JPH11281629A - Apparatus and method for ultrasonic flaw detection - Google Patents

Apparatus and method for ultrasonic flaw detection

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JPH11281629A
JPH11281629A JP10084189A JP8418998A JPH11281629A JP H11281629 A JPH11281629 A JP H11281629A JP 10084189 A JP10084189 A JP 10084189A JP 8418998 A JP8418998 A JP 8418998A JP H11281629 A JPH11281629 A JP H11281629A
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JP
Japan
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ultrasonic
array probe
subject
defect
signal
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Withdrawn
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JP10084189A
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Japanese (ja)
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Hirohisa Yamada
裕久 山田
Shuji Naito
修治 内藤
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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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
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/023Solids
    • G01N2291/0234Metals, e.g. steel
    • 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
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus and a method, for an ultrasonic flaw detection, in which the influence of a noise is suppressed to a minimum even when a step-shaped array probe in a thin wedge shape is used and in which a defect existing near the surface of an object to be inspected can be detected accurately. SOLUTION: When a step-shaped array probe is used, many noises are contained in a place in which the time elapsed from the radiation of ultrasonic waves is short, and a noise component is reduced gradually as the time elapses. Before an actual flaw detection is performed, a standard test piece whose material is identical to that for an object, to be inspected, being inspected actually and which does not contain any defect at the inside is used. An inspection is performed in the same procedure as an inspection with reference to an ordinary object to be inspected, a signal is acquired, and the signal is used as a reference waveform so as to be stored in a memory 11 for reference waveform. Then, an ultrasonic flaw detection is performed to an actual object to be inspected. A computing operation is performed to find a difference between a signal waveform obtained as its result and a signal regarding the standard test piece which is read out from the memory 11 for reference waveform.

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、鋼材の溶接箇所等
の欠陥を超音波を用いて非破壊で検査するための超音波
探傷装置及び超音波探傷方法に関連する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic inspection apparatus and an ultrasonic inspection method for non-destructively inspecting defects such as welded portions of steel using ultrasonic waves.

【0002】[0002]

【従来の技術】鋼材の溶接箇所に生じうる欠陥を非破壊
で検査する方法として、超音波斜角探傷法が知られてい
る。この方法には、超音波を被検体中に入射させ、かつ
欠陥で反射された超音波を受信するための探触子が用い
られる。かかる探触子の一例が、特開平7−22987
9号公報に記載されている。同公報記載の探触子は、階
段状のくさびに多数の超音波振動子を取り付け、これら
を電子的に所定の順番及びタイミングで走査する斜角探
傷用電子走査式アレイ探触子であり、その長手方向の垂
直断面は図5のようになっている。
2. Description of the Related Art An ultrasonic oblique flaw detection method is known as a method for non-destructively inspecting defects which may occur in a welded portion of a steel material. In this method, a probe is used for making an ultrasonic wave incident on a subject and receiving the ultrasonic wave reflected by the defect. One example of such a probe is disclosed in JP-A-7-22987.
No. 9 is described. The probe described in the publication is an electronic scanning array probe for oblique flaw detection in which a number of ultrasonic transducers are attached to a step-shaped wedge, and these are electronically scanned in a predetermined order and timing. The vertical cross section in the longitudinal direction is as shown in FIG.

【0003】この斜角探傷用電子走査式アレイ探触子
(以下「アレイ探触子」ともいう)は、くさび50と、
アレイ状に配置された多数の超音波振動子51からな
る。くさび50の寸法は、例えば長さ(図5の左右方向
の長さ)が100mm程度、奥行き(図5の紙面に垂直
な方向の幅)が10mm程度、厚さ(図5の上下方向の
厚さ)が数mm程度である。くさび50の底面は、被検
体の表面に接触させる平坦面である。くさび50の上側
は、山部と溝部が、一定のピッチで繰り返される階段状
の凹凸面で、その長手方向の垂直断面は、図5のような
鋸歯状となっている。この凹凸面の各溝部の左側の斜面
(第一の斜面)はそれぞれ平行であり、また、右側の斜
面(第二の斜面)もそれぞれ平行である。超音波振動5
1は、各溝部に一つずつ、第一の斜面にその振動面を接
するように取り付けられている。
[0003] This electronic scanning array probe for oblique flaw detection (hereinafter also referred to as "array probe") has a wedge 50,
It consists of a number of ultrasonic transducers 51 arranged in an array. The dimensions of the wedge 50 are, for example, about 100 mm in length (length in the horizontal direction in FIG. 5), about 10 mm in depth (width in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 5), and thickness (thickness in the vertical direction in FIG. 5). Is about several mm. The bottom surface of the wedge 50 is a flat surface that comes into contact with the surface of the subject. The upper side of the wedge 50 is a step-shaped uneven surface in which peaks and grooves are repeated at a constant pitch, and its vertical vertical section has a sawtooth shape as shown in FIG. The left slope (first slope) of each groove of the uneven surface is parallel to each other, and the right slope (second slope) is also parallel to each other. Ultrasonic vibration 5
Numerals 1 are attached to the first slopes one by one in each groove so that the vibration surface is in contact with the first slope.

