JP2510392Y2 - Ultrasonic flaw detector - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、鉄鋼及び非鉄製品の製品時並びに鋼構造物
等の非破壊検査に適用される電磁超音波トランスデュー
サを用いた超音波検査装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial application] The present invention relates to an ultrasonic inspection apparatus using an electromagnetic ultrasonic transducer, which is applied to non-destructive inspection of steel and non-ferrous products and steel structures. .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

電磁超音波トランスデューサを用いた超音波探傷検査
の場合欠陥からの反射波の他に工場モータや、クレーン
電気炉作動時のスイッチングノイズ等のランダムなイン
パルス的電気ノイズ波が混入するが、従来は欠陥波が予
め出現する時刻にゲートを設け欠陥信号の検波波のゲー
ト内でのピークをホールドし、ペンレコーダ等により、
欠陥の記録データを取る方法であるため、ランダムな外
乱ノイズがゲート内に混入した場合、この外乱ノイズが
ペンレコーダ等の記録データに記録される為、記録デー
タより欠陥信号と外乱ノイズとの識別ができなかった。In the case of ultrasonic flaw detection using an electromagnetic ultrasonic transducer, in addition to reflected waves from defects, random impulse electric noise waves such as switching noise when the factory motor or crane electric furnace is operating are mixed, but in the past they were defective. A gate is provided at the time when the wave appears in advance, and the peak of the detected wave of the defect signal is held in the gate.
Since the recording data of defects is taken, when random disturbance noise is mixed in the gate, this disturbance noise is recorded in the recording data of the pen recorder, etc., so that the defect signal and the disturbance noise are distinguished from the recording data. I couldn't.

〔考案が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the device]

前記方法では、ゲート内に外乱ノイズが入って来た場
合には、探傷結果であるペン記録計等のデータより、以
下の識別が不可能である。In the above method, when disturbance noise enters the gate, the following identification is not possible from the data of the pen recorder, which is the flaw detection result.

ａ）欠陥信号がある場合、 ノイズレベルが欠陥信号より大きい場合にはノイズピ
ークが出力されてしまい、欠陥ピークが得られない。a) When there is a defective signal: When the noise level is higher than the defective signal, a noise peak is output and the defective peak cannot be obtained.

ｂ）欠陥信号がない場合、 出力信号が欠陥信号によるものかノイズによるものか
区別がつかない。b) When there is no defective signal, it is impossible to distinguish whether the output signal is due to a defective signal or noise.

以上のようにノイズがゲート内に入って来ると欠陥の
存在さえも、ましてやそのピーク値さえも指定する事が
不可能となる。本考案は、検波回路，ピークホールド回
路を必要とすることなく、ノイズ中の欠陥信号を検出す
ることのできる超音波探傷器を得ることを目的とする。As described above, if noise enters the gate, it becomes impossible to specify even the existence of a defect, let alone the peak value thereof. An object of the present invention is to obtain an ultrasonic flaw detector that can detect a defect signal in noise without requiring a detection circuit and a peak hold circuit.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

