JPH06258302A - 超音波探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 探触子ヘッドの走査方向と直角方向における
不健全部の長さが測定でき、かつ探触子間にまたがる欠
陥の指示長さを求めることができる超音波探傷装置を得
ることを目的とする。 【構成】 エコー高さ測定回路で測定された欠陥エコー
高さをＨ、Ｍ、Ｌレベルエコー高さ判定回路１９ａ，２
１ａ，２３ａでＨ，Ｍ，Ｌの欠陥判定レベル（Ｈ＞Ｍ＞
Ｌ）と比較、判定を行い、各欠陥判定レベルに対応する
欠陥信号を発生する。Ｈ，Ｍ，Ｌ欠陥長さ演算回路２５
ａ，２７ａ，２９ａは上記３つのエコー高さ測定回路１
９ａ，２１ａ，２３ａからの欠陥信号を受けて、欠陥長
さの重み付けを行う。連続性欠陥演算回路３３は上記欠
陥長さ演算回路の２５ａ，２７ａ，２９ａの欠陥長さ出
力とＨレベル欠陥信号とから探触子ヘッド４の走査方向
と直角方向の欠陥指示長さ及び探触子間にまたがる欠陥
指示長さを求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鋼板の先端部と後端
部を搬送方向に直角方向に走査して鋼板の内部を探傷す
る探触子ヘッドを持った超音波探傷装置において、各々
の探触子にまたがる欠陥の連続性と欠陥の搬送方向にお
ける指示長さを判別する超音波探傷装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の鋼管または鋼板を探傷する超音波
探傷装置は、例えば非破壊検査Vol.29，No．10のP731に
示されたものであり、鋼管又は鋼板のデジタル超音波探
傷装置である。図２は、例えば従来の鋼板を探傷する超
音波探傷装置の図であり、図において、１は試験体であ
る鋼板、２は前記の鋼板１を搬送する搬送ローラ、３は
搬送方向、４は鋼板の先端部と後端部を探傷する探触子
ヘッド、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは前記探触子ヘッド４
に取り付けられた探触子、６は前記探触子ヘッド４の走
査方向、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは送信パルス及び受信
エコーを伝達するケーブル、８ａは前記ケーブル７ａを
通して送信信号を送り、また、前記探触子５ａからの受
信信号を受信する送受信回路、９ａは前記送受信回路８
ａと欠陥ゲート回路１０ａに同期信号を送る基準クロッ
ク発生回路、１０ａは前記送受信回路８ａにて受信され
た受信エコーから欠陥エコーを取り出す欠陥ゲート回
路、１１ａは前記欠陥ゲート回路１０ａにより取り出さ
れた欠陥エコーを測定するエコー高さ測定回路、１２ａ
は前記エコー高さ測定回路１１ａから出力された欠陥エ
コー高さをあらかじめ設定された判定値と比較し、有害
欠陥の有無を判定し欠陥信号を出力するためのエコー高
さ判定回路、１３ａは前記エコー高さ判定回路１２ａで
比較判定するための判定値を設定するスイッチ、１４ａ
は前記エコー高さ判定回路１２からの欠陥信号をカウン
トし、上記探触子ヘッド４の走査方向６における欠陥の
指示長さを測定する欠陥長さ測定回路、１６は前記欠陥
長さ測定回路１４ａからの欠陥の指示長さを探触子ごと
に受け取り欠陥の指示長さを探触子の配列と兼ね合わせ
て判定する欠陥長さ判定回路、１７は前記欠陥長さ判定
回路１６で判定された欠陥の指示長さを表示する表示回
路である。１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄは、探触子
ごとの処理ブロックを表し、内部構造はすべて同様であ
る。

【０００３】図３は欠陥の部分を走査する場合の例であ
り、３２は鋼板１の圧延方向にのびた欠陥、３１ａは探
触子５ａの走査範囲、３１ｂは探触子５ｂの走査範囲、
３１ｃは探触子５ｃの走査範囲、３１ｄは探触子５ｄの
走査範囲、３５は欠陥３２の走査方向と直角方向の長
さ、３６〜３８はそれぞれの探触子による欠陥のエコー
高さに対応した長さである。

