JPS5824728B2 - Defect length measurement method and device - Google Patents

Defect length measurement method and device

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JPS5824728B2
JPS5824728B2 JP51115858A JP11585876A JPS5824728B2 JP S5824728 B2 JPS5824728 B2 JP S5824728B2 JP 51115858 A JP51115858 A JP 51115858A JP 11585876 A JP11585876 A JP 11585876A JP S5824728 B2 JPS5824728 B2 JP S5824728B2
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Japan
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defect
axis direction
length
ultrasonic beam
width
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金森隆裕
高橋文信
道口由博
鈴木一道
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、超音波探傷による欠陥の大きさを正確に測定
する方法および装置に関するものであり、詳しくは、超
音波ビームの広がりによって実際の欠陥長と異なって測
定される見掛けの長さを補正し、欠陥長を正確に測定す
る方法および装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method and apparatus for accurately measuring the size of a defect using ultrasonic flaw detection, and more specifically, the present invention relates to a method and apparatus for accurately measuring the size of a defect using ultrasonic flaw detection. The present invention relates to a method and apparatus for correcting the apparent length of a defect and accurately measuring the defect length.

従来、超音波探傷による欠陥長の測定方法としては、例
えばC−スコープ法のように、探触子の走査面に対応し
たX−Yディスプレイ上に欠陥の像を表示し、そのディ
スプレイ上の像の寸法を測定する方法がある。
Conventionally, as a method for measuring defect length using ultrasonic flaw detection, an image of the defect is displayed on an X-Y display corresponding to the scanning plane of a probe, such as the C-scope method, and the image on the display is There is a way to measure the dimensions of.

しかし、このような方法では、一旦デイスプレイ上に像
を表示した後、人間が像の寸法を測定することになるた
め、探傷結果の整理に時間がか\す、また探傷中に欠陥
の長さを数値で表示することができないなどの欠点があ
った。
However, with this method, once the image is displayed on the display, humans have to measure the dimensions of the image, so it takes time to sort out the flaw detection results. There were drawbacks such as the inability to display numerical values.

これを解決する方法として、超音波探触子をパルスモー
タなとで走査しながら欠陥部からの反射波を検出し、反
射波を検出しつゾける間のパルスモータの駆動パルスを
計数することにより、欠陥の大きさを測定する方法が提
案されている(特願昭51−39347号)。
A method to solve this problem is to detect the reflected waves from the defective part while scanning the ultrasonic probe with a pulse motor, and then count the driving pulses of the pulse motor while the reflected waves are being detected and absorbed. proposed a method for measuring the size of defects (Japanese Patent Application No. 39347/1982).

第1図および第2図はその原理を説明するための図で、
第1図は欠陥を有する試料と探触子の配置を示す図、第
2図は探触子の走査径路および走査面上の欠陥位置を示
す図である。
Figures 1 and 2 are diagrams for explaining the principle.
FIG. 1 is a diagram showing the arrangement of a sample having a defect and a probe, and FIG. 2 is a diagram showing the scanning path of the probe and the position of the defect on the scanning surface.

第1図において、内部に欠陥2が存在するような試料1
02について、探触子101を試料表面に沿って走査す
ると、探触子101から発信される超音波ビーム1が欠
陥2に入射した時、該欠陥からの反射波が検出される。
In FIG. 1, a sample 1 with a defect 2 inside is shown.
02, when the probe 101 is scanned along the sample surface, when the ultrasonic beam 1 emitted from the probe 101 is incident on the defect 2, a reflected wave from the defect is detected.

探触子101は第2図で示す径路103に沿って走査す
る。
The probe 101 scans along a path 103 shown in FIG.

X方向およびY方向への走査はそれぞれ別のパルスモー
タを駆動することによりなされる。
Scanning in the X direction and the Y direction is performed by driving separate pulse motors.

それぞれのパルスモークの駆動パルス1個当りのX方向
およびY方向走査距離はそれぞれΔX、ΔYである。
The scanning distances in the X and Y directions per drive pulse of each pulse smoke are ΔX and ΔY, respectively.

また探触子101の走査位置alからa 、 /までの
走査は、X方向走査用パルスモータをCmax個の駆動
パルスで駆動することによってなされる。
Further, the scanning of the probe 101 from the scanning position al to a, / is performed by driving the X-direction scanning pulse motor with Cmax drive pulses.

この時、例えばal からa 、 /までの走査線上で
探傷した場合、位置す、で欠陥2からの反射波が初めて
検出され、b2を過ぎると欠陥2からの反射波が検出さ
れなくなる。
At this time, for example, when flaw detection is performed on the scanning line from al to a, /, the reflected wave from defect 2 is detected for the first time at position b, and after b2, the reflected wave from defect 2 is no longer detected.

こ\で2′は走査面上に投影した欠陥4の輪郭を示す。Here, 2' indicates the outline of the defect 4 projected onto the scanning plane.

位置す、からbl・の距離は、その区間のX方向走査用
パルスモータの駆動パルスの数から求まる。
The distance from the position to bl can be determined from the number of drive pulses of the X-direction scanning pulse motor in that section.

同様に位置a2′からa2までの探傷では位置b2′か
らb2までの距離が求まり、b、からb 、/の距離と
比較して長い方の値をメモリに記憶させておく。
Similarly, in flaw detection from position a2' to a2, the distance from position b2' to b2 is determined, and compared with the distance from b, to b,/, the longer value is stored in the memory.

