JPS62240853A

JPS62240853A - 超音波探傷装置および探傷方法

Info

Publication number: JPS62240853A
Application number: JP61084221A
Authority: JP
Inventors: Kuniharu Uchida; 内田　邦治
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-04-14
Filing date: 1986-04-14
Publication date: 1987-10-21

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明はタービンのロータ等金属或いは非金属材料で
構成された孔を穿設されている部材について孔内面より
超音波探傷を行なうための超音波探傷装置および探傷方
法に関する。

（従来の技術）タービン或いは発電機等のロータには、ロータ製造時に
その中心部に偏析に基く不拘一部分力１生ずるが、これ
を切除するために中心孔が穿設されている。そしてロー
タは高速回転するよう使用されるため、この中心孔近傍
には回転時遠心力による高応力が常に作用しており、ま
たロータ自体の自重や負荷変動等により、ロータには曲
げや捩り等に基く応力も作用している。このためタービ
ン定検時には上記中心孔内面から中心孔近傍にき裂等の
欠陥が生じていないか十分高精度な検査を実施する必要
がある。

通常このような中心孔内面から行なう検査として１間接
目視検査、磁粉探傷試験、超音波探傷試験等が行なわれ
、このうち特に超音波探傷試験は磁粉探傷試験で検査し
えない表面から５０−程度までの浅い領域を検査するう
えで極めて重要な意義を有する。

また、かかるロータに生ずる欠陥としては、軸方向にの
びた半径方向のき裂状欠陥がロータに作用する荷重の点
から最も危険な欠陥で、これを見落としてはならないと
されている。

第１３図は従来から用いられている中心孔超音波探傷装
置の一例（例えば、特開昭５７−７３６６８号）を示す
もので、複数個の探触子ａを搭載した探触子ヘッドｂは
操作ロッドＣに接続され、該操作ロッドＣを介して探触
子ヘッドｂは走行架台ｄに載置された駆動装置ｉｅによ
り中心孔ｆ内を軸方向に移動するように装架されている
６しかして第１４図に示すように探触可能領域には探触子
ａの特性に従って定まるが、この探触可能領域ｇにおい
ても探傷感度特性りは大きく変動するため、上記の如き
探傷装置を用いる場合には較正曲線によって大欠陥寸法
、形状を等価な円板径寸法に置き換えて評価されている
。

また、欠陥形状を正確に把握するために探傷領域毎に特
定な探触子を用い、探触子を移動させてそのとき得られ
るエコー高さから計算機処理する手法（Ｔｕｒｂｉｎｅ
　Ｒｏｔｏｒ　Ｅｘａ＋ａｉｎａｔｉｏｎ／　Ｅｖａｌ
ｕａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ、　Ｅ　Ｐ　ＲＩ　　Ｒｅ
ｐｏｒｔ、　Ｐｒｏｊｅｃｔ　ＲＰ２Ｏ３）も開発され
ているが、　これを行なうには多くの探触子を複雑に配
置する必要があり、探傷データの処理も難しいものとな
っている。また、ここで用いられる探触子の集束レンズ
の形状についても、対象となるロータ中心孔の径寸法、
探触子配置位置などに応じて複雑な計算に基いて設計す
ることが必要である。

（発明が解決しようとする問題点）従来の探傷法における第一の問題点は、中心孔内表面近
傍を探傷するために固定された探触子を用いることによ
って生じている。すなわち１通常の探触子では振動子の
配置によって超音波ビームの送受波方向が限定されてい
るため、固定された探触子では、欠陥の傾きによっては
検出できるような反射エコーが得られない恐れがある。

また。

このような場合、欠陥の寸法を最大エコー高さから判定
するにも、算出時に誤差が生じるに至る。

そこで、固定された探触子を複数設けることにより各種
の方向から超音波を入射させて、欠陥の種々な傾きに対
応できるようにすることも実施されるが、探触子の配置
個数などに制限が生じ十分な結果が得られない、特に各
探触子のデータの契合せを行なう場合、各探触子の位置
関係やビームの送受波方向などが複雑に影響し、欠陥の
評価が難しいものとなる。