前記の問題を解決する為の欠陥信号抽出手段は、欠陥
が発生する部位がほぼ一定している場合つまり、欠陥信
号が表われる時刻がほぼ一定しているという条件のもと
で、ｎ個のゲート、この１個のゲートにつきｍ個の比較
器、F,F（フリップフロップ）、およびカウンタ（設定
回数まで連続してカウントした時のみ出力信号を出す）
が備わっており、これらｎ×ｍ個のカウンタ出力の論理
和をとるオア回路、検出信号を欠陥検出時間（設定カウ
ントに達した後の時間）分引きのばすホールド回路、出
力信号に重み付けをする回路（カウンタｋでカウント条
件が成立した場合、比較器基準電圧V_kに対応する出力電
圧とする回路）、検出信号が出ている時間を欠陥の長さ
に対応させるためのワンショットマルチ回路（設定カウ
ント値までの時間分、検出信号を引きのばす）、そし
て、探傷器からのトリガー信号を基準にゲートタイミン
グ信号を作り、リセット阻止信号の有無によりリセット
信号を制御し、さらにｎ個のｍ番目の各々のカウンタよ
りの全カウントホールド信号を受け、各ｍ番目のカウン
タを除く全カウンタにカウントホールド信号を出すタイ
ムベース回路を備えることを特徴としている。The defect signal extraction means for solving the above-mentioned problem is provided in the case where the defect occurrence site is substantially constant, that is, the time at which the defect signal appears is substantially constant. Gate, m comparators per one gate, F, F (flip-flop), and counter (output signal only when continuously counting up to a set number of times)
The OR circuit that takes the logical sum of these n × m counter outputs, the hold circuit that extends the detection signal by the defect detection time (the time after the set count is reached), and the circuit that weights the output signal (A circuit for setting the output voltage corresponding to the comparator reference voltage V _k when the counter k satisfies the count condition), and a one-shot multi-circuit (setting for setting the detection signal output time to the defect length). The detection signal is extended for the time up to the count value), and the gate timing signal is created based on the trigger signal from the flaw detector, and the reset signal is controlled by the presence or absence of the reset blocking signal. Equipped with a time base circuit that receives all count hold signals from each counter and outputs count hold signals to all counters except the mth counter It is characterized in that.

〔作用〕[Action]

