JPH07248317A - 超音波探傷方法 - Google Patents
超音波探傷方法Info
- Publication number
- JPH07248317A JPH07248317A JP6041577A JP4157794A JPH07248317A JP H07248317 A JPH07248317 A JP H07248317A JP 6041577 A JP6041577 A JP 6041577A JP 4157794 A JP4157794 A JP 4157794A JP H07248317 A JPH07248317 A JP H07248317A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wave
- ultrasonic
- test material
- signal
- transmission
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/07—Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/11—Analysing solids by measuring attenuation of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/12—Analysing solids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/341—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with time characteristics
- G01N29/343—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with time characteristics pulse waves, e.g. particular sequence of pulses, bursts
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02854—Length, thickness
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 コンクリート，耐火物などの構造物材料や構
造物の厚さ，内部欠陥の検出に有効な高感度超音波探傷
方法を提供。 【構成】 被検材２に広帯域超音波探触子７を介して短
パルス送信波を投入し、被検材内を伝播した超音波３を
受信増幅器１１にて増幅後、周波数スペクトル分析器１
４にて最も有意義な周波数成分を選定する。次に、選定
した周波数のバースト送信波を投入し、再び超音波を受
信増幅しフィルタリングした後、送信波と同期して発生
する送信参照波と同時に信号処理演算器１７に取り込
み、相互相関演算処理を施す。 【効果】 超音波の減衰，散乱が大きな被検材を高感
度，高Ｓ／Ｎ比で探傷することが可能となった。
造物の厚さ，内部欠陥の検出に有効な高感度超音波探傷
方法を提供。 【構成】 被検材２に広帯域超音波探触子７を介して短
パルス送信波を投入し、被検材内を伝播した超音波３を
受信増幅器１１にて増幅後、周波数スペクトル分析器１
４にて最も有意義な周波数成分を選定する。次に、選定
した周波数のバースト送信波を投入し、再び超音波を受
信増幅しフィルタリングした後、送信波と同期して発生
する送信参照波と同時に信号処理演算器１７に取り込
み、相互相関演算処理を施す。 【効果】 超音波の減衰，散乱が大きな被検材を高感
度，高Ｓ／Ｎ比で探傷することが可能となった。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンクリート，耐火物
などの構造材料や構造物における厚さ、内部欠陥の検出
に有効な高感度超音波探傷方法に関するものである。
などの構造材料や構造物における厚さ、内部欠陥の検出
に有効な高感度超音波探傷方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、各種コンクリート，耐火物など
の構造材料や構造物の厚さ、あるいは、空洞，剥離部，
未接着部などの内部欠陥を検査する場合、超音波探傷法
が最も多用されている。図２に、従来の超音波探傷方法
の代表例を示す。図２の（ａ）はパルス反射法を、
（ｂ）は透過法を示す原理図である。図中、Ｔ／Ｒは送
受信兼用の狭帯域超音波探触子、Ｔは送信用の狭帯域超
音波探触子を、Ｒは受信用の狭帯域超音波探触子を示
す。図２の（ａ）のパルス反射法は、狭帯域超音波探触
子１から、被検材２の厚さｄ方向に投入される超音波３
が被検材２の底面、あるいは、内部欠陥４で反射し、再
び狭帯域超音波探触子１で受信される間の反射超音波３
の受信信号強度（底面エコー高さ）と伝播時間ｔに基づ
いて、ｄ＝ｖｔ／２から、被検材２の厚みｄや内部欠陥
４の位置、サイズなどを検出するものである。この場
