JPS6342463A - 探触子回転型管超音波探傷装置の入射角変動検出方式 - 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、探触子回転型管超音波探傷装置における、被
検管の偏心による入射角変動を検出する入射角変動検出
方式に関する。

［従来の技術］ 探触子回転型管超音波探傷装置においては、管の製造［
程による曲り、搬送による振動および自重による撓み等
のために、ピンチ・ロール等で把持されていても、探触
子群の回転中心軸に対して管の偏心を生じる。これにつ
いて第２図を参照して説明する。

第２図は、０点に回転中心を持つ探触子群に対して、被
検管が！ΔＸＹＩ偏心した０゛に中心を持ち、該探触１
群に対して角ｒだけ相対的に回転した状態を示す、偏心
がゼロの時は、ＯとＯ′は−・致している。

プローブ１とプローブ２とは、例えば、実公昭５８−２
６３７９号公報に開示される探触子であって、プローブ
ｌは探傷用探触Ｐ、プローブ２は２採決表面エコー受信
専用探触子である０両者は、一体となって複合探触ｆを
構成する。なお。

探触子群の回転中心軸に直交するモ面内には、通常、複
数個の複合探触子が配列されているが、第２図では図を
簡単にするため１組の複合探触子のみが示されている。

Ｍｌ、θは、それぞれ偏心のない場合の水中距離及び入
射角である。偏心１ΔＸＹＩ　　、回転角ｒの時に、こ
れらが、それぞれｌ＋’、０’　に変化すること、すな
わち水中距離のみならず入射角が変化することが第２図
より分かる。

第３図は、外径φＤ、肉厚ｔの被検管にＱの入射角でａ
　Ｔｌ波が入射した時の屈折角ＯＳと、０．５スキツプ
のビーム路程Ｗ０．５を説明する図である。第３図の記
号を用いて、既によく知られた、以下の（１）、（２）
および（３）式の関係が成立つ。

ここでＣ５：材料中の横波音速 Ｃい：水中音速 θ　：入射角 ０、：屈折角 である。

θψ＝　５ｉｎ＝（［１−３ｉｎθｓ　／（Ｄ　−２ｔ
）ｌ　Ｏｓ−値２）ここでＤ　＝被検管外径 ｔ　：被検管肉厚 θ　：０．５スキツプのビーム路程の中心角ψ である。

Ｗ　０．５　＝　（Ｄ／２−ｔ）　（ｓｉｎθ　）／ｓ
　ｉｎ　θＳ　　　・（３）ψ ここでＷｏ、５：０．５スキツプのビーム路程である。

これらの式より、同一被検管、即ち、同一外径、肉厚で
あっても、入射角が変化すると被検材中のビーム路程が
変化することが分かる。

第４図（ａ）は、内面、外面に人工欠陥を加工した被検
管を探触子に対して、偏心なく回転していった場合の探
傷器ＣＲＴデイスプレィ上に現われる探傷図形である。

Ｔは送信波形、Ｓ′は上記実公昭５８−２６３７９号公
報に公開されるような複合探触子によって得られる二採
決表面エコー、Ｓは従来の一採決表面エコー、ＩＤＩは
内面人工欠陥を０．５スキツプでとらえたエコー、ＯＤ
Ｉは外面人工欠陥を１スキツプでとらえたエコー、ＩＤ
２は内面人工欠陥を１．５スキツプでとらえたエコー、
ＯＤ２は外面人工欠陥を２スキツプでとらえたエコー、
ＩＤ３は内面人工欠陥を２．５スキツプでとらえたエコ
ー、ＯＤ’３は外面欠陥を３スキツプでとらえたエコー
である。

同図において、ＴとＳの間のビーム路程は、水中距離を
文として約２．２文であり、５−ＩＤ、および各欠陥エ
コー間のビーム路程は、Ｗｏ、ｓである。Ｇ　ｌ、Ｇ　
２は、内外面欠陥エコーを分離して抽出するためのゲー
トであり１例として、ＩＤ２とＯＤ　２を分離抽出する
場合が示される。また、Ｇｌゲートの起点は、Ｓエコー
より　２．５Ｗｏ、ｓ、Ｇ　ｌ。

