JPH07260747A - 超音波探傷方法および装置 - Google Patents
超音波探傷方法および装置Info
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- JPH07260747A JPH07260747A JP6050097A JP5009794A JPH07260747A JP H07260747 A JPH07260747 A JP H07260747A JP 6050097 A JP6050097 A JP 6050097A JP 5009794 A JP5009794 A JP 5009794A JP H07260747 A JPH07260747 A JP H07260747A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 鋼板をはじめとする圧延金属板の内部の非金
属介在物などの内部欠陥の検出に用いるのに好適な超音
波探傷方法および装置を提供する。 【構成】 ラインフォーカス型超音波センサ58と１次元
超音波アレーセンサ59とからなる透過型の構成の超音波
センサ20を薄鋼板12を挟んで対向配置し、ラインフォー
カス型超音波センサ58からの帯状超音波ビーム23を薄鋼
板12に向けてほぼ垂直に送信し、薄鋼板12を透過した超
音波を１次元超音波アレーセンサ59で受信して、透過波
24のみを抽出し、所定の振幅以下の透過波24の有無を検
出することによって、表面近くの内部欠陥を不感帯なし
に、かつ一度に一定幅の線状の領域で検出することを可
能にする。
属介在物などの内部欠陥の検出に用いるのに好適な超音
波探傷方法および装置を提供する。 【構成】 ラインフォーカス型超音波センサ58と１次元
超音波アレーセンサ59とからなる透過型の構成の超音波
センサ20を薄鋼板12を挟んで対向配置し、ラインフォー
カス型超音波センサ58からの帯状超音波ビーム23を薄鋼
板12に向けてほぼ垂直に送信し、薄鋼板12を透過した超
音波を１次元超音波アレーセンサ59で受信して、透過波
24のみを抽出し、所定の振幅以下の透過波24の有無を検
出することによって、表面近くの内部欠陥を不感帯なし
に、かつ一度に一定幅の線状の領域で検出することを可
能にする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波探傷方法および
装置に係り、特に鋼板をはじめとする圧延金属板の内部
の非金属介在物などの内部欠陥の検出に用いるのに好適
な、一度に一定幅の線状の領域の探傷が可能な超音波探
傷方法および装置に関する。
装置に係り、特に鋼板をはじめとする圧延金属板の内部
の非金属介在物などの内部欠陥の検出に用いるのに好適
な、一度に一定幅の線状の領域の探傷が可能な超音波探
傷方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、材料内部の内部欠陥の検出には、
超音波探傷法を用いることが最も適している。これは、
材料内部に超音波を伝播させ、内部欠陥による超音波伝
播の乱れを検出するものであるが、この方法を応用した
ものとして、スポットフォーカス型超音波センサから、
音響レンズによって２次元的に集束させた超音波ビーム
を鋼板内部に入射させ、内部欠陥による底面反射波の弱
まりを検出して、内部欠陥を検出する方法がある（たと
えば、入江ら著「超音波集束探触子法による微細介在物
の連続検査基礎実験（CAMP-ISIJ Vol.2,(1989)-1452)」
参照）。
超音波探傷法を用いることが最も適している。これは、
材料内部に超音波を伝播させ、内部欠陥による超音波伝
播の乱れを検出するものであるが、この方法を応用した
ものとして、スポットフォーカス型超音波センサから、
音響レンズによって２次元的に集束させた超音波ビーム
を鋼板内部に入射させ、内部欠陥による底面反射波の弱
まりを検出して、内部欠陥を検出する方法がある（たと
えば、入江ら著「超音波集束探触子法による微細介在物
の連続検査基礎実験（CAMP-ISIJ Vol.2,(1989)-1452)」
参照）。
【０００３】圧延金属板の中の介在物などの内部欠陥
は、直径50μm 以上のものからプレス成形あるいは絞り
加工などにおいて割れの原因となるといわれており、非
常に微細な内部欠陥を検出することが要求されている。
このため、前記の方法では、超音波ビームを集束させ、
細径化することにより、小さな内部欠陥の検出能力を高
めている。
は、直径50μm 以上のものからプレス成形あるいは絞り
加工などにおいて割れの原因となるといわれており、非
常に微細な内部欠陥を検出することが要求されている。
このため、前記の方法では、超音波ビームを集束させ、
細径化することにより、小さな内部欠陥の検出能力を高
