JP2010145357A - Ultrasonic search unit and method of ultrasonic flaw detection - Google Patents

Ultrasonic search unit and method of ultrasonic flaw detection Download PDF

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JP2010145357A JP2008325867A JP2008325867A JP2010145357A JP 2010145357 A JP2010145357 A JP 2010145357A JP 2008325867 A JP2008325867 A JP 2008325867A JP 2008325867 A JP2008325867 A JP 2008325867A JP 2010145357 A JP2010145357 A JP 2010145357A
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Osamu Iwai
修 岩井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-accuracy ultrasonic search unit, as to an ultrasonic search unit comprising an ultrasonic vibrator using a phased array UT method. <P>SOLUTION: This ultrasonic search unit includes: an ultrasonic probe; an ultrasonic vibrator using the phased array UT method and placed in the ultrasonic probe; a member provided so as to contact with the ultrasonic vibrator; and a first sound absorbing material provided on the member, placed in a position where, among ultrasonic waves emitted from the ultrasonic vibrator, at least an ultrasonic wave reflected by an inspecting body enters, and having a shape projecting in a direction vertical at least to a direction in which the ultrasonic wave is transmitted and on the ultrasonic vibrator side. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、フェーズドアレイＵＴ法を使用する超音波振動子を有する超音波探触子及び超音波探傷方法に関する。   The present invention relates to an ultrasonic probe having an ultrasonic transducer using a phased array UT method and an ultrasonic flaw detection method.

従来の超音波探傷試験に用いられる一般的な超音波探触子構造においては超音波振動子においてフェーズドアレイＵＴ法を使用しておらず、フェーズドアレイＵＴ法の特有の超音波の広がりをそれほど気にする必要がなかった。よって平面状の吸音材をノコギリ波状のような形状にする程度の構成で反射波の混入を防ぐことができた（例えば、特許文献１を参照）。 In a conventional ultrasonic probe structure used in a conventional ultrasonic flaw detection test, the ultrasonic transducer does not use the phased array UT method, and the ultrasonic spread unique to the phased array UT method is not much noticeable. There was no need to make it. Therefore, it is possible to prevent the reflected wave from being mixed with a configuration that allows the planar sound-absorbing material to have a shape like a sawtooth wave (see, for example, Patent Document 1).

一方で、フェーズドアレイＵＴ法を用いた超音波探触子は振動子幅が狭いため、検出感度が高くなる。一方で、１つの振動子からの超音波の広がりは大きくなり分散効果が高くなる部分と分散効果が期待できない部分とが生じる。そして分散効果が期待できない部分はノイズとして探傷が誤検出される可能性がある。
特開２００１-２６３０４号公報 On the other hand, the ultrasonic probe using the phased array UT method has high detection sensitivity because the transducer width is narrow. On the other hand, the spread of the ultrasonic wave from one vibrator becomes large, and a part where the dispersion effect is high and a part where the dispersion effect cannot be expected are generated. Further, the flaw detection may be erroneously detected as noise in a portion where the dispersion effect cannot be expected.
JP 2001-26304 A

本発明は、フェーズドアレイＵＴ法を使用することで誤検出される可能性が高くなる超音波探触子及び超音波探傷方法の探傷精度を向上させることを目的とする。   An object of the present invention is to improve the flaw detection accuracy of an ultrasonic probe and an ultrasonic flaw detection method that are likely to be erroneously detected by using the phased array UT method.

本発明の一態様によれば、超音波プローブと、フェーズドアレイＵＴ法を使用した前記超音波プローブ内に設置された超音波振動子と、前記超音波振動子と接するように設けられる部材と、前記部材に設けられ、前記超音波振動子から発振する超音波のうち、少なくとも被検査物で反射された超音波が入射される位置に設置され、前記超音波振動子側に凸形状を有する第１の吸音材と、を有することを特徴とする超音波探触子、及び少なくとも前記第1の吸音材を用いた超音波探傷方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, an ultrasonic probe, an ultrasonic transducer installed in the ultrasonic probe using a phased array UT method, a member provided in contact with the ultrasonic transducer, Among the ultrasonic waves oscillated from the ultrasonic vibrator provided at the member, the ultrasonic wave reflected at least by the inspection object is placed at a position where the ultrasonic wave is incident on the ultrasonic vibrator side and has a convex shape. And an ultrasonic flaw detection method using at least the first sound absorbing material.

本発明によれば、フェーズドアレイＵＴ法による超音波振動子を用いた超音波探傷試験において、検出精度が向上できる超音波探触子及び超音波探傷方法が提供される。   According to the present invention, there are provided an ultrasonic probe and an ultrasonic flaw detection method capable of improving detection accuracy in an ultrasonic flaw detection test using an ultrasonic transducer by the phased array UT method.

以下、図面を参照しつつ、比較例について図１２〜図１４を用いて説明する。   Hereinafter, a comparative example will be described with reference to FIGS. 12 to 14 with reference to the drawings.

図１２(a),(b)は本発明の比較例に係る超音波探触子を例示するための図である。なお、図１２(a),(b)中の矢印ＸＹＺは互いに直交する三方向を示しており、Ｘ-Ｙは水平の面方向、Ｚは鉛直方向を示している。また、図１２(a)は超音波探触子の平面図、図１２(b)は側面図を示す。   FIGS. 12A and 12B are diagrams for illustrating an ultrasonic probe according to a comparative example of the present invention. Note that arrows XYZ in FIGS. 12A and 12B indicate three directions orthogonal to each other, XY indicates a horizontal surface direction, and Z indicates a vertical direction. FIG. 12A shows a plan view of the ultrasonic probe, and FIG. 12B shows a side view.

図１２(a),(b)に示すように 超音波探触子１０９には、超音波プローブ５、超音波振動子４、超音波プローブシュー１０１、吸音材１０３が設けられ、吸音材１０３のうち超音波プローブシューに接する部分は、のこぎり歯形状部１０６である。   As shown in FIGS. 12A and 12B, the ultrasonic probe 109 is provided with an ultrasonic probe 5, an ultrasonic transducer 4, an ultrasonic probe shoe 101, and a sound absorbing material 103. Of these, the portion in contact with the ultrasonic probe shoe is a sawtooth-shaped portion 106.

