JPH04270959A - 薄壁管状素子の寸法ときずの超音波検査 - Google Patents

薄壁管状素子の寸法ときずの超音波検査

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JPH04270959A
JPH04270959A JP3040679A JP4067991A JPH04270959A JP H04270959 A JPH04270959 A JP H04270959A JP 3040679 A JP3040679 A JP 3040679A JP 4067991 A JP4067991 A JP 4067991A JP H04270959 A JPH04270959 A JP H04270959A
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は薄壁すなわち管壁の厚さ
の薄い管素子の品質保証検査を行なうための装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】ある種の用途では、いくつかの重要な構
成要素の寸法および構造が完全であることが将来の稼動
時の故障を防止する上で極めて重要である。このような
重要な構成要素の一例は燃料ペレットコラムを含む核燃
料棒の被覆管である。プラグが被覆管の開放端に溶接さ
れ、その中にペレットコラムが封入される。被覆管が核
燃料棒の長期間の実用寿命にわたって生じる内部の高圧
に耐えなければならない場合には、構造の完全さの厳し
い規格に合うように製造しなければならない。すなわち
、管壁構断面のき裂、孔等のようなきずはその大きさ、
数および位置によっては被覆管を核燃料棒の中で使うこ
とが危険になる。
【０００３】被覆管は厳しい寸法規格にも適合しなけれ
ばならない。内径は燃料ペレットをその中に適切に装着
できるように精密に制御しなければならない。外径につ
いても同様のことが言え、燃料棒を適切に燃料束に組み
込むことができるように精密に制御しなければならない
。壁の厚さも不合格の基準となる。最小許容寸法より小
さい薄壁部分は内部耐圧を危くする。
【０００４】核燃料棒の被覆管の臨界的な性質の点から
見て各クラッディング（被覆）そしてすべてのクラッデ
ィングの全長にわたって寸法および構造の完全さを徹底
的に非破壊検査をしてからでなければ核燃料棒での使用
が認められない。現在はパルスエコ―モ―ドで動作する
変換器を使用した超音波検査を使って品質保証のために
重要な構成要素を調べるのが普通である。変換器と構成
要素の一方または両方を動かすことにより変換器が構成
要素の上を走査するとともに、変換器は周期的かつ電気
的に励起されて検査用超音波エネルギ―パルスを放出し
、パルスとパルスの間の期間に検査情報を含むエコ―を
受ける。各構成要素を充分に検査するために必要な時間
は走査速度によって大きく左右される。走査速度は、変
換器が検査用エネルギ―パルスから「逸脱」して、各パ
ルスに対応するエコ―を適切に受けなくなる程大きくで
きないことは明らかである。走査速度のこの限界を相殺
するため、多数の変換器を使って検査時間を短縮してき
た。変換器ごとに別々の信号チャネルが必要となり、ま
た各チャネルにはエコ―信号から検査情報を抽出するた
めにそれ自身の１組みの電子回路が設けられるので、こ
の手法では超音波検査システムのハ―ドウェアのコスト
が著しく上昇する。
【０００５】
【発明の目的】したがって本発明の１つの目的は製造さ
れた構成要素を超音波検査するための改良された検査シ
ステムを提供することである。
【０００６】もう１つの目的は迅速かつ自動的に、製造
された構成要素の完全な品質保証検査を行なうことがで
きる上記のような性質の超音波検査システムを提供する
ことである。
【０００７】付加的な目的は細長い、薄壁の管素子の品
質保証検査のための上記の性質の超音波検査システムを
提供することである。
【０００８】もう１つの目的は寸法の製造規格を満足し
ているか、また構造にきずがあるか否かを調べるため管
素子を検査するための上記の性質の超音波検査システム