【０００４】従来の超音波探傷装置は上記のように構成
され、図３で示す欠陥３２を探傷する場合、図２の基準
クロック発生回路９ａより出力される送信パルスの立ち
下がりで送信回路８ａより探触子５ａへケーブル７ａを
介して送信信号が送られ探触子５ａから超音波が接触媒
質である水を介して鋼板１の内部に入射される。入射さ
れた超音波は図３の欠陥３２で反射し探触子５ａに返り
受信エコーとなって、送受信回路８ａで受信される。受
信エコーは欠陥ゲート回路１０ａであらかじめ指定され
た距離範囲内の最大エコー高さが取り出され、エコー高
さ測定回路１１ａでエコー高さを測定し、エコー高さ判
定回路１２ａであらかじめ設定された値と比較され、設
定値以上であれば欠陥と判定され、欠陥信号が出力さ
れ、欠陥長さ判定回路１４ａで欠陥信号が連続する場合
のみカウントが行なわれ、探触子ヘッド４の走査方向に
おける欠陥の指示長さが測定される。上記のエコー高さ
測定回路の設定値を越えない場合は欠陥信号は出力され
ない。上記同様に探触子５ｂ，５ｃ，５ｄについても受
信エコーの欠陥判定が行なわれ、欠陥長さ測定回路に欠
陥信号が送られ、探触子ヘッド４が探触子ヘッド走査方
向６に移動する際の区間パルス毎に欠陥信号の各探触子
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの欠陥信号の連続性がチェック
され、図３で示す欠陥３２の探触子ヘッド４の走査方向
６に対する欠陥３２の指示長さ３４が測定され、表示回
路１７で欠陥の指示長さが表示されるが、図３で示す欠
陥３２の探触子ヘッド４の走査方向６と直角方向の欠陥
指示長さ３５は測定できない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の超音波探傷装置
は以上のように構成されているので、鋼板内部の不健全
部のエコー高さを比較判定し、探触子ヘッドの走査方向
における不健全部の長さを測定することで、その不健全
部が有害であるか、無害であるかを判定し、探触子ヘッ
ドの走査方向における有害部の連続性を判定するもので
あるため、探触子ヘッドの走査方向と直角方向における
欠陥の指示長さ判定、探触子間に跨がる欠陥の指示長さ
の判定ができないという問題点があった。

【０００６】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、鋼板内部の不健全部のエコー高
さから探触子ヘッドの走査方向と直角方向の欠陥長さを
測定し、探触子間にまたがる欠陥の指示長さを測定し比
較判定及び、表示することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る超音波探
傷装置は、鋼板内部の不健全部のエコー高さを測定し、
欠陥エコー高さ分類を行うためのＨ（Ｈｉｇｈ）レベル
欠陥判定回路、Ｍ（Ｍｉｄｄｌｅ）レベル欠陥判定回
路、Ｌ（Ｌｏｗ）レベル欠陥判定回路と各々の回路から
出力される欠陥信号をもとに、欠陥長さの重み付けを行
う、Ｈ(Ｈｉｇｈ)レベル欠陥長さ演算回路、Ｍ（Ｍｉｄ
ｄｌｅ）レベル欠陥長さ演算回路、Ｌ（Ｌｏｗ）レベル
欠陥長さ演算回路と、各探触子からの欠陥の指示長さと
Ｈレベル欠陥信号から探触子間に跨る欠陥の指示長さを
求めるための連続性欠陥演算回路を備えており、不健全
部からのエコー高さによって、探触子ヘッドの走査方向
と直角方向の欠陥の指示長さと探触子間にまたがる欠陥
の指示長さを測定できるようにしたものである。

【０００８】

【作用】この発明においては、試験体内部の欠陥長さの
判定を探触子ヘッド走査方向における指示長さと、探触
子ヘッド走査方向と直角方向における欠陥の指示長さの
両面から行うことができる。また、探触子間に跨る欠陥
の指示長さ判定を同時に行い、結果を表示することがで
きる。

