JPH01197650A - 超音波探傷装置 - Google Patents

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〕 本発明は、材料を水浸法で検出する超音波探傷装置に係
わり、特に音速や寸法が変化する材料の内部を、自動的
に探傷するに好適な超音波探傷装置に関する。

〔従来の技術〕

水浸法を用いた超音波探傷装置では、水中に置いた試験
材に向けて超音波を発射し、試験材内の傷による反射波
を検出して探傷を行う。このために試験材の表面（音源
に最も近い面）と底面（音源から最も遠い面）からの各
反射波（エコー）が反射波検出手段へ到達する時間の間
だけゲートを開き、この間にエコーがあればそれは材料
の傷であると判定する。こうして容器その他からの雑音
エコーの除去を行う。ゲートのスタート時点やゲート幅
は、材料に応じて予め設定され、測定が行われる。（日
本学術振興会製鋼第１９委員会編「超音波探傷法」６７
７貢参照） 〔発明が解決しよ゛うとする課題〕 上記の従来技術では、第２図（イ）に示すように、探触
子１０（音源及びエコー検出器）から試験材表面１２ま
での距離や試験材表面１２から底面１３までの距離が変
わった場合、あるいは第２図（ロ）に示すように試験材
１１中の音速が異なる場合には、第３図に示すように１
表面エコー２１や底面エコー２２が、探傷ゲート３ｏに
入ったり、あるいは、遠く離れてしまって不感帯が発生
するようなことが起こり、確実な探傷ができないという
問題があった。例えば、試験材がカーボングラファイト
（黒鉛材）の場合、この試験材の材質や超音波伝搬方向
によって音速が異なる特性を持っている。即ち、一つの
実施例によると、カーボングラファイトのブロック試験
片の長手方向、横方向、厚さ方向の音速は、最大９７０
ｍ／ｓｅｅの差が測定されている。また、同一の超音波
伝搬方向においても、試験材の位置によって音速が変化
することが認められた。さらに、試験材は素材ブロック
の状態であることが多く、材料の切断面は荒削りのため
粗く、寸法精度もよくないことなどから材料の表面エコ
ーの位置も変化する。従って、このような材料を幾つも
並べて一度に探傷することは難しい。

本発明の目的は、材料の寸法や音速が異なる試験材の場
合であっても、試験材表面から底面までの試験範囲に探
傷ゲートが確実に自動設定できるようにした超音波探傷
装置を提供するＥとにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的は、１つの測定サイクルで表面エコーと底面
エコーの間の時間幅を検出してこれを記憶し、次の測定
サイクルでは表面エコー受信時点から探傷ゲートをスタ
ートさせ、この時点から上記記憶した時間幅が経過した
時点に探傷ゲートをオフとする手段を設けることにより
達成される。

〔作用〕

本発明による自動探傷ゲート設定法では、測定サイクル
を定める一定周期の同期信号を基準にして、表面エコー
及び底面エコーの検出時刻及び両者の時間間隔測定値に
より探傷ゲートのスタート点及びエンド点を定め、これ
によって１測定サイクルおきに探傷を行うから、場所に
よって試験材表面までの距離が変化したり、音速が不均
一な試験材を確実に超音波探傷することが可能となる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を、図面を参照に説明する。第
１図は本発明の一実施例を示すブロック図で、第４図に
示した通常の超音波探傷装置の基本的構成（従来装置）
に、本発明の特徴とする自動探傷ゲート設定装置と探触
子自動走査装置を付加したものである。

まず、第４図の基本的な構成を先に説明する。

試験材１１と探触子１０は水１４中に浸されており、探
触子１０はパルサ４０によって励振され、水１４を介し
て試験材１１に超音波を送り込む。

水１４と試験材１１の表面との境界面゛１２や試験材１
１の底面１３から反射して来る超音波、すなわち表面エ
コーと底面エコーは、探触子１ｏによって電気信号に変
換され、増幅器４２により増幅され、さらに検波器４３
で検波されてビデオ増幅器４４とゲート回路５３に送ら
れる。ゲート回路５３にはゲートマーカ発生器５２で予
め設定しておいた探傷ゲート信号、つまり表面エコーと
定面エコー間の範囲にあるエコーを検出するためのゲー
ト信号が送られる。ゲート回路５３は探傷ゲート範囲内
にエコーが検出されると、そのデータをレコーダ５５に
出力する。一方ビデオ増幅器４４は検波器４３で検波さ
れた信号を増幅して表示器４５に出力する。

