JPS60165544A - アレイ型超音波プロ−ブ - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、多数個の送波子及び受波子を配列したアレイ
型超音波グローブに係り、特に外設された超音波探傷器
との間の信号線本数及び伝送損失を低減するようにした
アレイ型超音波グローブに関する。

〔発明の背景〕

原子炉等に使用される蒸気発生器（８Ｇ）の伝熱管の超
音波探傷は、その構造上、伝熱管の内部に超音波プロー
ブを挿入して探傷を行わざるを得ない。

ところが第１図に示したように、伝熱管１はヘリカルコ
イル状で、しかも長さが８０ｍにもおよぶため、ヘリカ
ルコイル上部に水槽２を設け、中のドラム３に浮子４が
取付られた信号伝送用ケーブル５を巻き、アレイ型超音
波グローブ６を水といっしょに伝熱管内部に挿入して探
傷を行う方法が用いられている。したがって、外設され
た超音波探傷器７からアレイ型超音波プローブ６までの
信号伝送用クープルは１２０ｍにもなり、伝送信号の減
衰が著しい。

アレイ型超音波プローブ６は、第２図に示した構成とな
っており、２つの送受波子ユニット８゜９及びこれらに
配置されている送受波子を電子的に切換える回路ユニッ
ト１０が屈曲可能な連結部１１で連結されている。送誓
波子の切換動作を第３図を用いて簡単に説明する。第３
図は一つの送受波子ユニット８に配列された送受波子の
様子を示し、受波子側列Ｒ１１には１６枚の受波子が配
列され、また、送波子側列ＴＩ　Ｋもこれと対向して１
６個の送波子が配列されている。

そして、受波子側列Ｒ１の１６個の受波子は超音波探傷
器７から出力される同期信号に基づいて１ケずつ順番に
、カウンター１２の出力Ａ０゜Ａ、　、　Ａ、とこれに
よって制御されるアナログスイッチ１３によって切換え
られ、その受信信号はプリアンプ１４で増幅されて時系
列的に出力される。

一方、送波子側列ＴＩの１６個の送波子は、選択された
受波子に対応する送波子を１ケずつ順番に励振する必要
があり、今単純に１ケの送波子について１ケのパルサー
回路を用いる方法を考えると、超音波探傷器７側にある
パルサー回路１５とアレイ型超音波グローブ６を結ぶケ
ーブル５の信号線本数紘励振パルス用だけでも送波子に
対応する本数だけ必要となり、伝送ケーブルの外径が増
大することからグローブの挿入性に重大な悪影響を及ぼ
す欠点がある。しかも、アレイ型超音波プローブ６内に
到達する励振パルスは、長さ１２０ｍのケーブル５中で
３０ｄＢ近く減衰し、送波子側列ＴＩの十分な励振がで
きなくなり、送波感度の低下が懸念される。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の欠点を除去するために、探傷器とアレ
イ型超音波プローブ間のケーブルの信号線本数を削減し
、かつ伝送損失が低減できるアレイ型超音波プローブの
′提供を目的とする。

〔発明の概要〕

本発明によるプレイ型超音波グローブの第１の特徴は、
送波子を励振するための励振パルスを出力する１個又は
複数個のパルサー回路と、前記励振パルスを前記送波子
に分配するための分配回路をアレイ凰超音波プローブ内
に内蔵することによって、超音波探傷器からアレイ型超
音波プローブに至る励振パルス伝送用の信号線を無くシ
、シかも伝送路における伝送損失を低減した点にらる。

本発明によるアレイ型超音波グローブの第２の特徴は、
上記の構成において前記分配回路を前記パルサー回路の
後段に設け、パルサー回路から出力される励振パルスを
切換えて前記送波子に分配するように構成することによ
シ、グープルの信号線本数を削減し、パル会−回路数を
最小限にした点にるる。

本発明によるアレイ型超音波プローブの第３の特徴は、
第１の特徴で述べた構成において前記分配回路を前記パ
ルサー回路の前段に設け、パルサー回路を駆動するトリ
ガー信号を切換えて前記送波子に励振パルスを分配する
ように構成することにより、ケーブルの信号線本数を削
減し、比較的高電圧の励振パルスを切換え可能にした点
にある。

本発明によるアレイ型超音波グローブの第４の特徴は、
第３の特徴で述べた構成において前記分配回路が１グル
ープ当りｉ個の送波子から成るｍグループを時系列的に
切換えるように構成することにエリ、ケーブルの信号線
本数を削減し、しかも各送波子チャンネル間の音響的な
干渉の影響を回避した点にある。

