JP3279473B2 - 斜角探傷方法および装置 - Google Patents
斜角探傷方法および装置Info
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- JP3279473B2 JP3279473B2 JP05176696A JP5176696A JP3279473B2 JP 3279473 B2 JP3279473 B2 JP 3279473B2 JP 05176696 A JP05176696 A JP 05176696A JP 5176696 A JP5176696 A JP 5176696A JP 3279473 B2 JP3279473 B2 JP 3279473B2
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- G01—MEASURING; TESTING
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- 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
- G01N29/07—Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
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- Pathology (AREA)
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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、検査対象に超音波
を特定の入射角で送受信し、検査対象内の欠陥を検出す
るための斜角探傷方法および斜角探傷装置、ならびにこ
の斜角探傷装置を使用した超音波検査装置に関する。
を特定の入射角で送受信し、検査対象内の欠陥を検出す
るための斜角探傷方法および斜角探傷装置、ならびにこ
の斜角探傷装置を使用した超音波検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】表面波を用いた反射***置検出装置にお
いて、検出信号のＳＮ比を向上させる技術としては、例
えば特開昭６３−２１４６６４号公報および特開昭６３
−２６２５６２号公報記載の技術が知られている。一
方、溶接部の欠陥を検出するために用いられる方法とし
て縦波斜角探傷法も知られている。しかし、この方法で
は、検出信号のＳＮ比が低いため、精度が低くなり、使
用範囲に限界があった。そこで、このような斜角探傷法
におけるＳＮ比の向上が望まれ、例えば、特開昭６０−
１４１６５号に記載のように探触子と欠陥の距離を一定
にして、複数回超音波を送受信し、受信信号を時間加算
処理してＳＮ比を向上させるようにした方法も知られて
いる。
いて、検出信号のＳＮ比を向上させる技術としては、例
えば特開昭６３−２１４６６４号公報および特開昭６３
−２６２５６２号公報記載の技術が知られている。一
方、溶接部の欠陥を検出するために用いられる方法とし
て縦波斜角探傷法も知られている。しかし、この方法で
は、検出信号のＳＮ比が低いため、精度が低くなり、使
用範囲に限界があった。そこで、このような斜角探傷法
におけるＳＮ比の向上が望まれ、例えば、特開昭６０−
１４１６５号に記載のように探触子と欠陥の距離を一定
にして、複数回超音波を送受信し、受信信号を時間加算
処理してＳＮ比を向上させるようにした方法も知られて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記斜角探
傷における従来技術では、電気ノイズなどのように時間
軸上でランダムに発生するノイズを加算平均することに
よりこれを相対的に低下させるようにしているが、非対
象物からの反射波のように時間軸上の特定の位置に生ず
るノイズを低減する点については配慮されておらず、結
果的に充分にＳＮ比を向上させるには至っていない。
傷における従来技術では、電気ノイズなどのように時間
軸上でランダムに発生するノイズを加算平均することに
よりこれを相対的に低下させるようにしているが、非対
象物からの反射波のように時間軸上の特定の位置に生ず
るノイズを低減する点については配慮されておらず、結
果的に充分にＳＮ比を向上させるには至っていない。
【０００４】本発明は、このような背景に鑑みてなされ
たもので、その目的は、ランダムノイズおよび特定位置
のノイズを相対的に低減し、斜角探傷における検出信号
のＳＮ比を向上させ、溶接部の微小欠陥を高感度で検出
可能な斜角探傷方法および斜角探傷装置を提供すること
にある。
たもので、その目的は、ランダムノイズおよび特定位置
のノイズを相対的に低減し、斜角探傷における検出信号
のＳＮ比を向上させ、溶接部の微小欠陥を高感度で検出
可能な斜角探傷方法および斜角探傷装置を提供すること
にある。
【０００５】また、他の目的は、上記斜角探傷装置を使
用して原子力プラントの溶接部の欠陥を検査することの
できる超音波検査装置を提供することにある。
用して原子力プラントの溶接部の欠陥を検査することの
できる超音波検査装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の手段は、被検査体上で超音波探触子を走査
し、被検査体内に被検査体の表面に対して斜めの入射角
で超音波を送信するとともに対象物からの反射信号を受
信して得られた対象物の反射波データと超音波探触子の
位置信号から対象物の有無と位置を検出する斜角探傷方
法において、前記対象物の反射波データと超音波探触子
の位置信号から対象物の仮想位置を求める工程と、前記
超音波探触子の位置と対象物の仮想位置との相対位置に
応じて遅延時間を設定する工程と、当該設定された遅延
時間ずれた受信信号の波形を加算する工程とを含み、前
記受信信号の波形の加算により反射波強度を高めて前記
検出を行うことを特徴としている。
に、第１の手段は、被検査体上で超音波探触子を走査
し、被検査体内に被検査体の表面に対して斜めの入射角
で超音波を送信するとともに対象物からの反射信号を受
信して得られた対象物の反射波データと超音波探触子の
位置信号から対象物の有無と位置を検出する斜角探傷方
法において、前記対象物の反射波データと超音波探触子
の位置信号から対象物の仮想位置を求める工程と、前記
超音波探触子の位置と対象物の仮想位置との相対位置に
応じて遅延時間を設定する工程と、当該設定された遅延
時間ずれた受信信号の波形を加算する工程とを含み、前
記受信信号の波形の加算により反射波強度を高めて前記
検出を行うことを特徴としている。
【０００７】この場合、前記受信信号の波形を加算する
工程が、計測する各位置のｙ方向の受信信号を加算処理
した信号のピーク値からｘ方向の仮想欠陥位置を求め、
この仮想欠陥位置を基準とし、ｘ方向の相対位置に応じ
て時間シフト量を設定して受信信号同志の波形を加算す
る処理を含むように構成するとよい。なお、前記時間シ
フト量（Δｔ）は、前記仮想欠陥位置からの伝播距離を
Ｌ0 、前記仮想欠陥位置から任意の距離だけシフトした
位置からの伝播距離をＬi 、音速をＣとしたときに、 Δｔ＝２（Ｌi −Ｌ0 ）／Ｃ で設定される量と定義することができる。
工程が、計測する各位置のｙ方向の受信信号を加算処理
した信号のピーク値からｘ方向の仮想欠陥位置を求め、
この仮想欠陥位置を基準とし、ｘ方向の相対位置に応じ
て時間シフト量を設定して受信信号同志の波形を加算す