超音波振動子４は超音波プローブ５内に埋め込まれており、超音波プローブシュー１０１に接触するように設けられている。また、超音波プローブシュー１０１のうち、被検査物１５に接する面を接触面１１３とする。   The ultrasonic transducer 4 is embedded in the ultrasonic probe 5 and is provided in contact with the ultrasonic probe shoe 101. In addition, a surface of the ultrasonic probe shoe 101 that contacts the inspection object 15 is referred to as a contact surface 113.

電圧を与えられた超音波振動子４は、圧電効果によって超音波が生じる構造となっている。超音波プローブシュー１０１はくさび型形状であり、超音波プローブシュー１０１の超音波プローブ５側の面と、接触面１１３とは並行ではない。 The ultrasonic transducer 4 to which voltage is applied has a structure in which ultrasonic waves are generated by the piezoelectric effect. The ultrasonic probe shoe 101 has a wedge shape, and the surface of the ultrasonic probe shoe 101 on the ultrasonic probe 5 side and the contact surface 113 are not parallel.

超音波プローブシュー１０１の構造は図１３に示すように、被検査物１５の内部にある傷等の反射源から反射して得られる反射波を検出する構造となっている。すなわち反射波１１１a以外に、プローブシュー内を反射してくる反射波、すなわち反射波１１１ｂが信号として検出される。反射波１１１ｂをシュー内エコーと呼んでおり、目的以外の信号であるため、本来検出したい反射波１１１aからの反射波などと区別するために、シュー内エコーを減衰させ検出されないようにシュー内に吸音材１０３が設けられている。図１２に示されるように吸音材１０３はＹ−Ｚ平面状に略並行に設置されている。 As shown in FIG. 13, the ultrasonic probe shoe 101 has a structure for detecting a reflected wave obtained by reflection from a reflection source such as a scratch inside the inspection object 15. That is, in addition to the reflected wave 111a, a reflected wave reflected in the probe shoe, that is, a reflected wave 111b is detected as a signal. The reflected wave 111b is called an in-shoe echo and is a signal other than the intended signal. Therefore, in order to distinguish it from the reflected wave from the reflected wave 111a to be originally detected, the echo in the shoe is attenuated so that it is not detected. A sound absorbing material 103 is provided. As shown in FIG. 12, the sound absorbing material 103 is installed substantially parallel to the YZ plane.

超音波プローブシュー１０１を用いた場合の超音波の進行状況について図１３を用いて説明をする。点線で示されたエリアＫは超音波１１１の進行範囲を示す。超音波振動子４から生じた超音波１１１は超音波プローブシュー１０１を伝播する。伝播した超音波１１１はシューと被検査物１５の境界面で、スネルの法則に従い、一部は屈折して被検査物１５内部に伝播し反射波１１１aとして反射し超音波振動子４に到達し、一部は境界面で反射して超音波プローブシュー１に反射波１１１ｂが伝播する。 The progress of ultrasonic waves when the ultrasonic probe shoe 101 is used will be described with reference to FIG. An area K indicated by a dotted line indicates a traveling range of the ultrasonic wave 111. The ultrasonic wave 111 generated from the ultrasonic transducer 4 propagates through the ultrasonic probe shoe 101. The propagated ultrasonic wave 111 is partly refracted at the boundary surface between the shoe and the inspection object 15 according to Snell's law, propagates inside the inspection object 15 and is reflected as a reflected wave 111a, and reaches the ultrasonic transducer 4. , A part is reflected by the boundary surface, and the reflected wave 111b propagates to the ultrasonic probe shoe 1.

超音波プローブシュー１０１に伝播した反射波１１１ｂは反射を繰り返したのち、超音波を超音波振動子４で検出されてしまう。 After the reflected wave 111b propagated to the ultrasonic probe shoe 101 is repeatedly reflected, the ultrasonic wave is detected by the ultrasonic transducer 4.

図１４は、基本表示（Ａスコープ表示）と呼ばれる超音波探傷結果である。横軸は超音波伝播距離（mm）、縦軸はエコーレベル（％）を示す。２０１ａが図１３で示すＲ１００の面からの反射波形を示したものであり、２０１ｂ、２０２ｂがシュー内エコーによる反射波形を示したものである。本発明による結果と比較して数値が高いことが分かる。この部分は傷などによる波形との識別が難しく、通常は不感帯と呼ばれる範囲となり、超音波探傷が不可能な範囲となる。よって超音波振動子４にフェーズドアレイＵＴ法に適用した場合、吸音材１０３の効果が十分でないため、シュー内エコーが残存してしまうことが分かる。 FIG. 14 shows an ultrasonic flaw detection result called basic display (A scope display). The horizontal axis represents the ultrasonic propagation distance (mm), and the vertical axis represents the echo level (%). 201a shows a reflection waveform from the surface of R100 shown in FIG. 13, and 201b and 202b show reflection waveforms due to the in-shoe echo. It can be seen that the numerical value is high compared to the result according to the present invention. This part is difficult to distinguish from a waveform due to scratches and the like, and is usually in a range called a dead zone, which is a range in which ultrasonic flaw detection is impossible. Therefore, when applied to the ultrasonic transducer 4 in the phased array UT method, it is understood that the in-shoe echo remains because the effect of the sound absorbing material 103 is not sufficient.

続いて本発明の実施ついて図１〜図３を用いて説明をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。 Next, the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and detailed description is abbreviate | omitted suitably.

