JPH0143906B2 - - Google Patents
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- JPH0143906B2 JPH0143906B2 JP57174751A JP17475182A JPH0143906B2 JP H0143906 B2 JPH0143906 B2 JP H0143906B2 JP 57174751 A JP57174751 A JP 57174751A JP 17475182 A JP17475182 A JP 17475182A JP H0143906 B2 JPH0143906 B2 JP H0143906B2
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- Japan
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- probe
- delay
- signal
- probe array
- switching
- Prior art date
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
- G01N29/262—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by electronic orientation or focusing, e.g. with phased arrays
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、複数の探触子を環状に配列した探触
子アレイを水中に固定設置し、探触子アレイの切
換え走査により被検査体の欠陥を検知する静止型
の超音波自動探傷装置に関する。
子アレイを水中に固定設置し、探触子アレイの切
換え走査により被検査体の欠陥を検知する静止型
の超音波自動探傷装置に関する。
本願発明者等は、探触子を機械的に回転させる
ことなくスチールパイプ等の全周にわたる超音波
自動探傷を可能にするため、複数の探触子を環状
に配列した探触子アレイを水中に固定設置し、所
定数の探触子を１グループとして一定方向に順次
切換え走査し、切換え走査により選択した探触子
群に対する送信パルスに焦点探触子と等価な超音
波ビーム特性を得るための送信遅延を施し、併せ
て各探触子よりの受信信号についても伝搬距離の
相違による受信タイミングのずれを無くすように
送信時と同じ遅延を施し、その合成受信信号から
欠陥を検知する装置を提案している。
ことなくスチールパイプ等の全周にわたる超音波
自動探傷を可能にするため、複数の探触子を環状
に配列した探触子アレイを水中に固定設置し、所
定数の探触子を１グループとして一定方向に順次
切換え走査し、切換え走査により選択した探触子
群に対する送信パルスに焦点探触子と等価な超音
波ビーム特性を得るための送信遅延を施し、併せ
て各探触子よりの受信信号についても伝搬距離の
相違による受信タイミングのずれを無くすように
送信時と同じ遅延を施し、その合成受信信号から
欠陥を検知する装置を提案している。
しかしながら、上記の装置における探触子アレ
イの切換え走査においては、例えば第１図に示す
ように探触子アレイ１０におけるNo.１〜No.８の探
触子の選択により屈折角θをもつビームB1で探
傷を行なつた後に、左回りに探触子１ケぶんシフ
トしてNo.２〜No.９の探触子群の選択で同じく屈折
角θのビームB2で探傷を行なうようになるが、
ビームB1とB2の間にビームが照射されない未探
傷領域Ａを生ずるようになる。
イの切換え走査においては、例えば第１図に示す
ように探触子アレイ１０におけるNo.１〜No.８の探
触子の選択により屈折角θをもつビームB1で探
傷を行なつた後に、左回りに探触子１ケぶんシフ
トしてNo.２〜No.９の探触子群の選択で同じく屈折
角θのビームB2で探傷を行なうようになるが、
ビームB1とB2の間にビームが照射されない未探
傷領域Ａを生ずるようになる。
そこで、探触子アレイ１０における探触子の取
付けピツチを狭めることも考えられるが、ピツチ
を狭めると探触子の数が大幅に増加して切換走査
回路が相当複雑化し、探触子アレイもコスト的に
高価となる。
付けピツチを狭めることも考えられるが、ピツチ
を狭めると探触子の数が大幅に増加して切換走査
回路が相当複雑化し、探触子アレイもコスト的に
高価となる。
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、探触
子アレイの集積度を高めることなく簡潔な制御処
理により未探傷領域の発生を防止することを目的
とする。
子アレイの集積度を高めることなく簡潔な制御処
理により未探傷領域の発生を防止することを目的
とする。
この目的を実現するため、本発明によれば探触
子アレイを切換え走査する毎に、送受信遅延量を
多段階に切換えることで屈折角の異る超音波ビー