このように順次走査してゆけば、欠陥の最大長、第2図
の場合はb4′からb4までの距離がわかる。
By sequentially scanning in this manner, the maximum length of the defect, in the case of FIG. 2, the distance from b4' to b4 can be determined.

位置a1からai までの走査で欠陥からの反射波が
検出されていたのが、a1+1からa’i+1までの走
査では反射波が検出されなくなるので、欠陥部2′の探
傷を終了したことが判定できる。
The reflected wave from the defect was detected in the scan from position a1 to ai, but the reflected wave is no longer detected in the scan from a1+1 to a'i+1, so it is determined that the flaw detection for defective part 2' has been completed. can.

このときまでのY方向走査用パルスモータの駆動パルス
の数は1個であるので欠陥のY方向長さはi×ΔYとし
て求まる。
Since the number of driving pulses of the Y-direction scanning pulse motor up to this point is one, the length of the defect in the Y-direction is determined as i×ΔY.

ところで、上記の欠陥長測定方法においては、超音波ビ
ーム1が広がっている場合、欠陥2の真の長さとは異っ
た欠陥の見掛けの長さしか測定できないという問題があ
る。
By the way, the above defect length measuring method has a problem in that when the ultrasonic beam 1 is spread out, only the apparent length of the defect, which is different from the true length of the defect 2, can be measured.

例えば、超音波ビームが大きさ無限大の欠陥表面に入射
した時に検知される反射波振幅を基準として、上記振幅
の10分の1以上の反射波振幅を検知できる探触子を用
いて、第3図に示す欠陥2の欠陥長を測定する場合を考
える。
For example, based on the reflected wave amplitude detected when an ultrasonic beam is incident on a defect surface of infinite size, the Consider the case where the defect length of defect 2 shown in FIG. 3 is measured.

第3図において、x、yはそれぞれ欠陥2の真の長さお
よび幅を示す。
In FIG. 3, x and y indicate the true length and width of defect 2, respectively.

半径Δrの円は超音波ビーム1の大きさを示す。A circle with a radius Δr indicates the size of the ultrasound beam 1.

点線3は、この線上にビーム中心がある時、欠陥2から
の反射波の振幅が探触子の検出限界と一致する境界線を
示す。
A dotted line 3 indicates a boundary line where the amplitude of the reflected wave from the defect 2 matches the detection limit of the probe when the beam center is on this line.

このような場合、第1図および第2図で説明した欠陥長
測定方法では、欠陥の長さXおよび幅yよりいずれも長
い見掛けの長さXおよび幅Yを測定することになる。
In such a case, the defect length measuring method described in FIGS. 1 and 2 measures the apparent length X and width Y, both of which are longer than the length X and width y of the defect.

これとは逆に、第4図に示すように幅が極端に短かい欠
陥2・(長さX′1幅y’)を半径Δrの超音波ビーム
1で探傷した場合には、点線3′が欠陥の見掛けの大き
さとなり、欠陥の見掛けの長さX′は実際の欠陥の長さ
X′より長くなり、逆に見掛の幅Y′は実際の幅y′よ
り短かくなる。
On the contrary, as shown in Fig. 4, when an extremely short defect 2 (length is the apparent size of the defect, and the apparent length X' of the defect is longer than the actual length X', and conversely, the apparent width Y' is shorter than the actual width y'.

このように、先に提案した欠陥長測定方法では、超音波
ビームの広がり、欠陥の長さおよび幅に影響され、測定
される欠陥長は真の欠陥長と異なって観測されるために
、欠陥長を正しく測定することが困難であった。
In this way, the defect length measurement method proposed earlier is affected by the spread of the ultrasonic beam, the length and width of the defect, and the measured defect length is observed to be different from the true defect length. It was difficult to measure the length correctly.

本発明の目的は、上述の超音波ビームの広がりによって
真の欠陥長あるいは幅と異って測定される欠陥の見掛け
の長さおよび幅を補正し、正確な欠陥長および幅を得る
ようにした欠陥長測定方法および装置を提供することに
ある。
An object of the present invention is to correct the apparent length and width of a defect, which is measured differently from the true defect length or width, by the above-mentioned ultrasonic beam spread, and to obtain accurate defect length and width. An object of the present invention is to provide a method and apparatus for measuring defect length.

以下、本発明の原理について説明する。The principle of the present invention will be explained below.

例えば、集束型超音波探触子を用いた場合、焦点面上の
超音波の音束分布は、ビーム中心から径方向距離rに関
し、第5図の実線4で示す分布になることが良く知られ
ている。
For example, it is well known that when a focused ultrasound probe is used, the ultrasound flux distribution on the focal plane becomes the distribution shown by the solid line 4 in Figure 5 with respect to the radial distance r from the beam center. It is being

この分布を式で表わすと次のようになる。This distribution can be expressed as follows.

こ〜で、■oはビーム中心の音束、J I (r)は第
1種第1次ベッセル関数である。
Here, ■o is the sound flux at the beam center, and J I (r) is the first-order Bessel function of the first kind.