Ｇ２ゲートの幅はＷａｓのビーム路程であることを示し
ている。ＤＡＣが用いられる場合は、その起点および幅
はＧｌ、Ｇ２のそれらと同一に設定される。

第４図（ｂ）は、被検管が偏心したために、水距離が短
くなり、かつ、入射角が小さくなった場合を例示してい
る。第４図（ｂ）によれば、水距離が１’ｃｌ’　（１
）に、［５スキツプ・ビーム路程がＷ’Ｏ，Ｓになる。

　ｗ’ｏ、ｓは、上記（１）　、　（２）及び（３）式
により、入射角θが小さくなったときは、Ｗｏ、５より
小さくなる（　Ｗ’　６．５＜　Ｗ　０．５　）　ａ従
って、第４図（ｂ）では、各エコーは、第４図（ａ）の
場合よりＴ波形に近づき、かつ、各エコー間隔は狭くな
る。即ち、被検管の偏心により水中距離の変化と、入射
角の変化に伴う被検材中のビーム路程の変化を生ずる。

今日では、既知技術となった上記実公昭５８−２６３７
９号公報記載の複合探触子では、第４図（ａ）および（
ｂ）のＳ′エコーを容易にとらえることができ、音響結
合をモニタすると共に、Ｓ°エコーと一採決表面二二−
Ｓとの間隔がほぼ一定であるので、Ｓ゛エコー自動追尾
することにより、Ｔ波形とＳエニー間のビーム路程の２
．２交から２．２１　’への変化を自動補正することが
できる。

［発明が解決しようとする問題点］　　　　゛このよう
な複合探触子が提案される以前は、水浸斜角−探表面エ
コーＳが、レベルが小さく、かつ、不安定のため、制御
用エコーとして使用することができず、従って、音響結
合のモニタも、１〜５間の水中距離変化も検出できなか
ったことを考えると、この従来技術は、非常に大きな作
用効果をもたらしたことが明らかである。

しかしながら、被検管偏心に伴う入射角変動をこの従来
の複合探触子を用いて検出する方法については、いまだ
見出されていなかった。

そのため、入射角変化により生ずる被検材量のビーム路
程変化を補正することができなかった。

その結果、第４図（ｂ）においても、Ｇ　Ｉ＋Ｇ　２ゲ
ートの起点および幅はそれぞれ２．５ＷｏｓおよびＷＯ
３５のままであるため、第４図（ｂ）に例示するように
、例えば、内外面欠、陥の逆転、または、一方のゲート
中に内外面欠陥が同時に入るといったような不都合な現
像を生じた。

これに反して、もし入射角の変動の検出が可能になれば
、それに基づいて（１）、（２）及び（３）式により被
検材中のビーム路程をＷ’ｏｓの如く計算でき、Ｇ　１
＊　Ｇ　２ゲートの起点および幅をそれぞれ２．５Ｗ’
ｏ、ｓおよびＷ’Ｏｓに補正できて、かかる不都合な現
像の発生を避けることができる。

また、入射角が変化すると、欠陥エコーの位置が上述の
如く変化するだけでなく１反射エコー高さも変化するが
、入射角の変化が検出できれば、予め得られた入射角変
化に対するエコー高さ変化のデータに基づき、欠陥エコ
ー高さも補正することができる。

要するに、探触子回転型管超音波探傷装置にあっては、
上記した複合探触子を用いて、すでに公知技術となって
いる音響結合モニタおよび被検管偏−心によるＴ−３間
の水中距離変化の検出だけでなく、さらに新゛に入射角
変化をも検゛出できるような方式を開発することが望ま
れている。

匍述より明らかな如く、本発明は、かかる実情に鑑みて
なされたもので、その目的は、被検管の偏心に伴う入射
角変化を検出し、この入射角変化に基づき、被検材中ビ
ーム路程を算出して、ゲート及びＤＡＣの起点及び幅を
自動補正し、また、入射角変化に対応した探傷感度変化
の自動補正を行なうことができて、探傷の精密化、高信
頼化を達成できる。探触子回転型管超音波探傷装置にお
ける入射角変動検出方式を提供することにあｇ。

［問題点を解□決するための手段］ 本発明は、超音波送信信号により励振され上越音波を送
信し、被検管の探傷を行う探傷用探触子と、管表面エコ
ー受信用探触子とをプローブとする複合探触子を備えた
探触子回転型管超音波探傷装置に設けられる入射角変動
検出方式であって、上記問題点を解決するための手段と
して、第１図に示すように。

