JP4738243B2 - Ultrasonic flaw detection system - Google Patents

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Description

本発明は検査対象上を走査する超音波探傷装置を有する超音波探傷システムに係り、とりわけ検査対象を容易かつ確実に探傷することができる超音波探傷システムに関する。   The present invention relates to an ultrasonic flaw detection system having an ultrasonic flaw detection apparatus that scans an inspection object, and more particularly to an ultrasonic flaw detection system that can easily and reliably detect an inspection object.

一般に、超音波探傷システムは、超音波検査において欠陥の有無や大きさなどの検査結果を精度良く求めるために用いるものである。超音波検査は1個または複数の超音波送信装置から検査対象に超音波を送信し、欠陥あるいは底面に於いて反射した超音波を超音波受信装置で受信し、受信した超音波データから欠陥の有無や大きさを計測している。   In general, the ultrasonic flaw detection system is used for accurately obtaining inspection results such as presence / absence and size of defects in ultrasonic inspection. In ultrasonic inspection, ultrasonic waves are transmitted from one or a plurality of ultrasonic transmission devices to the inspection object, ultrasonic waves reflected on the defect or bottom surface are received by the ultrasonic reception device, and the received ultrasonic data indicates the defect. Existence and size are measured.

ここで、欠陥の有無や大きさを計測するためには超音波検査で得られた超音波データを信号処理して判定する必要がある。検査対象面が平面であり検査範囲が狭く、想定される欠陥がスリットなどのように単純な形状でさらに垂直探傷である場合には、超音波データに対して例えば時間ゲートおよびしきい値をかける程度の処理で欠陥を十分精度良く検出することができる。   Here, in order to measure the presence / absence and size of a defect, it is necessary to perform determination by performing signal processing on ultrasonic data obtained by ultrasonic inspection. When the inspection target surface is a flat surface, the inspection range is narrow, and the assumed defect is a simple shape such as a slit and further vertical flaw detection, a time gate and a threshold value are applied to the ultrasonic data, for example. Defects can be detected with sufficient accuracy with a certain degree of processing.

しかしながら、実際の検査対象面は凹凸があり、欠陥についてもSCC(Stress Corrosion Cracking:応力腐食割れ)等のように複雑な形状をしている単純な方法での欠陥検査は難しい。SCCのような複雑な形状をした欠陥に対してその深さを精度良く測定する方法として、フェーズドアレイ超音波探傷が行われるが、得られるデータは複雑であり熟練した検査員が手動でデータを見ながら欠陥を検出している、というのが現状である。   However, the actual surface to be inspected has irregularities, and it is difficult to inspect defects with a simple method having a complicated shape such as SCC (Stress Corrosion Cracking). Phased array ultrasonic flaw detection is performed as a method for accurately measuring the depth of defects with complex shapes such as SCC, but the data obtained is complicated, and a skilled inspector manually captures the data. The current situation is that defects are detected while looking.

フェーズドアレイ探傷においては、データの評価については複数の手法が提案されているが、欠陥からの反射エコーの最大値を検出して欠陥の位置や深さを同定するのが一般的である。最大値の検出は熟練した検査員がBスコープと呼ばれる検査対象断面での超音波強度分布を見ておおまかな欠陥の位置を求め、詳細には欠陥のある可能性がある位置での超音波波形を見て、き裂からのエコーの最大値のつながりから欠陥の位置・深さを評価している。   In phased array flaw detection, a plurality of methods have been proposed for data evaluation, but it is common to identify the position and depth of a defect by detecting the maximum value of the reflected echo from the defect. In order to detect the maximum value, a skilled inspector obtains an approximate position of the defect by looking at the ultrasonic intensity distribution in the cross section to be inspected called a B scope, and in detail, the ultrasonic waveform at the position where there is a possibility of a defect The position and depth of the defect are evaluated from the connection of the maximum echo values from the crack.

このように欠陥の検出のためには熟練した作業員による手作業が用いられているが、例えば原子力発電所におけるシュラウド検査などではデータの数は莫大なものとなり、検査員の作業量・負担は大きい。さらに前記の評価は検査員による技量によるばらつきが発生するため、複数の検査員が複数回数の評価を行っているのが現状であり、検査員への負荷軽減および検査効率の向上が望まれている。   As described above, manual operations by skilled workers are used for detecting defects. However, for example, in shroud inspections at nuclear power plants, the number of data is enormous, and the amount of work and burden on the inspectors is small. large. Furthermore, since the above evaluations vary depending on the skill of the inspector, it is currently the case that a plurality of inspectors perform the evaluation a plurality of times, and it is desired to reduce the burden on the inspector and improve the inspection efficiency. Yes.

