JPH1164300A - 超音波探触子及び超音波探傷装置 - Google Patents
超音波探触子及び超音波探傷装置Info
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- JPH1164300A JPH1164300A JP9218606A JP21860697A JPH1164300A JP H1164300 A JPH1164300 A JP H1164300A JP 9218606 A JP9218606 A JP 9218606A JP 21860697 A JP21860697 A JP 21860697A JP H1164300 A JPH1164300 A JP H1164300A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】安定で信頼性の高いカップリングチェックを行
い、同時に試験材の減衰チェックを可能とする。 【解決手段】超音波探触子本体１２と、超音波探触子本
体１２に接続され、超音波探触子本体１２への超音波の
送信指令及び超音波探触子本体１２が受信した受信波形
の処理等を行う超音波探傷機２１と、超音波探触子本体
１２から発射された超音波が管１６表面で反射し進行す
る位置に設けられたカップリングチェック用音響ミラー
１３と、超音波探触子本体１から発射された超音波が管
１６中に入射し、管１６裏面で反射し、更に進んで管１
６表面で屈折し進行する位置に設けられた減衰チェック
用音響ミラー１４から構成され、超音波探触子本体１
２，音響ミラー１３，１４と管１６間にはカップリング
材１７が充填される。
い、同時に試験材の減衰チェックを可能とする。 【解決手段】超音波探触子本体１２と、超音波探触子本
体１２に接続され、超音波探触子本体１２への超音波の
送信指令及び超音波探触子本体１２が受信した受信波形
の処理等を行う超音波探傷機２１と、超音波探触子本体
１２から発射された超音波が管１６表面で反射し進行す
る位置に設けられたカップリングチェック用音響ミラー
１３と、超音波探触子本体１から発射された超音波が管
１６中に入射し、管１６裏面で反射し、更に進んで管１
６表面で屈折し進行する位置に設けられた減衰チェック
用音響ミラー１４から構成され、超音波探触子本体１
２，音響ミラー１３，１４と管１６間にはカップリング
材１７が充填される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種プラントのパ
イプ、熱交換機チューブ内面等の欠陥を非破壊で検査す
る超音波探触子及び超音波探傷装置に係わり、特にカッ
プリングチェックを行う超音波探触子及び超音波探傷装
置に関する。
イプ、熱交換機チューブ内面等の欠陥を非破壊で検査す
る超音波探触子及び超音波探傷装置に係わり、特にカッ
プリングチェックを行う超音波探触子及び超音波探傷装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波探傷では、超音波探触子と試験材
との音響結合が確実に行われるか否か、すなわち試験材
中に超音波が確実に入射しているか否かを確認するた
め、探触子と試験材とのカップリングチェックが必要で
ある。従来のカップリングチェック方式としては、特開
昭５４−４３０８７に開示されているように（１）底面
エコー方式及び（２）表面反射方式等がある。これらの
２つの方式を図８及び図９を用いて説明する。
との音響結合が確実に行われるか否か、すなわち試験材
中に超音波が確実に入射しているか否かを確認するた
め、探触子と試験材とのカップリングチェックが必要で
ある。従来のカップリングチェック方式としては、特開
昭５４−４３０８７に開示されているように（１）底面
エコー方式及び（２）表面反射方式等がある。これらの
２つの方式を図８及び図９を用いて説明する。
【０００３】図８は底面エコー方式によりカップリング
チェックを行う超音波探触子の横断面図である。超音波
探触子ブロック１内には音響分割面２を挟んで斜角探触
子３及び垂直探触子４が設けられる。垂直探触子４から
発生した超音波は試験材６中をその表面に対して垂直方
向に伝播し、試験材６裏面で反射して同一のビーム経路
７を通って垂直探触子４で検出される。この検出された
底面エコーレベルを基準値、すなわち予め検出しておい
たカップリングが良好なときの底面エコーレベルと比較
することによりカップリングチェックが行われる。
チェックを行う超音波探触子の横断面図である。超音波
探触子ブロック１内には音響分割面２を挟んで斜角探触
子３及び垂直探触子４が設けられる。垂直探触子４から
発生した超音波は試験材６中をその表面に対して垂直方
向に伝播し、試験材６裏面で反射して同一のビーム経路
７を通って垂直探触子４で検出される。この検出された
底面エコーレベルを基準値、すなわち予め検出しておい
たカップリングが良好なときの底面エコーレベルと比較
することによりカップリングチェックが行われる。
【０００４】図９は表面反射方式によりカップリングチ
ェックを行う超音波探触子の横断面図である。超音波探
触子ブロック１内には音響分割面２を挟んで斜角探触子
３及び遅延材兼くさび９を介して反射板８が設けられ
る。この反射板８は、斜角探触子３から発生した超音波
が試験材６表面で反射し、この反射した超音波の進行方
向に対して垂直に取り付けられる。
ェックを行う超音波探触子の横断面図である。超音波探
触子ブロック１内には音響分割面２を挟んで斜角探触子
３及び遅延材兼くさび９を介して反射板８が設けられ
