JPH06148151A - Ultrasonic flaw detecting method and device - Google Patents

Ultrasonic flaw detecting method and device

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Publication number
JPH06148151A
JPH06148151A JP4102268A JP10226892A JPH06148151A JP H06148151 A JPH06148151 A JP H06148151A JP 4102268 A JP4102268 A JP 4102268A JP 10226892 A JP10226892 A JP 10226892A JP H06148151 A JPH06148151 A JP H06148151A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reflected echo
impulse
echo signal
inspected
elements
Prior art date
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Pending
Application number
JP4102268A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaki Yamano
正樹 山野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP4102268A priority Critical patent/JPH06148151A/en
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リニアアレイ探触子のハードウェア構成及び
欠陥の検出条件に影響を受けることなく副極を高精度で
抑制することを可能とする。 【構成】 受信した反射エコーに応じてリニアアレイ探
触子2の各素子20,20,…から出力される反射エコー信号
の夫々をインパルス処理器6にてインパルス変換し、イ
ンパルス変換した夫々の反射エコー信号を遅延器7,
7,…によって遅延させ、遅延させた夫々の反射エコー
信号を加算器8によって加算し、加算した反射エコー信
号に基づいて前記被検査材の欠陥を検出するようにして
ある。
(57) [Abstract] [Purpose] It is possible to suppress the secondary pole with high accuracy without being affected by the hardware configuration of the linear array probe and the defect detection conditions. [Structure] Each of the reflected echo signals output from each of the elements 20, 20, ... Of the linear array probe 2 in response to the received reflected echo is impulse-converted by an impulse processor 6, and the respective impulse-converted reflections are performed. The echo signal is sent to the delay device 7,
Are delayed by 7, ..., Each delayed reflected echo signal is added by the adder 8, and the defect of the inspected material is detected based on the added reflected echo signal.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は超音波を用いて被検査材
の欠陥を検出する超音波探傷方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic flaw detection method and apparatus for detecting defects in a material to be inspected using ultrasonic waves.

【0002】[0002]

【従来の技術】鋼材等の被検査材の欠陥を検出する探傷
方法においては、超音波を利用して欠陥を検出する超音
波探傷方法が行われている。この超音波探傷方法として
は、超音波ビームの送信及び受信を行う素子を一方向に
所定間隔で並設してなり、各素子から送信する超音波ビ
ームを位相整合させることによって被検査材の所定位置
に超音波ビームを集束させ、その反射エコーを各素子に
て受信するリニアアレイ探触子を用いて欠陥を検出する
方法が知られている。
2. Description of the Related Art As a flaw detection method for detecting a defect of a material to be inspected such as a steel material, an ultrasonic flaw detection method for detecting a defect using an ultrasonic wave is performed. As the ultrasonic flaw detection method, elements for transmitting and receiving ultrasonic beams are arranged in parallel in one direction at a predetermined interval, and the ultrasonic beams transmitted from the respective elements are phase-matched to determine a predetermined material to be inspected. A method is known in which an ultrasonic beam is focused on a position and a defect is detected by using a linear array probe in which reflected echoes are received by each element.

【0003】前記リニアアレイ探触子を用いて欠陥を検
出する方法では、全素子のうち、ある位置に超音波ビー
ムの集束を形成するために送受信動作を行うことを選択
された所定数の素子群を順次切り換えることにより、被
検査材上での超音波ビームの集束位置を素子の並設方向
へ移動させる電子リニア走査と、前記素子群の夫々の駆
動中に超音波ビームの偏向角を変更することによって、
超音波ビームの集束位置を所定範囲内で変更する電子セ
クタ走査とが行われる。
In the method of detecting a defect using the linear array probe, a predetermined number of elements selected to perform a transmitting / receiving operation in order to form a focused ultrasonic beam at a certain position among all the elements. Electronic linear scanning that moves the focusing position of the ultrasonic beam on the inspected material in the direction in which the elements are arranged side by side by switching the groups, and the deflection angle of the ultrasonic beam is changed while each element group is driven. By,
Electronic sector scanning for changing the focus position of the ultrasonic beam within a predetermined range is performed.

【0004】ところが、前述の如きリニアアレイ探触子
を用いて超音波ビームを集束させる場合、図5に示され
る如く、目標とする集束位置(以下主極という)以外の
位置にも超音波ビームが集束し副極が生じる。図5は副
極の発生状態を示す説明図である。図中20,20,…はリニ
アアレイ探触子の素子であり、各素子20,20,…から送信
される超音波ビームは、位相整合させられ、被検査材に
おける目標とする位置(以下主極という)Mに集束され
る。しかし、リニアアレイ探触子の各素子20,20,…は離
散的に並べられているため、超音波ビームの干渉現象に
よって、目標とする主極M以外の位置(以下副極とい
う)Gにも超音波ビームが集束する。この副極Gが生じ
ると、主極M以外の、レベルが高い反射エコーが検出さ
れるので、欠陥の検出精度が低下する。
However, when the ultrasonic beam is focused by using the linear array probe as described above, the ultrasonic beam is positioned at a position other than the target focusing position (hereinafter referred to as the main pole) as shown in FIG. Are focused and a secondary pole is generated. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a generation state of the auxiliary pole. In the figure, 20, 20, ... Are elements of the linear array probe, and the ultrasonic beams transmitted from each element 20, 20 ,, ... Focus on M. However, since the elements 20, 20, ... Of the linear array probe are arranged in a discrete manner, due to the interference phenomenon of the ultrasonic beam, they are located at a position G (hereinafter referred to as a sub-pole) G other than the target main pole M. Also the ultrasonic beam is focused. When the secondary pole G is generated, a reflected echo having a high level other than the primary pole M is detected, so that the defect detection accuracy is deteriorated.

