JPH07229879A - 斜角探傷用電子走査式探触子 - Google Patents
斜角探傷用電子走査式探触子Info
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- JPH07229879A JPH07229879A JP6043160A JP4316094A JPH07229879A JP H07229879 A JPH07229879 A JP H07229879A JP 6043160 A JP6043160 A JP 6043160A JP 4316094 A JP4316094 A JP 4316094A JP H07229879 A JPH07229879 A JP H07229879A
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Abstract
(57)【要約】
〔目的〕 楔に角度を形成すると共にどの配置の超音波
振動子についても楔内の超音波ビームの伝播距離が一定
のため感度差が生ぜず、しかも超音波振動子の配列個数
に制限が生じない斜角探傷用電子走査式探触子を提供す
る。 〔構成〕 被検体(2) の表面に対向する平坦な底面及び
第１, 第２の斜面が所定のピッチで反復れることにより
鋸歯状を呈する表面を有する板状又は棒状の楔(1) と、
この楔(1) の鋸歯状の表面を形成する第１, 第２の斜面
のうちの一方のそれぞれに固定されると共にそれぞれが
所定のタイミングで動作せしめられる複数の超音波振動
子（Ｔ1 〜Ｔｍ）とを備える。
振動子についても楔内の超音波ビームの伝播距離が一定
のため感度差が生ぜず、しかも超音波振動子の配列個数
に制限が生じない斜角探傷用電子走査式探触子を提供す
る。 〔構成〕 被検体(2) の表面に対向する平坦な底面及び
第１, 第２の斜面が所定のピッチで反復れることにより
鋸歯状を呈する表面を有する板状又は棒状の楔(1) と、
この楔(1) の鋸歯状の表面を形成する第１, 第２の斜面
のうちの一方のそれぞれに固定されると共にそれぞれが
所定のタイミングで動作せしめられる複数の超音波振動
子（Ｔ1 〜Ｔｍ）とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼溶接部の内部きずな
どを検査する自動探傷装置などに使用される傾角探傷用
電子走査式探触子（フェーズドアレイ探触子）に関する
ものである。
どを検査する自動探傷装置などに使用される傾角探傷用
電子走査式探触子（フェーズドアレイ探触子）に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】溶接部の内部きずの有無を非破壊検査す
る手法として、超音波斜角探傷法が広く普及している。
この超音波斜角探傷は、図２に示すように、被検体 22
上に配置される楔 21 と、この楔 21 上に設置される超
音波振動子Ｔ1 から構成され、ある決められた角度の超
音波ビーム 24 ，25 を送受信する斜角探触子を用いて
行っている。この場合溶接部全体を検査するには、この
探触子を溶接線に垂直な方向に機械的に走査する必要が
あり、このため、探傷作業に時間が掛かる。
る手法として、超音波斜角探傷法が広く普及している。
この超音波斜角探傷は、図２に示すように、被検体 22
上に配置される楔 21 と、この楔 21 上に設置される超
音波振動子Ｔ1 から構成され、ある決められた角度の超
音波ビーム 24 ，25 を送受信する斜角探触子を用いて
行っている。この場合溶接部全体を検査するには、この
探触子を溶接線に垂直な方向に機械的に走査する必要が
あり、このため、探傷作業に時間が掛かる。
【０００３】一方、日刊工業新聞社発行の「新・非破壊
検査便覧」(1992 年版、318 〜319頁）などを参照すれ
ば、図３に示すような構成の電子走査式探触子（フェー
ズドアレイ探触子）が知られている。このフェーズドア
レイ探触子は、被検体３２上に配置される平板状の楔３
１上に細い短冊状の超音波振動子（ピエゾ素子）Ｔ1〜
Ｔｍを隣接して多数配列し、各超音波振動子に時間をわ
ずかずつ遅らせながら電気パルスを印加することにより
超音波ビームの進行方向を制御する構成となっている。
検査便覧」(1992 年版、318 〜319頁）などを参照すれ
ば、図３に示すような構成の電子走査式探触子（フェー
ズドアレイ探触子）が知られている。このフェーズドア
レイ探触子は、被検体３２上に配置される平板状の楔３
１上に細い短冊状の超音波振動子（ピエゾ素子）Ｔ1〜