合、被検材中の音速ｖは既知であるものとする。
の構造材料や構造物の厚さ、あるいは、空洞，剥離部，
未接着部などの内部欠陥を検査する場合、超音波探傷法
が最も多用されている。図２に、従来の超音波探傷方法
の代表例を示す。図２の（ａ）はパルス反射法を、
（ｂ）は透過法を示す原理図である。図中、Ｔ／Ｒは送
受信兼用の狭帯域超音波探触子、Ｔは送信用の狭帯域超
音波探触子を、Ｒは受信用の狭帯域超音波探触子を示
す。図２の（ａ）のパルス反射法は、狭帯域超音波探触
子１から、被検材２の厚さｄ方向に投入される超音波３
が被検材２の底面、あるいは、内部欠陥４で反射し、再
び狭帯域超音波探触子１で受信される間の反射超音波３
の受信信号強度（底面エコー高さ）と伝播時間ｔに基づ
いて、ｄ＝ｖｔ／２から、被検材２の厚みｄや内部欠陥
４の位置、サイズなどを検出するものである。この場
合、被検材中の音速ｖは既知であるものとする。
【０００３】図２の（ｂ）の透過法は、送信専用狭帯域
超音波探触子５から被検材２に投入される超音波３’
が、被検材内を伝播し受信用狭帯域超音波探触子６によ
って検出される受信信号の伝播時間や、減衰あるいは散
乱する信号強度変化の程度をとらえることにより、被検
材２の厚みｄや内部欠陥４の有，無を判定するものであ
る。
超音波探触子５から被検材２に投入される超音波３’
が、被検材内を伝播し受信用狭帯域超音波探触子６によ
って検出される受信信号の伝播時間や、減衰あるいは散
乱する信号強度変化の程度をとらえることにより、被検
材２の厚みｄや内部欠陥４の有，無を判定するものであ
る。
【０００４】これら超音波探傷法については、日本非破
壊検査協会による「非破壊検査便覧，P.413〜P.461，昭
和５３年４月発行」に記載されており、類似の文献や、
それら多数の適用例は公知である。
壊検査協会による「非破壊検査便覧，P.413〜P.461，昭
和５３年４月発行」に記載されており、類似の文献や、
それら多数の適用例は公知である。
【０００５】これらの方法は、金属や鉄鋼材料の探傷を
目的として普及してきたものであり、通常、１・０ＭＨ
ｚ〜数十ＭＨｚの高周波数域の超音波が用いられるが、
コンクリートや耐火物などの探傷では、内在する骨材，
気泡、あるいは、それらの不均一性に起因して、超音波
が被検材を伝播する過程で著しい減衰および散乱を伴う
ため、１．０ＭＨｚ以下から数十ＭＨｚまでの、比較的
に伝播効率の良好な低周波数域の超音波が用いられる。
しかし、その検出感度およびＳ／Ｎ比は、実用的に十分
でなく探傷困難な場合が多い。
目的として普及してきたものであり、通常、１・０ＭＨ
ｚ〜数十ＭＨｚの高周波数域の超音波が用いられるが、
コンクリートや耐火物などの探傷では、内在する骨材，
気泡、あるいは、それらの不均一性に起因して、超音波
が被検材を伝播する過程で著しい減衰および散乱を伴う
ため、１．０ＭＨｚ以下から数十ＭＨｚまでの、比較的
に伝播効率の良好な低周波数域の超音波が用いられる。
しかし、その検出感度およびＳ／Ｎ比は、実用的に十分
でなく探傷困難な場合が多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】コンクリート，耐火物
などの構造材料や構造物に対して低周波数域超音波探傷
を実施する場合において、前述のように、被検材に内在
する骨材，気泡などの形状やサイズあるいは分布などの
不均一性に起因して、超音波が被検材内を伝播する過程
で大きく減衰あるいは散乱されるほか、被検材の表面性
状（表面肌が粗い、微小な凹凸、微細な開口気泡などが
存在）が極めて悪いことや、超音波探触子と被検材表面
をカップリングさせるための水，油あるいはグリースな
どの媒質の膜厚の不均一性も加わり、低周波数域の超音
波を用いても探傷困難な場合が多い。
などの構造材料や構造物に対して低周波数域超音波探傷
を実施する場合において、前述のように、被検材に内在
する骨材，気泡などの形状やサイズあるいは分布などの
不均一性に起因して、超音波が被検材内を伝播する過程
で大きく減衰あるいは散乱されるほか、被検材の表面性
状（表面肌が粗い、微小な凹凸、微細な開口気泡などが
存在）が極めて悪いことや、超音波探触子と被検材表面
をカップリングさせるための水，油あるいはグリースな
どの媒質の膜厚の不均一性も加わり、低周波数域の超音
波を用いても探傷困難な場合が多い。
【０００７】本発明は、この様な被検材に対しても、厚
さや各種内部欠陥を明瞭に検出できる超音波探傷方法を
提供することを目的とする。
さや各種内部欠陥を明瞭に検出できる超音波探傷方法を
提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明では、まず、図１
に示す広帯域超音波探触子７を介して短パルス送信波を
被検材２に投入し、被検材２内を伝播した超音波３の受
信信号を周波数スペクトル分析して最も有意な周波数を
選定する。次に、選定した周波数の高パワーバースト送
信波を被検材２に投入し、被検材内に発生し伝播した超
音波受信信号から、不用なノイズ成分をフィルタリング
