JPS58151554A - 高繰返し周期による鉄道レ−ル底部横裂欠陥探傷方法 - Google Patents
高繰返し周期による鉄道レ−ル底部横裂欠陥探傷方法Info
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- JPS58151554A JPS58151554A JP57034978A JP3497882A JPS58151554A JP S58151554 A JPS58151554 A JP S58151554A JP 57034978 A JP57034978 A JP 57034978A JP 3497882 A JP3497882 A JP 3497882A JP S58151554 A JPS58151554 A JP S58151554A
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- ultrasonic
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- rail
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
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-
- G—PHYSICS
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- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/07—Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
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- G01N2291/26—Scanned objects
- G01N2291/262—Linear objects
- G01N2291/2623—Rails; Railroads
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は超音波斜角探傷時に於いて、高繰返し周期で
鉄道レールの底部横裂欠陥を探傷する方法に関するもの
である。
鉄道レールの底部横裂欠陥を探傷する方法に関するもの
である。
超音波斜角探傷方法で鉄道レール底部横裂欠陥を探傷す
る場合、次のように行なわれる。すなわち超音波探傷器
本体から超音波エネルギーが接続線を介して探触子に伝
えられ、その中の超音波トランスデユーサ−によシミ気
振動から機械振動に変換され、接触媒質を経てレール踏
面よりレール内に入射角０で超音波パルスが入射される
。上記超音波パルスは横波音速Ｖ（約３２３０メ一トル
／秒）で伝播し、レール底面に到達する。
る場合、次のように行なわれる。すなわち超音波探傷器
本体から超音波エネルギーが接続線を介して探触子に伝
えられ、その中の超音波トランスデユーサ−によシミ気
振動から機械振動に変換され、接触媒質を経てレール踏
面よりレール内に入射角０で超音波パルスが入射される
。上記超音波パルスは横波音速Ｖ（約３２３０メ一トル
／秒）で伝播し、レール底面に到達する。
第１図に示すようにレール底面１への超音波ａの到達点
に、底部横裂欠陥や切断面のような反射源２がない場合
には、レール底面１において超音波パルスａは鏡面反射
波すになり、超音波トランスデユーサ−にはほとんど反
射波が戻らない。しかし上記到達点に底部横裂欠陥２が
存在する場合には、ｊｌに１図に示すように底部横裂欠
陥２は底面１に対してはソ直角に立っているので、超音
波パルスは底面１と横裂欠陥２で反射して入射方向とハ
ソ反平行な反射波Ｃとなる。そして超音波ビームＣはあ
る程度の拡がシを有しているので、その一部が超音波ト
ランスデューサーに戻り、さらに電気振動に変換され接
続線を経て超音波探傷器本体に伝達される。