第二の問題点は、使用する探触子の送受波面の大きさに
基いて生ずる。すなわち、二分割垂直法のように送受波
面を大きくすると超音波ビームの寸法幅が大きくなり、
エコー高さの変化から欠陥寸法を算定しようとすれば、
ビーム幅の寸法以下の欠陥については、寸法推定精度が
低下する。したがって、前述のように最大エコー高さか
ら寸法を推定せざるを得す、不都合が生じている。一方
。

超音波ビームを収束レンズによって絞った場合には、超
音波ビームは細くなるものの、細くなった全探触子を移
動する回数が増加する。このことは全長数メートルにも
及ぶロータにあっては、検査時間の増大を招き、実用上
大きな欠点となる。

第三の問題点は、超音波ビームの入射角度である。ロー
タ材の欠陥で最も危険とされる欠陥は軸方向にのびた半
径方向のき裂状の欠陥であるが。

このような欠陥を精度よく検出するためには、できるだ
け欠陥の面に垂直に近い方向から超音波ビームを入射さ
せることが必要である。他方、超音波ビームは、理論的
に、ロータ中心孔内面の接線方向から入射させる場合が
最大の屈折角となり。

上記欠陥を検出するには都合が良いが、一般にこのよう
な屈折角で入射させると見かけの振動子寸法が大きくな
ってしまい、音響レンズを介挿しても十分な超音波収束
を達成できず、欠陥の寸法推定精度が大きく低下するこ
ととなる６第四の問題点は、探触子を軸方向に移動する際に生じて
いる。すなわち、従来は操作ロッドを継ぎ足しつつ探触
子を移動させているが、操作ロッドが長尺になるほど微
妙な移動を制御することが難しくなり、ロッドのたわみ
等によっても探触子移動閉度が低下する。

本発明は、実欠陥寸法形状を等価円板寸法に算定して欠
陥を評価することによる不都合を改善すると共に、探触
子の移動を高精度に行なって小径のロータ中心孔内面か
ら高効率で超音波の送受信を行なう探傷方法および装置
を提供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明は、被験体に穿設された孔の内面より音響媒質を
介して被験体内部を超音波探傷するものにおいて、前記
孔の中心軸を含む基準面に関して対称な位置をＰ、Ｐ′
、これらｐ、ｐ’を含み上記基準面に直交する垂面が上
記中心軸と交わる点を中心点０とし、さらに基準面と垂
面が交叉してできるＭ線をｏＤ、中心点０とＰ、Ｐ’の
距離を０Ｐ＝ＯＰ’＝ｒ、ＯＰとＯＤ、ＯＰ　’とＯＤ
がなす角をそれぞれ１ＤＯＰ＝ＺＤＯＰ　’＝δとする
とき、前記Ｐ、Ｐ’に保持された一対の探触子と、前記
ｒを可変に保持する半径調節手段と、前記δを可変に保
持する中心角調節手段と、双方の探触子を中心軸のまわ
りに一定角度回転させる旋回手段とを具備してなる超音
波探傷装置である。

上記探触子は短冊状の振動子群を軸方向に直線的に配列
したアレイ型探触子とすることが望ましい。

しかして本発明には、上記超音波探傷装置を用いた次の
探傷方法が含まれる。すなわち、超音波探傷装置を被験
体の孔に挿架した後。

■、超音波深探傷を軸方向には固定した状態で円周方向
に所定角度ずつ旋回させてその度に基本探傷を行なう工
程。

ｒ【、上記基本探傷において欠陥エコーが検出された場
合には超音波探傷器の旋回を中断し、ｒおよびδをそれ
ぞれ所定の範囲について所定の間隔で変化させてその度
に拡張探傷を行ない、所定の範囲について該拡張探傷が
終了したときに上記旋回の中断を解除する工程。

