JPS6180044A - 超音波探傷装置 - Google Patents
超音波探傷装置Info
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- JPS6180044A JPS6180044A JP59203199A JP20319984A JPS6180044A JP S6180044 A JPS6180044 A JP S6180044A JP 59203199 A JP59203199 A JP 59203199A JP 20319984 A JP20319984 A JP 20319984A JP S6180044 A JPS6180044 A JP S6180044A
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- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
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- G01N2291/269—Various geometry objects
- G01N2291/2693—Rotor or turbine parts
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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、超音波探傷装置に係り、特にピッチアンドキ
ャッチ法をｉ更用し、例えば原子力タービン等に使用さ
れる焼ばめディスクの欠陥検査に好適な超音波探傷装置
に関する。
ャッチ法をｉ更用し、例えば原子力タービン等に使用さ
れる焼ばめディスクの欠陥検査に好適な超音波探傷装置
に関する。
原子力タービン等に用いられる焼ばめディスクの欠陥を
検査する超音波探傷装置の一例が実開昭５６−１１６６
６３号公報に示されている。第１図および第２図に示す
ように、この例ではディスク１の側面のウェブ部分２１
に送信用探触子５を設置するとともに、反対側のウェブ
部分２２に受信用探触子６を設置４１−て、キー溝部３
に超音波を送受信するいわゆるピッチアンドキャッチ法
によって、キー溝部３に発生する欠陥４の検出を行う。
検査する超音波探傷装置の一例が実開昭５６−１１６６
６３号公報に示されている。第１図および第２図に示す
ように、この例ではディスク１の側面のウェブ部分２１
に送信用探触子５を設置するとともに、反対側のウェブ
部分２２に受信用探触子６を設置４１−て、キー溝部３
に超音波を送受信するいわゆるピッチアンドキャッチ法
によって、キー溝部３に発生する欠陥４の検出を行う。
なお、第２図において７はアームを表す。
第３図Ａにキー溝部から受信される超音波の受信信号例
を示し、第３図Ｂにそれに対応する受信信号波形の例を
示す。
を示し、第３図Ｂにそれに対応する受信信号波形の例を
示す。
受信されるエコーは探触子位置と反射源の位置から決ま
る超音波ビームの路程を超音波が伝播する時間だけ遅れ
て受信される。そこで第３図Ｂに示す受信エコーＥ１は
、探触子から相対的に最短の位置にある欠陥４の先端か
らの端部エコーでろる。次にキー溝３のコーナー曲面几
部がらのエコーＥ２が受信され、さらに欠陥のコーナー
エコーＥ３が受１ｇされる。従来の探傷方法のＡ″４合
はコーナーエコーＥ３に右目し、Ｅ３の存在の有無によ
り欠陥の有無を判定していた。
る超音波ビームの路程を超音波が伝播する時間だけ遅れ
て受信される。そこで第３図Ｂに示す受信エコーＥ１は
、探触子から相対的に最短の位置にある欠陥４の先端か
らの端部エコーでろる。次にキー溝３のコーナー曲面几
部がらのエコーＥ２が受信され、さらに欠陥のコーナー
エコーＥ３が受１ｇされる。従来の探傷方法のＡ″４合
