JPH0146027B2 - - Google Patents
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- JPH0146027B2 JPH0146027B2 JP57233944A JP23394482A JPH0146027B2 JP H0146027 B2 JPH0146027 B2 JP H0146027B2 JP 57233944 A JP57233944 A JP 57233944A JP 23394482 A JP23394482 A JP 23394482A JP H0146027 B2 JPH0146027 B2 JP H0146027B2
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- G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
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- Acoustics & Sound (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、角鋼片の表面皮下を含む内部欠陥を
有効に検出するための超音波探傷法に関する。 （従来の技術） 従来角鋼片の内部欠陥の探傷には、超音波垂直
探傷法が応用されているが、この場合には第１１
図に示すように、探触子１から角鋼片２に発信さ
れた超音波Ｓがその入射面で反射エコーS1、底面
で反射エコーB1を生じ、表面近傍は不感帯とな
る欠点がある。 そこで、前記欠点を解消するため、角鋼片の外
周面から面の法線に対して側方へ傾斜させて超音
波を該角鋼片へ発信すると共に受信して超音波入
射面と隣接する該角鋼片の皮下近傍の内部欠陥を
検出する。いわゆる斜角探傷法が知られている
（例えば、特開昭56−126761号公報参照）。 この斜角探傷法を用いる場合には、第１２図に
示すように、超音波Ｓの入射面からの反射エコー
S1は相当残存しているが、角鋼片２の側面からの
反射エコーS2は下方に進向するため、側面では反
射エコーによる不感帯を生じない。そこで斜角探
傷法を用い、その入射面に隣接する側面を探傷域
とすることによつて、角鋼片２の表面から内部ま
で不感帯なしに探傷が可能となる。 一方、角鋼片の全面全長に亘つてオンラインで
探傷するためには、超音波ビームを高速で走査さ
せなければならない。この場合、走査方式を大別
すると機械的走査と電子走査とに分けられるが、
高速走査性、指向性、欠陥位置推定精度等の諸点
で、電子の走査方式によるのが遥かに有利であ
る。また電子走査による場合でも、さらに電子リ
ニア走査と電子セクター走査とがある（例えば、
特開昭52−84884号公報、特開昭53−140879号公
報参照）。 前記電子走査に用いられる探触子は電子走査ア
レイ型探触子と呼ばれ、第１３図に示すように、
多数の振動子素子３を基体４平面上に一列に配列
させ、その表面にコーテイング５を施して構成さ
れる。該探触子からの超音波ビームの制御は、各
素子３の送受波のタイミングを遅延時間制御回路
で調整することにより行われる。例えば第１４図
に示すように遅延時間を設定しない場合には、
その超音波ビームＳは単一の大口径振動子からの
波面と等価な波面を形成するが、この遅延時間を
適宜に設定すると、第１４図ａのようにビーム
Ｓを傾けたり、第１４図ｂのように絞つたりあ
るいは第１４図ｃのようにビームＳを絞つて傾
ける波面を自在に形成することができる。 このような探触子を電子走査し、超音波ビーム
を入射面上に平行移動させるかもしくは振る電子
リニアもしくはセクター走査の特徴を要約する
と、次の通りである。 (i) 高速走査性 機械的走査に比べて高速走査が容易である。 (ii) 鋭い指向性 電子走査型探触子は多数の振動子エレメント
を同時に動作させるため、全体としては大口径
の振動子と同じであり鋭い指向性を有してい
る。 (iii) 電子収束 電子走査型探触子は、前述の通り、送受波信
号に所定の遅延時間を与えることにより、凹面
振動子やレンズ付き振動子と同様にビームを細
く絞り分解能を上げた探傷を可能にする。そし
てこの焦点距離は任意に設定できるため、材中
の探傷領域にビームを収束させることによつて
微小な欠陥の検出精度を向上させることができ
ると同時に、欠陥位置推定精度も向上する。参
考として、角鋼片探傷時の超音波ビーム径と
φ2の横穴に対するＳ／Ｎの関係を第１５図に
示す。 (iv) 探触子を固定した状態で超音波ビームを走査
させることができるので、一つの探触子で広い
探傷域が得られる。 次に、このような特徴を有する電子走査アレイ
型探触子を用いて電子リニア走査する場合と、電
子セクター走査する場合を対比して説明する。 まず、電子リニア走査する場合では、探触子１
を所定の状態でセツトして、第１８図ａ，ｂ，ｃ
に示すように、超音波ビームＳを入射面上に平行
移動させ乍ら、その隣接する側面の表面層の側を
探傷して行くものである。このさい必要な走査回
路例を挙げれば、第１７図に示す通りである。す
なわち、例えば総エレメント数64個のリニアアレ
イ探触子を16個のエレメントを１セツトとして、
探触子１と送受信器６とを先に述べた遅延回路７
に加えてリードリレー回路８を介して接続し、切
換スイツチで順次送受信のエレメントをずらし、
