JPS6221014A - 超音波探傷試験装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は例えば石油貯蔵タンク等の壁体を形成する構
造体の異常肉厚部分の分布状態を非破壊的に測定する超
音波探傷試験装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、例えば石油貯蔵タンクの壁体を形成する構造体
は例えば鉄板等の金属材料によって形成されている。そ
のため、石油貯蔵タンクの設置後、長期間が経過すると
腐蝕等によって構造体の肉厚が徐々に減少し、石油貯蔵
タンクの強度等が低下するおそれがあった。そこで、石
油貯蔵タンクの設置後、石油貯蔵タンクの保守、点検作
業時に構造体の肉厚が所定の設定範囲内に保持されてい
るか、否かを確認する必要がある。このように石油貯蔵
タンクの壁体を形成する鉄板等の金属材料製の構造体の
肉厚を非破壊的に測定する測定方法として従来から超音
波探傷法が広く採用されている。

これは第４図に示すように超音波探傷器１に高周波ケー
ブル２を介して接続された探触子３を石油貯蔵タンクの
壁体等の被測定構造体４の表面４ａに当て、この状態で
超音波探傷器１の電気信号出力部５から出力された電気
信号を探触子３内の撮動子６に加えてこの電気信号を超
音波パルスに変換し、この超音波パルスを探触子３内の
振動子６から直接、或いは接触媒質７を介して被測定構
造体４の内部に伝播させるとともに、この被測定構造体
４の底面４ｂによって反射された反射波を探触子３内の
撮動子６によって受信し、ざらに探触子３内の振動子６
によって受信された超音波パルスの反射波を電気信号に
変換したのち、この電気信号を高周波ケーブル２および
増幅器８を介して超音波探傷器１のブラウン管９に入力
させるようになっている。この場合、超音波パルスが探
触子３内の撮動子６から出力されたのち被測定構造体４
の底面４ｂによって反射されて帰るまでに要する時間は
被測定構造体４の表面４ａからの距離に比例するように
なっており、超音波パルスが探触子３内の振動子６から
出力されたのち被測定構造体４の底面４ｂによって反射
されて帰るまでに要する時間にもとづいて被測定構造体
４の肉厚、すなわち被測定構造体４の表面４ａと底面４
ｂとの間の距離ｔが検出できるようになっている。また
、超音波探傷器１のブラウン管９には送信波の波形Ａ、
被測定構造体４内の欠陥エコーの波形Ｂ、被測定構造体
４の底面エコーの波形Ｃがそれぞれ表示されるようにな
っており、被測定構造体４の底面エコーの波形Ｃによっ
て被測定構造体４の肉厚ｔが検出できるようになってい
る。

ところで、上記構成の超音波探傷器１を使用して腐蝕等
によって肉厚ｔが減少した被測定構造体４の減肉部分（
異常肉厚部分）の分布状態を測定する超音波探傷試験を
行なう場合には作業者が超音波探傷器１の探触子３の設
置位置を複数の測定位置に順次移動させ、別の作業者が
被測定構造体４の減肉状態が測定された探触子３の設置
位置に対応する位置を記録用紙等に順次記録するように
していた。そのため、作業者が手作業によって記録を取
っていたので、作業時間が比較的長くなり易い問題があ
った。さらに、実際の測定位置（探触子３の設置位置）
と記録用紙等に記録された記録位置との間にずれが生じ
るおそれがあり、記録精度の向上を因ることが難しい問
題があった。

なお、例えば超音波探傷器１の探触子３を互いに直交す
る方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に直線的に移動操作
する移動操作機構を設け、この移動操作機構の動作にも
とづいて探触子３の位置を検出し、腐蝕等によって肉厚
が減少した被測定構造体４の減肉部分の分布状態を自動
的に記録させる構成にした超音波探傷試Ｍ装置が考えら
れている。しかしながら、石油貯蔵タンクの壁体を形成
している鉄板等の金属材料製の構造体の表面は一般に腐
蝕等によって凹凸やうねり等が形成されている場合が多
いので、被測定構造体４の表面４ａに沿って超音波探傷
器１の探触子３を移動させる場合に探触子３が被測定構
造体４の表面４ａの凹凸等によって引掛り易く、超音波
探傷器１の探触子３を被測定構造体４の表面４ａに沿っ
て円滑に移動させることができない問題があった。その
ため、超音波探信器１の探触子３を移動操作機構等の機
械的な手段によって遠隔的に移動操作することが難しい
ので、腐蝕等によって肉厚が減少した被測定構造体４の
減肉部分の分布状態を自動的に記録させる超音波探傷試
験装置を実用化することは難しいのが実情であった。

〔発明の目的〕

この発明はｉ９１１１１１１定構造体の表面状態のいか
んにかかわらず被測定構造体の異常肉厚部分の分布状態
を自助的に記録させることができ、作業時間の短縮およ
び記録精度の向上を図ることができる超音波探傷試験装
置を提供することを目的とするものである。

