JPH054009U - 超音波探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 試験体の板厚方向に十分な探傷範囲を確保
し、かつ誤判定のない欠陥エコーの判定値を試験体表面
部と中央部に各々別々に設定し探傷することを目的とす
る。さらに探触子と試験体の間隔の増大等を表面エコー
の平均値により検出し警報を出すことを目的とする。 【構成】 分割型探触子と、基準信号発生回路と、送受
信回路と、表面部ゲート回路と、中央部ゲート回路と、
表面部エコー高さ測定回路と、中央部エコー高さ測定回
路と、表面部エコー高さ判定回路と、中央部エコー高さ
判定回路と、表面部エコー高さ平均回路と、表面部平均
エコー高さ判定回路と表示回路から構成される。 【効果】 板厚方向の未探傷範囲の少ない、かつ誤判定
のない探傷ができる。又探触子の傾きや試験体とのギャ
ップの増加を監視できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は鋼板の内部を探傷する超音波探傷装置において、鋼板の板厚方向に ふたつのゲートを設け、かつ各々のゲートで欠陥エコーの判定値を変えて、誤判 定の少ない探傷、又板厚方向でてきるだけ広い範囲を検査しようとするものであ る。さらに表面エコーの平均高さを測定し探触子の取付状態や探触子と試験体の ギャップの監視を行うととするものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来の鋼板を探傷する超音波探傷装置は、例えば非破壊検査ＶＯＬ．２９，Ｎ Ｏ．１０のＰ７３１に示されたものであり、鋼板のデジタル超音波探傷装置であ る。図４は、例えば従来の鋼板を探傷する超音波探傷装置の図であり図において 、１は試験体である鋼板、２は前記の試験体を搬送するローラ、３は搬送方向、 ４は試験体内部の欠陥、５は分割型探触子、６は接触媒質、７は探触子５より出 された超音波、８は送信パルス及び受信エコーを伝達するケーブル、１０は前記 ケーブル８を通して送信信号を送り、又前記探触子５からの受信エコーを受信す る送受信回路、１１は前記送受信回路１０及びゲート回路に同期信号を送る基準 信号発生回路、１２は前記送受信回路にて受信された受信エコーの必要な部分の エコーを取り出すゲート回路、１３は前記ゲート回路により取り出された欠陥エ コーの高さを測定するエコー高さ測定回路、１４は前記ゲート回路にゲート信号 を供給するゲート設定回路、１５は前記エコー高さ測定回路により測定されたエ コー高さを判定するエコー高さ判定回路、１６は前記エコー高さ判定回路に判定 値を供給する判定値設定回路、１７は前記エコー高さ判定回路の判定結果を表示 する表示回路である。 図５は超音波エコーとゲート及び欠陥エコーの様子を表した図であり、図５（ａ ）は探触子と試験体の関係を示した図で、１は試験体、４ａは欠陥、５は分割型 探触子、６は接触媒質、７は超音波、８はケーブル、図５（ｂ）は受信エコーの 様子を表した図で、３１は前記送受信回路より出力される受信エコー、５０ａは 分割型探触子の受信側に受信される表面エコー、５１ａは欠陥エコー、５２は試 験体の底面エコー、図５（ｃ）はゲート信号の様子を表した図で、３３は前記ゲ ート設定回路よりゲート回路に供給されるゲート信号、図５（ｄ）は欠陥名エコ ーの様子を表した図で、３２は前記ゲート回路よりエコー高さ測定回路に供給さ れる欠陥エコー、３４ａは前記エコー高さ測定回路によって測定された欠陥エコ ー高さ、３５ａは前記判定値設定回路によって設定された判定値である。 図６も超音波エコーとゲート及び欠陥エコーの様子を表した図であり、図（ａ） は探触子と試験体の関係を示した図で、１は試験体、４ｂは欠陥、５は分割型探 触子、６は接触媒質、７は超音波、８はケーブル、図６（ｂ）は受信エコーの様 子を表した図で、３１は前記送受信回路より出力される受信エコー、５０ｂは分 割型探触子の受信側に受信される表面エコー、５１ｂは欠陥エコー、５２は試験 体の底面エコー、図６（ｃ）はゲート信号の様子を表した図で、３３は前記ゲー ト設定回路よりゲート回路に供給されるゲート信号、図６（ｄ）は欠陥信号の様 子を表した図で、３２は前記ゲート回路よりエコー高さ測定回路に供給される欠 陥エコー、３５ｂは前記判定値設定回路によって設定された判定値である。 図７も超音波エコーとゲート及び欠陥エコーの様子を表した図であり、図７（ａ ）は探触子と試験体との関係を示した図で、１は試験体、４ｂは欠陥、５は分割 型探触子、６は接触媒質、７は超音波、８はケーブル、図７（ｂ）は受信エコー の様子を表した図で、３１は前記送受信回路より出力される受信エコー、５０ｃ は分割型探触子の受信側に受信される表面エコー、５２は試験体の底面エコー、 図７（ｃ）はゲート信号の様子を表した図で、３３は前記ゲート設定回路よりゲ ート回路に供給されるゲート信号、図７（ｄ）は欠陥エコーの様子を表した図で 、３２は前記ゲート回路よりエコー高さ測定回路に供給される欠陥エコー、３４ ｃは前記エコー高さ測定回路によって測定された欠陥エコー高さ、３５ｃは前記 判定値設定回路によって設定された判定値である。