図１(a),(b)は、第１の実施形態に係る超音波探触子を例示するための図である。なお、図１(a),(b)中の矢印ＸＹＺは互いに直交する三方向を示しており、Ｘ-Ｙは水平の面方向、Ｚは鉛直方向を示している。また、図１ (a)は超音波探触子の平面図、図１(b)は側面図を示す。   FIGS. 1A and 1B are diagrams for illustrating the ultrasonic probe according to the first embodiment. Note that arrows XYZ in FIGS. 1A and 1B indicate three directions orthogonal to each other, XY indicates a horizontal surface direction, and Z indicates a vertical direction. FIG. 1 (a) is a plan view of the ultrasonic probe, and FIG. 1 (b) is a side view.

図１(a),(b)に示すように 超音波探触子９には、超音波プローブ５、超音波振動子４、超音波プローブシュー１、吸音材２、保持部材３が設けられている。   As shown in FIGS. 1A and 1B, the ultrasonic probe 9 is provided with an ultrasonic probe 5, an ultrasonic transducer 4, an ultrasonic probe shoe 1, a sound absorbing material 2, and a holding member 3. Yes.

超音波振動子４は超音波プローブ５内に埋め込まれており、超音波プローブシュー１に接触するように設けられている。さらに、超音波プローブシュー１の端部に設けられた超音波の吸音材２、及び吸音材２の設置を保持する保持部材３を有する。また、超音波プローブシュー１のうち、被検査物１５に接する面を接触面１３とする。   The ultrasonic transducer 4 is embedded in the ultrasonic probe 5 and is provided in contact with the ultrasonic probe shoe 1. Furthermore, an ultrasonic sound absorbing material 2 provided at an end of the ultrasonic probe shoe 1 and a holding member 3 for holding the sound absorbing material 2 are provided. In addition, a surface of the ultrasonic probe shoe 1 that is in contact with the inspection object 15 is referred to as a contact surface 13.

電圧を与えられた超音波振動子４は、圧電効果によって超音波が生じる構造となっている。超音波プローブシュー１はくさび型形状であり、超音波プローブシュー１の超音波プローブ５側の面と、接触面１３とは並行ではない。 The ultrasonic transducer 4 to which voltage is applied has a structure in which ultrasonic waves are generated by the piezoelectric effect. The ultrasonic probe shoe 1 has a wedge shape, and the surface of the ultrasonic probe shoe 1 on the ultrasonic probe 5 side and the contact surface 13 are not parallel.

超音波プローブシュー１の構造は図２に示すように、被検査物１５内部にある傷等の反射源から反射して得られる反射波、すなわち反射波１１a以外に、反射波１１ｂはプローブシュー内を反射してくる反射波、すなわち反射波１１ｂが信号として検出されしまうことが多い。反射波１１ｂをシュー内エコーと呼んでおり、目的以外の信号であるため、本来検出したい反射波１１aと区別するために、シュー内エコーを減衰させ検出されないようにする目的でシュー内に吸音材２、さらに吸音材２を保持するための保持部材３が設けられている。この吸音材２は超音波プローブシュー１との接合面がＸ方向に凸となっている。すなわち図１に示すように吸音材２はX-Y平面上においてY軸からの角度θ１が0°＜θ１＜90°をなす形状をしている。また、角の頂点は超音波振動子４のＹ軸方向における中心線Ａ−Ａ上に設けられるが、これに限定されるものではない。これにより、被検査物の境界面で反射した反射波１１ｂは吸音材２で減衰した超音波の反射方向を示す角度α１を大きくさせることができ、反射した超音波を超音波振動子４で受信することを避けることによって、シュー内エコーを低減させることができる。 As shown in FIG. 2, the ultrasonic probe shoe 1 has a structure in which the reflected wave 11b is reflected in the probe shoe in addition to the reflected wave 11a reflected from a reflection source such as a flaw in the inspection object 15, that is, the reflected wave 11a. In many cases, the reflected wave that reflects the light, that is, the reflected wave 11b is detected as a signal. The reflected wave 11b is called an echo within the shoe, and is a signal other than the intended signal. Therefore, in order to distinguish from the reflected wave 11a that is originally desired to be detected, the sound absorbing material is incorporated into the shoe for the purpose of attenuating the echo within the shoe and preventing it from being detected. 2 and a holding member 3 for holding the sound absorbing material 2 is provided. The sound absorbing material 2 has a joint surface with the ultrasonic probe shoe 1 that is convex in the X direction. That is, as shown in FIG. 1, the sound absorbing material 2 has a shape in which the angle θ1 from the Y axis satisfies 0 ° <θ1 <90 ° on the XY plane. Further, the vertex of the corner is provided on the center line AA in the Y-axis direction of the ultrasonic transducer 4, but is not limited to this. As a result, the reflected wave 11 b reflected from the boundary surface of the object to be inspected can increase the angle α 1 indicating the reflection direction of the ultrasonic wave attenuated by the sound absorbing material 2, and the reflected ultrasonic wave is received by the ultrasonic transducer 4. By avoiding this, the in-shoe echo can be reduced.

次に、本発明による超音波プローブシュー１を用いた場合の超音波の進行状況を図２に示す。点線で示されたエリアＫは超音波１１１の進行範囲を示す。超音波振動子４から生じた超音波１１はプローブシュー１を伝播する。伝播した超音波１１はシューと被検査物１５の境界面でスネルの法則に従い、一部は屈折して被検査物１５内部に伝播して反射波１１ａとして超音波振動子４に到達し、一部は境界面で反射して超音波プローブシュー１に反射波１１ｂが伝播する。 Next, FIG. 2 shows the progress of ultrasonic waves when the ultrasonic probe shoe 1 according to the present invention is used. An area K indicated by a dotted line indicates a traveling range of the ultrasonic wave 111. The ultrasonic wave 11 generated from the ultrasonic vibrator 4 propagates through the probe shoe 1. The propagated ultrasonic wave 11 follows Snell's law at the interface between the shoe and the object 15 to be refracted and propagates inside the object 15 to reach the ultrasonic transducer 4 as a reflected wave 11a. The part is reflected at the boundary surface and the reflected wave 11 b propagates to the ultrasonic probe shoe 1.