Ｔｍを隣接して多数配列し、各超音波振動子に時間をわ
ずかずつ遅らせながら電気パルスを印加することにより
超音波ビームの進行方向を制御する構成となっている。
【０００４】この構成において、例えば、まず、４個の
超音波振動子の組Ｔ1 〜Ｔ4 だけに配列順に順次遅延さ
れた電気パルスを印加して偏向角を制御することによ
り、制御された進入角度を有する超音波を発生させて被
検材２内部からのエコーを観察し、続いて、４個の超音
波振動子の組Ｔ2 〜Ｔ5 だけに配列順に順次遅延された
電気パルスを印加してエコーを観察するという具合に、
電気パルスを印加する４個の超音波振動子の組合せを配
列方向に１個ずつずらしながら同様な動作を繰り返すこ
とにより、あたかも隣接して配列される４個の超音波振
動子によって構成される一個の探触子を傾けて配列する
と共にＴ1 からＴｍの位置まで機械的に走査したと同様
の結果が得られる。
超音波振動子の組Ｔ1 〜Ｔ4 だけに配列順に順次遅延さ
れた電気パルスを印加して偏向角を制御することによ
り、制御された進入角度を有する超音波を発生させて被
検材２内部からのエコーを観察し、続いて、４個の超音
波振動子の組Ｔ2 〜Ｔ5 だけに配列順に順次遅延された
電気パルスを印加してエコーを観察するという具合に、
電気パルスを印加する４個の超音波振動子の組合せを配
列方向に１個ずつずらしながら同様な動作を繰り返すこ
とにより、あたかも隣接して配列される４個の超音波振
動子によって構成される一個の探触子を傾けて配列する
と共にＴ1 からＴｍの位置まで機械的に走査したと同様
の結果が得られる。
【０００５】これが電子走査法であり、自動探傷装置を
製作する場合、機械的に走査する場合に比べて、走査速
度を大幅に向上できるだけでなく、モータなどの機械部
品が不要となるため装置が小型にできるという利点があ
る。
製作する場合、機械的に走査する場合に比べて、走査速
度を大幅に向上できるだけでなく、モータなどの機械部
品が不要となるため装置が小型にできるという利点があ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のフェーズド
アレイ探触子は、図３に示したように、多数の超音波振
動子Ｔ１〜Ｔｍと、楔あるいは遅延材と称される均一な
厚みの部材３１とを組み合わせた構造となっている。こ
のため、縦波の送受信には適しているが、溶接部の探傷
に必要な屈折横波の送受信は困難であるという問題があ
る。以下、その理由について説明する。
アレイ探触子は、図３に示したように、多数の超音波振
動子Ｔ１〜Ｔｍと、楔あるいは遅延材と称される均一な
厚みの部材３１とを組み合わせた構造となっている。こ
のため、縦波の送受信には適しているが、溶接部の探傷
に必要な屈折横波の送受信は困難であるという問題があ
る。以下、その理由について説明する。
【０００７】通常、溶接部の探傷には屈折角 45 o から
70 o の横波が利用される。楔として通常使用されるア
クリル樹脂内を伝播する縦波の伝播速度 (音速) は約 2
730ｍ/secであるから、上述の屈折角の横波３５を発生
させるためには、スネルの法則によれば約 37 o から 5
3 o の方向に縦波３４を偏向させる必要がある。しか
し、一個の超音波振動子の幅を１ｍｍ程度とし、探傷周
波数を５MHz とすると、この超音波振動子の指向角は理
論的に約 31 o に過ぎないため、所望の屈折角の横波の
発生に必要な 37 o から 53 o の範囲の偏向角は実現で
きない。
70 o の横波が利用される。楔として通常使用されるア
クリル樹脂内を伝播する縦波の伝播速度 (音速) は約 2
730ｍ/secであるから、上述の屈折角の横波３５を発生
させるためには、スネルの法則によれば約 37 o から 5
3 o の方向に縦波３４を偏向させる必要がある。しか
し、一個の超音波振動子の幅を１ｍｍ程度とし、探傷周
波数を５MHz とすると、この超音波振動子の指向角は理
論的に約 31 o に過ぎないため、所望の屈折角の横波の
発生に必要な 37 o から 53 o の範囲の偏向角は実現で
きない。
【０００８】従って、所望の屈折角の横波を送受信する
ためは、斜角探触子の場合と同様、図４に示すように、
被検体４２上に配置する楔４１に予め傾斜を形成してお
く必要がある。しかしながら、このようにすると、最初
の超音波振動子Ｔ1 と最後の超音波振動子Ｔｍとでは縦
波４４が楔４１内を伝播する距離が異なるため、減衰量
が異なり感度が変化するなどの不都合が生じる。なお４
５は被検体４２内を伝播する横波である。しかも、この
