JPH06337263A - Ultrasonic flaw detection method - Google Patents

Ultrasonic flaw detection method

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Publication number
JPH06337263A
JPH06337263A JP5127395A JP12739593A JPH06337263A JP H06337263 A JPH06337263 A JP H06337263A JP 5127395 A JP5127395 A JP 5127395A JP 12739593 A JP12739593 A JP 12739593A JP H06337263 A JPH06337263 A JP H06337263A
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JP
Japan
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signal
flaw
probe
echo
flaw detection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5127395A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigetoshi Hyodo
繁俊 兵藤
Izumi Sato
泉 佐藤
Koji Saito
興二 斉藤
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Nippon Steel Corp
Tokimec Inc
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Tokimec Inc
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects

Abstract

PURPOSE:To provide a method for inspecting the internal flaw of a material, e.g. a thick steel pipe, using a transverse ultrasonic wave in which the echo signal from a flaw can be obtained with high S/N ratio by reducing the noise signal of multiplex echo caused by the side lobe of an ultrasonic wave impinging obliquely on the material significantly. CONSTITUTION:A wide band probe 3 is excited alternately with a flaw detection frequency f1 for maximizing the amplitude of echo from a flaw and a flaw detection frequency f2 (>f1) for obtaining a high amplitude of multiplex echo every period of a synchronizing signal. A receiving signal thus obtained is detected by a detector 16 through a wide band receiver 15. The detection signals for respective frequencies are picked up by analog switches 17, 18 and the timings thereof are matched by a delay unit 19. A differential amplifier 22 then produces a definitely discriminated echo signal from the flaw.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、超音波探傷方法に係
り、特に、横波超音波を用いて被検材の内部の疵(欠
陥)を外部から検査する超音波探傷方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic flaw detection method, and more particularly, to an ultrasonic flaw detection method for externally inspecting flaws (defects) inside a test material using transverse ultrasonic waves.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属などの被検材の内部に探触子から超
音波を入射し、被検材の内部からの反射エコーを探触子
を介して受信して、被検材の内部などにある疵(欠陥)
を、被検材を破壊することなく検査する超音波探傷方法
が、従来より知られている。この超音波探傷方法のう
ち、平板突き合わせ溶接の溶接部の疵や、金属管の外表
面または内外表面に生じた亀裂欠陥を検査する場合にお
いては、探触子から超音波を被検材表面に対して斜めに
入射する斜角探傷が行われる。
2. Description of the Related Art Ultrasonic waves are made incident on the inside of a test material such as metal from a probe, and reflected echoes from the inside of the test material are received through the probe to detect the inside of the test material. Defects (defects)
Conventionally, an ultrasonic flaw detection method for inspecting a test material without destroying the test material has been known. Of these ultrasonic flaw detection methods, when inspecting for flaws in the welded portion of flat plate butt welding and for crack defects on the outer or inner and outer surfaces of the metal pipe, ultrasonic waves are applied from the probe to the surface of the material to be inspected. Angle-angle flaw detection is performed in which the light is obliquely incident.

【0003】ここで、被検材が固体とすると、探触子か
らの入射超音波が縦波だけであっても、被検材内部の屈
折波には、縦波と横波とが存在する。これらの屈折波
は、入射波に対して、図6に示す関係にあるものとする
と、次式のスネルの法則が成立する。
Here, if the material to be tested is solid, even if the ultrasonic waves incident from the probe are only longitudinal waves, the refracted waves inside the material to be tested include longitudinal waves and transverse waves. If these refracted waves have the relationship shown in FIG. 6 with respect to the incident wave, the Snell's law of the following equation is established.

【0004】[0004]

【数1】 [Equation 1]

【0005】ただし、上式中、viは図6の媒質Iにお
ける超音波、すなわち、縦波の音速、vSは媒質IIに
おける横波の音速、vLは媒質IIにおける縦波の音速、
θiは入射波の入射角、θSは媒質IIにおける横波の屈折
角、θLは媒質IIにおける縦波の屈折角である。
In the above equation, v i is the ultrasonic wave in the medium I of FIG. 6, that is, the sound velocity of the longitudinal wave, v S is the sound velocity of the transverse wave in the medium II, v L is the sound velocity of the longitudinal wave in the medium II,
θ i is the incident angle of the incident wave, θ S is the refraction angle of the transverse wave in the medium II, and θ L is the refraction angle of the longitudinal wave in the medium II.

【0006】通常の超音波探傷においては、媒質Iは、
斜角探触子のアクリルガラス、または、水(鋼管の探傷
時)、媒質IIは被検材である。
In the conventional ultrasonic flaw detection, the medium I is
Acrylic glass of the angle probe, or water (when the steel pipe is flawed), Medium II is the test material.

【0007】上記の如く、探触子から超音波を入射角θ
iで入射すると、図7に示すように、被検材61の管壁
の内表面62a、外表面62bで反射されて、符号63
で示す経路で伝搬する。内外表面に疵(欠陥)がある
と、そこで反射して、エコーが探触子60に戻ってく
る。
As described above, the ultrasonic wave is emitted from the probe at an incident angle θ.
When it is incident at i , as shown in FIG. 7, it is reflected by the inner surface 62a and the outer surface 62b of the pipe wall of the test material 61, and the reference numeral 63
Propagate along the route indicated by. If there is a flaw (defect) on the inner and outer surfaces, the flaw is reflected there, and the echo returns to the probe 60.

【0008】しかし、被検材61内に縦波と横波とが混
在すると、両者は、伝搬経路および音速のいずれもが異
なるので、探触子60が受信するエコーの反射波が区別
できず、よって、疵の位置を特定できない。そのため、
被検材61内に超音波を斜めに入射する斜角探傷では、
入射角θiを臨界角より大きくして、被検材61内では
横波しか存在しないようにするのが通常である。
However, when the longitudinal wave and the transverse wave are mixed in the test material 61, both of them have different propagation paths and sound velocities, and therefore the reflected wave of the echo received by the probe 60 cannot be distinguished, Therefore, the position of the flaw cannot be specified. for that reason,
In oblique-angle flaw detection in which ultrasonic waves are obliquely incident on the test material 61,
It is usual to make the incident angle θ i larger than the critical angle so that only transverse waves exist in the test material 61.

【0009】ここで、上記の臨界角は、媒質IIにおける
縦波の屈折角θLが90°のときの入射角θiで、図6の
媒質Iを水とすると、常温で媒質Iにおける超音波の音
速viが約1450m/sec、媒質IIが普通鋼で、媒
質IIにおける縦波の音速vLが5950m/secであ
るものとすると、前記(1)式から、入射角(ここでは
臨界角)θiは、約14.1°(=sin~1(1450
/5950))となる。この時は、媒質IIにおける横波
の屈折角θSは約32.5°であり、媒質IIには原理的
に横波しか存在しない。
Here, the above-mentioned critical angle is the incident angle θ i when the refraction angle θ L of the longitudinal wave in the medium II is 90 °, and assuming that the medium I in FIG. Assuming that the sound velocity v i of the sound wave is about 1450 m / sec, the medium II is ordinary steel, and the sound velocity v L of the longitudinal wave in the medium II is 5950 m / sec, from the equation (1), the incident angle (critical Angle θ i is about 14.1 ° (= sin ~ 1 (1450
/ 5950)). At this time, the refraction angle θ S of the transverse wave in the medium II is about 32.5 °, and in principle, only the transverse wave exists in the medium II.