【0005】副極Gの出現方位θG (探触子の中心から
の角度)は、素子ピッチ(素子間隔)P,超音波ビーム
の波長λ及び主極Mの偏向角θ0 (探触子の中心からの
角度)によって幾何学的に下記(1) 式の如く表される。
The appearance azimuth θ G (angle from the center of the probe) of the sub-pole G is the element pitch (element spacing) P, the wavelength λ of the ultrasonic beam and the deflection angle θ 0 of the main pole M (probe). It is geometrically expressed by the following equation (1) by the angle from the center of.

【0006】 θG =sin -1(λ/P±sin θ0 ) …(1)Θ G = sin −1 (λ / P ± sin θ 0 ) ... (1)

【0007】前記(1) 式において副極Gが存在しないた
めの条件は、sin θG が1よりも大である場合、即ち、
素子ピッチPが超音波ビームの波長λの半分よりも小さ
い場合であり、副極Gを生じさせないためには、素子ピ
ッチPを小さくすれば良い。但し、このように素子ピッ
チPを小さくする場合は、次に示すような理由により、
ある位置に集束を形成するために送受信動作を行う素子
数(以下、同時駆動素子数という)を増加させる。
The condition for the absence of the auxiliary pole G in the equation (1) is that sin θ G is larger than 1, that is,
In the case where the element pitch P is smaller than half the wavelength λ of the ultrasonic beam, the element pitch P may be made small in order to prevent the generation of the auxiliary pole G. However, when the element pitch P is reduced in this way, the reason is as follows.
The number of elements that perform transmission / reception operations (hereinafter referred to as the number of simultaneously driven elements) to form a focus at a certain position is increased.

【0008】下記(2) 式は、超音波ビームのビーム幅W
b と、波長λ,同時駆動素子数N,素子ピッチP及び焦
点深さZとの関係を表す式である。
Equation (2) below is the beam width W of the ultrasonic beam.
It is an expression showing the relationship between b , the wavelength λ, the number N of simultaneously driven elements, the element pitch P, and the focal depth Z.

【0009】 Wb =2・〔λ/(N・P)〕・Z …(2)W b = 2 · [λ / (N · P)] · Z (2)

【0010】前記(2) 式に示される如く、超音波ビーム
のビーム幅Wb は、素子ピッチPを小さくするに従って
広くなる特性があり、同時駆動素子数Nを多くするに従
って狭くなる特性がある。このため、前述の如く素子ピ
ッチPを小さくすると、ビーム幅Wb が広くなって欠陥
の検出精度が低下する虞があるので、素子ピッチPを小
さくする場合は、これと共に同時駆動素子数Nを増加さ
せてビーム幅Wb の拡大を抑制する。
As shown in the equation (2), the beam width W b of the ultrasonic beam has a characteristic that it becomes wider as the element pitch P becomes smaller, and it becomes narrower as the number N of simultaneously driven elements increases. . For this reason, if the element pitch P is reduced as described above, the beam width W b may be widened and the defect detection accuracy may be degraded. Therefore, when the element pitch P is reduced, the simultaneous drive element number N is also increased. It is increased to suppress the expansion of the beam width W b .

【0011】このように素子ピッチPを小さくすると共
に同時駆動素子数Nを増加させて副極Gの発生を抑制す
る場合は、主極Mの最大偏向角,焦点深さ及び測定精度
要求等の欠陥の検出条件と、その検出装置のハードウェ
ア構成とに基づいて、リニアアレイ探触子の素子ピッチ
P及び同時駆動素子数Nを決定し、この素子ピッチP及
び同時駆動素子数Nを実現するリニアアレイ探触子を使
用する必要がある。
In this way, when the element pitch P is reduced and the number N of simultaneously driven elements is increased to suppress the generation of the auxiliary pole G, the maximum deflection angle of the main pole M, the focal depth, the measurement accuracy requirement, etc. are required. The element pitch P and the number N of simultaneously driven elements of the linear array probe are determined based on the defect detection condition and the hardware configuration of the detection apparatus, and the element pitch P and the number N of simultaneously driven elements are realized. It is necessary to use a linear array transducer.

