JPH06258297A - 超音波材料試験装置および超音波を用いた材料の試験方法 - Google Patents
超音波材料試験装置および超音波を用いた材料の試験方法Info
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- JPH06258297A JPH06258297A JP5069425A JP6942593A JPH06258297A JP H06258297 A JPH06258297 A JP H06258297A JP 5069425 A JP5069425 A JP 5069425A JP 6942593 A JP6942593 A JP 6942593A JP H06258297 A JPH06258297 A JP H06258297A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 円柱または円筒状の材料の内外面を高精度
に超音波試験する。 【構成】 発信用探触子は、受信用探触子と、２つの
探触子間の材料表層部とに向けて広範囲に超音波を発信
する発信部を有し、受信用探触子は２経路からの超音波
を受ける受信部を有しており、経路の異なる超音波を同
時に検出する。 【効果】 探触子の位置を変えることなく被測定物の
内外面での超音波特性の違いを測定することができ、探
触子の移動に伴う誤差の発生を防止して、高精度の測定
を可能とする。また、これにより作業能率も飛躍的に向
上する。
に超音波試験する。 【構成】 発信用探触子は、受信用探触子と、２つの
探触子間の材料表層部とに向けて広範囲に超音波を発信
する発信部を有し、受信用探触子は２経路からの超音波
を受ける受信部を有しており、経路の異なる超音波を同
時に検出する。 【効果】 探触子の位置を変えることなく被測定物の
内外面での超音波特性の違いを測定することができ、探
触子の移動に伴う誤差の発生を防止して、高精度の測定
を可能とする。また、これにより作業能率も飛躍的に向
上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、特に、円柱または円
筒状の材料において、内外面側の性質を一度に測定して
高精度で能率のよい測定を行うことができる超音波材料
試験装置および試験方法に関するものである。
筒状の材料において、内外面側の性質を一度に測定して
高精度で能率のよい測定を行うことができる超音波材料
試験装置および試験方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】材料の試験方法として超音波を用いた方
法が知られており、この方法では材料内部を伝搬する超
音波の透過量や速度の変化を測定することにより材料に
加わっている応力や材料の内部の欠陥を検出している。
特に、高温高圧の水素雰囲気で使用される圧力容器は、
内面に大きな圧力が加わり、また、水素侵食により欠陥
が生ずることがあるため、音速変化を利用した超音波試
験によって、水素侵食や圧力変化の検出を行うことが望
まれていた。
法が知られており、この方法では材料内部を伝搬する超
音波の透過量や速度の変化を測定することにより材料に
加わっている応力や材料の内部の欠陥を検出している。
特に、高温高圧の水素雰囲気で使用される圧力容器は、
内面に大きな圧力が加わり、また、水素侵食により欠陥
が生ずることがあるため、音速変化を利用した超音波試
験によって、水素侵食や圧力変化の検出を行うことが望
まれていた。
【０００３】しかし、従来、圧力容器のような円筒形状
の材料や円柱形状の材料は、肉厚方向での音速変化の測
定が困難であり、また両端が塞がれていることにより正
確な肉厚の測定を行うことができないなどの理由によ
り、音速測定による超音波試験は困難と考えられてい
た。これに対し、出願人は先に、円筒、円柱形状の材料
の超音波試験を可能とした試験装置を提案して上記問題
点を解決している（特開平３−２７９８５６号）。この
装置では、図４に示すように、円柱又は円筒形状の材料
２０の外周の２点に探触子２１、２２を当接させ、その
一方から他方に向けて弦方向に超音波を送受信し、２個
の接触子間の距離と、超音波の伝搬時間から音速を求め
るものであり、この装置によれば、肉厚方向での音速測
定が可能であり、また材料の両端が塞がれている場合に
も支障なく測定を行うことができる。
の材料や円柱形状の材料は、肉厚方向での音速変化の測
定が困難であり、また両端が塞がれていることにより正
確な肉厚の測定を行うことができないなどの理由によ