【0004】図5のアレイ探触子は、その長手方向が鋼
板等を突き合わせ溶接した溶接箇所に対して垂直となる
よう近接して配置し、かつ、間に接触媒体(グリセリン
等)を介在させて、底面を鋼板の表面に接触させる。そ
して、くさび50に取り付けられた各超音波振動子51
のいくつかを、後述のように電子的に左から右に(ある
いは右から左に)順番に励起させ、超音波を発生させ
る。更に、この超音波が鋼材中で反射されて返ってくる
反射波も、超音波振動子51によって検出する。この検
出された反射波の特性から、溶接箇所における欠陥の有
無及び欠陥の位置を調べる。このように長手方向に取り
付けられた各超音波振動子51を順次励起させて測定す
ることで、溶接箇所の厚さ方向を走査することができ、
また、このような動作を溶接箇所に沿って移動させなが
ら所定距離だけ移動するたびに行うことによって、溶接
箇所全体を走査することができる。
The array probe shown in FIG. 5 is arranged close to a welded portion where a steel plate or the like is butt-welded so that its longitudinal direction is perpendicular to the welded portion, and a contact medium (such as glycerin) is interposed therebetween. To bring the bottom surface into contact with the surface of the steel plate. Then, each ultrasonic transducer 51 attached to the wedge 50
Are electronically excited in order from left to right (or right to left), as described below, to generate ultrasonic waves. Further, the ultrasonic wave 51 also detects a reflected wave which is returned by the ultrasonic wave being reflected in the steel material. From the characteristics of the detected reflected wave, the presence or absence of a defect at the welding location and the position of the defect are examined. By sequentially exciting and measuring each ultrasonic transducer 51 attached in the longitudinal direction in this way, it is possible to scan in the thickness direction of the welding location,
In addition, by performing such an operation every time a predetermined distance is moved while moving along the welding location, the entire welding location can be scanned.

【0005】媒質中を伝播する超音波の減衰量は、伝播
距離が長くなる程大きい。このため超音波のくさび中で
の伝播距離が、その超音波が発せられる超音波振動子に
よって異なると、被検体中に入射する超音波の振幅も、
超音波振動子によって異なる。このため、図5のような
全体的に薄いくさびが用いられたアレイ探触子が提案さ
れる以前の探触子、すなわち、超音波振動子から被検体
との境界面までの距離が超音波振動子によって異なる探
触子の場合には、くさび中の伝播距離によって超音波振
動子の発振強度を変えるか、あるいは受信した反射波に
基づく測定値について何らかの補正をすることが必要と
なっていた。
[0005] The attenuation of an ultrasonic wave propagating in a medium increases as the propagation distance increases. For this reason, if the propagation distance of the ultrasonic wave in the wedge differs depending on the ultrasonic transducer from which the ultrasonic wave is emitted, the amplitude of the ultrasonic wave incident on the subject also becomes
It depends on the ultrasonic transducer. For this reason, the probe before the array probe using the thin wedge as a whole as shown in FIG. 5 was proposed, that is, the distance from the ultrasonic transducer to the boundary surface between the subject and the ultrasonic transducer was changed In the case of transducers that differ depending on the transducer, it was necessary to change the oscillation intensity of the ultrasonic transducer according to the propagation distance in the wedge, or to make some corrections to the measurement value based on the received reflected wave .

【0006】これに対して、上記公報記載の斜角探傷用
電子走査式アレイ探触子は、超音波振動子51が配置さ
れている第一の斜面の中央の法線がくさび50の底面と
交わるまでの長さかすべて等しいので、くさび中の伝播
距離は各超音波振動子について等しい。このため、図5
に示したアレイ探触子の場合は、前述のような補正が不
要になるという利点がある。
[0006] On the other hand, in the electronic scanning array probe for oblique flaw detection described in the above-mentioned publication, the center normal of the first slope on which the ultrasonic vibrator 51 is arranged is aligned with the bottom surface of the wedge 50. Since the lengths until they intersect are all equal, the propagation distance in the wedge is equal for each ultrasonic transducer. For this reason, FIG.
In the case of the array probe shown in (1), there is an advantage that the above-described correction is not required.