めている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、超音波
ビームを細径化すると１つの超音波センサによって検査
可能な面積が低下するので、このような超音波センサを
用いて圧延金属板全体を探傷しようとすると、膨大な数
のセンサが必要となるという問題がある。たとえば、鋼
板の搬送ライン上で、前記の方法によって全面探傷を行
うとすると、鋼板の幅方向に全体をカバーできる数の超
音波センサを並べ、鋼板を走行させることにより連続的
な全面探傷を行うことが可能である。しかし、鋼板の幅
をたとえば1000mm、１つのセンサによって検査可能な幅
を１mmとすると、1000個もの超音波センサが必要とな
り、装置のコストは膨大なものになってしまうのであ
る。
ビームを細径化すると１つの超音波センサによって検査
可能な面積が低下するので、このような超音波センサを
用いて圧延金属板全体を探傷しようとすると、膨大な数
のセンサが必要となるという問題がある。たとえば、鋼
板の搬送ライン上で、前記の方法によって全面探傷を行
うとすると、鋼板の幅方向に全体をカバーできる数の超
音波センサを並べ、鋼板を走行させることにより連続的
な全面探傷を行うことが可能である。しかし、鋼板の幅
をたとえば1000mm、１つのセンサによって検査可能な幅
を１mmとすると、1000個もの超音波センサが必要とな
り、装置のコストは膨大なものになってしまうのであ
る。
【０００５】ところで、本発明者らは、上記の問題点を
解消すべく、既に特願平４−210169号において、被検査
板の同一面に超音波送信子としてラインフォーカス型超
音波センサと、超音波受信子として１次元アレー型超音
波センサをそれぞれ配置し、超音波送信子から一方向に
集束した帯状の超音波ビームを被検査板に向けて送信
し、被検査板に入射された超音波によって生起された内
部欠陥からの反射波を１次元アレー型超音波センサによ
り受信すること、また被検査板に入射した超音波が屈折
角30〜60°の横波となるように、送信ビームの入射角を
設定し、かつ屈折角30〜60°の横波を受信可能に、前記
１次元アレー型超音波センサと被検査板との角度を設定
することを特徴とする超音波探傷方法を提案した。これ
により、一度に一定幅の線状の領域を探傷することが可
能としたのである。
解消すべく、既に特願平４−210169号において、被検査
板の同一面に超音波送信子としてラインフォーカス型超
音波センサと、超音波受信子として１次元アレー型超音
波センサをそれぞれ配置し、超音波送信子から一方向に
集束した帯状の超音波ビームを被検査板に向けて送信
し、被検査板に入射された超音波によって生起された内
部欠陥からの反射波を１次元アレー型超音波センサによ
り受信すること、また被検査板に入射した超音波が屈折
角30〜60°の横波となるように、送信ビームの入射角を
設定し、かつ屈折角30〜60°の横波を受信可能に、前記
１次元アレー型超音波センサと被検査板との角度を設定
することを特徴とする超音波探傷方法を提案した。これ
により、一度に一定幅の線状の領域を探傷することが可
能としたのである。
【０００６】しかしながら、この方法では、送信した超
音波ビームの鋼板表面での反射波が超音波受信子に大き
い振幅で受信され、それが表面近くの内部欠陥からの反
射エコーと重なるため、被検査板の表面近くに不感帯が
発生するという問題があった。本発明は、上記した従来
技術の有する課題を解消すべくなされたもので、表面近
くの不感帯がなく、一度に一定幅の線状の領域の探傷が
可能であり、したがって被検査板の中の微細な内部欠陥
を、被検査板の全面および全断面にわたり、少ないセン
サ数で高い検出能力による探傷を可能とした超音波探傷
方法および装置を提供することを目的とする。
音波ビームの鋼板表面での反射波が超音波受信子に大き
い振幅で受信され、それが表面近くの内部欠陥からの反
射エコーと重なるため、被検査板の表面近くに不感帯が
発生するという問題があった。本発明は、上記した従来
技術の有する課題を解消すべくなされたもので、表面近
くの不感帯がなく、一度に一定幅の線状の領域の探傷が
可能であり、したがって被検査板の中の微細な内部欠陥
を、被検査板の全面および全断面にわたり、少ないセン
サ数で高い検出能力による探傷を可能とした超音波探傷
方法および装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様は、
被検査板を挟んで超音波送信子と超音波受信子を対向配
置し、該超音波送信子から超音波ビームを被検査板に向
けてほぼ垂直に送信し、被検査板を透過した超音波を該
受信子によって受信することによって探傷される透過型
の超音波探傷方法において、前記超音波送信子としてラ
