JPH0323521Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、長尺の金属管を軸方向に搬送しなが
ら回転探触子による超音波肉厚測定に基づいて金
属管の円周方向および軸方向における偏肉量を連
続的に自動測定する超音波偏肉測定システムに於
いて、システムの機能動作が適性であるか否かの
チエツクと校正を試験用の金属管を実装せずに予
め準備している試験片を用いて簡単且つ容易に行
なえるようにした超音波偏肉測定システムの校正
装置に関する。

従来、シームレスパイプ等の検査設備で用いら
れる超音波偏肉測定システムでは、搬送ライン上
を走行する被検査管の外周面を回転式超音波探触
子により全面走査して肉厚を測定し、探触子が１
回転する毎に得られる肉厚最大値と最小値との差
から円周方向の偏肉値を求め、この偏肉値が予め
定めた許容最大偏肉値を越えたときに偏肉異常部
と判定し、この偏肉異常部の数を長手方向に連続
して計数し、この計数値が予め設定した値を越え
たときに管軸方向の偏肉異常を出力するようにし
ている。

ところで、上記の超音波偏肉測定システムにお
ける装置の基本動作が正常か否かのチエツクは、
従来、２種類以上の肉厚を加工したテストパイプ
あるいは寸法性状が明らかな被検査管を実際の検
査と同一条件で搬送し、同時に探触子も実際の検
査と同一条件で回転させ、その合否はアナログ及
びデジタルレコーダの記録あるいは警報盤の偏肉
出力表示等の結果により判断していた。

そのため、テストパイプの搬入、搬出等の準備
工程および試験作業に長時間を要し、検査処理能
率の向上改善に対する大きな阻害要因となつてい
た。また、テストパイプの人工偏肉部の加工上の
困難性、パイプサイズの多種多様化に伴い増加し
たテストパイプの保管に広いスペースを必要とす
る等の管理上の問題も数多く生じていた。

本考案は、このような従来の問題点に着目して
なされたもので、システムの動作チエツクは、ラ
イン上にテストパイプを搬送し且つ探触子を回転
する必要もなく、肉厚の異なる小型試験片を使用
し、パネルに設けた各種のチエツク用スイツチを
所定の手順に従つて操作することで実検査の諸条
件をシユミレーシヨンすることができ、システム
の動作チエツクを短時間に簡単且つ容易に行なう
ことができ、検査能率の向上と保守点検作業を大
幅に改善する超音波偏肉測定システムの校正装置
を提供することを目的とする。

以下、本考案を図面に基づいて説明する。

第１図は、本考案の校正装置を備えた超音波偏
肉測定システムの一例を示したブロツク図であ
る。まず構成を説明すると、被検査管１′の肉厚
測定を行なう為の回転探触子２′から引き出され
た破線で示すケーブルは、パルス反射型超音波厚
さ計３に入力接続されており、動作チエツクの際
には異なつた肉厚ｄ１とｄ２を有する試験片１に
対し一定の水距離を介して接触している校正用の
垂直探触子２よりの信号ケーブルがパルス反射型
超音波厚さ計３に入力接続されるようになる。パ
ルス反射型超音波厚さ計３は所定の測定周期毎に
超音波探触子に対する超音波信号を出力し、超音
波探触子により超音波反射信号が受信されるまで
の伝播時間に基づいた肉厚値を出力する。パルス
反射型超音波厚さ計３の出力には、肉厚最大値記
憶器４および肉厚最小値記憶器５が設けられ、回
転探触子２′が１回転する間に検出された肉厚最
大値を肉厚最大値記憶器４に読み込むと共に肉厚
最小値を肉厚最小値記憶器５に読み込む。偏肉演
算器６は、肉厚最大値記憶器４および肉厚最小値
記憶器５に記憶されている各肉厚値を入力し｜
（最大肉厚値）−（最小肉厚値）｜＝偏肉値となる演
算を行なつて偏肉値を出力する。偏肉演算器６の
出力は、偏肉実測値表示器７に与えられてデジタ
ル表示されると共に偏肉比較器８にも与えられ、
偏肉設定器９により設定している許容最大偏肉値
との比較判別を行ない許容最大偏肉値を上回つた
時に、偏肉異常部であると判別して出力する。偏
肉比較器８の出力には偏肉異常部計数器１０が設
けられており、偏肉比較器８の出力回数、すなわ
ち偏肉異常部発生回数を計数する。偏肉異常部計
数器１０の出力は、偏肉異常部数比較器１１に与
えられ、異常部数設定器１２により設定されてい
る所定の所用最大偏肉異常部数を上回つた時に出
力して被検査管１′の長手方向に於ける偏肉異常
があることを警報器１３により表示する。

