JPH06273392A - 超音波検査装置 - Google Patents
超音波検査装置Info
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- JPH06273392A JPH06273392A JP5059222A JP5922293A JPH06273392A JP H06273392 A JPH06273392 A JP H06273392A JP 5059222 A JP5059222 A JP 5059222A JP 5922293 A JP5922293 A JP 5922293A JP H06273392 A JPH06273392 A JP H06273392A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/12—Analysing solids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 メッキ等で被覆された材料の表面のミクロ欠
陥を的確に検出する。 【構成】 円筒面に沿って設けられた送受信用超音波振
動子群３Ａ、３Ｂ、…３Ｎ，４Ａ、４Ｂ、…４Ｎを有す
るとともに、円筒内の水を区分けし、超音波のノイズを
防ぐ遮音板８を備えた超音波探触子と、この超音波探触
子２にパルスを与える多チャンネルパルサ―15と、前記
受信用超音波振動子群４Ａ、４Ｂ、…４Ｎからの超音波
を受け、被検査物１の超音波入射角、超音波の被検査物
１への漏洩角度を設定するチャンネル選択回路17と、こ
のチャンネル選択回路17からの出力をアナログに変換し
て記録・表示する装置19とを具備することを特徴にす
る。
陥を的確に検出する。 【構成】 円筒面に沿って設けられた送受信用超音波振
動子群３Ａ、３Ｂ、…３Ｎ，４Ａ、４Ｂ、…４Ｎを有す
るとともに、円筒内の水を区分けし、超音波のノイズを
防ぐ遮音板８を備えた超音波探触子と、この超音波探触
子２にパルスを与える多チャンネルパルサ―15と、前記
受信用超音波振動子群４Ａ、４Ｂ、…４Ｎからの超音波
を受け、被検査物１の超音波入射角、超音波の被検査物
１への漏洩角度を設定するチャンネル選択回路17と、こ
のチャンネル選択回路17からの出力をアナログに変換し
て記録・表示する装置19とを具備することを特徴にす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属材料や複合材料およ
びセラミックス等の表面近傍や、特にこれらの材料の表
面にコ―ティングやメッキ等の処理を施した材料のコ―
ティング層およびメッキ層内部や母材との界面近傍に生
ずるボイドや割れ等のミクロ欠陥を検出・評価するため
の超音波検査装置に関するものである。
びセラミックス等の表面近傍や、特にこれらの材料の表
面にコ―ティングやメッキ等の処理を施した材料のコ―
ティング層およびメッキ層内部や母材との界面近傍に生
ずるボイドや割れ等のミクロ欠陥を検出・評価するため
の超音波検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、金属材料、複合材料およびセラミ
ックス等の材料を従来とは異なった厳しい環境や使用条
件で用いるために、耐熱，耐蝕，耐摩耗の機能を付与す
るためのコ―ティング処理，メッキ処理，熱処理やそれ
らを複合して用いる表面改質等の処理を実施する場合が
増加している。これらの表面処理された材料は、処理が
正しく行われ欠陥等が無ければ当初予定した耐熱，耐
蝕，耐摩耗の機能を発揮するが、コ―ティング層および
メッキ層等の内部や母材との界面近傍にボイドや割れ等
のミクロ欠陥が生じ、この存在に気づかずにいると、予
期せぬ時に当初の機能を果たさず、機能としての寿命を
終了してしまい、これら部材を用いている機器全体を停
止させてしまったり、上記ミクロ欠陥を起点として酸
化，腐食，侵食，摩耗などが発生・進展し、ミクロ欠陥
の存在が機器全体の寿命の低下をかえって促進させてし
まうこともあり、これらの欠陥を検出し不完全な部品部