る処理を含むように構成するとよい。なお、前記時間シ
フト量（Δｔ）は、前記仮想欠陥位置からの伝播距離を
Ｌ0 、前記仮想欠陥位置から任意の距離だけシフトした
位置からの伝播距離をＬi 、音速をＣとしたときに、 Δｔ＝２（Ｌi −Ｌ0 ）／Ｃ で設定される量と定義することができる。
【０００８】また、前記波形を加算する工程において、
波形を加算する領域を予め測定しておいた超音波探触子
のビームの拡がりから設定することもできる。
波形を加算する領域を予め測定しておいた超音波探触子
のビームの拡がりから設定することもできる。
【０００９】また、前記超音波探触子に送信する送信波
をバースト波とし、ギャップを介して配された被検体の
欠陥の検出に適用することも可能である。
をバースト波とし、ギャップを介して配された被検体の
欠陥の検出に適用することも可能である。
【００１０】第２の手段は、被検査体上で超音波探触子
を走査し、被検査体内に被検査体の表面に対して斜めの
入射角で超音波を送信するとともに対象物からの反射信
号を受信して得られた対象物の反射波データと超音波探
触子の位置信号から対象物の有無と位置を検出する斜角
探傷装置において、前記対象物の反射波データと超音波
探触子の位置信号から対象物の仮想位置を求め、前記超
音波探触子の位置と対象物の仮想位置との相対位置に応
じて遅延時間を設定する演算手段と、受信信号の波形加
算処理を行う波形加算手段とを備えていることを特徴と
している。なお、前記波形加算処理は、計測する各位置
のｙ方向の受信信号を加算処理した信号のピーク値から
ｘ方向の仮想欠陥位置を求め、この仮想欠陥位置を基準
とし、ｘ方向の相対位置に応じて時間シフト量を設定し
て受信信号の波形を加算する処理を含み、前記時間シフ
ト量（Δｔ）は、例えば、前記仮想欠陥位置からの伝播
距離をＬ 0 、前記仮想欠陥位置から任意の距離だけシフ
トした位置からの伝播距離をＬ i 、音速をＣとしたとき
に、 Δｔ＝２（Ｌ i −Ｌ 0 ）／Ｃ で設定される量である 。
を走査し、被検査体内に被検査体の表面に対して斜めの
入射角で超音波を送信するとともに対象物からの反射信
号を受信して得られた対象物の反射波データと超音波探
触子の位置信号から対象物の有無と位置を検出する斜角
探傷装置において、前記対象物の反射波データと超音波
探触子の位置信号から対象物の仮想位置を求め、前記超
音波探触子の位置と対象物の仮想位置との相対位置に応
じて遅延時間を設定する演算手段と、受信信号の波形加
算処理を行う波形加算手段とを備えていることを特徴と
している。なお、前記波形加算処理は、計測する各位置
のｙ方向の受信信号を加算処理した信号のピーク値から
ｘ方向の仮想欠陥位置を求め、この仮想欠陥位置を基準
とし、ｘ方向の相対位置に応じて時間シフト量を設定し
て受信信号の波形を加算する処理を含み、前記時間シフ
ト量（Δｔ）は、例えば、前記仮想欠陥位置からの伝播
距離をＬ 0 、前記仮想欠陥位置から任意の距離だけシフ
トした位置からの伝播距離をＬ i 、音速をＣとしたとき
に、 Δｔ＝２（Ｌ i −Ｌ 0 ）／Ｃ で設定される量である 。
【００１１】この場合、予め測定しておいた超音波探触
子のビームの拡がりから設定した波形加算領域を記憶す
る手段をさらに設け、前記波形加算手段が前記波形加算
領域において加算処理を実行するように構成することも
できる。
子のビームの拡がりから設定した波形加算領域を記憶す
る手段をさらに設け、前記波形加算手段が前記波形加算
領域において加算処理を実行するように構成することも
できる。
【００１２】また、前記超音波探触子にバースト波を送
信する送信手段と、被検査体内のギャップ長に応じてバ
ースト波の周波数を制御する送信制御手段とをさらに設
け、ギャップを介して配された被検査体内の欠陥を検出
するように構成することもできる。
信する送信手段と、被検査体内のギャップ長に応じてバ
ースト波の周波数を制御する送信制御手段とをさらに設
け、ギャップを介して配された被検査体内の欠陥を検出
するように構成することもできる。
【００１３】さらに、前記超音波探触子を複数の超音波
探触子を直線上に並べてなる超音波アレイ探触子から構
成し、当該超音波アレイ探触子の各探触子の遅延時間を
設定する遅延制御手段と、各探触子の動作を切り替える
切替手段とを設け、物理的に探触子を移動させることな
く、電気的に位置を変更して走査するように構成するこ
ともできる。
探触子を直線上に並べてなる超音波アレイ探触子から構
成し、当該超音波アレイ探触子の各探触子の遅延時間を
設定する遅延制御手段と、各探触子の動作を切り替える
切替手段とを設け、物理的に探触子を移動させることな
く、電気的に位置を変更して走査するように構成するこ
ともできる。
【００１４】なお、前記被検査体として、例えば原子力
プラントのシュラウドやＣＲＤスタブチューブにも適用
することが可能であり、これによりシュラウドやＣＲＤ
スタブチューブの溶接部の欠陥検出手段として前記斜角
探傷装置を超音波検査装置に組み込んで検査を行うよう
に構成することもできる。
プラントのシュラウドやＣＲＤスタブチューブにも適用
することが可能であり、これによりシュラウドやＣＲＤ
スタブチューブの溶接部の欠陥検出手段として前記斜角
探傷装置を超音波検査装置に組み込んで検査を行うよう
に構成することもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の測
定原理および実施形態について説明する。
定原理および実施形態について説明する。
【００１６】［測定原理］まず、本発明に係る斜角探傷
方法の原理について図２〜図７を参照して説明する。本
発明では、欠陥と探触子の相対位置に応じて各受信信号
に時間シフト量を設定する必要があるため、欠陥の仮想
位置を求めることが必要である。以下に、この欠陥の仮
想位置の設定法について記述する。
方法の原理について図２〜図７を参照して説明する。本
発明では、欠陥と探触子の相対位置に応じて各受信信号
に時間シフト量を設定する必要があるため、欠陥の仮想
位置を求めることが必要である。以下に、この欠陥の仮
想位置の設定法について記述する。
【００１７】図２は本発明の検査法を説明するための図
であり、ここでは、被検査体２０の溶接部２２内の欠陥
２１を検出する場合の検査法を示している。この例で
は、被検査体２０の上面に配置した探触子１４から被検
査体２０内へ被検査体２０の上面に垂直なｚ軸（前記上
面に平行にｘ軸およびｙ軸が設定されているとする。）
に対してあらかじめ設定された入射角θ（例えば４５
°）の方向に超音波ビーム１５を送信し、欠陥２１から
の反射波を受信するようになっている。ここで、探触子
１４を被検査体２０上でｘ，ｙ方向にΔｘi ，Δｙj ピ
ッチ単位で二次元走査し、各位置（ｘi,ｙj ）における
受信信号Ｅ（ｉ，ｊ）を受信し、波形メモリで記憶す
る。
であり、ここでは、被検査体２０の溶接部２２内の欠陥
２１を検出する場合の検査法を示している。この例で
は、被検査体２０の上面に配置した探触子１４から被検
査体２０内へ被検査体２０の上面に垂直なｚ軸（前記上
面に平行にｘ軸およびｙ軸が設定されているとする。）
に対してあらかじめ設定された入射角θ（例えば４５
°）の方向に超音波ビーム１５を送信し、欠陥２１から
の反射波を受信するようになっている。ここで、探触子
１４を被検査体２０上でｘ，ｙ方向にΔｘi ，Δｙj ピ
ッチ単位で二次元走査し、各位置（ｘi,ｙj ）における
受信信号Ｅ（ｉ，ｊ）を受信し、波形メモリで記憶す
る。
【００１８】次に、この受信信号Ｅ（ｉ，ｊ）を用いて