また、Δrはレイリーの分解能と呼ばれるもので、焦点
面上の超音波の音束が零となる径方向距離を示し、一般
にビームの半径とみなされる。
Further, Δr is called the Rayleigh resolution, which indicates the radial distance at which the ultrasound flux on the focal plane becomes zero, and is generally regarded as the radius of the beam.

このΔrは、探触子の口径D、音響レンズの焦点距離f
、超音波の波長λから次式で求めることができる。
This Δr is the aperture D of the probe and the focal length f of the acoustic lens.
, can be determined from the ultrasonic wavelength λ using the following equation.

第(1)式で求められる音速分布は、ビーム半径31以
内では、第5図の点線5で示す正規分布と3%以内で一
致する。
The sound velocity distribution determined by equation (1) coincides within 3% with the normal distribution shown by the dotted line 5 in FIG. 5 within the beam radius 31.

そこで、音速分布を第5図で示す正規分布として近似す
ると、以後に示す如く、欠陥の真の長さと見掛けの長さ
との関係を誤差関数により示すことができる。
Therefore, by approximating the sound velocity distribution as a normal distribution shown in FIG. 5, the relationship between the true length and apparent length of the defect can be expressed by an error function, as will be shown later.

近似した音速分布を式で示すと、 となる。Expressing the approximated sound velocity distribution as a formula, we get becomes.

超音波ビームの音速分布を第(3)式で近似し、欠陥表
面の超音波反射率が一様であると仮定すれば欠陥からの
反射波振幅は欠陥表面に入射する超音波ビームの音束に
比例する。
Approximating the sound velocity distribution of the ultrasonic beam using equation (3), and assuming that the ultrasonic reflectance of the defect surface is uniform, the amplitude of the reflected wave from the defect is the acoustic flux of the ultrasonic beam incident on the defect surface. is proportional to.

第6図に示す如く、面積Sなる欠陥2の一点より、ro
だけ離れた位置に半径Δrの超音波ビーム1の中心が存
在する時の欠陥2からの反射波振幅Caは、次のように
表わされる。
As shown in FIG. 6, from one point of defect 2 with area S, ro
The reflected wave amplitude Ca from the defect 2 when the center of the ultrasonic beam 1 with a radius Δr exists at a position separated by Δr is expressed as follows.

こ\で、I (r)は超音波ビーム1の音束分布であり
、εは欠陥表面の超音波反射率である。
Here, I (r) is the sound flux distribution of the ultrasonic beam 1, and ε is the ultrasonic reflectance of the defect surface.

ところで、超音波探傷では多くの場合、欠陥形状を矩形
あるいは円形とみなして欠陥の大きさを評価している。
By the way, in many cases in ultrasonic flaw detection, the defect size is evaluated by assuming that the defect shape is rectangular or circular.

例えば第7図aで示す欠陥6は、面積が等価な点線7で
示す矩形状の欠陥として、また同図すで示す欠陥8は点
線9で示す円形状の欠陥とみなし欠陥長を評価している
For example, the defect 6 shown in FIG. There is.

そこで、欠陥形状が矩形である場合を考える。Therefore, consider a case where the defect shape is rectangular.

第8図に示す位置aに超音波ビームの中心が存在すると
きの欠陥1からの反射波振幅Caは、音束分布を第(3
)式で近似し、これを第(4)式に代入することにより
、次のように簡単な式で表わされる。
The reflected wave amplitude Ca from defect 1 when the center of the ultrasonic beam exists at position a shown in FIG.
), and by substituting this into equation (4), it can be expressed as a simple equation as follows.

であり、εは欠陥表面の超音波反射率である。, and ε is the ultrasonic reflectance of the defect surface.

同様に、第8図の位置すに超音波ビームの中心が存在す
るときの欠陥Iからの反射波振幅Cbは、となる。
Similarly, when the center of the ultrasonic beam is located at the position shown in FIG. 8, the reflected wave amplitude Cb from the defect I is as follows.

無限に大きな欠陥表面に超音波ビームが入射した時の超
音波の反射波振幅C6は、超音波ビームの全音束に比例
するので次式で与えられる。
The reflected wave amplitude C6 of the ultrasonic wave when the ultrasonic beam is incident on an infinitely large defect surface is proportional to the total sound flux of the ultrasonic beam, and is therefore given by the following equation.

しかるに、第8図に示した欠陥の見掛けの長さX、Yは
、超音波ビーム全部が大きさ無限大の欠陥に入射しだ時
検知される反射波振幅を1とし、検出限界の振幅がηの
探触子を用いて探傷して得られた長さである。
However, the apparent lengths X and Y of the defect shown in FIG. This is the length obtained by flaw detection using a probe of η.

したがって、第(5)式および第(5)7式に第(6)
式を代入することにより、次式で示す関係が得られる。
Therefore, in equation (5) and equation (5)7, equation (6)
By substituting the equations, the relationship shown in the following equation can be obtained.

となる。becomes.

第(7)式および第(7)7式において、Δr、ηは使
用する探触子により決まるもので既知であり、したがっ
て欠陥の見掛けの長さXおよび幅Yを測定すれば、第(
7) 、 (7)’式により実際の欠陥の長さXおよび
幅y力j算出できる。
In Equation (7) and Equation (7), Δr and η are determined by the probe used and are known. Therefore, if the apparent length X and width Y of the defect are measured,
7) The actual length x, width y, and force j of the defect can be calculated using equation (7)'.

