JPH0245823B2 - - Google Patents
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- JPH0245823B2 JPH0245823B2 JP57127184A JP12718482A JPH0245823B2 JP H0245823 B2 JPH0245823 B2 JP H0245823B2 JP 57127184 A JP57127184 A JP 57127184A JP 12718482 A JP12718482 A JP 12718482A JP H0245823 B2 JPH0245823 B2 JP H0245823B2
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- probe
- ultrasonic
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- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
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- G01N29/11—Analysing solids by measuring attenuation of acoustic waves
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- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/225—Supports, positioning or alignment in moving situation
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- G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
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- G—PHYSICS
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、超音波法による欠陥の検出方法に関
し、材料の内部に生じた横次状欠陥等の欠陥の方
向、傾き、大きさ、深さを高速で検出し、かつそ
の欠陥の有害度を判定することを目的とする。
し、材料の内部に生じた横次状欠陥等の欠陥の方
向、傾き、大きさ、深さを高速で検出し、かつそ
の欠陥の有害度を判定することを目的とする。
鋳造材には、鋳造工程において内部にこもつた
ガス等によつて材料中に横穴状の空胴が発生する
ことがある。この場合、その使用目的により欠陥
の形状とそれが材料強度に及ぼす有害度が明らか
にされているものも少くなく、数種の鋳造材にお
いては、欠陥の有害度がその平面透影図上の大き
さで規定されている。しかし、材料にかかる応力
の方向性から、同じ長さの横穴状欠陥がＸ方向に
ある場合とＹ方向にある場合とでは、有害度が異
なるのが通常である。逆に云えば、材料強度的に
許容され得る欠陥の大きさがＸ方向とＹ方向とで
異なるのが普通である。このような状況のもとで
は、横穴状欠陥の形状（方向、傾き、大きさ）を
正確に認識することが必要である。
ガス等によつて材料中に横穴状の空胴が発生する
ことがある。この場合、その使用目的により欠陥
の形状とそれが材料強度に及ぼす有害度が明らか
にされているものも少くなく、数種の鋳造材にお
いては、欠陥の有害度がその平面透影図上の大き
さで規定されている。しかし、材料にかかる応力
の方向性から、同じ長さの横穴状欠陥がＸ方向に
ある場合とＹ方向にある場合とでは、有害度が異
なるのが通常である。逆に云えば、材料強度的に
許容され得る欠陥の大きさがＸ方向とＹ方向とで
異なるのが普通である。このような状況のもとで
は、横穴状欠陥の形状（方向、傾き、大きさ）を
正確に認識することが必要である。
処で、このような内部欠陥の検出方法として、
被検材の内部に超音波ビームを発信し、欠陥から
のエコーを受信する超音波法が従来から提供され
かつ実用に供されている。しかし、従来の超音波
法は、単に探触子を被検材の探傷域内で所定方向
に移動させてエコーを捉えるだけであるため、そ
のエコーを表示媒体上に表示した探傷パターンか
ら判定し得る要素は極く限られたものであり、横
穴状欠陥の形状を完全に捉えることは困難であつ
た。
被検材の内部に超音波ビームを発信し、欠陥から
のエコーを受信する超音波法が従来から提供され
かつ実用に供されている。しかし、従来の超音波
法は、単に探触子を被検材の探傷域内で所定方向
に移動させてエコーを捉えるだけであるため、そ
のエコーを表示媒体上に表示した探傷パターンか
ら判定し得る要素は極く限られたものであり、横
穴状欠陥の形状を完全に捉えることは困難であつ
た。
そこで、本発明者等は、被検材内部の探傷領域
で回転中心と交差するように超音波ビームを送受
する斜角探触子を用い、この斜角探触子を回転中
心廻りに回転させながら360゜の各方向から超音波
ビームの送受を行ない、探傷ゲート内に生じたエ
コーのピーク値を超音波ビームの入射方向に対応
させて表示媒体上に探傷パターンとして表示し、
この探傷パターンから欠陥の方向、傾き、大き
さ、深さを判定する方法を発明した。これは、従
来の超音波法と異なり、被検材内部の欠陥の形
状、即ち方向、傾き、大きさ、深さを確実に認識
できる利点がある。しかし、探触子が１個である
ため、深さを識別するには、探傷深さを変えなが
ら同様の動作を数回繰返す必要があり、探傷時間
が多少長くなる欠点がある。また欠陥の有害度の
判定は作業員が行なうので、小さな材料の探傷の
場合には別段問題ないが、特に大きな材料を探傷
する際には採用できず、また現場でオンラインに