を提供することである。
【０００９】更にもう１つの目的はコストの面で経済的
であり、動作の面で効率的な上記の性質の超音波検査シ
ステムを提供することである。
【００１０】本発明の他の目的は一部は自明であり、一
部は以後明らかとなる。
【００１１】
【発明の概要】本発明によれば、核燃料棒のための被覆
管のような細長い薄壁の管状素子の寸法ときずについて
の完全な超音波検査を行なうためのシステムが提供され
る。各管を充分に検査するために必要な時間を短縮する
ため、電子ハ―ドウェアのコストを著しく増大させるこ
となく各変換器に対するパルス・エコ―時間間隔を効率
的に使用するように動作する多数の変換器がシステムに
使用される。このため、それぞれのらせん走査径路に沿
って管の寸法を検査することにより、管の全長にわたっ
て密な間隔で配置された寸法検査点で外径、内径および
壁厚の測定値を得るための一対の超音波変換器がシステ
ムに含まれている。管の全長にわたってそれぞれのらせ
ん径路に沿って密な間隔で配置されたきず検査点で管に
きずがないか検査するための付加的な複数の変換器もシ
ステムに含まれている。別々のドライバが各変換器を電
気的に励起して、検査用超音波エネルギ―パルスを放出
させる。各変換器で受けたエコ―は別々のＲＦ信号チャ
ネルでマルチプレクサの別々の入力にエコ―信号として
導かれる。
【００１２】マルチプレクサの単一出力のエコ―信号は
増幅された後、分割されて、複数の信号検出チャネルに
導かれる。各信号検出チャネルには弁別器が含まれてい
る。別々のゲ―ト発生器が各弁別器内の検査窓を開放し
、その間に弁別器はその信号検出チャネルに現われるエ
コ―信号の検出に応答してタイムマ―ク信号を発生する
ことができる。これらのタイムマ―ク信号は複数のクロ
ックを停止させるため別々に印加される。これにより各
変換器に対するパルス・エコ―時間間隔が記録される。 これらの時間間隔デ―タをコンピュ―タで処理して各寸
法検査点での管の寸法を求め、またいずれかのきず検査
点にきずが存在していればそれを表示する。
【００１３】時間効率のよいやり方でシステム動作を調
和的に働かせるため、同期化装置が繰り返し相次ぐタイ
ミングパルスを発生して、１）ドライバを順次にトリガ
して変換器に検査用超音波エネルギ―を送出させ、２）
マルチプレクサに指示して変換器からの相次ぐエコ―信
号を信号検出チャネルに送り、そして３）弁別器の検査
窓の発生をトリガして、種々のクロックで記録された時
間間隔が適当な寸法ときずの検査変換器と正しい相互関
係になるようにする。
【００１４】したがって、本発明は構成、素子の組合せ
、および部品の配列に特徴を有する。これらについては
図面を参照して以下に説明する。本発明の範囲は特許請
求の範囲に示してある。
【００１５】
【実施例の説明】図１に示すように、本発明の超音波検
査システムは少なくとも７個の超音波変換器Ｘ１乃至Ｘ
７を使用している。これらの超音波変換器は全体を１０
で表わした検査部に適当な手段（図示しない）で取り付
けれている。被検査金属管１２は矢印１４で示すように
軸方向すなわち縦方向に検査部を通過するとともに、矢
印１６で示すようにその軸を中心として回転する。変換
器が放出する検査用超音波エネルギ―パルスの高度に集
束されたビ―ムを管壁に有効に結合する役目を果す水の
ような適当な液体伝達媒質の浴（図示しない）に管およ
び変換器が浸されることがわかる。管は軸方向にも回転
方向にも動くので、これらの検査用ビ―ムは管の全長に
わたって管の外表面上で個別の、ピッチのつまったらせ
ん走査径路をたどる。変換器のパルス繰返し周波数は充
分に大きいので、管全体の横断面を徹底的に検査して寸
法が許容できるか、またきずが存在するか調べることが
できる。管を回転させるのではなくて、管を検査部に軸
方向に送るにつれて管軸を中心として変換器を回転させ
ることによってもらせん走査が達成できることは勿論で
ある。
【００１６】図１の超音波変換器のうちの変換器Ｘ１お
よびＸ２を使って核燃料棒被覆管等の管の寸法検査を行
なう。したがって、図２に示すようにこの２つの変換器
は管１２の互いに対向する側に配置され、それらの超音