材を用いないようにすることは機器の健全性・安全性を
確保する上で重要である。
ックス等の材料を従来とは異なった厳しい環境や使用条
件で用いるために、耐熱，耐蝕，耐摩耗の機能を付与す
るためのコ―ティング処理，メッキ処理，熱処理やそれ
らを複合して用いる表面改質等の処理を実施する場合が
増加している。これらの表面処理された材料は、処理が
正しく行われ欠陥等が無ければ当初予定した耐熱，耐
蝕，耐摩耗の機能を発揮するが、コ―ティング層および
メッキ層等の内部や母材との界面近傍にボイドや割れ等
のミクロ欠陥が生じ、この存在に気づかずにいると、予
期せぬ時に当初の機能を果たさず、機能としての寿命を
終了してしまい、これら部材を用いている機器全体を停
止させてしまったり、上記ミクロ欠陥を起点として酸
化，腐食，侵食，摩耗などが発生・進展し、ミクロ欠陥
の存在が機器全体の寿命の低下をかえって促進させてし
まうこともあり、これらの欠陥を検出し不完全な部品部
材を用いないようにすることは機器の健全性・安全性を
確保する上で重要である。
【０００３】従来、このような表層部のミクロ欠陥の検
出に関しては渦流探傷法や超音波探傷法が用いられてい
るが、渦流探傷法では寸法の小さな欠陥の検出に適した
プロ―ブ型の検出コイルを用いコイルに印苛する電流の
周波数を高周波にしても最小検出可能欠陥寸法に限りが
あり、前記ミクロ欠陥の検出には能力不足がある。ま
た、超音波探傷法においては周波数の高い超音波を被検
査物に垂直に入射する水浸のＣスキャン探傷法を用いる
と図12に示すごとく、欠陥が被検査物表面から適当な深
さ位置に存在する場合、10数ミクロンから数10ミクロン
のミクロ欠陥も検出することが可能であるが、図13に示
すごとく、欠陥が被検査物の表面の近傍に存在する場
合、水と被検査物の境界面で発生する表面エコ―との分
離が困難であり、さらに表面エコ―の中に隠されてしま
い検出することが困難である。また、欠陥寸法が更に小
さく、かつ多数個分布して存在する場合等において図14
のごとく、個々の欠陥エコ―としては認識できず検出信
号のノイズ成分の増加のようにしか認められないことが
ある等の問題があった。
出に関しては渦流探傷法や超音波探傷法が用いられてい
るが、渦流探傷法では寸法の小さな欠陥の検出に適した
プロ―ブ型の検出コイルを用いコイルに印苛する電流の
周波数を高周波にしても最小検出可能欠陥寸法に限りが
あり、前記ミクロ欠陥の検出には能力不足がある。ま
た、超音波探傷法においては周波数の高い超音波を被検
査物に垂直に入射する水浸のＣスキャン探傷法を用いる
と図12に示すごとく、欠陥が被検査物表面から適当な深
さ位置に存在する場合、10数ミクロンから数10ミクロン
のミクロ欠陥も検出することが可能であるが、図13に示
すごとく、欠陥が被検査物の表面の近傍に存在する場
合、水と被検査物の境界面で発生する表面エコ―との分
離が困難であり、さらに表面エコ―の中に隠されてしま
い検出することが困難である。また、欠陥寸法が更に小
さく、かつ多数個分布して存在する場合等において図14
のごとく、個々の欠陥エコ―としては認識できず検出信
号のノイズ成分の増加のようにしか認められないことが
ある等の問題があった。
【０００４】また、被検査物の表面の極近傍を観察・検
査することが可能な技術としては超音波顕微鏡が近年注
目を浴びているが、この手法は数ミクロン〜数百ミクロ
ンの分解能での観察や欠陥検出を目的としているため、
用いる超音波の周波数が前記の水浸Ｃスキャン探傷法の
場合より一桁以上高い数百ＭＨｚ〜ＧＨｚであり、この
ような高周波の超音波は被検査物内部での減衰も大きい
ため、ミクロ的な観察には適しているが表面下数十ミク
ロン以上のやや深い領域には超音波ビ―ムが到達せず、
特に表面処理された被検査物のように表層部の組織があ
る機能をもたせるために複雑な場合などは、表層部直下
の観察・検査が困難な場合が多く、さらに、超音波顕微
鏡のプロ―ブは周波数や焦点の位置等に応じて、振動子
の前面にもうけるレンズの曲率や開口角等を決めて設計