より探傷し有害度を判定すると云うことはできな
い。
で回転中心と交差するように超音波ビームを送受
する斜角探触子を用い、この斜角探触子を回転中
心廻りに回転させながら360゜の各方向から超音波
ビームの送受を行ない、探傷ゲート内に生じたエ
コーのピーク値を超音波ビームの入射方向に対応
させて表示媒体上に探傷パターンとして表示し、
この探傷パターンから欠陥の方向、傾き、大き
さ、深さを判定する方法を発明した。これは、従
来の超音波法と異なり、被検材内部の欠陥の形
状、即ち方向、傾き、大きさ、深さを確実に認識
できる利点がある。しかし、探触子が１個である
ため、深さを識別するには、探傷深さを変えなが
ら同様の動作を数回繰返す必要があり、探傷時間
が多少長くなる欠点がある。また欠陥の有害度の
判定は作業員が行なうので、小さな材料の探傷の
場合には別段問題ないが、特に大きな材料を探傷
する際には採用できず、また現場でオンラインに
より探傷し有害度を判定すると云うことはできな
い。
本発明は、このような問題点に鑑み、探傷深さ
の異なる複数個の斜角探触子を同時に使用し、複
数チヤンネルの探傷パターンを求めることにより
深さに関する認識も一挙に行なうと共に、その探
傷パターンに含まれている欠陥情報を相関法を利
用して解読し、オンラインで極く短時間のうちに
有害度を判定するものであつて、その特徴とする
ところは、被検材内部の欠陥を超音波法により検
出するに際し、被検材内部の探傷領域で回転中心
と交差するように超音波ビームを送受しかつ探傷
深さの異なる複数チヤンネルの斜角探触子を用
い、この各チヤンネルの斜角探触子を回転中心廻
りに回転させながら360゜の各方向から夫々超音波
ビームを送受し、各チヤンネルの探傷ゲート内に
生じたエコーのピーク値を各チヤンネル毎に夫々
入射方向に対応させた複数個の探傷パターンをつ
くり、この各探傷パターンと予め設定された参照
パターンとの相関を求めることにより欠陥の方
向、傾き、大きさ、深さを解読し、その結果から
欠陥の有害度を判定する点にある。
の異なる複数個の斜角探触子を同時に使用し、複
数チヤンネルの探傷パターンを求めることにより
深さに関する認識も一挙に行なうと共に、その探
傷パターンに含まれている欠陥情報を相関法を利
用して解読し、オンラインで極く短時間のうちに
有害度を判定するものであつて、その特徴とする
ところは、被検材内部の欠陥を超音波法により検
出するに際し、被検材内部の探傷領域で回転中心
と交差するように超音波ビームを送受しかつ探傷
深さの異なる複数チヤンネルの斜角探触子を用
い、この各チヤンネルの斜角探触子を回転中心廻
りに回転させながら360゜の各方向から夫々超音波
ビームを送受し、各チヤンネルの探傷ゲート内に
生じたエコーのピーク値を各チヤンネル毎に夫々
入射方向に対応させた複数個の探傷パターンをつ
くり、この各探傷パターンと予め設定された参照
パターンとの相関を求めることにより欠陥の方
向、傾き、大きさ、深さを解読し、その結果から
欠陥の有害度を判定する点にある。
次に本発明の原理を説明する。第１図Ａ，Ｂは
屈折角θの斜角探触子１を用いて斜角式超音波探
傷法により被検材２中の傾きηの横穴状欠陥３を
探傷する場合の超音波ビーム４の路程を示す。但
しθηとする。第１図Ａ，Ｂに示す如く、探触
子１を回転中心廻り始線位置（欠陥を材表面に投
影した時の長手方向の位置）から矢印方向へと１
回転させながら超音波ビーム４を発信した場合、
超音波ビーム４が欠陥３に垂直に入射する方向
は、始線からα1、α2回転した位置の２方向ある。
これを図中の符号を用いて示すと、Ｐ→Ｑ→Ｒ→
Ｑ→ＰとP′→Q′→R′→Q′→R′で示される。従つ
て、αとηとθとの間には、簡単な幾何計算から
次式の関係があることが分る。
屈折角θの斜角探触子１を用いて斜角式超音波探
傷法により被検材２中の傾きηの横穴状欠陥３を
探傷する場合の超音波ビーム４の路程を示す。但
しθηとする。第１図Ａ，Ｂに示す如く、探触
子１を回転中心廻り始線位置（欠陥を材表面に投
影した時の長手方向の位置）から矢印方向へと１
回転させながら超音波ビーム４を発信した場合、
超音波ビーム４が欠陥３に垂直に入射する方向
は、始線からα1、α2回転した位置の２方向ある。
これを図中の符号を用いて示すと、Ｐ→Ｑ→Ｒ→
Ｑ→ＰとP′→Q′→R′→Q′→R′で示される。従つ
て、αとηとθとの間には、簡単な幾何計算から
次式の関係があることが分る。
cos（α2−α1／２）＝tanη／tanθ
実際に、探触子１を回転させながら、第１図Ｂ
に示した入射点の軌跡Ｃに沿つて超音波ビーム４
を送受し、その時に得られたエコーのピーク値を
入射方向αに対してプロツトすると、第２図に示
したような探傷パターンが得られる。このような
探傷パターンの角度に関する特徴は式で決めら
れ、ピーク値の最大は欠陥３の大きさで定まるも
のである。欠陥３の大きさとエコー高さとの関係
は、従来から用いられている探傷方程式を利用す
ることもできるし、人工欠陥からの実測値を利用
することもできる。このようなことから、第２図
に示した探傷パターンは、欠陥３の方向、傾き、
大きさの情報を含んでいるものであることが分
る。
に示した入射点の軌跡Ｃに沿つて超音波ビーム４
を送受し、その時に得られたエコーのピーク値を
入射方向αに対してプロツトすると、第２図に示
したような探傷パターンが得られる。このような
探傷パターンの角度に関する特徴は式で決めら
れ、ピーク値の最大は欠陥３の大きさで定まるも
のである。欠陥３の大きさとエコー高さとの関係
は、従来から用いられている探傷方程式を利用す
ることもできるし、人工欠陥からの実測値を利用
することもできる。このようなことから、第２図
に示した探傷パターンは、欠陥３の方向、傾き、
大きさの情報を含んでいるものであることが分
る。
通常、始線の方向を被検材２の形状の特別な方
