JPS6356946B2 - - Google Patents
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- JPS6356946B2 JPS6356946B2 JP56032002A JP3200281A JPS6356946B2 JP S6356946 B2 JPS6356946 B2 JP S6356946B2 JP 56032002 A JP56032002 A JP 56032002A JP 3200281 A JP3200281 A JP 3200281A JP S6356946 B2 JPS6356946 B2 JP S6356946B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
- G01N29/0609—Display arrangements, e.g. colour displays
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は被探傷材料の組織構成に起因する林状
のノイズエコーを抑制し得るようにした超音波探
傷方法に関するものである。
のノイズエコーを抑制し得るようにした超音波探
傷方法に関するものである。
金属材料の探傷において、通常オーステナイト
系材料の溶接部、材料裏面をクラツドした材料、
およびその他金属組織的な特性による超音波探傷
時のノイズエコーが多い材料の探傷は、一般に横
波超音波による探傷が困難とされている。
系材料の溶接部、材料裏面をクラツドした材料、
およびその他金属組織的な特性による超音波探傷
時のノイズエコーが多い材料の探傷は、一般に横
波超音波による探傷が困難とされている。
その為、従来このような材料の探傷を行なうに
は、分割型探触子や集束型探触子の使用、さらに
は縦波モードの斜角探傷法等が適用しており、こ
れによりノイズエコーの低減を図つているが、一
般には十分な探傷感度を得ることはできず、材料
内の欠陥評価を行なうことが困難となつている。
は、分割型探触子や集束型探触子の使用、さらに
は縦波モードの斜角探傷法等が適用しており、こ
れによりノイズエコーの低減を図つているが、一
般には十分な探傷感度を得ることはできず、材料
内の欠陥評価を行なうことが困難となつている。
本発明は上記のような問題点を解決するために
成されたもので、その目的は金属材料内からのノ
イズエコーを低減させ、金属材料の組織的な特性
に起因せずに欠陥および材料形状エコーを高感度
にて検出することができる超音波探傷を提供する
ことにある。
成されたもので、その目的は金属材料内からのノ
イズエコーを低減させ、金属材料の組織的な特性
に起因せずに欠陥および材料形状エコーを高感度
にて検出することができる超音波探傷を提供する
ことにある。
以下、本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。第１図は、本発明による超音波探傷
に使用する電子走査型超音波探傷装置の構成例を
示すものである。第１図において、本電子走査型
超音波探傷装置は、まずｎ個の細い振動子１1〜
１oから構成されたアレイ型探触子１を各振動子
１1〜１oに夫々付ずいしたｎ個の超音波送信器２
１〜２oを含む超音波送信器群２と、ｎ個の振動子
１1〜１oからの信号の任意の１個を選択する超音
波受信器３とに結合する。
て説明する。第１図は、本発明による超音波探傷
に使用する電子走査型超音波探傷装置の構成例を
示すものである。第１図において、本電子走査型
超音波探傷装置は、まずｎ個の細い振動子１1〜
１oから構成されたアレイ型探触子１を各振動子
１1〜１oに夫々付ずいしたｎ個の超音波送信器２
１〜２oを含む超音波送信器群２と、ｎ個の振動子
１1〜１oからの信号の任意の１個を選択する超音
波受信器３とに結合する。
また、上記超音波送信器群２には、各超音波送
信器２1〜２oから超音波送信号パルスを発生せし
めるための、外部トリガー信号を遅延時間制御器
４から入力可能としており、遅延時間制御器４に
はコンピユーター５からあらかじめの遅延時間設
定値がプログラム設定されるものである。これに
より、超音波の送信方向および超音波の集束距離