超音波プローブシュー１に伝播した反射波１１ｂは反射を繰り返したのち、超音波減衰効果の高い吸音材２に伝播する超音波が吸音材２の効果により、減衰および拡散させることによって、以上のシュー内エコーと呼ばれる超音波を減衰する。さらに、保持部材３が超音波を吸収できる材質であってもよく、この場合は反射する超音波の吸収、減衰の効果が増し、本来検出したい超音波を超音波振動子４でより精度よく受信できる。 After the reflected wave 11b propagated to the ultrasonic probe shoe 1 repeats reflection, the ultrasonic wave propagating to the sound absorbing material 2 having a high ultrasonic attenuation effect is attenuated and diffused by the effect of the sound absorbing material 2. Attenuates ultrasound called inner echo. Furthermore, the holding member 3 may be made of a material that can absorb ultrasonic waves. In this case, the effect of absorbing and attenuating reflected ultrasonic waves is increased, and the ultrasonic transducer 4 can receive the ultrasonic waves that are originally detected more accurately. it can.

図３は、基本表示（Ａスコープ表示）と呼ばれる超音波探傷結果である。横軸は超音波伝播距離（mm）、縦軸はエコーレベル（％）を示す。２７１aが図２で示すＲ１００の面からの反射波形を示したものであり、２７１ｂ、２７２ｂがシュー内エコーによる反射形を示したものである。比較例と比較してシュー内エコーが本発明の効果により低減するため、本来検出したい傷の検出精度が向上していることが分かる。 FIG. 3 shows an ultrasonic flaw detection result called basic display (A scope display). The horizontal axis represents the ultrasonic propagation distance (mm), and the vertical axis represents the echo level (%). Reference numeral 271a represents a reflection waveform from the surface of R100 shown in FIG. 2, and reference numerals 271b and 272b represent reflection forms by echoes within the shoe. Since the in-shoe echo is reduced by the effect of the present invention as compared with the comparative example, it can be seen that the detection accuracy of the scratch desired to be detected is improved.

吸音材２は各種ゴム、塩化ビニル、コルクなどの木材またはその集成材などが挙げられ、必要に応じて異なる材料を混合または積層して設けてもよい。また、保持部材３に超音波を吸収する材質を用いる場合は前出の吸音材２で用いる材質を用いることができる。 Examples of the sound absorbing material 2 include various kinds of rubber, wood such as vinyl chloride, cork, or a laminated material thereof, and different materials may be mixed or laminated as necessary. Moreover, when using the material which absorbs an ultrasonic wave for the holding member 3, the material used with the above-mentioned sound-absorbing material 2 can be used.

次に第２の実施形態について図５〜図８を用いて説明をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。 Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and detailed description is abbreviate | omitted suitably.

図４(a),(b)は、第２の実施形態に係る超音波探触子を例示するための図である。なお、図４(a),(b)中の矢印ＸＹＺは互いに直交する三方向を示しており、Ｘ-Ｙは水平の面方向、Ｚは鉛直方向を示している。また、図４(a)は超音波探触子の平面図、図４(b)は側面図を示す。 4A and 4B are diagrams for illustrating the ultrasonic probe according to the second embodiment. In FIGS. 4A and 4B, arrows XYZ indicate three directions orthogonal to each other, XY indicates a horizontal surface direction, and Z indicates a vertical direction. FIG. 4A is a plan view of the ultrasonic probe, and FIG. 4B is a side view.

図４(a),(b)に示すように 超音波探触子１９には、超音波プローブ５、超音波振動子４、超音波プローブシュー１２、吸音材２a,２b、保持部材３a,３bが設けられている。 As shown in FIGS. 4A and 4B, the ultrasonic probe 19 includes an ultrasonic probe 5, an ultrasonic transducer 4, an ultrasonic probe shoe 12, sound absorbing materials 2a and 2b, and holding members 3a and 3b. Is provided.

超音波振動子４は超音波プローブ５内に埋め込まれており、超音波プローブシュー１２に接触するように設けられている。また、超音波プローブシュー１２における超音波プローブ５と接する面２４側には吸音材２b、と吸音材２bを保持する保持部材３bが設けられている。さらに、超音波プローブシュー１２の端部には超音波の吸音材２a、及び吸音材２aを保持する保持部材３aを有している。また、超音波プローブシュー１２のうち、被検査物１５に接する面を接触面２３とする。 The ultrasonic transducer 4 is embedded in the ultrasonic probe 5 and is provided so as to contact the ultrasonic probe shoe 12. Further, a sound absorbing material 2b and a holding member 3b for holding the sound absorbing material 2b are provided on the surface 24 side in contact with the ultrasonic probe 5 in the ultrasonic probe shoe 12. Furthermore, an ultrasonic sound absorbing material 2a and a holding member 3a for holding the sound absorbing material 2a are provided at the end of the ultrasonic probe shoe 12. Further, a surface of the ultrasonic probe shoe 12 that is in contact with the inspection object 15 is referred to as a contact surface 23.

電圧を与えられた超音波振動子４は、圧電効果によって超音波が生じる構造となっている。超音波プローブシュー１はくさび型形状であり、超音波プローブシュー１２の超音波プローブ５側の面と、接触面２３とは並行ではない。 The ultrasonic transducer 4 to which voltage is applied has a structure in which ultrasonic waves are generated by the piezoelectric effect. The ultrasonic probe shoe 1 has a wedge shape, and the surface of the ultrasonic probe shoe 12 on the ultrasonic probe 5 side and the contact surface 23 are not parallel.

