JPH11337535A - 超音波探傷器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 携帯型で簡易な構成によって内部スコープ画
像の作成を可能にし、斜角プローブによる斜角探傷で内
部スコープ画像を作成できるようにした超音波探傷器を
提供する。 【解決手段】 斜角プローブ36で被検体38を走査する
と、超音波探傷の作用に基づきＡスコープデータが得ら
れる構成を有する。さらにワイヤ52の移動による移動量
信号を出力するエンコーダ51からなる移動距離計測器を
備える。ワイヤ先端を斜角プローブに連結し、斜角探傷
時に斜角プローブを移動すると、斜角プローブの移動距
離は移動距離計測器で計測され、演算処理部30に伝送さ
れる。かかる構成により斜角プローブを用いて内部スコ
ープ画像が作成され表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波探傷器に関
し、特に、携帯型であって現場で被検体の内部スコープ
画像を作成でき、さらに斜角プローブによる内部スコー
プ画像の作成・表示を行える超音波探傷器に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波探傷器は、例えば被検体の表面に
超音波プローブ（以下「プローブ」という）に配置し、
プローブを一定方向に移動させながら当該プローブから
パルス状の超音波を被検体に対して周期的に送信し、被
検体から戻ってくる超音波エコーを受信して検出し、そ
のエコー波形をディジタルデータで波形メモリに格納す
るように構成される。上記超音波探傷器によれば、波形
メモリに格納されたデータ（Ａスコープデータ）を適時
タイミングで読み出すことにより、表示部の画面に欠陥
エコー等の波形を表示してＡスコープ画像を表示するこ
とが可能である。またＡスコープデータと上記プローブ
の移動距離のデータとを組合せて、表示部の画面に被検
体の内部スコープ画像を作成し表示することが可能とな
る。ここで内部スコープ画像とはＢスコープ画像やＣス
コープ画像等をいい、被検体の内部状態、すなわち被検
体内の存在物の空間的位置関係を示す画像である。

【０００３】Ｂスコープ画像等を作成する従来の超音波
探傷器は主に設置型の装置である。設置型超音波探傷器
は、装置本体の試料テーブルに配置した被検体に対し、
移動機構によって支持されたプローブを移動するように
構成され、移動機構にはプローブの移動量を計測する計
測器が付設されている。Ｂスコープ画像等を作成する際
には、当該計測器で得られた移動量データが用いられ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】超音波探傷器が携帯型
装置である場合には、プローブは検査者が手で持って使
用するハンディタイプであり、検査者は、現場において
測定しようとする被検体の表面にプローブを当てて手動
で移動させ、Ａスコープデータを取り込みＡスコープ画
像を作成するように構成されていた。他方、従来の携帯
型超音波探傷器では、構造的にプローブの移動量を得る
ことができなかったので、Ｂスコープ画像等の作成を行
うことができなかった。従来プローブには垂直プローブ
と斜角プローブがあるが、特に斜角プローブを用いた斜
角探傷で内部スコープ画像の作成を行えることが望まれ
ている。

【０００５】本発明の目的は、上記要望に応えることに
あり、携帯型の超音波探傷器で簡易な構成によって内部
スコープ画像の作成を行うことができ、かつ斜角プロー
ブを用いた斜角探傷で内部スコープ画像を作成できる超
音波探傷器を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】本発明に係る
超音波探傷器は、上記目的を達成するために、次のよう
に構成される。第１の超音波探傷器（請求項１に対応）
は、前提として、超音波プローブを被検体の表面に沿っ
て移動させながら超音波プローブから被検体に対してパ
ルス的超音波を周期的に送信し、被検体から戻ってくる
反射エコーを受信して検出し、得られたＡスコープデー
タと超音波プローブの移動距離データと組合せることに
より内部スコープ画像を作成し表示する構成を有してい
る。さらに例えば巻取式引出し線部材等の可動部を有し
この可動部の移動に起因する移動量信号を出力するエン
コーダを含んでなる移動距離計測器を備えている。移動
距離計測機器では移動量信号から可動部の移動量が計測
される。超音波プローブには斜角プローブを使用し、こ
の斜角プローブに可動部の先端を連結する。探傷時に斜
角プローブを移動すると、斜角プローブの移動距離は移
動距離計測器で計測され、演算処理部に伝送される。か
かる構成により斜角プローブを用いて内部スコープ画像
が作成される。本発明による超音波探傷器では、エンコ
ーダを利用した簡易な移動距離計測器を備え、この移動
距離計測器によって超音波プローブの移動距離データを
得ることを可能にした。他方、超音波プローブとして斜
角探傷を行うのに適した斜角プローブを用いる。それに
より、探傷測定の際に移動距離計測器で斜角プローブの
特定方向の移動距離を求め、斜角探傷に基づく被検体の
内部スコープ画像（Ｃスコープ画像）を作成することが
可能になる。第２の超音波探傷器（請求項２に対応）
は、上記第１の構成において、携帯型で構成され、現場
で内部スコープ画像が作成・表示されるように構成され
る。簡易構成の移動距離計測器は携帯型装置に適用する
ときに最大限の効果が発揮される。かかる携帯型の超音
波探傷器であっても斜角プローブを利用してＣスコープ
画像の表示が可能になる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を添付図面に基づいて説明する。