により除去後、バースト送信波と同期して発生させる同
一周波数の送信参照波を同時に信号処理演算器１７に取
り込み、相互相関演算処理を施すことにより、超音波受
信信号を高感度かつ高Ｓ／Ｎで検出し識別する。なお、
バースト送信波および送信参照波共に、パルス幅は異な
るが、基本的には正弦波である。
に示す広帯域超音波探触子７を介して短パルス送信波を
被検材２に投入し、被検材２内を伝播した超音波３の受
信信号を周波数スペクトル分析して最も有意な周波数を
選定する。次に、選定した周波数の高パワーバースト送
信波を被検材２に投入し、被検材内に発生し伝播した超
音波受信信号から、不用なノイズ成分をフィルタリング
により除去後、バースト送信波と同期して発生させる同
一周波数の送信参照波を同時に信号処理演算器１７に取
り込み、相互相関演算処理を施すことにより、超音波受
信信号を高感度かつ高Ｓ／Ｎで検出し識別する。なお、
バースト送信波および送信参照波共に、パルス幅は異な
るが、基本的には正弦波である。
【０００９】
【作用】本発明において、まず、図１の（ａ）の広帯域
超音波探触子７を介して図１の（ｃ）に示す短パルス送
信波を被検材２に投入し、被検材２内を伝播した超音波
３の受信信号の周波数スペクトル分析を行うことによ
り、被検材の探傷目的，探傷距離，探傷対象部位に対し
て最も伝播効率の良好な超音波周波数が選定される。こ
れは、コンクリートや耐火物などの被検材内を伝播する
超音波の周波数成分が著しく変化すると言う知見に基づ
いている。
超音波探触子７を介して図１の（ｃ）に示す短パルス送
信波を被検材２に投入し、被検材２内を伝播した超音波
３の受信信号の周波数スペクトル分析を行うことによ
り、被検材の探傷目的，探傷距離，探傷対象部位に対し
て最も伝播効率の良好な超音波周波数が選定される。こ
れは、コンクリートや耐火物などの被検材内を伝播する
超音波の周波数成分が著しく変化すると言う知見に基づ
いている。
【００１０】次に、図１の（ｄ）に示す、選定された該
周波数の高パワーバースト送信波を被検材２に投入する
ことにより、広帯域超音波探触子７と被検材２表面との
カップリング不良に起因したバースト送信波の投入損失
を補い、かつ、被検材２内を伝播した超音波３の受信信
号強度を相対的に高めることができる。
周波数の高パワーバースト送信波を被検材２に投入する
ことにより、広帯域超音波探触子７と被検材２表面との
カップリング不良に起因したバースト送信波の投入損失
を補い、かつ、被検材２内を伝播した超音波３の受信信
号強度を相対的に高めることができる。
【００１１】また、フィルター１６にてフィルタリング
することにより低周波数域の不用なノイズ成分を除去
し、さらに、該フィルタリング後の受信信号と、バース
ト送信波と同期して発生させる同一周波数の送信参照波
信号とを同時に信号処理演算器１７に取り込み、相互相
関演算処理を施すことにより、顕著に超音波受信信号の
Ｓ／Ｎ比を高めることができる。
することにより低周波数域の不用なノイズ成分を除去
し、さらに、該フィルタリング後の受信信号と、バース
ト送信波と同期して発生させる同一周波数の送信参照波
信号とを同時に信号処理演算器１７に取り込み、相互相
関演算処理を施すことにより、顕著に超音波受信信号の
Ｓ／Ｎ比を高めることができる。
【００１２】これらにより、超音波探傷で得られる検出
情報としての超音波受信信号強度と伝播時間を明瞭に識
別可能となり、被検材２の厚さｄや各種内部欠陥４を高
感度かつ高Ｓ／Ｎ比で探傷することを実現できる。以
下、図面に示す実施例に従い本発明を詳細に説明する。
情報としての超音波受信信号強度と伝播時間を明瞭に識
別可能となり、被検材２の厚さｄや各種内部欠陥４を高
感度かつ高Ｓ／Ｎ比で探傷することを実現できる。以
下、図面に示す実施例に従い本発明を詳細に説明する。
【００１３】
【実施例】図１に、本発明を一態様で実施する超音波探
傷装置の構成を示す。図１の（ａ）は反射法を実施する
場合の構成であり、（ｂ）は透過法を実施する場合と探
触子と被検材２との結合関係を示しており、各々、被検
材２の厚さｄの測定や内部欠陥４の検出に適用できる。
前者（ａ）は送受信兼用の広帯域超音波探触子７を用い
てそれで被検材２の表面を走査し、後者（ｂ）は、送
信，受信専用の広帯域超音波探触子８，９を用いてそれ
らを被検材２を挟んで対向させて被検材２の表面を同時
に同方向に走査するのが通常である。
傷装置の構成を示す。図１の（ａ）は反射法を実施する
場合の構成であり、（ｂ）は透過法を実施する場合と探
触子と被検材２との結合関係を示しており、各々、被検
材２の厚さｄの測定や内部欠陥４の検出に適用できる。
前者（ａ）は送受信兼用の広帯域超音波探触子７を用い
てそれで被検材２の表面を走査し、後者（ｂ）は、送
信，受信専用の広帯域超音波探触子８，９を用いてそれ
らを被検材２を挟んで対向させて被検材２の表面を同時
に同方向に走査するのが通常である。
【００１４】反射法（ａ）による被検材２の厚さｄの測
定の場合について説明する。まず、送信器１０から図１
の（ｃ）に示すような短パルス送信波（パルス幅ｔ’）