【0007】図5に示すアレイ探触子において、超音波
振動子51を被検体表面からみて傾いた斜面(第一の斜
面)に取り付けているのは、以下の理由による。溶接箇
所の探傷では、一般に屈折角が45°から70°までの
横波が利用される。くさびの材質として一般的に用いら
れるアクリル樹脂の内部での縦波超音波の音速は273
0m/sec、標準的な鋼材中での横波超音波の音速は
3230m/secであり、屈折角が上記の範囲となる
横波超音波を鋼材中に伝播させるには、スネルの法則か
ら、くさびと鋼材との境界面において縦波超音波の入射
角を37°から53°の範囲とする必要がある。
In the array probe shown in FIG. 5, the ultrasonic transducer 51 is attached to a slope (first slope) that is inclined from the surface of the subject for the following reasons. Generally, a transverse wave having a refraction angle of 45 ° to 70 ° is used for flaw detection of a welding point. The sound speed of longitudinal ultrasonic waves inside the acrylic resin generally used as the material of the wedge is 273.
0 m / sec, the speed of sound of the shear wave ultrasonic wave in a standard steel material is 3230 m / sec. The angle of incidence of longitudinal ultrasonic waves at the interface with the steel material must be in the range of 37 ° to 53 °.

【0008】しかし、一個の超音波振動子の幅を1mm
程度、探傷周波数を5MHzとして計算すると、この超
音波振動子の指向角は約31°となり、被検体と平行な
平面に超音波振動子を配置したのでは、入射角を上記の
角度範囲とすることはできない。このため、入射角を上
記の角度範囲にするためには、超音波振動子を被検体に
対して傾ける必要がある。かかる目的のために、図5の
アレイ探触子では、くさび50の階段状の凹凸面の一つ
おきの斜面に超音波振動子51を取り付けている。
However, the width of one ultrasonic transducer is 1 mm.
If the flaw detection frequency is calculated as 5 MHz, the directivity angle of this ultrasonic transducer is about 31 °, and if the ultrasonic transducer is arranged on a plane parallel to the subject, the incident angle is set to the above angle range. It is not possible. For this reason, in order to set the incident angle within the above-mentioned angle range, it is necessary to tilt the ultrasonic transducer with respect to the subject. For this purpose, in the array probe of FIG. 5, the ultrasonic transducer 51 is attached to every other slope of the step-shaped uneven surface of the wedge 50.

【0009】次に、従来の超音波探傷装置のブロック図
を示す図6を参照して、超音波振動子51を電子的に走
査する方法について説明する。なお、図6に示した各部
の動作は、図示しないマイクロプロセッサ等の制御手段
によって制御される。また、図6に示すように、この超
音波探傷装置は、超音波発生部1と、超音波受信部20
0に大きく分けられる。
Next, a method of electronically scanning the ultrasonic transducer 51 will be described with reference to FIG. 6 which shows a block diagram of a conventional ultrasonic flaw detector. The operation of each unit shown in FIG. 6 is controlled by a control unit such as a microprocessor (not shown). As shown in FIG. 6, the ultrasonic flaw detector includes an ultrasonic generator 1 and an ultrasonic receiver 20.
It is roughly divided into 0.

【0010】図6において、パルス発生器60は、くさ
び50に設けられた超音波振動子に供給するパルス信号
を発生する。例えば、超音波振動子51の数nが128
個で、このうち連続する16個の超音波振動子を一組と
して超音波を発生させる場合には、16チャンネル分の
パルス信号を発生する。このパルス信号は、位相遅延パ
ルス発生器61に供給され、ここで、各パルスについて
所定の位相遅延処理が行われる。この位相遅延の態様に
よって、被検体中における超音波の進行方向を制御する
ことができる。マルチプレクサ62は、前述の128個
の超音波振動子のうち、どの組にパルスを供給するかを
決定する。パルサー63は、内部パルスを高電圧パルス
に変換し、超音波振動子に供給するという動作を行う。
パルサー63から出力されるパルス信号は、対応する超
音波振動子51に、前述の位相遅延パルス発生器によっ
て決定されるタイミングで供給される。
Referring to FIG. 6, a pulse generator 60 generates a pulse signal to be supplied to an ultrasonic vibrator provided on the wedge 50. For example, when the number n of the ultrasonic transducers 51 is 128
In the case where ultrasonic waves are generated as a set of 16 continuous ultrasonic transducers, pulse signals for 16 channels are generated. This pulse signal is supplied to a phase delay pulse generator 61, where a predetermined phase delay process is performed on each pulse. According to the aspect of the phase delay, the traveling direction of the ultrasonic wave in the subject can be controlled. The multiplexer 62 determines which of the 128 ultrasonic transducers is to be supplied with a pulse. The pulser 63 performs an operation of converting the internal pulse into a high-voltage pulse and supplying the high-voltage pulse to the ultrasonic transducer.
The pulse signal output from the pulser 63 is supplied to the corresponding ultrasonic transducer 51 at a timing determined by the above-described phase delay pulse generator.