以上の基本構成は従来装置のものであり、このままでは
探触子１０と試験材表面１２との距離が変動したり、試
験材１１中の音速が変化する場合には、探傷ゲートをそ
の都度設定し直して探傷しなければならず、この固定式
のゲート設定では、自動探傷法に適用できないことは前
述したとおりである。

これらの問題を解決するために、第１図の実施例では、
第４図の基本構成に第５図及び第６図に示す本発明によ
る自動探傷ゲート設定装置と連結器６４．スキャナ６５
．スキャナコントローラ６６を付加しである。このうち
、まず第５図、第７図により、探傷ゲート開始時刻を制
御する回路について説明する。

第５図において、同期回路４１は本装置の各部の動作を
同期させるための矩形波のパルス列（第７図１００）を
発生し、パルサ４０．遅延回路４６．２安定のフリップ
フロップ回路６７にその同期信号１００を出力する。パ
ルサ４０は同期信号１００を受けて探触子１０を励振す
るためのパルス電圧１０１を発生する。探触子１０が受
信した超音波エコーは、増幅器４２を経て、検波器４３
で検波され、超音波エコー信号１０２となり、ゲート回
路４７及びゲート回路５３に出力される。

遅延回路４６は、その出力によりゲート回路４７の開く
時間を同期信号１００により遅らせる。ゲート回路４７
は、検波器４３から入力される超音波エコー信号１０２
中の送信波２０の直後に開かれて、それ以降のエコー信
号（表面エコー２１゜底面エコー２２）を検出するもの
で、その信号を波形整形器４８に伝えて波形整形信号１
０３に変換し、アンド回路５０に伝える。一方、２安定
フリップフロップ回路６７は、同期信号１００のｎ回目
の立ち上がり時刻でハイレベルとなり、ｎ＋１回目の立
上り時刻でローレベルになる信号、すなわちフリップフ
ロップ出力信号１０４をノット回路４９に伝える。ノッ
ト回路４９は、ローレベルの信号が入力された時、すな
わちｎ＋１回目の同期が打たれた時にハイレベルの信号
を発生し、アンド回路５ｏに出力する。アンド回路５ｏ
は、ハイレベルの信号が入力されると、波形整形器４８
から送られてくる波形整形信号１０３を遅延回路５１に
出力する。遅延回路５１は、ゲートスタート時刻を指定
するパルスを発生する回路で、表面パルス２３の立上り
時刻みら表面エコー２１のパルス幅以上の時間だけ遅れ
た時刻にパルスが発生するゲートスタート信号１０５を
、ゲートマーカ発生器５２に出力する。

次に第６図、第７図により、探傷ゲートの閉じ時刻を制
御する回路について説明する。アンド回路５６は、２安
定フリップフロップ回路６７からハイレベルの信号゛が
入力される時、つまりｎ回目の同期が打たれた時に波形
整形器４８から送られ゛てくる波形整形信号１０３を積
分回路５９に出力する。積分回路５９は、パルス発生器
５８から送られてくるパルスを表面パルス２３の立上り
時刻から底面パルス２４の立上り時刻までカウントして
積分計算し、表面パルスと底面パルスの間隔に比例した
電圧１０６を出力する。この出力信号１０６は、ピーク
ホールド回路６１に出力される。

ピークホールド回路６１では、フリップフロップ出力信
号１０４がハイレベル（ｎ回目の同期）となる立上り時
刻にそれまでのホールド値が解除され、上記積分回路５
９の出力信号１０６の出力電圧のピーク値８Ｆ　が新た
にホールドされる。このホールド電圧は、ピークホール
ド信号１０７としてコンパレータ６２へ出力される。一
方、積分回路５７は、積分定数設定器６ｏで少し大きめ
に設定された積分定数に基づいて、パルス発生器５８か
ら送られるパルス数を、遅延回路５１から入力されるゲ
ートスタート信号１０５のパルス立ち上がり時刻からカ
ウントして積分計算を行い、積分回路５７の出力信号１
０８をコンパレータ６２へ出力する。

コンパレータ６２は、ピークホールド回路６１及び積分
回路５７から入力されるピークホールド信号１０７と積
分回路５７の出力信号１０８を比較し、積分回路５７の
出力信号１０８がｅｐとなる時刻を検知して波形整形器
６３に出力する。波形整形器６３は、その検知された時
刻すなわち、探傷ゲートを閉じさせる時刻としてのゲー
トエンド信号１０９を、ゲートマーカ発生器５２に出力
する。

