JPH01187448A - 物体の内部構造を超音波試験するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は物体の内部構造を超音波試験するための装置に
係る。

本発明はさらに特定的には、物体の内部構造の内 μ質性をヂエツクするために適用する。本発明はさらに
、物体内で相互に組合わされた異なる材料層間の密着試
験に使用することもできる。

物体試験装置の第１型式は、物体の表面方向に超音波を
伝送する送信器と、物体内又は前記物体の２層の境界面
での前記超音波の■」−の受信器を含むものが公知であ
る。送信器による超音波の伝送及び受信器によるその工
」−の受信を分離する移行時間が公知の方法で、前記物
体の内部構造が欠陥をもつか否か、あるいは前記物体の
例えば完全に密着せねばならない２層の境界面が分離し
でしまっているか否かを定めることを可能にする。

超音波の音響伝送のためには、この単純な装置は被検物
体を浸漬するカップリング液、及び伝送器と受信器の使
用を要求する。この液体の主な欠点はそれが物体の表面
を汚染することであって、従ってそれから物体を注意深
く洗滌しなければならない。さらに物体の構成材料中に
はカップリング剤に浸漬することができないものがあり
、浸漬すると破壊してしまう恐れがある。

カップリング液によるこの欠点を取除くため、第２型式
の装置は超音波を伝えるエラストマ材料から作られる取
付端部又は末端部品をもつ超音波送信器及び受信器を含
んでおり、前記取付端部は被検物体の表面に押当される
。ごく小ざい表面（１ｄに近い）の物体のみが種の装置
で試験できる。

より大きめの表面の場合は試験時間が長くかかりすぎて
この種の装置は使用できない。

ごく小さい面を試験することだけができるこの第２型式
の装置の欠点を是正するため、送信器と受信器が回転す
る車輪内に位置する第３の型式の装置を使用することが
できる。

車輪は超音波伝送材料で作られ、被検物体の表面への密
着性の良い例えばエラストマの周縁最外輪を介して被検
物体の表面と接触する。この型式の装置はより大ぎな面
の物体を試験することを可能にするが、いぜんとして被
検物体のように超音波え もつ。そのうえ、物体の中の異なった材料の層の密着性
の制御は、車輪が大直径（およそ２０ｃｍ）を持つから
非常に困難にされる。これらの欠点の上に、試験中物体
上に車輪を一定圧力で押さえておくための手段が何もな
いことから来る欠点がさらに加わる。従って物体の表面
が欠陥を持つときは、最外軸と物体との間の接触面内に
変化が生じ、従って超音波伝送に有害となる。最後に、
幾つかの場合にはもうすこし正確な試験ないし検査を実
施すべく、この種の装置で物体の表面のほうへ伝送され
る超音波の方位を調節し、従って送信器の方位を調節す
ることが必要Ｃある。前記公知装置のこの送信器方位調
節は被検物体の面に関して車輪の方位を調節１ノ、車輪
の方位を送信器の方位とすることによって得られる。従
って、送信器を含む車輪の最外輪は、前記車輪が基準面
に関１ノで例えば物体の表面に対して直角をなすように
過度に傾斜している際は、被検物体の表面とごく僅かに
接触するだＣノである。このことは物体によって受信さ
れる超音波の強度の著しい減少をもたらす。最後に、車
輪は機械的設計によって過度の間隔がとられているから
、物体内の欠陥の位置を評定するのを困難にする。

本発明はさらに特定的には前記第３型式の公知型に係り
、かつその重要な欠点の克服を【可能にする。本発明装
置は、被検物体並びに装置自体もそれを浸漬すべきカッ
プリング液を使用する必要がない。本装置はまた、送信
器の方位修正のための車輪の方位修正を省略することを
も可能にする。

従って各車輪の最外輪と被検物体表面との間に完全な密
着性が保持され、そして車輪はもはや傾斜せず、かつ最
外輪が表面とより接触を保つから物体の受信する音波の
強度に何の減少も生じない。