る。この反射板８は、斜角探触子３から発生した超音波
が試験材６表面で反射し、この反射した超音波の進行方
向に対して垂直に取り付けられる。
【０００５】この超音波探触子が受信する波形は表面エ
コーを含み、かつ試験材６中で１Ｓ距離内に欠陥が存在
する場合には目標探傷範囲に欠陥エコーが現れる。試験
材６の表面で反射する表面エコーの検出される時間を目
標探傷範囲として設定されたゲート時間範囲より少し後
に設定することにより、欠陥エコーと表面エコーの識別
を容易にして直接カップリングチェックを行う。
コーを含み、かつ試験材６中で１Ｓ距離内に欠陥が存在
する場合には目標探傷範囲に欠陥エコーが現れる。試験
材６の表面で反射する表面エコーの検出される時間を目
標探傷範囲として設定されたゲート時間範囲より少し後
に設定することにより、欠陥エコーと表面エコーの識別
を容易にして直接カップリングチェックを行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の超音波探触
子を用いたカップリングチェックでは、以下に示す問題
が生ずる。
子を用いたカップリングチェックでは、以下に示す問題
が生ずる。
【０００７】底面エコー方式の場合、実際の探傷には斜
角探触子３を用い、カップリングチェックには垂直探触
子４を用いて行うので、正確には斜角探触子３自身のカ
ップリングチェックを行っていることにはならない。ま
た、斜角探触子３及び垂直探触子４と２個の探触子が必
要であり、これら両探触子３，４を仕切る音響分割面２
を含めて超音波探触子ブロック１の製作が困難、高価な
ものとなる。さらに、試験材６を透過して反射した超音
波のレベルを比較するので、試験材６内部に減衰を起こ
す要因が存在する場合でも、カップリング不良となる恐
れがあった。
角探触子３を用い、カップリングチェックには垂直探触
子４を用いて行うので、正確には斜角探触子３自身のカ
ップリングチェックを行っていることにはならない。ま
た、斜角探触子３及び垂直探触子４と２個の探触子が必
要であり、これら両探触子３，４を仕切る音響分割面２
を含めて超音波探触子ブロック１の製作が困難、高価な
ものとなる。さらに、試験材６を透過して反射した超音
波のレベルを比較するので、試験材６内部に減衰を起こ
す要因が存在する場合でも、カップリング不良となる恐
れがあった。
【０００８】一方、表面反射方式の場合、受信波形にお
ける表面エコーの検出位置を目標探傷範囲より少し後に
設定するために遅延材７が必要となる。ここで、試験材
６の厚みが増加すると探傷範囲を伝播する超音波の伝播
距離が長くなり、その分遅延量を大きくするため遅延材
７の厚みを増す必要があった。また、斜角探触子３及び
反射板８をくさび又は遅延材７に組み込むため、超音波
探触子ブロック１の製作上の難点があった。
ける表面エコーの検出位置を目標探傷範囲より少し後に
設定するために遅延材７が必要となる。ここで、試験材
６の厚みが増加すると探傷範囲を伝播する超音波の伝播
距離が長くなり、その分遅延量を大きくするため遅延材
７の厚みを増す必要があった。また、斜角探触子３及び
反射板８をくさび又は遅延材７に組み込むため、超音波
探触子ブロック１の製作上の難点があった。
【０００９】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、安定で信頼性の高
いカップリングチェックを行い、同時に試験材の減衰チ
ェックを可能とする超音波探触子及び超音波探傷装置を
提供することにある。
たもので、その目的とするところは、安定で信頼性の高
いカップリングチェックを行い、同時に試験材の減衰チ
ェックを可能とする超音波探触子及び超音波探傷装置を
提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
超音波探触子は、超音波の送受信を行う超音波探触子本
体と、この超音波探触子本体から発射された超音波のう
ち、試験材表面で反射した超音波の進路に設けられ、そ
の表面が進路に対して垂直に配置されたカップリングチ
ェック用反射板と、前記超音波探触子本体から発射され
た超音波のうち、試験材中に屈折入射した入射波が試験
材裏面で反射し、更に進んで試験材表面で屈折し進行す
る位置に設けられ、その表面が超音波の進路に対して垂
直に配置された減衰チェック用反射板とを具備してなる
ことを特徴とする。
超音波探触子は、超音波の送受信を行う超音波探触子本
体と、この超音波探触子本体から発射された超音波のう
ち、試験材表面で反射した超音波の進路に設けられ、そ
の表面が進路に対して垂直に配置されたカップリングチ
ェック用反射板と、前記超音波探触子本体から発射され
た超音波のうち、試験材中に屈折入射した入射波が試験
材裏面で反射し、更に進んで試験材表面で屈折し進行す
る位置に設けられ、その表面が超音波の進路に対して垂
直に配置された減衰チェック用反射板とを具備してなる
ことを特徴とする。
【００１１】また、本発明の請求項２に係る超音波探触
子は、請求項１記載の超音波探触子において、カップリ
ングチェック用反射板及び減衰チェック用反射板の反射
面は、くさび材又は遅延材中に埋め込まない構造である
ことを特徴とする。
子は、請求項１記載の超音波探触子において、カップリ
ングチェック用反射板及び減衰チェック用反射板の反射
面は、くさび材又は遅延材中に埋め込まない構造である
ことを特徴とする。
【００１２】また、本発明の請求項３に係る超音波探触
子は、請求項１記載の超音波探触子において、超音波探
