JPS62156558A - 超音波探傷装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、鋼材などの各種材料の検査に適用して好適
な超音波探傷装置に関する。

［従来の技術］ 超音波探傷装置は、材料中の欠陥を非破壊検査できるこ
とから、広く用いられている。

この種の超音波探傷装置は、一般に、圧電効果を利用し
た振動子を持つ探触子と、これを励起するパルサと、振
動子から発射され、測定材料中の欠陥で反射され、再び
振動子に受信されて超音波信号から電気信号に変換され
たエコー信号を入力とするレシーバと、前記パルサを周
期的に起動する同期回路とから構成され、上記レシーバ
から出力された出力信号に基づいて欠陥を検出するよう
になっている。

上記欠陥検出方法としては、レシーバの出力信号を直接
表示し、欠陥での反射の有無を目視で確認して行う方法
もあるが、上記出力信号を周波数分析器（スペクトラム
アナライザ）で周波数分析して行う周波数分析法もある
。この周波数分析方法では、超音波の発射周波数ｆに対
して、欠陥で反射された超音波の反射周波数がｆ±Δｆ
という形の広がりを持つことから、欠陥を検出すること
ができる。これは、欠陥部で反射する際に、超音波の位
相が変化することに起因すると考えられる。

し発明が解決しようとする問題点コ 上述したように、従来の超音波探傷装置では、周波数の
広がりを持つ反射波を受信しなければならない。このた
め、探触子としては広帯域型を用いている。しかしなが
ら、従来の探触子は帯域幅に限界があり、十分な周０！
１数分析ができないという問題かめった。

まｌ二、測定（４ＦＦ中の粒子に起因するグレンノイズ
か混入し、測定を困難にすることかあった。このグレン
ノイズを回避するために従来は、探触子の取り付は位置
をグレンサイズ相当分ずらして採取した、複数のエコー
信号を比較して、グレンノイズを除去する方法がとられ
ていた。しかしながら、探触子をずらしてグレンノイズ
を除去する方法では、位置ずらしに手間がかかり、現場
への適用は困難であった。

この発明は、このような背景の下になされたらのて、探
触子の帯域を広げ、かつグレンノイズを低減できる超音
波探傷装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するためにこの発明は、共振周波数の
異なる複数の超音波振動子を宵する多振動子型探触子と
、前記各超音波振動子を同時に励起するパルサと、前記
各超音波振動子から発射され、測定対象中の欠陥で反射
され、・前記各超音波振動子に受信されて、超音波信号
から電気信号に変換されたエコー信号を人力とするレシ
ーバと、前記レシーバから出力される、前記各エコー信
号を重ね合わせた形の出ツノ信号を周波数分析する分析
手段とを具備することを特徴とする。

なお、従来、２つの振動子を有する２分割探触子がある
が、これは、一方の振動子を送信に、他方の振動子を受
信に用いている。これに対して、本実施例では、各振動
子を送・受信兼用にしている。

［作用コ 上記構成によれば、探触子の各振動子の共振周波数が異
なることから、探触子としての周波数帯域が広がる。ま
た、探触子の各振動子の取り付は位置かずれることから
、各振動子から発射された超音波の伝播経路が異なった
ものとなる。このため、ノイズを出すグレン（粒子）が
別個のものとなり、グレンノイズの出るタイミングが重
なる確率は低い。一方、欠陥によるエコー信号のタイミ
ングはほぼ一致する。よって、各振動子から出力された
エコー信号を重ね合わせることにより、欠陥エコーに対
するグレンノイズの強度を相対的に低下さＵ−ることか
できる。

［実施例］ 以下、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図は、この発明の一実施例の構成を示すブロック図
である。図において、１は測定対象である。測定対象ｌ
の表面には、探触子２が固定されろ。探触子２は、２振
動子型の乙ので、２つの振動子３ａ、３ｂを持っている
。これらの振動子３ａ。

３ｂはいずれも、送・受信兼用型のものであり、振動子
３ａの共振周波数がｆ、振動子３ｂの共振周波数が３ｒ
／２になっている。

上記振動子３ａ、３ｂは、インピーダンスマツチング回
路４ａ、４ｂを介して、超音波探傷器のパルサ・レシー
バユニット５に接続されている。そして、振動子３ａ、
３ｂは、パルサ・レシーバユニット５から出力された励
起パルスによって同時に励起されて、周波数の異なる２
系列の超音波を発射する。そして、測定対象ｌ中の欠陥
１ａで反射された超音波は、２つの振動子３　ａ、　３
　ｂにほぼ同時に受信されて電気信号（エコー信号）に
変換され、パルサ・レシーバユニット５に０（給される
。この場合、振動子３ａから発射された周波数ｒの超音
波が欠陥１ａで反射されると、周波数ｆを中心としたあ
る帯域幅をもつ反射波になり、これが振動子３ａに主に
受信され、振動子３ｂに副次的に受信される。一方、振
動子３ｂから発射された周波数３ｆ／２の超音波が欠陥
１ａで反射されると、周波数３「／２を中心としたある
帯域幅をもつ反射波になり、これが振動子３ｂに主に受
信され、振動子３ａに副次的に受信される。