本考案は前記のように、予め設定した回数だけ、連続
してゲートを通過し、予め設定したレベルを越える信号
があった場合のみ欠陥信号を出力するもので、ノイズに
よる誤検出の確率を限りなくゼロに近づける事を可能に
する。欠陥があれば、必ずゲート内に連続して入って来
るが、ノイズの場合は連続複数回入ってくる可能性は極
めて低いことを利用するのである。つまり送信波を出さ
ずにノイズだけで最大何回連続して入ってくるかそのＮ
値を調べておき、（Ｎ＋α）回の設定をしておけば、こ
れを越えてカウントされる信号は欠陥に他ならないので
ある。この装置では被検体が移動している場合にも適用
可能であるが、移動速度を上げ、設定回数を一定とする
には送信波を出す周期を短くする、つまり繰返し周波数
を上げる必要がある。As described above, the present invention outputs a defective signal only when there is a signal that passes through the gate continuously a preset number of times and exceeds a preset level, and limits the probability of false detection due to noise. It makes it possible to get closer to zero. If there is a defect, it will always enter the gate continuously, but in the case of noise, it is extremely unlikely that it will enter the gate multiple times in succession. In other words, the maximum number of times that noise can be continuously received without noise,
If the value is checked and the setting is made (N + α) times, the signal counted beyond this is nothing but a defect. This device can be applied even when the subject is moving, but in order to increase the moving speed and keep the set number of times constant, it is necessary to shorten the cycle of transmitting waves, that is, increase the repetition frequency.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この考案を第１図に示す実施例により詳細に説
明する。第５図の（ａ）は電磁超音波探傷器の受信信号
である。Ａは送信波であり、Ｂは欠陥による反射波であ
る。（ｂ）は、ゲートタイミング信号を表しており、ゲ
ート幅はΔt₁，Δt₂，…Δt_n（全て等しくしてもよい）
である。（ｃ）の探傷器からのトリガー信号にt₁,t₂…t
_nと遅延させ、ゲートチャンネルG₁,G₂，…G_n，に順にゲ
ートを開き信号を順に取り込む。ただし、送信周波数を
_Tとすると、当然欠陥反射波も_Tを基本波とする合成
波になる。故にピークを逃さず捕えるには、ゲート幅は
1/_T以上のできるだけ狭くする必要がある（第２図参
照）。なお、第５図（ｃ）のトリガー信号に同期して、
同図（ａ）に示すＡのようなトーンバースト波が発振さ
れ、被検体内で超音波が1/f_r（sec）毎に発生する（繰
り返し周波数をf_rHzとする）。第３図は欠陥反射波Ｄに
ノイズＣが重畳した場合の探傷信号波形の一部を示して
いる。このような波形になるとノイズのため欠陥信号の
有無が判別不能となる。しかし、このようなタイミング
で連続してノイズがかぶって来る事は統計学上その確率
は連続する回数が増えるに従って、急減すると考えられ
る。第４図は比較部の欠陥反射に対しその基準電圧レベ
ルを示している。本図ではｍ個の基準レベルを設定して
いる。第１図に探傷装置の構成図を示す。ゲートG₁〜G_n
を通過した探傷出力波形は、各ゲート毎にV₁〜V_mの基準
電圧をもつｍ個の比較器CPに入る。例えば、第４図に示
すV_kのレベルを越える信号が入ったゲートＧにおいては
カウンタ（CO）１〜カウンタ（CO）ｋが１をカウントす
る（カウンタCOの前のフリップフロップFFは１繰り返し
周期でカウントを１回に限定するため）。このときカウ
ント１をしたｋ個のカウンタCOは、タイムベース回路Ｔ
にカウンタリセット阻止信号を出し、上記ゲートＧのカ
ウンタ１〜カウンタｋがトリガー信号でリセットされな
いようにして、次の繰返し周期に備える。次の繰返し周
期で、同レベルの信号が同ゲートに入れば、前記と同様
にカウンタ１〜カウンタｋは２をカウントする。もし何
も入って来なければカウンタ１〜カウンタｋはもはやカ
ウンタリセット阻止信号を出さず、カウンタは全て０カ
ウントに戻る事になる。このようにして作用の項で述べ
た設定数（Ｎ＋α）回（αは安全数）を越した場合に、
カウンタは出力信号を出すがこれらの出力はオア回路OR
に入る。そこで、ホールド回路HDは直ちにONする。カウ
ンタCOは設定回数までカウントすると、カウント０に戻
るが、その後、更にV_kを越える信号が比較器CPに入り続
けた場合には、このホールド回路HDが検出信号をホール
ドする。カウンタCOがカウントアップしなくなり、カウ
ンタリセット阻止信号を出さなくなると、リセット信号
が発生し、カウンタCOはリセットされ、ホールド回路HD
はホールドを終える。次にホールド回路HDの出力は、カ
ウンタｋに対応する検出電圧を出力する重み付け回路Ｗ
に入る。更に、この重み付け回路Ｗの出力信号がワンシ
ョットマルチ回路Ｍへ送られる。このワンショットマル
チ回路Ｍは、（Ｎ＋α−１）×1/f_rだけ検出信号を引き
のばし、実欠陥長及び径に対応する検出出力とする。更
に、ｎ個の各ゲートＧのｍ番目の比較器の基準電圧V_mを
レベルの高いノイズでなければ越えない程度の基準レベ
ルに設定して、ｎ個のゲートの中のｍ番目のカウンタCO
が１つでもカウントすると全カウンタホールド信号をタ
イムベース回路に出力して、全カウンタCOに対し、（ｎ
個のｍ番目のカウンタは除く）前回のカウント値をホー
ルドさせ、カウントアップさせないようにする。この回
路を設ける事により設定のＮ値は更に小さくできる事に
なる。これは被検体が移動するような探傷の場合に有効
である。被検体の移動速度をｖ（mm/sec），繰返し周波
を_r〔Hz〕とする。１繰返し時間1/_r（sec）に移動
する被検体の長さlmmは、ｌ＝v/_r（mm）となる。The present invention will be described in detail below with reference to the embodiment shown in FIG. FIG. 5A shows a received signal of the electromagnetic ultrasonic flaw detector. A is a transmitted wave, and B is a reflected wave due to a defect. (B) represents the gate timing signal, and the gate width is Δt ₁ , Δt ₂ , ... Δt _n (all may be equal).
Is. The trigger signal from the flaw detector in (c) is t ₁ , t ₂ ... t
_After delaying with _n , the gates are sequentially opened to the gate channels G ₁ , G ₂ , ... However, the transmission frequency