超音波送信信号により励振されて超音波を送信し、被検
管の探傷を行う探傷用探触子と、管表面エコー受信用探
触子とをプローブとする複合探触子を備えた探触子回転
型管超音波探傷装置に設けられる入射角変動検出方式で
あって、 上記超音波送信信号と上記管表面エコー受信用探触子か
らの管表面エコーとの時間間隔から超音波の伝播所要時
間を計測し、該計測値に基き、探傷用探触子から被検管
表面入射点を経て管表面エコー受信用探触子に至るまで
の水中距離を算出する水中距ｇｉ算出手段と、 上記算出される水中距離の、複合探触子の１回転中にお
ける最大値と最小値とを検出する最大値最小値検出手段
と、 Ｌ記検出された最大値と最小値との差を算出する最大最
小差算出手段と、 上記算出された水中距離の最大最小差を、予め装置定数
として設定した定数により除して、複合探触子の回転中
心と被検管中心との距離を、−同転中における偏心量と
して算出する偏心ｒｉ算出手段と、 上記被検管の外周回りを回転する複合探触子の回転角を
検出すると共に、上記水中距離の最大値または最小値が
検出されたとき、回転角をπ／２または３π／２として
基準点を設定し、該基準点を起点として、上記回転角に
対応するパルスからなる回転角信号を出力する回転角検
出手段と、上記検出された回転角および算出された偏心
量から、当該回転角における探傷用探触子の被検管への
超音波入射角を算出する入射角算出手段と、管超音波探
傷装置の複合探触子の回転中心に搬送される被検管の偏
心を一定限度内に抑制する偏心抑制手段と、 を備えて構成することを特徴とする。

上記偏心量算出手段において、上記算出された水中距離
の最大最小差を除す定数としては、偏心量の許容誤差、
偏心抑制手段による偏心の抑制限度等により種々の値を
採り得るが、好ましい値の一例として、３．６６が挙げ
られる。

偏心抑制手段としては、複合探触子回転中心を中心とし
て、許容される範囲に内径を有する環ないし管状の部材
、また、これらの部材内周壁に案内用のローラー、ベア
リング等を装着したもの等が考えられ、被検管を複合探
触子回転中心に搬送する搬送路中に、または、複合探触
子の近傍に装着される。

［作用］ 上記のようにＭＩｊＩ＃、される本発明の作用について
、第１図および第２図を用いて、作動原理に基づいて説
明する。

第２図の回転中心軸Ｏに直交する平面に、複数の複合探
触子が同心かつ等間隔に配列されて回転している。なお
、第２図には、それらの複合探触子群から一つを任意に
選んで示しである。この複合探触子に対して、一定の関
係で座標Ｘ−Ｙ軸を１例えば第２図の如く定める。複合
探触子の回転中心Ｏに対して１ΔＸＹＩ偏心した外径り
の被検管のまわりを、０を中心として複合探触子群が回
転する。これはＯを中心として線分ＯＯ′が逆方向にま
わることとして考えられる。

第２図はＯＯ′がＸ軸に対してｒの角度にある状態を示
している。ここで、偏心ＩΔＸＹｌ＝Ｏのときのプロー
ブ１の水中距離を１１．プローブ２の水中距離を文２、
入射角を０、反射角をθとする。また、偏心１ΔＸＹＩ
がゼロでなく、探触子群座標軸ＸＹに対して管がｒだけ
回転したときの上記諸量に、第２図に示す如くそれぞれ
ダッシュを付して９−１°・Ｍ７°、θ°、Ｏ”とする
と、第２図より、次の関係が成立つことが分かる。

ただし、 Ａ＝ｉｓｉｎ２０ ・・・（６） さらに、この場合のプローブ１とプローブ２の間の超音
波の伝播距離ｙ°は、：５２図より明らかな如く、次式
で与えられる。

Ｖ”−１１”十又２゜ 目的とする偏心に伴う入射角変動θ°を表わす（４）式
を見ると、角θは設計製作により与えられる定数、Ｄは
被検管の直径であるから既知、ｒは測定できる量である
から、偏心　１ΔＸＹＩが何等かの方法により分かれば
、（４）式により０°は求められることになる。従って
、上記（４）、（５）、（６）、（７）及び（８）式に
おいて、観測し得る量ｙ′とｒとから、１ΔＸＹ＋を解
く問題に帰着する。