第9図は上記第(7) 、 (7)’式を用いて欠陥の
見掛けの長さXおよび幅Yと実際の欠陥の長さXおよび
幅yの関係を図示したものである。
FIG. 9 illustrates the relationship between the apparent length X and width Y of the defect and the actual length X and width y of the defect using equations (7) and (7)' above.

便宜上、第9図はη=0.1の場合の関係を表わし、縦
軸は欠陥の幅yと超音波ビームの直径2Δrとの比、横
軸は欠陥の長さXとビームの直径2Δrとの比を示す。
For convenience, Figure 9 shows the relationship when η = 0.1, where the vertical axis is the ratio between the defect width y and the ultrasonic beam diameter 2Δr, and the horizontal axis is the defect length X and the beam diameter 2Δr. shows the ratio of

実線は見掛けの長さXとビーム直径2Δrとの比をパラ
メータとした曲線であり、点線は見掛けの幅Yとビーム
直径2Δrとの比をパラメータとした曲線である。
The solid line is a curve whose parameter is the ratio between the apparent length X and the beam diameter 2Δr, and the dotted line is a curve whose parameter is the ratio between the apparent width Y and the beam diameter 2Δr.

例えば超音波ビームの直径を1071mとし、欠陥の見
掛けの長さXが9Mで幅Yが11w1であった場合、パ
ラメータ0.9の実線とパラメータ1.1の点線との交
点座標から’x/2Δr =0.45 、 y/2Δr
=0.7が求まり、実際の欠陥の長さXは4.5w/l
、幅yは771gl1トする。
For example, if the diameter of the ultrasonic beam is 1071 m, the apparent length 2Δr =0.45, y/2Δr
=0.7 is found, and the actual defect length X is 4.5w/l
, the width y is 771gl1t.

同様にして、欠陥の見掛けの長さXが9wl1.@Yが
671gItの場合には、実際の欠陥の長さXは5.5
III!It。
Similarly, the apparent length X of the defect is 9wl1. @If Y is 671gIt, the actual defect length X is 5.5
III! It.

幅yは2履となる。The width y is 2 shoes.

次に、欠陥形状が円形の場合の欠陥の半径と見掛けの半
径との関係を述べる。
Next, the relationship between the defect radius and the apparent radius when the defect shape is circular will be described.

第10図に示す如く、半径Rの欠陥9の中心と半径Δr
の超音波ビームの中心がR/たけ離れている場合、反射
波振幅Caは第(3)および第(4)式より次のように
表わされる。
As shown in FIG. 10, the center of the defect 9 with radius R and the radius Δr
When the centers of the ultrasound beams are separated by R/, the reflected wave amplitude Ca is expressed as follows from equations (3) and (4).

上式において、R′が欠陥の見掛けの半径とすると、C
aは検出限界の振幅ηに対応し、次式で示す関係が得ら
れる。
In the above equation, if R' is the apparent radius of the defect, then C
a corresponds to the detection limit amplitude η, and the relationship expressed by the following equation is obtained.

そこで、第(9)式を用いて欠陥の見掛けの半径Rと実
際の半径との関係を図示すると、第9図に示すようにな
る。
Therefore, when the relationship between the apparent radius R of the defect and the actual radius is illustrated using equation (9), it becomes as shown in FIG.

第11図はη−o、iの場合の実際の欠陥の半径と見掛
けの半径との関係を表わし、欠陥の見掛けの半径とビー
ム半径との比R’/Δrを縦軸に、また、欠陥の半径と
ビーム半径との比R/Δrを横軸にしたものである。
Figure 11 shows the relationship between the actual radius of the defect and the apparent radius in the case of η-o,i, with the ratio R'/Δr of the apparent radius of the defect and the beam radius on the vertical axis, and the defect The horizontal axis is the ratio R/Δr of the radius of the beam to the radius of the beam.

たとえば、第11図の表は超音波ビームの直径がlQm
である場合、円形欠陥の直径が6環であれば、見掛けの
直径は107X11tとなることを示している。
For example, the table in Figure 11 shows that the diameter of the ultrasound beam is lQm.
In this case, if the diameter of the circular defect is 6 rings, the apparent diameter is 107×11t.

したがって、上記の逆の手順により、見掛けの直径がl
Qaであれば、第11図の表を用いて欠陥の実際の直径
が67Mtであることがわかる。
Therefore, by reversing the above procedure, the apparent diameter becomes l
In the case of Qa, the actual diameter of the defect is found to be 67 Mt using the table in FIG.

ところが、欠陥の見掛けの長さおよび幅を測定する場合
、長さと幅が一致しただけでは、欠陥の形状が正方形か
円形であるかを判定することは困難である。
However, when measuring the apparent length and width of a defect, it is difficult to determine whether the shape of the defect is square or circular just by matching the length and width.

しかしながら、たとえば円形欠陥に対して直径1071
07lの超音波ビームで測定した見掛けの長さおよび幅
が、それぞれ1.071ghであった場合正方形欠陥と
みなして第9図を用いることにより。
However, for example for a circular defect the diameter 1071
If the apparent length and width measured with an ultrasonic beam of 0.07l are each 1.071gh, it is regarded as a square defect and FIG. 9 is used.

