JPH06138106A - 超音波探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波探触子４，３８を用いて欠陥を探傷す
る場合に、表示器２６に表示されるエコーの感度と時間
軸とを自動的に校正する。 【構成】 互いに異なる時間帯に分割する複数のゲート
からなるマルチゲート回路３０を設け、エコー比較選択
部３２で超音波探触子を標準試験片１９に当接した状態
で走査（移動）させる過程で各ゲートから出力される最
大エコー及び経過時間を検出し、遅延時間算出部３３で
最大エコーの経過時間から楔内（シュー）遅延時間Δｔ
を算出し、時間軸自動校正部２９で楔内（シュー）遅延
時間に基づいて時間軸の零点調整を行う。屈折角算出部
３６で、最大エコーの経過時間ｔmからビーム路程を求
め、このビーム路程及び標準試験片の形状から屈折角θ
を算出する。さらに、感度自動校正部２５で最大エコー
のエコー高さが規定エコー高さに一致するように受信信
号ｂの感度調整を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波探触子を用いて
鋼板等の被試験体に対して超音波を入射して欠陥等に起
因して発生する反射波（エコー）を検出する超音波探傷
装置に係わり、特に、表示器に表示されるエコー波形の
時間軸校正及び感度校正を自動的に実施する超音波探傷
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼板等の被測定体内に存在する欠陥を検
出する携帯型の超音波探傷装置は例えば図１０に示すよ
うに構成されている。

【０００３】超音波探傷装置１に信号ケーブル２を介し
て被測定体３に当接される超音波探触子４が接続されて
いる。周知のように、超音波探触子４には垂直探触子と
斜角探触子とがあるが、斜角探触子を用いた場合を説明
する。

【０００４】超音波探触子４内においては、超音波の送
信と受信とを行う１枚の振動子５が楔６を介して被測定
体３の取付面３ａに対して傾斜する方向に配置されてい
る。この振動子５の両側に取付けられた電極７ａ，７ｂ
がコネクタ８ａおよび信号ケーブル２を介して超音波探
傷装置１のコネクタ８ｂに接続される。

【０００５】超音波探傷装置１内の送信回路９から信号
ケーブル２を介してパルス信号を振動子５の両端に取付
けられた電極７ａ，７ｂ間に印加すると、振動子５から
超音波１０が被測定体３の取付面３ａに対して入射角ｉ
で入射する。この超音波１０は取付面３ａにおいて屈折
角θで屈折されて、被測定体３の内部へ斜め方向に送出
される。

【０００６】被測定体３内を斜め方向に伝播される超音
波１０は例えば被測定体３の反対面（底面）で反射され
る。ここで、被測定体３の内部に欠陥１１が存在する
と、この欠陥１１で超音波１０が反射されるので、反射
された超音波１０は振動子５に入射する。振動子５に入
射した欠陥１１に起因する反射波（エコー）は電気信号
に変換されて受信信号として信号ケーブル２を介して超
音波探傷装置１の受信回路１２で受信される。

【０００７】受信回路１２は受信信号を検波して増幅
し、表示器１３へ送出する。受信回路１２にて検波され
た受信信号には楔６に対する入射面で反射された反射波
に起因する送信パルスＴと前記欠陥１１に起因する欠陥
エコーＦとが含まれる。表示器１３はこの送信パルスＴ
と欠陥エコーＦとを表示する。

【０００８】超音波１０が振動子５から送出されてから
欠陥１１にて反射されて再度振動子５に入射するまでに
要する経過時間が求まると、超音波１０の被測定体３内
の伝播速度（音速）および超音波１０の伝播方向は既知
であるので、欠陥位置（深さ）Ｘが特定される。また、
欠陥エコーＦの波形高（エコー高さ）より欠陥規模もあ
る程度推定される。

【０００９】表示器１３に表示された欠陥エコーＦから
欠陥位置（Ｘ）及び欠陥規模を定量的に把握するために
は、表示器１３に表示された欠陥エコーＦを含む受信信
号の深さＸ方向を示す時間軸と欠陥規模を示す縦軸（感
度）を事前に校正しておく必要がある。また、斜角探傷
を用いる場合においては、超音波の伝播方向を示す屈折
角θも事前に求めておく必要がある。