ところで、上記（４）　、（５）　、（６）　、（７）
および（８）式％式％ と、θ°＝θとなり、ｙｏは最大および最小となる。即
ち、ｒ＝π／２およびｒ＝３π／２の時のｙｏを、それ
ぞれ（Ｙｏ）π／２および（Ｙ’）３π１２　　と１す
くと、上記（８）式から。

・・・（９） ・・・（１０） 一方、上記（５）式より、　１／（ｓｉｎａ）π／２お
よび１／（ｓｉｎａ）　３７Ｅ／２は、 となる。

また、上記（９）、（１０）式で与えられる　（Ｙｏ）
π／２と（Ｙ’）３π１２との差をとり、これをＥとす
ると、次式％式％ 上記（１３）式において、文２、θは、設計製作により
決る定数であり、上記りは測定により与えられる。従っ
て、（１３）式より１ΔＸＹＩ　を解くことができる。

ところで、上記（０式によれば、θ゛の最小値は、ｒ＝
０の時に生じ、 のようになる。

さて、文献（日本非破壊検査協会編：超音波探傷試験Ｂ
、日本非破壊検査協会発行、　Ｐ、Ｐ、３０３　。

付録５．斜め入射時の音圧往復通過率（１９７９））に
よれば、鋼管の水浸斜角探傷においては、入射角１４．
７３°以下になると、屈折超音波中に横波以外に縦波が
発生し、探傷結果を混乱させる。偏心があると、被検管
のまわりを探触子が一回転する間に、ｒ＝０の時に最小
入射角を必ず生ずるので、何等かの手段（機械的偏心抑
制手段）を講じる必要がある。

この偏心抑制手段が設けられると、（１４）式で、θ＝
１９”（実用上最大設定角）、θ’　＝　１４．７３°
とすると。

＝　０．０３５ 押０．０４ となり、偏心は、被検管径の４％以下に抑制される。

水中距離変動幅Ｅを与える上記（１３）式において、　
１／　（ｓｉｎａ）？Ｅ／２、１／　（ｓｉｎａ　）　
３に／２は・（４）式において、「＝π／２，３π／２
とおいたものであるから、 ＝　　５ｉｎ＝（ｓｉｎａ） （０°）π１２＝（θ）π１２　　　　　　　　　　・
・・（１５）＝　　５ｉｎ−’（ｓｉｎａ） （θ′）３π／２＝　　（０）３π１２　　　　　　　
　　　・・・（１６）また、（５）式より、（ｃａｓｅ
−ｃａｓｅ　’）＝　Ｏであることを考慮して、 一方、 であるから、 となる。

ただし、 Ｆ＝（文、ｃｏｓ　２θ）２＋　２（Ｍ　、ＣＯ！＋　
２０）　１ａＸＹ　ｌ　＋　ＩＡＸＹ　Ｉ　２Ｇ　＝（
ｆＬ　２ｃｏｓ　　２θ）２−２（１、ｃａｓ　　２θ
）ｌＡＸＹＩ＋１ＡＸＹＩ２である。

よって、上記（１３）式は１次式のようになる。

上記（１９）式は、第２項および第３項が１ΔＸＹＩに
に対して非線形であるが、１ΔＸＹＩが無視できる程度
に微小であるとして、線形近似をすると、となる、これ
をさらに展開して、近似すると。

Ｅ　４　２　（１＋　ｃｏｓ２０　）　ＩＡＸＹＩ　　
　　　　　−（２０）となる。

上記（２０）式によって、偏心１ΔＸＹＩを求めるこ、
とができる、即ち、探触子群の一回転中に、ｙ“の最大
値および最小値を計測すると共に、両者の差Ｅを求め、
これを　２（１＋ｃｏｓ２θ）にて除して、偏心１ΔＸ
ＹＩが得られる。

例えば、θ＝１７°なら、次式のように、３．６６で割
ればよい。

また、θ＝１９°なら、次式のように、３．５８で割れ
ばよい。

１ΔＸＹＩが得られれば、（４）式により時々刻々の「
の計測値を用いて、１回転中の任意のｒにおけるθ°が
計算によって求められる。なお、複合探触子は、非常に
高速で回転しており、一回転の周期は非常に短いので、
その間に１ΔＸＹＩはほぼ一定と考えてよいので、上記
（２０）式により得られる１ΔＸＹＩを使用することが
できる。