製作するため、被検査物の音速等の材料定数が異なる被
検査物に対しては、新たにプロ―ブを作り直さねばなら
ない等の問題があった。
査することが可能な技術としては超音波顕微鏡が近年注
目を浴びているが、この手法は数ミクロン〜数百ミクロ
ンの分解能での観察や欠陥検出を目的としているため、
用いる超音波の周波数が前記の水浸Ｃスキャン探傷法の
場合より一桁以上高い数百ＭＨｚ〜ＧＨｚであり、この
ような高周波の超音波は被検査物内部での減衰も大きい
ため、ミクロ的な観察には適しているが表面下数十ミク
ロン以上のやや深い領域には超音波ビ―ムが到達せず、
特に表面処理された被検査物のように表層部の組織があ
る機能をもたせるために複雑な場合などは、表層部直下
の観察・検査が困難な場合が多く、さらに、超音波顕微
鏡のプロ―ブは周波数や焦点の位置等に応じて、振動子
の前面にもうけるレンズの曲率や開口角等を決めて設計
製作するため、被検査物の音速等の材料定数が異なる被
検査物に対しては、新たにプロ―ブを作り直さねばなら
ない等の問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上に述べたように、
金属材料や複合材料およびセラミックス等の表面近傍
や、特にこれら材料の表面にコ―ティングやメッキ等の
処理を施した材料のコ―ティング層およびメッキ層内部
や母材との界面近傍などの、表面にごく近い部分に分布
して多数個存在するボイドや割れ等のミクロ欠陥を検出
することを目的とし、コ―ティングやメッキなどの複雑
な組織が存在しても、材料によって異なる音速に応じて
適切な超音波入射条件等を設定することが可能な超音波
検査装置を提供することを目的とする。
金属材料や複合材料およびセラミックス等の表面近傍
や、特にこれら材料の表面にコ―ティングやメッキ等の
処理を施した材料のコ―ティング層およびメッキ層内部
や母材との界面近傍などの、表面にごく近い部分に分布
して多数個存在するボイドや割れ等のミクロ欠陥を検出
することを目的とし、コ―ティングやメッキなどの複雑
な組織が存在しても、材料によって異なる音速に応じて
適切な超音波入射条件等を設定することが可能な超音波
検査装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による超音波検査
装置は、多数の矩形超音波振動子を円筒面の円周に沿っ
て配置した送信用超音波振動子群と、同様の構成からな
る受信用振動子群から構成されており、多数の矩形超音
波振動子の中で実際に高圧パルスを印荷し超音波の送信
に用いる振動子を選択することにより、振動子群と被検
査物の間に充填されている伝播媒体を伝わり被検査物へ
入射する超音波の入射角、すなわち被検査物表面を伝播
する超音波の音速に応じて決まる入射角を設定すること
が可能な機能を有し、さらに受信用振動子群において
も、被検査物表面を伝播する超音波が被検査物と振動子
群の間を充填している伝播媒体の音速で決まる角度で伝
播媒体中へ漏洩して行く超音波を、その方向に一致する
振動子を選択することで効率よく受信することが可能な
機能を有することにより、被検査物表面近傍に分布する
ミクロ欠陥の存在を受信用振動子で検出された表面伝播
超音波の強度の変化として検出・評価できる機能を有す
ることを特徴としている。
装置は、多数の矩形超音波振動子を円筒面の円周に沿っ
て配置した送信用超音波振動子群と、同様の構成からな
る受信用振動子群から構成されており、多数の矩形超音
波振動子の中で実際に高圧パルスを印荷し超音波の送信
に用いる振動子を選択することにより、振動子群と被検
査物の間に充填されている伝播媒体を伝わり被検査物へ
入射する超音波の入射角、すなわち被検査物表面を伝播
する超音波の音速に応じて決まる入射角を設定すること
が可能な機能を有し、さらに受信用振動子群において
も、被検査物表面を伝播する超音波が被検査物と振動子
群の間を充填している伝播媒体の音速で決まる角度で伝
播媒体中へ漏洩して行く超音波を、その方向に一致する