構成では、楔４１をあまり大きくできないため、超音波
振動子の配列個数に幾何学的な制限が生じ、溶接部全体
をカバーできないなどの問題点がある。
ためは、斜角探触子の場合と同様、図４に示すように、
被検体４２上に配置する楔４１に予め傾斜を形成してお
く必要がある。しかしながら、このようにすると、最初
の超音波振動子Ｔ1 と最後の超音波振動子Ｔｍとでは縦
波４４が楔４１内を伝播する距離が異なるため、減衰量
が異なり感度が変化するなどの不都合が生じる。なお４
５は被検体４２内を伝播する横波である。しかも、この
構成では、楔４１をあまり大きくできないため、超音波
振動子の配列個数に幾何学的な制限が生じ、溶接部全体
をカバーできないなどの問題点がある。
【０００９】従って、本発明の目的は、楔に角度を形成
すると共に、どの配置の超音波振動子でも楔内の超音波
ビームの伝播距離が一定のため感度差が生ぜず、しかも
超音波振動子の配列数に制限が生じない斜角探傷用電子
走査式探触子を提供することにある。
すると共に、どの配置の超音波振動子でも楔内の超音波
ビームの伝播距離が一定のため感度差が生ぜず、しかも
超音波振動子の配列数に制限が生じない斜角探傷用電子
走査式探触子を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の斜角探傷用電子
走査式探触子は、被検体の表面に対向する平坦な底面及
び第１，第２の斜面が所定のピッチで反復されることに
より鋸歯状を呈する表面を有する板状又は棒状の楔と、
この楔の前記鋸歯状の表面を形成する第１，第２の斜面
のうちの一方のそれぞれに固定されると共にそれぞれが
所定のタイミングで動作せしめられる複数の超音波振動
子とから構成される。
走査式探触子は、被検体の表面に対向する平坦な底面及
び第１，第２の斜面が所定のピッチで反復されることに
より鋸歯状を呈する表面を有する板状又は棒状の楔と、
この楔の前記鋸歯状の表面を形成する第１，第２の斜面
のうちの一方のそれぞれに固定されると共にそれぞれが
所定のタイミングで動作せしめられる複数の超音波振動
子とから構成される。
【００１１】本発明の一実施例によれば、各超音波振動
子が固定される楔の一方の斜面の傾斜角は、各超音波振
動子から発せられた縦波がこの楔の底面と被検体との境
界面において屈折されることにより 45 o から 70 o の
範囲の横波を被検体の中に発生するような角度に設定さ
れている。さらに、本発明の好適な実施例によれば、各
超音波振動子のうち隣接する複数個ものが順次遅延され
たタイミングで動作せしめられることにより、それぞれ
から発せれる縦波の伝播方向が制御される。
子が固定される楔の一方の斜面の傾斜角は、各超音波振
動子から発せられた縦波がこの楔の底面と被検体との境
界面において屈折されることにより 45 o から 70 o の
範囲の横波を被検体の中に発生するような角度に設定さ
れている。さらに、本発明の好適な実施例によれば、各
超音波振動子のうち隣接する複数個ものが順次遅延され
たタイミングで動作せしめられることにより、それぞれ
から発せれる縦波の伝播方向が制御される。
【００１２】
【作用】本発明の作用を図１を参照して説明する。同図
において、超音波振動子群Ｔ1からＴｍと被検体２との
間に楔１を設置し、超音波振動子群を設置する側の楔１
の表面側を鋸歯状にした。鋸歯の一方の傾斜面に短冊状
の振動子を設置し、かつこれら一方の傾斜面から被検体
２との接触面（楔１の底面）までの距離を等しくする。
このような配置にすれば、各超音波振動子から送信され
た超音波の縦波４は、楔１と被検体２の境界面で屈折
し、各超音波振動子を設置した鋸歯の一方の傾斜面の傾
斜角度に対応して屈折角 45 o から 70 o の横波を被検
体中に効率よく発生する。被検体内部からの反射波を受
信する場合は逆の経路を経て、効率良く受信できる。し
かも、どの位置の振動子でも楔１内の超音波ビームの伝
播距離が一定になるため感度差を生じたりしないし、必
要な数だけ超音波振動子を制限無く配置できる。
において、超音波振動子群Ｔ1からＴｍと被検体２との
間に楔１を設置し、超音波振動子群を設置する側の楔１
の表面側を鋸歯状にした。鋸歯の一方の傾斜面に短冊状
の振動子を設置し、かつこれら一方の傾斜面から被検体
２との接触面（楔１の底面）までの距離を等しくする。
このような配置にすれば、各超音波振動子から送信され
た超音波の縦波４は、楔１と被検体２の境界面で屈折
し、各超音波振動子を設置した鋸歯の一方の傾斜面の傾