【0010】また、図7では、1個所の疵しか検出でき
ないため、鋼管を被検材とするときは、鋼管と探触子6
0のどちらか一方を固定し、他方を回転させることによ
り、全周に亘って探傷を行い、かつ、鋼管を軸方向にも
移動することにより、略全長に亘って探傷するようにし
ている。
Further, in FIG. 7, since only one flaw can be detected, when the steel pipe is used as the test material, the steel pipe and the probe 6 are used.
By fixing either one of 0 and rotating the other, flaw detection is performed over the entire circumference, and by moving the steel pipe in the axial direction as well, flaw detection is performed over substantially the entire length.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来の
超音波探傷方法では、被検材がt/D(ただし、tは管
の厚さ、Dは管の外径)の大なる(例えば20%以上)
厚肉鋼管である場合、図8に示すように、厚肉鋼管70
の外部から超音波を前記臨界角以上の比較的大なる入射
角θiで入射すると、超音波は、厚肉鋼管70の外表面
70aから入り、薄肉内面70bは通過するものの、厚
肉内面70cには届かない経路72で伝搬する。このた
め、内面疵71を検出することができない。
However, in the above-mentioned conventional ultrasonic flaw detection method, the material to be inspected has a large t / D (where t is the thickness of the tube and D is the outer diameter of the tube). 20% or more)
In the case of a thick-walled steel pipe, as shown in FIG.
When an ultrasonic wave is incident from the outside at a relatively large incident angle θ i that is equal to or greater than the critical angle, the ultrasonic wave enters from the outer surface 70a of the thick steel pipe 70 and passes through the thin inner surface 70b, but the thick inner surface 70c. Propagate on the route 72 that does not reach. Therefore, the inner surface defect 71 cannot be detected.

【0012】この対策としては、厚肉鋼管70内におけ
る横波の屈折角θSを小さくすればよい。そして、θS
小さくするには、入射角θiを小さくする必要がある。
しかし、前記したように、厚肉鋼管70内で横波と縦波
とを混在すると不都合が生じるから、θiは、臨界角よ
り小さくすることはできず、限界がある。
As a countermeasure against this, the refraction angle θ S of the transverse wave in the thick steel pipe 70 may be reduced. Then, in order to reduce θ S , it is necessary to reduce the incident angle θ i .
However, as described above, if the transverse wave and the longitudinal wave are mixed in the thick-walled steel pipe 70, there arises a problem, so that θ i cannot be made smaller than the critical angle, and there is a limit.

【0013】そこで、上記の入射角θiを上記の限界内
において臨界角にできるだけ近い値まで小さくすると、
図9に示す如く、探触子60から放射される超音波のう
ち、主たる放射方向の超音波成分であるメインローブ8
0aは、厚肉鋼管70の厚肉内面70cに届くものの、
探触子60から斜めに放射される超音波成分であるサイ
ドローブ80bが、厚肉鋼管70の外表面70aに略垂
直に近い角度で入射される。このため、このサイドロー
ブ80bが、厚肉鋼管70の内外表面70a,70bで
多重反射する。
Therefore, if the incident angle θ i is reduced to a value as close as possible to the critical angle within the above limit,
As shown in FIG. 9, among the ultrasonic waves emitted from the probe 60, the main lobe 8 which is an ultrasonic wave component in the main emission direction.
0a reaches the thick inner surface 70c of the thick steel pipe 70,
A side lobe 80b, which is an ultrasonic wave component obliquely radiated from the probe 60, is incident on the outer surface 70a of the thick-walled steel pipe 70 at an angle that is substantially vertical. Therefore, the side lobes 80b are multiply reflected by the inner and outer surfaces 70a and 70b of the thick-walled steel pipe 70.

【0014】上記のサイドローブ80bのエネルギー
は、メインローブ80aのエネルギーに比し、小さい。
しかし、上記の多重反射は、超音波の波長に比べて極め
て大きな大きさを持つ管壁により生じるのに対し、検査
すべき疵は、上記波長に比し、それほど大きくない。そ
のため、超音波探傷装置のCRT表示画面において、図
10に示すように、多重反射によるエコー(多重エコ
ー)M1,M2,M3およびM4の振幅が、疵から反射
される本来検査すべきエコーFの振幅に比し、無視する
ことができないことがある。なお、図10中、Tは送信
波、Sは探触子からの超音波サイドローブが管表面に垂
直に近い角度で入射するために発生する表面エコーを示
す。
The energy of the side lobe 80b is smaller than the energy of the main lobe 80a.
However, the above-mentioned multiple reflection is caused by the tube wall having a size extremely larger than the wavelength of the ultrasonic wave, while the flaw to be inspected is not so large as compared with the above wavelength. Therefore, on the CRT display screen of the ultrasonic flaw detector, as shown in FIG. 10, the amplitudes of echoes (multi-echoes) M1, M2, M3, and M4 due to multiple reflection are the echoes of the echo F originally reflected from the flaw that should be inspected. It may not be negligible compared to the amplitude. In FIG. 10, T is a transmitted wave, and S is a surface echo generated because the ultrasonic side lobes from the probe are incident on the tube surface at an angle close to vertical.

【0015】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、被検材に斜めに入射する超音波のサイドローブによ
り発生する多重エコーによる不要信号を大幅に低減し
て、疵からの反射エコー信号をS/N比良く得て、疵の
検査をする超音波探傷方法を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above points, and significantly reduces unnecessary signals due to multiple echoes generated by side lobes of ultrasonic waves obliquely incident on a material to be inspected, and a reflected echo from a flaw. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic flaw detection method for inspecting a flaw by obtaining a signal with a good S / N ratio.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明の超音波探傷方法
は、上記の目的を達成するため、二つの探傷周波数を時
分割的に使用して得られたそれぞれの反射エコー信号に
基づいて、多重エコー信号を相殺することにより、上記
の課題を解決したものである。
In order to achieve the above-mentioned object, an ultrasonic flaw detection method of the present invention is based on respective reflected echo signals obtained by using two flaw detection frequencies in a time-division manner, The above problem is solved by canceling the multiple echo signals.

