JPH11118770A

JPH11118770A - 超音波探傷方法及び装置

Info

Publication number: JPH11118770A
Application number: JP9304865A
Authority: JP
Inventors: Kingo Ozawa; 金吾小沢; Ryohei Mogi; 良平茂木; Izumi Sato; 泉佐藤
Original assignee: Tokimec Inc
Current assignee: Tokimec Inc
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】厚めの被検査体をタンデム法に基づいて探
傷する際に探触子間隔が小さくても縦割れ傷からの反射
エコーを確実に検出する。【解決手段】被検査体１の表面１ａに対し第１斜角探触
子４１を超音波送信又は受信の可能なように当接させる
とともに、表面１ａであって第１斜角探触子４１から発
した縦波超音波が平行な対向面１ｂそのまま反射してか
ら直交面（１ｃ）で反射するときに横波超音波にモード
変換して到達するところに対し第２斜角探触子４２を超
音波受信又は送信の可能なように当接させて、第１斜角
探触子４１を介しての超音波送信又は超音波エコー検出
および第２斜角探触子４２を介しての超音波エコー検出
又は超音波送信を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、超音波探傷方法
及び装置に関し、詳しくは、超音波レール探傷車などに
適用して鉄道レール等の探傷を行うのに好適な超音波探
傷方法並びに超音波探傷装置及び超音波探触子ユニット
に関する。この発明は、鉄道レールの他、比較的厚い被
検査体について、その内部の縦割れ傷を検出するのに適
している。

【０００２】

【従来の技術】図５（ａ）に計測状態の斜視図を示した
が、従来、鉄道レール１など（被検査体）を超音波で探
傷する際には、超音波探傷器２（本体）にケーブル３を
介して超音波探触子４の接続された超音波探傷装置が用
いられる。そして、その超音波探触子４を探傷対象のレ
ール１の頂面上で移動させながら、超音波探触子４を介
して超音波を送信するとともに同じ超音波探触子４を介
して超音波エコーを検出することで、レール１の内部探
傷が行われる。なお、超音波には縦波のものと横波のも
のとが有るが、本明細書では縦波の超音波を縦波超音波
といい、横波の超音波を横波超音波という。

【０００３】超音波探傷装置の超音波探傷器２は、図５
（ｂ）にブロック図を示したが、送信部２ａ及び受信部
２ｂがケーブル３に共通接続されていて、一定周期で送
信信号が送信部２ａからケーブル３を介して超音波探触
子４へ出力されると、この送信信号に応じて超音波探触
子４内部の振動子から超音波パルスが発せられるととも
に、この超音波パルスがレール１の頂面（表面）からそ
の内部に入射され、さらにこの超音波パルスがレール１
の中の傷などで反射して元のところまで戻って来ると、
この反射波が超音波探触子４の振動子で受信される。

【０００４】そして、その反射波の受信信号は、受信部
２ｂに入力されて増幅された後に、信号処理部２ｃに入
力される。信号処理部２ｃは、ビーム路程の所定範囲の
みを検出対象とするためのゲート回路を有していて受信
信号の該当範囲を残してそれ以外を抑制し、さらにＡ／
Ｄ変換回路を有してデジタル信号に変換し、その変換後
に受信信号のレベルを所定の判定レベルと比較等してレ
ベルの大きな反射エコーを検出する。こうして、レール
１内部における有意の傷を非破壊で検出する。その検出
結果は表示部２ｄや記録部２ｅに送出されて適宜の表示
がなされたり記録が行われる。超音波探傷器２はそのよ
うになっている。

【０００５】図６（ａ）に断面構造図を示した超音波探
触子４は、斜角探触子であり、被検査体に対してその表
面から内部へ斜めに超音波を入射したり、あるいは斜め
に戻ってくる超音波を受信する際に用いられるものであ
る。超音波探触子４の内部にはアクリル製のクサビと共
に振動子が傾斜して格納されており、この振動子は、ケ
ーブル３から電気信号である送信信号を受けて圧電効果
により機械振動を起こし、そこに縦波の超音波が発生す
る。この縦波超音波は振動子からクサビに伝わりその中
を伝搬して被検査体１の表面すなわち入射面に達したの
ち、スネルの法則を満足する縦波（図６（ａ）の一点鎖
線を参照）及び横波（破線参照）として被検査体１に入
射し更に伝搬していく。

【０００６】具体的には、アクリル中の縦波の音速をＣ
０＝２７３０ｍ／ｓ、鋼製レール１中の縦波の音速をＣ
ｌ＝５９００ｍ／ｓ、鋼中の横波の音速をＣ２＝３２３
０ｍ／ｓとし、それぞれの超音波の入射の際の角度を図
示の如く入射面に対する垂線を基準としてその垂線から
の角度γ，α，βで表すと、次式が成り立つ。即ち、
（ｓｉｎ（γ）／Ｃ０）＝（ｓｉｎ（α）／Ｃｌ）＝
（ｓｉｎ（β）／Ｃ２）となる。上記の説明は超音波が
入射される場合のものであるが、戻ってきた超音波を受
信する場合もまったく同様の関係が成り立つ。

【０００７】このような角度αを斜角探触子についての
縦波超音波の斜角と呼び、角度βを斜角探触子について
の横波超音波の斜角と呼ぶと、アクリル製クサビの傾斜
角度γの設定に基づいて縦波超音波の斜角αを定めれば
横波超音波の斜角βも定まり逆に横波超音波の斜角βを
定めれば縦波超音波の斜角αも定まり、しかも音速の大
小に基づいて一般に縦波超音波の斜角αの方が横波超音
波の斜角βよりも大きくなる。

【０００８】そして、被検査体表面から垂直に入射した
超音波では検出するのが難しい傷、例えばレール１の表
面に対して斜めに延びた傷を検出しようとするときに
は、上述の斜角探触子４が超音波探傷器２に接続されて
用いられ、超音波探触子４によって、そのような傷に対
し超音波が送信され、そこで反射して戻って来た超音波
が受信される。こうして、レール１の探傷に際しては、
斜角探触子を介しての超音波送信および同じ斜角探触子
を介しての超音波エコーの検出が行われている。

【０００９】このような斜角探触子を用いた超音波探傷
に関連して図６（ｂ）に模式図を示した超音波の反射状
態は、被検査体１中を縦波超音波の入射波が進んで被検
査体１の外表面や傷面に対して至りそこで反射した際に
部分的にモード変換して横波超音波になる様子を示すも
のである。この場合、入射角ｉで斜めに来た入射波は
（図中左側の一点鎖線を参照）、減衰を無視すると、一
部がモード変換せずに縦波のままの反射波となって反射
面の垂線に線対称の反射角ｉで進む一方（図中右側の一
点鎖線を参照）、残りがモード変換して横波超音波の反
射波となって反射角ｉより小さな反射角ｋの方向へ進む
（破線参照）。ただし、反射角ｉや反射角ｋはそれぞれ
の反射波の進行方向の中心を示すものであり、実際の反
射波は或る程度その周りにも広がりながら分散気味に伝
搬する。