ムを順次送出してビームを首振りさせるようにし
たものである。
子アレイを切換え走査する毎に、送受信遅延量を
多段階に切換えることで屈折角の異る超音波ビー
ムを順次送出してビームを首振りさせるようにし
たものである。
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第２図は、本発明で用いる探触子アレイを示し
た説明図であり、第３図に軸方向の断面図を示
す。
た説明図であり、第３図に軸方向の断面図を示
す。
第２，３図において、１０は探触子アレイであ
り、複数の探触子を環状に配列して構成され、こ
の探触子アレイ１０は水１１の中に固定設置さ
れ、探触子アレイ１０の内部に図示のように被検
査体としての管体１２が軸方向に搬送される。
り、複数の探触子を環状に配列して構成され、こ
の探触子アレイ１０は水１１の中に固定設置さ
れ、探触子アレイ１０の内部に図示のように被検
査体としての管体１２が軸方向に搬送される。
探触子アレイ１０による超音波ビームの切換走
査は、例えば探触子アレイ１０の所定位置を基準
位置とした８個の探触子で１グループを形成し、
１グループを形成する探触子群に対する送信パル
ス信号の遅延供給により、焦点探触子と等価な超
音波ビーム特性を作り出し、探触子アレイの切換
走査は１グループ単位で時計回り方向、又は、反
時計回り方向に１探触子分だけ順次シフトした切
換走査を行なう。
査は、例えば探触子アレイ１０の所定位置を基準
位置とした８個の探触子で１グループを形成し、
１グループを形成する探触子群に対する送信パル
ス信号の遅延供給により、焦点探触子と等価な超
音波ビーム特性を作り出し、探触子アレイの切換
走査は１グループ単位で時計回り方向、又は、反
時計回り方向に１探触子分だけ順次シフトした切
換走査を行なう。
第４，５及び６図は、本発明の探触子アレイに
よる超音波ビームの首振り作用を示した説明図で
ある。
よる超音波ビームの首振り作用を示した説明図で
ある。
まず第４図に示す探触子アレイ１０の超音波ビ
ーム特性は、管体１２の中心Ｏを通るＸ軸上に焦
点F1が位置するような遅延制御により得られた
超音波ビーム特性を示している。
ーム特性は、管体１２の中心Ｏを通るＸ軸上に焦
点F1が位置するような遅延制御により得られた
超音波ビーム特性を示している。
すなわち、１グループを形成する探触子アレイ
１０の８個の探触子群に対する超音波パルス信号
の供給を焦点遅延部１４及び偏角遅延部１６Ａを
介して行なうことにより破線で示すように管体１
２の中心Ｏよりの偏心量d1となるＸ軸の焦点F1に
超音波ビームを集束させる特性を作り出すことが
できる。
１０の８個の探触子群に対する超音波パルス信号
の供給を焦点遅延部１４及び偏角遅延部１６Ａを
介して行なうことにより破線で示すように管体１
２の中心Ｏよりの偏心量d1となるＸ軸の焦点F1に
超音波ビームを集束させる特性を作り出すことが
できる。
ここで第４図に示す焦点ビーム特性における管
体１２に対する入射角i1と屈折角θ1との間には水
の縦波音速Cw≒1500m／ｓ、鋼の横波音速Cs≒
3230m／ｓとすると、 sini1／Cw＝sinθ1／Cs ……(1) の関係が成立する。
体１２に対する入射角i1と屈折角θ1との間には水
の縦波音速Cw≒1500m／ｓ、鋼の横波音速Cs≒
3230m／ｓとすると、 sini1／Cw＝sinθ1／Cs ……(1) の関係が成立する。
一方、sini1は
sini1＝d1／ｒ ……(2)
で与えられることから、この第(2)式を前記第(1)式
に代入して、 sinθ1＝Cs／Cw・d1／ｒ＝3230／1500・d1／ｒ≒2.16
d1／ｒ……(3) の関係が得られる。
に代入して、 sinθ1＝Cs／Cw・d1／ｒ＝3230／1500・d1／ｒ≒2.16
d1／ｒ……(3) の関係が得られる。
すなわち、超音波ビームの焦点F1を変移量d1と
なるＸ軸上に設定したとすると、管体１２の外径
２ｒから前記第(2)式により入射角i1が決まり、更
に前記第(3)式より管体１２に対する屈折角θ1も一
義的に定まり、このような焦点探触子と等価な超
音波ビーム特性の設定は、焦点遅延部１４及び偏
角遅延部１６における各探触子毎の遅延量を調整
することにより実現することができる。
なるＸ軸上に設定したとすると、管体１２の外径
２ｒから前記第(2)式により入射角i1が決まり、更
に前記第(3)式より管体１２に対する屈折角θ1も一
義的に定まり、このような焦点探触子と等価な超
音波ビーム特性の設定は、焦点遅延部１４及び偏
角遅延部１６における各探触子毎の遅延量を調整
することにより実現することができる。
すなわち、焦点遅延部１４は８個の探触子毎に
遅延素子を備えており、その遅延量は遅延素子の
長手方向の大きさで示すように、両側から中央に
向うに従つて遅延量が順次増加しており、この遅
延量の設定により探触子アレイ１０の探触子群よ
りの超音波ビームを管体１２の中心Ｏ付近に集束
させる超音波ビーム特性を作り出す。
