JPS5963562A - 超音波自動探傷装置 - Google Patents

超音波自動探傷装置

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JPS5963562A
JPS5963562A JP57174749A JP17474982A JPS5963562A JP S5963562 A JPS5963562 A JP S5963562A JP 57174749 A JP57174749 A JP 57174749A JP 17474982 A JP17474982 A JP 17474982A JP S5963562 A JPS5963562 A JP S5963562A
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Eiji Yamamoto
山本 英爾
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Tokyo Keiki Inc
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Tokyo Keiki Co Ltd
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Publication date
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating 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
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
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    • G01N2291/02854Length, thickness

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水中に固だ設置した探触子アレイの切換走査
によシアレイ内を通過するスチールパイプ等の軸横方向
に走る欠陥を自動的に検知する超音波探傷装置に関する
本願発明者等は、探触子を回転させることなく管体の全
周にわたって軸横方向の欠陥を検知する超音波自動探傷
装置として、複数の探触子をマトリクス配列した探触子
子レイを水中に固定設置し。
所定行列数の探触子群を1グループとした送信及び受信
の遅延制御により斜角探触子と等価な超音波ビーム特性
を作り出し、アレイの軸周方向に1探触子ふんだけグル
ープ単位でI1g次切換走f−fることにより、プレイ
内を通過スる管体の全周について探触子を機械的に回転
することな(軸周方向に走る割れや渦等の欠陥を自動的
に検知する装置を提案している。
しかしながら、上記の装置では1グループを形成する虜
触子群で斜角探傷ビーム特性を作り出すため、送信パル
ス信号及び受信信号のそれぞれにつき各探触子毎に所定
の遅延を症しており、例えばlグループの探触子群を8
×8ケのマ) IJクスに定めると、16ケの遅延手段
を必要とし、更に斜角探傷に加えてモニタ情報を得るた
めの垂直探傷も合せて行なうことから、斜角及び垂直探
傷について個別の遅延制御を必要とし、遅延制御を行な
うための回路部が複雑化し、コスト高を招くとともに探
傷速度が遅くなる恐れがあった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
探触子プレイの固定配置による超音波探14を簡潔な構
成により実現して回路の簡略化、コストの低減及び探傷
速度を向上することを目的とする。
この目的を実現するため1本発明によれば、探触子を一
列に並べた環状の探触子プレイを被検査体の軸方向に複
数配設し、各プレイに設けた探触子の振動面をアレイ毎
に異る所定の傾斜角をもって配列し、各アレイの探触子
を所定方向に順次切換走査することでプレイ内を通る被
検査体の軸周方向の欠陥を自動的に検知でるようにした
ものである。
以下1本発明を図面に基づいて説明する。
第1図は、本発明で用いる探触子プレイ構造の一実施例
を示した断面説明図である。
第1図においてIt’d探触子アレイであり、管体4の
軸方向に探触子を軸周方向に一列に配列した環状の斜角
探触子アレイ2a、2b、2c及び2dを配設し、中央
に同じく探触子を軸周方向に一列に配列した環状の垂直
探触子アレイ3を配設しており、これら斜角探触子アレ
イ2a〜2d及び垂直探触子アレイ3のそれぞれは、水
5内に固定的に設置されている。
斜角探触子2a〜2dのそれぞれはll’[周方向に配
列した複数の探触子の内側となる振動面を管体4の進行
方向となる水平面に対し、所定の傾斜角を持つように組
付けられており1例えば斜角探触子2aの探触子振動面
はθ、の傾斜角を持ち、斜角探触子アレイ2bの探触子
振動面はθ1(θ1くθりの傾斜角を持ち、一方、左側
の斜角探触子アレイ2c + 2dは右j則の斜角探触
子プレイ2a、2bに対し、探触子振動面が逆向きとな
る傾斜角−θ、。
−θ2を持って取シ付けられている。
更に、中央の垂直探触子アレイ3の探触子アレイ3の探
触子振動面は水平であり、その傾斜角θ=06 となっ
ている。
この第1図に示す本発明の探触子7レイlによる超音波
ビーム特性は第2図に示すようになる。
丁なわち、各斜角探触子アレイ2a〜2dにおける探触
子振動面の傾斜角で足まる方向に破線で示すように超音
波ビームが送出され、管体4に対する入射角i、−1,
