JPH0664152U - 超音波探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波探傷装置において、超音波ビームが今
試料のどの位置に照射されているのか、試料が超音波探
触子の焦点位置にあるのか、試料が水平に維持されてい
るのかが目視で容易にわかるようにする。 【構成】 超音波探傷装置は超音波探触子１と、超音波
探触子１に取り付けられた２以上のレーザ発信器２等で
構成されており、これらのレーザ発信器２のレーザビー
ムは超音波探触子１の焦点距離上で重なり合うように設
定されているので、試料が超音波探触子１の焦点距離位
置に配置されていない場合や、試料が水平に維持されて
いない場合には、複数のレーザビームスポットは試料表
面上で重なり合わない。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、物質内部の微小な欠陥や剥離状況を超音波によって探傷する超音波 探傷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

金属、プラスチック、セラミック、複合材料、新素材等の物質内部の微小な欠 陥や剥離状況を超音波によって探傷するために超音波探傷装置が用いられている 。 この超音波探傷装置は、超音波を試料に照射するための超音波探触子と、こ の超音波探触子から超音波を発生させるための駆動パルスを供給したり、試料か らの反射超音波を受信し、信号処理等を行ったりする探傷装置本体とがケーブル で接続されており、通常の超音波探傷試験は、パルス反射法が用いられている。

【０００３】 パルス反射法は、超音波探触子に周期的に駆動（励振）パルスを与えることに より、超音波探触子から発射される超音波を用い、この超音波ビームが試料に到 達すれば、試料表面や、欠陥、傷等の部分で超音波ビームの反射が起こるので、 この反射エコーを超音波探触子で受波し、電気信号に変換することにより、電気 信号の振幅、形状、時間軸上の位置などによって欠陥の大きさ、数、位置などを 推定するものである。

【０００４】 ところで、超音波探触子から発射される超音波ビームは、分解能を上げるため に超音波探触子からある距離に焦点を結ばせるようになっており、検査される試 料は、この超音波探触子の焦点距離に置かれる。

【０００５】 そして超音波探触子を移動させて、試料の全面を走査するようにすることによ りどの位置に欠陥等があるか検査するようにしている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】 しかし、表示画面上で傷の状態が認識できても、超音波ビームが今試料のどの 位置に照射されているのか、また試料が超音波探触子の焦点位置にあるのか、試 料が水平に維持されているのかが、簡単にはわからない。そのために調整も行い ずらく、焦点位置からずれると分解能が劣化し、また、試料が水平に維持されて いないと、反射エコーの時間軸上の位置が変化するので精度よく測定を行うこと ができない。

【０００７】 本考案は、上記問題点を解決するために創案されたものであり、超音波ビーム が今試料のどの位置に照射されているのか、試料が超音波探触子の焦点位置にあ るのか、試料が水平に維持されているのかが目視で容易にわかる超音波探傷装置 を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案の超音波探傷装置は、超音波探触子と、こ の超音波探触子の焦点位置上に光ビームが重なるように前記超音波探触子上の２ 箇所以上に取り付けられたレーザ発信器とを備えたことを特徴としている。

【０００９】

【作用】

本考案の超音波探傷装置では、超音波探触子から超音波ビームが照射されると もに、超音波探触子上に取り付けられたレーザ発信器からレーザビームが照射さ れており、この２箇所以上に取り付けられたレーザ発信器からのレーザビームは 超音波探触子の焦点位置で正確に重なるように調整されているので、試料の位置 が超音波探触子の焦点距離とずれていると、これらのレーザビームは１箇所で重 ならない。また試料が水平に保持されていないと試料上に投影されたレーザビー ムスポットの形状が変化したり、またレーザビームスポットは１箇所で重ならな いことになる。

【００１０】

【実施例】

本考案の一実施例を、以下、図１に基づいて説明する。図１に示すように、本 考案の超音波探傷装置は超音波ビームの送受波を行う超音波探触子１と、この超 音波ビームの送波を行うために超音波探触子１に送波用の駆動パルスを与える送 信部４と、超音波探触子１で受波された反射波を検波、増幅し、信号処理する受 信部３と、受信部３と送信部４とを切り換える信号や、その他の制御信号を送出 する制御部５と、受信部３の信号を表示するための指示部６とで構成されており 、さらに超音波探触子１の周囲にはレーザ発信器２が２箇所に設けられ、このレ ーザ発信器２を駆動させるためのレーザ発信部７が設けられている。

