JPH07174738A

JPH07174738A - 超音波探傷装置およびその探傷方法並びにその方法に使用する利得制御装置

Info

Publication number: JPH07174738A
Application number: JP6318545A
Authority: JP
Inventors: Etsuro Kaeriyama; 悦郎帰山; Nobuo Takahashi; 信男高橋
Original assignee: Tokimec Inc
Current assignee: Tokimec Inc
Priority date: 1994-12-21
Filing date: 1994-12-21
Publication date: 1995-07-14
Anticipated expiration: 2012-11-19
Also published as: JP2680789B2

Abstract

(57)【要約】【目的】被検材の搬送速度が変化する場合にも、欠陥
の検出を、正確にかつ安定して行うことができる。生産
工程のオンラインに使用して、検査効率の向上を図るこ
とができ、被検材の搬送速度に応じて受信利得を自動制
御する超音波探傷装置、方法および利得制御装置を提供
する。【構成】探触子と、被検材の搬送速度を測定する速度
計と、複数の搬送速度区域のうち、対応する区域を識別
する速度検出回路と、対応する利得調整器から調整出力
信号を出力させる利得制御回路と、調整出力信号に応じ
て制御された利得で、欠陥エコーを増幅する受信回路
と、からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、所定の速度で
搬送される被検材について、欠陥エコーを検出すること
により、その鋼板内部に発生した内部欠陥やラミネーシ
ョンなどを探知するための超音波探傷装置に関し、特
に、被検材の搬送速度に応じて受信利得を自動制御する
超音波探傷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車や家電製品などの外板に用いられ
る熱間または冷間圧延された鋼板は、通常、連続圧延に
より所定の幅寸法の薄板状に製作され、巻き取り機へコ
イル状に巻回される。

【０００３】従来、この鋼板を製品として製造する工程
において、被検材全面に亘って、その内部欠陥、ラミネ
ーションなどを検出するため、連続探傷による非破壊検
査が行われている。この探傷は、板波探傷装置により、
タイヤ探触子を搬送中の被検材上に配置し、探触子か
ら、被検材の搬送方向と直角な方向、すなわち、被検材
の幅方向に、斜角入射の超音波を周期的に放射し、エコ
ーを受信する方法によって、行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、鋼板
の生産効率を向上させるため、被検材の搬送速度が増加
される傾向にある。

【０００５】しかしながら、板波探傷法を用いた従来の
装置では、搬送速度の増加に伴なって、送信パルス波形
の影響によって欠陥エコーの分離現象が発生したり、反
射時にエコーの一部がモード変換したり、被検材の板厚
寸法により縦波および横波の音速と周波数との関係が変
化したり、欠陥エコーレベルが変化したりするため、欠
陥の大きさを正しく識別することができなかった。

【０００６】例えば、３０〜３００ｍ／分の速度で搬送
する場合には、搬送速度の増加にともなって、被検材か
らの欠陥エコーレベルは減少し、そのレベル変化は、約
２０ｄＢにまで及ぶことがあった。このため、従来の装
置では、安定したレベルの欠陥エコーを検出することが
できず、搬送速度を増加させて生産効率の向上を図るこ
とができなかった。

【０００７】そのうえ、被検材の搬送速度は、一定せ
ず、鋼板の材質などの内容によって変化するため、従来
の装置では、搬送速度の変動に対し、受信利得をその都
度調整しなければ、正確な欠陥エコーを得られず、非破
壊検査をオンラインで正確に行うことができなかった。

【０００８】これらの理由により、従来の装置では、被
検材の搬送速度を増加させて、生産効率を向上させるこ
とができなかった。また、非破壊検査をオンラインで行
えないため、検査効率が悪く、製品の品質管理が不十分
であった。