超音波ビームを走査するのである。 一方電子セクター走査する場合では、やはり探
触子１を所定の状態にセツトして、第１６図ａ，
ｂ，ｃに示すように、超音波ビームＳを入射面に
対して振り乍ら、その隣接する側面下半分の表面
層の側を探傷して行くものである。このさいの必
要な走査回路例を挙げれば、第１９図に示す通り
である。すなわち、例えば総分割エレメント数32
個の探触子１と送受信器６とを遅延回路７を介し
て１対１に対応させて接続し、その遅延回路７に
よる遅延時間設定を順次変えることによつて、超
音波ビームの傾き角を変化させ、ビームを振る走
査をするのである。 （発明が解決しようとする課題） 前記電子リニア走査の場合、次の欠点があつ
た。 (i) 送受信エレメントを順次ずらすため、エレメ
ント総数が多くなり全体として振動子径が大き
くなる。 (ii) 切り換えに多数のリレーが必要であり、この
リレーの寿命が短い。 (iii) 送受信エレメントを順次ずらすため、送受信
器（Ｔ／Ｒ Unit）とエレメントが１対１の
対応にならないため、感度バラツキの調整が困
難である。 (iv) 超音波ビームの入射点の移動量が大きいた
め、角鋼片の表面凹凸の影響を受け屈折角が変
化し、欠陥位置推定精度が劣化する。 一方、電子セクター走査の場合では、第１６図
に示すように、超音波ビームＳを振ることによつ
て、角鋼片２の入射面における入射点がずれると
いう問題点がある。 即ち、前記電子リニア走査、電子セクター走査
にいずれの場合も、角鋼片の入射面における入射
点がずれるため、入射面上に存在する凹凸によつ
て検出精度にバラツキが生じると言う問題があつ
た。 即ち、入射面が全面にわたつて均一かつ平坦面
であれば、入射点が順次移動しても検出精度に影
響を与えないが、角鋼片にあつては中央部と両側
部とでは面の状態や凹凸度（平坦度）が異なるた
め、入射点の位置によつて精度を補正しなけれ
ば、全面にわたつて同じ精度で探傷できないと言
う問題があつた。 そこで、本発明は、入射面の状態如何にかかわ
らず高精度の検出ができる角鋼片の探傷法を提供
することを目的とする。 （課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明は、次の手段
を講じた。即ち、本発明の特徴とする処は、電子
走査アレイ型探触子を用いる縦波斜角探傷法であ
つて、前記探触子を、角鋼片軸方向に垂直な面内
でその材表面から所定の距離で、かつ又材表面に
対して所定の角度でセツトし、前記探触子を電子
セクター走査に電子リニア走査を組み合わせて走
査することにより、前記材表面での入射点を略一
定にして、角鋼片の内部および入射面に隣接する
側面の表面層を探傷する点にある。 （作 用） 本発明はこの縦波斜角探傷法により角鋼片の内
部および入射面に隣接する側面を探傷することを
基本原理とするものである。 そこで、超音波に縦波を用いることおよび縦波
斜角探傷による探傷領域について説明する。 先ず縦波を用いる理由は次の通りである。すな
わち、斜角探傷法に横波を用いた場合では、第２
図からも判るように、屈折角34゜以下では往復通
過率が小さいこと、屈折角30゜〜40゜の範囲で探傷
する場合では入射面の形状、入射角の設定のわず
かな誤差によつて往復通過率が激変すること、ま
た往復通過率の変動の少ない屈折角50゜〜65゜の範
囲を使用すると、幾何学的に探傷領域である入射
面に隣接する側面の下方が探傷できないことの欠
点がある。一方縦波を用いた場合では、屈折角の
変化による往復通過率の変動が比較的少なく連続
的であることの利点があり、かかる点から縦波を
導入する。 次に、縦波斜角探傷法を用いてセクター走査す
る場合の有効な探傷領域について説明すると、屈
折角が大きくなると横波の影響を受けること（第
２図参照）、また側面反射エコーの受信により側
表面近傍のＳ／Ｎが低下することから、屈折角は
最大50゜程度に限定される。すなわち、探傷領域
は第３図に示す如く、角鋼片２の側面下半分の表
面層の側に限定される。 次に、探触子セツト方法について説明する。 電子走査アレイ型探触子においては、グレーテ
イングロープの発生を防ぐために必要とされる振
動子エレメント間隔ｄは、超音波ビームＳの最大
傾斜角を±θ0とすれば、 ｄ＜λ／１＋1sinθ01 λ：超音波伝播媒質中の波長 で表わされる。よつて超音波ビームＳの傾斜角を
大きくするためには、λ一定ではそのエレメント
間隔ｄを小さくしなければならない（第４図ａ，
ｂにエレメント幅と最大ビーム傾斜角θ0との関係
を示す）。すなわち、エレメント幅は小さくする
必要がある。 探触子のセツト法は、この特性を利用して次の
二通りの方法を提案することができる。 (i) 一つは、角鋼片軸方向に垂直な面内でその材
表面から所定の距離に位置して、探触子をその
入射面に対して水平にセツトする方法である。
但し、この場合には探触子の各エレメント幅を
小さくし、分割数を多くする。このセツト法に
よる場合の特徴は、最大ビーム傾斜角が大きい
ので、入射面に隣接する両側面の探傷が可能と
なることである。 (ii) もう一つは、やはり角鋼片軸方向に垂直な面
内でその材表面から所定の距離に位置して、探
触子をその入射面に対してセクター走査の振り
の中心となる入射角分だけ傾斜させてセツトす
る方法である。このセツト法による場合の特徴
は、ビーム傾斜角の絶対値が小さくなるので、