【００１０】超音波探傷装置１の操作パネル１４におけ
る表示器１３の周囲には、図１１に示すように、深さＸ
方向の測定範囲を設定する測定範囲切換スイッチ１５，
超音波１０の伝搬速度を設定する音速設定つまみ１６，
時間軸（横軸）の零点位置を設定するパルス位置設定つ
まみ１７，縦軸（感度）を設定する３個の感度調節つま
み１８等が配設されていてる。そして、これらのスイッ
チ及び各つまみを用いて時間軸及び縦軸の校正を行う。

【００１１】具体的には、試験員が例えば図３や図４に
示すＪＩＳ Ｚ２３４５に記載されたＳＴＢ−Ａ１又は
ＳＴＢ−Ａ２等の標準試験片１９，４１や既知の試験片
を使用して、図１２に示すように、２個以上のエコーを
表示器１３に表示し、これらのエコーを観察しながら、
音速設定つまみ１６やパルス位置設定つまみ１７，感度
調節つまみ１８等で調整する。

【００１２】例えば図１２に示す垂直探傷手法の場合
は、片手で超音波探触子４を標準試験片１９の指定され
た取付面に固定し、もう一方の手で前述した各つまみ１
６，１７，１８や切換スイッチ１５を調整する。

【００１３】さらに、鋼板や鋼管の溶接部の探傷によく
用いられる斜角探傷手法の場合は、使用する図１０に示
す斜角探触子の入射点や超音波の屈折角等の測定も必要
となる。この場合も上述した垂直探傷手法の場合と同様
に、斜角探触子を標準試験片１９の取付面に当接した状
態で、斜角探触子を取付面上で走査（移動）させて、そ
の移動過程で基準欠陥からの反射エコーが最大になる斜
角探触子の位置を表示器１３の画面上から求め、目視で
確認した後、その斜角探触子の入射点と屈折角θを、標
準試験片と探触子との幾何学的相対位置より求める。ま
た欠陥規模を把握するための感度校正の場合も、前述と
同様に探触子を移動させながら前述した感度調節つまみ
１８を操作する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た調整作業を行う必要がある超音波探傷装置において
も、まだ解消すべき次のような課題があった。

【００１５】超音波探傷の測定結果に大きな影響を及ぼ
す要因である時間軸（測定範囲）の校正，屈折角θや入
射点の測定，探傷感度の校正等はいずれも片方の手で探
触子を走査（移動）し、もう一方の手で、各つまみ，切
換スイッチを調整するという複雑で難易度の高い作業で
あるので、この作業に熟練した試験員しか実施できな
い。また、試験員はそのままの姿勢で読取った目視結果
に基づいて処理される。これらの不都合点を具体的に記
述すると下記のようになる。

【００１６】(1) 探触子と標準試験片との間には、多
くの場合、音響伝達媒体として油が介在されているため
に、滑りやすく、探触子の固定状態を維持するのに熟練
を要する。

【００１７】(2) 表示器前面の保護板とブラウン管と
の間に隙間が存在するので、表示器１３に表示された測
定結果を目視で確認した場合、視野による誤差が生じ易
い。さらに、接触子の入射点の目盛と標準試験片の刻印
目盛との斜視による誤差等が生じ易い。 (3) 両手を使用して調整するために、試験員の注意力
が分散され、測定精度にバラツキが生じる懸念がある。

【００１８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、探触子を標準試験片の取付面上を移動させ
た時に探触子から順次得られる受信信号に含まれるエコ
ーのうちの最大エコー及びその経過時間を検出すること
によって、表示器の時間軸及び感度を自動的に校正で
き、試験員の技量に起因する調整操作の不正確さや屈折
角等の測定誤差を除去でき、たとえこの装置の取扱いに
不慣れな試験員であっても、常に一定水準以上の校正精
度が得られ、かつ校正作業能率を大幅に向上できる超音
波探傷装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に本発明は、超音波探触子に一定周期でパルス信号を送
出して被試験体内に超音波を入射させ、欠陥に起因する
反射波に対応する超音波探触子の出力を受信して、受信
信号に含まれるエコーを表示器に表示する超音波探傷装
置において、

