of the inspection object 21.

このため、各超音波振動子42aからSH波が式(1)の関係を満たす方向にそれぞれ送信される。   For this reason, the SH wave is transmitted from each ultrasonic transducer 42a in the direction satisfying the relationship of the expression (1).

そして、各超音波振動子42aから被検査材21の内部に向かって斜方向に発生したSH波は、被検査材21内部を伝搬して、超音波探触子40Bが設けられない側の面、あるいは内部欠陥で反射して再び、各超音波振動子42aに到達する。   Then, the SH waves generated in the oblique direction from the ultrasonic transducers 42a toward the inside of the inspection target material 21 propagate through the inspection target material 21, and the surface on the side where the ultrasonic probe 40B is not provided. Alternatively, it is reflected by internal defects and reaches each ultrasonic transducer 42a again.

さらに、各超音波振動子42aは、被検査材21内で反射したSH波を受信して電気信号に変換し、さらにアンプ44を経由して増幅され、共通の信号処理装置45に送信される。   Further, each ultrasonic transducer 42 a receives the SH wave reflected in the material to be inspected 21, converts it into an electrical signal, further amplifies it via the amplifier 44, and transmits it to the common signal processing device 45. .

ただし、信号処理装置45に送信された各電気信号は時間遅延回路41が設定した一定の遅延時間を伴う。そこで信号処理装置45は、各時間遅延回路41から受信した各遅延時間の値を参照して、同時刻に同相となるように遅延時間による位相差を補正してから各電気信号を加算して合成する。   However, each electric signal transmitted to the signal processing device 45 is accompanied by a certain delay time set by the time delay circuit 41. Therefore, the signal processing device 45 refers to the value of each delay time received from each time delay circuit 41, corrects the phase difference due to the delay time so as to be in phase at the same time, and then adds each electric signal. Synthesize.

そして、信号処理装置45において加算されたSH波の電気信号は、波形表示装置34に送信され、波形表示装置34において、時間を軸として波形表示される。さらに、波形表示装置34に表示された波形表示を分析して欠陥の有無を判定する。   Then, the electric signal of the SH wave added in the signal processing device 45 is transmitted to the waveform display device 34, and the waveform display device 34 displays the waveform with time as an axis. Further, the waveform display displayed on the waveform display device 34 is analyzed to determine the presence or absence of a defect.

すなわち超音波探傷装置20Eは、一列に整列させた複数の超音波振動子42aに同符号のパルスを一定の時間遅延を伴って印加することでフェーズドアレイを形成して斜方向のSH波の送受信を可能とする構成である。   That is, the ultrasonic flaw detector 20E forms a phased array by applying pulses of the same sign to a plurality of ultrasonic transducers 42a aligned in a row with a certain time delay, and transmits and receives SH waves in the oblique direction. It is the structure which enables.

このため、超音波探傷装置20Eでは、被検査材21の探傷の際にモード変換を伴わず、より正確な検査を実施できるとともに、超音波探傷装置20Dよりもパルス発生器70および超音波振動子42a,42bの数を減らすことが可能であるため装置を簡易化することができる。   Therefore, the ultrasonic flaw detector 20E can perform more accurate inspection without mode conversion at the time of flaw detection of the material 21 to be inspected, and the pulse generator 70 and the ultrasonic vibrator than the ultrasonic flaw detector 20D. Since the number of 42a and 42b can be reduced, the apparatus can be simplified.

また、超音波探傷装置20Eは、従来使用される縦波用の超音波振動子42aと低粘性のカプラント30を使用して発生するSH波を利用するため、横波用圧電セラミックを利用してSHを発生させる場合に比べて短時間で超音波エコーが安定し、かつ超音波振動子42aの移動を容易とすることができる。   In addition, since the ultrasonic flaw detector 20E uses the SH wave generated by using the longitudinal wave ultrasonic transducer 42a and the low-viscosity coplanar 30 that are conventionally used, the ultrasonic wave detector 20E uses the transverse wave piezoelectric ceramic to perform SH. As compared with the case of generating the ultrasonic wave, the ultrasonic echo is stabilized in a short time and the movement of the ultrasonic transducer 42a can be facilitated.