を実施する超音波探傷方法である。なお、アレイ型探触
子を用いた場合には、さらに軸方向に超音波ビームを走
査する工程が含まれる。また、探触子は一対設置される
から、探傷を行なうにあたっては、まず一方の探触子の
みで超音波送受（ＰＩ　ｔ、　。

一方の探触子で送信するとともに他方の探触子で受信し
、その後残りの他方の探触子のみで送受信する等の時系
列的な探傷法を組合わせて探傷することもできる。

（作用）第７図を用いて本発明の詳細な説明する。第７図におい
て中心孔の半径をＲ９その中心点を０とし、探触子は点
Ｐ１の位置に保持されその超音波主ビームの方向がＯＰ
、＝ｒ　　を半径とする円の接線方向であるとするとき
、主ビームはＯＰｌの延長線が中心孔面と交わる点Ｑユ
において入射角Ｏを有し、この主ビームは次に示す屈折
角φで被験体内を伝播する。

ここでＣ□、Ｃ２はそれぞれ中心孔内に満たされた音響
媒質および被験体材中の音速である。

また、万）と基準面に含まれる線分ＯＤ、−のなす角を
δとすれば、δは次式で表される。

δ＝−＋φ−０　＋　ａ　＝−十５ｉｎ−’　（”　・
’）２　　　　　　２Ｃ１Ｒ以上の関係から、本発明においては、ｒを一定にしてδ
を変化させることにより、屈折角を一定にしたまま主ビ
ーム入射点を変更して入射方向を様々に変化させること
ができる。またｒおよびδをステップ状に変化させるこ
とで極めて詳細な探傷を行なうことができることとなり
、得られた受信号を収集合成することにより開口の広い
探触子で深さｄの位置を集束ビームを用いて探傷したの
と同様の結果を得ることができる。なお、ここでは横波
モード波だけが入射される領域で入射角０を選定するた
め、前記ｒは次の範囲となる。

Ｃ２ｓおよびＣｚ　Ｌはそれぞれ被験体材の横波音速お
よび縦波音速である。

さらに本発明において探触子としてアレイ型探触子を採
用すれば、第８図に示すように軸方向への超音波ビーム
の走査を行なうことができ、またビームを軸方向に関し
て集束させることで欠陥の軸方向寸法を高い精度で測定
できることとなる。

これに加えて一対の探触子が基準面に関して対称に配置
されているから、それぞれ一方ずつおよび両方を用いた
３種類の探傷を時系列的に行なうことができ、このため
欠陥の傾きによらず高い受信号を得て開口合成時にその
波形を選択的に合成することができる。また高い受（ｆ
ｉ号を得たときの探触の種類および探触子位置から欠陥
の傾きを推定することができる。

このように本発明によれば、被験体に穿設された孔の円
周方向と半径方向の欠陥寸法は開口合成法的な手法によ
って測定され、軸方向と半径方向の欠陥寸法は位相制御
方式による電子走査法によって測定される。

（実施例）第１図および第２図は本発明の一実施例を示すもので、
被験体であるロータ１に穿設された中心孔２の中心軸３
に軸線をなす固定軸４を一致させるように超音波探傷器
５が挿架されている。この超音波探傷器５は全体がチュ
ーブ状のゴムｌ１ｇ６を側面とし外周板７および中央板
８からなる円板を底面とする有底円筒状の密閉容器内に
水または油などの音響媒質９を満たしたうえ浸漬して収
納され、一方上記ゴム［６は水、油、グリセリン等のカ
ンプリング材１０を介して被験体１の中心孔２内面に密
着されたうえ外周板７には板バネ１１により中心孔２内
面に当接するようなされた滑車１２が取着されており、
超音波探傷器５は密閉容器と共に外部に延長された固定
軸４を介して軸方向に移動できるようになっている。