一方、パルス反射型超音波厚さ計において発生
されている測定周期を表す信号はメモリパルス発
生器１４に与えられており、メモリパルス発生器
１４は、測定周期信号に同期した肉厚最大値記憶
器４又は肉厚最小値記憶器５に対する肉厚測定値
の書き込みパルス（メモリパルス）を作り出すよ
うにしている。又探触子回転検出器１５は回転探
触子２′の一回転毎に回転検出信号を出力し、被
検査管１′の円周方向における一回の肉厚測定の
終了と開始を与えている。本考案による偏肉校正
装置１６にはメモリパルス発生器１４及び探触子
回転検出器１５の各出力が与えられており偏肉校
正装置１６が測定モードとなつている場合には、
メモリパルス発生器１４及び探触子回転検出器１
５の出力がそのまま制御タイミングパルス発生器
１７に与えられており、偏肉校正装置１６におい
て校正モードへのスイツチ切替が行なわれると後
の説明で明らかにする偏肉校正装置１６に設けて
いるスイツチ操作に基づいた疑似信号が制御タイ
ミングパルス発生器１７に与えられるようにな
る。制御タイミングパルス発生器１７はメモリパ
ルス発生器１４、探触子回転検出器１５よりの各
信号に基づいて肉厚最大値記憶器４及び肉厚最小
値記憶器５に対する肉厚値の書き込み指令、偏肉
演算器６に対する演算指令、偏肉比較器８に対す
る比較演算指令、偏肉異常部計数器１０に対する
計数タイミング制御のそれぞれを行なうための制
御パルスを発生する。

第２図は第１図に示した偏肉校正装置１６の一
実施例を示したブロツク図である。まず構成を説
明すると、偏肉校正装置１６には測定モードと校
正モードとの切替を行なうモード切替器１８、判
定信号発生器１９、読取信号発生器２０、及び校
正モードに於ける限時モードと連続モードとの切
替えを行なう限時／連続モード切替器２１のそれ
ぞれが設けられ、モード切替器１８は図示のよう
に校正モードに切替えるとＬレベル出力を生じ、
測定モード側へ切替えた時にはＨレベル出力を生
じ、又限時／連続モード切替器２１は、図示の限
時モードの切替位置でＨレベル出力を生じ、連続
モードへ切替えるとＬレベル出力となる。更に判
定信号発生器１９及び読取信号発生器２０のそれ
ぞれは、スイツチ部位のオン操作によりＨレベル
出力を生ずるように構成している。モード切替器
１８の出力はインバータ２３で反転されてアンド
ゲート２４の一方に入力しており、又モード切替
器１８の出力は探触子回転検出器１５の出力を入
力しているアンドゲート２２の他方に入力され
る。アンドゲート２２の出力はオアゲート２７を
介して制御タイミングパルス発生器１７に与えら
れており、モード切替器１８が測定モードに切替
つている時のＨレベル出力によりアンドゲート２
２が許容状態とされ、この測定モードに於いては
探触子回転検出器１５の出力がアンドゲート２２
及びオアゲート２７のそれぞれを介してそのまま
制御タイミングパルス発生器１７に与えられるよ
うになり、モード切替器１８を図示のよう校正モ
ードに切替えた場合にはアンドゲート２２に対す
る入力の一方をＬレベルにして探触子回転検出器
１５よりの出力を禁止するようにしている。