上記の欠陥を検出するために最大値を検出する方法としては、超音波信号にゲートを設けてゲート内でピークホールド、あるいはしきい値と比較することにより最大値を自動検出することが提案されている。   As a method for detecting the maximum value in order to detect the above-mentioned defect, it is proposed to automatically detect the maximum value by providing a gate to the ultrasonic signal and performing peak hold or comparison with a threshold value in the gate. ing.

例えば、検出された超音波波形信号に対してピークホールド回路およびラッチ回路などを設けることにより、ゲート時間を設定することなしに、波形のダンピングか異なった位置からの信号かを自動で判断して最大値を検出するものが開発されている(特許文献1参照)。   For example, by providing a peak hold circuit and a latch circuit for the detected ultrasonic waveform signal, it is possible to automatically determine whether the waveform is dumped or a signal from a different position without setting the gate time. A device for detecting the maximum value has been developed (see Patent Document 1).

また検査員の補助という観点から情報提供手段を工夫した提案もなされている。例えばメニュー表示を工夫し初心者でも熟練者でもその技量に合った操作を可能にすることができるものが開発されている(特許文献2参照)。
特願平05−288128号公報 特開平11−174029号公報
Proposals have also been made to devise information provision means from the viewpoint of assisting inspectors. For example, a menu display has been devised so that a beginner or an expert can operate according to their skill (see Patent Document 2).
Japanese Patent Application No. 05-288128 Japanese Patent Laid-Open No. 11-174029

現状の超音波検査システムにおいては、欠陥を検出するに当たって超音波信号データを評価する必要があるが、データの数は膨大で検査員の負荷が高いことが課題であった。また、データはばらつき(ノイズ)が大きいため、欠陥の位置や深さの計測結果が検査員の技量に依存し、検出精度が得られないことがある。   In the current ultrasonic inspection system, it is necessary to evaluate ultrasonic signal data in detecting defects, but the problem is that the number of data is enormous and the load on the inspector is high. Further, since the data has a large variation (noise), the measurement result of the position and depth of the defect depends on the skill of the inspector, and the detection accuracy may not be obtained.

上記特許文献1に示す超音波探傷データ評価装置においては、超音波探傷信号の波形ピークを検出する際、超音波信号の最大値を自動で検出している。このためスリット形状など単純な欠陥からの超音波信号では、ダンピングの影響などは自動的に排除可能であり、欠陥の自動検出も可能である。   In the ultrasonic flaw detection data evaluation apparatus disclosed in Patent Document 1, the maximum value of the ultrasonic signal is automatically detected when the waveform peak of the ultrasonic flaw detection signal is detected. For this reason, in the ultrasonic signal from a simple defect such as a slit shape, the influence of damping or the like can be automatically eliminated, and the defect can be automatically detected.

しかしながら応力腐食割れ(SCC)のように複雑な形状をした欠陥に対しては、隣接する部位に有用な情報を含むことがあるが、特許文献1を用いると隣接する部位からの情報は消えてしまうため精度の良い欠陥計測が難しい。   However, for a defect having a complicated shape such as stress corrosion cracking (SCC), useful information may be included in the adjacent part. However, when Patent Document 1 is used, the information from the adjacent part disappears. Therefore, accurate defect measurement is difficult.

特許文献2の超音波探傷器のメニュー表示装置においては、検査員の技量によって表示を切り替えることにより検査員の負荷を低減させるものであるが、欠陥の位置や深さを同定するのは結局手動で判定しなければいけない。以上のように超音波探傷データの評価において様々な提案がなされているが、検出精度向上と検査員の負荷低減を同時に実現する技術は未だ開発されていない。   In the menu display device of the ultrasonic flaw detector of Patent Document 2, the load on the inspector is reduced by switching the display according to the skill of the inspector. However, it is manual to identify the position and depth of the defect. It must be judged with. As described above, various proposals have been made in the evaluation of ultrasonic flaw detection data. However, a technique for simultaneously improving the detection accuracy and reducing the load on the inspector has not been developed.

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、超音波信号の極大値を用いて、検査対象の欠陥を精度良く、容易かつ確実に探傷することができる超音波探傷システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such points, and provides an ultrasonic flaw detection system capable of accurately and easily flaw-detecting a defect to be inspected using a maximum value of an ultrasonic signal. The purpose is to do.