以上の各部分の動作を基本として、第１図の実施例を説
明する。第１図は、本発明を主要部分である探傷ゲート
開始時刻を制御する回路（第５図）と、探傷ゲートの閉
じ時刻を制御する回路（第６図）に、検波器４３から出
力される超音波エコー信号１０２を入力し、その信号を
増幅するビデオ増幅器４４と、その増幅された信号を表
示する表示器４５が接続されている。また、ゲートマー
カ発生器５２は、遅延回路５１から入力されるゲートス
タート信号１０５と、波形整形器６３から入力されるゲ
ートエンド信号１０９から探傷ゲート信号１１０を作り
ゲート回路５３に出力する。ゲート回路５３は、探傷ゲ
ート信号１１０によりゲートを開閉して特定の時間帯の
み検波器４３からの超音波エコー信号１０２を通過させ
る回路である。またゲート回路５３は、レコーダ５５．
警報器５４に接続され、ゲートを通過した信号があれば
、レコーダに記録したり、警報器を作動させることがで
きる。

以上の構成において、一定周期の同期信号１００をもと
に、探触子１０は一定間隔で試験材１１中に超音波を送
り込み、試験材表面１２及び底面１３で反射される表面
エコー及び底面エコーを受波する。この場合ｎ回目の同
期信号によって、探触子１０が受波した超音波エコーか
らゲートの閉じ時刻を決定する情報（ゲート幅）を採取
し、またｎ＋１回目のそれからはゲートスタート時刻を
決定し、それから上記ゲート幅時間だけ、探傷ゲートを
開いて探傷を行う。

次に、探触子１０は、連結器６４によってスキャナ６５
と連結されており、スキャナ６５は、スキャナコントロ
ーラ６６に接続されている。スキャナ６５はスキャナコ
ントローラ６６からＸ、　Ｙ制御信号を入力されると、
その信号に基づいて作動して探触子１０を試験材１１上
でスキャナさせることができる。

上記実施例によれば、探触子を自動走査させながら、探
傷ゲートを必ず試験材表面１２と底面１３の間に設定す
ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、黒鉛材料等のブロック材の超音波探傷
試験の如く、同一試験材内部で音速が連続的に変化する
材料や同一試験材の寸法が連続的に変化する材料の探傷
、あるいは、試験材寸法が多種類あるものを一緒に探傷
する場合にも、探傷ゲートを自動で、しかも確実に設定
することが可能となるため、欠陥の見落しや誤評価等を
防止することが可能となる。また自動探傷ができるので
材料中の音速や材料寸法が不均一な材料の検査での信頼
性向上に大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図及
び第３図は試験材寸法が変わった場合あるいは試験材の
音速が変わった場合の従来装置の動作説明図、第４図は
従来の超音波探傷装置のブロック図、第５図及び第６図
は第１図における探傷ゲート終了及び開始時刻の制御部
を示すブロック図、第７図は本発明の装置の動作を示す
タイムチャートである。 １０・・・探触子、１１・・・試験材、２１・・・表面
エコー、２２・・・底面エコー、３０・・・探傷ゲート
、４１・・・同期回路、４６・・・遅延回路、４７・・
・ゲート回路、４８・・・波形整形器、４９・・・ノッ
ト回路、５ｏ・・・アンド回路、５１・・・遅延回路、
５２・・・ゲートマーカ発生器、５３・・・ゲート回路
、５６・・・アンド回路、５７・・・積分回路、５８・
・・パルス発生器、５９・・・積分回路、６ｏ・・・積
分定数設定器、６１・・・ピークホールド回路、６２・
・・コンパレータ、６３・・・波形整形器、６４・・・
連結器、６５・・・スキャナ、６６・・・スキャナコン
トローラ、６７・・・２安定フリップフロップ回路。 本

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、超音波の送受信を行う探触子から一定の送波周期時
   間でもつて周期的に超音波を探傷対策である試験材へ向
   けて送波し、試験材以外の物体からの反射波を除去する
   ための、上記送波周期ごとにオンオフするゲート信号が
   オンの期間中に、探触子で受波して得られた電気信号を
   取り出して試験材の探傷を行う構成の超音波探傷装置に
   おいて、上記送波周期を交互に甲周期と乙周期に指定す
   る第１の手段と、試験材の探触子に近い側の面である表
   面からの反射波の受波時刻から遠い側の面である底面か
   らの反射波の受波時刻までの時間幅を上記甲周期に検出
   してこれを一時記憶する第２の手段と、上記乙周期に、
   上記表面からの反射波が受波されたときに上記ゲート信
   号をオンとし、該オン時点から上記第２の手段に一時記
   憶された時間幅が経過したときに上記ゲート信号をオフ
   するように制御する第３の手段とを設け、上記乙周期に
   ゲート信号がオンしている間に探触子に受波された反射
   波から試験材の探傷を行うよう構成したことを特徴とす
   る超音波探傷装置。