JPH09281088A - 電磁超音波検査装置及び電磁超音波検査方法 - Google Patents
電磁超音波検査装置及び電磁超音波検査方法Info
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- JPH09281088A JPH09281088A JP8095084A JP9508496A JPH09281088A JP H09281088 A JPH09281088 A JP H09281088A JP 8095084 A JP8095084 A JP 8095084A JP 9508496 A JP9508496 A JP 9508496A JP H09281088 A JPH09281088 A JP H09281088A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 被検体中の欠陥部から得られる超音波信号を
高いＳＮ比で検出することができる電磁超音波検査装置
及び電磁超音波検査方法を提供する。 【解決手段】 マグネット１１の下の平面状コイル１２
は、マグネットと共に並進移動できる他、被検体１３に
平行な平面内で任意の角度だけ回転可能である。平面状
コイル１２に交流電流を流すと、被検体表層部分には渦
電流が発生し、その向きは、平面状コイル１２に流す交
流と同じ周期で反転する。この渦電流は、マグネット１
１によって被検体中に生じる磁界と相互作用し、渦電流
が流れている被検体の部分に周期的に変化するローレン
ツ力が働いて超音波が発生する。超音波の偏向方向は平
面状コイル１２の向きに依存するので、平面状コイル１
２をｚ軸に平行な中心軸の回りに回転させることによ
り、被検体中に発生する超音波の偏向方向を制御でき
る。
高いＳＮ比で検出することができる電磁超音波検査装置
及び電磁超音波検査方法を提供する。 【解決手段】 マグネット１１の下の平面状コイル１２
は、マグネットと共に並進移動できる他、被検体１３に
平行な平面内で任意の角度だけ回転可能である。平面状
コイル１２に交流電流を流すと、被検体表層部分には渦
電流が発生し、その向きは、平面状コイル１２に流す交
流と同じ周期で反転する。この渦電流は、マグネット１
１によって被検体中に生じる磁界と相互作用し、渦電流
が流れている被検体の部分に周期的に変化するローレン
ツ力が働いて超音波が発生する。超音波の偏向方向は平
面状コイル１２の向きに依存するので、平面状コイル１
２をｚ軸に平行な中心軸の回りに回転させることによ
り、被検体中に発生する超音波の偏向方向を制御でき
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば超音波を利
用して鋼材内部の欠陥等の検出を行う超音波検査装置に
関するものである。
用して鋼材内部の欠陥等の検出を行う超音波検査装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】被検体内部の欠陥を非破壊で検出する方
法として、電磁超音波検査法がある。これは、電磁的な
手段で被検体に超音波を発生させ、この超音波が被検体
中を伝播するときに欠陥部で受ける超音波の散乱をエコ
ーとして検出しようとするものである。
法として、電磁超音波検査法がある。これは、電磁的な
手段で被検体に超音波を発生させ、この超音波が被検体
中を伝播するときに欠陥部で受ける超音波の散乱をエコ
ーとして検出しようとするものである。
【０００３】図７は、一例の電磁超音波検査装置４０の
概略断面図である。電磁超音波検査装置４０には、中心
磁極５０ａ、外周磁極５０ｂを有するマグネット５０
と、マグネットの中心磁極５０ａの周囲に巻回されたマ
グネットを磁化するための磁化コイル５１と、マグネッ
ト５０の底部の中心磁極５０ａと外周磁極５０ｂの間に
あって、被検体に渦電流を流すための渦電流発生用コイ
ル５２がある。尚、渦電流発生用コイル５２は、超音波
検出用としても用いられる。
概略断面図である。電磁超音波検査装置４０には、中心
磁極５０ａ、外周磁極５０ｂを有するマグネット５０
と、マグネットの中心磁極５０ａの周囲に巻回されたマ
グネットを磁化するための磁化コイル５１と、マグネッ
ト５０の底部の中心磁極５０ａと外周磁極５０ｂの間に
あって、被検体に渦電流を流すための渦電流発生用コイ
