JPS63175712A

JPS63175712A - 超音波厚み計

Info

Publication number: JPS63175712A
Application number: JP783587A
Authority: JP
Inventors: Motoharu Goto; 元晴後藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-01-16
Filing date: 1987-01-16
Publication date: 1988-07-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、圧力容器や管等金属或いは非金属材料で構成
された部材に対して超音波を用いて厚さを計測するため
の超音波厚み計に関する。

（従来の技術）鉄を含め、多くの金属は腐食によって、肉厚が薄く々す
１強度が低下して、割れや破断をひき起こし事故の発生
原因となる。そのため、圧力容器やタンク配管等に対し
ては定期点検毎に肉厚を測定して設定上の許容肉厚以下
に達していないかの評価、或いは腐食進行度を算出する
ことによって余寿命の評価を行りことは事故発生防止の
ために重要な保守検査の１つとなっている。

肉厚の測定方法としては、被測定物に対し、片Φ 側から探触子を当るだけで肉厚を計測できる超音波厚み
計による方法が一般的である。

第８図及び第９図は従来から用いられている超音波厚さ
計の探触子の一例を示す平面図及び断面図であって１分
割形垂直探触子と呼ばれるものである。図に示す如く、
互いに並行して配設された振動子１ｍ、ｌｂの一方の振
動子（例えばＺａ）で発生した超音波はくさび形音響媒
体２＆及び接触媒質３を通過した後、測定対象物４に入
射し測定対象部５で反射した後、接触媒質３、くさび形
音響媒体２ｂを通過して振動子１ｂで受信される。

第１０図は従来から用いられているデジタル型超音波パ
ルスの一例を示すものである。第８図で示した探触子の
振動子Ｉｓ及び１ｂはそれぞれ超音波励振用の駆動パル
スである送信電気信号を発生する送信部６及び受信信号
を増幅する受信部７〃に接続されている。同期部８は厚ざ計全体の時間系を制
御する部分である。同期部８の出力の一部は送信部６に
送られ、ここで送信電気信号が作られて探触子９に出力
されて振動子１轟で超音波パルスとなりて送信される。

この超音波／４’ルスの反射波はエコーとして振動子側
に戻る。超音波（エコー）は振動子１ｂで受信され、こ
こで再び電気信号となって受信部７に入シ増幅される。

一方、同期部８の他の出力は遅延部９に入り零点調整が
行われる。この遅延部１２からの出力と受信部７からの
ノ４ルス出力とから測定面から被測定部までの厚さに対
応する時間幅が求められ、この時間幅をディジタルカウ
ンター０で計測した後、被測定物の超音波の音速値に従
りて厚さの値に変換して、表示部１１に表示される。

このような従来方法による超音波探触子と超音波探傷器
を用いた場合、超音波が欠陥に対して入射する角度によ
りて表示される欠陥深さが異なるため、例えば日本非破
壊検査協会規格ＭＤＩ８２４０８−７９（携帯形パルス
反射式超音波厚さ計による厚さ測定力法）等では測定方
法として２回測定法と称する測定法が定義されており、
「１測定点に探触子を当てる場合、第８図、第９図のよ
りな分割形垂直探触子を用いるときに限って探触子分割
面の向きを９０°変えて各１回測定する方法（ｅ、■）
。

表示値の小さい方を測定値とする」とある。これは、同
規格の解説に依れば、（第１１図、第１２図及び第１３
図は同解説に記載されている図１゜図２及び図３と同等
の図である。）第１１図において分割形探触子２１は、
送信される超音波ビームＵＢのビーム幅２２．２３が例
えば振動子２４ａ。

２４ｂの分割面２５に沿う方行に長く、且つ分割面２５
直角な方行に短くなってｂる場合、第１２図、第１３図
に示すよりに、被測定物２７の裏面に腐食部２６が存在
しているとビーム２８が第１２図のよりに当る場合を生
じる。一般に被測定物２２の表面側から内側の欠陥部２
６までの探傷距離Ｍ１．　Ｍ２とが等しいとは限らない
ため探触子２１の分割面２５の方向によって表示値（測
定値）が異なってくる。