本発明によるプレイ型超音波プローブの第５の特徴は、
第３の特徴で述べた構成において前記分配回路が１グル
ープ当りｉ個の送波子から成るｍグループを１系統とし
だｎ系統を並列に駆動し、かつ各系統内の谷グループを
時系列的に切換えるように４成することにより、ケーブ
ルの信号線本数を削減し、しかも例えば対象欠陥の異な
る各種のプレイ型送波子を同時に駆動可能とした点にあ
る。

〔発明の実施例〕

以Ｆ１　図面に示す実施例を参照して本発明を説明する
と、先ず第４図は本発明によるアレイ型超音波プローブ
の一実施例であり、特に本発明の説明に必要な送信系統
のみを示し、受信系統は第３図に示した構成と同一構成
になり省略してめる。

第４図において、外設された超音波探傷器１６はプレイ
型超音波プローブ１７内に内蔵されたパルサー回路１５
及び分配回路１８に必要な電源と同期信号をケーブル５
を介して供給する。パルサー回路は前δ己同期信号に基
づいて、所定の繰返し周波数で励振パルスを発生し、パ
ルサー回路１５の後段に設けられた分配回路１８にｎｆ
Ｊ記励振パルスを入力する。分配回路１８は例えば高耐
圧ＩＣスイッチ（又は電話交換機等で使用されるクロス
ポイントスイッチ）やＰＩＮダイオードスイッチ等で構
成されるもので、入力された信号を複数のチャンネルに
分配することができ、所定のバイアス信号を与えること
によって、任意のチャンネルに人力信号を接続すること
ができる。このため、前記同期信号に基づいて分配回路
１８の各チャンネルに時系列的にバイアス信号を与える
ことにより、励振パルスが送波子列Ｔ＋の各送波子に順
次加えられ、送波子側列Ｔ１から時系列的に超音波を送
出することかできる。

一方、アレイ型超音波プローブ１７内の受信系統は第３
図で説明した内容と同様に、超音波探傷器１６から出力
される同期信号に基づいて受波子側列ＲＩの１６個の受
波子は送波子側列Ｔ１の各チャンネルに対応するように
１ケずつ順番にアナログスイッチにより切換えられる。

斯くして、１〜五チヤンネル迄の送受波子は順次時系列
的に超音波の送受信を行い、管の全周に亘って探傷する
。

伺、第４図以降の送波子側列は便宜的に平面に配列した
状態を図示しているが、管内挿入型探傷においては第３
図と同様に塊状に配列する。

即ち、パルサー回路１５と分配回路１８をプレイ型超音
波グローブ１７内に内蔵したことによりチャンネル数に
対応した励振パルス用の信号線が不要となり、ケーブル
５の外径は細くすることができ、アレイ型超音波プロー
ブ１７を・ａの全長に亘って円滑に送り込むことができ
る。

しかしながら第４図において分配回路１８は高耐圧ＩＣ
スイッチやＰＩＮダイオードスイッチを用いているため
に、立下りの急峻な励振パルス（立下り時間：２０〜３
０ｎｓ）の場合パルス電圧が３００Ｖ以上になると励振
パルスの正常な分配ができなくなってくる。

そこで、第５図は励振パルスの電圧が３００Ｖ以上であ
っても励振パルスが正常に分配できるように構成した本
発明による実施例を示す。

第５図において、アレイ型超音波プローブ１７に内蔵さ
れた分配回路１８はｍ個のパルサーから成るパルサー回
路１５の前段に設けられており、ケーブル５を介して外
設された超音波探傷器１６から送信されるトリガー信号
を分配回路１８によって順次切換え分配する。このため
、パルサー回路１５のＰＩ〜Ｐ４は所定の周期で時系列
に励振パルスを発生する。

なお、前記トリガー信号の電圧レベルは一般的に°ｆ’
ＴＬから数十Ｖ程度であり、パルサー回路１５で発生す
る励振パルスの電圧レベルは第５図においては１００〜
１００ＯＶの範囲で容易に得る仁とができる。

パルサー回路１５の各パルサーＰ　Ｉ　＊　ｐ、　ＪＰ
、、Ｐ４にはそれぞれｎ個（図示では４個）の送波子が
接続されており、１個のパルサーで励振パルスを発生す
る毎にそのパルサーに接続された複数個の送波子から超
音波ビームが同時に送出される。このため、１個のパル
サーとｎ個の送波子から成るｍグループが時系列的に繰
返し駆動される。

斯くして、アレイ盤超音波プローブ１７全体としては、
送波子及び受波子のチャンネル屋と走査Ｊ県庁の関係を
第６図に示すように、受波子側列は１−ｉチャンネル迄
１個ずつ順番に切換えられるが、送波子側列は受波子側
列の選択された受波子に対応する送波子が必ず励振され
るようにする。