向、例えば長手方向等に選ぶので、欠陥３の方向
はそのような始線から測ることになる。その時は
欠陥３の方向は、次式で与えられる。
向、例えば長手方向等に選ぶので、欠陥３の方向
はそのような始線から測ることになる。その時は
欠陥３の方向は、次式で与えられる。
β1＋β2／２（β2−β1180゜）
β1＋β2／２＋180゜（β2−β1180゜）
また欠陥３の傾きηは、次式より求められる。
cos（β2−β1／２）＝tanη／tanθ（β2−β1180゜
） cos（180゜−β2−β1／２）＝tanη／tanθ（β2−β1
180゜） このような操作は、図形認識力が備わつた人間
ならば実行することができるのであるが、それに
は多大な時間が必要である。一方、実用的な面か
ら考えて欠陥３の傾きは±2.5゜の誤差で0゜〜45゜ま
でが検出判断できれば十分である。そこで、上記
のような判定を機械に実行させる手段として相関
法を利用した。
） cos（180゜−β2−β1／２）＝tanη／tanθ（β2−β1
180゜） このような操作は、図形認識力が備わつた人間
ならば実行することができるのであるが、それに
は多大な時間が必要である。一方、実用的な面か
ら考えて欠陥３の傾きは±2.5゜の誤差で0゜〜45゜ま
でが検出判断できれば十分である。そこで、上記
のような判定を機械に実行させる手段として相関
法を利用した。
相互相関の処理は次式で与えられる。
Ｃ（Ｓ）＝１／360∫360 0ｒ（α）ｆ（α＋Ｓ）dα
ここに、ｆ（α）、ｒ（α）は０α360で定義
された任意の関数である。相互相関処理は、近
年、画像処理におけるパターン認識技術、通信技
術におけるエラー補正技術等に応用されている
が、本発明は探傷パターンを図形を考えて、未知
の探傷パターンを既知の参照パターンと比較し
て、最も類似点の高い参照パターンと相似とみな
すものである。
された任意の関数である。相互相関処理は、近
年、画像処理におけるパターン認識技術、通信技
術におけるエラー補正技術等に応用されている
が、本発明は探傷パターンを図形を考えて、未知
の探傷パターンを既知の参照パターンと比較し
て、最も類似点の高い参照パターンと相似とみな
すものである。
この処理を簡単に説明すると、以下のようにな
る。第３図はひとつの探傷パターンと５種類の参
照パターンr1（α）〜r5（α）の例を示す。人間の
場合、本来のパターン認識機能から山の数、山と
山との距離、山の傾斜を比べることができる。そ
して、探傷パターンと参照パターンとの重なりを
調べて、最も重なり具合いの大きかつたr4（α）
と同じであると判断する。このような操作が相関
処理であり、どの程度重なり合つているかと云う
ことを定量的にするために、重なり合つている部
分の面積に比例した値としての式が導入された
ものである。式におけるＳは、上述したように
２つのパターンを重ね合すときの横軸のずれの量
である。
る。第３図はひとつの探傷パターンと５種類の参
照パターンr1（α）〜r5（α）の例を示す。人間の
場合、本来のパターン認識機能から山の数、山と
山との距離、山の傾斜を比べることができる。そ
して、探傷パターンと参照パターンとの重なりを
調べて、最も重なり具合いの大きかつたr4（α）
と同じであると判断する。このような操作が相関
処理であり、どの程度重なり合つているかと云う
ことを定量的にするために、重なり合つている部
分の面積に比例した値としての式が導入された
ものである。式におけるＳは、上述したように
２つのパターンを重ね合すときの横軸のずれの量
である。
この場合、参照パターンは、本来、横穴状人工
欠陥から実測により、或いは式に従つて計算に
より作成するものであり、それらの人工欠陥の特
性（方向、傾き）は既知であるので、ずれの量Ｓ
は、人工欠陥の方向と、今、検出した欠陥の方向
のずれを与えるものである。
欠陥から実測により、或いは式に従つて計算に
より作成するものであり、それらの人工欠陥の特
性（方向、傾き）は既知であるので、ずれの量Ｓ
は、人工欠陥の方向と、今、検出した欠陥の方向
のずれを与えるものである。
以上のような原理を応用して、参照パターンと
して方向と長さと反射面の深さが同じで、傾きが
０、５、10、15、20、25、30、35、40、45゜の10
種類の横穴人工欠陥から得られたものを用意して
おき、今得られたばかりの探傷パターンと相関を
とることにより、欠陥の方向、傾きを検出するこ
とができる。この時の参照パターンは、最大値を
一定にしておくと、欠陥の分類が最もうまくでき
る。また、相関法はＳ／Ｎ向上のための信号処理
にもよく用いられるように、第４図に示すような
探傷パターンが多くの雑音を含む場合にも有効で
ある。このような雑音を含む探傷パターン（実際
の探傷において通常の場合である）に対しては、
山の数、山と山との距離を測ると云うような操作
は、機械にとつては極めて困難である。
して方向と長さと反射面の深さが同じで、傾きが
０、５、10、15、20、25、30、35、40、45゜の10
種類の横穴人工欠陥から得られたものを用意して
おき、今得られたばかりの探傷パターンと相関を
とることにより、欠陥の方向、傾きを検出するこ
とができる。この時の参照パターンは、最大値を
一定にしておくと、欠陥の分類が最もうまくでき
る。また、相関法はＳ／Ｎ向上のための信号処理
にもよく用いられるように、第４図に示すような
探傷パターンが多くの雑音を含む場合にも有効で
ある。このような雑音を含む探傷パターン（実際
の探傷において通常の場合である）に対しては、
山の数、山と山との距離を測ると云うような操作
は、機械にとつては極めて困難である。
次に本発明における欠陥検出装置の一実施例を
説明する。第５図及び第６図は４探触子型の局部
水浸法による検出装置を示し、５はＸ軸及びＹ軸
方向に走査可能に設けられた支持板で、この支持
板５の下側面に、被検材２上を移動自在な水槽６
