JPH08128997A - 超音波探傷装置 - Google Patents

超音波探傷装置

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JPH08128997A
JPH08128997A JP6267387A JP26738794A JPH08128997A JP H08128997 A JPH08128997 A JP H08128997A JP 6267387 A JP6267387 A JP 6267387A JP 26738794 A JP26738794 A JP 26738794A JP H08128997 A JPH08128997 A JP H08128997A
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JP
Japan
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pulse voltage
wave
electrode
reflected wave
central electrode
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Pending
Application number
JP6267387A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Yamamoto
弘 山本
Fumito Iwasaki
史十 岩崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication of JPH08128997A publication Critical patent/JPH08128997A/ja
Pending 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

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面の表面近傍に内在する欠陥からの反射信
号を確実に捕捉して表示できる超音波探傷装置の提供を
目的とする。 【構成】 圧電トランスデューサ1を音響レンズ2の中
心部領域に設置した中心素子1A(1a、1c、1d)
と周辺領域に設置した周辺素子1B(1b、1e、1
d)に2分割する。更にパルス電圧発生部7の出力を2
分割してその一方を系路L1を介して直接中心素子1A
に、他方を遅延時間D0の遅延回路6を経て中心素子1
A及び周辺素子1Bに印加する如く配線する。中心素子
1Aを介して入力した被検体表面からの垂直反射波S1
をトリガーとして系路L2からの被検体欠陥からの反射
波Fを、D1時間後の所定時間T0のゲートで検出して欠
陥信号Fのみを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は超音波探傷装置に係り、
特に被検体表面下の浅い領域にある欠陥の検出に好適な
超音波探傷装置に関する。
【0002】
【従来の技術】試料の表面近傍領域の欠陥(ボイドや剥
離等)検出を超音波探傷装置で行う場合、従来から探傷
信号の識別は、被検体表面からの反射波を基準として行
っている。即ち、パルス電圧を圧電トランスデューサに
印加すると、発生した超音波が音響レンズ内を伝搬し、
凹レンズで集束されて水等の媒質を介して被検体(試
料)に放射される。このうち、垂直に進行して被検体表
面で反射された波は最も早く同じ経路を辿って圧電トラ
ンスデューサに戻り、表面反射波Sとして検出される。
そこで、Sの検出時刻を基点にしてそれより所定の時間
Tだけ遅延したゲートの開始時刻を設定し、その開示時
間から始まる所定のゲート期間T0中に、戻ってくる欠
陥反射波Fを拾うこのタイムチャートを図4に示す。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】被検体内部の欠陥が被
検体の極く近傍にある場合、当然の結果として表面反射
波Sと欠陥反射波Fの間隔が極めて近接する。しかる
に、表面反射波の検出時刻からゲート開始時刻までの区
間である、ゲート開始時間Tの最小値は、ピーク検出器
の集積回路定数から限定されている。従って、前記反射
波SとFの間隔がきわめて近い場合には、SとFとの間
隔がゲート開始時間Tの最小値よりも小さいことがあ
り、欠陥反射波Fを検出できず、表示部でディスプレイ
される欠陥像が不正確になるという問題があった。本発
明の目的は、被検体の表面近傍に内在する欠陥からの反
射波を確実に捕捉することのできる超音波探傷装置を提
供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、音響レンズ