触子本体とカップリングチェック用反射板及び減衰チェ
ック用反射板との間に充填された水を具備してなること
を特徴とする超音波探触子。また、本発明の請求項４に
係る超音波探傷装置は、請求項１記載の超音波探触子
と、この超音波探触子から発射された超音波のうち、カ
ップリングチェック用反射板で反射した超音波に基づい
てカップリングチェックを行うカップリングチェック用
電気回路と、前記カップリングチェック用反射板で反射
した超音波及び減衰チェック用反射板で反射した超音波
に基づいて試験材の肉厚計測を行う肉厚計測用電気回路
とを具備してなることを特徴とする。
子は、請求項１記載の超音波探触子において、超音波探
触子本体とカップリングチェック用反射板及び減衰チェ
ック用反射板との間に充填された水を具備してなること
を特徴とする超音波探触子。また、本発明の請求項４に
係る超音波探傷装置は、請求項１記載の超音波探触子
と、この超音波探触子から発射された超音波のうち、カ
ップリングチェック用反射板で反射した超音波に基づい
てカップリングチェックを行うカップリングチェック用
電気回路と、前記カップリングチェック用反射板で反射
した超音波及び減衰チェック用反射板で反射した超音波
に基づいて試験材の肉厚計測を行う肉厚計測用電気回路
とを具備してなることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施形態を説明する。
明の実施形態を説明する。
【００１４】（第１実施形態）図１（ａ）は本発明の第
１実施形態に係る小口径管内挿式の超音波探傷装置の全
体構成を示す図、図１（ｂ）は同超音波探傷装置による
超音波伝播の様子を詳細に示した図である。本超音波探
傷装置は、超音波探触子１１と超音波探傷機２１から構
成される。
１実施形態に係る小口径管内挿式の超音波探傷装置の全
体構成を示す図、図１（ｂ）は同超音波探傷装置による
超音波伝播の様子を詳細に示した図である。本超音波探
傷装置は、超音波探触子１１と超音波探傷機２１から構
成される。
【００１５】超音波探触子１１は、超音波探触子本体１
２と、カップリングチェック用反射板である音響ミラー
１３と、減衰チェック用反射板である音響ミラー１４
と、これら超音波探触子本体１２及び音響ミラー１３，
１４を被包する探触子ケース１５から構成される。ま
た、試験材である管１６と探触子ケース１５との間には
カップリング材１７が充填される。
２と、カップリングチェック用反射板である音響ミラー
１３と、減衰チェック用反射板である音響ミラー１４
と、これら超音波探触子本体１２及び音響ミラー１３，
１４を被包する探触子ケース１５から構成される。ま
た、試験材である管１６と探触子ケース１５との間には
カップリング材１７が充填される。
【００１６】カップリング材１７は一般に接触媒質と呼
ばれ、超音波探触子１１と管１６表面を密着させて超音
波の管１６への伝播を容易にするもので、例えば油，
水，グリセリン等が用いられている。
ばれ、超音波探触子１１と管１６表面を密着させて超音
波の管１６への伝播を容易にするもので、例えば油，
水，グリセリン等が用いられている。
【００１７】超音波探触子本体１２は超音波を送受信す
るものであり、探触子ケース１５に被包されている。こ
の超音波探触子本体１２の超音波発射面は探触子ケース
１５からカップリング材１７中に露出しており、試験材
である管１６に向けて超音波ａが発射されるようになっ
ている。この超音波探触子本体１２から発射される超音
波ａは図１（ｂ）に示すように管１６表面に入射角ψ1
で入射する。この入射角ψ1 は、超音波ａがカップリン
グ材１７中を伝播して管１６の内表面で屈折角θ1 で屈
折して管１６中に進入し、この屈折進入した超音波ｂが
管１６の外表面に達するような角度となるように設定す
る。
るものであり、探触子ケース１５に被包されている。こ
の超音波探触子本体１２の超音波発射面は探触子ケース
１５からカップリング材１７中に露出しており、試験材
である管１６に向けて超音波ａが発射されるようになっ
ている。この超音波探触子本体１２から発射される超音
波ａは図１（ｂ）に示すように管１６表面に入射角ψ1
で入射する。この入射角ψ1 は、超音波ａがカップリン
グ材１７中を伝播して管１６の内表面で屈折角θ1 で屈
折して管１６中に進入し、この屈折進入した超音波ｂが
管１６の外表面に達するような角度となるように設定す
る。
【００１８】音響ミラー１３は、超音波探触子本体１２
から発射された超音波ａが管１６の内表面で反射して進
行する位置に設けられる。すなわち、図１（ｂ）に示す
ように円形の探触子ケース１５の中心点をＯとし、かつ
管１６の中心軸が点Ｏに重なるとすると、超音波探触子
本体１２と音響ミラー１３は、超音波探触子本体１２か
ら発射された超音波ａが管１６内表面に当たる点と中心
点Ｏとを結んだ直線を挟んで対称の位置となる。
から発射された超音波ａが管１６の内表面で反射して進
行する位置に設けられる。すなわち、図１（ｂ）に示す
ように円形の探触子ケース１５の中心点をＯとし、かつ
管１６の中心軸が点Ｏに重なるとすると、超音波探触子
本体１２と音響ミラー１３は、超音波探触子本体１２か
ら発射された超音波ａが管１６内表面に当たる点と中心
点Ｏとを結んだ直線を挟んで対称の位置となる。
【００１９】また、音響ミラー１３のミラー表面の角度
は、超音波の管１６表面での反射波ｃの入射する方向に
対して垂直に設定されている。従って、音響ミラー１３
に入射した反射波ｃがミラー１３で反射し、同一の経路
を辿って超音波探触子本体１２で受信できるようになっ