複数の探触子よりなる探触子群の場合は、そのうちの１
つの複合探触子についてｙ゛を計測し、それによって得
られた１ΔＸＹ＋を他の複合探触子でも共通に用いる。

入射角変動θ゛については、計測に用いられた複合探触
子では（４）式をそのまま用い、その他の複合探触子に
ついては、（４）式のｒに、計測に用いられた複合探触
子からの角度間隔（たとえば３等配配置の時は　１２０
°、４等配配との時は９０°）を加えて計算すれば、そ
れぞれの複合探触子についての入射角変動が求められる
。

角度ｒの基準点合わせに関しては、（４）式及びて、０
＝０°となり、ｙ′はそれぞれ最大または最小となるの
で、ｙ′を測定し、−・回転中において最大のときのｒ
を−、または、最小の時のｒをｙ゛の計測は、第２図に
おいてプローブｌの送信時点とプローブ２の表面エコー
受信時点間の時間間隔を計測して、これをΔを秒とした
時に。

Δｔ×水中音速（１４８０ｍ／ｓ）によって得られる。

（２０）式の計算は、たんなる除算であから、ｙ゛をデ
ィジタル化することにより、容易かつ高速に計算できる
。

［実施例］ 本発明の実施例について、図面の簡単な説明する、第５
図に１チヤンネルの場合の実施例の基本構成を示し、第
７Ａ、７Ｂ図に本実施例に使用する偏心抑制手段を示す
。

〈実施例の構成〉 本実施例の入射角変動検出方式は、入射角変動検出部分
として、第５図に示すように、伝播時間検出器１０と１
回転角検出器２０と、マイクロコンピュータ３０とを備
え、かつ、入射角変動の検出を補助する機能として、第
７Ａ、７Ｂ図に示すように、偏心抑制手段４０を備えて
構成される。

本実施例では、複合探触子を１チヤンネル分配置する構
成としているが、多チャンネルの場合、即ち、探触子回
転軸に直角な断面に同心かつ等間隔に複数の複合探触子
が配列されている場合にも適用することができる。この
場合には、水中距離算出手段、最大値最小値検出手段、
最大最小差算出手段、回転角検出手段および偏心量算出
手段は１チヤンネル分でよい、また、入射角算出手段に
ついては、多チヤンネル対応に構成してチャンネル数分
を備え、各チャンネルの入射角算出手段の入力は、偏心
量については同一の算出値を、回転角については各チャ
ンネルに対する角度ｎ■隔を補正したものを用いる。

上記伝播時間検出器１０は１本実施例の場合、第６図に
示すように、クロックパルスを発生させるクロック発生
器１１と、該クロックパルスを計数するカウンタ】３と
、該カウンタ１３へのクロックパルスの入力期間を制御
するゲート回路１２と、該ゲート回路１２のゲート開閉
を制御するゲート制御回路１４とを有して構成される。

上記ゲート制御回路１４は、探傷装置本体から送られる
送信信号を受けて上記ゲート回路１２のゲートを開き、
管表面エコー受信用探触子から送られる管表面エコー信
号を受けて該ゲートを閉じるよう構成される。

上記回転角検出器２０は１本実施例の場合、第５図に示
すように、パルスジェネレータ２１と、カウンタ２２と
を有して構成される。パルスジェネレータ２１は、複合
探触子を保持する探触子ヘッド（図示せず）の回転に対
し１例えばエバルス／度の率でパルスを出力する。カウ
ンタ２２は、このパルスを計数して、回転角対応の計数
値を得る０本実施例では、カウンタ２２は、後述するマ
イクロコンピュータ３０からの基準点信号によりリセッ
トされ、この点を起点として１回転分の回転角ｒを計数
する。

なお、本実施例において、基準点調整を行なう構成とし
ているのは、水中距離の最大値と最小値□　を用いて偏
心量を算出するので、この点を基準点として回転角ｒを
計数するためである。

マイクロコンピュータ３ｏは、第５図に示すように、中
央処理装置（以下ＣＰＵと称する。）３１と、該ＣＰＵ
３１の動作プログラム等を格納するリードオンリーメモ
リ（以下ＲＯＭと称する。）３２と、入力データ、演算
結果等を一時格納するランダムアクセスメモリ（以下Ｒ
ＡＭと称する。）３３と、入出力ボート３４とを備えて
構成される。