【００２０】受信信号を互いに異なる時間帯に分割する
複数のゲートからなるマルチゲート回路と、超音波探触
子を標準試験片に当接した状態で超音波探触子と標準試
験片との相対位置を変化させる過程でマルチゲート回路
の各ゲートから出力される各エコーのうちの最大エコー
におけるエコー高さ及びパルス信号送出時刻からの経過
時間を検出するエコー比較選択部と、エコー比較選択部
で検出された最大エコーの経過時間から楔内の伝搬時間
も含んだ楔内（シュー）遅延時間を算出する遅延時間算
出部と、遅延時間算出部で算出された楔内（シュー）遅
延時間で表示器における時間軸の零点調整を行う時間軸
自動校正部と、エコー比較選択部で検出された最大エコ
ーの経過時間からビーム路程（伝播距離）を求め、ビー
ム路程及び標準試験片の形状から超音波の屈折角を算出
する屈折角算出部と、エコー比較選択部で検出された最
大エコーのエコー高さが規定エコー高さに一致するよう
に受信信号の感度調整を行う感度自動校正部とを備えた
ものである。

【００２１】

【作用】先ず、このように構成された超音波探傷装置に
おいて時間軸及び感度が自動校正できる動作原理を説明
する。

【００２２】例えばＪＩＳ規格に定められている標準試
験片には規定形状の円弧部，円形孔が形成されている。
したがって、超音波探触子を標準試験片の取付面に当接
した状態で一定周期でパルス信号を印加すると、超音波
探触子から円弧部，円形孔等にて反射された超音波に起
因して受信信号としてエコーが現れ、表示器に表示され
る。

【００２３】そして、超音波探触子を標準試験片の取付
面に当接した状態で、超音波探触子と標準試験片との相
対位置を変化させると、前記各形状における超音波が当
接する位置が順次移動していく。同時に、探触子の振動
子から超音波が標準試験片内に入射してから反射されて
再度振動子へ入射するまでの経過時間が変化する。その
結果、受信信号として現れる各エコーのエコー高さと該
当エコーが現れる時間、すなわち経過時間が順次変化し
ていく。

【００２４】前記各形状に対して超音波が直角に当接し
た場合には最大エコーを示す。標準試験片に形成された
円形孔（標準疵）の寸法は既知であるので、その最大エ
コーのエコー高さを既知寸法の円形孔に対応する規定エ
コー高さに自動校正できる。また、その時点における標
準試験片内の超音波当接位置と探触子の位置との位置関
係が一義的に定まるので、標準試験片内における超音波
のビーム路程が定まる。標準試験片内における超音波の
速度は材質や伝搬モードで一定値に定まるので、超音波
が探触子内の振動子から出力されて実際に標準試験片に
達する間での時間、すなわち楔内（シュー）遅延時間を
算出することが可能である。この楔内（シュー）遅延時
間が求まると受信信号における時間軸の零点調整が可能
となる。

【００２５】さらに、標準試験片ＳＴＢ−Ａ１又はＳＴ
Ｂ−Ａ３の屈折角測定位置に探触子を当接し、標準試験
片の所定位置を走査した時の最大エコーの標準試験片内
の円形孔と探触子の位置との位置関係が一義的に定まる
ので、屈折角θも自動的に定まる。なお、最大エコーを
検出する手法として受信信号が通過する時間帯が互いに
異なる値に設定された複数のゲートからなるマルチゲー
ト回路を用いている。

【００２６】このように、超音波探触子を標準試験片に
接触させた状態で標準試験片上を走査することによっ
て、最大エコーとその時のパルス信号送出時刻からの経
過時間を検出し、これによって、時間軸及び感度が自動
校正でき、さらに屈折角θが算出できる。

【００２７】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。

【００２８】図１は実施例の超音波探傷装置の概略構成
を示すブロック図である。図１０に示す従来の超音波探
傷装置と同一部分には同一符号が付してある。したがっ
て、重複する部分の詳細説明は省略されている。なお、
実施例装置においては図１０の従来装置と同様に斜角探
傷法に適用した場合について説明する。

【００２９】同期発生回路２０から出力されるトリガ信
号ｃに同期して、パルス発生回路２１にて発生された一
定周期を有したパルス信号は送信回路２２で増幅され
る。送信回路２２で増幅されたパルス信号ａは信号ケー
ブルを介して超音波探触子４へ入力される。この超音波
探触子４は図１０に示した従来の超音波探触子と同一構
成である。すなわち、パルス信号ａが振動子５の電極７
ａ，７ｂに印加されると、所定の振動周波数を有する超
音波１０が被試験体３内へ入射される。