【０００８】図１は本発明に係る超音波探傷器の正面外
観図を示し、図２は表示部と操作面を備えた超音波探傷
器の正面図を示す。本実施形態の超音波探傷器は本来的
に携帯型装置であるが、図１では設置状態での使用を示
している。これらの図において、超音波探傷器１０は、
超音波を利用した検査を行う装置本体１１と、装置本体
１１を取付けて据え置くための支持筐体１２とから構成
されている。

【０００９】支持筐体１２は例えば金属板を用いて箱状
に形成され、装置本体１１を支持するのに必要な強度を
備えている。支持筐体１２は、手前部分に装置本体１１
を取り付けるための開口部を有している。また支持筐体
１２の両側壁の間には、開口部に近い箇所で回転自在な
取手１３が設けられている。この取手１３は、設置型で
使用するときに支柱としての働きを有している。

【００１０】装置本体１１の正面部には液晶で作られた
表示部２１が設けられている。表示部２１の液晶として
例えばＴＦＴを利用し、好ましくは横長に形成され、カ
ラー大画面として作られる。表示部２１には測定で得ら
れたエコー波形等が表示される。表示部２１の周囲に
は、測定の際に用いられる各種の複数の操作キー２２、
電源スイッチ２３、ブザー２４、ＬＥＤ２５、入力端子
２６、出力端子２７などが設けられている。装置本体１
１の上部には携帯用バンドを取り付けるための掛止部２
８が両側の２箇所に設けられている。

【００１１】上記装置本体１１の内部にはメイン基板が
内蔵され、このメイン基板上には、超音波測定を実行す
る目的で各種の制御処理および信号処理等を行う電気回
路部が設けられている。図３は当該電気回路部３０のシ
ステム構成を示す。この電気回路部３０は、超音波の送
信・受信の制御、測定データの演算・処理、表示部２１
の表示内容の制御等を実行するＭＰＵ３１を含んでい
る。このＭＰＵ３１と入力部および出力部との間には入
出力制御回路３２が介設される。入出力制御回路３２
は、ＭＰＵ３１の指令を受けて入力部または出力部を制
御する。入力部としてはキースイッチ３３が含まれる。
このキースイッチ３３は前述の各種の操作キー２２に対
応し、実際には複数のキースイッチが備えられる。また
出力部としては、例えばパルサ３４、レシーバ３５、さ
らに前述のＬＥＤ２５やブザー２４等が含まれる。

【００１２】入出力制御回路３２から出力された超音波
出射信号はパルサ３４に供給され、パルサ３４は超音波
プローブ（プローブ）３６に対してパルス信号を出力す
る。本実施形態でプローブ３６は斜角探傷用のプローブ
である。プローブ３６は圧電素子を含み、圧電変換作用
でパルス信号を超音波３７に変換する。当該超音波３７
は被検体３８の内部に送信される。被検体３８の内部に
欠陥があると、そこで超音波の反射波すなわち欠陥エコ
ーが発生し、プローブ３６に戻り、受信される。欠陥エ
コーはプローブ３６で電気的エコー信号に変換される。
このエコー信号はレシーバ３５に供給される。レシーバ
３５では、入出力制御回路３２からの制御信号を受けて
ゲイン等が設定される。レシーバ３５で取り込まれたエ
コー信号（波形信号）はＡ／Ｄ変換器３９でアナログ信
号からディジタル信号に変換され、波形メモリ４０に記
憶される。

【００１３】操作キーの操作に対応して複数のキースイ
ッチ３３を通して入力される各種の操作信号は入出力制
御回路３２に入力される。各種のキースイッチ３３のオ
ン・オフ動作によって測定に関する各種の指令が入出力
制御回路３２を経由してＭＰＵ３１に入力される。複数
のキースイッチ３３による指示内容としては、例えばゲ
インの設定、パルスやゲートの位置、ゲート幅、波形の
拡大等がある。また入出力制御回路３２は、ＬＥＤ２５
やブザー２４を駆動し、測定操作者（検査者）に必要な
メッセージを提供する。