斜角度に対応して屈折角 45 o から 70 o の横波を被検
体中に効率よく発生する。被検体内部からの反射波を受
信する場合は逆の経路を経て、効率良く受信できる。し
かも、どの位置の振動子でも楔１内の超音波ビームの伝
播距離が一定になるため感度差を生じたりしないし、必
要な数だけ超音波振動子を制限無く配置できる。
【００１３】
【実施例】本発明の一実施例を、図１により詳細に説明
する。一例として、板厚 20 ｍｍの鋼板同士の突き合わ
せ溶接部を探傷する場合を想定する。 JIS Z 3060 「鋼
溶接部の超音波探傷試験方法及び等級分類方法」によれ
ば、周波数５MHz 、振動子寸法 10 ｍｍ× 10 ｍｍ、屈
折角 70 o の探触子を用い、直射から一回反射の範囲、
探触子を走査することが標準となっている。これに適合
するように本発明によるアレー探触子の諸元を検討する
と以下のようになる。
する。一例として、板厚 20 ｍｍの鋼板同士の突き合わ
せ溶接部を探傷する場合を想定する。 JIS Z 3060 「鋼
溶接部の超音波探傷試験方法及び等級分類方法」によれ
ば、周波数５MHz 、振動子寸法 10 ｍｍ× 10 ｍｍ、屈
折角 70 o の探触子を用い、直射から一回反射の範囲、
探触子を走査することが標準となっている。これに適合
するように本発明によるアレー探触子の諸元を検討する
と以下のようになる。
【００１４】超音波振動子の周波数を５MHz とすれば、
一回反射の範囲まで走査するには、本実施例では板厚 2
0 ｍｍ、屈折角 70 o であるから、約 100ｍｍの走査幅
が必要である。探傷するときの溶接部に直交する方向の
走査ピッチを１ｍｍとする。楔としてアクリル樹脂を使
用すると、その内部を伝播する縦波の速度は 2730 ｍ/s
ecであり、鋼材中を伝播する横波の速度は 3240 ｍ/sec
であるから、 鋼材中に屈折角θ＝ 70 o の横波を発生
するには、スネルの法則から楔中の縦波の入射角αは5
2.4 oとなる。従って、楔１の鋸歯状の表面の超音波振
動子を設置する側の斜面の傾斜角は 52.4 o に設定す
る。また、鋸歯の山の角度は 90 o に設定する。
一回反射の範囲まで走査するには、本実施例では板厚 2
0 ｍｍ、屈折角 70 o であるから、約 100ｍｍの走査幅
が必要である。探傷するときの溶接部に直交する方向の
走査ピッチを１ｍｍとする。楔としてアクリル樹脂を使
用すると、その内部を伝播する縦波の速度は 2730 ｍ/s
ecであり、鋼材中を伝播する横波の速度は 3240 ｍ/sec
であるから、 鋼材中に屈折角θ＝ 70 o の横波を発生
するには、スネルの法則から楔中の縦波の入射角αは5
2.4 oとなる。従って、楔１の鋸歯状の表面の超音波振
動子を設置する側の斜面の傾斜角は 52.4 o に設定す
る。また、鋸歯の山の角度は 90 o に設定する。
【００１５】上述した１ｍｍの走査ピッチを得るために
は、上記 52.4 o の入射角で、各超音波振動子から発射
した超音波ビームの中心軸の被検体２の表面上でのピッ
チを１ｍｍにする必要がある。これを鋸歯状の面に投影
すると、以下のような超音波振動子の幅ｗが得られる。 ｗ＝ 1.0 × cos 52.4 o ＝ 0.6 (ｍｍ） また、超音波振動子間の距離（すなわち鋸歯の反対側の
面の長さ）ｈは、 ｈ＝ 1.0 × sin 52.4 o＝ 0.8（ｍｍ） となる。これより、鋸歯状の山のピッチは１ｍｍとし、
超音波振動子を設置する側の斜面の寸法は幅を 0.6ｍ
ｍ、長さを 10 ｍｍとし、他方の側の斜面の寸法は幅を
0.8ｍｍ、長さを 10 ｍｍとする。また、山の数は 100
個とする。
は、上記 52.4 o の入射角で、各超音波振動子から発射
した超音波ビームの中心軸の被検体２の表面上でのピッ
チを１ｍｍにする必要がある。これを鋸歯状の面に投影
すると、以下のような超音波振動子の幅ｗが得られる。 ｗ＝ 1.0 × cos 52.4 o ＝ 0.6 (ｍｍ） また、超音波振動子間の距離（すなわち鋸歯の反対側の
面の長さ）ｈは、 ｈ＝ 1.0 × sin 52.4 o＝ 0.8（ｍｍ） となる。これより、鋸歯状の山のピッチは１ｍｍとし、
超音波振動子を設置する側の斜面の寸法は幅を 0.6ｍ
ｍ、長さを 10 ｍｍとし、他方の側の斜面の寸法は幅を
0.8ｍｍ、長さを 10 ｍｍとする。また、山の数は 100
個とする。
【００１６】さらに、各超音波振動子の寸法も、上記斜
面の寸法に等しく幅 0.6ｍｍ，長さを 10 ｍｍとする。
これのような超音波振動子を100 個の斜面のそれぞれに
