JPH1151915A

JPH1151915A - アレイ型斜角探触子

Info

Publication number: JPH1151915A
Application number: JP9213350A
Authority: JP
Inventors: Akira Hagiwara; 明萩原; Tetsuya Amano; 哲也天野
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-08-07
Filing date: 1997-08-07
Publication date: 1999-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】アレイ探触子の配線や製作が容易で、しかも
被検体中の欠陥の傾きに影響されずに、欠陥を見落とし
なく検出できるようにする。【解決手段】凸面の曲率をもつ複数の振動子１を縦お
よび横方向に配列した振動子群と、振動子１の送信の遅
延時間を独立に設定する縦列方向遅延時間制御装置６お
よび横列方向遅延時間制御装置７とを有する構成とす
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、欠陥の傾きに影響
されずに欠陥を検出可能なアレイ型斜角探触子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】橋梁や造船など各種鋼構造物の溶接部の
欠陥を検査する手段として超音波を使用した斜角探傷法
が広く用いられており、特に、欠陥を見落としなく探傷
時間を短縮して検査するための手段として、アレイ探触
子が用いられている。このようなアレイ探触子の一例と
して、特開昭６１−２５３４５８号公報に開示されたも
のがある。このアレイ探触子は、図５に示すように、く
さび型の超音波伝播媒質（以下、くさびと称する）２の
斜面に複数の方形板の振動子１を縦方向に一列に配列し
たものであり、各振動子１の遅延時間を遅延時間制御装
置６によって設定することによって、被検体（被溶接
材）１１の板厚方向（１３ａ、１３ｂ）に超音波を偏向
させることができる。図中、４は送信する超音波の不要
ノイズを低減するためのダンパー材、８は超音波送信
器、１１は被溶接材、１２は溶接部である。

【０００３】また、図６に示すように、振動子１を溶接
線方向（横方向）に配列して、各振動子１の送受信の遅
延時間を制御することによって、溶接線方向（１４ａ、
１４ｂ）に超音波を偏向させることができる。

【０００４】一方、特開昭６１−４０５６１号公報に開
示されたアレイ探触子は、図７に示すように、複数の振
動子１をマトリックス状に配列したもので、この中から
超音波ビームを発生させる振動子群を振動子の行および
列方向に順次選択し、それらの振動子の各々の遅延時間
を遅延時間制御装置６によって設定することによって、
超音波を板厚方向（１３ａ、１３ｂ）および溶接線方向
（１４ａ、１４ｂ）に偏向させることができる。このよ
うに構成したアレイ探触子を用いて、超音波を板厚方向
もしくは溶接線方向に偏向して送受信を行い、欠陥の位
置や大きさを測定していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】溶接部に存在する可能
性のある欠陥を検査する場合、板厚方向および溶接線方
向の欠陥の向きが未知であるため、適正に欠陥を検出す
るためには超音波の送受信方向が欠陥に対して垂直方向
になるように超音波の偏向方向を選択する必要がある。
図５のように振動子を溶接線と直角方向に一列に配列し
たアレイ探触子では、板厚方向の欠陥の向きに対しては
遅延時間を制御することによって探傷屈折角を変化さ
せ、最適な探傷方向を設定することができるが、溶接線
方向の欠陥の傾きに対しては対応することができない。
同様に、図６のように振動子を溶接線方向に一列に配列
したアレイ探触子では、溶接線方向の欠陥の傾きに対し
ては有効であるが、板厚方向の欠陥の傾きには対応する
ことができない。すなわち、従来のアレイ探触子におい
ては、欠陥の傾きに対して一方向のみに有効であるにす
ぎず、欠陥が板厚方向と溶接線方向（表面方向）に傾き
がある場合には欠陥を見落とすことがあるという問題が
あった。

【０００６】また、図７のように複数個の方形状の振動
子をマトリックス状に配置し、各振動子の遅延時間を任
意に設定することによって超音波の偏向を行う探触子で
は、上記のような問題はないが、超音波の送受信に必要
な振動子数がマトリックスの数だけ多数必要になり、さ
らにそれぞれの振動子の配線も多数必要となるため実用
的な製作が難しいという問題があった。