_{If T} is set, naturally the defect reflection wave is also a composite wave having _T as the fundamental wave. Therefore, to catch the peak without missing it, the gate width is
It should be as narrow as 1 / _T or more (see Fig. 2). In addition, in synchronization with the trigger signal of FIG.
FIG tone burst wave like A shown in (a) is oscillated, (the repetition frequency and f _r Hz) ultrasound in the object is generated every 1 / f _r (sec). FIG. 3 shows a part of the flaw detection signal waveform when the noise C is superimposed on the defect reflected wave D. With such a waveform, it becomes impossible to determine the presence or absence of a defective signal due to noise. However, it is considered that the probability that noise is continuously covered at such a timing will statistically decrease sharply as the number of continuous times increases. FIG. 4 shows the reference voltage level for the defect reflection in the comparison section. In this figure, m reference levels are set. FIG. 1 shows a block diagram of the flaw detector. Gates G _{1 to} G _n
The flaw detection output waveform that has passed through enters the m comparators CP having reference voltages of V _{1 to} V _m for each gate. For example, in the gate G having a signal exceeding the level of V _k shown in FIG. 4, the counter (CO) 1 to the counter (CO) k count 1 (the flip-flop FF in front of the counter CO has 1 repetition cycle). In order to limit the count to one). At this time, the k counters CO that have counted 1 are the time base circuits T
A counter reset blocking signal is issued to the counter G to prevent the counters 1 to k of the gate G from being reset by the trigger signal to prepare for the next repetition cycle. If signals of the same level enter the same gate in the next repeating cycle, the counters 1 to k count 2 as in the above case. If nothing comes in, the counters 1 to k no longer output the counter reset blocking signal, and the counters all return to 0 counts. In this way, when the set number (N + α) times (α is a safe number) described in the section of action is exceeded,
The counter outputs output signals, but these outputs are OR circuits OR
to go into. Therefore, the hold circuit HD turns on immediately. When the counter CO counts up to the set number of times, it returns to count 0, but thereafter, when a signal exceeding V _k continues to enter the comparator CP, this hold circuit HD holds the detection signal. When the counter CO stops counting up and the counter reset blocking signal is no longer output, a reset signal is generated, the counter CO is reset, and the hold circuit HD
Finishes the hold. Next, the output of the hold circuit HD is the weighting circuit W that outputs the detection voltage corresponding to the counter k.
to go into. Further, the output signal of the weighting circuit W is sent to the one-shot multi circuit M. The one-shot multivibrator circuit M is a detection output corresponding to the (N + α-1) × 1 / f r just extend pulling the detection signal, the real defect length and diameter. Furthermore, the reference voltage V _m of the m-th comparator of each of the n gates G is set to a reference level that does not exceed unless noise of high level is set, and the m-th counter CO of the n gates CO
If even one counts, all counter hold signals are output to the time base circuit, and all counters CO
(Excluding the m-th counter) The previous count value is held and not counted up. By providing this circuit, the set N value can be further reduced. This is effective in the case of flaw detection in which the subject moves. The moving speed of the subject is v (mm / sec), and the repetition frequency is _r [Hz]. The length lmm of the subject moving in 1 repetition time 1 / _r (sec) is l = v / _r (mm).

