JPS6315104A - 内孔マッピング装置及び方法 - 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】 ｌ肛へ１１ この発明は、ｆＬ属のような（゛（料における内孔のた
めの内孔マツピング装置及び方法に関し、特に、発電プ
ラントのタービン回転子の内孔の直径をマツピングもし
くは写像すると共に、後の使用で、内孔表面によって屈
折され角度付けられたビームの走行時間を（σ正し、Ｓ
波もしくは柳波モード　（ｓｂｅａｒ　ｍｏｄｅ）の超
音波内孔検査中、該横波モードのπ間を創成するために
、超音波が内孔表面に達するに必要な時間を測定する内
孔マツピング装置及び方法に関する。

発電所のタービン及び発電機の回転子は、それらの長さ
の部分もしくはすべてに渡って中心輸にそって延びる種
々の直径の内孔を有している。回転子は回転子半径にお
ける最初のほぼ４インチ内で最大の応力に遭遇するので
、内孔近辺での主な欠陥の検出及び欠陥場所の監視、そ
して大きさの決定は、回転子寿命の予想を決定する際に
極めて重要である。結果として、製造工程の終わりで、
そして周期的ルーチンの回転子の保守中、内孔は欠陥に
対して検査され、場合によっては欠陥を取り除くために
それら表面のすべてらしくは部分に渡って再度機域加工
さｔする。検査を正確に行うために特定の回転子の内孔
における正確な形状寸法が決定されなければならない。

回転子の検査に先立って、検査トランスデユーサを検査
中正当に）咬正しかつ操作するのを可能とするために、
内孔の内側直径を、内孔に沿った軸方向位置の関数とし
て決定することが必要である。

内孔直径情報を得る１つの方法は、内孔内には械的測定
装こを手動で挿入し、内孔の長さに沿った離散した場所
で直径を記録することである。１つのこのようなｎＬ的
な測定装置は、「スター・ゲージ（ＳＬａｒ　（：ａｕ
）（ｅ）」と呼ばれる。スター・ゲージは、内孔内側に
腕を機械的に位置付けることにより直径を測定する。機
械的装置は、制限された軸方向の分解能、及びゲージ位
置付けに関連した避けられない人間の誤りに関係した欠
点を受ける。

加うるに、かかるＩｆ！ｌ械的測定装置は、内孔の勾配
並びにテーパに整列させることが困難である。

回転子内孔の超音波検査は、内孔を通して超音波トラン
スデユーサと搬送することを含み、がっ超音波ビームが
間ｍの材料のすべてを介して通るのを可能とするように
、円周方向の回転並びに軸方向の変位の組み合わせから
成る。浸漬型装置においては、検査トランスデユーサは
内孔表面と接触せず、内孔からある距雛を置いて動作す
る。処理水（ｔｒｅａｔｅｃｌ四ａｔｅｒ）のような浸
漬流体は、Ｉ・ランスデューサと回転子材料との間の有
用な音伝送媒体である。トランスデユーサ及びその走査
ヘッドの各回転及び／または軸方向移動の間、トランス
デユーサと内孔表面との間で超音波が走行する通路長は
、次のいくつかの要因によって変化し得る：　１）動揺
、漏れ、もし・くは内孔表面に対マる走査ヘッドの偏心
；２）ｌ−ランスデューサを搬送するために使用される
走査ヘッドのねじり、　３）内孔内に入れたときの全走
査へ・ソドの不整列。

回転子材料内で検出された反射器（欠陥）の場所は、ト
ランスデユーサから欠陥場所にそして戻ってくるまでの
測定された超音波伝播もしくは走行時間、欠陥検出の時
刻におけるトランスデユーサの場所、及び超音波通路の
幾何学的形態（もしくは形状寸法）の知識に基づいて計
算により決定される。液体結合媒体と回転子材料とにお
ける超音波もしくはパルスの伝播速度は異なっており、
実際のどんな波の通路も、水通路成分及び金属通路成分
から構成される。単に合計時間だけが測定値として得ら
れ、従って、金属通路成分を決定するために水通路成分
を正確に知らなければならない。