仮想欠陥位置ｘ0 を求める。ここでは、欠陥は発生頻度
の高い溶接部に平行なｙ方向の欠陥を対象としている。
したがって、欠陥反射波が受信される位置近傍ｘi にお
いて、ｙ方向の各受信信号を加算することで欠陥反射波
の強度を高めることができる。この処理により、欠陥の
仮想位置を決定することが可能となる。図３に示すよう
に位置（ｘi,ｙj ）の受信信号Ｅ（ｉ，ｊ）と位置（ｘ
i,ｙj+1 ）の受信信号Ｅ（ｉ，ｊ＋１）を加算すれば、
欠陥エコー４２の強度を高くすることができる。このよ
うにして求めた欠陥エコー４２の波高値ｐとｘ方向の位
置の関係を求めたものが図４である。この位置ｘと波高
値ｐとの関係４３で最大波高値ｐ0 となる位置を仮想欠
陥位置ｘ0 とする。このようにして、波形加算処理の基
準となる仮想欠陥位置を求める。
仮想欠陥位置ｘ0 を求める。ここでは、欠陥は発生頻度
の高い溶接部に平行なｙ方向の欠陥を対象としている。
したがって、欠陥反射波が受信される位置近傍ｘi にお
いて、ｙ方向の各受信信号を加算することで欠陥反射波
の強度を高めることができる。この処理により、欠陥の
仮想位置を決定することが可能となる。図３に示すよう
に位置（ｘi,ｙj ）の受信信号Ｅ（ｉ，ｊ）と位置（ｘ
i,ｙj+1 ）の受信信号Ｅ（ｉ，ｊ＋１）を加算すれば、
欠陥エコー４２の強度を高くすることができる。このよ
うにして求めた欠陥エコー４２の波高値ｐとｘ方向の位
置の関係を求めたものが図４である。この位置ｘと波高
値ｐとの関係４３で最大波高値ｐ0 となる位置を仮想欠
陥位置ｘ0 とする。このようにして、波形加算処理の基
準となる仮想欠陥位置を求める。
【００１９】以下、特定位置ノイズを低減し、欠陥エコ
ーを高めるための波形加算処理を用いた本発明の原理に
ついて説明する。
ーを高めるための波形加算処理を用いた本発明の原理に
ついて説明する。
【００２０】図５および図６は波形加算処理の原理を示
す説明図である。探触子１４の仮想欠陥位置ｘ0 で超音
波１５を送受信し、欠陥２１からの受信信号Ｅ0 （ｔ）
を受信する。次に、探触子１４をΔｘi だけシフトし、
位置ｘi から超音波１５を送受信し、受信信号Ｅ
i （ｔ）を受信する。位置ｘi の受信信号Ｅi （ｔ）で
は位置ｘ0 より欠陥２１までの距離が長くなるため、欠
陥エコー４２の伝播時間は特定位置ノイズ４１よりΔｔ
i だけシフトする。このシフト時間Δｔi は、
す説明図である。探触子１４の仮想欠陥位置ｘ0 で超音
波１５を送受信し、欠陥２１からの受信信号Ｅ0 （ｔ）
を受信する。次に、探触子１４をΔｘi だけシフトし、
位置ｘi から超音波１５を送受信し、受信信号Ｅ
i （ｔ）を受信する。位置ｘi の受信信号Ｅi （ｔ）で
は位置ｘ0 より欠陥２１までの距離が長くなるため、欠
陥エコー４２の伝播時間は特定位置ノイズ４１よりΔｔ
i だけシフトする。このシフト時間Δｔi は、
【００２１】
【数１】
【００２２】で表される。
【００２３】ここで、Ｌ0 は仮想欠陥位置ｘ0 での伝播
距離、Ｌi は位置ｘi の伝播距離、Ｃは音速である。
距離、Ｌi は位置ｘi の伝播距離、Ｃは音速である。
【００２４】一方、欠陥に起因するものでないノイズ、
すなわち、特定位置ノイズ４１は探触子１４の走査に依
存しないため、図６に示すように探触子１４をシフトし
ても反射波は同一伝播時間に現われる。ここで、受信信
号Ｅi （ｔ）を−Δｔi だけシフトした信号Ｅi （ｔ−
Δｔi ）を考える。この信号Ｅi （ｔ−Δｔi ）では、
欠陥エコー４２は信号Ｅ0 （ｔ）と同一伝播時間に現わ
れる。また、特定位置ノイズ４１は、原信号の時間をシ
フトするため、その伝播時間は距離Δｘi によって変わ
る。したがって、信号Ｅ0 （ｔ）と原信号の時間をシフ
トした信号Ｅi（ｔ−Δｔi ）を加算することにより、
欠陥エコー４２では反射波の位相が同位相になるため強
度は高くなる。一方、特定位置ノイズ４１では同位相を
ならないため強度は低くなる。このように探触子１４の
位置を変えてＥi （ｔ−Δｔi ）をｎ回加算した信号Ｓ
（ｔ）は、
すなわち、特定位置ノイズ４１は探触子１４の走査に依
存しないため、図６に示すように探触子１４をシフトし
ても反射波は同一伝播時間に現われる。ここで、受信信
号Ｅi （ｔ）を−Δｔi だけシフトした信号Ｅi （ｔ−
Δｔi ）を考える。この信号Ｅi （ｔ−Δｔi ）では、
欠陥エコー４２は信号Ｅ0 （ｔ）と同一伝播時間に現わ
れる。また、特定位置ノイズ４１は、原信号の時間をシ
フトするため、その伝播時間は距離Δｘi によって変わ
る。したがって、信号Ｅ0 （ｔ）と原信号の時間をシフ
トした信号Ｅi（ｔ−Δｔi ）を加算することにより、
欠陥エコー４２では反射波の位相が同位相になるため強
度は高くなる。一方、特定位置ノイズ４１では同位相を
ならないため強度は低くなる。このように探触子１４の
位置を変えてＥi （ｔ−Δｔi ）をｎ回加算した信号Ｓ
（ｔ）は、
【００２５】
【数２】
【００２６】で表される。この信号Ｓ（ｔ）において
は、特定位置ノイズが低減されて欠陥エコーの強度は高
くなり検出信号のＳＮ比は向上する。
は、特定位置ノイズが低減されて欠陥エコーの強度は高
くなり検出信号のＳＮ比は向上する。
【００２７】以上のような波形加算処理を実行すること
により検出信号のＳＮ比を向上させることができる。
により検出信号のＳＮ比を向上させることができる。
【００２８】［第１の実施形態］次に本発明の第１の実
施形態に係る斜角探傷装置について図１および図８を参
照して説明する。図１は第１の実施形態に係る斜角探傷
装置の構成を示すブロック図、図８は送受信信号を示す
図である。
施形態に係る斜角探傷装置について図１および図８を参
照して説明する。図１は第１の実施形態に係る斜角探傷
装置の構成を示すブロック図、図８は送受信信号を示す
図である。
【００２９】図１において、斜角探傷装置は、送信器
１、受信器２、ゲート回路３、Ａ／Ｄ変換器４、波形メ
モリ５、波形データ演算部６、走査制御部７、走査機構
８、位置検出器９、メモリ１０、データ記憶部１１、波
形データ表示部１２、画像表示部１３および探触子１４
から基本的に構成されている。このような各構成要素を
備えた斜角探傷装置では、まず、送信器１から送信パル
スＰ（ｔ）を探触子１４に送信する。これにより探触子
１４から被検査体２０内に所定の入射角で超音波ビーム
１５が送信され、溶接部２２内に欠陥２１があると、そ
の欠陥２１からの反射波を探触子１４で受信する。一
方、探触子１４で受信した信号Ｅ”（ｔ）には図８に示
すように電気ノイズ４０が重畳され、受信器２で増幅さ
れる。この信号Ｅ”はゲート回路３で時間ゲート３１を
かけられ，特定エコー（位置ノイズ４１および欠陥エコ
ー４２）のみを抽出され信号Ｅ’（ｔ）となる。この信
号Ｅ’（ｔ）はＡ／Ｄ変換器４を介して波形メモリ５で
デジタル信号として記憶される。この記憶された波形デ
ータは波形データ演算部６に送られ、前述の時間加算平
均処理が行われて電気ノイズ４０が低減され、メモリ１
０に各位置の受信信号Ｅ（ｔ）として記憶される。波形
データ演算部６にはメモリ１０、データ記憶部１１が接
続されており、波形データ同志の加算処理等の演算が実
行される。この演算結果は、波形データ表示部１２に波
形の形で、また、画像表示部１３に超音波で映像化した
被検査体の断面情報等の形で表示される。さらに、探触
子１４は、ｘ，ｙ方向に走査できる走査機構８に接続さ
れており、走査制御部７の指令によりｘ，ｙ方向に二次
元走査する。この走査における位置信号は位置検出器９