【００１０】そして、縦波の入射波に対する縦波の反射
波の割合である音圧反射率が入射角ｉに対してどのよう
に変化するのかを見ると（図６（ｃ）のグラフを参
照）、入射角ｉが０゜又は９０゜のときにはほぼ音圧反
射率が“１”となるのに対し、入射角ｉが０゜から増加
するに従って音圧反射率が徐々に落ち込む一方、入射角
ｉが９０゜から減少すると急激に音圧反射率が落ち込
み、入射角ｉが５０゜から８０゜のところで音圧反射率
が最も低くなる。このため、上述したように同一の斜角
探触子を介して超音波送信および超音波エコー検出の双
方を行うのでは、検出対象傷の面のうち斜角探触子の方
を向いた部分からしか反射波が有効に戻って来ないの
で、十分な受信レベルを得るのは容易で無いことがあ
る。

【００１１】そこで、図７にブロック図を示したタンデ
ム法が用いられることがある。これは、超音波の送信用
と受信用とで別個に二つの斜角探触子４ａ，４ｂを使用
するものであり、一つの探触子では検出の困難な溶接部
の溶け込み不足や縦割れの検出に有効とされ、比較的薄
い板材５等の探傷に多用されている。このタンデム法に
よる探傷では、超音波を送信するための斜角探触子４ａ
はケーブル３ａを介して超音波探傷器２の送信部２ａに
接続されるのに対し、超音波を受信するための斜角探触
子４ｂはケーブル３ｂを介して超音波探傷器２の受信部
２ｂに接続される。そして、斜角探触子４ａを介して超
音波送信が行われるとともに別の斜角探触子４ｂを介し
て超音波エコーの検出が行われるのである。

【００１２】具体的には、図８にその模式図を示した
が、斜角探触子４ａ，４ｂには同一特性のものが用いら
れる。すなわち縦波超音波の斜角α１同士及び横波超音
波の斜角β１同士の一致したものが用いられる（図８
（ａ）参照）。そして、板材５の上面５ａに対し斜角探
触子４ａを超音波送信の可能なように当接させるととも
に、板材５の同じ上面５ａであって斜角探触子４ａから
発した超音波がその上面５ａとの直交面でそのままモー
ド変換せずに反射してからその上面５ａと平行な下面５
ｂでもそのままモード変換せずに反射してその上面５ａ
に戻って来るところ即ち斜角探触子４ａから後方に距離
Ｌ１だけ離れたところに対し斜角探触子４ｂを超音波受
信の可能なように当接させておいて（図８（ｂ）参
照）、超音波探傷器２を作動させると、表示部２ｄに超
音波エコー表示２ｆが表示される。

【００１３】このタンデム探傷において、探触子４ａ，
４ｂ間の距離Ｌ１は、板材５の厚さｈ１と、探触子４
ａ，４ｂについての縦波超音波の斜角α１と、検出しよ
うとする傷の底面からの高さによって決まる。例えば、
発生頻度の多い板材５の高さｈ１の半分の高さに存在す
る傷を検出しようとする場合、Ｌ１は次式によって与え
られる。すなわち、Ｌ１＝ｈ１×ｔａｎ（α１）とな
る。この場合、斜角探触子４ａから板材５内へ斜めに入
射した縦波超音波が傷５ｃに当たってそのまま反射する
と更に下面５ｂでも反射して斜角探触子４ｂのところへ
戻ってくるので、その検出結果として超音波エコー表示
２ｆが得られる。なお、縦波超音波に代えて横波超音波
を利用するときは、Ｌ１＝ｈ１×ｔａｎ（β１）とする
だけで同様の結果が得られる。実用上は、斜入射能率の
観点から、斜角β１が３５゜より大きい横波の超音波が
用いられることの方が多い。

【００１４】ところで、このような一般的なタンデム法
をレール１に対してそのまま適用すると、レール１の高
さｈ２が１２０〜１７４ｍｍ程度なので、両探触子４
ａ，４ｂ間の距離がその高さｈ２に対応して大きく離れ
る。例えば、レール高さｈ２を１７４ｍｍとし、横波超
音波の斜角すなわち入射角β１を４０゜とすると、上の
式から両探触子４ａ，４ｂ間の距離は１４６ｍｍとなっ
てしまう。しかしながら、例えば超音波レール探傷車に
おいては、探触子を取り付けるスペースが限られている
上、入射角の異なる多数の超音波チャネルで探傷を行う
必要等があるため、両探触子４ａ，４ｂ間の距離をそこ
まで広げて必要な探触子間隔を確保することには困難の
伴うことが多い。

【００１５】また、その対策として、両探触子４ａ，４
ｂ間の距離Ｌ１を広げるのでなく頂面１ａに対する超音
波の入射角の方を例えば２０゜以下の角度α２に小さく
するとともにその入射角α２で入射能率のよい縦波超音
波を用いることも試みられたが（図９の模式図における
一点鎖線を参照）、実際の超音波にはビームの広がりが
あるため、底面１ｂで反射した超音波が探触子４ｂで直
接受信され、傷が存在しない場合にも反射エコーが観測
され、しばしば偽りの超音波エコー表示２ｇが現れてし
まうという不都合がある。

【００１６】さらに、傷１ｃが存在していてそれに超音
波が当たって反射する場合には、傷１ｃに対して入射し
てくる角度すなわち傷からの垂線とのなす角が、縦波超
音波の斜角α２の余角（９０゜−α２）に等しくなり、
７０゜以上となるが、傷１ｃへの縦波超音波の入射角が
７０゜から８０゜程度の範囲では大部分が横波にモード
変換するために十分な反射波が得られず、超音波エコー
表示２ｆも小さくて判然としなくなるという不都合もあ
る。

【００１７】一方、図１０に模式図を示したオーステナ
イト系ステンレス鋼溶接部等の探傷については、横波超
音波の減衰が大きくて横波超音波を用いるのが有効でな
いため、縦波超音波を送信するとともに入射面の対向面
で反射する際に横波にモード変換して入射面に戻って来
たのを受信するという、いわば拡張したタンデム法も用
いられる（特開平５−２８８７２２号公報）。この手法
では、斜角探触子４ａ，４ｂには少し特性の異なるもの
が用いられる。すなわち斜角探触子４ａについての縦波
超音波の斜角α１に対応して、同じ入射角α１の入射波
が外表面等で反射する際に横波にモード変換して進むと
きの反射波の反射角β３に対し斜角探触子４ｂについて
の横波超音波の斜角β３が一致するような斜角探触子４
ｂが用いられる（同図（ａ）参照）。この場合、斜角α
１の選定によっては斜角探触子４ａ，４ｂの特性が一致
することもあり、両斜角探触子４ａ，４ｂの特性の相違
は、何れか一方の横波超音波の斜角βが他方の縦波超音
波の斜角αを超えるほど大きくは無い。

