JPS63235857A - 超音波測定回路 - 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］ 本発明は、被検体の溶接部等を超音波の送信と受信をそ
れぞれ別の探触子で行って探傷する二探触子法の測定回
路に係わり、特に各探触子の測定時における音響的接触
状態の良否を検出するのに好適な超音波測定回路に関す
る。

［従来の技術］ 送信用探触子と受信用探触子を共用せず別の探触子を使
用して探傷する二探触子法は、探触子を共用する一探触
子法では探傷できない測定、たとえば溶接線を中間には
さんで探傷する「またぎ走査」で行う測定、板面に垂直
または平行な平面状欠陥の測定、探傷面が異なる場合の
測定、近距離分解能を要求される測定等に使用されてお
り、垂直探傷法および斜角探傷法のいずれにも使用され
ている。しかし二探触子法は、一般に複数の探触子の被
検体上の位置を関連させて移動させなければならず、−
探触子法に比べて取扱いにくい欠点を有しており、特に
斜角探傷法に使用した場合は、底面エコーが探傷図形に
出現しないため、探触子と被検体叔の音響的接触状態を
チェックする方法がない。このため取扱いについては、
送信用および受信用の振動子を一定の距離だけ離して１
つのケース内に収納した分割形探触子とすることにより
可能にすることはできるが、音響的接触状態のチェック
については、探触子のくさび上に接触モニタ用の水晶振
動子を設け、被検体の底面からのエコーの振幅の監視を
行うように構成したもの（日本学術振興金錫「超音波探
傷法」、昭和５９゜６．１改訂、日刊工業新聞社ｐ、９
９〜ｐ　、１００）や、２個の探触子をいずれも送受共
用にして電気的に並列に接続し、測定部をはさんで相対
させて配置した双探触子法（二進受波器法）に構成し、
送信波が測定部を通過して相手側探触子に受信され、探
傷図形に出現した直接波をコントロールエコーとし、そ
のコントロールエコーが認められれば接触状態がよく確
実に超音波が入射しているとするもの（前記「超音波探
傷法ｊ　ｐ、１８２）などが提案されている程度である
。しかしこれらのチェック方法は前記文献において取扱
いが面倒なことが記載されており、接触状態のチェック
については、従来から要請されているにもかかわらず実
用に足るものはなく、実用化されていないのが実情であ
る。

［発明が解決しようとする問題点コ 前記のごと〈従来の二探触子法における各探触子の音響
的接触状態の検出は、探触子を一定の良好な接触状態に
保持することが困薙であり、しかも取扱いが面倒なこと
から従来から要請されているにもかかわらず実用化され
ていないのが実状で、探傷結果の誤評価、探傷精度に対
する信頼度の低下等をもたらし、特に自動探傷時の測定
に対する信頼性の欠如の一要因となる問題点を有してい
た。

本発明は前記従来技術の問題点を解消するものであって
、二探触子法における各探触子の測定時の音響的接触状
態の良否を、きわめて容易にかつ短時間に、しかも自動
的に検出でき、探傷結果の誤評価を無＜シ、測定の信頼
性を向上することができる超音波測定回路を提供するこ
とを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、パルサーと送信用の探触子を接続した伝送路
と、レシーバ−と前記送信用の探触子より発射された超
音波を被測定部を介して受信する受信用の探触子を接続
した伝送路とを有する超音波測定回路において、前記各
伝送路内に双方向性電子スイッチを介設し、該各双方向
性電子スイッチとパルサーおよびレシーバ−間の両伝送
路を、双方向性電子スイッチを介して接続したことによ
り、二探触子法における各探触子の音響的接触状態の良
否を、きわめて容易にかつ短時間に、しかも自動的に検
出できるようにし、探傷結果の誤評価を無くし、測定の
信頼性を向上することができるようにしたものである。

〔作用］ まず、パルサーと送信用の探触子を接続した伝送路内の
双方向性電子スイッチと、本伝送路と受信用の探触子の
伝送路との間を短絡するように接続している双方向性電
子スイッチとをＯＮ状態にし、レシーバと受信用の探触
子を接続した伝送路内の双方向性電子スイッチをＯＦＦ
状態にする。

この状態で送信用の探触子より被測定部に向けて超音波
を発射すると、被測定部からの反射波は受信用の探触子
に受信されないで送信用の探触子に受信され、送信用の
探触子が一探触子法として使用される。この場合の受信
信号はレシーバ−を介してエコー表示されるが、被検体
に対する送信用探触子の接触状態が良好である場合は、
被測定部の状態に関係なく一定レベル以上のエコーが表
示され、もし接触部分が一部のみとか傾斜して接触して
いる等の接触状態不良の場合には、エコーが表示されな
いか表示されても一定レベルに達しない低レベルのエコ
ーとなる。つぎにレシーバ−と受信用の探触子を接続し
た伝送路内の双方向性電子スイッチと、この伝送路と送
信用探触子の伝送路との間を短絡するように接続してい
る双方向性電子スイッチとをＯＮにし、送信用探触子側
伝送路の双方向性電子スイッチをＯＦＦ状態にする。