欠陥の真の長さおよび幅はそれぞれ5.771111を
得る。
The true length and width of the defect each obtain 5.771111.

一方、第11図を用いれば、欠陥の真の直径は6履とな
り、第9図を用いた場合にくらべてQ、 37MItし
か違わず、5%以内で一致する。
On the other hand, if FIG. 11 is used, the true diameter of the defect will be 6 shoes, which is only Q, 37 MIt different from the case where FIG. 9 is used, and they match within 5%.

以上の如く、円形欠陥の探傷においても第9図に示す換
算表を用いた場合、5%以内の誤差で真の欠陥長を求め
ることができる。
As described above, when the conversion table shown in FIG. 9 is used in the detection of circular defects, the true defect length can be determined with an error of less than 5%.

このように、欠陥形状が円形もしくは矩形にかかわらず
、第1図の換算表を用いて、欠陥の見掛けの長さおよび
幅から欠陥長を正確に求めることが可能である。
In this way, regardless of whether the defect shape is circular or rectangular, the defect length can be accurately determined from the apparent length and width of the defect using the conversion table shown in FIG.

とくに、第9図に示す換算曲線は、欠陥の見掛けの長さ
および幅を超音波ビームの直径で規格化している。
In particular, the conversion curve shown in FIG. 9 normalizes the apparent length and width of the defect by the diameter of the ultrasound beam.

したがって、探触子かかわり、超音波ビームの径をかえ
た探傷時でも、また斜角探傷のように欠陥の長さ方向お
よび幅方向で超音波ビームの径が異なる場合でも、同じ
換算曲線をそのま\適用できるという特徴を有する。
Therefore, even when the diameter of the ultrasonic beam is changed depending on the probe, or when the diameter of the ultrasonic beam is different in the length and width directions of the defect, such as in oblique angle detection, the same conversion curve can be used. It has the characteristic of being applicable.

以下、本発明における欠陥長測定方法について一例をあ
げて説明する。
Hereinafter, the defect length measuring method according to the present invention will be explained by giving an example.

超音波ビームの直径が2Δrの探触子を用いて欠陥を探
傷する。
Defects are detected using a probe with an ultrasonic beam diameter of 2Δr.

探触子を走査し、欠陥からの反射波が検知しはじめた位
置から検知できなくなるまでの走査距離、すなわち欠陥
の見掛けの長さXおよび幅Yを、例えば第1図および第
2図で説明した方法により測定する。
The scanning distance of the probe from the position where the reflected wave from the defect starts to be detected until it is no longer detected, that is, the apparent length X and width Y of the defect, is explained using, for example, Figures 1 and 2. Measure using the method described above.

つぎに、欠陥の見掛けの長さXおよび幅Yと超音波ビー
ムの直径2Δrとの比X/2ΔrおよびY/2Δrを計
算する。
Next, the ratios X/2Δr and Y/2Δr of the apparent length X and width Y of the defect to the diameter 2Δr of the ultrasonic beam are calculated.

そして、予め用意しておいた第9図の換算表を用いて、
X/2Δrの値を示す実線とY/2Δrの値を示す点線
との交点の座標(X/2Δr。
Then, using the conversion table in Figure 9 prepared in advance,
Coordinates of the intersection of the solid line indicating the value of X/2Δr and the dotted line indicating the value of Y/2Δr (X/2Δr.

X/2Δr)を求める。Find X/2Δr).

このようにして求まった値x / 2ΔrおよびX/2
Δrにそれぞれ超音波ビームの直径2Δrを乗じて、欠
陥の正しい長さXおよび幅yを求める。
The values x/2Δr and X/2 found in this way
The correct length X and width y of the defect are determined by multiplying each Δr by the diameter 2Δr of the ultrasound beam.

たとえば、超音波ビームの直径が101101lのとき
、欠陥の見掛けの長さおよび幅としてそれぞれ9履およ
び611aが得られたとする。
For example, suppose that when the diameter of the ultrasonic beam is 101101l, the apparent length and width of the defect are 9 and 611a, respectively.

第9図の換算曲線から0.9の実線と0.6の点線との
交点の座標(0,65、0,20)が求まる。
The coordinates (0,65,0,20) of the intersection of the solid line at 0.9 and the dotted line at 0.6 are determined from the conversion curve in FIG.

したがって、この場合、欠陥の正しい長さおよび幅とし
てそれぞれ6.5履および2wItを得る。
Therefore, in this case we obtain 6.5 shoes and 2 wIt as the correct length and width of the defect, respectively.

こ\で、第9図の換算曲線を予め記憶装置に2次マトリ
ックス状に記憶させてあき、測定した欠陥の見掛けの長
さおよび幅に対応した番地から予め記憶させておいた数
値を読み出すようにすれば、自動的に欠陥の正確な長さ
および幅を求めることができる。
Now, store the conversion curve shown in Figure 9 in a secondary matrix in the storage device in advance, and read out the previously stored values from the address corresponding to the apparent length and width of the measured defect. The exact length and width of the defect can be determined automatically.

上述した記憶装置の番地の構成および記憶内容の一例を
あげると次のようになる。
An example of the address structure and storage contents of the storage device described above is as follows.

記憶装置の番地の構成は、i行j列の2次元マトリック
スとする。
The address structure of the storage device is a two-dimensional matrix with i rows and j columns.