と、音響レンズの上面又は下面に上下電極を挟んで設け
られた圧電素子と、上下電極にパルス電圧を印加するパ
ルス電圧発生部と、より成る超音波探傷装置において、
上部電極を中央電極と周囲電極とに2分し、パルス電圧
発生部の出力側に、中央電極のみにパルス電圧を印加す
る第1の系路と、所定の遅延時間を持つ遅延回路を経て
中央電極及び周囲電極の両者に同時にパルス電圧を印加
する第2の系路と、を設け、被検体探傷時にパルス電圧
発生部からパルス電圧を発生させて、第1の系路を経て
中央電極に該パルス電圧を印加させると共に、第2の系
路を経て所定の遅延時間後に該パルス電圧を中央電極及
び周囲電極に印加させ、第1の系路を経て中央電極によ
って生起する、超音波に対する被検体の第1の表面反射
波を受信し、続いて第2の系路を経て中央電極、周囲電
極によって生起する、超音波に対する被検体の第2の表
面反射波及びそれに続く被検体内部欠陥波を受信し、第
1の表面反射波の受信時刻を基点に、被検体内部欠陥波
を選択するゲート開始時刻を設定して、内部欠陥波の追
従ゲートをはかった超音波探傷装置を開示する。
【0005】
【作用】圧電トランスデューサの中心素子は、音響レン
ズの中心軸近傍(凹面レンズの底部)を通過する垂直反
射波成分のみを検出する。この反射波成分(第1の表面
反射波)は、最も早く被検体から反射されてくる超音波
であり、音響レンズ側壁からの反射成分を含まないので
波形乱れが小さくパルス幅もせまい。そこで、第1の表
面反射波を欠陥波検出のためのゲート開始時刻のトリガ
ーの目安にする。
【0006】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてより詳しく
述べる。図1は、本発明の探傷装置の実施例図である。
本実施例では、超音波探触子と外部回路とより成り、超
音波探触子は、圧電トランスデューサ1、音響レンズ
2、より成る。4は被検体を示し被検体(試料)4と探
触子の間には媒質3を介在させる。圧電トランスデュー
サ1は、中央圧電トランスデューサ1Aと周辺圧電トラ
ンスデューサ1Bとより成り、各トランスデューサ1A
と1Bとは、圧電素子1aと上下電極1cと1d、圧電
素子1bと上下電極1eと1dより成る。図2は圧電ト
ランスデューサ1の上面図であり、中央に上部電極1
c、周囲に上部電極(リング状)1e、更に下部電極1
dの一部が存在する。
【0007】図1では圧電素子を1a、1bと分割した
例としたが、圧電素子を分割せずに上部電極のみを1
c、1eの如く分割してもよい。
【0008】外部回路は、パルス電圧発生部(送信部)
7、遅延回路6、サーキュレータ16、加算器8、受信
部9、ピーク検出器10、AD変換器11、CPU1
2、ディスプレイ13、xyz駆動部14、移動台15
より成る。
【0009】試料4はxy平面上での走査が行われる。
このxy走査及びz軸調整は、CPU12の指示を受け
たxyz軸動部14による移動台15の制御により行
う。走査点毎に、パルス電圧発生部7は、パルス電圧を
発生する。このパルス電圧は2分され、1方はサーキュ
レータ16を経てそのまま直接に系路L1を通って中央
電極1cに印加されると共に、他方は遅延回路6、サー
キュレータ16を経て系路L2を通って中央電極1c、
周囲電極1eに、その遅延時間(D0)経過後に、印加
される。
【0010】受信に際しては、系路L1を通って印加さ
れたパルス電圧に応答する反射波を中央電極1cで受け
て、サーキュレータ16を介して加算器8へと取り込
む。一方、系路L2を通って印加されたパルス電圧に応
答する反射波を中央電極1c及び周囲電極1eで受け
て、サーキュレータ16を介して加算器8へと取り込
む。
【0011】加算器8は、系路L1、L2を介して戻って
くる反射波の受信信号を時系列的に取り込むもので、い
わば時系列的な加算を行う。受信部9は、加算器出力の
増幅を行う。ピーク検出器10はゲート期間中の受信信
号のピークを検出する。AD変換器11でピークのAD
変換を行い、CPU12が所定の処理を行った後でディ
スプレイ13に表示を行う。走査方式はAスコープ、B
スコープ、Cスコープがあり、表示もそれぞれに応じた
表示となる。
【0012】図3は、加算器8への入力波a、b及び出
力波cの経時変化を示す。入力波aは系路L1から反射
波信号、入力波bは系路L2からの反射波信号、cは入
力波a、bを時系列的に取り込み加算した加算器8の出
力である。系路L1を通る圧電トランスデューサ1の中
心素子で電圧パルスに変換された被検体の垂直反射波、
即ち、中心素子表面反射波S1は加算器8への入力波a
として最も早く到達する。一方、系路L2を通る入力波
bは、遅延回路6の通過に対応した遅延時間D0を経て
加算器8に到達する。入力波bは、圧電トランスデュー
サ1全体からの遅延入力波であり、中心・周辺素子表面