が設けられ、この水槽６内に探触子回転機構７が
配置され、かつその内部に水８が供給されてい
る。探触子回転機構７は軸受９，１０を介して支
持板５上の軸受ケース１１に回転自在に保持され
た筒状の回転軸１２と、この回転軸１２の下端に
装着された探触子ホルダー１３とを有し、その探
触子ホルダー１３には周方向に90゜のピツチで４
個の斜角探触子１４，１５，１６，１７が組込ま
れている。探触子１４，１５，１６，１７は被検
材２の表面から20mmの範囲を８mmのピツチで探傷
できるように配置したが、これに限定されるもの
ではない。各探触子１４，１５，１６，１７は例
えば屈折角θが45゜超音波ビーム１４ａ，１５ａ，
１６ａ，１７ａのビーム径が9.2mmであつて、第
７図に示すようにその各超音波ビーム１４ａ，１
５ａ，１６ａ，１７ａが深さ2.5、7.5、12.5、
17.5mmの位置で回転中心と交差するように、夫々
回転中心から僅かずつ距離を変えて配置されてい
る。従つて、探触子１４，１５，１６，１７を１
回転させた時、夫々の探傷ゲート１４ｂ，１５
ｂ，１６ｂ，１７ｂ内のエコーを受信すれば、そ
の探傷領域は第７図に示す如く算盤玉状（斜線で
示す部分）となり、この範囲にある欠陥のエコー
を捉えることができる。１８は探触子回転機構７
を駆動するモータ、１９は探触子回転機構７の回
転角を検出するロータリエンコーダであつてこれ
らは支持板５に装着されており、ベルト伝動機構
２０，２１を介して回転軸１２に連動連結されて
いる。２２は探触子回転機構７の各探触子１４，
１５，１６，１７に対して超音波信号を送受する
ためのスリツプリングである。
説明する。第５図及び第６図は４探触子型の局部
水浸法による検出装置を示し、５はＸ軸及びＹ軸
方向に走査可能に設けられた支持板で、この支持
板５の下側面に、被検材２上を移動自在な水槽６
が設けられ、この水槽６内に探触子回転機構７が
配置され、かつその内部に水８が供給されてい
る。探触子回転機構７は軸受９，１０を介して支
持板５上の軸受ケース１１に回転自在に保持され
た筒状の回転軸１２と、この回転軸１２の下端に
装着された探触子ホルダー１３とを有し、その探
触子ホルダー１３には周方向に90゜のピツチで４
個の斜角探触子１４，１５，１６，１７が組込ま
れている。探触子１４，１５，１６，１７は被検
材２の表面から20mmの範囲を８mmのピツチで探傷
できるように配置したが、これに限定されるもの
ではない。各探触子１４，１５，１６，１７は例
えば屈折角θが45゜超音波ビーム１４ａ，１５ａ，
１６ａ，１７ａのビーム径が9.2mmであつて、第
７図に示すようにその各超音波ビーム１４ａ，１
５ａ，１６ａ，１７ａが深さ2.5、7.5、12.5、
17.5mmの位置で回転中心と交差するように、夫々
回転中心から僅かずつ距離を変えて配置されてい
る。従つて、探触子１４，１５，１６，１７を１
回転させた時、夫々の探傷ゲート１４ｂ，１５
ｂ，１６ｂ，１７ｂ内のエコーを受信すれば、そ
の探傷領域は第７図に示す如く算盤玉状（斜線で
示す部分）となり、この範囲にある欠陥のエコー
を捉えることができる。１８は探触子回転機構７
を駆動するモータ、１９は探触子回転機構７の回
転角を検出するロータリエンコーダであつてこれ
らは支持板５に装着されており、ベルト伝動機構
２０，２１を介して回転軸１２に連動連結されて
いる。２２は探触子回転機構７の各探触子１４，
１５，１６，１７に対して超音波信号を送受する
ためのスリツプリングである。
第８図は信号処理装置のブロツク図を示し、こ
の第８図を参照しながら探傷時の動作を説明す
る。２３は探触子回転機構７をＸ軸、Ｙ軸方向に
走査する走査機構、２４はこの走査機構２３を制
御するコントローラである。２５，２６，２７，
２８は４チヤンネルCH1、CH2、CH3、CH4の探
触子１４，１５，１６，１７に対応して設けられ
たパルサレシーバ、２９，３０，３１，３２はア
ナログピークホールド回路であり、探傷時に探触
子回転機構７を回転させながら各探触子１４，１
５，１６，１７により被検材２に対して超音波ビ
ーム１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａを送信する
とその被検材２内の欠陥３からの反射エコーが探
触子１４，１５，１６，１７を経てパルサレシー
バ２５，２６，２７，２８により受信され、探傷
ゲート１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂに生じた
信号のピーク値をアナログピークホールド回路２
９，３０，３１，３２がホールドする。３３，３
４，３５，３６はピーク値をＡ／Ｄ変換器、３
７，３８，３９，４０はシフトレジスタであり、
（360／128）゜毎に128の入射方向からピーク値、
即ち、探傷パターンを一時記憶する。なお、入射
方向はロータリエンコーダ１９により検出されて
おり、探傷パターンは各チヤンネル毎に入射方向
に対応して作成されることは云うまでもない。４
１はRAM、ROM等のメモリーで、後述するよ
うにこれには10種類の参照パターンが記憶されて
いる。４２はデータセレクタ、４３はデイジタル
相関器であつて、データセレクタ４２を通して各
チヤンネル毎に送られて来る探傷パターンとメモ
リー４１に収められた参照パターンとの相関処理
を順次行なう。４４はデイジタルピークデイテク
タで、各チヤンネルの探傷パターンと参照パター
ンとの相関値の最大値を検出する。またこの時の
ずれ量Ｓをデータラツチ４５により検出する。こ
のようにして検出された各チヤンネル毎の相関値
の最大値Cmi（ｉ＝１、２、３、４）とずれ量Si
（ｉ＝１、２、３、４）、及び走査機構２３の現在
位置（ｘ、ｙ）は、データセレクタ４６により順
序付けられてシフトレジスタ４７に格納される。
なお、デイジタル相関器４３以降の信号処理は、
後述の如くコンピユータを用いたソフトウエアで