振動子を選択することで効率よく受信することが可能な
機能を有することにより、被検査物表面近傍に分布する
ミクロ欠陥の存在を受信用振動子で検出された表面伝播
超音波の強度の変化として検出・評価できる機能を有す
ることを特徴としている。
【０００７】
【作用】このような構成の超音波検査装置によれば、被
検査物の表面近傍を伝播する超音波を用いて被検査物の
表面近傍の欠陥検査を行う際に、被検査物の材料ごとに
異なる音速に応じて適正な超音波の入射角や受信指向性
を設定することが可能であり、効率の良い超音波検査が
可能となるため、被検査物の表面近傍、特にコ―ティン
グ層やメッキ層等の複雑な組織を有する場合にも、その
内部や母材との界面などの領域に存在するミクロ欠陥を
検出することが可能となる。
検査物の表面近傍を伝播する超音波を用いて被検査物の
表面近傍の欠陥検査を行う際に、被検査物の材料ごとに
異なる音速に応じて適正な超音波の入射角や受信指向性
を設定することが可能であり、効率の良い超音波検査が
可能となるため、被検査物の表面近傍、特にコ―ティン
グ層やメッキ層等の複雑な組織を有する場合にも、その
内部や母材との界面などの領域に存在するミクロ欠陥を
検出することが可能となる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にしたがい説
明する。図１は、本発明の超音波検査装置に用いる超音
波探触子の構成を示す断面図である。被検査物１の被検
査面１Ｓに置かれた超音波探触子２は円筒面に沿って配
置された多数の矩形振動子３Ａ、…３Ｎからなる送信用
振動子群３と、これら送信用振動子群３と相対する位置
に置かれ送信用振動子群と同様に多数の矩形振動子４
Ａ、…４Ｎからなり円筒面に沿って配置された受信用振
動子群４と、被検査物１とこれら送信用または受信用振
動子群の間に局部的に充填されている水等の超音波伝播
媒体５と、送信用振動子３または受信用振動子４と超音
波伝播媒体５の音響インピ―ダンスを整合させ且つ振動
子の表面を保護するためのマッチング層６と、振動子の
ダンピング特性を調整しミクロ欠陥の検出に適した超音
波波形にするためのバッキング材７と、送信用振動子群
３から放出され被検査物表面１Ｓで反射して直接受信用
群４に到達する超音波を防ぐための遮音板８とから構成
されており、多数の送信用振動子３Ａ、…３Ｎに接続さ
れた送信用リ―ド線９Ａ、…９Ｎからは超音波励振用の
高圧パルス10Ａ、…10Ｎが供給され、また多数の受信用
振動子４Ａ、…４Ｎで検出された超音波11Ａ、…11Ｎは
各振動子に接続された受信用リ―ド線12Ａ、…12Ｎを介
して伝達される。なお、被検査物１と送信用または受信
用振動子郡の間に局部的に充填されている水等の超音波
伝播媒体５は供給口13から注入することが可能であり、
被検査物１と超音波探触子２の間から漏れないように接
触部には密着性良い材料からなるパッド14がとりつけら
れている。
明する。図１は、本発明の超音波検査装置に用いる超音
波探触子の構成を示す断面図である。被検査物１の被検
査面１Ｓに置かれた超音波探触子２は円筒面に沿って配
置された多数の矩形振動子３Ａ、…３Ｎからなる送信用
振動子群３と、これら送信用振動子群３と相対する位置
に置かれ送信用振動子群と同様に多数の矩形振動子４
Ａ、…４Ｎからなり円筒面に沿って配置された受信用振
動子群４と、被検査物１とこれら送信用または受信用振
動子群の間に局部的に充填されている水等の超音波伝播
媒体５と、送信用振動子３または受信用振動子４と超音
波伝播媒体５の音響インピ―ダンスを整合させ且つ振動
子の表面を保護するためのマッチング層６と、振動子の
ダンピング特性を調整しミクロ欠陥の検出に適した超音
波波形にするためのバッキング材７と、送信用振動子群
３から放出され被検査物表面１Ｓで反射して直接受信用
群４に到達する超音波を防ぐための遮音板８とから構成
されており、多数の送信用振動子３Ａ、…３Ｎに接続さ
れた送信用リ―ド線９Ａ、…９Ｎからは超音波励振用の