【0017】すなわち、本発明は、厚さと外径との比が
所定値以上の厚肉鋼管に、探触子から超音波を斜めに入
射することにより、厚肉鋼管内から反射する横波超音波
の反射エコーを受信して厚肉鋼管の疵検査を行う超音波
探傷方法において、上記記探触子として広帯域の送受信
周波数特性を持つ探触子を用い、探触子の送受信周波数
帯域内で、かつ、前記厚肉鋼管内の疵からの反射エコー
の振幅が略最大となる第1の探傷周波数を持つ第1の送
信信号と、探触子の送受信周波数帯域内で、かつ、第1
の探傷周波数と異なる周波数の第2の探傷周波数を持つ
第2の送信信号とにより時分割的に探触子を励振し、第
1の送信信号で励振した直後で第2の送信信号で励振す
る前の期間の探触子の第1の受信信号と、第2の送信信
号で励振した直後で第1の送信信号で励振する前の期間
の探触子の第2の受信信号のうちの一方を遅延して同時
化を行った後、両受信信号を差動増幅して得た信号に基
づいて疵検査する構成としたものである。
That is, according to the present invention, the ultrasonic wave is reflected obliquely from inside the thick-walled steel pipe by injecting the ultrasonic wave obliquely from the probe into the thick-walled steel pipe having a ratio of thickness to outer diameter of a predetermined value or more. In the ultrasonic flaw detection method of receiving a reflection echo of and performing a flaw inspection of a thick steel pipe, using a probe having a wideband transmission / reception frequency characteristic as the above-mentioned probe, within a transmission / reception frequency band of the probe, And a first transmission signal having a first flaw detection frequency at which the amplitude of a reflection echo from a flaw in the thick-walled steel pipe is approximately maximum, and within a transmission / reception frequency band of the probe, and
The probe is time-divisionally excited by the flaw detection frequency and the second transmission signal having the second flaw detection frequency different from the flaw detection frequency, and immediately after being excited by the first transmission signal, it is excited by the second transmission signal. One of the first reception signal of the probe in the previous period and the second reception signal of the probe in the period immediately before being excited by the first transmission signal immediately after being excited by the second transmission signal Is delayed and synchronized, and then a flaw inspection is performed based on a signal obtained by differentially amplifying both received signals.

【0018】[0018]

【作用】厚さと外径との比が所定値以上の厚肉鋼管に、
探触子から超音波を斜めに入射することにより、厚肉鋼
管内から反射する横波超音波の反射エコーを受信して厚
肉鋼管の疵検査を行う超音波探傷方法においては、探傷
周波数を高くすると疵検出の能力は増大するが、疵から
の反射エコーは、横波超音波のために、超音波の減衰も
それ以上に増大する。従って、この二つの要因の相殺効
果により、疵からの反射エコーの振幅が最大になる探傷
最適周波数が存在する。この探傷最適周波数が、本発明
における前記第1の探傷周波数である。
[Operation] For thick-walled steel pipes with a ratio of thickness to outer diameter of a specified value or more,
In the ultrasonic flaw detection method in which the ultrasonic wave is obliquely incident from the probe to receive the reflection echo of the transverse ultrasonic wave reflected from inside the thick-walled steel pipe and inspect the thick-walled steel pipe for flaws, the flaw detection frequency is increased. Then, the ability of flaw detection is increased, but the reflected echo from the flaw is further increased in attenuation of ultrasonic waves due to transverse ultrasonic waves. Therefore, due to the canceling effect of these two factors, there is an optimum flaw detection frequency at which the amplitude of the reflection echo from the flaw becomes maximum. This optimum flaw detection frequency is the first flaw detection frequency in the present invention.

【0019】これに対し、探触子からのサイドローブが
厚肉鋼管の外表面に略垂直に近い角度で入射されるため
に生じる多重反射による多重エコーは、主として縦波の
反射エコーであるため、横波に比し媒体内伝搬による減
衰の影響が少なく、探傷周波数を変化させても、多重エ
コーの振幅はさほど変化しない。
On the other hand, the multiple echoes caused by multiple reflections caused by the side lobes from the probe being incident on the outer surface of the thick-walled steel pipe at an angle close to vertical are mainly longitudinal wave reflection echoes. The effect of attenuation due to propagation in the medium is less than that of transverse waves, and the amplitude of multiple echoes does not change much even when the flaw detection frequency is changed.

【0020】そこで、本発明は、上記の点に着目し、広
帯域の送受信周波数特性を持つ探触子を、前記第1の探
傷周波数を持つ第1の送信信号と、前記第2の探傷周波
数を持つ第2の送信信号とにより時分割的に励振するこ
とにより、第1の送信信号に基づく超音波により第1の
受信信号を得、第2の送信信号に基づく超音波により第
2の受信信号を得る。ここで、前記第2の受信信号にお
いては、前記第1の信号に比して、疵からの反射エコー
は充分に小さく、一方、管壁からの多重エコーは疵に比
して小さくならないように、第2の探傷周波数を選択す
る。
In view of the above points, the present invention provides a probe having a wide range of transmission / reception frequency characteristics with a first transmission signal having the first flaw detection frequency and a second flaw detection frequency. The first received signal is obtained by the ultrasonic wave based on the first transmitted signal and the second received signal is obtained by the ultrasonic wave based on the second transmitted signal by exciting in a time division manner with the second transmitted signal To get Here, in the second received signal, the reflected echo from the flaw is sufficiently smaller than that in the first signal, while the multiple echo from the tube wall is not smaller than that in the flaw. , The second flaw detection frequency is selected.

【0021】前記第1および第2の受信信号は、時分割
的に得られるから、本発明では、第1および第2の受信
信号の一方を、超音波探傷機の1周期に等しい時間だけ
遅延して同時化を行った後、前記の遅延された一方の信
号と遅延されない他方の信号とを差動増幅する。この差
動増幅信号においては、疵からの反射エコーの振幅波形
が第1の受信信号のそれよりも減少するが、多重エコー
の振幅はそれ以上に減少するから、疵からの反射エコー
の信号部分と、多重エコーの信号部分とを明瞭に識別す
ることができる。
Since the first and second received signals are obtained in a time division manner, in the present invention, one of the first and second received signals is delayed by a time equal to one cycle of the ultrasonic flaw detector. After performing the synchronization, the one signal delayed and the other signal not delayed are differentially amplified. In this differentially amplified signal, the amplitude waveform of the reflected echo from the flaw is smaller than that of the first received signal, but the amplitude of the multiple echo is further reduced, so the signal portion of the reflected echo from the flaw is reduced. And the signal part of the multiple echo can be clearly distinguished.

【0022】[0022]

【実施例】次に、本発明の一実施例について、図面と共
に説明する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0023】図1は本発明方法が適用される超音波探傷
装置の一実施例のブロック図を示す。同図中、超音波探
傷器1は、同軸ケーブル2を介して探触子3に接続され
ている。探触子3は、広帯域の送受信周波数特性を持つ
広帯域探触子で、内部の超音波振動子が超音波探傷器1
からの送信信号で励振されると、超音波を発生して、被
検材内に超音波を入射し、また、被検材からの超音波エ
コーを受信することができる構成とされている。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an ultrasonic flaw detector to which the method of the present invention is applied. In the figure, an ultrasonic flaw detector 1 is connected to a probe 3 via a coaxial cable 2. The probe 3 is a wide band probe having a wide range of transmission / reception frequency characteristics, and the ultrasonic transducer inside is the ultrasonic flaw detector 1.
When it is excited by the transmission signal from, the ultrasonic wave is generated, the ultrasonic wave is made incident on the test material, and the ultrasonic echo from the test material is received.

