JPH02269961A - 探傷方法 - 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】 ａ、　産業上の利用分野 本発明は、特許請求の範囲第１項の類慨念に記載される
通りの、縦方向へ延ばされた加工品、特にパイプと棒に
おける欠陥を把握する方法ならびに、この方法を遂行す
るための装置に関するものである。

ｂ、　従来の技術 西ドイツの公開公報第２６０５４０５号によると、色々
な箇所にできている欠陥を把握するためのパイプの超音
波診断法が公知となっており、そこではパイプの円周を
円運動するラム波が生み出され、又円運動するその波の
減衰について評価が行われた。ここではパイプの回転も
、変換器がパイプの周囲を回わることも必要ではなく、
これは今日−般に行われている多くの方法の場合に必要
である。

この装置を利用すると、欠陥については、はとんどいず
れの方向においても立証可能である。しかし統合法が問
題にされるので、欠陥を立証する怒度は基本的には試験
体の表面の出来具合により決定される。縦向きの欠陥の
場合欠陥の部分では反射することになり、又場合により
、反射された波動パルスは回転中の波動と干渉し合うこ
とになるので、この種の欠陥を確実に識別できるわけで
はない、その上欠陥の部分で反射された信号を妨害され
ずに立証できることは望ましい、と言うのは、パルス反
射法は（統合された）ＢＡ音波を通す方法より鋭敏であ
るからである。

超音波透過方法と組み合わせることができ、電気力学的
に励起された表面の電波を利用して進められるこの種の
パルス反射法は鉄道車輪の踏み面のテストに関する西ド
イツ・公開公報第３２１８４５３号から公知である。こ
こでは双方向へ作用する変換器と単方向へ作用する変換
器が使われている０両方向へ作用する変換器の場合、反
射の表示を最初の回転中の波動の表示から確実に引き離
すことは蓼易にはできない、これは、特に縦方向へ延ば
された直径の短かい加工品の場合に該当する。そのほか
に例えばフラットな波動を持つ薄厚のパイプをテストす
る場合には、試験モードとは違うグループ速度を有して
おり、反射の表示と区別することは不可能とされる、同
様に試験体の周囲を何回も循回する見知らぬモードを励
起させる危険性が生じる。確かに単方向へ作用する変換
器を使用すると、初めに回転中の波動の表示を押え反射
されたパルスだけを評価する方法を提供することができ
る。しかしこの変換器には両方の円周方向へ連続して行
われる試験的な発信が必要となるので、かなりゆっくり
とした試験スピードとなることが分かる。その上、単方
向へ作動する変換器を使って仕事をするこの種の試験設
備の電子工学費と調整費は、従って多額である。

受信機の場所での弱め合う干渉を利用し、回転中の波動
に関しテストを行う変換器は、日本国の特許第２５３号
；　１９Ｂ４年２月９日；第８刊：３１番から公知であ
る。もちろんこのタイプの装置はパイプと棒の外表面の
テストとしては実現不可能である、と言うのは、メーカ
ー工場の操業上の限界条件下では、１８０°配列におい
て弱め合う干渉を厳守することはほとんど不可能とされ
るからである。

西ドイツの公開公報第３６２２５００号によると、接線
に沿って回転中の波動パルスを然るべく測定するため、
受信信号が同じ周波数のバースト信号と、然るべき期間
及びスタートを遅らせて同調させられるという方法が公
知となっている。しかし提案された方法の場合、初めに
回転中の波動を示す正確な場所が、送信機と受信機の幾
何学的な配列と、回転中の波動パルスの音速を知ること
により、知られることが前提となる。

このため既に公知となっていた方法は反射の表示を識別
するのに適していない、と言うのは欠陥或いは加工品中
の不完全さは試験体の周辺のどこかにできているからで
ある。

Ｃ０発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、上述の難点を回避し、又、欠陥、とり
わけ、縦へ方向づけられた欠陥を、試験スピードが速い
にもかかわらず、高い精度で探知することができるよう
な、縦方向へ延ばされた加工品、特にパイプと欅の欠陥
とを把握する方法を提供することにある。