【００１８】そして、一方の探触子４ａから比較的大き
い入射角α１で縦披の超音波を板材５へ入射させると、
その縦波超音波が傷５ｃでそのままモード変換せずに反
射したのち（図１０（ｂ）の一点鎖線を参照）、下面５
ｂにおいて縦披から横波にモード変換して反射して、入
射面に対して比較的小さい角度β３で戻ってくる横波超
音波（図１０（ｂ）の長破線を参照）を他方の探触子４
ｂで受信することで、傷５ｃに対応した超音波エコー表
示２ｆが得られるのである。この場合、超音波の戻り経
路が縦波超音波の斜角α３より傾斜の少ない横波超音波
の斜角β３に則ったものとなるので、板厚ｈ１等の他の
条件が同じであれば、探触子４ａ，４ｂ間の距離Ｌ２
は、上述の一般的なタンデム法による場合の距離Ｌ１に
比べて幾分か短縮される。

【００１９】しかし、この拡張したタンデム法は、損失
が大きく効率が悪いという欠点がある。すなわち、頂面
１ａからの縦波超音波の入射角α１が２０゜以上ではそ
の角度が大きくなるほど、傷５ｃでのそのままの反射お
よび下面５ｂでのモード変換した反射の効率が良いが、
縦波超音波の斜入射能率は斜角α１が大きいほど悪い。
さらに、横波超音波の斜入射能率（受信時に関係する）
は、α１によらず、それによって決まるβ３の範囲では
悪い（その範囲内ではα１が７０゜弱で最善となる）。

【００２０】それでも敢えてレール１にこの方法を適用
する場合、斜角α１が小さいと底面で反射しただけの超
音波が受信されるのは一般のタンデム法と同様で、α１
はある程度大きくせざるを得ず、両探触子４ａ，４ｂの
間隔を大幅に（例えば上記の１４６ｃｍの半分以下）に
短縮することは難しい。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の超音
波探傷方法やその装置では、鉄道レール等のような比較
的厚い被検査体を対象としてその内部の縦割れ傷を検出
しようとすると、しかも限られたスペース内に超音波探
触子を収めた状態で超音波探傷を行おうとすると、一般
には縦傷の検出に適しているとされるタンデム法やそれ
を拡張した手法すら有効に適用させるのは難しい。しか
しながら、単一の斜角探触子を介して超音波送信および
超音波エコーの検出の双方を行うのでは、スペース上の
制約はクリアできても、超音波探傷の効率を向上させる
のは原理的に難しい。

【００２２】そこで、タンデム探傷の手法の長所を損な
うこと無くそれに用いられる複数の斜角探触子を限られ
たスペース内に収めうるような探傷方法やそのための装
置等を案出することが課題となる。この発明は、このよ
うな課題を解決するためになされたものであり、タンデ
ム探傷に基づき、探触子間隔を小さくして限られたスペ
ースでも適用可能とし、かつ、底面からの反射エコーを
検出することなく而も損失を少なくして効率のよい超音
波探傷を行うことで縦割れ傷からの反射エコーの確実な
検出をも可能とすることを目的としている。

【００２３】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために発明された第１乃至第１０の解決手段につい
て、その構成および作用効果を以下に説明する。従来の
タンデム探傷がモード変換しないか対向面でモード変換
した反射波について超音波エコーの検出を行っていたの
に対し、本発明にあっては、傷のところでモード変換し
ながら反射した超音波を検出することで従来得られ無か
った作用を得るとともに、それを上記目的に合致させる
ような構成に具体化がなされている。

【００２４】［第１の解決手段］第１の解決手段の超音
波探傷方法は（、出願当初の請求項１に記載の如く）、
超音波探傷方法において、被検査体の表面に対し第１斜
角探触子を超音波送信の可能なように当接させるととも
に、前記被検査体の前記表面であって前記第１斜角探触
子から発した縦波超音波が前記表面と平行な対向面でそ
のまま（即ちモード変換せずに縦波超音波の状態のまま
で）反射してから前記表面との直交面で反射するときに
横波超音波にモード変換して（横波超音波の状態で）到
達するところに対し第２斜角探触子を超音波受信の可能
なように当接させて、前記第１斜角探触子を介しての超
音波送信および前記第２斜角探触子を介しての超音波エ
コーの検出を行うことを特徴とする。

【００２５】このような第１の解決手段の超音波探傷方
法にあっては、第１斜角探触子から発した縦波超音波
は、被検査体の表面からその内部へ斜めに入射し、対向
面に至るとそこでそのままモード変換せずに反射して再
び被検査体の内部へ斜めに進み、そこに縦割れ傷が有る
とその傷のところで今度はモード変換して横波超音波と
なって入射角と異なる反射角で表面に戻って来て、第２
斜角探触子によって受信される。こうして、縦割れ傷の
超音波エコーが検出される。

【００２６】その際、第１斜角探触子についての縦波超
音波の斜角を小さめにしておく。そうすると、それと入
射角の等しい対向面ではモード変換を伴わない反射が高
率となり、その余角と入射角の等しい縦割れ傷でのとこ
ろではモード変換を伴った反射が高率となる。また、第
１斜角探触子の縦波超音波の斜入射能率及び第２斜角探
触子の横波超音波の斜入射能率も良い。したがって、損
失が少なくて効率のよい超音波探傷が行われる。また、
斜角の小さい縦波超音波の状態で進行する路程の方が、
それより斜角の大きい横波超音波の状態で戻ってくる路
程に比べて長いことから、これらが相殺しあうので、被
検査体の表面における第１斜角探触子と第２斜角探触子
との距離が短縮されることとなる。さらに、斜角の大き
い横波超音波を効率よく受信するように斜角の設定され
た第２斜角探触子についての縦波超音波の斜角はその横
波超音波の斜角よりもさらに大きく場合によっては存在
しなくなるので、第１斜角探触子から出て直ちに対向面
で反射して表面に戻ってくるような超音波成分は例え第
２斜角探触子に届いたとしても受信されることはほとん
ど無い。

【００２７】これにより、従来の一般的なタンデム探傷
や拡張したタンデム探傷における両斜角探触子間の距離
よりも第１，第２斜角探触子間の距離を短くしてレール
等の比較的厚い被検査体を対象に探傷を行っても、底面
からの反射エコーを検出すること無く而も損失も少なく
て効率よく超音波探傷を行うことが可能となる。したが
って、この発明によれば、厚めの被検査体をタンデム法
に基づいて探傷する際に探触子間隔が小さくても縦割れ
傷からの反射エコーを確実に検出することができる。