【０００３】 次に動作について説明する、図５に示す様な板厚の鋼板を探傷する場合、ゲー トの設定は図５（ｃ）に示すように、表面エコー５０ａの終わりから底面エコー ５２の直前までに設定される、板厚が変わった場合はゲートの立ち下がりのみ試 験体の底面エコーの直前になるように設定が変更されるが、ゲートの立ち下がり は常に表面エコー５０ａの終わりの位置である。この理由は表面エコー５０ａの 高さが小さな欠陥のエコー高さと同等以上になってしまう場合があり、表面エコ ー５０ａの部分にはゲートを設定できないことによる。通常、表面エコー５０ａ の広がりは試験体の表面から５ｍｍ程度であり、この部分は未探傷範囲となる。 図５（ｄ）に示すように欠陥４ａによる欠陥エコー５１ａはゲートによって取り 出され、前記エコー高さ測定回路によりその高さ３４ａが測定され前記エコー高 さ判定回路により判定値３５ａと比較され、その結果エコー高さが判定値３５ａ を上回っているので欠陥として表示される。次に図６に示す様な板厚の薄い鋼板 を探傷する場合、ゲートの立ち上がりは図６（ｃ）に示すように図５と同様に表 面エコー５０ａの終わりからであり、その立ち下がりは試験体の底面エコー５２ の直前であるため、ゲートの幅が狭くなり板厚方向に十分な探傷範囲が確保でき ない。そのため図６（ａ）に示すように大きな欠陥４ｂが試験体の板厚の中央部 に存在してもゲート信号３３によって取り出されないてめ、図６（ｄ）のように 欠陥エコーになにも現れず、判定値より小さいので欠陥なしと表示される。この 様な場合ゲート信号を表面エコーを含んで板厚方向に広く設定すれば、欠陥４ｂ のエコー５１ｂは取り出され欠陥ありと判定されるが、図５に示すような小さい 欠陥を検出しようとする場合問題が有る。図７はその例で、前記ゲート位置設定 回路により設定されるゲート位置を、図７（ｃ）に示すように表面エコー５０ｃ を含んで設定した場合で、試験体には欠陥はないが、図７（ｄ）に示すようにゲ ート信号３３によって取り出された表面エコー５０ｃのエコー高さ３４ｃが判定 値３５ａを超えているため欠陥ありと判定表示される。このように試験体中央部 もしくは底面部にある小さな欠陥を検出しようとする場合ゲートは表面エコーを ふくんで設定できないという問題がある。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