【０００９】本発明は、被検材の搬送速度に対応して、
受信回路の利得が自動的に整定され、被検材の搬送速度
が広範囲に亘って増加または減少しても、被検材内部の
全体に亘って、欠陥エコーレベルを正確に検出すること
ができ、また、搬送速度の影響を受けずに非破壊検査を
オンラインで正確に行うことができる、検査効率および
検査性能が優れた超音波探傷装置およびその探傷方法並
びにその方法に使用する利得制御装置を提供することを
目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の超音波探傷装置は、探触子により、搬送さ
れる被検材に対し、超音波を送信するとともに、欠陥エ
コーを受信し、これを受信回路により増幅して出力する
ことによって、前記被検材の探傷を行う超音波探傷装置
において、被検材の搬送速度を測定し、測定した搬送速
度信号を出力する速度計と、搬送速度信号を受けて、予
め速度の大きさにより区分された複数の搬送速度区域の
うち、搬送速度信号に対応する区域を識別して、識別信
号を出力する速度検出回路と、複数の搬送速度区域の各
々に対応して利得を制御する複数の利得調整器を有し、
識別信号を受けて、識別信号に応じて、複数の利得調整
器のうち、対応する利得調整器から調整出力信号を出力
させる利得制御回路と、を備え、受信回路は、調整出力
信号に応じて制御される利得で、欠陥エコーを増幅して
出力すること、を特徴とするものである。

【００１１】また、速度検出回路は、ヒステリシス特性
を備えて搬送速度区域の識別を行う比較器を有するもの
であってもよい。

【００１２】また、本発明の超音波探傷方法は、搬送さ
れる被検材に対し超音波を斜角入射によって周期的に送
受信し、受信した欠陥エコーを増幅して表示し、被検材
の探傷を行う超音波探傷方法において、被検材の搬送速
度を測定して、搬送速度信号を出力し、搬送速度信号を
受けて、予め速度の大きさにより区分された複数の搬送
速度区域のうち、搬送速度信号に対応する区域を識別し
て、識別信号を出力し、識別信号を受けて、識別信号に
応じて、複数の搬送速度区域の各々に対応して利得を制
御する調整出力信号を出力し、調整出力信号を受けて、
調整出力信号に応じて制御された利得で、欠陥エコーを
増幅することを特徴とするものである。

【００１３】さらに、本発明の利得制御装置は、被検材
の搬送速度を測定し、測定した搬送速度信号を出力する
速度計と、搬送速度信号を受けて、予め速度の大きさに
より区分された複数の搬送速度区域のうち、搬送速度信
号に対応する区域を識別して、識別信号を出力する速度
検出回路と、複数の搬送速度区域の各々に対応して利得
を制御する複数の利得調整器を有し、識別信号を受け
て、識別信号に応じて、複数の利得調整器のうち、対応
する利得調整器から調整出力信号を出力させる利得制御
回路と、からなることを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】本発明に係る超音波探傷装置および探傷方法で
は、速度計が被検材の搬送速度を測定して搬送速度信号
を出力し、この信号に応じて、速度検出回路が複数の搬
送速度区域のうちの対応する区域を識別し、この対応す
る区域に応じて、利得制御回路で対応する利得調整器が
選択され、これにより、受信回路の利得が対応する利得
に切り換えられる。このため、受信回路は、広範囲の搬
送速度に亘って、常に一定の感度に保持される。

【００１５】従って、本発明に係る超音波探傷装置は、
被検材の搬送速度にかかわらず、被検材の欠陥の大きさ
に比例した正確なレベルで、欠陥エコーを検出すること
ができ、非破壊検査の精度を向上させるものである。

【００１６】また、速度検出回路が、ヒステリシス特性
を有する比較器によって搬送速度区域の識別を行う場合
には、搬送速度の微小変動、切換器のチャタリング、動
作遅延時間などの影響を受けることなく、安定した利得
制御を行うことができる。

【００１７】また、本発明に係る超音波探傷装置では、
搬送速度の増加または減少に応じて、利得調整器が自動
的に選択されるため、生産工程のオンラインに使用し
て、検査効率の向上を図ることができる。

