JPS63305245A - 欠陥位置推定法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、構造物等の健全性を調べるために行なう電磁
超音波トランスデユーサ（以下ＥＭＡＴと略す）を用い
た超音波探傷に適用される欠陥位置や欠陥寸法等の定量
化を行なう欠陥位置推定法に関する。

［従来の技術］ 第３図および第４図を参照して、横波傾斜角ＥＭＡＴを
用いて、欠陥を検出する従来例についＥＭＡＴ８は磁石
１とピッチＤで蛇行した２より△ 構成されており、コイル２に高周波の電流を流すと被検
体６の表面に渦電流３が発生する。磁石１からの磁界４
との相互作用により各点Ｔ１〜Ｔ４において力Ｆ１〜Ｆ
４が発生する。この力Ｆ１〜Ｆ４により各超音波が発生
し、伝搬後欠陥７で反射された超音波が受信用ＥＭＡＴ
９で検出される。

この場合、送信と受信は共用も可能である。検出のメカ
ニズムは送信と逆のプロセスである。この場合、欠陥信
号は、力Ｆ工により生じた超音波が欠陥７で反射されて
受信用ＥＭＡＴ９の直下の被検体６の点Ｒ１に達した時
間から、力Ｆ４で発生した超音波が点Ｒ４に到達し終る
までの時間続くため、第４図に示すように時間的に長い
波形となる。

なお上記ＥＭＡＴは、名刀Ｆ１〜Ｆ４により各点Ｔ１〜
Ｔ４よりそれぞれ超音波が発生するが、点Ｔ、で発生す
る超音波の位相は、点Ｔ２で発生する超音波の位相と１
８００異っている。また点Ｔ３．’ｒ４についても同様
である。従ってこれらの位相が一致する方向（屈折角）
に超音波が伝搬するようになされている。

［発明が解決しようとする問題点］ 前述のように、ＥＭＡＴを用いた探傷の場合には、欠陥
反射信号が長くなるので、例えば、欠陥が近接して２個
以上ある場合には、その識別が困難となるという問題点
があった。

本発明は、上記従来の問題点を解消し、従来のＥ　Ｍ　
Ａ　Ｔで欠陥位置や寸法を精度よく検出できる欠陥位置
推定法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］ 本発明による欠陥位置推定法は、ＥＭＡＴの超音波指向
性を有する範囲について、各点毎に、送信用Ｅ　Ｍ　Ａ
　Ｔ及び受信用ＥＭＡＴの超音波発生面を分割したその
微少面の超音波発生、検出感度と、送信の微少面中心か
らその点を通って受信の微少面中心までの距離を伝搬す
るに要する時間に相当する受信波形の信号レベルを用い
て、送信及び受信の分割した微少面全ての組合せについ
て加算する処理をおこない、値の大きい範囲を欠陥とす
ることを＼特徴とする。

［作　用］ 本発明によれば、従来と同じＥＭＡＴを用い、ＥＭＡＴ
の構造の情報と探傷波形（欠陥波形）を用い、信号処理
を行なうことにより、時間的に長い超音波探傷波形より
、欠陥位置や寸法を精度良く検出することができる。

［実施例］ 第１図は本発明方法を実施するのに用いられる装置の一
例を示すブロック図であり、この処理装置においては、
ＥＭＡＴの構造データを予め入力しておくとともに、送
信用ＥＭＡＴ及び受信用ＥＭＡＴの位置情報と、送信信
号波形、受信信号波形を入力することにより、これらの
データより処理をおこなうようになされている。

１４は受信用ＥＭＡＴ位置検出器、１５は受信信号波形
記録装置、１６は表示器、１７はＥＭＡＴの構造データ
を示す。

第２図は本発明の一実施例の処理手順を示すフローチャ
ート図である。

第３図は本発明の一実施例におけるＥＭＡＴの送受信を
説明するための図で、前記の如く、力Ｆ１〜Ｆ４により
振動が発生する起点をＴ１〜Ｔ４とする。

斜角ＥＭＡＴは一定方向の指向性を有するので、欠陥７
はその広がりの中にあると考えられる。従って欠陥存在
範囲を第５図のように限定する。この範囲内の全位置Ｐ
　（ｘ、ｙ）について、下式より計算する。