波エネルギ―ビ―ム１８は直径方向に一直線の関係にな
っている。変換器は既知の一定の距離Ｄだけ隔てられて
いる。変換器Ｘ１およびＸ２が電気的にパルス励起され
て当業者が一般に主衝撃（ｂａｎｇ）パルスと呼ぶ超音
波エネルギ―パルスを放出するとき、外側管表面、内側
管表面から各主衝撃パルスの連続したエコ―を受け、内
側管表面から第２のエコ―を受ける。各変換器Ｘ１，Ｘ
２の受けたこの３つのエコ―を寸法Ｄとともに処理する
ことにより、管の全長に沿って円周方向および軸方向に
密に分布した多数の検査点での外径、内径および壁厚が
測定される。
【００１７】第２図には液体伝達媒質の温度変化につい
てすべての検査変換器の主衝撃パルスに対するエコ―受
信時間の補償を可能とするために使用される変換器Ｘ３
も示されている。当業者には周知のように、伝達媒質を
通る超音波エネルギ―の伝搬速度はその温度とともに変
る。たとえば、水中の音速は温度が摂氏１度変化するご
とに０．３％変化する。したがって、寸法の小さい管壁
の厚さを精密に測定するためには、伝達媒質の温度変化
を考慮に入れなければならない。したがって、周期的超
音波エネルギ―パルスのビ―ム２０を目標２２に向ける
ように変換器Ｘ３を配置し、伝達媒質２４を通過するパ
ルスエコ―の伝搬時間を処理することにより、検査用変
換器に対する伝達媒質通過パルスエコ―経過時間の処理
で使用するための温度依存補正係数を求める。
【００１８】図３に示すように割れ目、き裂等のような
きずがないか管壁を周方向に検査するように変換器Ｘ４
およびＸ５が管１２に対して配置されている。したがっ
て、変換器Ｘ４の高度に集束されたビ―ム２６が接線に
対して適当な斜角で管の外側表面の検査場所に当り、超
音波エネルギ―パルスがジグザグ形の径路で管の内側表
面と外側表面との間で反射されるように変換器Ｘ４の向
きが定められる。図３に示すように、変換器Ｘ４が放出
する超音波エネルギ―パルスは管壁を周方向に通るジグ
ザグ形の径路を反時計方向にたどる。他方、変換器Ｘ５
はそのビ―ム２８を管の外側表面に同じ斜角で向けるの
で、管壁に結合される超音波エネルギ―パルスは時計方
向に周方向に伸びるジグザグ径路に沿って管の内側表面
と外側表面との間で反射される。
【００１９】きずがない場合には、エコ―として伝搬さ
れて変換器に戻る超音波エネルギ―は殆んどない。きず
が存在する場合には、エコ―の振幅はきずの向きによっ
て大きく左右される。きずの大きい方の寸法がジグザグ
形の径路に平行な平面内にある場合、エコ―振幅も小さ
すぎるので検出できない。しかし、きずの大きい方の寸
法がジグザグ形の径路に対してほぼ垂直な平面内にある
場合、きずによって充分な超音波エネルギ―が反射され
て戻り、検出可能なエコ―が生じる。
【００２０】図４に示す検査用変換器Ｘ６およびＸ７は
それらのビ―ム３０および３２を斜角で管の周囲に投射
して互いに対向する縦方向で管壁を検査するような向き
に配置されている。したがって図４に示すように、変換
器Ｘ６からの超音波エネルギ―パルスは管壁に結合され
、縦方向で右側に伸びるジグザグ形の径路で管の内側表
面と外側表面との間で反射される。変換器Ｘ７からのエ
ネルギ―パルスは縦方向で左側に伸びるジグザグ形の径
路に沿って壁の横断面を検査する。この場合も、きずが
ない場合にはエコ―は受信されない。これらの縦方向の
向きのジグザグ径路にほぼ平行な平面内に主としてある
きずは最小振幅のエコ―を反射し、ジグザグ径路にほぼ
垂直な平面内にあるきずは意味のある振幅のエコ―を反
射する。したがって、変換器Ｘ４乃至Ｘ７の多方向検査
により、管壁に含まれる拒絶すべき大きさのすべてのき
ずはきずの向きに拘わらずこれらの変換器の中の少なく
とも１個によって検出される。特定のきずからのエコ―
振幅を処理することによりそれの大きさと性質の表示が
得られ、またパルス・エコ―経過時間を処理することに
よりその位置、たとえばそれが内側または外側の管表面
の中にあるか、またはその近くにあるかの表示が得られ
る。管壁のきずの大きさおよび位置は管の合否の判定基
準に関係する主要な要因である。