この状態で前記送信用探触子の場合と同様に受信用探触
子を一探触子法として使用し、表示されるエコーレベル
をａｍする。前記両枠触子におけるエコーレベルがいず
れも一定レベルに達している場合は、接触状態は良好と
判定され前記短絡用の双方向性電子スイッチをＯＦＦ、
両伝送路の双方向性電子スイッチをＯＮ状態にして引き
続き両枠触子による被測定部の測定が行われる。もし前
記−探触子法によるエコーが一定レベル以下の場合は、
一定レベルに達するまで接触状態を修正した後被測定部
の測定に進む。

前記探触子の接触状態の検出は、双方向性電子スイッチ
を使用する測定回路としたためきわめて短時間（１秒以
下）に行うことができ、また両探触子の検出順序、検出
時期等はシーケンス上任意に設定可能で、被検体の測定
開始前、測定中を問わず被検体の種類に応じて行うこと
ができる。

［実施例］ 本発明の実施例を第１図ないし第４図を参照して説明す
る。第１図は測定回路の説明図、第２図は第１図の作用
説明図、第３図は第２図の作用から得られるエコーのタ
イムチャート、第４図は用途の具体例の説明図である。

図において１は送信用の探触子、２は受信用の探触子で
、探触子１は超音波探傷器１０のパルサー３と伝送路５
を介して接続され、探触子２は超音波探傷器１０のレシ
ーバ−４と伝送路６を介して接続されている。伝送路５
．６にはそれぞれ双方向性電子スイッチ（以下単に電子
スイッチという）７，８が介設されており、電子スイッ
チ７とパルサー３間の伝送路５と、電子スイッチ８とレ
シーバ−４間の伝送路６は。

電子スイッチ９を介して接続されている。

探傷時の被検体に対する各探触子１，２の音響的接触状
態の検出は、まず第２図（ａ）に示すように探触子１を
一探触子法として使用するため、予め組まれたシーケン
スにより電子スイッチ７．９をＯＮ状態にし電子スイッ
チ８をＯＦＦ状態にする。この状態で探触子１より被測
定部に向けて超音波を発射すると、被測定部からの反射
波（具体的な反射位置例については第４図で後述する）
は探触子１に受信され、接触状態が良い場合は第３図（
ａ）に示すように設定された一定レベル以上（たとえば
音圧を表示するフルスケールの１０％以１）のエコーＲ
，が送信パルスＴに続いて超音波探傷器１０に表示され
る。接触状態が悪い場合は入射エネルギが弱いからエコ
ーが表示されても低いレベルで、一定レベルに達しない
か全く表示されない。

つぎに第２図（ｂ）に示すように電子スイッチ８゜９を
ＯＮ、電子スイッチ７をＯＦＦ状態にする。

前記探触子１の場合と同様に探触子２より超音波を発射
すると、反射波は探触子２に受信され、接触状態が良の
場合は第３図（ｂ）に示すエコーＲｈが送信パルスＴに
続いて表示され、不良の場合は表示されないか低レベル
のエコー表示となる。表示が一定レベル以上のエコーＲ
ａ＋　Ｒｂと順次出現した場合は接触状態は良と判定さ
れ、第２図（ｃ）に示すように電子スイッチ７．８をＯ
Ｎ、ｉｔｔ子スイッチ９をＯＦＦ状態にして探触子１，
２による二探触子法により被測定部の本来の測定が行わ
れる。

そしてこの場合のエコー表示は、第３図（ｃ）に示すよ
うにエコーＲｏが、エコー表示されない髪２点鎖線で示
す送信レベル（Ｔ）の相当位置に続いて出現する。もし
エコーＲ，またはＲｂが一定レベルに達しない場合は、
接触状態を修正したのちエコーＲａ、Ｒｈが得られるま
で前記検出方法を行う。

前記第２図に示す検出順序は探触子１を先にしたが探触
子２を最初に行ってもよく、また接触状態を検出した後
測定を開始するようにしたが、各電子スイッチ７．８．
９が使用する超音波の繰り返し周波数の約１、ＫＨ２の
範囲内で高速で使用されるから、測定中に行うようにし
ても測定に支障を及ぼすことなく短時間に接触状態の確
認ができる。これらは任意にシーケンス上に設定可能で
、被検体の種類に応じて設定される。