内孔表面からの欠陥深さを計算するのは、金属通路成分
からである。超音波通路の幾何学的形態もしくは寸法を
決定する手順によりトランスデユーサを較正するために
、既知の場所に既知の形状Ｍ法の既知の大きさの反射器
を含んだ２５準すなわち較正ブロックもしくは内孔が、
回転子検査に尤立って走査され得、これにより検査ｌ・
ランスデューサと後で発見される欠陥との間の関係を設
定しておく。検査中、超音波パルスの通路長並びに対応
のに面時間が、較正巾測定された通路長及び表面時間か
ら変化したならば、そしてこの変化を考慮しないならば
、回転子材料内の欠陥場所は不正確に決定されるであろ
う、極端な場合には、材料内から生じる反射が、浸漬流
体内に詰まった空気の泡と判断されるか、または浸漬流
体内の泡が、材料の不連続性からの表面反射もしくは回
転子内の欠陥自体からの表面下の反射と判断され得る。

この問題は、Ｓ波もしくは横波モード検査の場合のよう
な、超音波ビームが内孔表面に直角に入射しない場合に
、特に重大である。

直角に入射する圧縮モード検査中、超音波ビームは、内
孔表面で直角もしくはほぼ直角の方向に向けられて、ト
ランスデユーサに戻る強い表面反射を生成し、そしてこ
の戻りエコーからの信号は、内孔表面を見付けるために
用いられ得、該内孔表面から欠陥位置が測定され得る。

横波モード検査においては、しかしながら、半径方向に
対しである角度で内孔表面に浸漬流体内の圧縮波を向け
ることによって横波が生成され、すなわち、圧縮波は直
角以外の角度で内孔表面に当たる、この角度は、パルス
接触点に接する表面と約４５°の角度で屈折横波が回転
子材料内に創成されるように、通常的２１°である。こ
の入射角度においては、表面エコーは、Ｉ・ランスデュ
ーサの入射ビーム通路から踵れて反射さｈる。従って、
どの信号らトランスデユーサには戻らず、横波検査に対
して用いられるトランスデユーサからは、検査ビームの
水通路成分を決定することができない。

従来の浸漬ベースの超音波検査装置は、それ自身内孔と
接触して保持されるハウジング内に取り付けられた、内
孔載置型の浸漬トランスデユーサと用いており、これに
より、該トランスデユーサは内孔表面に対して固定のオ
フセットもしくはずれで維持される。この従来装置の欠
点は、内孔ト装置トランスデユーサに対する２つの矛盾
した要求に基づいている。トランスデユーサ・ハウジン
グは、ハウジングが正当に内孔内の変動をたどるように
半径方向に追従性が良くなければならず、しかも支持機
構は、その追従性が位置誤差もしくは姿勢差をもたらさ
ないように充分に堅固でなければならない。

横波モードの超音波ビームが内孔表面と接触する表面時
間が、円周位置の関数として既知であるならば、所望の
場合、上述の横波トランスデユーサ検査装置で生じ得る
位置報告誤差を修正することができる。正確な表面時間
情報はまた、内孔近傍の反射器の源、すなわち内孔表面
のすぐ内側にある欠陥に関係した混乱を無くすためにも
用いられ得る。１次修正（ｔｈｅ　「１ｒｓｔ　ｏｒｄ
ｅｒ　ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）は、回転子材料の内側の
超音波ビーム通路の幾何学的態様もしくは寸法が、１１
Ｉ２正を行ってから変わらないものと仮定し、表面時間
の変化があれば、それは結合流体通路長における変化に
完全に起因するものと仮定している。実際、１次修正は
、回転子内孔表面近辺での欠陥を正当に見付けるために
は最も重要である。もし修正表面時間が円周位置の関数
として既知であるならば、屈折ビーム通路のより高次の
修正（ｈｉｇｌ＋ａｒ　ｏｒｄｅｒ　ｃｏｒｒＣｃｔｉ
ｏｎｓ）を行うこともできる。