は1. =θ、、l、=θ++1s=−θ1114””
−〇、となる。
ここで超音波の水中横波音速Cw= 1500 m /
 sこうの縦波音速C5=3230 m/ Sとすると
、入射角iと屈折角θとの間には次式の関係が成立する
従って超音波の入射角iが定まれば屈折角θが一義的に
決まり、入射角iは探触子振動面の傾斜角に等しいこと
から各探触子子レイの探触子振動面の傾斜角’1l−f
めることにより管体4に対する超音波の屈折角を適正に
決めることができる。
第3図は、第1図に小した探触子アレイを用いた本発明
の一実施例を示したブロック図である。
まず構成を説明すると、10は制御信号発生器であり、
マイクロコンピュータ34のプログラム制御に基づいて
各探触子アレイを軸周方向に切換走査するための制御信
号及び探触子プレイの切換走査により得られた受信信号
をマイクロコンピュータ34に入力するための受信タイ
ミング制御等の制御信号を発生する。12は送信部であ
り、制御信号発生器10よシ順次出力きれる各アレイ毎
の送信制御信号に基づいて超音波ビームを作動し。
その出力を送信パルス信号として電力増幅する。
14はアナログスイッチであシ、制御信号発生器10よ
シの制御信号に基づいて探触子子レイlにおける谷アレ
イを1例えば垂直探触子アレイ3゜斜角探触+7レイ2
a〜2dの順に切換選択し。
各プレイの切換選択が終了すると、各アレイの探触子そ
所定方向例えば時計回りに探障子1個分シフトする切換
接続を作り出−7”、16はアナログスイッチ14で選
択された各アレイの探触子により順次受信される受信信
号を前置増幅するプリアンプであり、プリアンプ16の
出力は受信遅延回路18に与えられる。
受信遅延回路18は垂直探触子アレイ3及び斜角探触子
アレイ2a〜2dにおける管体4までの水中伝搬距離が
異なっていることから、この水中伝搬距離が同じになる
ようにプリアンプ16よりの各アレイ毎の受信信号に所
定のアナログ遅延をかけている。
尚、各アレイの位置が予め定まっていれば、アナログ遅
延による受信遅延回路18の代りに第3図に破線で示す
ように、ゲート回路18aと混合518bとしても良い
。このゲート回路18a及び混合器18 b &−1超
音波の水中距離を補正する電気ゲートで、一般に超音波
探傷器では広(使用されている。
20は主増幅器であり、超音波伝搬距離に対する娠幅レ
ベルを補正Tる距離振幅補正を行なうと共に受信データ
の信号処理がマイクロコンピュータ34で行なわれるこ
とがら受信信号をデジタル信号に変換するA/D変換器
を備えている。
主増幅520の出力は各アレイ誓にバッファ22を介し
て混合−レベル比較630に入力され、混合−レベル比
較530Fi基準レベルを上回る賃借デジタル信号のみ
を判別して欠陥データとして出力する。
又、混合−レベル比較器30には距離信号a。
探傷モード信号す及び欠陥位#信号Cのそれぞれi)E
 /(ツ7ア24,26.28を介して入力される。
ここで距離信号aは管体4の移動にょシ駆動されるパル
スジェネレータの出力信号が供給され。
管体4の基準位置に対する長手方向の距離データを与え
る。
又、探傷モード信号すは垂直探触子アレイ3の選択によ
る垂直探傷モードと斜角探触子アレイ2a〜2dの選択
による斜角探傷モードとを識別するデータを入力する。
更に、欠陥位置俗骨はアナログスイッチ14における各
アレイの何番目の探触子が選択されたかを表わす走査信
号に基づいて探触子プレイの基準位置より何度の位置に
あるかの角度信号として入力される。
混合−レベル比較器30の出力は入カインタフx−ス3
2’i介してマイクロコンピュータ34に入力されてお
り、マイクロコンピュータ34は所定のプログラム制御
により受信信号から欠陥の大きさ1位置等を演算するデ
ータ処理を実行し、alカインタフェース36を介して
プリンタ38.CRT40に欠陥データを位置データと
ともに打出し表示するようにしている。
次に第3図の実施例の作用を説明すると、マイクロコン
ピュータ34のプログラム制御に基づき。
制御信号発生器10は、まずアナログスイッチ14を垂
直探触イアレイ3及び斜角探触子アレイ2a〜2dのス
タート位置にある探触子の接続に切換える。
2・洸いて制御信号発生器ニジのrff制御傷号に基づ
いて送信部12が垂直探触子アレイ3及び料角探弘子ア
レイ2a〜2dの順に送信パルス信号を出力し、垂直探
触子アレイ3による垂直探傷及び斜角探触+7レイ2a
〜2dによる斜角探傷を順次行なう。
この鴫直及び斜角探鳩にょクアナログスイッチ14で選
択している探触子で受信された受信信号に、プリアンプ
16で前置増1篩され、受信、悼延回路18で水中伝搬
距離の補正を行なった後に順次各プレイ毎に主増幅部2
0に入力され、距離振幅補正を施した後にデジタル信号
に変換されてバッファ22よシ混合−レベル比較器30
に入力される。
最初に入力される垂直探傷の受信信号についてはバッフ
ァ26よりの探傷モード信号Cが垂直探傷モードを表わ
しているため、混合−レベル比較器30においては垂直
探傷による管体4の肉厚。
管体4に対する水5の接触状態、更には水5に混入した
泡の状況等の判別を行なうための比較処理が行なわれ、
入力インタフェース32を弁して垂直探傷データと共に
マイクロコンピュータ34に与えられる。マイクロコン
ピュータ34は垂直探傷による受信信号をモニター情報
としてプログラム処理上、異常が検知された時には出力
インタフェース36を介してプリンタ3B、CRT40
に異常を打出し表示する。
続いて斜角探傷による受信信号が順次バッファ225:
介して混合−レベル比較器3oに入力されると基準レベ