たとえば、150行×150列にしたとき、i行および
3列は、それぞれ欠陥の見掛けの長さXiおよび幅Yj
と次式で示すように対応づける。
For example, when the layout is 150 rows x 150 columns, the i row and 3rd column are the apparent length Xi and width Yj of the defect, respectively.
and are associated as shown in the following formula.

上式において〔〕はガウス記号を示し、〔〕内の数値の
小数点以下を切り捨てて整数化することを示す。
In the above formula, [ ] indicates a Gauss symbol, and indicates that the decimal part of the value in [ ] is rounded down to make it into an integer.

また2Δrは超音波ビームの直径である。番地(i、j
)には6桁の整数Mi、j を記憶させる。
Further, 2Δr is the diameter of the ultrasonic beam. Address (i, j
) stores a 6-digit integer Mi,j.

番地(i、j)に記憶する整数Mi、 jは、欠陥の長
さおよび幅をそれぞれ意味する3桁の整数MiおよびM
iから次式を用いて作る。
The integers Mi and j stored at addresses (i, j) are 3-digit integers Mi and M that represent the length and width of the defect, respectively.
Create from i using the following formula.

上式の3桁の整数Mi、M・は、たとえば第9図の換算
曲線を用いて決定する。
The three-digit integers Mi and M· in the above equation are determined using, for example, the conversion curve shown in FIG.

すなわち、欠陥の見掛けの長さXiおよびX・に対応す
る欠陥の長さXiおよびyjを第9図の換算表で求め、
次式により整数Mi、Mjを決定する。
That is, find the defect lengths Xi and yj corresponding to the apparent lengths Xi and X of the defect using the conversion table shown in FIG.
Integers Mi and Mj are determined by the following equations.

ただし、〔〕はガウス記号であり、2Δrは超音波ビー
ムの直径である。
However, [ ] is a Gaussian symbol, and 2Δr is the diameter of the ultrasound beam.

つまり、記憶装置の番地(i、j)に記憶する6桁の整
数M7.jのうち、上位3桁の整数Miは欠陥の見掛け
の長さXlと超音波ビームの直径2Δrとの比に対応す
る実際の長さXiと超音波ビーム直径との比を示し、下
位3桁の整数Miは同じく見掛けの幅Yj と超音波ビ
ーム直径との比に対応する実際の幅Xiと超音波ビーム
直径との比を示す。
In other words, the 6-digit integer M7. stored at address (i, j) in the storage device. In j, the upper three digits of the integer Mi indicate the ratio between the actual length Xi and the ultrasonic beam diameter, which corresponds to the ratio between the apparent length of the defect Xl and the ultrasonic beam diameter 2Δr, and the lower three digits The integer Mi indicates the ratio between the actual width Xi and the ultrasound beam diameter, which also corresponds to the ratio between the apparent width Yj and the ultrasound beam diameter.

たとえば、第9図の換算表において、超音波ビームの直
径2Δr=10Zaで規格化した。
For example, in the conversion table of FIG. 9, the diameter of the ultrasonic beam is 2Δr=10Za.

欠陥の見掛けの長さXiおよび幅Yjがそれぞれ0.9
および0.6に対応する欠陥の真の長さXiおよび幅y
はそれぞれ0.66および0.18である。
The apparent length Xi and width Yj of the defect are each 0.9
and the true length Xi and width y of the defect corresponding to 0.6
are 0.66 and 0.18, respectively.

したがって、記憶装置の番地(90,60)に整数06
6018を記憶させればよく、その上位3゜桁の数値0
66から欠陥の真の長さXiがわかり、下位3桁の数値
018から欠陥の真の幅y、がわかる。
Therefore, the integer 06 is placed at address (90, 60) in the storage device.
You only need to memorize 6018, and the upper 3° digits are 0.
The true length Xi of the defect can be found from 66, and the true width y of the defect can be found from the lower three digits 018.

以下同様の手順で求まる数@Mi、jを番地(i、j)
に記憶させることにより、1つの番地に欠陥の長さおよ
び幅に関する2つの情報を1つの数値で記憶させること
ができる。
Following the same procedure, the number @Mi, j is the address (i, j)
By storing two pieces of information regarding the length and width of a defect in one address, it is possible to store two pieces of information in one numerical value.

以上説明した記憶装置をそなえた本発明の欠陥長測定装
置の一実施例を第12図に示す。
FIG. 12 shows an embodiment of the defect length measuring device of the present invention, which is equipped with the storage device described above.

第12図において、ブロック10は第1図および第2図
で説明した方法などにより欠陥の見掛けの長さXi %
見掛けの幅Y、を測定する装置で、該装置10で測定し
た見掛けの長さXiおよび幅Yjをそれぞれディジタル
量として演算装置11および11′へ出力する。
In FIG. 12, the block 10 is designed to measure the apparent length of the defect Xi % by the method described in FIGS. 1 and 2, etc.
This device measures the apparent width Y, and outputs the apparent length Xi and width Yj measured by the device 10 as digital quantities to the arithmetic devices 11 and 11', respectively.