【００３０】超音波１０は被試験体３の底面で反射され
ると共に、欠陥１１が存在すると、この欠陥１１にて反
射されて、再度振動子５へ入射され、電気信号に変換さ
れて、受信回路２３へ入力される。この受信回路２３は
超音波探触子４の出力信号を直流検波（包絡線検波）し
て、受信信号ｂとして次の増幅回路２４へ送出する。増
幅回路２４は受信信号ｂを感度自動校正部２５によって
指定された増幅率α1で増幅して、例えばブラウン管等
の表示器２６のＹ軸（縦軸）端子に印加する。

【００３１】同期発生回路２０から出力されるトリガ信
号ｃは鋸歯状波信号発生回路２７へ入力される。鋸歯状
波信号発生回路２７はトリガ信号入力に同期する鋸歯状
波信号を出力する。鋸歯状波信号発生回路２７から出力
された鋸歯状波信号は次の時間軸増幅回路２８で増幅さ
れた後、時間軸遅延回路２９で零点位置が調整されたの
ち、表示器２６の時間軸（Ｘ軸）端子へ印加される。し
たがって、表示器２６には受信信号ｂに含まれるエコー
が表示される。

【００３２】増幅回路２４から出力された受信信号ｂは
マルチゲート回路３０へ入力される。マルチゲート回路
３０は、例えば図２に示すように、受信信号ｂをクロッ
ク信号発生回路３０ｃから入力されるクロック信号によ
って順番に１番からｎ番までの各出力端子に分配してい
くマルチプレクサ回路３０ａと、１番からｎ番までの各
出力端子に接続されたｎ個のピークホールド回路３０ｂ
とで構成されている。

【００３３】クロック信号発生回路３０ｃには図１に示
す例えばコンピュータからなる制御部３１からゲート幅
ｔw とトリガ信号ｃの入力時刻からの遅延時間を示す起
点時間ｔs が入力される。したがって、入力された受信
信号ｂは、起点時間ｔs 経過した時点からゲート幅ｔw
づつずれた時間に分割されて１番からｎ番の各端子を介
して各ピークホールド回路３０ｂへ分散されて入力され
る。すなわち、マルチプレクサ回路３０ａと各ピークホ
ールド回路３０ｂとでｎ個のゲートを構成する。

【００３４】ピークホールド回路３０ｂにピークホール
ドされたエコーのトリガ信号ｃ、すなわち超音波探触子
４に印加されるパルス信号の発生時刻からの経過時間ｔ
が１番からｎ番までのゲート番号Ｎから特定できる。 ｔ＝ｔs ＋Ｎ・ｔW

【００３５】各ピークホールド回路３０ｂに保持された
各エコーのピーク値、すなわち各エコー高さは次の比較
選択部３２へ入力される。なお、各ピークホールド回路
３０ｂに記録された各エコーのピーク値は次のトリガ信
号ｃに同期してクリアされる。

【００３６】比較選択部３２は、マルチゲート回路３０
の各ピークホールド回路３０ｂから出力された各エコー
のエコー高さ比較して、最大エコー高さを抽出する。同
時に、該当最大エコーのゲート番号Ｎから算出される経
過時間ｔm を得る。最大エコー高さは感度自動校正部２
５へ送出され、最大エコーの経過時間ｔm は遅延時間算
出部３３及び屈折角算出部３６へ送出される。

【００３７】遅延時間算出部３３は最大エコーの経過時
間ｔm 及び標準試験片１９の形状データに基づいて超音
波が振動子５から標準試験片１９の取付面に達するまで
の時間を示す楔内（シュー）遅延時間Δｔを算出する。
算出された楔内（シュー）遅延時間Δｔは一旦遅延時間
記憶部３４へ格納される。

【００３８】遅延時間記憶部３４に記憶された楔内（シ
ュー）遅延時間Δｔは時間遅延回路２９へ送出される。
時間軸遅延回路２９は楔内（シュー）遅延時間Δｔだけ
表示器２６の時間軸を原点方向へ移動させる零点調整を
実行する。また、遅延時間記憶部３４に記憶された楔内
（シュー）遅延時間Δｔは欠陥位置算出部３５及び屈折
角算出部３６へ入力される。