【００２１】本発明により迅速かつコスト効率の良い方
法で変換器Ｘ１およびＸ７で得られるエコ―検査情報を
収集するため、図５の信号処理回路網が使用される。図
に示されているように、変換器Ｘ１乃至Ｘ７はそれぞれ
パルサまたはドライバＤ１乃至Ｄ７により個別に電気的
に励起されて、それぞれに主超音波エネルギ―パルスを
送出する。これらのドライバは同期化装置４０が素早く
相次いで送出するパルスＰ１乃至Ｐ７によってトリガさ
れて、対応する変換器を電気的にパルス励起する。同期
化装置４０の動作はクロック４２によってタイミングが
取られる。これらの変換器のエコ―応答はそれぞれ別々
の減衰器Ａ１乃至Ａ７を含む別々のＲＦチャネルＣＨ１
乃至ＣＨ７を介してマルチプレクサ４４の別々の入力に
送られる。これらの減衰器は変換器の感度変動を補償す
るため別々にプログラム可能なように調節される。マル
チプレクサ４４は同期化装置からのパルスＰ９，Ｐ１１
，Ｐ１３，Ｐ１５，Ｐ１７およびＰ１９によって指示さ
れて、ＲＦエコ―信号の出現と同期して各ＲＦチャネル
を相次いでその１つの出力線４６に接続する。
【００２２】マルチプレクサの出力信号は増幅器４８に
よって増幅され、５個のチャネルＣＨ８乃至ＣＨ１２に
等分される。５個のチャネルの各々には増幅器５０が含
まれている。チャネルＣＨ８は視覚観測のため陰極線管
オシロスコ―プＣＲＴにエコ―信号を供給する。チャネ
ルＣＨ９，ＣＨ１０およびＣＨ１１のエコ―信号は別々
の弁別器５４，５６および５８を介して時間−ディジタ
ル変換器ＴＤＣに与えられる。チャネルＣＨ１２のエコ
―信号はゲ―ト式ピ―ク検出器ＧＰＤによって検出され
、別の弁別器６０によって弁別された後、変換器ＴＤＣ
に与えられる。ゲ―ト式ピ―ク検出器ＧＰＤの出力はま
たアナログ・ディジタル変換器ＡＤＣを介してコンピュ
―タ６２にも与えられ、きずの大きさについての分析が
行なわれる。実際上、変換器ＡＤＣは検出器ＧＰＤに含
めてもよい。変換器ＴＤＣには共通に起動することがで
き、かつ弁別器から受けたタイムマ―ク信号に応答して
個別に停止させることができる８個の別々のクロックが
設けられている。これらの８つのクロックの各々で記録
した時間がディジタル的に符号化され、各検査サイクル
の終りにコンピュ―タ６２に与えられる。これらの動作
特性を持つことが知られている変換器ＴＤＣはレクロイ
（ＬｅＣｒｏｙ）社の型番４２０８の時間−ディジタル
変換器である。
【００２３】弁別器５４，５６，５８および６０はイ―
ジ―アンドジ―・オルテック（ＧＥ＆　　Ｇ　　ＯＲＴ
ＥＣ）社の型番５８４の弁別器のような定分数（ｃｏｎ
ｓｔａｎｔ　ｆｒａｃｔｉｏｎ　）型であることが好ま
しい。このような弁別器では、エコ―信号の波頭がその
最終ピ―ク振幅の常に一定部分であるレベルに達した時
点を示すタイムマ―ク信号出力が発生される。その結果
、弁別器からのタイムマ―ク信号のタイミングは予め定
められたしきい値を超えるエコ―信号振幅の影響を比較
的受けない。
【００２４】チャネルＣＨ９乃至ＣＨ１２のエコ―信号
を観測するための時間軸上で精密に規定された検査窓を
作成するため、弁別器５４，５６および５８ならびにゲ
―ト式ピ―ク検出器ＧＰＤは一連の４個のゲ―ト発生器
Ｇ１乃至Ｇ４によって選択的にゲ―ト駆動される。すな
わち、発生器Ｇ１はゲ―トパルスを発生して弁別器５４
の検査窓を開く。発生器Ｇ２からのゲ―トパルスは弁別
器５６の検査窓を開き、また発生器Ｇ３は弁別器５８に
対して同じ役目を果す。発生器Ｇ４のゲ―トパルスは検
出器ＧＰＤの検査窓を開く。発生器Ｇ１−Ｇ４からのゲ
―トパルスの幅、したがって検査窓の継続時間は接続リ
ンク６６で示されるようにコンピュ―タ６２によって独
立にプログラミング可能である。これらのゲ―トパルス
のタイミングは同期化装置４０で発生されるパルスによ
って制御される。このようにして図５に示すように、同
期化装置からのパルスＰ８，Ｐ１０およびＰ１２はそれ
ぞれゲ―ト発生器Ｇ１−Ｇ３をトリガして、それらから
ゲ―トパルスを発生させ、また同期化装置からのパルス
Ｐ１４，Ｐ１６，Ｐ１８およびＰ２０はゲ―ト６８で論