【0012】また、副極Gの発生を抑制する方法として
は、各素子20,20,…から送信させる超音波ビームのパル
ス継続時間Td を短くすることにより、超音波ビームの
干渉を抑制して副極Gの発生を抑制する方法がある。こ
の方法は、パルス継続時間Td と、超音波ビームの周期
c との比(Td /Tc )が小さくなれば、各素子20,2
0,…から送信させる超音波ビームが、副極Gの出現方位
θG にて干渉しないという特性を利用したものである。
但し、この方法を実現するためには、パルス継続時間T
d が短い、特殊な探触子を制作する必要がある。
Further, as a method of suppressing the generation of the auxiliary pole G, the interference of the ultrasonic beams is suppressed by shortening the pulse duration T d of the ultrasonic beams transmitted from the respective elements 20, 20 ,. There is a method of suppressing the generation of the auxiliary pole G. In this method, if the ratio (T d / T c ) between the pulse duration T d and the period T c of the ultrasonic beam becomes small, each element 20, 2
This is because the ultrasonic beam transmitted from 0, ... Does not interfere with the appearance direction θ G of the auxiliary pole G.
However, in order to realize this method, the pulse duration T
It is necessary to create a special transducer with a short d .

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかし、素子ピッチP
を小さくすると共に同時駆動素子数Nを増加させたリニ
アアレイ探触子を用いて副極Gの発生を抑制する従来の
方法では、そのリニアアレイ探触子では、その素子ピッ
チP及び同時駆動素子数Nを決定する際に用いた前記検
出条件と異なる検出条件での欠陥の検出を行う場合は、
副極Gを十分に抑制できないという問題があった。
However, the element pitch P
In the conventional method of suppressing the generation of the auxiliary pole G by using the linear array probe in which the number of simultaneously driven elements is increased while reducing the number of elements, in the linear array probe, the element pitch P and the simultaneously driven elements are set. When detecting a defect under a detection condition different from the detection condition used when determining the number N,
There has been a problem that the sub pole G cannot be suppressed sufficiently.

【0014】また、超音波ビームのパルス継続時間Td
を短くする従来の方法を実現する場合は、パルス継続時
間Td が短い、特殊なリニアアレイ探触子を制作する必
要があるが、そのパルス継続時間Td の短縮は、ハード
ウェア構成上限界があるため、副極Gの抑制に限界があ
った。
Also, the pulse duration T d of the ultrasonic beam
In order to realize the conventional method of shortening the pulse duration, it is necessary to manufacture a special linear array probe having a short pulse duration T d, but the reduction of the pulse duration T d is limited by the hardware configuration. Therefore, there is a limit to the suppression of the auxiliary pole G.

【0015】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、リニアアレイ探触子のハードウェア構成及び欠
陥の検出条件に影響を受けることなく副極を高精度で抑
制することを可能とする超音波探傷方法及び装置を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to suppress the auxiliary pole with high accuracy without being affected by the hardware configuration of the linear array probe and the defect detection condition. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for ultrasonic flaw detection.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波探傷
方法は、超音波の送受信を行う素子複数を並設してなる
リニアアレイ探触子から被検査材へ、集束した超音波を
入射させ、その反射エコーを各素子にて受信し、受信し
た夫々の反射エコーを表す反射エコー信号に基づいて前
記被検査材の欠陥を検出する超音波探傷方法において、
前記各素子にて受信された反射エコー信号の夫々をイン
パルス変換し、インパルス変換した夫々の反射エコー信
号に集束位置に応じた所定の遅延を加え、遅延させられ
た夫々の反射エコー信号を加算し、加算された反射エコ
ー信号に基づいて前記被検査材の欠陥を検出することを
特徴とする。
According to an ultrasonic flaw detection method of the present invention, a focused ultrasonic wave is incident on a material to be inspected from a linear array probe having a plurality of elements for transmitting and receiving ultrasonic waves arranged in parallel. Then, the reflected echo is received by each element, in the ultrasonic flaw detection method for detecting the defect of the material to be inspected based on the reflected echo signal representing each received reflected echo,
Each of the reflected echo signals received by each element is impulse-converted, a predetermined delay according to the focusing position is added to each impulse-converted reflected echo signal, and each delayed reflected echo signal is added. The defect of the material to be inspected is detected based on the added reflected echo signal.

【0017】本発明に係る超音波探傷装置は、超音波の
送受信を行う素子複数を並設してなるリニアアレイ探触
子から被検査材へ、集束した超音波を入射させ、その反
射エコーを各素子にて受信し、受信した夫々の反射エコ
ーを表す反射エコー信号に基づいて前記被検査材の欠陥
を検出する超音波探傷装置において、前記各素子にて受
信された反射エコー信号の夫々をインパルス変換する手
段と、該手段によってインパルス変換した夫々の反射エ
コー信号に集束位置に応じた所定の遅延を加える手段
と、該手段によって遅延させられた夫々の反射エコー信
号を加算する手段とを備え、該手段で加算された反射エ
コー信号に基づいて前記被検査材の欠陥を検出するよう
にしてあることを特徴とする。
In the ultrasonic flaw detector according to the present invention, a focused ultrasonic wave is incident on a material to be inspected from a linear array probe in which a plurality of elements for transmitting and receiving ultrasonic waves are arranged in parallel, and the reflected echo is reflected. Received by each element, in the ultrasonic flaw detector for detecting the defect of the material to be inspected based on the reflected echo signal representing each received reflected echo, each of the reflected echo signals received by each element A means for performing impulse conversion, means for adding a predetermined delay to the respective reflection echo signals impulse-converted by the means according to the focus position, and means for adding the respective reflection echo signals delayed by the means. The defect of the material to be inspected is detected based on the reflected echo signal added by the means.