最大遅延時間が小さくて済むことである。ま
た、ビーム傾斜角の絶対値が小さくなるので、
探触子のエレメント分割数が大きくてもよい。 次に、電子セクター走査に電子リニア走査を組
み合わせて走査することにつき説明する。 電子セクター走査のみの場合、第１図に示す
ように、超音波ビームＳを振ることによつて、角
鋼片２に入射面における入射点がずれるので、本
発明では、セクター走査にリニア走査を組み合わ
せて行ない、第１図ａ，ｂ，ｃに示すよう
に、各ビーム傾斜角に応じて送受信エレメントを
シフトさせ、これによつて入射点のずれを最小限
におさえ、電子セクター走査以上に入射面の影響
を受け難く、従つて欠陥位置推定精度の向上が図
れる。 （実施例） 以下、本発明の実施例を説明する。 第５図と第６図は角鋼片２に対する探触子１の
配置状態を示す。まず第５図の例の場合では、角
鋼片２の各面に対して平行に１個づつ探触子１が
配置される。すなわち、１個の探触子１で図示の
如く入射面に隣接する角鋼片２の両側面下半分を
探傷するのであり、４個の探触子１で角鋼片２の
全表面層を探傷するのである。一方第６図の例の
場合では、角鋼片２の各面に対して所定の角度を
もつて２個づつ探触子１が配置される。すなわ
ち、この場合には１個の探触子１で図示の如く入
射面に隣接する角鋼片２の片側面下半分を探傷
し、合計８個の探触子１を用いて角鋼片全長面層
を探傷するのである。いずれの配置による場合で
も、オンラインで角鋼片全表面層に亘る高速探傷
が可能とされる。 そして、前記探触子１を電子セクター走査に電
子リニア走査を組み合わせて走査することによ
り、材表面での入射点を第１図ａ，ｂ，ｃ
に示す如く、略一定にして探傷する。 入射点を略一定にすることにより、角鋼片１の
表面凹凸の影響を受けず、屈折角が一定となり、
欠陥位置推定精度が全面にわたつて均一化され
る。 次に角鋼片の表面欠陥を弁別するための処理に
ついて説明する。上記に述べた本発明の電子リニ
ア走査による斜角探傷法によれば、目的とする角
鋼片の全表面に亘りその表面皮下疵を含む内部欠
陥を高速で精度よく検出することができる。とこ
ろで、角鋼片の表面層を探傷すると、表面皮下欠
陥のみならず表面疵も同時に検出され、その探傷
結果には表面欠陥探傷により検出した情報も含ま
れている。しかるに、表面疵については鋼片加工
工程のチツピングやグラインダによる加工によつ
て除去することができ、製品の二次加工時に問題
となるものではなく、それ故表面疵を含まない内
部欠陥（もちろん表面皮下欠陥を含む）のみを検
出することが必要である。 しかして内部欠陥の検出には、既述の角鋼片内
部からの超音波斜角探傷の結果より表面欠陥探傷
の結果を差し引けばよい。下記表に各表面欠陥探
傷法をの検出能と共に示す。
有効に検出するための超音波探傷法に関する。 （従来の技術） 従来角鋼片の内部欠陥の探傷には、超音波垂直
探傷法が応用されているが、この場合には第１１
図に示すように、探触子１から角鋼片２に発信さ
れた超音波Ｓがその入射面で反射エコーS1、底面
で反射エコーB1を生じ、表面近傍は不感帯とな
る欠点がある。 そこで、前記欠点を解消するため、角鋼片の外
周面から面の法線に対して側方へ傾斜させて超音
波を該角鋼片へ発信すると共に受信して超音波入
射面と隣接する該角鋼片の皮下近傍の内部欠陥を
検出する。いわゆる斜角探傷法が知られている
（例えば、特開昭56−126761号公報参照）。 この斜角探傷法を用いる場合には、第１２図に
示すように、超音波Ｓの入射面からの反射エコー
S1は相当残存しているが、角鋼片２の側面からの
反射エコーS2は下方に進向するため、側面では反
射エコーによる不感帯を生じない。そこで斜角探
傷法を用い、その入射面に隣接する側面を探傷域
とすることによつて、角鋼片２の表面から内部ま
で不感帯なしに探傷が可能となる。 一方、角鋼片の全面全長に亘つてオンラインで
探傷するためには、超音波ビームを高速で走査さ
せなければならない。この場合、走査方式を大別
すると機械的走査と電子走査とに分けられるが、
高速走査性、指向性、欠陥位置推定精度等の諸点
で、電子の走査方式によるのが遥かに有利であ
る。また電子走査による場合でも、さらに電子リ
ニア走査と電子セクター走査とがある（例えば、
特開昭52−84884号公報、特開昭53−140879号公
報参照）。 前記電子走査に用いられる探触子は電子走査ア
レイ型探触子と呼ばれ、第１３図に示すように、
多数の振動子素子３を基体４平面上に一列に配列
させ、その表面にコーテイング５を施して構成さ
れる。該探触子からの超音波ビームの制御は、各
素子３の送受波のタイミングを遅延時間制御回路
で調整することにより行われる。例えば第１４図
に示すように遅延時間を設定しない場合には、
その超音波ビームＳは単一の大口径振動子からの
波面と等価な波面を形成するが、この遅延時間を
適宜に設定すると、第１４図ａのようにビーム
Ｓを傾けたり、第１４図ｂのように絞つたりあ
るいは第１４図ｃのようにビームＳを絞つて傾
ける波面を自在に形成することができる。 このような探触子を電子走査し、超音波ビーム
を入射面上に平行移動させるかもしくは振る電子
リニアもしくはセクター走査の特徴を要約する
と、次の通りである。 (i) 高速走査性 機械的走査に比べて高速走査が容易である。 (ii) 鋭い指向性 電子走査型探触子は多数の振動子エレメント
を同時に動作させるため、全体としては大口径