理和をとられてゲ―ト発生器Ｇ４をトリガし、４個の相
次ぐゲ―トパルスを発生させる。実際には、ゲ―ト発生
器Ｇ４を同期化装置からのパルスＰ１４，Ｐ１６，Ｐ１
８およびＰ２０でそれぞれトリガされる４個の別々のゲ
―ト発生器で構成し、各発生器の出力パルスの論理和を
とってピ―ク検出器をゲ―ト駆動してもよい。これによ
りコンピュ―タは個々のゲ―トパルスの幅、したがって
ゲ―ト式ピ―ク検出器で開かれる検査窓の幅を個別にプ
ログラミングすることができる。
【００２５】図５のエコ―信号処理回路網の動作を説明
するたため、同期化装置のパルスＰ１乃至Ｐ２２の相対
的なタイミングを示す図６も参照する。各検査サイクル
の開始の際、ドライバＤ１をトリガする同期化装置から
のパルスＰ１がパルス変換器Ｘ１に送出されて、パルス
変換器Ｘ１はその主衝撃超音波エネルギ―パルスを発生
する。パルスＰ１は変換器ＴＤＣの８個のクロックの共
通起動をも行なう。図６に示すようにパルスＰ２乃至Ｐ
７が素早く続き、これにより変換器Ｘ２乃至Ｘ７の主衝
撃パルスが起動される。各検査サイクルの初めにマルチ
プレクサ４４が初期設定され、チャネルＣＨ１がその出
力線４６に接続される。測定用のエコ―が変換器Ｘ１へ
戻ってくるのに合わせた適当な遅延の後、同期化装置か
らのパルスＰ８が発生器Ｇ１をトリガして弁別器５４の
検査窓を開く。この条件は図６ではタイミング線Ｇ１に
よって示されている。ゲ―トパルスＧ１が終了してこの
検査窓が閉じると、同期化装置からのパルスＰ９がマル
チプレクサ４４にチャネルＣＨ２を指示する。それから
、パルスＰ１０が発生器Ｇ２をトリガし、発生器Ｇ２は
弁別器５６の検査窓を開くゲ―トパルスを送出する。 この窓が閉じると、パルスＰ１１がマルチプレクサをチ
ャネルＣＨ３にスイッチングし、パルスＰ１２が発生器
Ｇ３をトリガして弁別器５８の検査窓を開く。その後、
パルスＰ１３−Ｐ２０が順次発生されて、マルチプレク
サがチャネルＣＨ４−ＣＨ７に順次切換えられ、発生器
Ｇ４がトリガされてすべて図６に示されているようにゲ
―ト式ピ―ク検出器の４個の相次ぐ検査窓が開かれる。
【００２６】次に同期化装置からパルスＰ２１が送出さ
れて検査サイクルの終了を合図し、また弁別器５４，５
６，５８および６０からの出力信号によって停止されな
かった変換器ＴＤＣのクロックを零にリセットする。ま
たこのパルスＰ２１を使って、変換器は８個のクロック
の各々が記録する経過時間を示すディジタルデ―タをケ
―ブル７０を介して受け入れるようにコンピュ―タ６２
に伝える。このデ―タ読出しは図６に示す期間ＲＤの間
に行なわれる。最後に、同期化装置からパルスＰ２２が
送出されてマルチプレクサ４４をチャネルＣＨ１に初期
設定し、パルスＰ１の送出で表わされるもう１つの検査
サイクルが開始される。検査サイクルは自動的に繰り返
されて、管の全長にわたって寸法ときずの両方について
徹底的に検査が行なわれる。
【００２７】変換器ＴＤＣの動作は図７を参照すること
により最も良く理解することができる。前に述べたよう
に、同期化装置のパルスＰ１はドライバＤ１をトリガし
て変換器Ｘ１から主衝撃パルスを発生させることにより
各検査サイクルを開始する。図７の時間線Ｇ１はその主
衝撃超音波エネルギ―パルスに応答してこの変換器が受
けたエコ―を検出するために弁別器５４の中で開かれた
検査窓を示す。図２および図７をともに参照して説明す
ると、この検査窓の間に現われる第１の信号７２は管１
２の外側表面から反射されて変換器Ｘ１に戻るエコ―で
あり、信号７３は内側管表面と空気または伝達媒質液を
充たしたその開放穴との境界から反射されるエコ―であ
る。Ｇ１検査窓に生じる第３の信号７４は外側管表面と
伝達媒質２４との境界から内側管表面の境界に跳飛した
後、変換器Ｘ１に戻ったエコ―である。エコ―信号７２
に応答して、弁別器５４は第１のタイムマ―ク信号を変
換器ＴＤＣ（図５）に出力し、パルスＰ１から測った経
過時間がＴ１のところでその８個のクロックのうちの１
つを停止させる。すべて図７に示されているように、弁
別器５４はエコ―信号７３に応答して第２のタイムマ―
ク信号を出力することにより経過時間Ｔ２で第２のクロ