に、底部横裂欠陥や切断面のような反射源２がない場合
には、レール底面１において超音波パルスａは鏡面反射
波すになり、超音波トランスデユーサ−にはほとんど反
射波が戻らない。しかし上記到達点に底部横裂欠陥２が
存在する場合には、ｊｌに１図に示すように底部横裂欠
陥２は底面１に対してはソ直角に立っているので、超音
波パルスは底面１と横裂欠陥２で反射して入射方向とハ
ソ反平行な反射波Ｃとなる。そして超音波ビームＣはあ
る程度の拡がシを有しているので、その一部が超音波ト
ランスデューサーに戻り、さらに電気振動に変換され接
続線を経て超音波探傷器本体に伝達される。
このパルスはブラウン管に表示されたシ、電子回路で識
別されて、上記欠陥の有無が判定される。
別されて、上記欠陥の有無が判定される。
以上が超音波斜角探傷レール底部横裂欠陥探傷方法の原
理である。
理である。
鉄道レール規格６０Ｔにしたがって入射角度θ（＝３７
度）で超音波をレールに入射させて探傷を行う場合、入
射させる超音波送信パルスの間隔は、レール内伝播時間
と探傷器内予備特開をふくめて、どうしても２００．ａ
ｉａｅｃの時間が必要である。これを繰返し周波数に直
せば５１Ｈｆ。
度）で超音波をレールに入射させて探傷を行う場合、入
射させる超音波送信パルスの間隔は、レール内伝播時間
と探傷器内予備特開をふくめて、どうしても２００．ａ
ｉａｅｃの時間が必要である。これを繰返し周波数に直
せば５１Ｈｆ。
であり、これ以上繰返し周波数を高くすることができな
かった。このため探触子がレール踏面を高速で移動する
場合、探傷間隔が広くなシ精度が悪くなる欠点があった
。また探傷間隔を一定にすれは探触子の移動速度をより
速くすることができない欠点があった。
かった。このため探触子がレール踏面を高速で移動する
場合、探傷間隔が広くなシ精度が悪くなる欠点があった
。また探傷間隔を一定にすれは探触子の移動速度をより
速くすることができない欠点があった。
本発明はこの欠点を除くためＫなされたもので、超音波
パルスの送信後、その超音波パルスの反射パルスが超音
波トランスデユーサ−に戻る前に、次々と超音波パルス
を送信してパルスの繰返し時間を短くし、上記問題を解
決するものである。
パルスの送信後、その超音波パルスの反射パルスが超音
波トランスデユーサ−に戻る前に、次々と超音波パルス
を送信してパルスの繰返し時間を短くし、上記問題を解
決するものである。
図面を参照しながら、本発明を一層詳細に説明する。
第２図は、従来の鉄道レール底部横裂欠陥探傷を示す模
式的側面図である。（第２図はレールの長さ方向に拡大
され、上下方向に縮小されている。）鉄道レールの踏面
３（上面）の上に超音波斜角探触子４が置かれている。
式的側面図である。（第２図はレールの長さ方向に拡大
され、上下方向に縮小されている。）鉄道レールの踏面
３（上面）の上に超音波斜角探触子４が置かれている。
この超音波斜角探触子４は、矢印の方向に速度Ｖ（例え
ば３０〜５０１１ａ／ｈ）で移動しながら、超音波探傷
器本体（図示せず）からの超音波送信エネルギーを斜角
探触子４の中の超音波トランスデユーサ−（図示せず）
で超音波に変換する。この超音波送信パルスは、ビーム
ａとなり鉄道レールの中を進行する。
ば３０〜５０１１ａ／ｈ）で移動しながら、超音波探傷
器本体（図示せず）からの超音波送信エネルギーを斜角
探触子４の中の超音波トランスデユーサ−（図示せず）
で超音波に変換する。この超音波送信パルスは、ビーム
ａとなり鉄道レールの中を進行する。
超音波送信パルスは一定時間間隔Ｔをもって超音波トラ
ンスデユーサ−から発射され、しかも超音波トランスデ
ユーサ−は速度Ｖで移動する。したがって、速度Ｖと時
間間隔Ｔの積である距離Ｌ１を周期として、超音波パル
スａがレール中に発射され、レールの底部−２で横断欠
陥はり、（＝Ｖ−Ｔ）の間隔で探傷される。
ンスデユーサ−から発射され、しかも超音波トランスデ
ユーサ−は速度Ｖで移動する。したがって、速度Ｖと時