このマイクロコンピュータ３０は、最大値最小値検出手
段、最大最小差算出手段、偏心量算出手段と、入射角算
出手段とを構成する。また、上記カウンタ１３から送ら
れる超音波伝播所要時間に相当する計数値を、水中距離
に変換する演算を行なって、これを上記ＲＡＭ３３に保
存する機能を有して、上記伝播時間検出器ｌＯと共に、
水中距離算出手段を構成する。さらに、このマイクロコ
ンピュータ３０は、上記水中距離算出手段にて算出され
る水中距離データから、最大値または最小値を検出する
最大値最小値検出手段としての機能と、最大値または最
小値を検出したとき１両者の差を求める最大最小差算出
手段としての機能と、また、基準点信号を発信して、上
記回転角検出器２０のカラ器の機能とを有して、該回転
角検出器２０と共に、回転角検出手段を構成する。

偏心抑制手段４０は１例えば、第７Ａ、７Ｂ図に示すよ
うに構成され、管超音波探傷装置の複合探触子の回転中
心への入口部分と出口部分の２箇所に装着され、軸方向
に搬送される被検管を挿通させて、偏心を強制的に一定
限度内に抑制する。

この偏心抑制手段４０は、円筒状のガイド部本体４１と
、このガイド部本体４１に回転自在に装着された３個の
ガイドローラ４２と、この各ガイドローラ４２を各々中
心軸方向Ｌ；抑圧する圧縮ばね４３と、この圧縮ばね４
３を係止するばね係止板４４とにより構成されている。

上記ガイド部本体４１の内径は、被検管Ｍの外径が変化
しても、これに対応し得るように比較的大きく形成され
ている。第７Ｂ図に示すように、その右端部には、上記
内径に連なる逆テーパ状の案内口４１ａが設けられてい
る。

また、ガイド部本体４１の内径部４５には、その３箇所
に上記ガイドローラ４２が相互に独立して装備されてい
る。この各ガイドローラ４２は、ガイド部本体４１に形
成された取付穴４１ｂ内に周の装備され、その一部がガ
イド部本体４１の内径側に突出されている。このように
配設された各ガイドローラ４２は、丘記取付穴４１ｂ内
においてガイド部本体４１の中心軸に直交する方向に向
って摺動自在に装着された支持部材４４によって軸支さ
れ、上述した圧縮ばね４３によって常に矢印Ｂ方向に押
圧され、角部４１ｃで係止されている。

〈実施例の作用〉 次に、上記のように構成される本実施例の作用について
説明する。

被検管の探傷は、該被検管の外周囲りに複合探触子を高
速（本実施例では、例えば３０００ｒｐｉ＋　）で回転
させることにより行なう、ここで、被検管は、探触子回
転軸に対して１ΔＸＹＩ偏心しているとする。

被検管Ｍは、第７Ｂ図において、矢印Ａ方向から搬送さ
れてくると、先ず、その先端部を案内口４１ａで捕えて
、中心線上に案内し、しかる後、−１：記３個のガイド
ローラ４２で三方から略均−に支承することができるよ
うになっている。また、これらの各ガイドローラ４２は
１図に示すように、被検管Ｍの移動方向Ａに沿って回転
可能に装備されているので、当該被検管Ｍの支承と案内
との両機俺を備えており、当該被検管Ｍの撓みや湾曲を
矯正しつつ、偏心を一定限度内に抑えて、これを中心軸
上に配設し、その移送を円滑ならしめている。

この場合、上記圧縮ばね４３の作用により、被検管Ｍの
外径が大きいものに対しても、これに対応することがで
きる。

北記偏心抑制手段４０の作用により、被検管Ｍの探触子
回転軸に対する偏心１ΔＸＹＩは、一定の範囲に抑えら
れることになる。

さて、被検管を上記のように偏心を抑圧して搬送する状
態で、本実施例では、パルス繰返し周期（例えば０．０
５■Ｓ）毎に送信信号発信器から超音波送信信号が発信
され、この信号は、探傷用探触子と伝播時間検出器ｌＯ
に送られる。

探傷用探触子は、この信号を受けて超音波を送信する。

この超音波は、被検管表面に達し、管内部に屈折して進
行し、内部の傷部分で反射され、逆の経路をたどって探
傷用探触子に入射して受波される。また、被検管表面に
達した超音波の一部は、反射され、管表面エコー受信用
探触子に入射して受波される。

