JPH05142210A - 超音波探傷装置 - Google Patents
超音波探傷装置Info
- Publication number
- JPH05142210A JPH05142210A JP3329950A JP32995091A JPH05142210A JP H05142210 A JPH05142210 A JP H05142210A JP 3329950 A JP3329950 A JP 3329950A JP 32995091 A JP32995091 A JP 32995091A JP H05142210 A JPH05142210 A JP H05142210A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- circuit
- ultrasonic
- capacitor
- resonance
- Prior art date
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- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属組織等による超音波減衰が大きく、また
林状エコーが発生する被験材に対しても、高いＳ／Ｎ比
のもとで微小な欠陥からの反射波を検知することができ
る超音波探傷装置を提供する。 【構成】 帯域幅を変えずに中心周波数を変えることが
できる周波数選択手段を用いて周波数を選択する。
林状エコーが発生する被験材に対しても、高いＳ／Ｎ比
のもとで微小な欠陥からの反射波を検知することができ
る超音波探傷装置を提供する。 【構成】 帯域幅を変えずに中心周波数を変えることが
できる周波数選択手段を用いて周波数を選択する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、材料中に内在する微小
欠陥からの超音波反射エコーを、金属組織等からの反射
エコーと分離して高いＳ／Ｎ比で検査する超音波探傷装
置の受信増幅回路に関する。
欠陥からの超音波反射エコーを、金属組織等からの反射
エコーと分離して高いＳ／Ｎ比で検査する超音波探傷装
置の受信増幅回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波の発信及び受信を行うセンサを用
いて超音波を発信し、鋼管等の被検査材に入射させ、そ
の反射エコーを受信することにより該被検査材の表面欠
陥及び内部欠陥を検出する超音波探傷方法は、一般的探
傷方法として広く用いられている。
いて超音波を発信し、鋼管等の被検査材に入射させ、そ
の反射エコーを受信することにより該被検査材の表面欠
陥及び内部欠陥を検出する超音波探傷方法は、一般的探
傷方法として広く用いられている。
【０００３】普通の超音波探傷方法では、高温耐食性を
高めるために高温熱処理を施したオーステナイト系ステ
ンレス材等の結晶粒が粗大である被検査材において、該
被検査材に入射する超音波が結晶粒界にて散乱され、大
きく減衰されるため欠陥の検出が困難となる問題があ
る。
高めるために高温熱処理を施したオーステナイト系ステ
ンレス材等の結晶粒が粗大である被検査材において、該
被検査材に入射する超音波が結晶粒界にて散乱され、大
きく減衰されるため欠陥の検出が困難となる問題があ
る。
【０００４】物体中における超音波の音圧Ｐの減衰は一
般的に下式にて表わされる。 Ｐ＝Ｐ0 exp （−２αｘ） …………………… （１） ここにおいて Ｐ0 ：発信源の音圧 α ：減衰定数 ｘ ：音波の伝播距離 上式に示す如く、超音波はｘ又はαの増加に対して指数
関数的に減衰する。また、前記減衰定数αは超音波の周
波数の４乗に比例することが知られている。これは超音
波の周波数が低いほど減衰が少ないことを意味する。し
たがって、普通の超音波探傷法においては、減衰の度合
いが大きい被検査材に対しては低周波の超音波により探
傷を行っている。
般的に下式にて表わされる。 Ｐ＝Ｐ0 exp （−２αｘ） …………………… （１） ここにおいて Ｐ0 ：発信源の音圧 α ：減衰定数 ｘ ：音波の伝播距離 上式に示す如く、超音波はｘ又はαの増加に対して指数
関数的に減衰する。また、前記減衰定数αは超音波の周
波数の４乗に比例することが知られている。これは超音
波の周波数が低いほど減衰が少ないことを意味する。し
たがって、普通の超音波探傷法においては、減衰の度合
いが大きい被検査材に対しては低周波の超音波により探
傷を行っている。
【０００５】超音波探傷において、欠陥を検出した場合
の音圧ＰF は下式にて表わされる。 ＰF ＝（Ｓ／λｘ）ＰO exp （−２αｘ）……… （２） ここにおいて Ｓ：欠陥の面積 λ：超音波の波長 これは、欠陥からの反射波の音圧は超音波の波長が短い
ほど大きく、また音圧は（Ｓ／λ）に比例するので欠陥
の面積Ｓが小さいときには波長λを短くしなければなら
ないことを意味する。
の音圧ＰF は下式にて表わされる。 ＰF ＝（Ｓ／λｘ）ＰO exp （−２αｘ）……… （２） ここにおいて Ｓ：欠陥の面積 λ：超音波の波長 これは、欠陥からの反射波の音圧は超音波の波長が短い