超音波探傷器５にはその全長に亘って固定軸４に一辺が
沿うよう平板状の音響遮音板１３が半径方向に取着され
ており、この音響遮音板１３に関して対称となるよう複
数の振動子をｙｃＬＩＴｌ）状に配列したアレイ型探触
子１４ａ、　１４ｂが一対として中心がら半径方向にの
びた移動ロッド１５ａ、１５ｂにスリーブ１６ａ。

１６ｂを介して保持されている。三列設けられた移動ロ
ッドのうち中央のものは第３図に示すように移動ロッド
１５ｂの表面にネジ山が加工されており、この移動ロッ
ド１５ｂは支持台１７に装着された歯車機構１８および
ジヨイント１９を介して外部にのびた半径調節ロッド２
０を回転させることによって外部から回動させることが
できるようになっている。

しかしてこの移動ロッド１５ｂには内面にネジ加工され
たスリーブ１６ｂが螺合され、スリーブ１６ｂ自体はア
レイ型探触子１４ａ、　１４ｂに取着されているから、
移動ロッド１５ｂが回動することによってスリーブ１６
ｂに取着されたアレイ型探触子１４ａ、１４ｂは移動ロ
ッド１５ｂに沿って半径方向に移動する。

また一端側の移動ロッド１５ａは第４図に示すように固
定軸４に回転部２１を介して回動自在に支持されたうえ
、この回転部２１に外部から駆動できる中心角調節ロッ
ド２２に敗着きれた歯車２３に噛合するラック部２４が
付設されており、中心角調節ロッド２２の回転に伴なっ
て移動ロッド１５ａが作動するようになされている。な
お、他端側の移動ロッド１５ａは回転部２１によって単
に回転可能に支持されている。

第５図は上記半径調節ロッド２０および中心角調節ロッ
ド２２、さらに固定軸４が密閉容器の一端を中央板８を
貫通する様子を示したもので、各ロッドおよび固定軸４
は中央板８を図示しないシールを介して液密に貫通して
いる。ここで符号２５はアレイ型探触子１４ａ、　１４
ｂへの信号ケーブルの引出し穴である。上記各ロッドお
よび固定軸４の駆動は第６図に示すように全てモータに
よって電動で行なわれる。半径調節ロッド２０および中
心角調節ロッド２２はそれぞれカップリング２６．２７
を介してパルスモータ２８．２０に接続されて各別に駆
動されるようになっており、これらパルスモータ２８，
２９は固定＃Ｉ４の端部に接続された遊ｍ歯車３０に固
定され、この遊星歯車３０は外周板７に取着され外部へ
のびた操作ロッド３１の先端に位置する支持板３１ａに
固定されたモータ３２により歯車３３を介して回転する
ようになっている。また遊星歯車３０の内側の部分には
摺動片を備えたスリップリング３４が取着されており、
引出し穴２５から中央板８の外側へ引出されたケーブル
３５はこのスリップリング３４に接続され、他方、外部
への信号取出しケーブル３６はスリップリング３４の反
対側に結線されている。なお、上記中央板８は外周板７
に液密にシールを保ちつつ回転可能に係合されている。

パルスモータ２８、２０は回転量を検出するエンコーダ
を備えたＤＣモータでかえることができる。

上記の構成において超音波探傷器５はモータ３２を駆動
することによって、歯車３３を介して遊星歯車３０に接
続された固定軸４およびこれに固定された回転板８を含
む全体を円周方向に回転することができる。また遊星歯
車３０に取着されたパルスモータ２８を作動させるとカ
ップリング２６を介して半径調節ロッド２０が回転し、
この回転力は歯車１８　ａ　ｐ１８ｂに伝達されて移動
ロッド１５ｂに至り、この移動ロッドＩ５ｂに加工され
たネジ山の回転に伴なってスリーブ１６ｂに固定された
アレイ型探触子１４ａ、１４ｂが半径方向に動くことに
なる。一方、パルスモータ２９を作動させるとカップリ
ング２７を介して中心角調節ロッド２２が回転し、この
回転力は歯車２３゜ラック部２４を介して移動ロッド１
５ａに伝達され。