ル５２がある。尚、渦電流発生用コイル５２は、超音波
検出用としても用いられる。
【０００４】図７に示すように、被検体５３の表面に電
磁超音波検査装置４０が接するように配置し、渦電流発
生用コイル５２に一定周波数の交流電流を流すと、被検
体内部には同じ周波数の渦電流Ｊ′が発生する。また、
中心磁極５０ａがＮ極、外周磁極５０ｂがＳ極となるよ
うに磁化コイル５１に電流を流すと、被検体中には中心
磁極５０ａから外周磁極５０ｂに向かう磁束の経路がほ
ぼ半円状となる磁界が発生する。この磁界のうち、被検
体表面に垂直な成分をＢｚ、被検体に平行な成分をＢｒ
とする。
磁超音波検査装置４０が接するように配置し、渦電流発
生用コイル５２に一定周波数の交流電流を流すと、被検
体内部には同じ周波数の渦電流Ｊ′が発生する。また、
中心磁極５０ａがＮ極、外周磁極５０ｂがＳ極となるよ
うに磁化コイル５１に電流を流すと、被検体中には中心
磁極５０ａから外周磁極５０ｂに向かう磁束の経路がほ
ぼ半円状となる磁界が発生する。この磁界のうち、被検
体表面に垂直な成分をＢｚ、被検体に平行な成分をＢｒ
とする。
【０００５】渦電流発生用コイル５２によって発生する
渦電気流Ｊ′のある瞬間の向きを図７に示す方向と仮定
すると、この電流Ｊ′と磁界Ｂｚ，Ｂｒとの相互作用に
よって被検体の渦電流Ｊ′が流れる部分には局部的に、
磁界ＢｚによってＦｚの向きに、また、磁界Ｂｒによっ
てＦｚの向きにそれぞれローレンツ力が働く。渦電流
Ｊ′の向きは一定の周期で反転するので、被検体に局部
的に働くローレンツ力Ｆｚ，Ｆｒの向きもこれに従って
反転する。この周期的に反転する力によって被検体には
超音波振動が生じ、これが超音波として被検体中を伝播
する。このとき、Ｆｚによる振動は縦波を生じさせ、Ｆ
ｒによる振動は横波を生じさせる。
渦電気流Ｊ′のある瞬間の向きを図７に示す方向と仮定
すると、この電流Ｊ′と磁界Ｂｚ，Ｂｒとの相互作用に
よって被検体の渦電流Ｊ′が流れる部分には局部的に、
磁界ＢｚによってＦｚの向きに、また、磁界Ｂｒによっ
てＦｚの向きにそれぞれローレンツ力が働く。渦電流
Ｊ′の向きは一定の周期で反転するので、被検体に局部
的に働くローレンツ力Ｆｚ，Ｆｒの向きもこれに従って
反転する。この周期的に反転する力によって被検体には
超音波振動が生じ、これが超音波として被検体中を伝播
する。このとき、Ｆｚによる振動は縦波を生じさせ、Ｆ
ｒによる振動は横波を生じさせる。
【０００６】このようにして被検体中に発生した超音波
は、伝播の途中において、介在物や空洞等の欠陥が存在
する部分で反射、屈折等の散乱を受ける。また、超音波
が被検体の反対側の表面に達すると、そこで反射され、
再び表側に向かって伝播する。欠陥部での反射等によっ
て、又は被検体の裏側で反射されて表側へ戻った超音波
エコーは、超音波の発生と逆のメカニズムで渦電流発生
用コイル５２によって検出される。この検出信号を適当
に処理することによって、被検体内部の欠陥の存否及び
欠陥がある場合にはその位置を求めることができる。
は、伝播の途中において、介在物や空洞等の欠陥が存在
する部分で反射、屈折等の散乱を受ける。また、超音波
が被検体の反対側の表面に達すると、そこで反射され、
再び表側に向かって伝播する。欠陥部での反射等によっ
て、又は被検体の裏側で反射されて表側へ戻った超音波
エコーは、超音波の発生と逆のメカニズムで渦電流発生
用コイル５２によって検出される。この検出信号を適当
に処理することによって、被検体内部の欠陥の存否及び
欠陥がある場合にはその位置を求めることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、被検体の表
面で発生した超音波は、被検体を伝播する途中で徐々に
減衰し、強度が低下する。特に、被検体がスラブやステ
ンレスなどの場合、結晶粒が比較的大きく、結晶粒どう
しの境界で超音波が受ける不規則な散乱も大きいため、
超音波の強度はより顕著に低下する。その結果、検出す
べき欠陥からの超音波エコーによる信号強度がノイズと
区別できない場合が多く、十分な感度が得られないとい
う問題があった。
面で発生した超音波は、被検体を伝播する途中で徐々に
減衰し、強度が低下する。特に、被検体がスラブやステ
ンレスなどの場合、結晶粒が比較的大きく、結晶粒どう
しの境界で超音波が受ける不規則な散乱も大きいため、