の振動子と同じであり鋭い指向性を有してい
る。 (iii) 電子収束 電子走査型探触子は、前述の通り、送受波信
号に所定の遅延時間を与えることにより、凹面
振動子やレンズ付き振動子と同様にビームを細
く絞り分解能を上げた探傷を可能にする。そし
てこの焦点距離は任意に設定できるため、材中
の探傷領域にビームを収束させることによつて
微小な欠陥の検出精度を向上させることができ
ると同時に、欠陥位置推定精度も向上する。参
考として、角鋼片探傷時の超音波ビーム径と
φ2の横穴に対するＳ／Ｎの関係を第１５図に
示す。 (iv) 探触子を固定した状態で超音波ビームを走査
させることができるので、一つの探触子で広い
探傷域が得られる。 次に、このような特徴を有する電子走査アレイ
型探触子を用いて電子リニア走査する場合と、電
子セクター走査する場合を対比して説明する。 まず、電子リニア走査する場合では、探触子１
を所定の状態でセツトして、第１８図ａ，ｂ，ｃ
に示すように、超音波ビームＳを入射面上に平行
移動させ乍ら、その隣接する側面の表面層の側を
探傷して行くものである。このさい必要な走査回
路例を挙げれば、第１７図に示す通りである。す
なわち、例えば総エレメント数64個のリニアアレ
イ探触子を16個のエレメントを１セツトとして、
探触子１と送受信器６とを先に述べた遅延回路７
に加えてリードリレー回路８を介して接続し、切
換スイツチで順次送受信のエレメントをずらし、
超音波ビームを走査するのである。 一方電子セクター走査する場合では、やはり探
触子１を所定の状態にセツトして、第１６図ａ，
ｂ，ｃに示すように、超音波ビームＳを入射面に
対して振り乍ら、その隣接する側面下半分の表面
層の側を探傷して行くものである。このさいの必
要な走査回路例を挙げれば、第１９図に示す通り
である。すなわち、例えば総分割エレメント数32
個の探触子１と送受信器６とを遅延回路７を介し
て１対１に対応させて接続し、その遅延回路７に
よる遅延時間設定を順次変えることによつて、超
音波ビームの傾き角を変化させ、ビームを振る走
査をするのである。 （発明が解決しようとする課題） 前記電子リニア走査の場合、次の欠点があつ
た。 (i) 送受信エレメントを順次ずらすため、エレメ
ント総数が多くなり全体として振動子径が大き
くなる。 (ii) 切り換えに多数のリレーが必要であり、この
リレーの寿命が短い。 (iii) 送受信エレメントを順次ずらすため、送受信
器（Ｔ／Ｒ Unit）とエレメントが１対１の
対応にならないため、感度バラツキの調整が困
難である。 (iv) 超音波ビームの入射点の移動量が大きいた
め、角鋼片の表面凹凸の影響を受け屈折角が変
化し、欠陥位置推定精度が劣化する。 一方、電子セクター走査の場合では、第１６図
に示すように、超音波ビームＳを振ることによつ
て、角鋼片２の入射面における入射点がずれると
いう問題点がある。 即ち、前記電子リニア走査、電子セクター走査
にいずれの場合も、角鋼片の入射面における入射
点がずれるため、入射面上に存在する凹凸によつ
て検出精度にバラツキが生じると言う問題があつ
た。 即ち、入射面が全面にわたつて均一かつ平坦面
であれば、入射点が順次移動しても検出精度に影
響を与えないが、角鋼片にあつては中央部と両側
部とでは面の状態や凹凸度（平坦度）が異なるた
め、入射点の位置によつて精度を補正しなけれ
ば、全面にわたつて同じ精度で探傷できないと言
う問題があつた。 そこで、本発明は、入射面の状態如何にかかわ
らず高精度の検出ができる角鋼片の探傷法を提供
することを目的とする。 （課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明は、次の手段
を講じた。即ち、本発明の特徴とする処は、電子
走査アレイ型探触子を用いる縦波斜角探傷法であ
つて、前記探触子を、角鋼片軸方向に垂直な面内
でその材表面から所定の距離で、かつ又材表面に
対して所定の角度でセツトし、前記探触子を電子
セクター走査に電子リニア走査を組み合わせて走
査することにより、前記材表面での入射点を略一
定にして、角鋼片の内部および入射面に隣接する
側面の表面層を探傷する点にある。 （作 用） 本発明はこの縦波斜角探傷法により角鋼片の内
部および入射面に隣接する側面を探傷することを
基本原理とするものである。 そこで、超音波に縦波を用いることおよび縦波
斜角探傷による探傷領域について説明する。 先ず縦波を用いる理由は次の通りである。すな
わち、斜角探傷法に横波を用いた場合では、第２
図からも判るように、屈折角34゜以下では往復通
過率が小さいこと、屈折角30゜〜40゜の範囲で探傷
する場合では入射面の形状、入射角の設定のわず
かな誤差によつて往復通過率が激変すること、ま
た往復通過率の変動の少ない屈折角50゜〜65゜の範
囲を使用すると、幾何学的に探傷領域である入射
面に隣接する側面の下方が探傷できないことの欠
点がある。一方縦波を用いた場合では、屈折角の
変化による往復通過率の変動が比較的少なく連続
的であることの利点があり、かかる点から縦波を
導入する。 次に、縦波斜角探傷法を用いてセクター走査す
る場合の有効な探傷領域について説明すると、屈
折角が大きくなると横波の影響を受けること（第
２図参照）、また側面反射エコーの受信により側
表面近傍のＳ／Ｎが低下することから、屈折角は
最大50゜程度に限定される。すなわち、探傷領域