ルを上回る受信デジタル信号を欠陥として比較判別し、
バッファ24.26及び28よりの距離佛号a、操偶モ
ードQ@@b及び欠陥位置信号Cと共に入力インタフェ
ース32を介してマイクロコンピュータ34に入力し、
マイクロコンピュータ34のプログラム制御により、欠
陥検出時には欠陥位置1丁なわちを体4の長手方向の位
置及び探触子プレイの走査位置に対する基準位置よりの
角度で定まる軸周方向の位置を求め、プリンタ38及び
CRT40に欠陥データを欠陥位置データと共に打出し
表示てる。
このように各アレイの探触子1個分の探傷処理が終了す
ると、アナログスイッチ14は垂直探触子アレイ3及び
斜角探触子アレイ2a〜2dの探触子を例えば時計回、
りに探触子1閘分だけ切換接続し、同様な動作を繰力返
し軸方向に厳送される管体4の全周に亘って欠陥検知を
行なう。
第4図は本発明で用いる探触子アレイの他の実施例を示
しfc説明図であり、第1図に示す垂直探触子アレイ3
及び斜角探触子2a〜2dのそれぞれについて第4図に
示す工うに探触子振動面に所定の曲率を持たせた焦点探
触子構造とすることにより、′#体4の表面に焦点Fを
結ばせ、超音波ビームの尖鋭化によフ探傷精度を萬める
ことができる。
尚、第3図の実施例ではアナログスイッチ14で選択し
た各7レイに対する送信パルス信号の供給を順次行なう
ようにしているが、各探触チアレイの相互干渉がない入
射角を設定している場合には、各了レイの探触子に対し
、同時に送信パルス信号を供給して探傷速度を早めるよ
うにしても良い。
又、各7レイの相互干渉を防止するため各アレイのスタ
ート位置を相互に所定角度だけずらすようにしても良い
以上説明してきたように1本究明によれば1円周方回に
複数の探触子を配列した探触子アレイを水中に固足設置
し、この探触チアレイ内を通過する被検査体を探触子ア
レイの切換走査により超音波探傷する超音波自動探傷装
置において、被検査体の移動方向に複数の探触子アレイ
を固定的に配設し、各探触チアレイに設けた探触子の振
動面を探触子プレイ毎に異なる所駕の傾斜角をもって配
列するようにしたため、各探触子プレイの斜角超音波ビ
ーム特性は探触子振動面の傾斜角の設定により一義的に
定まシ、焦点遅延及び偏向遅延を施′″rための遅延制
御が不要になって各探触子の切換走査回路を簡潔にする
ことができ、又、複数分割した探触子アレイを同時に切
換走査できることから探傷速度を早めることができ、固
定的に設置した探触子アレイによる6体の軸横方向に走
る欠陥の検知を簡潔な構成で実現することができ、より
実用性の高い超音波自動探傷装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本宅間の探触子子レイ構造の一実施例を示した
断面説明図、第2図はlA1図の探触子アレイによる超
詮波ビームの伝搬を示した説明図。 第3図は本発明の一実施例を示したブロック図。 第4図は本発明で用いる探触子アレイの他の実施例を小
した説明図である。 l・・・探触子アレイ  2,2a〜2b・・・斜角探
触子アレイ3・・・垂直探触子子レイ  4・・・管体
5・・・水       10・・・制御侶号発生器1
2・・・送信部     14・・・アナログスイッチ
16・・・プリアンプ   18・・・受信遅延回路2
0・・・主増幅器  22.24.26.28・・・バ
ッファ30・・・混合−レベル比較器 32・・・入力
インタフェース34°°°マイクロコンピユータ  3
6・・・出力インタフェース38・・・プリンタ   
    40・・・CRT特許出願人  株式会社 東
京計器 代理人弁理士 竹 内   進

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 円周方向に複数の探触子を配列した探触子アレイを水中
    に固定設置し、該探触子アレイ内を通過する被検査体を
    探触子アレイの切換走査によシ超音波探傷する超音波自
    動探傷装置において、管状金属の軸方向に複数の探触子
    アレイを固足的に配設し、各探触子アレイに設けた探触
    子の振動面を探触子プレイ毎に異るpfr足の傾斜角を
    もって配列したことを特徴とするfB#波自動探傷装置
JP57174749A 1982-10-05 1982-10-05 超音波自動探傷装置 Granted JPS5963562A (ja)

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JPS5963562A true JPS5963562A (ja) 1984-04-11
JPH0143905B2 JPH0143905B2 (ja) 1989-09-25

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ID=15984005

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JP2010266463A (ja) * 2005-08-26 2010-11-25 Sumitomo Metal Ind Ltd 超音波探触子、超音波探傷装置、超音波探傷方法及び継目無管の製造方法

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JPH04300520A (ja) * 1991-03-28 1992-10-23 Nippon Koden Corp 自動血圧測定装置
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