JPS6235257A - Ultrasonic flaw detector - Google Patents

Ultrasonic flaw detector

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Publication number
JPS6235257A
JPS6235257A JP60174354A JP17435485A JPS6235257A JP S6235257 A JPS6235257 A JP S6235257A JP 60174354 A JP60174354 A JP 60174354A JP 17435485 A JP17435485 A JP 17435485A JP S6235257 A JPS6235257 A JP S6235257A
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JP
Japan
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ultrasonic
inspected
ultrasonic waves
probe
flaw detection
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Application number
JP60174354A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideo Kosuge
小菅 英男
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPS6235257A publication Critical patent/JPS6235257A/en
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To detect a flaw in a thin body, an end surface of a body to be inspected, etc., easily with high precision by making an ultrasonic wave on the body to be inspected at a desired angle of deflection. CONSTITUTION:An ultrasonic wave oscillator 3 delays the driving timing of a micro probe 1a... successively under the control of a delay time controller 7 to transmit ultrasonic waves 2a...2d at an angle alpha of deflection. Those ultrasonic waves enter the body 21 to be inspected from a contact medium 4, and are reflected by a reverse surface 21a, an end surface 21b, or a corner part 21 to enter the medium 4 again and received by the probes 1a.... Then, the ultrasonic waves 2a, 2b, and 2c are received and put together by the probe 1a..., and sent to an ultrasonic wave receiver 5. This receiver 5 performs delay addition 11 by controlling a delay time and the result is supplied to a CRT 13 and a signal processor 15; when there is a defect part, its position is found and the level of the reflected wave from the defect part is found, so that an alarm 19 is outputted by an alarm output device 19.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は超音波探傷装置に係わり、特に薄物や板材の端
面の探傷を正確かつ容易に行うことを可能にした装置に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an ultrasonic flaw detection device, and particularly to a device that can accurately and easily detect flaws on the end face of thin objects or plate materials.

[発明の技術的背景とその問題点1 第4図は従来における超音波探傷装置の原理を示してい
る。
[Technical background of the invention and its problems 1] Fig. 4 shows the principle of a conventional ultrasonic flaw detection device.

超音波プローブ101から送信された超音波は接触媒質
(例えば水)103を介して被検査物105に垂直に入
射し、被検査物105中に傷や果等の欠陥が存在すれば
、第5図に示すように欠陥部エコーにとして受信される
Ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic probe 101 are perpendicularly incident on the object to be inspected 105 via the couplant (for example, water) 103, and if there are defects such as scratches or berries in the object to be inspected, the As shown in the figure, the defective part echo is received.

しかしながら、上記従来装置では超音波が被検査物10
5へ垂直に入射するため、表面エコーSと裏面エコーB
が存在し、これら表面エコーS。
However, in the conventional device described above, the ultrasonic waves
5, the surface echo S and the back surface echo B
exist, and these surface echoes S.

裏面エコーBにより被検査物105の表面近傍や裏面近
傍に存在する傷や巣等の欠陥は検出できず、特に薄物の
探傷は困難であった。
Defects such as scratches and holes existing near the front surface or the back surface of the object to be inspected 105 cannot be detected by backside echo B, and flaw detection is particularly difficult for thin objects.

また、超音波が被検査物105へ垂直に入射するため、
被検査物105の端面107の探傷は不可能であった。
In addition, since the ultrasonic waves are perpendicularly incident on the object to be inspected 105,
It was impossible to detect flaws on the end face 107 of the object 105 to be inspected.

さらに、オンラインで探傷する場合にはライン変動に対
応して被検査物105にプローブ101を追従させる装
置を別個に必要とし、しかも多くのヂャンネルを同期を
とりながら処理する必要があるため、装置が大がかりに
なるという問題点があった。
Furthermore, in the case of online flaw detection, a separate device is required to make the probe 101 follow the inspected object 105 in response to line fluctuations, and it is also necessary to process many channels in synchronization. The problem was that it was a large scale project.

[1明の目的] 本発明の目的は、薄物や被検査物の端面の探傷を高精度
で容易に行うことが可能な超音波探傷装置を提供するこ
とにある。
[1] An object of the present invention is to provide an ultrasonic flaw detection device that can easily perform flaw detection on the end face of a thin object or an object to be inspected with high accuracy.