り、音速測定による超音波試験は困難と考えられてい
た。これに対し、出願人は先に、円筒、円柱形状の材料
の超音波試験を可能とした試験装置を提案して上記問題
点を解決している（特開平３−２７９８５６号）。この
装置では、図４に示すように、円柱又は円筒形状の材料
２０の外周の２点に探触子２１、２２を当接させ、その
一方から他方に向けて弦方向に超音波を送受信し、２個
の接触子間の距離と、超音波の伝搬時間から音速を求め
るものであり、この装置によれば、肉厚方向での音速測
定が可能であり、また材料の両端が塞がれている場合に
も支障なく測定を行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、材料試験で
は肉厚部分の外面側と内面側の測定をそれぞれ必要とす
る場合があり、この場合には、図５に示すように探触子
の当接位置を変えて別々に音速を測定している。 探触
子は通常、液体・ペーストなどの軟質の接触媒質を介し
てその中央部（入出射点）で材料と点接触するように配
置するが、実際には若干のずれがあり、入出射点と材料
表面との間にはある程度の隔たりが生ずる。しかし、上
記のように探触子の当接位置を変えると、接触子の傾き
や探傷面の凹凸によって接触位置がずれやすい。接触位
置がずれると、入出射点と材料表面との間の隔たりが変
わって伝搬距離が変化するため誤差が生じ、測定精度を
低下させるという問題がある。この発明は、上記問題点
を解決することを基本的な目的とし、接触子を移動させ
ることなく材料の内外面側を一度に測定することにより
測定精度を向上させた超音波材料試験装置および試験方
法を提供することを目的とする。
は肉厚部分の外面側と内面側の測定をそれぞれ必要とす
る場合があり、この場合には、図５に示すように探触子
の当接位置を変えて別々に音速を測定している。 探触
子は通常、液体・ペーストなどの軟質の接触媒質を介し
てその中央部（入出射点）で材料と点接触するように配
置するが、実際には若干のずれがあり、入出射点と材料
表面との間にはある程度の隔たりが生ずる。しかし、上
記のように探触子の当接位置を変えると、接触子の傾き
や探傷面の凹凸によって接触位置がずれやすい。接触位
置がずれると、入出射点と材料表面との間の隔たりが変
わって伝搬距離が変化するため誤差が生じ、測定精度を
低下させるという問題がある。この発明は、上記問題点
を解決することを基本的な目的とし、接触子を移動させ
ることなく材料の内外面側を一度に測定することにより
測定精度を向上させた超音波材料試験装置および試験方
法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願発明の超音波材料試験装置は、湾曲又は屈曲し
た材料の表面にそれぞれ離隔して当接させる発信用探触
子と受信用探触子とを有しており、前記発信用探触子
は、受信用探触子と、２つの探触子間の材料表層部とに
向けて超音波を広範囲に発信する発信部を有し、前記受
信用探触子は前記範囲から伝搬する超音波を受ける受信
部を有していることを特徴とする。
め、本願発明の超音波材料試験装置は、湾曲又は屈曲し
た材料の表面にそれぞれ離隔して当接させる発信用探触
子と受信用探触子とを有しており、前記発信用探触子
は、受信用探触子と、２つの探触子間の材料表層部とに
向けて超音波を広範囲に発信する発信部を有し、前記受
信用探触子は前記範囲から伝搬する超音波を受ける受信
部を有していることを特徴とする。
【０００６】さらに、第２の発明の超音波を用いた材料
の試験方法は、湾曲又は屈曲した材料の表面にそれぞれ
離隔して発信用探触子と受信用探触子とを配置し、発信
用探触子から、受信用探触子と、２つの探触子間の材料
表層部とに向けて広範囲に超音波を発信し、この２経路
からの超音波を前記受信用探触子で受けて経路の異なる
超音波を同時に検出することを特徴とする。なお、本願
発明の試験対象となる材料は、通常は、円筒又は円柱形
状のものであるが、必ずしもこれに限定されるものでは
なく、一部に湾曲又は屈曲した部分を有する材料であれ
ば、本願発明の効果が得られる。
の試験方法は、湾曲又は屈曲した材料の表面にそれぞれ
離隔して発信用探触子と受信用探触子とを配置し、発信
用探触子から、受信用探触子と、２つの探触子間の材料
表層部とに向けて広範囲に超音波を発信し、この２経路
からの超音波を前記受信用探触子で受けて経路の異なる
超音波を同時に検出することを特徴とする。なお、本願
発明の試験対象となる材料は、通常は、円筒又は円柱形
状のものであるが、必ずしもこれに限定されるものでは