【0018】[0018]

【作用】本発明にあっては、反射エコー信号の夫々がイ
ンパルス変換されることにより、その信号の継続時間が
短縮される。そして、インパルス変換された反射エコー
信号の夫々は、その集束位置(主極)に応じた所定の遅
延を加えられた後、加算されるが、このとき、主極位置
からの反射エコーは、位相が整合するため、強め合う。
一方、インパルス変換された反射エコー信号は夫々継続
時間が短縮されているため、夫々の反射エコー信号の遅
延及び加算演算時に副極位置からの反射エコーの位相整
合が生じ難くなり、副極位置からの反射エコー信号は、
主極位置からの反射エコーに比べて抑制される。
In the present invention, each of the reflected echo signals is impulse-converted to shorten the duration of the signal. Then, each of the impulse-converted reflected echo signals is added after a predetermined delay according to its focus position (main pole), and at this time, the reflected echo from the main pole position is Because they match, they strengthen each other.
On the other hand, since the duration of each impulse-converted reflected echo signal has been shortened, phase matching of the reflected echo from the sub-pole position is less likely to occur during delay and addition calculation of each reflection echo signal, and The reflected echo signal of
It is suppressed compared to the reflection echo from the main pole position.

【0019】[0019]

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て具体的に説明する。第1図は本発明に係る超音波探傷
装置の構成を示すブロック図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to the drawings showing the embodiments thereof. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic flaw detector according to the present invention.

【0020】図中1は被検査材であり、超音波ビームの
送受信を行う多数の素子20,20,…を所定間隔で1列に並
設してなり、各素子20,20,…から送信される超音波ビー
ムを位相整合させることによって被検査材1の所定位置
に超音波ビームを集束させ、その反射エコーを各素子2
0,20,…にて受信するリニアアレイ探触子2が、前記鋼
管1に対して水(図示せず)を介して配設されている。
In the figure, reference numeral 1 is a material to be inspected, which is composed of a large number of elements 20, 20, ... Which transmit and receive ultrasonic beams arranged in parallel at a predetermined interval, and which are transmitted from each element 20, 20 ,. The ultrasonic beam is focused on a predetermined position of the inspected material 1 by phase matching the ultrasonic beam to be generated, and the reflected echo is reflected by each element 2
The linear array probe 2 receiving at 0, 20, ... Is arranged on the steel pipe 1 through water (not shown).

【0021】このリニアアレイ探触子2は、その全素子
20,20,…のうち、ある所定の位置に超音波ビームの集束
を形成するために送受信動作を行うことを選択された所
定数の素子群を順次切り換えることによって、被検査材
1内での超音波ビームの集束位置を素子の列設方向へ移
動させる走査である電子リニア走査を行うと共に、前記
素子群の夫々の駆動の際に各素子20,20,…から送信する
超音波ビームの送信タイミングを変更することによっ
て、位相整合された超音波ビームの偏向角を所定範囲内
で変更する走査である電子セクタ走査を行うことが可能
となっている。
This linear array probe 2 has all its elements.
Of 20, 20, ..., By sequentially switching a predetermined number of element groups selected to perform transmission / reception operation in order to form a focus of an ultrasonic beam at a predetermined position, The electronic linear scanning, which is a scan for moving the focusing position of the ultrasonic beam in the direction in which the elements are arranged, is performed, and the ultrasonic beam transmitted from each of the elements 20, 20, ... When each of the element groups is driven. By changing the timing, it is possible to perform electronic sector scanning, which is scanning for changing the deflection angle of the phase-matched ultrasonic beam within a predetermined range.

【0022】リニアアレイ探触子2の各素子20,20,…に
は、これらを励振するパルス信号が多数のパルサ3,
3,…の夫々から与えられるようになっている。但し、
パルサ3,3,…の数は、各素子群における同時駆動素
子数Nと同数設けられており、パルサ3,3,…からの
パルス信号は、リニアアレイ探触子2において、順次的
に各素子群に与えられるようになっている。前記パルサ
3,3,…の夫々は、パルサ駆動制御器4によって、そ
の駆動タイミングを制御されるようになっており、パル
サ駆動制御器4は、前記電子リニア走査及び電子セクタ
走査を行うべく予め定められたタイミングにて、パルサ
3,3,…へ駆動タイミング信号を与えるようになって
いる。各素子20,20,…は、前記パルス信号によって励振
され、超音波ビームを被検査材1へ送信し、その被検査
材1からの反射エコーを受信するようになっている。
Each of the elements 20, 20, ... Of the linear array probe 2 has a large number of pulse signals for exciting them.
It is designed to be given by each of 3 ,. However,
The number of pulsers 3, 3, ... Is the same as the number N of simultaneously driven elements in each element group, and the pulse signals from the pulsers 3, 3 ,. It is given to the element group. The driving timing of each of the pulsers 3, 3, ... Is controlled by a pulser drive controller 4, and the pulser drive controller 4 preliminarily performs the electronic linear scanning and the electronic sector scanning. A drive timing signal is given to the pulsers 3, 3, ... At a predetermined timing. Each element 20, 20, ... Is excited by the pulse signal, transmits an ultrasonic beam to the inspected material 1, and receives a reflection echo from the inspected material 1.