移動ロッド１５ａはその中心角を変化させるよう動作す
る。そして超音波探４ｊＡｍ５は軸方向に操作ロッド３
１により外部から挿脱されるようになっている。

第７図は中心孔２内におけるアレイ型探触子の動きを説
明するためのもので１便宜上片側のものだけを示しであ
る。図において点○は中心孔２の中心軸」二の点で、い
ま紙面に垂直でこの中心軸を含む基準面の一辺をＯＤ、
とし、　アレイ型探触子はこの基準面の辺ＯＤｎに関し
て対称に配置されるものとする。すなわち、　　００．
は一対のアレイ型探触子がなす角を二等分する線である
にのとき、中心孔２の半径をＲとすれば、本実施例にお
いてアレイ型探触子の位置Ｐは次の範囲内を自由に移動
することができる。

０＜ｒ＝ＯＰ＜ＲＯくδ＝ｌＤ、ＯＰ＜１８０いまアレイ型探触子が点Ｐ１の位置にあり、　その超音
波主ビームの方向が百１〒；ｒを半径とする円の接線方
向であるとするとき、主ビームはｏＰｌの延長線が中心
孔２の内面と交わる点Ｑ１において入射角０を有し、こ
の主ビームは次に示す屈折角φでロータ１内を伝播する
。

ここでＣ□、Ｃ２はそれぞれ中心孔２内に満たさ九た音
響媒質９およびロータ材中の音速である。

また、　　ＺＤ、０Ｐ１＝δ１は次のように表わされる
。

ここでＣ１はＱｌにおける屈折波がＯＤ、の延長線と交
わる点Ｄ１における１Ｑ１ｏ、ｏ、またｄｌはＤｎＤ工
の長さである。

同様にｒを一定にしたままアレイ型探触子をＰ２の位置
に移動したとすると、　ＺＤｎＯＰ、＝６２は次式で表
わされる。

以上の関係から、ｒを一定にしてδを変化させることに
より、屈折角φを一定に保持したまま主ビーム入射点を
変更して入射方向を様々に変化させることができる。ま
たｒおよびδをステップ状に変化させることで極めて詳
細な探傷を行なうことができることとなり、得られた受
信号を収集合成することにより開口の広い探触子で深さ
ｄの位置を集束ビームを用いて探傷したのと同様の結果
を得ることができる。なお、ここでは横波モード波だけ
が入射される領域で入射角０を選定するため、　＋’＋
ｉｆ記ｒは次の範囲となる。

Ｃ２３、ｔ；よびＣ２，、はそれぞれローラ材中の横波
音速および縦波音速である。

また１本実施例においてロータ１の中心孔２の軸方向へ
の超音波ビーム走査は、第８図に示すように短冊状に配
列された振動子を順次励起させることによって行なわれ
る。かかるリニア電子走査法によれば、軸方向の超音波
ビーム走査を高精度に行なえるほか、軸方向へのビーム
集束が可能となり、欠陥の軸方向長さ測定精度を向上さ
せることができる。