に応じて設定された遅延時間に従つて、プログラ
ム選定された各振動子１から超音波を所定の繰返
し周期に放射し得る。その結果、超音波ビームは
所望の探傷領域に集束化し得る。一方、超音波受
信器３は、その内部にコンピユーター５からの指
令によつて切換え可能な切換えスイツチを有して
おり、選定された振動子についての信号を超音波
受信し、適時増幅および周波数フイルターして、
高速アナログ・デジタル変換器６へ入力する。こ
こで、超音波受信器３の増幅度はコンピユーター
５からのプログラム指令により可変としており、
且つ超音波送信方向、超音波伝播時間等に応じて
増幅度を設定可能としている。上記高速アナロ
グ・デジタル変換器６は、超音波受信器３からの
信号波形をデジタル量に変換するものであり、遅
延制御器４からの信号によつてデジタル変換の開
始時が設定され、デジタル信号化された超音波信
号波形をデジタル加算器７に入力する。ここで、
デジタル加算器７は超音波受信するようにプログ
ラム選定された、ｎ個を越えないｍ個の振動子に
ついての超音波信号波形をデジタル加算するもの
であり、これらのｍ個の振動子のデジタル変換開
始時は超音波受信方向および集束距離に応じて、
コンピユーター５により遅延制御器４にあらかじ
めその遅延時間設定値がプログラム設定されてい
るものである。その結果、受信波は所望領域に合
せて集束し得る。
信器２1〜２oから超音波送信号パルスを発生せし
めるための、外部トリガー信号を遅延時間制御器
４から入力可能としており、遅延時間制御器４に
はコンピユーター５からあらかじめの遅延時間設
定値がプログラム設定されるものである。これに
より、超音波の送信方向および超音波の集束距離
に応じて設定された遅延時間に従つて、プログラ
ム選定された各振動子１から超音波を所定の繰返
し周期に放射し得る。その結果、超音波ビームは
所望の探傷領域に集束化し得る。一方、超音波受
信器３は、その内部にコンピユーター５からの指
令によつて切換え可能な切換えスイツチを有して
おり、選定された振動子についての信号を超音波
受信し、適時増幅および周波数フイルターして、
高速アナログ・デジタル変換器６へ入力する。こ
こで、超音波受信器３の増幅度はコンピユーター
５からのプログラム指令により可変としており、
且つ超音波送信方向、超音波伝播時間等に応じて
増幅度を設定可能としている。上記高速アナロ
グ・デジタル変換器６は、超音波受信器３からの
信号波形をデジタル量に変換するものであり、遅
延制御器４からの信号によつてデジタル変換の開
始時が設定され、デジタル信号化された超音波信
号波形をデジタル加算器７に入力する。ここで、
デジタル加算器７は超音波受信するようにプログ
ラム選定された、ｎ個を越えないｍ個の振動子に
ついての超音波信号波形をデジタル加算するもの
であり、これらのｍ個の振動子のデジタル変換開
始時は超音波受信方向および集束距離に応じて、
コンピユーター５により遅延制御器４にあらかじ
めその遅延時間設定値がプログラム設定されてい
るものである。その結果、受信波は所望領域に合
せて集束し得る。
かかる構成により、超音波の送信繰返し周期毎
又はその整数倍毎に所定のｍ個の受信用振動子に
関する超音波受信波形がデジタル加算され、一つ
の超音波送受信方向に関する探傷が完了する。本
発明では、その後超音波の送受信方向を微少角偏
向し、かつ超音波ビームの集束点位置を制御しつ
つ再び超音波探傷を行なつてデジタル加算し得ら
れる探傷波形を前回の波形に加算する。さらに、
再び微少角変偏させて同様に探傷を行ない、波形
加算を実施するものである。この微少角変偏角度
および微少角偏向毎の探傷回数は、コンピユータ
ー５のプログラムにより予め設定されている。
又はその整数倍毎に所定のｍ個の受信用振動子に
関する超音波受信波形がデジタル加算され、一つ
の超音波送受信方向に関する探傷が完了する。本
発明では、その後超音波の送受信方向を微少角偏
向し、かつ超音波ビームの集束点位置を制御しつ
つ再び超音波探傷を行なつてデジタル加算し得ら
れる探傷波形を前回の波形に加算する。さらに、
再び微少角変偏させて同様に探傷を行ない、波形
加算を実施するものである。この微少角変偏角度
および微少角偏向毎の探傷回数は、コンピユータ
ー５のプログラムにより予め設定されている。