設置し、そのうちの 16 枚を一組として動作させる事に
より、幅が10ｍｍ、長さが10ｍｍの寸法の１個の斜角探
触子を設置した場合と同様の効果が得られる。また、振
動子の下端から被検体２の表面までの距離を約７ｍｍと
した。この距離は楔内での超音波の減衰を少なくするに
は短いほど良いが、楔内で乱反射する超音波を十分に減
少させるためにある程度の距離も必要なことを勘案し
て、最適値を実験的に決めることになる。
面の寸法に等しく幅 0.6ｍｍ，長さを 10 ｍｍとする。
これのような超音波振動子を100 個の斜面のそれぞれに
設置し、そのうちの 16 枚を一組として動作させる事に
より、幅が10ｍｍ、長さが10ｍｍの寸法の１個の斜角探
触子を設置した場合と同様の効果が得られる。また、振
動子の下端から被検体２の表面までの距離を約７ｍｍと
した。この距離は楔内での超音波の減衰を少なくするに
は短いほど良いが、楔内で乱反射する超音波を十分に減
少させるためにある程度の距離も必要なことを勘案し
て、最適値を実験的に決めることになる。
【００１７】本発明のアレー探触子を、板厚 20 ｍｍの
鋼板の突き合わせ溶接部を有する被検体２上に接触媒質
（グリセリン）を介して配置し、その突き合わせ溶接部
を探傷する。この場合、まず、振動子Ｔ1 からＴ16まで
に送信パルスを印加するが、隣接する超音波振動子ごと
に、 ｔ＝〔1.0 （ｍｍ）× sin 52.4 o 〕／（2.73×106 ｍｍ/sec) ＝ 0.29 （μsec ） ずつ時間を遅らせて送信パルスを順次印加すると、各超
音波振動子から発した縦波４は、各超音波振動子の法線
方向に伝播し、入射角αは 52.4 o と変わらず、被検体
中に屈折角 70 o の横波５が伝播していく。この遅延時
間は、最隣接の超音波振動子の間の距離ｈを縦波が伝播
する時間ｈ/(2.73×106)＝0.29μsec と勿論一致する。
鋼板の突き合わせ溶接部を有する被検体２上に接触媒質
（グリセリン）を介して配置し、その突き合わせ溶接部
を探傷する。この場合、まず、振動子Ｔ1 からＴ16まで
に送信パルスを印加するが、隣接する超音波振動子ごと
に、 ｔ＝〔1.0 （ｍｍ）× sin 52.4 o 〕／（2.73×106 ｍｍ/sec) ＝ 0.29 （μsec ） ずつ時間を遅らせて送信パルスを順次印加すると、各超
音波振動子から発した縦波４は、各超音波振動子の法線
方向に伝播し、入射角αは 52.4 o と変わらず、被検体
中に屈折角 70 o の横波５が伝播していく。この遅延時
間は、最隣接の超音波振動子の間の距離ｈを縦波が伝播
する時間ｈ/(2.73×106)＝0.29μsec と勿論一致する。
【００１８】溶接部中を伝播する横波５の伝播経路内に
きずが存在すると、そこで反射波が発生し、この反射波
のうち入射経路と逆の経路をたどって戻る成分が超音波
振動子に受信される。きずが存在しなければ反射波は発
生しない。溶接部まで超音波パルスが往復するのに要す
る時間が経過した後、次の超音波振動子の組である振動
子Ｔ2 からＴ17に、同様に送信パルスを印加する。この
ように、超音波振動子を１個ずつずらすることにより選
択した新たな16個の振動子の組に、0.29μsecの遅延時
間をもたせなながら順次送信パルスを印加するという具
合に、同様の動作を繰り返す。最後に、振動子Ｔ85から
Ｔ100 までの16個の超音波振動子の組に順次送信パルス
を印加し、それによる反射波を受信すれば、直射から一
回反射まで探傷作業は終了したことになる。
きずが存在すると、そこで反射波が発生し、この反射波
のうち入射経路と逆の経路をたどって戻る成分が超音波
振動子に受信される。きずが存在しなければ反射波は発
生しない。溶接部まで超音波パルスが往復するのに要す
る時間が経過した後、次の超音波振動子の組である振動
子Ｔ2 からＴ17に、同様に送信パルスを印加する。この
ように、超音波振動子を１個ずつずらすることにより選
択した新たな16個の振動子の組に、0.29μsecの遅延時
間をもたせなながら順次送信パルスを印加するという具
合に、同様の動作を繰り返す。最後に、振動子Ｔ85から
Ｔ100 までの16個の超音波振動子の組に順次送信パルス
を印加し、それによる反射波を受信すれば、直射から一
回反射まで探傷作業は終了したことになる。
【００１９】次に、本発明の他の実施例として、電子走
査方式の機能を生かし、屈折角を任意に可変する場合に
ついて説明する。
査方式の機能を生かし、屈折角を任意に可変する場合に
ついて説明する。