遅延素子を備えており、その遅延量は遅延素子の
長手方向の大きさで示すように、両側から中央に
向うに従つて遅延量が順次増加しており、この遅
延量の設定により探触子アレイ１０の探触子群よ
りの超音波ビームを管体１２の中心Ｏ付近に集束
させる超音波ビーム特性を作り出す。
一方、偏角遅延部１６Ａも各探触子毎に遅延素
子を備え、遅延素子の長手方向の大きさで示すよ
うに左側から右側に向かうにつれて段階的に遅延
量を増加させており、この遅延量の設定により、
焦点遅延部１４の遅延で管体１２の中心Ｏ付近に
集束させている超音波ビームを偏心量d1となるＸ
軸上の焦点F1に集束させる偏角特性を作り出す。
子を備え、遅延素子の長手方向の大きさで示すよ
うに左側から右側に向かうにつれて段階的に遅延
量を増加させており、この遅延量の設定により、
焦点遅延部１４の遅延で管体１２の中心Ｏ付近に
集束させている超音波ビームを偏心量d1となるＸ
軸上の焦点F1に集束させる偏角特性を作り出す。
第５図、第６図も第４図と同様に焦点遅延部１
４及び偏角遅延部１６Ｂ，１６Ｃを有し、焦点遅
延部１４は第４図と同じ遅延量の設定を行なつて
いるが、偏角遅延部１６Ｂ，１６Ｃについては偏
角遅延部１６Ａに対し、相互に異なる遅延量を設
定していいる。
４及び偏角遅延部１６Ｂ，１６Ｃを有し、焦点遅
延部１４は第４図と同じ遅延量の設定を行なつて
いるが、偏角遅延部１６Ｂ，１６Ｃについては偏
角遅延部１６Ａに対し、相互に異なる遅延量を設
定していいる。
すなわち、第５図の偏角遅延部１６Ｂは、第４
図の偏角遅延部１６Ａに対し、左側から右側に向
かつて段階的に増加する遅延素子の遅延増加量が
少なくなるように設定されており、そのため探触
子群による超音波ビームの焦点F2は、管体１２
の中心Ｏより偏心量d2の位置にあり、この偏心量
d2は第４図の偏心量d1より小さくなるように偏角
遅延部１６Ｂの遅延量を定めている。
図の偏角遅延部１６Ａに対し、左側から右側に向
かつて段階的に増加する遅延素子の遅延増加量が
少なくなるように設定されており、そのため探触
子群による超音波ビームの焦点F2は、管体１２
の中心Ｏより偏心量d2の位置にあり、この偏心量
d2は第４図の偏心量d1より小さくなるように偏角
遅延部１６Ｂの遅延量を定めている。
従つてd2＜d1であることから前記第(2)，(3)式よ
り明らかなように入射角i2及び屈折角θ2も第４図
に比べて小さくなる。
り明らかなように入射角i2及び屈折角θ2も第４図
に比べて小さくなる。
更に、第６図は偏角遅延部１６Ｃにおける遅延
素子の左側から右側への段階的な増加量を第５図
の偏角遅延部１６Ｂより更に少なくしたもので、
探触子アレイ１０の超音波ビームの焦点F3の偏
心量d3は第５図の偏心量d2より小さくなり、同様
に入射角i3及び屈折角θ3も偏心量d3に応じて最小
となる。
素子の左側から右側への段階的な増加量を第５図
の偏角遅延部１６Ｂより更に少なくしたもので、
探触子アレイ１０の超音波ビームの焦点F3の偏
心量d3は第５図の偏心量d2より小さくなり、同様
に入射角i3及び屈折角θ3も偏心量d3に応じて最小
となる。
すなわち、本発明においては探触子アレイ１０
における８個の探触群を１グループとして選択し
た時に焦点遅延部１４に対し、偏角遅延部１６
Ａ，１６Ｂ及び１６Ｃを順次切換え接続して超音
波パルス信号を供給することにより、屈折角が
θ1，θ2，θ3と順次変化する超音波ビームB1，B2，
B3を送出する超音波ビームの首振りを行なうも
のである。
における８個の探触群を１グループとして選択し
た時に焦点遅延部１４に対し、偏角遅延部１６
Ａ，１６Ｂ及び１６Ｃを順次切換え接続して超音
波パルス信号を供給することにより、屈折角が
θ1，θ2，θ3と順次変化する超音波ビームB1，B2，
B3を送出する超音波ビームの首振りを行なうも
のである。
尚、第４〜６図の首振り制御は超音波ビームの
送信を例に取るものであつたが、超音波ビーム
B1〜B3による欠陥よりの反射エコーの受信信号
についても、同様な遅延制御により各探触子毎に
伝搬時間の異なる受信信号を同一タイミングの受
信信号となるように偏角及び焦点遅延を行なうよ
うになる。
送信を例に取るものであつたが、超音波ビーム
B1〜B3による欠陥よりの反射エコーの受信信号
についても、同様な遅延制御により各探触子毎に
伝搬時間の異なる受信信号を同一タイミングの受
信信号となるように偏角及び焦点遅延を行なうよ
うになる。
第７図は本発明の一実施例を示したブロツク図
ある。
ある。
まず構成を説明すると、１８は制御信号発生器
であり、マイクロコンピユータ４４のプログラム
制御に基づいて超音波ビームを首振りさせるため
の切換信号、探触子アレイ１０を切換走査するた
めの切換走査信号及び受信タイミングの制御信号
などを出力する。
であり、マイクロコンピユータ４４のプログラム
制御に基づいて超音波ビームを首振りさせるため
の切換信号、探触子アレイ１０を切換走査するた
めの切換走査信号及び受信タイミングの制御信号
