JPH03231148A - 超音波探傷装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、超音波を用いて被検体の接着状態等の欠陥の
有無を検出する超音波探傷装置に関する。

Ｂ、従来の技術 第５図は従来の一般的な超音波探傷装置を示すブロック
図である。図において、１は水２を満たした水槽、３は
水槽１内の底に浸漬されている被検体、４は水槽１内に
被検体３と相対して浸漬された探触子である。

５は探触子にパルス波を発振させるパルス波発生器、６
は被検体３の表面、内部および底面から反射する反射波
を探触子４を介して受信し増幅するレシーバ、７はレシ
ーバ６で増幅された反射波信号のピーク値を検出するピ
ーク検出器である。

マイクロコンピュータ８は上記ピーク検出器７に接続さ
れ、Ａ／Ｄ変換機能によって六方信号を処理し、モニタ
９へ被検体３の接着状態等の欠陥の有無を表示させるた
めの画像信号を出力する。

この超音波探傷装置は１例えば探触子４をＸ。

Ｙ平面に走査しつつ被検体３からの反射波を増幅して各
走査点のピーク値を検出し、そのピーク値に基づいた適
当な輝度レベルでＸ、Ｙ平面の２次元画像を表示するも
ので、反射波の音圧レベルが被検体３の表面、内部界面
、および底面での音圧反射率に相関することを利用して
いる。被検体３の内部の接着部が剥離している場合の欠
陥やその他の欠陥が生していなければ、第６図（ａ）に
示すように波高値Ｖｐの反射波がレシーバ６で受信され
、剥離等の欠陥がある場合は、その欠陥部分に存在する
空気層によって反射波の位相が第６図（ｂ）に示すよう
に反転する。従って、剥離部の隙間が空気で満たされて
いる場合は接着界面と剥離界面の音圧反射率が大きく異
なり、接着と剥離の判定が可能である。

Ｃ１発明が解決しようとする課題 しかしなから、剥離部の隙間に水が浸入した場合は、剥
離隙間内の水の層で多重反射が発生して剥離界面での音
圧反射率が隙間の大きさや投射された超音波の周波数に
よって変化する。さらに、剥離隙間が小さくなると剥離
界面の音圧反射率と接着界面の音圧反射率との差がなく
なる。従って、従来の超音波探傷装置は、被検体からの
反射波の音圧レベルに基づいて欠陥の有無を判定してい
るために、水の浸入した剥離や隙間の小さい剥離に対し
て欠陥の有無を正確に判定することが困難である。

なお、第２図に示す構成の超音波探傷装置も従来から知
られており、レシーバ６から出力された信号をデジタイ
ザ１０でデジタル化し、それをマイクロコンピュータ８
に転送しマイクロコンピュータ８によって周波数解析し
、さらに画像の輝度レベルに変換してモニタ９へ出力す
るものもある。

しかし、この方式でも上述したのと同様の問題がある。

本発明の技術的課題は水の浸入した剥離や隙間の小さい
剥離を含む種々の欠陥を正確に判定することにある。

０６課題を解決するための手段 クレーム対応図である第１図に対応づけて本発明を説明
すると、本発明は超音波探触子４から被検体に対して超
音波信号を投射し、その反射波に基づいて被検体の欠陥
を検出する超音波探傷装置に適用され、反射波の周波数
成分を解析する周波数解析手段８ａと、予め用意された
正常な被検体の反射波から周波数解析手段８ａによって
求められた周波数成分を、検査対象となる被検体の反射
波から同様にして求められた周波数成分と比較し、任意
の周波数毎の位相差を算出する位相差演算手段８ｂと、
各周波数毎の位相差に基づき被検体の欠陥の有無を判定
する判定手段８Ｃとを具備することにより上述の技術的
課題を達成する。

８１作用 予め用意された正常な被検体からの反射波を探触子４に
よって受信し１周波数解析手段８ａによって各周波数成
分に解析する。一方、欠陥の有無を検査する被検体から
の反射波も上記と同様にして各周波数成分に解析される
。次に、位相差演算手段８ｂによって上記２つの周波数
成分が比較されて各周波数毎に位相差が算出される。そ
してこの各周波数毎の位相差に基づいて判定手段８Ｃは
被検体の欠陥の有無を判定する。