このように、微少角偏向させながら探傷してデ
ジタル加算された波形は、コンピユーター５のプ
ログラムに従い所定の超音波伝播時間軸に沿つた
時間軸ゲート内に所定の一定レベル以上の振幅を
有する超音波信号があるか否かの判定、さらには
一定レベル以上の振幅を有する超音波信号の周波
数分析による超音波エコー源の識別等により、記
録表示器８に探傷結果を記録もしくは表示するこ
とが可能となる。
ジタル加算された波形は、コンピユーター５のプ
ログラムに従い所定の超音波伝播時間軸に沿つた
時間軸ゲート内に所定の一定レベル以上の振幅を
有する超音波信号があるか否かの判定、さらには
一定レベル以上の振幅を有する超音波信号の周波
数分析による超音波エコー源の識別等により、記
録表示器８に探傷結果を記録もしくは表示するこ
とが可能となる。
また、電子走査型超音波法の特徴により、以上
の探傷法に従つた探傷を被検材全面にわたつて超
音波ビームを直線走査、扇形走査もしくは両者の
組合わせ走査をコンピユーター５のプログラムに
従つて行なわせることにより、記録表示器８に欠
陥部おおよび溶接ウラ波等の被検材形状を表示さ
せることも可能である。
の探傷法に従つた探傷を被検材全面にわたつて超
音波ビームを直線走査、扇形走査もしくは両者の
組合わせ走査をコンピユーター５のプログラムに
従つて行なわせることにより、記録表示器８に欠
陥部おおよび溶接ウラ波等の被検材形状を表示さ
せることも可能である。
次に、本発明の作用について述べる。第２図に
おいて、被検材９の所望の探傷領域１０を常に含
むように、超音波送信用ビーム１１1，１１2，１
１3が第２図中に示した実線、点線および鎖線範
囲のようにそれぞれ入射され且つ受信される。
おいて、被検材９の所望の探傷領域１０を常に含
むように、超音波送信用ビーム１１1，１１2，１
１3が第２図中に示した実線、点線および鎖線範
囲のようにそれぞれ入射され且つ受信される。
第３図ａ〜ｄは、これらの超音波送信ビームに
よつて受信される各々のデジタル加算波形例１２
１，１２2，１２3を示すものである。つまり、各
デジタル加算波形は被検材９の溶接部１３、およ
び溶接熱影響部１４からの金属組織構成に起因す
る林状のノイズエコー１５と溶接部欠陥１６によ
る欠陥エコー１７を含んで検出される。ここで、
本発明の特徴とするところは、これらの林状のノ
イズエコー１５は超音波入射条件によつて種々波
形の異なるランダムなノイズ波形であるが、欠陥
エコー１７は微少な入射条件の変化によつてはほ
ぼ一定の波形を有することに注目し、各デジタル
加算波形１２1，１２2，１２3をさらに加算する
ことによつて、林状ノイズエコー１５を低減させ
て欠陥エコー１７のみを高感度とした探傷波形１
８を得ることにある。
よつて受信される各々のデジタル加算波形例１２
１，１２2，１２3を示すものである。つまり、各
デジタル加算波形は被検材９の溶接部１３、およ
び溶接熱影響部１４からの金属組織構成に起因す
る林状のノイズエコー１５と溶接部欠陥１６によ
る欠陥エコー１７を含んで検出される。ここで、
本発明の特徴とするところは、これらの林状のノ
イズエコー１５は超音波入射条件によつて種々波
形の異なるランダムなノイズ波形であるが、欠陥
エコー１７は微少な入射条件の変化によつてはほ
ぼ一定の波形を有することに注目し、各デジタル
加算波形１２1，１２2，１２3をさらに加算する
ことによつて、林状ノイズエコー１５を低減させ
て欠陥エコー１７のみを高感度とした探傷波形１
８を得ることにある。
次に本発明の特徴とするもう一つの点は、本発
明の方法によれば超音波ビームを被検材の内部に
任意の角度方向に縦波モード波で入射可能である
ことがあり、またこの縦波モード波を材料内部に
集束し得ることである。つまり、本発明の電子走
査型超音波探傷法では個々の振動子による放射波
が縦波主体の波であるため、本探傷法の原理によ
つて個々の振動子による超音波の干渉が生じるよ
うに遅延時間を与えて超音波を送受した場合、こ
れらの波も縦波主体となつている。そのため、謂
るオーステナイト系材料の溶接部探傷時に生じる
林状的なノイズエコーの抑制に有効的である。さ
らに、本発明における探傷方法は第４図に示すよ
うに超音波ビームを集束化しているため、超音波