などを出力する。
１４は焦点遅延部であり、第４〜第６図に示し
た焦点遅延部１４と同じ遅延量を各探触子毎に設
定しており、制御信号発生器１８よりの送信制御
信号がパルス信号であることから送信制御パルス
に同期したカウンタによるクロツクパルスの計数
出力でアナログ遅延素子を用いた場合と同様な信
号遅延を行なう。
た焦点遅延部１４と同じ遅延量を各探触子毎に設
定しており、制御信号発生器１８よりの送信制御
信号がパルス信号であることから送信制御パルス
に同期したカウンタによるクロツクパルスの計数
出力でアナログ遅延素子を用いた場合と同様な信
号遅延を行なう。
２０は切換スイツチであり、探触子アレイ１０
における８個の探触子群が１グループとして選択
される毎に順次切換端子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ
の切換接続を行なう。１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃは
偏角遅延部であり、第４〜６図に示す偏角遅延部
と同じ遅延量を設定しており、切換スイツチ２０
を介して入力される信号がパルス信号であること
から焦点遅延部１４と同様にカウンタの計数によ
り所定の偏角遅延量を作り出すようにしている。
における８個の探触子群が１グループとして選択
される毎に順次切換端子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ
の切換接続を行なう。１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃは
偏角遅延部であり、第４〜６図に示す偏角遅延部
と同じ遅延量を設定しており、切換スイツチ２０
を介して入力される信号がパルス信号であること
から焦点遅延部１４と同様にカウンタの計数によ
り所定の偏角遅延量を作り出すようにしている。
又、偏角遅延部１６Ａ〜１６Ｃの偏角遅延量は
第４〜６図に示したように相互に異なつた値を設
定しており、偏角遅延部１６Ａによる超音波ビー
ムの屈折角はθ1、偏角遅延部１６Ｂによる屈折角
はθ2、更に偏角遅延部１６Ｃによる屈折角はθ3と
なるように偏角遅延量を設定している。
第４〜６図に示したように相互に異なつた値を設
定しており、偏角遅延部１６Ａによる超音波ビー
ムの屈折角はθ1、偏角遅延部１６Ｂによる屈折角
はθ2、更に偏角遅延部１６Ｃによる屈折角はθ3と
なるように偏角遅延量を設定している。
２２は送信部であり、偏角遅延部１６Ａ〜１６
Ｃより順次出力される送信制御信号により超音波
発振器を駆動し、所定の遅延を施した送信パルス
信号を各探触子毎に出力する。２４はアナログス
イツチであり、探触子アレイ１０の基準位置をス
タート位置とした８個の探触子群を１グループと
して一定周期毎に探触子１個分ずつ所定回転方向
に切換走査する。
Ｃより順次出力される送信制御信号により超音波
発振器を駆動し、所定の遅延を施した送信パルス
信号を各探触子毎に出力する。２４はアナログス
イツチであり、探触子アレイ１０の基準位置をス
タート位置とした８個の探触子群を１グループと
して一定周期毎に探触子１個分ずつ所定回転方向
に切換走査する。
又、アナログスイツチ２４で選択接続した探触
子アレイ１０の探触子群は受信側の偏角遅延部２
６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃに対しても共通接続され
る。
子アレイ１０の探触子群は受信側の偏角遅延部２
６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃに対しても共通接続され
る。
この偏角遅延部２６Ａ〜２６Ｃには受信側の偏
角遅延部１６Ａ〜１６Ｃと同じ偏角遅延量が設定
されており、探触子アレイ１０よりの受信信号が
アナログ信号であることから第４〜第６図の偏角
遅延部に示したと同じアナログ遅延素子を用いて
いる。
角遅延部１６Ａ〜１６Ｃと同じ偏角遅延量が設定
されており、探触子アレイ１０よりの受信信号が
アナログ信号であることから第４〜第６図の偏角
遅延部に示したと同じアナログ遅延素子を用いて
いる。
２８は切換スイツチであり、送信側の切換スイ
ツチ２０に同期して切換端子２８ａ〜２８ｃを順
次切換接続する。
ツチ２０に同期して切換端子２８ａ〜２８ｃを順
次切換接続する。
３０はプリアンプ、３２は焦点遅延部であり、
送信側の焦点遅延部１４と同じ遅延量が設定さ
れ、同じくアナログ信号を遅延させることから第
４〜６図の焦点遅延部に示したと同様にアナログ
遅延素子が使用される。
送信側の焦点遅延部１４と同じ遅延量が設定さ
れ、同じくアナログ信号を遅延させることから第
４〜６図の焦点遅延部に示したと同様にアナログ
遅延素子が使用される。
３４は焦点遅延部３２より並列入力される各探
触子毎の受信信号を加算合成する加算器、３６は
加算器３４の合成信号について超音波の伝搬距離
に対する信号レベルの変化を補正する距離振幅補