は第３図に示す如く、角鋼片２の側面下半分の表
面層の側に限定される。 次に、探触子セツト方法について説明する。 電子走査アレイ型探触子においては、グレーテ
イングロープの発生を防ぐために必要とされる振
動子エレメント間隔ｄは、超音波ビームＳの最大
傾斜角を±θ0とすれば、 ｄ＜λ／１＋1sinθ01 λ：超音波伝播媒質中の波長 で表わされる。よつて超音波ビームＳの傾斜角を
大きくするためには、λ一定ではそのエレメント
間隔ｄを小さくしなければならない（第４図ａ，
ｂにエレメント幅と最大ビーム傾斜角θ0との関係
を示す）。すなわち、エレメント幅は小さくする
必要がある。 探触子のセツト法は、この特性を利用して次の
二通りの方法を提案することができる。 (i) 一つは、角鋼片軸方向に垂直な面内でその材
表面から所定の距離に位置して、探触子をその
入射面に対して水平にセツトする方法である。
但し、この場合には探触子の各エレメント幅を
小さくし、分割数を多くする。このセツト法に
よる場合の特徴は、最大ビーム傾斜角が大きい
ので、入射面に隣接する両側面の探傷が可能と
なることである。 (ii) もう一つは、やはり角鋼片軸方向に垂直な面
内でその材表面から所定の距離に位置して、探
触子をその入射面に対してセクター走査の振り
の中心となる入射角分だけ傾斜させてセツトす
る方法である。このセツト法による場合の特徴
は、ビーム傾斜角の絶対値が小さくなるので、
最大遅延時間が小さくて済むことである。ま
た、ビーム傾斜角の絶対値が小さくなるので、
探触子のエレメント分割数が大きくてもよい。 次に、電子セクター走査に電子リニア走査を組
み合わせて走査することにつき説明する。 電子セクター走査のみの場合、第１図に示す
ように、超音波ビームＳを振ることによつて、角
鋼片２に入射面における入射点がずれるので、本
発明では、セクター走査にリニア走査を組み合わ
せて行ない、第１図ａ，ｂ，ｃに示すよう
に、各ビーム傾斜角に応じて送受信エレメントを
シフトさせ、これによつて入射点のずれを最小限
におさえ、電子セクター走査以上に入射面の影響
を受け難く、従つて欠陥位置推定精度の向上が図
れる。 （実施例） 以下、本発明の実施例を説明する。 第５図と第６図は角鋼片２に対する探触子１の
配置状態を示す。まず第５図の例の場合では、角
鋼片２の各面に対して平行に１個づつ探触子１が
配置される。すなわち、１個の探触子１で図示の
如く入射面に隣接する角鋼片２の両側面下半分を
探傷するのであり、４個の探触子１で角鋼片２の
全表面層を探傷するのである。一方第６図の例の
場合では、角鋼片２の各面に対して所定の角度を
もつて２個づつ探触子１が配置される。すなわ
ち、この場合には１個の探触子１で図示の如く入
射面に隣接する角鋼片２の片側面下半分を探傷
し、合計８個の探触子１を用いて角鋼片全長面層
を探傷するのである。いずれの配置による場合で
も、オンラインで角鋼片全表面層に亘る高速探傷
が可能とされる。 そして、前記探触子１を電子セクター走査に電
子リニア走査を組み合わせて走査することによ
り、材表面での入射点を第１図ａ，ｂ，ｃ
に示す如く、略一定にして探傷する。 入射点を略一定にすることにより、角鋼片１の
表面凹凸の影響を受けず、屈折角が一定となり、
欠陥位置推定精度が全面にわたつて均一化され
る。 次に角鋼片の表面欠陥を弁別するための処理に
ついて説明する。上記に述べた本発明の電子リニ
ア走査による斜角探傷法によれば、目的とする角
鋼片の全表面に亘りその表面皮下疵を含む内部欠
陥を高速で精度よく検出することができる。とこ
ろで、角鋼片の表面層を探傷すると、表面皮下欠
陥のみならず表面疵も同時に検出され、その探傷
結果には表面欠陥探傷により検出した情報も含ま
れている。しかるに、表面疵については鋼片加工
工程のチツピングやグラインダによる加工によつ
て除去することができ、製品の二次加工時に問題
となるものではなく、それ故表面疵を含まない内
部欠陥（もちろん表面皮下欠陥を含む）のみを検
出することが必要である。 しかして内部欠陥の検出には、既述の角鋼片内
部からの超音波斜角探傷の結果より表面欠陥探傷
の結果を差し引けばよい。下記表に各表面欠陥探
傷法をの検出能と共に示す。
【表】
表面欠陥の検出能がその表面欠陥探傷法により
異なることから判るように、どの表面欠陥探傷法
と組み合わせるかによつて内部欠陥の検出特性が
決定される。 表面欠陥弁別のための情報処理法として、基本
的には第７図に示すように、情報１から情報２を
差し引けばよいが、超音波斜角探傷は欠陥位置推
定精度を低下させる要因を多く含んでいるため、
情報１は表面欠陥探傷からの欠陥位置情報（情報
２）に比べて信頼性が低く、欠陥位置推定誤差範
囲が大きい。そのため第８図に示すような表面欠
陥に対して、欠陥位置情報として図中の印の位置
に欠陥があるものとして情報１、情報２を得た場
合、これらの情報をそのまま情報処理すると、別
個の欠陥と判断され、情報１は内部欠陥情報とし
て残される。すなわち、内部欠陥を有しないのに
内部欠陥材とされる。 これを防ぐために情報２に一定の領域をもた
せ、その領域に入る情報１はキヤンセルすること
によつて表面欠陥を内部欠陥と誤検出することを
防止する。ここで情報２にもたせる領域をどの程
度にするかは情報１の精度の良否によるが、この
精度は超音波ビーム径（細い程よい即ち絞つた状
態）、入射面形状（入射面に凹凸があると見かけ
