JPH0431350B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0431350B2 JPH0431350B2 JP60129190A JP12919085A JPH0431350B2 JP H0431350 B2 JPH0431350 B2 JP H0431350B2 JP 60129190 A JP60129190 A JP 60129190A JP 12919085 A JP12919085 A JP 12919085A JP H0431350 B2 JPH0431350 B2 JP H0431350B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- probe
- phase difference
- flaw detection
- standing wave
- ultrasonic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は木質系材料同複合材料等探傷対象物の
内部欠陥を、探傷対象物の内部に送信した超音波
がその内部で自然に干渉してできた波（以下、本
発明で定在波という。）を用いて探傷する分野に
利用される。
内部欠陥を、探傷対象物の内部に送信した超音波
がその内部で自然に干渉してできた波（以下、本
発明で定在波という。）を用いて探傷する分野に
利用される。
（従来の技術）
本発明が適用できる木材工業界においては従
来、丸太材内部の欠陥を長年の経験から得られて
いた勘に基づく目視検査により推定していた。ご
く最近、金属材料等の非破壊検査に利用していた
超音波探傷方法が木材の内部欠陥の探傷に試みら
れている。この方法では、木材の一方の端から他
方の端に超音波を透過させる透過法か、或いは一
方の端から発信した超音波が内部欠陥により反射
して戻る波を測定する反射法があるが、これらに
は次のような問題点があり、材料の内部欠陥の探
傷に利用することはまだ難しい現況である。
来、丸太材内部の欠陥を長年の経験から得られて
いた勘に基づく目視検査により推定していた。ご
く最近、金属材料等の非破壊検査に利用していた
超音波探傷方法が木材の内部欠陥の探傷に試みら
れている。この方法では、木材の一方の端から他
方の端に超音波を透過させる透過法か、或いは一
方の端から発信した超音波が内部欠陥により反射
して戻る波を測定する反射法があるが、これらに
は次のような問題点があり、材料の内部欠陥の探
傷に利用することはまだ難しい現況である。
すなわち、年輪と木部が共存する木材のような
不均質材料では、その中をできるだけ減衰しない
で伝播させるためには低周波の超音波を利用する
必要がある反面、その指向性が悪く、波の速度差
に基づく差異を区別することに限界がある。更
に、受信波の到達時間を測定する際の受信波形の
立ち上がり時間（正確には到達した瞬間の時間）
の判定に人為的判断誤差が伴い、この判定の精度
が低い場合には欠陥の探傷が不可能となる。また
更に、低周波を用いた反射法では送信波と反射波
の干渉が生じてしまい、反射波の抽出が困難であ
る。
不均質材料では、その中をできるだけ減衰しない
で伝播させるためには低周波の超音波を利用する
必要がある反面、その指向性が悪く、波の速度差
に基づく差異を区別することに限界がある。更
に、受信波の到達時間を測定する際の受信波形の
立ち上がり時間（正確には到達した瞬間の時間）
の判定に人為的判断誤差が伴い、この判定の精度
が低い場合には欠陥の探傷が不可能となる。また
更に、低周波を用いた反射法では送信波と反射波
の干渉が生じてしまい、反射波の抽出が困難であ
る。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は上記従来の受信した波の時間差を基礎
として内部欠陥の有無を判定する方式の欠陥を、
受信した波の形の位相差により同じく有無を判定
する方式により解消しようとするものである。
として内部欠陥の有無を判定する方式の欠陥を、
受信した波の形の位相差により同じく有無を判定
する方式により解消しようとするものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、超音波を利用して内部欠陥を非破壊
的に探傷する方法において、木質系探傷対象物の
所要の測定個所において、一個の超音波発信用探
触子から発信した超音波による定在波を該探触子
を挟んで前記対象物の等間隔の検出位置で定在渡
受信用探触子で受信し、該両探触子より定在波を
測定手段に入力し、該測定手段で両定在波の位相
差を測定し、同一測定条件下での無傷の建全な木
質系探傷対象物の位相差特性値をしきい値とし、