本発明は、検査対象上を走査するとともに、超音波を送受信するセンサと、センサからの超音波信号を受信する超音波探傷装置と、超音波探傷装置により受信した超音波信号に基づいて連続する異なった検査箇所における極大値を検出する極大値検出装置と、極大値検出装置により検出された極大値を記憶する記憶装置と、センサの走査速度、探傷角度および検査対象の厚さに基づいて、異なった位置で得た超音波信号が同じ欠陥から反射した場合の極大値間の間隔を求める極大値間隔予測演算装置と、記憶装置で記憶された極大値のうち、連続する2つの極大値間の間隔と、極大値間隔予測演算装置で求めた極大値間の間隔とを比較して、連続する2つの極大値が同じ欠陥からの超音波に対応するか否か判定して欠陥深さを求める比較演算装置と、比較演算装置で求めた欠陥深さを表示する表示装置と、を備えたことを特徴とする超音波探傷システムである。 The present invention scans an inspection target and continuously transmits and receives ultrasonic waves, an ultrasonic flaw detector that receives an ultrasonic signal from the sensor, and an ultrasonic signal received by the ultrasonic flaw detector. Based on the maximum value detection device for detecting the maximum value at different inspection locations, the storage device for storing the maximum value detected by the maximum value detection device, the scanning speed of the sensor, the flaw detection angle and the thickness of the inspection object, The maximum value interval prediction calculation device for obtaining the interval between the maximum values when the ultrasonic signals obtained at different positions are reflected from the same defect, and between two continuous maximum values among the maximum values stored in the storage device Is compared with the interval between the maximum values obtained by the maximum value interval prediction calculation device, and it is determined whether or not two consecutive maximum values correspond to ultrasonic waves from the same defect, and the defect depth is determined. The desired comparison operation Location and an ultrasonic flaw detection system characterized by comprising a display device for displaying the defect depth determined by the comparison operation unit.

本発明は、検査対象上を走査するとともに、予め定められた探傷角度で超音波を送受信するセンサと、センサからの超音波信号を受信する超音波探傷装置と、超音波探傷装置により受信した超音波信号に基づいて連続する異なった検査箇所における極大値を検出する極大値検出装置と、極大値検出装置により検出された極大値をその検出時刻とともに記憶する記憶装置と、センサの走査速度、探傷角度および検査対象の厚さに基づいて、異なった位置で得た超音波信号が同じ欠陥から反射した場合の極大値間の間隔を求める極大値間隔予測演算装置と、記憶装置で記憶された極大値のうち、連続する2つの極大値間の間隔と、極大値間隔予測演算装置で求めた極大値間の間隔とを比較して、連続する2つの極大値が同じ欠陥からの超音波に対応するか否か判定し、連続する極大値を表示する表示装置と、を備えたことを特徴とする超音波探傷システムである。 The present invention scans an inspection object and transmits / receives ultrasonic waves at a predetermined flaw detection angle, an ultrasonic flaw detection device that receives an ultrasonic signal from the sensor, and an ultrasonic flaw detection device that receives an ultrasonic flaw detection device. Maximum value detection device that detects local maximum values at different consecutive inspection locations based on sound wave signals, storage device that stores local maximum values detected by the local maximum value detection device together with the detection time, sensor scanning speed, and flaw detection Based on the angle and the thickness of the object to be inspected, the maximum value interval prediction calculation device for obtaining the interval between the maximum values when the ultrasonic signals obtained at different positions are reflected from the same defect, and the maximum value stored in the storage device Among the values, the interval between two consecutive maximum values is compared with the interval between the maximum values obtained by the maximum value interval prediction calculation device, and the two consecutive maximum values are compared with the ultrasonic waves from the same defect. Whether it determined to an ultrasonic flaw detection system characterized by comprising a display device for displaying the maximum value for successive.

本発明によれば、検査員の技量によることなく、検査対象の欠陥を精度良く、容易かつ確実に探傷することができる。   According to the present invention, a defect to be inspected can be detected accurately and easily and reliably without depending on the skill of the inspector.

第1の実施の形態
以下、図1乃至図4を参照して本発明の第1の実施の形態について説明する。
First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1および図2に示すように、超音波探傷システム10は、検査対象2上を走査するとともに多数配置された圧電素子部1aを有し、予め定められた探傷角度で超音波を送受信するフォーカス型のフェイズドアレイセンサ1と、フェイズドアレイセンサ1からの超音波信号を受信する超音波探傷装置4と、超音波探傷装置4により受信した超音波信号101に基づいて極大値を検出する極大値検出装置11と、極大値検出装置11により検出された極大値をその検出時刻とともに記憶する記憶装置12とを備えている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the ultrasonic flaw detection system 10 has a piezoelectric element portion 1 a that scans the inspection object 2 and is arranged in large numbers, and transmits and receives ultrasonic waves at a predetermined flaw detection angle. Type phased array sensor 1, ultrasonic flaw detector 4 that receives an ultrasonic signal from phased array sensor 1, and maximum value detection that detects a maximum value based on ultrasonic signal 101 received by ultrasonic flaw detector 4 The apparatus 11 includes a storage device 12 that stores the maximum value detected by the maximum value detection device 11 together with the detection time.