ックを停止させ、エコ―信号７４に応答して第３のタイ
ムマ―ク信号を出力することにより経過時間Ｔ３で第３
のクロックを停止させる。
【００２８】次に弁別器５６の中でＧ２検査窓が開かれ
、変換器Ｘ２が受けた外側管表面エコ―信号７５、内側
管表面エコ―信号７６、および跳飛されたエコ―信号７
７が検出される。エコ―信号７５乃至７７に応答して発
生される弁別器からのタイムマ―ク信号はそれぞれ経過
時間Ｔ４，Ｔ５およびＴ６で変換器ＴＤＣの次の３個の
クロックを停止させる。
【００２９】この６個クロックの計数値から、コンピュ
―タ６２は各検査サイクルの間に変換器Ｘ１およびＸ２
が検査する直径方向に対向する特定の検査点での管寸法
を計算するのに充分なデ―タを持つことになる。すなわ
ち、経過時間Ｔ１およびＴ４から計算された距離を変換
器Ｘ１とＸ２との間の距離Ｄから減算することにより管
の外径が得られる。変換器Ｘ１の検査位置に於ける管壁
の厚さは経過時間Ｔ２とＴ３の差から計算される。同様
に、変換器Ｘ２の検査位置に於ける壁厚はコンピュ―タ
により経過時間計数値Ｔ５とＴ６の差から計算される。 次に測定された外径と２つの壁厚の測定値から管の内径
を計算することができる。
【００３０】前に述べたように、精密な管の寸法測定を
行なうため、伝達媒質の温度変動を補償する必要がある
。したがって、弁別器５８のＧ３検査窓が開かれること
により、目標２２から反射されて変換器Ｘ３（図２）に
戻るエコ―信号７８が検出される。この信号に応答して
弁別器５８はタイムマ―ク信号を出力し、図７に示すよ
うにパルスＰ１からの経過時間Ｔ７で変換器ＴＤＣの第
７のクロックを停止させる。コンピュ―タ６２はこの経
過時間計数値Ｔ７を使って経過時間計数値Ｔ１−Ｔ６を
補正し、したがって温度変化による液体伝達媒質２４内
の音の伝搬速度の変化に対して管の寸法の計算を補正す
る。
【００３１】やはり図７に示すように、同期化装置から
のパルスＰ１４，Ｐ１６，Ｐ１８およびＰ２０に応答し
てゲ―ト式ピ―ク検出器ＧＰＤの中で開かれる４個の相
次ぐ検査窓がＧ４Ａ，Ｇ４Ｂ，Ｇ４ＣおよびＧ４Ｄと表
わされている。これらの窓は変換器Ｘ４−Ｘ７（図３お
よび図４）が外側管表面からそれぞれエコ―信号８０−
８３を受信した直後に開かれるようなタイミングになっ
ている。きずがない場合には、窓Ｇ４Ａ，Ｇ４Ｂおよび
Ｇ４Ｄの場合に示されるように、これらの検査窓でエコ
―が受信されない。しかし、管壁を通るジグザグ径路を
伝搬する超音波エネルギ―がきずに出会うと、これらの
検査窓の１つできずエコ―が受信される。たとえば、き
ず信号８４が変換器Ｘ６によって受信され、窓Ｇ４Ｃの
中に位置している。このきず信号のピ―ク・ピ―ク値が
アナログ−ディジタル変換器ＡＤＣでディジタル化され
、きずの大きさの表示としてコンピュ―タ６２に入力さ
れる。また、このきず信号８４に応答して弁別器６０は
タイムマ―ク信号を出力して経過時間Ｔ８で変換器ＴＤ
Ｃの第８のクロックを停止させる。コンピュ―タはこの
時間計数を処理することによりきず検査変換器Ｘ４−Ｘ
７のうちどれがきずエコ―を受けたかを判定し、管壁横
断面の中のきずの位置を判定する。検査サイクルの間に
きず信号が検出されなければ、変換器の第８のクロック
が同期化装置からのパルスＰ２１によって零とされ、そ
の結果得られる零計数値をコンピュ―タはきずなしと見
なす。
【００３２】単一の検査サイクルの間に検査窓Ｇ４Ａ−
Ｇ４Ｄのいくつかまたは４個全部できず信号が検出され
るというおよそあり得ないことを取り扱うために変換器
ＴＤＣに付加的なクロックを設けることは容易であるこ
とがわかる。代案として、４つのきず検査変換器エコ―
信号を単一のチャネルＣＨ１２ではなくて別々の信号チ
ャネルで扱うこともできる。この場合、各きず信号検出
チャネルは変換器ＴＤＣの別々のクロックに接続される
。
【００３３】更に、検査部を通る管の軸方向および回転
方向の運動を追跡することにより、各検査サイクルの間
に変換器Ｘ１，Ｘ２およびＸ４−Ｘ７が寸法ときずの各
検査を行なう管上の検査点をコンピュ―タは正確に定め
ることができる。このようにして、許容値外の寸法とき