従来の超音波探傷装置は以上のように構成されているので試験体である鋼板の 板厚方向の検査範囲と欠陥のエコーの判定値が両立できず、探傷範囲が狭くなっ たり、有害欠陥の見逃しという問題があり、又これを防ぐためには板厚によりゲ ートの立ち上がり位置と、欠陥エコーの判定値をその都度変えるという繁雑な操 作が必要となる問題があった。

【０００５】 この考案は、上記のような課題を解消するためになされたもので、試験体の鋼 板の板厚によらず板厚方向に十分な探傷範囲を確保し、かつ誤判定のない判定値 を試験体表面部と中央部各々に設定できる超音波探傷装置を提供することを目的 とする。さらにこの考案は、探触子の傾きや探触子と試験体との間隔の変化によ り表面エコーが増大した場合、これを検出して警報を出し信頼性の高い検査を行 う超音波探傷装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この考案に関わる超音波探傷装置は、表面部ゲート回路と、中央部ゲート回路 と、表面部エコー高さ測定回路と、中央部エコー高さ測定回路と、表面部エコー 高さ判定回路と、中央部エコー高さ判定回路と、表面部エコー高さ平均回路と、 表面部平均エコー高さ判定回路とを備え、表面部のエコーと中央部のエコーを各 々取りだし、表面部エコー高さと、中央部エコー高さとを別々な判定値で判定す るようにしたものである。また表面部平均エコー高さを判定することにより表面 エコーの増大を検出するようにしたものである。

【０００７】

【作用】

この考案においては、板厚方向で表面部と中央部の二つのゲートを持ち、かつ 各々別々な判定値を設定できるため、板厚方向の未探傷範囲の少ないかつ誤判定 のない探傷をすることができる。また表面エコーの高さを常時取りだし、その平 均値により探触子の傾きや試験体との間隔を監視できるため、信頼性の高い検査 を行うことができる。