尚、図6に示す超音波探傷装置20Bと同様に、超音波探傷装置20Eの時間遅延回路41が設定する遅延時間を、SH波が被検査材21の探傷面21aを伝搬するように設定することができる。すなわち、時間遅延回路41が設定する遅延時間を式(2)で示される関係を有する遅延時間とすると、SH波は、被検査材21の探傷面21aに沿って伝搬し、振動方向が被検査材21の探傷面21aに平行となるいわゆる表面SH波のモードとなる。   Similar to the ultrasonic flaw detector 20B shown in FIG. 6, the delay time set by the time delay circuit 41 of the ultrasonic flaw detector 20E is set so that the SH wave propagates through the flaw detection surface 21a of the inspection object 21. be able to. That is, assuming that the delay time set by the time delay circuit 41 is the delay time having the relationship represented by the expression (2), the SH wave propagates along the flaw detection surface 21a of the material to be inspected 21 and the vibration direction is inspected. This is a so-called surface SH wave mode that is parallel to the flaw detection surface 21 a of the material 21.

このため、超音波探傷装置20Eでは図6に示す超音波探傷装置20Bと同等な作用および効果に加えさらに構成要素を減らして簡易化することができる。   For this reason, in the ultrasonic flaw detector 20E, in addition to the operation and effect equivalent to that of the ultrasonic flaw detector 20B shown in FIG.

尚、図9の例では、超音波振動子42aの数を8個として、8チャンネルの超音波探蝕子で構成したが、8チャンネルに限らず例えば16チャンネル、32チャンネル等の任意数のチャンネルとしてもよい。   In the example of FIG. 9, the number of ultrasonic transducers 42a is set to 8 and the ultrasonic probe is composed of 8 channels. However, the number of channels is not limited to 8 channels, but an arbitrary number of channels such as 16 channels and 32 channels. It is good.

また、各実施形態の超音波探傷装置20,20A,20B,20C,20D,20Eにおいて、電気信号を増幅する必要がない場合はアンプ32a,32b,44を設けなくてもよい。さらに、電気信号を波形表示せずに数値として表示する構成とすることも可能であり、この場合は波形表示装置34を必ずしも設けなくてもよい。   Further, in the ultrasonic flaw detectors 20, 20A, 20B, 20C, 20D, and 20E of the embodiments, the amplifiers 32a, 32b, and 44 may not be provided when it is not necessary to amplify the electric signal. Further, it is possible to display the electric signal as a numerical value without displaying the waveform. In this case, the waveform display device 34 is not necessarily provided.

また、図2に示す超音波探傷装置20A、図8に示す超音波探傷装置20Dおよび図9に示す超音波探傷装置20Eにおいて、時間制御装置24と時間遅延回路41とは一体に構成してもよく、また超音波振動子42a,42bと接続される信号ケーブル25は分岐部43で2つの信号ケーブル25,25に分岐する構成としたが個別に設ける構成としても信号の送信あるいは受信が可能な接続形態であればよい。   Further, in the ultrasonic flaw detector 20A shown in FIG. 2, the ultrasonic flaw detector 20D shown in FIG. 8, and the ultrasonic flaw detector 20E shown in FIG. 9, the time control device 24 and the time delay circuit 41 may be configured integrally. The signal cable 25 connected to the ultrasonic transducers 42a and 42b is branched to the two signal cables 25 and 25 at the branching portion 43. However, even if the signal cable 25 is provided separately, the signal can be transmitted or received. Any connection form may be used.