【００１８】本発明の利得調整装置は、従来の超音波探
傷装置とともに使用されて、上記作用を生じさせるもの
である。

【００１９】

【実施例】本発明の一実施例について図面を参照して説
明する。

【００２０】第１図は、本発明に係る超音波探傷装置を
示すブロック図である。

【００２１】被検材２が、所定の搬送速度、例えば、２
００〜２５０ｍ／分で、巻き取り機１にコイル状に巻回
される。被検材２は、内部の欠陥を検査される薄板状の
鋼板である。

【００２２】このとき、タイミング回路４が、一定周期
のタイミング信号を出力する。タイミング回路４は、パ
ルサ５に接続されている。このタイミング信号によっ
て、パルサ５は、周期的に作動する。

【００２３】パルサ５は、タイヤ探触子６に接続されて
いる。パルサ５により、タイヤ探触子６は、被検材２の
表面を回動しながら、被検材２に対して超音波を放射
し、欠陥エコーを受波する。この超音波は、被検材２の
搬送方向に直角な方向（矢印１１）、すなわち、被検材
２の幅方向へ向けて、斜角入射により、一定周期で放射
および受波されるものである。

【００２４】タイヤ探触子６は、欠陥エコーを受波する
とき、受信した欠陥エコーを電気信号に変換し、高周波
電圧を出力する。

【００２５】タイヤ探触子６は、受信回路７に接続され
ている。受信回路７は、この高周波電圧を増幅するもの
である。

【００２６】一方、被検材２の速度を測定するため、速
度計３が、設けられている。速度計３は、被検材２の表
面に接触して、被検材２の搬送によって回転する回転子
３１を有する。速度計３は、回転子３１の回転数から、
被検材２の速度を測定し、測定した搬送速度信号を出力
するものである。

【００２７】速度計３は、速度検出回路８に接続されて
いる。速度検出回路８は、この搬送速度信号を受けて、
被検材２で予め速度の大きさにより区分された複数の搬
送速度区域のうち、搬送速度信号に対応する区域を識別
し、識別信号を出力する。

【００２８】利得制御回路９が、速度検出回路８と受信
回路７とに接続されている。利得制御回路９は、速度検
出回路８からの識別信号を受けて、被検材２の識別され
た搬送速度区域に応じて、利得調整器２１，２２，２３
（第２図参照）を選択する。利得調整器２１，２２，２
３は、対応する速度に応じた調整出力信号を出力する。
これにより、利得を切換え、受信回路７の利得を制御す
る。

【００２９】受信回路７は、調整出力信号を受けて、そ
の信号に応じて制御された利得で、前記欠陥エコーを増
幅する。

【００３０】受信回路７は、表示器１０に接続されてお
り、増幅した信号を表示器１０に送る。表示器１０は、
ブラウン管からなり、欠陥エコーを表示するものであ
る。

【００３１】受信回路７の利得は、被検材２の搬送速度
に応じて制御されるため、被検材２の搬送速度の増加に
ともなう、欠陥エコーのレベルの低下が抑制され、表示
器１０に表示される欠陥エコーのレベルは、常に欠陥の
大きさに比例したものとなる。

【００３２】これにより、被検材２の全面に亘って、非
破壊検査が行われる。

【００３３】第２図は、速度計から受信回路までの回路
を示すブロック図である。

【００３４】第２図で示すとおり、速度検出回路８は、
速度計３に接続された第１比較器１３および第２比較器
１５、第１比較器１３に接続された第１設定器１４、第
２比較器１５に接続された第２設定器１６からなってい
る。第１設定器１４は、しきい値Ｖ₀₁を有し、第２設定
器１６は、第１設定器１４より大きいしきい値を有する
ものである。

【００３５】第３図は、第１比較器１３の一例について
の回路図を示す。

【００３６】演算増幅器４１の反転端子が、抵抗器４４
を介して速度計３と接続されており、非反転端子が抵抗
器４２を介して、第１設定器１４と接続されている。演
算増幅器４１からの出力は、抵抗器４３を介して、演算
増幅器４１の非反転端子に帰還している。演算増幅器４
１には、電源電圧Ｖ⁺，Ｖ^-が印加されている。