で検出され、波形データ演算部６に送られる。各位置の
受信信号は、探触子１４の走査位置（ｘi , ｙj ）に対
応した波形データとしてメモリ１０に記憶される。
１、受信器２、ゲート回路３、Ａ／Ｄ変換器４、波形メ
モリ５、波形データ演算部６、走査制御部７、走査機構
８、位置検出器９、メモリ１０、データ記憶部１１、波
形データ表示部１２、画像表示部１３および探触子１４
から基本的に構成されている。このような各構成要素を
備えた斜角探傷装置では、まず、送信器１から送信パル
スＰ（ｔ）を探触子１４に送信する。これにより探触子
１４から被検査体２０内に所定の入射角で超音波ビーム
１５が送信され、溶接部２２内に欠陥２１があると、そ
の欠陥２１からの反射波を探触子１４で受信する。一
方、探触子１４で受信した信号Ｅ”（ｔ）には図８に示
すように電気ノイズ４０が重畳され、受信器２で増幅さ
れる。この信号Ｅ”はゲート回路３で時間ゲート３１を
かけられ，特定エコー（位置ノイズ４１および欠陥エコ
ー４２）のみを抽出され信号Ｅ’（ｔ）となる。この信
号Ｅ’（ｔ）はＡ／Ｄ変換器４を介して波形メモリ５で
デジタル信号として記憶される。この記憶された波形デ
ータは波形データ演算部６に送られ、前述の時間加算平
均処理が行われて電気ノイズ４０が低減され、メモリ１
０に各位置の受信信号Ｅ（ｔ）として記憶される。波形
データ演算部６にはメモリ１０、データ記憶部１１が接
続されており、波形データ同志の加算処理等の演算が実
行される。この演算結果は、波形データ表示部１２に波
形の形で、また、画像表示部１３に超音波で映像化した
被検査体の断面情報等の形で表示される。さらに、探触
子１４は、ｘ，ｙ方向に走査できる走査機構８に接続さ
れており、走査制御部７の指令によりｘ，ｙ方向に二次
元走査する。この走査における位置信号は位置検出器９
で検出され、波形データ演算部６に送られる。各位置の
受信信号は、探触子１４の走査位置（ｘi , ｙj ）に対
応した波形データとしてメモリ１０に記憶される。
【００３０】このように構成された斜角探傷装置におけ
る斜角探傷のアルゴリズムを図７のフローチャートに示
す。すなわち、このアルゴリズムでは、まず最初に探触
子１４を二次元走査し、特定ピッチ単位で各位置
（ｘi , ｙj ）の受信信号を時間加算平均し、受信信号
Ｅ（ｔ）として波形メモリに記憶する（ステップ７０
１）。次に、ｘ方向位置ｘi においてｙ方向の各受信信
号を加算し、欠陥と予想される伝播時間の反射波の波高
値を求める（ステップ７０２）。ここで、ｘ方向で反射
波の波高値が最大となる位置ｘ0 を求め、仮想欠陥位置
とする（ステップ７０３）。この仮想欠陥位置ｘ0 を基
準として、位置ｘi の受信信号Ｅi （ｔ）を−Δｔi だ
けシフトし信号Ｅi （ｔ−Δｔi ）を求める（ステップ
７０４）。さらに位置ｘ0 の受信信号Ｅ0 （ｔ）と信号
Ｅi （ｔ−Δｔi ）の加算処理を実行する（ステップ７
０５）。このような波形加算処理をΔｘi ピッチずれた
位置で受信した信号Ｅi （ｔ）を用い、終了するまで継
続して実行する（ステップ７０６）。さらにこの処理で
求めた欠陥信号強度が最大値かどうか判定する（ステッ
プ７０７）。ここで、欠陥信号強度が最大でなければ、
仮想欠陥位置ｘ0 を更新しながら最大値になるまで継続
して実行する（ステップ７０８）。
る斜角探傷のアルゴリズムを図７のフローチャートに示
す。すなわち、このアルゴリズムでは、まず最初に探触
子１４を二次元走査し、特定ピッチ単位で各位置
（ｘi , ｙj ）の受信信号を時間加算平均し、受信信号
Ｅ（ｔ）として波形メモリに記憶する（ステップ７０
１）。次に、ｘ方向位置ｘi においてｙ方向の各受信信
号を加算し、欠陥と予想される伝播時間の反射波の波高
値を求める（ステップ７０２）。ここで、ｘ方向で反射
波の波高値が最大となる位置ｘ0 を求め、仮想欠陥位置
とする（ステップ７０３）。この仮想欠陥位置ｘ0 を基
準として、位置ｘi の受信信号Ｅi （ｔ）を−Δｔi だ
けシフトし信号Ｅi （ｔ−Δｔi ）を求める（ステップ
７０４）。さらに位置ｘ0 の受信信号Ｅ0 （ｔ）と信号
Ｅi （ｔ−Δｔi ）の加算処理を実行する（ステップ７
０５）。このような波形加算処理をΔｘi ピッチずれた
位置で受信した信号Ｅi （ｔ）を用い、終了するまで継
続して実行する（ステップ７０６）。さらにこの処理で
求めた欠陥信号強度が最大値かどうか判定する（ステッ
プ７０７）。ここで、欠陥信号強度が最大でなければ、
仮想欠陥位置ｘ0 を更新しながら最大値になるまで継続
して実行する（ステップ７０８）。
【００３１】上記のような装置とアルゴリズムによって
斜角探傷を行った実験結果は以下のようになる。図９に
実験装置の構成を、図１０にその実験結果を示す。
斜角探傷を行った実験結果は以下のようになる。図９に
実験装置の構成を、図１０にその実験結果を示す。
【００３２】この実験結果は厚さ１９ｍｍ平板試験体２
０の溶接部２２内に存在する長さ１０ｍｍのスリット欠
陥２１を検出したもので、探触子１４をΔｘi ＝０．２
５ｍｍだけシフトし、入射角θ＝４５°で斜角探傷した
場合のものである。
０の溶接部２２内に存在する長さ１０ｍｍのスリット欠
陥２１を検出したもので、探触子１４をΔｘi ＝０．２
５ｍｍだけシフトし、入射角θ＝４５°で斜角探傷した
場合のものである。
【００３３】図１０（ａ）に示す原波形では欠陥エコー
４２の強度は位置ノイズ４１の強度より小さく、ＳＮ比
は１以下である。しかし、図１０（ｂ）に示すように式
（２）で示す波形加算処理を実施することにより、欠陥
エコー４２の強度を位置ノイズ４１の強度より高くする
ことができ、ＳＮ比を２以上にすることができる。これ
より、本発明が斜角探傷におけるＳＮ比の向上に有効で
あることを確認できた。なお、この実施形態における加
算回数は６回である。
４２の強度は位置ノイズ４１の強度より小さく、ＳＮ比
は１以下である。しかし、図１０（ｂ）に示すように式
（２）で示す波形加算処理を実施することにより、欠陥
エコー４２の強度を位置ノイズ４１の強度より高くする
ことができ、ＳＮ比を２以上にすることができる。これ
より、本発明が斜角探傷におけるＳＮ比の向上に有効で
あることを確認できた。なお、この実施形態における加
算回数は６回である。
【００３４】［第２の実施形態］図１１は第２の実施形
態の概要を示す説明図、図１２は欠陥位置におけるｘ方
向の超音波ビームの拡がりを示す特性図である。
態の概要を示す説明図、図１２は欠陥位置におけるｘ方
向の超音波ビームの拡がりを示す特性図である。
【００３５】図１１に示すように探触子１４から送信さ
れる超音波ビーム１５ｕは特定の拡がりを持っている。
超音波ビームの拡がりは、位置ｘ0 を中心に図１２にお
いて符号４３で示すような強度分布を持っている。波形
加算処理において、欠陥エコー強度向上に寄与する領域
はその強度の最大値Ｉ0 がＩ0 ／２になる位置ｘe まで
であると考えられる。したがって、波形加算処理では位
置ｘ0 から位置ｘe までの波形データを加算すればよ
い。このことから、この実施形態では位置ｘ0 から位置
ｘe までの波形データを用いて波形加算処理を実行す
る。なお、斜角探傷装置自体は、前述の図１に示したも
のと同等に構成されているので、同等な各部には同一の
参照符号を付し、説明は省略する。
れる超音波ビーム１５ｕは特定の拡がりを持っている。
超音波ビームの拡がりは、位置ｘ0 を中心に図１２にお
いて符号４３で示すような強度分布を持っている。波形
加算処理において、欠陥エコー強度向上に寄与する領域