また、図1に示す超音波探傷装置20および図7に示す超音波探傷装置20Cにおいて、送信用超音波振動子および受信用超音波振動子の数は1つあるいは2つに限らない。すなわち、隣接する送信用超音波振動子および受信用超音波振動子が送受信する横波超音波が互いに強め合うように構成されれば任意数設ける構成としてもよい。   In the ultrasonic flaw detector 20 shown in FIG. 1 and the ultrasonic flaw detector 20C shown in FIG. 7, the number of transmitting ultrasonic transducers and receiving ultrasonic transducers is not limited to one or two. That is, an arbitrary number of configurations may be provided as long as transverse ultrasonic waves transmitted and received by adjacent transmitting ultrasonic transducers and receiving ultrasonic transducers are intensified with each other.

例えば、隣接する送信用超音波振動子および受信用超音波振動子の分極方向Pの向きが互いに逆方向となるように複数個整列させ、かつ各送信用超音波振動子および各受信用超音波振動子に印加するパルスを号符号とする構成、あるいは分極方向Pが同方向となるように複数の送信用超音波振動子および受信用超音波振動子を整列させ、かつ隣接する送信用超音波振動子および受信用超音波振動子に印加するパルスを互いに逆符号とする構成としてもよい。   For example, a plurality of adjacent transmitting ultrasonic transducers and receiving ultrasonic transducers are aligned so that the directions of polarization directions P are opposite to each other, and each transmitting ultrasonic transducer and each receiving ultrasonic transducer are aligned. A configuration in which a pulse applied to the transducer is a sign, or a plurality of transmitting ultrasonic transducers and receiving ultrasonic transducers are aligned so that the polarization direction P is the same direction, and adjacent transmitting ultrasonic waves The pulses applied to the transducer and the receiving ultrasonic transducer may be opposite in sign.

また、図2に示す超音波探傷装置20Aおよび図8に示す超音波探傷装置20Dにおいて、超音波振動子の列は2列に限らない。すなわち、隣接する列に属する超音波振動子が送受信する横波超音波が互いに強め合うように構成されれば、超音波振動子の列を2列以上の複数列としてもよい。   In the ultrasonic flaw detector 20A shown in FIG. 2 and the ultrasonic flaw detector 20D shown in FIG. 8, the number of rows of ultrasonic transducers is not limited to two. That is, as long as the transverse ultrasonic waves transmitted and received by the ultrasonic transducers belonging to adjacent columns are intensified with each other, the ultrasonic transducer columns may be two or more.

例えば、隣接する列に属する超音波振動子の分極方向Pの向きが互いに逆方向となるように複数列に亘り超音波振動子を整列させ、かつ各超音波振動子に印加するパルスを同符号とする構成、あるいは超音波振動子の分極方向Pが同方向となるように複数列に亘り超音波振動子を整列させ、かつ隣接する列に属する超音波振動子に印加するパルスを互いに異符号とする構成としてもよい。   For example, the ultrasonic transducers are aligned over a plurality of columns so that the directions of the polarization directions P of the ultrasonic transducers belonging to adjacent columns are opposite to each other, and pulses applied to the ultrasonic transducers have the same sign Or the pulse applied to the ultrasonic transducers belonging to the adjacent columns are different from each other in such a manner that the ultrasonic transducers are aligned over a plurality of columns so that the polarization direction P of the ultrasonic transducers is the same direction. It is good also as a structure.