超音波プローブシュー１２の構造は図７に示すように、被検査物１５内部にある傷等の反射源から反射して得られる反射波、すなわち反射波２１a以外に、反射波２１ｂはプローブシュー内を反射してくる反射波、すなわち反射波２１ｂが信号として検出されてしまうことが多い。反射波２１ｂをシュー内エコーと呼んでおり、目的以外の信号であるため、本来検出したい反射波２１aからの反射波などと区別するために、シュー内エコーを減衰させ検出されないようにする目的でシュー内に吸音材２a、及び吸音材２aを保持する保持部材３a、吸音材２b、及び吸音材２bを保持する保持部材３bが設けられている。図５(a),(b)に示すように保持部材３ｂを用いず、吸音材２bで一体化させても良い。これらはX-Y平面上においてY軸からの角度θ２が０°＜θ２a＜90°をなす形状をしている。また、角の頂点は超音波振動子４のＹ軸方向における中心線Ｂ−Ｂ上に設けられるが、これに限定されるものではない。これにより被検査物の境界面で反射した反射波２１ｂは吸音材２a,２bで減衰した超音波の反射方向を示す角度α２を大きくさせることにより、反射した超音波を超音波振動子４で受信することを避けることによって、シュー内エコーを低減させることができる。 As shown in FIG. 7, the ultrasonic probe shoe 12 has a structure in which the reflected wave 21b is reflected in the probe shoe in addition to the reflected wave obtained by reflecting from a reflection source such as a flaw in the inspection object 15, that is, the reflected wave 21a. In many cases, the reflected wave that reflects the light, that is, the reflected wave 21b is detected as a signal. The reflected wave 21b is called an in-shoe echo, and is a signal other than the intended purpose. Therefore, in order to distinguish the reflected wave from the reflected wave 21a originally desired to be detected, the in-shoe echo is attenuated so as not to be detected. A sound absorbing material 2a, a holding member 3a for holding the sound absorbing material 2a, a sound absorbing material 2b, and a holding member 3b for holding the sound absorbing material 2b are provided in the shoe. As shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the holding member 3b may not be used, and the sound absorbing material 2b may be integrated. These have a shape in which the angle θ2 with respect to the Y axis satisfies 0 ° <θ2a <90 ° on the XY plane. Moreover, although the vertex of the corner is provided on the center line BB in the Y-axis direction of the ultrasonic transducer 4, it is not limited to this. As a result, the reflected wave 21b reflected by the boundary surface of the object to be inspected is received by the ultrasonic transducer 4 by increasing the angle α2 indicating the reflection direction of the ultrasonic wave attenuated by the sound absorbing materials 2a and 2b. By avoiding this, the in-shoe echo can be reduced.

また、図６(a),(b)に示すようにθ２ｂが０°＜θ２ｂ＜９０°をなす形状にしてもよい。 Further, as shown in FIGS. 6A and 6B, θ2b may have a shape satisfying 0 ° <θ2b <90 °.

次に、本発明による超音波プローブシュー１２を用いた場合の超音波の進行状況を図７に示す。点線で示されたエリアＫは超音波１１１の進行範囲を示す。超音波振動子４から生じた超音波２１は、吸音材２ｂと保持部材３ｂに妨げられることなく、超音波プローブシュー１２を伝播する。伝播した超音波２１は超音波プローブシュー１２と被検査物１５の境界面でスネルの法則に従い、一部は屈折して被検査物１５内部に伝播して反射波２１aとして反射して超音波振動子４に到達し、一部は境界面で反射して超音波プローブシュー１２に反射波２１ｂが伝播する。超音波プローブシュー１２に伝播した反射波２１ｂは、まず超音波減衰効果の高い吸音材２ｂによって反射および減衰することにより、シュー内エコーの低減を計ることが可能である。さらに伝播した超音波は吸音材２ａにより減衰および拡散させることによって、以上のシュー内エコーと呼ばれる超音波を減衰する。さらに、吸音材２ａ、２ｂを保持している保持部材３a、３bの角度を調整することにより、反射する超音波を超音波振動子４で受信することを避けるようにする。 Next, FIG. 7 shows the progress of ultrasonic waves when the ultrasonic probe shoe 12 according to the present invention is used. An area K indicated by a dotted line indicates a traveling range of the ultrasonic wave 111. The ultrasonic wave 21 generated from the ultrasonic transducer 4 propagates through the ultrasonic probe shoe 12 without being blocked by the sound absorbing material 2b and the holding member 3b. The propagated ultrasonic wave 21 is partly refracted at the boundary surface between the ultrasonic probe shoe 12 and the inspection object 15 and propagates inside the inspection object 15 to be reflected as a reflected wave 21a to be subjected to ultrasonic vibration. Reaching the child 4, a part is reflected at the boundary surface, and the reflected wave 21 b propagates to the ultrasonic probe shoe 12. The reflected wave 21b propagated to the ultrasonic probe shoe 12 is first reflected and attenuated by the sound-absorbing material 2b having a high ultrasonic attenuation effect, so that the echo in the shoe can be reduced. Further, the propagated ultrasonic wave is attenuated and diffused by the sound absorbing material 2a, thereby attenuating the ultrasonic wave referred to as the in-shoe echo. Further, by adjusting the angles of the holding members 3a and 3b holding the sound absorbing materials 2a and 2b, the ultrasonic transducer 4 is prevented from receiving the reflected ultrasonic waves.

さらに、保持部材３が超音波を吸収できる材質であってもよく、この場合は反射する超音波の吸収、減衰の効果が増し、本来検出したい超音波を超音波振動子４でより精度よく受信できる。 Furthermore, the holding member 3 may be made of a material that can absorb ultrasonic waves. In this case, the effect of absorbing and attenuating reflected ultrasonic waves is increased, and the ultrasonic transducer 4 can receive the ultrasonic waves that are originally detected more accurately. it can.

図８は、基本表示（Ａスコープ表示）と呼ばれる超音波探傷結果である。横軸は超音波伝播距離（mm）、縦軸はエコーレベル（％）を示す。２８１aが図７で示すＲ１００の面からの反射波形を示したものであり、２８１ｂ、２８２ｂがシュー内エコーによる反射形を示したものである。比較例と比較してシュー内エコーが本発明の効果により低減するため、本来検出したい傷の検出精度が向上していることが分かる。 FIG. 8 shows an ultrasonic flaw detection result called basic display (A scope display). The horizontal axis represents the ultrasonic propagation distance (mm), and the vertical axis represents the echo level (%). Reference numeral 281a shows a reflection waveform from the surface of R100 shown in FIG. 7, and reference numerals 281b and 282b show reflection forms by in-shoe echoes. Since the in-shoe echo is reduced by the effect of the present invention as compared with the comparative example, it can be seen that the detection accuracy of the scratch desired to be detected is improved.