【0023】各素子20,20,…で受信された反射エコーの
夫々は、電気信号(反射エコー信号という)に変換さ
れ、それらの反射エコー信号が各別に増幅器5,5,…
に与えられる。増幅器5,5,…へ与えられた反射エコ
ー信号は夫々増幅され、インパルス処理器6に与えられ
る。
Each of the reflected echoes received by each of the elements 20, 20, ... Is converted into an electric signal (referred to as a reflected echo signal), and the reflected echo signals are individually amplified by the amplifiers 5, 5 ,.
Given to. The reflected echo signals given to the amplifiers 5, 5, ... Are amplified and given to the impulse processor 6.

【0024】インパルス処理器6は、A/D 変換器61,61,
…と演算器62,62,…とよりなるものであり、A/D 変換器
61,61,…の夫々は、増幅器5,5,… から与えられた
夫々の反射エコー信号(アナログ信号)をA/D 変換し、
A/D 変換後の反射エコー信号(ディジタル信号)を演算
器62,62,…の夫々に与える。演算器62,62,…は、A/D変
換後の反射エコー信号に対して、ウィナーフィルタリン
グ処理又はL1ノルム処理等の数値演算によるインパルス
変換を行い、前記反射エコー信号をスパイク状のインパ
ルス信号に変換する。このようにインパルス処理器6に
てインパルス化された夫々の反射エコー信号は遅延器
7,7,…の夫々に各別に与えられる。
The impulse processor 6 includes A / D converters 61, 61,
... and arithmetic units 62, 62, ..., and is an A / D converter
61, 61, ... A / D convert the respective reflection echo signals (analog signals) given from the amplifiers 5, 5 ,.
The reflected echo signal (digital signal) after A / D conversion is given to each of the computing units 62, 62, .... The arithmetic units 62, 62, ... Perform impulse conversion by numerical calculation such as Wiener filtering processing or L1 norm processing on the reflected echo signal after A / D conversion, and convert the reflected echo signal into a spike-shaped impulse signal. Convert. In this way, the respective reflected echo signals impulse-processed by the impulse processor 6 are given to the respective delay devices 7, 7 ,.

【0025】遅延器7,7,…では、インパルス処理器
6から与えられた反射エコー信号を以下に示すように夫
々遅延させることにより、主極位置から得られる夫々の
反射エコー信号の位相を合わせて加算器8へ与える。被
検査材1の表面における超音波ビームの焦点位置(主極
位置)での反射により得られる反射エコー信号は、各素
子20,20,…に受信されるが、前記焦点位置から各素子2
0,20,…までの距離は、素子20,20,…毎に異なるため、
前記反射エコー信号の受信タイミングが素子20,20,…毎
に異なる。即ち、前記焦点位置からの距離が短い素子20
は、その距離が長い素子20よりも前記反射エコー信号の
受信タイミングが早くなる。
In the delay devices 7, 7, ..., The reflection echo signals supplied from the impulse processor 6 are delayed as shown below to match the phases of the respective reflection echo signals obtained from the main pole position. And gives it to the adder 8. The reflected echo signal obtained by the reflection of the ultrasonic beam at the focal position (main pole position) on the surface of the material 1 to be inspected is received by each element 20, 20 ,.
The distance to 0,20, ... differs for each element 20,20, ...
The reception timing of the reflected echo signal differs for each of the elements 20, 20, .... That is, the element 20 having a short distance from the focal position
Has a reception timing of the reflected echo signal earlier than that of the element 20 having a long distance.

【0026】このため、遅延器7,7,…では、各素子
20,20,…における前記距離の値に基づいて、出力する前
記主極位置からの反射エコー信号の夫々の位相が一致す
るような遅延時間を素子20,20,…毎に定めておき、この
遅延時間分だけその出力を遅延させることにより、位相
を一致させた反射エコー信号を夫々加算器8へ与える。
Therefore, in the delay devices 7, 7, ...
Based on the value of the distance at 20, 20, ..., The delay time is set for each of the elements 20, 20, ..., such that the respective phases of the reflected echo signals from the main pole position to be output match. By delaying its output by the delay time, the reflected echo signals whose phases are matched are given to the adders 8, respectively.

【0027】加算器8では、遅延器7,7,…から与え
られた夫々の反射エコー信号を加え合わせる(加算す
る)。この場合、主極位置からの反射エコー信号は位相
が整合しているので、加算器8において強められ(レベ
ルを高くされ)る。加算器8にて加算された反射エコー
信号は表示器9へ与えられる。表示器9では、加算器8
から与えられた反射エコー信号を欠陥の検出結果とし
て、画面表示する。
The adder 8 adds (adds) the respective reflected echo signals given from the delay devices 7, 7, .... In this case, since the reflected echo signals from the main pole position are in phase with each other, they are strengthened (the level is increased) in the adder 8. The reflected echo signal added by the adder 8 is given to the display 9. In the display unit 9, the adder 8
The reflected echo signal given from the device is displayed on the screen as the result of defect detection.