ている。
は、超音波の管１６表面での反射波ｃの入射する方向に
対して垂直に設定されている。従って、音響ミラー１３
に入射した反射波ｃがミラー１３で反射し、同一の経路
を辿って超音波探触子本体１２で受信できるようになっ
ている。
【００２０】一方、超音波探触子本体１２から発射され
た超音波ａが管１６中に屈折進入し、この屈折波ｂが管
１６外表面で反射し、この反射波がさらに管１６内表面
で屈折してカップリング材１７中を進行する位置には、
音響ミラー１４が設けられる。すなわち、図１（ｂ）に
示すように、超音波探触子本体１２と音響ミラー１４
は、超音波探触子本体１２から発射された超音波が管１
６表面で屈折して管１６外表面に当たる点と点Ｏを結ん
だ直線を挟んで対称の位置となる。
た超音波ａが管１６中に屈折進入し、この屈折波ｂが管
１６外表面で反射し、この反射波がさらに管１６内表面
で屈折してカップリング材１７中を進行する位置には、
音響ミラー１４が設けられる。すなわち、図１（ｂ）に
示すように、超音波探触子本体１２と音響ミラー１４
は、超音波探触子本体１２から発射された超音波が管１
６表面で屈折して管１６外表面に当たる点と点Ｏを結ん
だ直線を挟んで対称の位置となる。
【００２１】また、音響ミラー１４のミラー表面の角度
は、管１６中からカップリング材１７に屈折して入射し
た超音波ｄの入射する方向に対して垂直に設定されてい
る。従って、音響ミラー１４に入射した超音波ｄがミラ
ー１４表面で反射し、同一の経路を辿って超音波探触子
本体１２で受信できるようになっている。
は、管１６中からカップリング材１７に屈折して入射し
た超音波ｄの入射する方向に対して垂直に設定されてい
る。従って、音響ミラー１４に入射した超音波ｄがミラ
ー１４表面で反射し、同一の経路を辿って超音波探触子
本体１２で受信できるようになっている。
【００２２】さらに、超音波探触子本体１２で行う超音
波の送受信を制御する超音波探傷機２１が超音波探触子
本体１２に接続されており、超音波探触子本体１２への
超音波の送信指令及び超音波探触子本体１２が受信した
受信波形の処理等を行う。また、超音波探傷機２１が受
信波形の観測を行うため、受信波形を表示する表示装置
を内蔵する。
波の送受信を制御する超音波探傷機２１が超音波探触子
本体１２に接続されており、超音波探触子本体１２への
超音波の送信指令及び超音波探触子本体１２が受信した
受信波形の処理等を行う。また、超音波探傷機２１が受
信波形の観測を行うため、受信波形を表示する表示装置
を内蔵する。
【００２３】上記実施形態に係る超音波探傷装置の動作
を説明する。
を説明する。
【００２４】超音波探触子本体１２に接続された超音波
探傷機２１から超音波の送信指令が出されると、超音波
探触子本体１２から超音波ａが発射される。発射された
超音波ａはカップリング材１７中を伝播し、入射角ψ1
で管１６の内表面に到達する。管１６の内表面におい
て、超音波ａの一部は管１６内部に屈折角θ1 で入射
し、残りの超音波ｃは反射角ψ2 で反射してカップリン
グ材１７中を進行する。この反射した超音波ｃは音響ミ
ラー１３に到達し、往路ａ→ｃと逆の経路ｃ→ａを伝播
して超音波探触子１１により受信される。
探傷機２１から超音波の送信指令が出されると、超音波
探触子本体１２から超音波ａが発射される。発射された
超音波ａはカップリング材１７中を伝播し、入射角ψ1
で管１６の内表面に到達する。管１６の内表面におい
て、超音波ａの一部は管１６内部に屈折角θ1 で入射
し、残りの超音波ｃは反射角ψ2 で反射してカップリン
グ材１７中を進行する。この反射した超音波ｃは音響ミ
ラー１３に到達し、往路ａ→ｃと逆の経路ｃ→ａを伝播
して超音波探触子１１により受信される。
【００２５】一方、管１６の内部に屈折入射した超音波
ｂは管１６の内部を伝播して管１６の外表面で反射す
る。そして、管１６の内部を伝播して管１６の内表面に
再び達する。管１６の内表面に到達した超音波ｂは屈折
角ψ3 でカップリング材１７の中に屈折進行し、音響ミ
ラー１４に到達する。
ｂは管１６の内部を伝播して管１６の外表面で反射す
る。そして、管１６の内部を伝播して管１６の内表面に
再び達する。管１６の内表面に到達した超音波ｂは屈折
角ψ3 でカップリング材１７の中に屈折進行し、音響ミ
ラー１４に到達する。
【００２６】音響ミラー１４に到達した超音波ｄはミラ
ー表面で反射し、往路ａ→ｂ→ｄと逆の経路ｄ→ｂ→ａ
を辿って超音波探触子本体１２で受信される。そして、
受信された超音波は電気信号に変換され、超音波探傷機
２１の表示装置により図２（ａ）のように各エコーが表
示される。図２（ａ），（ｂ）において、横軸は時間、
縦軸は波高である。ここで、表面エコーとは経路ａのみ
を辿った超音波によるものであり、管１６の内表面で反
射し、入射した超音波ａと同一の経路を辿って受信され
たものである。
ー表面で反射し、往路ａ→ｂ→ｄと逆の経路ｄ→ｂ→ａ
を辿って超音波探触子本体１２で受信される。そして、
受信された超音波は電気信号に変換され、超音波探傷機
２１の表示装置により図２（ａ）のように各エコーが表
示される。図２（ａ），（ｂ）において、横軸は時間、
縦軸は波高である。ここで、表面エコーとは経路ａのみ
を辿った超音波によるものであり、管１６の内表面で反
射し、入射した超音波ａと同一の経路を辿って受信され
たものである。
【００２７】管１６の外表面での反射点は、超音波探触
子１１の振動子面と音響ミラー１４のミラー表面との線
対称軸の交点上に設定されているので、ψ1 ＝ψ3 とな