第９図は」二記超音波探傷装置によるロータ中心孔の超
音波ビーム走査手順を示すフロー図で、走査は基本的に
中心孔内における超音波探傷器の円周方向の回転と軸方
向への幅の広いビームを組合わせて行なわれる。まず超
音波探傷装置を操作ロッド３１により軸方向の所定位置
に設定しくステップ１００）　、アレイ型探触子で軸方
向にリニア電子走査を行ない（ステップ１０１）　、欠
陥が検出されなければ（ステップ１０２）　、所定の走
査範囲の探傷が完了したかチェックを行い（ステップ１
０３）　、完了していなければ超音波探傷器を中心孔内
で円周方向に回転させる（ステップ１０４）と共に軸方
向のリニア電子走査（ステップ１０１）を実施する。こ
の一連の動作を円周方向に設定された範囲で繰返し、ス
テップ１０２で欠陥が検出された場合にはその位置を記
録する（ステップ１０５）、上記超音波探傷器の円周方
向回転は第６図に示す固定軸４に関してモータ３２を駆
動して行なう。なお、探傷は第１０図に示すように三種
の探傷法を組合せて行なう。すなわち、　まず一方の探
触子１４ａのみによって超音波ビームを送受信し、　次
に一方の探触子１４ａがら送信して他方の探触子１／Ｉ
ｂで受信、最後に探触子１４ｂで送受信するという具合
に行なう、このようにすれば、欠陥の傾きに応じていず
れかの探傷時に高い検出受信号を得ることができ、開口
合成時にこの高い受信号を選択して合成することでより
正確な評価を行なうことができる。

また、上記の手法において軸方向のリニア電子走査は、
モータ３２による固定軸４の回転速度に応じて走査速度
を決定して行なえば、所定領域の探傷を短時間で効率よ
く完了するうえで好都合である。

以上の探傷によって、欠陥が検出された場合の欠陥の概
略位置が知れ、これらの欠陥の詳細寸法を測定するため
に、探触子のロータ軸方向位置を欠陥のロータ軸方向に
十分カバーして探傷しつるよう設定できる。

第１１図は欠陥の詳細寸法形状を測定する手法を示すも
ので、まず探触子１４ａ、　１４ｂによる欠陥エコーの
検出有無が判定され（ステップ１０６）　、無い場合に
はモータ３２を駆動して固定軸４を介し超音波探傷器５
を円周方向に全体に所定ピッチだけ回転させる（ステッ
プ１ｏ７）。しかして、この超音波探傷器５の回転が一
回転に至ったが否かを判定しくステップ１０８）　、　
　一回転未満の場合にはステップ１０６に戻って同様の
動作を繰返す。ステップ１０６において欠陥エコーが検
出されると、まずパルスモータ２８を駆動して移動ロッ
ド１５ｂが回動され探触子１４ａ　、　１４ｂは半径方
向に所定ピッチΔｒだけ移動する（ステップ１００．１
１０）、続いてこの半径方向の移動の結果、探触子半径
ｒが所定の範囲内にあるか否かが判定され（ステップｌ
１ｌ）、所定の範囲内にあるときはパルスモータ２９を
駆動して移動ロッド１５ａが固定軸４のまわりに対称に
所定ピッチΔδだけ回転移動する（ステップ１１２．１
１３）、　　この回転移動の結果角度δが所定の範囲内
にあるときには探傷を実施しそのデータを収録する（ス
テップ１１４゜１１５）、ここで、データ収録は十分欠
陥エコーレベルが高いものについて実施することにより
探傷効率を上げることができる。また、収録されるデー
タは探触子の位置情報および電子走査位置情報も含み、
これらのデータは解析時に欠陥の傾きを判定するのに使
用される。しかして角度δが所定の範囲から外れるまで
ステップ１１３〜１１５が繰返され。

δが範囲外となったときステップ１００へ戻って探触子
の半径方向位！７ｒがΔｒだけ更新され（ステップ１１
０）、その結果ｒが所定範囲内にあるときには再びステ
ップ１１２へ移ってδをΔδ　ずつ変化させて探傷デー
タの採取が繰返され、このような動作が各ｒにつき繰返
されることとなる６そしてｒがステップＩ１１において
所定の範囲外となったときに、ステップ１０７に復帰し
て、今度は超音波探傷器全体が中心孔内で回転され、再
び上述したデータ採取が各Δδごとに各ｒにつき繰返さ
れる。