も実行できるが、その場合には長い時間を要する
のが普通である。
の第８図を参照しながら探傷時の動作を説明す
る。２３は探触子回転機構７をＸ軸、Ｙ軸方向に
走査する走査機構、２４はこの走査機構２３を制
御するコントローラである。２５，２６，２７，
２８は４チヤンネルCH1、CH2、CH3、CH4の探
触子１４，１５，１６，１７に対応して設けられ
たパルサレシーバ、２９，３０，３１，３２はア
ナログピークホールド回路であり、探傷時に探触
子回転機構７を回転させながら各探触子１４，１
５，１６，１７により被検材２に対して超音波ビ
ーム１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａを送信する
とその被検材２内の欠陥３からの反射エコーが探
触子１４，１５，１６，１７を経てパルサレシー
バ２５，２６，２７，２８により受信され、探傷
ゲート１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂに生じた
信号のピーク値をアナログピークホールド回路２
９，３０，３１，３２がホールドする。３３，３
４，３５，３６はピーク値をＡ／Ｄ変換器、３
７，３８，３９，４０はシフトレジスタであり、
（360／128）゜毎に128の入射方向からピーク値、
即ち、探傷パターンを一時記憶する。なお、入射
方向はロータリエンコーダ１９により検出されて
おり、探傷パターンは各チヤンネル毎に入射方向
に対応して作成されることは云うまでもない。４
１はRAM、ROM等のメモリーで、後述するよ
うにこれには10種類の参照パターンが記憶されて
いる。４２はデータセレクタ、４３はデイジタル
相関器であつて、データセレクタ４２を通して各
チヤンネル毎に送られて来る探傷パターンとメモ
リー４１に収められた参照パターンとの相関処理
を順次行なう。４４はデイジタルピークデイテク
タで、各チヤンネルの探傷パターンと参照パター
ンとの相関値の最大値を検出する。またこの時の
ずれ量Ｓをデータラツチ４５により検出する。こ
のようにして検出された各チヤンネル毎の相関値
の最大値Cmi（ｉ＝１、２、３、４）とずれ量Si
（ｉ＝１、２、３、４）、及び走査機構２３の現在
位置（ｘ、ｙ）は、データセレクタ４６により順
序付けられてシフトレジスタ４７に格納される。
なお、デイジタル相関器４３以降の信号処理は、
後述の如くコンピユータを用いたソフトウエアで
も実行できるが、その場合には長い時間を要する
のが普通である。
デイジタル相関器４３の出力をＤ／Ａ変換した
ものを第９図に示し、またその時の探傷パターン
を第１０図に示す。この時の欠陥３は、第１１図
Ａ，Ｂに示す通りである。欠陥３の傾きηは24゜
であり、第９図から25゜の参照パターンと最大の
相関をとつていることが分る。また相関のピーク
値が＋60゜だけ中心（＝0゜）からずれていること
から、この欠陥３の方向は被検材２の特定方向に
対して60゜の方向にあることが分る。
ものを第９図に示し、またその時の探傷パターン
を第１０図に示す。この時の欠陥３は、第１１図
Ａ，Ｂに示す通りである。欠陥３の傾きηは24゜
であり、第９図から25゜の参照パターンと最大の
相関をとつていることが分る。また相関のピーク
値が＋60゜だけ中心（＝0゜）からずれていること
から、この欠陥３の方向は被検材２の特定方向に
対して60゜の方向にあることが分る。
このような判断は、実際にはインターフエース
４８を通してシフトレジスタ４７のデータをコン
ピユータ（図示省略）に転送することにより容易
かつ高速に実行させることができる。以下にコン
ピユータ内での処理を述べる。
４８を通してシフトレジスタ４７のデータをコン
ピユータ（図示省略）に転送することにより容易
かつ高速に実行させることができる。以下にコン
ピユータ内での処理を述べる。
第７図に示したように各チヤンネルの超音波ビ
ーム１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａは、被検材
２中で重なつているので、ひとつの欠陥３から複
数個のチヤンネルに有意な相関値Cmiが出現す
る。従つて、その場合には、欠陥３の反射面の深
さを次式により計算する。
ーム１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａは、被検材
２中で重なつているので、ひとつの欠陥３から複
数個のチヤンネルに有意な相関値Cmiが出現す
る。従つて、その場合には、欠陥３の反射面の深
さを次式により計算する。
次に、欠陥３の反射面が超音波ビームの中心線
上からずれていることを補正する。
上からずれていることを補正する。
C′mi＝｛１＋ｋ｜ｄ−di｜／di｝Cmi
ここに、ｋは探触子径、周波数等に依存した比
例定数である。このようにして得られたC′miか
ら欠陥３の長さを判定することができる。第１２
図に直径がφ2で長さがｌ、傾き35゜の欠陥から得
られた探傷パターンと傾きη＝35゜の参照パター
ンとの相関値の最大値の実測値（Ｘ印）を示す。
このようなデータから受信音圧のずれが相関値に
及ぼす効果を計算し、ｋを決定することができ
る。
例定数である。このようにして得られたC′miか
ら欠陥３の長さを判定することができる。第１２
図に直径がφ2で長さがｌ、傾き35゜の欠陥から得
られた探傷パターンと傾きη＝35゜の参照パター
ンとの相関値の最大値の実測値（Ｘ印）を示す。
このようなデータから受信音圧のずれが相関値に
及ぼす効果を計算し、ｋを決定することができ
る。
なお、探傷中、探触子回転機構７のXY位置
（欠陥のXY位置に対応している）は、コントロ
ーラ２４からデータセレクタ４６を介してシフト
レジスタ４７に格納され、インターフエース４８
を介して相関最大値等のデータと共にコンピユー
タに転送される。そして、このデータは後に有害
欠陥の探傷データの表示の時に、欠陥３の位置情