インフォーカス型超音波センサを用いて一方向に集束し
た帯状の超音波ビームを送信し、前記超音波受信子とし
て短冊型の超音波振動子を前記帯状超音波ビームの幅方
向に複数個並べてなる１次元超音波アレーセンサを用い
て超音波を受信し、受信された超音波を増幅して透過波
のみを抽出した後に、所定の振幅を満す透過波の有無を
検出することを特徴とする超音波探傷方法であり、前記
１次元超音波アレーセンサと検査板表面との距離を0.5
mmから５mmの範囲内に設定するのがよい。
被検査板を挟んで超音波送信子と超音波受信子を対向配
置し、該超音波送信子から超音波ビームを被検査板に向
けてほぼ垂直に送信し、被検査板を透過した超音波を該
受信子によって受信することによって探傷される透過型
の超音波探傷方法において、前記超音波送信子としてラ
インフォーカス型超音波センサを用いて一方向に集束し
た帯状の超音波ビームを送信し、前記超音波受信子とし
て短冊型の超音波振動子を前記帯状超音波ビームの幅方
向に複数個並べてなる１次元超音波アレーセンサを用い
て超音波を受信し、受信された超音波を増幅して透過波
のみを抽出した後に、所定の振幅を満す透過波の有無を
検出することを特徴とする超音波探傷方法であり、前記
１次元超音波アレーセンサと検査板表面との距離を0.5
mmから５mmの範囲内に設定するのがよい。
【０００８】また、本発明の第２の態様は、被検査板に
向けてほぼ垂直に一方向に集束した帯状の超音波ビーム
を送信するラインフォーカス型超音波センサからなる超
音波送信子と、被検査板を挟んで前記超音波送信子と対
向する位置に配置される短冊型の超音波振動子を前記帯
状超音波ビームの幅方向に複数個並べてなる１次元超音
波アレーセンサからなる超音波受信子と、受信された超
音波を増幅する手段と、透過波のみを抽出するゲート手
段と、所定の振幅を満す透過波の有無を検出するコンパ
レータ群と、からなることを特徴とする超音波探傷装置
であり、前記１次元超音波アレーセンサを検査板表面か
ら0.5 mmから５mmの範囲の距離に設置するようにするの
がよい。
向けてほぼ垂直に一方向に集束した帯状の超音波ビーム
を送信するラインフォーカス型超音波センサからなる超
音波送信子と、被検査板を挟んで前記超音波送信子と対
向する位置に配置される短冊型の超音波振動子を前記帯
状超音波ビームの幅方向に複数個並べてなる１次元超音
波アレーセンサからなる超音波受信子と、受信された超
音波を増幅する手段と、透過波のみを抽出するゲート手
段と、所定の振幅を満す透過波の有無を検出するコンパ
レータ群と、からなることを特徴とする超音波探傷装置
であり、前記１次元超音波アレーセンサを検査板表面か
ら0.5 mmから５mmの範囲の距離に設置するようにするの
がよい。
【０００９】
【作 用】図１ないし図３に本発明の基本構成を示す。
まず、図１に示すように、本発明の超音波センサ20は、
圧延金属板などの被検査板10を挟んで対向して配置され
る超音波送信子22および超音波受信子25と、超音波受信
子25からの信号を受信する複数の受信増幅素子501 〜50
N と、これら受信増幅素子501 〜50N に対応して接続さ
れるゲート手段521 〜52N およびコンパレータ541 〜54
N とで構成される。なお、これら超音波送信子22および
超音波受信子25と被検査板10との間には、超音波伝播媒
質としてたとえば水40が介在される。
まず、図１に示すように、本発明の超音波センサ20は、
圧延金属板などの被検査板10を挟んで対向して配置され
る超音波送信子22および超音波受信子25と、超音波受信
子25からの信号を受信する複数の受信増幅素子501 〜50
N と、これら受信増幅素子501 〜50N に対応して接続さ
れるゲート手段521 〜52N およびコンパレータ541 〜54
N とで構成される。なお、これら超音波送信子22および
超音波受信子25と被検査板10との間には、超音波伝播媒
質としてたとえば水40が介在される。
【００１０】超音波送信子22としては、たとえばライン
フォーカス型超音波センサを用いることができ、また超
音波受信子25としては、図２に示すように、Ｎ個の略正
方形の超音波振動子421 〜42N を帯状ビームの幅方向
（被検査板10のＹ方向）に密接に並べて構成される１次
元アレー超音波センサを用いることができる。この各超
音波振動子42の大きさは、たとえばＸおよびＹ方向とも
0.2 〜1.0 mmとされる。
フォーカス型超音波センサを用いることができ、また超
音波受信子25としては、図２に示すように、Ｎ個の略正
方形の超音波振動子421 〜42N を帯状ビームの幅方向
（被検査板10のＹ方向）に密接に並べて構成される１次
元アレー超音波センサを用いることができる。この各超
音波振動子42の大きさは、たとえばＸおよびＹ方向とも