[発明の概要] 前記目的を達成するために本発明は、超音波プローブか
ら被検査物に超音波を送出し、超音波送出による反射波
を当該超音波プローブで受けて被検査物の探傷をする超
音波探傷装置において、前記超音波プローブから送出さ
れる超音波を所望の角度に偏向したことを要旨とする。
[Summary of the Invention] In order to achieve the above object, the present invention transmits ultrasonic waves from an ultrasonic probe to an object to be inspected, and detects flaws in the object by receiving reflected waves from the ultrasonic probe with the ultrasonic probe. The gist of the present invention is to provide an ultrasonic flaw detection device in which ultrasonic waves sent from the ultrasonic probe are deflected at a desired angle.

[発明の実施例] 第1図は本発明に係る装置の一実施例の構成を示ずブロ
ック図である。
[Embodiment of the Invention] FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of an apparatus according to the present invention.

超音波ブ[1−ブ1は所定ピッチで整列配置された多数
の微小プローブ1a、・・・から成り、また所定数を1
81!とじた数群にF、Y分(プされている。
The ultrasonic probe 1 consists of a large number of microprobes 1a, . . . arranged at a predetermined pitch, and a predetermined number of
81! The numbers F and Y are printed in the closed number group.

上記各群に属する微小プローブ1a、・・・には、超音
波発振器3と超音波受信器5が接続されている。これら
発振器3.受信器5は遅延時間制御器7で遅延時間制御
されている。すなわち、遅延時間制御器7の制御により
超音波発振器3は、各群に属する微小プローブla、・
・・を時間差を段りて順次駆動させていくことで、各群
から1ビームずつ所定の偏向角αで超音波送信づ−るよ
うに電子偏向されている。
An ultrasonic oscillator 3 and an ultrasonic receiver 5 are connected to the microprobes 1a, . . . belonging to each of the above groups. These oscillators3. The delay time of the receiver 5 is controlled by a delay time controller 7. That is, under the control of the delay time controller 7, the ultrasonic oscillator 3 controls the microprobes la, .
. . . are sequentially driven with a time difference, so that one beam from each group is electronically deflected so as to transmit ultrasonic waves at a predetermined deflection angle α.

超音波受信器5で受信された反則波は合成されて増幅器
って増幅された後、遅延加算器11に供給される。
The counterwaves received by the ultrasonic receiver 5 are combined and amplified by an amplifier, and then supplied to a delay adder 11.

遅延加算器11では、遅延時間制御器7の制御により受
信データの遅延加算がされその加算データが記憶される
In the delay adder 11, the received data is delayed and added under the control of the delay time controller 7, and the added data is stored.

その加算データはブラウン管(CRT)13と信号処理
器15へ出力される。ブラウン管13は、加算データを
Aスコープ(Aモード像)またはBスコープ(Bモード
像)あるいはCスコープ(Cモード像)で表示するもの
である。
The added data is output to a cathode ray tube (CRT) 13 and a signal processor 15. The cathode ray tube 13 displays the added data in an A scope (A mode image), a B scope (B mode image), or a C scope (C mode image).

また、信号処理器15は、ゲート回路を備えた既知の回
路で構成され、送信と受信の時間差から超音波ビーム経
路長の81粋と被検査物21中の欠陥部の位置および欠
陥部からのエコー(欠陥エコー)のレベルの処理演算が
行われる。
The signal processor 15 is configured with a known circuit equipped with a gate circuit, and can calculate the ultrasonic beam path length from the time difference between transmission and reception, the position of the defective part in the object to be inspected 21, and the distance from the defective part. Processing calculations are performed on the level of echoes (defect echoes).

画像表示器17は、上記信号処理結果にもとずき、被検
査物の検査結果を画像表示し、また欠陥が検出されたと
ぎには警報出力装置19から警報が出力される。なお、
図中4は接触媒質であり、超音波28〜2dを被検査物
21へ入射しやすくするために、水や油等の媒質が適宜
選択される。
The image display device 17 displays an image of the inspection result of the object to be inspected based on the signal processing result, and an alarm is output from the alarm output device 19 when a defect is detected. In addition,
In the figure, reference numeral 4 denotes a couplant, and a medium such as water or oil is appropriately selected to make it easier for the ultrasonic waves 28 to 2d to enter the object 21 to be inspected.