【0028】以上の如き構成の超音波探傷装置では、リ
ニアアレイ探触子2により、超音波ビームが被検査材1
の目標位置(主極)に集束させられる場合に、超音波ビ
ームの干渉現象によって前記目標位置以外の位置(副
極)にも超音波ビームが集束される。このため、リニア
アレイ探触子2の各素子20,20,…に受信される反射エコ
ーには主極位置からの反射エコーと、副極位置からの反
射エコーとが含まれている。その反射エコーに係る反射
エコー信号夫々をそのまま集束位置に応じた所定の遅延
を加えた後、加算した場合、副極位置からの反射エコー
信号の位相整合が生じ易く、その結果として副極位置か
らの比較的大きい反射エコー信号が検出される。このよ
うな信号をそのまま欠陥の検出信号として用いると、主
極に係る反射エコー信号のピークの他に副極に係る反射
エコー信号のピークが、検出信号に現れることとなり、
欠陥の検出精度が低下する。
In the ultrasonic flaw detector having the above-mentioned structure, the ultrasonic beam is emitted by the linear array probe 2 to be inspected.
When the ultrasonic beam is focused on the target position (main pole), the ultrasonic beam is focused on the position (sub-pole) other than the target position due to the interference phenomenon of the ultrasonic beam. Therefore, the reflection echoes received by the elements 20, 20, ... Of the linear array probe 2 include the reflection echoes from the main pole position and the reflection echoes from the sub-pole position. If the reflected echo signals related to the reflected echoes are each added as they are after a predetermined delay according to the focus position, and if they are added, phase matching of the reflected echo signals from the sub-pole position is likely to occur, and as a result, A relatively large reflected echo signal of is detected. When such a signal is used as it is as a defect detection signal, the peak of the reflection echo signal related to the sub pole appears in the detection signal in addition to the peak of the reflection echo signal related to the main pole,
Defect detection accuracy decreases.

【0029】このため、インパルス処理器6,遅延器
7,7,…及び加算器8では、前記副極を抑制するよう
な信号処理を行う。以下、その信号処理について説明す
る。
Therefore, the impulse processor 6, the delay units 7, 7, ... And the adder 8 perform signal processing for suppressing the sub-pole. The signal processing will be described below.

【0030】インパルス処理器6においては反射エコー
信号がインパルス変換されるが、その変換により、反射
エコー信号は図2に示される如く整形される。図2(a),
(b)は反射エコー信号の原波形とそのインパルス変換後
の波形との関係を示す波形図であって、図2(a) には原
波形、図2(b) にはインパルス変換後の波形を夫々示し
てあり、図2(a),(b) では共に縦軸に信号の振幅、横軸
に時間をとってある。
In the impulse processor 6, the reflected echo signal is impulse-converted, and by the conversion, the reflected echo signal is shaped as shown in FIG. Figure 2 (a),
2 (b) is a waveform diagram showing the relationship between the original waveform of the reflected echo signal and its waveform after impulse conversion. The original waveform is shown in FIG. 2 (a) and the waveform after impulse conversion is shown in FIG. 2 (b). 2A and 2B, the vertical axis represents signal amplitude and the horizontal axis represents time.

【0031】図2(a),(b) に示されている如く反射エコ
ー信号は、インパルス変換によってその信号継続時間T
a を短縮され、信号継続時間Tb が短いスパイク状のイ
ンパルス信号となる。このように反射エコー信号の信号
継続時間が短縮されると、遅延器7において行われる信
号の遅延処理と、加算器8において行われる信号の加算
処理とにおいて、主極位置以外の部位からの反射エコー
信号は位相整合を生じ難く、副極成分が抑制され易くな
る。
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the reflected echo signal has its signal duration T by impulse conversion.
a is shortened and the signal becomes a spike-like impulse signal having a short signal duration Tb. When the signal duration of the reflected echo signal is shortened in this way, in the signal delay processing performed by the delay device 7 and the signal addition processing performed by the adder 8, reflection from a portion other than the main pole position is performed. Phase matching is less likely to occur in the echo signal, and the sub-pole component is easily suppressed.

【0032】インパルス化された夫々の反射エコー信号
は、遅延器7,7,…にてその主極成分の位相が一致さ
せられ、加算器8にて加算されるが、この場合、各反射
エコー信号の主極成分は、位相が一致しているため、信
号が加算されると、位相整合によって強め合い、その主
極成分が強調されることとなる。一方、各反射エコー信
号の副極成分は、各反射エコー信号において前述の如く
主極成分の位相が一致しても、その位相が一致しないの
で、信号が加算されると、位相不整合によって弱め合
い、除去又は抑制される。
The respective reflected echo signals that have been made into impulses are made to have the phases of their main pole components matched by the delay devices 7, 7, ... And added by the adder 8. In this case, the reflected echo signals are reflected. Since the main pole components of the signals are in phase with each other, when the signals are added, they are strengthened by phase matching and the main pole component is emphasized. On the other hand, the sub-pole component of each reflected echo signal does not match the phase of the main pole component in each reflected echo signal, as described above. Therefore, when the signals are added, they are weakened by phase mismatch. Fit, removed or suppressed.