【００３９】欠陥位置算出部３５は、通常の被試験体３
に対する探傷動作モード時において、受信信号ｂに含ま
れる欠陥に起因する欠陥エコーＦの経過時間ｔから楔内
（シュー）遅延時間Δｔを減算した経過時間（ｔ−Δ
ｔ）に基づいて欠陥位置Ｘを算出して表示器２６に表示
する。

【００４０】また、屈折角算出部３６は、自動校正動作
モード時において、最大エコーの経過時間ｔm ，楔内
（シュー）遅延時間Δｔ及び標準試験片１９の形状デー
タを用いて屈折角θを算出して表示器２６に表示する。

【００４１】校正項目・測定項目入力部３７は、この超
音波探傷装置の動作モードを設定したり、各種の測定項
目を指定する機能を有する。例えば、動作モードにおい
ては通常の探傷動作モードと自動校正動作モードとが選
択可能である。

【００４２】さらに、各動作モードにおける垂直探触子
又は斜角探触子の選択、自動校正動作モード時における
基準試験片１９の種類の選択、斜角探触子における公称
屈折角の選択，測定項目の選択等が切換設定可能であ
る。さらに、測定項目においては、時間軸校正，屈折角
θの測定，探傷感度校正，欠陥位置測定，基準エコー高
さ選択、欠陥エコー高さ測定等を選択できる。

【００４３】前記制御部３１は、校正項目・測定項目入
力部３７の設定内容に従って、時間軸増幅回路２８へ増
幅率α2 を設定すると共に、各部に対して起動指令を送
出する。

【００４４】次に、この超音波探傷装置の校正に用いる
ＪＩＳ規格に定められたＳＴＢ−Ａ１、ＳＴＢ−Ａ２．
ＳＴＢ−Ｎ１の形状を図３及び図４を用いて説明する。
ＳＴＢ−Ａ１の標準試験片１９は図３（ａ）（ｂ）及び
図４（ｂ）に示すように、半径Ｒ＝１００mmの円弧部１
９ａと直径Ｄ＝５０mmの円形孔１９ｃが形成されてい
る。また、ＳＴＢ−Ａ２の標準試験片４１の上面には直
径４mm，深さ４mmの円形孔４１ａを含む多数の円形孔が
刻設されている。さらに、ＳＴＢ−Ｎ１の標準試験片４
１の下面の中央に１個の円形孔４２ａが刻設されてい
る。

【００４５】そして、図３（ａ）は斜角型の超音波探触
子４の楔内（シュー）遅延時間Δｔを測定する場合にお
ける超音波探触子４の当接位置を示し、図３（ｂ）は同
一超音波探触子４における屈折角θを測定する場合にお
ける当接位置を示し、さらに、図４（ａ）は同一超音波
探触子４におけるφ４×４円形孔を基準とした感度校正
を行う場合における当接位置を示す。

【００４６】また、図４（ｂ）は垂直型の超音波探触子
３８における時間軸校正を行う場合における超音波探触
子３８の当接位置を示し、図４（ｃ）は同一超音波探触
子３８における感度校正を行う場合における当接位置を
示す。このように構成された超音波探傷装置の制御部３
１は図５及び図６の流れ図に従って受信信号ｂの感度及
び時間軸の自動校正処理を実施する。

【００４７】図５の流れ図が開始され、校正項目・測定
条件入力部２７から試験員の入力操作によって、探触子
の型，標準試験片の型が入力され、Ｐ１において、校正
項目・測定条件入力部２７から時間軸校正が指定される
と、Ｐ２において、マルチゲート回路３０に起点時間ｔ
s ，ゲート幅ｔW を設定する。

【００４８】すなわち、図３（ａ）における超音波探触
子４が標準試験片１９の円弧部１９ａの曲率中心Ｐに位
置したと仮定すると、図７（ｂ）に示すように、受信信
号ｂには送信パルスＴと円弧部１９ａで反射された反射
エコーＢが現れる。図７（ａ）に示すようにパスル信号
出力時刻から反射エコーＢの発生時刻までの経過時間ｔ
は、超音波探触子４における楔内（シュー）の超音波の
経路Ｌ0 と音速Ｖ1 及び標準試験片１９の半径Ｒと音速
Ｖとで示される。 ｔ＝２Ｌ0 ／Ｖ1 ＋２Ｒ／Ｖ