間間隔Ｔの積である距離Ｌ１を周期として、超音波パル
スａがレール中に発射され、レールの底部−２で横断欠
陥はり、（＝Ｖ−Ｔ）の間隔で探傷される。
超音波パルスａの到達点に底部横裂欠陥や切断面のよう
な反射源２が無い場合、超音波は底面２で鏡面反射をし
て、経路ｂＫ沿って進行し、斜角探触子４には戻らない
。しかし到達点に上記反射源２が存在する場合には、反
射超音波が超音波トランスデユーサ−に戻る。超音波ト
ランスデユーサ−は速度Ｖで移動しているので、この反
射超音波の経路は第２図の経路Ｃである。
な反射源２が無い場合、超音波は底面２で鏡面反射をし
て、経路ｂＫ沿って進行し、斜角探触子４には戻らない
。しかし到達点に上記反射源２が存在する場合には、反
射超音波が超音波トランスデユーサ−に戻る。超音波ト
ランスデユーサ−は速度Ｖで移動しているので、この反
射超音波の経路は第２図の経路Ｃである。
第２図はレールの長さ方向に拡大されているが、実際に
はａとＣとはほぼ平行である。パルスの往復時間Ｔｇと
するとき、送信パルスの繰返し時間Ｔ ｆｔＴＲよシ大
きくすれば、送信パルスａとエコーパルスＣとを確実に
対応させることができる。
はａとＣとはほぼ平行である。パルスの往復時間Ｔｇと
するとき、送信パルスの繰返し時間Ｔ ｆｔＴＲよシ大
きくすれば、送信パルスａとエコーパルスＣとを確実に
対応させることができる。
第３図は、第２図の超音波探傷の際に、ブラウン管上に
現われるパルス波形の例である。この場合Ｔｍ ＜ Ｔ
であるので、エコーパルスＣは直前の送信超音波パルス
＆に一意的に対応がつけられる。
現われるパルス波形の例である。この場合Ｔｍ ＜ Ｔ
であるので、エコーパルスＣは直前の送信超音波パルス
＆に一意的に対応がつけられる。
第４図は本発明の一実施例による鉄道レール底部横裂欠
陥探傷方法を示す模式的側面図である。図を簡単にする
ために探触子４を省略し、レール中を進行する超音波の
経路のみが図示されている。
陥探傷方法を示す模式的側面図である。図を簡単にする
ために探触子４を省略し、レール中を進行する超音波の
経路のみが図示されている。
第４図においても斜角探触子はレール上を速度Ｖで移動
しながら、超音波をレール中に、第２図の場合と同じ角
度で発射する。
しながら、超音波をレール中に、第２図の場合と同じ角
度で発射する。
レール底面ＩＫ反射源２が存在しないときは、第２図の
場合と同じく超音波は底面１（おいて鏡面反射をして超
音波トランスデユーサ−に戻らない。しか、し底面に反
射源２が存在する場合には、超音波は経路ＣＫ沿って超
音波トランスデユーサ−へ戻る。
場合と同じく超音波は底面１（おいて鏡面反射をして超
音波トランスデユーサ−に戻らない。しか、し底面に反
射源２が存在する場合には、超音波は経路ＣＫ沿って超
音波トランスデユーサ−へ戻る。
以上については従来の探触法と同一であるが、この実施
例においては第４図に示すように送信パルス（例えばａ
、）の発射後、それに対応する反射超音波パルスＣ１が
超音波トランスデューナーに戻る以前に１次の送信パル
スａ、を発射する。
例においては第４図に示すように送信パルス（例えばａ
、）の発射後、それに対応する反射超音波パルスＣ１が
超音波トランスデューナーに戻る以前に１次の送信パル
スａ、を発射する。
つまシ超音波パルスがレールを往復する時間ＴＩより短
い時間間隔Ｔ（＜Ｔｉｃ）で、送信パルスが発射される
。この場合、送信パルスと反射パルスの経路はレールの
中で交差しておシ、反射超音波パルスはその直前の送信
パルスに対応するのではなく、さらＫその前の送信超音
波パルスに対応する。この様子が第４図に示されている
。
い時間間隔Ｔ（＜Ｔｉｃ）で、送信パルスが発射される
。この場合、送信パルスと反射パルスの経路はレールの
中で交差しておシ、反射超音波パルスはその直前の送信
パルスに対応するのではなく、さらＫその前の送信超音
波パルスに対応する。この様子が第４図に示されている
。
第５図は、第４図の超音波探傷の場合にプラウ／管上に