【０００９】

【実施例】

実施例１．図１は、この発明の一実施例を示すものであ
り、図１において１〜１１ａ，１７は上記従来装置と同
様のものである。１９ａは前記エコー高さ測定回路１１
ａで測定された値とあらかじめ設定されたエコー高さの
判定値と比較し、判定値を越える場合にはＨ（Ｈｉｇ
ｈ）レベル欠陥信号を出力するＨ（Ｈｉｇｈ）レベルエ
コー高さ判定回路、２０ａは前記Ｈレベルエコー高さ判
定回路でのエコー高さ判定値を設定するためのＨ（Ｈｉ
ｇｈ）欠陥レベル設定スイッチ、２１ａは前記Ｈレベル
エコー高さ判定回路１９ａ同様にＭ（Ｍｉｄｄｌｅ）レ
ベル欠陥信号を出力するためのＭ（Ｍｉｄｄｌｅ）レベ
ルエコー高さ判定回路、２２ａはＭレベルエコー高さ判
定回路でのエコー高さ判定値を設定するためのＭ（Ｍｉ
ｄｄｌｅ）欠陥レベル設定スイッチであり、このスイッ
チで設定される値は、上記Ｈ欠陥レベル設定スイッチの
設定値以下の値となる。２３ａは前記Ｍレベルエコー高
さ判定回路２１ａ同様にＬ（Ｌｏｗ）レベル欠陥信号を
出力するためのＬ(Ｌｏｗ)レベルエコー高さ判定回路、
２４ａはＬレベルエコー高さ判定回路でのエコー高さ判
定値を設定するためのＬ（Ｌｏｗ）欠陥レベル設定スイ
ッチであり、このスイッチで設定される値は、上記Ｍ欠
陥レベル設定スイッチの設定値以下の値となる。上記エ
コー高さ測定回路１１ａで測定されたエコー高さがＬ欠
陥レベル設定スイッチの設定値以下の場合は、欠陥信号
は出力されない。

【００１０】２５ａは前記Ｈレベルエコー高さ判定回路
１９ａからのＨレベル欠陥信号を受けて、Ｈレベル欠陥
の探触子ヘッド４の走査方向と直角方向の長さの重付け
を行うＨ（Ｈｉｇｈ）レベル欠陥長さ演算回路、２６ａ
は上記Ｈレベル欠陥長さ演算回路２５ａにＨレベル欠陥
信号有りの場合の欠陥長さ値を設定するＨ(Ｈｉｇｈ)レ
ベル欠陥長さ設定スイッチ、２７ａは上記Ｍレベルエコ
ー高さ判定回路からのＭレベル欠陥信号を受けて、Ｍレ
ベル欠陥の探触子ヘッド４の走査方向と直角方向の長さ
の重み付けを行うＭ（Ｍｉｄｄｌｅ）レベル欠陥長さ演
算回路、２８ａは上記Ｍレベル欠陥長さ演算回路２７ａ
にＭレベル欠陥信号有りの場合の欠陥長さ値を設定する
Ｍレベル欠陥長さ設定スイッチであり、このスイッチで
設定される値は、上記Ｈレベル欠陥長さ設定スイッチの
設定値以下の値となる。２９ａは上記Ｌレベルエコー高
さ判定回路からのＬレベル欠陥信号を受けて、Ｌレベル
欠陥の探触子ヘッド４の走査方向と直角方向の長さの重
み付けを行うＬ(Ｌｏｗ)レベル欠陥長さ演算回路、３０
ａは、上記Ｌ（Ｌｏｗ）レベル欠陥長さ演算回路２９ａ
にＬレベル欠陥信号有りの場合の欠陥長さ値を設定する
Ｌレベル欠陥長さ設定スイッチであり、このスイッチで
設定される値は、上記Ｍレベル欠陥長さ設定スイッチの
設定値以下の値となる。１８ｂは上記探触子５ｂの回路
ブロック、１８ｃは上記探触子５ｃの回路の回路ブロッ
ク、１８ｄは上記探触子５ｄの回路ブロックであり、処
理の流れは１８ａ内と同様である。３３は上記Ｈレベル
欠陥長さ演算回路２５ａ、Ｍレベル欠陥長さ演算回路２
７ａ、Ｌレベル欠陥長さ演算回路２９ａの欠陥長さ出力
と、Ｈレベル欠陥信号から探触子ヘッド４の走査方向と
直角方向の欠陥指示長さと探触子間にまたがる欠陥指示
長さを求める連続性欠陥演算回路である。