反射波S2及び欠陥反射波Fを含む。
【0013】尚、詳細には、入力波aは音響レンズの凹
面レンズでの反射波及び欠陥部からの垂直反射波成分を
含み、入力波bには音響レンズ側壁からの反射波成分が
含まれるが、説明を簡単にするために不要な成分は図か
ら除外してある。これら不要な反射波成分を除去した加
算器8の出力がcに示されている。ここで、遅延時間D
1は、中心素子表面反射波S1の加算器8への入力でトリ
ガー(反射波受信時刻に同期してトリガー)されてから
ゲート開始時刻までの時間である。ゲート時間幅T
0は、欠陥反射波Fが入力している時間幅に設定してあ
る。
【0014】本実施例によれば、2つの表面反射波S1
とS2とが存在するが、第2の表面反射波S2はトリガー
として利用せずに、第1の表面反射波のみをトリガーと
して利用する。従来、図3(c)にTで示すように表面
反射波S2を基準とするトリガーで欠陥波Fを検出して
いたため、欠陥波Fの発生時刻がS2の直後であれば
(即ち欠陥部が表面に近い浅い部位であれば)、FをS
2と区分してFのみを取り出すことができなかった。然
るに本実施例によれば、表面反射波S1を基準とし、且
つ表面反射波S2を使わないため、S1の検出時刻からF
をつかまえるためのゲート開始時刻までの時間を充分に
長くとることができる。この結果、表面反射波S2の直
後にFが存在している、浅い欠陥にあっても、ゲート期
間T0を充分に確保できる。このように遅延回路6の遅
延時間を適当に選択することによって、遅延時間D1
非常に浅い位置にある欠陥部5の信号を捕捉できること
になった。
【0015】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ピー
ク検出器の集積回路を特別高速大容量のものに新規開発
することなく、既存の探傷装置本体を用いて容易に被検
体表面近傍の欠陥を的確に捕捉することができ、超音波
探傷装置による薄膜欠陥の非破壊検査に資することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の超音波探傷装置の実施例図である。
【図2】本発明の超音波探触子の圧電トランスデューサ
上面図である。
【図3】本発明の実施例の加算器の入出力信号のタイム
チャートである。
【図4】従来のタイムチャートである。
【符号の説明】
1 圧電トランスデューサ 1a 中心素子圧電体 1b 周辺素子圧電体 1c 中心素子上部電極 1d 下部電極 1e 周辺素子上部電極 2 音響レンズ 3 媒体 4 被検体 5 欠陥部 6 遅延回路 7 送信器 8 加算器 9 受信器 10 ピーク検出器 11 A/D変換器 12 CPU 13 ディスプレイ 14 XYZ駆動部 15 移動台 16 サーキュレータ S1 中心素子表面反射波 S2 中心・周辺素子表面反射波 F 欠陥反射波

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 音響レンズと、音響レンズの上面又は下
    面に上下電極を挟んで設けられた圧電素子と、上下電極
    にパルス電圧を印加するパルス電圧発生部と、より成る
    超音波探傷装置において、 上部電極を少なくとも、中央電極と周囲電極とに2分
    し、 パルス電圧発生部の出力側に、中央電極のみにパルス電
    圧を印加する第1の系路と、所定の遅延時間を持つ遅延
    回路を経て中央電極及び周囲電極の両者に同時にパルス
    電圧を印加する第2の系路と、を設け、 被検体探傷時にパルス電圧発生部からパルス電圧を発生
    させて、第1の系路を経て中央電極に該パルス電圧を印
    加させると共に、第2の系路を経て所定の遅延時間後に
    該パルス電圧を中央電極及び周囲電極に印加させ、 第1の系路を経て中央電極によって生起する、超音波に
    対する被検体の第1の表面反射波を受信し、続いて第2
    の系路を経て中央電極、周囲電極によって生起する、超
    音波に対する被検体の第2の表面反射波及びそれに続く
    被検体内部欠陥波を受信し、 第1の表面反射波の受信時刻を基点に、被検体内部欠陥
    波を選択するゲート開始時刻を設定して、内部欠陥波の
    追従ゲートをはかった超音波探傷装置。
JP6267387A 1994-10-31 1994-10-31 超音波探傷装置 Pending JPH08128997A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5507751B1 (ja) * 2013-10-25 2014-05-28 株式会社日立パワーソリューションズ 超音波検査装置
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