る。管１６の内部に欠陥１８が存在する場合は、超音波
ｂはこの欠陥１８で反射して、往路ａ→ｂと逆の経路ｂ
→ａを辿って超音波探触子本体１２で受信される。受信
された超音波は電気信号に変換され、超音波探傷機２１
の表示装置により表示される。この欠陥エコーは、図２
（ｂ）に示すように表面エコーの直後より音響ミラー１
３からのエコーの間に表れる。
子１１の振動子面と音響ミラー１４のミラー表面との線
対称軸の交点上に設定されているので、ψ1 ＝ψ3 とな
る。管１６の内部に欠陥１８が存在する場合は、超音波
ｂはこの欠陥１８で反射して、往路ａ→ｂと逆の経路ｂ
→ａを辿って超音波探触子本体１２で受信される。受信
された超音波は電気信号に変換され、超音波探傷機２１
の表示装置により表示される。この欠陥エコーは、図２
（ｂ）に示すように表面エコーの直後より音響ミラー１
３からのエコーの間に表れる。
【００２８】また、これら各種エコーは、超音波探傷機
２１のゲート機能により取り込まれる。すなわち、超音
波探傷機２１には探傷ゲート、カップリングチェックゲ
ート、減衰チェックゲートの３種のゲートが設けられて
おり、これら各種ゲートが欠陥エコー、音響ミラー１
３，１４のエコー等をアナログ信号として取り込む。
２１のゲート機能により取り込まれる。すなわち、超音
波探傷機２１には探傷ゲート、カップリングチェックゲ
ート、減衰チェックゲートの３種のゲートが設けられて
おり、これら各種ゲートが欠陥エコー、音響ミラー１
３，１４のエコー等をアナログ信号として取り込む。
【００２９】探傷ゲートは、表面エコーとミラー１３か
らのエコーとの間に設けられ、この探傷ゲート範囲に欠
陥エコーが現れる否かにより探傷が行われる。カップリ
ングチェックゲートは、音響ミラー１３からのエコーに
合わせて設けられる。また、減衰チェックゲートは音響
ミラー１４からのエコーに合わせて設けられる。
らのエコーとの間に設けられ、この探傷ゲート範囲に欠
陥エコーが現れる否かにより探傷が行われる。カップリ
ングチェックゲートは、音響ミラー１３からのエコーに
合わせて設けられる。また、減衰チェックゲートは音響
ミラー１４からのエコーに合わせて設けられる。
【００３０】これらゲート機能により欠陥、カップリン
グ不良等が検出されると、超音波探傷機２１のアラーム
機能により、観測者にカップリング不良、欠陥検出等の
警告がされる。また、これら欠陥、カップリング不良等
を表す信号は図４に示すようにペンレコーダ等により表
示及び記録される。このように、３種のゲートを設ける
ことで、表面エコーより音響ミラー１３エコー間での欠
陥検出、音響ミラー１４エコーでのカップリングチェッ
ク、音響ミラー１４エコーでの減衰チェックが同時に同
一超音波でできる。
グ不良等が検出されると、超音波探傷機２１のアラーム
機能により、観測者にカップリング不良、欠陥検出等の
警告がされる。また、これら欠陥、カップリング不良等
を表す信号は図４に示すようにペンレコーダ等により表
示及び記録される。このように、３種のゲートを設ける
ことで、表面エコーより音響ミラー１３エコー間での欠
陥検出、音響ミラー１４エコーでのカップリングチェッ
ク、音響ミラー１４エコーでの減衰チェックが同時に同
一超音波でできる。
【００３１】なお、管１６が鋼からなる場合にカップリ
ング材１７（接触媒質）として水を用いることにより、
鋼中横波速度約３２００ｍ／ｓと水中音速約１５００ｍ
／ｓとの関係により遅延材を設けたのと同様の効果が得
られる。すなわち、管１６中に欠陥が存在する場合、そ
の欠陥信号をカップリングチェック信号及び減衰チェッ
ク信号の手前に表示することができる。
ング材１７（接触媒質）として水を用いることにより、
鋼中横波速度約３２００ｍ／ｓと水中音速約１５００ｍ
／ｓとの関係により遅延材を設けたのと同様の効果が得
られる。すなわち、管１６中に欠陥が存在する場合、そ
の欠陥信号をカップリングチェック信号及び減衰チェッ
ク信号の手前に表示することができる。
【００３２】このように、超音波探触子本体１２から発
射される探傷用超音波ａはカップリング材１７中を伝播
し、管１６内表面で反射し、音響ミラー１３で反射し、
逆の経路をたどって送受信兼用の超音波探触子本体１２
へ戻るので、同時刻、同一超音波による直接方式のカッ
プリングチェックができる。また、この超音波は管１６
中を伝播していないので、管１６内部の減衰を起こす要
因の影響を受けない。また、音響ミラー１４は超音波探
触子本体１２から発射される探傷用超音波ａのうち、管
１６中に屈折進入し、管１６外表面で反射しカップリン
グ材１７中に入射した超音波ｄを反射させ、逆経路で超
音波探触子本体１２に戻すので、直接方式により管１６
の減衰チェックができる。
射される探傷用超音波ａはカップリング材１７中を伝播
し、管１６内表面で反射し、音響ミラー１３で反射し、
逆の経路をたどって送受信兼用の超音波探触子本体１２
へ戻るので、同時刻、同一超音波による直接方式のカッ
プリングチェックができる。また、この超音波は管１６
中を伝播していないので、管１６内部の減衰を起こす要
因の影響を受けない。また、音響ミラー１４は超音波探
触子本体１２から発射される探傷用超音波ａのうち、管
１６中に屈折進入し、管１６外表面で反射しカップリン
グ材１７中に入射した超音波ｄを反射させ、逆経路で超
音波探触子本体１２に戻すので、直接方式により管１６
の減衰チェックができる。
【００３３】さらに、音響ミラー１３，１４と管１６表
面の間にカップリング材１７を充填し、くさび材又は遅
