JPH11101891A - Outside diameter measuring instrument for rod - Google Patents

Outside diameter measuring instrument for rod

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Publication number
JPH11101891A
JPH11101891A JP9261774A JP26177497A JPH11101891A JP H11101891 A JPH11101891 A JP H11101891A JP 9261774 A JP9261774 A JP 9261774A JP 26177497 A JP26177497 A JP 26177497A JP H11101891 A JPH11101891 A JP H11101891A
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JP
Japan
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rod
sensor
outer diameter
probe
ultrasonic wave
Prior art date
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Pending
Application number
JP9261774A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Daiichi Ishibu
大一 石生
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH11101891A publication Critical patent/JPH11101891A/en
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

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  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an outside diameter measuring instrument for rod which can measure the outside diameter of a rod with high accuracy at a high speed, can transmit signals without electric contact noise, and can suppress the deterioration of its accuracy even when the rod vibrates. SOLUTION: An outside diameter measuring instrument for rod is composed of an UT sensor 1 which radiates an ultrasonic wave upon a rod 12 upon receiving a signal from a pulse oscillator 5 and receives the reflected ultrasonic wave of the ultrasonic wave from the rod 12 and an operator 7 which receives the signal of the oscillator 5 and a signal based on the reflected ultrasonic wave from the sensor 1 and computes the outside diameter of the rod 12. The UT sensor 12 can rotate around the rod 12 and move in the axial direction of the rod 12, receives the reflected ultrasonic wave (14A) from the surface of the rod 12 and the reflected ultrasonic wave (14B) from the internal surface of the thick part of a tube, and is communicated with the oscillator 5 through a rotary transformer 3 so that signals can be transmitted between sensor 1 and oscillator 5 in an electrically non-contacting state.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、非接触信号伝達治
具を用いたＰＷＲ（加圧水型原子炉）の燃料内挿物等の
ロッド外径計測装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rod outer diameter measuring device for a fuel insert of a PWR (pressurized water reactor) using a non-contact signal transmission jig.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来の技術を図５〜図９に示す。図５は
従来のＰＷＲ内挿物のロッド外径測定装置の原理を示す
図、図６は従来のロッド外径測定用プローブの概念図、
図７は、ＵＴプローブの（マルチチャンネル式）構成
図、図８は、スリップリングの概念図、図９は、ロッド
外径測定におけるロッド振動の影響を示す図である。2. Description of the Related Art A conventional technique is shown in FIGS. FIG. 5 is a diagram showing the principle of a conventional rod outer diameter measuring device for a PWR insert, FIG. 6 is a conceptual diagram of a conventional rod outer diameter measuring probe,
FIG. 7 is a configuration diagram of a UT probe (multi-channel type), FIG. 8 is a conceptual diagram of a slip ring, and FIG. 9 is a diagram showing the influence of rod vibration on rod outer diameter measurement.

【０００３】図５に示すように、制御棒クラスタ（以下
ＲＣＣともいう）などの内挿物４１は、制御棒取扱工具
４０によって吊り下げられ、外径測定装置４２（図５に
は関連部分のみを示す）の上方に位置決めされる。As shown in FIG. 5, an insert 41 such as a control rod cluster (hereinafter also referred to as RCC) is suspended by a control rod handling tool 40, and an outer diameter measuring device 42 (FIG. ).

【０００４】外径測定装置４２には、プローブホルダ４
３がＲＣＣ（制御棒クラスタ）４１のロッド１２の配置
と同じ配置になっており、制御棒取扱工具４０で吊り下
げたＲＣＣ（制御棒クラスタ）４１を降下させ、各ロッ
ド１２が対応するプローブホルダ４３を通過する際に、
後述のＵＴプローブ５０によりロッド１２の外径を測定
する。The outer diameter measuring device 42 has a probe holder 4
3 has the same arrangement as the arrangement of the rods 12 of the RCC (control rod cluster) 41, lowers the RCC (control rod cluster) 41 suspended by the control rod handling tool 40, and sets each rod 12 to the corresponding probe holder. When passing through 43,
The outer diameter of the rod 12 is measured by a UT probe 50 described later.

【０００５】図６（Ａ）は、接触式プローブ４４の概念
図、図６（Ｂ）は、ＥＣＴ（渦電流探傷）式プローブ４
８の概念図、図６（Ｃ）は、ＰＷＲ（加圧水型原子炉）
内挿物のロッド外径測定装置として適用した例はない
が、非破壊検査の１手法として、一般的に使用されてい
るＵＴ（超音波探傷）プローブ５０の概念図である。FIG. 6A is a conceptual view of a contact type probe 44, and FIG. 6B is an ECT (eddy current flaw) type probe 4.
8 is a conceptual diagram, and FIG. 6C is a PWR (pressurized water reactor).
Although there is no example in which the present invention is applied to a rod outer diameter measuring device for an insert, it is a conceptual diagram of a UT (ultrasonic flaw detection) probe 50 that is generally used as one method of nondestructive inspection.

【０００６】図６（Ａ）に示すように、接触式プローブ
４４は、バネ板４６の先端に設けた触針４５と、パネ板
４６に取付けた歪計４７からなる。その接触式プローブ
４４を回転させることによる各ロッド外周位置における
歪計４７の出力から、ロッド１２の外径または欠陥の有
無を求める。As shown in FIG. 6A, the contact probe 44 comprises a stylus 45 provided at the tip of a spring plate 46 and a strain gauge 47 attached to the panel plate 46. The outer diameter of the rod 12 or the presence / absence of a defect is obtained from the output of the strain gauge 47 at the outer peripheral position of each rod by rotating the contact probe 44.