はコーナーエコーＥ３に右目し、Ｅ３の存在の有無によ
り欠陥の有無を判定していた。
しかしながら、この方法では欠陥存在の判定は可能であ
るが、欠陥寸法りの測定や形状エコー（８部からのエコ
ー’ａ）との識別が困難でめった。
るが、欠陥寸法りの測定や形状エコー（８部からのエコ
ー’ａ）との識別が困難でめった。
欠陥寸法りは、コーナーエコーの強度でその大きさが推
定できるが、エコーの強度による評価方法は欠陥の傾き
や、探触子の接触状態に匠右され易く、寸法評価が梁し
い。
定できるが、エコーの強度による評価方法は欠陥の傾き
や、探触子の接触状態に匠右され易く、寸法評価が梁し
い。
以上のようにピッチアンドキャッチ法によって欠陥部の
エコー信号の有無ならびに強度に調べる方法においては
、欠陥存在の有無は推定できるが、欠陥寸法を定量的に
評価することが４しい欠点があった。
エコー信号の有無ならびに強度に調べる方法においては
、欠陥存在の有無は推定できるが、欠陥寸法を定量的に
評価することが４しい欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、ピッチアンドキャッチ法において、欠
陥の有無のみならず、欠陥寸法を測定・評価できる超音
波探傷装ｆｉｆ、全提供することである。
陥の有無のみならず、欠陥寸法を測定・評価できる超音
波探傷装ｆｉｆ、全提供することである。
本発明は、き裂状欠陥の先端からの端部エコーに着目し
、欠陥に対して複数方向から探傷することによシ、換言
すれば、探触子の首振り角度を少くとも２つ以上に変化
させて端部エコーを検出することにより、それぞれの角
度について探触子とそのエコーを発生させた位置と等距
離にある軌跡上に受信エコーを加算し、軌跡が交叉して
作る画像から欠陥の発生位置ならびにその先端を表示す
るとともに、欠陥寸法を計測可能にしたことを特徴とす
る。
、欠陥に対して複数方向から探傷することによシ、換言
すれば、探触子の首振り角度を少くとも２つ以上に変化
させて端部エコーを検出することにより、それぞれの角
度について探触子とそのエコーを発生させた位置と等距
離にある軌跡上に受信エコーを加算し、軌跡が交叉して
作る画像から欠陥の発生位置ならびにその先端を表示す
るとともに、欠陥寸法を計測可能にしたことを特徴とす
る。
次に、第４図から第７図を参照して、本発明の超音波探
傷装置の基本原理を説明する。
傷装置の基本原理を説明する。
第４図はディスクｌに対して、探触子５を首振シ角ψで
探傷する様子を示す。異なる首振り角ψとは例えば＋４
５°、＋６０°あるいは＋４５°。
探傷する様子を示す。異なる首振り角ψとは例えば＋４
５°、＋６０°あるいは＋４５°。
−４５°のような組合せである。第５図はディスク断面
図であり、相対するウェブ面２１．２２に送信用探触子
５および受信用探触子６を図に示すように配置する。第
６図は探触子５をアーム７に取り付け、アームに対して
δなる角度を与え、首倣り角ψを設定している様子を示
す、 ディスク断面を示す第５図において、ピッチアンドキャ
ッチ法でキー溝の点Ｂを探傷する場合には、超音波ビー
ムの経路はウェブ面２１上の送信点ＴからＢに至り、さ
らに反対側のウェブ面２２上の受信点Ｒで受信される。
図であり、相対するウェブ面２１．２２に送信用探触子
５および受信用探触子６を図に示すように配置する。第
６図は探触子５をアーム７に取り付け、アームに対して
δなる角度を与え、首倣り角ψを設定している様子を示
す、 ディスク断面を示す第５図において、ピッチアンドキャ
ッチ法でキー溝の点Ｂを探傷する場合には、超音波ビー
ムの経路はウェブ面２１上の送信点ＴからＢに至り、さ
らに反対側のウェブ面２２上の受信点Ｒで受信される。
このようにして得られる受信信号を用いて第６図に示す
ように、探傷個所Ｂを含み、かつディスクの回転軸に垂
直な断面（第５図ＡＡ面）に対応する超音波像を形成さ