【0033】次に、以上の如き超音波探傷方装置を用い
て実際に欠陥の検出を行った結果について説明する。こ
の検出にあっては、水中に沈めた直径0.3cm の鋼球の被
検査材に対して、リニアアレイ探触子2を、リニアアレ
イ探触子2の同時駆動素子群幅の約5倍の距離が焦点深
さとなるように配し、リニアアレイ探触子2の偏向角を
0度にした場合と、その偏向角を30度にした場合との2
ケースについて、前述の如きインパルス処理を実行した
場合と、インパルス処理を実行しなかった場合との欠陥
検出を行った。
Next, the result of actual defect detection using the ultrasonic flaw detector as described above will be described. In this detection, the linear array probe 2 is about 5 times the width of the simultaneous drive element group of the linear array probe 2 with respect to the inspected material of a steel ball with a diameter of 0.3 cm submerged in water. The linear array probe 2 is arranged so that the distance is the depth of focus, and the deflection angle of the linear array probe 2 is 0 degree, and the deflection angle is 30 degrees.
Regarding the case, defect detection was performed between the case where the above-described impulse processing was executed and the case where the impulse processing was not executed.

【0034】図3(a),(b) は偏向角を0度にした条件に
おけるインパルス処理を実行しなかった場合と、インパ
ルス処理を実行した場合とについてリニアアレイ探触子
2の走査位置と反射エコー信号の振幅との関係を示す波
形図であって、縦軸に反射エコー信号振幅、縦軸にリニ
アアレイ探触子2の走査位置を夫々とり、これらの関係
を示してあり、図3(a) にはインパルス処理を実行しな
かった場合の前記関係を示し、図3(b) にはインパルス
処理を実行した場合の前記関係を示す。
3 (a) and 3 (b) show the scanning position of the linear array probe 2 with and without the impulse process under the condition that the deflection angle is 0 degree. FIG. 3 is a waveform diagram showing the relationship with the amplitude of the reflected echo signal, showing the relationship between the reflected echo signal amplitude on the vertical axis and the scanning position of the linear array probe 2 on the vertical axis, and FIG. FIG. 3A shows the above relationship when the impulse processing is not executed, and FIG. 3B shows the above relationship when the impulse processing is executed.

【0035】インパルス処理を実行しなかった場合は、
図3(a) に示される如く主極Mの両側に、該主極Mと20
dBの差がある明らかな副極G,Gが現れているが、イン
パルス処理を実行した場合は、図3(b) に示される如く
主極Mの近傍に、該主極Mと26dBの差がある微小な副極
Gが現れているのみであり、この図から明らかな如くイ
ンパルス処理を実行した場合は、副極Gが十分に抑制さ
れる。
If the impulse processing is not executed,
As shown in FIG. 3 (a), on both sides of the main pole M, the main poles M and 20
Clear sub-poles G and G with dB difference appear, but when impulse processing is executed, the difference between the main pole M and 26 dB is near the main pole M as shown in Fig. 3 (b). Only a very small sub-pole G appears, and when the impulse processing is executed as apparent from this figure, the sub-pole G is sufficiently suppressed.

【0036】図4(a),(b) は偏向角を30度にした条件に
おけるインパルス処理を実行しなかった場合と、インパ
ルス処理を実行した場合とについてリニアアレイ探触子
2の走査位置と反射エコー信号の振幅との関係を示す波
形図であって、縦軸に反射エコー信号振幅、縦軸にリニ
アアレイ探触子2の走査位置を夫々とり、これらの関係
を示してあり、図4(a) にはインパルス処理を実行しな
かった場合の前記関係を示し、図4(b) にはインパルス
処理を実行した場合の前記関係を示す。
FIGS. 4 (a) and 4 (b) show the scanning position of the linear array probe 2 with and without the impulse process under the condition that the deflection angle is 30 degrees. FIG. 4 is a waveform diagram showing the relationship with the amplitude of the reflected echo signal, showing the relationship between the reflected echo signal amplitude on the vertical axis and the scanning position of the linear array probe 2 on the vertical axis, and FIG. FIG. 4A shows the relationship when the impulse processing is not executed, and FIG. 4B shows the relationship when the impulse processing is executed.

【0037】インパルス処理を実行しなかった場合は、
図4(a) に示される如く主極Mの近傍に、該主極Mと6
dBの差がある明らかな副極Gが現れているが、インパル
ス処理を実行した場合は、図4(b) に示される如く主極
Mの近傍に、該主極Mと18dBの差がある微小な副極Gが
現れているのみであり、この図から明らかな如くインパ
ルス処理を実行した場合は、副極Gが十分に抑制され
る。
When the impulse processing is not executed,
As shown in FIG. 4 (a), in the vicinity of the main pole M, the main poles M and 6
Although there is a clear sub pole G with a difference of dB, when impulse processing is executed, there is a difference of 18 dB with the main pole M in the vicinity of the main pole M as shown in Fig. 4 (b). Only the minute auxiliary pole G appears, and when the impulse processing is executed as is clear from this figure, the auxiliary pole G is sufficiently suppressed.