本発明に係る超音波探傷装置の第1の実施形態を示す構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The block diagram which shows 1st Embodiment of the ultrasonic flaw detector which concerns on this invention. 本発明に係る超音波探傷装置の第2の実施形態を示す構成図。The block diagram which shows 2nd Embodiment of the ultrasonic flaw detector based on this invention. 図2に示す超音波探蝕子が具備する複数の超音波振動子の配置方法を示す正面図。The front view which shows the arrangement | positioning method of the some ultrasonic transducer | vibrator which the ultrasonic probe shown in FIG. 2 comprises. 図2に示す被検査材の探傷面における横波超音波の振動方向を示す図。The figure which shows the vibration direction of the transverse wave ultrasonic wave in the flaw detection surface of the to-be-inspected material shown in FIG. 図4に示すC−C断面の断面図。Sectional drawing of CC cross section shown in FIG. 本発明に係る超音波探傷装置の第3の実施形態を示す構成図。The block diagram which shows 3rd Embodiment of the ultrasonic flaw detector based on this invention. 本発明に係る超音波探傷装置の第4の実施形態を示す構成図。The block diagram which shows 4th Embodiment of the ultrasonic flaw detector based on this invention. 本発明に係る超音波探傷装置の第5の実施形態を示す構成図。The block diagram which shows 5th Embodiment of the ultrasonic flaw detector which concerns on this invention. 本発明に係る超音波探傷装置の第6の実施形態を示す構成図。The block diagram which shows 6th Embodiment of the ultrasonic flaw detector based on this invention. 従来の超音波探傷装置の構成図。The block diagram of the conventional ultrasonic flaw detector. 従来の超音波探傷装置の別の例を示す構成図。The block diagram which shows another example of the conventional ultrasonic flaw detector.

符号の説明Explanation of symbols

20,20A,20B,20C,20D,20E 超音波探傷装置
21 被検査材
21a 探傷面
22,22A 超音波送信系
23,23A 超音波受信系
24 時間制御装置
25 信号ケーブル
26 正パルス発生器
27 負パルス発生器
28a,28b 送信用超音波振動子
29 接触面
30 カプラント
31a,31b 受信用超音波振動子
32a,32b アンプ
33 信号加算器
34 波形表示装置
35 接触面
40,40A,40B 超音波探触子
41 時間遅延回路
42a,42b 超音波振動子
43 分岐部
44 アンプ
45 信号処理装置
50 母材
51 溶接ビード
52 欠陥
60 パルス発生器
70 パルス発生器
P 分極方向
A1,A2 縦波超音波の振動方向
B,B1,B2 横波超音波の振動方向
X1,X2 縦波超音波の伝搬方向
Y 横波超音波の伝搬方向
Z レーリ波(表面波)の伝搬方向
20, 20A, 20B, 20C, 20D, 20E Ultrasonic flaw detector 21 Inspected material 21a Flaw detection surface 22, 22A Ultrasonic transmitter 23, 23A Ultrasonic receiver 24 Time controller 25 Signal cable 26 Positive pulse generator 27 Negative Pulse generators 28a, 28b Transmission ultrasonic transducer 29 Contact surface 30 Coplant 31a, 31b Reception ultrasonic transducer 32a, 32b Amplifier 33 Signal adder 34 Waveform display device 35 Contact surface 40, 40A, 40B Ultrasonic probe Child 41 Time delay circuit 42a, 42b Ultrasonic transducer 43 Branching portion 44 Amplifier 45 Signal processing device 50 Base material 51 Weld bead 52 Defect 60 Pulse generator 70 Pulse generator P Polarization direction A1, A2 Longitudinal ultrasonic vibration direction B, B1, B2 Transverse direction of ultrasonic wave X1, X2 Propagation direction of longitudinal ultrasonic wave Y Propagation direction of transverse ultrasonic wave Z Ray The direction of propagation of the wave (surface acoustic wave)

Claims (9)