せて、欠陥表示を行う。そのためにまず第５図図示のＴ
Ｂ几、を超音波が伝播する時間ｔを計測し、これから探
触子５又は６の回転半径ＰＢ＝ｒに換算する。次に探触
子５，６の位置をＡＡ面に投影した点Ｐｆ：中心として
、探傷信号を上述の換算半径ｒの円弧を描くと、これは
キー溝部ＢＫ６る反射源の存在位置を示す軌跡となる。
ように、探傷個所Ｂを含み、かつディスクの回転軸に垂
直な断面（第５図ＡＡ面）に対応する超音波像を形成さ
せて、欠陥表示を行う。そのためにまず第５図図示のＴ
Ｂ几、を超音波が伝播する時間ｔを計測し、これから探
触子５又は６の回転半径ＰＢ＝ｒに換算する。次に探触
子５，６の位置をＡＡ面に投影した点Ｐｆ：中心として
、探傷信号を上述の換算半径ｒの円弧を描くと、これは
キー溝部ＢＫ６る反射源の存在位置を示す軌跡となる。
この軌跡を第７図に示すように、一つの円周上を走査さ
れる探触子５，６の位置Ｐ＋ ＊ Ｐ２ ｒ・・・ごと
に描き、受信信号を重みづけすれば、各反射源ごとにＬ
＋＋Ｌ２等の円弧状軌跡群が形成され、その交点が反射
源の像を形成することになる。
れる探触子５，６の位置Ｐ＋ ＊ Ｐ２ ｒ・・・ごと
に描き、受信信号を重みづけすれば、各反射源ごとにＬ
＋＋Ｌ２等の円弧状軌跡群が形成され、その交点が反射
源の像を形成することになる。
第７図では超音波送受信点Ｐ６で得られたエコーのうち
、特に端部エコーを上述の換算によりｒ！なる半径で、
超音波送受信点Ｐ６を中心として書き込み、キー溝部３
の８部のエコーをｒ２なる半径で書いた様子を示してい
る。また欠陥やキー溝の角やコーナ部等からのエコーを
他の超音波送受信点Ｐｌ＋・・・＋Ｐ？においても同様
に受信し、それらの受信信号から同じようにして軌跡群
を描くと、上記各部の像再生ができる。このような映像
化処理で、キー溝付近の形状が再生できると共に欠陥の
先端位置が先端部のエコー信号から再生されるため、欠
陥の寸法も正確に測定可能である。
、特に端部エコーを上述の換算によりｒ！なる半径で、
超音波送受信点Ｐ６を中心として書き込み、キー溝部３
の８部のエコーをｒ２なる半径で書いた様子を示してい
る。また欠陥やキー溝の角やコーナ部等からのエコーを
他の超音波送受信点Ｐｌ＋・・・＋Ｐ？においても同様
に受信し、それらの受信信号から同じようにして軌跡群
を描くと、上記各部の像再生ができる。このような映像
化処理で、キー溝付近の形状が再生できると共に欠陥の
先端位置が先端部のエコー信号から再生されるため、欠
陥の寸法も正確に測定可能である。
以上が本方式による寸法評価方法の基本原理である。
以下、第８図のブロック図、第９図及び第ｉ。
図のフローチャー）Ｔｈ参照して、本発明の一実施例を
説明する。
説明する。
第８図は、本発明による超音波探傷装置の−実雄側を示
すブロック図である。図において、８は探傷器、９は波
形記憶装置、１０ｒよ探触子走査機構、１１は探触子位
置検出機構、１２は画像アドレス発生器、１３は画像メ
モリ、１４は加算回路、１５は書き込み半径テーブル、
１６は表示部、１７は全体を制御するコントローラ、１
８は外部記憶装置でるる。
すブロック図である。図において、８は探傷器、９は波
形記憶装置、１０ｒよ探触子走査機構、１１は探触子位
置検出機構、１２は画像アドレス発生器、１３は画像メ
モリ、１４は加算回路、１５は書き込み半径テーブル、
１６は表示部、１７は全体を制御するコントローラ、１
８は外部記憶装置でるる。
このような構成の本発明装置において、１ず探傷を始め
る前に、各ハードウェア（例えば、波形記憶装［９，画
像メモリ１３等）の初期化を行う。
る前に、各ハードウェア（例えば、波形記憶装［９，画
像メモリ１３等）の初期化を行う。
また首振り角度ψ１の設定と種類を入力する。
続いて探触子走査機構１０を用いてＡＡ面での探傷位置
（ＸＲ，ｙＲ）にアーム７を走食し探触子５．６を移動
し、アーム７の先端に取付けた探触子５．６にδなる角