ずの管位置が後で品質保証員が目視検査できるように決
定される。
【００３４】以上の詳細な説明から明らかなように前記
の目的が効率よく達成されることが理解されよう。また
、本発明の範囲を逸脱することなく前記の構成に種々の
変更を加えることができるので、すべての細部事項は説
明のためのものであり、発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】薄壁の管状素子を検査するために本発明のシス
テムで使用される超音波検査部の概略斜視図である。
【図２】図１の検査部で使用される寸法検査用超音波変
換器および液体伝達媒質温度補償用変換器の配置関係を
示す説明図である。
【図３】図１の検査部で使用されるきず検査用超音波変
換器の配置関係を示す説明図である。
【図４】図１の検査部で使用されるきず検査用超音波変
換器の配置関係を示す説明図である。
【図５】本発明の超音波検査システムの回路ブロック図
である。
【図６】図５のシステムの動作を示すタイミング信号の
時間線図である。
【図７】図５のエコ―信号弁別器の動作を示す信号の時
間線図である。
【符号の説明】
１２　　被検査金属管 ２４　　伝達媒質 ４０　　同期化装置 ４４　　マルチプレクサ ４６　　マルチプレクサ出力線 ４８　　増幅器 ６２　　コンピュ―タ ７２−７８　　エコ―信号 ８０−８３　　エコ―信号 ＣＨ１−ＣＨ７　　ＲＦチャネル ＣＨ８−ＣＨ１２　　信号検出チャネルＤ１−Ｄ７　　
ドライバ Ｇ１−Ｇ４　　ゲ―ト発生器 ＧＰＤ　　ゲ―ト式ピ―ク検出器 ＤＩＳＣ　　弁別器 ＴＤＣ　　時間−ディジタル変換器 Ｘ１−Ｘ７　　超音波変換器

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　薄壁の管状素子のきずと寸法について
    の非破壊検査システムに於いて、Ａ．それぞれのらせん
    走査径路に沿って管状素子の寸法を検査するための第１
    の複数の超音波変換器、Ｂ．それぞれのらせん走査径路
    に沿って管状素子のきずを検査するための第２の複数の
    超音波変換器、Ｃ．上記第１の複数の超音波変換器の各
    々を電気的に励起して寸法検査用超音波エネルギ―パル
    スを、また上記第２の複数の超音波変換器の各々を電気
    的に励起してきず検査用超音波エネルギ―パルスを、す
    べて流体伝達媒質を通して管状素子に向けて送出させる
    別々のドライバ、Ｄ．上記各変換器で受けたエコ―信号
    を取り扱う別々のＲＦチャネル、Ｅ．上記各ＲＦチャネ
    ルに接続された別々の入力および単一の出力を持つマル
    チプレクサ、Ｆ．上記マルチプレクサの出力に接続され
    た入力および出力を持つ増幅器、Ｇ．上記増幅器出力に
    接続された入力および複数の出力を持つ信号分配器、Ｈ
    ．上記各分配器出力に接続された別々の信号検出チャネ
    ルであって、各チャネルがエコ―信号に応答してタイム
    マ―ク信号を発生するための弁別器を含み、少なくとも
    １つのチャネルがエコ―信号のピ―ク・ピ―ク振幅を表
    わす信号を発生するピ―ク検出器を含む構成にした別々
    の信号検出チャネル、Ｉ．上記各検出チャネルに接続さ
    れた別々のタイミング手段、Ｊ．一連のタイミングパル
    スを発生することにより、（１）上記ドライバによる上
    記第１および第２の複数の変換器の電気的励起、（２）
    上記マルチプレクサを動作させてその上記各入力をその
    上記単一出力に相次いで接続する動作、および（３）上
    記各変換器による上記検査用超音波エネルギ―の送出と
    対応する超音波エネルギ―パルスエコ―の受信との間の
    経過時間を別々に示すようにする上記タイミング手段の
    動作を同期させる同期化手段、を含むことを特徴とする
    非破壊検査システム。
  2. 【請求項２】　　上記同期化手段のタイミングパルスに
    よって制御されて、上記エコ―信号に対して応答できる
    ように上記弁別器および上記ピ―ク検出器の検査窓を発