演算装置11および11′では、利得設定装置12に予
めセットしておいた超音波ビームの直径2Δrの値と装
置10の出力値XiおよびY・を用いて、それぞれ第(
10)および(10)’式に示す如< 100Xi/2
Δrおよび100Y・/2Δrを計算し、おのおのの値
の小数点以下を切り捨てた整数値iおよびjを読取り装
置13に出力する。
The arithmetic units 11 and 11' calculate the (
As shown in equations 10) and (10)', < 100Xi/2
Δr and 100Y·/2Δr are calculated, and integer values i and j are output to the reading device 13 by rounding down the decimal places of each value.

読取り装置13では、記憶装置14の番地(i、j)に
記憶されている数値Mi、jを読み出し、数値変換装置
15に出力する。
The reading device 13 reads the numerical values Mi, j stored at the address (i, j) of the storage device 14 and outputs them to the numerical value converting device 15.

数値変換装置15では、入力値M・ ・を1000で除
して得られる整数値Mi (第(11)式に示す如<M
iはMi、jを3桁右シフトして得られる)を装置16
に出力し、さらに、得られたMiを1000倍し、これ
をMi ・から減じて得られる整数値Miを装置16
′に出力する。
In the numerical conversion device 15, an integer value Mi (as shown in equation (11)) obtained by dividing the input value M.
i is obtained by shifting Mi, j by 3 digits to the right) to the device 16
Further, the obtained Mi is multiplied by 1000, and the obtained integer value Mi is subtracted from Mi.
’.

装置16および16′は演算装置であり、装置12にセ
ットしである値2Δrを用いて、それぞれの入力値Mi
およびM・を2Δr / 100倍し、その値を表示装
置1Tにそれぞれ出力する。
Devices 16 and 16' are arithmetic devices that calculate their respective input values Mi using a value 2Δr set in device 12.
and M. are multiplied by 2Δr/100, and the values are output to the display device 1T.

欠陥長表示装置17では、装置16の出力値を真の欠陥
長X、装置16′の出力値を欠陥幅yとして表示する。
The defect length display device 17 displays the output value of the device 16 as the true defect length X, and the output value of the device 16' as the defect width y.

以上説明した本発明の方法を用いて、ステンレス製の板
(板厚10wIt)に放電加工で作った矩形平面欠陥の
長さXおよび幅yを測定したところ、次の表のような測
定値を得た。
Using the method of the present invention explained above, we measured the length X and width y of a rectangular plane defect made by electric discharge machining on a stainless steel plate (plate thickness 10wIt), and the measured values were as shown in the following table. Obtained.

上記の測定では、長さ方向に6.9麿幅方向に4.97
11Mに広がった欄内形の超音波ビームを用いたこの超
音波ビームの広がりによって欠陥の大きさが見掛は上広
がるため、上記表に示す如く、従来の欠陥長測定方法で
は極端な場合、実際の欠陥長より3倍も大きく過大評価
される。
In the above measurements, it is 6.9 mm in the length direction and 4.97 mm in the width direction.
The size of the defect appears to increase due to the spread of the ultrasonic beam using a column-shaped ultrasonic beam that spreads to 11M, so as shown in the table above, the conventional defect length measurement method can The actual defect length is overestimated by a factor of three.

一方、本発明の方法では、欠陥の見掛けの長さから超音
波の広がりによって大きく測定される長さを補正した長
さを表示するので、誤差が超音波ビーム径の10係以内
の正確な欠陥長を測定することができた。
On the other hand, in the method of the present invention, since the length is corrected from the apparent length of the defect by the length measured largely due to the spread of ultrasound, accurate defects with an error within 10 factors of the ultrasound beam diameter are displayed. I was able to measure the length.

以上のごとく、本発明の欠陥長測定方法および装置の特
長をあげると次のようになる。
As described above, the features of the defect length measuring method and apparatus of the present invention are as follows.

1)従来の欠陥長測定方法および装置とくらべ欠陥長の
測定精度が大きく向上する。
1) The accuracy of defect length measurement is greatly improved compared to conventional defect length measurement methods and devices.

2)超音波ビームの直径がかわっても、同じ方法および
装置がそのま\適用できる。
2) Even if the diameter of the ultrasound beam changes, the same method and equipment can be applied as is.