【0011】被検体の内部で反射された超音波の検出に
どの超音波振動子51を用いるかについても、その検査
の態様によって自由に選択できる。n個のプリアンプ6
4のうち、超音波を検出しようとする一組の超音波振動
子51に対応する一組のプリアンプを選択する動作は、
マルチプレクサ65によって行う。選択されたプリアン
プからの信号は位相遅延回路66に供給され、ここで各
超音波振動子51からの信号を所定のタイミングだけ遅
延させて同一の位相に戻する処理が行われ、そして、こ
れらの信号を加算器67で相互に加算する。かかる加算
処理の結果、図7に示すような信号波形が得られる。
Which ultrasonic transducer 51 is used for detecting the ultrasonic wave reflected inside the subject can be freely selected depending on the inspection mode. n preamplifiers 6
4, the operation of selecting a set of preamplifiers corresponding to a set of ultrasonic transducers 51 whose ultrasonic waves are to be detected includes:
This is performed by the multiplexer 65. The signal from the selected preamplifier is supplied to the phase delay circuit 66, where the signal from each ultrasonic transducer 51 is delayed by a predetermined timing and returned to the same phase. The signals are added to each other by an adder 67. As a result of such addition processing, a signal waveform as shown in FIG. 7 is obtained.

【0012】図7は、横軸に時間、縦軸に信号強度をと
っている。横軸の時間は、被検体に向けて超音波を発射
した時点を起点として測定した時間であり、被検体中に
存在する欠陥が被検体の表面近くにあれば、そこから戻
ってくる超音波エコーが検出されるまでの時間は短く、
欠陥が被検体の深いところにあれば、そこから戻ってく
る超音波エコーが検出されるまでの時間は長い。
FIG. 7 shows time on the horizontal axis and signal strength on the vertical axis. The time on the horizontal axis is the time measured starting from the point at which the ultrasonic wave was emitted toward the object, and if the defect existing in the object is near the surface of the object, the ultrasonic wave returning from it The time until the echo is detected is short,
If the defect is deep in the subject, it takes a long time until the ultrasonic echo returning from the defect is detected.

【0013】この信号は、A/Dコンバータ68によっ
てディジタル信号に変換され、波形メモリ69に記憶さ
れ、必要に応じて種々のデータ処理に供される。また、
加算器67で加算された信号を、アナログ信号のままC
RT等の表示器70に表示させることもできる。
This signal is converted into a digital signal by an A / D converter 68, stored in a waveform memory 69, and subjected to various data processing as required. Also,
The signal added by the adder 67 is converted into an analog signal C
It can also be displayed on a display 70 such as an RT.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図7に示す
ように、被検体に向けて超音波を発射してからの時間が
短いところでは、信号に多くのノイズ成分が含まれてい
る。その主な原因は、くさび50の形状を図5に示すよ
うに階段状に、全体的な厚さを薄くしたことにある。
By the way, as shown in FIG. 7, a signal contains many noise components at a short time after the ultrasonic wave is emitted toward the subject. The main reason is that the shape of the wedge 50 is stepwise as shown in FIG.

【0015】超音波振動子51から発せられた超音波
は、そのすべてを被検体に入射させることはできず、一
部はくさび50と被検体の境界面で反射されて、くさび
内に残る。かかる超音波はくさび内を伝播しながら徐々
に減衰するが、くさび50の形状を図5に示すように全
体的に薄くすると、一部はくさびの上部で反射され、更
にくさびと被検体の境界面で反射されて、元の超音波振
動子のところに戻る。このような超音波は、超音波を発
射してからの時間が比較的短いところのノイズとなって
検出され、また、時間が経過するとともにかかるノイズ
は徐々に小さくなる。
The entire ultrasonic wave emitted from the ultrasonic transducer 51 cannot be made incident on the subject, and a part of the ultrasonic wave is reflected on the boundary surface between the wedge 50 and the subject and remains in the wedge. Such ultrasonic waves gradually attenuate while propagating in the wedge, but if the shape of the wedge 50 is made thinner as a whole as shown in FIG. The light is reflected by the surface and returns to the original ultrasonic transducer. Such an ultrasonic wave is detected as noise at a place where the time since the emission of the ultrasonic wave is relatively short, and the noise gradually decreases as time passes.