ステップ１０８において超音波探傷器が一回転したと判
定されるに至ったときは、ロータ軸方向へ所定ピッチ電
子走査が行なわれ（ステップ１１６）。

電子走査範囲が完了した時点で探傷は終了となる（ステ
ップ１１７）。

なお、第１１図に示したように、ｒおよびδについては
上限および下限が設定されるが、それらの値ｒｍｉ、ｎ
＋　　ｒｍａＭ＋　δｗｉｎ　ｒ　δｍａＭは例えば次
のようにして決められる。中心孔の半径Ｒ＝３５ｍｎ＋
を超音波探傷する中心孔表面からの深さ領域をｄ、（最
小）＝３ｎｙｗ、ｄ、（最大）＝５０ｉｎ、　　音響媒
質中の音速をＣ、＝　１５００ｍ／ｓａｃ　、ロータ材
中の縦波音速をｃ　７．、　＝５！ｌｌｏＯｍ／ｓｅｃ
　、横波音速をＣ，３＝　３２００ｍ／ｓｅｃとすれば
。

ｒｍ、＋、ｎ＝ｃｔ’Ｒ／　ｃ、シ＜　ｒ　＜　ＣＩ・
Ｒ／Ｃ，Ｓ＝＝　ｒｍａＸであるから、ｒｌ、１１ｎ＝
８．！１ｎｗ＋、　ｒｍａｘ＝Ｉ６．４ｎｍとなり。

またこのときδは δ＝π／２＋φ−０＋α からδ１ｗＬｏ＝７８°、δｌ、１ａｘ＝１２７°とな
る。探傷開始時には、それぞれｒ’　＝　ｒ　ｗｉｎ　
＋　δ＝δ、ｉ。に所期設定されることが必要である。

なお、中心孔内面より平行ビームをロータ材中に入射す
ると、第１２図（ａ）に示すようにロータ１の中心孔２
の曲率によってビームが集束してしまうが、この超音波
集束が強いと一旦集束した後にビームは再び大きく広が
り、必ずしも滑らかな音場分布とならない。またビーム
集束によって、前記した詳細探傷時の探触子移動ピッチ
を小さくせざるを得なくなる。そこで、本実施例におい
ては、第１２図（ｂ）に示すように、アレイ型探触子１
４ａ、１４ｂの探触面に音響レンズ３７を取着し、音響
媒質中で若干ビームが広がるようにしている。この音響
レンズ３７の形状等は使用する探触子の周波数、音響媒
質９の音響的性質ならびに中心孔２の径などによって定
められる。

きた、」二記の説明においては一対の探触子を組合せて
三種類の探傷を時系列的に行なうこととしたが、云うま
でもなくこれら三種類の探傷を同時に実施して開口合成
のための受信号波を得ることも可能であるにの場合には
探傷速度は早くなって有利となるが、欠陥の傾きに対す
る評価能が低下することとなる。さらにまた、探触子は
必ずしもリニアアレイ型探触子である必要はなく、通常
の探触子によっても円周方向の開口合成法について満足
できる結果が得られる。リニアアレイ型探触子の場合、
電子走査法によって超音波ビームがロータ軸方向へ所定
量移動するごとに円周方向に関する開口合成法が適用さ
れうる。

なお、中心孔径が孔内部で拡大しているような場合でも
、上記ゴム膜６内の音響媒質９に通常の手段により外部
から一定の内圧を付加しておくことによって、中心孔径
の変化に応じてゴム膜６を膨張・収縮させ膜面と中心孔
内面の接触を保つことができるにの接触脊面に音響カッ
プリング材１０を自動供給することも可能である６〔発
明の効果〕以上述べたように、本発明はロータ中心孔表面近傍の所
定の位置に中心孔内表面の十分広範囲な領域から、十分
大きな屈折角度で超音波ビームを入射するものであるか
ら１本発明によれば開口合成時の受波（Ｆｔ号として十
分広い開口寸法を得ることができる。