    生する手段を含む請求項１記載の非破壊検査システム。
  3. 【請求項３】　　上記ピ―ク検出器から上記のピ―ク振
    幅の表示信号を受けるように接続されたコンピュ―タを
    含む請求項２記載の非破壊検査システム。
  4. 【請求項４】　　上記の別々の経過時間の表示を上記コ
    ンピュ―タに入力するように接続された時間−ディジタ
    ル変換器で上記タイミング手段が具体化されている請求
    項３記載の非破壊検査システム。
  5. 【請求項５】　　上記第２の複数の変換器により発生さ
    れる上記エコ―信号が上記の１つの検出チャネル中の単
    一の上記ピ―ク検出器によって相ついで検出される請求
    項４記載の非破壊検査システム。
  6. 【請求項６】　　上記第１の複数の変換器は管状素子に
    対して直径方向に対向するように既知の間隔を置いて配
    置された第１および第２の変換器を含み、上記第１およ
    び第２の変換器はそれぞれ、管状素子の外側表面、内側
    表面、および再び内側表面からそれぞれ反射される超音
    波エネルギ―パルスに応答して一連の第１、第２および
    第３のエコ―信号を発生し、上記第１の変換器の上記第
    １、第２および第３のエコ―信号は上記検出チャネルの
    うちの第１の検出チャネル中の１つの上記弁別器によっ
    て検出されて、それぞれ対応する第１、第２および第３
    のタイムマ―ク信号が発生され、上記第２の変換器の上
    記第１、第２および第３のエコ―信号が上記検出チャネ
    ルのうちの第２の検出チャネル中の１つの上記弁別器に
    よって検出されて、それぞれ対応する第４、第５および
    第６のタイムマ―ク信号が発生され、上記タイミング手
    段は検査サイクルの初めに共通に起動されて上記タイム
    マ―ク信号によって別々に停止される複数のクロックを
    含み、これによって経過時間デ―タが得られ、この経過
    時間デ―タから上記コンピュ―タにより管状素子に対す
    る寸法デ―タが計算される請求項４記載の非破壊検査シ
    ステム。
  7. 【請求項７】　　上記第２の複数の変換器は縦方向およ
    び周方向に対向する向きに伝搬する超音波エネルギ―パ
    ルスで管状素子の壁の内部検査を行なうように管状素子
    に対して配置され、きずから反射される超音波エネルギ
    ―パルスに応答して上記第２の複数の変換器のうちの任
    意の変換器により発生されたエコ―信号は上記ピ―ク検
    出器によって検出されて上記ピ―ク・ピ―ク振幅表示信
    号を発生し、また上記検出チャネルのうちの第３の検出
    チャネル中の１つの上記弁別器によって検出されて第７
    のタイムマ―ク信号を発生し、上記タイミング手段中の
    個別クロックが上記第７のタイムマ―ク信号によって停
    止され、それにより得られる経過時間デ―タから上記コ
    ンピュ―タできずの位置を決定することができる請求項
    ６記載の非破壊検査システム。
  8. 【請求項８】　　基準エコ―信号を発生するための補償
    変換器が設けられ、上記基準エコ―信号に応答して上記
    検出チャネルのうちの第４の検出チャネル中の１つの上
    記弁別器が第８のタイムマ―ク信号を発生して、上記タ
    イミング手段の個別クロックを停止させ、これにより液
    体伝達媒質の中の超音波エネルギ―伝搬速度を表わす経
    過時間デ―タを求めて、上記コンピュ―タにより伝達媒
    質の温度変化を補償する補正係数を計算できるようにす
    る請求項７記載の非破壊検査システム。
  9. 【請求項９】　　上記弁別器が定分数弁別器である請求
    項７記載の非破壊検査システム。
  10. 【請求項１０】　　エコ―信号を陰極線管ディスプレイ
    に送る付加的な信号検出チャネルをそなえている請求項
    ９記載の非破壊検査システム。
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