【００２８】［第２の解決手段］第２の解決手段の超音
波探傷方法は（、出願当初の請求項２に記載の如く）、
超音波探傷方法において、被検査体の表面に対し第１斜
角探触子を超音波受信の可能なように当接させるととも
に、前記被検査体の前記表面であって前記第１斜角探触
子から発した縦波超音波が前記表面と平行な対向面でそ
のまま（即ちモード変換せずに縦波超音波の状態のまま
で）反射してから前記表面との直交面で反射するときに
横波超音波にモード変換して（横波超音波の状態で）到
達するところに対し第２斜角探触子を超音波送信の可能
なように当接させて、（換言すれば、被検査体の表面に
対し第２斜角探触子を超音波送信の可能なように当接さ
せるとともに、前記被検査体の前記表面であって前記第
２斜角探触子から発した横波超音波が前記表面との直交
面で反射するときに縦波超音波にモード変換してから縦
波超音波の状態で前記表面と平行な対向面に至りそこで
はそのままモード変換せずに反射して縦波超音波の状態
で到達するところに対し第１斜角探触子を超音波受信の
可能なように当接させて、）前記第２斜角探触子を介し
ての超音波送信および前記第１斜角探触子を介しての超
音波エコーの検出を行うことを特徴とする。

【００２９】このような第２の解決手段の超音波探傷方
法にあっては、第２斜角探触子から発した横波超音波
は、被検査体の表面からその内部へ斜めに入射し、被検
査体の内部に縦割れ傷が有るとその傷のところでモード
変換して縦波超音波となって入射角と異なる大きな反射
角で反射し、さらに進んで対向面に至るとそこではその
ままモード変換せずに反射して再び被検査体の内部へ斜
めに進み、表面まで戻って来て、第１斜角探触子によっ
て受信される。こうして、縦割れ傷の超音波エコーが検
出される。

【００３０】その際、第２斜角探触子についての横波超
音波の斜角を大きめにしておく。そうすると、その余角
と入射角の等しい縦割れ傷でのところではモード変換を
伴った反射が高率となり、縦波超音波に変換して入射角
の小さくなった対向面ではモード変換を伴わない反射が
高率となる。また、第１斜角探触子の縦波超音波の斜入
射能率及び第２斜角探触子の横波超音波の斜入射能率も
良い。したがって、損失が少なくて効率のよい超音波探
傷が行われる。また、斜角の小さい縦波超音波の状態で
進行する路程の方が、それより斜角の大きい横波超音波
の状態で戻ってくる路程に比べて長いことから、これら
が相殺しあうので、被検査体の表面における第１斜角探
触子と第２斜角探触子との距離が短縮されることとな
る。さらに、斜角の大きい横波超音波を効率よく送信す
るように斜角の設定された第２斜角探触子についての縦
波超音波の斜角はその横波超音波の斜角よりもさらに大
きく場合によっては存在しなくなるので、第２斜角探触
子から出て直ちに対向面で反射して第１斜角探触子に届
くような超音波成分は、ほとんど存在し無い。

【００３１】これにより、従来の一般的なタンデム探傷
や拡張したタンデム探傷における両斜角探触子間の距離
よりも第１，第２斜角探触子間の距離を短くしてレール
等の比較的厚い被検査体を対象に探傷を行っても、底面
からの反射エコーを検出すること無く而も損失も少なく
て効率よく超音波探傷を行うことが可能となる。したが
って、この発明によれば、厚めの被検査体をタンデム法
に基づいて探傷する際に探触子間隔が小さくても縦割れ
傷からの反射エコーを確実に検出することができる。

【００３２】［第３の解決手段］第３の解決手段の超音
波探傷装置は（、出願当初の請求項３に記載の如く）、
超音波探傷装置において、第１斜角探触子および第２斜
角探触子が（それらの何れか一方を介しての超音波送信
および何れか他方を介しての超音波エコー検出の可能な
ように超音波探傷器等の本体に）接続された超音波探傷
装置において、前記第１斜角探触子はその縦波超音波の
斜角が前記第２斜角探触子についての横波超音波の斜角
に所定の関係（すなわち縦波超音波の入射波が被検査体
の内部を進んでその表面でモード変換を伴って横波超音
波の反射波となって被検査体の内部に戻ってくるときの
一対の入射角および反射角の関係に基づいて前記第１斜
角探触子のついての縦波超音波の斜角を前記入射角の余
角にとったとき前記第２斜角探触子についての横波超音
波の斜角が前記反射角の余角にほぼ一致するような対応
関係）で対応しているものであることを特徴とする。

【００３３】このような第３の解決手段の超音波探傷装
置にあっては、第１斜角探触子を被検査体の表面に当接
させて超音波送信を行わせるとともに、その被検査体の
同じ表面であって第１斜角探触子から発した縦波超音波
がその表面と平行な対向面でそのまま反射してからその
表面との直交面で反射するときに横波超音波にモード変
換して到達するところに第２斜角探触子を当接させて超
音波受信を行わせることにより、上述した第１解決手段
の超音波探傷方法を有効に実施することができる。

【００３４】また、第２斜角探触子を被検査体の表面に
当接させて超音波送信を行わせるとともに、その被検査
体の同じ表面であって第２斜角探触子から発した横波超
音波がその表面との直交面で反射するときに縦波超音波
にモード変換してから縦波超音波の状態でその表面と平
行な対向面に至りそこではそのままモード変換せずに反
射して縦波超音波の状態で到達するところに第１斜角探
触子を当接させて超音波受信を行わせることにより、上
述した第２解決手段の超音波探傷方法を有効に実施する
ことができる。

【００３５】こうして、この超音波探傷装置を用いるこ
とにより、対向面および縦割れ傷での反射に伴う損失が
少なく、かつ、超音波送受信時の斜入射能率が良くて、
効率がよくなり、被検査体の表面における第１斜角探触
子と第２斜角探触子との距離を短縮でき、さらに、対向
面で反射しただけの不所望なエコーの受信を回避するこ
ともできる。したがって、この発明によれば、厚めの被
検査体をタンデム法に基づいて探傷する際に探触子間隔
が小さくても縦割れ傷からの反射エコーを確実に検出す
る超音波探傷装置を実現することができる。

【００３６】［第４の解決手段］第４の解決手段の超音
波探傷装置は（、出願当初の請求項４に記載の如く）、
超音波探傷装置において、第１斜角探触子および第２斜
角探触子が（それらの何れか一方を介しての超音波送信
および何れか他方を介しての超音波エコー検出の可能な
ように超音波探傷器等の本体に）接続された超音波探傷
装置において、前記第１斜角探触子はその縦波超音波の
斜角が前記第２斜角探触子についての横波超音波の斜角
よりも小さいものであることを特徴とする。