【００１４】測定データの演算・処理等を行うＭＰＵ３
１に対して、前述の波形メモリ４０と、さらにタイミン
グ回路４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、表示部コントロ
ーラ４４とがバス４５を経由して接続されている。タイ
ミング回路４１は、パルサ３４の出力動作とＡ／Ｄ変換
器３９の変換動作と波形メモリ４０の記憶動作のタイミ
ングを調整する。ＲＯＭ４２の中には、ＭＰＵ３１にお
いて各種機能部を形成するためのプログラムが格納され
ている。本実施形態では、ＲＯＭ４２に、演算部（欠陥
の深さの演算等）を形成するプログラム４２ａ、波形表
示部プログラム４２ｂ、Ａスコープ画像作成プログラム
４２ｃ、Ｂスコープ画像作成プログラム４２ｄ等が格納
されている。ＭＰＵ３１は、ＲＯＭ４２に格納されたプ
ログラムを読み出して必要な機能部を実現する。ＭＰＵ
３１は、例えば、プログラム４２ｂを実行して表示部２
１に波形表示部を形成し、プログラム４２ａ，４２ｃを
実行して波形メモリ４０に記憶された測定波形データを
処理して画像信号および制御信号等を作成し、ＲＡＭ４
３にデータを一時保存しながら表示部コントローラ４４
に送る。表示部コントローラ４４は画像信号等、すなわ
ち画像表示のための信号に基づいて表示部２１の画像内
容を制御する。こうして表示部２１にＡスコープ画像が
表示される。またプログラム４２ｄを実行することによ
り、同様に表示部２１にＢスコープ画像が表示される。
本実施形態の場合、プローブ３６は上述のように斜角探
傷用プローブであるので、プローブ３６の移動距離情報
を利用して描かれるＢスコープ画像は、深さ方向に形成
された欠陥に関して上端と下端が強調されて描かれた被
検体の内部スコープ画像となる。この内部スコープ画像
はＣスコープ画像である。

【００１５】本実施形態による超音波探傷器では、上記
内部スコープ画像を作成できるようにするためのプロー
ブ移動距離計測器を備えている。このプローブ移動距離
計測器は、図１に示すように、超音波探傷器１０に付設
されたエンコーダ５１で構成される。エンコーダ５１は
例えば巻取式構造のワイヤ（引出し線部材）５２を備え
る。ワイヤ５２は通常において巻取状態にあり、ワイヤ
５２を外へ引き出すと、その引出し量に対応してエンコ
ーダ５１はパルスを出力する。従って、エンコーダ５１
から出力されるパルス数をカウンタで計数することによ
り、ワイヤ５２の引出し量を計測することができる。

【００１６】エンコーダ５１の出力線５３は、支持筐体
１２の内部に設けられたサブ基板５４（図３に示す）の
接続端子に接続される。サブ基板５４は支持筐体１２の
側壁部の近傍に設けられており、当該側壁部に形成され
た蓋部５５を開くことによりサブ基板５４の接続端子と
の接続が可能となる。図３に示す通り、サブ基板５４は
入出力制御回路３２を経由してＭＰＵ３１に接続され
る。ＭＰＵ３１は計数機能（カウンタ）を備え、エンコ
ーダ５１から提供されるパルスの数をカウントしてワイ
ヤ５２の引出し量情報を得る。

【００１７】一方、ワイヤ５２の先端は、図１および図
３に示されるように、プローブ３６に連結されている。
プローブ３６はケーブル５６を介して装置本体１１の正
面部の入力端子２６に接続され、被検体に対して探傷の
ためのスキャン動作（走査動作）が可能な状態にある。

【００１８】上記の構成において、図４に示すごとく測
定操作者がプローブ３６を把持して被検体３８に対して
矢印で示される特定方向にライン状スキャン動作を行う
と、超音波の反射エコーにより被検体３８の内部の情報
を得られ、併せて、プローブ３６の動作に連動しその動
作量に対応してワイヤ５２が引き出されるため、前述の
ごとくプローブ３６の移動量に対応してエンコーダ５１
がパルスを出力し、ＭＰＵ３１の側ではプローブ３６の
走査方向における移動距離を計測することができる。