【0024】上記の被検材は、例えば、管の厚さをt、
管の外径をDとした時、それらの比t/Dが20%を越
えるような厚肉鋼管4であり、例えば、高温環境下で使
用されるステンレス鋼管または高合金鋼管である。この
被検材には、前記探触子3から、超音波(メインロー
ブ)が臨界角に近い角度で外表面に対して斜めに入射さ
れる。これにより、前記したように、厚肉鋼管4内を横
波超音波が伝搬して、内表面等に生じた亀裂疵で反射さ
れる。また、探触子3からのサイドローブによる多重エ
コーが生じる。上記のサイドローブは、厚肉鋼管4に対
して垂直に近い角度、すなわち、前記臨界角以下の角度
で入射されるため、この多重エコーは、縦波を含む。な
お、上記のt/Dの値は、厚肉鋼管4の材質により変
る。
The above-mentioned test material has, for example, a tube thickness of t,
A thick-walled steel pipe 4 having a ratio t / D exceeding 20%, where D is the outer diameter of the pipe, and is, for example, a stainless steel pipe or a high alloy steel pipe used in a high temperature environment. Ultrasonic waves (main lobes) are obliquely incident on the outer surface of the test material from the probe 3 at an angle close to the critical angle. As a result, as described above, the transverse ultrasonic waves propagate inside the thick-walled steel pipe 4 and are reflected by the crack flaws formed on the inner surface or the like. Also, multiple echoes are generated due to the side lobes from the probe 3. Since the above side lobes are incident on the thick-walled steel pipe 4 at an angle close to vertical, that is, at an angle equal to or less than the critical angle, this multiple echo includes a longitudinal wave. The above t / D value changes depending on the material of the thick-walled steel pipe 4.

【0025】次に、超音波探傷器1の構成について説明
する。同期信号発振器11は、超音波探傷器1の各部の
動作を起動する、一定周期の同期信号を発振出力する。
切換信号発生器12は、上記の同期信号に同期した、第
1の切換信号と第2の切換信号とを発生する。後述する
ように、第1および第2の切換信号は、互いに逆位相の
対称方形波である。これらの第1および第2の切換信号
により、送信周波数を同期信号の1周期毎に、f1とf2
に交互に切り換えて探傷が行われる。
Next, the structure of the ultrasonic flaw detector 1 will be described. The synchronization signal oscillator 11 oscillates and outputs a synchronization signal having a constant cycle, which activates the operation of each part of the ultrasonic flaw detector 1.
The switching signal generator 12 generates a first switching signal and a second switching signal, which are synchronized with the above synchronization signal. As will be described later, the first and second switching signals are symmetrical square waves having opposite phases. With these first and second switching signals, the transmission frequency is changed to f 1 and f 2 for each cycle of the synchronization signal.
The inspection is performed by alternately switching to.

【0026】送信発振器13は、同期信号発振器11か
らの同期信号と、切換信号発生器12からの第1および
第2の切換信号とを入力信号として受け、同期信号が入
力された時点から、周波数f1またはf2の所定サイクル
数のバーストサイン波を発振する。このバーストサイン
波は、第1の切換信号がハイレベルの時、周波数がf1
で、第2の切換信号がハイレベルの時、周波数がf2
ある。送信器14は、送信発振器13からのバーストサ
イン波を受けて、探触子3を励振する大振幅信号に増幅
する。同軸ケーブル2との整合をとる回路も送信器14
に含まれる。
The transmission oscillator 13 receives the synchronization signal from the synchronization signal oscillator 11 and the first and second switching signals from the switching signal generator 12 as input signals, and the frequency from the time when the synchronization signal is input. A burst sine wave having a predetermined number of cycles of f 1 or f 2 is oscillated. This burst sine wave has a frequency of f 1 when the first switching signal is at a high level.
When the second switching signal is at high level, the frequency is f 2 . The transmitter 14 receives the burst sine wave from the transmission oscillator 13 and amplifies it into a large-amplitude signal that excites the probe 3. The transmitter 14 also has a circuit for matching with the coaxial cable 2.
include.

【0027】受信器15は、探触子3により厚肉鋼管4
からの反射エコーを受信し、電気信号に変換されたエコ
ー信号が入力され、これを増幅する回路で、送信周波数
の選択に対応できるように、広帯域の受信周波数特性を
有する。検波器16は、受信器15からの受信エコー信
号を包絡線検波する。アナログスイッチ17は、第1の
切換信号がハイレベルの時に、入力検波信号を出力に伝
達する回路で、第1の切換信号がローレベルの時には、
入力と出力とを遮断する。アナログスイッチ18は、第
2の切換信号がハイレベルの時に、入力検波信号を出力
に伝達する回路で、第2の切換信号がローレベルの時に
は、入力と出力とを遮断する。
The receiver 15 uses the probe 3 to make the thick-walled steel pipe 4
The echo signal converted into an electric signal by receiving the reflected echo from is input, and a circuit for amplifying the echo signal has a wide-band reception frequency characteristic so as to correspond to the selection of the transmission frequency. The detector 16 envelope-detects the received echo signal from the receiver 15. The analog switch 17 is a circuit that transmits the input detection signal to the output when the first switching signal is at the high level, and when the first switching signal is at the low level,
Cut off input and output. The analog switch 18 is a circuit that transmits the input detection signal to the output when the second switching signal is at the high level, and shuts off the input and the output when the second switching signal is at the low level.

【0028】遅延器19は、アナログスイッチ17の出
力検波信号を同期信号の一周期の期間遅延して、アナロ
グスイッチ18の出力検波信号との時間合わせを行う
(同時化する)回路で、後述する如く図2の回路構成と
されている。増幅器20、21は、それぞれ遅延器1
9、アナログスイッチ18の各出力信号を、所定の振幅
に増幅する。
The delay device 19 is a circuit for delaying the output detection signal of the analog switch 17 for a period of one cycle of the synchronizing signal and performing time synchronization (synchronization) with the output detection signal of the analog switch 18, which will be described later. As described above, the circuit configuration shown in FIG. The amplifiers 20 and 21 are delay devices 1 respectively.
9. Amplify each output signal of the analog switch 18 to a predetermined amplitude.

【0029】差動増幅器22は、これらの増幅器20お
よび21からの増幅された検波信号を差動増幅し、これ
らの入力信号の差のレベルに対応したレベルの差動増幅
信号を出力する。掃引信号発生器23は、前記同期信号
に同期して、第2の切換信号がハイレベルの期間のみ、
差動増幅器22からの差動増幅信号がCRT表示器24
で表示されるような、掃引信号を発生する。CRT表示
器24は、差動増幅信号を表示する陰極線管(CR
T)、差動増幅信号を表示に必要な振幅および直流電位
に増幅する水平偏向回路、輝度および焦点調整回路など
から構成される。
The differential amplifier 22 differentially amplifies the amplified detection signals from the amplifiers 20 and 21, and outputs a differential amplified signal of a level corresponding to the level of the difference between these input signals. The sweep signal generator 23 synchronizes with the synchronization signal, and only when the second switching signal is at a high level,
The differential amplified signal from the differential amplifier 22 is the CRT display 24.
Generates a sweep signal as displayed by. The CRT display 24 is a cathode ray tube (CR) that displays a differentially amplified signal.
T), a horizontal deflection circuit that amplifies the differential amplified signal to the amplitude and DC potential required for display, a brightness and focus adjustment circuit, and the like.