高圧パルス10Ａ、…10Ｎが供給され、また多数の受信用
振動子４Ａ、…４Ｎで検出された超音波11Ａ、…11Ｎは
各振動子に接続された受信用リ―ド線12Ａ、…12Ｎを介
して伝達される。なお、被検査物１と送信用または受信
用振動子郡の間に局部的に充填されている水等の超音波
伝播媒体５は供給口13から注入することが可能であり、
被検査物１と超音波探触子２の間から漏れないように接
触部には密着性良い材料からなるパッド14がとりつけら
れている。
【０００９】図２は、本発明による超音波検査装置の回
路構成を例を示すブロック図である。送信用振動子郡に
接続されているリ―ド線９Ａ、…９Ｎは各振動子に超音
波を励振させるために印荷する高圧パルス10Ａ、…10Ｎ
を発生する多チャンネルパルサ―15に接続されており、
また受信用振動子群に接続されているリ―ド線12Ａ、…
12Ｎは各振動子で検出した超音波信号11Ａ、…11Ｎを増
幅するチャンネルレシ―バ16に接続されている。またこ
れらの送信用超音波振動子群あるいは受信用超音波振動
子群の内、実際に超音波の発生や受信に用いる振動子を
選択するために、超音波の送信時に用いる複数個のパル
サ―を選択し、また受信に対しても用いる複数個のレシ
―バを選択するチャンネル選択回路17を有しており、選
択されたレシ―バからの出力信号および選択されていな
いレシ―バからの出力信号、すなわち零出力全てがアナ
ログ加算器18で加算され、一つの出力信号として表示装
置19に通常の超音波探傷波形と同様に表示されるととも
に、この被検査物表面近傍に伝播してきた超音波信号の
周波数分布が周波数解析器20により分析され周波数分布
表示装置21に描かれる。
路構成を例を示すブロック図である。送信用振動子郡に
接続されているリ―ド線９Ａ、…９Ｎは各振動子に超音
波を励振させるために印荷する高圧パルス10Ａ、…10Ｎ
を発生する多チャンネルパルサ―15に接続されており、
また受信用振動子群に接続されているリ―ド線12Ａ、…
12Ｎは各振動子で検出した超音波信号11Ａ、…11Ｎを増
幅するチャンネルレシ―バ16に接続されている。またこ
れらの送信用超音波振動子群あるいは受信用超音波振動
子群の内、実際に超音波の発生や受信に用いる振動子を
選択するために、超音波の送信時に用いる複数個のパル
サ―を選択し、また受信に対しても用いる複数個のレシ
―バを選択するチャンネル選択回路17を有しており、選
択されたレシ―バからの出力信号および選択されていな
いレシ―バからの出力信号、すなわち零出力全てがアナ
ログ加算器18で加算され、一つの出力信号として表示装
置19に通常の超音波探傷波形と同様に表示されるととも
に、この被検査物表面近傍に伝播してきた超音波信号の
周波数分布が周波数解析器20により分析され周波数分布
表示装置21に描かれる。
【００１０】制御器22は被検査物の音速に応じて超音波
の入射角を設定するために用いる送信用あるいは受信用
振動子を選択するためのデ―タを格納しているデ―タメ
モリ―23の内容を読みだし、チャンネル選択回路17に設
定すると共に、これらの各部の電気的タイミングを取
り、検査装置としての動作を制御する。
の入射角を設定するために用いる送信用あるいは受信用
振動子を選択するためのデ―タを格納しているデ―タメ
モリ―23の内容を読みだし、チャンネル選択回路17に設
定すると共に、これらの各部の電気的タイミングを取
り、検査装置としての動作を制御する。
【００１１】次に、本実施例の動作について説明する。
図３の（ａ）〜（ｃ）に示すように、円筒面に配置され
た超音波送信用の多数の矩形振動子の内で、用いる振動
子を切り替えると超音波の入射点を変えずに被検査物１
の表面に対する超音波の入射角αをα１、α２、α３の
ように変えることができる。その場合に被検査物内に伝
播する超音波の屈折角は同図のごとくδ１、δ２、δ３
のように変化するが、超音波が入射する側の伝播媒体の
音速をｃ１とし被検査物の音速をｃ２とすると入射角α
１、α２、α３と屈折角δ１、δ２、δ３の間には