一方、判定信号発生器１９の出力は、アンドゲ
ート２４の他方に入力されており、アンドゲート
２４はモード切替器１８が校正モードに切替わつ
ている状態で判定信号発生器１９のスイツチをオ
ン操作した時のＨレベル出力を受けてＨレベル信
号を出力し、オアゲート２７を介して制御タイミ
ングパルス発生器１７に対し探触子回転検出器１
５の出力に相当する回転検出疑似信号を出力する
と共に、オアゲート２８を介してアンドゲート３
０の一方の入力に与えられる。アンドゲート３０
の他方の入力には限時／連続モード切替器２１の
出力が接続されており、限時／連続モード切替器
２１が図示のように限時モードに切替わつている
時のＨレベル出力によりアンドゲート３０が許容
状態にあると、判定信号発生器１９のスイツチ操
作で得られたオアゲート２８よりのＨレベル出力
は、アンドゲート３０を介してモノステーブルマ
ルチバイブレータ３１を起動し、モノステーブル
マルチバイブレータ３１は一定時間T₀の間Ｈレ
ベル出力を生ずる。モノステーブルマルチバイブ
レータ３１の出力はアンドゲート３２の一方に入
力され、アンドゲート３２の他方にはモード切替
器１８が図示のように校正モードに切替わつてい
る時のインバータ２３よりのＨレベル出力が与え
られて許容状態となつているので、モノステーブ
ルマルチバイブレータ３１の一定時間T₀に亘る
Ｈレベル出力はアンドゲート３２及びオアゲート
３４を介してアンドゲート３５の一方の入力に加
わる。アンドゲート３５の他方の入力には、メモ
リパルス発生器１４よりのメモリパルスが加わつ
ており、モノステーブルマルチバイブレータ３１
がＨレベル出力を生じている一定時間T₀に亘つ
て制御タイミングパルス発生器１７に対しメモリ
パルスを与えるようになる。このような判定信号
発生器１９のスイツチ操作に基づいてアンドゲー
ト３５より壱定時間T₀の間出力されるメモリパ
ルスは、校正モードにおける試験片１の肉厚の初
期値を第１図に示す肉厚最大値記憶器４及び肉厚
最小値記憶器５のそれぞれに読み込ませるための
制御信号となる。

又読取信号発生器２０の出力は、アンドゲート
２５の一方に入力され、アンドゲート２５の他方
にはインバータ２３の出力が与えられて校正モー
ドにおいてＨレベルとなつているので、読取信号
発生器２０のスイツチ操作によるＨレベル出力
は、アンドゲート２５を介してオアゲート２８に
与えられ限時／連続モード切替器２１における限
時モードへの切替えによるＨレベル出力で許容状
態にあるアンドゲート３０を介してモノステーブ
ルマルチバイブレータ３１を一定時間T₀の間起
動し、アンドゲート３２、オアゲート３４を介し
てアンドゲート３５より一定時間T₀の間メモリ
パルス発生器１４よりのメモリパルスを制御タイ
ミングパルス発生器１７に与えるようになる。こ
の読取信号発生器２０のスイツチ操作によりアン
ドゲート３５より出力されるメモリパルスは、校
正モードにおける試験片の肉厚測定値を肉厚最大
値記憶器４及び肉厚最小値記憶器５に最初に記憶
している肉厚値と大小判別を行ない、肉厚最大値
又は肉厚最小値としての作用を有する。またイン
バータ２６およびアンドゲート２９は限時／連続
モード切替器２１の連続モードでアンドゲート３
５を許容状態としてメモリパルスの連続出力を行
なわせる。

次に本考案の校正モードにおける動作チエツク
の作用を第３図に示す信号波型図を参照して説明
する。

まずシステムの動作チエツクを行なうに際して
は、第１図に示す回転探触子２′よりの破線で示
すケーブルをはずし、試験片１に設けている垂直
探触子２よりの信号ケーブルをパルス反射型超音
波厚さ計３に入力接続する。また、垂直探触子２
は試験片１の２種類の肉厚ｄ１，ｄ２のいずれか
一方にセツトするようになるが、以下の説明に於
いては最初、垂直探触子２は肉厚ｄ１の部位にセ
ツトした場合を例に取る。