度を与え、所定の首振シ角度ψ１を設定する。以上の０
期設定が済んだ後、探傷角度σＪを設定し、ディスクが
固定されているロータシャフトを回転し、ロータの回転
角度θを探触子位置検出機構１１により入力する。回転
角度θが探傷角度θｊと一致した時点で、探傷器８を駆
動し、送信用探触子５から超音波を送信するとともに、
受信用探触子６を用いて受信する。次に受信された探傷
波形は波形記憶装置９でディジタル化される。この受信
波形と共に探触子位置（Ｘｓ 、 ）’ｓ ）及びロー
タ回転角度θを映像化処理部に転送し、映像化する。映
像化処理については次に説明する。映像化が完了すると
、次なるθ１の設定を行い第９図のフローチャートに従
って処理を行う。ψ龜の値を更新し同様の処理を続け、
すべての処理が済んだ時点で画像を表示する。
（ＸＲ，ｙＲ）にアーム７を走食し探触子５．６を移動
し、アーム７の先端に取付けた探触子５．６にδなる角
度を与え、所定の首振シ角度ψ１を設定する。以上の０
期設定が済んだ後、探傷角度σＪを設定し、ディスクが
固定されているロータシャフトを回転し、ロータの回転
角度θを探触子位置検出機構１１により入力する。回転
角度θが探傷角度θｊと一致した時点で、探傷器８を駆
動し、送信用探触子５から超音波を送信するとともに、
受信用探触子６を用いて受信する。次に受信された探傷
波形は波形記憶装置９でディジタル化される。この受信
波形と共に探触子位置（Ｘｓ 、 ）’ｓ ）及びロー
タ回転角度θを映像化処理部に転送し、映像化する。映
像化処理については次に説明する。映像化が完了すると
、次なるθ１の設定を行い第９図のフローチャートに従
って処理を行う。ψ龜の値を更新し同様の処理を続け、
すべての処理が済んだ時点で画像を表示する。
次に映像化処理について、第１Ｏ図の映像化処理フロー
チャートおよび第８図のブロック図を用いて説明する。
チャートおよび第８図のブロック図を用いて説明する。
まず映像化の中心となる画像アドレス発生器１２に対し
て、ＡＡ面で超音波送受信点Ｐ（ｘｓ、ｙａ）を設定す
る。次に受信波形Ｓｒ （ｘｇ ｌ ｙＲ＊ ｔ）を
波形記憶装置９からコントロー／Ｆ１７に転送する。処
理する受信波形の時刻１．に対する書き込み中径ｒ１を
書き込み半径テーブル１５から読み出し画像アドレス発
生器１２に設定する。画像アドレス発生器１２において
再生座標のＸ軸の値ＸＲを設定し、それに対するｙ座標
の値ｋ ３’ｆ、出してＸＲ，ｙａの座標を求める。算
出座標（ＸＲ、ｙｎ ）に対応する画像メモリ１３から
、画像データＩ（ＸＲ，）’Ｒ）を読み出し、探傷波形
Ｓｒ （Ｘｓ 、 ｙＲ、ｉ 、 ）を加算回路１４
で加算して、再度画像メモリ１３に格納する。ＸＩＩ＋
を更新し、同様にして、円の座標を算出し、それに対す
る波形データを加算する。以上の操作を次の時刻１．に
ついて行い、すべての時刻ｔ１に対する映像化処理を行
う。前述の第７図は、超音波送受信位置Ｐ６に対する受
信波形の処理の様子を示す。
て、ＡＡ面で超音波送受信点Ｐ（ｘｓ、ｙａ）を設定す
る。次に受信波形Ｓｒ （ｘｇ ｌ ｙＲ＊ ｔ）を
波形記憶装置９からコントロー／Ｆ１７に転送する。処
理する受信波形の時刻１．に対する書き込み中径ｒ１を
書き込み半径テーブル１５から読み出し画像アドレス発
生器１２に設定する。画像アドレス発生器１２において
再生座標のＸ軸の値ＸＲを設定し、それに対するｙ座標
の値ｋ ３’ｆ、出してＸＲ，ｙａの座標を求める。算
出座標（ＸＲ、ｙｎ ）に対応する画像メモリ１３から
、画像データＩ（ＸＲ，）’Ｒ）を読み出し、探傷波形
Ｓｒ （Ｘｓ 、 ｙＲ、ｉ 、 ）を加算回路１４
で加算して、再度画像メモリ１３に格納する。ＸＩＩ＋
を更新し、同様にして、円の座標を算出し、それに対す
る波形データを加算する。以上の操作を次の時刻１．に
ついて行い、すべての時刻ｔ１に対する映像化処理を行