0.2 〜1.0 mmとされる。
【００１１】被検査板10に向けてほぼ垂直に送信された
超音波ビーム23は、被検査板10のほぼ板厚方向に伝播
し、被検査板10を通り抜け、透過波24が超音波受信子25
に達して受信される。このとき、被検査板10に入射した
超音波は、伝播路程に内部欠陥28があればこれにより反
射または散乱され、透過波24の振幅は弱められる。した
がって、透過波24の弱まりによって内部欠陥28を検出す
ることができる。
超音波ビーム23は、被検査板10のほぼ板厚方向に伝播
し、被検査板10を通り抜け、透過波24が超音波受信子25
に達して受信される。このとき、被検査板10に入射した
超音波は、伝播路程に内部欠陥28があればこれにより反
射または散乱され、透過波24の振幅は弱められる。した
がって、透過波24の弱まりによって内部欠陥28を検出す
ることができる。
【００１２】図３は前出図１の超音波センサ20をＸ方向
に平行な断面で示したものであるが、超音波送信子22か
らの帯状超音波ビーム23はこの断面内においてのみ集束
される。従来、透過型の超音波探傷では、超音波ビーム
の径が検出すべき内部欠陥の大きさよりも大きいとき、
内部欠陥により反射または散乱されなかった超音波ビー
ムが超音波受信子に受信されるため、検出能が低いとい
う欠点があった。これを超音波受信子に焦点型超音波探
触子を用いて集束させた超音波ビームで探傷を行う場合
を例にとって説明すると、図４に示すように、被検査板
10に入射した帯状超音波ビーム23のうち内部欠陥28によ
って遮られなかった部分の超音波ビームが透過波24とし
て被検査板10を通り抜ける。この透過波24を超音波送信
子と同じ口径および焦点距離の焦点型超音波センサによ
り受信すると、内部欠陥による透過波の弱まりは内部欠
陥の径と超音波ビームの径との比で決まり、超音波ビー
ムの径が内部欠陥の径より大きいとき透過波の弱まりは
小さい値となる。
に平行な断面で示したものであるが、超音波送信子22か
らの帯状超音波ビーム23はこの断面内においてのみ集束
される。従来、透過型の超音波探傷では、超音波ビーム
の径が検出すべき内部欠陥の大きさよりも大きいとき、
内部欠陥により反射または散乱されなかった超音波ビー
ムが超音波受信子に受信されるため、検出能が低いとい
う欠点があった。これを超音波受信子に焦点型超音波探
触子を用いて集束させた超音波ビームで探傷を行う場合
を例にとって説明すると、図４に示すように、被検査板
10に入射した帯状超音波ビーム23のうち内部欠陥28によ
って遮られなかった部分の超音波ビームが透過波24とし
て被検査板10を通り抜ける。この透過波24を超音波送信
子と同じ口径および焦点距離の焦点型超音波センサによ
り受信すると、内部欠陥による透過波の弱まりは内部欠
陥の径と超音波ビームの径との比で決まり、超音波ビー
ムの径が内部欠陥の径より大きいとき透過波の弱まりは
小さい値となる。
【００１３】本発明では、上掲の図４において、帯状超
音波ビーム23の中心軸付近では、超音波ビームがほとん
ど内部欠陥28によって遮られて透過波24の観察がなされ
ないことに注目した。そして、超音波の受信素子とし
て、前出図２に示した略正方形の小さな超音波振動子42
1 〜42N を用い、この超音波振動子421 〜42N を被検査
板10の裏面から0.5 〜5.0 mmと被検査板10に近接して配
置することにより、帯状超音波ビーム23中心軸付近の透
過波24の大きな弱まりを有効に検出するようにしたもの
である。受信に用いる略正方形の小さな超音波振動子42
1 〜42N は、帯状超音波ビーム23のビーム幅に見合う個
数を密に並べて配置されることによって、全体として１
次元アレー型超音波センサを形成する。
音波ビーム23の中心軸付近では、超音波ビームがほとん
ど内部欠陥28によって遮られて透過波24の観察がなされ
ないことに注目した。そして、超音波の受信素子とし
て、前出図２に示した略正方形の小さな超音波振動子42
1 〜42N を用い、この超音波振動子421 〜42N を被検査
板10の裏面から0.5 〜5.0 mmと被検査板10に近接して配
置することにより、帯状超音波ビーム23中心軸付近の透
過波24の大きな弱まりを有効に検出するようにしたもの
である。受信に用いる略正方形の小さな超音波振動子42
1 〜42N は、帯状超音波ビーム23のビーム幅に見合う個
数を密に並べて配置されることによって、全体として１
次元アレー型超音波センサを形成する。
【００１４】図５は、超音波送信子22として周波数25MH
z で水中焦点距離25mmのラインフォーカス型超音波セン
サを用い、超音波受信子25として寸法が0.5 ×0.50mmの
正方形の超音波振動子を並べて構成した１次元アレー型
超音波センサを用いて、被検査板10である板厚3.5 mmの