一方、第２図に示す偏肉校正装置１６に於いて
は、モード切替器１８を図示のように校正モード
側に切替え、又限時／連続モード切替器２１を限
時モード側に切替えておくものとする。以上のモ
ード切替操作を第３図における時刻t₀で行なつた
とすると、モード切替器１８の出力はＬレベルと
なつてアンドゲート２２を禁止状態として探触子
回転検出器１５よりの出力を禁止し、インバータ
２３のＨレベル出力によりアンドゲート２４，２
５のそれぞれを許容状態とする。又、限時／連続
モード切替器２１の限時モードへの切替えによる
Ｈレベル出力でアンドゲート３０が許容状態とな
り、一方、インバータ２６のＬレベル出力でアン
ドゲート２９が禁止状態になる。このような校正
モードにおける動作チエツクの手順としては、次
の(a)〜(e)の手順に従つて行なう。

(a) 垂直探触子２を試験片１の肉厚ｄ１にセツ
ト、 (b) 判定信号発生器１９のスイツチオン、 (c) T₀時間後に垂直探触子２を試験片１の肉厚
ｄ２に移す、 (d) 読取信号発生器２０のスイツチオン、 (e) T₀時間後に判定信号発生器１９のスイツチ
オン、 の手順となる。

そこで前記(a)〜(e)の手順に従つた偏肉校正装置
１６の動作を説明すると、今仮に時刻ｔ１で判定
信号発生器１９のスイツチをオン操作したとする
と、インバータ２３のＨレベル出力により許容状
態にあるアンドゲート２４及びオアゲート２７を
介して判定信号発生器１９よりのＨレベル出力が
制御タイミングパルス発生器１７に対して回転検
出疑似信号として与えられ、この回転検出疑似信
号を受けた制御タイミングパルス発生器１７は、
第１図に示す肉厚最大値記憶器４、肉厚最小値記
憶器５、偏肉演算器６、偏肉比較器８及び偏肉異
常部計数器１０のそれぞれをイニシヤルリセツト
する。一方、アンドゲート２４のＨレベル出力
は、オアゲート２８及びアンドゲート３０を介し
てモノステーブルマルチバイブレータ３１にも与
えられ、このためモノステーブルマルチバイブレ
ータ３１は時刻ｔ１で起動して一定時間T₀の間
Ｈレベル出力を生じ、アンドゲート３２及びオア
ゲート３４を介してアンドゲート３５を許容状態
にする。この為アンドゲート３５からは、一定時
間T₀の間メモリパルス発生器１４よりのメモリ
パルスが制御タイミングパルス発生器１７に対し
て出力されこのメモリパルスに基づいて制御タイ
ミングパルス発生器１７は、第１図の肉厚最大値
記憶器４及び肉厚最小値記憶器５のそれぞれに対
し書き込み指令を与えその時パルス反射型超音波
厚さ計３で検出されている試験片１の肉厚値ｄ１
を初期値として記憶するようになる。

次に、時刻ｔ１から一定時間T₀を経過してか
ら試験片１に設けている垂直探触子２を試験片１
の肉厚ｄ２の部分に移動する。垂直探触子２を試
験片１の肉厚ｄ２の部分に移動した後の時刻ｔ３
で第２図の偏肉校正装置１６における読取信号発
生器２０のスイツチを時刻ｔ３に示すようにオン
操作する。このスイツチのオン操作により読取信
号発生器２０はＨレベル出力を生じ、インバータ
２３のＨレベル出力により許容状態にあるアンド
ゲート２５、オアゲート２８及びアンドゲート３
０を介して読取信号発生器２０のＨレベル出力は
モノステーブルマルチバイブレータ３１に入力さ
れ、モノステーブルマルチバイブレータ３１は一
定時間T₀に亘つてＨレベル出力を生ずる。この
時刻ｔ３におけるモノステーブルマルチバイブレ
ータ３１のＨレベル出力はアンドゲート３２及び
オアゲート３４を介してアンドゲート３５を一定
時間の間許容状態とし、メモリパルス発生器１４
よりのメモリパルスを制御タイミングパルス発生
器１７に与える。このメモリパルスを受けた制御
タイミングパルス発生器１７は時刻ｔ３を過ぎて
検出されるパルス反射型超音波厚さ計３よりの肉
厚値ｄ２と肉厚最大値記憶器４及び肉厚最小値記
憶器５のそれぞれに記憶されている初期値ｄ１と
の大小関係を判別し、この時ｄ１＞ｄ２という関
係にあることから、パルス反射型超音波厚さ計３
の検出している肉厚値ｄ２を最小値として判別
し、肉厚最小値記憶器５の記憶値ｄ１を実測肉厚
値ｄ２に書き換える。