延材中に埋め込まない構造のため、くさび内エコー等が
発生せず、また遅延量を考慮する必要がなく、超音波探
触子全体としても小型化が可能となる。
面の間にカップリング材１７を充填し、くさび材又は遅
延材中に埋め込まない構造のため、くさび内エコー等が
発生せず、また遅延量を考慮する必要がなく、超音波探
触子全体としても小型化が可能となる。
【００３４】（第２実施形態）図５は本発明の第２実施
形態に係る超音波探傷装置の全体構成を示す図、図６は
同実施形態における超音波探触子の受信波形を示す図で
ある。本実施形態に係る超音波探傷装置は第１実施形態
に係る超音波探傷装置とほぼ同様の構成であるが、第１
実施形態の超音波探触子に肉厚計測用電気回路部２２を
接続した点が相違する。
形態に係る超音波探傷装置の全体構成を示す図、図６は
同実施形態における超音波探触子の受信波形を示す図で
ある。本実施形態に係る超音波探傷装置は第１実施形態
に係る超音波探傷装置とほぼ同様の構成であるが、第１
実施形態の超音波探触子に肉厚計測用電気回路部２２を
接続した点が相違する。
【００３５】図５に示す超音波ｂの管１６の内部での伝
播距離ｂは、図６の受信波形に示すように音響ミラー１
３，１４からのエコーの伝播距離２（ａ＋２ｂ＋ｄ）か
ら音響ミラー１３，１４からのエコーの伝播距離２（ａ
＋ｃ）との差より求まる。ここで、ａ＝ｃ＝ｄより、 伝播距離の差＝２（ａ＋２ｂ＋ｄ）−２（ａ＋ｃ）＝４
ｂ となる。ここで、図６の波形に示す音響ミラー１３及び
１４のエコー間距離は伝播時間Ｔを示すものであり、こ
の伝播時間Ｔと伝播距離４ｂの間には Ｔ＝４ｂ／（管１６中の音速） が成り立つ。また、屈折角θ1 はスネルの法則、すなわ
ち、 ｓｉｎθ1 ／ｓｉｎψ1 ＝（管中音速）／（カップリン
グ材中音速） で求まる。
播距離ｂは、図６の受信波形に示すように音響ミラー１
３，１４からのエコーの伝播距離２（ａ＋２ｂ＋ｄ）か
ら音響ミラー１３，１４からのエコーの伝播距離２（ａ
＋ｃ）との差より求まる。ここで、ａ＝ｃ＝ｄより、 伝播距離の差＝２（ａ＋２ｂ＋ｄ）−２（ａ＋ｃ）＝４
ｂ となる。ここで、図６の波形に示す音響ミラー１３及び
１４のエコー間距離は伝播時間Ｔを示すものであり、こ
の伝播時間Ｔと伝播距離４ｂの間には Ｔ＝４ｂ／（管１６中の音速） が成り立つ。また、屈折角θ1 はスネルの法則、すなわ
ち、 ｓｉｎθ1 ／ｓｉｎψ1 ＝（管中音速）／（カップリン
グ材中音速） で求まる。
【００３６】さらに、図５で管１６の内径をＲ、超音波
探触子本体１２からの超音波ａの管１６の内表面の到達
点と外表面の到達点の管軸のなす角度をθとすると、こ
のθは既知であり、次の関係式が成り立つ。ここでｔは
管１６の肉厚である。
探触子本体１２からの超音波ａの管１６の内表面の到達
点と外表面の到達点の管軸のなす角度をθとすると、こ
のθは既知であり、次の関係式が成り立つ。ここでｔは
管１６の肉厚である。
【００３７】ｂ／ｓｉｎθ＝Ｒ＋ｔ／ｓｉｎ（π−
θ1 ）＝Ｒ／ｓｉｎ（θ1 −θ） 従って、肉厚ｔは、 ｔ＝ｂ／ｓｉｎθ｛ｓｉｎθ1 −ｓｉｎ（θ1 −θ）｝ として求まる。
θ1 ）＝Ｒ／ｓｉｎ（θ1 −θ） 従って、肉厚ｔは、 ｔ＝ｂ／ｓｉｎθ｛ｓｉｎθ1 −ｓｉｎ（θ1 −θ）｝ として求まる。
【００３８】このように、図５に示す肉厚計測用電気回
路部２２が超音波探触子本体１２の受信した減衰チェッ
ク信号波形から伝播時間Ｔを検出し、この伝播時間Ｔか
ら上記関係式より肉厚ｔが算出可能となる。従って、第
１実施形態に係る超音波探傷装置に肉厚計測用電気回路
部２２を配設するのみで、同時刻、同一超音波によりカ
ップリングチェック、探傷、減衰チェックのみならず管
１６の肉厚計測が可能となる。
路部２２が超音波探触子本体１２の受信した減衰チェッ
ク信号波形から伝播時間Ｔを検出し、この伝播時間Ｔか
ら上記関係式より肉厚ｔが算出可能となる。従って、第
１実施形態に係る超音波探傷装置に肉厚計測用電気回路
部２２を配設するのみで、同時刻、同一超音波によりカ
ップリングチェック、探傷、減衰チェックのみならず管
１６の肉厚計測が可能となる。
【００３９】なお、一般的な超音波厚さ計に組み込まれ
ているクロック部を肉厚計測用電気回路部２２に組み込
み、図６に示すようにクロックパルス計数から肉厚ｔを
算出し、算出した肉厚値ｔをデジタル表示することも可
能である。
ているクロック部を肉厚計測用電気回路部２２に組み込
み、図６に示すようにクロックパルス計数から肉厚ｔを
算出し、算出した肉厚値ｔをデジタル表示することも可
能である。
【００４０】（第３実施形態）図７は、本発明の第３実
施形態に係る超音波探触子を用いて超音波探傷を行う場
合を示す断面図である。図７に示すように、カップリン
グ材１７を内包する水槽等に試験体１９を浸せきして水
浸法で探傷する。超音波探触子本体１２と音響ミラー１
３，１４は直交３軸方向に移動可能なレール等に回転可
能な状態で架設されており、試験体１９の形状に応じて
ｘ，ｙ，ｚ軸方向に可動する。
施形態に係る超音波探触子を用いて超音波探傷を行う場
合を示す断面図である。図７に示すように、カップリン
グ材１７を内包する水槽等に試験体１９を浸せきして水
浸法で探傷する。超音波探触子本体１２と音響ミラー１
３，１４は直交３軸方向に移動可能なレール等に回転可
能な状態で架設されており、試験体１９の形状に応じて
ｘ，ｙ，ｚ軸方向に可動する。
【００４１】動作手順は第１実施形態と同様であるが、
本実施形態の超音波探触子では超音波探触子本体１２と