超音波の強度はより顕著に低下する。その結果、検出す
べき欠陥からの超音波エコーによる信号強度がノイズと
区別できない場合が多く、十分な感度が得られないとい
う問題があった。
【０００８】本発明は、上記事情に基づいてなされたも
のであり、被検体中の欠陥部から得られる超音波信号を
高いＳＮ比で検出することができる電磁超音波検査装置
及び電磁超音波検査方法を提供することを目的とするも
のである。
のであり、被検体中の欠陥部から得られる超音波信号を
高いＳＮ比で検出することができる電磁超音波検査装置
及び電磁超音波検査方法を提供することを目的とするも
のである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの請求項１記載の発明は、電磁的な手段によって被検
体中に直線偏向した横波の超音波を発生させる超音波発
生手段と、前記被検体中を伝播したあとの前記超音波を
電磁的な手段によって検出し、検出した超音波の強度に
対応する電気信号を出力する超音波検出手段と、前記被
検体中を伝播する超音波の偏向方向の角度を任意に変え
ることができる偏向方向制御手段と、前記被検体の同一
点において異なる偏向方向の超音波から得られる前記超
音波検出手段の出力信号を、時間軸を一致させて相互に
加算する加算手段と、を具備することを特徴とする。
めの請求項１記載の発明は、電磁的な手段によって被検
体中に直線偏向した横波の超音波を発生させる超音波発
生手段と、前記被検体中を伝播したあとの前記超音波を
電磁的な手段によって検出し、検出した超音波の強度に
対応する電気信号を出力する超音波検出手段と、前記被
検体中を伝播する超音波の偏向方向の角度を任意に変え
ることができる偏向方向制御手段と、前記被検体の同一
点において異なる偏向方向の超音波から得られる前記超
音波検出手段の出力信号を、時間軸を一致させて相互に
加算する加算手段と、を具備することを特徴とする。
【００１０】請求項２記載の発明は、被検体中に、電磁
的な手段によって、ある方向に直線偏向した横波の超音
波を発生させるとともに、被検体中を伝播したこの超音
波を検出するという操作を、被検体の同一点について前
記偏向方向を所定角度ずつ変えながら複数の偏向方向に
ついて行い、異なる偏向方向について得られた複数の超
音波信号を時間軸を一致させて相互に加算することによ
って、被検体中の欠陥の検査を行うことを特徴とする。
的な手段によって、ある方向に直線偏向した横波の超音
波を発生させるとともに、被検体中を伝播したこの超音
波を検出するという操作を、被検体の同一点について前
記偏向方向を所定角度ずつ変えながら複数の偏向方向に
ついて行い、異なる偏向方向について得られた複数の超
音波信号を時間軸を一致させて相互に加算することによ
って、被検体中の欠陥の検査を行うことを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明は上記により、内部の欠陥を非破壊で検
出しようとする被検体が、スラブやステンレスのよう
に、結晶粒の大きなものである場合、超音波はそれらの
結晶粒の境界部分で複雑な散乱を受ける。したがって、
検出位置に到達する超音波は、複数の経路を辿ってきた
多数の超音波の重ね合わせと考えられ、コヒーレントノ
イズとなる。超音波が直線偏向横波である場合、この散
乱は、偏向方向によって異なる。一方、被検体中の欠陥
部における散乱は偏向方向によらない。偏向方向を所定
の角度ずつ小刻みに変えていった場合、それぞれの偏向
方向において得られるコヒーレントノイズの位相変化は
ランダムな分布を示すので、複数の偏向方向において得
られた信号を時間軸を一致させて加算することによっ
て、コヒーレントノイズをキャンセルすることができ
る。一方、欠陥からの超音波エコーは、偏向方向によら
ないので、加算することによって互いに強め合う。した
がって、最終的に得られる信号のＳＮ比は大幅に向上す
る。
出しようとする被検体が、スラブやステンレスのよう
に、結晶粒の大きなものである場合、超音波はそれらの
結晶粒の境界部分で複雑な散乱を受ける。したがって、
検出位置に到達する超音波は、複数の経路を辿ってきた
多数の超音波の重ね合わせと考えられ、コヒーレントノ
イズとなる。超音波が直線偏向横波である場合、この散
乱は、偏向方向によって異なる。一方、被検体中の欠陥
部における散乱は偏向方向によらない。偏向方向を所定