【００１１】次にこの発明による超音波探傷装置の動作
について説明する。上記のように構成された超音波探傷
装置において、図中、鋼板１の上端部に設置された探触
子ヘッド４が走査方向６へ移動しながら、探触子ヘッド
４内の探触子５ａから超音波パルスが鋼板内部に入射さ
れ、鋼板の不健全部に反射して受信エコーとなって探触
子５ａへ返る。受信エコーは探触子５ａからケーブル７
ａを介し、送受信回路８ａで受信された受信エコーは電
気信号に変換され、欠陥ゲート回路１０ａに入り、あら
かじめ設定されたゲート範囲内の最大エコー高さが取り
出され、エコー高さ測定回路１１ａでエコー高さの測定
が行なわれる。測定されたエコー高さとＨ欠陥レベル設
定スイッチ２０ａで設定された判定値とエコー高さとの
比較判定がＨレベルエコー高さ判定回路１９ａで行なわ
れ、Ｈ欠陥レベル設定スイッチ２０ａの設定値以上のエ
コー高さがある場合は、Ｈレベル欠陥信号をＨレベル欠
陥長さ演算回路２５ａと連続性欠陥判定回路１３に出力
する。

【００１２】エコー高さ測定回路１１ａで測定されたエ
コー高さがＨ欠陥レベル設定スイッチ２０ａの設定値よ
り小さい場合はＭレベルエコー高さ判定回路２１ａに送
られ、Ｍ欠陥レベル設定スイッチ２２ａで設定されたエ
コー高さ判定値と比較判定され、Ｍ欠陥レベル設定スイ
ッチ２２ａの設定値以上のエコー高さがある場合は、Ｍ
レベル欠陥信号をＭレベル欠陥長さ演算回路に出力す
る。エコー高さ測定回路１１ａで測定されたエコー高さ
がＭ欠陥レベル設定スイッチ２２ａの設定値より小さい
場合は、Ｌレベルエコー高さ判定回路２３ａに送られ、
Ｌ欠陥レベル設定スイッチ２４ａで設定されたエコー高
さ判定値と比較判定され、Ｌ欠陥レベル設定スイッチ２
４ａの設定値以上のエコー高さがある場合は、Ｌレベル
欠陥信号をＬレベル欠陥長さ演算回路に出力する。エコ
ー高さ測定回路１１ａで測定されたエコー高さがＬ欠陥
レベル設定スイッチ２４ａの設定値より小さい場合は、
欠陥無しと判定する。Ｈレベルエコー高さ判定回路２０
ａでＨレベル欠陥と判定された場合は、Ｈレベル欠陥長
さ設定スイッチ２６ａの値をＨレベル欠陥長さ演算回路
２５ａを通して連続性欠陥演算回路３３に送る。同様
に、Ｍレベルエコー高さ判定回路２１ａでＭレベル欠陥
と判定された場合は、Ｍレベル欠陥長さ設定スイッチ２
８ａの値をＭレベル欠陥長さ演算回路２７ａを通して連
続性欠陥演算回路３３に送る。また、Ｌレベルエコー高
さ判定回路２９ａでＬレベル欠陥と判定された場合は、
Ｌレベル欠陥長さ設定スイッチ３０ａの値をＬレベル欠
陥長さ演算回路２９ａを通して連続性欠陥演算回路３３
に送る。探触子５ｂ，５ｃ，５ｄについても、上記同様
の流れでＬレベル以上の欠陥があるときに、連続性欠陥
演算回路３３に欠陥の指示長さデータが送られる。