【0030】遅延器19は、図2に示すような構成とさ
れている。同図に示すように、遅延器19は、4つの入
力端子31〜34と一つの出力端子35を有する。31
は前記同期信号発振器11からの同期信号の入力端子、
32および33は前記第1および第2の切換信号の入力
端子、34はアナログスイッチ17の出力検波信号の入
力端子である。
The delay device 19 is constructed as shown in FIG. As shown in the figure, the delay device 19 has four input terminals 31 to 34 and one output terminal 35. 31
Is an input terminal of the sync signal from the sync signal oscillator 11,
Reference numerals 32 and 33 are input terminals for the first and second switching signals, and 34 is an input terminal for an output detection signal of the analog switch 17.

【0031】クロック発振器41は、上記同期信号を受
けて、そのパルス立ち下がりエッジから、A−D変換器
48、D−A変換器51の変換指令信号の基となるクロ
ックパルスを発振出力する。このクロックパルスの繰り
返し周波数は、受信エコー信号の周波数帯域の上限から
決定される。アドレス用カウンタ42は、同期信号の立
上りエッジでリセットされ、それからクロック発振器4
1からのクロックパルスのカウントを開始するディジタ
ルカウンタである。このカウンタ42のカウント値が、
メモリ52のアドレス信号となる。
The clock oscillator 41 receives the synchronizing signal, and oscillates and outputs a clock pulse which is the basis of the conversion command signal of the AD converter 48 and the DA converter 51 from the falling edge of the pulse. The repetition frequency of this clock pulse is determined from the upper limit of the frequency band of the received echo signal. The address counter 42 is reset at the rising edge of the sync signal, and then the clock oscillator 4
It is a digital counter that starts counting clock pulses from 1. The count value of this counter 42 is
It becomes the address signal of the memory 52.

【0032】アドレス上限検出回路43は、アドレス用
カウンタ42の出力の全ビットが論理”1”となった時
に、論理”1”のアドレス上限検出信号を出力し、クロ
ック発振器41の発振動作を停止する。AND回路44
は、入力端子32からの第1の切換信号がハイレベルの
時に、前記クロックパルスを通過させて、ディレイライ
ン45とA−D変換器48に供給する。A−D変換器4
8は、AND回路44からのクロックパルスの立上り時
点での、入力端子34からの検波信号の振幅値のディジ
タル信号を出力する。
The address upper limit detection circuit 43 outputs an address upper limit detection signal of logic "1" when all the bits of the output of the address counter 42 become logic "1", and stops the oscillation operation of the clock oscillator 41. To do. AND circuit 44
When the first switching signal from the input terminal 32 is at a high level, the clock pulse is passed and supplied to the delay line 45 and the AD converter 48. A-D converter 4
Reference numeral 8 outputs a digital signal of the amplitude value of the detection signal from the input terminal 34 at the rising time of the clock pulse from the AND circuit 44.

【0033】ここで、前記アドレス用カウンタ42のビ
ット数をN、クロックパルスの繰り返し周波数をfC
すると、上記のA−D変換器48が入力検波信号をA−
D変換できる時間は、(2N−1)/fCである。また、
厚肉鋼管4中を伝搬する超音波の音速をVとすると、探
傷範囲は、厚肉鋼管4内に超音波が入射され、厚肉鋼管
4内の疵から超音波が反射されて探触子3で受信される
までの、超音波の往復距離の半分であるから、 {(2N−1)/fC}V/2 となる。
Here, assuming that the number of bits of the address counter 42 is N and the repetition frequency of the clock pulse is f C , the AD converter 48 outputs the input detection signal A-
D conversion can be time is (2N-1) / f C . Also,
Assuming that the sound velocity of the ultrasonic wave propagating in the thick-walled steel pipe 4 is V, the ultrasonic wave is incident on the thick-walled steel pipe 4 in the flaw detection range, and the ultrasonic wave is reflected from a flaw in the thick-walled steel pipe 4 to detect the probe. until it is received by 3, because it is half the round-trip distance of the ultrasonic wave becomes {(2N-1) / f C} V / 2.

【0034】スリーステートバッファ回路49および5
0は、A−D変換器48、D−A変換器51のビット数
と同数設けられており、第1および第2の切換信号がハ
イレベルの時、入力信号を出力に伝達し、ローレベルの
時出力ハイインピーダンス状態となる。従って、第1の
切換信号がハイレベルの時には、A−D変換器48から
のディジタル信号がスリーステートバッファ回路49を
通してメモリ52に入力され、かつ、この期間は、第2
の切換信号がローレベルであるから、スリーステートバ
ッファ回路50の出力がハイインピーダンスとなり、メ
モリ52とスリーステートバッファ回路50が切り離さ
れた状態となる。
Three-state buffer circuits 49 and 5
0 is provided in the same number as the number of bits of the A / D converter 48 and the D / A converter 51. When the first and second switching signals are at high level, the input signal is transmitted to the output and low level. When, the output becomes high impedance. Therefore, when the first switching signal is at the high level, the digital signal from the AD converter 48 is input to the memory 52 through the three-state buffer circuit 49, and this period is the second
Since the switching signal of 3 is low level, the output of the three-state buffer circuit 50 becomes high impedance, and the memory 52 and the three-state buffer circuit 50 are separated.

【0035】一方、第1の切換信号がローレベルの時に
は、スリーステートバッファ回路49の出力がハイイン
ピーダンスとなり、メモリ52とスリーステートバッフ
ァ回路49が切り離された状態となるのに対し、この期
間は、第2の切換信号がハイレベルであるから、メモリ
52から読み出されたディジタル信号が、スリーステー
トバッファ回路50を通してD−A変換器51に入力さ
れる。スリーステートバッファ回路49および50は、
同期信号の一周期毎に交互に、能動状態と出力ハイイン
ピーダンス状態とを繰り返し、かつ、一方が能動状態の
時は、他方が出力ハイインピーダンス状態とされる。
On the other hand, when the first switching signal is at the low level, the output of the three-state buffer circuit 49 becomes high impedance and the memory 52 and the three-state buffer circuit 49 are separated from each other. , And the second switching signal is at a high level, the digital signal read from the memory 52 is input to the DA converter 51 through the three-state buffer circuit 50. The three-state buffer circuits 49 and 50 are
The active state and the output high impedance state are repeated alternately for each cycle of the synchronization signal, and when one is in the active state, the other is set to the output high impedance state.