報としてCRT上に表示される。第８図中、４９
はタイミングコントローラである。探触子回転機
構７は電子走査型探触子に置き換えることも可能
である。
（欠陥のXY位置に対応している）は、コントロ
ーラ２４からデータセレクタ４６を介してシフト
レジスタ４７に格納され、インターフエース４８
を介して相関最大値等のデータと共にコンピユー
タに転送される。そして、このデータは後に有害
欠陥の探傷データの表示の時に、欠陥３の位置情
報としてCRT上に表示される。第８図中、４９
はタイミングコントローラである。探触子回転機
構７は電子走査型探触子に置き換えることも可能
である。
第１３図はコンピユータ５０のソフトウエア上
で欠陥３の形状認識を行なう場合の信号の流れを
示すブロツク図である。なお、第８図と同一名称
物については同一符号を付し、説明を省略する。
この場合には、パルサレシーバ２５，２６，２
７，２８、アナログピークホールド回路２９，３
０，３１，３２及びＡ／Ｄ変換器３３，３４，３
５，３６を経て、探触子１４，１５，１６，１７
の回転角に対応して得られたエコーのピーク値を
１回転分収集してメモリー５１に記憶し、探傷パ
ターンを作成する。メモリー５１はコンピユータ
５０の外部メモリになつており、探触子１４，１
５，１６，１７が次の回転における第回目の超音
波ビームを送受する前に、DMAによりメモリー
５１の探傷パターンをコンピユータ５０のインタ
ーフエース５２を介して内部メモリ５３に転送す
る。コンピユータ５０はCPU５４、探傷データ
を表示するCRTデイスプレー５５、探傷データ
を格納するフロツピーデイスク５６等を有する。
で欠陥３の形状認識を行なう場合の信号の流れを
示すブロツク図である。なお、第８図と同一名称
物については同一符号を付し、説明を省略する。
この場合には、パルサレシーバ２５，２６，２
７，２８、アナログピークホールド回路２９，３
０，３１，３２及びＡ／Ｄ変換器３３，３４，３
５，３６を経て、探触子１４，１５，１６，１７
の回転角に対応して得られたエコーのピーク値を
１回転分収集してメモリー５１に記憶し、探傷パ
ターンを作成する。メモリー５１はコンピユータ
５０の外部メモリになつており、探触子１４，１
５，１６，１７が次の回転における第回目の超音
波ビームを送受する前に、DMAによりメモリー
５１の探傷パターンをコンピユータ５０のインタ
ーフエース５２を介して内部メモリ５３に転送す
る。コンピユータ５０はCPU５４、探傷データ
を表示するCRTデイスプレー５５、探傷データ
を格納するフロツピーデイスク５６等を有する。
コンピユータ５０は第１４図に示すフローチヤ
ートに従つて信号を処理する。なお、第１４図
中、探傷パターンはAi（α）で示し、その添字ｉ
はチヤンネル、αは回転角である。参照パターン
はRj（α）で示し、そのｊは欠陥の傾きを示す。
Ai（α）とRj（α）との相関式は、 Rji（Ｓ）＝１／360∫360 0Ai（α）Rj（α＋Ｓ）dα で与えられる。この式はソフトウエアとして一
般に提供されている。
ートに従つて信号を処理する。なお、第１４図
中、探傷パターンはAi（α）で示し、その添字ｉ
はチヤンネル、αは回転角である。参照パターン
はRj（α）で示し、そのｊは欠陥の傾きを示す。
Ai（α）とRj（α）との相関式は、 Rji（Ｓ）＝１／360∫360 0Ai（α）Rj（α＋Ｓ）dα で与えられる。この式はソフトウエアとして一
般に提供されている。
本発明を鋳造製プロベラ５７の探傷に適用した
場合について説明する。このプロペラ５７の探傷
域５８は第１５図に示す斜線部の如く1200×800
mm／翼であり探傷深さが表面から20mmとする。こ
の探傷域５８に含まれる横穴状の欠陥３を検出
し、その中から有害な欠陥だけを出力するのであ
るが、プロペラ５７の有害欠陥は応力のかかる方
向を考慮して周方向への投影長さlcで評価する。
また有害度は欠陥３の先端深さｑによつても異な
る。従つて、欠陥３の有害度は、第１６図Ａ，Ｂ
に示す欠陥投影長さlcと第１７図に示す欠陥先端
深さｑとによつて定義される。このことからコン
ピユータ５０は、最終処理として次のことを行な
う。
場合について説明する。このプロペラ５７の探傷
域５８は第１５図に示す斜線部の如く1200×800
mm／翼であり探傷深さが表面から20mmとする。こ
の探傷域５８に含まれる横穴状の欠陥３を検出
し、その中から有害な欠陥だけを出力するのであ
るが、プロペラ５７の有害欠陥は応力のかかる方
向を考慮して周方向への投影長さlcで評価する。
また有害度は欠陥３の先端深さｑによつても異な
る。従つて、欠陥３の有害度は、第１６図Ａ，Ｂ
に示す欠陥投影長さlcと第１７図に示す欠陥先端
深さｑとによつて定義される。このことからコン
ピユータ５０は、最終処理として次のことを行な
う。
(i) 欠陥投影長さlcの計算
lc＝lcosη＊sinα
ここでｌは欠陥の実長、ηは欠陥の傾き、α
は半径方向を始線とした欠陥の方向である。
は半径方向を始線とした欠陥の方向である。
(ii) 欠陥先端深さｑの計算
ｑ＝Max｛０，（ｄ−１／２lsinη）｝
ここでｄは欠陥の中心深さ
(iii) 欠陥出力するか否かの判定
０≦ｑ≦10のときlc≧４mm
０≦ｑ≦20のときlc≧８mm
これを許容投影欠陥寸法として二段階に分け
て定義する。
て定義する。
従つて、コンピユータ５０は、第１４図のフロ
ーチヤートに示すように、の計算を行ない、
の何れかの条件を満たすとき、プリンタ上に
XY位置の情報と共に有害欠陥として出力する。
ーチヤートに示すように、の計算を行ない、
の何れかの条件を満たすとき、プリンタ上に
XY位置の情報と共に有害欠陥として出力する。
以上実施例に詳述したように本発明方法によれ
ば、探傷深さの異なる複数チヤンネルの斜角探触
子を用い、これら探触子を同時に回転させながら
超音波ビームの送受を行ない、各チヤンネルの探