【００１３】連続性欠陥演算回路３３では、Ｈレベル欠
陥の有無をチェックし、Ｈレベル欠陥がある場合には、
その探触子で検出された欠陥が、隣合った探触子に連続
しているものとし、Ｈレベル欠陥がある探触子の隣合っ
た探触子での欠陥長さが加算され、１つの欠陥としての
欠陥長さが求められる。Ｈレベル欠陥がない場合には、
探触子個々で見つけられる個別の欠陥と判定し、欠陥長
さの加算は行わない。

【００１４】図３に示す欠陥３２を探傷する場合に、探
触子５ａの探傷範囲３１ａの欠陥部がＬレベル欠陥、探
触子５ｂと探触子５ｃの探傷範囲３１ｂ、３１ｃの欠陥
部がＨレベル欠陥、探触子５ｄの探傷範囲３１ｄの欠陥
部がＭレベル欠陥と判定される値を上記Ｈ欠陥レベル設
定スイッチ２０ａ、Ｍ欠陥レベル設定スイッチ２２ａ、
Ｌ欠陥レベル設定スイッチ２４ａにあらかじめ設定し、
Ｈレベル欠陥の探触子ヘッド４の走査方向ｂと直角方向
の欠陥指示長さ３６を上記Ｈレベル欠陥長さ設定スイッ
チ２６ａに設定し、同様にＭレベル欠陥の欠陥指示長さ
３７をＭレベル欠陥長さ設定スイッチ２８ａに、Ｌレベ
ル欠陥の欠陥指示長さ３８をＬレベル欠陥長さ設定スイ
ッチ３０ａにあらかじめ設定する。

【００１５】この状態で探傷を行うと探触子５ｂ，５ｃ
からはＨレベル欠陥信号とＨレベル欠陥の長さ設定スイ
ッチ２６ａで設定された指示長さデータが連続性欠陥演
算回路３３に送られ、探触子５ａからはＬレベル欠陥長
さ設定スイッチ３０ａで設定された指示長さデータが、
探触子５ｄからはＭレベル欠陥長さ設定スイッチ２８ａ
で設定され指示長さデータがそれぞれ連続性欠陥演算回
路３３に送られる。連続性欠陥演算回路３３では、探触
子５ｂからのＨレベル欠陥信号から、探触子５ｂの隣合
った探触子５ａと探触子５ｃで同時に検出した欠陥は連
続していると判定される。また、探触子５ｃからもＨレ
ベル欠陥信号があるため、探触子５ｃの隣合った探触子
５ｂと探触子５ｄで同時に検出した欠陥も連続している
ものと判定され、結果として探触子５ａ，５ｂ，５ｃ，
５ｄの欠陥は１つの欠陥と判定し、探触子５ａからの欠
陥指示長さ３８、探触子５ｂからの欠陥指示長さ３６、
探触子５ｃからの欠陥指示長さ３６、探触子５ｄからの
欠陥指示長さ３７が加算され、欠陥３２の欠陥指示長さ
３５が求められる。上記のように求められた欠陥指示長
さ結果は、表示回路１７で表示される。

【００１６】

【発明の効果】この発明は以上説明したとおり、鋼板内
部の不健全部のエコー高さを比較判定することによっ
て、探触子ヘッドの走査方向における不健全部の長さを
測定すると共に探触子ヘッドの走査方向と直角方向にお
ける不健全部の長さを測定し、探触子間にまたがる欠陥
の指示長さを求めることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による一実施例による超音波探傷装置
の構成を示す図である。

