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
- Publication number
- 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 |