【００１９】以上の構成によれば、超音波探傷器１０
は、プローブ３６で得られる被検体３８からのエコー信
号に基づいて図５に示すようなＡスコープ画像を作成す
るためのデータ（Ａスコープデータ）を得ることができ
る。図５で、横軸は時間軸であり、Ｔは送信波の波形、
Ｆは傷からのエコーの波形、Ｂは底面エコーの波形を示
している。さらに超音波探傷器１０では、巻取式構造を
備えたエンコーダ５１の作用によりプローブ３６の走査
方向の移動距離データを求めることができる。従ってＡ
スコープデータと移動距離データを組合せることによ
り、欠陥の上端と下端が強調された内部スコープ画像が
作成され表示される。

【００２０】ここで図７と図８を参照して斜角探傷法
（斜角端部エコー法）について説明を加える。図７は検
査時における被検体でのプローブの動かし方を示す図、
図８は検査時における超音波状態を示す縦断面図であ
る。被検体３８の内部には探傷面（表面）３８ａから異
なる深さで生じたボイド等の欠陥７１ａ，７１ｂ，７１
ｃが存在していると仮定する。欠陥７１ａ，７１ｂ，７
１ｃの形状はほぼ球状であるとする。欠陥７１ａ，７１
ｂ，７１ｃは、被検体３８における深さ方向および奥行
き方向に関し、その位置が異なるものとする。図７に示
した例では、プローブ３６は、被検体３８の探傷面３８
ａ上において接触状態で、位置から位置および位置
へ移動させて超音波を送信しその超音波エコーを受信
している。位置から位置，へのプローブ３６の移
動に伴う超音波状態を断面図で示すと、図８のごとくな
る。図８では、位置でのプローブ３６が送信した超音
波３７が欠陥７１ａで反射され、位置でのプローブ３
６が送信した超音波３７が欠陥７１ｂで反射され、位置
でのプローブ３６が送信した超音波３７が欠陥７１ｃ
で反射された状態が示されている。

【００２１】上記の斜角探傷法によって、例えば図６に
示すように各欠陥７１ａ，７１ｂ，７１ｃを含む内部ス
コープ画像が作成され表示される。以上のごとく、携帯
用の超音波探傷器１０で、斜角探傷用のプローブ３６
と、巻取式構造を備えたエンコーダ５１とを利用するこ
とにより、簡易に内部スコープ画像を作成・表示でき、
これにより被検体の内部状態の確認、傷の長さや減肉の
測定等を有効に行うことができる。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、携帯用超音波探傷器等において、斜角プローブ
と、エンコーダを利用して構成されたプローブの移動距
離計測器とを用いることにより、簡易な構成で内部スコ
ープ画像を表示でき、内部状態の確認、傷の長さ等を有
効に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波探傷器の実施形態を示す正
面外観図である。

【図２】超音波探傷器の装置本体の正面図である。

【図３】超音波探傷器のシステム構成を示すブロック図
である。

【図４】超音波プローブで被検体をスキャンする状態を
示す斜視図である。

【図５】Ａスコープ画像の一例を示す図である。

【図６】斜角探傷による内部スコープ画像の一例を示す
図である。

【図７】斜角探傷の検査時において被検体での斜角プロ
ーブの動かし方を示す斜視図である。

【図８】斜角探傷の検査時における超音波状態を示す縦
断面図である。

【符号の説明】 １０ 超音波探傷器 １１ 装置本体 １２ 支持筐体 ２１ 表示部 ３６ 超音波プローブ ５１ エンコーダ ５２ ワイヤ ５３ 出力線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三輪 茂 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機エ ンジニアリング株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波プローブを被検体の表面に沿って
   移動させながら前記超音波プローブから前記被検体に対
   してパルス的超音波を周期的に送信し、前記被検体から
   戻ってくる反射エコーを受信して検出し、得られたＡス
   コープデータと前記超音波プローブの移動距離データと
   組合せて内部スコープ画像を作成して前記被検体の内部
   にある傷を検査する超音波探傷器において、 可動部の移動による移動量信号を出力するエンコーダを
   含み、前記移動量信号から移動量を計測する移動距離計
   測器を備え、 前記超音波プローブは斜角プローブであり、前記可動部
   の先端を前記斜角プローブに連結し、前記斜角プローブ
   の前記移動距離を前記移動距離計測器で計測して演算処
   理部に伝送し、 前記斜角プローブを用いて前記内部スコープ画像を作成
   したことを特徴とする超音波探傷器。
2. 【請求項２】 携帯型であり、現場で前記内部スコープ
   画像が作成され表示されることを特徴とする請求項１記
   載の超音波探傷器。