このように読取信号発生器２０のスイツチを操
作してから一定時間T₀を経過した後のｔ４で再
び判定信号発生器１９のスイツチをオン操作した
とすると、時刻ｔ１と同様にオアゲート２７を介
して制御タイミングパルス発生器１７に回転検出
疑似信号が出力され、この回転検出疑似信号を受
けて制御タイミングパルス発生器１７は、第１図
に示す偏肉演算器６に対して演算指令を与え、肉
厚最大値記憶器４に記憶されている肉厚値ｄ１と
肉厚最小値記憶器５に記憶されている肉厚値ｄ２
を用いて、｜ｄ１−ｄ２｜＝偏肉値となる演算を
行ない偏肉比較器８に出力する。又偏肉演算器６
の出力は偏肉実測値表示器７にも与えられ試験片
１における偏肉実測値が数値表示される。偏肉比
較器８は、制御タイミングパルス発生器１７より
のタイミングパルスを受けて偏肉設定器９に予め
設定している公称偏肉値を超えている時には偏肉
異常部計数器１０に対して出力し、制御タイミン
グパルス発生器１７よりのタイミングパルスに基
づいて偏肉異常部計数器１０がカウントアツプす
る。尚、校正モードにおいて一回の動作チエツク
で偏肉異常部の検出が行なわれることを警報表示
させたい為には、異常部数設定器１２の設定数を
ゼロとしておき、偏肉異常部計数器１０で１カウ
ントが行なわれた時に偏肉異常部数比較器１１が
出力して警報器１３を作動するようにしておけば
良い。

一方、時刻ｔ４における判定信号発生器１９の
スイツチ操作によるＨレベル出力で時刻ｔ１と同
様にアンドゲート３５を介して制御タイミングパ
ルス発生器１７に対しては、メモリパルス発生器
１４よりのメモリパルスが与えられ、この時垂直
探触子２は試験片１の肉厚ｄ２にセツトされてい
るのでパルス反射型超音波厚さ計３で検出された
肉厚ｄ２は肉厚最大値記憶器４及び肉厚最小値記
憶器５のそれぞれに読み込まれるようになり、更
に動作チエツクを繰り返したい時には垂直探触子
２を試験片１の肉厚ｄ１に移して読取信号発生器
２０及び判定信号発生器１９の各スイツチ操作を
順次繰り返せば良い。

次に、偏肉校正装置１６における限時／連続モ
ード切替器２１を連続モード側に切替えている場
合には、限時／連続モード切替器２１のＬレベル
出力によりアンドゲート３０が禁止状態にあり、
又インバータ２６の反転出力によりアンドゲート
２９が許容状態となり、この時、モード切替器１
８の校正モードへの切替えによるインバータ２３
のＨレベル出力がアンドゲート２９の他方に入力
しているのでアンドゲート２９の出力はＨレベル
となり、オアゲート３４を介してアンドゲート３
５を常時許容状態とし、メモリパルス発生器１４
よりのメモリパルスが連続して制御タイミングパ
ルス発生器１７に入力するようになる。従つて、
この連続モードにおける動作チエツクは、まず判
定信号発生器１９のスイツチをオン操作した後に
最初、試験片１の最大肉厚部ｄ１にセツトしてい
る垂直探触子２を最小肉厚部ｄ２に向つて移動さ
せ最小肉厚部ｄ２に移動した後に判定信号発生器
１９のスイツチをオン操作すると、第１図に示す
偏肉演算器６による偏肉値の演算が行なわれる。
すなわち連続モードにおいては、読取信号発生器
２０のスイツチ操作を必要とせず判定信号発生器
１９のスイツチ操作のみをもつて試験片１の肉厚
値の検出が行なえる。尚、連続モードにおいて試
験片１の垂直探触子２を移動する際には垂直探触
子２と試験片１との間の接触状態が不安定になる
と超音波の音響的結合が不良となり、雑音エコー
が発生して測定精度が低下する恐れがあるので、
垂直探触子２の移動については十分注意を要する
必要がある。従つて垂直探触子２の接触状態を安
定に保つて移動することが困難な試験片１を用い
ているような場合には、限時モードにおける動作
チエツクを行なうことが望ましい。勿論、上記の
チエツク動作を終了した場合には、偏肉校正装置
１６におけるモード切替器１８を測定モードに戻
し、第１図における回転探触子２′のケーブルを
パルス反射型超音波厚さ計に入力接続すれば、被
検査管１′の測定モードとなる。