【０００８】

【実施例】

実施例１． 以下この考案の一実施例を図について説明する。図１において、１は試験体で ある鋼板、２は前記の試験体を搬送するローラ、３は搬送方向、４は試験体内部 の欠陥、５は分割型探触子、６は接触媒質、７は探触子５より出された超音波、 ８は送信パルス及び受信エコーを伝達するケーブル、１０は前記ケーブル８を通 して送信信号を送り、又前記分割型探触子５からの受信エコーを受信する送受信 回路、１１は前記送受信回路１０及びゲート回路に同期信号を送る基準信号発生 回路、６０は前記送受信回路にて受信された受信エコーの板厚方向の表面部分の エコーを取り出す表面部ゲート回路、６１は前記送受信回路にて受信された受信 エコーの板厚方向の中央部のエコーを取り出す中央部ゲート回路、６２は前記表 面部ゲート回路にゲート信号を供給する表面部ゲート位置設定回路、６３は前記 中央部ゲート回路にゲート信号を供給する中央部ゲート位置設定回路、６４は前 記表面部ゲート回路により取り出された表面部エコーの高さを測定する表面部エ コー高さ測定回路、６５は前記中央部ゲート回路により取り出された中央部エコ ーの高さを測定する中央部エコー高さ測定回路、６６は前記表面部エコー高さ測 定回路により測定された表面部エコー高さを判定する表面部エコー高さ判定回路 、６７は前記中央部エコー高さ測定回路により測定された中央部エコー高さを判 定する中央部エコー高さ判定回路、６８は前記表面部エコー高さ判定回路に判定 値を供給する表面部エコー高さ判定値設定回路、６９は前記中央部エコー高さ判 定回路に判定値を供給する中央部エコー高さ判定値設定回路、７０は前記表面部 エコー高さ測定回路により測定された表面部エコー高さを送信繰り返し毎加算し 試験体の探傷完了後にその平均値を算出する表面部エコー高さ平均回路、７１は 前記表面部エコー高さ平均回路により算出された表面部平均エコー高さを判定す る表面部平均エコー高さ判定回路、７２は前記表面部平均エコー高さ判定回路に 判定値を供給する表面部平均エコー高さ判定値設定回路、１７は前記表面部エコ ー高さ判定回路である。 図２はこの考案による超音波探傷装置で図２に示す試験体を探傷した場合の超音 波エコーとゲートと欠陥エコーの様子を表した図で、図２（ａ）は探触子と試験 体の関係を示した図で、１は試験体、４ｂは欠陥、５は分割型探触子、６は接触 媒質、７は超音波、８はケーブル、図２（ｂ）は受信エコーの様子を表した図で 、３１は前記送受信回路より出力される受信エコー、５０ｂは表面エコー、５１ ｂは欠陥４ｂの欠陥エコー、５２は試験体の底面エコー、図２（ｃ）は表面部ゲ ート信号の様子を表した図で、４０は前記表面部ゲート位置設定回路より表面部 ゲート回路に供給されるゲート信号、図２（ｄ）は中央部ゲート信号の様子を表 した図で、４１は前記中央部ゲート位置設定回路より中央部ゲート回路に供給さ れるゲート信号、図２（ｅ）は表面部欠陥エコーの様子を表した図で、４２は前 記表面部ゲート回路により取り出された表面部エコー、４４ｂは前記表面部エコ ー高さ測定回路によって測定された表面部エコー高さ、４６は前記表面部エコー 高さ判定値設定回路によって設定された判定値、図２（ｆ）は中央部欠陥エコー の様子を表した図で、４３は前記中央部ゲート回路により取り出された中央部エ コー、４７は前記中央部エコー高さ判定値設定回路によって設定された判定値で ある。 図３もこの考案による超音波探傷装置で、図３に示す試験体を探触子が傾いた状 態で探傷した場合の超音波エコーとゲートと欠陥エコーの様子を表した図で、図 ３（ａ）は探触子と試験体の関係を示した図で、１は試験体、４ｂは欠陥、５は 分割型探触子、６は接触媒質、７は超音波、８はケーブル、図３（ｂ）は受信エ コーの様子を表した図で、３１は前記送受信回路より出力される受信エコー、５ ０ｃは表面エコー、５１ａは欠陥４ａの欠陥エコー、５２は試験体の底面エコー 、図３（ｃ）は表面部ゲート信号の様子を表した図で、４０は前記表面部ゲート 位置設定回路より表面部ゲート回路に供給されるゲート信号、図３（ｄ）は中央 部ゲート信号の様子を表した図で、４１は前記中央部ゲート位置設定回路より中 央部ゲート回路に供給されるゲート信号、図３（ｅ）は表面部欠陥エコーの様子 を表した図で、４２は前記表面部ゲート回路により取り出された表面部エコー、 ４４ｃは前記表面部エコー高さ測定回路によって測定された表面部エコー高さ、 ４６は前記表面部エコー高さ判定値設定回路によって設定された判定値、４９は 前記表面部平均エコー高さ判定値設定回路により設定された表面部平均エコー高 さ判定値で、図３（ｆ）は中央部欠陥エコーの様子を表した図で、４３は前記中 央部ゲート回路により取り出された中央部エコー、４５は前記中央部エコー高さ 測定回路により測定された中央部エコー高さ、４７は前記中央部エコー高さ判定 値設定回路によって設定された判定値である。