【００３７】演算増幅器４１は、反転端子から搬送速度
信号を入力し、非反転端子から、しきい値Ｖ₀₁を入力す
る。

【００３８】なお、第２比較器１５も、第１比較器１３
とほぼ同様に構成されるものである。

【００３９】速度計３の出力信号は、第１比較器１３お
よび第２比較器１５にそれぞれ印加される。第１比較器
１３および第２比較器１５は、搬送速度信号の増加また
は減少による動作の転換位置で、ヒステリシス特性を有
するものである。

【００４０】速度計３から出力される搬送速度信号は、
第１比較器１３および第２比較器１５を介して利得制御
回路９に入力される。

【００４１】第２図で示すように、利得制御回路９は、
三個の論理回路、すなわち、第１ＡＮＤ回路１７、第２
ＡＮＤ回路１８、第３ＡＮＤ回路１９、および三個の利
得調整器、すなわち、第１利得調整器２１，第２利得調
整器２２，第３利得調整器２３を有する。

【００４２】第１ＡＮＤ回路１７、第２ＡＮＤ回路１
８、第３ＡＮＤ回路１９は、それぞれ第１比較器１３お
よび第２比較器１５に接続され、互いに並列に配設され
ている。

【００４３】第１ＡＮＤ回路１７は、第１比較器１３お
よび第２比較器１５からの出力を反転して入力し、第２
ＡＮＤ回路１８は、第１比較器１３からの出力の反転し
たものおよび第２比較器１５からの出力を入力し、第３
ＡＮＤ回路１９は、第１比較器１３および第２比較器１
５からの出力を入力するものである。

【００４４】各論理回路１７，１８，１９からの出力
は、被検材２の搬送速度が最も大きいとき、第１ＡＮＤ
回路１７の出力のみがハイレベルとなる。次に大きいと
き、第２ＡＮＤ回路１８の出力のみがハイレベルとな
る。速度が最も小さいとき、第３ＡＮＤ回路１９の出力
のみがハイレベルとなる。

【００４５】第１ＡＮＤ回路１７、第２ＡＮＤ回路１
８、第３ＡＮＤ回路１９は、それぞれ第１利得調整器２
１，第２利得調整器２２，第３利得調整器２３に接続さ
れており、各利得調整器２１，２２，２３は、それぞれ
各論理回路１７，１８，１９からの出力を入力する。

【００４６】従って、各利得調整器２１，２２，２３
は、速度検出回路８の動作により選択されて作動し、被
検材２の搬送速度ごとに選択的に、受信回路７へ調整出
力信号を送信する。

【００４７】第１利得調整器２１は、被検材２の最も大
きい搬送速度に対応して、利得が大きくなるように制御
するものであり、第２利得調整器２２は、中位の速度に
対応して、利得が中位になるように制御するものであ
り、第３利得調整器２３は、最も小さい速度に対応し
て、利得が小さくなるように制御するものである。

【００４８】これにより、受信回路７は、被検材２の３
段階に分けた搬送速度に応じて、利得制御を行うことが
でき、受信回路７からの信号を受信した表示器１０は、
搬送速度にかかわらず、被検材２からの欠陥エコーを正
確なレベルで表示することができる。

【００４９】なお、利得制御回路９は、上述の回路によ
って自動的に利得を制御するほか、手動利得制御器２０
を有して、手動により利得を制御することもできる。

【００５０】さらに、論理回路１７，１８，１９および
利得調整器２１，２２，２３を用いて、被検材２の搬送
速度区域を３段階に区分した場合について説明したが、
３段階よりも区分数を増加させることにより、さらに細
分化された利得制御を行って、欠陥エコーをより正確な
レベルで表示するようにしてもよい。

【００５１】また、被検材２の幅寸法が大きく、被検材
２での超音波減衰が著しく大きいときには、タイヤ探触
子６を被検材２の両側に配設して、超音波放射のタイミ
ングを交互に変えることにより、探傷するようにしても
よい。