このため、上述のような２回測定法が通常実施され、分
割面の方向を９０°変えて測定した表示値の小さい方を
記録として用いている。

（発明が解決しようとする問題点）従来の超音波厚さ計では第８図、第９図の如き構成の分
割形探触子を用い、これを被測定物の表面に轟てて超音
波の送受を行い、その時間差から厚みを測定する。しか
し、この手法による第一の問題点は、使用される分割形
探触子の分割面の方向によりて超音波ビームの形が異な
るため、欠陥に対する探触子の当てる方向によりて表示
値が異なシ１通常二方向の検査が必要なことである。

また、第二の問題点は、第一問題点で示したように通常
二方向の検査が実施されるが、一般に記録値としては二
つの表示値の小さい方の値を採用するのが通例である。

これは、腐食等にょる減肉値を調査する場合等、肉厚の
よシ小さい値を採用した方が、余寿命の算定をする上で
、より安全側となるためである。このため、通常の測定
では１つの測定点に対して次に示す手順で検査が行われ
る。

■・探触子を測定点に当てる ↓ ■・表示値を読み記憶する。

↓ ■・探触子を９０°回転させて同一の測定点に当てる↓ ■・表示値を読む ↓ ■・上記■の表示値と上記■の表示値とを比較する↓ ■・小さい方の表示値を記録用紙に記入するこのような
手順で作業を行り場合、測定点が数百、数千箇所に及ぶ
ような測定をするときには、作業者の疲労等から上記■
の第一の表示値の記憶作業と上記■の比較作業の能率や
正確性が悪くなりでくるため、作業能率の低下や、誤記
が多くなる問題がある。

第三の問題点は、二方向以上の計測に対し二回以上の計
測を行り場合、探触子を回転操作することから、探触子
を正確に同一箇所に押しつけるととができないため、同
一の測定箇所に対して二方向の結果を得ることができな
いことである。

本発明は、上述した問題点を解決するために、探触子の
方向による表示値の変化を少なくさせると共に、複数回
の探触子方向の異なる測定を繰返すことによる計測効率
の低下とミスを防止して正確、且つ、能率的な測定を可
能にする超音波厚み計を提供することを目的としている
。

［発明の構成コ（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するため本発明は次のように構成する。

すなわち、送信用及び受信用の超音波振動子を対として
これを複数組対称配設してなる探触子と、この探触子の
各振動子をそれぞれ組毎に順に選択して送受信制御を行
り送受信制御手段と、超音波の受信信号をもとに送信か
ら受信までの時間を求めて距離情報を得る距離計数手段
と、この計数した距離情報を表示する表示手段とを具備
する。

（作用）このような構成において、探触子は送信用及び受信用の
超音波振動子を対としてこれを複数組対称配設してあり
１組を選択すると、被測定物の同じ位置に対して方向を
変えて超音波探傷をすることが可能になる。そこで、送
受信制御手段によりこの探触子の各振動子をそれぞれ組
毎に選択して送受信制御を行い、これにより得られた超
音波の受信信号をもとに距離計数手段によシ送信から受
信までの時間を求めて距離情報を得る。そして、表示手
段によりこの計数した距離情報を表示する。

この上９に本発明は、一つの探触子に二組以上の分割形
振動子を持たせたものを使用しておシ、それらを順次切
換えて使用するため、従来のよりに−の探触子の向きを
変えて何度も測定する必要がない。また、各組の振動子
及び表示器を同期させて切換え測定、表示させることに
より、各組の振動子によりて得られた計測結果を探触子
を動かすことなく一度に得ることができるよ］Ｋなり、
それらの計測結果の最大値や最小値を短時間に計測可能
となる。そのため、被測定物の同一点での厚みを高精度
且つ高能率で測定できる超音波厚み計を提供することが
できる。

（実施例）以下、本発明の一実施例について第１図〜第７図を参照
して説明する。

第２図は本装置に用いる探触子の構成を示す平面図であ
る。図に示すように本装置に用いる探触子は探触子３３
の測定面側（探傷面側）を中心点を中心に点対称となる
ように探傷分割面３４によって４等分して領域を分ける
。そして送信用、受信用を対とする２組の分割形振動子
３１ｍ、３１ｂ及び３２ｈ、３２ｂを探触子３３の探傷
分割面３４によって４分割された区画に１つずつ各々の
組の振動子が互いに対向するように配設している。