時間遅延回路と、
この時間遅延回路に信号ケーブルを介して接続されたパルス発生器と、
このパルス発生器に信号ケーブルを介して接続された複数の超音波振動子を内部に整列配置した超音波探触子と、
前記超音波振動子および前記時間遅延回路に信号ケーブルを介して接続された信号処理系とを具備し、
前記超音波探触子は内部の前記超音波振動子が被検査材の探傷面に接するように設けられ、
前記時間遅延回路は一定の時間遅延の値を設定して前記信号処理系および前記パルス発生器に与え、
このパルス発生器は前記時間遅延を伴ってパルスを順次各超音波振動子に印加し、
さらに各超音波振動子は2個を1組としてペア組を構成し、前記被検査材の内部に前記時間遅延を伴って縦波超音波とともに遅れエコーとして各ペア組の一の超音波振動子と他の超音波振動子とは互いに逆相の横波超音波を発生させて前記被検査材の探傷面に対し一定の角度で伝搬しかつその振動方向が前記被検査材の探傷面に対し水平である互いに逆相の水平偏波横波を形成して送信することによって、これら前記横波超音波および前記水平偏波横波が各前記被検査材の内部において干渉により互いに強め合うようにし、かつ前記被検査材の内部で反射した水平偏波横波を受信して電気信号に変換し前記信号処理系に与え、
この信号処理系は前記時間遅延の値を参照して各水平偏波横波の受信時間を補正した後、加算して解析することにより被検査材の探傷あるいは板厚測定を行うように構成したことを特徴とする超音波探傷装置。
A time delay circuit;
A pulse generator connected to the time delay circuit via a signal cable;
An ultrasonic probe in which a plurality of ultrasonic transducers connected to the pulse generator via signal cables are aligned and arranged inside;
A signal processing system connected to the ultrasonic transducer and the time delay circuit via a signal cable;
The ultrasonic probe is provided so that the ultrasonic transducer inside is in contact with the flaw detection surface of the material to be inspected,
The time delay circuit sets a constant time delay value and supplies the signal processing system and the pulse generator;
This pulse generator sequentially applies a pulse to each ultrasonic transducer with the time delay,
Furthermore, each ultrasonic transducer constitutes a pair as a set of two, and one ultrasonic transducer in each pair as a delayed echo along with the longitudinal ultrasonic wave with the time delay inside the inspection object. And other ultrasonic transducers generate transverse wave ultrasonic waves in opposite phases to propagate at a fixed angle with respect to the flaw detection surface of the material to be inspected, and the direction of vibration is horizontal to the flaw detection surface of the material to be inspected. By forming and transmitting horizontally polarized transverse waves of opposite phases, the transverse ultrasonic waves and the horizontally polarized transverse waves are mutually intensified by interference inside each of the materials to be inspected, and Receives horizontally polarized transverse waves reflected inside the inspection material, converts them into electrical signals, and gives them to the signal processing system,
This signal processing system is configured to perform the flaw detection or thickness measurement of the material to be inspected by correcting the reception time of each horizontal polarization transverse wave by referring to the value of the time delay and then adding and analyzing it. Ultrasonic flaw detector characterized by.
前記パルス発生器は、正パルス発生器と負パルス発生器とにより構成され、前記正パルス発生器に接続される前記超音波振動子は同列に整列される一方、前記負パルス発生器に接続される前記超音波振動子は前記正パルス発生器に接続される前記超音波振動子の列に隣接する列に整列され、かつ各超音波振動子の分極方向を同一として、隣接する列の前記超音波振動子互いに逆相の前記横波超音波および前記水平偏波横波をそれぞれ発生させるように構成され、さらに隣接する列の一方の列の前記超音波振動子により受信され電気信号に変換された水平偏波横波の位相を前記信号処理系で反転して各水平偏波横波の位相を同相とするように構成したことを特徴とする請求項1記載の超音波探傷装置。 