【００５２】なお、速度計３と速度検出回路８と利得制
御回路７とは、利得制御装置を構成して、通常の超音波
探傷装置とともに用いられてもよい。

【００５３】次に、作用について、説明する。

【００５４】第４図は、第１比較器１３の動作を示すグ
ラフである。

【００５５】搬送速度が増加して、速度計３から第１比
較器１３への入力が、第１設定器１４のしきい値Ｖ₀₁と
ヒステリシス幅Ｖ_THとの合計に達すると、第１比較器１
３の出力は、高レベルＶ_OHから低レベルＶ_OLに転換す
る。以後の搬送速度の増加に対して、この状態は、持続
する。

【００５６】次に、搬送速度が減少して、速度計３から
第１比較器１３への入力が、第１設定器１４のしきい値
Ｖ₀₁からヒステリシス幅Ｖ_THを減算した値に達すると、
第１比較器１３の出力は、低レベルＶ_OLから高レベルＶ
_OHにレベル転換する。

【００５７】すなわち、ヒステリシス幅Ｖ_THと、第１比
較器１３の転換レベルＶ_OH，Ｖ_OLと、抵抗器４２，４
３，４４のそれぞれの抵抗Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃との関係は、
以下の式で表わされる。

【００５８】Ｖ_TH＝Ｒ₁（Ｖ_OH−Ｖ_OL）／（Ｒ₁＋Ｒ₂）このように、搬送速度の増加または減少の相違によっ
て、第１比較器１３は、転換動作を行う位置が異なっ
て、ヒステリシス特性を示す。そのヒステリシス幅は、
比較器１３を構成する回路素子の値によって決定され
る。

【００５９】なお、第２比較器１５も、第１比較器１３
とほぼ同様に作用するものである。

【００６０】第１比較器１３および第２比較器１５は、
そのヒステリシス幅を選定することにより、搬送速度の
微小変動、切換器のチャタリング、動作遅延時間などの
影響を受けることなく、安定した動作を行うことができ
る。

【００６１】したがって、上述の超音波探傷装置は、被
検材２の搬送速度が変化しても、安定した利得制御を行
うことができるため、欠陥エコーを正確に検出すること
ができるものである。

【００６２】第５図は、速度計３により測定される搬送
速度と、速度検出回路８により識別される被検材２の搬
送速度区域との関係を示すグラフである。

【００６３】識別される搬送速度区域は、速度計３によ
り測定される搬送速度が搬送速度区域ａに識別されてい
る場合、速度がＶ₂まで増加したとき、第１比較器１３
によって、搬送速度区域ｂに変化する。これに対し、搬
送速度が搬送速度区域ｂに識別されている場合、速度が
Ｖ₂まで減少しても搬送速度区域はａに変化せず、速度
がＶ₁まで減少したとき、第１比較器１３によって、搬
送速度区域ａに変化する。

【００６４】また、識別される搬送速度区域は、速度計
３により測定される搬送速度が搬送速度区域ｂに識別さ
れている場合、速度がＶ₄まで増加したとき、第２比較
器１５によって、搬送速度区域ｃに変化する。これに対
し、搬送速度が搬送速度区域ｃに識別されている場合、
速度がＶ₄まで減少しても搬送速度区域はｂに変化せ
ず、速度がＶ₃まで減少したとき、第２比較器１５によ
って、搬送速度区域ｂに変化する。

【００６５】第６図は、被検材２の搬送速度区域と利得
制御信号との関係を示すグラフである。

【００６６】速度の小さい搬送速度区域ａでは、利得調
整器２３が、利得を小さく制御する利得制御信号Ｇ₁を
出力し、中位の速度の搬送速度区域ｂでは、利得調整器
２２が、利得を中位に制御する利得制御信号Ｇ₂を出力
し、速度の大きい搬送速度区域ｃでは、利得調整器２１
が、利得を大きく制御する利得制御信号Ｇ₃を出力す
る。