【００１１】 そしてこのレーザ発信器２は、超音波探触子１の超音波ビームの送受波面を遮 らないように超音波探触子１の壁面に設けられており、この２つのレーザ発信器 のレーザビームスポットが、ちょうど超音波探触子１の超音波ビームの焦点距離 面上で重なるように、超音波探触子１の壁面に一定の角度をもって取り付けられ ている。

【００１２】 水槽１０には水等が導入されており、この水槽１０の底には、探傷を行うべき 試料８が保持器９により水平に保持されている。そして超音波探触子１がこの試 料８に対して超音波ビームの焦点距離に位置するように水中に挿入されている。 さらにこの超音波探触子１は、試料８の全面を走査できるように、移動可能とな っている。また水槽１０に水を入れてあるのは、超音波ビームを減衰させないた めである。

【００１３】 次にこの超音波探傷装置の動作を説明する。まず制御部５は、セレクター１１ を送信部４と、超音波探触子１とを接続するようにしておき、制御部５は、送信 部４に対して超音波探触子１に駆動パルスを送るように一定周期で同期信号を発 生させる。制御部５は送信部４が駆動パルスを超音波探触子１に送信した後は、 すぐにセレクター１１を受信部３に切り換え、次の同期信号が発生するとセレク ター１１を送信部４に切り換えるようにし、この過程を繰り返すように制御する 。送信部４は前述の同期信号が供給されるごとに、同期信号に同期して駆動パル スを発生させ、超音波探触子１に送信する。超音波探触子１は、駆動パルスによ り超音波を発生させ、この超音波ビームは、試料８に向かって水中を伝搬する。

【００１４】 超音波ビームが試料８に到達すると、水と試料８との境界面で反射が起こり、 また、試料表面や試料内部に欠陥や傷があるとその部分でも反射が起きる。この 反射エコーは、水中を伝搬し超音波探触子１で受波されて電気信号に変換される 。変換された電気信号は、受信部３に送られて検波、増幅等の信号処理がなされ 、この受信部３の信号が指示部６で表示される。

【００１５】 指示部６では、先の駆動パルス発生のための制御部５からの同期信号に同期さ せて反射エコー信号を表示するようにしている。これは超音波探触子１からの超 音波送波時からの反射エコー信号の時間位置により、反射エコー信号が発生した 位置が試料のどの位置に相当するのかを認識するためである。

【００１６】 一方、超音波ビームの送受波が行われている間は、制御部５はレーザ発信部７ に対してレーザ発信器２に駆動電圧を供給するように指示しているので、２つの レーザ発信器２はレーザ光を発し、このレーザビームは、試料８上で１つのスポ ットとして重なり合うこととなる。

【００１７】 この場合、２つのレーザ発信器のレーザビームスポットが、ちょうど超音波探 触子１の超音波ビームの焦点距離面上で重なるように、レーザ発信器２の取り付 け角度等があらかじめ調整されているので、試料８が超音波探触子１の焦点距離 面上にあり、水平を保っていれば、超音波探触子１を試料８に対して一定距離 （焦点距離）と水平を保ちながら試料８の全面を走査しても図２（ａ）のように ２つのレーザビームスポットは重なりあったままであるが、超音波探触子１と試 料８の距離が超音波探触子１の焦点距離とずれているときや、水平が保たれてい ないときには、図２（ｂ）のように２つのレーザビームスポットが重なり合わな い。

【００１８】 また試料８が傾いているときには、２つのレーザビームスポットが重なり合わ ない部分が現れるとともに、試料の傾斜角度によってレーザビームの投影面が変 わってくるのでレーザビームスポットの形状の変化により認識できる。