【００４９】経過時間ｔの最短時間は経路Ｌ0 ＝０の時
に生じるので、起点時間ｔS は音速Ｖと半径Ｒとで一義
的に定まる。実施例においては、音速をＶ＝3230ｍ／ｓ
に設定して、起点時間ｔS ＝61.9msを得ている。

【００５０】次に、ゲート幅ｔw においては、一般に超
音波探触子４の楔内（シュー）の経路Ｌ0 は７〜３０mm
の範囲に入るので、Ｌ0 ＝４０mmとしてゲート幅ｔW ＝
２Ｌ0 ／Ｖ1 ＝２９．３msに設定している。但し、Ｖ1
は楔６内における音速である。したがって、図８に示す
ように、受信信号ｂはゲート幅ｔw づつ通過時間がずれ
た各ゲートを通過する。起点時間ｔs とゲート幅ｔw は
超音波探触子４及び標準試験片１９が定まれば一義的に
定まる値である。

【００５１】図５のＰ３において、試験員が超音波探触
子４を図３（ａ）に示すように、ＳＴＢ−Ａ１の標準試
験片１９に当接した状態で一方方向に走査（移動）させ
ると、図９に示すように、受信信号ｂには、送信パルス
Ｔと１００Ｒからの反射エコーＢが現われる。超音波探
触子４は移動しているので、１００Ｒからの反射エコー
Ｂのエコー高さと経過時間ｔは順次ずれて行く。経過時
間ｔが異なると、１００Ｒからの反射エコーＢが入力さ
れるゲートが異なる。各ゲート幅ｔW は十分狭いので、
１００Ｒからの反射エコーＢの経過時間ｔが特定され
る。

【００５２】図５のＰ４において、比較選択部３２を起
動して、最大の１００Ｒからの反射エコーＢを特定し、
該当反射エコーＢの経過時間ｔm を算出する。最大１０
０Ｒからの反射エコーＢ発生時においては、超音波探触
子４は円弧部１９ａの曲率半径中心位置Ｐに位置してい
るので、標準試験片１９内における超音波のビーム路程
は正確に２Ｒとなる。したがって、この時点における経
過時間ｔm から楔内（シュー）遅延時間ΔＴが算出され
る。 ΔＴ＝ｔm −（２Ｒ／Ｖ） また、時間軸の増幅率α2 は、標準試験片１９内の音速
Ｖが既知であるので、一義的に定まる（Ｐ５）。時間軸
の増幅率α2 及び楔内（シュー）遅延時間Δｔを時間増
幅回路２８及び時間遅延回路２９へ設定することによっ
て、時間軸校正が終了する（Ｐ６）。

【００５３】なお、最大エコーが検出されたゲート番号
Ｎを記憶しておき、次に同一条件で超音波探触子４を再
度走査（移動）させて記憶されたゲート番号のゲートに
エコーが検出された時点で例えばランプ等を点灯させ
る。すると、ランプが点灯された時点の標準試験片１９
上の入射点が超音波探触子４の側面に表記された目盛り
から読取ることが可能である。

【００５４】次に、図５のＰ６において、屈折角θの測
定が指定された場合、すでに時間軸の校正が終了してい
ることを確認する。例えば、Ｐ７にて公称屈折角７０度
が指定されると、超音波探触子４を図３（ｂ）に示すよ
うにＳＴＢ−Ａ１の標準試験片１９に当接する。そし
て、円形孔１９ｃに超音波１０を当接させる場合におけ
る起点時間ｔS1とケード幅ｔw1をマルチゲート回路３０
に設定する（Ｐ８）。

【００５５】前述と同様に超音波探触子４を標準試験片
１９に当接した状態で移動させる（Ｐ９）と、前述と同
様にマルチゲート回路３０の各ゲートから円形孔１９ｃ
に起因する多数のエコーが出力される。そして、この各
エコーのうちの最大エコー発生時においては、図３
（ｂ）に示すように、超音波探触子４から出力される超
音波１０が円形孔１９ｃの中心方向に向く。この時点の
ビーム路程Ｗは、最大エコーの経過時間ｔm と先に求め
た楔内（シュー）遅延時間Δｔと標準試験片１９内の音
速Ｖとで算出できる（Ｐ１０，Ｐ１１）。また、円形孔
１９ｃの形状及び取付面からの距離Ｌ1 は既知であるの
で、超音波１０の屈折角θは次式で求まる（Ｐ１２）。 θ＝ cos^-1［Ｌ1 ／（Ｗ＋Ｄ／２）］