吸音材２a,２bは各種ゴム、塩化ビニル、コルクなどの木材またはその集成材 などが挙げられ、必要に応じて異なる材料を混合または積層して設けてもよい。また、保持部材３a,３bに超音波を吸収する材質を用いる場合は前出の吸音材２a,２bで用いる材質を用いることができる。 Examples of the sound absorbing materials 2a and 2b include various rubbers, wood such as vinyl chloride and cork, or a laminated material thereof, and different materials may be mixed or laminated as necessary. Moreover, when using the material which absorbs an ultrasonic wave for holding member 3a, 3b, the material used with the above-mentioned sound-absorbing material 2a, 2b can be used.

次に第３の実施の形態について図９〜図１１を用いて説明をする。   Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS.

本発明の実施ついて説明をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。 An embodiment of the present invention will be described. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and detailed description is abbreviate | omitted suitably.

図９(a),(b)は、第３の実施形態に係る超音波探触子を例示するための図である。なお、図９(a),(b)中の矢印ＸＹＺは互いに直交する三方向を示しており、Ｘ-Ｙは水平の面方向、Ｚは鉛直方向を示している。また、図９(a)は超音波探触子の平面図、図９(b)は側面図を示す。   FIGS. 9A and 9B are diagrams for illustrating an ultrasonic probe according to the third embodiment. Note that arrows XYZ in FIGS. 9A and 9B indicate three directions orthogonal to each other, XY indicates a horizontal surface direction, and Z indicates a vertical direction. FIG. 9A is a plan view of the ultrasonic probe, and FIG. 9B is a side view.

本実施の形態は超音波プローブは超音波入射面が狭い、周りに障害物がある等、試験条件の制約により小型にしなければならない場合に効果を発揮する。 This embodiment is effective when the ultrasonic probe has to be downsized due to restrictions on test conditions, such as a narrow ultrasonic incident surface and obstacles around the ultrasonic probe.

図９(a),(b)に示すように 超音波探触子２９には、超音波プローブ５、超音波振動子４、超音波プローブシュー４１、吸音材２cが設けられている。   As shown in FIGS. 9A and 9B, the ultrasonic probe 29 is provided with an ultrasonic probe 5, an ultrasonic transducer 4, an ultrasonic probe shoe 41, and a sound absorbing material 2c.

超音波振動子４は超音波プローブ５内に埋め込まれており、超音波プローブシュー４１に接触するように設けられている。さらに、超音波プローブシュー４１の端部に設けられた超音波の吸音材２cを有する。また、超音波プローブシュー４１のうち、被検査物２５に接する面を接触面３３とする。   The ultrasonic transducer 4 is embedded in the ultrasonic probe 5 and is provided in contact with the ultrasonic probe shoe 41. Furthermore, an ultrasonic sound absorbing material 2c provided at the end of the ultrasonic probe shoe 41 is provided. Further, a surface of the ultrasonic probe shoe 41 that is in contact with the inspection object 25 is referred to as a contact surface 33.

電圧を与えられた超音波振動子４は、圧電効果によって超音波が生じる構造となっている。超音波プローブシュー４１はくさび型形状であり、超音波プローブシュー４１の超音波プローブ５側の面と、接触面３３とは並行ではない。 The ultrasonic transducer 4 to which voltage is applied has a structure in which ultrasonic waves are generated by the piezoelectric effect. The ultrasonic probe shoe 41 has a wedge shape, and the surface of the ultrasonic probe shoe 41 on the ultrasonic probe 5 side and the contact surface 33 are not parallel.

超音波プローブシュー４１の構造は図１０に示すように、被検査物１５内部にある傷等の反射源から反射して得られる反射波、すなわち反射波３１a以外に、反射波３１ｂはプローブシュー内を反射してくる反射波、すなわち反射波３１ｂが信号として検出されしまうことが多い。反射波３１ｂをシュー内エコーと呼んでおり、目的以外の信号であるため、本来検出したい反射波３１aと区別するために、シュー内エコーを減衰させ検出されないようにする目的でシュー内に吸音材２ｃが設けられている。この吸音材２ｃは超音波プローブシュー４１との接合面がＸ方向に凸となっている。すなわち図９に示すように吸音材２ｃはX-Y平面上においてY軸からの角度θ４が0°＜θ４＜90°をなす形状をしている。また、角の頂点は超音波振動子４のＹ軸方向における中心線Ｃ−Ｃ上に設けられるが、これに限定されるものではない。これにより、被検査物１５の境界面で反射した反射波１１ｂは吸音材２で減衰した超音波の反射方向を示す角度α４を大きくさせることができ、反射した超音波を超音波振動子４で受信することを避けることによって、シュー内エコーを低減させることができる。 As shown in FIG. 10, the ultrasonic probe shoe 41 has a structure in which the reflected wave 31b is reflected in the probe shoe in addition to the reflected wave 31a reflected from a reflection source such as a flaw in the inspection object 15, that is, the reflected wave 31a. In many cases, the reflected wave that reflects the light, that is, the reflected wave 31b is detected as a signal. The reflected wave 31b is called an echo within the shoe, and is a signal other than the intended signal. Therefore, in order to distinguish the reflected wave 31a that is originally desired to be detected, the sound absorbing material within the shoe is attenuated so as not to be detected. 2c is provided. The sound absorbing material 2c has a joint surface with the ultrasonic probe shoe 41 that is convex in the X direction. That is, as shown in FIG. 9, the sound absorbing material 2c has a shape in which the angle θ4 from the Y axis satisfies 0 ° <θ4 <90 ° on the XY plane. Moreover, although the vertex of the corner is provided on the center line CC in the Y-axis direction of the ultrasonic transducer 4, it is not limited to this. As a result, the reflected wave 11b reflected from the boundary surface of the inspection object 15 can increase the angle α4 indicating the reflection direction of the ultrasonic wave attenuated by the sound absorbing material 2, and the reflected ultrasonic wave is reflected by the ultrasonic transducer 4. By avoiding reception, the in-shoe echo can be reduced.