ビーム１１の林状エコー発生領域１９の通過面積
を小さくすることが可能となる。そのため、林状
エコーをより一層低下させ得るとともに、溶接部
欠陥ならびに溶接ウラ波ビードからの形状エコー
をも明瞭に検出することが可能である。
明の方法によれば超音波ビームを被検材の内部に
任意の角度方向に縦波モード波で入射可能である
ことがあり、またこの縦波モード波を材料内部に
集束し得ることである。つまり、本発明の電子走
査型超音波探傷法では個々の振動子による放射波
が縦波主体の波であるため、本探傷法の原理によ
つて個々の振動子による超音波の干渉が生じるよ
うに遅延時間を与えて超音波を送受した場合、こ
れらの波も縦波主体となつている。そのため、謂
るオーステナイト系材料の溶接部探傷時に生じる
林状的なノイズエコーの抑制に有効的である。さ
らに、本発明における探傷方法は第４図に示すよ
うに超音波ビームを集束化しているため、超音波
ビーム１１の林状エコー発生領域１９の通過面積
を小さくすることが可能となる。そのため、林状
エコーをより一層低下させ得るとともに、溶接部
欠陥ならびに溶接ウラ波ビードからの形状エコー
をも明瞭に検出することが可能である。
尚、上述した方法は材料内の組織的構成に起因
するランダムなノイズエコーに対して有効的であ
るが、もちろん探傷器の電気的ノイズさらには外
部からの不定期的なノイズに対しても有効的であ
り、謂るランダム的ノイズに対してはノイズ低減
の効果が得られるものである。
するランダムなノイズエコーに対して有効的であ
るが、もちろん探傷器の電気的ノイズさらには外
部からの不定期的なノイズに対しても有効的であ
り、謂るランダム的ノイズに対してはノイズ低減
の効果が得られるものである。
また、上述においては超音波送受用振動子群を
同一とした、所謂一探触子法と同等な方法での探
傷例を示したが、本発明は送信用と受信用の振動
子群を振動子配列方向に異ならせた場合、もしく
は送信用と受信用の振動子群を並列に配置した場
合等についても有効であり、近距離探傷能力の向
上が効果として得られる。
同一とした、所謂一探触子法と同等な方法での探
傷例を示したが、本発明は送信用と受信用の振動
子群を振動子配列方向に異ならせた場合、もしく
は送信用と受信用の振動子群を並列に配置した場
合等についても有効であり、近距離探傷能力の向
上が効果として得られる。
さらに、本発明の探傷法においては第３図に示
したように、各種探傷方向についての探傷波形１
２1，１２2，１２3の波形を加算して探傷波形１
８を得るものであるが、コンピユータープログラ
ムによる加算探傷波形数は任意に選定でき、原理
的には超音波送信用ビームの入射角の微少偏向毎
の各受信用振動子群による受信号の総和であるた
め、超音波受信号の干渉効果が得られるように遅
延加算させれば加算の順序は任意でよい。
したように、各種探傷方向についての探傷波形１
２1，１２2，１２3の波形を加算して探傷波形１
８を得るものであるが、コンピユータープログラ
ムによる加算探傷波形数は任意に選定でき、原理
的には超音波送信用ビームの入射角の微少偏向毎
の各受信用振動子群による受信号の総和であるた
め、超音波受信号の干渉効果が得られるように遅
延加算させれば加算の順序は任意でよい。
一方、本発明では超音波送受方向を同一として
いるが、送信又は受信方向のみを偏向させて受信
または送信方向を固定する場合、もしくは送信、
受信方向を一致させずに両者を共に偏向させる場
合、さらにはこれらを組合わせて波形加算するこ
とによつても同様の効果が得られる。
いるが、送信又は受信方向のみを偏向させて受信
または送信方向を固定する場合、もしくは送信、
受信方向を一致させずに両者を共に偏向させる場
合、さらにはこれらを組合わせて波形加算するこ
とによつても同様の効果が得られる。
また本発明は、電子走査型超探傷法の原理に従
い、振動子配列方向へ超音波送受信用振動子群を
電子的に切換えながら本発明の方法を適用し、材
料内の欠陥および溶接ウラ波等裏面形状の断面画
像を得ることが可能である。
い、振動子配列方向へ超音波送受信用振動子群を
電子的に切換えながら本発明の方法を適用し、材
料内の欠陥および溶接ウラ波等裏面形状の断面画
像を得ることが可能である。