【００３７】このような第４の解決手段の超音波探傷装
置にあっては、被検査体の材質等に応じて或る被検査体
については第３解決手段における所定の対応関係（すな
わち第１斜角探触子についての縦波超音波の斜角と第２
斜角探触子についての横波超音波の斜角との対応関係で
あって縦波超音波の入射波が被検査体の内部を進んでそ
の表面でモード変換を伴って横波超音波の反射波となっ
て被検査体の内部に戻ってくるときの一対の入射角およ
び反射角の関係に基づいて第１斜角探触子のついての縦
波超音波の斜角を入射角の余角にとったとき第２斜角探
触子についての横波超音波の斜角が反射角の余角にほぼ
一致するような対応関係）が厳密に成立し、他の被検査
体についてはその所定の対応関係が厳密に成立しなくて
もそれに近い状態が成り立つこととなる。

【００３８】この場合、いずれにしても、探触子間隔を
小さくしたときの従来のタンデム探傷よりも上記の第
１，第２解決手段の超音波探傷方法に近い状態で、超音
波探傷が行われることとなる。そこで、この超音波探傷
装置を用いることにより、十分に或いはそれなりに、対
向面および縦割れ傷での反射に伴う損失が少なく、か
つ、超音波送受信時の斜入射能率が良くて、効率がよく
なり、被検査体の表面における第１斜角探触子と第２斜
角探触子との距離を短縮でき、さらに、対向面で反射し
ただけの不所望なエコーの受信を回避することもでき
る。したがって、この発明によれば、厚めの被検査体を
タンデム法に基づいて探傷する際に探触子間隔が小さく
ても縦割れ傷からの反射エコーを確実に検出する超音波
探傷装置を実現することができる。

【００３９】［第５の解決手段］第５の解決手段の超音
波探傷装置は（、出願当初の請求項５に記載の如く）、
上記の第３，第４の解決手段の超音波探傷装置であっ
て、前記第１斜角探触子はその縦波超音波の斜角が（概
ね）５゜乃至３０゜のうちの何れかにされたものである
ことを特徴とする。

【００４０】このような第５の解決手段の超音波探傷装
置にあっては、超音波送受信時の斜入射能率が良いこと
に加えて、縦波超音波が対向面に対し小さな入射角・反
射角で進むとともに高率で反射する。これにより、対向
面で反射したときの損失を十分に抑制して効率が一層良
くなる。したがって、この発明によれば、厚めの被検査
体をタンデム法に基づいて探傷する際に探触子間隔が小
さくても縦割れ傷からの反射エコーを一層確実に検出す
る超音波探傷装置を実現することができる。

【００４１】［第６の解決手段］第６の解決手段の超音
波探傷装置は（、出願当初の請求項６に記載の如く）、
上記の第３〜第５の解決手段の超音波探傷装置であっ
て、前記第２斜角探触子についての横波超音波の斜角
が、仮に縦波超音波の斜角を直角に設定しようとしたと
きの横波超音波の斜角よりも、大きい（望ましくは更に
５７゜乃至６２゜程度にされている）ことを特徴とす
る。

【００４２】このような第６の解決手段の超音波探傷装
置にあっては、第２斜角探触子が縦波超音波を受信しな
いので、第１解決手段の超音波探傷を行うに際して、第
１斜角探触子から出て対向面で反射しただけの不所望な
縦波超音波の受信を確実に回避することができる。ま
た、第２斜角探触子が縦波超音波を送信しないので、第
２解決手段の超音波探傷を行うに際して、第２斜角探触
子から出て対向面で反射しただけで第１探触子に到達す
る不所望な縦波超音波の発生を確実に回避することもで
きる。

【００４３】これにより、対向面で反射しただけの不所
望なエコーの受信を回避することが確実になされること
となる。したがって、この発明によれば、厚めの被検査
体をタンデム法に基づいて探傷する際に探触子間隔が小
さくても縦割れ傷からの反射エコーを一層確実に検出す
る超音波探傷装置を実現することができる。

【００４４】なお、特に、第２斜角探触子についての横
波超音波の斜角を５７゜乃至６２゜程度に設定すれば、
超音波送受信時の斜入射能率が良いことに加えて、横波
超音波が縦割れ傷に対し大きな入射角・反射角で進むと
ともに高率でモード変換する。これにより、縦割れ傷で
反射したときの損失を十分に抑制して効率が一層良くな
るので、かかる観点からも、反射エコーを一層確実に検
出することができることとなる。

【００４５】［第７の解決手段］第７の解決手段の超音
波探触子ユニットは（、出願当初の請求項７に記載の如
く）、探触子保持体に（少なくとも）第１斜角探触子お
よび第２斜角探触子の組み込まれた超音波探触子ユニッ
トにおいて、前記第１斜角探触子はその縦波超音波の斜
角が前記第２斜角探触子についての横波超音波の斜角よ
りも小さく且つそれに（即ち前記第２斜角探触子につい
ての横波超音波の斜角に）所定の関係（すなわち縦波超
音波の入射波が被検査体の内部を進んでその表面でモー
ド変換を伴って横波超音波の反射波となって被検査体の
内部に戻ってくるときの一対の入射角および反射角の関
係に基づいて前記第１斜角探触子のついての縦波超音波
の斜角を前記入射角の余角にとったとき前記第２斜角探
触子についての横波超音波の斜角が前記反射角の余角に
ほぼ一致するような対応関係）で対応しているものであ
ることを特徴とする。

【００４６】このような第７の解決手段の探触子ユニッ
トにあっては、従来のタンデム探傷等に用いられる一般
的な超音波探傷装置の本体に対して通常の探触子と同様
に接続するだけで容易に、上記の解決手段の超音波探傷
装置を現出させ、上記の解決手段の超音波探傷方法を実
行することができる。これにより、既に存在している超
音波探傷装置の本体を利用して簡便に且つ安価に目的を
達成することが可能となる。したがって、この発明によ
れば、厚めの被検査体をタンデム法に基づいて探傷する
際に探触子間隔が小さくても縦割れ傷からの反射エコー
を確実に検出するのを簡便に而も安価に行うことができ
る。

【００４７】［第８の解決手段］第８の解決手段の超音
波探触子ユニットは（、出願当初の請求項８に記載の如
く）、上記の第７の解決手段の超音波探触子ユニットで
あって、前記第１斜角探触子および前記第２斜角探触子
のうち少なくとも一方は複数個が設けられそれらが一列
に配置されていることを特徴とするものである。

【００４８】このような第８の解決手段の探触子ユニッ
トにあっては、各探触子が一列になっているので、ユニ
ット全体がコンパクトになるとともに、形状が厚いだけ
でなく細長く形成された被検査体に対してもその探傷に
際して良く適合することとなる。しかも、複数個設けら
れた探触子は、送受信相手方の探触子との距離がそれぞ
れ異なることから、それぞれの探触子ごとに感度よく検
出する縦割れ傷の高さも異なるので、被検査体の内部に
おける縦割れ傷であれば高低いずれのところに有っても
確実に検出することができる。