【図２】従来の超音波探傷装置の構成を示す図である。

【図３】超音波探傷装置の探触子ヘッドと欠陥の関係を
示す図である。

【符号の説明】

１ 鋼板 ２ 搬送ローラ ３ 搬送方向 ４ 探触子ヘッド ５ａ 探触子 ５ｂ 探触子 ５ｃ 探触子 ５ｄ 探触子 ６ 探触子ヘッド走査方向 ７ａ 探触子５ａ用ケーブル ７ｂ 探触子５ｂ用ケーブル ７ｃ 探触子５ｃ用ケーブル ７ｄ 探触子５ｄ用ケーブル ８ａ 送受信回路 ９ａ 基準クロック発生回路 １０ａ 欠陥ゲート回路 １１ａ エコー高さ測定回路 １２ａ エコー高さ判定回路 １３ａ 欠陥レベル設定スイッチ １４ａ 欠陥長さ測定回路 １６ 欠陥長さ判定回路 １７ 表示回路 １８ａ 探触子５ａ用回路ブロック １８ｂ 探触子５ｂ用回路ブロック １８ｃ 探触子５ｃ用回路ブロック １８ｄ 探触子５ｄ用回路ブロック １９ａ Ｈレベルエコー高さ判定回路 ２０ａ Ｈ欠陥レベル設定スイッチ ２１ａ Ｍレベルエコー高さ判定回路 ２２ａ Ｍ欠陥レベル設定スイッチ ２３ａ Ｌレベルエコー高さ判定回路 ２４ａ Ｌ欠陥レベル設定スイッチ ２５ａ Ｈレベル欠陥長さ演算回路 ２６ａ Ｈレベル欠陥長さ設定スイッチ ２７ａ Ｍレベル欠陥長さ演算回路 ２８ａ Ｍレベル欠陥長さ設定スイッチ ２９ａ Ｌレベル欠陥長さ演算回路 ３０ａ Ｌレベル欠陥長さ設定スイッチ ３１ａ 探触子５ａの検査範囲 ３１ｂ 探触子５ｂの検査範囲 ３１ｃ 探触子５ｃの検査範囲 ３１ｄ 探触子５ｄの検査範囲 ３２ 欠陥 ３３ 連続性欠陥演算回路 ３４ 欠陥３２の探触子ヘッド移動方向における指示
長さ ３５ 欠陥３２の探触子ヘッド移動方向と直角方向に
おける指示長さ ３６ Ｈレベル欠陥の欠陥指示長さ ３７ Ｍレベル欠陥の欠陥指示長さ ３８ Ｌレベル欠陥の欠陥指示長さ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試験体である鋼板の搬送方向と直角方向
   に、鋼板の先端部と後端部を検査するために、複数個の
   探触子を含み搬送方向と直角方向に鋼板上を走査する探
   触子ヘッドと、鋼板の外側表面より、繰り返し超音波信
   号を送信し、その試験体あるいは、試験体内部の欠陥か
   ら反射された超音波信号を受信する送受信手段と、有害
   欠陥の有無を判別すると共に、その有害欠陥の探触子ヘ
   ッドの走査方向における長さを判別する手段とを備えた
   超音波探傷装置において、同期信号を発生する基準クロ
   ック発生回路と、探触子ごとに、上記基準クロック発生
   回路から発生する同期信号に同期して送信し、また探触
   子によって超音波から変換された電気信号（受信エコ
   ー）を受信する送受信回路と、受信エコーの時間軸上に
   ゲートをかけて、試験体内部の欠陥からの反射エコー
   （欠陥エコー）を取り出す欠陥ゲート回路と、前記欠陥
   ゲート回路から取り出された欠陥エコーのエコー高さを
   測定するエコー高さ測定回路と、前記エコー高さ測定回
   路で測定された欠陥エコー高さをＨ，Ｍ，Ｌの３つの欠
   陥判定レベル（Ｈ＞Ｍ＞Ｌ）と比較、判定を行い、それ
   ぞれに対応する欠陥信号を発生するためのＨ（Ｈｉｇ
   ｈ）レベルエコー高さ判定回路とＭ（Ｍｉｄｄｌｅ）レ
   ベルエコー高さ判定回路とＬ（Ｌｏｗ）レベルエコー高
   さ判定回路と、上記３つのエコー高さ判定回路からの欠
   陥信号を受けて、欠陥長さの重み付けを行うＨレベル欠
   陥長さ演算回路とＭレベル欠陥長さ演算回路とＬレベル
   欠陥長さ演算回路とを探触子ごとに具備した処理ブロッ
   クと、各々の処理ブロックからの欠陥長さ信号を用い
   て、各々の探触子にまたがる欠陥の連続性と欠陥の搬送
   方向における指示長さを求める連続性欠陥演算回路とを
   設けたことを特徴とする超音波探傷装置。