第３図及び第４図は第２図で示した探触子３３のそれぞ
れＢ−Ｂ’断面とｃ−ｃ’断面とを示したものである。

探傷に当っては探触子３３の中心点を探傷点の中心とし
て測定を行う。第３図におりて送信用の振動子である振
動子３２１で発生した超音波は振動子３２＆を背面に保
持したくさび形音響媒体３５＆とその表面側の接触媒質
３６とを通つて後、被測定物３７に入射され、被測定箇
所３８で反射した後、再び接触媒質３６及び受信用振動
子である振動子３２ｂを背面に保持したくさび形音響媒
体３５ｂを通りて振動子３２ｂで受信される。第４図に
おいても第３図で説明したのと同様の作用で送信用の振
動子３１＆と受信用の振動子３１ｂを用いて超音波の送
受信が行われるが二組の分割振動子３１ｍ、３１ｂ及び
３２ｍ　、３２ｂの分割軸（中心点）３９が同一である
ため、切換えて使用することによりて同一箇所に対して
方向の異なる計測による計測値を探触子の方向を変える
ことなく得ることが可能である。尚、上記くさび形音響
媒体３５ｍ、３５ｂは超音波を分割軸３９位置下に集め
、ここからの反射波を受信側の振動子に導くためのもの
である。

第１図は第２図〜第４図で示した探触子３３に接触する
デジタル型超音波厚み計の一実施例を示すものである。

第２図で示した探触子３３における一方の組の送信用及
び受信用の振動子３１ｍ及び３１ｂは切換スイッチＳ１
及びＳ２を介してそれぞれ受信信号を増幅する受信部４
１及び超音波励振ノ蓼ルスを発生する送信部４２に接続
されて騒る。

切換スイッチＳ１及びＳ２はまた探触子３３の他の一組
における送信用及び受信用の分割型の振動子３２ａ及び
３２ｂに接続されている。同期部４３は、厚み計全体の
時間系を制御する部分である。

同期部４３の出力の一部は送信部４２に送られ、ここで
送信電気信号すなわち、超音波励振パルスが作られて探
触子３３ＶＣ出力され、振動子３１ａ又は３２＆に与え
られてこれを励振することにより超音波パルスとなり、
被測定物３７に送信される。被測定物３７から反射され
た超音波は振動子３１ｂ又は３２ｂで再び電気信号とな
って受信部４１に入り増幅される。一方、同期部４３の
他の出力は遅延部４４に入り零点調整が行われる。この
遅延部４４からの出力と受信部４１からの・々ルス出力
とから、測定面から被測定部までの厚さに対応する時間
幅が求められディジタルカウンタ４５で計測した後、被
測定物の超音波の音速値に従って厚さの値に変換する。

そして、切換スイッチＳ１を通して表示部４６ｇ又は４
６ｂＫ送られ、ここに表示される。また、各切換スイッ
チＳ　１　＋　８２　＋８３は同期部４３の他の出力に
よって同時期に切換えられるため、結果として分割され
た振動子３１ｈ及び３１ｂによる計測結果は表示部４６
ａに、また、振動子３２＆及び３２ｂによる計測結果は
表示部４６ｂに表示される。また、切換スイッチＳ、〜
Ｓ３を速く切換えることによって二組の分割された振動
子からの測定出力は、はぼ同時に得ることができること
になる。

第５図から第７図までは本発明の他の実施例を示したも
のである。

第５図は第１図で示したディジタルカウンタ４５の出力
以降の変形例である。切換スイッチＳ３の出力は切換ス
イッチＳ４の端子（４）及び（Ｂ）に接続されている他
、最大値用及び最小筐用の比較器４６及び４７に入力さ
れ前者で最大値を、そして後者で最小値を求めた後切換
スイッチＳ４の端子（Ｃ）及び（ロ）に与えるようにし
てｂる。また、切換スイッチＳ４の一方の切換端（６）
は表示器４８に接続されている。この結果、切換スイッ
チＳ４の操作によシ、１つの表示器４８に、各分割探触
子の測定結果と最大値、最小値を表示させることができ
る。