The pulse generator includes a positive pulse generator and a negative pulse generator, and the ultrasonic transducers connected to the positive pulse generator are aligned in the same row, and are connected to the negative pulse generator. The ultrasonic transducers are arranged in a row adjacent to the row of ultrasonic transducers connected to the positive pulse generator, and the polarization directions of the ultrasonic transducers are the same, and the ultrasonic transducers in adjacent rows are ultrasound transducer is configured to make occurrence respective reverse phase of the transverse ultrasonic wave and the horizontally polarized shear waves with each other was further said one row of adjacent rows are received by the ultrasonic transducer is converted into an electrical signal 2. The ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein the phase of each horizontally polarized transverse wave is inverted by the signal processing system so that the phase of each horizontally polarized transverse wave is in phase. 前記超音波振動子は複数の列で整列配置され、同列の前記超音波振動子の分極方向は同一に構成される一方、隣接する列の前記超音波振動子の分極方向は互いに逆方向に構成され、双方の列の前記超音波振動子互いに逆相の前記横波超音波および前記水平偏波横波をそれぞれ発生させるように構成したことを特徴とする請求項1記載の超音波探傷装置。 The ultrasonic transducers are arranged in a plurality of rows, and the polarization directions of the ultrasonic transducers in the same row are configured to be the same, while the polarization directions of the ultrasonic transducers in adjacent rows are configured to be opposite to each other. by ultrasonic flaw detection apparatus according to claim 1, characterized by being configured both columns of the ultrasonic transducer is opposite phases of the transverse ultrasonic wave and the horizontally polarized shear waves as make generation respectively. 前記時間遅延回路は、遅延時間の値を可変設定し、前記水平偏波横波の伝搬方向を制御可能に構成したことを特徴とする請求項1記載の超音波探傷装置。 The ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein the time delay circuit is configured to variably set a delay time value and control a propagation direction of the horizontally polarized transverse wave. 前記時間遅延回路は、前記水平偏波横波の伝搬方向が前記被検査材の探傷面に沿う方向となる時間遅延の値を設定するように構成したことを特徴とする請求項1記載の超音波探傷装置。 2. The ultrasonic wave according to claim 1, wherein the time delay circuit is configured to set a time delay value in which a propagation direction of the horizontally polarized transverse wave is a direction along a flaw detection surface of the inspection object. Flaw detection equipment. 前記被検査材の探傷面と前記超音波振動子との間にカプラントを塗布したことを特徴とする請求項1記載の超音波探傷装置。 2. The ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein a coplanar is applied between the flaw detection surface of the material to be inspected and the ultrasonic transducer. 前記超音波振動子は、縦波用の超音波振動子であることを特徴とする請求項1記載の超音波探傷装置。 The ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein the ultrasonic transducer is an ultrasonic transducer for longitudinal waves. 前記信号処理系にアンプを設け、前記信号処理系が受信した電気信号を増幅して解析するように構成したことを特徴とする請求項1記載の超音波探傷装置。 2. The ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein an amplifier is provided in the signal processing system, and an electric signal received by the signal processing system is amplified and analyzed. 前記信号処理系に波形表示装置を設け、前記信号処理系が受信した電気信号を加算して得られた結果を波形表示するように構成したことを特徴とする請求項1記載の超音波探傷装置。 2. The ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein a waveform display device is provided in the signal processing system, and the result obtained by adding the electrical signals received by the signal processing system is displayed as a waveform. .
JP2008007103A 2008-01-16 2008-01-16 Ultrasonic flaw detector Expired - Fee Related JP4602421B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008007103A JP4602421B2 (en) 2008-01-16 2008-01-16 Ultrasonic flaw detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008007103A JP4602421B2 (en) 2008-01-16 2008-01-16 Ultrasonic flaw detector