ｄ、　課題を解決するための手段 本発明によると、本目的は初めに挙げた類の方法の場合
、特許請求の範囲第１項の特徴を表わしている部分に表
示の措置により解決される６本方法のその他の形態は、
特許請求の範囲第２項中の方法、第３項と第４項中の本
方法を遂行するための装置に記載されている。

既に述べたいくつかの難点は本発明に記載の方法により
回避される。超音波変換器が試験体の両方の円周方向へ
同時に波動パルスを放射すると、これらの放射された波
動は周囲の２点において（何回も）出会う。送信変換器
自体のところと、円周上で１８０°ずらして真向かいに
設けられた位置の２箇所である。受信変換器が正確にそ
こに位置すると、そこでは両方の放射される波動が弱め
合うように干渉し合うので、欠陥のない試験体の場合、
受信機は何も測定しない。

試験体の周辺に縦向きの不完全さがある場合、ここでは
回転している波動の一部は反射され、−連の受信信号を
出すことになる。欠陥が両方の円周方向へ進行中の両方
の波動パルスを色々と減衰させることになる場合、即ち
、それらの欠陥が逆方向へ進むパルスをさまざまに反射
する場合には、同じく受信信号が出される。

ここに記載されている方法の場合、特に好都合とされる
のは、それぞれの欠陥が繰り返して通過され、又、縦向
きの欠陥については循環のつと改めて１回の反射をする
ことになり、その際、反射された信号は、先行の回転の
時に反射された波動と強め合うように干渉し合うので、
回転中の波動と試験体の直径に依存して、一連の信号が
試験的な発信のために揺れ動くことになる。

何度も回転するため、そして何度も反射するため、試験
ビートごとに多くの信号が測定される。

１つだけの表示を評価するためではなく、良好な信号・
雑音関係を達成するため、本発明ではバースト信号とい
う、その周期が妨害されずに円運動中の波動の回転に要
する時間の四分の一以下である信号が生み出される。こ
こではそれぞれのビートごとに送信変換器を動かす送信
機と、バースト信号を生み出す信号源が同一のビートパ
ルスにより制御される。非常に大きなデユーティ比を有
するバースト信号が利用されることは特別好都合である
。アナログ信号とこのバースト信号がピーク・検波器へ
送られると、これは１つ１つ区分けされた時間の窓ごと
に最大値を算定する。これは、次の時間の窓の中で新・
しい最大値が算定されるまでピーク・検波器の出口に固
定される。バースト信号の周期を本発明に記載の通りに
選択する限り、反射信号も把握可能であって、ゼロライ
ン基準線の測定も把握可能となる、と言うのは反射信号
と反射信号の間にはそれぞれ時間の窓が設けられている
からである。

基準線の測定は、電気力学の変換器を利用する場合には
特別望ましい、と言うのは、その場合に限り、場合によ
っては生じるノイズを識別可能であって、又その基準線
を超える表示を評価することができるからである。バー
スト信号の長さを本発明に記載の通りに選ぶと多くの反
射表示が入手されるので然るべく統合を行うことができ
る。このプロセスは、高いスキャンニング速度を有する
アナログ式の受信信号を完全にデジタル化する場合に比
べて、情報がハードウェアに合わせて適当に減らされる
ので、コンピュータ中へ読み込まれ、又、そこにおいて
処理されなくてはならない数値は順序通り５０ないし１
００の数値だけである。従ってこの過程では受信信号を
特別迅速に評価できるので、一連のビートは評価にかか
る時間によってではなく、主として、円運動中の音の減
衰により決定される。

送信変換器の真下或いはその真向い側に欠陥がある場合
、両方向へ円運動している反射信号を受信機の場所で状
況によっては消すことになりかねないので、試験ビート
中、円周方向へ引き離されている２箇所において両方の
円周方向へ進んでいる音波パルスを交互に励起すること
がさらに提案され、その際、反射されたパルス用の受信
場所は減衰されたパルスのそれとは異なっており、又そ
のつどの連続する受信信号は別々に評価される。

このようにさらに開発された方法を利用すると、波動の
減衰について評価することにより、特に試験体の軸に関
しさまざまに方向づけられた欠陥が立証され、又、この
方法は同時に連結を管理するためにも使われる。この場
合には特許請求の範囲第１項の方法通りに敏感に縦方向
の欠陥を変わることなしに立証可能である。