ｌ匪へ乱ｉ この発明の目的は、回転子内孔の内部直径を半径方向に
マツピングする装置を提供することである。

この発明の目的はまた、回転子内孔直径の高い分解能の
マツピングを可能とする装置を提供することでもある。

この発明のもう１つの目的は、縦方向エネルギの超音波
が、回転子内に横波ビームを発生するよう適切な角度で
向かうことによって内孔表面と接触するのにかかる時間
に対する表面時間修正を可能とした装置を提供すること
である。

この発明のさらにもう１つの目的は、回転子検査中、直
径並びに整列変動に対する補償を可能とした表面時間修
正装置を提供することである。

上述の目的のいくつかは、内孔の直径を１ＴＩＩ＋定す
るために用いられる１つもしくは２つ以上の高分解能超
音波マッピング・トランスデューサを含んだ内孔マツピ
ング装置によって達成される。＋１１１定された反射時
間は基準反射時間と共に用いられて、基準直径から測定
された直径を決定する。複数のトランスデユーサによっ
て測定された直径は、平均測定直径を得るために平均化
され、そして該平均測定直径は、異なった内孔軸方向位
置において測定され、このようにして回転子直径を軸方
向にマツピングする。

他の目的は、照準ビームが内孔表面に達するに要する照
準時間３測定するために少なくとも１つの照準トランス
デユーサを使用した人面時間測定装訝により達成される
。測定された照準時間は、較正された照準時間と共に用
いられて、較正された検査ビーム表面時間を変更し検査
ビーム表面時間を生成する。測定された照準時間はまた
、検査ビーム表面時間対円周内孔位置のための修正時間
を提供する修正時間曲線を得るためにも使用される。較
正された検査ビーム表面時間もしくは修正時間曲線は、
回転子材料内の欠陥の位置な修正するために用いられ得
る。

上述の目的、並びに他の目的及び長所は、添付図面を参
照して以下に充分に説明される構成並びに動作の詳細か
ら明白となるであろう、なお、図面全体を通して、同一
数字は、同一もしくは相当部分を示す。

蛤渣号３１１ユに匪 この発明は、内孔内の軸方向位置の関数として回転子内
孔の直径を測定するために、第１図に示されるような少
なくとも１つ、好ましくは数個の超音波トランスデユー
サ１０〜１６を使用する内孔マツピング装置に関するも
のである。各トランスデユーサは、超音波ビーム２０−
２６が内孔表面上に実質的に直角に入射するように、す
なわち内孔表面に対して垂直であるように取付具１８に
よって筺持される。内孔は、トランスデユーサ１０〜１
６からの超音波を内孔表面２８に結合する、水のような
流体で充てんされるのが好ましい。

別法として、流体の噴出流もしくは流体が充てんされた
くぼみがトランスデユーサ１０−１６と内孔表面２８と
の間に結合媒体を提供するために使用され得る。　５　
Ｍ　Ｈｚから１０ＭＨｚまでの周波数で動作する０、１
２４〜０．２５インチの能動素子の大きさを有する超音
波トランスデユーサが、マツピング作用のために適当で
ある。このようなトランスデユーサは、マサチューセッ
ツ（Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）のパナメトリックス
（Ｐａｎａｍｅｔｒｉｅｓ）から入手可能であり、好ま
しいモデルは、Ｖ１１０トランスデユーサである。マツ
ピング中、トランスデユーサ１０−１６を運ぶ走査ヘッ
ドは、その構成及び動作の詳細について、本出願と同時
出願されて本件出願人に譲渡された、［内孔検査装置（
［１ＯＩｔＥＳＯ旧ＣｌＮ５ＰＥＣＴＩＯＮ　ＳＩＳＴ
ＥＭ）Ｊという名称の関連の米国特許出願シリアル番号
第８７９．０１５号に述べられている。

第２図に示される各トランスデユーサ３０は、トランス
デユーサ３０を駆動するバルサ回路３２、及び内孔表面
２８からの超音波反射によって生成される電気信号を受
信する受信器回路３４に接続される。バルサ回路３２及
び受信器回路３４は、超音波データ収集装置３６によっ
て制御され、該超音波データ収集装置３６は、コンピュ
ータ３８によって制御される。該コンピュータ３８は、
測定される内孔直径３得るために必要な計算を行う。