また超音波探傷装置4には、センサの走査速度、探傷角度および検査対象の厚さに基づいて、異なった位置で得た超音波信号が同じ欠陥から反射した場合の超音波の飛行時間差を演算して極大値間の間隔を求める極大値間隔予測演算装置13が接続されている。さらに記憶装置12には、記憶装置12と極大値間隔予測演算装置13から異なった位置での超音波波形の連続性を演算し、連続していると判定した場合にはその極大値を欠陥からの反射超音波であるとして欠陥の深さを演算する比較演算装置14が接続されている。   In addition, the ultrasonic flaw detector 4 calculates the difference in the time of flight of the ultrasonic waves when the ultrasonic signals obtained at different positions are reflected from the same defect based on the scanning speed of the sensor, the flaw detection angle and the thickness of the inspection object. Then, a maximum value interval prediction calculation device 13 for obtaining an interval between the maximum values is connected. Further, the storage device 12 calculates the continuity of the ultrasonic waveform at different positions from the storage device 12 and the maximum value interval prediction calculation device 13, and if it is determined to be continuous, the maximum value is determined from the defect. A comparison operation device 14 that calculates the depth of the defect is connected as being reflected ultrasonic waves.

比較演算装置14で求めた欠陥深さは、表示装置6に表示される。   The defect depth obtained by the comparison calculation device 14 is displayed on the display device 6.

なお上記構成要素のうち、極大値検出装置11、記憶装置12、極大値間隔予測演算装置13および比較演算装置14によってデータ解析装置5が構成されている。   Among the above components, the data analysis device 5 is configured by the maximum value detection device 11, the storage device 12, the maximum value interval prediction calculation device 13, and the comparison calculation device 14.

図2のように圧電センサ1aを複数並べたフォーカス型のフェイズドアレイセンサ1を検査対象2上で走査させて複数の位置で超音波探傷を行う。また検査対象2の裏面には欠陥3が形成されている。   The focus type phased array sensor 1 in which a plurality of piezoelectric sensors 1a are arranged as shown in FIG. 2 is scanned on the inspection object 2 to perform ultrasonic flaw detection at a plurality of positions. A defect 3 is formed on the back surface of the inspection object 2.

フェイズドアレイセンサ1は超音波探傷装置4によって駆動され、ケーブル1bを介して得られた超音波信号101は解析するデータ解析装置5で解析され、表示装置6に表示される。   The phased array sensor 1 is driven by the ultrasonic flaw detector 4, and the ultrasonic signal 101 obtained via the cable 1 b is analyzed by the data analyzer 5 for analysis and displayed on the display device 6.

なお、フェイズドアレイセンサ1の超音波発振タイミングを制御する機能、AD変換機能、加算回路など超音波探傷に必要な機能を実現する装置は他にもあり、これらの機能は全て超音波探傷装置4に含まれる。また、フェイズドアレイセンサ1の走査方向をx、検査対象の深さ方向をy、探傷角度102をθとし、検査中はフェイズドアレイセンサ1全体をΔxずつ移動させる。実際にセンサ1を動かすのではなく電子スキャンなど、位置情報を持った複数の点での超音波データを得る手法を用いてもよい。   There are other devices that realize the functions necessary for ultrasonic flaw detection, such as a function for controlling the ultrasonic oscillation timing of the phased array sensor 1, an AD conversion function, and an addition circuit, all of which are the ultrasonic flaw detector 4 include. The scanning direction of the phased array sensor 1 is x, the depth direction of the inspection target is y, the flaw detection angle 102 is θ, and the entire phased array sensor 1 is moved by Δx during the inspection. Instead of actually moving the sensor 1, a technique of obtaining ultrasonic data at a plurality of points having position information, such as electronic scanning, may be used.

次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。   Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described.

まず裏面に欠陥3が存在する検査対象2に対して、フェイズドアレイセンサ1が走査し、この走査中にフェイズドアレイセンサ1から検査対象2に対して超音波が送信され、検査対象2からの超音波がフェイズドアレイセンサ1により受信される。   First, the phased array sensor 1 scans the inspection target 2 having the defect 3 on the back surface, and during this scanning, ultrasonic waves are transmitted from the phased array sensor 1 to the inspection target 2, and the superposition from the inspection target 2 is detected. Sound waves are received by the phased array sensor 1.

フェイズドアレイセンサ1により受信された超音波信号はケーブル1bを介して超音波探傷装置4に送られ、超音波信号は更に超音波探傷装置4からデータ解析装置5に送られてデータ解析が行なわれる。   The ultrasonic signal received by the phased array sensor 1 is sent to the ultrasonic flaw detector 4 via the cable 1b, and the ultrasonic signal is further sent from the ultrasonic flaw detector 4 to the data analyzer 5 for data analysis. .