次に、本発明による超音波プローブシュー４１を用いた場合の超音波の進行状況を図１０に示す。点線で示されたエリアＫ’は超音波１１１の進行範囲を示す。超音波振動子４から生じた超音波３１は超音波プローブシュー４１を伝播する。伝播した超音波３１はシューと被検査物１５の境界面で、スネルの法則に従い、一部は屈折して被検査物１５内部に反射波３１ａが伝播し、反射波３１aとして反射し、超音波の一部は境界面で反射して超音波プローブシュー４１に反射波３１ｂが伝播する。 Next, FIG. 10 shows the progress of ultrasonic waves when the ultrasonic probe shoe 41 according to the present invention is used. An area K ′ indicated by a dotted line indicates a traveling range of the ultrasonic wave 111. The ultrasonic wave 31 generated from the ultrasonic vibrator 4 propagates through the ultrasonic probe shoe 41. The propagated ultrasonic wave 31 is partly refracted at the boundary surface between the shoe and the inspection object 15 according to Snell's law, and the reflected wave 31a propagates inside the inspection object 15, and is reflected as the reflected wave 31a. Is reflected at the boundary surface and the reflected wave 31 b propagates to the ultrasonic probe shoe 41.

超音波プローブシュー４１に伝播した反射波３１ｂは反射を繰り返したのち、超音波減衰効果の高い吸音材２cに伝播する超音波が吸音材２cの効果により、減衰および拡散させることによって、以上のシュー内エコーと呼ばれる超音波を減衰する。その結果、反射する超音波の吸収、減衰の効果が増し、本来検出したい超音波を超音波振動子４で精度よく受信できる。 After the reflected wave 31b propagated to the ultrasonic probe shoe 41 repeats reflection, the ultrasonic wave propagating to the sound absorbing material 2c having a high ultrasonic attenuation effect is attenuated and diffused by the effect of the sound absorbing material 2c. Attenuates ultrasound called inner echo. As a result, the effect of absorbing and attenuating the reflected ultrasonic wave is increased, and the ultrasonic wave to be originally detected can be accurately received by the ultrasonic transducer 4.

図１１は、基本表示（Ａスコープ表示）と呼ばれる超音波探傷結果である。横軸は超音波伝播距離（mm）、縦軸はエコーレベル（％）を示す。２９１aが図１０で示すＲ５０の面からの反射波形を示したものであり、２９１ｂがシュー内エコーによる反射形を示したものである。比較例と比較してシュー内エコーが本発明の効果により低減するため、本来検出したい傷の検出精度が向上していることが分かる。 FIG. 11 shows an ultrasonic flaw detection result called basic display (A scope display). The horizontal axis represents the ultrasonic propagation distance (mm), and the vertical axis represents the echo level (%). 291a shows the reflection waveform from the surface of R50 shown in FIG. 10, and 291b shows the reflection type by the echo in the shoe. Since the in-shoe echo is reduced by the effect of the present invention as compared with the comparative example, it can be seen that the detection accuracy of the scratch desired to be detected is improved.

また、第１〜第３の実施の形態に係る吸音材２,２a，２b，２cを用いて探傷検出に不要な反射波を分散させることで検出精度を向上させる超音波探傷方法を挙げることができる。 In addition, there is an ultrasonic flaw detection method that improves detection accuracy by dispersing reflected waves unnecessary for flaw detection using the sound absorbing materials 2, 2a, 2b, and 2c according to the first to third embodiments. it can.

吸音材２ｃは各種ゴム、塩化ビニル、コルクなどの木材またはその集成材などが挙げられ、必要に応じて異なる材料を混合または積層して設けてもよい。また、実施例１、２のように保持部材を設けてもよく、超音波を吸収する材質を用いる場合は前出の吸音材２で用いる材質を用いてもよい。 Examples of the sound absorbing material 2c include various types of rubber, wood such as vinyl chloride, cork, and laminated materials thereof, and different materials may be mixed or laminated as necessary. In addition, a holding member may be provided as in the first and second embodiments, and when a material that absorbs ultrasonic waves is used, the material used in the sound absorbing material 2 described above may be used.

以上、本実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、超音波プローブ５、超音波振動子４、超音波プローブシュー１、１２、４１、吸音材２、２a、２b、２c、保持部材３、３aなどが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。 Heretofore, the present embodiment has been illustrated. However, the present invention is not limited to these descriptions.
As long as the features of the present invention are provided, those skilled in the art appropriately modified the design of the above-described embodiments are also included in the scope of the present invention.
For example, the shape, size, material, etc. of each element provided in the ultrasonic probe 5, the ultrasonic transducer 4, the ultrasonic probe shoes 1, 12, 41, the sound absorbing materials 2, 2a, 2b, 2c, the holding members 3, 3a, etc. Arrangement etc. are not limited to what was illustrated, but can be changed suitably.
Moreover, each element with which each embodiment mentioned above is combined can be combined as much as possible, and what combined these is also included in the scope of the present invention as long as the characteristics of the present invention are included.