を発生させ、広帯域超音波探触子７を介して、被検材２
の表面からその内部に投入すると超音波３となって伝播
し、被検材２の厚さｄに対応した底面に達すると反射
し、底面エコーとなって再び表面に達し、広帯域超音波
探触子７によって検出され、受信増幅器１１にて増幅
後、分岐して、一方は、時間軸上での超音波受信信号生
波形として表示器１２に表示される。他方は、送信波に
対応した時間領域の初期波動域を除く時間軸上の限定さ
れる範囲ｔ１からｔ２の受信信号を切り出すゲート回路
１３を経て、そのゲート出力信号が周波数スペクトル分
析器１４に入力され、周波数スペクトルの分析結果が、
表示器１２に前述の超音波受信信号生波形と共に表示さ
れる。
定の場合について説明する。まず、送信器１０から図１
の（ｃ）に示すような短パルス送信波（パルス幅ｔ’）
を発生させ、広帯域超音波探触子７を介して、被検材２
の表面からその内部に投入すると超音波３となって伝播
し、被検材２の厚さｄに対応した底面に達すると反射
し、底面エコーとなって再び表面に達し、広帯域超音波
探触子７によって検出され、受信増幅器１１にて増幅
後、分岐して、一方は、時間軸上での超音波受信信号生
波形として表示器１２に表示される。他方は、送信波に
対応した時間領域の初期波動域を除く時間軸上の限定さ
れる範囲ｔ１からｔ２の受信信号を切り出すゲート回路
１３を経て、そのゲート出力信号が周波数スペクトル分
析器１４に入力され、周波数スペクトルの分析結果が、
表示器１２に前述の超音波受信信号生波形と共に表示さ
れる。
【００１５】図３に示す図表の（ａ）欄（左欄）の下段
に、反射法による超音波受信信号生波形例を示す。波形
中に示すＴは送信波、Ｂは被検材２の厚さｄに対応した
底面エコー、また、ゲート回路１３で切り出される信号
はゲート域として時間軸上に示している。
に、反射法による超音波受信信号生波形例を示す。波形
中に示すＴは送信波、Ｂは被検材２の厚さｄに対応した
底面エコー、また、ゲート回路１３で切り出される信号
はゲート域として時間軸上に示している。
【００１６】次に、該周波数スペクトル中で最も振幅が
大きく有意な周波数を選定し、その周波数を送信器１０
に設定し、図１の（ｄ）に示すようなバースト送信波
（パルス幅ｔ”）を発生させる。同時に送信器１０から
発生される同期信号によって、送信参照波発生器１５か
ら送信参照波信号が生じる。
大きく有意な周波数を選定し、その周波数を送信器１０
に設定し、図１の（ｄ）に示すようなバースト送信波
（パルス幅ｔ”）を発生させる。同時に送信器１０から
発生される同期信号によって、送信参照波発生器１５か
ら送信参照波信号が生じる。
【００１７】バースト送信波は、広帯域超音波探触子７
を介して被検材２に投入され、超音波３となって伝播し
被検材２の厚さｄまたは、内部欠陥４に達すると反射し
て再び広帯域超音波探触子７によって検出され、受信増
幅器１１によって増幅後、フィルター１６を通過して不
用な低周波数のノイズ成分が除去される。
を介して被検材２に投入され、超音波３となって伝播し
被検材２の厚さｄまたは、内部欠陥４に達すると反射し
て再び広帯域超音波探触子７によって検出され、受信増
幅器１１によって増幅後、フィルター１６を通過して不
用な低周波数のノイズ成分が除去される。
【００１８】フィルタリング後の該受信信号は、送信参
照波信号と同時に信号処理演算器１７によって、Ａ／Ｄ
変換されデジタル的に両信号間で相互相関演算処理が施
される。一般に、相互相関関数Ｒｘｙ（τ）は、（１）
式で定義されるが、この時、ｘ（ｔ）を超音波受信信
号、ｙ（ｔ＋τ）を送信参照波信号として処理した。
照波信号と同時に信号処理演算器１７によって、Ａ／Ｄ
変換されデジタル的に両信号間で相互相関演算処理が施
される。一般に、相互相関関数Ｒｘｙ（τ）は、（１）
式で定義されるが、この時、ｘ（ｔ）を超音波受信信
号、ｙ（ｔ＋τ）を送信参照波信号として処理した。
【００１９】
【数１】
【００２０】但し、本発明では、リアルタイムで高速演
算処理を行うため、相関定理を用いて両信号の時間領域
での相関積分をＦＦＴ（高速フーリエ変換）による周波
数スペクトル乗算に置き換えてクロスパワースペクトラ
ムを求め、それをＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）して時間
領域に戻す処理を行った。この相互相関処理後の受信信
号波形は、表示器１２によって表示される。
算処理を行うため、相関定理を用いて両信号の時間領域
での相関積分をＦＦＴ（高速フーリエ変換）による周波
数スペクトル乗算に置き換えてクロスパワースペクトラ
ムを求め、それをＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）して時間
領域に戻す処理を行った。この相互相関処理後の受信信
号波形は、表示器１２によって表示される。
【００２１】なお、透過法（ｂ）の場合、送信器１０に
送信用広帯域超音波探触子８を、受信増幅器１１に受信