はその強度の最大値Ｉ0 がＩ0 ／２になる位置ｘe まで
であると考えられる。したがって、波形加算処理では位
置ｘ0 から位置ｘe までの波形データを加算すればよ
い。このことから、この実施形態では位置ｘ0 から位置
ｘe までの波形データを用いて波形加算処理を実行す
る。なお、斜角探傷装置自体は、前述の図１に示したも
のと同等に構成されているので、同等な各部には同一の
参照符号を付し、説明は省略する。
【００３６】このように超音波ビームが広がっている場
合の処理のアルゴリズムを図１３のフローチャートに示
す。このアルゴリズムでは、まず、ステップ７００−１
で予め検査位置における探触子のビームの拡がりを測定
し、加算領域ｘ0 〜ｘe をデータ記憶部１１に記憶す
る。そして、前述の図７と同等のステップ７０１からス
テップ７０５までの処理を実行し、ステップ７０６−１
で前記設定した加算領域ｘ0 〜ｘe において位置ｘ0 か
ら位置ｘe までの波形データを用いて波形加算処理を実
行する。そして、ステップ７０７、もしくはステップ７
０７およびステップ７０８の処理を実行して終了する。
すなわち、この実施形態においては、ステップ７００と
ステップ７０６−１の処理を除いて第１の実施形態と同
等のアルゴリズムで処理されることとなる。
合の処理のアルゴリズムを図１３のフローチャートに示
す。このアルゴリズムでは、まず、ステップ７００−１
で予め検査位置における探触子のビームの拡がりを測定
し、加算領域ｘ0 〜ｘe をデータ記憶部１１に記憶す
る。そして、前述の図７と同等のステップ７０１からス
テップ７０５までの処理を実行し、ステップ７０６−１
で前記設定した加算領域ｘ0 〜ｘe において位置ｘ0 か
ら位置ｘe までの波形データを用いて波形加算処理を実
行する。そして、ステップ７０７、もしくはステップ７
０７およびステップ７０８の処理を実行して終了する。
すなわち、この実施形態においては、ステップ７００と
ステップ７０６−１の処理を除いて第１の実施形態と同
等のアルゴリズムで処理されることとなる。
【００３７】［第３の実施形態］第３の実施形態は、図
１４に示すように２つの被検査体の間にギャップがある
場合の超音波検査に本発明を適用した場合の例である。
１４に示すように２つの被検査体の間にギャップがある
場合の超音波検査に本発明を適用した場合の例である。
【００３８】図１４では、超音波は媒質５１より伝播
し、ギャップ３５内の媒質５２を経由して媒質５３に伝
播する場合を想定している。超音波は媒質５１と媒質５
２との境界面５４で反射し、さらに、媒質５２と媒質５
３との境界面５５でも反射する。ところが、ギャップ長
がギャップ内波長の１／４の場合には、媒質５２と媒質
５３との境界面５５を通過した超音波とギャップ３５を
往復した超音波の位相は逆相になるので、媒質５３を伝
播する超音波は打ち消し合う（図１４−Ｃ）。一方、ギ
ャップ長がギャップ内波長の１／２の場合には、媒質５
２と媒質５３との境界面５５を通過した超音波とギャッ
プ３５を往復した超音波の位相は同相になるので、媒質
５３を伝播する超音波は強めあって媒質５３へ超音波が
伝播する（図１４−Ｆ）。このようにギャップ３５を介
して伝播する超音波強度が最大になる条件は、
し、ギャップ３５内の媒質５２を経由して媒質５３に伝
播する場合を想定している。超音波は媒質５１と媒質５
２との境界面５４で反射し、さらに、媒質５２と媒質５
３との境界面５５でも反射する。ところが、ギャップ長
がギャップ内波長の１／４の場合には、媒質５２と媒質
５３との境界面５５を通過した超音波とギャップ３５を
往復した超音波の位相は逆相になるので、媒質５３を伝
播する超音波は打ち消し合う（図１４−Ｃ）。一方、ギ
ャップ長がギャップ内波長の１／２の場合には、媒質５
２と媒質５３との境界面５５を通過した超音波とギャッ
プ３５を往復した超音波の位相は同相になるので、媒質
５３を伝播する超音波は強めあって媒質５３へ超音波が
伝播する（図１４−Ｆ）。このようにギャップ３５を介
して伝播する超音波強度が最大になる条件は、
【００３９】
【数３】
【００４０】で表される。ここで、Ｌはギャップ長、λ
w はギャップ内の波長、ｎは整数である。
w はギャップ内の波長、ｎは整数である。
【００４１】さらに、超音波強度が最大になる周波数
は、
は、
【００４２】
【数４】
【００４３】となる。ここで、ｆp は通過周波数、ｖw
はギャップ内の音速である。
はギャップ内の音速である。
【００４４】したがって、ギャップ長に応じて最適な周
波数を設定することにより、境界面５５での通過率を大
きくすることができ、ギャップ３５を介した超音波検査
を実現することができる。
波数を設定することにより、境界面５５での通過率を大
きくすることができ、ギャップ３５を介した超音波検査
を実現することができる。
【００４５】このようにギャップがある場合に斜角探傷
を行う斜角探傷装置の概略的な構成を図１５に示す。ま
た、図１６はこの送受信信号を示す図である。ここで
は、図１５のブロック図から分かるように欠陥２１の反
射波を受信する第１の探触子１４ａとギャップ３５から
の反射波を受信する第２の探触子１４ｂの２つの探触子
を用いている。また、第１の実施形態における送信器１
に代えて、電力増幅器１ａ、バースト波発生回路１ｂお
よび送信制御部１ｃを設け、送信制御部１ｃは波形デー
タ演算部６と双方向に送受信可能に構成し、前記電力増
幅器１ａから第１の探触子１４ａに信号が出力され、受
信した信号は受信器２に入力されるように構成し、第２
の探触子１４ｂから受信した信号は受信器２に入力され
るように構成されている。その他の各部は前述の第１の
実施形態における各部と同等に構成されている。
を行う斜角探傷装置の概略的な構成を図１５に示す。ま
た、図１６はこの送受信信号を示す図である。ここで
は、図１５のブロック図から分かるように欠陥２１の反
射波を受信する第１の探触子１４ａとギャップ３５から
の反射波を受信する第２の探触子１４ｂの２つの探触子
を用いている。また、第１の実施形態における送信器１
に代えて、電力増幅器１ａ、バースト波発生回路１ｂお
よび送信制御部１ｃを設け、送信制御部１ｃは波形デー
タ演算部６と双方向に送受信可能に構成し、前記電力増
幅器１ａから第１の探触子１４ａに信号が出力され、受
信した信号は受信器２に入力されるように構成し、第２
の探触子１４ｂから受信した信号は受信器２に入力され
るように構成されている。その他の各部は前述の第１の
実施形態における各部と同等に構成されている。
【００４６】このように構成された斜角探傷装置では、
バースト波発生回路１ｂと電力増幅器１ａで発生した高
電圧のＰ（ｔ）で示されるバースト波４５を第１の探触
子１４ａに印加する。この印加に応じて第１の探触子１
４ａからはバースト波状の超音波１５ａが被検査体２０
ａ，２０ｂ内に所定の入射角をもって送信され、欠陥２
１からの反射波Ｅ”（ｔ）を受信する。一方、第２の探
触子１４ｂではギャップ３５から超音波１５ｂが反射さ
れ反射波ｇ（ｔ）を受信する。送信制御部１ｃではこの
信号ｇ（ｔ）のギャップエコー強度４６（図１６）が最
小になるように送信周波数を設定し、高電圧のバースト
波を第１の探触子１４ａに送信する。受信器２で受信す
る信号はバースト波状の超音波信号Ｅ”（ｔ）である。
これ以降の処理は前述の第１の実施形態と同一である。
バースト波発生回路１ｂと電力増幅器１ａで発生した高
電圧のＰ（ｔ）で示されるバースト波４５を第１の探触
子１４ａに印加する。この印加に応じて第１の探触子１