鋼板に向けてラインフォーカス型超音波センサから帯状
超音波を送信して、その透過波24を１次元アレー型超音
波センサで受信する場合に、被検査板10と１次元アレー
型超音波センサとの距離を変えて、内部欠陥のある部分
での透過波の振幅を測定した結果を示したものである。
なお、内部欠陥の大きさとしては、長さ300 μm 、幅10
0 μm の非金属介在物欠陥を用いた。
z で水中焦点距離25mmのラインフォーカス型超音波セン
サを用い、超音波受信子25として寸法が0.5 ×0.50mmの
正方形の超音波振動子を並べて構成した１次元アレー型
超音波センサを用いて、被検査板10である板厚3.5 mmの
鋼板に向けてラインフォーカス型超音波センサから帯状
超音波を送信して、その透過波24を１次元アレー型超音
波センサで受信する場合に、被検査板10と１次元アレー
型超音波センサとの距離を変えて、内部欠陥のある部分
での透過波の振幅を測定した結果を示したものである。
なお、内部欠陥の大きさとしては、長さ300 μm 、幅10
0 μm の非金属介在物欠陥を用いた。
【００１５】この図において、内部欠陥の無い部分での
透過波の振幅を基準（０dB）として示しており、距離が
小さい時、透過波の振幅が大きいのは、拡散する前の透
過波が超音波振動子の端で受信されるためであり、距離
が５mm以上になると透過波の振幅が増大するのは、前出
図４に図示した内部欠陥28の端で回折した透過波を受信
するためである。
透過波の振幅を基準（０dB）として示しており、距離が
小さい時、透過波の振幅が大きいのは、拡散する前の透
過波が超音波振動子の端で受信されるためであり、距離
が５mm以上になると透過波の振幅が増大するのは、前出
図４に図示した内部欠陥28の端で回折した透過波を受信
するためである。
【００１６】図５から、被検査板10を連続的に移送しな
がら内部欠陥の検出を行うのに必要とされている10dBの
Ｓ／Ｎを確保できるのは、被検査板10と１次元アレー型
超音波センサとの距離が0.5 〜５mmの範囲であることが
わかるから、１次元アレー型超音波センサをこの距離の
範囲内に設置すればよいことになる。超音波受信子25で
ある１次元アレー型超音波センサにより受信された透過
波24は、各超音波振動子421 〜42N ごとに接続されてい
る受信増幅素子501 〜50N にて増幅され、ゲート手段52
1 〜52N によって透過波のみが抽出された後、コンパレ
ータ541 〜54N によって所定の振幅以下の透過波が存在
するか否かが検出される。
がら内部欠陥の検出を行うのに必要とされている10dBの
Ｓ／Ｎを確保できるのは、被検査板10と１次元アレー型
超音波センサとの距離が0.5 〜５mmの範囲であることが
わかるから、１次元アレー型超音波センサをこの距離の
範囲内に設置すればよいことになる。超音波受信子25で
ある１次元アレー型超音波センサにより受信された透過
波24は、各超音波振動子421 〜42N ごとに接続されてい
る受信増幅素子501 〜50N にて増幅され、ゲート手段52
1 〜52N によって透過波のみが抽出された後、コンパレ
ータ541 〜54N によって所定の振幅以下の透過波が存在
するか否かが検出される。
【００１７】このように、本発明は透過波の弱まりを利
用して内部欠陥を検出するため、従来例でみられた表裏
面近くにおける不感帯は存在しないのである。なお、一
般的な１次元アレー型超音波センサは、図６に示すよう
に、短冊型の超音波振動子441 〜44N を並べて構成され
ることが多いのであるが、前記した事情から超音波振動
子の一片の寸法を大きくすると、内部欠陥の検出能は低
下するが、検出すべき内部欠陥の寸法が大きい場合に
は、この型式の１次元アレー型超音波センサも用いるこ
とができる。
用して内部欠陥を検出するため、従来例でみられた表裏
面近くにおける不感帯は存在しないのである。なお、一
般的な１次元アレー型超音波センサは、図６に示すよう
に、短冊型の超音波振動子441 〜44N を並べて構成され
ることが多いのであるが、前記した事情から超音波振動
子の一片の寸法を大きくすると、内部欠陥の検出能は低
下するが、検出すべき内部欠陥の寸法が大きい場合に
は、この型式の１次元アレー型超音波センサも用いるこ
とができる。
【００１８】本発明は、上記のように構成することによ
って、一度に一定幅の線状の領域の探傷が不感帯なしで
可能であり、オンライン全面探傷を行う際に、設置が必
要な超音波センサの数を大幅に減ずることができる。ま
た、受信増幅素子50、ゲート手段52、コンパレータ54
は、超音波振動子42の数だけ設置する必要はあるが、超
音波送信子22と超音波受信子25が分離しているため、通
常の超音波探傷で実施されている１つの超音波センサで