【0036】ディレイライン45は、AND回路44か
らのクロックパルスを、A−D変換器48により検波信
号がディジタル信号に変換された後、スリーステートバ
ッファ回路49を通してメモリ52に安定に入力される
までに必要な時間だけ遅延して、メモリ52に書き込み
クロックとして入力させる。AND回路46は、入力端
子33からの第2の切換信号がハイレベルの時に、前記
クロック発振器41からのクロックパルスを通過させて
ディレイライン47に供給する。
The delay line 45 receives the clock pulse from the AND circuit 44 until the detected signal is converted into a digital signal by the AD converter 48, and then is stably input to the memory 52 through the three-state buffer circuit 49. Then, the data is input to the memory 52 as a write clock after being delayed by a time required for the writing. The AND circuit 46 passes the clock pulse from the clock oscillator 41 and supplies it to the delay line 47 when the second switching signal from the input terminal 33 is at a high level.

【0037】ディレイライン47は、AND回路46か
らのクロックパルスを、アドレス用カウンタ42の出力
が”1”増加して、新しいアドレスの記憶内容がメモリ
52から読み出されて、スリーステートバッファ回路5
0を通してD−A変換器51に安定に入力されるまでに
必要な時間だけ遅延して、D−A変換器51に変換用ク
ロックとして供給させる。D−A変換器51は、この遅
延クロックパルスに基づき、メモリ52の読み出し出力
データをディジタル・アナログ変換し、そのアナログ信
号を出力端子35へ出力する。
In the delay line 47, the output of the address counter 42 is increased by "1" in response to the clock pulse from the AND circuit 46, the stored content of the new address is read from the memory 52, and the three-state buffer circuit 5 is supplied.
It is delayed by a time required for stable input to the D-A converter 51 through 0 and is supplied to the D-A converter 51 as a conversion clock. The DA converter 51 performs digital-analog conversion on the read output data of the memory 52 based on the delayed clock pulse, and outputs the analog signal to the output terminal 35.

【0038】このように、図2の遅延器19は、探傷周
波数がf1である、第1の切換信号がハイレベルである
期間において、アナログスイッチ17の出力検波信号
を、高速で連続的にA−D変換器48でディジタル信号
に変換し、そのディジタル信号を順次メモリ52に書き
込み、続いて探傷周波数がf2である、第2の切換信号
がハイレベルである期間において、メモリ52から前記
ディジタル信号を書き込んだ順に読み出して、それを、
高速で、連続的に、D−A変換器51でアナログ信号に
変換した後、出力端子35に出力する。この出力アナロ
グ信号は、入力端子34と同じ波形で、同期信号の一周
期の期間遅延された信号である。
As described above, the delay device 19 of FIG. 2 continuously outputs the output detection signal of the analog switch 17 at high speed during the period when the flaw detection frequency is f 1 and the first switching signal is at the high level. The AD signal is converted into a digital signal by the A / D converter 48, the digital signal is sequentially written into the memory 52, and subsequently, during the period when the flaw detection frequency is f 2 and the second switching signal is at the high level, the memory 52 outputs the signal. Read the digital signals in the order in which they were written and read them
After being converted into an analog signal by the DA converter 51 continuously at high speed, it is output to the output terminal 35. This output analog signal has the same waveform as that of the input terminal 34 and is a signal delayed for one period of the synchronizing signal.

【0039】次に、図1の構成の超音波探傷器1の動作
について、図3乃至図5と共に説明する。同期信号発振
器11から一定周期T0の、図3(A)および図4
(A)に示す同期信号aが出力され、切換信号発生器1
2、送信発振器13、遅延器19および掃引信号発生器
23にそれぞれ供給される。なお、図4は図3のタイム
チャートの時間軸を拡大図示したタイムチャートであ
る。
Next, the operation of the ultrasonic flaw detector 1 configured as shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 3 (A) and 4 with a constant period T 0 from the synchronization signal oscillator 11.
The switching signal generator 1 outputs the synchronization signal a shown in FIG.
2, the transmission oscillator 13, the delay device 19, and the sweep signal generator 23, respectively. 4 is an enlarged time chart of the time axis of the time chart of FIG.

【0040】切換信号発生器12は、同期信号aの立ち
上がりエッジが入力される毎にレベルが反転し、かつ、
互いに位相が逆極性の、図3(B)に示す第1の切換信
号bと同図(C)に示す第2の切換信号cとを発生す
る。すなわち、これらの切換信号bおよびcは、同期信
号aを1/2分周した、周期2T0の対称方形波であ
る。
The switching signal generator 12 inverts the level every time the rising edge of the synchronizing signal a is input, and
It generates a first switching signal b shown in FIG. 3B and a second switching signal c shown in FIG. 3C, which have opposite phases to each other. That is, these switching signals b and c are symmetrical square waves having a period 2T 0 , which is obtained by dividing the synchronizing signal a by 1/2.

【0041】送信発振器13は、この第1および第2の
切換信号bおよびcと同期信号aとを入力信号として受
け、第1の切換信号bがハイレベルの期間(同期信号a
の1周期の期間T0)は、同期信号aの立ち下がりエッ
ジの入力時点から、図4(B)に示す如く、周期が1/
1のサイン波を、例えば、3サイクル発振出力し、第
2の切換信号cがハイレベルの期間(同期信号aの1周
期の期間T0)は、同期信号aの立ち下がりエッジの入
力時点から、周期が1/f2のサイン波を、同じく3サ
イクル発振出力する。すなわち、送信発振器13は、同
期信号aの1周期毎に、周波数f1のバーストサイン波
と、周波数f2のバーストサイン波とを交互に出力す
る。なお、これらのバーストサイン波のサイクル数(波
数)は、厚肉鋼管4の材質寸法形状により実験的に設定
される。
The transmission oscillator 13 receives the first and second switching signals b and c and the synchronization signal a as input signals, and the first switching signal b is at a high level (synchronization signal a
Period T 0 ), the period is 1 / second as shown in FIG. 4B from the time when the falling edge of the synchronizing signal a is input.
For example, the sine wave of f 1 is oscillated and output for three cycles, and during the period when the second switching signal c is at high level (the period T 0 of one cycle of the synchronization signal a), the falling edge of the synchronization signal a is input. Therefore, a sine wave having a cycle of 1 / f 2 is similarly oscillated and output for 3 cycles. That is, the transmission oscillator 13 alternately outputs the burst sine wave of the frequency f 1 and the burst sine wave of the frequency f 2 for each cycle of the synchronization signal a. The cycle number (wave number) of these burst sine waves is experimentally set according to the material size and shape of the thick-walled steel pipe 4.