【０００７】図６（Ｂ）に示すように、ＥＣＴ（渦電流
探傷）式プローブ４８は、ＥＣＴセンサ４９をロッド１
２近傍に配置し、ＥＣＴセンサ４９とロッド１２との距
離変化によって発生する渦電流の変化を較正デー夕と比
較し、センサ４９とロッド１２との距離変化を計算し、
ロッド１２の外径または欠陥の有無を求める。[0007] As shown in FIG. 6 (B), an ECT (eddy current flaw detection) type probe 48 has an ECT sensor 49 connected to a rod 1.
2, the eddy current generated by the change in the distance between the ECT sensor 49 and the rod 12 is compared with the calibration data, and the change in the distance between the sensor 49 and the rod 12 is calculated.
The outer diameter of the rod 12 or the presence or absence of a defect is determined.

【０００８】図６（Ｃ）は、非破壊検査の１手法として
の一般的なＵＴ（超音波探傷）プローブ５０を示す。図
６（Ｃ）のＵＴプロープ５０は、ＵＴセンサ５１から超
音波を発し、ロッド１２からの反射波を受けてロッド１
２との距離を計算するもので、ロッド１２との距離Ｘを
適正値に保たないと精度よく測定することができない。FIG. 6C shows a general UT (ultrasonic test) probe 50 as one method of nondestructive inspection. The UT probe 50 shown in FIG. 6C emits an ultrasonic wave from the UT sensor 51, receives a reflected wave from the rod 12, and
The distance to the rod 2 is calculated, and accurate measurement cannot be performed unless the distance X to the rod 12 is kept at an appropriate value.

【０００９】[0009]

【発明が解決しようとする課題】従来の技術には、次の
ような問題がある。 （１）接触式プローブの問題点 接触式プローブは、高精度であるが測定が接触式のため
高速計測ができない。従って時間的な制約から、あらか
じめ摩耗が予想される箇所しか測定できないので、全面
計測はできない。 （２）ＥＣＴ式プローブの問題点 ＥＣＴ式プローブは、非接触で高速計測は可能である
が、ロッド全面にわたってセンサーを走査するには、回
転部と非回転部の電気的接触部が必要となり、スリップ
リング等の信号伝達機器では電気的ノイズが発生する等
の問題がある。The prior art has the following problems. (1) Problems of the contact type probe The contact type probe has high accuracy, but cannot perform high-speed measurement because the measurement is of the contact type. Therefore, due to time constraints, only the portions where wear is expected can be measured in advance, so that the entire surface cannot be measured. (2) Problems of ECT type probe Although the ECT type probe can measure at high speed without contact, scanning the sensor over the entire surface of the rod requires an electrical contact between the rotating part and the non-rotating part. A signal transmission device such as a slip ring has problems such as generation of electrical noise.

【００１０】また高精度を得るには、ロッドとセンサー
の距離を一定に保つ必要があり、精度が低い。 （３）非破壊検査の１手法としての一般的なＵＴプロー
ブの問題点 ＵＴプローブによるロッドの測定は、非接触であるが、
ロッド全面にわたってセンサーを走査するには、回転部
と非回転部の電気的接触部が必要となり、スリップリン
グ等の信号伝達機器では電気的ノイズが発生する等の問
題がある。また高精度を得るにはロッドとセンサーの距
離を一定に保つ必要がある。In order to obtain high accuracy, the distance between the rod and the sensor must be kept constant, and the accuracy is low. (3) Problems of general UT probe as one method of non-destructive inspection Rod measurement by UT probe is non-contact,
In order to scan the sensor over the entire surface of the rod, an electrical contact portion between the rotating portion and the non-rotating portion is required, and there is a problem that electrical noise is generated in a signal transmission device such as a slip ring. To obtain high accuracy, the distance between the rod and the sensor must be kept constant.

【００１１】本発明は、これらの問題を解決することが
できる装置、すなわち、（ａ）非接触計測でロッド全面
にわたる計測を高精度に実施でき、（ｂ）回転部と非回
転部の接触による電気的ノイズが発生せず、（Ｃ）ロッ
ドの振動により生じるセンサーとロッド表面との距離変
化が、外径変化として計測される（精度が低下する）こ
とのない装置、を提供することを目的とする。According to the present invention, an apparatus capable of solving these problems, that is, (a) non-contact measurement can be performed over the entire surface of the rod with high accuracy, and (b) contact between the rotating part and the non-rotating part is achieved. (C) To provide an apparatus in which a change in distance between a sensor and a rod surface caused by vibration of a rod is not measured as a change in outer diameter (accuracy is not reduced) without generating electrical noise. And