現われるパルス波形の例である。ブラウン管面上での反
射超音波のパルスは、それの直前の送信超音波パルスに
対応するのではなく、その前の送信超音波パルスに対応
している。レール中の超音波の音速ｖル−ルの高さＨ，
レールへの超音波の入射角度θ、斜角探触子の移動速度
Ｖから超音波パルスが往復する時間ＴＩが計算できるの
で、反射超音波のパルスＣ１を送信ハルス町、＆、・・
・Ｋ−意的に、ブラウン管上で対応させることができる
。したがってレール底面１の欠陥の位置が確定される。
現われるパルス波形の例である。ブラウン管面上での反
射超音波のパルスは、それの直前の送信超音波パルスに
対応するのではなく、その前の送信超音波パルスに対応
している。レール中の超音波の音速ｖル−ルの高さＨ，
レールへの超音波の入射角度θ、斜角探触子の移動速度
Ｖから超音波パルスが往復する時間ＴＩが計算できるの
で、反射超音波のパルスＣ１を送信ハルス町、＆、・・
・Ｋ−意的に、ブラウン管上で対応させることができる
。したがってレール底面１の欠陥の位置が確定される。
なおブラウン管ばかりでなく他の識別回路を用いても、
同様に行うことができる。
同様に行うことができる。
第４図の場合はレールの中に、同時に最大で２個のパル
スが存在するので２回送信法と呼ぶことにする。同様に
して３回送信法、４回送信法、・・・で行うこともでき
る。したがって従来の方法は、１回送信法と呼ぶことが
できる。第６図は、３回送信法の場合の、送信超音波パ
ルスと反射超音波パルスのレール中での鮭路を示し、第
７図は、この場合にブラウン管上に現われるパルス波形
を示している。３回送信法においては、反射超音波パル
スは直前の前の前の送信超音波パルスに対応する。
スが存在するので２回送信法と呼ぶことにする。同様に
して３回送信法、４回送信法、・・・で行うこともでき
る。したがって従来の方法は、１回送信法と呼ぶことが
できる。第６図は、３回送信法の場合の、送信超音波パ
ルスと反射超音波パルスのレール中での鮭路を示し、第
７図は、この場合にブラウン管上に現われるパルス波形
を示している。３回送信法においては、反射超音波パル
スは直前の前の前の送信超音波パルスに対応する。
２回送信法の場合は、第４図から明らかなように、超音
波パルスの往復時間ＴＩｉ＋と、送信パルスの繰り返し
時間Ｔ、との間には、Ｔｇ ＜ ＴｉＣ＜ ２ Ｔｇの
関係がある。同様に３回送信法の場合には、送信パルス
の繰り返し時間Ｔ、と、往復時間Ｔ。
波パルスの往復時間ＴＩｉ＋と、送信パルスの繰り返し
時間Ｔ、との間には、Ｔｇ ＜ ＴｉＣ＜ ２ Ｔｇの
関係がある。同様に３回送信法の場合には、送信パルス
の繰り返し時間Ｔ、と、往復時間Ｔ。
との間Ｋ ２ Ｔｓ ＜ Ｔｘ ＜ ３ Ｔｓの関係が
成り立つ。
成り立つ。
従来の探傷においてはＴｇ＜Ｔ、が要求されていたので
繰返し周波数に上限が存在したが、２回送信法や３回送
信法では、上記の条件であるので繰り返し時間を短かく
できる。繰り返し時間を短かぐできることは、探傷間隔
を短かくできることを意味している。例えばレール高Ｈ
と探傷子の移動速度Ｖが一定という条件で、繰シ返し時
間Ｔのみを変化させると、第２．４．６図から分るよう
に、繰返し時間の減小に伴って探傷間隔Ｌｌ 、 Ｌ、
、 Ｌｌが短かくなる。
繰返し周波数に上限が存在したが、２回送信法や３回送
信法では、上記の条件であるので繰り返し時間を短かく
できる。繰り返し時間を短かぐできることは、探傷間隔
を短かくできることを意味している。例えばレール高Ｈ
と探傷子の移動速度Ｖが一定という条件で、繰シ返し時
間Ｔのみを変化させると、第２．４．６図から分るよう
に、繰返し時間の減小に伴って探傷間隔Ｌｌ 、 Ｌ、
、 Ｌｌが短かくなる。
この効果の数値例を次に示す。斜角探触子の移動速度Ｖ
を１５綱厖に固定すると、探傷間隔は次のように変化す
る。（単位ミリメートル）従来の方法 ・・・・・・
３ ２回送信法 ・・・・・・ １．８〜１．７６３回送信
法 ・・・・・・ １〜０．９３逆に探傷間隔を一定に