第４図に前記測定回路の具体的な二探触子法の応用例を
示す。同図は本願出願人が先に出願したＰ　ＣＴ　／　
Ｊ　Ｐ　８５１０００２８における探触子部を示したも
ので、１対になる送信用の探触子１１と受信用の探触子
１２が、薄鋼板の母材Ｉ、ＩＩの合わせ而１３に重ね抵
抗溶接により形成されたナゲツトＮをまたいで母材１面
上に配設されており、ナゲツトＮに向けて探触子１１よ
り入射した超音波のうち、ナゲツトＮを介して反射する
反射波を探触子１２に受信させ、その受信エコーの高さ
によりナゲツトＮの形成された寸法Ｄｔｉ−測定するも
のである。この測定法においては、ナゲツトＮが全く形
成されていない場合には入射波がほぼ全反射して高い受
信エコーレベルとなり、ナゲツトＮが形成されている場
合には形成されているナゲツト寸法りに応じてエコーが
得られ、寸法りが大きく形成されるほどエコーレベルが
低下するという相関関係を利用するものである。このエ
コーレベルの低下はナゲツト形成の良い場合だけでなく
、両枠触子１１．１２と母材Ｉとの接触部Ａ、Ｂにおけ
る接触状態不良が原因の場合もあり得る。したがってか
かる場合はナゲツトＮの形成が不良にもかかわらずエコ
ーレベルが低いため良好と誤判断される可能性がある。

このため本測定法に本発明に係わる前記測定回路を適用
すれば、たとえば探触子１１の母材Ｉに対する接触状態
が良い場合は第３図（ａ）における一定レベル以上の二
ニーＲａがナゲツトＮと母材■または■との境界からの
反射エコーとして表示され、接触状態不良の場合はエコ
ーＲ，が一定レベル以下か全く表示されない。同様に探
触子１２の接触状態が良い場合は、第３図（ｂ）におけ
る一定レベル以上のエコーＲｈがナゲツトＮと母材■ま
たは■との境界からの反射エコーとして表示され、接触
状態不良の場合は一定レベル以下か全く表示されない。

そしてエコーＲａ、Ｒｈが順次表示された場合は探触子
１１．１２の接触状態は良と判定され続いてナゲツトＮ
の寸法りの測定に移る。しかし、もしエコーＲａ、Ｒｂ
の両方もしくはいずれか一方のレベルが一定レベルに達
しない場合は、接触状態不良と判定され接触状態を修正
し一定レベルに達するまで前記検出方法を繰り返す。

なお、前記探触子１１．１２の接触状態の判定は、ナゲ
ツトＮと母材■または■との境界からの反射エコーを利
用するようにしたが、前記境界からの反射エコーが母材
Ｉ、ＩＩの板厚、探触子１１．１２の屈折角等の関係か
ら得られない場合もあるため、被測定部（この場合はナ
ゲツトＮ）の近くで、かつ被測定部と一定の位置関係を
有する母材■または母材■の端面１４．ｔ！４接施工時
に母材Ｉ、■の合わせ面１３を加圧する際に生ずる圧痕
１５等からの反射エコーを、単独にまたは組み合わせて
出現させて利用するようにしてもよい。そしてこの複数
の反射・エコーを組み合わせて利用する場合は、エコー
の出現が予定される２以上のエコーのうちいずれか１以
上のエコーが一定レベル以上で出現すれば接触状態は良
と判定するが、これを予めプログラムを組んでおくこと
によりエコーの見落しが減り判定をより容易に確実に行
うことができる効果がある。

前記方法にて接触状態を検出することにより探触子１１
．１２の接触状態不良によるエコーレベルの低下は確実
に防止することができ、特にナゲツト寸法を測定する前
記測定法の如くエコーレベルの低い場合を良と判定する
システムにおいては、フェイルセーフの点から不可欠の
測定回路となる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係わる超音波測定回路は、
二探触子法における送信および受信の各回路内に双方向
性電子スイッチを介設し、さらに両回路間を短絡可能に
双方向性電子スイッチを介して接続する構成としたから
、各探触子の音響的接触状態の良否を、きわめて容易に
かつ短時間に。

しかも自動的に検出でき、測定の誤評価を防止するとと
もに信頼性を向上させる顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明に係わる説明図で、第１図は回路
の説明図、第２図は第１図の作用説明図、第３図は第２
図の作用から得られるエコーのタイムチャート、第４図
は用途の具体例の説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、パルサーと送信用の探触子を接続した伝送路と、レ
   シーバーと前記送信用の探触子より発射された超音波を
   被測定部を介して受信する受信用の探触子を接続した伝
   送路とを有する超音波測定回路において、前記各伝送路
   内に双方向性電子スイッチを介設し、該各双方向性電子
   スイッチとパルサーおよびレシーバー間の両伝送路を、
   双方向性電子スイッチを介して接続したことを特徴とす
   る超音波測定回路。