最後に、表面、トの車輪の圧力は適当な手段によって一
定にされる。従って表面に欠陥があるとき、送信ないし
受信された音波の強度に寄生変動はもはや住じない。

従って本発明は、物体の内部構造を超音波試験するだめ
の装置であって、周縁最外輪を備え、かし、 つ゛フレームと一体的な各々の軸の周りで回転−ｎ者洪
士う２個の相対面する中空車輪と、試験のあいだ最外輪
が被検物体の表面と連続する接触帯域をもつようにフレ
ームを移動するだめの手段と、車輪のＺ方の内部に位置
し、かつ前記車輪の最外輪の対応する接触帯域の方向に
音波を伝送する入射超音波送信器と、他方の車輪の内部
に位置する入射音波の物体内エコーを構成する超音波の
受信器と、前記工」−波は前記他方の車輪の最外輪の対
応する接触帯域から来るものであり、車輪は車輪内のサ
ポートと平行相互に平行に移動し、がつっ る最外輸ｌの接触帯金部の超音波カップリングを確保す
るための手段ｌを含んでおり、車輪及び最外輪は超音波
を伝達し、受信器及びそのサポートがフレームの基準方
向に関して定められた方位に従って保持され、送信器り
゛ポート基準方向に対する送信器の方位を、対応する車
輪の最外輪の接触帯域に伝達される音波の入射角度を調
節づるような方法で調節するための手段をもつことを特
徴とする。

本発明のもう一つの特徴によれば、車輪の軸が舶 共−的であり、かつ前記車輪は相互に平行であり、−９
＝ かつその最外輪と共に同様の直径をもつ。

閉鎖鐵省まれる超音波カップリング液を内蔵する。

もう一つの特徴によれば、調節手段が送信器と一体化さ
れ、かつ対応する車輪の軸に対して垂直な軸と、対応す
るサポートに関して前記軸を回転させるためのフレーム
外側に突出した手段とを含んでいる。

もう一つの特徴によれば、フレーム移動手段は、被検物
体の表面上で車輪を移動させるための手段、及び前記車
輪が前記表面上に一定圧力を及ぼ゛すことを確実化Ｊる
手段を含んでいる。

次に、本発明をさらに詳しく、非限定具体例及び添句図
面を参照して説明する。

第１図は本発明＠画の断面図である。この装置はそれぞ
れ周縁最外輪３，４を備えた２個の相対面する中空車輪
１，２をもつ。これらの車輪はフレーム７と合体するそ
れぞれの軸５，６の周りを回転する。回転はぴったり合
った軸受８，９を用いて確保される。

車輪１，２は超音波を伝える、例えばプレキシグラスの
ような材料から作られることができる。前記車輪とそれ
ぞれ一体化した最外輪３，４はエラストマ材料から作る
ことができる。

装置はまた車輪を支えるフレーム７の移動用の手段１０
をもつ。これらの移動手段は被検物体の表面上ぐ車輪を
移動することを可能にし、他方では移動のあいだ前記表
面の連続帯域ど車輪が接触したままであるような方法で
前記表面に追従する。

これらの手段は例えば図示しない回転アームによって構
成されることができる。それらはまた、車輪上及び従っ
て被検物体の表面上にフレームによって前記圧力が一定
に保持されるような方法で加えられる圧力をチエツクす
ることを可能にする手段１１．１２．１３をも含む。手
段１１は例えばシリンダ内のピストン１４によって及ぼ
される力を制御する電気弁によって構成されることがで
きる。この電気弁は電圧比較器１３の出力と結合し、比
較器は１方の人力Ｒで電圧参照信号を受信し、他方の入
力１６で増幅器１２の出力信号を受信し、増幅器は圧力
センサＣの出力信号を１人カーＦで受信する。これらの
圧力制御手段は当業者によく知られており、ここで詳し
く説明しない。

装置はまた、車輪２内に位置し、かつ車輪２の最外輪４
と被検物体の表面Ｓとの間の接触帯域１８のほうへ前記
超音波を伝送する入射超音波送信器１１を含んでいる。

装置はまた、物体内の入射波のエコーを構成する超音波
の受イ８器１９をもつ。この受信器は他方の車輪１内に
配置され、エコー波は車輪１の最外輪３と被検物体の表
面Ｓとの間の接触帯域２０から来る。

車輪は相互に平行に移動し、前記車輪のそれぞ軸 れの軸５．６は共線的であり、車輪は最外輪と共に同様
の直径をもつ。それらは相互に極めて接近して位置する
ことができる。

送信器１７及び受信器１９は、それぞれ前記車輪内のサ
ポートによって車輪１．２内に支持され、かつ軸５，６
を介してフレーム７と合体する。

送信器１７のサポートは、定められ基準方向、例する車
輪２の最外輪４の接触帯域１８の方向へ送られる音波の
入射角に対応する。従って図示の具体例の送信器方位調
節手段は送信器１７を含む円筒軸２１を含む。前記送信
器の上部２２は、移動制御部２４と噛み合う凹み２３を
備えている。ロッド２６により駆動され、かつフレーム
外部に突出するローレットノブ２７ど合体したエンドレ
スねじ２５が移動制御部２４のねじ溝付き開口に噛み合
う。ローレットノリポートは、軸２１、回転部２４、エ
ンドレスねじ２５及びｌコツト２６の位置する中間部分
２８．２９を含む。