用広帯域超音波探触子９を接続するのみで、他の探傷上
の操作手順は前述の反射法の場合と同様にて探傷可能で
ある。
送信用広帯域超音波探触子８を、受信増幅器１１に受信
用広帯域超音波探触子９を接続するのみで、他の探傷上
の操作手順は前述の反射法の場合と同様にて探傷可能で
ある。
【００２２】図１における反射法での被検材厚さ測定の
実施例について説明する。被検材２の対象として、表面
肌は粗く、凹凸も認められる実コンクリート構造物厚さ
２００を探傷対象とした。広帯域超音波探触子７と被検
材２表面とのカップリング媒質には軟質のグリースを用
いた。広帯域超音波探触子７の適用周波数域は０．１〜
１．３ＭＨｚ、有効探触子径は４０ｍｍφのものを用い
た。
実施例について説明する。被検材２の対象として、表面
肌は粗く、凹凸も認められる実コンクリート構造物厚さ
２００を探傷対象とした。広帯域超音波探触子７と被検
材２表面とのカップリング媒質には軟質のグリースを用
いた。広帯域超音波探触子７の適用周波数域は０．１〜
１．３ＭＨｚ、有効探触子径は４０ｍｍφのものを用い
た。
【００２３】まず、送信器１０から短パルス送信波（パ
ルス幅ｔ’＝１．６７μｓ）を広帯域超音波探触子７を
介して投入し、被検材２内を伝播して底面で反射した超
音波３を再び広帯域超音波探触子７にて受信する。この
受信信号生波形の周波数スペクトル分析結果から、受信
信号の周波数スペクトル振幅分布上では２３０ＫＨｚが
最も振幅が大きく有意と認められた。この際、受信信号
生波形の時間軸上での切り出しゲート域は被検材の設計
厚さの±２０％とした。
ルス幅ｔ’＝１．６７μｓ）を広帯域超音波探触子７を
介して投入し、被検材２内を伝播して底面で反射した超
音波３を再び広帯域超音波探触子７にて受信する。この
受信信号生波形の周波数スペクトル分析結果から、受信
信号の周波数スペクトル振幅分布上では２３０ＫＨｚが
最も振幅が大きく有意と認められた。この際、受信信号
生波形の時間軸上での切り出しゲート域は被検材の設計
厚さの±２０％とした。
【００２４】次に、送信器１０から周波数２３０ＫＨｚ
（パルス幅ｔ”＝９μＳ）のバースト送信波を発生し、
これに同期して送信参照波発生器１５からも２３０ＫＨ
ｚの送信参照波信号（パルス幅ｔ”＝４．３μＳ）を発
生させた。バースト送信波は広帯域超音波探触子７を介
して、被検材２内に投入し、伝播し反射した超音波３を
再び受信した。該受信信号は、１００ＫＨｚのハイパス
フィルター１６にてフィルタリング後、送信参照波信号
と同時に信号処理演算器１７に取り込み、相互相関演算
処理を施し、表示器１２に表示した。該演算処理後の受
信信号波形から超音波伝播時間は、１０６．３μｓｅｃ
が得られ、あらかじめ、被検材と同じ標準サンプルで測
定された超音波伝播速度ｖ＝３８００ｍ／ｓｅｃを用い
て、被検材の厚さはｄ＝ｖｔ／２より２０２ｍｍと求め
ることができた。
（パルス幅ｔ”＝９μＳ）のバースト送信波を発生し、
これに同期して送信参照波発生器１５からも２３０ＫＨ
ｚの送信参照波信号（パルス幅ｔ”＝４．３μＳ）を発
生させた。バースト送信波は広帯域超音波探触子７を介
して、被検材２内に投入し、伝播し反射した超音波３を
再び受信した。該受信信号は、１００ＫＨｚのハイパス
フィルター１６にてフィルタリング後、送信参照波信号
と同時に信号処理演算器１７に取り込み、相互相関演算
処理を施し、表示器１２に表示した。該演算処理後の受
信信号波形から超音波伝播時間は、１０６．３μｓｅｃ
が得られ、あらかじめ、被検材と同じ標準サンプルで測
定された超音波伝播速度ｖ＝３８００ｍ／ｓｅｃを用い
て、被検材の厚さはｄ＝ｖｔ／２より２０２ｍｍと求め
ることができた。
【００２５】なお、図３に示す図表の（ｂ）欄（右欄）
の下段に、相互相関演算処理後の受信信号波形例を示
す。
の下段に、相互相関演算処理後の受信信号波形例を示
す。
【００２６】図３に示す図表の（ａ）欄の下段の受信信
号生波形に比較して、被検材２の厚さｄに対応する底面
エコーＢの感度ならびにＳ／Ｎ比共に顕著に改善され、
超音波受信信号の検出情報である時間軸上の伝播時間お
よび信号強度（底面エコー高さ）共に明瞭に識別可能で
あるのがわかる。
号生波形に比較して、被検材２の厚さｄに対応する底面
エコーＢの感度ならびにＳ／Ｎ比共に顕著に改善され、
超音波受信信号の検出情報である時間軸上の伝播時間お
よび信号強度（底面エコー高さ）共に明瞭に識別可能で
あるのがわかる。
【００２７】この伝播時間測定では、被検材２の厚さに
対応した送信波Ｔの投入時点と底面エコーＢの立ち上が
り点間の時間を容易に識別できることが、厚さや内部欠
陥位置の測定精度に非常に大きな影響を与えることか
ら、その有効性が明らかである。本実施例での測定精度
は、適用超音波周波数の最大λ／４以下（λ；波長）と
良好であった。
対応した送信波Ｔの投入時点と底面エコーＢの立ち上が
り点間の時間を容易に識別できることが、厚さや内部欠
陥位置の測定精度に非常に大きな影響を与えることか
ら、その有効性が明らかである。本実施例での測定精度
は、適用超音波周波数の最大λ／４以下（λ；波長）と