４ａからはバースト波状の超音波１５ａが被検査体２０
ａ，２０ｂ内に所定の入射角をもって送信され、欠陥２
１からの反射波Ｅ”（ｔ）を受信する。一方、第２の探
触子１４ｂではギャップ３５から超音波１５ｂが反射さ
れ反射波ｇ（ｔ）を受信する。送信制御部１ｃではこの
信号ｇ（ｔ）のギャップエコー強度４６（図１６）が最
小になるように送信周波数を設定し、高電圧のバースト
波を第１の探触子１４ａに送信する。受信器２で受信す
る信号はバースト波状の超音波信号Ｅ”（ｔ）である。
これ以降の処理は前述の第１の実施形態と同一である。
【００４７】この第３の実施形態の処理アルゴリズムを
図１９のフローチャートに示す。このアルゴリズムで
は、まず最初に、ギャップ長に応じて送信バースト波Ｐ
（ｔ）の周波数を掃引し、ギャップ通過周波数を設定す
る（ステップ７００−２）。この設定した周波数の送信
バースト波Ｐ（ｔ）を用いて超音波を送信し、さらに受
信した波形データを用いて波形加算処理を実行する。こ
れ以降の処理は図７に示した第１の実施形態における処
理手順と同一である。
図１９のフローチャートに示す。このアルゴリズムで
は、まず最初に、ギャップ長に応じて送信バースト波Ｐ
（ｔ）の周波数を掃引し、ギャップ通過周波数を設定す
る（ステップ７００−２）。この設定した周波数の送信
バースト波Ｐ（ｔ）を用いて超音波を送信し、さらに受
信した波形データを用いて波形加算処理を実行する。こ
れ以降の処理は図７に示した第１の実施形態における処
理手順と同一である。
【００４８】上記のような装置とアルゴリズムによって
斜角探傷を行った実験結果は以下のようになる。図１７
に実験装置の構成を、図１８にその実験結果を示す。
斜角探傷を行った実験結果は以下のようになる。図１７
に実験装置の構成を、図１８にその実験結果を示す。
【００４９】この実験は、第１の平板試験体２０ａから
ギャップ３５を介して配置された第２の平板試験体２０
ｂの溶接部２２内のスリット欠陥２１を検出した実験結
果であり、第１および第２の平板試験体２０ａ，２０ｂ
の板厚は、それぞれ１６ｍｍおよび１９ｍｍであり、欠
陥２１の長さ１０ｍｍで、Δｘi を０．２ｍｍとして実
行した。図１８（ａ）に示す原波形では欠陥エコー４２
の強度は位置ノイズ４１の強度より小さく、ＳＮ比は１
以下である。しかし、図１８（ｂ）に示すように本発明
の波形加算処理を実施すると、１０回の波形加算処理で
欠陥エコー４２の強度を位置ノイズ４１の強度より高く
することができ、ＳＮ比を２以上にすることができる。
これより、本実施形態における探傷装置および探傷方法
がギャップを介した斜角探傷におけるＳＮ比の向上に有
効であることを確認できた。
ギャップ３５を介して配置された第２の平板試験体２０
ｂの溶接部２２内のスリット欠陥２１を検出した実験結
果であり、第１および第２の平板試験体２０ａ，２０ｂ
の板厚は、それぞれ１６ｍｍおよび１９ｍｍであり、欠
陥２１の長さ１０ｍｍで、Δｘi を０．２ｍｍとして実
行した。図１８（ａ）に示す原波形では欠陥エコー４２
の強度は位置ノイズ４１の強度より小さく、ＳＮ比は１
以下である。しかし、図１８（ｂ）に示すように本発明
の波形加算処理を実施すると、１０回の波形加算処理で
欠陥エコー４２の強度を位置ノイズ４１の強度より高く
することができ、ＳＮ比を２以上にすることができる。
これより、本実施形態における探傷装置および探傷方法
がギャップを介した斜角探傷におけるＳＮ比の向上に有
効であることを確認できた。
【００５０】［第４の実施形態］図２０は本発明の第４
の実施形態に係る斜角探傷装置の構成を示すブロック図
である。この実施形態は、複数の振動子を並べたアレイ
探触子を用い、ｘ方向の超音波ビームの走査を電子的に
実施する斜角探傷装置の例である。
の実施形態に係る斜角探傷装置の構成を示すブロック図
である。この実施形態は、複数の振動子を並べたアレイ
探触子を用い、ｘ方向の超音波ビームの走査を電子的に
実施する斜角探傷装置の例である。
【００５１】この斜角探傷装置では、図１に示した第１
の実施形態における探触子１４に代えて、アレイ探触子
１４ｃ、高電圧スイッチ１６、遅延素子１７および遅延
制御部１７ａを設けるともに、スイッチ制御部１６ａと
位置検出部１６ｂを設けたもので、その他の各部は前述
の第１の実施形態における斜角探傷装置と同等に構成さ
れている。
の実施形態における探触子１４に代えて、アレイ探触子
１４ｃ、高電圧スイッチ１６、遅延素子１７および遅延
制御部１７ａを設けるともに、スイッチ制御部１６ａと
位置検出部１６ｂを設けたもので、その他の各部は前述
の第１の実施形態における斜角探傷装置と同等に構成さ
れている。
【００５２】このような構成では、送信器１から送信パ
ルスを遅延素子１７および高電圧スイッチ１６を介して
アレイ探触子３６に送信する。遅延制御部１７ａでは、
超音波ビームの入射角に対応して各アレイ素子の遅延時
間を遅延素子１７に設定しており、アレイ探触子１４ｃ
から被検査体２０内に超音波ビーム１５が送信される。
スイッチ制御部１６ａでは高電圧スイッチ１６の制御デ
ータを設定しており、この高電圧スイッチ１６を切り替
えることにより超音波ビーム１５を被検査体２０のｘ方
向に電子的に走査することができる。さらにスイッチ制
御部１６ａは、位置検出部１６ｂに接続されており、ｘ
方向の位置データを波形データ演算部６に入力する。こ
のような操作によりアレイ探触子１４ｃを用いて、ｘ方
向に超音波ビームを走査し、各位置の受信信号を探触子
の走査位置（ｘi , ｙj ）に対応した波形データとして
メモリ１０に記憶され、第１の実施形態と同等に処理さ
れる。
ルスを遅延素子１７および高電圧スイッチ１６を介して
アレイ探触子３６に送信する。遅延制御部１７ａでは、
超音波ビームの入射角に対応して各アレイ素子の遅延時
間を遅延素子１７に設定しており、アレイ探触子１４ｃ
から被検査体２０内に超音波ビーム１５が送信される。
スイッチ制御部１６ａでは高電圧スイッチ１６の制御デ
ータを設定しており、この高電圧スイッチ１６を切り替
えることにより超音波ビーム１５を被検査体２０のｘ方
向に電子的に走査することができる。さらにスイッチ制
御部１６ａは、位置検出部１６ｂに接続されており、ｘ
方向の位置データを波形データ演算部６に入力する。こ
のような操作によりアレイ探触子１４ｃを用いて、ｘ方
向に超音波ビームを走査し、各位置の受信信号を探触子
の走査位置（ｘi , ｙj ）に対応した波形データとして
メモリ１０に記憶され、第１の実施形態と同等に処理さ
れる。
【００５３】このように構成された斜角探傷装置の処理
アルゴリズムを図２１のフローチャートに示す。このア
ルゴリズムでは、まず最初に、被検査体のｘ方向はアレ
イ探触子を電子的に走査し、被検査体のｙ方向はアレイ
探触子を機械的に走査することで超音波ビームを二次元
走査する（ステップ７００−３）。このように、この実
施例では探触子の走査がｙ方向の１軸走査だけで済む。
これ以降の処理は第１実施例と同一である。
アルゴリズムを図２１のフローチャートに示す。このア
ルゴリズムでは、まず最初に、被検査体のｘ方向はアレ
イ探触子を電子的に走査し、被検査体のｙ方向はアレイ
探触子を機械的に走査することで超音波ビームを二次元
走査する（ステップ７００−３）。このように、この実
施例では探触子の走査がｙ方向の１軸走査だけで済む。
これ以降の処理は第１実施例と同一である。
【００５４】［第５の実施形態］図２２は本発明に係る
斜角探傷装置を原子炉圧力容器内のシュラウド溶接線の
検査装置に適用した第５の実施形態を示す概略図であ
