JP2510392Y2 - 超音波探傷装置 - Google Patents

超音波探傷装置

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JP2510392Y2
JP2510392Y2 JP8441290U JP8441290U JP2510392Y2 JP 2510392 Y2 JP2510392 Y2 JP 2510392Y2 JP 8441290 U JP8441290 U JP 8441290U JP 8441290 U JP8441290 U JP 8441290U JP 2510392 Y2 JP2510392 Y2 JP 2510392Y2
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俊三 矢野
宏治 榎並
登 有岡
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

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。
〔従来の技術〕
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。
〔考案が解決しようとする課題〕
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。
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。
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。
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。
〔課題を解決するための手段〕
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Vk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。
〔作用〕
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。
〔実施例〕
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,…Δtn(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,…Gn,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/fr(sec)毎に発生する(繰
り返し周波数をfrHz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〜Gn
を通過した探傷出力波形は、各ゲート毎にV1〜Vm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Vk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Vk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/fr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Vm
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
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。
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=Nvr(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Vm
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/fr)×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/fr)×(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/fr)×3+(1/fr)×(3−
1)となり、欠陥の長さに相当する。
〔考案の効果〕
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。
【図面の簡単な説明】
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。

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【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。
JP8441290U 1990-08-09 1990-08-09 超音波探傷装置 Expired - Lifetime JP2510392Y2 (ja)

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JPH0443259U JPH0443259U (ja) 1992-04-13
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