今、ノイズのみによる最大連続カウント値をＮとすれ
ば、少なくとも欠陥の長さＬ（mm）は、Ｌ＝N_v／_r（m
m）必要となる。検出欠陥長さの感度を上げるには、つ
まりＬを小さくするには、可能な限り、N,vを各々小さ
く、_rを大きくする必要がある。以上より、ｎ個のｍ
番目のカウント検知信号を利用する事によりＮ値を小さ
くでき、検出欠陥長さの感度を上げる事ができる。もち
ろんｍ番目のカウンタ出力もオア回路に接続されている
ので、ｍ番目のカウンタCOは、そのカウント設定値を大
きくとる事により、異常に大きく、長い欠陥の検出信号
として利用できる。最後に第６図にＮ＋α＝３とした場
合等のタイムチャートを示す。今、第６図に示すように
欠陥反射波として６個の信号が連続して得られ、その３
番目の信号中にゲートＧのｍ番目の比較器の基準電圧V_m
を越えるノイズが含まれているものとする。最初の２個
の欠陥反射波によりカウンタ（CO）１〜カウンタ（CO）
ｋは２までカウントアップするが、続く３個目の欠陥反
射波に含まれているノイズにより上記ｍ番目の比較器か
ら信号が出力されてｍ番目のカウンタ（CO）ｍがカウン
トアップすると、このカウンタ（CO）ｍから全カウンタ
ホールド信号がタイムベース回路Ｔへ送られる。これに
よりタイムベース回路Ｔは、全カウンタCOに対し（ｎ個
のｍ番目のカウンタは除く）、前回のカウント値「２」
をホールドさせる。次の欠陥反射波の信号中にはノイズ
が含まれていないので、カウンタ（CO）１〜カウンタ
（CO）ｋが「３」をカウントして信号を出力する。この
カウンタ出力信号は、オア回路ORを介してホールド回路
HDに出力する。ホールド回路HDは、この例ではカウンタ
出力信号を３カウント分、即ち、（1/f_r）×３の時間保
持する。そして、このホールド回路HDの出力信号は、重
み付回路Ｗでカウンタ（CO）ｋに対応する重み付けがな
され、ワンショットマルチ回路Ｍへ送られる。このワン
ショットマルチ回路Ｍは、第６図に示すように入力信号
の時間幅をカウンタCOの設定数に応じて（1/f_r）×（３
−１）だけ引きのばすと共に、上記重み付けに応じたレ
ベルの信号を欠陥検出信号として出力する。この欠陥検
出信号の時間幅は、（1/f_r）×３＋（1/f_r）×（３−
１）となり、欠陥の長さに相当する。Now, assuming that the maximum continuous count value based on noise alone is N, at least the defect length L (mm) is L = N _v / _r (m
m) Required. In order to increase the sensitivity of the detected defect length, that is, to reduce L, it is necessary to reduce N and v respectively and increase _r as much as possible. From the above, n m
By using the second count detection signal, the N value can be reduced and the sensitivity of the detected defect length can be increased. Of course, since the output of the mth counter is also connected to the OR circuit, the mth counter CO can be used as a detection signal for an abnormally large and long defect by increasing the count set value. Finally, FIG. 6 shows a time chart when N + α = 3. Now, as shown in FIG. 6, six signals are continuously obtained as defect reflected waves.
The reference voltage V _{m of the mth} comparator of the gate G in the th signal
It is assumed that there is noise exceeding. Counter (CO) 1 to counter (CO) depending on the first two reflected waves
k counts up to 2, but when the mth comparator (CO) m counts up due to the signal output from the mth comparator due to the noise contained in the subsequent third reflected defect wave, All counter hold signals are sent from the counter (CO) m to the time base circuit T. As a result, the time base circuit T causes the previous count value "2" for all counters CO (excluding the n m-th counters).
Hold. Since noise is not included in the signal of the next defect reflected wave, the counter (CO) 1 to the counter (CO) k count “3” and output the signal. This counter output signal is sent to the hold circuit via the OR circuit OR.
Output to HD. In this example, the hold circuit HD holds the counter output signal for 3 counts, that is, (1 / _fr ) × 3. Then, the output signal of the hold circuit HD is weighted by the weighting circuit W corresponding to the counter (CO) k, and is sent to the one-shot multi-circuit M. As shown in FIG. 6, this one-shot multi-circuit M determines the time width of the input signal according to the set number of the counter CO (1 / _fr ) × (3
-1) is subtracted and a signal of a level corresponding to the above weighting is output as a defect detection signal. The time width of this defect detection signal is (1 / _fr ) × 3 + (1 / _fr ) × (3-
1), which corresponds to the length of the defect.