る。
斜角探傷装置を原子炉圧力容器内のシュラウド溶接線の
検査装置に適用した第５の実施形態を示す概略図であ
る。
【００５５】同図において、検査装置６３はシュラウド
６１の上部のフランジ６０に取付けられており、走査制
御装置７１の制御により周方向および軸方向へ移動する
ことによって検査を実施する。この検査装置６３の先端
はリンク構造になっておりジェットポンプ６４等の障害
物を回避して溶接線６２近傍に探触子１４を設置するこ
とが可能である。探傷信号および走査位置信号は超音波
検査装置７２へ送られ、前述の処理を含む各種信号処理
を行い検査結果を断面図および平面図の形で映像として
表示する。
６１の上部のフランジ６０に取付けられており、走査制
御装置７１の制御により周方向および軸方向へ移動する
ことによって検査を実施する。この検査装置６３の先端
はリンク構造になっておりジェットポンプ６４等の障害
物を回避して溶接線６２近傍に探触子１４を設置するこ
とが可能である。探傷信号および走査位置信号は超音波
検査装置７２へ送られ、前述の処理を含む各種信号処理
を行い検査結果を断面図および平面図の形で映像として
表示する。
【００５６】［第６の実施形態］図２３は本発明の超音
波探傷装置を原子炉圧力容器下部のＣＲＤスタブチュー
ブ溶接部の検査装置に適用した第６の実施形態を示す概
略図である。検査はＣＲＤハウジング８３に設置した探
触子１４から超音波を送信し、ギャップ３５を介してＣ
ＲＤスタブチューブ８１と圧力容器下鏡８０の溶接部８
２の欠陥８４を検出するものである。探触子１４は走査
制御装置７１に接続されており、ＣＲＤハウジング８３
内部を走査する。また、探傷信号および走査位置信号は
超音波検査装置７２へ送られ前述の処理を含む各種信号
処理を行い検査結果を断面図および平面図の形で映像と
して表示する。なお、このギャップ３５が前述の第３の
実施形態におけるギャップ３５に相当し、第３の実施形
態がこのような装置の検査に有効なことが分かる。
波探傷装置を原子炉圧力容器下部のＣＲＤスタブチュー
ブ溶接部の検査装置に適用した第６の実施形態を示す概
略図である。検査はＣＲＤハウジング８３に設置した探
触子１４から超音波を送信し、ギャップ３５を介してＣ
ＲＤスタブチューブ８１と圧力容器下鏡８０の溶接部８
２の欠陥８４を検出するものである。探触子１４は走査
制御装置７１に接続されており、ＣＲＤハウジング８３
内部を走査する。また、探傷信号および走査位置信号は
超音波検査装置７２へ送られ前述の処理を含む各種信号
処理を行い検査結果を断面図および平面図の形で映像と
して表示する。なお、このギャップ３５が前述の第３の
実施形態におけるギャップ３５に相当し、第３の実施形
態がこのような装置の検査に有効なことが分かる。
【００５７】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、対象物
の反射波データと超音波探触子の位置信号から対象物の
仮想位置を求め、超音波探触子の位置と対象物の仮想位
置との相対位置に応じて遅延時間を設定し、当該設定さ
れた遅延時間ずれた受信信号の波形を加算するので、対
象物からの反射波強度を高め、ランダムノイズおよび特
定位置のノイズを低減させ、相対的に検出信号のＳＮ比
を向上させることができ、これにより、溶接部内の微小
欠陥を高感度で検出することが可能となる。
の反射波データと超音波探触子の位置信号から対象物の
仮想位置を求め、超音波探触子の位置と対象物の仮想位
置との相対位置に応じて遅延時間を設定し、当該設定さ
れた遅延時間ずれた受信信号の波形を加算するので、対
象物からの反射波強度を高め、ランダムノイズおよび特
定位置のノイズを低減させ、相対的に検出信号のＳＮ比
を向上させることができ、これにより、溶接部内の微小
欠陥を高感度で検出することが可能となる。
【００５８】また、ギャップを介して配された奥側の部
材の欠陥も高感度で検出することができる。
材の欠陥も高感度で検出することができる。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る斜角探傷装置の
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る斜角探傷方法を説明するための図
である。
である。
【図３】本発明に係る斜角探傷方法の原理を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図４】本発明に係る斜角探傷方法で使用する波高値を
位置の関係を示す図である。
位置の関係を示す図である。
【図５】本発明に係る斜角探傷方法における波形加算時
の探触子のシフト量と探触子の位置の関係を示す図であ
る。
の探触子のシフト量と探触子の位置の関係を示す図であ
る。
【図６】本発明に係る斜角探傷方法における波形加算の
原理を説明するための図である。
原理を説明するための図である。
【図７】第１の実施形態における処理手順を示す示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図８】第１の実施形態における波形処理の方法を説明
するための図である。
するための図である。
【図９】第１の実施形態に係る斜角探傷装置を用いた実
験結果を説明するための図である。
験結果を説明するための図である。
【図１０】第１の実施形態に係る斜角探傷装置における
波形加算処理の状態を示す図である。
波形加算処理の状態を示す図である。
【図１１】第２の実施形態に係る斜角探傷装置の探傷の
状態を示す図である。
状態を示す図である。
【図１２】第２の実施形態に係る斜角探傷における超音
波強度と加算領域の関係を示す特性図である。
波強度と加算領域の関係を示す特性図である。
【図１３】第２の実施形態における処理手順を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図１４】第３の実施形態における超音波の透過の状態
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図１５】第３の実施形態における斜角探傷装置の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図１６】第３の実施形態におけるバースト波を使用し
たときの信号処理の状態を説明するための図である。
たときの信号処理の状態を説明するための図である。
【図１７】第３の実施形態に係る斜角探傷装置の探傷時
の状態を示す図である。
の状態を示す図である。
【図１８】第３の実施形態に係る斜角探傷装置における
波形加算処理の状態を示す図である。
波形加算処理の状態を示す図である。
【図１９】第３の実施形態における処理手順を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図２０】第４の実施形態に係る斜角探傷装置の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２１】第４の実施形態における処理手順を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図２２】本発明の斜角探傷装置を原子力プラントのシ
ュラウド検査装置に適用した例を示す図である。
ュラウド検査装置に適用した例を示す図である。
【図２３】本発明の斜角探傷装置を原子力プラントのＣ
ＲＤスタブチューブ検査装置に適用した例を示す図であ
る。
ＲＤスタブチューブ検査装置に適用した例を示す図であ
る。