の角度ずつ小刻みに変えていった場合、それぞれの偏向
方向において得られるコヒーレントノイズの位相変化は
ランダムな分布を示すので、複数の偏向方向において得
られた信号を時間軸を一致させて加算することによっ
て、コヒーレントノイズをキャンセルすることができ
る。一方、欠陥からの超音波エコーは、偏向方向によら
ないので、加算することによって互いに強め合う。した
がって、最終的に得られる信号のＳＮ比は大幅に向上す
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、本発明の
一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施
形態の電磁超音波検査装置及びこれによって検査する被
検体の配置を示した概略斜視図、図２は、図１の電磁超
音波検査装置及び被検体を上から見た概略平面図、図３
は、図１の被検体をｙ軸方向から見たときの超音波の振
動方向を示す図、図４は、図１の被検体を−ｘ軸方向か
ら見たときの超音波の振動方向を示す図である。
一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施
形態の電磁超音波検査装置及びこれによって検査する被
検体の配置を示した概略斜視図、図２は、図１の電磁超
音波検査装置及び被検体を上から見た概略平面図、図３
は、図１の被検体をｙ軸方向から見たときの超音波の振
動方向を示す図、図４は、図１の被検体を−ｘ軸方向か
ら見たときの超音波の振動方向を示す図である。
【００１３】図１に示す電磁超音波検査装置１０は、磁
芯１１ａ及び磁化コイル１１ｂからなるマグネット１１
と、その下方にあって細長い長方形に巻回された平面状
コイル１２を有する。マグネット１１の中心軸と平面状
コイル１２のコイル面は垂直である。平面状コイル１２
は、被検体１３の表面近傍に渦電流を発生させる役割を
有すると同時に、被検体中を伝播して再び被検体表面に
戻って来た超音波エコーを検出する役割も併せ持つ。図
１では、図示のように、被検体に垂直な方向をｚ軸方
向、平面状コイル１２の長辺方向をｙ軸方向、これらに
直交する方向をｘ軸方向とする。
芯１１ａ及び磁化コイル１１ｂからなるマグネット１１
と、その下方にあって細長い長方形に巻回された平面状
コイル１２を有する。マグネット１１の中心軸と平面状
コイル１２のコイル面は垂直である。平面状コイル１２
は、被検体１３の表面近傍に渦電流を発生させる役割を
有すると同時に、被検体中を伝播して再び被検体表面に
戻って来た超音波エコーを検出する役割も併せ持つ。図
１では、図示のように、被検体に垂直な方向をｚ軸方
向、平面状コイル１２の長辺方向をｙ軸方向、これらに
直交する方向をｘ軸方向とする。
【００１４】マグネット１１は被検体の上を被検体表面
に平行に並進移動できるだけであるが、平面状コイル１
２は、マグネット１１と共に並進移動できる他、被検体
１３に平行な平面内において、ｚ軸と平行なマグネット
１１の中心軸を回転中心として、任意の角度だけ回転さ
せることができる。この回転は、ステッピングモータな
どを用いて行うが、図１ではその記載を省略する。マグ
ネット１１によって被検体１３中に発生させる磁界は、
図１の−ｚ方向とする。
に平行に並進移動できるだけであるが、平面状コイル１
２は、マグネット１１と共に並進移動できる他、被検体
１３に平行な平面内において、ｚ軸と平行なマグネット
１１の中心軸を回転中心として、任意の角度だけ回転さ
せることができる。この回転は、ステッピングモータな
どを用いて行うが、図１ではその記載を省略する。マグ
ネット１１によって被検体１３中に発生させる磁界は、
図１の−ｚ方向とする。
【００１５】平面状コイル１２に交流電流を流すと、被
検体表層部分には、この交流電流と平行な方向に渦電流
が発生し、その向きは、平面状コイル１２に流す交流と
同じ周期で反転する。この渦電流は、マグネット１１に
よって被検体中に生じる磁界と相互作用し、渦電流が流
れている被検体の部分にローレンツ力が働く。マグネッ
ト１１の真下を流れる渦電流の向きを、ある瞬間におい
て図１に示すようにｙ方向とすると（これをＪｙとす
る）、被検体のその部分にはｘ方向のローレンツ力Ｆｘ
が働き、被検体のその部分に変位を生じさせる。このロ
ーレンツ力は、平面状コイル１２に流す電流の向きに従