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

（第１の手段）本発明にに係るロッド外径計測装置は、
（Ａ）パルス発振器５からの信号を受けロッド１２に超
音波を照射してロッドからの反射超音波を受信すＵＴセ
ンサ１と、（Ｂ）前記パルス発振器５からの信号と、Ｕ
Ｔセンサ１からの反射超音波１４に基づいた信号とを受
信し、ロッド１２の外径を演算する演算器７からなるこ
とを特徴とする。 （第２の手段）本発明にに係るロッド外径計測装置は、
第１の手段において、ＵＴセンサ１はロッド１２の周り
に回転可能であるとともに、ロッド１２の軸方向に移動
可能であることを特徴とする。 （第３の手段）本発明にに係るロッド外径計測装置は、
第２の手段において、パルス発振器５とＵＴセンサ１は
回転変圧器３を介して連通し、電気的に非接触な状態で
信号の伝達を可能にしたことを特徴とする。(First Means) A rod outer diameter measuring apparatus according to the present invention is
(A) a UT sensor 1 that receives a signal from the pulse oscillator 5 and irradiates the rod 12 with ultrasonic waves to receive reflected ultrasonic waves from the rod; and (B) a signal from the pulse oscillator 5 and U
It is characterized by comprising a calculator 7 for receiving a signal based on the reflected ultrasonic wave 14 from the T sensor 1 and calculating the outer diameter of the rod 12. (Second Means) A rod outer diameter measuring apparatus according to the present invention
The first means is characterized in that the UT sensor 1 is rotatable around the rod 12 and is movable in the axial direction of the rod 12. (Third Means) A rod outer diameter measuring apparatus according to the present invention
The second means is characterized in that the pulse oscillator 5 and the UT sensor 1 communicate with each other via the rotary transformer 3 to enable signal transmission in an electrically non-contact state.

【００１３】すなわち、本発明装置は、超音波を内挿物
ロッドに照射しながらロッドに対して回転し、相対的に
軸方向に移動する１つまたは少数のＵＴ（超音波探傷）
センサーを持ち、ロッド外径を連続的に全面にわたって
計測する時に、回転部２３と非回転部２４との間には回
転変圧器３を用いて非接触で信号を伝達することを特徴
とする。 （第４の手段）本発明にに係るロッド外径計測装置は、
第１の手段〜第３の手段において、ＵＴセンサ１はロッ
ド１２の表面からの反射超音波１４Ａと管肉厚内面から
の反射超音波１４Ｂとを受信することを特徴とする。In other words, the apparatus of the present invention is one or a small number of UTs (ultrasonic flaws) which rotate with respect to the rod while irradiating the rod with ultrasonic waves and move relatively in the axial direction.
When the sensor has a sensor and continuously measures the outer diameter of the rod over the entire surface, a signal is transmitted in a non-contact manner between the rotating part 23 and the non-rotating part 24 using the rotary transformer 3. (Fourth Means) The rod outer diameter measuring device according to the present invention is
The first to third means is characterized in that the UT sensor 1 receives reflected ultrasonic waves 14A from the surface of the rod 12 and reflected ultrasonic waves 14B from the inner wall of the tube.

【００１４】すなわち、本発明装置は、ロッド表面から
の反射波より求められるロッド外径測定結果について、
ロッドの振動によるセンサーとロッド表面との距離変化
を、ロッドの管肉厚内面からの反射波信号を利用して補
正する機能を持つことを特徴とする。That is, the apparatus of the present invention provides a rod outer diameter measurement result obtained from a reflected wave from the rod surface,
It has a function of correcting a change in distance between the sensor and the rod surface due to the vibration of the rod by using a reflected wave signal from the inner wall surface of the rod.

【００１５】したがって、次のように作用する。 （１）本発明は前述のように構成されているため、ロッ
ド１２を非接触で計測することが出来る。 （２）ＵＴセンサ１を回転しつつ移動させるため、ロッ
ド１２の全表面の計測が可能である。 （３）ＵＴプローブ１の回転部２３と非回転部２４の信
号の伝達は、非接触で行うことが出来るため、ノイズの
少ない計測が可能である。 （４）ロッド１２の振動による精度低下が押さえられる
ため、調芯機構の問題が無くなる。Therefore, the operation is as follows. (1) Since the present invention is configured as described above, the rod 12 can be measured without contact. (2) The entire surface of the rod 12 can be measured because the UT sensor 1 is moved while rotating. (3) Since signals can be transmitted between the rotating part 23 and the non-rotating part 24 of the UT probe 1 in a non-contact manner, measurement with less noise is possible. (4) Since a decrease in accuracy due to the vibration of the rod 12 is suppressed, the problem of the alignment mechanism is eliminated.

【００１６】[0016]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態を図１
〜図４、および図１０〜図１３に示す。図１は、本発明
装置の構成図、図２は、本発明装置のＵＴ（超音波探
傷）プローブの具体例の説明図、図３は、本発明装置の
角度エンコーダ較正機構の説明図、図４は、本発明装置
の出力例を示す図、図１０は、本発明装置による計測方
法の説明図、図１１は、本発明装置による反射波の計測
体系を示す図、図１２は、本発明装置によるＵＴ（超音
波探傷）波形を示す図、図１３は、ボールベアリングタ
イプの回転変圧器を示す図である。(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
4 to FIG. 4 and FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram of the apparatus of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of a specific example of a UT (ultrasonic flaw detection) probe of the apparatus of the present invention, and FIG. 3 is an explanatory view of an angle encoder calibration mechanism of the apparatus of the present invention. 4 is a diagram showing an output example of the device of the present invention, FIG. 10 is an explanatory diagram of a measuring method by the device of the present invention, FIG. 11 is a diagram showing a measuring system of reflected waves by the device of the present invention, and FIG. FIG. 13 is a view showing a UT (ultrasonic flaw detection) waveform by the apparatus, and FIG. 13 is a view showing a ball bearing type rotary transformer.