管表面エコー受信用探触子にて受波された超音波は、電
気信号パルスに変換され、管表面エコー信号として、伝
播時間検出器ｌＯのゲート制御回路１４に送られる。

一方、伝播時間検出器ＩＯでは、超音波送信信号を受け
ると、ゲート制御回路１４によりゲート回路１２が開か
れ、クロック発生器１１からクロックパルスがカウンタ
１３に送られて、計数される。クロックパルスとしては
、１５ＭＨｚ以上のものが好ましい。

この状態で、ゲート制御回路１４に管表面エコー信号が
送られると、ゲート制御回路１４によりゲート回路１２
が閉塞され、カウンタ１３の計数が停止される。この時
のカウンタ１３の計数値が、探傷用探触子から被検管表
面に至り、ここで反射されて管表面エコー受信用探触子
に入射するまでの超音波の伝播所要時間に相当する。

このカウンタ１３の計数値は、ＣＰＵ３１に取り込まれ
、媒質（本実施例では、木）中における音速を乗じて、
水中距ｆｌａｙ’を算出する。算出された水中距ｆｉｙ
’は、ＲＡＭ３３の所定領域に格納される。

上記超音波の送信は、本実施例の場合、複合探触子の回
転速度とパルス繰返し周波数とから、１回転当り　４０
０回行なわれる。従って、上記カウンタ１３は、各回毎
にリセットされて、１回転当り４００回計数を行なう。

また、ＲＡＭ３３には、１回転当り　４００個の水中距
離データが格納される。なお、被検管の偏心状態は急激
には変化しないので、被検管−周分の水中距離の計測は
、５〜１０回転に１回程度行なうようにしてもよい。

ＣＰＵ３１は、上記ＲＡＭ３３に格納された１回転分の
水中距離データの中から相互比較により水中距離の最大
値Ｙ’　＊ａＸおよび最小値Ｙ’ａｉｎを検出し、検出
された最大値および最小値の差Ｅを算出する。最大値Ｙ
’ｍａＸ　、最小値Ｙ’ｍｉｎおよびこれらの差Ｅは、
各々上記ＲＡＭ３３の所定領域に格納される。

ＣＰＵ３１は、上記ＲＡＭ３３に格納されている最大値
と最小値との差Ｅから偏心Ｎ１ΔＸＹＩを計算する０本
実施例では、上記（２１）式を用いて偏心量１ΔＸＹＩ
を計算する。即ち、上記差Ｅを定数３．６６で除して偏
心量１ΔＸＹ＋　を求める。この定数３．６６は、予め
ＲＯＭ３２に格納しておくか、または、偏心量１ΔＸＹ
Ｉの計算プロプラム中に書込んでおく。

一方、最大値と最小値とは、本実施例では、！ＯＩｆ　
Ｓ　１ｉｊ７隔で並び、各々２０ｍ５に１回ずつ表われ
る。そこで、ＣＰＵ３１は、順次計測される水中距離の
データを監視し、その中から最大値または最小値と一致
する、最初のデータが表われた時を基準点として、基準
点信号を上記カウンタ２２に送る。

カウンタ２２は、基準点信号が入力すると、最大され、
パルスジェネレータ２１からのパルスを０から計数し始
める。従って、カウンタ２２には、上記基準点を起点と
する複合探触子の回転角ｒに相当する計数値が累積され
る。なお、カウンタ２２には、１回転毎に基準点信号が
入力されるため、常に、１回転分の回転角が示される。

また、基準へ信号としては、最大値か最小値のいずれか
を選択する。

この回転角「に相当する計数値は、超音波のパルス繰返
し周波数に対応して、ＣＰＵ３１に取り込まれる。

次に、ＣＰＵ３１は、３Ｉ出さレタ偏心量１ΔＸＹｌ　
オよび上記カウンタ２２に計数されている回転角ｒと、
定数である入射角θおよび被検管外径りとを上記（４）
式に代入して、これを解き、変動した入射角０゛を算出
する。これらの定数は、予めＲＯＭ３２に格納しておく
か、または、（４）式を解くプログラム中に書込んでお
く、また、回転角ｒは、必要とする入射角を求める時刻
に対応して計測されたデータに基づくものを用いる。一
方、偏心量１ΔＸＹＩは、少なくとも複合探触子−回転
中は一定値であり、実際には、探触子回転が高速である
から、数回転に亙って一定値とみなせるので、ＲＡＭ３
３に記憶しである値を使用することができる。