超音波の送受信を兼用する方式で必要な、増幅回路に加
わる超音波励振用の高電圧パルスから、該回路を防護す
るための保護回路が不要であり、通信などに用いられる
安価な増幅素子をそのまま用いることができ、また回路
構成も簡単であるため、コンパレータも含めて集積化が
可能であり、コストを低く抑えることができる。
って、一度に一定幅の線状の領域の探傷が不感帯なしで
可能であり、オンライン全面探傷を行う際に、設置が必
要な超音波センサの数を大幅に減ずることができる。ま
た、受信増幅素子50、ゲート手段52、コンパレータ54
は、超音波振動子42の数だけ設置する必要はあるが、超
音波送信子22と超音波受信子25が分離しているため、通
常の超音波探傷で実施されている１つの超音波センサで
超音波の送受信を兼用する方式で必要な、増幅回路に加
わる超音波励振用の高電圧パルスから、該回路を防護す
るための保護回路が不要であり、通信などに用いられる
安価な増幅素子をそのまま用いることができ、また回路
構成も簡単であるため、コンパレータも含めて集積化が
可能であり、コストを低く抑えることができる。
【００１９】
【実施例】以下に、本発明の実施例について、図７を用
いて詳細に説明する。図において、超音波センサ20は透
過型の構成とされ、超音波送信子として用いられるライ
ンフォーカス型超音波センサ58と、超音波受信子として
用いられる１次元アレー超音波センサ59とが、被検査板
である薄鋼板12を挟んで対向する位置に配置されて構成
される。
いて詳細に説明する。図において、超音波センサ20は透
過型の構成とされ、超音波送信子として用いられるライ
ンフォーカス型超音波センサ58と、超音波受信子として
用いられる１次元アレー超音波センサ59とが、被検査板
である薄鋼板12を挟んで対向する位置に配置されて構成
される。
【００２０】なお、薄鋼板12とラインフォーカス型超音
波センサ58および１次元アレー超音波センサ59のそれぞ
れの間には水（図示せず）が超音波伝播媒質として介在
される。また、ラインフォーカス型超音波センサ58およ
び１次元アレー超音波センサ59からなる超音波センサ20
は、全面連続探傷のため、１つの超音波センサ20にて検
査可能な線状領域の長さから計算される必要数だけ、幅
方向に隙間無く並べて配置される。
波センサ58および１次元アレー超音波センサ59のそれぞ
れの間には水（図示せず）が超音波伝播媒質として介在
される。また、ラインフォーカス型超音波センサ58およ
び１次元アレー超音波センサ59からなる超音波センサ20
は、全面連続探傷のため、１つの超音波センサ20にて検
査可能な線状領域の長さから計算される必要数だけ、幅
方向に隙間無く並べて配置される。
【００２１】ラインフォーカス型超音波センサ58を励振
する電気パルス送信器60にはクロック回路が内蔵されて
おり、この電気パルス送信器60から一定の時間間隔をお
いて電気パルスが送信され、ラインフォーカス型超音波
センサ58に内蔵された超音波振動子に印加されることに
より、ラインフォーカス型超音波センサ58から帯状超音
波ビーム23が送信される。
する電気パルス送信器60にはクロック回路が内蔵されて
おり、この電気パルス送信器60から一定の時間間隔をお
いて電気パルスが送信され、ラインフォーカス型超音波
センサ58に内蔵された超音波振動子に印加されることに
より、ラインフォーカス型超音波センサ58から帯状超音
波ビーム23が送信される。
【００２２】送信された帯状超音波ビーム23は、水中を
伝播して薄鋼板12の表面に達すると、薄鋼板12の内部に
入射し、ほぼ板厚方向に伝播する。この帯状超音波ビー
ム23は薄鋼板12を通り抜けて、その透過波24が１次元ア
レー超音波センサ59で受信され、超音波はその伝播路程
に内部欠陥が存在すると、これによって反射または散乱
され、透過波24の振幅が弱められる。
伝播して薄鋼板12の表面に達すると、薄鋼板12の内部に
入射し、ほぼ板厚方向に伝播する。この帯状超音波ビー
ム23は薄鋼板12を通り抜けて、その透過波24が１次元ア
レー超音波センサ59で受信され、超音波はその伝播路程
に内部欠陥が存在すると、これによって反射または散乱
され、透過波24の振幅が弱められる。
【００２３】１次元アレー型超音波センサ59で受信され
た信号は、受信増幅素子501 〜50Nにて増幅され、ゲー
ト手段521 〜52N によって透過波24のみが抽出され、コ
ンパレータ541 〜54N に送られる。コンパレータ541 〜
54N は透過波の振幅が所定レベル（たとえば10dB) 以下
になると、電気パルスを出力し、これが内部欠陥の検出
信号621 〜62N となる。
た信号は、受信増幅素子501 〜50Nにて増幅され、ゲー
ト手段521 〜52N によって透過波24のみが抽出され、コ