第２図に示される電子要素は、その構成及び動作の詳細
について、本出願と同日出願されて本件出願人に譲渡さ
れた、「欠陥ゲートを含む超音波信号処理装置（ＵＬＴ
ＲＡＳＯＮＩＣＳ［［：ＮＡＬ　ＰＲＯＣＥＳＳＩＮに
　ＳＹＳＴＥＭ　ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ　Ａ　ＦＬ／Ｖ　
ＧＡＴＥ）Ｊという名称の関連の米圓特：′Ｆ出願シリ
アル番号第８７８．８１７号に述べられている。内孔直
径は、送信されたパルスの時刻と、内孔表面から受信さ
れたエコーの時刻との差から得られる。

内孔マツピング装置は、走査ヘッドの前面に取り付けら
れた第１図のトランスデユーサ組立体を、既知の直径の
円筒形較正用内孔内に挿入することによって較正される
。較正もしくは基準内孔は、既知の直径の機械仕上げさ
れたブロック（ａｎ＋ｕｃｌ＋１ｎｅｄ　ｂｌｏｃｋ）
であって良く、あるいは、もし回転子内孔の正確な直径
測定が機械的カリバスを用いることによるような別の方
法によって行われ得るならば、検査される回転子内孔の
端部であっても良い。

１〜ランスデユーサは、較正内孔内に挿入され、かつプ
ラス円周方向に３６０度回転される。動作巾、データが
約１．４度の増分で各トランスデユーサから収集される
。データ点は、超音波パルスがトランスデユーサから内
孔表面へ走行しかつ戻る時間Ｔ１である。各トランスデ
ユーサに対して時間Ｔｅａｌが計算され、それは、すべ
ての円周位置に渡る平均時間である。

　　ｉ４ トランスデユーサ組立体は、トランスデユーサな位置付
けるための機械的連結が内孔マツピングが起こる時と同
じ型の応力下にあるということを確実にするために、デ
ータが収集されている間、プラス方向に回転される。

検査されマツピングされるべき回転子内孔内の直径を得
るための好ましい方法において、固定の円周方向位置で
の表面反射時間は、各トランスデユーサごとに得られ、
そして、直径が各トランスデユーサごとに計算される。

直径は、次に平均直径値を計算するために用いられる２
回転子内孔の内側でトランスデユーサ組立体を利雑に整
列させて変動が生じたとして乙、平均することによって
、測定される直径に影晋を与えない。

内孔をマツピングするために、Ｉ・ランスデューサ組立
体は、トランスデユーサ１０〜１６からの超音波が、測
定の軸方向位置において内孔表面に対して実貰的に直角
に入射する、すなわち垂直であるように内孔内に挿入さ
れる。直径の読みは、超音波走行時間Ｔｓを測定しかつ
以下の直径りを計算することによって得られる： Ｄ＝Ｄｃａｌ　＋　Ｖ　（Ｔｓ　　−Ｔｅａｌ）　　　
　　（２）式（２）において、Ｄｅａｌは、較正内孔の
既知の直径であり、Ｔｃａｌは、較正内孔において特定
のトランスデユーサに対して較正生得られる超音波走行
時間であり、そして■は、成分及び温度における変化に
対して修正される結合もしくは浸漬流体内での音の既知
の速度である。腐食防止性反応制御剤を含む水（ｗａｔ
ｅｒ　ｉｎｃｌｕｃｌｉｎｇ　ａｎｔｉ−ｃｏｒｒｏｓ
ｉｏｎ　１ｎｈｉｂｉｔｏｒｓ）は、適切な浸漬流体で
ある。最終的な直径は、すべてのトランスデユーサから
の値を平均することによって得られる。

