JPH0385443A - 超音波音速計測方法及び装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、構造物等の材料の経年劣化の度合を把握する
ために用いられる超音波音速計測方法及び装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 一般に、音速はヤング率や、ポアソン比や密度の関数と
して与えられ、材質の劣化に伴いこれらの値に変化が生
じると、音速に変化が生じる。このため、音速を定期的
に計測することで材質の劣化を予測でき、構造物の余寿
命を予測することができる。例えばクリープ損傷におい
ては、劣化によって２％前後の音速の変化が生じること
が知られている。

第９図〜第１１図は、従来の超音波音速計測装置の例を
示すものである。

第９図に示すものは、構造物等の被検査体ｌとの接触面
２．３に対し平行な振動子４．５が内蔵された探触子６
．７を、板厚Ｔの被検査体１の両面に該被検査体ｌを挟
む如く対向配置し、振動子４から超音波が送信され被検
査体１表面に入射するまでの時間ｔｏと、被検査体ｌ裏
面から出た超音波が振動子５で受信されるまでの時間１
０／　とを予め求めておき、透過法によって、振動子４
から送信され振動子５で受信されるまでの超音波の伝播
時間ｔ１を求め、超音波が被検査体ｌを実質的に透過す
るのに要する実質伝播時間（ｔ、−ｔｏ−ｔｏ’　＞で
板厚Ｔを割ることで音速を求めるものである。

又、第１Ｏ図に示すものは、被検査体ｌとの接触面２に
対し平行な振動子４が内蔵された探触子６を、板厚Ｔの
被検査体ｌの一方の面に配置し、振動子４から送信され
被検査体１の他方の面で反射し振動子４て再び受信され
るまでの超音波の伝播時間ｔ２を求め、超音波が被検査
体１の表面から入射し裏面で反射して再び表面に戻るの
に要する実質伝播時間（ｔ２２　ｔｏ　）で板厚Ｔの２
倍の距離を割ることにより音速を求めるものである。

更に又、第１１図に示すものは、被検査体１との接触面
８．９に対し振動子１０．１１が所要角度で傾斜するよ
う内部に配設された表面波探触子１２゜１３を、被検査
体ｌの一方の面に所要間隔をあけて配置し、振動子１０
から超音波が送信され被検査体１１表面に入射するまで
の時間ｔ３と、被検査体１表面から表面波探触子ｉ３に
入射した超音波が振動子１１で受信されるまでの時間ｔ
３Ｌ　とを予め求めておき、振動子１０から送信され被
検査体ｌの表面を伝わり振動子１１で受信されるまでの
超音波の伝播時間ｔ４を求め、超音波が被検査体１表面
を伝わる実質伝播時間（ｔａ　−ｔ３−ｔ３’）で伝播
距離りを割って音速を求めるものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、第９図又は第１Ｏ図に示した従来の超音
波音速計測装置においては、以下に列記するような欠点
がある。

■　時間ｊｏ＋　　ｉｏ′を予め求めておき、伝播時間
ｔ１又はｔ２を補正して実質伝播時間（ｔ＋　　　ｔｏ
　　ｔｏ’、）又は（ｔ２２　ｔｏ　）を求める必要が
あり、この時の誤差が生じる。