１ 送信器 １ａ 電力増幅器 １ｂ バースト波発生回路 １ｃ 送信制御部 ２ 受信器 ３ ゲート回路 ４ Ａ／Ｄ変換器 ５ 波形メモリ ６ 波形データ記憶部 ７ 走査制御部 ８ 走査機構 ９ 位置検出器 １０ メモリ １１ データ記憶部 １２ 波形データ表示部 １３ 画像表示部 １４，１４ａ，１４ｂ 探触子 １４ｃ アレイ探触子 １５ 超音波 １５ａ バースト状の超音波 １５ｂ 反射波 １５ｕ 超音波ビーム １６ 高電圧スイッチ １６ａ スイッチ制御部 １６ｂ 位置検出部 １７ 遅延素子 １７ａ 遅延制御部 ２０ 被検査体 ２０ａ，２０ｂ 平板試験体 ２１ 欠陥部 ２２ 溶接部 ３１ 時間ゲート ３５ ギャップ ４０ 電気ノイズ ４１ 位置ノイズ ４２ 欠陥エコー ４６ ギャップエコー強度 ７１ 走査制御装置 ７２ 超音波検査装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大浦 雄大 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社 日立製作所 電力・電機開発 本部内 (72)発明者 高橋 文信 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社 日立製作所 電力・電機開発 本部内 (56)参考文献 特開 昭61−159156（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−57165（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 29/00 - 29/28
Claims (12)
- 【請求項１】 被検査体上で超音波探触子を走査し、被
検査体内に被検査体の表面に対して斜めの入射角で超音
波を送信するとともに対象物からの反射信号を受信して
得られた対象物の反射波データと超音波探触子の位置信
号から対象物の有無と位置を検出する斜角探傷方法にお
いて、前記対象物の反射波データと超音波探触子の位置信号か
ら対象物の仮想位置を求める工程と、 前記超音波探触子の位置と対象物の仮想位置との相対位
置に応じて遅延時間を設定する工程と、 当該設定された遅延時間ずれた受信信号の波形を加算す
る工程と、 を含み、前記受信信号の波形の加算により反射波強度を
高めて前記検出を行うことを特徴とする斜角探傷方法。 - 【請求項２】 前記波形を加算する工程が、計測する各
位置のｙ方向の受信信号を加算処理した信号のピーク値
からｘ方向の仮想欠陥位置を求め、この仮想欠陥位置を
基準とし、ｘ方向の相対位置に応じて時間シフト量を設
定して受信信号の波形を加算する処理を含むことを特徴
とする請求項１記載の斜角探傷方法。 - 【請求項３】 前記時間シフト量（Δｔ）が、前記仮想
欠陥位置からの伝播距離をＬ0 、前記仮想欠陥位置から
任意の距離だけシフトした位置からの伝播距離をＬi 、
音速をＣとしたときに、 Δｔ＝２（Ｌi −Ｌ0 ）／Ｃ で設定される量であることを特徴とする請求項２記載の
斜角探傷方法。 - 【請求項４】 前記受信信号の波形を加算する工程にお
いて、波形を加算する領域を予め測定しておいた超音波
探触子のビームの拡がりから設定することを特徴とする
請求項１または２記載の斜角探傷方法。 - 【請求項５】 前記超音波探触子に送信する送信波がバ
ースト波であり、前記被検体がギャップを介して配され
ていることを特徴とする請求項１記載の斜角探傷方法。 - 【請求項６】 被検査体上で超音波探触子を走査し、被
検査体内に被検査体の表面に対して斜めの入射角で超音
波を送信するとともに対象物からの反射信号を受信して
得られた対象物の反射波データと超音波探触子の位置信
号から対象物の有無と位置を検出する斜角探傷装置にお
いて、前記対象物の反射波データと超音波探触子の位置信号か
ら対象物の仮想位置を求め、 前記超音波探触子の位置と
対象物の仮想位置との相対位置に応じて遅延時間を設定
する演算手段と、 受信信号の波形加算処理を行う波形加算手段と、 を備えていることを特徴とする斜角探傷装置。 - 【請求項７】 前記波形加算処理が、計測する各位置の
ｙ方向の受信信号を加算処理した信号のピーク値からｘ
方向の仮想欠陥位置を求め、この仮想欠陥位置を基準と
し、ｘ方向の相対位置に応じて時間シフト量を設定して
受信信号の波形を加算する処理を含むことを特徴とする
請求項６記載の斜角探傷装置。 - 【請求項８】 前記時間シフト量（Δｔ）が、前記仮想
欠陥位置からの伝播距離をＬ 0 、前記仮想欠陥位置から
任意の距離だけシフトした位置からの伝播距離をＬ i 、
音速をＣとしたときに、 Δｔ＝２（Ｌ i −Ｌ 0 ）／Ｃ で設定される量であることを特徴とする請求項 ７記載の
斜角探傷装置。 - 【請求項９】 予め測定しておいた超音波探触子のビー
ムの拡がりから設定した波形加算領域を記憶する手段を
さらに備え、前記波形加算手段は前記波形加算領域にお
いて加算処理を実行することを特徴とする請求項６記載
の斜角探傷装置。 - 【請求項１０】 前記超音波探触子にバースト波を送信
する送信手段と、被検査体内のギャップ長に応じてバー
スト波の周波数を制御する送信制御手段とをさらに備え
ていることを特徴とする請求項６または９記載の斜角探
傷装置。 - 【請求項１１】 前記超音波探触子が複数の超音波探触
子を直線上に並べてなる超音波アレイ探触子からなると
ともに、当該超音波アレイ探触子の各探触子の遅延時間
を設定する遅延制御手段と、各探触子の動作を切り替え
る切替手段とを備えていることを特徴とする請求項６、
９および１０のいずれか１項に記載の斜角探傷装置。 - 【請求項１２】 請求項６ないし１１のいずれか１項に
記載の斜角探傷装置 が、原子力プラントのシュラウドま
たはＣＲＤスタブチューブの溶接部の欠陥検出手段とし
て含まれていることを特徴とする超音波検査装置。
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05176696A JP3279473B2 (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | 斜角探傷方法および装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH09243608A JPH09243608A (ja) | 1997-09-19 |
| JP3279473B2 true JP3279473B2 (ja) | 2002-04-30 |
Family
ID=12896081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05176696A Expired - Fee Related JP3279473B2 (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | 斜角探傷方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3279473B2 (ja) |
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-
1996
- 1996-03-08 JP JP05176696A patent/JP3279473B2/ja not_active Expired - Fee Related
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