なく、一部に湾曲又は屈曲した部分を有する材料であれ
ば、本願発明の効果が得られる。
【０００７】
【作用】すなわち、本願発明によれば、材料に当接させ
た２つの探触子間で、同一の位置において２経路の超音
波の送受信が行われる。一方向の超音波は他の探触子に
向けて送信されて他の探触子で直接受信され、他方向の
超音波は、材料の表層部に向けて送信され、この表層部
で反射された後、他の探触子で受信される。
た２つの探触子間で、同一の位置において２経路の超音
波の送受信が行われる。一方向の超音波は他の探触子に
向けて送信されて他の探触子で直接受信され、他方向の
超音波は、材料の表層部に向けて送信され、この表層部
で反射された後、他の探触子で受信される。
【０００８】２経路の超音波は、反射波が材料の比較的
浅い部分を伝搬し、直接波が比較的深い部分を伝搬する
ので、探触子の位置を変えることなく、材料の内外面側
を一度に試験することができる。これにより、探触子の
移動に伴う誤差の発生を避けることができ、高精度の測
定が可能になる。また、一度に２経路の測定を行うこと
ができるので、作業能率も向上する。なお、探触子で受
信された超音波は、経路毎に正確に検出されて圧力変化
や水素侵食などの分析がなされる。
浅い部分を伝搬し、直接波が比較的深い部分を伝搬する
ので、探触子の位置を変えることなく、材料の内外面側
を一度に試験することができる。これにより、探触子の
移動に伴う誤差の発生を避けることができ、高精度の測
定が可能になる。また、一度に２経路の測定を行うこと
ができるので、作業能率も向上する。なお、探触子で受
信された超音波は、経路毎に正確に検出されて圧力変化
や水素侵食などの分析がなされる。
【０００９】超音波による分析は、圧力容器のような材
料では超音波の速度変化に基づいて行うのが特に有益で
あるが、その他の方法、例えば超音波透過量の測定によ
って行うものであっても本願発明の効果を得ることがで
きるのはいうまでもない。
料では超音波の速度変化に基づいて行うのが特に有益で
あるが、その他の方法、例えば超音波透過量の測定によ
って行うものであっても本願発明の効果を得ることがで
きるのはいうまでもない。
【００１０】
【実施例】発信側探触子１は、圧電振動子１ａを発信部
として有し、受信側探触子２は、２経路からの超音波を
受信できる圧電素子２ａを有しており、各接触子の先端
には、接触媒質１ｃ、２ｃが設けられている。
として有し、受信側探触子２は、２経路からの超音波を
受信できる圧電素子２ａを有しており、各接触子の先端
には、接触媒質１ｃ、２ｃが設けられている。
【００１１】探触子１、２はそれぞれが探触子保持装置
３、４に取付けられており、接触子保持装置３、４は、
各探触子の先端中央位置（出射点又は入射点）を中心と
して回転可能なようにスライドフレーム５、６にローラ
７、８で支持されている。スライドフレーム５、６は、
目盛り付きスチールビーム９に水平に摺動可能に取り付
けられており、スチールビーム９の目盛は、探触子の出
射点と入射点との間の距離を示している。
３、４に取付けられており、接触子保持装置３、４は、
各探触子の先端中央位置（出射点又は入射点）を中心と
して回転可能なようにスライドフレーム５、６にローラ
７、８で支持されている。スライドフレーム５、６は、
目盛り付きスチールビーム９に水平に摺動可能に取り付
けられており、スチールビーム９の目盛は、探触子の出
射点と入射点との間の距離を示している。
【００１２】また、スチールビーム９の中央には上下に
スライド可能な目盛り付きデプスゲージ１０が取り付け
られており、各探触子の入出射点と被測定物の外表面と
の距離を測定可能としている。なお、探触子１、２に
は、図示しない発信回路および受信回路が接続されてお
り、発信回路および受信回路に接続した検出部（図示し
ない）により発信パルス及び受信パルスがＣＲＴ上に表
示される。
スライド可能な目盛り付きデプスゲージ１０が取り付け
られており、各探触子の入出射点と被測定物の外表面と
の距離を測定可能としている。なお、探触子１、２に
は、図示しない発信回路および受信回路が接続されてお
り、発信回路および受信回路に接続した検出部（図示し
ない）により発信パルス及び受信パルスがＣＲＴ上に表
示される。
【００１３】次に、この装置を用いた試験方法を説明す
る。発信用探触子１および受信用探触子２の先端を、円
筒形状の被測定物１１の外表面に所定の距離を隔てて密
接させる。次に発信回路を作動させて、発信用探触子１
の圧電振動子１ａから受信用探触子２と、両探触子間の
材料表面に向けて広範囲に超音波を発信する。材料表面