例えば、チャンネル屋１の受波子が選択されているとき
は、送波子側列ではチャンネルＡｌ、５゜９、ｉ−３の
送波子から超音波ビームが送出され、チャンネル４２の
受波子が選択されているときは、チャンネルＡ２，６，
１０．ｉ　２の各送波子から超音波ビームが送出される
。したがって、実際の超音波探傷には送波子側列のうち
常に選択された受波子のチャンネルに対応する送波子が
寄与し、その他の送波子から送出される超音波ビームに
よる干渉は、同時に励振する送波子の間隔を互いに離す
ことによって回赴しておる。

この結果、嬉５図に示した構成によりケーブル５の外径
は細くでき、しかも゛３００Ｖ以上の比較的高電圧の励
振パルスを送波子側列に与えることができることから好
適な超音波探傷が実現できる。

第７図は種類の異なる欠陥を１回の探傷工程で一挙に探
傷するのに好適な本発明によるアレイ型超音波グローブ
の他の実施例を示す。

第７図において、アレイ型超音波プローブ１７は検出対
象の異なるＮ系統の送受波子列が組込まれ（Ａ、Ｂ、Ｃ
の３系統のうち各送波子側列のみを図示）でいる。

アレイ型超音波プローブ１７に内蔵された分配回路１８
はｎ個のパルサーから成るパルサー回路１５の前段に設
けてあり、ケーブル５を介して外設された超音波探傷器
１６から送信されるトリガー信号を分配回路１８により
１陳次切換えて分配する。したがって、パルサー回路１
５の各パルサーは所定の周期で順次時系列的に励振パル
スを発生する。

パルサー回路１５のパルサーＰＩ　＋　Ｐ＊　ｌ　ｐｓ
　ＩＰ、には各系統の送波子側列のうち、それぞれｎ個
（図示では４個）ずつの送波子に接続されており、１個
のパルサーで励振パルスを発生する毎にそのパルサーに
接続された各系統の４個ずつの送波子から超音波ビーム
が同時に送出される。このため、１グループ当りｎ個の
送波子から成るｍグループを１系統としたＮ系統は並列
に駆動され、しかも各系統内の各グループは時系列的に
切換えられて超音波ビームを発生する。

その結果、アレイ型超音波プローブ１７は外設された超
音波探傷器１６から前記プローブに至るケーブル５の外
径を細くできることから、被検管に対する挿入性を良好
にした状態で、数種類の欠陥を高速に探傷することが可
能となる。

なお、本笑施例では被検管内に挿入して探傷を行うアレ
イ型超音波グローブについて述べたが、本発明はケーブ
ルの信号線本数を低減でき、しかもケーブル中での伝送
損失を軽減することができることから、その他の各種プ
レイ型超音波プローブにも効果的に実施できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、送波子を励振する
だめの励振パルスを発生する１個又は複９数個のパルサ
ー回路と、前記励振パルスを前記送波子に分配するため
の分配回路をアレイ型超音波グローブに内蔵することに
よって、超音波探傷器からアレイ型超音波グローブに至
る励振パルス伝送用の信号線が不要となるため、ケーブ
ルの外径が細くでき、管内にアレイ型超音波グローブを
挿入する際に円滑に遂行できる。また、励振パルスをア
レイ型超音波グローブ内で発生させるために送信側系統
におけるケーブル中での伝送損失も低減される他、ケー
ブルが全体的に軽量化されることにより取扱いも容易と
なり、プレイ型超音波グローブによる好適な探傷を実現
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はアレイ型超音波グローブの適用例を説明するだ
めの構成図、第２図はアレイ型超音波プローブの概念構
成図、第３図は従来方式によるアレイ型超音波プローブ
の回路構成図、第４図から第７図迄は本発明によるアレ
イ型超音波グローブの実施例を説明するための送信系統
構成図である。 ＴＩ・・・送波子側列、ＲＩ・・・受波子側列、５・・
・ケーブル、１５・・・パルサー回路、１６・・・超音
波探傷器、ギ３　図 Ｒ１丁１ 第４図 第５図 　ｌ チャンネルｔｏｏ。 ［Ｉ Ｌ”

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　多数個の送波子及び受波子を配列したアレイ型超
   音波グローブにおいて、外設された超音波探傷器に同期
   して前記送波子側列を励振するための励振パルスを発生
   する１個又は複数個のパルサー回路と、前記励振パルス
   を前記送波子側列に分配するための分配回路を内蔵した
   ことを特徴とするアレイ型超音波グローブ◎