傷ゲート内に生じたエコーのピーク値を捉えて探
傷パターンを得るので、１個の探触子による場合
のように探傷深さを変えながら同一箇所を数回に
わたつて探傷する必要がなく、能率的に作業を行
なうことができる。また、各チヤンネルの探傷ゲ
ート内に生じたエコーのピーク値を各チヤンネル
毎に夫々入射方向に対応させた複数個の探傷パタ
ーンをつくり、この各探傷パターンと予め設定さ
れた参照パターンとの相関を求めることにより欠
陥の方向、傾き、大きさ、深さを解読するので、
第７頁第示す式を応用して欠陥の方向性を簡単
かつ確実に解読することができるし、また既知の
参照パターンをたくみに利用して、第９頁及び第
16頁に示す式〜の単純なデジタル計算にて、
パターン化された探傷信号から高速にて欠陥の方
向、傾き、および大きさを判断することが可能に
なる。しかも第19頁に示す式〜を用いた計算
により、欠陥の有害度も単純な信号処理で極めて
高速に行うことができる。従つて、探傷パターン
そのものから判定する場合に比較してコンピユー
タやハードウエアの論理回路を用いた機械による
判定が容易であり、この点でも高速化を著しく促
進できる。
ば、探傷深さの異なる複数チヤンネルの斜角探触
子を用い、これら探触子を同時に回転させながら
超音波ビームの送受を行ない、各チヤンネルの探
傷ゲート内に生じたエコーのピーク値を捉えて探
傷パターンを得るので、１個の探触子による場合
のように探傷深さを変えながら同一箇所を数回に
わたつて探傷する必要がなく、能率的に作業を行
なうことができる。また、各チヤンネルの探傷ゲ
ート内に生じたエコーのピーク値を各チヤンネル
毎に夫々入射方向に対応させた複数個の探傷パタ
ーンをつくり、この各探傷パターンと予め設定さ
れた参照パターンとの相関を求めることにより欠
陥の方向、傾き、大きさ、深さを解読するので、
第７頁第示す式を応用して欠陥の方向性を簡単
かつ確実に解読することができるし、また既知の
参照パターンをたくみに利用して、第９頁及び第
16頁に示す式〜の単純なデジタル計算にて、
パターン化された探傷信号から高速にて欠陥の方
向、傾き、および大きさを判断することが可能に
なる。しかも第19頁に示す式〜を用いた計算
により、欠陥の有害度も単純な信号処理で極めて
高速に行うことができる。従つて、探傷パターン
そのものから判定する場合に比較してコンピユー
タやハードウエアの論理回路を用いた機械による
判定が容易であり、この点でも高速化を著しく促
進できる。
図面は本発明の実施例を例示するものであつ
て、第１図Ａ，Ｂは超音波ビームの路程を示す説
明図、第２図は探傷パターンの波形図、第３図は
相関処理の説明図、第４図は実際の探傷パターン
の波形図、第５図は探触子回転機構部の断面図、
第６図は探触子ホルダー部の底面図、第７図は探
傷領域の説明図、第８図はブロツク図、第９図は
デイジタル相関器の出力をＤ／Ａ変換した時の波
形図、第１０図は傾きη≒24゜の欠陥から得られ
た探傷パターンの波形図、第１１図Ａ，Ｂはその
欠陥の説明図、第１２図は欠陥の長さと最大相関
値の比との関係を示す説明図、第１３図はブロツ
ク図、第１４図はフローチヤート、第１５図はプ
ロペラの部分平面図、第１６図Ａ，Ｂは有害欠陥
の説明図、第１７図は欠陥の先端深さと許容投影
欠陥長さとの関係を示す説明図である。 １，１４，１５，１６，１７……斜角探傷器、
２……被検材、３……欠陥、４，１４ａ，１５
ａ，１６ａ，１７ａ……超音波ビーム、７……探
触子回転機構、１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ
……探傷ゲート、２５，２６，２７，２８……パ
ルサレシーバ、２９，３０，３１，３２……アナ
ログピークホールド回路、３７，３８，３９，４
０……Ａ／Ｄ変換器、４１，５１……メモリー、
４３……デイジタル相関器、５０……コンピユー
タ。
て、第１図Ａ，Ｂは超音波ビームの路程を示す説
明図、第２図は探傷パターンの波形図、第３図は
相関処理の説明図、第４図は実際の探傷パターン
の波形図、第５図は探触子回転機構部の断面図、
第６図は探触子ホルダー部の底面図、第７図は探
傷領域の説明図、第８図はブロツク図、第９図は
デイジタル相関器の出力をＤ／Ａ変換した時の波
形図、第１０図は傾きη≒24゜の欠陥から得られ
た探傷パターンの波形図、第１１図Ａ，Ｂはその
欠陥の説明図、第１２図は欠陥の長さと最大相関
値の比との関係を示す説明図、第１３図はブロツ
ク図、第１４図はフローチヤート、第１５図はプ
ロペラの部分平面図、第１６図Ａ，Ｂは有害欠陥
の説明図、第１７図は欠陥の先端深さと許容投影
欠陥長さとの関係を示す説明図である。 １，１４，１５，１６，１７……斜角探傷器、
２……被検材、３……欠陥、４，１４ａ，１５
ａ，１６ａ，１７ａ……超音波ビーム、７……探
触子回転機構、１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ
……探傷ゲート、２５，２６，２７，２８……パ
ルサレシーバ、２９，３０，３１，３２……アナ
ログピークホールド回路、３７，３８，３９，４
０……Ａ／Ｄ変換器、４１，５１……メモリー、
４３……デイジタル相関器、５０……コンピユー
タ。
Claims (1)
- １ 被検材内部の欠陥を超音波法により検出する
に際し、被検材内部の探傷領域で回転中心と交差
するように超音波ビームを送受しかつ探傷深さの
異なる複数チヤンネルの斜角探触子を用い、この
各チヤンネルの斜角探触子を回転中心廻りに回転
させながら360゜の各方向から夫々超音波ビームを
送受し、各チヤンネルの探傷ゲート内に生じたエ
コーのピーク値を各チヤンネル毎に夫々入射方向
に対応させた複数個の探傷パターンをつくり、こ
の各探傷パターンと予め設定された参照パターン
との相関を求めることにより欠陥の方向、傾き、
大きさ、深さを解読し、その結果から欠陥の有害