データ解析装置5におけるデータ解析について、以下説明する。   Data analysis in the data analysis device 5 will be described below.

まずデータ解析装置5の極大値検出装置11におけるデータ処理手法を述べる。まず位置Pos1において超音波探傷装置4から入力した超音波信号101に対して、欠陥開口部あるいは欠陥端部から反射超音波が戻ってくる時間を検出するため、各超音波信号について極大値を検出する。極大値の検出手法の一例を図3に示す。 First, a data processing method in the maximum value detection device 11 of the data analysis device 5 will be described. First, in order to detect the time for the reflected ultrasonic wave to return from the defect opening or the defect end with respect to the ultrasonic signal 101 input from the ultrasonic flaw detector 4 at the position Pos 1 , a maximum value is set for each ultrasonic signal. To detect. An example of the local maximum detection method is shown in FIG.

入力された波形(図3(a))に対して、各々のセンサの中心周波数帯域をfc(Hz)、内蔵されたAD変換装置の分解能をfsampling(Hz)(fsampling >fc)とすると、fsampling/fc以上の点数でピークホールドを行う(図3(b))。図3(b)では簡単のためfsampling/fc×5倍の点数でピークホールドを行っている。次にピークホールドを行ったデータに対してピークホールドを行った点数と同じ点数で間引きを行う(図3(c))。間引きしたデータを前後のデータと比較して、その点が極大である場合には、元の波形での対応点を検索してその点を超音波波形の極大値をとる点とし(図3(d))、検出されたn個の極大値を行列Peak1(i)=(tpi,Lpi)(t:ピークの時間、L:極大値のレベル)として記憶装置12に保存する。 For the input waveform (FIG. 3A), the center frequency band of each sensor is f c (Hz), and the resolution of the built-in AD converter is f sampling (Hz) (f sampling > f c ). When, performing the peak hold with f sampling / f c or more points (Figure 3 (b)). In FIG. 3B, for simplicity, peak hold is performed with f sampling / f c × 5 times the number of points. Next, thinning is performed on the data subjected to peak hold with the same number of points as the peak hold (FIG. 3C). When the thinned data is compared with the preceding and succeeding data and the point is maximum, the corresponding point in the original waveform is searched and the point is taken as the point where the maximum value of the ultrasonic waveform is taken (FIG. 3 ( d)), the detected n local maximum values are stored in the storage device 12 as a matrix Peak 1 (i) = (t pi , L pi ) (t: peak time, L: local maximum level).

この処理によりダンピングやノイズの影響を緩和して、得られた超音波信号における極大値を簡単に求めることができる。極大値の1点のデータではノイズの影響などの可能性があるため、欠陥開口部あるいは欠陥端部から反射してきた超音波信号であるかどうかの判断は依然難しい。従って、上記した処理をセンサが移動した位置Pos2(=Pos+Δx)について行なって、極大値の行列Peak2(i)を求め、連続する検査箇所での極大値が連続して発生するかどうかを調べる。このことにより実際の欠陥開口部あるいは欠陥端部で反射してきた超音波かあるいはノイズなのかを判断することができる。 By this processing, the influence of damping and noise can be reduced, and the maximum value in the obtained ultrasonic signal can be easily obtained. It is still difficult to determine whether or not the ultrasonic signal is reflected from the defect opening or the defect end because there is a possibility of influence of noise or the like on the data of one point of the maximum value. Therefore, the above-described processing is performed for the position Pos 2 (= Pos 1 + Δx) where the sensor has moved to obtain a matrix of peak values Peak 2 (i), and whether or not the maximum values are continuously generated at successive inspection points. Find out. This makes it possible to determine whether the ultrasonic wave is reflected at the actual defect opening or the defect edge or noise.

極大値が連続しているかどうか判断するため、極大値間隔予測演算装置13において、Pos1でのPeak1(i)となる時刻tpiと、Peak2(j)となる時刻tpjの差を物理的な位置関係から演算する。極大値間隔を演算手法を説明するために、図4のような位置関係を想定する。 In order to determine whether or not the maximum values are continuous, the maximum value interval prediction calculation device 13 calculates the difference between the time t pi at Peak 1 (i) at Pos 1 and the time t pj at Peak 2 (j). Calculate from physical positional relationship. In order to explain the method of calculating the maximum value interval, a positional relationship as shown in FIG. 4 is assumed.