すると、探触子の移動速度Ｖを速くできる。例えば探傷
間隔を２■で一定とすると、探触子の移動速度Ｖは次の
ように変化する。（単位メートル７秒） 従来の方法 ・・・・・・ １０ ２回送信法 ・・・・・・ １６〜１７３回送信法 ・
・・・・・ ３０〜３２ここで繰シ返し時間に対応する
繰返し周波数を測定してみると、２回送信法では繰返し
周波数は８ｋＨｒ、から８．５ ＊ Ｈｒ、’となシ、
また３回送信法では１５ ｋＨ＊から１６ｋＨｚ′とな
る。
を１５綱厖に固定すると、探傷間隔は次のように変化す
る。（単位ミリメートル）従来の方法 ・・・・・・
３ ２回送信法 ・・・・・・ １．８〜１．７６３回送信
法 ・・・・・・ １〜０．９３逆に探傷間隔を一定に
すると、探触子の移動速度Ｖを速くできる。例えば探傷
間隔を２■で一定とすると、探触子の移動速度Ｖは次の
ように変化する。（単位メートル７秒） 従来の方法 ・・・・・・ １０ ２回送信法 ・・・・・・ １６〜１７３回送信法 ・
・・・・・ ３０〜３２ここで繰シ返し時間に対応する
繰返し周波数を測定してみると、２回送信法では繰返し
周波数は８ｋＨｒ、から８．５ ＊ Ｈｒ、’となシ、
また３回送信法では１５ ｋＨ＊から１６ｋＨｚ′とな
る。
２回送信法や３回送信法の場合には、送信超音波パルス
と反射超音波パルスとはレールの中で交差するが、波動
の重畳性により、その影響はない。ただし超音波の往復
時間と、パルスの繰り返し時間間隔の比が整数になるこ
とは、送信波と反射波の区別ができなくなるので避けね
ばならない。
と反射超音波パルスとはレールの中で交差するが、波動
の重畳性により、その影響はない。ただし超音波の往復
時間と、パルスの繰り返し時間間隔の比が整数になるこ
とは、送信波と反射波の区別ができなくなるので避けね
ばならない。
また超音波斜角探傷でビーム路程が１００ ミＩＪ米か
ら５００ミリ米で局部的に探傷する場合にもこの方法を
用いることができる。また入射角θは３７度に限らず４
５度および７０度の場合も適用できることはいうまでも
ない。そしてこれらを組合わすととＫより探傷をより正
確に行うこと本でき、仮に頭部横裂欠陥が存在していて
も、頭部横裂欠陥と底部横裂欠陥とを判別することがで
きる。
ら５００ミリ米で局部的に探傷する場合にもこの方法を
用いることができる。また入射角θは３７度に限らず４
５度および７０度の場合も適用できることはいうまでも
ない。そしてこれらを組合わすととＫより探傷をより正
確に行うこと本でき、仮に頭部横裂欠陥が存在していて
も、頭部横裂欠陥と底部横裂欠陥とを判別することがで
きる。
第１図は底部横裂欠陥と底面における超音波反射を説明
する概念図、第２図は従来の斜角探傷法における超音波
径路を示すレールの長さ方向に拡大された概念的なレー
ル側面図、第４゜６図はそれぞれ２回送信法、３回送信
法における超音波径路を示すレールの憂さ方向に拡大さ
れた概念的なレール側面図、第３ 、５ 、７ａｉｌは
それぞれ従来の斜角探傷法、２回送信法、３回送信法に
おける、パルス波形のプラクン管表示である。 １・・・・・・レール底面、 ２・・・・−・超音波散乱源（底部横裂欠陥）、３・・
・・・・レール踏面、 ４・・・・・・超音波斜角探触子、 ａ・・・・−・送信超音波、 ｂ・・・・・・鏡面反射超音波、 Ｃ・・・・・・反射超音波。
する概念図、第２図は従来の斜角探傷法における超音波
径路を示すレールの長さ方向に拡大された概念的なレー
ル側面図、第４゜６図はそれぞれ２回送信法、３回送信
法における超音波径路を示すレールの憂さ方向に拡大さ
れた概念的なレール側面図、第３ 、５ 、７ａｉｌは
それぞれ従来の斜角探傷法、２回送信法、３回送信法に
おける、パルス波形のプラクン管表示である。 １・・・・・・レール底面、 ２・・・・−・超音波散乱源（底部横裂欠陥）、３・・
・・・・レール踏面、 ４・・・・・・超音波斜角探触子、 ａ・・・・−・送信超音波、 ｂ・・・・・・鏡面反射超音波、 Ｃ・・・・・・反射超音波。