本方法を遂行するため、切り離された送信と受信コイル
を有する電気力学の変換器が使われる。

本発明によると、これは、送信と受信コイルが案内され
る波動の波長の四分の−はど互いに移動されるようにコ
イルシステムの送信と受信コイルが同一のマガジンに入
れ予成に巻きつけられることに特徴がある。このため、
この場合には、両方の円周方向へ進んでいる波動の列が
受信変換器の場所に対置された位相箇所を有しており、
又、弱め合うように干渉し合っている。

組み合わせた方法として円周レベルでは試験体の全周上
に位置をずらして設けられている２台の変換器が固定式
に設けられており、そのため両方の変換器の受信信号は
評価ユニットへ引き渡される。

ｅ、　実施例 本発明に記載の方法並びにこれに付随する装置は、２つ
の実施例に基づく下記図面において一層詳細に説明され
ることになる。

第１図には、本発明に記載される方法を遂行するための
原理的な構造が示されている。試験体２に一定の隔りを
とって設けられている超音波変換器１は試験体２の両方
の円周方向へ波動パルスＡ、Ｂを放射する。この第１図
中では、時計回わりに放射される波動パルスにはＡとい
うインデックス、そして反時計回わりに放射されるもの
にはＢというインデックスがつけである０両方の波動パ
ルスＡ、Ｂは円周方向へ回転をくり返し、円周上の決ま
った２点、即ち、超音波変換器ｌ自体の箇所、ここは３
と銘打たれている箇所と、ちょうど１８０°移動した真
向かい側、ここは４と銘打たれている箇所で再び出合う
０本発明に記載の方法には、両方の妨害されずに進行す
る波動パルスが弱め合うように干渉し合う場所にちょう
ど受信変換器が位置していることにより特徴づけられて
いる。本方法を遂行するには２通りの配置が考えられ、
１方法は、変換器ｌが送信変換器だけであり、ここには
図示されていない受信変換器は４の位置に設けられると
いうものである。この方法が通用されるのはごく稀なケ
ースである、と言うのは受信変圧器を正確に配置調整す
ることが困難とされているからである。その他の方法は
、変換器１中で送信と受信コイル５．６（第２図）がそ
れぞれ入れ予成に納められており、又、案内される波動
の波長の四分の−はど互いに移動されているように巻き
つけられているというものである。

第２図には、本発明に係る変換器の詳細な点が示されて
いる。試験体２の表面９と磁石８或いはマグネットシス
テム間にマガジン７が設けられている。このマガジン７
上には、送信コイル５と受信コイル６がそれぞれ入れ予
成に納められており、又２本の隣り合っているコイルの
隔たり１２が波長の四分の−に相当するようにそれらは
巻きつけられている。すなわちこの超音波変換器は、滑
電流とローレンス力を利用した電磁超音波発生器（ＥＭ
Ａ↑）である。

第３図ａは試験ビートのために反射された一連の信号の
振幅を概略的に示す図である０図示されているこの例の
場合には欠陥があり、この欠陥部分で両方の波動の列Ａ
、Ｂは反射し、送信機の向かい側でもほぼ同じように反
射する、と言うのは、振幅の程度はほんの少ししか変わ
らないからである。この概略図の場合、両方の波動の列
Ａ、Ｂの反射された信号が既に先行の回転の際に反射し
た波動と設計上干渉し合う場合には常に現れる強まる効
果を非常に良好に識別することができる。従って最初の
回転の場合、時間或いは減衰効果の回転数と関連して先
ず過剰補償し、そしてピークをオーバーしてからは、そ
れぞれの回転のつどその減衰する作用の方が優位に立つ
ことになる。

部分図である第３図す中には、本発明に係るアナログ信
号に属しているバースト信号が示されている。ここでは
通常の１対１の比から大いに外れるバースト信号の特別
強く異なっているデユーティ比が基本となっている。こ
のデユーティ比とは、ここでは、ピーク・検波器の作動
していない時間間隔に対するピーク・検波器が作動して
いる時間間隔の比のことを指している０本発明によると
、この比は、できるだけ大きくなくてはならないと考え
られる。アナログ信号とバースト信号はピーク・検波器
へ送られ、その出力信号は第３図Ｃ中に図示されている
。