【０００７】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、アレイ探触子の配線や製作が容
易で、しかも被検体中の欠陥の傾きに影響されずに、欠
陥を見落としなく検出できるようにすることを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るアレイ型斜
角探触子は、凸面の曲率をもつ複数の振動子を縦および
横方向に配列した振動子群と、任意の位置の振動子の送
受信の遅延時間を独立に設定する遅延時間制御装置とを
有することを特徴とするものである。また、遅延時間制
御装置は、縦方向に配列した振動子の送受信の遅延時間
を制御する縦列方向遅延時間制御装置と、横方向に配列
した振動子の送受信の遅延時間を制御する横列方向遅延
時間制御装置とからなる。

【０００９】振動子は凸面状の曲率をもっているため、
縦方向に配列した１組の振動子群から送信される超音波
は円筒面状の音場を形成する。ここで、並列に複数組配
列された振動子群の遅延時間を制御すると、円筒面状の
音場が合成されて縦方向の配列方向と直角方向（横方
向）に超音波を偏向させることができる。さらに、凸面
状の曲率をもつ振動子から発せられる超音波は、曲率を
設けない平板の振動子に比較して大きな広がりでもって
進行するため、その振動子群の遅延時間時間を制御する
ことにより合成された円筒面状の超音波も広範囲にわた
って偏向させることができる。また、縦方向に配列した
振動子群の各振動子の遅延時間を制御すると、縦方向に
超音波を偏向させることができる。すなわち、縦方向に
配列した各振動子の遅延時間を制御することによって縦
方向に超音波を偏向させることができ、また、横方向に
配列した各振動子の遅延時間を制御することによって横
方向に超音波を偏向させることができる。さらに、縦方
向と横方向に配列した各振動子の遅延時間を制御するこ
とによって、任意の方向に超音波を偏向させることがで
きる。以上のように凸面状の曲率をもった振動子を複数
個縦および横方向に配列して超音波を偏向させることに
よって、前記課題を解決することができる。また、この
ように構成したアレイ探触子は、方形の振動子をマトリ
ックス状に配列した従来のアレイ探触子に比較して、振
動子の数が少なくてすむため配線や製作が容易になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明のアレイ型斜角探触
子の構成図である。図１において、１は凸面状の曲率を
もつ振動子であり、くさび２の斜面に縦方向に設けた複
数の凹面状の溝３に振動子１を配列する。図中、４はダ
ンパー材、１１は被検体、１２は溶接部である。

【００１１】次に、上記のように構成した本発明のアレ
イ型斜角探触子の作用を説明する。図２は溶接線に直角
方向すなわち縦方向に配列した振動子１の作用を示す図
である。図２において、縦列方向の遅延時間制御装置６
と横列方向の遅延時間制御装置７によって振動子１の送
信パルスの遅延時間を直線的に制御すると、各振動子１
から送信される超音波５が合成されて超音波５を板厚方
向に偏向させることができる。

【００１２】また、図３は溶接線方向すなわち横方向に
配列した振動子１の作用を示す図である。図３におい
て、縦列方向の遅延時間制御装置６と横列方向の遅延時
間制御装置７によって振動子１の送信パルスの遅延時間
を直線的に制御すると、各振動子１から送信される超音
波５が合成されて超音波５を溶接線方向に偏向させるこ
とができる。ここで、振動子１の形状が凸面状であるた
めに円筒面状の音場が形成されることが重要であり、か
つ、円筒面状の音場を形成することによって、超音波の
広がりが、従来のように平面形状の振動子からの超音波
に比べて広範囲に及ぶことに大きな特長がある。

【００１３】このように、凸面形状の振動子１を縦およ
び横方向に配列し、各振動子１の送受信の遅延時間を縦
列方向遅延時間制御装置６と横列方向遅延時間制御装置
７によって制御することにより、超音波を板厚方向およ
び溶接線方向に自在にかつ広範囲に偏向させることがで
きるので、いかなる方向に傾いている欠陥でも確実に検
出することができる。