なお、本発明の詳細な説明する上記り項およびＥ項では
、本発明を分かり易くするために各手段の符号に対応す
る実施例の要素と同一の符号を用いたが、これにより本
発明が実施例に限定されるものではない。

Ｆ、実施例 第２図は本発明の一実施例を示すブロック図である。第
５図と同様の箇所には同一の符号を付してその部分の説
明は省略し、相違点を主に説明する。

１ｏはレシーバ６の反射波信号をデジタル信号に変換し
てマイクロコンピュータ８に送出するデジタイザである
。水２は被検体３の上に水滴状にして乗せられ、それに
よって探触子４との間が満たされている。また、探触子
４はコンピュータ８からの位置の指令信号に従ってｘ、
ｙ、ｚ方向に任意に可動する不図示のアクチュエータに
取り付けられている。マイクロコンピュータ８には、高
速フーリエ変換（ＦＦＴ）、画像出力処理および後述の
各種演算を行うためのプログラムが内蔵されている。

第３図は本発明の超音波探傷装置の動作手順の一例を示
すフローチャートである。第２図および第３図によって
本実施例の動作を説明する。

まず最初に、正常な接着状態にある試料を被検体として
用い、第３図のステップ５１０１において基準となる正
常な接着状態の被検体のデータがサンプリングされる。

すなわち、パルス波発生器５からパルス状の超音波信号
を発生させて探触子４に印加すると、探触子４から超音
波が発生して被検体３に投射される。被検体３に投射さ
れた超音波は被検体３の表面、内部、底面でそれぞれ反
射し、反射波が探触子４で受信される。受信された反射
波はレシーバ６によって増幅されてデジタイザ１０へ送
られ数値化される。

次にステップ５１０２へ進み、数値化された反射波はマ
イクロコンピュータ８によってフーリエ変換され、反射
波に含まれる周波数成分が分析され、続くステップ５１
０３で反射波の周波数成分の中から任意の周波数が抽出
され、その周波数の位相が算出される。ここで位相とは
、フーリエ変換された各周波数成分の波の初期位相角で
ある。

任意の周波数をｆｉ（ｉは添字で１．２．３・・・とじ
て抽出する周波数毎に区別する）、その周波数の位相を
θ、ｉ（添字１は正常な被検体３を示す）とすると、ｆ
ｉとθ、ｉを対とするデータが記憶される。この正常な
接着状態にある被検体３のデータは欠陥を判定する時に
基準データとして用いられるものである。上述の処理が
終了すると欠陥の検査対象となる被検体３を探触子４の
下方にセットし、次にステップ５１０４へ進み探触子４
を被検体３の走査開始点へ移動させる。

次に、ステップ５１０５からステップ５１０７において
、正常な被検体３に対してなされたステップ５１０１か
らステップ５１０３までの処理と同様に、被検体３に超
音波が投射され、その反射波が周波数分析されて、正常
な被検体３の場合と同じ周波数ｆ１に対する位相θｍｌ
（添字２は検査対象の被検体３を示す）が算出され記憶
される。

続くステップ５１０８では、記憶されているｆｉ、θｔ
ｉｔ　　０２１のデータが順次読み出され、各周波数ｆ
ｉ毎に正常な被検体３と検査対象の被検体３どの位相差
θ１が、 θ１＝θ、１−０２１ として求められる。

ステップ５１０９において上記手順で求められた各デー
タを基に検査対象被検体３の欠陥の有無が判定される。

ここで、剥離部に水が浸入した場合の音圧反射率の特徴
は、投射される超音波の有する周波数成分によって音圧
反射率の大きさと、位相が変化することであり、特に位
相の変化が顕著である。