中間部２８．２９及び軸２１は例えばアルミニウムのよ
うな超音波を伝える材料から作られる。他の手段は送信
器及び対応する接触帯１１１１８間で超音波カッ３０に
Ｊこって構成される。中間部２８．２９は例えば固定軸
６によってフレーム７に明らかに結合されている。

受信器１９のサポートは例えばアルミニウムからこの例
えばアルミニウム部分はまた、受信器１９と対応最外輪
の接触帯域２０との間の超音波カップリングをも確保し
、これは車輪１及び耐密軸受８によって形成される閉鎖
内のサポート３１及び受信器１９を囲む超音波カップリ
ング液３２によって構成される他のカップリング手段を
介する。

手段をより詳細に示ず部分断面図である。同じ部位を表
わす。本図はエンドレスねじ２５によって駆の方位に生
じる。

第３−は受信器１９及びり゛ボート３１を含む車輪１の
部分断面図であって、前記申輪内に位置しかつ周縁最外
輪３を備えている。明らかにサポート３１は車輪軸と結
合しており、該軸はここでは図示せず、それ自体はフレ
ーム７に連結されている。超音波カップリング液は車輪
１の内部とサポート３１の周縁とのｔｎのギＡ７ツプ３
２内に位置決めされている。

第４図は送信器１７のサポートの部分２８．２９を含む
車輪２の部分断面図であって、前記送信器を旋回させる
ことを可能にする軸２１内に配置されている。図はまた
車輪２の周縁上の最外輪４及び、基準方向に対して送信
器を向き付【プするため部分２６を駆動する１ンドレス
ねじ２５を示す。

超音波カップリング液は明らかに車輪２の内部と部分２
３．２４の周縁との間のギャップ３０内に位置器によっ
て受信された超音波のエコーから発する信号を収集する
ことを可能にする電線路は示していない。

送信器の方位選定は、被検物体の方向へ伝送される超音
波の基準方向に関して入射角度を変えることを可能にす
る。従ってこの方位選定は、被検音波の速度の関数とし
て、並びに被検物体の材料層の深さの関数として決定さ
れ調節される。これらのパラメータはスネルの法則を用
いて公知の方法で決定される。送信器の方位選定を可能
にする本発明装置の結果として、超音波の伝播速度の分
かっていない材料に計算なしで適用することが可能であ
る。

後はど詳しく説明する通り送信器の６位の調節は、受信
器によって供給され、かつ被検物体の材料内で反射され
る超音波から生じる信号の関数として実施される。ニラ
ストン材料から作られた最外輪は物体表面を汚染ないし
破壊することなく表面と良好な接触を確実に行うことを
可能にする。

車輪が被検物体の表面上に一定圧力を加えることを可能
にする手段は、特に前記表面が欠陥をもつ場合に有効で
ある。従ってこの場合、もし表面上に最外輪によって加
えられる圧力が一定でなけれと ば、表面の欠陥が最外輪とこの表面−も接触帯域の広が
りを変化させるであろうし、さらに物体を構成する材料
内の超音波エコーから生じる、受信器からの発生信号は
これらの欠陥によって撹乱されるであろう。

第５図〜第８図は、本装置を使用して実施される検査又
は試験で送信器の方位角度の影響をさらによく理解する
ことを可能にする。

第５図は物体の２つの連続する異なる材料層３５．３６
の側面図である。第５図では超音波送信器１７で表わさ
れており、他方では受信器は１９で表わされている。こ
の具体例では、Ｎ３５，３６の密着性は完全であると考
えよう。

第５図ではＩＣは入射超音波を示し、１１は第２材料層
３６内で伝送される超音波、■８は層３５゜３６の材料
の境界面上で反射する超音波、また■。

は受信器１９によってこの方法で受信されるエコー超音
波を表わす。このようにして層３５内の超音波反射数は
、材料の音響インピーダンスに左右されるばかりではな
く、送信器１７の方位にも左右される（スネルの法則）
。

第６図は層３５．３６間に部分的分離３７が存在する場
合に対応する。この場合、Ｎ３６内に伝送される音波Ｉ
Ｔの強度は第５図の場合の前記層の伝送波の強度より低
い。第６図の場合は、受信器１９によって受信され、か
つ反射波ＩＲに対応する超音波ＩＥの強度は先行具体例
の場合より高い。ここで再び、送信器の方位の変化は欠
陥３７の位置決めに重要なパラメータである。

第７図は物体の材料層３５の１つに割れ３８がある場合
を示す。割れが送信器と受信器との間に位置していると
きは、受信器によって受信されたエコー超音波Ｉ［の強
度にぎわめて著しい減少が存在し、さらに場合によって
は図示の場合のようにエコー波の全体的受信不在が生じ
る。