上屈折角が変化するので入射点の変動が少なくか
つ入射面が平坦である程よい）に起因するところ
大であり、この面で電子リニア走査に比較すると
電子セクター走査並びに（電子セクター＋リニア
走査）は有利である。 そこで電子セクター＋リニア走査によつて斜角
探傷する場合では、より一層欠陥位置推定精度を
向上するために次の二つの方法を併用することが
できる。 一つは入射面の凹凸の影響が最も少ないと考え
られる面中央部から超音波を入射することであ
る。つまりこうすることにより、第９図ａ，ｂに
示す如く、角鋼片２の表面に凹凸があつても、面
中央部ではほぼ平坦と近似することができる。 もう一つの方法は、第１０図に示すような入射
面の傾斜による見かけ上の屈折角の変化（S0→
Ｓ）を補正するために、コーナー部からのエコー
を検出し、その最大値を示す入射角を求めること
である。そしてその値より入射面の傾斜を算出
し、所望の探傷域にビームが入るように入射角を
補正すればよい。尚、角鋼片または検出部のいず
れか一方を移動させた状態で探傷してもよいこと
は言うまでもない。 （発明の効果） 本発明によれば、電子セクター走査にリニア走
査を組合わせて走査することにより、角鋼片表面
の入射点を略一定にしているので、入射面上に存
在する凹凸の影響を受けず、欠陥位置を精度よく
検出することができるものである。
異なることから判るように、どの表面欠陥探傷法
と組み合わせるかによつて内部欠陥の検出特性が
決定される。 表面欠陥弁別のための情報処理法として、基本
的には第７図に示すように、情報１から情報２を
差し引けばよいが、超音波斜角探傷は欠陥位置推
定精度を低下させる要因を多く含んでいるため、
情報１は表面欠陥探傷からの欠陥位置情報（情報
２）に比べて信頼性が低く、欠陥位置推定誤差範
囲が大きい。そのため第８図に示すような表面欠
陥に対して、欠陥位置情報として図中の印の位置
に欠陥があるものとして情報１、情報２を得た場
合、これらの情報をそのまま情報処理すると、別
個の欠陥と判断され、情報１は内部欠陥情報とし
て残される。すなわち、内部欠陥を有しないのに
内部欠陥材とされる。 これを防ぐために情報２に一定の領域をもた
せ、その領域に入る情報１はキヤンセルすること
によつて表面欠陥を内部欠陥と誤検出することを
防止する。ここで情報２にもたせる領域をどの程
度にするかは情報１の精度の良否によるが、この
精度は超音波ビーム径（細い程よい即ち絞つた状
態）、入射面形状（入射面に凹凸があると見かけ
上屈折角が変化するので入射点の変動が少なくか
つ入射面が平坦である程よい）に起因するところ
大であり、この面で電子リニア走査に比較すると
電子セクター走査並びに（電子セクター＋リニア
走査）は有利である。 そこで電子セクター＋リニア走査によつて斜角
探傷する場合では、より一層欠陥位置推定精度を
向上するために次の二つの方法を併用することが
できる。 一つは入射面の凹凸の影響が最も少ないと考え
られる面中央部から超音波を入射することであ
る。つまりこうすることにより、第９図ａ，ｂに
示す如く、角鋼片２の表面に凹凸があつても、面
中央部ではほぼ平坦と近似することができる。 もう一つの方法は、第１０図に示すような入射
面の傾斜による見かけ上の屈折角の変化（S0→
Ｓ）を補正するために、コーナー部からのエコー
を検出し、その最大値を示す入射角を求めること
である。そしてその値より入射面の傾斜を算出
し、所望の探傷域にビームが入るように入射角を
補正すればよい。尚、角鋼片または検出部のいず
れか一方を移動させた状態で探傷してもよいこと
は言うまでもない。 （発明の効果） 本発明によれば、電子セクター走査にリニア走
査を組合わせて走査することにより、角鋼片表面
の入射点を略一定にしているので、入射面上に存
在する凹凸の影響を受けず、欠陥位置を精度よく
検出することができるものである。
第１図，ａ，ｂ，ｃは電子セクター走
査と電子セクター＋リニア走査を比較して示す図
である。第２図は入射角による縦波、横波の往復
通過率の変化を示す図である。第３図は本発明に
係る縦波斜角探傷による探傷領域を示す図であ
る。第４図は電子走査型探触子のもつ振動子エレ
メント幅と最大ビーム傾斜角との関係を示す図で
ある。第５図と第６図は角鋼片に対する探触子の
配置状態を示す図である。第７図は表面欠陥弁別
のための情報処理と検出パターンを示す図であ
る。第８図は超音波斜角探傷による欠陥位置情報
と表面探傷による欠陥位置情報との関係から欠陥
位置推定情報の信頼性を高める処理を概念的に示
す図である。第９図ａ，ｂは入射面の凹凸の影響
と超音波ビームの入射位置との関係を示す図であ
る。第１０図は入射面の傾斜による見かけ上の屈
折角の変化を示す図である。第１１図は従来の垂
直探傷法による不感帯を示す図である。第１２図
は本発明に係る斜角探傷法による不感帯を示す図
である。第１３図は電子走査アレイ型探触子の構
造概様を示す図である。第１４図は，ａ，
ｂ，ｃは電子走査アレイ型探触子による超音波
ビームの制御態様を示す図である。第１５図は角
鋼片探傷時の超音波ビーム径とφ2横穴に対する
Ｓ／Ｎの関係を示す図である。第１６図ａ，ｂ，
ｃは角鋼片に対する電子セクター走査の様子を概
念的に示す図である。第１７図は電子リニア走査
を行なうための回路構成例を示す図である。第１
８図ａ，ｂ，ｃは角鋼片に対する電子リニア走査
の様子を概念的に示す図である。第１９図は電子