【００２０】通常の斜角探傷の場合、使用される屈折角
の範囲は 45 o から 70 o であるから、スネルの法則に
よれば楔としてアクリル樹脂を使用した時、縦波の入射
角αは 36.6 o から 52.4 o まで変化させる必要があ
る。この例では、まず、鋸歯状の楔を形成する傾斜面の
うち超音波振動子を設置する側の傾斜角は、例えば必要
とする入射角の中心値近傍の値の45o とする。この値は
屈折角約 57 o に相当する。屈折角の制御は、各超音波
振動子に印加する送信パルスの印加遅延時間を制御する
ことによって行う。
の範囲は 45 o から 70 o であるから、スネルの法則に
よれば楔としてアクリル樹脂を使用した時、縦波の入射
角αは 36.6 o から 52.4 o まで変化させる必要があ
る。この例では、まず、鋸歯状の楔を形成する傾斜面の
うち超音波振動子を設置する側の傾斜角は、例えば必要
とする入射角の中心値近傍の値の45o とする。この値は
屈折角約 57 o に相当する。屈折角の制御は、各超音波
振動子に印加する送信パルスの印加遅延時間を制御する
ことによって行う。
【００２１】前例と同様に被検体２の板厚は 20 ｍｍ、
探傷周波数は５MHz として、超音波振動子の幅ｗと間隔
ｈを求めるとそれぞれｗ＝ 0.7ｍｍ、ｈ＝ 0.7ｍｍとな
る。これより、鋸歯状の山のピッチは１ｍｍとし、両斜
面の寸法を、幅0.7 ｍｍ、長さ10ｍｍとする。従って、
各超音波振動子の寸法を、斜面の寸法に等しく幅 0.7ｍ
ｍ、長さ 10 ｍｍとし、このような寸法の超音波振動子
を100 個の斜面のそれぞれに設置し、 14 個を一組とし
て動作させる事により、幅10ｍｍ、長さ10ｍｍの単一の
斜角探触子を使用したのと同様の効果が得られる。ま
た、振動子の下端から被検体表面までの寸法は約７ｍｍ
とした。
探傷周波数は５MHz として、超音波振動子の幅ｗと間隔
ｈを求めるとそれぞれｗ＝ 0.7ｍｍ、ｈ＝ 0.7ｍｍとな
る。これより、鋸歯状の山のピッチは１ｍｍとし、両斜
面の寸法を、幅0.7 ｍｍ、長さ10ｍｍとする。従って、
各超音波振動子の寸法を、斜面の寸法に等しく幅 0.7ｍ
ｍ、長さ 10 ｍｍとし、このような寸法の超音波振動子
を100 個の斜面のそれぞれに設置し、 14 個を一組とし
て動作させる事により、幅10ｍｍ、長さ10ｍｍの単一の
斜角探触子を使用したのと同様の効果が得られる。ま
た、振動子の下端から被検体表面までの寸法は約７ｍｍ
とした。
【００２２】本実施例のアレー探触子を、接触媒質（グ
リセリン）を介して板厚 20 ｍｍの鋼板の突き合わせ溶
接部を有する被検体２上に配置し、例えば、屈折角 57
o で探傷する。この場合、前述の例と同様な考え方で、
最隣接の超音波振動子について ｔ＝ｈ/(2.73×106 )
＝ 0.26 （μsec ）ずつ時間を遅らせて送信パルスを印
加すると、各超音波振動子から発した縦波４は、各超音
波振動子の法線方向に伝播し、入射角αは 45 o と変わ
らず、被検体中に屈折角 59 o の横波５が伝播してい
く。
リセリン）を介して板厚 20 ｍｍの鋼板の突き合わせ溶
接部を有する被検体２上に配置し、例えば、屈折角 57
o で探傷する。この場合、前述の例と同様な考え方で、
最隣接の超音波振動子について ｔ＝ｈ/(2.73×106 )
＝ 0.26 （μsec ）ずつ時間を遅らせて送信パルスを印
加すると、各超音波振動子から発した縦波４は、各超音
波振動子の法線方向に伝播し、入射角αは 45 o と変わ
らず、被検体中に屈折角 59 o の横波５が伝播してい
く。
【００２３】被検体中に上記屈折角とは異なる屈折角の
横波を伝播させることは、対応の遅延時間を変更するこ
とによって行う。例えば、屈折角 45 o で横波を伝播さ
せるためには、入射角αは 36.6 o とする必要がある。
そのためには各超音波振動子が発生した縦波の伝播方向
を振動子の法線方向から 45 o ー36．6 o ＝ 8.4o だけ
偏向させる必要がある。この偏向角は先に見積もった幅
１ｍｍ，周波数５MHzの振動子の指向角約31o 以内であ
るから十分に偏向可能な範囲内である。
横波を伝播させることは、対応の遅延時間を変更するこ
とによって行う。例えば、屈折角 45 o で横波を伝播さ
せるためには、入射角αは 36.6 o とする必要がある。
そのためには各超音波振動子が発生した縦波の伝播方向
を振動子の法線方向から 45 o ー36．6 o ＝ 8.4o だけ
偏向させる必要がある。この偏向角は先に見積もった幅