【0016】したがって、超音波エコーが短時間で戻っ
てくる被検体の比較的浅い部分に存在する欠陥に基づく
信号は、図7に示すように、ノイズ成分の多いところと
重なる。このような場合には、特に欠陥が微小なほど、
そこからの超音波エコーも小さく、したがって信号がノ
イズの中に埋もれて適正に検出できないことがある。本
発明は、上記事情に基づいてなされたものであり、くさ
びの形状が薄い階段状のアレイ探触子を用いる場合で
も、ノイズの影響を最小限に抑え、被検体の表面付近に
存在する欠陥を的確に検出できる超音波探傷装置及び超
音波探傷方法を提供することを目的とする。
Therefore, a signal based on a defect existing in a relatively shallow part of the subject where the ultrasonic echo returns in a short time overlaps with a place having a lot of noise components as shown in FIG. In such a case, the smaller the defect is,
Ultrasonic echoes therefrom are also small, and therefore the signal may be buried in noise and not properly detected. The present invention has been made based on the above circumstances, and minimizes the effects of noise even when a stair-like array probe having a thin wedge is used, and detects defects near the surface of the subject. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic flaw detection apparatus and an ultrasonic flaw detection method capable of accurately detecting a defect.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの請求項1記載の発明である超音波探傷装置は、階段
状アレイ探触子を用いて、被検体中に超音波を送出し前
記階段状アレイ探触子を用いて前記被検体から戻る超音
波を受信して前記被検体中の欠陥の検査を行う超音波探
傷装置において、前記階段状アレイ探触子により内部に
欠陥のない被検体中に送出され、前記階段状アレイ探触
子により受信された超音波の信号波形を参照波形として
記憶する参照波形記憶手段と、前記階段状アレイ探触子
により検査対象である被検体中に送出され、前記階段状
アレイ探触子により受信された超音波の信号波形と、前
記参照波形記憶手段に記憶された前記参照波形との差分
演算を行う演算手段と、を具備することを特徴とする超
音波探傷装置。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic flaw detector which transmits an ultrasonic wave into a subject by using a stepped array probe. In the ultrasonic flaw detector which receives the ultrasonic waves returning from the subject using the step-shaped array probe and inspects the defects in the subject, the step-shaped array probe has no defect inside. Reference waveform storage means for storing, as a reference waveform, the signal waveform of the ultrasonic wave transmitted into the subject and received by the staircase array probe, and a test object to be examined by the staircase array probe. And a calculating means for calculating a difference between the signal waveform of the ultrasonic wave transmitted to the staircase array probe and received by the reference waveform storing means and the reference waveform stored in the reference waveform storing means. Ultrasonic flaw detector.

【0018】請求項2記載の発明は、請求項1記載の超
音波探傷装置において、更に、前記演算手段の演算結果
により得られた波形を表示する表示手段を有することを
特徴とする。請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の超音波探傷装置において、更に、前記演算手段の演
算結果により得られた演算結果に基づいて、被検体中に
欠陥があるかどうかを自動的に判断する判断手段を有す
ることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the ultrasonic flaw detector according to the first aspect, further comprising display means for displaying a waveform obtained by a calculation result of the calculation means. According to a third aspect of the present invention, in the ultrasonic flaw detector according to the first or second aspect, it is further possible to automatically determine whether there is a defect in the subject based on a calculation result obtained by a calculation result of the calculation means. It is characterized by having a judging means for judging the situation.

【0019】請求項4記載の発明である超音波探傷方法
は、階段状アレイ探触子を用いて、被検体中に超音波を
送出し前記階段状アレイ探触子を用いて前記被検体から
戻る超音波を受信して前記被検体中の欠陥の検査を行う
超音波探傷方法において、前記階段状アレイ探触子によ
り内部に欠陥のない被検体中に超音波を送出し、その超
音波を前記階段状アレイ探触子により受信し、その信号
波形を参照波形として記憶手段に記憶する行程と、前記
階段状アレイ探触子により検査対象である被検体中に超
音波を送出し、その超音波を前記階段状アレイ探触子に
より受信し、その信号波形と、前記記憶手段に記憶され
た前記参照波形との差分演算を行う行程と、前記差分演
算の結果得られた信号波形から、前記検査対象である被
検体中に欠陥があるかどうかを判定する行程と、を具備
することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic flaw detection method, wherein an ultrasonic wave is transmitted into a subject using a stepped array probe, and the ultrasonic wave is transmitted from the subject using the stepped array probe. In the ultrasonic flaw detection method for receiving a returning ultrasonic wave and inspecting a defect in the object, an ultrasonic wave is transmitted into the object having no defect therein by the step-shaped array probe, and the ultrasonic wave is transmitted. Receiving the signal waveform by the step-shaped array probe and storing the signal waveform in a storage means as a reference waveform; and transmitting ultrasonic waves into the subject to be inspected by the step-shaped array probe, A step of receiving a sound wave by the staircase array probe and performing a difference operation between the signal waveform and the reference waveform stored in the storage unit, and a signal waveform obtained as a result of the difference operation, There is a defect in the test object And determining step how or, characterized in that it comprises a.