さらに、本発明の変形例として第５図に示すよ
うに、探傷領域を常に含むように超音波の送受信
用振動子群２０1，２０2，２０3を変更し、送受
信用振動子の変更毎に得られる探傷波形を第３図
に示したようにして得、加算するようにしても同
様の効果が得られる。
うに、探傷領域を常に含むように超音波の送受信
用振動子群２０1，２０2，２０3を変更し、送受
信用振動子の変更毎に得られる探傷波形を第３図
に示したようにして得、加算するようにしても同
様の効果が得られる。
さらにまた、本発明の探傷方法に使用する装置
は以上の変形例に対し、いずれもコンピユーター
のプログラムにより適用可能なものであるが、本
発明の方法は従来医療用診断に提供されている電
子走査型超音波探傷装置についても同様に適用し
得るものである。また、本発明の装置は一個の超
音波受信器と高速アナログ・デジタル変換器を有
するものであるが、受信用振動子の数に対応した
数だけ超音波受信器と高速アナログ・デジタル変
換器を用意することにより、より一層高速の探傷
を行なうことが可能となるものである。
は以上の変形例に対し、いずれもコンピユーター
のプログラムにより適用可能なものであるが、本
発明の方法は従来医療用診断に提供されている電
子走査型超音波探傷装置についても同様に適用し
得るものである。また、本発明の装置は一個の超
音波受信器と高速アナログ・デジタル変換器を有
するものであるが、受信用振動子の数に対応した
数だけ超音波受信器と高速アナログ・デジタル変
換器を用意することにより、より一層高速の探傷
を行なうことが可能となるものである。
その他、本発明はその要旨を変更しない範囲
で、種々に変形して実施することができる。
で、種々に変形して実施することができる。
以上説明したように本発明によれば、金属材料
の金属組織的な音響特性に依存した林状のノイズ
エコー、さらにランダムに受信される電気ノイズ
及び装置系の個有の電気ノイズ信号を大幅に低減
し得るため、金属材料内にある欠陥等の幾何学的
形状の変化に基づく信号を極めて高感度で検出し
て材料の超音波探傷における検査精度の向上と信
頼性の向上を図ることができる超音波探傷方法が
提供できる。
の金属組織的な音響特性に依存した林状のノイズ
エコー、さらにランダムに受信される電気ノイズ
及び装置系の個有の電気ノイズ信号を大幅に低減
し得るため、金属材料内にある欠陥等の幾何学的
形状の変化に基づく信号を極めて高感度で検出し
て材料の超音波探傷における検査精度の向上と信
頼性の向上を図ることができる超音波探傷方法が
提供できる。
第１図は本発明に適用する探傷装置の構成例を
示すブロツク図、第２図は本発明の探傷方法の作
用を説明するための図、第３図ａ〜ｄは本発明の
探傷方法による効果を説明するための図、第４図
は本発明の探傷方法による超音波ビームを集束さ
せて探傷する場合の図、第５図は本発明の探傷方
法の他の実施例を示す図である。 １…探触子、２…超音波送信器群、３…超音波
受信器、４…遅延時間制御器、５…コンピユータ
ー、６…高速アナログ・デジタル変換器、７…デ
ジタル加算器、８…記録表示器、９…オーステナ
イト系材料、１０…探傷領域、１１…超音波送信
用ビーム、１２…デジタル加算波形、１３…溶接
部、１４…溶接熱影響部、１５…林状ノイズエコ
ー、１６…欠陥、１７…欠陥エコー、１８…探傷
波形、１９…林状エコー発生領域、２０…超音波
送受信用振動子群。
示すブロツク図、第２図は本発明の探傷方法の作
用を説明するための図、第３図ａ〜ｄは本発明の
探傷方法による効果を説明するための図、第４図
は本発明の探傷方法による超音波ビームを集束さ
せて探傷する場合の図、第５図は本発明の探傷方
法の他の実施例を示す図である。 １…探触子、２…超音波送信器群、３…超音波
受信器、４…遅延時間制御器、５…コンピユータ
ー、６…高速アナログ・デジタル変換器、７…デ
ジタル加算器、８…記録表示器、９…オーステナ
イト系材料、１０…探傷領域、１１…超音波送信
用ビーム、１２…デジタル加算波形、１３…溶接
部、１４…溶接熱影響部、１５…林状ノイズエコ
ー、１６…欠陥、１７…欠陥エコー、１８…探傷
波形、１９…林状エコー発生領域、２０…超音波
送受信用振動子群。
Claims (1)
- １ 電子走査型超音波探傷法により被探傷部材を