【００１４】

【実施例】図１に示すアレイ探触子の構成部材として、
振動子１には可塑性のある高分子振動子を用い、くさび
２には超音波の減衰が少ないポリスチレンを用いた。高
分子振動子は幅２．５ｍｍ、長さ１０ｍｍの寸法のもの
で、縦列方向に１２個の振動子を配列し、横列方向には
同一配列にした３組の振動子群を配列した。

【００１５】図４はこのアレイ探触子の制御装置の構成
を示す図である。図４において、複数の超音波発信器
（超音波パルサー）８から送信される送信パルスは、横
列方向遅延時間制御装置７と縦列方向遅延時間制御装置
６によって遅延時間が制御される。駆動された振動子群
から送信される超音波は欠陥によって反射され、振動子
群で受信した反射波は縦列方向遅延時間制御装置６と横
列方向遅延時間制御装置７を通って合成される。受信波
は、受信器９を経て表示器１０によってＡスコープ表示
できるようにした。

【００１６】３組の横列方向遅延時間制御装置７の遅延
時間を一定にして、縦列方向遅延時間制御装置６の遅延
時間を直線的に変化させると、板厚方向に超音波を偏向
させることができ、また、縦列方向遅延時間制御装置６
の遅延時間を一定にして、横列方向遅延時間制御装置７
の遅延時間を直線的に変化させると、溶接線方向に超音
波を偏向させることができる。さらに、縦列方向遅延時
間制御装置６の遅延時間を直線的に変化させた状態で、
横列方向遅延時間制御装置７の遅延時間も直線的に変化
させると、板厚方向および溶接線方向に対し任意の方向
に超音波を偏向させることができる。

【００１７】なお、図１において、横列方向は３組以上
の複数組の振動子を配列してもよく、また、縦列と横列
の組み合わせは逆にしてもよい。また、３０ｍｍ×３０
ｍｍの振動子寸法を得る場合、２．５ｍｍ方形マトリッ
クス状の振動子を用いて構成すると、縦列方向および横
列方向の分割数は１２となり、合計１２×１２＝１４４
個の振動子とその配線が必要になるが、本発明の実施例
では１２個×３組＝３６個の振動数と少数でよく、マト
リックス状のアレイ探触子に比べて配線数を削減するこ
とができる。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、凸面の
曲率をもつ振動子を複数縦および横方向に配列し、各振
動子の遅延時間を独立に制御して、被検体の板厚方向お
よび表面方向に超音波を偏向させることができるように
したので、いかなる方向に傾いている欠陥でも確実に検
出することができる。また、振動子数および配線数を減
らすことができるため、アレイ探触子の製作が容易なも
のとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアレイ型斜角探触子の構成図である。

【図２】本発明の作用を示す説明図である。

【図３】本発明の作用を示す説明図である。

【図４】本発明のアレイ型斜角探触子の制御装置の構成
図である。

【図５】従来のアレイ探触子の構成図である。

【図６】従来のアレイ探触子の他の構成図である。

【図７】従来の別のアレイ探触子の構成図である。

【符号の説明】

１振動子２くさび３溝４ダンパー材５超音波６縦列方向遅延時間制御装置７横列方向遅延時間制御装置８超音波送信器９超音波受信器１０表示器１１被検体１２溶接部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】凸面の曲率をもつ複数の振動子を縦およ
び横方向に配列した振動子群と、任意の位置の前記振動子の送受信の遅延時間を独立に設
定する遅延時間制御装置とを有するアレイ型斜角探触
子。
【請求項２】前記遅延時間制御装置は、縦方向に配列
した前記振動子の送受信の遅延時間を制御する縦列方向
遅延時間制御装置と、横方向に配列した前記振動子の送
受信の遅延時間を制御する横列方向遅延時間制御装置と
からなることを特徴とする請求項１記載のアレイ型斜角
探触子。