また１本発明では一対の探触子を音響遮音板に関して対
称に配置しているから、この二つの探触子による超音波
ビームは音響遮音板位置の延長線上で交差し、中心孔内
面で反射した不要な音波を受波しないで各々の探触子に
よる送受信ならびに両探触子を使用した送波と受波が可
能となり、欠陥の傾きにも高い検出感度を有している。

さらにロータ材中には常に横波モード波を入射させてい
るため、縦波モード波との混在によるエコーの判　　　
゛定評価が不要となり、探傷結果の判定を精度よく行な
うことができる。

また、ロータ軸方向の欠陥寸法は、位相制御型探傷法を
適用しているため円周方向と同様に超音波県東ビームで
高精度の探傷が可能である。したがって、従来の開口合
成法による三次元的な処理が不要となり、三次元開口合
成法の解析に要した膨大な処理時間を著しく短縮するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の一実施例に係る超音波探
傷装置を示すもので、第１図は軸に垂直な断面図、第２
図は軸方向の断面図、第３図は半径開部手段の詳細説明
図、第４図は中心角調節手段の詳細説明図、第５図は中
央板および外周板を示す平面図、第６図は旋回手段の詳
細説明図、第７図は本発明の詳細な説明図、第８図は軸
方向の電子走査を説明する図、第９図は粗探傷の手順を
示す流れ図、第１０図は探傷法の説明図、第１１図は詳
細探傷の手順を示す流れ図、第１２図は超音波ビームの
集束を示す説明図、第１３図は従来の超音波探傷装置の
概要を示す図、第１４図は従来の探傷の様子を示す説明
図である。２・・・中心孔　　　　　３・・・中心軸４・・・固定
軸　　　　　５・・・超音波探傷器９・・・音響媒質　
　　　１３・・・音響遮へい板１４・・・探触子　　　
　　１５・・・移動ロッド１６・・・スリーブ　　　　
２０・・・半径調節ロッド２２・・・中心角調節ロッド２８、２９・・・パルスモータ　３０・・・遊星歯車３
１・・・操作ロッド　　　３２・・・モータ３７・・・
音響レンズ代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　二俣弘文第　３　図第　　４　図ｚｚ第５図３．３第　　０　図第　　７　図第　　８　図（オ相承形しスタート）（イ肛オ承偶す終了）第　　９　図第１０図（イ坏ｊ１終了）第１１図第１２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被験体に穿設された孔の内面より音響媒質を介し
て被験体内部を超音波探傷するものにおいて、前記孔の
中心軸を含む基準面に関して対称な位置をＰ、Ｐ′、こ
れらＰ、Ｐ′を含み上記基準面に直交する垂面が上記中
心軸と交わる点をＯとし、さらに基準面と垂面が交叉し
てできる稜線をＯＤ、中心点ＯとＰ、Ｐ′の距離を＠Ｏ
Ｐ＠＝＠ＯＰ＠′＝ｒ、また＠ＯＰ＠と＠ＯＤ＠、＠Ｏ
Ｐ＠′と＠ＯＤ＠がなす角をそれぞれ∠ＤＯＰ＝∠ＤＯ
Ｐ′＝δとするとき、前記Ｐ、Ｐ′の位置に保持された
一対の探触子と、前記ｒを可変に保持する半径調節手段
と、前記δを可変に保持する中心角調節手段と、双方の
探触子を中心軸のまわりに一定角度回転させる旋回手段
とを具備してなる超音波探傷装置。
（２）超音波探傷器を被験体の孔内に挿架した後、 I
、超音波探傷器を軸方向には固定した状態で円周方向に
所定角度ずつ旋回させてその度に基本探傷を行なう工程
。 II、上記基本探傷において欠陥エコーが検出された場合
には超音波探傷器の旋回を中断し、該超音波探傷器を構
成する探触子の半径方向位置ｒおよび中心角δをそれぞ
れ所定の範囲について所定の間隔で変化させてその度に
拡張探傷を行ない、所定の範囲について該拡張探傷が終
了したときに上記旋回の中断を解除する工程。を実施する超音波探傷方法。