なお、ＲＡＭ３３の記憶内容は、適当な時間間隔で書き
換えることにより、誤差の発生を防ぐことができる。

このようにして、本実施例では、複合探触子の回転角ｒ
に対応する入射角θ′が求められる。この入射角θ′を
用いて、Ｌ記（１）〜（３）式により、材料中のビーム
路程変化が計算でき、探触子回転中、ゲートおよびＤＡ
Ｃの起点および幅の自動補正と、探傷感度の自動補正と
を常時行ない得る。

〈実施例の変形〉 上記実施例では、複合探触子ｌチャンネルの場合につい
て示したが、多数のチャンネルの場合についても適用す
ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、被検管の偏心に伴う入射
角変化を検出し、この入射角変化に基づき、被検材中ビ
ーム路程を算出して、ゲート及びＤＡＣの起点及び°幅
を自動補正し、また、入射角変化に対応した探傷感度変
化の自動補正を行なうことができて、探傷の精密化、高
信頼化を達成できる、探触子回転型管超音波探傷装置に
おける入射角変動検出方式を実現することができる。

また１本発明は、上記したように、水中距離の最大値と
最小値の差を、定数で除して偏心量を算出するので、算
出のための計算が容易になる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の探触子回転型管超音波探傷装置の入射
角変動検出方式の構成を示すブロック図、第２図および
第３図は本発明の作動原理を説明するための説明図、第
４図（ａ）および（ｂ）は探傷器ＣＲＴに表われる探傷
図形を示す波形図、第５図は本発明入射角変動検出方式
の一実施例の構成を示すブロック図、第６図は上記実施
例に訝いて使用する伝播時間検出器の一例の構成を示す
ブロック図、第７Ａ図は偏心抑制手段の一例を示す正面
図、第７Ｂ図はそのＡ−Ａ断面図である。 １０・・・伝播時間検出器　　１１・・・クロック発生
器１２・・・ゲート回路　　　　１３・・・カウンタ１
４・・・ゲート制御回路　　２０・・・回転角検出器２
１・・・パルスジェネレータ ２２・・・カウンタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波送信信号により励振されて超音波を送信し
   、被検管の探傷を行う探傷用探触子と、管表面エコー受
   信用探触子とをプローブとする複合探触子を備えた探触
   子回転型管超音波探傷装置に設けられる入射角変動検出
   方式であって、上記超音波送信信号と上記管表面エコー
   受信用探触子からの管表面エコーとの時間間隔から超音
   波の伝播所要時間を計測し、該計測値に基き、探傷用探
   触子から被検管表面入射点を経て管表面エコー受信用探
   触子に至るまでの水中距離を算出する水中距離算出手段
   と、 上記算出される水中距離の、複合探触子の１回転中にお
   ける最大値と最小値とを検出する最大値最小値検出手段
   と、 上記検出された最大値と最小値との差を算出する最大最
   小差算出手段と、 上記算出された水中距離の最大最小差を、予め装置定数
   として設定した定数により除して、複合探触子の回転中
   心と被検管中心との距離を、一回転中における偏心量と
   して算出する偏心量算出手段と、 上記被検管の外周回りを回転する複合探触子の回転角を
   検出すると共に、上記水中距離の最大値または最小値が
   検出されたとき、回転角をπ／２または３π／２として
   基準点を設定し、該基準点を起点として、上記回転角に
   対応するパルスからなる回転角信号を出力する回転角検
   出手段と、 上記検出された回転角および算出された偏心量から、当
   該回転角における探傷用探触子の被検管への超音波入射
   角を算出する入射角算出手段と、 管超音波探傷装置の複合探触子の回転中心に搬送される
   被検管の偏心を一定限度内に抑制する偏心抑制手段と、 を備えて構成することを特徴とする探触子回転型管超音
   波探傷装置の入射角変動検出方式。
2. （２）上記偏心量算出手段において、上記算出された水
   中距離の最大最小差を除す定数として、３．６６を使用
   する特許請求の範囲第１項記載の探触子回転型管超音波
   探傷装置の入射角変動検出方式。