以上説明してきたように、本考案によれば、そ
の構成を、回転探触子に対し軸方向に搬送される
金属管の超音波肉厚測定に基づいて金属管の円周
方向及び軸方向における偏肉を連続的に自動測定
する超音波偏肉測定システムにおいて、所定の最
大肉厚部位と最小肉厚部位を備えた試験片を使用
し、校正時に上記の回転探触子に代えて試験片に
備えている校正用の探触子を超音波偏肉測定シス
テムの超音波肉厚測定部に入力接続し、所定の手
順に従つたスイツチ操作により発生する疑似信号
に基づいて、校正用探触子による試験片の最大及
び最小肉厚部位の肉厚実測値のそれぞれを読み取
り、この読み取り値に基づく偏肉演算値と予め設
定している試験片の公称肉厚差とを比較判別する
ようにしたため、システムの動作チエツクに際し
て回転探触子に対するテストパイプの搬送及び探
触子の回転を行なう必要がなく、所定の手順に従
つたスイツチ操作のみをもつて実検査におけるシ
ステムの諸条件をシユミレーシヨンすることがで
き、テストパイプを用いた場合と同様な動的状態
における試験を実現することができ、これによつ
て検査時間の大幅な短縮化、検査能率の向上、更
に保守点検作業の改善を大幅に図ることができ、
テストパイプ等の保管も不必要となるので維持管
理も極めて容易となり、超音波偏肉測定システム
を常に高い測定精度が得られる状態に校正してお
くことができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の校正装置を備えた超音波偏肉
測定システムを示したブロツク図、第２図は本考
案の一実施例を示したブロツク図、第３図は第２
図の実施例における校正モードにおける各部の信
号波形を示したタイムチヤート図である。 １′……被検査管、２′……回転探触子、１……
試験片、２……垂直探触子、３……パルス反射型
超音波厚さ計、４……肉厚最大値記憶器、５……
肉厚最小値記憶器、６……偏肉演算器、７……偏
肉実測値表示器、８……偏肉比較器、９……偏肉
設定器、１０……偏肉異常部計数器、１１……偏
肉異常部数比較器、１２……異常部数設定器、１
３……警報器、１４……メモリパルス発生器、１
５……探触子回転検出器、１６……偏肉校正装
置、１７……制御タイミングパルス発生器、１８
……測定／校正モード切替器、１９……判定信号
発生器、２０……読取信号発生器、２１……限
時／連続モード切替器、２２，２４，２５，２
９，３０，３２，３５……アンドゲート、２３，
２６，３３……インバータ、２７，２８，３４…
…オアゲート、３１……モノステーブルマルチバ
イブレータ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 回転探触子に対し軸方向に搬送される金属管
   の超音波肉厚測定に基づいて金属管の円周方向
   および軸方向における偏肉量を連続的に自動測
   定する超音波偏肉測定システムに於いて、 所定の最大肉厚部位と最小肉厚部位を備えた
   試験片と、 校正時に上記回転探触子に代えて上記超音波
   偏肉測定システムの超音波肉厚測定部に入力接
   続し、上記試験片の肉厚を測定する校正用探触
   子と、 スイツチ操作により発生する擬似信号に基づ
   いて、上記校正用探触子による試験片の最大お
   よび最小肉厚部位の肉厚実測値のそれぞれの読
   取りを指令し、該読取り値に基づく偏肉演算値
   と予め設定している上記試験片の公称肉厚差と
   を比較させる校正制御手段とで成ることを特徴
   とする超音波偏肉測定システムの校正装置。 (2) 前記校正制御手段は、校正用探触子による試
   験片の肉厚測定を指令する第１のスイツチと、
   試験片の肉厚実測値に基づく偏肉量の演算を指
   令する第２のスイツチとを備えた実用新案登録
   請求の範囲第１項記載の超音波偏肉測定システ
   ムの校正装置。