セクター走査を行なうための回路構成例を示す図
である。 １……探触子、２……角鋼片、Ｓ……超音波ビ
ーム。
査と電子セクター＋リニア走査を比較して示す図
である。第２図は入射角による縦波、横波の往復
通過率の変化を示す図である。第３図は本発明に
係る縦波斜角探傷による探傷領域を示す図であ
る。第４図は電子走査型探触子のもつ振動子エレ
メント幅と最大ビーム傾斜角との関係を示す図で
ある。第５図と第６図は角鋼片に対する探触子の
配置状態を示す図である。第７図は表面欠陥弁別
のための情報処理と検出パターンを示す図であ
る。第８図は超音波斜角探傷による欠陥位置情報
と表面探傷による欠陥位置情報との関係から欠陥
位置推定情報の信頼性を高める処理を概念的に示
す図である。第９図ａ，ｂは入射面の凹凸の影響
と超音波ビームの入射位置との関係を示す図であ
る。第１０図は入射面の傾斜による見かけ上の屈
折角の変化を示す図である。第１１図は従来の垂
直探傷法による不感帯を示す図である。第１２図
は本発明に係る斜角探傷法による不感帯を示す図
である。第１３図は電子走査アレイ型探触子の構
造概様を示す図である。第１４図は，ａ，
ｂ，ｃは電子走査アレイ型探触子による超音波
ビームの制御態様を示す図である。第１５図は角
鋼片探傷時の超音波ビーム径とφ2横穴に対する
Ｓ／Ｎの関係を示す図である。第１６図ａ，ｂ，
ｃは角鋼片に対する電子セクター走査の様子を概
念的に示す図である。第１７図は電子リニア走査
を行なうための回路構成例を示す図である。第１
８図ａ，ｂ，ｃは角鋼片に対する電子リニア走査
の様子を概念的に示す図である。第１９図は電子
セクター走査を行なうための回路構成例を示す図
である。 １……探触子、２……角鋼片、Ｓ……超音波ビ
ーム。
Claims (1)
- １ 電子走査アレイ型探触子を用いる縦波斜角探
傷法であつて、前記探触子を、角鋼片軸方向に垂
直な面内でその材表面から所定の距離で、かつ又
材表面に対して所定の角度でセツトし、前記探触
子を電子セクター走査に電子リニア走査を組み合
わせて走査することにより、前記材表面での入射
点を略一定にして、角鋼片の内部および入射面に
隣接する側面の表面層を探傷することを特徴とす
る電子セクター、電子リニア走査併用による角鋼
片の探傷法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57233944A JPS59116541A (ja) | 1982-12-24 | 1982-12-24 | 電子セクタ−、電子リニア走査併用による角鋼片の探傷法 |
| US06/563,953 US4537073A (en) | 1982-12-24 | 1983-12-21 | Inspection method of square billet using electronic scanning |
| CA000444221A CA1222314A (en) | 1982-12-24 | 1983-12-23 | Inspection method of square billet using electronic scanning |
| KR1019830006135A KR870001259B1 (ko) | 1982-12-24 | 1983-12-23 | 전자주사를 이용하는 각 강편의 검사방법 |
| DE19833346791 DE3346791A1 (de) | 1982-12-24 | 1983-12-23 | Verfahren zur pruefung eines quadratischen knueppels mit elektronischer abtastung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57233944A JPS59116541A (ja) | 1982-12-24 | 1982-12-24 | 電子セクタ−、電子リニア走査併用による角鋼片の探傷法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59116541A JPS59116541A (ja) | 1984-07-05 |
| JPH0146027B2 true JPH0146027B2 (ja) | 1989-10-05 |
Family
ID=16963059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57233944A Granted JPS59116541A (ja) | 1982-12-24 | 1982-12-24 | 電子セクタ−、電子リニア走査併用による角鋼片の探傷法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59116541A (ja) |
| KR (1) | KR870001259B1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009041313A1 (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Krautkramer Japan Co., Ltd | 超音波探傷方法とその装置 |