該しきい値を基準として前記位相差と比較して内
部欠陥の有無を判定するものである。
的に探傷する方法において、木質系探傷対象物の
所要の測定個所において、一個の超音波発信用探
触子から発信した超音波による定在波を該探触子
を挟んで前記対象物の等間隔の検出位置で定在渡
受信用探触子で受信し、該両探触子より定在波を
測定手段に入力し、該測定手段で両定在波の位相
差を測定し、同一測定条件下での無傷の建全な木
質系探傷対象物の位相差特性値をしきい値とし、
該しきい値を基準として前記位相差と比較して内
部欠陥の有無を判定するものである。
ここで、本発明の原理を第１図に基づいて説明
すると、第１図は定在波の位相が内部欠陥５の存
在によりずれることを定性的に述べるものであ
る。図において１および２は定在波を受信する定
在波受信用探触子（以下、単に探触子とする。）、
３は超音波を発信する超音波発信用探触子（以
下、単に探触子とする。）、４は探傷対象物、５は
内部欠陥、ａおよびｂは探触子３と探触子１およ
び２との配置間確を示す。探触子３より超音波の
連続波を発信すると、波は矢印で表す種々の方向
に伝わり、表面波、反射波および透過波の波動が
干渉し合つて定在波を形成する。ここで探傷対象
物４が探触子３を中心にして材質的に且つ形状的
に同一であれば、探触子３から等間隔にある探触
子１および２から得られる定在波の波形は同一位
相の波形となる。しかし、図に示すような内部欠
陥５が探傷対象物４の内部に一方的に存在する
と、その欠陥部分において超音波の屈折および反
射が生じ、結果的には欠陥部分側の定在波に乱れ
が生ずる。この状態のもとで探触子１および２が
受けたそれぞれの波形を比較すると互いの位相が
ずれている。このような定在波の位相差から内部
欠陥の有無を調べることができる。本発明は上記
の原理を利用したものである。
すると、第１図は定在波の位相が内部欠陥５の存
在によりずれることを定性的に述べるものであ
る。図において１および２は定在波を受信する定
在波受信用探触子（以下、単に探触子とする。）、
３は超音波を発信する超音波発信用探触子（以
下、単に探触子とする。）、４は探傷対象物、５は
内部欠陥、ａおよびｂは探触子３と探触子１およ
び２との配置間確を示す。探触子３より超音波の
連続波を発信すると、波は矢印で表す種々の方向
に伝わり、表面波、反射波および透過波の波動が
干渉し合つて定在波を形成する。ここで探傷対象
物４が探触子３を中心にして材質的に且つ形状的
に同一であれば、探触子３から等間隔にある探触
子１および２から得られる定在波の波形は同一位
相の波形となる。しかし、図に示すような内部欠
陥５が探傷対象物４の内部に一方的に存在する
と、その欠陥部分において超音波の屈折および反
射が生じ、結果的には欠陥部分側の定在波に乱れ
が生ずる。この状態のもとで探触子１および２が
受けたそれぞれの波形を比較すると互いの位相が
ずれている。このような定在波の位相差から内部
欠陥の有無を調べることができる。本発明は上記
の原理を利用したものである。
（作用）
本発明によれば、前記の位相差は欠陥の大き
さ、位置および種類等によつてその度合いが変る
が、秋田杉丸太材の内部に存在する節欠陥を探傷
した場合、その位相差約90度をしきい値とし、こ
の値を基準にしてこれ以上の位相差の度合いによ
り節欠陥の存在を定量的に判定できるものであ
る。また、前述の定在波の測定個所は２か所同時
でなくても１か所ずつの波形を測定して記憶さ
せ、その後で両者の位相差を測定することによつ
ても欠陥の探傷はできる。更に、本発明では使用
した超音波の周波数は探傷対象物の性状や探傷欠
陥により任意に選択することができる。木質系材
料を対象にした場合１〜10KHz程度の周波数が適
当である。また、このことは探傷対象物が均一材
料になればなるほど高い範囲の周波数の超音波を
用いることにより微少な内部欠陥をも捕えること
が可能である。また更に、本発明では探傷対象物
に探触子を密着させる方法として、探触子底面に
突き出たピンを介して超音波を伝える手段を用
い、従来の接触媒体の添加或いは接着剤の塗布ま
たは機械的密着等の作業性の悪さを改善するとと
もに、探触子の位置決め精度を高めることができ
る。
さ、位置および種類等によつてその度合いが変る
が、秋田杉丸太材の内部に存在する節欠陥を探傷
した場合、その位相差約90度をしきい値とし、こ
の値を基準にしてこれ以上の位相差の度合いによ
り節欠陥の存在を定量的に判定できるものであ
る。また、前述の定在波の測定個所は２か所同時
でなくても１か所ずつの波形を測定して記憶さ
せ、その後で両者の位相差を測定することによつ
ても欠陥の探傷はできる。更に、本発明では使用
した超音波の周波数は探傷対象物の性状や探傷欠