【0042】ところで、厚肉鋼管4と同一の寸法、同一
または近似の材質で、かつ、既知の疵のある試験片を予
め探傷すると、疵からの反射エコーにより得られるエコ
ー信号の振幅は、図5にIIIで示す如く、探傷周波数f1
でピークを有する特性を示す。一方、探触子からの超音
波サイドローブが試験片の外表面に略垂直に近い角度で
入射されるために生じる多重反射による多重エコーは、
前記したように、主として縦波の反射エコーであるた
め、横波に比し媒体内伝搬による減衰の影響が少なく、
図5にIVで示す如く、探傷周波数を変化させても多重エ
コーの振幅はさほど変化しない。そこで、本実施例で
は、図5に示すように、多重エコーの振幅が疵からの反
射エコーに比し振幅が大で得られる時の探傷周波数f2
を選択する。
By the way, when a test piece having the same size and the same or similar material as the thick-walled steel pipe 4 and a known flaw is preliminarily flaw-detected, the amplitude of the echo signal obtained by the reflection echo from the flaw is as shown in FIG. As indicated by III in 5, the flaw detection frequency f 1
The characteristic has a peak at. On the other hand, the multiple echoes due to multiple reflections that occur because the ultrasonic side lobes from the probe are incident on the outer surface of the test piece at an angle that is nearly vertical,
As described above, since it is mainly a reflection echo of a longitudinal wave, the influence of attenuation due to propagation in the medium is smaller than that of a transverse wave,
As indicated by IV in FIG. 5, the amplitude of the multiple echo does not change so much even if the flaw detection frequency is changed. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, the flaw detection frequency f 2 when the amplitude of the multiple echo is larger than that of the reflected echo from the flaw is obtained.
Select.

【0043】従って、本実施例では、図4に示したよう
に、上記の送信発振器13は、第1の切換信号bがハイ
レベルの期間は上記の周波数f1のバーストサイン波を
発振出力し、第2の切換信号cがハイレベルの期間は上
記の周波数f2のバーストサイン波を発振出力する。図
1の送信器14は、この2周波のバーストサイン波が図
4(B)に示すように時系列的に合成された信号を出力
して、探触子3を同期信号aの周期T0毎に、周波数f1
またはf2で時分割的に励振する。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the transmission oscillator 13 oscillates and outputs the burst sine wave of the frequency f 1 while the first switching signal b is at the high level. , The burst sine wave of the frequency f 2 is oscillated and output while the second switching signal c is at the high level. The transmitter 14 in FIG. 1 outputs a signal in which the burst sine waves of these two frequencies are combined in time series as shown in FIG. 4 (B), and causes the probe 3 to cycle T 0 of the synchronization signal a. Frequency f 1 for each
Alternatively, it is time-divisionally excited at f 2 .

【0044】これにより、探触子3からのエコー信号を
広帯域の受信器15を通して検波器16で包絡線検波す
ると、図3(D)に示すような検波信号dが得られる。
この検波信号dは第1の切換信号bがハイレベルであ
る、探傷周波数がf1の期間の時に得られる検波信号d1
と、第2の切換信号cがハイレベルである、探傷周波数
がf2の期間の時に得られる検波信号d2との時系列合成
信号である。
As a result, when the echo signal from the probe 3 is envelope-detected by the detector 16 through the wide band receiver 15, a detection signal d as shown in FIG. 3D is obtained.
The detection signal d 1 is a detection signal d 1 obtained when the flaw detection frequency is f 1 when the first switching signal b is at a high level.
And a detection signal d 2 obtained when the flaw detection frequency is f 2 and the second switching signal c is at a high level.

【0045】上記検波信号d1とd2は、図3(D)に示
すように、それぞれ送信波による信号部分Tと、厚肉鋼
管4表面からの反射エコー信号部分Sと、サイドローブ
による多重エコー信号部分Mi(ここではi=1〜5)
と、疵からの反射エコー信号部分Fとよりなる。そのう
ち検波信号d1は、探傷周波数が前記f1の時の信号であ
るから、疵からの反射エコー信号部分Fの振幅がサイド
ローブによる多重エコー信号部分Miの振幅よりも大で
ある。これに対し、検波信号d2は、探傷周波数が前記
2の時の信号であるから、サイドローブによる多重エ
コー信号部分M1〜M3の振幅の方が疵からの反射エコ
ー信号部分Fの振幅よりも大である。
As shown in FIG. 3D, the detected signals d 1 and d 2 are multiplexed by a signal portion T due to the transmitted wave, a reflected echo signal portion S from the surface of the thick steel pipe 4, and a side lobe. Echo signal portion Mi (here, i = 1 to 5)
And a reflected echo signal portion F from the flaw. Since the detected signal d 1 is a signal when the flaw detection frequency is the above f 1 , the amplitude of the reflected echo signal portion F from the flaw is larger than the amplitude of the multiple echo signal portion M i due to the side lobe. On the other hand, since the detection signal d 2 is a signal when the flaw detection frequency is f 2 , the amplitudes of the multiple echo signal portions M1 to M3 due to the side lobes are larger than the amplitude of the reflection echo signal portion F from the flaw. Is also large.

【0046】アナログスイッチ17は、この検波信号d
が入力され、第1の切換信号bがハイレベルの期間の入
力検波信号を選択して遅延器19に出力する。従って、
遅延器19には、図3(E)に示すように、検波信号d
1のみが入力される。もう一方のアナログスイッチ18
も、この検波信号dが入力され、第2の切換信号cがハ
イレベルの期間の入力検波信号を選択して増幅器21に
出力する。従って、増幅器21には、図3(G)に示す
ように、検波信号d2のみが入力される。
The analog switch 17 receives the detected signal d
Is input, and the input detection signal during the period when the first switching signal b is at the high level is selected and output to the delay device 19. Therefore,
In the delay device 19, as shown in FIG.
Only 1 is entered. The other analog switch 18
Also, the detection signal d is input, and the input detection signal during the period when the second switching signal c is at the high level is selected and output to the amplifier 21. Therefore, only the detection signal d 2 is input to the amplifier 21, as shown in FIG.

【0047】前記したように、遅延器19は、入力信号
を同期信号aの一周期T0の期間遅延するから、遅延器
19は、図3(F)に示すように、検波信号d1を期間
0だけ遅延して、伝送期間が検波信号d2のそれと一致
する検波信号d3を出力する。
As described above, since the delay device 19 delays the input signal for the period T 0 of the synchronizing signal a, the delay device 19 delays the detection signal d 1 as shown in FIG. 3 (F). with a delay time T 0, and outputs a detection signal d 3 the transmission period matches that of the detection signal d 2.

【0048】差動増幅器22は、増幅器20を介して入
力される上記の遅延検波信号d3と、増幅器21を介し
て入力される上記の検波信号d2とを差動増幅し、遅延
検波信号d3のレベルから検波信号d2のレベルを差し引
いたレベルの差動増幅信号を生成出力する。従って、こ
の差動増幅信号は、図3(H)にhで示す如く、疵から
のエコー信号部分Fのレベルが他の信号部分(ノイズ信
号)と明瞭に識別された信号波形となる。
The differential amplifier 22 differentially amplifies the differential detection signal d 3 input via the amplifier 20 and the detection signal d 2 input via the amplifier 21 to obtain a differential detection signal. A differential amplified signal having a level obtained by subtracting the level of the detected signal d 2 from the level of d 3 is generated and output. Therefore, the differential amplified signal has a signal waveform in which the level of the echo signal portion F from the flaw is clearly discriminated from the other signal portion (noise signal), as indicated by h in FIG.