ほど大きく、また音圧は（Ｓ／λ）に比例するので欠陥
の面積Ｓが小さいときには波長λを短くしなければなら
ないことを意味する。
【０００６】金属組織による減衰が大きい被検査材に対
しては、低周波の超音波を使用すると、欠陥からの反射
波の音圧が小さく、特に欠陥の面積が小さいときには欠
陥を検出することができないという問題点がある。
しては、低周波の超音波を使用すると、欠陥からの反射
波の音圧が小さく、特に欠陥の面積が小さいときには欠
陥を検出することができないという問題点がある。
【０００７】超音波の周波数を単純に高くし、受信器の
増幅率を大きくするだけでは、この問題点を回避するこ
とができない。その理由は次のとおりである。
増幅率を大きくするだけでは、この問題点を回避するこ
とができない。その理由は次のとおりである。
【０００８】材料中に超音波パルスを入射させると、材
料中の欠陥からの反射波の外に、金属組織から反射波が
ノイズとして受信される。この金属組織からの反射波は
林状エコーと呼ばれ、これが超音波受信器の実質的Ｓ／
Ｎ比を低下させるからである。
料中の欠陥からの反射波の外に、金属組織から反射波が
ノイズとして受信される。この金属組織からの反射波は
林状エコーと呼ばれ、これが超音波受信器の実質的Ｓ／
Ｎ比を低下させるからである。
【０００９】従来技術による超音波探傷装置として、こ
のような材料を高いＳ／Ｎ比で効率よく探傷するために
周波数選択機構を備えるものがある。これは次の原理に
基づいてＳ／Ｎ比を向上させている。
のような材料を高いＳ／Ｎ比で効率よく探傷するために
周波数選択機構を備えるものがある。これは次の原理に
基づいてＳ／Ｎ比を向上させている。
【００１０】材料中に超音波パルスを入射させた時の欠
陥からの反射波および林状エコーは、欠陥や組織の形
状、大きさ、方向などにより、それぞれ異なった周波数
成分を持つ。したがって、この周波数成分の微妙な差に
応じて、周波数を選択することによりＳ／Ｎ比を向上す
ることができる。
陥からの反射波および林状エコーは、欠陥や組織の形
状、大きさ、方向などにより、それぞれ異なった周波数
成分を持つ。したがって、この周波数成分の微妙な差に
応じて、周波数を選択することによりＳ／Ｎ比を向上す
ることができる。
【００１１】図１は従来技術によるこのような型の超音
波探傷装置に使用されるいる周波数選択機構の中の増幅
回路の一例である。トランジスタ１のエミッタ端子に接
続されたエミッタ抵抗２によって増幅率を決定し、コレ
クタ端子に接続された共振回路で共振周波数とＱ値を決
定する。共振回路はコイル３とコンデンサとダンピング
抵抗５の並列回路であり、コイル３とコンデンサ４によ
り共振周波数を定め、ダンピング抵抗５によりＱ値を定
める。これらの回路素子の定数を変えることにより周波
数を選択する。
波探傷装置に使用されるいる周波数選択機構の中の増幅
回路の一例である。トランジスタ１のエミッタ端子に接
続されたエミッタ抵抗２によって増幅率を決定し、コレ
クタ端子に接続された共振回路で共振周波数とＱ値を決
定する。共振回路はコイル３とコンデンサとダンピング
抵抗５の並列回路であり、コイル３とコンデンサ４によ
り共振周波数を定め、ダンピング抵抗５によりＱ値を定
める。これらの回路素子の定数を変えることにより周波
数を選択する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】図１の増幅回路の場
合、帯域幅ＢＷは次式で与えられる。 ＢＷ＝ｆ0 ／Ｑ ……………………………… （３） Ｑ値は一定であるので、中心周波数ｆ0 が変化すると、
帯域幅ＢＷは中心周波数に比例して広くなる。図２は図
１の増幅回路の増幅度Ｇの周波数特性を中心周波数ｆ0
をパラメータとして表わしたグラフである。
合、帯域幅ＢＷは次式で与えられる。 ＢＷ＝ｆ0 ／Ｑ ……………………………… （３） Ｑ値は一定であるので、中心周波数ｆ0 が変化すると、
帯域幅ＢＷは中心周波数に比例して広くなる。図２は図
１の増幅回路の増幅度Ｇの周波数特性を中心周波数ｆ0
をパラメータとして表わしたグラフである。
【００１３】このような増幅回路を高い周波数で使用す
る場合、微妙な周波数の調整をしても高周波では帯域幅
ＢＷが広がっているので、思うような特性を得ることが
できないという問題点がある。
る場合、微妙な周波数の調整をしても高周波では帯域幅
ＢＷが広がっているので、思うような特性を得ることが
できないという問題点がある。
【００１４】この問題点を回避するために、希望する特
性の共振回路を多数準備し、切り換え使用することも考
えられるが、回路が大規模、複雑になり信頼性およびコ
ストの点で不利となる。
性の共振回路を多数準備し、切り換え使用することも考
えられるが、回路が大規模、複雑になり信頼性およびコ
ストの点で不利となる。
【００１５】本発明は、金属組織等による超音波の減衰
があり、また林状エコーが発生する被検査材料に対して
も、微小欠陥からの反射波を高いＳ／Ｎ比の下で検出す
ることができる超音波探傷装置を提供することを課題と