【0020】[0020]

【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、本発明に係る超
音波探傷装置の一実施形態のブロック図である。但し、
探触子としては、図5に示したものと同じ階段状の斜角
探傷用電子走査式アレイ探触子を用いており、したがっ
て、その部分についての図示及び説明は、ここでは省略
する。また、図1において、図6と同一の部分について
は同一の符号又は対応する符号を付し、その説明を省略
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of an ultrasonic flaw detector according to the present invention. However,
As the probe, the same stair-shaped electronic scanning array probe for oblique flaw detection as that shown in FIG. 5 is used, and therefore, the illustration and description of that portion are omitted here. Also, in FIG. 1, the same portions as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals or corresponding reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0021】図1では、超音波受信部2の加算器67の
後に、A/Dコンバータ10、参照波形用メモリ11、
差分回路12、波形メモリ13が設けられている点が図
6の構成と異なる。図1に示す超音波探傷装置で実際の
探傷を行う場合には、まず、実際に検査しようとする被
検体と同じ材質で、かつ、内部に欠陥のない標準試験片
を用い、通常の被検体に対する検査と同じ手順で検査を
行って信号波形を取得する。図2は、この標準試験片に
基づいて得られた信号の概略的な波形の一例を示す。図
2は、図7と同じく、横軸に時間、縦軸に信号強度をと
ってある。
In FIG. 1, after the adder 67 of the ultrasonic receiving unit 2, the A / D converter 10, the reference waveform memory 11,
6 in that a difference circuit 12 and a waveform memory 13 are provided. When performing actual flaw detection with the ultrasonic flaw detector shown in FIG. 1, first, a standard test piece made of the same material as the test object to be actually tested and having no defect therein is used. Inspection is performed in the same procedure as the inspection for, and a signal waveform is obtained. FIG. 2 shows an example of a schematic waveform of a signal obtained based on the standard test piece. 2, like FIG. 7, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents signal strength.

【0022】本実施形態では、図5に示した斜角探傷用
電子走査式アレイ探触子を用いているので、図2でも図
7と同じく、超音波を発射してからの時間が短いところ
に多くのノイズが含まれ、時間が経過するとともにノイ
ズ成分は徐々に少なくなっている。但し、図2の場合に
は、標準試験片の内部に欠陥がないので、欠陥による信
号は含まれていない。
In the present embodiment, the electronic scanning array probe for oblique flaw detection shown in FIG. 5 is used. Contains a lot of noise, and the noise component gradually decreases over time. However, in the case of FIG. 2, since there is no defect inside the standard test piece, a signal due to the defect is not included.

【0023】加算器67によって図2に示すような信号
波形が得られると、A/Dコンバータ10は、このアナ
ログ信号をディジタル信号に変換し、これを参照波形と
して、参照波形用メモリ11に記憶する。次に、実際の
被検体に対して超音波探傷を行う。ここでは、この表面
近傍に欠陥がある被検体について探傷を行ったものとす
る。このとき得られた信号波形を図3に示す。図3を図
2と比較すると、ノイズの多い部分に欠陥からの信号と
思われる波形が見えるが、この波形を見ただけでは、欠
陥からの信号かどうかは明らかではない。
When a signal waveform as shown in FIG. 2 is obtained by the adder 67, the A / D converter 10 converts this analog signal into a digital signal and stores it as a reference waveform in the reference waveform memory 11. I do. Next, ultrasonic flaw detection is performed on the actual subject. Here, it is assumed that flaw detection has been performed on a subject having a defect near the surface. FIG. 3 shows the signal waveform obtained at this time. When FIG. 3 is compared with FIG. 2, a waveform which seems to be a signal from a defect can be seen in a portion with much noise, but it is not clear from the waveform alone whether or not the signal is from a defect.

【0024】図3の信号波形は、A/Dコンバータ10
によってディジタル信号に変換されたあと、差分回路1
2に供給され、ここで、参照波形用メモリ11から読み
出された標準試験片についての信号との間で差分をとる
演算が行われる。この演算の結果得られた信号の波形を
図4に示す。前述のように、超音波を発射してからの時
間が短いところに多く発生するノイズの主な原因はくさ
び内部に残った超音波である。このため、この部分のノ
イズの波形は、使用する斜角探傷用電子走査式アレイ探
触子によってほぼ一定である。このことから、図3に示
す信号波形と図2に示す信号波形との差分をとると、く
さび内に残った超音波に起因するノイズは相殺され、図
4に示すように、被検体について取得した波形に含まれ
る欠陥からの信号波形だけを取り出すことができる。そ
の結果、かかる処理を行った後の信号はSN比が向上
し、被検体の内部、特に被検体の表面から比較的浅い部
分に存在する欠陥の検査を的確に行うことが可能とな
る。
The signal waveform shown in FIG.
After being converted into a digital signal by the differential circuit 1
2, where a calculation is performed to obtain a difference between the reference signal and the signal of the standard test piece read from the reference waveform memory 11. FIG. 4 shows the waveform of the signal obtained as a result of this calculation. As described above, the main cause of the noise that frequently occurs in a place where the time since the emission of the ultrasonic wave is short is the ultrasonic wave remaining inside the wedge. For this reason, the waveform of the noise in this portion is almost constant depending on the electronic scanning array probe for oblique flaw detection used. From this, when the difference between the signal waveform shown in FIG. 3 and the signal waveform shown in FIG. 2 is obtained, noise caused by the ultrasonic wave remaining in the wedge is canceled out, and as shown in FIG. Only the signal waveform from the defect included in the obtained waveform can be extracted. As a result, the signal after performing such processing has an improved SN ratio, and it is possible to accurately perform inspection of a defect existing inside the subject, particularly at a portion relatively shallow from the surface of the subject.