（１）式の関係が存在することは良く知られており、図
３の（ｃ）のように表面を伝播する超音波、すなわち屈
折角δ＝90°の超音波を発生させるためには（１）式が
成立する特定の角度で超音波を入射する必要があり、こ
の入射角は超音波を入射する側の伝播媒体が一定であれ
ば被検査物の音速により設定する必要がある。
図３の（ａ）〜（ｃ）に示すように、円筒面に配置され
た超音波送信用の多数の矩形振動子の内で、用いる振動
子を切り替えると超音波の入射点を変えずに被検査物１
の表面に対する超音波の入射角αをα１、α２、α３の
ように変えることができる。その場合に被検査物内に伝
播する超音波の屈折角は同図のごとくδ１、δ２、δ３
のように変化するが、超音波が入射する側の伝播媒体の
音速をｃ１とし被検査物の音速をｃ２とすると入射角α
１、α２、α３と屈折角δ１、δ２、δ３の間には
（１）式の関係が存在することは良く知られており、図
３の（ｃ）のように表面を伝播する超音波、すなわち屈
折角δ＝90°の超音波を発生させるためには（１）式が
成立する特定の角度で超音波を入射する必要があり、こ
の入射角は超音波を入射する側の伝播媒体が一定であれ
ば被検査物の音速により設定する必要がある。
【００１２】
【数１】 従って、本発明の超音波探触子においては、多数個の振
動子の中から被検査物の音速に応じて用いる振動子を選
択することにより被検査物の表面を超音波が伝播するよ
うに入射角を設定することが可能である。
動子の中から被検査物の音速に応じて用いる振動子を選
択することにより被検査物の表面を超音波が伝播するよ
うに入射角を設定することが可能である。
【００１３】図４は超音波の受信の場合であるが、被検
査物の表面を伝播してきた超音波は、被検査物への超音
波の入射は、図３の（ｃ）と同様に、（１）式で決まる
方向α３に超音波を放射し、この方向に存在する複数個
の振動子を受信用振動子として用いることにより、効率
よく受信することが可能となる。
査物の表面を伝播してきた超音波は、被検査物への超音
波の入射は、図３の（ｃ）と同様に、（１）式で決まる
方向α３に超音波を放射し、この方向に存在する複数個
の振動子を受信用振動子として用いることにより、効率
よく受信することが可能となる。
【００１４】図５は欠陥が存在する場合の、超音波の伝
播の様子を説明する図である。即ち、例えば被検査物１
の表面にコ―ティング層１Ｃが形成されており、このコ
―ティング層１Ｃの内部あるいは母材１Ｄとの境界面あ
るいは境界面の直下などに、ミクロ欠陥24Ａ、24Ｂ、…
24Ｎが多数、分布して存在する場合は、超音波ビ―ムは
これらミクロ欠陥に当たり、その一部は種々の方向に乱
反射したり、吸収されて受信用振動子に到達する超音波
のエネルギ―は弱められてしまう。従って、一つ一つの
欠陥エコ―として検出するには寸法的に小さいミクロ欠
陥であっても図６に示すように、被検査物の表面近傍を
伝播してきた超音波の振幅値を観察・記録することで、
これらミクロ欠陥の発生を検知することができる。
播の様子を説明する図である。即ち、例えば被検査物１
の表面にコ―ティング層１Ｃが形成されており、このコ
―ティング層１Ｃの内部あるいは母材１Ｄとの境界面あ
るいは境界面の直下などに、ミクロ欠陥24Ａ、24Ｂ、…
24Ｎが多数、分布して存在する場合は、超音波ビ―ムは
これらミクロ欠陥に当たり、その一部は種々の方向に乱
反射したり、吸収されて受信用振動子に到達する超音波
のエネルギ―は弱められてしまう。従って、一つ一つの
欠陥エコ―として検出するには寸法的に小さいミクロ欠
陥であっても図６に示すように、被検査物の表面近傍を
伝播してきた超音波の振幅値を観察・記録することで、
これらミクロ欠陥の発生を検知することができる。
【００１５】さらに、図５に示したようにミクロ欠陥24
Ａ、24Ｂ、…24Ｎが存在する場合は超音波ビ―ムが欠陥
によって乱反射するため、乱反射した後に受信用振動子
に到達する超音波は時間的に遅れて到達することにな
り、図７に示す如く、メインの超音波信号と重なり、あ