図4では簡単のため超音波の発散(広がり)などを考えず、またセンサの指向性についても無視し、また欠陥開口部だけからの超音波についてのみ考える。また、図中に示したように、探傷角度をθ、検査対象の厚さをDとする。Pos1は欠陥開口部がちょうどセンサの指向角と一致している位置とし、Pos2はPos1からΔXだけ走査した位置である。計算上、Pos1における超音波の伝播距離(片道)は
D/cosθ ・・・(1)
であり、Pos2における超音波の伝播距離(片道)は
((D・tanθ−Δx)^2−D^2)^0.5 ・・・(2)
である。
In FIG. 4, for simplicity, the divergence (spreading) of the ultrasonic waves is not considered, the directivity of the sensor is ignored, and only the ultrasonic waves from only the defect opening are considered. Further, as shown in the figure, the flaw detection angle is θ, and the thickness of the inspection object is D. Pos 1 is a position where the defect opening coincides with the directivity angle of the sensor, and Pos 2 is a position scanned from Pos 1 by ΔX. In calculation, the propagation distance of ultrasonic waves in Pos 1 (one way) is D / cosθ (1)
And the propagation distance of ultrasonic waves in Pos 2 (one way) is ((D ・ tanθ−Δx) ^ 2−D ^ 2) ^ 0.5 (2)
It is.

従って、Pos2での極大値は
tpi+[{(D・tanθ−Δx)^2 − D^2}^0.5−(D/cosθ)]/Sv ・・・(3)
に現われる(検査対象2内の音速をSvとする)。
So the maximum at Pos 2 is
t pi + [{(D · tanθ−Δx) ^ 2−D ^ 2} ^ 0.5− (D / cosθ)] / Sv (3)
(Sv is the speed of sound in inspection object 2).

比較演算装置14では、Pos1で得た極大値の時間tpiを使ってゲートを作成し、ゲート内でPos2での極大値の時間tpjがゲート内にあれば、Peak1(i)とPeak2(j)が同じ欠陥開口部あるいは欠陥端部からのエコーであると考えることができる。 The comparison arithmetic unit 14 creates a gate using the maximum value time t pi obtained at Pos 1 , and if the maximum value time t pj at Pos 2 is within the gate, Peak 1 (i) And Peak 2 (j) can be considered to be echoes from the same defect opening or defect end.

図4の例では欠陥開口部で超音波レベルが最も強くなると考えられる部位をPos1として書いた極端な例であり、実際にはPos1より手前の点(例えばPos0とPos1)では時間間隔が長くなるし、先の点(例えばPos2とPos3)では時間間隔が短くなる。また、欠陥端部では同じように時間間隔は変化する。従って実際にはtpiとtpi+[{(D・tanθ−Δx)^2 − D^2}^0.5−(D/cosθ)]/Svが一致する点を検索するのではなく、
|tpi-tpj|<[{(D・tanθ−Δx)^2 − D^2}^0.5−(D/cosθ)]/Sv±δ
である場合に(δは検査条件に合わせて設定する)同じ欠陥開口部あるいは欠陥端部からのエコーであると比較演算装置14により判定する。
The example in FIG. 4 is an extreme example in which the portion where the ultrasonic level is thought to be strongest at the defect opening is written as Pos 1 , and in fact, the point before Pos 1 (for example, Pos 0 and Pos 1 ) is the time. The interval becomes longer, and the time interval becomes shorter at the previous points (for example, Pos 2 and Pos 3 ). Similarly, the time interval changes at the defect end. Therefore, in actuality, instead of searching for a point where t pi and t pi + [{(D · tanθ−Δx) ^ 2−D ^ 2} ^ 0.5− (D / cosθ)] / Sv match,
| T pi -t pj | <[{(D · tanθ−Δx) ^ 2−D ^ 2} ^ 0.5− (D / cosθ)] / Sv ± δ
(Δ is set in accordance with the inspection condition), the comparator 14 determines that the echoes are from the same defect opening or defect end.

比較演算装置14において、この処理をPos0とPos1、Pos1とPos2、Pos2とPos3・・・と繰り返し行うことにより連続した極大値の行列をLM1(i)、LM2(i)・・・を求め、各行列において要素数の少ないものは、欠陥開口あるいは欠陥端部から反射してきた超音波の候補から除外し(その結果、LMa(i)、LMb(i)が欠陥開口あるいは欠陥端部からの超音波であるとなったとする)、各極大値の行列の中での最大値を求める(LMa_t、LMb_tとする)。この中で一番時間の大きいものを、欠陥開口からの反射超音波信号、その他の最大値を欠陥端部からの反射超音波信号とする。これにより、欠陥端部超音波信号候補の最大値が得られる探傷波形から、欠陥開口および欠陥端部からの超音波信号の到達時間を求め、自動で欠陥の深さを同定することができる。 In the comparison arithmetic unit 14, this process is repeated with Pos 0 and Pos 1 , Pos 1 and Pos 2 , Pos 2 and Pos 3 ..., Thereby obtaining a continuous matrix of local maximum values LM1 (i), LM2 (i). .., And those having a small number of elements in each matrix are excluded from the candidates of ultrasonic waves reflected from the defect opening or the defect edge (as a result, LMa (i), LMb (i) The maximum value in each matrix of maximum values is obtained (assuming LMa_t and LMb_t). Of these, the one with the longest time is the reflected ultrasonic signal from the defect opening, and the other maximum value is the reflected ultrasonic signal from the defect end. Thereby, the arrival time of the ultrasonic signal from the defect opening and the defect end part can be obtained from the flaw detection waveform from which the maximum value of the defect end ultrasonic signal candidate is obtained, and the depth of the defect can be automatically identified.