【００１７】図１に示すように、パルス発振器５から発
信されたパルス電圧１０は、つぎの２つの経路をたど
る。第１の経路では、受信器６へ直接入る発信パルスと
なる。As shown in FIG. 1, the pulse voltage 10 transmitted from the pulse oscillator 5 follows the following two paths. In the first path, the transmission pulse directly enters the receiver 6.

【００１８】第２の経路では、ＦＭコンパータ４によっ
て周波数変調し、回転変圧器３を介してＵＴプローブ２
０へ伝達される。ＵＴプローブ２０内では、ＦＭコンバ
ータ２によって、再びもとのパルス電圧１０に戻され
る。In the second path, the frequency is modulated by the FM converter 4 and the UT probe 2 is
0 is transmitted. In the UT probe 20, the original pulse voltage 10 is returned again by the FM converter 2.

【００１９】パルス電圧１０を受けたＵＴセンサ１から
は、発信波１３がロッド１２に照射される。その反射波
１４は、再びＵＴセンサ１に戻り、パルス電圧１０に変
換される。ＦＭコンバータ２で再び周波数変調して、回
転変圧器３を介して、ＦＭコンバータ４に伝えられ、パ
ルス電圧１０に戻され、受信器６に至る。The UT sensor 1 having received the pulse voltage 10 irradiates the rod 12 with a transmission wave 13. The reflected wave 14 returns to the UT sensor 1 again and is converted into the pulse voltage 10. The frequency is again modulated by the FM converter 2, transmitted to the FM converter 4 via the rotary transformer 3, returned to the pulse voltage 10, and reaches the receiver 6.

【００２０】コンピュータ７は、角度エンコーダ８から
得られるエンコーダパルス電圧１１を受けた時、受信器
６に対して回路を開くことによって、ある決められた角
度ごとの情報を得る。When the computer 7 receives the encoder pulse voltage 11 obtained from the angle encoder 8, it opens a circuit for the receiver 6 to obtain information for each predetermined angle.

【００２１】また、そのとき、コンピュータ７は、位置
エンコーダ９からロッド１２の軸方向位置情報を得る。
図２において、ＵＴプローブ２０は、ロッド１２が貫通
するような構造を持ち、底部にはロッド１２を中心に反
対方向に２つが対になるようにＵＴセンサ１を配置する
（Ａ−Ａ断面参照）。At that time, the computer 7 obtains information on the axial position of the rod 12 from the position encoder 9.
In FIG. 2, the UT probe 20 has a structure in which the rod 12 penetrates, and the UT sensor 1 is arranged at the bottom such that two UT sensors 1 are paired in the opposite direction with the rod 12 as a center (see AA section). ).

【００２２】ＵＴプローブ２０は、モータ−１６によっ
て駆動され、ロッドの周りを回転する。ＵＴセンサ１か
ら発信された発信波１３は、反射板１７で９０度方向を
変え、ロッド１２の表面に垂直に照射される。The UT probe 20 is driven by a motor 16 and rotates around a rod. The transmitted wave 13 transmitted from the UT sensor 1 changes its direction by 90 degrees by the reflection plate 17 and is radiated vertically on the surface of the rod 12.

【００２３】その反射波１４は、逆経路でＵＴセンサ１
へ戻り、回転変圧器３を介して非接触で非回転側に情報
を伝える。角度エンコーダ８は、ギア１５に接続されて
おり、ＵＴプローブ２０の回転に応じてエンコーダーパ
ルス電圧１１を発生する。The reflected wave 14 passes through the UT sensor 1 in a reverse path.
Then, the information is transmitted to the non-rotating side through the rotary transformer 3 in a non-contact manner. The angle encoder 8 is connected to the gear 15 and generates an encoder pulse voltage 11 according to the rotation of the UT probe 20.

【００２４】図３において、回転部２３にはフェライト
磁石２２が埋め込まれており、ＵＴプローブ２０が１回
転する毎に、非回転部２４の角度較正用誘導コイル２１
にパルス電圧を発生させ、常時、角度エンコーダ８を較
正している。In FIG. 3, a ferrite magnet 22 is embedded in a rotating part 23, and every time the UT probe 20 makes one rotation, the angle calibration induction coil 21 of the non-rotating part 24 is rotated.
, And the angle encoder 8 is constantly calibrated.

【００２５】図４（Ａ）は、超音波の伝播時間すなわち
伝播距離と、受信電圧の関係を表したＡスコープ３１
と、Ａスコープ図形を輝度変調して線で表し、位置と伝
播時間との関係を表したＢスコープ３２を示している。FIG. 4A shows an A scope 31 showing the relationship between the ultrasonic wave propagation time, that is, the propagation distance, and the reception voltage.
And a B scope 32 that represents the relationship between the position and the propagation time by expressing the A scope figure with a line by luminance modulation.

【００２６】Ａスコープ３１では、ＵＴセンサ１とロッ
ド１２の距離が算出できる。図４（Ａ）に示すように、
左から、発振パルス３３と、ロッド管表面パルス３４
と、ロッド管内面パルス３５が得られる。In the A scope 31, the distance between the UT sensor 1 and the rod 12 can be calculated. As shown in FIG.
From the left, an oscillation pulse 33 and a rod tube surface pulse 34
Then, a rod tube inner surface pulse 35 is obtained.