【0049】この差動増幅信号hは、CRT表示器24
に供給され、ここで表示される。差動増幅信号hは、サ
イドローブによる多重エコー信号部分Mi(ノイズ信
号)などの振幅が大幅に減少した波形であるため、CR
T表示器24は、疵からのエコー信号をS/N比良く表
示することができる。なお、差動増幅器22は、差動増
幅した信号hのうち、所定レベル以上の信号部分のみを
出力する構成としても良い。
This differential amplified signal h is displayed on the CRT display 24.
Are supplied to and displayed here. Since the differential amplified signal h has a waveform in which the amplitude of the multiple echo signal portion Mi (noise signal) due to side lobes is greatly reduced, CR
The T display 24 can display the echo signal from the flaw with a good S / N ratio. The differential amplifier 22 may be configured to output only a signal portion having a predetermined level or higher in the differentially amplified signal h.

【0050】このように、本実施例によれば、差動増幅
信号において疵からの反射エコーの信号部分と、多重エ
コーの信号部分とを明瞭に識別することができるから、
疵からのエコーを明瞭に識別した探傷ができる。
As described above, according to this embodiment, the signal portion of the reflected echo from the flaw and the signal portion of the multiple echo can be clearly discriminated in the differential amplified signal.
It is possible to detect flaws by clearly identifying the echo from the flaw.

【0051】なお、本発明は、上記の実施例に限定され
るものではない。例えば、受信器15は、少なくとも周
波数f1およびf2を共に受信できる広帯域の周波数特性
の回路として説明したが、送信周波数の切り換えに連動
して周波数f1を中心とする比較的狭帯域の周波数帯域
と、周波数f2を中心とする比較的狭帯域の周波数帯域
とに切り換える構成としても良い。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the receiver 15 has been described as a circuit having a wideband frequency characteristic capable of receiving at least the frequencies f 1 and f 2 , but the frequency of a relatively narrow band centered on the frequency f 1 is interlocked with the switching of the transmission frequency. The band may be switched to a relatively narrow frequency band centered on the frequency f 2 .

【0052】[0052]

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、各々異な
る探傷周波数で時分割的に得られた受信信号を、同時化
した後差動増幅することにより、疵からのエコー信号が
サイドローブによる多重エコー信号と明瞭に識別された
信号波形の差動増幅信号を得ることができるため、t/
Dが、所定値、例えば、20%以上のような厚肉鋼管の
内部の疵からのエコーを正確に、かつ、S/N比良く明
瞭に検査することができる。
As described above, according to the present invention, the received signals obtained in time division at different flaw detection frequencies are synchronized and then differentially amplified, so that the echo signal from the flaw has a side lobe. It is possible to obtain a differential amplification signal having a signal waveform clearly distinguished from the multiple echo signal by
It is possible to accurately and clearly inspect an echo from a flaw inside the thick-walled steel pipe where D is a predetermined value, for example, 20% or more, with a good S / N ratio.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】遅延器の一実施例の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of an embodiment of a delay device.

【図3】図1の動作説明用タイムチャートである。FIG. 3 is a time chart for explaining the operation of FIG.

【図4】図1の要部の動作説明用タイムチャートであ
る。
FIG. 4 is a time chart for explaining the operation of the main part of FIG.

【図5】本発明の一実施例における探傷周波数を説明す
る特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram illustrating a flaw detection frequency in an example of the present invention.

【図6】超音波の固体入射時の屈折波の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of refracted waves when an ultrasonic wave is incident on a solid.

【図7】鋼管の探傷方法を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a flaw detection method for a steel pipe.

【図8】従来方法の課題を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a problem of the conventional method.

【図9】従来方法の課題を説明する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a problem of the conventional method.

【図10】従来方法における画面上の各種エコーを示す
図である。
FIG. 10 is a diagram showing various echoes on the screen in the conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…超音波探傷器 3…探触子 4…厚肉鋼管 11…同期信号発振器 12…切換信号発生器 13…送信発振器 14…送信器 15…受信器 16…検波器 17,18…アナログスイッチ 19…遅延器 22…差動増幅器 24…CRT表示器 41…クロック発振器 42…アドレス用カウンタ 48…A−D変換器 51…D−A変換器 52…メモリ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultrasonic flaw detector 3 ... Probe 4 ... Thick steel pipe 11 ... Synchronous signal oscillator 12 ... Switching signal generator 13 ... Transmitting oscillator 14 ... Transmitter 15 ... Receiver 16 ... Wave detector 17, 18 ... Analog switch 19 ... delay device 22 ... differential amplifier 24 ... CRT display device 41 ... clock oscillator 42 ... address counter 48 ... AD converter 51 ... DA converter 52 ... memory

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 興二 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Koji Saito 2-16-46 Minami Kamata, Ota-ku, Tokyo Within Tokimec Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】厚さと外径との比が所定値以上の厚肉鋼管
に、探触子から超音波を斜めに入射することにより、該
厚肉鋼管内から反射する横波超音波の反射エコーを受信
して該厚肉鋼管の疵の検査を行う超音波探傷方法におい
て、 前記探触子として、広帯域の送受信周波数特性を持つ探
触子を用い、該探触子の送受信周波数帯域内で、かつ、
前記厚肉鋼管内の疵からの反射エコーの振幅が略最大と
なる第1の探傷周波数を持つ第1の送信信号と、該探触
子の送受信周波数帯域内で、かつ、第1の探傷周波数と
異なる周波数の第2の探傷周波数を持つ第2の送信信号
とにより時分割的に該探触子を励振し、 該第1の送信信号で励振した直後で該第2の送信信号で
励振する前の期間の該探触子の第1の受信信号と、該第
2の送信信号で励振した直後で該第1の送信信号で励振
する前の期間の該探触子の第2の受信信号のうちの一方
を遅延して、同時化を行った後、両受信信号を差動増幅
して得た信号に基づいて、疵検査することを特徴とする
超音波探傷方法。
1. A reflection echo of a transverse ultrasonic wave reflected from the inside of a thick-walled steel pipe by injecting ultrasonic waves obliquely from a probe into the thick-walled steel pipe having a ratio of thickness to outer diameter of a predetermined value or more. In the ultrasonic flaw detection method for inspecting the flaw of the thick-walled steel pipe by receiving, as the probe, a probe having a wideband transmission / reception frequency characteristic is used, within the transmission / reception frequency band of the probe, And,
A first transmission signal having a first flaw detection frequency at which the amplitude of a reflection echo from a flaw in the thick steel pipe is approximately maximum, and a first flaw detection frequency within the transmission / reception frequency band of the probe And the second transmission signal having a second flaw detection frequency different from that of the probe, the probe is time-divisionally excited, and immediately after being excited by the first transmission signal, it is excited by the second transmission signal. A first reception signal of the probe in a previous period and a second reception signal of the probe in a period immediately after being excited by the second transmission signal and before being excited by the first transmission signal An ultrasonic flaw detection method, characterized in that, after delaying one of the signals and performing synchronization, a flaw inspection is performed based on a signal obtained by differentially amplifying both received signals.
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