正を行ない且つ受信信号の処理手段としてマイク
ロコンピユータ４４を使用していることから合成
受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
を有する。主増幅器３６のデジタル受信信号はバ
ツフア３８ａを介して混合―レベル比較器４０に
入力されている。混合―レベル比較器４０は主増
幅器３６よりのデジタル受信信号が基準レベルを
上回つた時に欠陥受信信号として判別し、基準レ
ベルを下回わる信号についてはノイズ成分として
除去するとともに送信パルス信号による超音波ビ
ームの直接の回り込みによる受信成分を制御信号
発生器１８より送信制御信号に基づいて除去する
ようにしている。
触子毎の受信信号を加算合成する加算器、３６は
加算器３４の合成信号について超音波の伝搬距離
に対する信号レベルの変化を補正する距離振幅補
正を行ない且つ受信信号の処理手段としてマイク
ロコンピユータ４４を使用していることから合成
受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
を有する。主増幅器３６のデジタル受信信号はバ
ツフア３８ａを介して混合―レベル比較器４０に
入力されている。混合―レベル比較器４０は主増
幅器３６よりのデジタル受信信号が基準レベルを
上回つた時に欠陥受信信号として判別し、基準レ
ベルを下回わる信号についてはノイズ成分として
除去するとともに送信パルス信号による超音波ビ
ームの直接の回り込みによる受信成分を制御信号
発生器１８より送信制御信号に基づいて除去する
ようにしている。
又、混合―レベル比較器４２はバツフア４２，
４４及び４６を介して距離信号ａ、探傷モード信
号ｂ及び欠陥位置信号ｃが入力されている。
４４及び４６を介して距離信号ａ、探傷モード信
号ｂ及び欠陥位置信号ｃが入力されている。
ここで距離信号ａは探触子アレイ１０に対して
送り込まれる管体により、駆動されるパルスジエ
ネレータよりのパルス信号を用いており、管体の
基準位置に対する長手方向の位置を検知するよう
にしている。
送り込まれる管体により、駆動されるパルスジエ
ネレータよりのパルス信号を用いており、管体の
基準位置に対する長手方向の位置を検知するよう
にしている。
又、探傷モード信号ｂは首振りの遅延による
θ1，θ2，θ3の何れかを識別する信号を入力し、欠
陥位置などの受信処理を指令するために用いる。
θ1，θ2，θ3の何れかを識別する信号を入力し、欠
陥位置などの受信処理を指令するために用いる。
更に欠陥位置信号ｃはアナログスイツチ２４の
切換制御信号に基づき、探触子アレイ１０の切換
走査位置、すなわち、何番目の探触子で欠陥信号
が受信されたかを識別するため探触子アレイ１０
の基準位置に対する角度信号として与えられる。
切換制御信号に基づき、探触子アレイ１０の切換
走査位置、すなわち、何番目の探触子で欠陥信号
が受信されたかを識別するため探触子アレイ１０
の基準位置に対する角度信号として与えられる。
混合―レベル比較器４０の出力は、入力インタ
フエース４２を介してマイクロコンピユータ４４
に入力され、入力データに基づいて欠陥及び欠陥
位置を演算処理し、出力インタフエース４６を介
してプリンタ４８、CRT５０に打ち出し記録す
るようにしている。
フエース４２を介してマイクロコンピユータ４４
に入力され、入力データに基づいて欠陥及び欠陥
位置を演算処理し、出力インタフエース４６を介
してプリンタ４８、CRT５０に打ち出し記録す
るようにしている。
次に第８図の動作フローを参照して第７図の実
施例の作用を説明する。
施例の作用を説明する。
水中に固定設置された探触子アレイ１０に対
し、被検査体としての管体が送り込まれてくる
と、マイクロコンピユータ４４の制御により制御
信号発生器１８がアナログスイツチ２４に切換走
査信号を出力し、探触子アレイ１０の基準位置を
スタート位置とした８個の探触子群を送信部２２
および受信側の偏角遅延部２６Ａ〜２６Ｃに選択
接続する。
し、被検査体としての管体が送り込まれてくる
と、マイクロコンピユータ４４の制御により制御
信号発生器１８がアナログスイツチ２４に切換走
査信号を出力し、探触子アレイ１０の基準位置を
スタート位置とした８個の探触子群を送信部２２
および受信側の偏角遅延部２６Ａ〜２６Ｃに選択
接続する。
続いて制御信号発生器１８より屈折角θ1の超音
波ビームを送出させるための送信制御信号及び切
換信号が出力される。この切換信号により切換ス
イツチ２０及び２８は図示のように切換接点２０
ａ，２８ａに切換わり、続いて送信制御信号によ
り焦点遅延部１４で焦点遅延された送信制御信号
が切換スイツチ２０を介して偏角遅延部１６Ａに
入力し、所定の偏角遅延を施した後に送信部２２
に供給され、各探触子群毎に設けている超音波発
振器を駆動し、アナログスイツチ２４を介して選
択されている探触子アレイ１０の探触子群に送信
パルス信号を供給する。
波ビームを送出させるための送信制御信号及び切
換信号が出力される。この切換信号により切換ス