【００２７】Ｂスコープ３２では、ロッド管表面パルス
３４及びロッド管内面パルス３５が、スキャンしている
角度に対して輝度変調して線で表示される。ロッド１２
とＵＴプローブ２０の中心軸のずれによる線の緩やかな
うねりは、ロッド管内面３８のデータにより補正するこ
とができ、ＵＴセンサ１とロッド１２との距離測定が精
度よく行える。In the B scope 32, the rod tube surface pulse 34 and the rod tube inner surface pulse 35 are displayed as lines with luminance modulated with respect to the scanning angle. Rod 12
The gentle undulation of the line due to the displacement of the center axis of the UT probe 20 can be corrected by the data on the inner surface 38 of the rod tube, and the distance between the UT sensor 1 and the rod 12 can be measured accurately.

【００２８】図４（Ｂ）は、管の外径変化の測定結果の
極座標表示３６により、ロッド管表面３７とロッド管内
面３８を示している。すなわち、本発明に係る装置は、 （１）ＵＴセンサー１を取り付けたＵＴプローブ２０が
ロッド１２の周りを回転する構造とし、その回転中心が
ロッド１２の中心と一致するように配置する。 （２）ＵＴプローブ１の回転部２３と非回転部２４と
は、信号を回転変圧器３により、非接触で伝達出来よう
にする。 （３）底面からの反射波を利用することにより、ロッド
１２の振動により生じるＵＴセンサー１とロッド１２の
表面との距離の変化を補正する。 （本発明装置のポイント）以下に、本発明装置のポイン
トを、図６（Ｃ）に示す非破壊検査の１手法としての一
般的なＵＴ（超音波探傷）装置と比較しながら説明す
る。 （ａ）回転部での信号伝達について ＵＴ（超音波探傷）により内挿物ロッド１２の外径を全
面にわたって計測するためには、一般的に次のようなプ
ロープ構成が考えられる。FIG. 4B shows a rod tube surface 37 and a rod tube inner surface 38 by the polar coordinate display 36 of the measurement result of the outer diameter change of the tube. That is, the device according to the present invention has the following structure. (1) The UT probe 20 to which the UT sensor 1 is attached is configured to rotate around the rod 12, and the rotation center is arranged so as to coincide with the center of the rod 12. (2) The rotating part 23 and the non-rotating part 24 of the UT probe 1 enable signals to be transmitted by the rotary transformer 3 in a non-contact manner. (3) The change in the distance between the UT sensor 1 and the surface of the rod 12 caused by the vibration of the rod 12 is corrected by using the reflected wave from the bottom surface. (Points of the Apparatus of the Present Invention) The points of the apparatus of the present invention will be described below in comparison with a general UT (ultrasonic flaw detection) apparatus as one method of the nondestructive inspection shown in FIG. (A) Signal transmission in the rotating part In order to measure the outer diameter of the insert rod 12 over the entire surface by UT (ultrasonic flaw detection), the following probe configuration is generally considered.

【００２９】（マルチチャンネル式：図７）ロッド周
りに多数のＵＴセンサを固定配置する。 （回転式：図２）ロッド周りを少数のＵＴセンサが回
転する（本発明はこの方式）。(Multi-channel type: FIG. 7) A number of UT sensors are fixedly arranged around the rod. (Rotary type: FIG. 2) A small number of UT sensors rotate around the rod (this invention is this type).

【００３０】このような構成は、ＵＴ（超音波探傷）に
限らず、ＥＣＴ（渦電流探傷）についても同様である。
まずのマルチチャンネル式についてであるが、プロー
プ構成は図７のようになる。Such a configuration is not limited to UT (ultrasonic flaw detection), but is the same for ECT (eddy current flaw detection).
First, regarding the multi-channel type, the probe configuration is as shown in FIG.

【００３１】マルチチャンネル方式では、各センサ５０
は固定であることからケーブル５２による信号伝達が可
能である。しかしながら、ロッド周方向についてきめ細
やかに計測するためには、非常に多数のセンサを配置す
る必要がある。In the multi-channel system, each sensor 50
Is fixed, signal transmission by the cable 52 is possible. However, in order to perform fine measurement in the circumferential direction of the rod, it is necessary to arrange a very large number of sensors.

【００３２】その場合信号処理系が煩雑となり、探傷装
置の処理能力の制限などから高速計測が不可能となる。
こういったことを踏まえ、本発明ではの回転式プロー
ブを採用している。In that case, the signal processing system becomes complicated, and high-speed measurement becomes impossible due to the limitation of the processing capability of the flaw detector.
Based on these facts, the present invention employs a rotary probe.

【００３３】本発明で採用しているの回転式プローブ
（図２）では、信号チャンネル数が少なく、処理系を簡
素化することができ、さらにロッド周方向についてきめ
細やかな計測が可能になる。In the rotary probe (FIG. 2) employed in the present invention, the number of signal channels is small, the processing system can be simplified, and fine measurement in the rod circumferential direction becomes possible.