〔考案の効果〕[Effect of device]

本考案は前述のごとく、電磁超音波探傷を行う場合、
外来ノイズ等の除去が可能であり、かつ被検体が移動す
る場合、特に有効的に欠陥の長さ、大きさを電圧出力等
で検出可能となる。更に包絡線整流回路、フィルタ回
路、ピークホールド回路等の省略が可能となる。As described above, the present invention, when performing electromagnetic ultrasonic flaw detection,
External noise and the like can be removed, and when the subject moves, the length and size of the defect can be detected particularly effectively by voltage output or the like. Further, the envelope rectification circuit, the filter circuit, the peak hold circuit, etc. can be omitted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図は本考案の１実施例に係る探傷装置のブロック図
であり、第２図は送信周波数に対するゲート幅の制限に
係るタイミング図であり、第３図は探傷信号の欠陥反射
波にノイズが重畳した波形図であり、第４図は比較器の
基準電圧設定図であり、第５図は探傷信号のタイミング
図であり、第６図は本考案の１実施例に係るタイミング
図である。FIG. 1 is a block diagram of a flaw detector according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a timing diagram relating to a limitation of a gate width with respect to a transmission frequency, and FIG. 3 is a diagram showing a defect reflected wave of a flaw detection signal. 4 is a reference voltage setting diagram of the comparator, FIG. 5 is a timing diagram of a flaw detection signal, and FIG. 6 is a timing diagram according to one embodiment of the present invention. .

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of utility model registration request] 【請求項１】超音波パルスの反射波として、検出したAC
信号を対象とする被検体の検査領域に対応した範囲に区
分した複数個のゲート回路に供給し、各ゲート回路毎に
複数個の異なる基準電圧を有する比較器を設け、これら
比較器の中で１つだけを大欠陥による信号またはハイレ
ベルなノイズでしか達しない基準電圧を持たせ、繰返し
周波数毎にゲート回路を通過し、前記のｍ個の比較器の
基準電圧を上まわる信号の回数を計数するカウンタを設
け、予め設定した回数に対し、連続してカウントした回
数が大きくなる条件をもって欠陥信号を出力し、ｍ番目
の比較器の基準電圧を上まわる信号が入った周期におい
ては、他のカウンタの計数値をホールドさせ、その周期
においては、カウントアップを停止し、カウンタより出
力された欠陥信号をオア回路を介してホールド回路に入
力して欠陥信号を出力させ、この欠陥信号を重み付回路
に入力させ、設定条件が満足した比較器の基準電圧に相
応する電圧レベルにし、欠陥の大きさを出力電圧の大き
さに変換することを特徴とする超音波探傷装置。1. A detected AC as a reflected wave of an ultrasonic pulse.
The signal is supplied to a plurality of gate circuits divided into a range corresponding to the inspection area of the object to be inspected, and a comparator having a plurality of different reference voltages is provided for each gate circuit. Only one of them has a reference voltage that can be reached only by a signal due to a large defect or a high level noise, passes through the gate circuit at each repetition frequency, and the number of signals that exceeds the reference voltage of the m comparators can be determined. A counter for counting is provided, a defect signal is output under the condition that the number of times of continuous counting is larger than a preset number of times, and in a cycle in which a signal exceeding the reference voltage of the m-th comparator is input, Holds the count value of the counter, stops counting up in that cycle, and inputs the defect signal output from the counter to the hold circuit via the OR circuit to output the defect signal. This defect signal is input to the weighting circuit, and the voltage level is made to correspond to the reference voltage of the comparator satisfying the setting conditions, and the defect size is converted into the output voltage size. Sonic flaw detector.