方、正常な接着状態にある場合および剥離の隙間が空気
の場合は、音圧反射率と位相は周波数成分に関わらず一
定である。さらに、正常な場合に対して剥ｍ隙間に空気
がある場合は第６図（ｂ）に示される如く反射波の位相
が１８０度変化する。

第４図は上記の反射波の特徴に基づいて欠陥の有無を判
定する手順を示すフローチャートである。

ステップ５２０１において、前に求めた正常な被検体３
と検査対象の被検体３の位相差θｉ（＝θ、１−０２１
）のデータから、２つの任意の周波数に対するデータ、
例えばｆｉに対する位相差θ、（＝０１１−０２□）と
ｆ２に対する位相差θ２（二０□２−０２２）を抽出し
、それらの差Δθを求める。

Δθ＝０２−〇、 次にステップ５２０２へ進み、Δθが０が否がか判定さ
れΔθが０でない場合はステップ５２０３へ進み、水を
含んだ剥離状態と判定されて１例えば輝度レベルｒ１２
８Ｊ　をもつ画像信号に変換されてモニタ９へ出力され
る。ステップ５２０２でΔθが０であればステップ５２
０４に進み、θ、がＯか１８０度かが判別され、θ□＝
１８０’の時はステップ５２０５へ進み、空気を含んだ
剥離として例えば輝・度レベルｒ２５５Ｊをもつ画像信
号に変換されてモニタ９へ送出される。またステップ５
２０４で０１＝０の時はステップ５２０６へ進み、正常
な接着状態にあると判定されて例えば輝度レベル「１０
」の画像信号に変換されてモニタ９へ送られる。

第３図に戻ってステップＳｌ　１０へ進み検査対象の被
検体３の接着部が全て走査されたかどうかが判別され、
完了していなければ次の点に移ってステップ５１０５か
ら処理が続行される。

なお、ピーク検出器７は第５図で説明した従来の使用方
法でも使用可能とするために並設される。

このようにして被検体３の接着部の欠陥の有無と欠陥の
内容、すなわち、水の浸入した剥離が空気を含んだ剥離
かが隙間の大小に関わらず正確に判定され、モニタ９の
輝度が異なる画像によって被検体の欠陥の有無が可視化
される。

以上の実施例の構成においては、マイクロコンピュータ
８が周波数解析手段９位相差演算手段および判定手段を
構成する。

Ｇ０発明の詳細 な説明したように本発明によれば、正常な接着状態にあ
る被検体と検査対象となる被検体から２つの反射波の周
波数解析をそれぞれ行い両者の任意の周波数毎の位相差
を求め、この位相差に基づいて被検体の欠陥の有無を判
定する構成としたため、従来困難であった水の浸入した
剥離や隙間の小さい剥離に対しても正確な判定が行え、
被検体の欠陥を正確に判定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】 第１図はクレーム対応図である。 第２図は本発明の一実施例を示すブロック図、第３図は
本発明の超音波探傷装置の動作手順の一例を示すフロー
チャート、第４図は欠陥の判定手順を示すフローチャー
ト、第５図は従来の一般的な超音波探傷装置を示すブロ
ック図、第６図（ａ）は正常な接着部からの反射波を示
す図、第６図（ｂ）は空気を含む剥離部からの反射波を
示す図である。 ４：探触子　　　５：パルス波発生器 ６：レシーバ　　８：マイクロコンピュータ８ａ：周波
数解析手段　８ｂ＝位相差演算手段８ｃ：判定手段　　
９：モニタ １０：デジタイザ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 超音波探触子から被検体に対して超音波信号を投射し、
   その反射波に基づいて被検体の欠陥を検出する超音波探
   傷装置であって、 前記反射波の周波数成分を解析する周波数解析手段と、 予め用意された正常な被検体の反射波から前記周波数解
   析手段によって求められた周波数成分と、検査対象とな
   る被検体の反射波から同様にして求められた周波数成分
   とを比較し、任意の周波数毎の位相差を算出する位相差
   演算手段と、 前記各周波数毎の位相差に基づき被検体の欠陥の有無を
   判定する判定手段とを具備することを特徴とする超音波
   探傷装置。