陥により任意に選択することができる。木質系材
料を対象にした場合１〜10KHz程度の周波数が適
当である。また、このことは探傷対象物が均一材
料になればなるほど高い範囲の周波数の超音波を
用いることにより微少な内部欠陥をも捕えること
が可能である。また更に、本発明では探傷対象物
に探触子を密着させる方法として、探触子底面に
突き出たピンを介して超音波を伝える手段を用
い、従来の接触媒体の添加或いは接着剤の塗布ま
たは機械的密着等の作業性の悪さを改善するとと
もに、探触子の位置決め精度を高めることができ
る。
（実施例）
本発明の実施例を図に基づいて説明すると、比
較的年輪層が薄いといわれているラワン板材の内
部欠陥探傷の実施例を示すと、第２図は探傷対象
物４であるラワン板材の定在波探傷装置の説明図
で、ラワン板材の探傷面Ａの中心にピンを突き刺
して密着させた探触子３を介して信号発生器６か
ら0.2KHz毎に1KHzから10KHzまでの正弦波形の
超音波を発信する。発生した定在波は探触子３か
ら左右に６cmの等間隔にピンを突き刺して密着配
置した探触子１および２により受信される。この
態様において、内部欠陥の有無による定在波の位
相差を調べてみると、第３図はラワン板材に内部
欠陥５に代えた切り込み溝５′を入れていない状
態での定在波の位相差を示すグラフであり、周波
数2.8KHzを発信した際110度程度、7.2KHzで60度
ほどの位相差をもつ定在波を示す。第４図は第２
図に示すように探触子３の位置から底面Ｂに垂線
を下した点から底面に沿つて６mm右へ離れた点に
深さ４cmの切り込み溝５′を入れた状態での同じ
くグラフであり、この場合の定在波の位相差は、
第４図から明らかなように周波数2.8KHzの所で
約180度、7.2KHzで約110度であり、いずれの周
波数においても切り込み溝５′が存在することに
より約50度ほど位相差が高くなつている。このよ
うに無欠陥時の位相差特性を予め把握し、探傷対
象物に応じて設定した位相差のしきい値を越える
位相差が認められた場合には内部欠陥５の存在を
推定できるものである。
較的年輪層が薄いといわれているラワン板材の内
部欠陥探傷の実施例を示すと、第２図は探傷対象
物４であるラワン板材の定在波探傷装置の説明図
で、ラワン板材の探傷面Ａの中心にピンを突き刺
して密着させた探触子３を介して信号発生器６か
ら0.2KHz毎に1KHzから10KHzまでの正弦波形の
超音波を発信する。発生した定在波は探触子３か
ら左右に６cmの等間隔にピンを突き刺して密着配
置した探触子１および２により受信される。この
態様において、内部欠陥の有無による定在波の位
相差を調べてみると、第３図はラワン板材に内部
欠陥５に代えた切り込み溝５′を入れていない状
態での定在波の位相差を示すグラフであり、周波
数2.8KHzを発信した際110度程度、7.2KHzで60度
ほどの位相差をもつ定在波を示す。第４図は第２
図に示すように探触子３の位置から底面Ｂに垂線
を下した点から底面に沿つて６mm右へ離れた点に
深さ４cmの切り込み溝５′を入れた状態での同じ
くグラフであり、この場合の定在波の位相差は、
第４図から明らかなように周波数2.8KHzの所で
約180度、7.2KHzで約110度であり、いずれの周
波数においても切り込み溝５′が存在することに
より約50度ほど位相差が高くなつている。このよ
うに無欠陥時の位相差特性を予め把握し、探傷対
象物に応じて設定した位相差のしきい値を越える
位相差が認められた場合には内部欠陥５の存在を
推定できるものである。
第２の実施例として樹皮つきの造林杉丸太の内
部欠陥５の探傷例を示す。第５図は丸太材の定在
波探傷装置の説明図である。図において、探傷対
象物４である丸太材の長手方向（母線）に直角な
面（丸太材端面と平行な面）の輪郭（外周線）に
沿つて探触子３を、また、等間隔に探触子１およ
び２を配置する。この例においても探傷対象物か
ら得られる定在波の位相差は丸太材の年輪分布、
丸太材断面の真円度、内部欠陥５の大きさ、形状
等により異なる。また、探触子３より発信する超
音波の周波数によつてもその位相差は変る。更
に、内部欠陥５たとえば節や探触子３、探触子１
および２の位置がある一定の相対的関係になつた
場合に、その定在波の位相差は大きく変化する。
すなわち、その相対的関係に近づくにつれて位相
差は初め大きく増え、その後で急激に減少する。
逆に、その関係から遠のくにつれて位相差は再び
大きく増えるという、いわゆる谷間現象を呈す
る。
部欠陥５の探傷例を示す。第５図は丸太材の定在
波探傷装置の説明図である。図において、探傷対
象物４である丸太材の長手方向（母線）に直角な
面（丸太材端面と平行な面）の輪郭（外周線）に
