JPH01131410A

JPH01131410A - 超音波探傷器用厚さ表示装置

Info

Publication number: JPH01131410A
Application number: JP62289842A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Nakabayashi; 中林　政廣; Hiroshi Hamazaki; 浜崎　宏; Hiroyuki Harada; 浩幸原田
Original assignee: Nichizo Tech Inc
Current assignee: Nichizo Tech Inc
Priority date: 1987-11-17
Filing date: 1987-11-17
Publication date: 1989-05-24

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】産業上の利用分野この発明は、既存の超音波探傷器に接続して使用する超
音波探傷器用厚さ表示装置に関する。

従来技術およびその問題点第６図は、従来からよく知られている超音波探傷器の外
観を示している。この超音波探傷器（１）は、探触子（
２）（第７図参照）を接続するための端子（３）、被測
定体に対する音速を設定するための音速調整つまみ（４
）、エコーパルスを含む探傷信号波形を表示する表示器
（５）、探傷信号の測定範囲を調整するための測定範囲
調整つまみ（６）　（７）、表示器（５）の表示画面上
においてパルスの高さを調整するためのゲイン調整つま
み（８）　（９）　（１０）、表示器（５）の表示画面
上において外部に出力する探傷信号の範囲（以下、ゲー
ト範囲という）を指定するためのゲート開始位置調整つ
まみ（１１）およびゲート長さ調整つまみ（１２）、探
傷信号を外部に出力するための外部出力端子（図示路）
等を備えている。表示器（５）には、横軸を時間とし、
縦軸をゲインとする目盛も表示される。ゲート範囲は、
表示器（５）の表示画面上に表示されるゲート（Ｇ）（
第８図参照）によって示される。

第７図は、鋼板（Ｘ）の上面に探触子（２）を当て、超
音波を鋼板（Ｘ）の下面に向かって串射したときの超音
波の伝搬の様子を示している。また、第８図は、この場
合に、超音波探傷器（１）の表示器（５）に表示された
探傷信号波形を示している。

探触子（２）から出射された超音波の一部は、鋼板（Ｘ
）上面で反射され、この反射された超音波、（表面エコ
ー）は、探触子（２）に受波される。

探触子（２）から出射された超音波の残りは、鋼板（Ｘ
）内を下方に進み、一部が鋼板（Ｘ）の下面を通過し、
残りが鋼板（Ｘ）の下面で反射される。

この反射された超音波（第１回目底面エコーｂｌ）は、
鋼板（Ｘ）内を上方に進み、その一部が鋼板（Ｘ）の上
面を通過して探触子（２）に受波され、残りが鋼板（Ｘ
）の上面で反射される。鋼板（Ｘ）の上面で反射された
超音波は、再び鋼板（Ｘ）内を下方に進み、一部が鋼板
（Ｘ）の下面を通過し、残りが鋼板（Ｘ）の下面で反射
される。この反射された超音波（第２回目底面エコーｂ
２）は、鋼板（Ｘ）内を上方に進み、その一部が鋼板（
Ｘ）の上面を通過して探触子（２）に受波され、残りが
鋼板（’Ｘ）の上面で反射される。

鋼板（Ｘ）の上面で反射された超音波は、再び鋼板（Ｘ
）内を下方に進み、一部が鋼板（Ｘ）の下面を通過し、
残りが鋼板（ｘ）の下面で反射される。この反射された
超音波（第３回目底面エコーｂ３）は、鋼板（Ｘ）内を
上方に進み、その一部が鋼板（Ｘ）の上面を通過して探
触子に受波され、残りが鋼板（Ｘ）の上面で反射される
。超音波は、このように、鋼板（Ｘ）内を伝搬していき
、徐々に減衰していく。

超音波探傷器（１）の表示器（５）には、表面エコーが
受波されることによって発生する表面エコ−パルスＳ１
第１回目底面エコーｂ１が受波されることによって発生
する第１回目底面エコーパルスＢ１、第２回目底面エコ
ーｂ１が受波されることによって発生する第２回目底面
エコーパルスＢ２、第３回目底面エコーｂ３が受波され
ることによって発生する第３回目底面エコーパルス８３
等が現れる。鋼板（Ｘ）の厚さは、第１回目底面エコー
パルスＢ１が発生してから第２回目底面エコーパルスＢ
２が発生するまでの時間（鋼板（Ｘ）両面間を超音波が
往復する時間）に、超音波が進んだ距離の１／２である
。