イツチ２０及び２８は図示のように切換接点２０
ａ，２８ａに切換わり、続いて送信制御信号によ
り焦点遅延部１４で焦点遅延された送信制御信号
が切換スイツチ２０を介して偏角遅延部１６Ａに
入力し、所定の偏角遅延を施した後に送信部２２
に供給され、各探触子群毎に設けている超音波発
振器を駆動し、アナログスイツチ２４を介して選
択されている探触子アレイ１０の探触子群に送信
パルス信号を供給する。
このため探触子アレイ１０の探触子群からは第
４図に示す屈折角θ21の焦点探触子と等価な超音
波ビームが管体に入射され、超音波ビームの伝搬
経路に存在する傷、割れなどの欠陥による反射信
号が同じ探触子群で受信され、受信側の偏角遅延
回路２６Ａに入力する。偏角遅延回路２６Ａにお
いて偏角遅延を施された受信信号は切換接点２８
ａに切換わつている切換スイツチ２８を介してプ
リアンプ３０で前置増幅され、焦点遅延部３２に
おける焦点遅延により各探触子毎に異なる受信タ
イミングのずれを除去し、加算器３４で合成して
主増幅部３６における距離振幅補正後にデジタル
信号に変換され、ブツフア３８ａを介して混合―
レベル比較器４０に入力する。
４図に示す屈折角θ21の焦点探触子と等価な超音
波ビームが管体に入射され、超音波ビームの伝搬
経路に存在する傷、割れなどの欠陥による反射信
号が同じ探触子群で受信され、受信側の偏角遅延
回路２６Ａに入力する。偏角遅延回路２６Ａにお
いて偏角遅延を施された受信信号は切換接点２８
ａに切換わつている切換スイツチ２８を介してプ
リアンプ３０で前置増幅され、焦点遅延部３２に
おける焦点遅延により各探触子毎に異なる受信タ
イミングのずれを除去し、加算器３４で合成して
主増幅部３６における距離振幅補正後にデジタル
信号に変換され、ブツフア３８ａを介して混合―
レベル比較器４０に入力する。
同時にバツフア４２，４４，４６を介して距離
信号ａ、探傷モード信号ｂ及び欠陥位置信号ｃも
入力され、混合―レベル比較器４０において基準
レベルを上回る受信信号を欠陥信号として比較判
別し、欠陥位置を示す距離信号ａ及び欠陥位置信
号ｃに基づいてデータとともに入力インタフエー
ス４２を介してマイクロコンピユータ４４に入力
する。
信号ａ、探傷モード信号ｂ及び欠陥位置信号ｃも
入力され、混合―レベル比較器４０において基準
レベルを上回る受信信号を欠陥信号として比較判
別し、欠陥位置を示す距離信号ａ及び欠陥位置信
号ｃに基づいてデータとともに入力インタフエー
ス４２を介してマイクロコンピユータ４４に入力
する。
続いて屈折角θ1による欠陥検知が終了すると、
切換スイツチ２０，２８は切換接点２０ｂ，２８
ｂに切換わり、同様な超音波の送受信により、屈
折角θ2の超音波ビームによる欠陥検知（第５図参
照）を行なう。
切換スイツチ２０，２８は切換接点２０ｂ，２８
ｂに切換わり、同様な超音波の送受信により、屈
折角θ2の超音波ビームによる欠陥検知（第５図参
照）を行なう。
更に切換スイツチ２０，２８は切換接点１０
ｃ，２８ｃに切換わり、同様な超音波の送受信に
より屈折角θ3による欠陥検知を行なう。
ｃ，２８ｃに切換わり、同様な超音波の送受信に
より屈折角θ3による欠陥検知を行なう。
このような屈折角θ1〜θ3の超音波ビームの切換
えによるビーム首振りでマイクロコンピユータ４
４に得られた受信信号は所定のプログラム演算に
より欠陥の有無が判別され、欠陥を検出した時に
は欠陥の大きさ及び欠陥位置を示すデータを出力
インタフエース４６を介してプリンタ４８、
CRT５０に打ち出し記録する。
えによるビーム首振りでマイクロコンピユータ４
４に得られた受信信号は所定のプログラム演算に
より欠陥の有無が判別され、欠陥を検出した時に
は欠陥の大きさ及び欠陥位置を示すデータを出力
インタフエース４６を介してプリンタ４８、
CRT５０に打ち出し記録する。
このように１回のビーム首振りによる欠陥検知
が終了すると、制御信号発生器１８よりの切換走
査信号によりアナログスイツチ２４は探触子アレ
イ１０の探触子１個分だけ所定方向にずらした探
触子群を選択接続し、再び選択した探触子群に対
する超音波ビームの首振り制御を探触子アレイを
探触子１個分ずつ所定方向にシフトする毎に繰り
返す。
が終了すると、制御信号発生器１８よりの切換走
査信号によりアナログスイツチ２４は探触子アレ
イ１０の探触子１個分だけ所定方向にずらした探
触子群を選択接続し、再び選択した探触子群に対
する超音波ビームの首振り制御を探触子アレイを
探触子１個分ずつ所定方向にシフトする毎に繰り
返す。
従つて、本発明の超音波ビームの首振り制御に
より探触子アレイを１探触子分シフトした時に生
ずる未探傷領域が３段階にわたる超音波ビームの
首振りにより完全にカバーすることができ、探触
子アレイの切換走査により生ずる被検査体の未探
傷領域を完全になくして精度の高い欠陥検知を行
なうことができる。
より探触子アレイを１探触子分シフトした時に生
ずる未探傷領域が３段階にわたる超音波ビームの