内孔の内部をマツピングするための手順は、第１図の内
孔マッピング・トランスデューサ組立体を、第３図に示
される軸方向出発位置Ａ１に移動することによって開始
する。この説明中、内孔軸方向軸を示すためにＺ軸が用
いられ、ＡＰＯ９は、Ｚ軸に沿った現在の軸方向位置を
示す。出発位置Ａ１に位置付けた後、手順制御は、端部
位置Ａ２に達するまで、反復的なループ内に維持される
；すなわち内孔の内部直径に対するマツピング手順は、
停止位ＺＡ２が現在の位ｉＡ　Ｐ　ＯＳより小さいとき
に完了する（ステップ４６）、マツピング・ヂエック４
４の終わりが完了した後、最近の測定が行われた円周方
向及び軸方向位置から、異なった円周方向及び軸方向位
置まで、ｌ・ランスデューサ組立体を移動するために、
らせん移動（ステップ４８）が行われる。走査ヘッド・
チャックが内孔表面に沿って軸方向に滑入することによ
って回転子に損傷を与えるのを避けるために、らせん移
動が好ましいが、それは有用な唯１つの可能性ではない
、らせん移動の終わりで、トランスデユーサ組立体は、
第２の円周位置Ｃ２へ円周方向に回転され（ステップ５
０）、該円周位置Ｃ２は、Ｃ１からＣ２への円周移動が
プラス方向であるようにＣＩより大きい、この円周方向
への回転は、走査ヘッドａｍにおける機械的ゆるみが測
定間、並びに較正中の測定間で一定であるということを
確実にする１円周位置Ｃ２において、第１図の４つのト
ランスデユーサ１０〜１６に対する表面反射時間が記録
される（ステップ５２）。反射時間は、修正された水速
度ｖｗ、ＩＰ２正された直径Ｄ　ＣＡ　Ｉ−１及び較正
された走行時間Ｔ　Ｃｉを用いて、４つのトランスデユ
ーサで測定される直径Ｄｉを計算する（ステップ５６）
ために使用され、その後、測定直径りが、平均する（ス
テップ５８）ことによって得られる。一度、平均直径が
得られると、回転子組立体の本当の軸方同位ＩＺが、現
在の軸方同位πＡ　Ｐ　ＯＳに軸方向オフセットＡ　Ｏ
Ｆ　Ｆをを加えることによって計算される。輪方向オフ
セッＩ・ＡＯＦＦは、基準位置と、回転子内孔の始端も
しくは出発位置Ａ１との間のｍ−であり得る。一度、本
当の軸方向位＝Ｚが計算されると、測定された平均直径
り及び本当の軸方向位置は、後の基準のために記憶され
る（ステップ６２）。現在の本当の軸方向位置における
直径りが記憶されると、軸方向位１ＡＰＯ３は、軸方向
増分ＡＩＮＣで増分することによって、次の測定のため
に更新される。

軸方向増分ＡＩＮＣは直径測定の軸方向分解能登決定し
、マッピング・トランスデューサ・ビームの径と同程度
に小さくされ得るが、しかしながら、代表的な回転子を
マツピングするための適切な増分は、約０．５インチ（
ｏｎｅ−ｈａｌｆ　１ｎｃｈｅｓ）である。

内孔直径は代表的には、走査ヘッドを搬送する検査トラ
ンスデユーサが０．５インチの増分で回転子内孔内に移
動されている間に記録されるが、この場合、内孔直径が
変化する領域に遭遇したときはいつでも軸方向における
、より高い分解能が用いられる。内孔直径＋１　？Ｎは
、走査ヘッドが内孔マツピング中、挿入中、及び超音波
検査中に、内孔に沿って軸方向に移動されるとき、並び
に走査ヘッドが回転子から引っ込められるときに、走査
ヘッド６出し装置を制御するために使用される。

従って、内孔直径トランスデユーサは、必然的に内孔内
に入る最初のトランスデユーサである。走査ヘッド・チ
ャックの直径を変えるべき内孔ゾーンの場所を見付け、
直径が変化する領域を通過したときに、走査ヘッドを正
当な配列に保持することが出来るように内孔直径は一般
にプロットされる。