【０００９】 次にこの考案による超音波探傷装置の動作について説明する。図２に示す薄い 板厚の試験体を探傷する場合、表面部ゲート信号４０は、図２（ｃ）に示すよう に表面エコー５０ｂの立ち上がりから立ち下がり迄設定される、又中央部ゲート 信号４１は図２（ｄ）に示すように表面エコーの立ち下がりから試験体の底面エ コー５２の直前までに板厚によって設定される。そして各々のゲートのエコー高 さ判定値は、図２（ｅ）と図２（ｆ）に示すように、表面部は表面部エコー高さ 判定値４６として通常の表面エコーの高さより高く設定され、中央部は中央部エ コー高さ判定値４７が、図５に示す従来装置と同様に小さい欠陥を検出するため に低く設定される。試験体１には欠陥４ｂがあり、その欠陥エコー５１ｂは表面 エコーと同じ位置に現れる。図２（ｅ）に示すように、表面部ゲート回路６０に より取り出された表面部エコー４２は、表面部エコー高さ測定回路６４にてその 高さが測定される。表面部エコー高さ４４ｂは表面部エコー高さ判定値４６を越 えているため、表面部エコー高さ判定回路にて欠陥有りと判定され表示回路１７ に表示される。図２（ｆ）に示すように、中央部ゲート回路６１により取り出さ れた中央部エコー４３は、中央部エコー高さ測定回路にてそのエコー高さが測定 され、中央部エコー高さ変定値４７と比較される。試験体には中央部ゲート内に エコーがないため、欠陥無しと判定され表示される。このように従来装置ではゲ ートを設定できなかった表面部にゲートを設定するため、表面部にある欠陥を検 出することができる。試験体中央部に図４（ａ）に示すような小さい欠陥があっ た場合でも、中央部ゲート回路により取り出され中央部エコー高さ判定値４７と 比較されるため検出することが可能である。 次にこの考案による超音波探傷装置もう一つの動作について説明する。図３に示 す小さな欠陥４ａのある試験体を探触子が傾いた状態で探傷する場合、図３（ｂ ）に示すように、受信エコー３１には、探触子が傾いているため通常より高さの 大きい表面エコー５０ｃと欠陥４ａの欠陥エコー５１ａと試験体の底面エコー５ ２が存在する。図３（ｃ）のように表面部ゲート信号４０は表面エコーの立ち上 がりから立ち下がりまで設定され、図３（ｄ）のように中央部ゲートは表面エコ ーの立ち下がりから底面エコーの直前まで設定される。欠陥４ａの欠陥エコーは 図１の中央部ゲート回路６１により取り出され、中央部エコー高さ測定回路６５ により図２（ｆ）のそのエコー高さ４５が測定され、中央部エコー高さ判定回路 で中央部エコー高さ判定値４７と比較され、判定値より越えているので欠陥有り と表示される。表面部においては表面部ゲート回路によって取り出された表面部 エコー４２は、表面部エコー高さ判定回路６６で、図３（ｅ）のその高さ４４ｃ と表面部エコー高さ判定値４７と比較される。この場合は表面部には判定値４６ を越える欠陥がないため欠陥なしと判定され表示される。同時に表面部エコー高 さ４４ｃは送信繰り返し毎に、図１の表面部エコー高さ平均回路７０により加算 され試験体の探傷終了後に平均される。そして表面部平均エコー高さ判定回路７ １にて表面部平均エコー高さ判定値４９と比較される。図３の場合分割型探触子 ５は傾いた状態で探傷しているため、表面部エコーの平均値も図３（ｅ）のよう に４４ｃの値となり表面部平均エコー高さ判定値４９を越えるため探触子取付け 不良として表示される。図３は探触子が傾いた場合を示したが探触子と試験体の 間隔が大きくなった場合も同様に表面部エコーが増大するため探触子取付け不良 として表示される。通常分割型探触子でギャップ法により鋼板を探傷する場合探 触子と試験体のギャップは０．５ｍｍ程度でありこの値が０．１ｍｍ増大する毎 に探触子の受信側振動子に受信される表面エコーは２ｄＢ程度増加することが知 られている。この例では表面部には欠陥はないが表面部エコー判定値４６を越え る欠陥エコーがあった場合は同時に欠陥有りと表示される。

【考案の効果】

この考案は以上説明した通り、試験体の表面部と中央部に各々ゲートを設定し かつ各々エコー高さ判定値を設定出来るため、板厚方向で未探傷範囲が少なく、 中央部は判定値を下げて厳しく検査し、表面部は表面エコーを欠陥と誤判定しな いような信頼性の高い検査ができるという効果がある。また同時に表面エコーの 高さを探傷中測定し探傷後平均値により探触子の取付状態や探触子と試験体の間 隔の監視を行い傾いていたり探触子と試験体のギャップが大きい場合は警報表示 を行うので迅速な修理や調整ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案による一実施例による超音波探傷装置
の構成を示す図である。