第2の実施の形態
次に図5乃至図7により本発明の第2の実施の形態について説明する。
Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

上述した第1の実施の形態では、自動的に欠陥の深さ同定を行う例を示したが、実際の応力腐食割れなどの複雑な欠陥では最終的には人間の判断が必要になる。このような場合には極大値の連続性を表示装置6に表示してもよい。このように表示装置6の画面に極大値の連続性を表示することにより、検査員の欠陥認識の効率向上することができる。例えば図6(a)〜(e)の様に5箇所で超音波の送受信を行い、図6(a)〜(e)の右側に示すような超音波信号が得られたとする。得られた超音波信号に対して第1の実施の形態と同様の処理をすると、図6(a)〜(e)に示すように欠陥開口部、端部からの超音波信号の極大値を連続した実線で表示することができる。   In the first embodiment described above, an example in which the depth of a defect is automatically identified has been described. However, in the case of a complex defect such as an actual stress corrosion crack, a human judgment is finally required. In such a case, the continuity of the maximum value may be displayed on the display device 6. By displaying the continuity of the maximum value on the screen of the display device 6 in this way, the efficiency of the inspector's defect recognition can be improved. For example, it is assumed that ultrasonic waves are transmitted and received at five locations as shown in FIGS. 6A to 6E, and ultrasonic signals as shown on the right side of FIGS. 6A to 6E are obtained. When the same processing as that of the first embodiment is performed on the obtained ultrasonic signal, the maximum value of the ultrasonic signal from the defect opening and the end is obtained as shown in FIGS. It can be displayed with continuous solid lines.

図6(a)〜(e)からわかるように、欠陥開口からの反射超音波極大値の変化が明白に表示され、検査員は図6を見るだけで「Aの位置に亀裂失端があり、Bの位置に亀裂開口がある」ことを容易に検出することができる。   As can be seen from FIGS. 6A to 6E, the change in the reflected ultrasonic maximum value from the defect opening is clearly displayed, and the inspector only sees FIG. , B has a crack opening ”can be easily detected.

また実際の超音波検査時のデータ処理した結果を図7に示す(この例ではき裂端部からの反射はなく、欠陥開口からの反射のみ)。図7には欠陥からの反射超音波の極大値の変化以外にも複数の連続性を示す線が現れているが、欠陥開口部からの反射超音波が、フェイズドアレイセンサ1を走査するに従って位置が変化することが明白にわかる。第2の実施の形態は2点のみの連続性をチェックして表示したものであるが、点数を増やす、あるいはレベルにしきい値をかけ低いレベルについては極大点としないなどの処理を行なってもよい。   FIG. 7 shows the result of data processing at the time of actual ultrasonic inspection (in this example, there is no reflection from the crack end, only reflection from the defect opening). FIG. 7 shows a plurality of lines indicating continuity in addition to the change in the maximum value of the reflected ultrasonic wave from the defect. The reflected ultrasonic wave from the defect opening is positioned as the phased array sensor 1 is scanned. Clearly changes. In the second embodiment, the continuity of only two points is checked and displayed. However, even if processing such as increasing the number of points or setting a threshold value on the level and not setting a low level as a maximum point is performed. Good.

本発明による超音波探傷システムの第1の実施の形態を示す図。The figure which shows 1st Embodiment of the ultrasonic flaw detection system by this invention. 本発明による超音波探傷システムの第1の実施の形態の概略を説明するための図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure for demonstrating the outline of 1st Embodiment of the ultrasonic flaw detection system by this invention. 超音波信号から極大値を検出する手法を説明するための図。The figure for demonstrating the method of detecting the maximum value from an ultrasonic signal. 超音波信号から極大値を検出する手法を説明するための図。The figure for demonstrating the method of detecting the maximum value from an ultrasonic signal. 本発明による超音波探傷システムの第2の実施の形態を示す図。The figure which shows 2nd Embodiment of the ultrasonic flaw detection system by this invention. 走査に従い変化する表音波信号を示す図。The figure which shows the surface sound wave signal which changes according to scanning. 極大値の連続性を検出した例を示す図。The figure which shows the example which detected the continuity of local maximum. 第2の実施の形態を実データに適用した場合の表示結果を示す図。The figure which shows the display result at the time of applying 2nd Embodiment to real data.