次にその作用を説明する。Next, its effect will be explained.

超音波発振器3は、遅延時間制御器7の制御のもとに各
微小プローブ1a、・・・の駆動タイミングを順次遅延
させて、第2図に示ずように偏向角αで超音波28〜2
dを送信する。偏向可能な最大角度は、接触媒質4中の
超音波の波長と微小プローブla、・・・のエレメント
ピッチで決定される。
The ultrasonic oscillator 3 sequentially delays the driving timing of each microprobe 1a, . . . under the control of the delay time controller 7, and emits ultrasonic waves 28 to 28 at a deflection angle α as shown in FIG. 2
Send d. The maximum deflectable angle is determined by the wavelength of the ultrasonic wave in the couplant 4 and the element pitch of the microprobes la, . . . .

送信された超音波は入射角βで被検査物21に入射し、
屈折角γで伝播する。超音波プローブ1と被検物21と
が平行に配置されている場合にはZα=Zβである。ま
た、距離方向の分解機能を高めるため入射角βは被検査
物21中で横波のみが存在するような角度を選択するの
がよい。
The transmitted ultrasonic wave is incident on the object to be inspected 21 at an incident angle β,
Propagates at refraction angle γ. When the ultrasound probe 1 and the test object 21 are arranged in parallel, Zα=Zβ. Further, in order to enhance the resolution function in the distance direction, the incident angle β is preferably selected such that only transverse waves exist in the object 21 to be inspected.

各プローブ1a、・・・から送信された超音波は、接触
媒質4から被検査物21へ入り、被検査物裏面21aま
たは端面21bあるいはコーナ部21Cで反射され、再
び接触媒質4へ出て各プローブ1a、・・・で受信され
る、という一連の経路をたどる。
The ultrasonic waves transmitted from each of the probes 1a, . A series of routes are followed in which the signal is received by the probes 1a, . . . .

ここで重要なことは、送信された超音波が異なる経路で
受信されても、その経路長は被検査物21に欠陥が存在
しない限り常に一定、すなわち送信から受信までの伝播
時間は一定であるということである。例えば第2図中超
音波2a、2b、2Cは互いに異なるプローブから送信
されたものであり、その伝播経路は互いに異なっている
が、その経路長は被検査物21中に欠陥がない限り、各
超音波2a、2b、2cとも全て同一である。
What is important here is that even if the transmitted ultrasonic waves are received on different paths, the path length is always constant unless there is a defect in the inspected object 21, that is, the propagation time from transmission to reception is constant. That's what it means. For example, ultrasonic waves 2a, 2b, and 2C in FIG. The sound waves 2a, 2b, and 2c are all the same.

超音波2a、2b、2cは超音波プローブ1t1゜・・
・で受信され、合成された後、超音波受信器5へ供給さ
れる。
Ultrasonic waves 2a, 2b, 2c are ultrasonic probes 1t1°...
・After being received and combined, it is supplied to the ultrasonic receiver 5.

超音波受信器5では遅延時間制御器7の制御により、受
信信号が順次遅延され、これら遅延された信号が増幅器
9を介して増幅された後、遅延加算器11に供給される
In the ultrasonic receiver 5, the received signals are sequentially delayed under the control of the delay time controller 7, and after these delayed signals are amplified via the amplifier 9, they are supplied to the delay adder 11.

遅延加口器11では、受信信号の遅延加鈴がされ、加埠
データとして記憶される。受信信号の加算データはブラ
ウン管13と信号処理器15へ供給される。ブラウン管
13には、Δスコープ(A[−ド像)またはBスコープ
(Bモード像)あるいはCスコープ(Cモード像)で加
算データに基づく検出結果が表示される。
The delay adder 11 performs a delay adder on the received signal and stores it as adder data. The summed data of the received signal is supplied to the cathode ray tube 13 and the signal processor 15. The detection results based on the added data are displayed on the cathode ray tube 13 using a Δscope (A[-mode image), a B scope (B mode image), or a C scope (C mode image).