【００１９】 上述したように２つのレーザビームスポットの重なり具合や、スポット形状で 焦点距離とずれているのか、試料が水平に保たれているのかが、目視により判別 でき、焦点距離とずれている場合には超音波探触子１の位置かあるいは保持器９ の高さを変えることで調整でき、試料が水平に保たれていなくて超音波探触子１ が試料に対して平行に走査できない場合には、保持器９の調整により水平にする か、あるいは試料面の形状が部分的に歪んでいる場合には超音波探触子１の傾き を変えることにより調整できる。

【００２０】 超音波探触子１の焦点距離が変わった場合でもレーザ発信器の取り付け角度を 調整することにより焦点距離に合わせることができ、この取り付け角度を自動的 に変更できる例を図３に示す。

【００２１】 超音波探触子１の内部は、超音波ビームを発生させる振動子３６、左右のレー ザ発信器２に各々シャフト３２、３４を介して取り付けられたパルスモータ部３ １、３３で構成されており、シャフト３２、３４と各レーザ発信器は回動可能に 結合されている。

【００２２】 また、各レーザ発信器の先端と超音波探触子１の外壁との接触部は固定されて おり、パルスモータ部３１、３３内の各パルスモータは、装置本体のパルスモー タ駆動回路３５により別個独立に駆動されるようになっている。

【００２３】 例えば、振動子３６が複数の圧電素子から成り立っており、電気的に超音波ビ ームの焦点距離を変化させることが可能であり、超音波ビームの焦点距離を変化 させた場合には、パルスモータ駆動回路３５よりパルス信号が与えられ、パルス モータ部３１、３３内の各パルスモータを回転させることにより、シャフト３２ 、３４を左右方向へ移動させることができるので、レーザ発信器２の先端部を支 点としてレーザ発信器自体の傾きが変わり、超音波ビームの焦点距離上で左右の レーザ発信器２による各々のレーザビームスポットが重なり合うところでパルス モータ駆動回路３５を停止させれば、調整が行える。

【００２４】 またパルスモータ駆動回路のパルス数とレーザ発信器の回転角度との対応は、 把握できるので、超音波ビームの焦点距離ごとに２つのレーザビームスポットが 重なり合うための左右のレーザ発信器の必要な駆動回転角度を計測しておけば、 この駆動回転角度からパルスモータ駆動回路のパルス数が算出できるので、カウ ンター回路等を用いることにより、焦点距離を入力すればレーザ発信器の取り付 け角度を自動設定することも可能である。

【００２５】 本実施例では、レーザ発信器２は、超音波探触子１の壁面の２ヶ所に取り付け ているが、検出精度を高めるために２ヶ所以上に取り付けて各々のレーザビーム スポットが重なり合うようにしても良い。

【００２６】 さらにレーザ受光部を試料上の適当な位置に複数設け、レーザ発信器をパルス 駆動することにより、レーザ発信からレーザ受光部でのレーザ光の受信までの時 間を各点で計測することにより、超音波探触子と試料との距離を算出し、超音波 探触子と試料との距離や、試料の水平を調整することができる。

【００２７】 またレーザ受光部を超音波探触子上に設け、レーザ光の反射鏡を試料上に設け て反射鏡で反射されたレーザ光をレーザ受光部で受光することにより、超音波探 触子と試料との距離を計測してもよい。

【００２８】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の超音波探傷装置によれば超音波探触子の焦点距 離上で、２つ以上のレーザビームスポットが重なるようにレーザ発信器が超音波 探触子上に取り付けられているので、超音波ビームが今試料のどの位置に照射さ れているのか、試料が超音波探触子の焦点位置にあるのか、さらには水平に維持 されているのかを目視で把握できるとともに、この状態を修正することにより正 確な測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の超音波探傷装置を示す図で
ある。

【図２】本考案の超音波探傷装置によるレーザビームス
ポット投影図の一例である。

【図３】本考案の超音波探傷装置のレーザ発信器可動機
構の一例を示す図である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波探触子と、この超音波探触子の焦
   点位置上に光ビームが重なるように前記超音波探触子上
   の２箇所以上に取り付けられたレーザ発信器とを備えた
   ことを特徴とする超音波探傷装置。