ｆ’（ｘ、ｙ） ＳＩＧ　（ｉ）　　・ＳＩＧ　（ｊ）−（１）二二でＳ
（＞は第１図に示した波形を示す関数。

％ｔ　（ｘ、ｙ、Ｔｉ、Ｒｊ）はＴｊで生じた超音波が
欠陥Ｐで反射し受信用ＥＭＡＴ９直下の被検面Ｒｊに達
するまでの時間である。

５ＩＧ（ｉ）はｉが偶数のとき１、奇数のとき−１とな
る関数である。

第５図において、欠陥点がＰ点にある場合は、欠陥信号
は、第６図に示すように、ＥＭＡＴの各部で送信し、受
信した波形の合成と考えられる。

他方（１）式の計算では欠陥点Ｐでの値は、欠陥検出波
形のピーク値（正負の符号を合わせて）を加算した値と
なり、最大値となる。他方欠陥以外の点での（１）式の
値はピーク値からずれた加算、又は符号により減算とな
るため値は小さくなる。

この場合、欠陥の広がりが存在する場合も上記の重ね合
わせとして同様に考えられる。

また、ＥＭＡＴのコイルに流す高周波電流波形が第６図
（最上級）のように短かいものでなく、もっと波数の多
い波形であった場合、その影響を除く方法として下記の
方法が考えられている。すなわち、Ｔ１から欠陥まで及
び欠陥からＲ１までの総距離をＵ、音速をＶ、送信信号
をｓ　（ｔ）、受信信号をｒ（ｔ）、超音波減衰をＣｏ
とすれば、受信波形は下式で表わされる。

ｒ　（ｔ）　−Ｃｏ−３（’ｔ−ｕ／Ｖ）　　　＝１２
）この式は、受信波形は送信波形がｕ　／　Ｖの時間遅
れたものであることを示している。これをフーリエ変換
すると下式が得られる。

Ｒ（ｓ）　−Ｃｏ−５（ｓ）　　・ｅ−（ｕ／■）Ｓ−
（３）Ｒ（ｓ）　、　Ｓ　（ｓ）はｒ　（ｔ）、　　ｓ
　（ｔ）をフーリエ変換したものである。

さらに変形し、逆変換すれば下式が得られる。

ＣＯ・δ（ｔ　−ｕ　／　Ｖ　） −Ｆ　（Ｒ（ｓ）　／Ｓ　（ｒ）　　　−＝（４）Ｆ（
）は逆フーリエ変換を示す。

（４）式は、欠陥で反射されて帰ってくるまでの時間（
Ｌｌ／Ｖ）位置に無限小幅のパルス信号が生じることを
示している。すなわち、送信信号の影響が除去できる。

しかし実際には超音波は、Ｔ１のまわりのある広がりを
持って発生するため第６図のような受信波形になる。

［発明の効果］ 本発明によれば、上記の如く、信号処理を行なうことに
より、従来のＥ　Ｍ　Ａ　Ｔでも欠陥位１１や寸法が精
度良く検出可能となる等の優れた効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するのに用いられる一実施例
としての装置のブロック図、第２図は本発明の実施例と
しての処理フローチャート図、第３図は本発明における
ＥＭＡＴの送受信を説明する図、第４図はＥＭＡＴの受
信波形図、第５図は本発明の一実施例における計算領域
を説明する図、第６図は本発明の一実施例における欠陥
波形説明図である。 ８・・・送信用ＥＭＡＴ、９・・・受信用ＥＭＡＴ。 １１・・・処理装置、１２・・・送信用ＥＭＡＴ位置検
出器、１３・・・送信信号波形記録装置、１４・・・受
信用Ｅ　Ｍ　Ａ　Ｔ位置検出器、１５・・・受信信号波
形記録装置、１６・・・表示器、１７・・・ＥＭＡＴの
構造データ。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 コイル電流　ＪＹ−一一一一

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電磁超音波トランスデューサ（ＥＭＡＴ）の超音波指向
   性を有する範囲について、各点毎に、送信用ＥＭＡＴ及
   び受信用ＥＭＡＴの超音波発生面を分割したその微少面
   の超音波発生、検出感度と、送信の微小面中心からその
   点を通って受信の微少面中心までの距離を伝搬するに要
   する時間に相当する受信波形の信号レベルを用いて、送
   信及び受信の分割した微少面全ての組合せについて加算
   する処理をおこない、値の大きい範囲を欠陥とすること
   をと特徴とする欠陥位置推定法。