一方加算データより信号処理器15では、超音波ビーム
の経路長が計算される。また、欠陥部が存在する場合に
は欠陥位置が求められる。さらに欠陥部からの反射波の
レベルが求められる。そして、これらの演仲結果が画像
表示器17に表示される。また、欠陥が検出された場合
には、警報出力装置行19にて警報がされる。
On the other hand, the signal processor 15 calculates the path length of the ultrasonic beam from the added data. Furthermore, if a defective portion exists, the defect position is determined. Furthermore, the level of reflected waves from the defective portion is determined. These performance results are then displayed on the image display 17. Further, if a defect is detected, an alarm is issued by the alarm output device row 19.

第3図はビーム経路長と反則波(エコー)のレベルの関
係を示している。被検査物21中に欠陥がない場合には
、第3図〈1)に示すように常に図のA点で反射波が検
出される。しかし、被検査物21中に傷や栄秀の欠陥部
が存在する場合、この欠陥部の影響により、同図<2)
、(:l)に示1−Jこうに入点からずれた8点や0点
で受信される。従って信号処理器15に83いては、被
検査物21中の検出範囲の全ての超音波について均等に
ゲートをか(プておけば、一様に欠陥の検出が行われる
FIG. 3 shows the relationship between the beam path length and the level of the repulsive wave (echo). If there is no defect in the inspected object 21, a reflected wave is always detected at point A in the figure, as shown in FIG. 3 (1). However, if there are scratches or imperfections in the inspected object 21, due to the influence of these defects, the
, (:l) shows that 1-J is received at 8 points or 0 points, which are shifted from the input point. Therefore, if the signal processor 15 83 gates all the ultrasonic waves in the detection range in the object 21 evenly, defects can be detected uniformly.

以上説明したように本実施例によれば、整列配置された
多数の微小プローブから成る超音波プローブ1から超音
波を被検査物21に偏向角αで斜入射させて被検査物中
の傷や巣等の欠陥を検出するように構成したので、従来
例のように表面エコーや裏面エコーによる不感帯が生ぜ
ず、極めて高精度の探傷が可能となる。しかも、比較的
低い探傷周波数を使用でき、従来不感帯の低減のために
探傷周波数を上げるとかパルス幅の短いプローブを使用
する必要があるといった不具合が解消される。
As explained above, according to this embodiment, ultrasonic waves are obliquely incident on the object to be inspected 21 at a deflection angle α from the ultrasonic probe 1 consisting of a large number of micro probes arranged in an aligned manner to eliminate scratches in the object to be inspected. Since it is configured to detect defects such as cavities, there is no dead zone caused by surface echoes or backside echoes as in the conventional example, and extremely high-precision flaw detection is possible. In addition, a relatively low flaw detection frequency can be used, and the conventional problems such as the need to increase the flaw detection frequency or use a probe with a short pulse width to reduce the dead zone are eliminated.

また、斜入射さけることで被検査物21の端面21bに
も超音波を人、射させることができるので、従来より困
難であった端面21bの欠陥検出も容易に行うことがで
き、特に電縫管用板材の探傷に極めて有効である。
In addition, by avoiding oblique incidence, the ultrasonic waves can also be emitted to the end surface 21b of the object to be inspected 21, making it easier to detect defects on the end surface 21b, which has been difficult in the past. Extremely effective for flaw detection of pipe plate materials.

さらに、超音波の入射角βを選択することで横波のみを
斜入射させる構成であるため、被検査物21中の音速が
遅くなり、またビーム径路長が長くなることから、極め
て薄い被検査物の探傷をも行うことが可能となる。
Furthermore, by selecting the incident angle β of the ultrasonic waves, only the transverse waves are obliquely incident, so the sound velocity in the object 21 to be inspected becomes slow and the beam path length becomes long. It also becomes possible to perform flaw detection.

加えて、送信される各超音波の偏向角αを一定にするこ
とで、全ての超音波の伝播経路長は等しくなるので、信
号処理器15内のゲート回路のゲート位置をビームごと
に変える必要がない。
In addition, by keeping the deflection angle α of each transmitted ultrasonic wave constant, the propagation path lengths of all the ultrasonic waves become equal, so it is necessary to change the gate position of the gate circuit in the signal processor 15 for each beam. There is no.