3)同様に斜角探傷のように超音波ビームの径が欠陥の
長さ方向および幅方向でそれぞれ異なる場合にも適用で
きる。
3) Similarly, it can be applied to cases where the diameter of the ultrasonic beam is different in the length direction and width direction of the defect, such as in oblique angle flaw detection.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は欠陥を有する試料と探触子の配置を示す図、第
2図は従来の欠陥長測定方法を説明する図、第3図およ
び第4図は欠陥の大きさと超音波ビームの広がりと欠陥
からの反射波が探触子の検出限界以上の振幅で検知され
る領域との関係を示した図、第5図は超音波ビームの集
束面上の半径1方向音圧分布を示した図、第6図は欠陥
と超音波ビームの位置関係を示す図、第7図aおよびb
は実際の欠陥形状とその形状を矩形および円形に近似し
た時の大きさを示す図、第8図は矩形欠陥の大きさと超
音波ビームの広がりおよび欠陥からの反射波が探触子の
検出限界以上の振幅で検知される領域との関係を示した
図、第9図は本発明の欠陥長測定方法により見掛けの欠
陥長から真の欠陥長を求めるための換算を示す曲線図、
第10図は円形欠陥の大きさと超音波ビームの広がりお
よび欠陥からの反射波が探触子の検出限界以上の振幅で
検知される領域との関係を示す図、第11図は円形欠陥
の半径と見掛けの半径との関係を示す曲線図、第12図
は本発明の欠陥長測定装置の一実施例を示す構成図であ
る。 1・・・超音波ビーム、2・・・欠陥、10・・・従来
の欠陥長測定装置、11.11’・・・演算装置、12
・・・利得設定装置、13・・・読取り装置、14・・
・記憶装置、15・・・数値変換装置、16.16’・
・・演算装置、17・・・表示装置。
Figure 1 shows the arrangement of a sample with a defect and the probe, Figure 2 explains the conventional defect length measurement method, and Figures 3 and 4 show the size of the defect and the spread of the ultrasonic beam. Figure 5 shows the relationship between the area where the reflected wave from the defect is detected with an amplitude above the detection limit of the probe, and the sound pressure distribution in one radial direction on the focal plane of the ultrasonic beam. Figure 6 is a diagram showing the positional relationship between the defect and the ultrasonic beam, Figure 7 a and b
Figure 8 shows the actual defect shape and the size when the shape is approximated as a rectangle or a circle. Figure 8 shows the size of a rectangular defect, the spread of the ultrasonic beam, and the reflected wave from the defect at the detection limit of the probe. A diagram showing the relationship between the areas detected with the above amplitudes, and FIG. 9 is a curve diagram showing the conversion for determining the true defect length from the apparent defect length by the defect length measurement method of the present invention.
Figure 10 shows the relationship between the size of a circular defect, the spread of the ultrasonic beam, and the area where the reflected wave from the defect is detected with an amplitude above the detection limit of the probe. Figure 11 shows the radius of the circular defect. FIG. 12 is a diagram showing the structure of an embodiment of the defect length measuring device of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Ultrasonic beam, 2... Defect, 10... Conventional defect length measuring device, 11.11'... Arithmetic device, 12
...Gain setting device, 13...Reading device, 14...
・Storage device, 15...Numeric value conversion device, 16.16'・
... Arithmetic device, 17... Display device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 超音波探触子を試料表面に沿ってX軸方向およびY
軸方向に二次元的に走査せしめ、欠陥からの超音波ビー
ムの反射波を検出しはじめてから検出できなくなるまで
の上記探触子の走査距離からX軸方向およびY軸方向の
欠陥の見掛けの大きさを測定し、前記測定値を超音波ビ
ームのX軸方向およびY軸方向の広がりの大きさで規格
化し、前記規格化された値に対して予め用意したX軸方
向およびY軸方向についての変換テーブルにより上記超
音波ビームの広がりにもとづく補正を行ない、真のX軸
方向およびY軸方向の欠陥長を求めることを特徴とする
欠陥長測定方法。 2 超音波探触子を試料表面に沿ってX軸方向およびY
軸方向に二次元的に走査して欠陥の見掛けの大きさを測
定する測定装置と、上記探触子の超音波ビームの広がり
により真の欠陥長と異って測定される見掛けの欠陥長を
補正するためのX軸方向およびY軸方向についての変換
テーブルを記憶する記憶装置と、上記測定装置の出力に
もとづいて測定時の超音波ビームのX軸方向およびY軸
方向の広がりによって前記測定装置からのX軸方向およ
びY軸方向の出力をそれぞれ規格化するための第1の演
算装置と、前記第1の演算装置のX軸方向およびY軸方
向の各出力にもとづいて前記記憶装置から該当する変換
データを読み出す読取り装置と、前記規格化されたX軸
方向およびY軸方向の値と前記X軸方向およびY軸方向
の変換データを対応させてX軸方向およびY軸方向の真
の欠陥長を求める第2の演算装置とを具備していること
を特徴とする欠陥長測定装置。
[Claims] 1. Move the ultrasonic probe along the sample surface in the X-axis direction and in the Y-axis direction.
The apparent size of the defect in the X-axis direction and Y-axis direction is calculated from the scanning distance of the probe, which is scanned two-dimensionally in the axial direction, from when the reflected wave of the ultrasonic beam from the defect starts to be detected until it is no longer detected. The measured value is normalized by the size of the spread of the ultrasonic beam in the X-axis direction and the Y-axis direction. A defect length measuring method characterized in that the true defect lengths in the X-axis direction and the Y-axis direction are determined by performing correction based on the spread of the ultrasonic beam using a conversion table. 2 Move the ultrasonic probe along the sample surface in the X-axis direction and Y-axis direction.
A measurement device that measures the apparent size of a defect by scanning two-dimensionally in the axial direction, and an apparent defect length that is measured differently from the true defect length due to the spread of the ultrasonic beam of the probe. a storage device that stores a conversion table for the X-axis direction and the Y-axis direction for correction; and a storage device that stores a conversion table for the X-axis direction and the Y-axis direction for correction; a first arithmetic device for normalizing the outputs in the X-axis direction and the Y-axis direction from the storage device; a reading device that reads out conversion data; and a reading device that matches the standardized values in the X-axis direction and Y-axis direction with the conversion data in the X-axis direction and Y-axis direction to identify true defects in the X-axis direction and Y-axis direction. A defect length measuring device comprising: a second arithmetic device for calculating the length.
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