【図２】この考案による一実施例による超音波探傷装置
の超音波エコーとゲート及び欠陥エコーの関係を示す図
である。

【図３】この考案による一実施例による超音波探傷装置
の超音波エコーとゲート及び欠陥エコーの関係を示す図
である。

【図４】従来の超音波探傷装置の構成を示す図である。

【図５】従来の超音波探傷装置の超音波エコーとゲート
及び欠陥エコーの関係を示す図である。

【図６】従来の超音波探傷装置の超音波エコーとゲート
及び欠陥エコーの関係を示す図である。

【図７】従来の超音波探傷装置の超音波エコーとゲート
及び欠陥エコーの関係を示す図である。

【符号の説明】

５ 分割型探触子 １０ 送受信回路 １１ 基準信号発生回路 ６０ 表面部ゲート回路 ６１ 中央部ゲート回路 ６２ 表面部ゲート位置設定回路 ６３ 中央部ゲート位置設定回路 ６４ 表面部エコー高さ測定回路 ６５ 中央部エコー高さ測定回路 ６６ 表面部エコー高さ判定回路 ６７ 中央部エコー高さ判定回路 ６８ 表面部エコー高さ判定値設定回路 ６９ 中央部エコー高さ判定値設定回路 ７０ 表面部エコー高さ平均回路 ７１ 表面部平均エコー高さ判定回路 ７２ 表面部平均エコー高さ判定値設定回路 １７ 表示回路

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 試験体である鋼板の内部に、外側表面よ
   り繰り返し超音波を送信し、その試験体内部の欠陥から
   反射された超音波信号を受信する装置において、同期信
   号を発生する基準信号発生回路と、前記回路から発生す
   る同期信号に同期して送信し、又分割探触子によって超
   音波から変換された電気信号（受信信号）を受信する送
   受信回路と、受信エコーの時間軸上の試験体表面部にゲ
   ートをかけてゲート内のエコーを取り出す表面部ゲート
   回路と、前記ゲート回路にゲート信号を供給する表面部
   ゲート位置設定回路と、上記受信エコーの時間軸上の試
   験体中央部にゲートをかけてゲート内のエコーを取り出
   す中央部ゲート回路と、前記ゲート回路にゲート信号を
   供給する中央部ゲート位置設定回路と、上記表面部ゲー
   ト回路から取り出されたエコーの高さを測定する表面部
   エコー高さ測定回路と、前記表面部エコー高さ測定回路
   により測定されたエコーの高さを判定する表面部エコー
   高さ判定回路と、前記表面部エコー高さ判定回路に判定
   値を供給する表面部エコー高さ判定値設定回路と、上記
   中央部ゲート回路から取り出されたエコーの高さを測定
   する中央部エコー高さ測定回路と、前記中央部エコー高
   さ測定回路により測定されたエコーの高さを判定する中
   央部エコー高さ判定回路と、前記中央部エコー高さ判定
   回路に判定値を供給する中央部エコー高さ判定値設定回
   路と、送信繰り返し毎の上記表面部エコー高さ測定回路
   により測定された表面部エコー高さを加算し、その平均
   値を算出する表面部エコー高さ平均回路と、前記表面部
   エコー高さ平均回路によって算出された表面部平均エコ
   ー高さを判定する表面部平均エコー高さ判定回路と、前
   記表面部平均エコー高さ判定回路に判定値を供給する表
   面部平均エコー高さ判定値設定回路と、上記表面部エコ
   ー高さ判定回路と中央部エコー高さ判定回路と表面部平
   均エコー高さ判定回路の判定結果を表示する表示回路を
   備え、試験体の板厚方向で表面部と中央部にゲートを設
   定しかつ各々異なるエコー高さ判定値を設定し探傷する
   ことを特徴とする超音波探傷装置。
2. 【請求項２】 試験体の表面部エコーの平均エコー高さ
   を測定しこれを判定することを特徴とする請求項１記載
   の超音波探傷装置。