回転子内孔の横波モード＜５ｈｅａｒ　ｍｏｄｅ）の′
ＰＵ音波検査中、半径方向オフセット超Ｚ波トランスデ
ユーサは、内孔の内側で円周方向に動がされる。トラン
スデユーサは、内孔の内側でのビームが半径方向−円周
方向平面内にあり、がっ内孔表面に対して直角に入射し
ないように半径方向にオフセットすなわちずらされる。

トランスデユーサが、内孔と接触するよりむしろ液体結
合媒体において動作するとき、検出された欠陥ゲートの
報告された深さ及び場所と決定するための計算における
臨界因子は、超音波がトランスデユーサから内孔表面へ
走行しかつ戻るために必要な正確な時間である。

回転子における発信ビームが横波モードで伝搬するとい
う横波モード検査中、半径方向オフセット検査トランス
デユーサによって発せられる超音波は、入射点における
接線と相対的な角度で内孔に当たる、内孔から反射され
るどんなエネルギも検査トランスデユーサによって検出
されることができず、表面時間を直接測定することがで
きない。

この発明はこの間圧を、第４図に示されるように検査ト
ランスデユーサ７２から既知の幾何学的なｍｍに照準（
ｒａｎｇｉｎｇ）　Ｉ□ランスデューサ７０を設けるこ
とによって解決する。照準１〜ランスデユーサ７０は、
該照べζトランスデユーサのパルスに対する反射時間を
測定することによって検査トランスデユーサ７２の超音
波の表面時間を測定するために使用され、そして検査ｌ
・ランスデューサの波に対する水通路走行時間は既知の
幾何学的関傑から計算される。内孔直径における変化に
起因して表面時間が変化したとき、検査Ｉ・ランスデュ
ーサ７２によって検出される回転子内の欠陥場所は、直
径の変化、及びその結果の検査中に起こる整列変動に基
づく表面時間の変化に対して調節され得る６表面時間の
変化が欠陥場所を修正するために使用される特別の方法
が、内孔検査装置（ＢＯＲＩＥＳＯＮＩＣｌＮ５ＰＥＣ
ＴＩＯＮ　ＳＹＳＴＥＭ）という名称の関連の米国特許
出願シリアル番号第８７９，０１５号に述べられている
。

照準トランスデユーサ７０は、【１η述した内孔マッピ
ング・トランスデューサと同一の、平らなもしくは集束
されない圧縮トランスデユーサであり、他方、検査ｌ・
ランスデューサは、焦点すなわち集束されるビーム装置
である。検査トランスデユーサは、横波モードで動作し
、かつ内孔表面からほぼ１インチ焦点の深さを有する回
転子において、はぼ０．０４インチのビーム径を生成す
るように設計される。かかる焦点もしくは集束されるト
ランスデユーサは、成人かの売人から入手可能でＪ）リ
、適したトランスデユーサは、Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ　Ｉｎ
５ｔｉＬｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙから入手
可能である。照準トランスデユーサ７０は、検査トラン
スデユーサ７２に対して軸方向にできる限り接近して配
置され、かつ内孔表面２８と直角なビーム７４を生成す
るよう半径方向に向いている。照準トランスデユーサ７
０によって生成される超音波ビーム７４は、表面時間修
正が正確であるよう、検査トランスデユーサ７２からの
ビーム７６と実質的に同じ円周位置において内孔表面に
当たらなければならない、ここに述べられる計算を行う
ために用いられる電子要素が、第２図に示されている。

超音波が照準トランスデユーサ７０から内孔表面２８へ
走行しかつ戻るための時間である、較正内孔における較
正中の照準ビーム表面時間と、超音波７６が検査トラン
スデユーサ７２から内孔表面２８へ走行し、そして戻る
ための時間である、較正中の検査ビーム表面時間とが、
表面時間修正を行うためには、既知でなければならない
０校正照準ビーム表面時間は、超音波パルスを較正内孔
表面からはずませることによって、かつパルス発信とパ
ルス受信との間の時間を測定することによって、直接測
定され得る。校正検査ビーム表面時間は、直接測定され
ることができず、そして較正内孔の既知の位置にある反
射器に対してＸＩ定される走行時間からの推定によって
、かつ表面時間を１−）るために表面に対して逆推定す
ることによって得られなければならない。