Claims (1)
- レール踏面上を移動する斜角超音波探触子から超音波を
送信し、レール底面で反射され九超音波を上記斜角超音
波探触子で検出する鉄道レール底部横裂欠陥探傷方法に
おいて、上記超音波の往復に要する時間より短い時間々
隔で超音波を送信することを特徴とする鉄道レール底部
横裂欠陥探傷方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57034978A JPS58151554A (ja) | 1982-03-05 | 1982-03-05 | 高繰返し周期による鉄道レ−ル底部横裂欠陥探傷方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57034978A JPS58151554A (ja) | 1982-03-05 | 1982-03-05 | 高繰返し周期による鉄道レ−ル底部横裂欠陥探傷方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58151554A true JPS58151554A (ja) | 1983-09-08 |
Family
ID=12429229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57034978A Pending JPS58151554A (ja) | 1982-03-05 | 1982-03-05 | 高繰返し周期による鉄道レ−ル底部横裂欠陥探傷方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58151554A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001305111A (ja) * | 2000-04-20 | 2001-10-31 | Tokimec Inc | 超音波レール探傷装置 |
| WO2015142163A2 (en) | 2014-03-17 | 2015-09-24 | Sonimex B.V. | Mobile ultrasonic rail inspection system and method |
-
1982
- 1982-03-05 JP JP57034978A patent/JPS58151554A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001305111A (ja) * | 2000-04-20 | 2001-10-31 | Tokimec Inc | 超音波レール探傷装置 |
| WO2015142163A2 (en) | 2014-03-17 | 2015-09-24 | Sonimex B.V. | Mobile ultrasonic rail inspection system and method |
| WO2015142163A3 (en) * | 2014-03-17 | 2015-11-12 | Sonimex B.V. | Mobile ultrasonic rail inspection system and method |
| CN106471365A (zh) * | 2014-03-17 | 2017-03-01 | 索尼迈克斯有限责任公司 | 可移动超声波轨道检测系统及方法 |
| CN106471365B (zh) * | 2014-03-17 | 2019-07-26 | 索尼迈克斯有限责任公司 | 可移动超声波轨道检测系统及方法 |
| US10422773B2 (en) | 2014-03-17 | 2019-09-24 | Sonimex B.V. | Mobile ultrasonic rail inspection system and method |
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