首振りにより完全にカバーすることができ、探触
子アレイの切換走査により生ずる被検査体の未探
傷領域を完全になくして精度の高い欠陥検知を行
なうことができる。
尚、上記の実施例では超音波ビームを３段階に
首振りさせる場合を例に取るものであつたが、首
振り段数は２段階でもよく又、３段階以上の適宜
段数としてもよい。
首振りさせる場合を例に取るものであつたが、首
振り段数は２段階でもよく又、３段階以上の適宜
段数としてもよい。
以上説明してきたように、本発明によれば、複
数の探触子を環状に配列した探触子アレイを水中
に固定設置し、この探触子アレイの所定数の探触
子を１グループとして軸方向に順次切換走査し、
切換走査毎に選択した探触子群の送受信遅延によ
り焦点探触子と等価な超音波ビーム特性をもつて
探触子アレイ内を通過する被検査体の欠陥を検知
する超音波自動探傷装置において、探触子アレイ
を切換走査する毎に送受信遅延量を多段階に切換
えることで屈折角の異なる超音波ビームを送出し
てビームを首振りさせるようにしたため、探触子
アレイの切換走査で生ずる被検査体の未探傷領域
を完全になくすことができ、探触子を固定設置し
た構造の探傷装置における探傷精度を大幅に向上
することができるという効果が得られる。
数の探触子を環状に配列した探触子アレイを水中
に固定設置し、この探触子アレイの所定数の探触
子を１グループとして軸方向に順次切換走査し、
切換走査毎に選択した探触子群の送受信遅延によ
り焦点探触子と等価な超音波ビーム特性をもつて
探触子アレイ内を通過する被検査体の欠陥を検知
する超音波自動探傷装置において、探触子アレイ
を切換走査する毎に送受信遅延量を多段階に切換
えることで屈折角の異なる超音波ビームを送出し
てビームを首振りさせるようにしたため、探触子
アレイの切換走査で生ずる被検査体の未探傷領域
を完全になくすことができ、探触子を固定設置し
た構造の探傷装置における探傷精度を大幅に向上
することができるという効果が得られる。
第１図は本願発明者による静止型探触子アレイ
の切換え走査で生ずる未探傷領域の説明図、第
２，３図は本発明で用いる探触子アレイの一実施
例を示した説明図、第４，５，６図は本発明によ
るビーム首振りの原理を示した説明図、第７図は
本発明の一実施例を示したブロツク図、第８図は
第７図の実施例における動作フロー図である。 １０……探触子アレイ、１１……水、１２……
管体、１４……焦点遅延部（送信側）、１６Ａ，
１６Ｂ，１６Ｃ……偏角遅延部（送信側）、１８
……制御信号発生器、２２，２８……切換スイツ
チ、２２……送信部、２４……アナログスイツ
チ、２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ……偏角遅延部（受
信側）、３２……焦点遅延部（受信側）、３０……
プリアンプ、３４……加算器、３６……主増幅
部、３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄ……バツフ
ア、４０……混合―レベル比較器、４２……入力
インタフエース、４４……マイクロコンピユー
タ、４６……出力インタフエース、４８……プリ
ンタ、５０……CRT。
の切換え走査で生ずる未探傷領域の説明図、第
２，３図は本発明で用いる探触子アレイの一実施
例を示した説明図、第４，５，６図は本発明によ
るビーム首振りの原理を示した説明図、第７図は
本発明の一実施例を示したブロツク図、第８図は
第７図の実施例における動作フロー図である。 １０……探触子アレイ、１１……水、１２……
管体、１４……焦点遅延部（送信側）、１６Ａ，
１６Ｂ，１６Ｃ……偏角遅延部（送信側）、１８
……制御信号発生器、２２，２８……切換スイツ
チ、２２……送信部、２４……アナログスイツ
チ、２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ……偏角遅延部（受
信側）、３２……焦点遅延部（受信側）、３０……
プリアンプ、３４……加算器、３６……主増幅
部、３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄ……バツフ
ア、４０……混合―レベル比較器、４２……入力
インタフエース、４４……マイクロコンピユー
タ、４６……出力インタフエース、４８……プリ
ンタ、５０……CRT。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数の探触子を環状に配列した探触子アレイ
を水中に固定設置し、該探触子アレイの所定数の
探触子を１グループとする探触子群を軸周方向に
順次切換え走査し、切換え走査毎に選択した探触
子群の送受信遅延により焦点探触子と等価な超音
波ビーム特性をもつて探触子アレイ内を通過する
管状金属の欠陥を検知する超音波自動探傷装置に
おいて、 前記探触子アレイの前記探触子群を切換え走査
する毎に該探触子群に対する送受信遅延量を多段
階に切換えることにより超音波ビームを首振りさ