沿つて探触子３を、また、等間隔に探触子１およ
び２を配置する。この例においても探傷対象物か
ら得られる定在波の位相差は丸太材の年輪分布、
丸太材断面の真円度、内部欠陥５の大きさ、形状
等により異なる。また、探触子３より発信する超
音波の周波数によつてもその位相差は変る。更
に、内部欠陥５たとえば節や探触子３、探触子１
および２の位置がある一定の相対的関係になつた
場合に、その定在波の位相差は大きく変化する。
すなわち、その相対的関係に近づくにつれて位相
差は初め大きく増え、その後で急激に減少する。
逆に、その関係から遠のくにつれて位相差は再び
大きく増えるという、いわゆる谷間現象を呈す
る。
第７図は予め内部欠陥５が知られている丸太材
について探傷した際の材料横断面上での定在波の
位相差を円形座標図で示したもので、内部欠陥５
は後述の円周目盛１１および３２付近に存在する
ことが確められる。図において半径方向の値は位
相差の大きさを表し、この場合の半径に示される
位相差は108度を表す。外周線上の目盛は探傷時
の探触子３の位置を示すものであり、本実施例で
は丸太材の全周65箇所の分割点で測定したもので
ある。したがつて、これより直径の大なる丸太材
であれば測定箇所も増え、直径の小なる丸太材で
あれば該測定箇所が減ずることになるから、円形
座標図での分割目盛は適宜に選択決定される。探
触子１および２は探触子３よりそれぞれ２目盛ず
つ等間隔に置かれている。第６図において定めた
測定位置にしたがつて位相差の測定結果を第７図
に示す円形座標図として表現すれば、しきい値が
90度以上の位相差をもつ谷間現象を呈する領域
（便宜上この状態の図であるが、該図を右方へ傾
ければ第６図とぴつたり一致する。）は円周目盛
１１および３２を中心とする２箇所に存在してお
り、予め確認してある内部欠陥の存在位置にほぼ
対応している。
について探傷した際の材料横断面上での定在波の
位相差を円形座標図で示したもので、内部欠陥５
は後述の円周目盛１１および３２付近に存在する
ことが確められる。図において半径方向の値は位
相差の大きさを表し、この場合の半径に示される
位相差は108度を表す。外周線上の目盛は探傷時
の探触子３の位置を示すものであり、本実施例で
は丸太材の全周65箇所の分割点で測定したもので
ある。したがつて、これより直径の大なる丸太材
であれば測定箇所も増え、直径の小なる丸太材で
あれば該測定箇所が減ずることになるから、円形
座標図での分割目盛は適宜に選択決定される。探
触子１および２は探触子３よりそれぞれ２目盛ず
つ等間隔に置かれている。第６図において定めた
測定位置にしたがつて位相差の測定結果を第７図
に示す円形座標図として表現すれば、しきい値が
90度以上の位相差をもつ谷間現象を呈する領域
（便宜上この状態の図であるが、該図を右方へ傾
ければ第６図とぴつたり一致する。）は円周目盛
１１および３２を中心とする２箇所に存在してお
り、予め確認してある内部欠陥の存在位置にほぼ
対応している。
（発明の効果）
本発明は以上説明したように、探傷対象物毎の
種類、寸法、形状等の対象条件と超音波の発信周
波数等の測定条件に対応した無欠陥状態の位相差
特性を予め把握し、同一条件下で測定した探傷対
象物の位相差と前記の把握された位相差とを比較
して内部欠陥の有無を判定するものであるから、
探傷技術の熟練度等に無関係に探傷できる効果が
ある。
種類、寸法、形状等の対象条件と超音波の発信周
波数等の測定条件に対応した無欠陥状態の位相差
特性を予め把握し、同一条件下で測定した探傷対
象物の位相差と前記の把握された位相差とを比較
して内部欠陥の有無を判定するものであるから、
探傷技術の熟練度等に無関係に探傷できる効果が
ある。
第１図は本発明の超音波の定在波探傷方法の説
明図、第２図は板材に適用した本発明の第１実施
例の説明図、第３図は第１実施例における無欠陥
状態での定在波の位相差を示すグラフ、第４図は
第１実施例における切り込み溝を入れた状態での
定在波の位相差を示すグラフ、第５図は第２実施
例として丸太材に適用した探傷装置の説明図、第
６図は第５図のＡ−A′断面図、第７図は第２実
施例での丸太材の全周測定位置における位相差を
半径方向に表示した円形座標図である。 図中、１および２は定在波受信用探触子、３は
超音波発信用探触子、４は探傷対象物、５は内部
欠陥、６は超音波信号発生器、７はオシロスコー
プ。
明図、第２図は板材に適用した本発明の第１実施
例の説明図、第３図は第１実施例における無欠陥
状態での定在波の位相差を示すグラフ、第４図は
第１実施例における切り込み溝を入れた状態での
定在波の位相差を示すグラフ、第５図は第２実施
例として丸太材に適用した探傷装置の説明図、第
６図は第５図のＡ−A′断面図、第７図は第２実