探傷する方法において、前記被探傷部材の被探傷
領域に対する超音波ビーム入射角を微少角変化さ
せ、かつ超音波ビームの集束点位置を所望探傷領
域に制御しつつ探傷し、これら各探傷方向からの
超音波波形を重ね合せて所望領域の探傷を行なう
ようにしたことを特徴とする超音波探傷方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56032002A JPS57147053A (en) | 1981-03-06 | 1981-03-06 | Method for ultrasonic flaw detection |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56032002A JPS57147053A (en) | 1981-03-06 | 1981-03-06 | Method for ultrasonic flaw detection |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57147053A JPS57147053A (en) | 1982-09-10 |
| JPS6356946B2 true JPS6356946B2 (ja) | 1988-11-09 |
Family
ID=12346684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56032002A Granted JPS57147053A (en) | 1981-03-06 | 1981-03-06 | Method for ultrasonic flaw detection |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57147053A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11183446A (ja) * | 1997-12-25 | 1999-07-09 | Nkk Corp | 溶接部の超音波探傷方法および装置 |
| JP5393031B2 (ja) * | 2005-01-21 | 2014-01-22 | フルオー・テクノロジーズ・コーポレイシヨン | ステンレス鋼用超音波フェーズドアレイ装置および方法 |
| JP2006308566A (ja) * | 2005-04-01 | 2006-11-09 | Hitachi Ltd | 超音波探傷方法及び超音波探傷装置 |
| US7454973B2 (en) * | 2005-04-01 | 2008-11-25 | Hitachi, Ltd. | Ultrasonic inspection method and ultrasonic inspection equipment |
| US11578971B2 (en) | 2021-02-12 | 2023-02-14 | Holloway Ndt & Engineering Inc. | Ultrasonic testing using a phased array |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55140149A (en) * | 1979-04-20 | 1980-11-01 | Hitachi Ltd | Supersonic wave flaw detector |
-
1981
- 1981-03-06 JP JP56032002A patent/JPS57147053A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55140149A (en) * | 1979-04-20 | 1980-11-01 | Hitachi Ltd | Supersonic wave flaw detector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57147053A (en) | 1982-09-10 |
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