って反転するので、周期的に向きが変わるローレンツ力
によって被検体には超音波振動が生じ、これが被検体中
を超音波として伝播する。この伝番方向は、被検体の表
面に垂直な方向（図１に矢印で示す）となる。
検体表層部分には、この交流電流と平行な方向に渦電流
が発生し、その向きは、平面状コイル１２に流す交流と
同じ周期で反転する。この渦電流は、マグネット１１に
よって被検体中に生じる磁界と相互作用し、渦電流が流
れている被検体の部分にローレンツ力が働く。マグネッ
ト１１の真下を流れる渦電流の向きを、ある瞬間におい
て図１に示すようにｙ方向とすると（これをＪｙとす
る）、被検体のその部分にはｘ方向のローレンツ力Ｆｘ
が働き、被検体のその部分に変位を生じさせる。このロ
ーレンツ力は、平面状コイル１２に流す電流の向きに従
って反転するので、周期的に向きが変わるローレンツ力
によって被検体には超音波振動が生じ、これが被検体中
を超音波として伝播する。この伝番方向は、被検体の表
面に垂直な方向（図１に矢印で示す）となる。
【００１６】ところで、このローレンツ力による被検体
の変位は、図１に示すような配置とすることによってす
べてｘ軸方向となり、したがって、発生する超音波はｘ
軸方向に偏向した横波となる。この超音波の偏向方向
は、平面状コイル１２の向きに依存するので、平面状コ
イル１２をｚ軸に平行な中心軸の回りに回転させること
により、被検体中に発生する超音波の偏向方向を制御す
ることが可能となる。
の変位は、図１に示すような配置とすることによってす
べてｘ軸方向となり、したがって、発生する超音波はｘ
軸方向に偏向した横波となる。この超音波の偏向方向
は、平面状コイル１２の向きに依存するので、平面状コ
イル１２をｚ軸に平行な中心軸の回りに回転させること
により、被検体中に発生する超音波の偏向方向を制御す
ることが可能となる。
【００１７】製鉄工場などで生産されるスラブやステン
レスは、それを構成する結晶粒の粒径が比較的大きい。
このため、これらを被検体として欠陥検査を行う場合、
被検体中を伝播させる超音波は、結晶粒同士の境界部分
において散乱される。この散乱の結果、本来の欠陥の検
出に用いる超音波が減衰する一方、各部で散乱された超
音波が種々の経路を伝播して受信点に到達し、互いに干
渉し合う。このように欠陥部以外の種々の経路を伝播し
て受信点に到達する超音波は、欠陥検出のための超音波
エコーに対するコヒーレントノイズとなる。
レスは、それを構成する結晶粒の粒径が比較的大きい。
このため、これらを被検体として欠陥検査を行う場合、
被検体中を伝播させる超音波は、結晶粒同士の境界部分
において散乱される。この散乱の結果、本来の欠陥の検
出に用いる超音波が減衰する一方、各部で散乱された超
音波が種々の経路を伝播して受信点に到達し、互いに干
渉し合う。このように欠陥部以外の種々の経路を伝播し
て受信点に到達する超音波は、欠陥検出のための超音波
エコーに対するコヒーレントノイズとなる。
【００１８】図５（ａ）（ｂ）は、被検体１３の表側の
一点Ａにおいて直線偏向横波の超音波を発生させ、裏側
の一点Ｂにおいてこれを検出する場合の超音波の伝播経
路を模式的に示した図であり、（ａ）は偏向方向が紙面
と平行な方向（垂直偏向）の場合、（ｂ）は偏向方向が
紙面と垂直な方向（水平偏向）の場合とする。すなわち
（ａ）と（ｂ）では、超音波の発生点及び検出点は同一
であるが、発生する超音波の偏向方向が９０°異なる。
尚、図５には、欠陥部を通過する超音波の経路は示され
ていない。
一点Ａにおいて直線偏向横波の超音波を発生させ、裏側
の一点Ｂにおいてこれを検出する場合の超音波の伝播経
路を模式的に示した図であり、（ａ）は偏向方向が紙面
と平行な方向（垂直偏向）の場合、（ｂ）は偏向方向が
紙面と垂直な方向（水平偏向）の場合とする。すなわち
（ａ）と（ｂ）では、超音波の発生点及び検出点は同一
であるが、発生する超音波の偏向方向が９０°異なる。
尚、図５には、欠陥部を通過する超音波の経路は示され
ていない。
【００１９】図５（ａ）の垂直偏向の場合において、種
々の経路を通ってＢ点に達する超音波の波数ベクトルを
ｋv0，ｋv1，・・・，ｋvnとすると、Ｂ点で検出される
超音波の検出波形の位相Δφv は、 Δφv ＝（ｋv0＋ｋv1＋・・・＋ｋvn）・ｒ （１） となる。ここで、ｒは散乱までの平均自由工程を表すベ