このような超音波探傷器（１）で被測定体の厚さを測定
する場合には、被測定体の上面から下面に向かって超音
波を出射して、表示器（５）に探傷信号波形を表示し、
この表示画面上の第１回目底面エコーパルスと第２回目
底面エコーパルスとの間隔を目盛から読み取ることによ
り行われている。このため、読取り誤差が発生しやすく
、正確な厚さ測定が行えないという問題がある。

この発明は、既存の超音波探傷器に接続することによっ
て、被測定体の厚さを正確に表示できる超音波探傷器用
厚さ表示装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段この発明による超音波探傷器用厚さ表示装置は、被測定
体に対する音速に応じた周波数のクロックパルスを発生
するパルス発生回路、パルス発生回路から出力されるク
ロックパルスが送られるゲート回路、超音波探傷器から
、発生間隔が被測定体の厚さに応じた間隔となっている
２つのエコーパルスを含む探傷信号が入力され、上記２
つのエコーパルスのうちの先のエコーパルスが入力して
から後のエコーパルスが入力するまでゲート回路を開く
ゲート制御回路、ゲート回路が開いている間にゲート回
路を通過したクロックパルスをカウントし、被測定体の
厚さに応じた信号を出力するカウンタ、およびカウンタ
の出力信号にもとづいて被測定体の厚さをデジタル表示
する表示装置を備えていることを特徴とする。

実施例以下、第１図〜第５図を参照してこの発明の実施例につ
いて説明する。

第１図は超音波探傷器用厚さ表示装置（２０）の外観を
示している。厚さ表示装置（２０）の前面の操作面には
、分解能設定兼電源つまみ（２１）、しきい値設定つま
み（２２）、デジタル式音速設定器（２３）、校正用つ
まみ（２４）およびデジタル式表示器（２５）が設けら
れている。厚さ表示装置（２０）は、既存の超音波探傷
器（１）上に載置されて使用される。厚さ表示装置（２
０）の後面には、探傷信号入力端子（図示路）が設けら
れており、この入力端子は、接続コードを介して超音波
探傷器（１）の外部出力端子に接続されている。

分解能設定兼電源つまみ（２１）は、電源のオン、オフ
の他、しきい値を超える雑エコーパルス等の不要なエコ
ーパルスをマスクするために用いられるものであり、被
測定体が鋼である場合にマスクできる間隔は、つまみ位
置「１」でＯｍｍ、つまみ位置「２」で３ｍｍ、つまみ
位置「３」で６ｍｍである。しきい値設定つまみ（２２
）は、測定しようとするエコーパルスの高さのしきい値
を設定するために用いられる。音速設定器（２３）は、
被測定体に対する音速を設定するために用いられる。校
正用つまみ（２４）は、材質または超音波特性が被測定
体と同じ試験片を用いた試験により測定値を校正するた
めに用いられる。

第２図は、厚さ表示装置の電気的構成を示している。第
７図に示す鋼板（Ｘ）の厚さを測定する場合を例にとっ
て、厚さ表示装置の動作について説明する。超音波探傷
器（１）の表示器（５）に第８図に示されているような
探傷信号波形が現れているものとする。また、ゲート範
囲は、同図にゲートＧで示されているように、表面エコ
ーパルスＳと第１回目底面エコーパルスＢ１トの中間位
置から、第２回目底面エコーパルスＢ２と第３回目底面
エコーパルスＢ３との中間位置までに設定されているも
のとする。さらに、しきい値は、同図に鎖線して示すよ
うに、第２回目底面エコーパルスＢ２より若干低い高さ
に設定されているものとする。

第２図において、ゲート範囲内の探傷信号ａは、一定周
期で増幅回路（３１）に送られ、増幅される。増幅され
た探傷信号ａは、比較回路（３２）に送られ、しきい値
設定つまみ（２２）によって設定されたしきい値と比較
される。探傷信号ａ中の第１回目底面エコーパルスＢ１
は、しきい値より高いので、第１回目底面エコーパルス
Ｂ１が比較回路（３２）に送られてくると、比較回路（
３２）からパルスｂが出力され、遅延回路（３３）に送
られる。遅延回路（３８）は、リドリガー・ワンショッ
ト・マルチバイブレータからなり、比較回路（３２）か
らのパルスｂが入力されると、分解能設定兼電源つまみ
（２１）によって設定されたマスク間隔に応じた幅のパ
ルスＣを出力する。このパルスＣは、ゲート回路（３４
）の制御入力端子に送られ、このパルスＣの立上がりタ
イミングでゲート回路（３４）が開かれる。