〔発明の概要〕

この発明は被測定構造体の超音波探傷試験を行なう超音
波探傷器の探触子に発光素子を取付け、前記被測定構造
体に１１１間対向状態で設置され前記発光素子から放射
される光を受光して前記超音波探傷器の探触子位置を検
出する位置検出器を設けるとともに、この位置検出器か
らの出力信号および前記超音波探傷器からの出力信号を
それぞれ入力し、前記超音波探傷器によって検出される
検出情報および前記探触子の位置情報にもとづいて前記
被測定構造体の各測定部位の肉厚状態を検出する制御部
とこの制御部からの出力信号を入力して前記被測定構造
体の肉厚状態を記録する記録部とをそれぞれ設けたこと
を特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図乃至第３図を参照し
て説明するａ第１図は超音波探傷試験装置全体の概略構
成を示すもので、１１は例えば石油貯蔵タンク等の壁体
を形成する例えば鉄板等の金属材料によって形成された
被測定構造体、１２は被測定構造体１１の超音波探傷試
験（被測定構造体１１の肉厚ｔの測定）を行なう超音波
探傷器である。この超音波探傷器１２には高周波ケーブ
ル１３を介して探触子１４が接続されている。ざらに、
この超音波探傷器１２は例えばマイクロコンピュータに
よって形成された後述する！ＩＩ御部１５の電源回路に
接続されており、この制御部１５の電源回路は７４源１
６に接続されている。また、超音波探１セ器１２の探触
子１４には例えば発光ダイオード（ＬＥＤＩＪの発光素
子１７が取付けられている。この発光素子１７は探触子
１４における超音波ｔｌｉ銅面以外の適宜の外面位置に
取付けられている。

一方、１８は発光素子１７から放射される光を受光して
超音波探傷器１２の探触子１４位置を検出する光半導体
装置検出器（位置検出器）で、この光半導体装置検出器
１８は支持スタンド１９によって被測定構造体１１の表
面１１ａに対して離間対向状態で設置されている。また
、この光半導体装置検出器１８には第２図に示す位置検
出センサ１８ａおよび第３図に示す演算回路１８ｂが内
蔵されている。この位置検出センサ１８ａは８層１９、
空乏層２０、Ｎ層２１が順次積層されて矩形状に形成さ
れている。さらに、８層１９およびＮ層２１には一対の
電極２２ａ、２２ｂ、２３ａ。

２３ｋ）が両端部にそれぞれ接続されている。この場合
、ｐＨ９側の電極２２ａ、２２ｂとＮ層２１側の電極２
３ａ、２３ｂとは互いに直交状態で配置されている。そ
して、第３図中に点線矢印で示すように位置検出センサ
１８ａの受光面に光が照射されると、その照射位置から
光電流を生じ、２層１９側の電極２２ａ、２２ｂからそ
れぞれ電流（Ｘｌ、Ｘ２　）が取出されるとともに、Ｎ
層２１側の電極２３ａ、２３ｂからそれぞれ電流（Ｙｌ
、Ｙ２　）が取出されるようになっている。

どの場合、電流（Ｘｌ、Ｘ２　）　およＵ’Ｒ流（Ｙｌ
。

Ｙ２　）はそれぞれ８層１９およびＮ層２１によって形
成される抵抗層を介して取出されるので、光の照射位置
から各電極２２ａ、２２ｂ、２３ａ。

２３ｔ）までの距離に比例して分割出力されるようにな
っている。さらに、位置検出センサ１８ａの各電極２２
ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂが６送り出された出力電流
は演算回路１８ｂに供給され、この演算回路１８によっ
て電圧変換、除算が行われたのらＸ−Ｙ座標電圧として
取出されるようになっている。なお、Ｘ−Ｙ座標電圧は
Ｘｌ、Ｘ２およびＹｌ、Ｙ２の値に関係なく、その比率
だけを取出すようになっているので、多少の光の強弱は
アンプの誤差程度しか現われず、正確な位置検出を行な
うことができるようになっている。

また、位置検出器１８は電［１６を介して前記制御部１
５に接続されている。この制御部１５には位置検出器１
８から電源１６を介して供給されるＸ−Ｙ座標電圧およ
び超音波探傷器１２からの出力信号がそれぞれ入力され
るようになっている。

ざらに、この制御部１５には例えばＸ−Ｙレコーダー等
によって形成される記録部２４が接続されている。そし
て、超音波探傷器１２によって検出される検出値（第４
図に示すブラウン管９に表示される被測定構造体１１の
底面エコーの波形Ｃの長さ寸法）が設定レベル範囲以下
になるとこの設定レベル範囲以下の異常検出値が検出さ
れた時点の探触子１４の位置を示すＸ−Ｙ座標電圧が制
御部１５から記録部２４に供給されるようになっており
、超音波探傷器１２の検出値が設定レベル範囲から外れ
た探触子１４位置と対応する被測定構造体１１の減肉部
分く異常肉厚部分）の分布状態がこの記録部２４によっ
て自動的に記録されるようになっている。なお、２５は
光半導体装置検出器１８の位置検出センサ１８ａの受光
面の前面に装着されたレンズ、Ｓは光半導体装置検出器
１８の位置検出センサ１８ａの検出範囲をそれぞれ示す
ものである。