【0025】なお、差分回路12は、二つの波形の差分
演算を行うだけであるが、CRTディスプレーのような
適当な表示器(図示せず)を設け、これに図4の演算結
果を実際に表示させると、担当者が目で見て直ちに欠陥
があるかどうかを判断することが可能となる。また、例
えば、差分回路12の演算結果に基づいて、ある一定の
閾値を超える値が得られたときに被検体中に欠陥がある
と判断するアルゴリズムを用意して、自動的に欠陥の有
無を判断させるようにすることもできる。
Although the difference circuit 12 only performs the difference calculation between the two waveforms, an appropriate display (not shown) such as a CRT display is provided, and the calculation result of FIG. When displayed, it becomes possible for the person in charge to visually determine immediately whether there is a defect. Also, for example, based on the operation result of the difference circuit 12, an algorithm is provided for determining that there is a defect in the subject when a value exceeding a certain threshold is obtained, and the presence or absence of the defect is automatically determined. It can be made to make a judgment.

【0026】本発明は上記実施形態に限定されるもので
はなく、その要旨の範囲内で種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、標準試験片を用いて参照波
形を取得したが、かかる標準試験片を用いる代わりに、
実際の被検体の何箇所かにおいて予備的な検査を行い、
得られた信号波形について相互に差分をとってノイズが
相殺されるものの組を選び、その一方の信号の波形を参
照波形として利用することも可能である。この方法によ
れば、標準試験片を用意する手間を省くことができると
いう利点がある。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made within the scope of the invention.
For example, in the above embodiment, the reference waveform was obtained using the standard test piece, but instead of using such a standard test piece,
Perform preliminary tests on some of the actual subjects,
It is also possible to take a difference between the obtained signal waveforms and select a set of those in which noise is canceled out, and use the waveform of one of the signals as a reference waveform. According to this method, there is an advantage that labor for preparing a standard test piece can be omitted.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
全体的に薄い階段状のアレイ探触子を用いたときに問題
となっていた、超音波を発生させてから比較的短時間の
領域におけるSN比を向上させることができ、これによ
り、これまで困難だった被検体の表面から比較的浅い部
分に存在する欠陥の検出を的確に行うことができる超音
波探傷装置及び超音波探傷方法を提供することができ
る。
As described above, according to the present invention,
The S / N ratio can be improved in a relatively short period of time after generating ultrasonic waves, which has been a problem when using a thin step-like array probe as a whole. It is possible to provide an ultrasonic flaw detection apparatus and an ultrasonic flaw detection method capable of accurately detecting a defect present in a relatively shallow portion from the surface of a subject, which has been difficult.

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

【図1】本発明に係る超音波探傷装置の一実施形態のブ
ロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of an ultrasonic flaw detector according to the present invention.

【図2】標準試験片に基づいて得られた信号の概略的な
波形の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a schematic waveform of a signal obtained based on a standard test piece.

【図3】表面近傍に欠陥がある被検体について探傷を行
ったときに得られる信号波形の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a signal waveform obtained when flaw detection is performed on a subject having a defect near the surface.

【図4】表面近傍に欠陥がある被検体について探傷を行
ったときに得られる信号と参照波形用メモリから読み出
された標準試験片についての信号との間で差分をとった
結果得られた信号波形を示す図である。
FIG. 4 shows a result obtained by calculating a difference between a signal obtained when a flaw detection is performed on an object having a defect near the surface and a signal of a standard test piece read from a reference waveform memory. It is a figure showing a signal waveform.

【図5】斜角探傷用電子走査式アレイ探触子の長手方向
の垂直断面図である。
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view in the longitudinal direction of the electronic scanning array probe for oblique flaw detection.

【図6】従来の超音波探傷装置のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of a conventional ultrasonic flaw detector.