良好であった。
【００２８】透過法による探傷の場合も、送信および受
信用広帯域超音波探触子８および９を介して被検材２内
の超音波３’を送受信することを除いては、前述の反射
法と同様の操作手順で被検材２の厚さや内部欠陥４が高
感度かつ高Ｓ／Ｎ比で検出できる。図３に示す図表の
（ａ）欄の上段に従来法を、（ｂ）欄の上段に本発明に
よる透過法での超音波受信信号波形例を示す。透過法の
場合も、被検材２の厚さに対応した時間軸上の超音波
３’の透過伝播時間（送信波Ｔと底面エコーＢの立ち上
がり点間の時間）、信号のＳ／Ｎ比共に顕著に改善され
明瞭に識別できるのがわかる。
信用広帯域超音波探触子８および９を介して被検材２内
の超音波３’を送受信することを除いては、前述の反射
法と同様の操作手順で被検材２の厚さや内部欠陥４が高
感度かつ高Ｓ／Ｎ比で検出できる。図３に示す図表の
（ａ）欄の上段に従来法を、（ｂ）欄の上段に本発明に
よる透過法での超音波受信信号波形例を示す。透過法の
場合も、被検材２の厚さに対応した時間軸上の超音波
３’の透過伝播時間（送信波Ｔと底面エコーＢの立ち上
がり点間の時間）、信号のＳ／Ｎ比共に顕著に改善され
明瞭に識別できるのがわかる。
【００２９】なお、実施例では厚さや内部欠陥の探傷に
ついて説明したが、被検材内の骨材の不均一性や密度分
布測定などにおいても本発明は有効である。
ついて説明したが、被検材内の骨材の不均一性や密度分
布測定などにおいても本発明は有効である。
【００３０】
【発明の効果】以上のように、本発明による超音波探傷
方法を用いて超音波の減衰および散乱の大きいコンクリ
ート，耐火物などからなる構造材料，構造物の厚さ測定
や空洞，剥離部，未接着部などの各種内部欠陥検出を行
えば、通常では検出困難な超音波受信信号の伝播時間や
信号強度を高感度かつ高Ｓ／Ｎ比で識別できる。
方法を用いて超音波の減衰および散乱の大きいコンクリ
ート，耐火物などからなる構造材料，構造物の厚さ測定
や空洞，剥離部，未接着部などの各種内部欠陥検出を行
えば、通常では検出困難な超音波受信信号の伝播時間や
信号強度を高感度かつ高Ｓ／Ｎ比で識別できる。
【００３１】また、本発明では、反射法および透過法を
例示して説明したが、適用する超音波周波数を選定し、
該周波数の高パワーのバースト送信波を被検材に投入す
ること、超音波受信信号のフィルタリング、および、受
信信号と送信参照波信号を用いた相互相関演算処理など
の手法を組み合わせて用いることは、探傷方法によらず
有効と言える。さらに、選定された高パワーのバースト
送信波を用いるため、被検材の表面状態やカップリング
の微小変動などの影響下でも被検材に実用上十分な超音
波投入効率を得るのに有効である。
例示して説明したが、適用する超音波周波数を選定し、
該周波数の高パワーのバースト送信波を被検材に投入す
ること、超音波受信信号のフィルタリング、および、受
信信号と送信参照波信号を用いた相互相関演算処理など
の手法を組み合わせて用いることは、探傷方法によらず
有効と言える。さらに、選定された高パワーのバースト
送信波を用いるため、被検材の表面状態やカップリング
の微小変動などの影響下でも被検材に実用上十分な超音
波投入効率を得るのに有効である。
【図１】 本発明を一態様で実施する超音波探傷装置の
構成を示すブロック図であり、（ａ）は反射法を実施す
る態様を示し、（ｂ）は透過法を実施する態様で（ａ）
の反射法実施態様と異なる部分のみを示す。（ｃ）は
（ａ）に示す送信器１０で発生する短パルス送信波を模
式的に示すグラフであり、（ｄ）は送信器１０で発生す
るバースト送信波を模式的に示すグラフである。
構成を示すブロック図であり、（ａ）は反射法を実施す
る態様を示し、（ｂ）は透過法を実施する態様で（ａ）
の反射法実施態様と異なる部分のみを示す。（ｃ）は
（ａ）に示す送信器１０で発生する短パルス送信波を模
式的に示すグラフであり、（ｄ）は送信器１０で発生す
るバースト送信波を模式的に示すグラフである。
【図２】 従来の超音波探傷方法の代表例を示す図面で
あり、（ａ）は反射法における探触子１と被検材２の関
係を示す断面図、（ｂ）は透過法における探触子と被検
材の関係を示す断面図である。
あり、（ａ）は反射法における探触子１と被検材２の関
係を示す断面図、（ｂ）は透過法における探触子と被検
材の関係を示す断面図である。
【図３】 従来方式と、本発明の反射法および透過法で
の超音波受信信号波形を示す図表であり、（ａ）欄は従
来方式での受信信号波形例を、（ｂ）欄は本発明方式で
の受信信号波形例を示す。
の超音波受信信号波形を示す図表であり、（ａ）欄は従
来方式での受信信号波形例を、（ｂ）欄は本発明方式で
の受信信号波形例を示す。
１：狭帯域超音波探触子 ２：被検材 ３，３’：超音波 ４：内部欠陥 ５：送信用狭帯域超音波探触子 ６：受信用狭
帯域音波探触子 ７：広帯域超音波探触子 ８：送信用広
帯域音波探触子 ９：受信用広帯域音波探触子 １０：送信器 １１：受信増幅器 １２：表示器 １３：ゲート回路 １４：周波数