そこで、上記構成のものにあっては超音波探傷器１２を
使用して腐蝕等によって肉厚ｔが減少した被測定構造体
１１の減肉部分（異常肉厚部分）の分布状態を測定する
超音波探（口試験を行なう場合には光半導体装置検出器
１８の位置検出センサ１８ａの検出範囲Ｓ内で作業者が
超音波探傷器１２の探触子１４の設置位置を複数の測定
位置に順次移動させる。この場合、超音波探傷器１２に
よって検出される検出値が設定レベル範囲以下になると
この設定レベル範囲以下の異常検出値が検出された時点
の探触子１４の位置を示すＸ−Ｙ座標電圧が制御部１５
から記録部２４に供給され、超音波探傷器１２の検出値
が設定レベル範囲から外れた探触子１４位置と対応する
被測定構造体１１の減肉部分の分布状態がこの記録部２
４によって自動的に記録されるので、従来のように被測
定構造体１１の減肉状態が測定された探触子１４の設置
位置に対応する位置を記録用紙等に手作業によって順次
記録する面倒な作業を省略することができる。そのため
、従来に比べて作業時間の短縮を図ることができる。さ
らに、従来のように実際の測定位置（探触子１４の設置
位置）と記録位置との間にずれが生じるおそれもないの
で、記録精度の向上を図ることができる。また、被測定
構造体１１の表面１１ａに沿って超音波探傷器１２の探
触子１４を移動させる作業を手作業によって行なうこと
ができるので、探触子１４の移動中に被測定構造体１１
の表面１１ａの凹凸等によって探触子１４が引掛かった
場合であっても迅速に対応することができる。そのため
、被測定構造体１１の表面状態のいかんにかかわらず被
測定構造体１１の減肉部分の分布状態を自動的に記録さ
せることができる。さらに、光半導体装置検出器１８の
位置検出センサ１８ａの検出範囲Ｓ内で探触子１４を直
線状に移動操作することにより被測定構造体１１の断面
形状を自動的に記録させることもできる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではない
。例えば、被測定構造体１１は例えばプラスチック等の
ように超音波が透過可能な材料で形成されたものであっ
てもよい。さらに、その他この発明の要旨を逸脱しない
範囲で種々変形実施できることは勿論である。

〔発明の効果〕

この発明によれば被測定構造体の超音波探（具試験を行
なう超音波探傷器の探触子に発光素子を取付け、前記被
測定構造体に離間対向状態で設置され前記発光素子から
放射される光を受光して前記超音波探（ｎ器の探触子位
置を検出する位置検出器を設けるとともに、この位置検
出器からの出力信号および前記超音波探傷器からの出力
信号をそれぞれ入力し、前記超音波探ｍ器によって検出
される検出情報および前記探触子の位置情報にもとづい
て前記被測定構造体の各測定部位の肉厚状態を検出する
制御部とこの制御部からの出力信号を入力して前記被測
定構造体の肉厚状態を記録する記録部とをそれぞれ設け
たので、被測定構造体の表面状態のいかんにかかわらず
被測定構造体の異常肉厚部分の分布状態を自動的に記録
させることができ、作業時間の短縮および記録精度の向
上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図乃至第３図はこの発明の一実施例を示すもので、
第１図は全体の概略構成図、第２図は光半導体装置検出
器の位置検出センサを示す斜視図第３図は光半導体装置
検出器の演算回路を示す概略構成図、第４図は超音波探
傷器を示す概略構成図である。 １１・・・被測定構造体、１２・・・超音波探傷器、１
４・・・探触子、１５・・・制御部、１７・・・発光素
子、１８・・・光半導体装置検出器（位置検出器）、２
４・・・記録部。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定構造体の超音波探傷試験を行なう超音波探
   傷器の探触子に取付けられた発光素子と、前記被測定構
   造体に離間対向状態で設置され前記発光素子から放射さ
   れる光を受光して前記超音波探傷器の探触子位置を検出
   する位置検出器と、この位置検出器からの出力信号およ
   び前記超音波探傷器からの出力信号をそれぞれ入力し前
   記超音波探傷器によって検出される検出情報および前記
   探触子の位置情報にもとづいて前記被測定構造体の各測
   定部位の肉厚状態を検出する制御部と、この制御部から
   の出力信号を入力し前記被測定構造体の肉厚状態を記録
   する記録部とを具備したことを特徴とする超音波探傷試
   験装置。
2. （２）制御部は位置検出器からの出力信号および超音波
   探傷器からの出力信号をそれぞれ入力し前記超音波探傷
   器によつて検出される検出値が設定レベル範囲から外れ
   た探触子の位置と対応する被測定構造体の異常肉厚部分
   の分布状態を記録部に記録させる制御信号を出力するも
   のであることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
   載の超音波探傷試験装置。
3. （３）制御部は位置検出器からの出力信号および超音波
   探傷器からの出力信号をそれぞれ入力し前記超音波探傷
   器によつて検出される検出情報および探触子の位置情報
   にもとづいて前記被測定構造体の断面形状を記録部に記
   録させる制御信号を出力するものであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１）項記載の超音波探傷試験装置
   。