【図7】各超音波振動子からの信号を同一の位相に戻す
処理が行われたあと、これらの信号を相互に加算して得
られる信号波形を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a signal waveform obtained by performing a process of returning signals from the respective ultrasonic transducers to the same phase and then adding these signals to each other.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 超音波発生部 2 超音波受信部 10 A/Dコンバータ 11 参照波形用メモリ 12 差分回路 13 波形メモリ 50 くさび 51 超音波振動子 60 パルス発生器 61 位相遅延パルス発生器 62 マルチプレクサ 63 パルサー 64 プリアンプ 65 マルチプレクサ 66 位相遅延回路 67 加算器 68 A/Dコンバータ 69 波形メモリ 70 表示器 200 超音波受信部 REFERENCE SIGNS LIST 1 ultrasonic generator 2 ultrasonic receiver 10 A / D converter 11 reference waveform memory 12 difference circuit 13 waveform memory 50 wedge 51 ultrasonic transducer 60 pulse generator 61 phase delay pulse generator 62 multiplexer 63 pulser 64 preamplifier 65 Multiplexer 66 Phase delay circuit 67 Adder 68 A / D converter 69 Waveform memory 70 Display 200 Ultrasonic receiver

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 階段状アレイ探触子を用いて、被検体中
に超音波を送出し前記階段状アレイ探触子を用いて前記
被検体から戻る超音波を受信して前記被検体中の欠陥の
検査を行う超音波探傷装置において、 前記階段状アレイ探触子により内部に欠陥のない被検体
中に送出され、前記階段状アレイ探触子により受信され
た超音波の信号波形を参照波形として記憶する参照波形
記憶手段と、 前記階段状アレイ探触子により検査対象である被検体中
に送出され、前記階段状アレイ探触子により受信された
超音波の信号波形と、前記参照波形記憶手段に記憶され
た前記参照波形との差分演算を行う演算手段と、 を具備することを特徴とする超音波探傷装置。
An ultrasonic wave is transmitted into a subject using a stepped array probe, and an ultrasonic wave returned from the subject is received using the stepped array probe. In the ultrasonic flaw detector for inspecting a defect, a signal waveform of an ultrasonic wave transmitted into a subject having no defect inside by the stepped array probe and received by the stepped array probe is referred to as a reference waveform. A reference waveform storage unit that stores the signal waveform of an ultrasonic wave transmitted into a subject to be inspected by the stepped array probe and received by the stepped array probe, and the reference waveform storage Calculating means for calculating a difference from the reference waveform stored in the means.
【請求項2】 請求項1記載の超音波探傷装置におい
て、更に、前記演算手段の演算結果により得られた波形
を表示する表示手段を有することを特徴とする超音波探
傷装置。
2. The ultrasonic flaw detector according to claim 1, further comprising display means for displaying a waveform obtained by a calculation result of said calculation means.
【請求項3】 請求項1又は2記載の超音波探傷装置に
おいて、更に、前記演算手段の演算結果により得られた
演算結果に基づいて、被検体中に欠陥があるかどうかを
自動的に判断する判断手段を有することを特徴とする超
音波探傷装置。
3. The ultrasonic flaw detector according to claim 1, further comprising: automatically judging whether there is a defect in the subject based on a calculation result obtained by a calculation result of the calculation means. An ultrasonic flaw detector comprising a determination means for determining whether or not the ultrasonic inspection is performed.
【請求項4】 階段状アレイ探触子を用いて、被検体中
に超音波を送出し前記階段状アレイ探触子を用いて前記
被検体から戻る超音波を受信して前記被検体中の欠陥の
検査を行う超音波探傷方法において、 前記階段状アレイ探触子により内部に欠陥のない被検体
中に超音波を送出し、その超音波を前記階段状アレイ探
触子により受信し、その信号波形を参照波形として記憶
手段に記憶する行程と、 前記階段状アレイ探触子により検査対象である被検体中
に超音波を送出し、その超音波を前記階段状アレイ探触
子により受信し、その信号波形と、前記記憶手段に記憶
された前記参照波形との差分演算を行う行程と、 前記差分演算の結果得られた信号波形から、前記検査対
象である被検体中に欠陥があるかどうかを判定する行程
と、 を具備することを特徴とする超音波探傷方法。
4. A stepped array probe is used to transmit ultrasonic waves into a subject, receive ultrasonic waves returned from the subject using the stepped array probe, and receive ultrasonic waves from the subject. In the ultrasonic flaw detection method for inspecting a defect, an ultrasonic wave is transmitted into a subject having no defect inside by the stepped array probe, and the ultrasonic wave is received by the stepped array probe. A step of storing the signal waveform in the storage means as a reference waveform, transmitting an ultrasonic wave into the subject to be inspected by the stepped array probe, and receiving the ultrasonic wave by the stepped array probe. Performing a difference calculation between the signal waveform and the reference waveform stored in the storage unit; and determining whether there is a defect in the subject to be inspected from the signal waveform obtained as a result of the difference calculation. Determining whether or not Ultrasonic flaw detection method comprising and.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002086484A1 (en) * 2001-04-20 2002-10-31 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Method and apparatus for carrying out non-destructive testing of materials
JP2006189349A (en) * 2005-01-06 2006-07-20 Kawasaki Heavy Ind Ltd Nondestructive defect inspection system

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