検査ビーム較正は、側面きり穴、平面広大もしくは円形
広大のような既知の反射器位置を有する既知の直径の較
正内孔内に、第４図のトランスデユーサ配置を拝入する
ことによって行われる。較正中、検査ビーム表面時間を
得るために、既知の角度及び直径の位置の、第４図の反
射部もしくは反射器７８のようないくつかの反射器から
検査ビームをはずませる。検査ビーム表面時間は、前述
した関連の米国特許連番第８７９．０１５号に詳細に述
べられている最小自乗法の非線膨曲Ｉ！ｉｔ適合法（ａ
　ｎｏｎ−１ｉｎｅａｒ　１ｅａｓｔ　５ｑｕａｒｅｓ
　ｃｕｒｖｅ　ｆｉｔｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ）によって
決定される。

検査中、現在の照準表面時間Ｔｒは、照準トランスデユ
ーサ７０を用いて測定される。照準トランスデユーサ７
０及び検査トランスデユーサ７２からの超音波が同じ円
周位置で内孔表面２８に入射するので、較正時間Ｔｒｃ
での照準時間からの現在の照準表面時間Ｔｒにおける差
は、以下の式に従って、較正時間Ｔｉｅでの検査ビーム
表面時間から現在の検査時間Ｔｉを生成するために使用
され得る。

Ｔｉ　＝　　Ｔｉｅ　＋　　（Ｔｒ　−Ｔｒｅ）　／ｃ
ｏｓ　ｑ　　（３）角度ｑは、第４図に示される照準ト
ランスデユーサ７０と、検査トランスデユーサ７２との
超音波ビーム通路間の角度である。

回転子内孔表面の円周の回りの複数の点に対して表面時
間を修正することは、第５１！のフローチャートに従っ
て生成され得る。ＰＬ初に、円周位置ｃｒ’ｏｓはゼロ
度に設定される（ステップ８４）６もし回転子内孔表面
２８の全周に対して表面時間計算が完了したならば（ス
テップ８６）、すなわち、もし全３６０度回転に対して
現在の検査表面時間が完了したならば、次に、現在の軸
方向位置に対する仕事がステップ８８で終了する。もし
完了していなければ、現在の照準Ｔｒｎ時間が記録され
る（ステップ９０）０次に、現在の検査表面時間Ｔｉｎ
が、前述した式に従って計算される（ステップ９２）、
現在の検査表面時間Ｔｉｎが計算されると、その時間Ｔ
ｉｎは、現在の円周位置ＣＰＯ３と一緒に後の使用のた
めに記憶され得る（ステップ９４）６代わりに、もし検
査パルスが検査トランスデユーサ７２によって引き続き
発せられるならば、現在の検査時間は、欠陥位置を修正
するために直ちに使用され得る。欠陥位置が修正される
か、もしくは修正された表面時間が記憶されるかすると
、インデックスｎ及び現在に位置ＣＰ　ＯＳが。

更新される。角度における円周増分ＣＩＮＣは、円周駆
動の位置分解能と同程度に小さくし得るが。

しかしながら、実際には、増分は１．４度で！）る。

次に、第４図のトランスデユーサ組立体は、更新された
円周位置に移動され、その点で泗定及び計算ループが再
度実行される。回転子内孔の全Ｒ１が旋回されると、ト
ランスデユーサ組立体を軸方向に移動し、修正時間曲線
と称し得るもう１組の修正時間を記録することが可能で
ある。

第６図は、検査を行うために走査ヘッドが内孔の外から
矢印の方向に移動するときの照準トランスデユーサ７０
と検査トランスデユーサ７２との軸方向関係を示してい
る６Ｉ・ランスデューサ間の距離は、走査ベントの構造
によ−）で指令され、そして好ましい走査ヘッドにおい
てはほぼ２インチである。第６図に示された軸方向関係
は、表向修正時間を欠陥検出位置に与えてそれを修正す
るよう関連出願の欠陥ゲートにロードさ１する修正曲線
を生成するのに適している。

