JP6463962B2 - 超音波探傷システム及び検査方法 - Google Patents
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Description
最初に、従来実施されているフェーズドアレイ超音波探傷法について図2〜図4で簡単に説明する。
フェーズドアレイ超音波探傷法では、複数の振動子から発生する超音波のタイミング又は位相を制御し、それぞれの波形の波面を合わせることで、合成波面120を形成し、被検査体116の内部の指定した位置に焦点を形成させることができる。焦点と内在欠陥118の位置とがちょうど一致する条件で探傷を実施すれば、感度良く内在欠陥を検出することができる。
S102では、入力波形104のフーリエ変換F(ω)を計算する。
S103では振動子番号iに初期値を設定する。
S107では振動子の通し番号iを増加させる。
以上で、S109に進み、偏波計算手段108の処理は終了する。
まず、SV波の振幅を計算する。S202では全振動子が発生させるSV波の超音波振幅の初期値を決める。焦点位置の偏波第i番目のSV波の振動子が発生させる超音波振幅をAiとすると、初期値は、例えば、全振動子に等しいAiとなる電圧とする。
S204では、最適化条件式を計算する。最適化条件は、全振動子が発生させる超音波振幅を決定するための付加的な条件で、例えば、Aiの分散を最小とする条件とすることができる。
以上で、S208に進み、振幅計算手段109の処理は終了する。
図10のフローチャートを用いて、本実施例の動作手順を説明する。探傷条件は焦点位置、偏波、波形、位相差ごとに番号が付加されている。
S303では、設定ファイルから探傷条件を読み出す。
S304では、第1の実施例で説明した方法と同様に、探傷条件ごとに各振動子が発生させる振幅と遅延時間を計算する。
S305では、第k番目の設定保存手段302に計算結果を保存する。
S306では、探傷条件の通し番号kを増加させる。
S307では、ファイルを読み終わったかどうかを判定する。ファイルを読み終わった場合、手順を終了する。ファイルが読み終わっていない場合、S303〜S307の手順を繰り返す。
探傷時は、設定保存手段302から探傷条件を偏波レシーバ111に順次読み出して、超音波送受信手段114に電圧を印加して被検査体116に超音波を生じさせる。
本実施例における設定ファイルおよび設定保存手段を使用して、探傷を始める前に探傷条件をあらかじめ印加電圧を計算しておくことで計算時間が短時間となるため、検査員は、短時間で検査を実施できる。
102 偏波指定手段
103 指定焦点位置
104 指定超音波波形
105 指定偏波
106 指定位相差
107 遅延時間計算手段
108 偏波計算手段
109 振幅計算手段
110 遅延時間設定手段
111 偏波パルサー
112 偏波レシーバ
113 表示手段
114 超音波送受信手段
115 超音波振動子
116 被検査体
117 焦点位置での偏波
118 内在欠陥
118A 欠陥信号
119 伝播する横波
120 合成波面
121 断面像表示画面
122 Aスコープ表示線
123 Aスコープ表示画面
124 Aスコープ信号
201 円筒状欠陥
202 入射平行横波超音波
203 反射平行横波超音波
204 入射直交横波超音波
205 反射直交横波超音波
206 モード変換縦波超音波
211 第1の方向に振動する横波振動子
212 第2の方向に振動する横波振動子
213 超音波アレイ探触子ケーブル
214 SV波の合成波
215 SH波の合成波
301 設定ファイル
302 設定保存手段
303 探傷条件番号メモリ
310 位置指定手段
311 探傷結果保存手段
312 走査手段
S101〜S109 偏波計算手段の計算ステップ
S201〜S209 振幅計算手段の計算ステップ
S301〜S309 偏波保存手段の計算ステップ
Claims (9)
- 横波を利用する超音波探傷システムにおいて、
少なくとも2方向の振動方向を有する振動子を配列した超音波アレイ探触子を有する偏波送受信手段と、
前記偏波送受信手段が送信する超音波の焦点位置、波形、偏波状態、位相差を指定する偏波指定手段と、
前記偏波送受信手段の超音波アレイ振動子に含まれるそれぞれの振動子が、前記偏波指定手段で指定した焦点位置で作る偏波方向と振幅を計算する偏波計算手段と、
前記偏波計算手段で計算した偏波方向と振幅を前記偏波指定手段で指定した偏波状態に一致させるそれぞれの振動子の発生させる超音波振幅を計算する振幅計算手段と、