この後、第２回目底面エコーパルスＢ２が比較回路（３
２）に送られてくると、第２回目底面エコーパルスＢ２
はしきい値より高いので、比較回路（３２）からパルス
ｂが出力され、遅延回路（３３）からパルスＣが出力さ
れる。そして、遅延回路（３３）から出力されたパルス
Ｃの立上がりタイミングでゲート回路（３４）が閉じら
れる。つまり、ゲート回路（３４）は、第１回目底面エ
コーバ・ルスＢ１が増幅回路（３１）に送られてきた時
点から、第２回目底面エコーパルスＢ２が増幅回路（３
１）に送られてきた時点まで開かれる。

ゲート回路の信号入力端子には、電圧制御形発振回路（
ｖｃｏ）（ａ５）からクロックパルスｄが送られている
。この電圧制御形発振回路（３５）の出力パルスｄの周
波数ｆ１は、位相同期回路（ＰＬＬ）（３６）によって
制御される。位相同期回路（３６）には、電圧制御形発
振回路（３５）の出力パルスｄが可変分周器（３７）に
よって分周されたパルスｅと、基準パルス発振器（３８
）から出力される周波数ｆＯの基準パルスｇとが入力し
ている。可変分周器（３７）の分周比は、音速設定器（
２３）に設定された音速Ｖによって制御され、可変分周
器（３７）からは、ｆ　１　／　５　ｖの周波数ｆ２の
パルスｅが出力される。基準パルス発振器（３８）から
出力される基準パルスｇの周波数ｆＯは、校正用つまみ
（３２）によって調整される。位相同期回路（３６）は
、可変分周器（３７）から送られて（るパルスｅの周波
数ｆ２　（−ｆ１１５Ｖ）と、基準パルス発振器（３８
）から送られてくる基準パルスｇの周波数ｆＯとが一致
するように、電圧制御形発振回路（３５）の出力パルス
ｄの周波数ｆ１を制御する。

したがって、電圧制御形発振回路（３５）の出力パルス
ｄの周波数ｆ１は、次式で表される。

ｆｌ−５−ｖ−ｆＯ＝（１）電圧制御形発振回路（３５）の出力パルスｄは、ゲート
回路（３４）が開いている間、ゲート回路（３４）を通
過して、カウンタ（３９）に入力する。カウンタ（３９
）の計数値をＮとし、ゲート回路（３４）が開いている
時間、すなわち、第１回目底面エコーパルスＢｌが増幅
回路（３１）に送られてきた時点から、第２回目底面エ
コーパルスＢ２が増幅回路（３１）に送られてきた時点
までの時間をＴとすると、カウンタ（３９）の計数値Ｎ
は、次式で表される。

Ｎ−５・Ｖ−ｆｏｌｌＴ　・・・（２）鋼板（Ｘ）の厚
さｔは、ｔ−ｖ−Ｔ／２　［ｍｍ］ −５噛　ｖ　　Φ　ＴｘｌＯ−’［ｍｍ］であるので、
カウンタ（３９）の計数値Ｎは、鋼板（Ｘ）の厚さｔに
応じた値となる。

カウンタ（３９）から出力される計数値Ｎを表す信号は
、表示器（２５）に送られ、鋼板（Ｘ）の厚さｔが表示
器（２５）にデジタル表示される。

厚さ表示装置（２０）を用いて、被測定体の厚さを測定
する場合には、まず、次のようにして、前調整を行う。

分解能設定兼電源つまみ（２１）を、つまみ位置「１」
〜「３」のいずれかにセットした後、超音波探傷器（１
）の電源をオンにする。すると、厚さ表示装置（２０）
のデジタル式表示器（２５）に、少数点が現れる。

つぎに、音速設定器（２４）に、被測定体に対する音速
（たとえば、鋼板（Ｘ）であれば５９００ｍ　／　ｓ　
）を設定する。

被測定体と材質または超音波特性が同じ試験片に、探触
子（２）を当て、測定範囲調整つまみ（８）　（７）に
よって、超音波探傷器（、■）の表示器（５）の表示画
面に第１回目底面エコーパルスおよび第２回目底面エコ
ーパルスが現れるように調整する。また、ゲイン調整つ
まみ（８）　（９）　（１０）によって、第２回目底面
エコーパルス（１）の高さが５０％程度となるように調
整する。