１ｍｍ，周波数５MHzの振動子の指向角約31o 以内であ
るから十分に偏向可能な範囲内である。
【００２４】従って、最初、振動子Ｔ1 からＴ14まで送
信パルスを印加するが、最隣接の振動子について、 Δｔ＝ 1.0×（ sin 36.6 o ー sin 45 o ）/(2.73×106) ＝ー 0.04(μsec ） だけさらに時間を遅らせて送信パルスを印加する。すな
わち、ｔ＝0.26ー0.04＝0.22 (μsec ) ずつ時間を遅ら
せて14個の超音波振動子のそれぞれに順次送信パルスを
印加する。この場合、各超音波振動子から発せられた縦
波の伝播方向は、超音波振動子の法線方向から 8.4o だ
け偏向し、入射角αは36. ６o となり、被検体２中に屈
折角45 oで横波５が伝播していく。
信パルスを印加するが、最隣接の振動子について、 Δｔ＝ 1.0×（ sin 36.6 o ー sin 45 o ）/(2.73×106) ＝ー 0.04(μsec ） だけさらに時間を遅らせて送信パルスを印加する。すな
わち、ｔ＝0.26ー0.04＝0.22 (μsec ) ずつ時間を遅ら
せて14個の超音波振動子のそれぞれに順次送信パルスを
印加する。この場合、各超音波振動子から発せられた縦
波の伝播方向は、超音波振動子の法線方向から 8.4o だ
け偏向し、入射角αは36. ６o となり、被検体２中に屈
折角45 oで横波５が伝播していく。
【００２５】溶接部内を伝播した超音波の横波５がきず
に当たると反射エコーが帰ってくるし、きずが無ければ
反射エコーはない。溶接部まで超音波パルスが往復する
のに要する時間が経過した後、次の超音波振動子の組で
あるＴ2 からＴ15に、同様に送信パルスを印加する。こ
のように、超音波振動子を１個ずつずらすることにより
選択した新たな１4 個の組に順次、同様の時間ずれを持
たせながら送信パルスを印加するという具合に、同様の
動作を繰り返す。最後に、超音波振動子Ｔ87からＴ100
までに送信パルスを印加し、それによる反射エコーを受
信すれば、直射から一回反射まで探傷作業は終了したこ
とになる。
に当たると反射エコーが帰ってくるし、きずが無ければ
反射エコーはない。溶接部まで超音波パルスが往復する
のに要する時間が経過した後、次の超音波振動子の組で
あるＴ2 からＴ15に、同様に送信パルスを印加する。こ
のように、超音波振動子を１個ずつずらすることにより
選択した新たな１4 個の組に順次、同様の時間ずれを持
たせながら送信パルスを印加するという具合に、同様の
動作を繰り返す。最後に、超音波振動子Ｔ87からＴ100
までに送信パルスを印加し、それによる反射エコーを受
信すれば、直射から一回反射まで探傷作業は終了したこ
とになる。
【００２６】屈折角の変更は、対応する入射角を得るた
めの縦波４の偏向角がその振動子の指向角の範囲内であ
れば、上記送信パルスの遅延時間を変更することによっ
て容易に実現できる。
めの縦波４の偏向角がその振動子の指向角の範囲内であ
れば、上記送信パルスの遅延時間を変更することによっ
て容易に実現できる。
【００２７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の斜
角探傷用電子走査式探触子によれば、超音波斜角探傷法
により溶接部を検査する場合、屈折角 45 o から70o の
横波を被検体内に効率よく伝播させることができ、被検
体内部からの反射波を受信する場合は逆の経路を経て、
効率良く受信できる。
角探傷用電子走査式探触子によれば、超音波斜角探傷法
により溶接部を検査する場合、屈折角 45 o から70o の
横波を被検体内に効率よく伝播させることができ、被検
体内部からの反射波を受信する場合は逆の経路を経て、
効率良く受信できる。
【００２８】また、どの配置の超音波振動子についても
楔内の超音波ビームの伝播距離が一定になるため減衰量
が等しく、従って感度差が生じない。しかも、楔の寸法
上の制御を受けることなく必要な個数だけ超音波振動子
を配置できるため、一度の電子走査で溶接部の一断面を
一度に検査できる。従って、本発明の探触子を自動探傷
装置に具備させることにより、溶接部を高速かつ高精度
で検査する事が可能となる。
楔内の超音波ビームの伝播距離が一定になるため減衰量
が等しく、従って感度差が生じない。しかも、楔の寸法
上の制御を受けることなく必要な個数だけ超音波振動子
を配置できるため、一度の電子走査で溶接部の一断面を
一度に検査できる。従って、本発明の探触子を自動探傷
装置に具備させることにより、溶接部を高速かつ高精度
で検査する事が可能となる。