スペクトル分析器 １５：送信参照波発生器 １６：フィル
ター １７：信号処理演算器
帯域音波探触子 ７：広帯域超音波探触子 ８：送信用広
帯域音波探触子 ９：受信用広帯域音波探触子 １０：送信器 １１：受信増幅器 １２：表示器 １３：ゲート回路 １４：周波数
スペクトル分析器 １５：送信参照波発生器 １６：フィル
ター １７：信号処理演算器
Claims (1)
- 【請求項１】 送信器から被検材に広帯域超音波探触子
を介して短パルス送信波を投入し、被検材内に発生し伝
播する超音波を受信し増幅し、該受信信号の周波数スペ
クトル分析から最も有意な周波数を選定後、該周波数の
バースト送信波と送信参照波信号を、各々、送信器およ
び、送信参照波発生器から同期して発生させ、被検材内
を伝播した超音波受信信号をフィルタリング後、送信参
照波信号と同時に信号処理演算器に取り込み相互相関演
算処理を施すことにより、高感度高Ｓ／Ｎの受信信号を
検出することを特徴とする超音波探傷方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6041577A JPH07248317A (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 超音波探傷方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6041577A JPH07248317A (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 超音波探傷方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07248317A true JPH07248317A (ja) | 1995-09-26 |
Family
ID=12612304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6041577A Pending JPH07248317A (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 超音波探傷方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07248317A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003107059A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-09 | Hitachi Kenki Fine Tech Co Ltd | 超音波映像装置およびその測定方法 |
| JP2006337201A (ja) * | 2005-06-02 | 2006-12-14 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 超音波探傷方法及び装置 |
| JP2009025022A (ja) * | 2007-07-17 | 2009-02-05 | Akebono Brake Ind Co Ltd | コンクリート構造物品質検査方法及びコンクリート構造物品質検査装置 |
| JP2010151667A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Jfe Steel Corp | 管体の診断装置及びその方法 |
| JP2014025781A (ja) * | 2012-07-26 | 2014-02-06 | Mitsubishi Electric Corp | 超音波測定装置、超音波測定システム及び超音波測定方法 |
| CN107643096A (zh) * | 2017-07-24 | 2018-01-30 | 成都东易盛泰科技有限公司 | 一种混凝土空洞监测记录仪 |
-
1994
- 1994-03-11 JP JP6041577A patent/JPH07248317A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003107059A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-09 | Hitachi Kenki Fine Tech Co Ltd | 超音波映像装置およびその測定方法 |
| JP2006337201A (ja) * | 2005-06-02 | 2006-12-14 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 超音波探傷方法及び装置 |
| JP4552230B2 (ja) * | 2005-06-02 | 2010-09-29 | 住友金属工業株式会社 | 超音波探傷方法及び装置 |
| JP2009025022A (ja) * | 2007-07-17 | 2009-02-05 | Akebono Brake Ind Co Ltd | コンクリート構造物品質検査方法及びコンクリート構造物品質検査装置 |