■　板厚Ｔを精度よく求めることは、特に被検壷体１が
実機構造物である場合においては不可能と言える。

■　超音波の波形が規則的で無い場合には、どの位置が
振動子５又は４で受信された時間であるかの判断が不正
確となり、誤差が生じる。

特に被検査体ｌの肉厚が薄い場合等には、表裏面で反射
されるパルスが重なりあって、この傾向が顕著となる。

■　音速は全板厚部での平均値として求められるので、
疲労やクリープで例えば表層部の局部的に起こる損傷評
価では、損傷部での値を求めることができない。

一方、第１１図に示した従来の超音波音速計測装置にお
いては、以下に列記するような欠点がある。

■　時間ｉ３＋　　ｔ３’を予め求めておき、電波時間
ｔ４を補正して実質伝播時間（ｔ、−ｔ３１３／）を求
める必要があり、この時の誤差が生じる。

■　超音波が表面波探触子１２のどの位置から送信され
、又、表面波探触子１３のどの位置で受信されているか
を知る必要があり、これらの位置を正確に求めることは
困難である。特に超音波は広がりを持って伝播するので
、超音波が送信又は受信される表面波探触子１２．１３
の位置は、本来は一点では無いので、厳密に言えば、被
検査体ｌの音速が変化すれば、当然スネルの法則によっ
て、入射点（音圧が最も高く得られる位置）も変化して
いくので、表面波探触子１２．１３における超音波の送
信、受信位置を正確に求めることは不可能とも言える。

■　音速は超音波の伝播距離の平均として求められるの
で、局所の音速を求めることは不可能となる。勿論伝播
距離を極端に短くした場合には、伝播距離の測定精度は
極端に悪くなると言える。

以上述べた如く、例えば劣化により高々数パーセントし
か変化しない音速化を、第９図〜第１１図に示すような
従来の装置を用い従来の方法で評価することは極めて困
難である。

本発明は、斯かる実情に鑑み、被検査体の局部的な表層
部の音速を精度良く測定し得る超音波音速計測方法及び
装置を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、探触子のシューの被検査体に対する接触面を
被検査体に接触させない状態で、前記接触面の所望の点
に対し入射角θを所要角度毎に段階的に変化させて、超
音波を送信し前記接触面から反射する超音波を受信する
ことにより、入射角θを所要角度毎に段階的に変化させ
た夫々の場合について基準となる反射音圧Ｅ。

を予め測定しておき、続いて、前記接触面を被検査体に
接触させた状態で、前記接触面の所望の点に対し入射角
θを所要角度毎に段階的に変化させて超音波を送信し前
記接触面から反射する超音波を受信することにより、入
射角θを所要角度毎に段階的に変化させた夫々の場合に
ついて異材界面における反射音圧Ｅｌを測定し、前記基
準となる反射音圧Ｅ、に対する前記異材界面における反
射音圧Ｅ１の比率即ち音圧反射率Ｅｌ　／Ｅ、を、入射
角θを所要角度毎に段階的に変化させた夫々の場合につ
いて求め、入射角θを所要角度毎に段階的に変化させた
夫々の場合の各音圧反射率Ｅ＋／Ｅｏを比較し、表面波
発生に伴う音圧反射率Ｅ１／Ｅ０の極小を与える超音波
の入射角θを求め、該入射角θと既知のシュー中の音速
Ｃとから被検査体の表面波音速ＣＲ３をＣＲ３−Ｃ／　
ｓ　ｔ　ｎθより求めることを特徴とする超音波音速計
測方法にかかるものであり、又、被検査体に対する接触
面と、該接触面に対し夫々左右対称に所要角度で傾斜す
る傾斜面とを有する断面台形状のシューの前記傾斜面の
うち少なくとも一方に、超音波を送受信可能な振動子を
、該振動子から送信される超音波ビームの中心軸が前記
シューの左右対称軸と前記接触面との交点で交軸するよ
う、取り付けてなる探触子を、前記左右対称な傾斜面の
接触面に対する傾斜角度を所要角度毎に段階的に変化さ
せて前記超音波ビームの中心軸の接触面に対する入射角
θを所要角度毎に段階的に変化させた構成で複数個備え
たことを特徴とする超音波音速計測装置にかかるもので
あり、更に又、被検査体に対する接触面と、該接触面上
の左右対称点を中心とする円弧面とを有するシューの前
記円弧面に、該円弧面の接線方向に延び超音波を送受信
可能な振動子が内蔵されたスライド部材を、前記円弧面
に沿って周方向に摺動自在に配設し、該スライド部材に
、該スライド部材を前記円弧面に沿って周方向に移動せ
しめ且つ所要位置で保持せしめ得る位置決め機構を連結
して構成した探触子を備えたことを特徴する超音波音速
計測装置にかかるものであり、更に又、前記各超音波音
速計測装置において、シューの被検査体に対する接触面
の左右中央部に、液体を充填可能な所要高さのギャップ
を形成したことを特徴とする超音波音速計測装置にかか
るものである。

［作　　　用］ 従って、本発明方法では、探触子のシューの被検査体に
対する接触面を被検査体に接触させない状態で、前記接
触面の所望の点に対し入射角θを所要角度毎に段階的に
変化させて、超音波が送信され前記接触面から反射する
超音波が受信され、入射角θを所要角度毎に段階的に変
化させた夫々の場合についた基準となる反射音圧Ｅｏが
予め測定され、続いて、前記接触面を被検査体に接触さ
せた状態で、前記接触面の所望の点に対し入射角θを所
要角度毎に段階的に変化させて、超音波が送信され前記
接触面から反射する超音波が受信され、入射角θを所要
角度毎に段階的に変化させた夫々の場合について異材界
面における反射音圧Ｅ１が測定され、前記基準となる反
射音圧Ｅ、に対する前記異材界面における反射音圧Ｅ１
の比率即ち音圧反射率Ｅ＋／Ｅｏが、入射角θを所要角
度毎に段階的に変化させた夫々の場合について求められ
、入射角θを所要角度毎に段階的に変化させた夫々の場
合の各音圧反射率Ｅ＋／Ｅｏが比較され、表面波発生に
伴う音圧反射率Ｅ１／Ｅ０の極小を与える超音波の入射
角θが求められ、該入射角θと既知のシュー中の音速Ｃ
とから被検査体の表面波音速ＣＲ８がＣＲ３−ｃ／ｓｌ
ｎθより求められる。

又、複数の探触子を備えた本発明装置では、入射角θを
所要角度毎に段階的に変化させた各探触子のシューの接
触面を被検査体に接触させない状態で、振動子から超音
波を送信し該超音波を前記シューの左右対称軸と接触面
との交点で反射させて振動子で受信すると、各探触子夫
々について基準となる反射音圧Ｅ、が測定され、続いて
、前記各探触子を順次被検査体の同一箇所に接触させた
状態で、振動子から超音波を送信し前記交点で反射させ
て他方の振動子で受信すると、各探触子夫々について異
材界面における反射音圧Ｅ１が測定され、音圧反射率Ｅ
＋／ＥＯが各探触子夫々について求められ、各探触子夫
々についての各音圧反射率Ｅｌ　／Ｅ０が比較され、表
面波発生に伴う音圧反射率Ｅ＋／Ｅ。

の極小を与える超音波の入射角θが求められ、該入射角
θと既知のシュー中の音速Ｃとから被検査体の表面波音
速ＣＲ９がＣＲ８−Ｃ／　ｓ　１　ｎθより求められる
。

更に又、スライド部材の位置決め機構を有する探触子を
備えた本発明装置では、探触子のシューの接触面を被検
査体に接触させない状態で、位置決め機構によりスライ
ド部材を円弧面上の所要位置に固定し、振動子から超音
波を送信し左右対称点で反射させて振動子で受信すると
、入射角θを所要角度毎に段階的に変化させた夫々の場
合について基準となる反射音圧ＥＯが測定され、続いて
、前記探触子を被検査体に接触させた状態で、位置決め
機構によりスライド部材を円弧面上の所要位置に固定し
、振動子から超音波を送信し左右対称点で反射させて振
動子で受信すると、入射角θを所要角度毎に段階的に変
化させた夫々の場合について異材界面における反射音圧
Ｅ１か測定され、音圧反射率Ｅ１／　Ｅ　ｏが、入射角
θを所要角度毎に段階的に変化させた夫々の場合につい
て求められ、入射角θを所要角度毎に段階的に変化させ
た夫々の場合の各音圧反射率Ｅ＋／Ｅｏが比較され、表
面波発生に伴う音圧反射率Ｅ＋／Ｅｏの極小を与える超
音波の入射角θが求められ、該入射角θと既知のシュー
中の音速Ｃとから被検査体の表面波音速ＣＲ８がＣＲ９
−Ｃ／　ｓ　ｔ　ｎθより求められる。

更に又、シューの接触面にギャップを形成した本発明装
置では、前述の各装置の場合と同様にシューを被検査体
に接触させない状態で、入射角θを所要角度毎に段階的
に変化させた夫々の場合について基準となる反射音圧Ｅ
Ｏが測定され、続いて、前記ギャップが形成されたシュ
ーの接触面を被検査体に接触させ且つギヤ・ノブに液体
を充填した状態で、入射角θを所要角度毎に段階的に変
化させた夫々の場合について液体と被検査体との界面に
おける反射音圧Ｅｌが測定され、音圧反射率Ｅ＋／Ｅｏ
が、入射角θを所要角度毎に段階的に変化させた夫々の
場合について求められ、入射角θを所要角度毎に段階的
に変化させた夫々の場合の各音圧反射率Ｅｌ　／Ｅｏが
比較され、表面波発生に伴う音圧反射率Ｅ１／Ｅ０の極
小を与える超音波の入射角θが求められ、該入射角θと
既知のシュー中の音速Ｃとから被検査体の表面波音速Ｃ
Ｒ８がＣＲ８−Ｃ／ｓｔｎθより求められる。

［実　施　例コ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明の方法を実施する装置の一実施例であり
、被検査体ｌに対する接触面ｉ４と、該接触面１４に対
し夫々左右対称に所要角度で傾斜する傾斜面１５．１８
とを有する断面台形状のアクリル等からなるシュー１７
の前記傾斜面１５．１６に、超音波を送受信するための
振動子１８．１９を、該一方の振動子ｉ８から送信され
る超音波ビームの中心軸Ｂが前記シュー１７の左右対称
軸Ａと前記接触面１４との交点ｅで交軸するよう、左右
対称に取り付けてなる探触子２０を、前記傾斜面１５゜
１８の接触面１４に対する傾斜角度、即ち前記超音波ビ
ームの中心軸Ｂの接触面１４に対する入射角θを種々変
えた構成で複数個備えることにより超音波音速計測装置
を構成する。

次に、上記実施例の作動を説明する。

先ず、入射角θを種々変えた各探触子２０のシュー１７
の被検査体ｌに対する接触面１４を被検査体ｌに接触さ
せない状態で、一方の振動子１８から超音波を送信し交
点ｅで反射させて他方の振動子１９で受信することによ
り、各探触子２０夫々について基準となる反射音圧Ｅｏ
を予め測定しておく。

続いて、前記各探触子２０のシュー１７の接触面１４を
順次被検査体ｌの同一箇所に接触させた状態で、一方の
振動子１８から超音波を送信し交点ｅで反射させて他方
の振動子１９で受信することにより、各探触子２０夫々
について異材界面における反射音圧Ｅ１を測定し、前記
基準となる反射音圧Ｅ、に対する前記異材界面における
反射音圧Ｅ１の比率即ち音圧反射率Ｅ＋／Ｅｏを各探触
子２０夫々について求める。

ここで、前記探触子２０のシュー１７７５＜アクリルで
あり、又、前記被検査体ｌが鋼である場合、第３図＜−
ｒ＞　＜口）（Ａ＞に示す如く、超音波ビームの入射角
θに応じて鋼中（被検査体ｌ中）には表面波２１、横波
２２、縦波２３がスネルの法則に従って発生する。

即ち、アクリル中の音速を０１表面波２１の屈折角をθ
　　表面波音速をＣＲ８、横波２２の屈折Ｒ８ゝ 角をθ　　鋼中における横波音速をＣＲＴ’縦波ＲＴゝ ２３の屈折角をθＲＬ’鋼中における縦波音速をＣＲＬ
とすると、 の関係が成り立つ。

更に、アクリル中の入射角θによって発生する表面波２
Ｌ横波２２、縦波２３の往復通過率を模式的に表わすと
第４図の様になる。（尚、往復通過率とは、第３図（イ
〉（ロ）Ｑ＼）において２点鎖線で示す如く、鋼を超音
波の入射点を中心とする断面半円状とした場合に、振動
子から所要の入射角θで送信された超音波を基準１００
％としたとき、該超音波が、屈折後前記断面半円状の鋼
の円弧面で反射し入射の際と同じ径路で戻り前記振動子
によって再び受信される割合をいう。）一方、界面での
反射音圧は、当然、鋼中に表面波２１゜横波２２、縦波
２３のいずれも発生しない場合には全反射となり、１０
０％の反射率となる。例えば第４図で入射角を８０度近
辺より、徐々に小さくしていった場合を考えると、界面
での反射音圧は鋼中への表面波２１の発生と共に小さく
なり、やがて表面波２１の往復通過率が最大となり（１
）式のＣＲ８が鋼の表面音速に一致するθ−００におい
て極小となる。更にθを小さくすると、反射音圧は大き
くなるが、やがては横波２２や縦波２３の鋼中への発生
に伴い、反射音圧は低下することがわかる。

従って、前記各探触子２０夫々について求めた各音圧反
射率Ｅｌ　／Ｅｏを比較し、表面波２１発生に伴う音圧
反射率Ｅ１／Ｅ０の極小を与える超音波の入射角θを求
めれば、被検査体ｉの表面波音速ＣＲ８を次に示す（１
）式の変形である（「）式より求めることが可能になる
。

−Ｃ／ｓｉｎθ　　　　　　　　　　・・・・・・（１
°）ここで各探触子２０を入射角θが０．５度毎異なる
ように作成した場合の測定精度について検討する。

通常経年劣化していない鋼の場合の表面波音速ＣＲ８は
約２９００ｍ／ｓｅｅ、であり、アクリル中の音速Ｃは
２７２０＋＊／ｓｅｅ、であるから、最も強く表面波２
１が発生する超音波の入射角θは（ｌｏ）式より７２０ θ　−５ｉｎ’　（−）　　−６９，７＠９００ となる。

前記鋼からなる被検査体１が経年劣化し、探触子２０に
よる計測の結果、例えば入射角θが８９．７”　カら＋
０．５’　　（或イハ−０，５”　）　タケずれた探触
子２０で音圧反射率Ｅ＋／Ｅｏが極小と１１ったとする
と、表面波音速ＣＲ８は（ｌｏ）式よりＣＲ３−２７２
０／　５ｉｎ（８９，７”０．５）−２８９０，９［ｍ
／ｓｅｃ、］ （或いは ＣＲ８−２７２０／５ｉｎ（８９，７−０，５）−２９
０９，８［ａ／ｓｅｃ、］　　）に変化したことがわか
り、この時の表面波音速ＣＲ８の変化量はわずか０．３
％程度である。

即ち、従来の方法に比べて微小の表面波音速の変化を簡
便に精度良く計測できるようになることがわかる。

又、第２図は本発明の装置の他の実施例を示すものであ
り、被検査体ｌに対する接触面２４と、該接触面２４上
の左右対称点０を中心とする所要半径の円弧面２５とを
有する断面半円状のアクリル等からなるシュー２６の前
記円弧面２５に、該円弧面２５の接線方向に延びる振動
子２７．２８が内蔵されたスライド部材２９．３０を、
前記円弧面２５に沿って周方向に摺動自在に配設し、前
記左右対称点Ｏから鉛直上方に延びる左右対称軸Ａ線上
に位置するよう前記シュー２６に案内保持部材３１を立
設し、該案内保持部材３１に前記左右対称軸Ａ線上に延
びる長孔３２を穿設し、前記案内保持部材３１に、前記
長孔３２に沿って移動可能且つ該長孔３２の任意の位置
で固定可能な係合片３３を取り付け、該係合片３３に、
同一長さのロッド３４．３５の各一端を枢着すると共に
、該ロッド３４．３５の各他端を夫々前記スライド部材
２９．３０に枢着し、前記係合片３３の長孔３２に沿う
移動により、前記スライド部材２９．３０を左右対称に
円弧面２５に沿って周方向に移動せしめ、且つ所要位置
で保持せしめ得る位置決め機構３６を構成し、該位置決
め機構３６の操作により、一方の振動子２７から送信さ
れ他方の振動子２８で受信される超音波ビームの入射角
θを任意に変更せしめ得る探触子３７を構成したもので
ある。尚、スライド部材２９．３０は円弧面２５に対し
油等の接触媒質を介して接触させである。

第２図に示す他の実施例においては、探触子３７を被検
査体ｌに接触させない状態で、係合片３３を長孔３２の
所要位置に固定し、一方の振動子２７から超音波を送信
し左右対称点Ｏで反射させて他方の振動子２８で受信す
ることにより、入射角θを所要角度（例えば０．５＠）
毎に段階的に変化させた夫々の場合について基準となる
反射音圧Ｅ、を予め測定しておき、続いて、前記探触子
３７を被検査体ｌの所要箇所に接触させた状態で、係合
片３３を長孔３２の所要位置に固定し、一方の振動子２
７から超音波を送信し左右対称点０で反射させて他方の
振動子２８で受信することにより、入射角θを所要角度
毎に段階的に変化させた夫々の場合について異材界面に
おける反射音圧Ｅ１を測定し、前記基準となる反射音圧
Ｅ、に対する前記異材界面における反射音圧Ｅ１の比率
即ち音圧反射率Ｅ１／Ｅ０を、入射角θを所要角度毎に
段階的に変化させた夫々の場合について求め、入射角θ
を所要角度毎に段階的に変化させた夫々の場合の各音圧
反射率Ｅ＋／Ｅ、を比較し、表面波２１発生に伴う音圧
反射率Ｅ＋／Ｅｏの極小を与える超音波の入射角θを求
めれば、前述の一実施例の場合と同様に、被検査体１の
表面波音速ｃＲ８を（１°）式より求めることが可能に
なる。

しかも、上記他の実施例においては、一実施例の場合の
ように探触子２ｏを複数用意する必要がなくなり、一つ
の探触子３７のみで計測を行うことができる。

更に又、第５．６図は第１図に示す装置の変形例を示す
ものであり、図中第１図と同一の符号を付した部分は同
一物を表わしており、シュー１７の被検査体ｌに対する
接触面ｉ４の左右中央部に、水や油等の液体３８を充填
可能な所要高さｈのギャップ３９を形成してなる探触子
２ｏを、前記超音波ビームの接触面Ｌ４に対する入射角
θを種々変えた構成で複数個備えることにより超音波音
速計測装置を構成したものである。

第５．６図に示す変形例においては、先ず、入射角θを
種々変えた各探触子２ｏのシュー１７の被検査体ｌに対
する接触面１４を被検査体ｌに接触させない状態で、一
方の振動子１８から送信された超音波は、点ｅ′で反射
し、反射した超音波は他方の振動子１９で受信され、各
探触子２ｏ夫々について基準となる反射音圧Ｅｏ　　（
第７図（イ）参照）が予め測定される。

続いて、前記各探触子２０のシュー１７の接触面１４を
順次被検査体１の同一箇所に接触させると共にギャップ
３９に液体を充填した状態で、一方の振動子１８から超
音波を送信すると、振動子１８から送信された超音波の
一部は、ギャップ３９内の液体３８と被検査体ｌの界面
の点ｅ′で反射し、振動子１９で受信されると共に、振
動子１８から送信された超音波の一部はシュー１７とギ
ャップ３９内の液体３８との界面上の点ｆで屈折し、被
検査体ｌ上の交点ｅで反射し、シュー１７とギャップ３
９内の液体３８との界面上の点９で再び屈折し、振動子
１９で受信される。このため、第７図（ロ）に示される
ように、二つの伝播経路による反射音圧Ｅｏ′と反射音
圧Ｅ１とが検出されることになり、前記基準となる反射
音圧Ｅｏに対する前記液体３８と被検査体ｌとの界面に
おける反射音圧Ｅ１の比率即ち音圧反射率Ｅｌ／ＥＯが
各探触子２０夫々について求められる。

ここで、前記各探触子２０夫々について求めた各音圧反
射率Ｅ１／Ｅ０を比較し、被検査体１表面における表面
波２１発生に伴う音圧反射率Ｅ　１／　Ｅ　６の極小を
与える超音波の入射角θを求めれば、被検査体ｌの表面
波音速ＣＲＳを求めることができる。

即ち、第６図において、シュー１７中の音速をＣ，ギャ
ップ３９内の液体３８中における音速をＣ０、屈曲角を
０１とすると、点ｆでの屈折の条件はスネルの法則より
、次式で示される。

の条件は、表面波音速をＣＲ８とすると、次式で示され
る。

表面波音速はＣＲ３は、 最も音圧反射率Ｅ＋ ／Ｅ。

が低くなる時の超音波の入射角θを用い、前述した（１
°）式と同等な次式で求められることがわかる。

ＣＲ８＝Ｃ／ｓｔｎθ　　　　　　・（１’）ここで、
ギャップ３９の高さｈを０．２５＋ｌ１ｍとし、シュー
１７には音速の比較的小さい特殊なアクリル材（Ｃ−２
４６０ｍ／ｓｅｃ、）を用い、θを５７”　〜６０＠ま
での範囲で０．５”毎に異なる探触子２０を作成して音
圧反射率Ｅ１／Ｅ０を測定した結果を第８図に示した。

この時の周波数はＩＯＭＨ２を用いている。第８図にお
いて音圧反射率Ｅ＋／Ｅ＠は、θ−５８，２°で極小と
なっており、被検査体ｌの表面波音速ＣＲＳは（ｌｏ〉
式よりＣＲ５−２４８０／ｓｉｎ　５８．２＠−２８９
４，５［ｍ／ｓｅｃ、］であることがわかる。

尚、上記変形例で液体３８を充填するためのギャップ３
９を設けてギャップ法で測定を行ったのは、ギャップ３
９を設けない場合でも、例えば被検査体１表面の凹凸に
よって、微小量の油等の接触媒質により極めて薄い膜が
存在することとなり、この時は例えば第５．６図におけ
る二つの伝播経路による超音波の波が干渉を起こし、結
果として測定精度が悪くなる恐れがあり、こうした測定
精度の低下を防ぐため、予め二つの波を完全に独立させ
て精度の高い測定を行えるように配慮したものである。

更に、第２図に示すシュー２６の接触面２４の左右中央
部に、前述と同様なギャップ３９を形成し、ギャップ法
で測定を行うようにしてもよいことは言うまでもない。

尚、本発明の超音波音速計測方法及び装置は、上述の実
施例にのみ限定されるものではなく、他方の振動子１９
　（又は２８）を省略し、一方の振動子１８　（又は２
７）で超音波の送受信を行うようにしてもよいこと、等
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変
更を加え得ることは勿論である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の超音波音速計測方法及び
装置によれば、微小な表面波音速の変化を簡便且つ精度
良く計測可能になり、材料の経年劣化を非破壊的に計測
する上で有効になるという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する装置の一実施例を示す
側面図、第２図は本発明の方法を実施する装置の他の実
施例を示す側面図、第３図（イ）（ロ）（／＼）はアク
リル中における超音波の入射角θによって鋼中に発生す
る波を示す模式図、第４図はアクリル中における超音波
の入射角θと鋼中における波の往復通過率との関係を示
す線図、第５図は第１図に示す装置の変形例を示す側面
図、第６図は第５図の■部拡大図、第７図（イバロ）は
第５図に示す装置において検出される反射音圧を示す線
図、第８図は入射角θに対する音圧反射率Ｅ＋／ＥＯの
測定結果を示す線図、第９．１Ｏ１１１図は従来例を示
す側面図である。 １は被検査体、１４．２４は接触面、１５．ｌ［ｌは傾
斜面、１７．２６はシュー、１８．１９．２７．２８は
振動子、２０．３７は探触子、２１は表面波、２５は円
弧面、２９゜３０はスライド部材、３６は位置決め機構
、３８は液体、３９はギャップ、Ａは左右対称軸、Ｂは
中心軸、ｅは交点、θは入射角、Ｃはアクリル中音速（
シュー中音速）、ＣＲ８は表面波音速、ＥＯ％Ｅ、’、
ＥＩは反射音圧、０は左右対称点を示す。 特 許出願人 石川島播磨重工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）探触子のシューの被検査体に対する接触面を被検査
   体に接触させない状態で、前記接触面の所望の点に対し
   入射角θを所要角度毎に段階的に変化させて、超音波を
   送信し前記接触面から反射する超音波を受信することに
   より、入射角θを所要角度毎に段階的に変化させた夫々
   の場合について基準となる反射音圧Ｅ＿０を予め測定し
   ておき、続いて、前記接触面を被検査体に接触させた状
   態で、前記接触面の所望の点に対し入射角θを所要角度
   毎に段階的に変化させて超音波を送信し前記接触面から
   反射する超音波を受信することにより、入射角θを所要
   角度毎に段階的に変化させた夫々の場合について異材界
   面における反射音圧Ｅ＿１を測定し、前記基準となる反
   射音圧Ｅ＿０に対する前記異材界面における反射音圧Ｅ
   ＿１の比率即ち音圧反射率Ｅ＿１／Ｅ＿０を、入射角θ
   を所要角度毎に段階的に変化させた夫々の場合について
   求め、入射角θを所要角度毎に段階的に変化させた夫々
   の場合の各音圧反射率Ｅ＿１／Ｅ＿０を比較し、表面波
   発生に伴う音圧反射率Ｅ＿１／Ｅ＿０の極小を与える超
   音波の入射角θを求め、該入射角θと既知のシュー中の
   音速Ｃとから被検査体の表面波音速Ｃ＿Ｒ＿ＳをＣ＿Ｒ
   ＿Ｓ＝Ｃ／ｓｉｎθより求めることを特徴とする超音波
   音速計測方法。 ２）被検査体に対する接触面と、該接触面に対し夫々左
   右対称に所要角度で傾斜する傾斜面とを有する断面台形
   状のシューの前記傾斜面のうち少なくとも一方に、超音
   波を送受信可能な振動子を、該振動子から送信される超
   音波ビームの中心軸が前記シューの左右対称軸と前記接
   触面との交点で交軸するよう、取り付けてなる探触子を
   、前記左右対称な傾斜面の接触面に対する傾斜角度を所
   要角度毎に段階的に変化させて前記超音波ビームの中心
   軸の接触面に対する入射角θを所要角度毎に段階的に変
   化させた構成で複数個備えたことを特徴とする超音波音
   速計測装置。 ３）被検査体に対する接触面と、該接触面上の左右対称
   点を中心とする円弧面とを有するシューの前記円弧面に
   、該円弧面の接線方向に延び超音波を送受信可能な振動
   子が内蔵されたスライド部材を、前記円弧面に沿って周
   方向に摺動自在に配設し、該スライド部材に、該スライ
   ド部材を前記円弧面に沿って周方向に移動せしめ且つ所
   要位置で保持せしめ得る位置決め機構を連結して構成し
   た探触子を備えたことを特徴する超音波音速計測装置。 ４）請求項２又は請求項３記載の超音波音速計測装置に
   おいて、シューの被検査体に対する接触面の左右中央部
   に、液体を充填可能な所要高さのギャップを形成したこ
   とを特徴とする超音波音速計測装置。