【００３４】しかし、センサがロッド周りを回転するこ
とから、信号伝達をワイヤレスで行う必要があり、これ
が回転式プローブを採用する際のーつの技術的課題とな
る。このような回転部での信号伝達機構としては、図８
に示すようなブラシ状の電極２５により、固定軸２４と
回転軸２３間の信号伝達を行うスリップリングの使用が
一般的であるが、この場合、ノイズの発生源となるとい
う問題と、接触部が摩耗するといった問題がある。However, since the sensor rotates around the rod, it is necessary to transmit the signal wirelessly, which is one technical problem when employing a rotary probe. FIG. 8 shows a signal transmission mechanism in such a rotating section.
The use of a slip ring for transmitting a signal between the fixed shaft 24 and the rotating shaft 23 by a brush-like electrode 25 as shown in FIG. 1 is generally used. There is a problem that is worn.

【００３５】（本発明のポイント１）この問題を解決す
るため、本発明では固定軸２４と回転軸２３とで回転変
圧器３を構成し、非接触的に信号伝達を行う方法を採用
している。(Point 1 of the Present Invention) In order to solve this problem, the present invention employs a method in which the rotary transformer 3 is constituted by the fixed shaft 24 and the rotary shaft 23 and a signal is transmitted in a non-contact manner. I have.

【００３６】すなわち、信号処理の簡素化が可能な回転
式プロープを採用するにあたり、回転部２３における信
号伝達治具として回転変圧器３を用いる。そのため、ノ
イズ等の少ない計測をすることが出来る。 （管肉厚計測番こよるロッド振動の影響の捕正につい
て）ＵＴ（超音波探傷）によりロッド外径計測を行う一
般的な方法としては、ロッド管表面からの反射エコーを
受信し、超音波の伝搬時間からロッド表面までめ距離を
求める方法が考えられる。That is, in adopting a rotary probe capable of simplifying signal processing, the rotary transformer 3 is used as a signal transmission jig in the rotary unit 23. Therefore, measurement with little noise or the like can be performed. (Regarding the influence of rod vibration by tube thickness measurement) As a general method of measuring the rod outer diameter by UT (ultrasonic flaw detection), a reflected echo from the rod tube surface is received and an ultrasonic wave is received. A method of determining the distance from the propagation time to the rod surface can be considered.

【００３７】もしロッド中心とセンサ回転中心が常に一
致しているならば、この方法により精度良く外径計測が
可能である。しかし内挿物ロッド計測では、ロッドを昇
降させながら計測を行うなめ、計測中ロッドは少なから
ず振動する。If the center of the rod always coincides with the center of rotation of the sensor, the outer diameter can be accurately measured by this method. However, in the rod measurement, the rod is vibrated to some extent during the measurement because the rod is moved up and down.

【００３８】従って、ロッド表面までの距離のみ計測す
る場合では、距離変化にロッド振動の影響が含まれてし
まうため、精度の良い計測が不可能となる。（図９） 図９は、ロッド振動の影響（振動により超音波伝搬距離
が変化）を示す。Therefore, when only the distance to the rod surface is measured, the change in distance includes the influence of the rod vibration, so that accurate measurement is impossible. (FIG. 9) FIG. 9 shows the effect of rod vibration (the ultrasonic wave propagation distance changes due to vibration).

【００３９】（本発明のポイント２）この問題を解決す
るため、本発明ではロッド管表面からの反射エコーに加
え、管内面からのエコーを受信する。（図１０） この場合、両信号からロッド管肉厚が計測できる。その
結果ロッド振動の影響を受けず（振動の影響を補正可
能）に高精度の計測が可能となる。(Point 2 of the Present Invention) In order to solve this problem, the present invention receives an echo from the inner surface of the tube in addition to a reflected echo from the surface of the rod tube. (FIG. 10) In this case, the rod tube thickness can be measured from both signals. As a result, highly accurate measurement can be performed without being affected by the rod vibration (the effect of the vibration can be corrected).

【００４０】図１０は、本発明装置による計測、すなわ
ち、管内面エコーも受信し、管肉厚を計測する方法を示
す。ロッド管の肉厚を計測することにより、計測時のロ
ッド振動の影響を受けないで高精度な計測体系を確立す
ることが出来る。 （命信号処理について）本発明装置による計測では、図
１１のように、ロッド外表面からの反射波とロッド内面
からの反射波を受信する。FIG. 10 shows a method of measuring by the apparatus of the present invention, that is, measuring the wall thickness by also receiving the echo of the inner surface of the pipe. By measuring the thickness of the rod tube, a highly accurate measurement system can be established without being affected by rod vibration during measurement. (Regarding Life Signal Processing) In the measurement by the apparatus of the present invention, as shown in FIG. 11, a reflected wave from the rod outer surface and a reflected wave from the rod inner surface are received.

【００４１】この場合のＵＴ（超音波探傷）波形は図１
２のようになる。ロッド外表面からの反射波の到達時間
Ｔ0 から、ＵＴセンサからロッド外表面までの距離が導
出され、外表面・内面からの反射波到達の時間差Ｔｄか
ら、ロッド肉厚が導出される。The UT (ultrasonic flaw) waveform in this case is shown in FIG.
It looks like 2. The distance from the UT sensor to the rod outer surface is derived from the arrival time T 0 of the reflected wave from the rod outer surface, and the rod thickness is derived from the time difference Td of the reflected wave arrival from the outer surface and the inner surface.