加えて、被検査物21の]−ナー21cからの反射波は
同一経路を戻って送信プローブと同一のプローブで受信
されるので、このコーナ21cを追尾することで、ライ
ン変動に追従した探傷が極めて容易となる。
In addition, since the reflected wave from the corner 21c of the object 21 to be inspected returns along the same path and is received by the same probe as the transmitting probe, by tracking this corner 21c, flaw detection that follows line fluctuations can be performed. It becomes extremely easy.

なお、本実施例では、超音波プローブ1の各微小プロー
ブ1aの駆OJタイミングを制御することで、電子的に
超音波を偏向したが、超音波プローブ1を被検査物表面
に対して傾斜させ、超音波を斜入射させる構成であって
もよく、この場合(こ【ま、超音波の経路の補正を信号
処理B 15で行なえ(よよい。
In this example, the ultrasonic waves were electronically deflected by controlling the OJ timing of each microprobe 1a of the ultrasonic probe 1. , the ultrasonic wave may be obliquely incident; in this case, the path of the ultrasonic wave may be corrected by the signal processing B 15.

また、本実施例では複数の超音波ビームを同時に処理す
る構成を示したが、一本ずつ処理しても同様の効果が得
られることは勿論である。
Furthermore, although this embodiment shows a configuration in which a plurality of ultrasonic beams are processed simultaneously, it goes without saying that the same effect can be obtained even if the ultrasonic beams are processed one by one.

さらに、分解能を向上させるために電子走査を並用する
構成であってbよい。
Furthermore, it may be a configuration in which electronic scanning is also used in order to improve the resolution.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、被検査物に超音波
を所望の偏向角で斜め入射させたので、表面エコーや裏
面エコーの影響による不感帯を生するごとがなく、薄物
や被検査物端面の探傷を高精度かつ容易に行うことがで
きる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, since the ultrasonic waves are obliquely incident on the object to be inspected at a desired deflection angle, there is no dead zone caused by the influence of surface echoes or backside echoes. Flaw detection of thin objects and end surfaces of objects to be inspected can be performed easily and with high precision.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る装置の一実施例の構成を示すブロ
ック図、第2図おにび第3図は同装置の作用を説明する
図、第4図および第5図は従来装置の作用を説明する図
である。 1・・・超音波プローブ 1a・・・微小プローブ 3・・・超音波発振器 5・・・超音波受信器 7・・・遅延時間制御器 11・・・遅延加算器 15・・・信号処理器 21・・・被検査物 第1図 21c              21第2図 第3図 第4図 ビ゛−へy谷程 第5図
Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the device according to the present invention, Figs. 2 and 3 are diagrams explaining the operation of the device, and Figs. It is a figure explaining an effect|action. 1... Ultrasonic probe 1a... Micro probe 3... Ultrasonic oscillator 5... Ultrasonic receiver 7... Delay time controller 11... Delay adder 15... Signal processor 21...Object to be inspected Fig. 1 21c 21 Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4 View y valley Fig. 5

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)超音波プローブから被検査物に超音波を送出し、
超音波送出による反射波を当該超音波プローブで受けて
被検査物の探傷をする超音波探傷装置において、 前記超音波プローブから送出される超音波を所望の角度
に偏向したことを特徴とする超音波探傷装置。
(1) Send ultrasonic waves from the ultrasonic probe to the object to be inspected,
An ultrasonic flaw detection device that detects flaws on an object to be inspected by receiving reflected waves from transmitted ultrasonic waves with the ultrasonic probe, characterized in that the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic probe are deflected at a desired angle. Sonic flaw detection equipment.
(2)前記超音波プローブは整列配置された多数の微小
プローブを所定数ずつ群分けしてなることを特徴とする
特許請求の範囲第1項に記載の超音波探傷装置。
(2) The ultrasonic flaw detection apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic probe is formed by dividing a large number of microprobes arranged in an array into groups of a predetermined number.
(3)前記超音波の偏向は前記微小プローブの駆動タイ
ミングを順次遅延させることで得ることを特徴とする特
許請求の範囲第1項及び第2項に記載の超音波探傷装置
(3) The ultrasonic flaw detection apparatus according to claims 1 and 2, wherein the deflection of the ultrasonic waves is obtained by sequentially delaying the driving timing of the microprobes.
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