に向けて伝搬する超音波は、被測定物１１の表層部で反
射されて、受信用探触子２の方向に進行する。
る。発信用探触子１および受信用探触子２の先端を、円
筒形状の被測定物１１の外表面に所定の距離を隔てて密
接させる。次に発信回路を作動させて、発信用探触子１
の圧電振動子１ａから受信用探触子２と、両探触子間の
材料表面に向けて広範囲に超音波を発信する。材料表面
に向けて伝搬する超音波は、被測定物１１の表層部で反
射されて、受信用探触子２の方向に進行する。
【００１４】２経路の超音波はそれぞれ受信用探触子２
の圧電素子２ａで受信され、電気変換された後、受信回
路に入力され、検出部によって、図３に示すようにＣＲ
Ｔ上にパルス波が表示される。パルス波によって探触子
間の直接波の伝搬時間Ｔiと反射波の伝搬時間Ｔoが得ら
れる。２つの探触子間の距離はスチールビーム９により
得られるので、上記伝搬時間Ｔoとこの距離から直接波
の音速Ｖiが求められる。
の圧電素子２ａで受信され、電気変換された後、受信回
路に入力され、検出部によって、図３に示すようにＣＲ
Ｔ上にパルス波が表示される。パルス波によって探触子
間の直接波の伝搬時間Ｔiと反射波の伝搬時間Ｔoが得ら
れる。２つの探触子間の距離はスチールビーム９により
得られるので、上記伝搬時間Ｔoとこの距離から直接波
の音速Ｖiが求められる。
【００１５】この音速Ｖiを基にして、伝搬時間Ｔoから
反射波の仮想伝搬距離を求める。一方、反射波の深さ変
位量は、デプスゲージで得られているので、探触子間距
離を用いて反射波の実伝搬距離が計算により得られる。
これらの距離の比を用いて、以下の式により音速Ｖiを
修正することにより、反射波の音速Ｖoが得られる。 Ｖo＝Ｖi×（実距離／仮想距離）
反射波の仮想伝搬距離を求める。一方、反射波の深さ変
位量は、デプスゲージで得られているので、探触子間距
離を用いて反射波の実伝搬距離が計算により得られる。
これらの距離の比を用いて、以下の式により音速Ｖiを
修正することにより、反射波の音速Ｖoが得られる。 Ｖo＝Ｖi×（実距離／仮想距離）
【００１６】これらの音速Ｖo、Ｖiを利用して、被測定
物の内外表面の応力状態や水素侵食を高精度かつ能率的
に評価することができる。また、探触子１、２の配置位
置を変えることにより上記操作を繰り返し行うことがで
き、上記と同様に高精度の測定を行うことができる。ま
た、繰り返し行う測定においても、同一位置で２経路の
音波の測定を行うことができるので、作業能率が飛躍的
に向上する。
物の内外表面の応力状態や水素侵食を高精度かつ能率的
に評価することができる。また、探触子１、２の配置位
置を変えることにより上記操作を繰り返し行うことがで
き、上記と同様に高精度の測定を行うことができる。ま
た、繰り返し行う測定においても、同一位置で２経路の
音波の測定を行うことができるので、作業能率が飛躍的
に向上する。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本願発明によれば、
発信用探触子から、受信用探触子と、２つの探触子間の
材料表層部とに向けて超音波を広範囲に発信し、この２
経路の超音波を前記受信用探触子で受けて経路の異なる
超音波を検出できるので、各探触子を移動させることな
く材料の内外面側の測定を高精度で行うことができる。
また、一度に２経路の測定を行えるので、測定作業の能
率が向上する効果も得られる。
発信用探触子から、受信用探触子と、２つの探触子間の
材料表層部とに向けて超音波を広範囲に発信し、この２
経路の超音波を前記受信用探触子で受けて経路の異なる
超音波を検出できるので、各探触子を移動させることな
く材料の内外面側の測定を高精度で行うことができる。
また、一度に２経路の測定を行えるので、測定作業の能
率が向上する効果も得られる。
【図１】図１は、この発明の一実施例を示す正面図であ
る。
る。
【図２】図２は、同じく一部を拡大した断面図である。
【図３】図３は、同じく実施例で得られたパルス波形図
である。
である。
【図４】図４は、従来の測定装置を示す正面図である。
【図５】図５は、同じく従来の測定方法を示す正面図で
ある。
ある。
１ 発信側探触子 １ａ 圧電振動
子 ２ 受信側探触子 ２ａ 圧電素子 ９ 目盛り付きスチールビーム １０ 目盛り付きデプスゲージ １１ 被測定物
子 ２ 受信側探触子 ２ａ 圧電素子 ９ 目盛り付きスチールビーム １０ 目盛り付きデプスゲージ １１ 被測定物
Claims (2)
- 【請求項１】 湾曲又は屈曲した材料の表面にそれぞれ