| WO2009084508A1 (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-09 | Showa Denko K.K. | 鋳造棒の超音波探傷検査方法および超音波探傷検査装置 |
| JP2013011630A (ja) * | 2012-10-16 | 2013-01-17 | Showa Denko Kk | 鋳造棒の超音波探傷検査方法および超音波探傷検査装置 |
| JP2013156277A (ja) * | 2008-03-31 | 2013-08-15 | Kjtd Co Ltd | 超音波探傷方法とその装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9808668D0 (en) * | 1998-04-24 | 1998-06-24 | Smiths Industries Plc | Monitoring |
| EP1839050A4 (en) * | 2005-01-21 | 2014-03-05 | Fluor Tech Corp | ULTRASONIC PHASE ARRAY DEVICES AND METHOD FOR USE IN STAINLESS STEEL |
| JP6870980B2 (ja) * | 2016-12-19 | 2021-05-12 | 株式会社東芝 | 超音波検査装置および超音波検査方法および接合ブロック材の製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1093674A (en) * | 1975-10-13 | 1981-01-13 | George Kossoff | Ultrasonic beam scanning |
| JPS53140879A (en) * | 1977-05-13 | 1978-12-08 | Hitachi Ltd | Method of and device for transmitting and receiving electron2scan of ultrasonic wave |
| JPS56126761A (en) * | 1980-03-12 | 1981-10-05 | Nippon Steel Corp | Ultrasonic flaw-detecting method for square bar |
-
1982
- 1982-12-24 JP JP57233944A patent/JPS59116541A/ja active Granted
-
1983
- 1983-12-23 KR KR1019830006135A patent/KR870001259B1/ko not_active Expired
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009041313A1 (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Krautkramer Japan Co., Ltd | 超音波探傷方法とその装置 |
| JP2013148597A (ja) * | 2007-09-28 | 2013-08-01 | Kjtd Co Ltd | 超音波探傷方法とその装置 |
| JP5279090B2 (ja) * | 2007-09-28 | 2013-09-04 | 株式会社Ｋｊｔｄ | 超音波探傷方法とその装置 |
| US8584526B2 (en) | 2007-09-28 | 2013-11-19 | Krautkramer Japan Co., Ltd. | Ultrasonic flaw detection method and ultrasonic flaw detection equipment |
| WO2009084508A1 (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-09 | Showa Denko K.K. | 鋳造棒の超音波探傷検査方法および超音波探傷検査装置 |
| JP2009156755A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Showa Denko Kk | 鋳造棒の超音波探傷検査方法および超音波探傷検査装置 |
| JP2013156277A (ja) * | 2008-03-31 | 2013-08-15 | Kjtd Co Ltd | 超音波探傷方法とその装置 |
| JP5288291B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2013-09-11 | 株式会社Ｋｊｔｄ | 超音波探傷方法とその装置 |
| JP2013011630A (ja) * | 2012-10-16 | 2013-01-17 | Showa Denko Kk | 鋳造棒の超音波探傷検査方法および超音波探傷検査装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR870001259B1 (ko) | 1987-06-29 |
| KR840007180A (ko) | 1984-12-05 |
| JPS59116541A (ja) | 1984-07-05 |
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