【００４９】したがって、この発明によれば、厚めで細
長い被検査体をタンデム法に基づいて探傷する際に傷の
高さが予め想定しきれない状況であっても限られたスペ
ースで縦割れ傷からの反射エコーを確実に検出するのを
簡便に而も安価に行うことがでる。

【００５０】［第９の解決手段］第９の解決手段の超音
波探傷方法は（、出願当初の請求項９に記載の如く）、
上記の第１，第２の解決手段の超音波探傷方法であっ
て、前記被検査体がレールであることを特徴とする。

【００５１】このような第９の解決手段の超音波探傷方
法にあっては、探触子の設置位置等についての制約が緩
和されるので、従来は面倒であったレール探傷作業を楽
に行うことができる。

【００５２】［第１０の解決手段］第１０の解決手段の
超音波探傷装置は（、出願当初の請求項１０に記載の如
く）、上記の第３〜第６の解決手段の超音波探傷装置で
あって、レール探傷車に搭載または装着されたものであ
ることを特徴とする。

【００５３】このような第１０の解決手段の超音波探傷
装置にあっては、探触子の設置位置等についての制約が
緩和された分だけ、超音波探傷装置がコンパクトにな
り、レール探傷車に対する装置の搭載・装着位置や装着
の仕方などにおける自由度が向上する。

【００５４】

【発明の実施の形態】このような解決手段で達成された
本発明の超音波探傷方法及び装置について、これを実施
するための形態を第１実施例〜第３実施例により説明す
る。第１実施例は、上述した第１解決手段および第３〜
第６解決手段を具現化したものであり、第２実施例は、
上述した第２解決手段および第３〜第７解決手段を具現
化したものであり、第３実施例は、上述した第８〜第１
０解決手段をも具現化したものである。

【００５５】

【第１実施例】本発明の超音波探傷方法及び装置の第１
実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して
説明する。図１は、そのブロック図および設置状況図で
あり、従来例における図７および図８又は図１０に対応
している。なお、従来と同様の構成要素には同一の符号
を付して示したので、その再度の説明は割愛し、以下、
相違点を中心に説明する。この超音波探傷装置が従来の
ものと相違するのは（図１（ａ）参照）、斜角探触子４
ａに代えて斜角探触子４１（第１斜角探触子）が用いら
れている点、及び斜角探触子４ｂに代えて斜角探触子４
２（第２斜角探触子）が用いられている点である。超音
波探傷器２（超音波探傷装置の本体）は同じもので良
い。

【００５６】斜角探触子４１は（図１（ｂ）参照）、鋼
でできたレール１（被検査体）に関してその縦波超音波
の斜角α５が約２０゜になるように、内蔵したアクリル
製クサビ及び振動子の傾斜角度γが９゜に設定される。
これにより、この超音波探傷装置の第１斜角探触子４１
はその縦波超音波の斜角が５゜乃至３０゜程度のうち何
れかにされたものとなっている。また、斜角探触子４２
は（図１（ｂ）参照）、やはりレール１に関してその横
波超音波の斜角β６が約５９゜になるように、内蔵した
アクリル製クサビ及び振動子の傾斜角度γが４６゜に設
定される。これにより、この超音波探傷装置の第２斜角
探触子４２はその横波超音波の斜角が５７゜乃至６２゜
程度のうちの何れかにされたものとなっている。

【００５７】さらに、斜角α５の２０゜及び斜角β６の
５９゜に関し（図１（ｃ）参照、図中一点鎖線が縦波超
音波の主要路程、破線が横波超音波の主要路程を示
す）、斜角α５の余角（９０゜−α５）は７０゜であ
り、縦波超音波がこの７０゜を入射角として鋼材内部で
反射する際に横波超音波にモード変換したときの反射角
が既述のスネルの法則に則って３１゜となるところ、こ
の３１゜は斜角β６の５９゜の余角（９０゜−β６）と
一致する。これにより、第１斜角探触子４１はその縦波
超音波の斜角α５が第２斜角探触子４２についての横波
超音波の斜角β６よりも小さく且つそれに所定の関係で
対応したものとなっている。

【００５８】しかも、斜角探触子４２についての横波超
音波の斜角β６が５９゜の場合、スネルの法則を満たす
縦波超音波の斜角α６が存在しない。アクリル製クサビ
及び振動子の傾斜角度γがａｒｃｓｉｎ（２７３０／５
９００）＝２８゜のとき、横波超音波の斜角がａｒｃｓ
ｉｎ（３２３０／５９００）＝３３゜、縦波超音波の斜
角が９０゜となり、傾斜角度γがそれを超えると縦波超
音波が存在しなくなるのである。これにより、第２斜角
探触子４２は、仮に縦波超音波の斜角α６が直角になっ
たときに想定される横波超音波の斜角よりも、現実の横
波超音波の斜角β６の方が大きいものとなっている。

【００５９】この第１実施例の超音波探傷装置を使用し
て行うレール探傷について、その使用態様及び動作を、
図面を引用して説明する。図２は、その動作説明図であ
り、従来例における図９に対応するものである。

【００６０】高さｈ２のレール１（被検査体）の内部に
有る縦割れ傷１ｃを検出するには、先ず、レール１の高
さｈ２と、重点的に検出したいところの底面１ｂ（対向
面）からの高さ（例えば、ｈ２／２）と、上述の斜角α
５，β６とに基づいて、斜角探触子４１と斜角探触子４
２との設置距離を定める。すなわち、斜角探触子４１か
ら入射角α５で発した縦波超音波（図２の一点鎖線を参
照）がその頂面１ａと平行な底面１ｂでそのままモード
変換せずに入射角α５及び反射角α５で反射してからそ
の頂面１ａとの直交面（１ｃ）に至り、そこで横波にモ
ード変換しながら入射角（９０゜−α５）及び反射角
（９０゜−β６）で反射して進み（図２の長破線を参
照）、レール１の頂面１ａに戻って来るところまでの距
離を算出する。

【００６１】具体的にレール高さｈ２を１７４ｍｍとす
ると、縦波超音波の斜角α５が２０゜で横波超音波の斜
角β６が５９゜でなので、両探触子４１，４２間の距離
Ｌ５は、（（１／２）×ｈ２×ｔａｎ（β６）−（３／
２）×ｈ×ｔａｎ（α５））で計算されて５０ｍｍとな
る。これは、従来の一般的なタンデム法（入射角４０゜
の場合）による探触子間隔１４６ｍｍに比べて大幅に小
さい。