離隔して当接させる発信用探触子と受信用探触子とを有
しており、前記発信用探触子は、受信用探触子と、２つ
の探触子間の材料表層部とに向けて超音波を広範囲に発
信する発信部を有し、前記受信用探触子は前記範囲から
伝搬する超音波を受ける受信部を有していることを特徴
とする超音波材料試験装置 - 【請求項２】 湾曲又は屈曲した材料の表面にそれぞれ
離隔して発信用探触子と受信用探触子とを配置し、発信
用探触子から、受信用探触子と、２つの探触子間の材料
表層部とに向けて広範囲に超音波を発信し、この２経路
からの超音波を前記受信用探触子で受けて経路の異なる
超音波を同時に検出することを特徴とする超音波を用い
た材料の試験方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5069425A JPH06258297A (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 超音波材料試験装置および超音波を用いた材料の試験方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5069425A JPH06258297A (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 超音波材料試験装置および超音波を用いた材料の試験方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06258297A true JPH06258297A (ja) | 1994-09-16 |
Family
ID=13402260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5069425A Pending JPH06258297A (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 超音波材料試験装置および超音波を用いた材料の試験方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06258297A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003329513A (ja) * | 2002-05-15 | 2003-11-19 | Koyo Seiko Co Ltd | 円筒ころ軸受の内輪の超音波伝播速度測定方法および疲労度測定方法 |
| CN104487838A (zh) * | 2012-07-10 | 2015-04-01 | 斯奈克玛 | 表征至少局部地包括对称平面的物体的方法 |
| CN105823582A (zh) * | 2016-01-06 | 2016-08-03 | 北京理工大学 | 一种大曲率构件表层残余应力短声程超声无损探头 |
| JP2019128323A (ja) * | 2018-01-26 | 2019-08-01 | 日本電信電話株式会社 | 超音波伝達時間測定用治具、超音波伝達時間測定方法、超音波速度算出方法、及び超音波速度算出装置 |
-
1993
- 1993-03-04 JP JP5069425A patent/JPH06258297A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003329513A (ja) * | 2002-05-15 | 2003-11-19 | Koyo Seiko Co Ltd | 円筒ころ軸受の内輪の超音波伝播速度測定方法および疲労度測定方法 |
| CN104487838A (zh) * | 2012-07-10 | 2015-04-01 | 斯奈克玛 | 表征至少局部地包括对称平面的物体的方法 |
| JP2015522174A (ja) * | 2012-07-10 | 2015-08-03 | スネクマ | 少なくとも局所的に対称面を含む物体を特性評価する方法 |
| CN105823582A (zh) * | 2016-01-06 | 2016-08-03 | 北京理工大学 | 一种大曲率构件表层残余应力短声程超声无损探头 |
| JP2019128323A (ja) * | 2018-01-26 | 2019-08-01 | 日本電信電話株式会社 | 超音波伝達時間測定用治具、超音波伝達時間測定方法、超音波速度算出方法、及び超音波速度算出装置 |
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