音響ミラー１３，１４の架設角度及び相互間距離を任意
の値に設定できるので、試験体１９の形状が複雑な場合
であっても第１実施形態と同様に探傷、カップリングチ
ェック、減衰チェックが同時に同一超音波で可能とな
る。
本実施形態の超音波探触子では超音波探触子本体１２と
音響ミラー１３，１４の架設角度及び相互間距離を任意
の値に設定できるので、試験体１９の形状が複雑な場合
であっても第１実施形態と同様に探傷、カップリングチ
ェック、減衰チェックが同時に同一超音波で可能とな
る。
【００４２】なお、超音波探触子本体１２と音響ミラー
１３，１４の架設角度及び相互間距離は、第１実施形態
に示した相互の関係が同様に成り立つように設定する。
１３，１４の架設角度及び相互間距離は、第１実施形態
に示した相互の関係が同様に成り立つように設定する。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように本発明の超音波探触
子及び超音波探傷装置によれば、超音波探触子本体から
発射された超音波が試験材表面で反射し進行する位置に
設けられたカップリングチェック用反射板と、前記超音
波探触子本体から発射された超音波が試験材中に入射
し、この入射波が試験材裏面で反射し、更に進んで試験
材表面で屈折し進行する位置に設けられた減衰チェック
用反射板とを具備してなるため、 （１）１個の超音波探触子のみで探傷を行うと同時に、
試験材の影響を受けず、安定で信頼性の高いカップリン
グチェックができ、かつ試験材の減衰チェックも可能と
なり、減衰測定により微細な欠陥検出ができる。
子及び超音波探傷装置によれば、超音波探触子本体から
発射された超音波が試験材表面で反射し進行する位置に
設けられたカップリングチェック用反射板と、前記超音
波探触子本体から発射された超音波が試験材中に入射
し、この入射波が試験材裏面で反射し、更に進んで試験
材表面で屈折し進行する位置に設けられた減衰チェック
用反射板とを具備してなるため、 （１）１個の超音波探触子のみで探傷を行うと同時に、
試験材の影響を受けず、安定で信頼性の高いカップリン
グチェックができ、かつ試験材の減衰チェックも可能と
なり、減衰測定により微細な欠陥検出ができる。
【００４４】また、カップリングチェック用反射板及び
減衰チェック用反射板の反射面はくさび材又は遅延材中
に埋め込まない構造である場合、上記（１）の効果に加
えて以下に示す効果を奏する。
減衰チェック用反射板の反射面はくさび材又は遅延材中
に埋め込まない構造である場合、上記（１）の効果に加
えて以下に示す効果を奏する。
【００４５】（２）くさび内エコーの発生を考慮する必
要が無く、また遅延量を考慮する必要が無く、探触子全
体としても小型化が可能となる。
要が無く、また遅延量を考慮する必要が無く、探触子全
体としても小型化が可能となる。
【００４６】また、超音波探触子本体とカップリングチ
ェック用反射板及び減衰チェック用反射板との間に水を
充填して超音波探傷を行う場合、上記（１），（２）の
効果に加えて以下に示す効果を奏する。
ェック用反射板及び減衰チェック用反射板との間に水を
充填して超音波探傷を行う場合、上記（１），（２）の
効果に加えて以下に示す効果を奏する。
【００４７】（３）複雑形状な試験材でも水浸法により
探傷、カップリングチェック、減衰測定が１個の超音波
探触子で可能となる。
探傷、カップリングチェック、減衰測定が１個の超音波
探触子で可能となる。
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波探傷装置の全
体構成を示す断面図。
体構成を示す断面図。
【図２】同実施形態における超音波探触子の受信波形を
示す図。
示す図。
【図３】同実施形態における超音波探触子の受信波形及
び各種ゲートを示す図。
び各種ゲートを示す図。
【図４】同実施形態における受信波形のペンレコーダに
よる表示例を示す図。
よる表示例を示す図。
【図５】本発明の第２実施形態に係る超音波探傷装置の
全体構成を示す断面図。
全体構成を示す断面図。
【図６】同実施形態における超音波探触子の受信波形及
び信号処理を示す図。
び信号処理を示す図。
【図７】本発明の第３実施形態に係る超音波探触子の全
体構成を示す断面図。
体構成を示す断面図。
【図８】従来の底面エコー方式によりカップリングチェ
ックを行う超音波探触子の全体構成を示す図。
ックを行う超音波探触子の全体構成を示す図。
【図９】従来の表面反射方式によりカップリングチェッ
クを行う超音波探触子の全体構成を示す図。
クを行う超音波探触子の全体構成を示す図。
１１ 超音波探触子 １２ 超音波探触子本体 １３，１４ 音響ミラー １５ 探触子ケース １６ 管 １７ カップリング材 １８ 欠陥 １９ 試験体 ２１ 超音波探傷機 ２２ 肉厚計測用電気回路部
Claims (4)
- 【請求項１】 超音波の送受信を行う超音波探触子本体
と、 この超音波探触子本体から発射された超音波のうち、試
験材表面で反射した超音波の進路に設けられ、その表面
が進路に対して垂直に配置されたカップリングチェック
用反射板と、 前記超音波探触子本体から発射された超音波のうち、試
験材中に屈折入射した入射波が試験材裏面で反射し、更
に進んで試験材表面で屈折し進行する位置に設けられ、
その表面が超音波の進路に対して垂直に配置された減衰
チェック用反射板とを具備してなることを特徴とする超
音波探触子。 - 【請求項２】 請求項１記載の超音波探触子において、
カップリングチェック用反射板及び減衰チェック用反射