ゲート開始位置調整つまみ（１１）およびゲート長さ調
整つまみ（１２）によって、ゲートＧが第１回目底面エ
コーパルスの左端から第２回目底面エコーパルスの右端
にかかるようにゲート範囲を調整する。厚さ表示装置（
２０）の表示器（２５）に、試験片の既知の厚さに近い
数字が表示されるように、厚さ表示装置（２０）のしき
い値設定つまみ（２２）でしきい値を調整する。そして
、校正用つまみ（２４）によって、厚さ表示装置（２０
）の表示器（２５）の表示が、試験片の既知の厚さに等
しくなるように調整する。

このようにして、前調整を行った後、次のようにして、
被測定体の厚さを測定する。

被測定体に、探触子（２）を当て、超音波探傷器（１）
の表示器（５）の表示画面に第１回目底面エコーパルス
および第２回目底面エコーパルスが現れるように調整す
る。また、ゲイン調整つまみ（８）　（９）　（１０）
によって、第２回目底面エコーパルスの高さが５０％程
度となるように調整する。ゲート開始位置調整つまみ（
１１）およびゲート長さ調整つまみ（１２）によって、
ゲートＧが第１回目底面エコーパルスの左端から第２回
目底面エコーパルスの右端にかかるようにゲート範囲を
調整する。すると、厚さ表示装置（２０）の表示器（２
５）に、被測定体の厚さが、デジタル表示されるので、
これを読み取る。

被測定体を構成している結晶粒が、比較的大きな場合に
は、第３図に示すように、その探傷信号波形に、比較的
大きな雑エコーパルスＮＰが現れる。このような場合に
は、同図に示すように、ゲートＧを第１回目底面エコー
パルスＢ１の左端から第２回目底面エコーパルスＢ２の
右端にかかるように設定し、しきい値りを第２回目底面
エコーパルスＢ２より若干低く設定し、分解能設定兼電
源つまみ（２１）によってマスク間隔を、第１回目底面
エコーパルスＢ１および第２回目底面エコーパルスＢ２
間のしきい値を超える雑エコーパルスＮＰをマスクしう
る間隔りに調整することにより、雑エコーパルスＮＰに
よる誤動作を防止できる。この場合には、第１回目エコ
ーパルスＢ１にもとづく遅延回路（３３）の出力パルス
のパルス幅はＤとなり、第１回目底面エコーパルスＢ１
および第２回目底面エコーパルス８２間のしきい値を超
える雑エコーパルスＮＰにもとづいては、遅延回路（３
３）からパルスが発生しなくなる。

また、被測定体の上面または下面に塗装が施されている
場合にも、以下に説明するように、被ａｌｌＪ定休の厚
さを測定することができる。第４図は、被測定体である
鋼板（Ｘ）の上面に合成樹脂塗膜（Ｙ）が形成された塗
装鋼板の上面に探触子（２）を当てて超音波を出射した
場合の超音波の伝搬の様子を模式的に示している。また
、第４図は、上記の場合に、超音波探傷器の表示器に表
示された探傷信号波形を示している。探触子（２）に受
波されるエコーとしては、探触子（２）から出射されか
つ塗膜（Ｙ）上面で反射されて探触子（２）に受波され
る表面エコー、探触子（２１）から出射されかつ鋼板（
Ｘ）と塗膜（Ｙ）との境界面（Ｚ）で反射されて探触子
（２）に受波される第１回目境界面エコー１１、探触子
（２）から出射されかつ境界面（ｚ）下面、塗膜（Ｙ）
上面および境界面（Ｅ）の順に反射されて探触子（２）
に受波される第２回目境界面エコー１２、探触子（２）
から出射されかつ鋼板（Ｘ）の下面で反射されて探触子
（２）に受波される第１回目底面エコーｂ１、探触子（
２）から出射されかつ鋼板（Ｘ）下面、塗膜（Ｙ）上面
および境界面（Ｚ）の順に反射されて探触子（２）に受
波される底面−境界面エコーｂ　ｉｓ探触子（２）から
出射されかつ鋼板＜Ｘ＞下面、境界面（Ｚ）および鋼板
（Ｘ）下面の順に反射されて探触子（２）に受波される
第２回目底面エコーｂ２等がある。そして、これらの各
エコーに対応するパルス、すなわち、表面エコ−パルス
８１第１回目境界面エコーパルスＩｆ、第２回目境界面
エコーパルスＩ２、第１回目底面エコーパルスＢｌ。