クトルであり、Δφv は、垂直偏向された超音波同士が
それぞれの結晶粒の境界部において散乱されたものが、
Ｂ点において干渉し合って生じるコヒーレントノイズで
ある。
々の経路を通ってＢ点に達する超音波の波数ベクトルを
ｋv0，ｋv1，・・・，ｋvnとすると、Ｂ点で検出される
超音波の検出波形の位相Δφv は、 Δφv ＝（ｋv0＋ｋv1＋・・・＋ｋvn）・ｒ （１） となる。ここで、ｒは散乱までの平均自由工程を表すベ
クトルであり、Δφv は、垂直偏向された超音波同士が
それぞれの結晶粒の境界部において散乱されたものが、
Ｂ点において干渉し合って生じるコヒーレントノイズで
ある。
【００２０】一方、図５（ｂ）の水平偏向のにおいて、
種々の経路を通ってＢ点に達する超音波の波数ベクトル
をｋh0，ｋh1，・・・，ｋhnとすると、Ｂ点で検出され
る超音波の検出波形の位相Δφh は、 Δφh ＝（ｋh0＋ｋh1＋・・・＋ｋhn）・ｒ （２） となる。ここでΔφh は、水平偏向された超音波同士が
それぞれの結晶粒の境界部において散乱されたものが、
Ｂ点において干渉し合って生じるコヒーレントノイズで
ある。このように、図５の（ａ）と（ｂ）において、Ａ
点とＢ点のそれぞれが同じ被検体の同じ点だっとして
も、偏向方向によって結晶粒の境界部における散乱のさ
れ方が異なるために、伝播する超音波の偏向方向によっ
て超音波の伝播経路が異なる。尚、上記では、説明を簡
単にするために、被検体の表側にＡ点、裏側にＢ点があ
る場合について説明したが、図１のように、平面状コイ
ル１２を超音波の検出用としても兼用し、被検体中で反
射される超音波を検出という構成の場合のようにＡ点と
Ｂ点が同一の点であっても、上記の議論はそのまま当て
はまる。
種々の経路を通ってＢ点に達する超音波の波数ベクトル
をｋh0，ｋh1，・・・，ｋhnとすると、Ｂ点で検出され
る超音波の検出波形の位相Δφh は、 Δφh ＝（ｋh0＋ｋh1＋・・・＋ｋhn）・ｒ （２） となる。ここでΔφh は、水平偏向された超音波同士が
それぞれの結晶粒の境界部において散乱されたものが、
Ｂ点において干渉し合って生じるコヒーレントノイズで
ある。このように、図５の（ａ）と（ｂ）において、Ａ
点とＢ点のそれぞれが同じ被検体の同じ点だっとして
も、偏向方向によって結晶粒の境界部における散乱のさ
れ方が異なるために、伝播する超音波の偏向方向によっ
て超音波の伝播経路が異なる。尚、上記では、説明を簡
単にするために、被検体の表側にＡ点、裏側にＢ点があ
る場合について説明したが、図１のように、平面状コイ
ル１２を超音波の検出用としても兼用し、被検体中で反
射される超音波を検出という構成の場合のようにＡ点と
Ｂ点が同一の点であっても、上記の議論はそのまま当て
はまる。
【００２１】ところで、仮に、Δφv とΔφh の位相が
１８０°異なっているとすれば、Δφv とΔφh を加算
することによって両者はキャンセルされることになる
が、実際には垂直偏向と水平偏向で位相が必ずしも１８
０°異っているとは言えない。しかしながら、超音波の
偏向方向の違いによる受信信号の位相の変化は、ランダ
ムな分布となる。図６は、超音波の偏向方向を所定角度
ずつ小刻みに変え、Ｂ点で得られるｎ個の偏向方向の受
信信号（同図（ａ）〜（ｃ））と、これらを加算した信
号（同図（ｄ））を示したものである。これらの図で、
Ｓで示した部分が被検体中の欠陥部からの超音波エコー
を示す信号波形であるが、同図（ａ）〜（ｃ）を見ただ
けでは、この信号はノイズに埋もれ、容易に識別できな
い。ところが、超音波の偏向方向の違いによる位相の変
化がランダムな分布となれば、それらを加算したもの
は、互いにキャンセルされる。一方、被検体中に存在す
る欠陥によって散乱される超音波の超音波エコーは、超
音波の偏向方向には依存しない。
１８０°異なっているとすれば、Δφv とΔφh を加算
することによって両者はキャンセルされることになる
が、実際には垂直偏向と水平偏向で位相が必ずしも１８
０°異っているとは言えない。しかしながら、超音波の
偏向方向の違いによる受信信号の位相の変化は、ランダ
ムな分布となる。図６は、超音波の偏向方向を所定角度
ずつ小刻みに変え、Ｂ点で得られるｎ個の偏向方向の受
信信号（同図（ａ）〜（ｃ））と、これらを加算した信
号（同図（ｄ））を示したものである。これらの図で、