ンパレータ541 〜54N に送られる。コンパレータ541 〜
54N は透過波の振幅が所定レベル（たとえば10dB) 以下
になると、電気パルスを出力し、これが内部欠陥の検出
信号621 〜62N となる。
【００２４】たとえば、この装置の場合、ラインフォー
カス型超音波センサ58から送信される帯状超音波ビーム
23の幅を50mm、１次元アレー超音波センサ59の素子数を
50素子、寸法を0.5 ×0.5mm としたところ、１つの超音
波センサ20で50mmの長さの線状領域の探傷が可能であ
り、薄鋼板12の幅が1000mmである場合、わずか20個の超
音波センサで薄鋼板12の全面連続探傷が可能となった。
カス型超音波センサ58から送信される帯状超音波ビーム
23の幅を50mm、１次元アレー超音波センサ59の素子数を
50素子、寸法を0.5 ×0.5mm としたところ、１つの超音
波センサ20で50mmの長さの線状領域の探傷が可能であ
り、薄鋼板12の幅が1000mmである場合、わずか20個の超
音波センサで薄鋼板12の全面連続探傷が可能となった。
【００２５】このとき、検出された内部欠陥である非金
属介在物を含む一部分を薄鋼板から切出し、Ｃスキャン
超音波探傷装置と称される切板サンプルの精密な探傷装
置を用いて寸法を確認したところ、面積３×10-2mm2 の
微小な内部欠陥も検出することができることが判明し
た。
属介在物を含む一部分を薄鋼板から切出し、Ｃスキャン
超音波探傷装置と称される切板サンプルの精密な探傷装
置を用いて寸法を確認したところ、面積３×10-2mm2 の
微小な内部欠陥も検出することができることが判明し
た。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被検査板を挟んで超音波送信子と超音波受信子を対向配
置し、ラインフォーカス型超音波センサからなる超音波
送信子から帯状超音波ビームを被検査板に向けてほぼ垂
直に送信し、被検査板を通り抜けた透過波を１次元超音
波アレーセンサからなる超音波受信子によって受信する
ようにしたので、表面近くの内部欠陥も含めて一度に一
定幅の領域の探傷が不感帯なく行うことができ、これに
よって、圧延金属板などの被検査板の中の微細な介在物
などの内部欠陥を、被検査板の全面にわたって少数の超
音波センサで高い検出能力で検出することができるとい
うすぐれた効果を奏する。
被検査板を挟んで超音波送信子と超音波受信子を対向配
置し、ラインフォーカス型超音波センサからなる超音波
送信子から帯状超音波ビームを被検査板に向けてほぼ垂
直に送信し、被検査板を通り抜けた透過波を１次元超音
波アレーセンサからなる超音波受信子によって受信する
ようにしたので、表面近くの内部欠陥も含めて一度に一
定幅の領域の探傷が不感帯なく行うことができ、これに
よって、圧延金属板などの被検査板の中の微細な介在物
などの内部欠陥を、被検査板の全面にわたって少数の超
音波センサで高い検出能力で検出することができるとい
うすぐれた効果を奏する。
【図１】本発明の基本構成を示す一部斜視図を含むブロ
ック線図である。
ック線図である。
【図２】本発明に用いられる１次元アレー型超音波セン
サの構造を示す平面図である。
サの構造を示す平面図である。
【図３】図１の側断面図である。
【図４】集束超音波ビームを用いて内部欠陥の検出を行
ったときの透過波の伝播経路の説明図である。
ったときの透過波の伝播経路の説明図である。
【図５】被検査板と１次元アレー型超音波センサとの距
離と透過波振幅との関係を示す特性図である。
離と透過波振幅との関係を示す特性図である。
【図６】本発明に用いられる１次元アレー型超音波セン
サの構造の他の例を示す平面図である。
サの構造の他の例を示す平面図である。
【図７】本発明装置の実施例の構成を示す一部斜視図を
含むブロック線図である。
含むブロック線図である。
10 被検査板 12 薄鋼板 20 超音波センサ 22 超音波送信子 23 帯状超音波ビーム 24 透過波 25 超音波受信子 28 内部欠陥 40 水 421 〜42N 超音波振動子 501 〜50N 受信増幅素子 521 〜52N ゲート手段 541 〜54N コンパレータ 58 ラインフォーカス型超音波センサ 59 １次元アレー型超音波センサ 60 電気パルス送信器 621 〜62N 内部欠陥の検出信号
Claims (4)
- 【請求項１】 被検査板を挟んで超音波送信子と超音
波受信子を対向配置し、該超音波送信子から超音波ビー
ムを被検査板に向けてほぼ垂直に送信し、被検査板を透
過した超音波を該受信子によって受信することによって
探傷される透過型の超音波探傷方法において、前記超音
波送信子としてラインフォーカス型超音波センサを用い
て一方向に集束した帯状の超音波ビームを送信し、前記