【００６２】両探触子間距離Ｌ５が決まれば、次に、レ
ール１の頂面１ａ（表面）に対し斜角探触子４１を超音
波送信の可能なように当接させるとともに、同じ頂面１
ａであって斜角探触子４１から後方に距離Ｌ５だけ離れ
たところに斜角探触子４２を超音波受信の可能なように
当接させてから、超音波探傷器２を作動させる。そうす
ると、斜角探触子４１からレール１内へ斜めに入射した
縦波超音波は、その成分の多くが、一旦底面１ｂまで進
んでそこでそのまま反射し、更に傷１ｃまで進んでそこ
で横波にモード変換しながら反射して、斜角探触子４２
のところへ戻ってくる。そして、その検出結果として超
音波探傷器２の表示部２ｄに超音波エコー表示２ｆが表
示される。それも、大きなレベルで表示される。

【００６３】このとき、傷１ｃでモード変換しないで縦
波のままで反射した成分は、少ないうえ、斜角探触子４
１を挟んで斜角探触子４２の反対側にあたるところへ進
むので斜角探触子４２に届くことがない（図２の細い一
点鎖線を参照）。また、斜角探触子４１から後方へ広が
って進み底面１ｂで反射してから斜角探触子４２に届い
た縦波超音波成分は、その入射角が斜角探触子４２につ
いての縦波超音波の斜角α６と適合しないので、受信さ
れない（この例ではスネルの法則を満足するα６は存在
しないので原理的には縦波超音波は全く受信されな
い）。こうして、超音波探傷器２の表示部２ｄには超音
波エコー表示２ｆだけが明瞭に表示される。

【００６４】なお、具体な値で説明を補足すると、レー
ル１の高さｈ２が１２０ｍｍの場合には、従来の探触子
間隔が１０１ｍｍとなるのに対して、本実施例では探触
子間隔が３４ｍｍとなる。そして、実際の超音波ではビ
ームに或る程度の広がりがあるので、探触子間隔Ｌ５を
４０〜４５ｍｍ程度にしておくことで、１２０ｍｍから
１７４ｍｍのレール高さに関わらずにレール腹部の縦割
れ傷が検出できる。また、この例においては、レールに
入射する縦波の超音波の入射角α５を２０゜（その結果
としてβ６＝５９゜）としていたが、α５は２０゜に限
定されるものではない。ただし、この例は非常に適切な
角度の一つである。

【００６５】さらに、損失が少なく効率がよいとの観点
からの説明を詳述すると（図６（ｃ）参照）、まず、第
一の探触子４１からレール１に縦波超音波が入射される
際の損失及びレール１の底面１ｂでの縦波反射波の損失
は、入射角αが小さいほど少なく、２０゜程度での損失
は十分小さい。また、傷１ｃの反射においては、傷に対
して入射してくる縦波の角度（９０゜−α５）が、５０
゜から８０゜程度、特に７０゜前後のとき、すなわちα
５が２０゜前後のとき、大部分が横波にモード変換して
反射する。また、第二の探触子４２において入射面に対
して角度β６で戻ってくる横波を受信する際には、β６
が３５゜から６５゜程度まで低損失で受信できる。この
ように、いずれの場合においても、損失が少なくて、非
常に効率のよい探傷を行うことが可能である。なお、入
射角α５は５゜乃至３０゜程度であることが好ましく、
その場合、反射波の角度β６は５７゜乃至６２゜程度と
なる。

【００６６】

【第２実施例】本発明の超音波探傷方法及び装置の第２
実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して
説明する。図３は、その動作説明図を兼ねた構造模式図
であり、上述の図２に対応したものである。

【００６７】この例の超音波探傷装置が上述の第１実施
例のものと相違するのは、斜角探触子４１がケーブル３
ｂを介して超音波探傷器２の受信部２ｂに接続されてい
る点と、斜角探触子４２がケーブル３ａを介して超音波
探傷器２の送信部２ａに接続されている点である。これ
により、斜角探触子４１，４２における超音波の送受信
の立場が入れ替わっている。

【００６８】また、斜角探触子４１，４２が距離Ｌ５だ
け離れてその超音波送信端面・受信端面が同一面上にな
るよう揃えて超音波探触子ホルダ４３（探触子保持体）
に取り着けられている点も相違する。これにより、斜角
探触子４１，４２及び探触子ホルダ４３は、探触子保持
体４３に第１斜角探触子４１および第２斜角探触子４２
の組み込まれた超音波探触子ユニットとなっていて、し
かも、その第１斜角探触子４１はその縦波超音波の斜角
α５が第２斜角探触子４２についての横波超音波の斜角
β６よりも小さく且つそれに所定の関係で対応したもの
となっている。

【００６９】この場合、その超音波探傷装置を用いてレ
ール１を探傷するには、超音波探触子ホルダ４３をレー
ル１の頂面１ａ上に乗せて超音波探傷器２を作動させれ
ばよい。すると、斜角探触子４２からレール１内へ入射
角β６で斜めに入射した横波超音波（図３の太い長破線
を参照）は、その成分の多くが、縦割れ傷１ｃまで進み
そこで縦波にモード変換しながら反射して、更に底面１
ｂまで進んでそこではモード変換しないでそのまま入射
角α５及び反射角α５で反射して、斜角探触子４１のと
ころへ戻ってくる。そして、その検出結果として超音波
探傷器２の表示部２ｄに超音波エコー表示２ｆが大きな
レベルで表示される。

【００７０】このとき、傷１ｃでモード変換しないで横
波のままで反射する成分は、少ないうえ、斜角探触子４
２のほぼ真下における底面１ｂで反射してその遙か後方
へ去っていくので斜角探触子４２より前の斜角探触子４
１に届くことがない（図３の細い長破線を参照）。ま
た、斜角探触子４２から縦波が出ることはほとんどない
が、例え斜角α６の値によって或いは超音波ビームの分
散の具合によって多少の縦波超音波が出たとしても、そ
れは斜め前方へ去っていき（図３の細い短破線を参照）
底面１ｂで反射して戻ってくることはないので、斜角探
触子４１によって受信されることがない。こうして、こ
の場合も、超音波探傷器２の表示部２ｄには超音波エコ
ー表示２ｆだけが明瞭に表示される。

【００７１】

【第３実施例】本発明の超音波探傷方法及び装置の第３
実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して
説明する。図４は、その動作説明図を兼ねた構造模式図
であり、（ａ）が側面図で、（ｂ）が正面図である。

【００７２】この例の超音波探傷装置が上述の第１実施
例のものと相違するのは、超音波探傷器２に代わる超音
波探傷器２０が送水ユニット６０と共にレール探傷車７
０に搭載されている点と、超音波探触子ユニット４０が
レール１の頂面１ａ上にぴったりと乗るようにレール探
傷車７０からの図示しないアームで支持されている点で
ある。