底面−境界面エコーパルスＢｌ、第２回目底面エコーパ
ルス８２等が、超音波探傷器（１）の表示器（５）に表
示される超音波が、鋼板（Ｘ）を往復するのに要した時間Ｔは、
探触子（２）から超音波が出射されてから第１回目底面
エコーパルスＢｌが発生するまでの時間をＴ１とし、探
触子（２）から超音波が出射されてから第２回目底面エ
コーパルスＢ２が発生するまでの時間をＴ２とすると、
Ｔ−Ｔ２−Ｔ１となる。つまり、時間Ｔは、第１回目底
面エコーパルスＢｌが発生してから、第２回目底面エコ
ーパルスＢ２が発生するまでの時間に相当する。したが
って、第５図に示すように、ゲートＧを第１回目底面エ
コーパルスＢ１の左端から第２回目底面エコーパルスＢ
２の右端にかかるように設定し、しきい値りを底面−境
界面エコーパルスＢ１より高くかつ第２回目底面エコー
パルスＢ２より低く設定することにより、厚さ表示装置
（２０）の表示器（２５）に、鋼板（Ｘ）の厚さをデジ
タル表示させることができる。

発明の効果この発明による超音波探傷器用厚さ表示装置は、被測定
体に対する音速に応じた周波数のクロックパルスを発生
するパルス発生回路、パルス発生回路から出力されるク
ロックパルスが送られるゲート回路、超音波探傷器から
、発生間隔が被測定体の厚さに応じた間隔となっている
２つのエコーパルスを含む探傷信号が入力され、上記２
つのエコーパルスのうちの先のエコーパルスが入力して
から後のエコーパルスが入力するまでゲート回路を開く
ゲート制御回路、ゲート回路が開いている間にゲート回
路を通過したクロックパルスをカウントし、被測定体の
厚さに応じた信号を出力するカウンタ、およびカウンタ
の出力信号にもとづいて被測定体の厚さをデジタル表示
する表示装置を備えているので、既存の超音波探傷器に
接続して、発生間隔が被測定体の厚さに応じた間隔とな
っている２つのエコーパルスを含む探傷信号を入力させ
ることによって、被測定体の厚さをデジタル表示できる
。このため、被測定体の厚さを正確に測定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図はこの発明の実施例を示し、第１図は既
存の超音波探傷器上に載置された厚さ表示装置の外観を
示す斜視図、第２図は厚さ表示装置の電気的構成を示す
電気ブロック図、第３図は被測定体を構成している結晶
粒が比較的大きな場合の超音波探傷器の表示器の表示画
面を示す図、第４図は被測定体である鋼板の上面に塗膜
が形成されている場合の超音波の伝搬の様子を示す図、
第５図は被測定体である鋼板の上面に塗膜が形成されて
いる場合の超音波探傷器の表示器の表示画面を示す図、
第６図は既存の超音波探傷器の外観を示す斜視図、第７
図は被測定体が鋼板である場合の超音波の伝搬の様子を
示す図、第８図は被測定体が鋼板である場合の超音波探
傷器の表示器の表示画面を示す図である。　（２０）・
・・厚さ表示装置、（３２）・・・比較器、（３４）・
・・ゲート回路、（３５）・・・電圧制御形発振回路、
（３６）・・・位相同期回路、（３７）・・・可変分周
器、（３８）・・・基準パルス発振器、（３９）・・・
カウンタ、（２５）・・・デジタル表示器。以上

Claims

【特許請求の範囲】被測定体に対する音速に応じた周波数のクロックパルス
を発生するパルス発生回路、パルス発生回路から出力されるクロックパルスが送られ
るゲート回路、超音波探傷器から、発生間隔が被測定体の厚さに応じた
間隔となっている２つのエコーパルスを含む探傷信号が
入力され、上記２つのエコーパルスのうちの先のエコー
パルスが入力してから後のエコーパルスが入力するまで
ゲート回路を開くゲート制御回路、ゲート回路が開いている間にゲートを通過したクロック
パルスをカウントし、被測定体の厚さに応じた信号を出
力するカウンタ、およびカウンタの出力信号にもとづい
て被測定体の厚さをデジタル表示する表示装置、を備えている超音波探傷器用厚さ表示装置。