度を判定することを特徴とする超音波法による欠
陥の検出方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57127184A JPS5917154A (ja) | 1982-07-20 | 1982-07-20 | 超音波法による欠陥の検出方法 |
| US06/514,864 US4524622A (en) | 1982-07-20 | 1983-07-18 | Method and apparatus of ultrasonic flaw detection |
| DE8383304211T DE3373709D1 (en) | 1982-07-20 | 1983-07-20 | Method and apparatus for ultrasonic flaw detection |
| EP83304211A EP0102176B1 (en) | 1982-07-20 | 1983-07-20 | Method and apparatus for ultrasonic flaw detection |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57127184A JPS5917154A (ja) | 1982-07-20 | 1982-07-20 | 超音波法による欠陥の検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5917154A JPS5917154A (ja) | 1984-01-28 |
| JPH0245823B2 true JPH0245823B2 (ja) | 1990-10-11 |
Family
ID=14953752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57127184A Granted JPS5917154A (ja) | 1982-07-20 | 1982-07-20 | 超音波法による欠陥の検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5917154A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003279550A (ja) * | 2002-03-22 | 2003-10-02 | Kyoji Honma | ニューラルネットワークを利用した知能化超音波探傷システム |
| JP2010175560A (ja) * | 2006-06-22 | 2010-08-12 | Siltronic Ag | 半導体材料から成るインゴットブロックの機械的欠陥を検出する方法および装置 |
| JP2012202963A (ja) * | 2011-03-28 | 2012-10-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超音波探傷装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0711509B2 (ja) * | 1984-12-10 | 1995-02-08 | 三菱重工業株式会社 | タービン部品の劣化検出装置 |
| SG138524A1 (en) | 2006-06-22 | 2008-01-28 | Siltronic Ag | Method and apparatus for detection of mechanical defects in an ingot piece composed of semiconductor material |
| JP5153223B2 (ja) | 2007-06-21 | 2013-02-27 | 株式会社ブンリ | ダーティー液処理装置 |
| JP2020024090A (ja) * | 2016-11-08 | 2020-02-13 | 株式会社日立製作所 | 超音波計測装置および方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2298921A5 (fr) * | 1973-01-29 | 1976-08-20 | Commissariat Energie Atomique | Procede de controle par ultrasons des soudures en forte epaisseur et dispositifs de mise en oeuvr |
| JPS5339594Y2 (ja) * | 1975-01-20 | 1978-09-26 |
-
1982
- 1982-07-20 JP JP57127184A patent/JPS5917154A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003279550A (ja) * | 2002-03-22 | 2003-10-02 | Kyoji Honma | ニューラルネットワークを利用した知能化超音波探傷システム |
| JP2010175560A (ja) * | 2006-06-22 | 2010-08-12 | Siltronic Ag | 半導体材料から成るインゴットブロックの機械的欠陥を検出する方法および装置 |
| JP2012202963A (ja) * | 2011-03-28 | 2012-10-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超音波探傷装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5917154A (ja) | 1984-01-28 |
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