実施形態に係る超音波探触子を例示するための(a)は平面図、(b)は側面図である。(A) for demonstrating the ultrasonic probe which concerns on embodiment is a top view, (b) is a side view. 実施形態に係る超音波探触子及び被検査物を例示するための模式図である。It is a mimetic diagram for illustrating an ultrasonic probe and a to-be-inspected object concerning an embodiment. 実施形態に係る超音波の探傷結果の基本表示図である。It is a basic display figure of the ultrasonic flaw detection result concerning an embodiment. 実施形態に係る超音波探触子を例示するための(a)は平面図、(b)は側面図である。(A) for demonstrating the ultrasonic probe which concerns on embodiment is a top view, (b) is a side view. 実施形態に係る超音波探触子を例示するための(a)は平面図、(b)は側面図である。(A) for demonstrating the ultrasonic probe which concerns on embodiment is a top view, (b) is a side view. 実施形態に係る超音波探触子を例示するための(a)は平面図、(b)は側面図である。(A) for demonstrating the ultrasonic probe which concerns on embodiment is a top view, (b) is a side view. 実施形態に係る超音波探触子及び被検査物を例示するための模式図である。It is a mimetic diagram for illustrating an ultrasonic probe and a to-be-inspected object concerning an embodiment. 実施形態に係る超音波の探傷結果の基本表示図である。It is a basic display figure of the ultrasonic flaw detection result concerning an embodiment. 実施形態に係る超音波探触子を例示するための(a)は平面図、(b) は側面図である。(A) for demonstrating the ultrasonic probe which concerns on embodiment is a top view, (b) is a side view. 実施形態に係る超音波探触子及び被検査物を例示するための模式図である。It is a mimetic diagram for illustrating an ultrasonic probe and a to-be-inspected object concerning an embodiment. 実施形態に係る超音波の探傷結果の基本表示図である。It is a basic display figure of the ultrasonic flaw detection result concerning an embodiment. 従来の超音波探触子を例示するための(a)は平面図、(b)は側面図である。(A) for demonstrating the conventional ultrasonic probe is a top view, (b) is a side view. 従来の超音波探触子及び被検査物を例示するための模式図である。It is a schematic diagram for illustrating the conventional ultrasonic probe and a to-be-inspected object. 従来の超音波の探傷結果の基本表示図である。It is a basic display figure of the conventional ultrasonic flaw detection result.

符号の説明Explanation of symbols

１,４１ 超音波プローブシュー、２,２a,２b,２c 吸音材、３,３a,３b 保持部材、４ 超音波振動子、５ 超音波プローブ、９,１９,２９ 超音波探触子     1,41 Ultrasonic probe shoe, 2,2a, 2b, 2c Sound absorbing material, 3,3a, 3b Holding member, 4 Ultrasonic transducer, 5 Ultrasonic probe, 9,19,29 Ultrasonic probe

Claims (10)

超音波プローブと、
フェーズドアレイＵＴ法に使用され、前記超音波プローブ内に設置された超音波振動子と、
前記超音波振動子と接するように設けられる部材と、
前記部材に設けられ、前記超音波振動子から発振する超音波のうち、少なくとも被検査物で反射された超音波が入射される位置に設置され、前記超音波振動子側に凸形状を有する第１の吸音材と、
を有することを特徴とする超音波探触子。 An ultrasonic probe;
An ultrasonic transducer used in the phased array UT method and installed in the ultrasonic probe;
A member provided in contact with the ultrasonic transducer;
Among the ultrasonic waves oscillated from the ultrasonic vibrator provided at the member, the ultrasonic wave reflected at least by the inspection object is placed at a position where the ultrasonic wave is incident on the ultrasonic vibrator side and has a convex shape. 1 sound absorbing material,
An ultrasonic probe characterized by comprising: 前記第１の吸音材よりも前記部材内の前記超音波振動子側に第２の吸音材を設けたことを特徴とする請求項１記載の超音波探触子。 2. The ultrasonic probe according to claim 1, wherein a second sound absorbing material is provided closer to the ultrasonic transducer in the member than the first sound absorbing material. 前記部材において前記超音波振動子側の面と被検査物と接触する面とは並行でなく、前記第１の吸音材が設置してある側ほど厚くなるくさび形状を有することを特徴とする請求項１記載の超音波探触子。 The surface on the ultrasonic transducer side and the surface in contact with the object to be inspected in the member have a wedge shape that is thicker toward a side where the first sound absorbing material is installed. Item 2. The ultrasonic probe according to Item 1. 前記第１の吸音材の凸形状は２平面に角度をもたせて形成されることを特徴とする請求項１記載の超音波探触子。 2. The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the convex shape of the first sound absorbing material is formed with an angle between two planes. X-Y平面上において、前記第１の吸音材とY軸との角度が０°より大きく、９０°より小さいことを特徴とする請求項４記載の超音波探触子。 5. The ultrasonic probe according to claim 4, wherein an angle between the first sound absorbing material and the Y axis is greater than 0 ° and smaller than 90 ° on the XY plane. 前記第１の吸音材には前記超音波振動子と反対側に第１の保持部材が隣接していることを有することを特徴とする請求項１記載の超音波探触子。 The ultrasonic probe according to claim 1, wherein a first holding member is adjacent to the first sound absorbing material on the side opposite to the ultrasonic transducer. 前記第２の吸音材は前記第１の吸音材側に第２の保持部材が隣接されていることを特徴としている請求項２記載の超音波探触子。 The ultrasonic probe according to claim 2, wherein a second holding member is adjacent to the second sound absorbing material on the first sound absorbing material side. 前記第１及び第２の保持部材は超音波を吸収する材質でできていることを特徴とする請求項６記載の超音波探触子。 7. The ultrasonic probe according to claim 6, wherein the first and second holding members are made of a material that absorbs ultrasonic waves. 前記第１の吸音材は、部材のY軸方向において全面に設置しても一部に設置しても良いことを特徴とする請求項１記載の超音波探触子。 The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the first sound absorbing material may be installed on the entire surface or a part of the member in the Y-axis direction. 請求項１記載の超音波探触子を用いてフェーズドアレイＵＴ法により被検査物の探傷を行うことを特徴とする超音波探傷方法。 An ultrasonic flaw detection method, comprising: performing flaw detection on an inspection object by a phased array UT method using the ultrasonic probe according to claim 1.
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