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002358230A Division JP4098070B2 (en) 2002-12-10 2002-12-10 Ultrasonic flaw detector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008139325A JP2008139325A (en) 2008-06-19
JP4602421B2 true JP4602421B2 (en) 2010-12-22

Family

ID=39600900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008007103A Expired - Fee Related JP4602421B2 (en) 2008-01-16 2008-01-16 Ultrasonic flaw detector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4602421B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5345103B2 (en) * 2010-04-27 2013-11-20 株式会社Ihi検査計測 Guided wave inspection method using solidification of liquid layer
JP5534123B1 (en) * 2012-12-20 2014-06-25 新日鐵住金株式会社 Defect inspection method and defect inspection apparatus
WO2015159378A1 (en) * 2014-04-16 2015-10-22 株式会社日立製作所 Ultrasonic inspection device and ultrasonic inspection method
CN108474770A (en) * 2016-01-05 2018-08-31 雅马哈精密科技株式会社 Ultrasonic inspection method
CN113418990B (en) * 2021-06-07 2022-10-28 河北工业大学 Longitudinal wave and transverse wave integrated phased array probe and defect detection method based on same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000146922A (en) * 1998-11-06 2000-05-26 Hitachi Eng Co Ltd Method and device for ultrasonic crack detection of wheel set
JP2001027630A (en) * 1999-07-13 2001-01-30 Hitachi Eng Co Ltd Apparatus and method for measuring flaw height by ultrasonic wave
JP2001083125A (en) * 1999-09-14 2001-03-30 Hitachi Ltd Method and device for controlling direction of ultrasonic vibration and material deterioration diagnostic device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6318264A (en) * 1986-07-11 1988-01-26 Hitachi Ltd Ultrasonic flaw detector
JPH0328757A (en) * 1989-06-26 1991-02-06 Shimizu Corp High-damping probe
JPH04301760A (en) * 1991-03-29 1992-10-26 Hitachi Constr Mach Co Ltd Ultrasonic measuring method by tansverse ultrasonic waves
JP3341824B2 (en) * 1998-05-25 2002-11-05 日立エンジニアリング株式会社 Electronic scanning ultrasonic flaw detector

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000146922A (en) * 1998-11-06 2000-05-26 Hitachi Eng Co Ltd Method and device for ultrasonic crack detection of wheel set
JP2001027630A (en) * 1999-07-13 2001-01-30 Hitachi Eng Co Ltd Apparatus and method for measuring flaw height by ultrasonic wave
JP2001083125A (en) * 1999-09-14 2001-03-30 Hitachi Ltd Method and device for controlling direction of ultrasonic vibration and material deterioration diagnostic device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008139325A (en) 2008-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Salzburger et al. EMAT pipe inspection with guided waves
JP2006071422A (en) Method and apparatus for evaluating spot-welded section by ultrasonic wave
JP4589280B2 (en) Pipe inspection method using guide wave and pipe inspection apparatus
JP4602421B2 (en) Ultrasonic flaw detector
JP5574731B2 (en) Ultrasonic flaw detection test method
JP4728838B2 (en) Ultrasonic spot weld evaluation method and apparatus
JP4625747B2 (en) Piping inspection device and piping inspection method
JP2006023215A (en) Ultrasonic inspection method, ultrasonic inspection device and guide wave transducer for the ultrasonic inspection device
JP4098070B2 (en) Ultrasonic flaw detector
JP2002062281A (en) Flaw depth measuring method and its device
JP2011247649A (en) Method and program for identifying surface shape of ultrasonic wave flaw detection test piece, aperture synthesis processing program, and phased array flaw detection program
JP2013019715A (en) Ultrasonic inspection method and ultrasonic inspection device
US20210293947A1 (en) Continuous wave ultrasound or acoustic non-destructive testing
Gao et al. Inspection of austenitic weld with EMATs
KR101191364B1 (en) System and apparatus for measuring non-linearity of ultrasonic wave
WO2020039850A1 (en) Method and device for evaluating bonding interface
JP5672725B2 (en) SH wave generation method and ultrasonic measurement method
JP4731358B2 (en) Ultrasonic spot weld evaluation method and apparatus
Cerniglia et al. Non-contact ultrasonic testing of aircraft lap joints
JP4175762B2 (en) Ultrasonic flaw detector
JP4761147B2 (en) Ultrasonic flaw detection method and apparatus
Kauffmann et al. Non-destructive testing of nuclear structures behind screen using leaky lamb waves
JP3754669B2 (en) Ultrasonic flaw detection apparatus and ultrasonic flaw detection method
Mu et al. Long-range pipe imaging with a guided wave focal scan
JP2018100852A (en) Ultrasonic inspection device, ultrasonic inspection method and joint block material manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091006

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091204

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100427

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100512

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100907

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100929

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131008

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131008

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees