JPH04198854A - 超音波探傷方法および装置 - Google Patents
超音波探傷方法および装置Info
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- JPH04198854A JPH04198854A JP2332754A JP33275490A JPH04198854A JP H04198854 A JPH04198854 A JP H04198854A JP 2332754 A JP2332754 A JP 2332754A JP 33275490 A JP33275490 A JP 33275490A JP H04198854 A JPH04198854 A JP H04198854A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/07—Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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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。
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、被検材中のはく離やボイドなどの欠陥検出を
行う超音波探傷技術に関し、特に、被検材の表面近傍に
おける欠陥を検出することに好適な超音波探傷技術に関
する。
行う超音波探傷技術に関し、特に、被検材の表面近傍に
おける欠陥を検出することに好適な超音波探傷技術に関
する。
[従来の技術]
超音波を用いて被検材中の欠陥を検出する従来の技術を
、第6A、6B、6C図によって説明する。
、第6A、6B、6C図によって説明する。
第6A図は、1つの超音波探触子を用いて、超音波探傷
を行う場合の説明図であり、超音波探触子20は断面図
で示す。
を行う場合の説明図であり、超音波探触子20は断面図
で示す。
超音波の送波・受波を行う超音波振動子15は、外部の
パルス送信器・受信器などと信号を授受するコネクタ1
9が取付けられたケース18内へ収納されており、この
超音波振動子15の背面には、超音波を減衰させる背板
17が設けられている。
パルス送信器・受信器などと信号を授受するコネクタ1
9が取付けられたケース18内へ収納されており、この
超音波振動子15の背面には、超音波を減衰させる背板
17が設けられている。
図示していない外部の送信器からのパルス信号を超音波
振動子15で超音波に変換し、前面板16を介して、水
槽13内の水中に浸漬さtた被検材7へ向けて送波する
。被検材7の表面や欠陥からの反射波を、同じ超音波振
動子15で受波し電気信号に変換し、その反射波形を図
示していない外部の受信器のCRTなどで観察し、被検
材7内部の欠陥を検出する。
振動子15で超音波に変換し、前面板16を介して、水
槽13内の水中に浸漬さtた被検材7へ向けて送波する
。被検材7の表面や欠陥からの反射波を、同じ超音波振
動子15で受波し電気信号に変換し、その反射波形を図
示していない外部の受信器のCRTなどで観察し、被検
材7内部の欠陥を検出する。
次に、上記受信器のCRT上に表される反射波形につい
て、第6B、6C図を用いて説明する。
て、第6B、6C図を用いて説明する。
第6B図には被検材7中に欠陥がない場合の超音波の反
射波形、第6C図には欠陥がある場合の反射波形をそれ
ぞれ模式的に示す。
射波形、第6C図には欠陥がある場合の反射波形をそれ
ぞれ模式的に示す。
第6B、6C図において、横軸は時間を示し、縦軸は振
幅を示す。
幅を示す。
Tは送信パルスの振幅、Sは送波した超音波が被検材7
の表面で反射した表面エコーの振幅、Bは被検材7の底
面で反射した底面エコーの振幅、Fは被検材7中の欠陥
で反射した欠陥エコーの振幅である。
の表面で反射した表面エコーの振幅、Bは被検材7の底
面で反射した底面エコーの振幅、Fは被検材7中の欠陥
で反射した欠陥エコーの振幅である。
CRT上において、欠陥エコーFの有無によって、欠陥
の有無が検出でき、さらに、S−F間の時間と、被検材
中の音速とから欠陥までの距離が求められる。
の有無が検出でき、さらに、S−F間の時間と、被検材
中の音速とから欠陥までの距離が求められる。
[発明が解決しようとする課題]
しかし、上記した従来の超音波探触子を用いた超音波探
傷装置によっては2表面近傍の欠陥、特に、微細な欠陥
が正確には検出できないという問題がある。
傷装置によっては2表面近傍の欠陥、特に、微細な欠陥
が正確には検出できないという問題がある。
この原因を、第6,7図を用いて説明する。
第7図は、1つのパルス信号を超音波振動子に与えたと
きに、発生する超音波の実際の波形を示す。縦軸は振幅
を示し、横軸は時間を示す。
きに、発生する超音波の実際の波形を示す。縦軸は振幅
を示し、横軸は時間を示す。
同図に示すように、1つのパルス信号に対して、波の数
が1つの超音波ではなく、波の数が複数の超音波が発生
する。このため、例えば、第6A図に示すように、被検
材7が、第1部材20と第2部材21とからなる複合材
である場合において、第1部材20がステンレス鋼でそ
の厚さが薄い(数mm程度)ときは、第1部材2o内の
超音波伝搬時間が短く、表面エコー(S)と欠陥エコー
(F)とは接近して表示され、相互の識別が困難である
ので、欠陥の有無が正確に検出できず、探傷が正確にで
きないことになる。
が1つの超音波ではなく、波の数が複数の超音波が発生
する。このため、例えば、第6A図に示すように、被検
材7が、第1部材20と第2部材21とからなる複合材
である場合において、第1部材20がステンレス鋼でそ
の厚さが薄い(数mm程度)ときは、第1部材2o内の
超音波伝搬時間が短く、表面エコー(S)と欠陥エコー
(F)とは接近して表示され、相互の識別が困難である
ので、欠陥の有無が正確に検出できず、探傷が正確にで
きないことになる。
また、水槽13の水中に浸漬された被検材7の第1部材
20が鋼材のときは、水と鋼材との音響インピーダンス
は互いに著しく異るので、これらの境界面からの超音波
の反射波(表面エコー(S))は極めて大きなレベルと
なる。このため、表面エコー(S)が、超音波探傷器に
用いる増幅器の最大レンジを超えたときは、増幅器の飽
和をきたすので、大信号直後に異常動作をおこし、さら
に、ノイズの発生がおこるという問題がある。
20が鋼材のときは、水と鋼材との音響インピーダンス
は互いに著しく異るので、これらの境界面からの超音波
の反射波(表面エコー(S))は極めて大きなレベルと
なる。このため、表面エコー(S)が、超音波探傷器に
用いる増幅器の最大レンジを超えたときは、増幅器の飽
和をきたすので、大信号直後に異常動作をおこし、さら
に、ノイズの発生がおこるという問題がある。
しかも、表面エコー(S) レベルが変動すると、これ
に近接して発生する欠陥エコー(F)が影響な受けて、
欠陥検出が正しく行えない。特に、微小欠陥が容易に検
出できない。
に近接して発生する欠陥エコー(F)が影響な受けて、
欠陥検出が正しく行えない。特に、微小欠陥が容易に検
出できない。
また、水中の音速は鋼中の約174であるので、鋼材で
ある被検材7表面に凹部が存在すると、表面エコー(S
)の受信器におけるCRT上の時間軸上の位置は、凹部
がないときに比べ、欠陥エコー(F)の波形に接近する
ので、両者の識別が困難になり、欠陥検出においてS/
Nが低下するという問題がある。
ある被検材7表面に凹部が存在すると、表面エコー(S
)の受信器におけるCRT上の時間軸上の位置は、凹部
がないときに比べ、欠陥エコー(F)の波形に接近する
ので、両者の識別が困難になり、欠陥検出においてS/
Nが低下するという問題がある。
また、表面近傍の欠陥を検出するために、送波する超音
波の周波数をあげると減衰量が太きくなるので、感度が
低下するという問題がある。
波の周波数をあげると減衰量が太きくなるので、感度が
低下するという問題がある。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、被検材表面から反射される表面エコー(S)の振幅を
低下させて、被検材の表面近傍のはく離やボイドなどの
欠陥検出におけるS/Nを改善させ、微小欠陥を容易に
識別できる超音波探傷技術を提供することを目的とする
。
、被検材表面から反射される表面エコー(S)の振幅を
低下させて、被検材の表面近傍のはく離やボイドなどの
欠陥検出におけるS/Nを改善させ、微小欠陥を容易に
識別できる超音波探傷技術を提供することを目的とする
。
[課題を解決するための手段]
上記目的は、少なくとも一対の電気音響変換手段から被
検材中へ超音波を送波し、上記被検材の表面からの複数
の反射波を受波し、これらの受波信号の位相を変えるこ
とにより、表面からの受波信号を打ち消すとともに、欠
陥からの反射波の有無を検出し、被検材中の欠陥の有無
を調べる超音波探触子により達成できる。
検材中へ超音波を送波し、上記被検材の表面からの複数
の反射波を受波し、これらの受波信号の位相を変えるこ
とにより、表面からの受波信号を打ち消すとともに、欠
陥からの反射波の有無を検出し、被検材中の欠陥の有無
を調べる超音波探触子により達成できる。
また、上記目的は、偶数個の電気音響変換手段と、この
電気音響変換手段が受波する被検材の表面からの反射波
の受波信号の位相を変え、この受波信号を打消し、欠陥
からの反射波の有無を検出する手段とを備えて構成され
る超音波探傷装置によって達成できる。
電気音響変換手段が受波する被検材の表面からの反射波
の受波信号の位相を変え、この受波信号を打消し、欠陥
からの反射波の有無を検出する手段とを備えて構成され
る超音波探傷装置によって達成できる。
この被検材の表面からの反射波の受波信号を打ち消し、
欠陥からの反射波の有無を検出する手段は、一対の電気
音響変換手段のいずれか一方からの受波信号の位相を、
他の受波信号の位相に対し、逆位相とする位相反転手段
と、この位相反転手段によって位相が反転された受波信
号と、他の受波信号とを加算し、その結果を出力する加
算手段とを備えて構成することができる。
欠陥からの反射波の有無を検出する手段は、一対の電気
音響変換手段のいずれか一方からの受波信号の位相を、
他の受波信号の位相に対し、逆位相とする位相反転手段
と、この位相反転手段によって位相が反転された受波信
号と、他の受波信号とを加算し、その結果を出力する加
算手段とを備えて構成することができる。
また、被検材の表面からの反射波を打ち消し、欠陥から
の反射波の有無を検出する手段として、上記複数の電気
音響変換手段から送信される電気信号の差に比例した8
力を取り出す差動増幅手段を用いることもできる。
の反射波の有無を検出する手段として、上記複数の電気
音響変換手段から送信される電気信号の差に比例した8
力を取り出す差動増幅手段を用いることもできる。
[作用コ
次に、本発明の作用を、一対の電気音響変換手段を有す
る超音波探触子を備えている超音波探傷装置の場合を例
として説明する。
る超音波探触子を備えている超音波探傷装置の場合を例
として説明する。
被検材中の欠陥を検出するために、超音波探触子を、被
検材に対し相対的に移動させる。
検材に対し相対的に移動させる。
このとき、一対の電気音響変換手段に、超音波送波のた
めの信号パルスを送信する。
めの信号パルスを送信する。
この信号パルスを受信した電気音響変換手段は、被検材
に向かって、超音波を送波する。
に向かって、超音波を送波する。
送波された超音波は、まず、被検材の表面で反射され、
反射波は一対の電気音響変換手段に受波される。
反射波は一対の電気音響変換手段に受波される。
受波された表面からの反射波は、それぞれの電気音響変
換手段において、電気信号に変換される。
換手段において、電気信号に変換される。
次に、これらの電気信号のうちの一方の位相を、他方の
位相に対し逆位相とし、これらを加算することによって
、表面からの反射波の信号を打消し。
位相に対し逆位相とし、これらを加算することによって
、表面からの反射波の信号を打消し。
表面からの反射波の信号をほぼ零とする。
この結果、受信器などの表示装置では、反射波の波形は
ほとんど観察されない。
ほとんど観察されない。
一方、欠陥からの反射波は受波された後、打ち消される
ことなく、表示装置に表示される。
ことなく、表示装置に表示される。
被検材を探傷中に、2つの電気音響変換手段が、共に欠
陥の上にある場合は、上記と同じ理由で、欠陥からの反
射波は、はとんどR察されない。
陥の上にある場合は、上記と同じ理由で、欠陥からの反
射波は、はとんどR察されない。
次に、探傷中に、一方の電気音響変換手段だけが、欠陥
の上にきた場合を考える。
の上にきた場合を考える。
この場合は、表面からの反射波は、上記の理由のため、
はとんど観察されない。しかし、欠陥からの反射波は、
一方の電気音響変換手段だけが受波するので、2つの電
気音響変換手段からの電気信号が加算されても、打ち消
されることなく、表示装置において反射波形として観察
できる。
はとんど観察されない。しかし、欠陥からの反射波は、
一方の電気音響変換手段だけが受波するので、2つの電
気音響変換手段からの電気信号が加算されても、打ち消
されることなく、表示装置において反射波形として観察
できる。
すなわち、欠陥が表面近傍に存在しているにもかかわら
ず、表面からの反射波の振幅が大きいため、従来の技術
ではこの欠陥の有無が明確に検出できない場合において
も、上記の本発明によれば、表面からの反射波形を表示
装置上はほとんど打ち消すことができるので、表面近傍
の欠陥の有無を確実に検出可能となる。
ず、表面からの反射波の振幅が大きいため、従来の技術
ではこの欠陥の有無が明確に検出できない場合において
も、上記の本発明によれば、表面からの反射波形を表示
装置上はほとんど打ち消すことができるので、表面近傍
の欠陥の有無を確実に検出可能となる。
[実施例]
本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
第1図は、本実施例の超音波探傷装置を用いて、水槽1
3内の被検材7を超音波探傷するときの様子を上から見
た説明図である。
3内の被検材7を超音波探傷するときの様子を上から見
た説明図である。
第2図は1本実施例の超音波探傷装置を用いて。
水槽13内の被検材7を超音波探傷するときの様子を横
から見た説明図である。
から見た説明図である。
破線8は、被検材7中の欠陥を示す。
まず、第1,2図を用いて、本実施例の超音波探傷装置
の構成を説明する。
の構成を説明する。
同図に示すように、この超音波探傷装置は、超音波を送
波するためのパルス信号を送信する送信器1などの送信
手段と、この送信器1からのパルス信号に従って超音波
を被検材7に送波し、また、被検材7からの反射波を受
波し、電気信号に変換し出力する4つの圧電振動子4a
、4b、5a。
波するためのパルス信号を送信する送信器1などの送信
手段と、この送信器1からのパルス信号に従って超音波
を被検材7に送波し、また、被検材7からの反射波を受
波し、電気信号に変換し出力する4つの圧電振動子4a
、4b、5a。
5bを有する超音波探触子3と、この超音波探触子3か
らの信号のうち、圧電振動子5a、5bからの信号の位
相を、圧電振動子4a、4bからの信号の位相に対して
逆位相とし出力する位相反転器11などの位相反転手段
と、この位相反転器11からの信号と圧電振動子4a、
4bからの信号製加算して出力する加算器9などの加算
手段と、送信器1から出力されるパルス信号が加算器9
に入力されることを防ぐ信号切換器2a、2bなどの信
号切換手段と、圧電振動子4a、4bからの信号を増幅
する際の位相の遅れを補正する位相補正器12などの位
相補正手段とを備えて構成される。
らの信号のうち、圧電振動子5a、5bからの信号の位
相を、圧電振動子4a、4bからの信号の位相に対して
逆位相とし出力する位相反転器11などの位相反転手段
と、この位相反転器11からの信号と圧電振動子4a、
4bからの信号製加算して出力する加算器9などの加算
手段と、送信器1から出力されるパルス信号が加算器9
に入力されることを防ぐ信号切換器2a、2bなどの信
号切換手段と、圧電振動子4a、4bからの信号を増幅
する際の位相の遅れを補正する位相補正器12などの位
相補正手段とを備えて構成される。
また、超音波探触子3は、上記のように電気音響変換手
段として4つの圧電振動子4a、4b。
段として4つの圧電振動子4a、4b。
5a、5bを備えている。この4つの圧電振動子は、は
ぼ等間隔に配列され、4a、4bは中央に、5a、5b
は両端に配置される。また、この4つの圧電振動子のう
ち、2つの圧電振動子4a。
ぼ等間隔に配列され、4a、4bは中央に、5a、5b
は両端に配置される。また、この4つの圧電振動子のう
ち、2つの圧電振動子4a。
4bと、他の2つの圧電振動子5a、5bとは、同図に
示すように、電気的に接続されており、被検材7からの
反射波が4つの圧電振動子4a。
示すように、電気的に接続されており、被検材7からの
反射波が4つの圧電振動子4a。
4b、5a、5bに受波され、電気信号として加算器9
へ送信されるようになっている。
へ送信されるようになっている。
なお、上記の例では、1つの超音波探触子が4つの圧電
振動子を備えている場合を想定したが、1つの圧電振動
子を備えている1つの超音波探触子が4つあってもよい
。
振動子を備えている場合を想定したが、1つの圧電振動
子を備えている1つの超音波探触子が4つあってもよい
。
また、加算器9は、mに、電線をつなぐだけでもよい。
次に、上記した超音波探傷装置を用いて、被検材を超音
波探傷する場合について、第1〜3図により説明する。
波探傷する場合について、第1〜3図により説明する。
第3図は、超音波の波形を示しており、横軸は時間、縦
軸は振幅を示す。
軸は振幅を示す。
同図中■は、圧電振動子4a、4bが受波した、被検材
の表面からの反射波の信号(表面エコーS)と、被検材
中の欠陥からの反射波の信号(欠陥エコーF)を表す。
の表面からの反射波の信号(表面エコーS)と、被検材
中の欠陥からの反射波の信号(欠陥エコーF)を表す。
■は、圧電振動子5a、5bが受波した、被検材の表面
からの反射波の信号が位相反転器11を通過した後の信
号(表面エコーS)と、被検材中の欠陥からの反射波の
信号が位相反転器11を通過した後の信号(欠陥エコー
F)を表す。■は、加算器9によって、加算された上記
■と■との合計の波形を表す。
からの反射波の信号が位相反転器11を通過した後の信
号(表面エコーS)と、被検材中の欠陥からの反射波の
信号が位相反転器11を通過した後の信号(欠陥エコー
F)を表す。■は、加算器9によって、加算された上記
■と■との合計の波形を表す。
実際に被検材の超音波探傷を行う場合は、被検材と超音
波探傷器とを相対的に移動させつつ、探傷を行うのであ
るが、ここでは、説明のために両者が瞬時的に停止して
いるとする。
波探傷器とを相対的に移動させつつ、探傷を行うのであ
るが、ここでは、説明のために両者が瞬時的に停止して
いるとする。
また、第1.2図に示すように、被検材7中の欠陥8は
、この欠陥8からの反射波を3つの圧電振動子4a、4
b、5bが受波する位置に存在すると仮定する。
、この欠陥8からの反射波を3つの圧電振動子4a、4
b、5bが受波する位置に存在すると仮定する。
送信器1からのパルス信号が、超音波に変換され、被検
材中で反射し、受信器10で反射波形として表されるま
での過程について説明する。
材中で反射し、受信器10で反射波形として表されるま
での過程について説明する。
送信器1から送信されたパルス信号は、信号切換器2a
、2bを経て、圧電振動子4 a + 4 b J5a
、5bに入力され、超音波に変換され、超音波パルスが
前面板6を介して水中へ送波される。
、2bを経て、圧電振動子4 a + 4 b J5a
、5bに入力され、超音波に変換され、超音波パルスが
前面板6を介して水中へ送波される。
被検材7の表面で反射された表面エコー(S、矢印21
)と、被検材7内の欠陥8から反射された欠陥エコー(
F)とは、表面と欠陥との距離に相当する時間差をもっ
て、圧電振動子4a、4b。
)と、被検材7内の欠陥8から反射された欠陥エコー(
F)とは、表面と欠陥との距離に相当する時間差をもっ
て、圧電振動子4a、4b。
5a、5bにで受波され、電気信号に変換される。
圧電振動子4a、4bから出力された信号は、信号切換
器2bを介して、位相補正器12に入力され、図示して
いない増幅器によって生した位相遅れを補正する。その
後、加算器9に入力される。
器2bを介して、位相補正器12に入力され、図示して
いない増幅器によって生した位相遅れを補正する。その
後、加算器9に入力される。
一方、圧電振動子5a、5bから出力された信号は、信
号切換器2aを介して、位相反転器11に入力され、信
号の出力時の位相は、入力時の位相に対し、逆位相とな
る。その後、加算器9に入力される。
号切換器2aを介して、位相反転器11に入力され、信
号の出力時の位相は、入力時の位相に対し、逆位相とな
る。その後、加算器9に入力される。
加算器9にて、これらの信号は各時間ごとに加算され、
その結果は受信器10へ送信される。
その結果は受信器10へ送信される。
第3図は、上記したように各圧電振動子が受波した反射
波形と、それらを加算した波形を示す。
波形と、それらを加算した波形を示す。
被検材7の表面で反射した超音波の波形について説明す
る。
る。
圧電振動子4a、4bが受波する被検材表面からの反射
波形の信号は、第3図■で示す波形になるのに対し、圧
電振動子5a、5bが受波する被検材表面からの反射波
形の信号は、第3図■で示すように、■と比べ、振幅の
絶対値が等しく、位相が逆の波形になる。
波形の信号は、第3図■で示す波形になるのに対し、圧
電振動子5a、5bが受波する被検材表面からの反射波
形の信号は、第3図■で示すように、■と比べ、振幅の
絶対値が等しく、位相が逆の波形になる。
このようになるのは、圧電振動子4a、4bからの信号
と、5a、5bからの信号とは、加算器9に入力前で位
相が180°異なるからである。
と、5a、5bからの信号とは、加算器9に入力前で位
相が180°異なるからである。
その結果、加算器9において、上記2つの反射波形を加
算すれば、2つの反射波は互いに打ち消しあい、その値
はほぼ零となる。
算すれば、2つの反射波は互いに打ち消しあい、その値
はほぼ零となる。
そのような状態を、第3図■の表面エコーSとして示す
。
。
次に、被検材7中の欠陥8で反射した超音波の波形につ
いて説明する。
いて説明する。
この欠陥8からの反射波は、圧電振動子4a。
4b、5bにて受波される。圧電振動子5aでは受波し
ない。
ない。
その結果を、第3図の■■に示す。第3図■のFと、第
3図■のFの向きとが逆となっているのは、上記したよ
うに圧電振動子4a、4bからの信号と、圧電振動子5
a、5bからの信号とは、加算器9に入力前で位相が1
80°異なるからである。
3図■のFの向きとが逆となっているのは、上記したよ
うに圧電振動子4a、4bからの信号と、圧電振動子5
a、5bからの信号とは、加算器9に入力前で位相が1
80°異なるからである。
また、Fの振幅の絶対値について、第3図■が■の約2
倍となるのは、欠陥8からの反射波が、圧電振動子5a
によっては受波されないからである。
倍となるのは、欠陥8からの反射波が、圧電振動子5a
によっては受波されないからである。
この結果、加算器9において、上記2つの反射波形を加
算すれば、2つの反射波は、第3図■に示すようになり
、同様に加算された表面からの反射波と比べ、その存在
が明確になる。
算すれば、2つの反射波は、第3図■に示すようになり
、同様に加算された表面からの反射波と比べ、その存在
が明確になる。
第3図においては、説明のため、表面エコーと欠陥エコ
ーとを時間的に区別して表したが、欠陥が表面近傍に存
在するときは、2つのエコーは、時間的に離れておらず
区別が困難である。
ーとを時間的に区別して表したが、欠陥が表面近傍に存
在するときは、2つのエコーは、時間的に離れておらず
区別が困難である。
このため、上記の超音波探傷装置を用いて、被検材を探
傷すると、表面近傍の欠陥が明確に検出できる。
傷すると、表面近傍の欠陥が明確に検出できる。
なお、圧電振動子4a、4bからの信号が位相補正器1
2に入力され、圧電振動子5a、5bからの信号が位相
反転器11に入力されるように電気的に接続したが、逆
に接続してもよい。
2に入力され、圧電振動子5a、5bからの信号が位相
反転器11に入力されるように電気的に接続したが、逆
に接続してもよい。
また、送信器1からのパルス信号は、圧電振動子4a、
4b、または、5a、5bのいずれかにだけ送信するよ
うにしてもよい。
4b、または、5a、5bのいずれかにだけ送信するよ
うにしてもよい。
電気音響変換手段としては、上記した圧電振動子の他、
磁歪振動子を用いてもよい。
磁歪振動子を用いてもよい。
次に、上記した本実施例の超音波探傷装置を用いて被検
材中の欠陥を検出する場合において、被検材中の欠陥が
、この欠陥からの反射波を2つの圧電振動子が受波する
位置に存在するときの、欠陥検出の例を、第4A−E図
によって説明する。
材中の欠陥を検出する場合において、被検材中の欠陥が
、この欠陥からの反射波を2つの圧電振動子が受波する
位置に存在するときの、欠陥検出の例を、第4A−E図
によって説明する。
この例は、超音波探触子と被検材とが相対的に移動して
いる場合の例である。
いる場合の例である。
第4A−E図においては、被検材7は右側から左側に向
かって移動しているとして説明する。
かって移動しているとして説明する。
各図とも、(a)には、圧電振動子の配列を示す。(b
)は、被検材が移動する様子を示し、その結果、欠陥の
位置が変わる状況を示す。(c)は、加算器9の出力信
号を示し、Sは表面エコーを表し、Fは欠陥エコーを表
す。
)は、被検材が移動する様子を示し、その結果、欠陥の
位置が変わる状況を示す。(c)は、加算器9の出力信
号を示し、Sは表面エコーを表し、Fは欠陥エコーを表
す。
第4A図は、被検材7内の欠陥8の位置が、この欠陥8
からの反射波を圧電振動子5bだけが受波する位置にあ
る場合を示す。
からの反射波を圧電振動子5bだけが受波する位置にあ
る場合を示す。
この場合においては、表面エコー(S)の振幅は、圧電
振動子4a、4bと、5a、5bからの位相が異なる信
号の加算となるので、低下するが。
振動子4a、4bと、5a、5bからの位相が異なる信
号の加算となるので、低下するが。
一方、欠陥エコー(F)の振幅は、圧電振動子5bから
の信号だけとなるので低下しない。
の信号だけとなるので低下しない。
第4B図は、被検材7内の欠陥8の位置が、この欠陥8
からの反射波を圧電振動子4bと5bとが受波する位置
にある場合を示す。
からの反射波を圧電振動子4bと5bとが受波する位置
にある場合を示す。
この場合においては、表面エコー(S)と欠陥エコー(
F)との振幅は、それぞれ共に位相の異なる信号の加算
となるので、両者共に低下する。
F)との振幅は、それぞれ共に位相の異なる信号の加算
となるので、両者共に低下する。
第4C図は、被検材7内の欠陥8の位置が、この欠陥8
からの反射波を圧電振動子4aと4bとが受波する位置
にある場合を示す。
からの反射波を圧電振動子4aと4bとが受波する位置
にある場合を示す。
この場合においては1表面エコー(S)の振幅は、位相
の異なる信号の加算となるので低下するが、一方、欠陥
エコー(F)の振幅は、圧電振動子4a、4bからの信
号の和となり、第4A図の場合と逆位相となるが、信号
の振幅は低下しない。
の異なる信号の加算となるので低下するが、一方、欠陥
エコー(F)の振幅は、圧電振動子4a、4bからの信
号の和となり、第4A図の場合と逆位相となるが、信号
の振幅は低下しない。
第4D図の場合は、第4B図の場合と同一であり、また
、第4E図の場合は、第4A図の場合のと同一の出力信
号の振幅が得られる。
、第4E図の場合は、第4A図の場合のと同一の出力信
号の振幅が得られる。
上記したように、加算器9にて加算された表面エコー(
S)の振幅は常に低く抑えられるが、−方、欠陥エコー
(F)は欠陥8の位置によって、受波信号の振幅は低下
せずに検出可能であるので、良好なS/Nにて、欠陥エ
コー(F)の検出ができる。
S)の振幅は常に低く抑えられるが、−方、欠陥エコー
(F)は欠陥8の位置によって、受波信号の振幅は低下
せずに検出可能であるので、良好なS/Nにて、欠陥エ
コー(F)の検出ができる。
次に、上記した本実施例の超音波探傷装置を用いて被検
材中の欠陥を検出する場合において、被検材中の欠陥の
大きさが、4つの圧電振動子がこの欠陥からの反射波を
受波できる大きさであるときの、欠陥検出の例を第5A
−F図によって説明する。
材中の欠陥を検出する場合において、被検材中の欠陥の
大きさが、4つの圧電振動子がこの欠陥からの反射波を
受波できる大きさであるときの、欠陥検出の例を第5A
−F図によって説明する。
この例は、上記の例と同じく、超音波探触子と被検材と
が、相対的に移動している場合の例である。
が、相対的に移動している場合の例である。
第5A−F図においては、被検材7は右側から左側に向
かって移動しているとして説明する。
かって移動しているとして説明する。
各図とも、(a)には、圧電振動子の配列と分極方向と
を示す。(b)は、被検材が移動する様子を示し、その
結果、欠陥8の位置が変わる状況を示す。(C)は、加
算器9の出力信号を示し、Sは表面エコーを表し、Fは
欠陥エコーを表す。
を示す。(b)は、被検材が移動する様子を示し、その
結果、欠陥8の位置が変わる状況を示す。(C)は、加
算器9の出力信号を示し、Sは表面エコーを表し、Fは
欠陥エコーを表す。
第5A図は、被検材7内の欠陥8の位置が、この欠陥8
からの反射波を圧電振動子5bだけが受波できる位置に
ある場合を示す。
からの反射波を圧電振動子5bだけが受波できる位置に
ある場合を示す。
この場合においては、表面エコー(S)の振幅は、圧電
振動子4a、4bと、5a、5bがらの位相が異なる信
号の加算となるので、低下するが、一方、欠陥エコー(
F)の振幅は、圧電振動子5bからの受信信号だけとな
るので低下しない。
振動子4a、4bと、5a、5bがらの位相が異なる信
号の加算となるので、低下するが、一方、欠陥エコー(
F)の振幅は、圧電振動子5bからの受信信号だけとな
るので低下しない。
その結果、下段に示すような加算器の出力信号が得られ
、欠陥8の存在は明確になる。
、欠陥8の存在は明確になる。
第5B図は、被検材7内の欠陥8の位置が、この欠陥8
からの反射波を圧電振動子4bと5bとが受波する位置
にある場合を示す。
からの反射波を圧電振動子4bと5bとが受波する位置
にある場合を示す。
この場合においては1表面エコー(S)と欠陥エコー(
F)との振幅は、それぞれ共に位相の異なる信号の加算
となるので、両者共に低下する。
F)との振幅は、それぞれ共に位相の異なる信号の加算
となるので、両者共に低下する。
第5C図は、被検材7内の欠陥8の位置が、この欠陥8
からの反射波を圧電振動子4a、4b。
からの反射波を圧電振動子4a、4b。
5bとが受波する位置にある場合を示す。
この場合においては、表面エコー(S)の振幅は、位相
の異なる信号の加算となるので低下する。
の異なる信号の加算となるので低下する。
一方、欠陥エコー(F)の振幅は、圧電振動子4a、4
b、5bからの信号の和となり、圧電振動子4aまたは
4bのいずれかの信号と、5bとの信号は相殺され打ち
消しあうが、4aまたは4bのいずれかの信号は、出力
波形として受信器に表れる。
b、5bからの信号の和となり、圧電振動子4aまたは
4bのいずれかの信号と、5bとの信号は相殺され打ち
消しあうが、4aまたは4bのいずれかの信号は、出力
波形として受信器に表れる。
その結果、下段に示すような加算器の出力信号が得られ
、欠陥8の存在は明確になる。
、欠陥8の存在は明確になる。
第5D図の場合は、表面エコー(S)と欠陥エコー(F
)の振幅は、ともに相殺される。
)の振幅は、ともに相殺される。
第5E図の場合は、第5C図の場合と同一の出力信号の
振幅が得られる。
振幅が得られる。
また、第5F図の場合は、第5A図の場合と同一の出力
信号の振幅が得られる。
信号の振幅が得られる。
上記のように、本実施例の超音波探傷装置を用いること
によって、被検材7内の欠陥8の大きさが変わっても、
加算器9から出力される表面エコー(S)の振幅は常に
低く抑えられ、一方、欠陥エコー(F)は一定の場合に
検出できるので、欠陥エコー(F)の識別が容易になり
、クラツド材や異種金属溶接材などの被検材7について
、はく離やボイドの発生などの欠陥検出ができる。
によって、被検材7内の欠陥8の大きさが変わっても、
加算器9から出力される表面エコー(S)の振幅は常に
低く抑えられ、一方、欠陥エコー(F)は一定の場合に
検出できるので、欠陥エコー(F)の識別が容易になり
、クラツド材や異種金属溶接材などの被検材7について
、はく離やボイドの発生などの欠陥検出ができる。
また、被検材7の欠陥8の大きさが小さいものだけを検
出するときは、一対の圧電振動子を用いてもよい。
出するときは、一対の圧電振動子を用いてもよい。
欠陥8が大きいときは、各圧電振動子の間隔を変えるこ
とにより、容易に対応できるという効果がある。
とにより、容易に対応できるという効果がある。
なお、本実施例では、水中にある被検材の探傷を例とし
て説明したが、本実施例の超音波探傷装置は、水中の被
検材の探傷のみならず、くさびを用いた探傷法など各種
の探傷法に使用できる。
て説明したが、本実施例の超音波探傷装置は、水中の被
検材の探傷のみならず、くさびを用いた探傷法など各種
の探傷法に使用できる。
また、本実施例では、受波した信号のうち、被検材表面
からの反射波の信号を打ち消すために、位相反転器11
と加算器12とを用いたが、これらの代わりに、差動増
幅器を用いることもできる。
からの反射波の信号を打ち消すために、位相反転器11
と加算器12とを用いたが、これらの代わりに、差動増
幅器を用いることもできる。
[発明の効果]
本発明は、以上説明したとおり、受波した超音波の信号
を互いに逆位相の電気信号に変換する、例えば位相反転
器と、各電気音響変換手段からの信号を加算する加算器
を設ける構造により、被検材表面から反射された表面エ
コーの振幅は常に低下される一方、欠陥から反射された
欠陥エコーの振幅は相殺されない信号として検出できる
ので、欠陥エコーのS/Nが改善さる。
を互いに逆位相の電気信号に変換する、例えば位相反転
器と、各電気音響変換手段からの信号を加算する加算器
を設ける構造により、被検材表面から反射された表面エ
コーの振幅は常に低下される一方、欠陥から反射された
欠陥エコーの振幅は相殺されない信号として検出できる
ので、欠陥エコーのS/Nが改善さる。
その結果、クラツド材や異種金属溶接材などの被検材に
ついて、はく離やボイドの発生などの欠陥検出に対し容
易に高性能な検査が可能となり、特に、表面近傍の欠陥
検出に優れた効果がある。
ついて、はく離やボイドの発生などの欠陥検出に対し容
易に高性能な検査が可能となり、特に、表面近傍の欠陥
検出に優れた効果がある。
第1図は実施例の超音波探傷装置を用いて被検材を超音
波探傷するときの様子を上から見た説明図、第2図は実
施例の超音波探傷装置を用いて被検材を超音波探傷する
ときの様子を横から見た説明図、第3図は超音波の波形
、第4図は欠陥検出の例を示す説明図、第5図は欠陥検
出の例を示す説明図、第6図は従来技術を示す説明図、
第7図は1つのパルス信号を圧電振動子に与えたときに
発生する超音波の実際の波形である。 1・送信器、2a、2b 信号切換器、3 超音波探
触子、4 a 、 4 b 、 5 a 、 5 b−
圧電振動子、7・被検材、8・・欠陥、9・・加算器、
10受信器、11・・位相反転器、12・・位相補正器
。 出願人 株式会社 トキメック 住友金属工業株式会社
波探傷するときの様子を上から見た説明図、第2図は実
施例の超音波探傷装置を用いて被検材を超音波探傷する
ときの様子を横から見た説明図、第3図は超音波の波形
、第4図は欠陥検出の例を示す説明図、第5図は欠陥検
出の例を示す説明図、第6図は従来技術を示す説明図、
第7図は1つのパルス信号を圧電振動子に与えたときに
発生する超音波の実際の波形である。 1・送信器、2a、2b 信号切換器、3 超音波探
触子、4 a 、 4 b 、 5 a 、 5 b−
圧電振動子、7・被検材、8・・欠陥、9・・加算器、
10受信器、11・・位相反転器、12・・位相補正器
。 出願人 株式会社 トキメック 住友金属工業株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、電気音響変換手段を用いて、超音波を被検材へ送波
し、被検材で反射される超音波を受波し、欠陥からの反
射波を検出することによって、被検材中の欠陥の有無を
調べる超音波探傷法において、 少なくとも一対の電気音響変換手段から被検材中へ超音
波を送波し、 上記被検材の表面からの複数の反射波を受波し、これら
の受波信号の位相を変えることにより、表面からの受波
信号を打ち消すとともに、欠陥からの反射波の有無を検
出し、 被検材中の欠陥の有無を調べることを特徴とする超音波
探傷法。 2、上記少なくとも一対の電気音響変換手段から被検材
中へ超音波を送波する際には、一対の電気音響変換手段
から、被検材中へ超音波を送波することを特徴とする請
求項1記載の超音波探傷法。 3、超音波を送波・受波し、被検材中の欠陥を検出する
超音波探傷装置において、 偶数個の電気音響変換手段と、 上記電気音響変換手段が受波する被検材の表面からの反
射波の受波信号の位相を変え、この受波信号を打ち消し
、欠陥からの反射波の有無を検出する手段と、 を備えて構成されることを特徴とする超音波探傷装置。 4、超音波を送波するためのパルス信号を送信する送信
手段と、 上記送信手段からのパルス信号に従って超音波を被検材
に送波し、被検材から反射される超音波を受波する少な
くとも一対の電気音響変換手段と、 上記一対の電気音響変換手段のいずれか一方からの受波
信号の位相を、他の受波信号の位相に対し、逆位相とす
る位相反転手段と、 上記位相反転手段によって位相が反転された受波信号と
、他の受波信号とを加算し、その結果を出力する加算手
段と、 を備えて構成されることを特徴とする超音波探傷装置。 5、超音波を送波するためのパルス信号を送信する送信
手段と、 上記送信手段からのパルス信号に従って超音波を被検材
に送波し、被検材から反射される超音波を受波する少な
くとも一対の電気音響変換手段と、 上記複数の電気音響変換手段から送信される電気信号の
差に比例した出力を取り出す差動増幅手段と、 を備えて構成されることを特徴とする超音波探傷装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2332754A JPH04198854A (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 超音波探傷方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2332754A JPH04198854A (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 超音波探傷方法および装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04198854A true JPH04198854A (ja) | 1992-07-20 |
Family
ID=18258477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2332754A Pending JPH04198854A (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 超音波探傷方法および装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04198854A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011128055A (ja) * | 2009-12-18 | 2011-06-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 金属部材の欠陥検査方法及び欠陥検査装置 |
-
1990
- 1990-11-29 JP JP2332754A patent/JPH04198854A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011128055A (ja) * | 2009-12-18 | 2011-06-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 金属部材の欠陥検査方法及び欠陥検査装置 |
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