【００７３】超音波探触子ユニット４０は、レール１に
沿うよう外形が長めに形成され、その中に一個の斜角探
触子４１と複数個の斜角探触子４２とが挿着されてい
る。これらの斜角探触子４２，４１，４２，４２は超音
波探触子ホルダ４４の長手方向で一列になるよう配置さ
れて、超音波の送信端面・受信端面が頂面１ａに接しう
る又は少なくとも近接しうるようになっている。また、
超音波探傷器２０は斜角探触子４２が複数化されたこと
に対応してそれらに対して個々に接続可能な数の受信部
を装備したものとなっている。さらに、超音波探触子ホ
ルダ４４の先端部には送水ユニット６０から供給された
水を頂面１ａへ向けて送り出すための注水口も形成され
ている。

【００７４】そして、レール探傷車７０の走行中に送水
ユニット６０を作動させると、超音波探触子ユニット４
０とレール１の頂面１ａとの間に多少の隙間ができても
そこには水が充填される。そして、超音波探傷器２０も
作動させると、斜角探触子４１から水の媒介に助けられ
てレール１内へ入射した縦波超音波は、その成分の多く
が、一旦底面１ｂまで斜めに進んでそこでそのまま反射
し、更にレール１内部の傷まで進んでそこで横波にモー
ド変換しながら反射して、斜角探触子４２，４２，４２
のところへ戻ってくる。

【００７５】しかも、その際、レール１のほぼ中央に存
在している傷からの反射エコーは主に斜角探触子４１の
直後の斜角探触子４２にて受信され、レール１の内部で
も頂面１ａの近くに存在している傷からの反射エコーは
主に斜角探触子４１の直前の斜角探触子４２にて受信さ
れ、レール１の内部でも底面１ｂの近くに存在している
傷からの反射エコーは主に最後尾の斜角探触子４２にて
受信される。こうして、レール１の内部に縦割れ傷が有
ればそれが何れの高さのところにあろうとも何れかの斜
角探触子４２によって確実に検出されることとなる。

【００７６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、タンデム探傷において探触子間隔を小さくし
て限られたスペースでも適用可能で、かつ、底面からの
反射エコーを検出することなく、さらに、損失が少ない
効率よい探傷ができるようになり、縦割れ傷からの反射
エコーを確実に検出することが可能となって、例えば、
超音波レール探傷車などで溶接部の溶け込み不足や縦割
れ傷等の探傷ができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波探傷方法及び装置の第１実施
例について、そのブロック図および設置状況図である。

【図２】その動作説明図である。

【図３】本発明の第２実施例についての動作説明図で
ある。

【図４】本発明の第３実施例についての模式図及び動
作説明図である。

【図５】鉄道レールに対する従来の探傷状態の斜視図
および超音波探傷装置のブロック図である。

【図６】斜角探触子についての一般的な構造図および
特性図である。

【図７】タンデム法に用いられる超音波探傷装置のブ
ロック図である。

【図８】一般的なタンデム法による超音波探傷の説明
図である。

【図９】それを厚い被検査体に適用したときの説明図
である。

【図１０】拡張したタンデム法による超音波探傷の説
明図である。

【符号の説明】

１レール（柱状その他の厚い被検査体）１ａ頂面（上面、入射面、表面、探触子当接
面）１ｂ底面（下面、背面、反射面、対向面）１ｃ傷（縦割れ、検出対象傷）２超音波探傷器（超音波探傷装置の本体）２ａ送信部２ｂ受信部２ｃ信号処理部２ｄ表示部２ｅ記録部２ｆ超音波エコー表示（傷のエコー）２ｇ超音波エコー表示（対向面のエコー）３ケーブル３ａ，３ｂケーブル４超音波探触子４ａ，４ｂ斜角探触子（超音波探触子）５板材（薄い被検査体）５ａ上面（入射面、表面）５ｂ下面（底面、背面、反射面、対向面）５ｃ傷（縦割れ、検出対象傷）２０超音波探傷器（超音波探傷装置の本体）４０超音波探触子ユニット４１斜角探触子（第１斜角探触子、超音波探触
子）４２斜角探触子（第２斜角探触子、超音波探触
子）４３，４４超音波探触子ホルダ（探触子保持体）６０送水ユニット（超音波伝達媒体）７０レール探傷車

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査体の表面に対し第１斜角探触子を超
音波送信の可能なように当接させるとともに、前記被検
査体の前記表面であって前記第１斜角探触子から発した
縦波超音波が前記表面と平行な対向面でそのまま反射し
てから前記表面との直交面で反射するときに横波超音波
にモード変換して到達するところに対し第２斜角探触子
を超音波受信の可能なように当接させて、前記第１斜角
探触子を介しての超音波送信および前記第２斜角探触子
を介しての超音波エコーの検出を行うことを特徴とする
超音波探傷方法。
【請求項２】被検査体の表面に対し第１斜角探触子を超
音波受信の可能なように当接させるとともに、前記被検
査体の前記表面であって前記第１斜角探触子から発した
縦波超音波が前記表面と平行な対向面でそのまま反射し
てから前記表面との直交面で反射するときに横波超音波
にモード変換して到達するところに対し第２斜角探触子
を超音波送信の可能なように当接させて、前記第２斜角
探触子を介しての超音波送信および前記第１斜角探触子
を介しての超音波エコーの検出を行うことを特徴とする
超音波探傷方法。
【請求項３】第１斜角探触子および第２斜角探触子の接
続された超音波探傷装置において、前記第１斜角探触子
はその縦波超音波の斜角が前記第２斜角探触子について
の横波超音波の斜角に所定の関係で対応しているもので
あることを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項４】第１斜角探触子および第２斜角探触子の接
続された超音波探傷装置において、前記第１斜角探触子
はその縦波超音波の斜角が前記第２斜角探触子について
の横波超音波の斜角よりも小さいものであることを特徴
とする超音波探傷装置。
【請求項５】前記第１斜角探触子はその縦波超音波の斜
角が５゜乃至３０゜のうちの何れかにされたものである
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載された超
音波探傷装置。
【請求項６】前記第２斜角探触子はその横波超音波の斜
角が縦波超音波の斜角を直角にしようとしたときの横波
超音波の斜角よりも大きいものであることを特徴とする
請求項３乃至請求項５の何れかに記載された超音波探傷
装置。
【請求項７】探触子保持体に第１斜角探触子および第２
斜角探触子の組み込まれた超音波探触子ユニットにおい
て、前記第１斜角探触子はその縦波超音波の斜角が前記
第２斜角探触子についての横波超音波の斜角よりも小さ
く且つそれに所定の関係で対応しているものであること
を特徴とする超音波探触子ユニット。
【請求項８】前記第１斜角探触子および前記第２斜角探
触子のうち少なくとも一方は複数個が設けられそれらが
一列に配置されていることを特徴とする請求項７記載の
超音波探触子ユニット。
【請求項９】前記被検査体がレールであることを特徴と
する請求項１又は請求項２に記載の超音波探傷方法。
【請求項１０】レール探傷車に搭載または装着されたも
のであることを特徴とする請求項３乃至請求項６の何れ
かに記載された超音波探傷装置。