Ｓで示した部分が被検体中の欠陥部からの超音波エコー
を示す信号波形であるが、同図（ａ）〜（ｃ）を見ただ
けでは、この信号はノイズに埋もれ、容易に識別できな
い。ところが、超音波の偏向方向の違いによる位相の変
化がランダムな分布となれば、それらを加算したもの
は、互いにキャンセルされる。一方、被検体中に存在す
る欠陥によって散乱される超音波の超音波エコーは、超
音波の偏向方向には依存しない。
【００２２】したがって、偏向方向の異なるそれぞれの
超音波の検出信号を、それぞれの検出時間が一致するよ
うにして相互に加算すると、図６（ｄ）に示すように、
各偏向方向のコヒーレントノイズは相互に打ち消し合う
とともに、この超音波エコーに基づく信号は強め合う。
その結果、得られる信号のＳＮ比は高くなる。以上の原
理に基づいて、図１に示す電磁超音波検査装置１０によ
って被検体１３の検査を行う場合、まず被検体の検査を
行おうとする部位に電磁超音波検査装置１０を並進移動
させる。そして、この位置で平面状コイル１２を図示し
ないステッピングモータによって所定角度ずつ回転させ
ることによって超音波の偏向方向を変化させながら、被
検体中にに超音波を発射、伝播させる。この所定角度
は、例えば４５°ずつ８種類の偏向方向とすることがで
きる。こうして被検体中を伝播し、欠陥部又は被検体の
裏側で反射された超音波を、平面状コイル１２で検出す
る。尚、平面状コイル１２は、スイッチ手段で切り換え
ることによって超音波の発生用と検出用に兼用すること
ができる。
超音波の検出信号を、それぞれの検出時間が一致するよ
うにして相互に加算すると、図６（ｄ）に示すように、
各偏向方向のコヒーレントノイズは相互に打ち消し合う
とともに、この超音波エコーに基づく信号は強め合う。
その結果、得られる信号のＳＮ比は高くなる。以上の原
理に基づいて、図１に示す電磁超音波検査装置１０によ
って被検体１３の検査を行う場合、まず被検体の検査を
行おうとする部位に電磁超音波検査装置１０を並進移動
させる。そして、この位置で平面状コイル１２を図示し
ないステッピングモータによって所定角度ずつ回転させ
ることによって超音波の偏向方向を変化させながら、被
検体中にに超音波を発射、伝播させる。この所定角度
は、例えば４５°ずつ８種類の偏向方向とすることがで
きる。こうして被検体中を伝播し、欠陥部又は被検体の
裏側で反射された超音波を、平面状コイル１２で検出す
る。尚、平面状コイル１２は、スイッチ手段で切り換え
ることによって超音波の発生用と検出用に兼用すること
ができる。
【００２３】尚、本発明は上記実施形態に限定されるこ
とはなく、その要旨の範囲内で種々の変更が可能であ
る。
とはなく、その要旨の範囲内で種々の変更が可能であ
る。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各直線偏向の方向におけるコヒーレントノイズがキャン
セルされ、かつ、欠陥部からの超音波エコーは強め合う
ので、最終的に得られる信号の信号のＳＮ比が大幅に向
上し、これによって、従来ではＳＮ比が低く、検出が難
しかった微小な寸法の欠陥の検出も可能となり、また、
その欠陥部の存在する位置の特定も容易になる電磁超音
波検査装置及び電磁超音波検査方法を提供することがで
きる。
各直線偏向の方向におけるコヒーレントノイズがキャン
セルされ、かつ、欠陥部からの超音波エコーは強め合う
ので、最終的に得られる信号の信号のＳＮ比が大幅に向
上し、これによって、従来ではＳＮ比が低く、検出が難
しかった微小な寸法の欠陥の検出も可能となり、また、
その欠陥部の存在する位置の特定も容易になる電磁超音
波検査装置及び電磁超音波検査方法を提供することがで
きる。
【図１】本発明の一実施形態の電磁超音波検査装置及び
これによって検査する被検体の配置を示した概略図であ
る。
これによって検査する被検体の配置を示した概略図であ
る。
【図２】図１の電磁超音波検査装置及び被検体を上から
見た概略平面図である。
見た概略平面図である。
【図３】図１の被検体をｙ軸方向から見たときの超音波
の振動方向を示す図である。
の振動方向を示す図である。
【図４】図１の被検体を−ｘ軸方向から見たときの超音
波の振動方向を示す図である。
波の振動方向を示す図である。
【図５】垂直偏向の場合と水平偏向の場合について、被
検体の表側の一点において直線偏向横波の超音波を発生