【００５６】次に、図６のＰ１３において、受信信号ｂ
の感度校正が指定された場合、試験員は測定範囲スイッ
チで試験範囲を設定する（Ｐ１４）。次に、試験員は超
音波探触子４を、図４（ａ）に示すように、超音波１０
が底面で反射されたのちに円形孔４１ａ方向を向くよう
にＳＴＢ−Ａ２の標準試験片１９の上面に当接する。そ
して、制御部３１は感度自動校正部２５を起動する。さ
らに、制御部３１は円形孔１９ｂに超音波１０を当接さ
せる場合における起点時間ｔS2とゲート幅ｔw2をマルチ
ゲート回路３０に設定する（Ｐ１５）。

【００５７】前述と同様に超音波探触子４を標準試験片
１９に当接した状態で走査（移動）させる（Ｐ１６）
と、前述と同様にマルチゲート回路３０の各ゲートから
円形孔１９ｂに起因する複数のエコーが出力される。そ
して、このエコーのうちの最大エコー高さＨm を検出す
る（Ｐ１７）。

【００５８】そして、この最大エコー高さＨm と円形孔
４１ａに対して予め設定されている規定エコー高さＨs
との差ΔＨを算出する（Ｐ１８）。この差ΔＨが０．５
ｄＢ以上の場合（Ｐ１９）、感度自動校正部２５から増
幅回路２４に出力されている増幅率α1 を差ΔＨが減少
する方向にΔα1 だけ変更する（Ｐ２０）。

【００５９】その後、Ｐ１６へ戻り、再度ゲイン調整を
行う。なお、この再調整処理は自動的に実行する。そし
て、再度最大エコー高さＨm を検出する。Ｐ１９にて、
差ΔＨが０．５ｄＢ以下に低下すると、受信信号ｂの感
度調整が終了したので、例えば終了ランプ等で試験員に
報知する（Ｐ２１）。次に、図４（ｂ）に示すような垂
直型の超音波探触子３８を用いて探傷を実施する場合に
おける校正手順を説明する。垂直探触子においては、屈
折角θを求める必要がないので、時間軸校正と感度校正
を行えばよい。

【００６０】時間軸校正の場合、図４（ｂ）に示すよう
に、超音波探触子３８を超音波１０がＳＴＢ−Ａ１の標
準試験片１９の底面に当接するように取付ける。この場
合、超音波探触子３８を走査（移動）させる必要はな
い。そして、この状態で得られる一つのエコー、すなわ
ち最大エコーの経過時間ｔm を検出して、楔内（シュ
ー）遅延時間ΔＴを算出する。また、垂直型の探触子の
場合の音速Ｖ2 （＝5900m/s ）から時間軸の増幅率α2
を算出して、時間遅延回路２９及び時間軸増幅回路２８
へ設定することによって、時間軸の校正を終了する。

【００６１】次に感度校正の場合は、図４（ｃ）に示す
ように、超音波探触子３８を超音波１０が円形孔４２ａ
に当接するようにＳＴＢ−Ｎ１の標準試験片４２の上面
の中心位置に取付ける。そして、斜角型の探触子と同様
に、超音波探触子３８を走査（移動）させることによっ
て、増幅回路２４の増幅率α1 を最適値に設定する。し
たがって、垂直型の超音波探触子３８を用いて探傷する
場合においても、時間軸及び感度を自動校正することが
可能である。

【００６２】このように構成された携帯型の超音波探傷
装置であれば、試験員は校正項目・測定項目入力部３７
を介して校正項目，測定項目を入力して、校正，測定項
目に応じて、図３（ａ），（ｂ），及び図４（ａ），
（ｂ），（ｃ）に示すように超音波探触子４，３８を各
標準試験片１９，４１，４２に当接して走査（移動）さ
せると、自動的に時間軸のゲイン及び零点調整、屈折角
の算出，受信信号の感度校正が実施される。