【００４２】ＵＴセンサ１はロッド１２の周りを回転し
ながら計測しており、一定の角度ピッチで上記のような
データが得られる。これら各計測点でのデータからロッ
ド外径が導出される。The UT sensor 1 measures while rotating around the rod 12, and the above data is obtained at a constant angular pitch. The rod outer diameter is derived from the data at each of these measurement points.

【００４３】Ｔ0 データのみから外径を導出する場合、
ロッド外表面の摩耗、変形等による真の外径変化と、計
測中のロッド振動によるＴ0 の変化が識別できず、精度
の良い外径計測が不可能である。When the outer diameter is derived only from the T 0 data,
A true change in outer diameter due to wear or deformation of the outer surface of the rod and a change in T 0 due to rod vibration during measurement cannot be identified, and accurate outer diameter measurement is impossible.

【００４４】これに対し本発明装置では、内面反射も計
測することによりロッド振動の影響を補正することが可
能であり、高精度の外径計測を実現することが出来る。
またロッド肉厚を導出することから、ロッドの摩耗量評
価も可能である。 （回転変圧器について）本発明で信号伝達機構として適
用する回転変圧器３は、構造的には、一般に回転機構に
用いられているボールベアリングと同じである（図１
３）。On the other hand, in the apparatus of the present invention, the influence of the rod vibration can be corrected by measuring the inner surface reflection, and the outer diameter can be measured with high accuracy.
Further, since the rod thickness is derived, it is possible to evaluate the wear amount of the rod. (Rotating Transformer) The rotating transformer 3 applied as a signal transmission mechanism in the present invention is structurally the same as a ball bearing generally used for a rotating mechanism (FIG. 1).
3).

【００４５】図１３に示すように、ボールベアリングタ
イプの回転変圧器３は、ＵＴセンサ１に繋がる回転軸２
３と探傷器に繋がる固定軸２４とが回転変圧器３を構成
し、電気的に非接触な状態での信号伝達を可能としてい
る。As shown in FIG. 13, a ball bearing type rotary transformer 3 includes a rotary shaft 2 connected to the UT sensor 1.
3 and the fixed shaft 24 connected to the flaw detector constitute the rotary transformer 3 and enable signal transmission in an electrically non-contact state.

【００４６】[0046]

【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）ＵＴセンサーを取り付けたプローブがロッドの周
りを回転する構造とし、その回転中心がロッド中心と一
致するように配置されているため、ＵＴセンサとロッド
との最適距離を保ちながら全周の計測できる。 （２）ロッド全周を高精度に測定するもかかわらず非接
触であるので、高速度で計測することが可能であり、計
測時間を短縮することが出来る。 （３）回転するＵＴプローブから、回転変圧器を介して
信号を取り出すため、電気的な接触ノイズなしに信号の
伝達が行うことが出来る。Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. (1) The probe to which the UT sensor is attached is configured to rotate around the rod, and the rotation center is arranged so as to coincide with the center of the rod. Therefore, the entire circumference is maintained while maintaining the optimum distance between the UT sensor and the rod. Can be measured. (2) Although the entire circumference of the rod is measured with high accuracy, it is non-contact, so that measurement can be performed at a high speed and the measurement time can be reduced. (3) Since a signal is extracted from the rotating UT probe via the rotating transformer, the signal can be transmitted without electrical contact noise.

【００４７】そのため、高精度の測定が可能になる。 （４）ロッド管内表面からの反射波を利用することによ
り、ＵＴセンサーとロッド表面との距離変化を補正でき
るので、ロッドの振動による精度低下が押さえられ、調
芯機構の問題無く高い精度が得られる。Therefore, high-precision measurement becomes possible. (4) By using the reflected wave from the inner surface of the rod tube, the change in the distance between the UT sensor and the surface of the rod can be corrected. Therefore, a decrease in accuracy due to the vibration of the rod is suppressed, and high accuracy can be obtained without any problem of the alignment mechanism. Can be

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る計測装置の構
成図。FIG. 1 is a configuration diagram of a measurement device according to a first embodiment of the present invention.

【図２】本発明の第１の実施の形態に係るＵＴプローブ
の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of a UT probe according to the first embodiment of the present invention.

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る角度エンコー
ダ較正機構の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of an angle encoder calibration mechanism according to the first embodiment of the present invention.

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る出力例を示す
図。FIG. 4 is a diagram showing an output example according to the first embodiment of the present invention.

【図５】従来のロッド外径測定装置の原理を示す図。FIG. 5 is a diagram showing the principle of a conventional rod outer diameter measuring device.

【図６】従来のロッド外径測定用プローブの概念図。FIG. 6 is a conceptual diagram of a conventional rod outer diameter measuring probe.

【図７】ＵＴプローブ（マルチチャンネル式）の構成
図。FIG. 7 is a configuration diagram of a UT probe (multi-channel type).

【図８】スリップリングの概念図。FIG. 8 is a conceptual diagram of a slip ring.

【図９】ロッド外径測定におけるロッド振動の影響を示
す図。FIG. 9 is a diagram showing the influence of rod vibration on rod outer diameter measurement.

【図１０】本発明装置による計測方法の説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram of a measurement method using the apparatus of the present invention.

【図１１】本発明装置による反射波の計測体系を示す
図、FIG. 11 is a diagram showing a measurement system of a reflected wave by the apparatus of the present invention;

【図１２】本発明装置によるＵＴ（超音波探傷）波形を
示す図。FIG. 12 is a diagram showing a UT (ultrasonic flaw detection) waveform by the device of the present invention.