| JP2010151667A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Jfe Steel Corp | 管体の診断装置及びその方法 |
| JP2014025781A (ja) * | 2012-07-26 | 2014-02-06 | Mitsubishi Electric Corp | 超音波測定装置、超音波測定システム及び超音波測定方法 |
| CN107643096A (zh) * | 2017-07-24 | 2018-01-30 | 成都东易盛泰科技有限公司 | 一种混凝土空洞监测记录仪 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Blomme et al. | Air-coupled ultrasonic NDE: experiments in the frequency range 750 kHz–2 MHz | |
| Hernandez-Valle et al. | Laser ultrasonic characterisation of branched surface-breaking defects | |
| CA2352839A1 (en) | Apparatus and method for evaluating the physical properties of a sample using ultrasonics | |
| US20130088724A1 (en) | Method and apparatus for the inspection of sandwich structures using laser-induced resonant frequencies | |
| US4669312A (en) | Method and apparatus for ultrasonic testing of defects | |
| Yeh et al. | An alternative Ultrasonic TimeofFlight Diffraction (TOFD) method | |
| KR101251204B1 (ko) | 초음파 비파괴 검사 장치 및 초음파 비파괴 검사 방법 | |
| CN112730623A (zh) | 一种基于脉冲反射法的材料缺陷检测系统及其检测方法 | |
| JPH07248317A (ja) | 超音波探傷方法 | |
| JPH04323553A (ja) | 超音波共振探傷方法および装置 | |
| JP2000241397A (ja) | 表面欠陥検出方法および装置 | |
| Yeom et al. | A study on evaluation method for micro defects on surface based on leaky Rayleigh wave | |
| KR100542651B1 (ko) | 비선형 음향반응을 이용한 비파괴 음향 탐사방법 | |
| JP2001343365A (ja) | 金属薄板の厚み共振スペクトル測定方法及び金属薄板の電磁超音波計測方法 | |
| EP0555298A1 (en) | Detecting defects in concrete | |
| RU2246724C1 (ru) | Способ ультразвукового контроля качества материала | |
| KR20180011418A (ko) | 다중 채널 초음파를 이용한 장거리 배관 진단 방법 | |
| KR101964758B1 (ko) | 비접촉식 가진에 의한 비선형 초음파 진단 장치 | |
| Chang et al. | Development of non-contact air coupled ultrasonic testing system for reinforced concrete structure | |
| KR101963820B1 (ko) | 반사모드 비선형 초음파 진단 장치 | |
| KR102106940B1 (ko) | 배음 진동자를 이용한 초음파 비파괴 검사 장치 | |
| Lasaygues et al. | Use of a chirp-coded excitation method in order to improve geometrical and acoustical measurements in wood specimen | |
| JP2799824B2 (ja) | 水素侵食によるキャビティ発生評価方法 | |
| JPH0587784A (ja) | 欠陥定量化の推定方法及び装置 | |
| JP2740871B2 (ja) | 超音波試験における横波音速測定方法および装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990831 |