これと反対に第８図の場合のように、割れが送信器又は
受信器の近傍に位置してａ３す、かつ送信器及び受信器
が前記割れに対して同一側に位置している場合には、受
信された超音波の強度に増加か′生じる。

第５図と第７図の場合を比較すれば、材料層３５．３６
の優れた密着性に対応する受信超音波の低い強度と、送
信器と受信器との間に位置する割れに対応Ｊる低ないし
ぜ［１強度との間を区別できる必要のあることが分かる
。同じ方法で、第６図及び第８図の比較によって、２つ
の材料層３５．３６の小さい分離及び送信器または送信
器の近傍の割れとを区別できる必要があることが分かる
。従って両方の場合とも、受信超音波の高強度が存在す
る。

この方法による識別を可能にするためには、被検物体の
材料の第１層３５内で反射数を変化させることが必要で
ある。この変化は送信器の方位を変えることによって得
られる。この角度調節は最小数の反射をもち、従ってす
べての欠陥をよりよく位置決めすることを可能にする。

本発明は先に引用した物体が、主として各車輪の最外輪
と被検物体の表面との間に良い接触があり、汚染が無く
、前記表面上に前記最外輪の一定圧力がかかり、被検物
体の１層内あるいは前記物体の２層間の欠陥の位置決定
に信頼性が高いという品持性を達成することを可能にす
る。この結果）１＼ はより特定的には、物体内の超音波反射を＠功数として
試験することにより得られる。最後に、送信器の方位調
整の結果として、本装置は厚さ及び音響インピーダンス
が知られていない材料にきわめて迅速に適用することが
できる。この小型装置は複雑形状の、あるいは占有空間
の小さい物体のために使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の断面図、第２図は超音波送信器の
方位（４けを可能にする手段の部分断面図、第３図は超
音波受信器を含む車の断面図、第４図は超音波送信器を
含む車の断面図、第５図は異なる材料の２層が完全に密
着した物体における超音波の伝播を示す説明図、第６図
は異なる材料の２層が部分的に分離した物体における超
音波の伝播を示す説明図、第７図及び第８図は構造上の
欠陥をもつ物体の超音波伝播を示す説明図である。 １．２・・・・・・中空車輪、３．４・・・・・・周縁
最外輪１、ＡｆｔＬ又　　　コミサリャ・ア・レネルジ
・アトミク口つ　　　　　　　　　　　　■ 一■ノ１１ノ１１ノゝ゛Ｊ ご−０フ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）物体の内部構造を超音波試験するための装置であ
   つて、周縁最外輪を備え、かつフレームと一体的な各々
   の軸の周りで回転し、２個の相対面する中空車輪と、試
   験のあいだ最外輪が被検物体の表面と連続する接触帯域
   をもつようにフレームを移動するための手段と、車輪の
   一方の内部に位置し、かつ前記車輪の最外輪の対応する
   接触帯域の方向に音波を伝送する入射超音波送信器と、
   他方の車輪の内部に位置する入射音波の物体内エコーを
   構成する超音波の受信器とを備え、前記エコー波は前記
   他方の車輪の最外輪の対応する接触帯域から来るもので
   あり、車輪は、車輪内のサポートと相互に平行に移動し
   、かつそれぞれ送信器及び受信器を適正位置に保持する
   べくフレームと一体化しており、さらに送信器と対応す
   る最外輪の接触帯域との間及び受信器と対応する最外輪
   の接触帯域との間の超音波カップリングを確保するため
   の手段を含んでおり、車輪及び最外輪は超音波を伝達し
   、受信器及びそのサポートがフレームの基準方向に関し
   て定められた方位に従って保持され、送信器サポートは
   基準方向に対する送信器の方位を、対応する車輪の最外
   輪の接触帯域に伝送される音波の入射角度を調節するよ
   うな方法で調節するための手段をもつことを特徴とする
   装置。
2. （２）車輪の軸が共軸的であり、前記車輪が相互に平行
   であり、かつその最外輪と共に同様の直径をもつことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。
3. （３）各車輪の内部が密閉閉鎖を形成し、カップリング
   手段が前記閉鎖内に含まれる超音波カップリング液を含
   むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置
   。
4. （４）調節手段が送信器と一体化され、かつ対応する車
   輪の軸に対して垂直な軸と、対応するサポートに関して
   前記軸を回転させるためのフレーム外部に突出した手段
   とを含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第３項
   に記載の装置。
5. （５）フレームの移動手段が、被検物体の表面上で車輪
   を移動させるための手段、及び前記車輪が前記表面上に
   一定圧力を確実に及ぼすための手段を含んでいることを
   特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の装置。