【図１３】本発明装置のボールベアリングタイプの回転
変圧器を示す図。FIG. 13 is a diagram showing a ball bearing type rotary transformer of the device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１、５１…ＵＴセンサ（超音波探傷センサ） ２ …ＦＭコンバータ ３ …回転変圧器 ４ …ＦＭコンバータ ５ …パルス発信器５ ６ …受信器 ７ …コンピュータ（演算器） ８ …角度エンコーダ ９ …位置エンコーダ １０…パルス電圧 １１…エンコーダーパルス電圧 １２…ロッド １３…発信波 １４…反射波（反射超音波） １４Ａ…表面反射波（ロッド表面からの反射超音波） １４Ｂ…内面反射波（管肉厚内面からの反射超音波） １５…ギア １６…モーター １７…反射板 １８…中子 ２０、５０…ＵＴプローブ（超音波探傷プローブ） ２１…角度較正用誘導コイル ２２…フェライト磁石 ２３…回転部（回転軸） ２４…非回転部（非回転軸） ２５…ブラシ状の電極 ３１…Ａスコープ ３２…Ｂスコープ ３３…発信パルス ３４…ロッド管表面パルス ３５…ロッド管内面パルス ３６…極座標表示 ３７…ロッド管表面 ３８…ロッド管内面 ４０…制御棒取扱工具 ４１…内挿物（ＲＣＣ、制御棒クラスタ） ４２…外径測定装置 ４３…プローブホルダ ４４…接触式プローブ ４５…触針 ４６…バネ板 ４７…歪計 ４８…ＥＣＴ式プローブ ４９…ＥＣＴセンサ ５２…ケーブル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 51 ... UT sensor (ultrasonic flaw detection sensor) 2 ... FM converter 3 ... Rotary transformer 4 ... FM converter 5 ... Pulse transmitter 5 6 ... Receiver 7 ... Computer (calculator) 8 ... Angle encoder 9 ... Position encoder 10 ... Pulse voltage 11 ... Encoder pulse voltage 12 ... Rod 13 ... Transmission wave 14 ... Reflection wave (reflection ultrasonic wave) 14A ... Surface reflection wave (reflection ultrasonic wave from rod surface) 14B ... Internal reflection wave (from inner wall of tube) 15 ... Gear 16 ... Motor 17 ... Reflector 18 ... Core 20, 50 ... UT probe (Ultrasonic flaw detection probe) 21 ... Induction coil for angle calibration 22 ... Ferrite magnet 23 ... Rotating part (rotary axis) 24 non-rotating part (non-rotating axis) 25 brush-like electrode 31 A scope 32 B scope 33 transmission pulse 34 rod surface Pulse 35 ... Rod tube inner surface pulse 36 ... Polar coordinate display 37 ... Rod tube surface 38 ... Rod tube inner surface 40 ... Control rod handling tool 41 ... Interpolated object (RCC, control rod cluster) 42 ... Outer diameter measuring device 43 ... Probe holder 44 … Contact probe 45… Touch 46… Spring plate 47… Strain gauge 48… ECT probe 49… ECT sensor 52… Cable

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】（Ａ）パルス発振器（５）からの信号を受
けロッド（１２）に超音波を照射してロッドからの反射
超音波を受信すＵＴセンサ（１）と、（Ｂ）前記パルス
発振器（５）からの信号と、ＵＴセンサ（１）からの反
射超音波（１４）に基づいた信号とを受信し、ロッド
（１２）の外径を演算する演算器（７）からなることを
特徴とするロッド外径計測装置。(A) a UT sensor (1) that receives a signal from a pulse oscillator (5), irradiates an ultrasonic wave to a rod (12) and receives reflected ultrasonic waves from the rod, and (B) the UT sensor. An arithmetic unit (7) that receives a signal from the oscillator (5) and a signal based on the reflected ultrasonic wave (14) from the UT sensor (1) and calculates the outer diameter of the rod (12). Characteristic rod outer diameter measuring device. 【請求項２】ＵＴセンサ（１）はロッド（１２）の周り
に回転可能であるとともに、ロッド（１２）の軸方向に
移動可能であることを特徴とする請求項１に記載のロッ
ド外径計測装置。2. The rod outer diameter according to claim 1, wherein the UT sensor (1) is rotatable around the rod (12) and is movable in the axial direction of the rod (12). Measuring device. 【請求項３】パルス発振器（５）とＵＴセンサ（１）は
回転変圧器（３）を介して連通し、電気的に非接触な状
態で信号の伝達を可能にしたことを特徴とする請求項２
に記載のロッド外径計測装置。3. A pulse oscillator (5) and a UT sensor (1) communicate with each other via a rotary transformer (3) to enable signal transmission in an electrically non-contact state. Item 2
4. The rod outer diameter measuring device according to 4. 【請求項４】ＵＴセンサ（１）はロッド（１２）の表面
からの反射超音波（１４Ａ）と管肉厚内面からの反射超
音波（１４Ｂ）とを受信することを特徴とする請求項
１、請求項２、および請求項３に記載のロッド外径計測
装置。4. The UT sensor (1) receives reflected ultrasonic waves (14A) from the surface of the rod (12) and reflected ultrasonic waves (14B) from the inner wall of the tube. The rod outer diameter measuring device according to any one of claims 2 and 3.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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