超音波受信子として短冊型の超音波振動子を前記帯状超
音波ビームの幅方向に複数個並べてなる１次元超音波ア
レーセンサを用いて超音波を受信し、受信された超音波
を増幅して透過波のみを抽出した後に、所定の振幅を満
す透過波の有無を検出することを特徴とする超音波探傷
方法。 - 【請求項２】 前記１次元超音波アレーセンサと検査
板表面との距離を0.5 mmから５mmの範囲内に設定するこ
とを特徴とする請求項１記載の超音波探傷方法。 - 【請求項３】 被検査板に向けてほぼ垂直に一方向に
集束した帯状の超音波ビームを送信するラインフォーカ
ス型超音波センサからなる超音波送信子と、被検査板を
挟んで前記超音波送信子と対向する位置に配置される短
冊型の超音波振動子を前記帯状超音波ビームの幅方向に
複数個並べてなる１次元超音波アレーセンサからなる超
音波受信子と、受信された超音波を増幅する手段と、透
過波のみを抽出するゲート手段と、所定の振幅を満す透
過波の有無を検出するコンパレータ群と、からなること
を特徴とする超音波探傷装置。 - 【請求項４】 前記１次元超音波アレーセンサを検査
板表面から0.5 mmから５mmの範囲の距離に設置すること
を特徴とする請求項３記載の超音波探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6050097A JPH07260747A (ja) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | 超音波探傷方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6050097A JPH07260747A (ja) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | 超音波探傷方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07260747A true JPH07260747A (ja) | 1995-10-13 |
Family
ID=12849572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6050097A Pending JPH07260747A (ja) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | 超音波探傷方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07260747A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008180523A (ja) * | 2007-01-23 | 2008-08-07 | Hitachi Engineering & Services Co Ltd | 超音波検査方法及び超音波検査装置 |
| JP2014521948A (ja) * | 2011-07-28 | 2014-08-28 | ライン・ケミー・ライノー・ゲーエムベーハー | 未架橋ゴム混合物の品質を決定する方法およびその装置 |
| WO2021184230A1 (zh) * | 2020-03-18 | 2021-09-23 | 东莞市唯美陶瓷工业园有限公司 | 一种无机非金属板超声回弹值测试装置 |
| WO2022239265A1 (ja) * | 2021-05-11 | 2022-11-17 | ヤマハファインテック株式会社 | 超音波検査装置 |
-
1994
- 1994-03-22 JP JP6050097A patent/JPH07260747A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008180523A (ja) * | 2007-01-23 | 2008-08-07 | Hitachi Engineering & Services Co Ltd | 超音波検査方法及び超音波検査装置 |
| JP2014521948A (ja) * | 2011-07-28 | 2014-08-28 | ライン・ケミー・ライノー・ゲーエムベーハー | 未架橋ゴム混合物の品質を決定する方法およびその装置 |
| WO2021184230A1 (zh) * | 2020-03-18 | 2021-09-23 | 东莞市唯美陶瓷工业园有限公司 | 一种无机非金属板超声回弹值测试装置 |
| WO2022239265A1 (ja) * | 2021-05-11 | 2022-11-17 | ヤマハファインテック株式会社 | 超音波検査装置 |
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