第７図は、修正された表面時間が欠陥検出場所を直ちに
修正するために使用される場合の、照準トランスデユー
サ７０と検査トランスデユーサ７２との軸方向関係を示
す。

この発明の多くの特徴並びに長所が詳細な説明から明白
であり、従って、特許請求の範囲ではその精神並びに範
囲内にあるこの発明のかかる特徴並びに長所のすべてを
包含するよう意図されている。さらに、多くの変更並び
に変化が当業名には容易に想到されるであろうので、こ
の発明をここで正に示しかつ説明した構成並びに動作そ
のものに制限することを望むものではなく、むしろこの
発明の範囲内にある変更並びに等漬物のすべてを包含し
得る０例えば、この発明では４つの術数した場所で内孔
直径を測定し、マツピングされた直径を得るために平均
を行っている。１１１１つのマッピング・トランスデュ
ーサを円周方向に回転させて数百の直径測定値を得、マ
ツピング・１−ランスデューサ組立体の回転の完了後、
該直径測定値を平均化することも可能である。また、表
面時間が既知である場合には、２次修正（ａ　５ｅｃｏ
ｒ＋＋Ｊ　ｏｒｄｅｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）を使用す
ることによって、検査される対象物における反射ビーム
通路を修正することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、回転子内孔内に位置付けられた内孔マッピン
グ・トランスデューサを示す図、第２図は、内孔直径を
扼定するために用いられる装置の構成要素を示すブロッ
ク回路図、第３Ａ図及び第３Ｂ図は、内孔の直径をマツ
ピングするために行われる手順を示すフローチャート、
第４図は、表面時間測定系におけるトランスデユーサの
円周位置を示す図、第５図は、超音波が横波モードで回
転子内を伝播する表面時間を修正するための手順を示す
フローチャート、第６図及び第７図は、表面時間測定系
におけるトランスデユーサの軸方向位置を示す図である
。図において、１０〜１６は超音波トランスデユーサ、
２８は内孔表面、３０はトランスデユーサ、３２はパル
サ回路、３４は受信器回路、３６は超ｒｆ波データ収集
装置、３８はコンピュータ、７０は照準トランスデユー
サ、７２は検査ｌ・ランスデューサ、７８は反射器であ
る。 特許出願人　　ウェスチングハウス・エレクトリック・
コーポレーション 」 ＦＩＧ、　　６゜ ＦＩＧ、　　７゜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内孔内に位置付けられ、伝送される測定パルスを
   生成し、かつ反射された測定パルスを受信する内孔マッ
   ピング・トランスデューサと、前記伝送される測定パル
   スの伝送及び前記反射された測定パルスの受信間の測定
   時間、先に測定された較正時間、及び較正直径から前記
   内孔の直径を計算するための直径計算手段と、 を備えた内孔マツピング装置。
2. （２）内孔をマッピングする方法において、（ａ）較正
   内孔内の較正直径及び較正時間を測定する段階と、 （ｂ）前記内孔内の第１の軸方向位置及び第１の円周方
   向位置に、螺旋運動を介して内孔マッピング・トランス
   デューサを位置付ける段階と、（ｃ）前記第１の円周方
   向位置から正の方向にずれた内孔内の第２の円周方向位
   置に、前記内孔マツピング・トランスデューサを円周方
   向に移動させる段階と、 （ｄ）前記内孔マッピング・トランスデューサによって
   伝送され、内孔表面から反射され、そして前記内孔マッ
   ピング・トランスデューサによって受信されるパルスに
   対する走行時間を測定する段階と、 （ｅ）前記走行時間、前記較正時間、浸漬流体における
   所定のパルス走行速度、及び前記較正直径から、測定さ
   れた直径を生成する段階と、（ｆ）前記内孔内のもう１
   つの軸方向位置及び前記第１の円周方向位置に、螺旋運
   動を介して前記内孔マツピング・トランスデューサを位
   置付ける段階と、 （ｇ）前記段階（ｃ）〜（ｆ）を繰り返して、複数の軸
   方向位置で測定される複数の測定された直径を得る段階
   と、 を備えた内孔マッピング方法。