こうして、パルサ・レシーバユニット５の出力端に得ら
れた出力信号Ｓは、第３図に示すように、振動子３ａか
ら出力されたエコー信号Ｓａと、振動子３ｂから出力さ
れたエコー信号ｓｂとを重ね合わせた形の信号になる。

上記出力信号Ｓは、周波数分析器６に供給され、時間領
域から周波数領域に変換される。そして、周波数領域に
変換されたデータがデータ処理システム７に供給されて
、欠陥１ａの検出が行なわれる。

この実施例によれば、共振周波数の異なる２系列の振動
子を同時に励起して、２系列の超音波を発射し、この反
射波を面記２系列の振動子で受信して重ね合わせた信号
によって、欠陥の検出を行うので、次の効果をあげるこ
とができる。

（＋）探触子２の帯域を第２図（ｂ）のように広げるこ
とができろ。すなわち、本実施例による探触子２は、こ
の図に示すように、周波数１と３ｆ／２とにピークを持
つ双峰性の周波数特性を持ち、第２図（ａ）に示す従来
の探触子に比べて、相当に広い帯域とすることができる
。

（２）振動子３ａから発射された超音波と、振動子３ｂ
から発射された超音波との伝播経路および周波数が異な
るため、ノイズを出すグレン（粒子）が別なものとなり
、グレンノイズの出るタイミングが重なる確率は低い。

一方、欠陥によるエコー信号のタイミングはほぼ一致す
る。よって、振動子３ａ、３ｂから出力されたエコー信
号Ｓａ、Ｓｂを重ね合わせて得た出力信号Ｓでは、欠陥
エコーに対するグレンノイズの強度が相対的に低下する
。この結果、グレンノイズの影響を弱めることができる
。

（３）２つの振動子３ａ、３ｂの２等分線上に焦点が合
う結果となる。

なお、上記実施例では、振動子３ａ、３ｂを同時に励起
するようにしたが、振動子３ａ、３ｂを交互に励起し、
反射波周波数のシフトｍの変動により、欠陥の判別を行
うことも可能である。この場合、周波数分析器と組み合
わせたスイッチング回路により、振動子３ａ、３ｂを交
互に励起するようにしなければならないが、探触子を移
動させなくても済むので、安定したデータ採取が可能で
ある。

また、本発明の手法は、垂直法、斜角法のいずれにも適
用することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明は、共振周波数の異なる
複数の振動子を有する探触子から、周波数の異なる複数
系列の超音波を同時に発射し、測定対象中の欠陥からの
反射波を前記振動子で受信し、複数のエコー信号を重ね
合わせた形の出力信号を周波数分析して欠陥を検出する
ようにしたから、探触子の帯域を広くすることができ、
充分な周波数分析を行うことが可能である。また、グレ
ンノイズの影響を減らすことができ、検査精度を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による超音波探傷装置の構
成を示すブロック図、第２図は同探傷装置の周波数特性
（同図（ｂ））を、従来装置の周波数特性（同図（ａ）
）と対比して示したグラフ、第３図は振動子から得られ
たエコー信号Ｓａ、Ｓｂを重ね合わせて、周波数分析さ
れる出力信号Ｓを得ることを説明するための波形図であ
る。 ■・・・・・・測定対象、Ｉａ・・・・・・欠陥、２・
・・・・・探触子、３ａ、３ｂ・・・・・・振動子、５
・・・・・・パルサ・レシーバユニット、６・・・・・
・周波数分析器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 共振周波数の異なる複数の超音波振動子を有する多振動
   子型探触子と、前記各超音波振動子を同時に励起するパ
   ルサと、前記各超音波振動子から発射され、測定対象中
   の欠陥で反射され、前記各超音波振動子に受信されて、
   超音波信号から電気信号に変換されたエコー信号を入力
   とするレシーバと、前記レシーバから出力される、前記
   各エコー信号を重ね合わせた形の出力信号を周波数分析
   する分析手段とを具備することを特徴とする超音波探傷
   装置。