【図１】本発明の一実施例の斜角探傷用電子走査式探触
子の構成を示す図である。
子の構成を示す図である。
【図２】従来の超音波斜角探触子の構成を示す図であ
る。
る。
【図３】従来のフェイズドアレー探触子の構成を示す図
である。
である。
【図４】斜角探傷用電子走査式探触子について考えられ
る他の形態を示す図である。
る他の形態を示す図である。
Ｔ1 〜Ｔｍ 超音波振動子 １ 楔 ２ 被検体 ４ 縦波 ５ 横波
Claims (3)
- 【請求項１】被検体の表面に対向する平坦な底面及び第
１，第２の斜面が所定のピッチで反復されることにより
鋸歯状を呈する表面を有する板状又は棒状の楔と、 この楔の前記鋸歯状の表面を形成する第１，第２の斜面
のうちの一方のそれぞれに固定されると共に、それぞれ
が所定のタイミングで動作せしめられる複数の超音波振
動子とを備えたことを特徴とする斜角探傷用電子走査式
探触子。 - 【請求項２】 請求項１において、前記各超音波振動子
が固定される楔の一方の斜面の傾斜角は、前記各超音波
振動子から発せられた縦波が前記楔の底面と前記被検体
との境界面において屈折されることにより屈折角 45 o
から 70 o の範囲の横波を被検体内に伝播させる値に設
定されたことを特徴とする斜角探傷用電子走査式探触
子。 - 【請求項３】 請求項１又は２において、 前記各超音波振動子のうち隣接する複数個から成る１群
の超音波振動子が順次遅延されたタイミングでかつ前記
１群の超音波振動子が所定の走査方向に沿って順次選択
されながら動作せしめられることにより、前記１群の超
音波振動子から発せれる縦波の伝播方向が制御されるこ
とを特徴とする斜角探傷用電子走査式探触子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6043160A JPH07229879A (ja) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | 斜角探傷用電子走査式探触子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6043160A JPH07229879A (ja) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | 斜角探傷用電子走査式探触子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07229879A true JPH07229879A (ja) | 1995-08-29 |
Family
ID=12656122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6043160A Withdrawn JPH07229879A (ja) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | 斜角探傷用電子走査式探触子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07229879A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11125621A (ja) * | 1997-10-23 | 1999-05-11 | Nippon Steel Corp | 斜角探傷用電子走査式探触子 |
| JP2011237208A (ja) * | 2010-05-07 | 2011-11-24 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 超音波検査装置及び超音波検査方法 |
-
1994
- 1994-02-17 JP JP6043160A patent/JPH07229879A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11125621A (ja) * | 1997-10-23 | 1999-05-11 | Nippon Steel Corp | 斜角探傷用電子走査式探触子 |
| JP2011237208A (ja) * | 2010-05-07 | 2011-11-24 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 超音波検査装置及び超音波検査方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010508 |