第４図は本発明に記載の組合わせ方法を示しており、そ
こではパルス反射方法と超音波を透過方法が同時に適用
される。このために試験体２の円周上には、互いに引き
離された２台の電気力学の変換器ｉｏ、　ｕが設けられ
ている０両方の変換器１０゜１１は、波長の四分の〜は
ど移動して設置されている送信コイル５と受信コイル６
を有している（第２図を参照のこと）、これら両方の変
換器１０．１１の送信コイルは交互に作動させられる。

最初のビートで左側に設けられている変換器１０の送信
コイルが送信し、右側に設けられている変換器１１の受
信コイルは回転中の波動の振幅を測定し、一連の受信信
号を、ここには図示されていない評価ユニットへ送る。

これと同時に左側に設けられている変換器１０の受信コ
イルは信号、言い換えると、反射信号或いは、両方向へ
回転している波動の均等ではない減衰に起因する信号を
測定し、これを同じく評価ユニットへ送る０例えば、最
初の両ピークの振幅を合わせたもののように、右側に設
けられている変換器１１の受信コイル中で測定された信
号は、左側に設けられている変換器１０の受信コイルの
大まかな連結管理をするために付加的に利用可能とされ
ている、と言うのは、これが変換器１０の送信コイルに
統合されているからである。第２のビートとして、これ
ら両方の変換器１０．１１の励起ないし受信が交換され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に記載されている方法の原理に関する概
念図、 第２図は、本発明に記載されている変換器の原理を示す
構造図、 第３図は一連の反射表示つきのアナログ方式の受信信号
（ａ）と本発明に記載されているバースト信号（ｂ）と
ピーク・検波器の出力信号（Ｃ）を示すタイムチャート
、 第４図は、本発明に記載されている組合せ方法の原理的
な配置図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）試験体が少なくとも１台の据え付けられた電気力学
   的超音波変換器のかたわらを回転することなく軸方向へ
   通過させられ、又、この試験体の中では接線に沿って回
   転し、両方の円周方向へ伝搬する波動パルスが規則正し
   く生み出されては受け取られ、その際、この試験体の両
   方の円周方向へ進むそれらの波動パルスの受信及び反射
   された場所は、これらの妨害されずに進む両方の波動パ
   ルスがその受信器の位置で弱め合うように干渉し合うよ
   うに選ばれる、特にパイプ並びに棒のような縦方向へ延
   ばされた加工品の欠陥を把握するための探傷方法におい
   て、それぞれのビートごとに、前記受信信号及び大きな
   デューティ比を有し、その周期は前記試験体の回わりを
   前記波動パルスが回転する時間の四分の一以下であり、
   又前記の妨害されずに進行する波動パルスの前記減衰時
   間は欠陥のない加工品の場合に対応しているバースト信
   号がピーク・検波器へ送られ、又、該ピーク・検波器の
   出力信号はデジタル化され、コンピュータへ伝送される
   ことを特徴とする探傷方法。 ２）前記試験ビートに基づいて円周方向へ引き離されて
   いる２箇所では両円周方向へ進む波動パルスが交互に励
   起され、又、前記反射されたパルス用の前記受信場所は
   、前記減衰されたパルスのそれとは相違しており、又、
   それぞれの一連の受信信号は別々に評価されることを特
   徴とする前記特許請求の範囲第１項に記載の探傷方法。 ３）１台の評価ユニットと結ばれており、別々の送信及
   び受信コイルを有する電気力学の変換器を備えた前記特
   許請求の範囲第１項又は第２項のいずれかに記載の本方
   法に遂行するための装置において、前記装置は１台の変
   換器を有しており、その送信及び受信変換器のコイルは
   マガジン上に、しかも互いに波長の四分の一ほどずらし
   て巻きつけられており、特に複数本の送信コイルの場合
   には、全ての送信コイルは同じビートで制御されること
   を特徴とする探傷装置。 ４）円周面に基づき前記試験体の円周の上方で位置のず
   らされた２台の変換器は固定式に設けられており、又該
   両方の変換器の一連の受信信号は評価ユニットへ引き渡
   されることを特徴とする、前記特許請求の範囲第３項に
   記載の探傷装置。