【0038】なお、本実施例において、インパルス変換
は、ウィナーフィルタリング処理又はL1ノルム処理等の
数値演算によって実行したが、これに限らず、パルスジ
ェネレータ及びコンパレータ等を用いて反射エコー信号
をインパルス化しても良い。
In the present embodiment, the impulse conversion is executed by numerical calculation such as Wiener filtering processing or L1 norm processing. However, the present invention is not limited to this, and the reflected echo signal is converted into impulses by using a pulse generator and a comparator. Is also good.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係る超音波探
傷方法及び装置においては、反射エコー信号のインパル
ス変換,インパルス変換した夫々の反射エコー信号の遅
延及び遅延された夫々の反射エコー信号の加算等の信号
処理によって副極を除去するため、リニアアレイ探触子
のハードウェア構成及び欠陥の検出条件に影響を受ける
ことなく副極を高精度で抑制することを可能となる等、
本発明は優れた効果を奏する。
As described above in detail, in the ultrasonic flaw detection method and apparatus according to the present invention, the impulse conversion of the reflection echo signals, the delay of each impulse-converted reflection echo signal, and the delay of each delayed reflection echo signal. Since the auxiliary pole is removed by signal processing such as addition, the auxiliary pole can be suppressed with high accuracy without being affected by the hardware configuration of the linear array probe and the defect detection condition.
The present invention has excellent effects.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る超音波探傷装置の構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic flaw detector according to the present invention.

【図2】反射エコー信号の原波形とそのインパルス変換
後の波形との関係を示す波形図である。
FIG. 2 is a waveform diagram showing a relationship between an original waveform of a reflected echo signal and a waveform after its impulse conversion.

【図3】偏向角を0度にした条件におけるインパルス処
理を実行しなかった場合と、インパルス処理を実行した
場合とについてリニアアレイ探触子の走査位置と反射エ
コー信号の振幅との関係を示す波形図である。
FIG. 3 shows the relationship between the scanning position of the linear array probe and the amplitude of the reflected echo signal when the impulse process is not executed and when the impulse process is executed under the condition that the deflection angle is 0 degree. It is a waveform diagram.

【図4】偏向角を30度にした条件におけるインパルス処
理を実行しなかった場合と、インパルス処理を実行した
場合とについてリニアアレイ探触子の走査位置と反射エ
コー信号の振幅との関係を示す波形図である。
FIG. 4 shows the relationship between the scanning position of the linear array probe and the amplitude of the reflected echo signal in the case where the impulse process is not executed and the case where the impulse process is executed under the condition that the deflection angle is 30 degrees. It is a waveform diagram.

【図5】副極の発生状態を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a generation state of a sub pole.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 被検査材 2 探触子 6 インパルス処理器 7 遅延器 8 加算器 20 素子 1 material to be inspected 2 probe 6 impulse processor 7 delay device 8 adder 20 elements

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超音波の送受信を行う素子複数を並設し
てなるリニアアレイ探触子から被検査材へ、集束した超
音波を入射させ、その反射エコーを各素子にて受信し、
受信した夫々の反射エコーを表す反射エコー信号に基づ
いて前記被検査材の欠陥を検出する超音波探傷方法にお
いて、 前記各素子にて受信された反射エコー信号の夫々をイン
パルス変換し、インパルス変換した夫々の反射エコー信
号に集束位置に応じた所定の遅延を加え、遅延させられ
た夫々の反射エコー信号を加算し、加算された反射エコ
ー信号に基づいて前記被検査材の欠陥を検出することを
特徴とする超音波探傷方法。
1. A focused ultrasonic wave is incident on a material to be inspected from a linear array probe in which a plurality of elements for transmitting and receiving ultrasonic waves are arranged in parallel, and the reflected echo is received by each element,
In the ultrasonic flaw detection method for detecting defects in the material to be inspected based on the reflection echo signals representing the respective reflection echoes received, each of the reflection echo signals received by each of the elements is impulse-converted and impulse-converted. A predetermined delay according to the focusing position is added to each reflected echo signal, each delayed reflected echo signal is added, and the defect of the inspected material is detected based on the added reflected echo signal. Characteristic ultrasonic flaw detection method.
【請求項2】 超音波の送受信を行う素子複数を並設し
てなるリニアアレイ探触子から被検査材へ、集束した超
音波を入射させ、その反射エコーを各素子にて受信し、
受信した夫々の反射エコーを表す反射エコー信号に基づ
いて前記被検査材の欠陥を検出する超音波探傷装置にお
いて、 前記各素子にて受信された反射エコー信号の夫々をイン
パルス変換する手段と、 該手段によってインパルス変換した夫々の反射エコー信
号に集束位置に応じた所定の遅延を加える手段と、 該手段によって遅延させられた夫々の反射エコー信号を
加算する手段とを備え、該手段で加算された反射エコー
信号に基づいて前記被検査材の欠陥を検出するようにし
てあることを特徴とする超音波探傷装置。
2. A focused ultrasonic wave is made incident on a material to be inspected from a linear array probe in which a plurality of elements for transmitting and receiving ultrasonic waves are arranged in parallel, and the reflected echo is received by each element,
In the ultrasonic flaw detector for detecting defects in the material to be inspected based on the reflection echo signals representing the respective reflection echoes received, means for impulse converting each of the reflection echo signals received by each of the elements, Means for adding a predetermined delay according to the focus position to each reflected echo signal impulse-converted by the means, and means for adding each reflected echo signal delayed by the means, and added by the means An ultrasonic flaw detector, wherein a defect of the material to be inspected is detected based on a reflected echo signal.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113916989A (en) * 2021-09-24 2022-01-11 广东电网有限责任公司广州供电局 Method and system for detecting internal defects of high-performance epoxy insulating part of power system

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