させ、裏側の一点においてこれを検出する場合の超音波
の伝播経路を模式的に示した図である。
検体の表側の一点において直線偏向横波の超音波を発生
させ、裏側の一点においてこれを検出する場合の超音波
の伝播経路を模式的に示した図である。
【図６】超音波の偏向方向を所定角度ずつ小刻みに変
え、被検体の裏側の一点で得られるｎ個の偏向方向の受
信信号（（ａ）〜（ｃ））と、これらを加算した信号
（ｄ）を示した図である。
え、被検体の裏側の一点で得られるｎ個の偏向方向の受
信信号（（ａ）〜（ｃ））と、これらを加算した信号
（ｄ）を示した図である。
【図７】電磁超音波検査装置の一例の概略断面図であ
る。
る。
１０，４０ 電磁超音波検査装置 １１，５０ マグネット １１ａ 磁芯 １１ｂ，５１ 磁化コイル １２ 平面状コイル １３，５３ 被検体 ５０ａ 中心磁極 ５０ｂ 外周磁極 ５２ 渦電流発生用コイル
Claims (2)
- 【請求項１】 電磁的な手段によって被検体中に直線偏
向した横波の超音波を発生させる超音波発生手段と、 前記被検体中を伝播したあとの前記超音波を電磁的な手
段によって検出し、検出した超音波の強度に対応する電
気信号を出力する超音波検出手段と、 前記被検体中を伝播する超音波の偏向方向の角度を任意
に変えることができる偏向方向制御手段と、 前記被検体の同一点において異なる偏向方向の超音波か
ら得られる前記超音波検出手段の出力信号を、時間軸を
一致させて相互に加算する加算手段と、 を具備することを特徴とする電磁超音波検査装置。 - 【請求項２】 被検体中に、電磁的な手段によって、あ
る方向に直線偏向した横波の超音波を発生させるととも
に、被検体中を伝播したこの超音波を検出するという操
作を、被検体の同一点について前記偏向方向を所定角度
ずつ変えながら複数の偏向方向について行い、異なる偏
向方向について得られた複数の超音波信号を時間軸を一
致させて相互に加算することによって、被検体中の欠陥
の検査を行うことを特徴とする電磁超音波検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8095084A JPH09281088A (ja) | 1996-04-17 | 1996-04-17 | 電磁超音波検査装置及び電磁超音波検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8095084A JPH09281088A (ja) | 1996-04-17 | 1996-04-17 | 電磁超音波検査装置及び電磁超音波検査方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09281088A true JPH09281088A (ja) | 1997-10-31 |
Family
ID=14128084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8095084A Withdrawn JPH09281088A (ja) | 1996-04-17 | 1996-04-17 | 電磁超音波検査装置及び電磁超音波検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09281088A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017534066A (ja) * | 2014-10-29 | 2017-11-16 | パーマセンス リミテッド | 電磁音響変換器 |
-
1996
- 1996-04-17 JP JP8095084A patent/JPH09281088A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017534066A (ja) * | 2014-10-29 | 2017-11-16 | パーマセンス リミテッド | 電磁音響変換器 |
| US10537916B2 (en) | 2014-10-29 | 2020-01-21 | Permasense Limited | Electromagnetic acoustic transducer |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030701 |