せるビーム首振り手段を設けことを特徴とする超
音波自動探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57174751A JPS5965252A (ja) | 1982-10-05 | 1982-10-05 | 超音波自動探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57174751A JPS5965252A (ja) | 1982-10-05 | 1982-10-05 | 超音波自動探傷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5965252A JPS5965252A (ja) | 1984-04-13 |
| JPH0143906B2 true JPH0143906B2 (ja) | 1989-09-25 |
Family
ID=15984041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57174751A Granted JPS5965252A (ja) | 1982-10-05 | 1982-10-05 | 超音波自動探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5965252A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007024000A1 (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-01 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 超音波探触子、超音波探傷装置、超音波探傷方法及び継目無管の製造方法 |
| WO2007113907A1 (ja) * | 2006-04-05 | 2007-10-11 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 超音波探触子、超音波探傷方法及び超音波探傷装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6118860A (ja) * | 1984-07-06 | 1986-01-27 | Nippon Steel Corp | アレイ型探触子をもちいた鋼管の超音波探傷における超音波ビ−ム制御方法 |
| JPS61198056A (ja) * | 1985-02-28 | 1986-09-02 | Nippon Steel Corp | アレイ形探触子による鋼管の超音波探傷法 |
| JP5558666B2 (ja) * | 2007-12-19 | 2014-07-23 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 電子走査式アレイ探触子を用いた水浸超音波探傷による丸棒鋼の表面欠陥評価装置及びその方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5446595A (en) * | 1977-09-21 | 1979-04-12 | Hitachi Ltd | Ultrasonic flaw locator of electronic scanning type |
| JPS55110952A (en) * | 1979-02-21 | 1980-08-27 | Toshiba Corp | Ultrasonic probe |
-
1982
- 1982-10-05 JP JP57174751A patent/JPS5965252A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007024000A1 (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-01 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 超音波探触子、超音波探傷装置、超音波探傷方法及び継目無管の製造方法 |
| WO2007113907A1 (ja) * | 2006-04-05 | 2007-10-11 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 超音波探触子、超音波探傷方法及び超音波探傷装置 |
| JPWO2007113907A1 (ja) * | 2006-04-05 | 2009-08-13 | 住友金属工業株式会社 | 超音波探触子、超音波探傷方法及び超音波探傷装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5965252A (ja) | 1984-04-13 |
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