第６図及び第７図は探触子構造の変形例である。

第６図は探触子５１０分割された部分に配設された振動
子５２＆〜５ｊｄの形状の変形例であり、第２図のもの
が長方形であったのに対し、正方形としたものである。

このように正方形の振動子５２ａ〜５ｆｆｄをそれぞれ
側片が分割面５３に沿った形で配設することにより小さ
な探触子を製作することが可能となる。この他の振動子
形状としては元型、楕円形、多角形等が考えられる。

第７図は、探触子５１に配設する分割形振動子の対を３
組とした例であＦ）５４ｈ及び５４ｂ。

５５＆及び５５ｂ、５６＊及び５６ｂが互いに対となり
ている。このように配設する分割形振動子の対を更に細
かくすることによりて、よシ精度の高い計測を行９こと
ができるようになる。また、その際、送信を担当する振
動子間の分割面及び。

受信を担当する振動子間の分割面は互いの干渉がないた
め省略することもできる。

以上詳述したように本装置は一つの探触子内く送信用及
び受信用の超音波振動子を対として対称配置した複数個
の振動子よりなる分割形振動子を用い、一つの測定位置
に対して探触子は振動子の対を順に選択切換えして測定
を行うようにしたものである。従って、探触方向を変え
た同一箇所の計測結果がほぼ同時に得ることができるた
め、比較手段によシこれらの結果を比較すれば瞬時に最
小値や最大値を、求めることが可能となる。その結果、
従来、同一の測定箇所に対して探触子の方向を２回以上
変えて測定して、その結果を比較して得ようとする最小
値や最大値を求めていたのが１回の操作で行えるように
なシ、作業能率を向上させることができる。また、探触
子の方向を変えた場合、探触子の接触位置を全く同一の
場所に置いて計測することはほとんど不可能であったの
に対し、本装置によれば全く同一の箇所における計測方
向を異ならせての測定が可能となシ、シかも、手間をか
けることなく、高精度に行えるようになる０〔発明の効果〕以上述べたように本発明によれば、同一の探掘傷装置における探触方向を変えての厚みの計測結果をほ
ぼ同時に得ることができるため、これらの結果を瞬時に
比較し、最小値や最大値を求めることが可能となる。そ
の結果、従来、同一の測定箇所に対して探触方向が異な
るよう探触子自体の方向を２回以上転回して測定してい
たのが１回の操作で行えるようになシ、作業能率を向上
させることができる。また、探触子の方向を変えた場合
、探触子の接触位置を全く同一の場所に置いて計測する
ことはほとんど不可能であったのに対し、本発明によれ
ば全く同一の箇所に対する計測方向を異ならせての厚み
測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る超音波厚み計のブロッ
ク図、第２図は本発明による探触子の平面図、第３図及
び第４図はこの探触子における９０°異なる方向の軸に
対する断面図、第５図ないし第７図は他の実施例を示す
図、第８図は従来の探触子の平面図、第９図は従来の探
触子の軸に垂直な断面図、第１０図は従来の装置の概要
を示す図、第１１図ないし第１３図は従来の計測の様子
を示す説明図である。３１ｍ、３１ｂ、３２ｍ、３２ｂ、５２ｈ　〜５２ｄ、
５４＆、５４ｂ＠５５ｍ、５５ｂｇ５６＆＋、５６　ｂ
・・・振動子、３３．５１・・・探触子、４１・・・受
信部、４２・・・送信部、４３・・・同期部、４４・・
・遅延部、４５・・・ディジタルカウンタ、４６　ｍ　
、　４６　ｂ。４　Ｂ−・・表示部、４６．４７・・・比較器。出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第４図第６図第７図す第９図

Claims

【特許請求の範囲】

送信用及び受信用の超音波振動子を対としてこれを複数
組対称配設してなる探触子と、この探触子の各振動子を
それぞれ組毎に順に選択して送受信制御を行う送受信制
御手段と、超音波の受信信号をもとに送信から受信まで
の時間を求めて距離情報を得る距離計数手段と、この計
数した距離情報を表示する表示手段とを具備してなる超
音波厚み計。