施例での丸太材の全周測定位置における位相差を
半径方向に表示した円形座標図である。 図中、１および２は定在波受信用探触子、３は
超音波発信用探触子、４は探傷対象物、５は内部
欠陥、６は超音波信号発生器、７はオシロスコー
プ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超音波を利用して内部欠陥を非破壊的に探傷
する方法において、木質系探傷対象物の所要の測
定個所において、一個の超音波発信用探触子から
発信した超音波による定在波を該探触子を挟んで
前記対象物の等間隔の検出位置で定在波受信用探
触子で受信し、該両探触子より定在波を測定手段
に入力し、該測定手段で両定在波の位相差を測定
し、同一測定条件下での無傷の健全な木質系探傷
対象物の位相差特性値をしきい値とし、該しきい
値を基準として前記位相差と比較して内部欠陥の
有無を判定することを特徴とする超音波の定在波
探傷方法。 ２ 探触子底部に突起状ピンを設け、該ピンを介
して探傷対象物に探触子を密着させて成る特許請
求の範囲第１項記載の超音波の定在波探傷方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60129190A JPS61286750A (ja) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | 超音波の定在波探傷方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60129190A JPS61286750A (ja) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | 超音波の定在波探傷方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61286750A JPS61286750A (ja) | 1986-12-17 |
| JPH0431350B2 true JPH0431350B2 (ja) | 1992-05-26 |
Family
ID=15003367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60129190A Granted JPS61286750A (ja) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | 超音波の定在波探傷方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61286750A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6684705B1 (en) * | 1999-05-07 | 2004-02-03 | U.S. Natural Resources, Inc. | Roller mechanism using an array of ultrasound elements to interrogate wood properties |
| KR100604415B1 (ko) | 2005-04-04 | 2006-07-25 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 목재 열화 씨티 측정 방법 |
| JP2008026162A (ja) * | 2006-07-21 | 2008-02-07 | Sekisui Chem Co Ltd | 埋設管の劣化状態を検査する検査方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5393886A (en) * | 1977-01-27 | 1978-08-17 | Kansai Electric Power Co | Inspection method of steel pipe materials |
| US4399701A (en) * | 1980-06-03 | 1983-08-23 | Unisearch Limited | Method and means for detecting decay in wood |
-
1985
- 1985-06-13 JP JP60129190A patent/JPS61286750A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61286750A (ja) | 1986-12-17 |
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