う。前述の第７図は、超音波送受信位置Ｐ６に対する受
信波形の処理の様子を示す。
首振り角度ψは最低限２つでよいが、信頼性向上と他の
部分の形状再生の点からも各種の角度で映像化すること
が望ましい。具体的には±１５°。
部分の形状再生の点からも各種の角度で映像化すること
が望ましい。具体的には±１５°。
±３０° 、±４５°、±６０° 、０ °を行うと形
状再生と欠陥評価上は、より良い結果が得られる。
状再生と欠陥評価上は、より良い結果が得られる。
ただし、ある程度欠陥の存在が分っている場合には少な
い種部の首振り角度ψ１の合成の方が欠陥寸法を判定し
易いときもめる。
い種部の首振り角度ψ１の合成の方が欠陥寸法を判定し
易いときもめる。
以上本実施例によれば、欠陥を映像化表示して判定する
ため、熟練者でなくても欠陥の存在ｆ寸法を容易に判定
できる。また専用の画像アドレス発生器や書き込み中径
テーブル等の専用ブロックを有しており、高速画像処理
が可能であるため、データ取得後短時間で画像表示でき
、探傷結果の実時間処理が可能である。
ため、熟練者でなくても欠陥の存在ｆ寸法を容易に判定
できる。また専用の画像アドレス発生器や書き込み中径
テーブル等の専用ブロックを有しており、高速画像処理
が可能であるため、データ取得後短時間で画像表示でき
、探傷結果の実時間処理が可能である。
なお、端部エコー検出のために被検査部位に対し、より
集束機能を持たせた探触子を使用することも有効である
。その場合は、先端エコーの検出感度が上がるから、検
出能力を向上させ、鮮明な映像を得ることができる。
集束機能を持たせた探触子を使用することも有効である
。その場合は、先端エコーの検出感度が上がるから、検
出能力を向上させ、鮮明な映像を得ることができる。
以上の説明は特にディスクの検査を中心に述べてきたが
、他に、溶接部の検査において、板の表面と裏面とに探
触子を配置して映像化する場合も有効で、特に欠陥の形
状について正確な情報が得られる。
、他に、溶接部の検査において、板の表面と裏面とに探
触子を配置して映像化する場合も有効で、特に欠陥の形
状について正確な情報が得られる。
本発明によれば、ディスクキー溝部等に発生する欠陥の
状況が画像として表示され、かつ超音波反射源となる欠
陥のコーナ一部や先端部の位置関係が精度よく標定され
る。そのため、欠陥の有無の判定のみならず、その寸法
をも正確に求めることが可能となり、機器の保全面への
寄与は極めて大きい。
状況が画像として表示され、かつ超音波反射源となる欠
陥のコーナ一部や先端部の位置関係が精度よく標定され
る。そのため、欠陥の有無の判定のみならず、その寸法
をも正確に求めることが可能となり、機器の保全面への
寄与は極めて大きい。
第１図はディスク探傷方法の説明図、第２図は走査アー
ムの説明図、第３図はエコー発生のメカニズムとエコー
の波形例とを示す図、第４図は探触子の走査説明図、第
５図はビーム路糧の説明図、第６図は首振り角度の設定
状況を示す図、第７図は再生画像を得る方法の説明図、
第８図は本発明の超音波探傷装置の一実施例を示すブロ
ック図、第９図は全体の動作の７０−チャート、第１０
図は映像化処理のフローチャートである。 ｌ・・・ディスク、２・・・ウェブ、２１．２２・・・
ウェブ部分、３・・・キー溝部、４・・・欠陥、５・・
・送信用探触子、６・・・受信用探触子、７・・・アー
ム、８・・・探傷器、９・・−波形記憶装置、１０・・
・探触子走査機構、１１・・−探触子位置検出機構、１
２・・・画像アドレス発生器、１３・・・画像メモリ、
１４・・・加算回路、１５・・・杏き込み半径テーブル
、１６・・・表示部、１７・・・コントローラ、１８・
・・外部記憶装置。
ムの説明図、第３図はエコー発生のメカニズムとエコー
の波形例とを示す図、第４図は探触子の走査説明図、第
５図はビーム路糧の説明図、第６図は首振り角度の設定