する。
があり、また林状エコーが発生する被検査材料に対して
も、微小欠陥からの反射波を高いＳ／Ｎ比の下で検出す
ることができる超音波探傷装置を提供することを課題と
する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題は、被検査材に
超音波を送信する超音波送信手段と、被検査材の中で発
生する反射超音波を検出する超音波受信手段と、超音波
受信手段で受信された信号の中から所定の周波数領域の
信号を選択する周波数選択機構を備え、周波数選択機構
を通過した信号に基づいて深傷を行う超音波探傷装置に
おいて、上記周波数選択機構が帯域幅を変えずに中心周
波数を変えることができるフィルタ回路又は同調増幅回
路であることを特徴とする超音波探傷装置によって解決
された。
超音波を送信する超音波送信手段と、被検査材の中で発
生する反射超音波を検出する超音波受信手段と、超音波
受信手段で受信された信号の中から所定の周波数領域の
信号を選択する周波数選択機構を備え、周波数選択機構
を通過した信号に基づいて深傷を行う超音波探傷装置に
おいて、上記周波数選択機構が帯域幅を変えずに中心周
波数を変えることができるフィルタ回路又は同調増幅回
路であることを特徴とする超音波探傷装置によって解決
された。
【００１７】
【作 用】中心周波数ｆo を高くしても帯域幅ＢＷが広
がらないので、高い周波数領域においても微妙な周波数
調整を行うことができる。
がらないので、高い周波数領域においても微妙な周波数
調整を行うことができる。
【００１８】
【実施例】図３は本発明の一実施例における周波数選択
手段の中で使用されている同調増幅回路の回路図であ
る。トランジスタ６のエミッタ端子に接続されたエミッ
タ抵抗７によって増幅率を決定し、コレクタ端子に接続
された共振回路で共振周波数とＱ値を決定する。共振回
路はコイル８と固定抵抗９の直列回路とコンデンサ１０
の並列回路から成り、コイル８とコンデンサ１０により
共振周波数を決定する。
手段の中で使用されている同調増幅回路の回路図であ
る。トランジスタ６のエミッタ端子に接続されたエミッ
タ抵抗７によって増幅率を決定し、コレクタ端子に接続
された共振回路で共振周波数とＱ値を決定する。共振回
路はコイル８と固定抵抗９の直列回路とコンデンサ１０
の並列回路から成り、コイル８とコンデンサ１０により
共振周波数を決定する。
【００１９】この回路のＱ値は次式で表わされる。 Ｑ＝ＷO Ｌ／Ｒ ……………………………… （４） ここにおいて Ｌ：コイルのインダクタンス Ｒ：固定抵抗のレジスタンス ＷO ：中心角周波数 通過帯域幅ＢＷは次式で表わされる。 ＢＷ＝ｆo ／Ｑ＝Ｒ／２πＬ …………………… （５） 上式から分かるように、通過帯域幅ＢＷは中心周波数ｆ
o と無関係である。すなわち、どのような周波数であっ
ても、通過帯域幅は一定である。
o と無関係である。すなわち、どのような周波数であっ
ても、通過帯域幅は一定である。
【００２０】この回路でコンデンサを可変コンデンサに
すると、帯域幅が一定のまま中心周波数を連続的に変え
ることができ、いくつかのコンデンサの組合わせをスイ
ッチで切り換えると、段階的にかえることができる。こ
のような増幅回路を超音波探傷装置の周波数選択手段に
採用すると、どの周波数でも微妙な周波数調整を行うこ
とが出来る。
すると、帯域幅が一定のまま中心周波数を連続的に変え
ることができ、いくつかのコンデンサの組合わせをスイ
ッチで切り換えると、段階的にかえることができる。こ
のような増幅回路を超音波探傷装置の周波数選択手段に
採用すると、どの周波数でも微妙な周波数調整を行うこ
とが出来る。
【００２１】図４は図３の回路の増幅度Ｇの周波数特性
を、中心周波数ｆ0をパラメータとして表したグラフで
ある。
を、中心周波数ｆ0をパラメータとして表したグラフで
ある。
【００２２】図５は図３の回路を改良した回路である。
図３の回路では利得Ｇが中心周波数ｆ0 に従って変化す
るので不便な場合がある。この回路においては、コンデ
ンサ１０の変化と同時にエミッタ抵抗７も変化させて、
増幅度が一定になるように制御している。
図３の回路では利得Ｇが中心周波数ｆ0 に従って変化す
るので不便な場合がある。この回路においては、コンデ
ンサ１０の変化と同時にエミッタ抵抗７も変化させて、
増幅度が一定になるように制御している。
【００２３】図６は図５の回路の増幅度Ｇの周波数特性
を、中心周波数ｆ0をパラメータとして表わしたグラフ
である。
を、中心周波数ｆ0をパラメータとして表わしたグラフ
である。
【００２４】
【発明の効果】i) 非常に簡単な回路構成で使いやすい
特性の周波数選択機構を構成するこが出来る。 ii) 高い周波数まで微妙な周波数調整が出来るので、組
織が粗い材料の微小な欠陥を高いＳ／Ｎ比で探傷するこ
とができる。
特性の周波数選択機構を構成するこが出来る。 ii) 高い周波数まで微妙な周波数調整が出来るので、組
織が粗い材料の微小な欠陥を高いＳ／Ｎ比で探傷するこ
とができる。
【図１】従来技術によるこのような型の超音波探傷装置