【００６７】このように、搬送速度の増加または減少に
応じて、自動的に利得調整器が選択されるため、上述の
超音波探傷装置は、生産工程のオンラインで使用され
て、被検材２の検査を正確に行うことができ、検査効率
の向上を図ることができる。

【００６８】

【発明の効果】本発明に係る超音波探傷装置は、被検材
の搬送速度が広範囲に亘って変化する場合にも、被検材
の全面に亘って微小な欠陥の検出を、正確にかつ安定し
て行うことができ、すぐれた品質管理のもとで製品を提
供することができる。

【００６９】また、本発明に係る超音波探傷装置は、生
産工程のオンラインに使用して、検査効率の向上を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波探傷装置を示すブロック
図。

【図２】速度計から受信回路までの回路を示すブロック
図。

【図３】第１比較器の回路図。

【図４】第１比較器の動作を示すグラフ。

【図５】速度計により測定される搬送速度と、速度検出
回路により識別される被検材の搬送速度区域との関係を
示すグラフ。

【図６】被検材の搬送速度区域と利得制御信号との関係
を示すグラフである。

【符号の説明】

１…巻き取り機２…被検材３…速度計４…タイミング回路５…パルサ６…タイヤ接触子７…受信回路８…速度検出回路９…利得制御回路１０…表示器１３…第１比較器１４…第１設定器１５…第２比較器１６…第２設定器１７…第１ＡＮＤ回路１８…第２ＡＮＤ回路１９…第３ＡＮＤ回路２１…第１利得調整器２２…第２利得調整器２３…第３利得調整器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】探触子により、搬送される被検材に対し、
超音波を送信するとともに、欠陥エコーを受信し、これ
を受信回路により増幅して出力することによって、前記
被検材の探傷を行う超音波探傷装置において、前記被検材の搬送速度を測定し、測定した搬送速度信号
を出力する速度計と、前記搬送速度信号を受けて、予め速度の大きさにより区
分された複数の搬送速度区域のうち、前記搬送速度信号
に対応する区域を識別して、識別信号を出力する速度検
出回路と、前記複数の搬送速度区域の各々に対応して利得を制御す
る複数の利得調整器を有し、前記識別信号を受けて、前
記識別信号に応じて、前記複数の利得調整器のうち、対
応する利得調整器から調整出力信号を出力させる利得制
御回路と、を備え、前記受信回路は、前記調整出力信号に応じて制御される
利得で、前記欠陥エコーを増幅して出力すること、を特徴とする超音波探傷装置。
【請求項２】前記速度検出回路は、ヒステリシス特性を
備えて前記搬送速度区域の識別を行う比較器を有する、
請求項１記載の超音波探傷装置。
【請求項３】搬送される被検材に対し超音波を斜角入射
によって周期的に送受信し、受信した欠陥エコーを増幅
して表示し、前記被検材の探傷を行う超音波探傷方法に
おいて、前記被検材の搬送速度を測定して、搬送速度信号を出力
し、前記搬送速度信号を受けて、予め速度の大きさにより区
分された複数の搬送速度区域のうち、前記搬送速度信号
に対応する区域を識別して、識別信号を出力し、前記識別信号を受けて、前記識別信号に応じて、前記複
数の搬送速度区域の各々に対応して利得を制御する調整
出力信号を出力し、前記調整出力信号を受けて、前記調整出力信号に応じて
制御された利得で、前記欠陥エコーを増幅することを特
徴とする超音波探傷方法。
【請求項４】被検材の搬送速度を測定し、測定した搬送
速度信号を出力する速度計と、前記搬送速度信号を受けて、予め速度の大きさにより区
分された複数の搬送速度区域のうち、前記搬送速度信号
に対応する区域を識別して、識別信号を出力する速度検
出回路と、前記複数の搬送速度区域の各々に対応して利得を制御す
る複数の利得調整器を有し、前記識別信号を受けて、前
記識別信号に応じて、前記複数の利得調整器のうち、対
応する利得調整器から調整出力信号を出力させる利得制
御回路と、からなることを特徴とする利得制御装置。