状況を示す図、第７図は再生画像を得る方法の説明図、
第８図は本発明の超音波探傷装置の一実施例を示すブロ
ック図、第９図は全体の動作の７０−チャート、第１０
図は映像化処理のフローチャートである。 ｌ・・・ディスク、２・・・ウェブ、２１．２２・・・
ウェブ部分、３・・・キー溝部、４・・・欠陥、５・・
・送信用探触子、６・・・受信用探触子、７・・・アー
ム、８・・・探傷器、９・・−波形記憶装置、１０・・
・探触子走査機構、１１・・−探触子位置検出機構、１
２・・・画像アドレス発生器、１３・・・画像メモリ、
１４・・・加算回路、１５・・・杏き込み半径テーブル
、１６・・・表示部、１７・・・コントローラ、１８・
・・外部記憶装置。
Claims (1)
- １、被検体の相対する面に配置した少くとも１対の送受
信探触子と被検体の所要部分を探傷する位置関係に探触
子対を保持し走査する機構とを有する超音波探傷装置に
おいて、探触子対を首振り走査する機構と、複数の首振
り角度に対する探傷信号の時間情報から探傷信号発生源
が在るべき軌跡を演算し軌跡上に前記探傷信号の強度情
報を累積加算して被検体の所要部分の像を形成し表示す
る信号処理部とからなることを特徴とする超音波探傷装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59203199A JPS6180044A (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59203199A JPS6180044A (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 超音波探傷装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6180044A true JPS6180044A (ja) | 1986-04-23 |
Family
ID=16470104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59203199A Pending JPS6180044A (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 超音波探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6180044A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012002525A (ja) * | 2010-06-14 | 2012-01-05 | Hitachi Ltd | 超音波探傷装置及びその制御方法 |
| JP2012145512A (ja) * | 2011-01-14 | 2012-08-02 | Hitachi Ltd | 超音波探傷装置及び超音波探傷方法 |
| US9116098B2 (en) | 2013-02-12 | 2015-08-25 | General Electric Company | Ultrasonic detection method and system |
| US9482645B2 (en) | 2013-05-17 | 2016-11-01 | General Electric Company | Ultrasonic detection method and ultrasonic analysis method |
-
1984
- 1984-09-28 JP JP59203199A patent/JPS6180044A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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