符号の説明Explanation of symbols

1 フェイズドアレイセンサ
1a 圧電素子部
2 検査対象
3 欠陥
4 超音波探傷装置
5 データ解析装置
6 表示装置
11 極大値検出装置
12 記憶装置
13 極大値間隔予測演算装置
14 比較演算装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Phased array sensor 1a Piezoelectric element part 2 Inspection object 3 Defect 4 Ultrasonic flaw detector 5 Data analysis apparatus 6 Display apparatus 11 Maximum value detection apparatus 12 Memory | storage device 13 Maximum value space | interval prediction calculation apparatus 14 Comparison calculation apparatus

Claims (2)

検査対象上を走査するとともに、超音波を送受信するセンサと、
センサからの超音波信号を受信する超音波探傷装置と、
超音波探傷装置により受信した超音波信号に基づいて連続する異なった検査箇所における極大値を検出する極大値検出装置と、
極大値検出装置により検出された極大値を記憶する記憶装置と、
センサの走査速度、探傷角度および検査対象の厚さに基づいて、異なった位置で得た超音波信号が同じ欠陥から反射した場合の極大値間の間隔を求める極大値間隔予測演算装置と、
記憶装置で記憶された極大値のうち、連続する2つの極大値間の間隔と、極大値間隔予測演算装置で求めた極大値間の間隔とを比較して、連続する2つの極大値が同じ欠陥からの超音波に対応するか否か判定して欠陥深さを求める比較演算装置と、
比較演算装置で求めた欠陥深さを表示する表示装置と、
を備えたことを特徴とする超音波探傷システム。
A sensor that scans the inspection object and transmits and receives ultrasonic waves;
An ultrasonic flaw detector for receiving an ultrasonic signal from the sensor;
A maximum value detecting device for detecting a maximum value at different consecutive inspection points based on an ultrasonic signal received by the ultrasonic flaw detector;
A storage device for storing the maximum value detected by the maximum value detection device;
Based on the scanning speed of the sensor, the flaw detection angle, and the thickness of the inspection object, a maximum value interval prediction calculation device for obtaining an interval between the maximum values when the ultrasonic signals obtained at different positions are reflected from the same defect ,
Of the maximum values stored in the storage device, the interval between two consecutive maximum values is compared with the interval between the maximum values obtained by the maximum value interval prediction calculation device, and the two consecutive maximum values are the same. A comparison operation device for determining whether or not to deal with ultrasonic waves from the defect and obtaining the defect depth;
A display device for displaying the defect depth determined by the comparison operation device;
An ultrasonic flaw detection system comprising:
検査対象上を走査するとともに、予め定められた探傷角度で超音波を送受信するセンサと、
センサからの超音波信号を受信する超音波探傷装置と、
超音波探傷装置により受信した超音波信号に基づいて連続する異なった検査箇所における極大値を検出する極大値検出装置と、
極大値検出装置により検出された極大値をその検出時刻とともに記憶する記憶装置と、
センサの走査速度、探傷角度および検査対象の厚さに基づいて、異なった位置で得た超音波信号が同じ欠陥から反射した場合の極大値間の間隔を求める極大値間隔予測演算装置と、
記憶装置で記憶された極大値のうち、連続する2つの極大値間の間隔と、極大値間隔予測演算装置で求めた極大値間の間隔とを比較して、連続する2つの極大値が同じ欠陥からの超音波に対応するか否か判定し、連続する極大値を表示する表示装置と、
を備えたことを特徴とする超音波探傷システム。
A sensor that scans the inspection target and transmits and receives ultrasonic waves at a predetermined flaw detection angle;
An ultrasonic flaw detector for receiving an ultrasonic signal from the sensor;
A maximum value detecting device for detecting a maximum value at different consecutive inspection points based on an ultrasonic signal received by the ultrasonic flaw detector;
A storage device for storing the maximum value detected by the maximum value detection device together with the detection time;
Based on the scanning speed of the sensor, the flaw detection angle, and the thickness of the inspection object, a maximum value interval prediction calculation device for obtaining an interval between the maximum values when the ultrasonic signals obtained at different positions are reflected from the same defect ,
Of the maximum values stored in the storage device, the interval between two consecutive maximum values is compared with the interval between the maximum values obtained by the maximum value interval prediction calculation device, and the two consecutive maximum values are the same. A display device for determining whether to respond to ultrasonic waves from a defect, and displaying a continuous maximum value;
An ultrasonic flaw detection system comprising:
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