板の反射面は、くさび材又は遅延材中に埋め込まない構
造であることを特徴とする超音波探触子。 - 【請求項３】 請求項１記載の超音波探触子において、
超音波探触子本体とカップリングチェック用反射板及び
減衰チェック用反射板との間に水を充填することを特徴
とする超音波探触子。 - 【請求項４】 請求項１記載の超音波探触子と、 この超音波探触子から発射された超音波のうち、カップ
リングチェック用反射板で反射した超音波に基づいてカ
ップリングチェックを行うカップリングチェック用電気
回路と、 前記カップリングチェック用反射板で反射した超音波及
び減衰チェック用反射板で反射した超音波に基づいて試
験材の肉厚計測を行う肉厚計測用電気回路とを具備して
なることを特徴とする超音波探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9218606A JPH1164300A (ja) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | 超音波探触子及び超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9218606A JPH1164300A (ja) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | 超音波探触子及び超音波探傷装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1164300A true JPH1164300A (ja) | 1999-03-05 |
Family
ID=16722600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9218606A Withdrawn JPH1164300A (ja) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | 超音波探触子及び超音波探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1164300A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19952407A1 (de) * | 1999-10-29 | 2001-05-23 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Ultraschallprüfung eines nach Art eines Hohlzylinders geformten Prüflings |
| JP2019060676A (ja) * | 2017-09-26 | 2019-04-18 | 新日鐵住金株式会社 | 斜角超音波探傷の健全性評価方法、及びこれを用いた斜角超音波探傷方法 |
| CN115308309A (zh) * | 2022-10-12 | 2022-11-08 | 泰州永兴合金材料科技有限公司 | 一种金属铸件探伤检测装置 |
| EP4300096A1 (en) * | 2022-06-30 | 2024-01-03 | GILARDONI S.p.A. | Ultrasonic probe for non-destructive testing of materials by means of ultrasonic pulses |
-
1997
- 1997-08-13 JP JP9218606A patent/JPH1164300A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19952407A1 (de) * | 1999-10-29 | 2001-05-23 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Ultraschallprüfung eines nach Art eines Hohlzylinders geformten Prüflings |
| DE19952407C2 (de) * | 1999-10-29 | 2001-09-13 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Ultraschallprüfung eines nach Art eines Hohlzylinders geformten Prüflings |
| JP2019060676A (ja) * | 2017-09-26 | 2019-04-18 | 新日鐵住金株式会社 | 斜角超音波探傷の健全性評価方法、及びこれを用いた斜角超音波探傷方法 |
| EP4300096A1 (en) * | 2022-06-30 | 2024-01-03 | GILARDONI S.p.A. | Ultrasonic probe for non-destructive testing of materials by means of ultrasonic pulses |
| CN115308309A (zh) * | 2022-10-12 | 2022-11-08 | 泰州永兴合金材料科技有限公司 | 一种金属铸件探伤检测装置 |
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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: 20041102 |