に使用されている周波数選択機構の中の増幅回路の一例
である。
に使用されている周波数選択機構の中の増幅回路の一例
である。
【図２】図１の増幅回路の増幅度の周波数特性を中心周
波数ｆo をパラメータとして表わしたグラフである。
波数ｆo をパラメータとして表わしたグラフである。
【図３】本発明の一実施例における周波数選択手段の中
で使用されている同調増幅回路の回路図である。
で使用されている同調増幅回路の回路図である。
【図４】図３の回路の増幅度の周波数特性を、中心周波
数をパラメータとして表わしたグラフである。
数をパラメータとして表わしたグラフである。
【図５】図３の回路を改良した回路の回路図である。
【図６】図５の回路の増幅度の周波数特性を、中心周波
数をパラメータとして表したグラフである。
数をパラメータとして表したグラフである。
６ トランジスタ ７ エミッタ抵抗 ８ コイル ９ 固定抵抗 １０ コンデンサ
Claims (2)
- 【請求項１】 被検査材に超音波を送信する超音波送信
手段と、被検査材の中で発生した反射超音波を検出する
超音波受信手段と、超音波受信手段で受信された信号の
中から所定の周波数領域の信号を選択する周波数選択機
構を備え、周波数選択機構を通過した信号に基づいて探
傷を行う超音波探傷装置において、上記周波数選択機構
が帯域幅を変えずに中心周波数を変えることができるフ
ィルタ回路又は同調増幅回路であることを特徴とする超
音波探傷装置。 - 【請求項２】 上記周波数選択機構がコイルと抵抗の直
列回路にコンデンサーが並列に接続された共振回路をタ
ンク回路とするトランジスタ増幅回路であることを特徴
とする請求項１記載の超音波探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3329950A JP2594195B2 (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3329950A JP2594195B2 (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 超音波探傷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05142210A true JPH05142210A (ja) | 1993-06-08 |
| JP2594195B2 JP2594195B2 (ja) | 1997-03-26 |
Family
ID=18227077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3329950A Expired - Fee Related JP2594195B2 (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 超音波探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2594195B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01250226A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-05 | Toshiba Corp | 超音波診断装置 |
| JPH03176039A (ja) * | 1989-09-08 | 1991-07-31 | Fuji Electric Co Ltd | 超音波診断装置の超音波探触子 |
| JPH03179255A (ja) * | 1989-11-16 | 1991-08-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超音波センサ |
-
1991
- 1991-11-19 JP JP3329950A patent/JP2594195B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01250226A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-05 | Toshiba Corp | 超音波診断装置 |
| JPH03176039A (ja) * | 1989-09-08 | 1991-07-31 | Fuji Electric Co Ltd | 超音波診断装置の超音波探触子 |
| JPH03179255A (ja) * | 1989-11-16 | 1991-08-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超音波センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2594195B2 (ja) | 1997-03-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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