【００６３】したがって、作業員は一方の手で超音波探
触子４，３８を走査（移動）させながら他方の手で操作
パネル１４に設けられた各つまみを操作する必要ないの
で、校正作業能率が大幅に向上する。

【００６４】また、試験員が表示器２６に表示されたエ
コーのエコー高さや，経過時間ｔを目視で読取る必要な
いので、斜め方向から読取ることに起因する読取誤差
や、人為的な読取ミスを事前に防止できる。したがっ
て、校正精度を向上でき、ひいては超音波探傷装置全体
の探傷精度を向上できる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の超音波探傷
装置によば、探触子を標準試験片の取付面上を移動させ
た時に探触子から順次得られる受信信号に含まれるエコ
ーのうちの最大エコー及びその受信タイミングを検出
し、その検出値から楔内（シュー）遅延時間やビーム路
程長さを算出している。したがって、これらの値に基づ
いて表示器の時間軸及び感度を自動的に校正でき、試験
員の技量に起因する調整操作の不正確さや屈折角や入射
点等の測定誤差を除去でき、たとえこの装置の取扱いに
不慣れな試験員であっても、常に一定水準以上の校正精
度が得られ、かつ校正作業能率を大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係わる超音波探傷装置の
概略構成を示すブロック図、

【図２】 同実施例装置のマルチゲート回路を示す図、

【図３】 超音波探触子の標準試験片に対する取付状態
を示す図、

【図４】 同じく超音波探触子の標準試験片に対する取
付状態を示す図、

【図５】 同実施例装置の動作を示す流れ図、

【図６】 同じく同実施例装置の動作を示す流れ図、

【図７】 受信信号に含まれる送信パルスとエコーとの
時間関係を示す図、

【図８】 各ゲートの受信信号の通過時間帯を示す図、

【図９】 各ゲートで検出される各エコーを示す図、

【図１０】 従来の超音波探傷装置を示す模式図、

【図１１】 一般的な超音波探傷装置の操作パルを示す
図、

【図１２】 一般的な超音波探傷装置の校正手順を示す
図。

【符号の説明】

３…被試験体、４，３８…超音波探触子、５…振動子、
６…楔、１０…超音波、１１…欠陥、１９，４１，４２
…標準試験片、２０…同期発生回路、２１…パルス発生
回路、２２…送信回路、２３…受信回路、２４…増幅回
路、２５…感度自動校正部、２６…表示器、２８…時間
軸増幅回路、２９…時間遅延回路、３０…マルチゲート
回路、３１…制御部、３２…比較選択部、３３…遅延時
間算出部、３４…遅延時間記憶部、３５…欠陥位置算出
部、３６…屈折角算出部、３７…校正項目。測定条件入
力部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鬼丸 昭夫 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株式 会社トキメック内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波探触子に一定周期でパルス信号を
   送出して被試験体内に超音波を入射させ、欠陥に起因す
   る反射波に対応する前記超音波探触子の出力を受信し
   て、受信信号に含まれるエコーを表示器に表示する超音
   波探傷装置において、 前記受信信号を互いに異なる時間帯に分割する複数のゲ
   ートからなるマルチゲート回路と、前記超音波探触子を
   標準試験片に当接した状態で前記超音波探触子と標準試
   験片との相対位置を変化させる過程で前記マルチゲート
   回路の各ゲートから出力される各エコーのうちの最大エ
   コーにおけるエコー高さ及びパルス信号送出時刻からの
   経過時間を検出するエコー比較選択部と、このエコー比
   較選択部で検出された最大エコーの経過時間から楔内
   （シュー）遅延時間を算出する遅延時間算出部と、この
   遅延時間算出部で算出された楔内（シュー）遅延時間で
   前記表示器における時間軸の零点調整を行う時間軸自動
   校正部と、前記エコー比較選択部で検出された最大エコ
   ーの経過時間からビーム路程を求め、このビーム路程及
   び前記標準試験片の形状から前記超音波の屈折角を算出
   する屈折角算出部と、前記エコー比較選択部で検出され
   た最大エコーのエコー高さが規定エコー高さに一致する
   ように前記受信信号の感度調整を行う感度自動校正部と
   を備えた超音波探傷装置。