前記偏波指定手段で指定した位相差を遅延時間に設定する遅延時間設定手段と、
前記偏波送受信手段によって受信した超音波波形から被検査体の断面図を表示する表示器と、
を有することを特徴とする超音波探傷システム。 - 請求項1記載の超音波探傷システムにおいて、
前記偏波送受信手段は、
伝播方向に直交し、検査面に平行に振動する横波超音波を生成する第1の振動子と該第1の超音波振動子の振動方向と直交する横波超音波を生成する第2の振動子とを積層した超音波振動子を配列した超音波アレイ探触子と、
前記超音波アレイ探触子に含まれるそれぞれの振動子に電気信号を入出力する入出力ケーブルと、
を有することを特徴とする超音波探傷システム。 - 請求項1記載の超音波探傷システムにおいて、
前記偏波送受信手段は、
伝播方向に直交し、検査面に平行に振動する横波超音波を生成する第1の振動子と該第1の超音波振動子の振動方向と直交する横波超音波を生成する第2の振動子とを交互に配列した超音波アレイ探触子と、
前記超音波アレイ探触子に含まれるそれぞれの振動子に電気信号を入出力する入出力ケーブルと、
を有することを特徴とする超音波探傷システム。 - 請求項1記載の超音波探傷システムにおいて、
前記偏波計算手段は、
前記偏波指定手段で指定した波形をフーリエ変換する手段と、
前記偏波送受信手段に含まれるそれぞれの振動子の前記偏波指定手段で指定した焦点位置方向への指向特性を計算する手段と、
前記偏波送受信手段に含まれるそれぞれの振動子の前記偏波指定手段で指定した焦点位置方向への超音波の距離特性を計算する手段と、
前記フーリエ変換した波形と前記指向特性と前記距離特性とを逆フーリエ変換した結果から、それぞれの振動子の焦点位置での振幅を計算する手段と、
を有することを特徴とする超音波探傷システム。 - 請求項1記載の超音波探傷システムにおいて、
前記振幅計算手段は、
前記偏波計算手段と前記超音波アレイ探触子に含まれるそれぞれの振動子に印加する偏波状態を利用して前記偏波指定手段で指定した焦点位置で作られる偏波状態を計算する手段と、
前記偏波指定手段で指定した偏波状態と、計算した偏波状態を一致させる最適化手法により、それぞれの振動子に印加する振幅を計算する手段と、
を有することを特徴とする超音波探傷システム。 - 請求項1記載の超音波探傷システムにおいて、
前記表示器は、
遅延時間設定手段から送られる遅延時間に基づき受信信号を処理することで、前記偏波指定手段で指定した偏波状態への射影信号を用いて合成断面像を表示する手段と、
前記偏波送受信手段の超音波アレイ振動子に含まれる第1の振動子の受信信号を用いて断面像を表示する手段と、
前記偏波送受信手段の超音波アレイ振動子に含まれる第2の振動子の受信信号を用いて断面像を表示する手段と、
を有することを特徴とする超音波探傷システム。 - 横波を利用する検査方法において、
焦点位置と波形と偏波状態と位相差を指定し、
前記焦点位置に焦点を形成する遅延時間を計算し、
前記焦点位置につくる超音波振幅を計算し、
前記焦点位置につくる偏波状態を、指定した偏波状態と一致するようにそれぞれの振動子に与える振幅を計算し、
計算した振幅の超音波を送信し、
被検査体からの超音波信号を受信し、
受信信号を表示することを特徴とする検査方法。 - 横波を利用する検査方法において、
設定ファイルから設定を逐次読み出し、
前記設定ファイルから読みだした焦点位置と波形と偏波状態と位相差を指定し、
前記焦点位置に焦点を形成する遅延時間を計算し、
前記焦点位置につくる超音波振幅を計算し、
前記焦点位置につくる偏波状態を、指定した偏波状態と一致するようにそれぞれの振動子に与える振幅を計算し、
計算した振幅をあらかじめ保存し、
あらかじめ保存した振幅を逐次読み出して超音波を送信し、
被検査体からの超音波信号を受信し、
受信信号を表示することを特徴とする検査方法。 - 請求項7又は請求項8記載の検査方法において、
探傷面を走査させ、
前記走査位置情報を記録しながら検査を実施し、
検査結果を、前記位置情報をもとに合成して表示することを特徴とする検査方法。
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JP2014252595A JP6463962B2 (ja) | 2014-12-15 | 2014-12-15 | 超音波探傷システム及び検査方法 |
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