るいは引き続いて小振幅の散乱波が生じる。したがっ
て、この信号を周波数解析すると図８に示す如くに周波
数の高い信号成分が増加することとなるため、被検査物
の表面近傍を伝播してきた超音波の周波数分布を観察・
記録することで、これらミクロ欠陥の発生を検知するこ
とができる。
Ａ、24Ｂ、…24Ｎが存在する場合は超音波ビ―ムが欠陥
によって乱反射するため、乱反射した後に受信用振動子
に到達する超音波は時間的に遅れて到達することにな
り、図７に示す如く、メインの超音波信号と重なり、あ
るいは引き続いて小振幅の散乱波が生じる。したがっ
て、この信号を周波数解析すると図８に示す如くに周波
数の高い信号成分が増加することとなるため、被検査物
の表面近傍を伝播してきた超音波の周波数分布を観察・
記録することで、これらミクロ欠陥の発生を検知するこ
とができる。
【００１６】図９は多数個の送信用および受信用の矩形
超音波振動子を平面状に配置した他の実施例の超音波探
触子の構成を示す図である。また図10は他の実施例にお
ける検査装置の回路構成を示すブロック図であり、多チ
ャンネルレシ―バの出力信号を多チャンネルＡ／Ｄコン
バ―タ25でデジタル化した後、遅延加算器26で時間遅れ
をもたせて加算し一つの探傷波形に纏め、その後再度Ｄ
／Ａコンバ―タ27でアナログ波形に変換し表示する。こ
の実施例では図11に示すように、多チャンネルパルサ―
から個々の振動子に印苛する超音波励振用の高圧パルス
をわずかづつ時間遅れをもたせて発生させ、個々の振動
子から発生する超音波を位相干渉させることにより、被
検査物への超音波入射角を変化させることが可能である
ため、異なる被検査物すなわち音速が異なる場合にも被
検査物表面近傍を伝播する超音波を送信することが出
来、また、受信においても多数個の振動子で検出した超
音波を時間遅れをもたせて遅延加算することにより、表
面を伝播してくる超音波に対して受信の指向合わせた効
率の良い検出を行うことが可能となる。
超音波振動子を平面状に配置した他の実施例の超音波探
触子の構成を示す図である。また図10は他の実施例にお
ける検査装置の回路構成を示すブロック図であり、多チ
ャンネルレシ―バの出力信号を多チャンネルＡ／Ｄコン
バ―タ25でデジタル化した後、遅延加算器26で時間遅れ
をもたせて加算し一つの探傷波形に纏め、その後再度Ｄ
／Ａコンバ―タ27でアナログ波形に変換し表示する。こ
の実施例では図11に示すように、多チャンネルパルサ―
から個々の振動子に印苛する超音波励振用の高圧パルス
をわずかづつ時間遅れをもたせて発生させ、個々の振動
子から発生する超音波を位相干渉させることにより、被
検査物への超音波入射角を変化させることが可能である
ため、異なる被検査物すなわち音速が異なる場合にも被
検査物表面近傍を伝播する超音波を送信することが出
来、また、受信においても多数個の振動子で検出した超
音波を時間遅れをもたせて遅延加算することにより、表
面を伝播してくる超音波に対して受信の指向合わせた効
率の良い検出を行うことが可能となる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
金属材料や複合材料およびセラミックス等の表面近傍
や、特にこれら材料の表面にコ―ティングやメッキ等の
処理を施した材料のコ―ティング層およびメッキ層内部
や母材との界面近傍などの表面にごく近い部分に分布し
て多数個存在し、個々の欠陥エコ―として分離すること
不可能なボイドや割れ等のミクロ欠陥を、コ―ティング
やメッキなどの複雑な組織が存在しても検出することが
可能であり、材料によって異なる音速に応じて適切な超
音波入射条件等を設定することが可能となり、構造部材
としての信頼性を著しく向上させることができる。
金属材料や複合材料およびセラミックス等の表面近傍
や、特にこれら材料の表面にコ―ティングやメッキ等の
処理を施した材料のコ―ティング層およびメッキ層内部
や母材との界面近傍などの表面にごく近い部分に分布し
て多数個存在し、個々の欠陥エコ―として分離すること
不可能なボイドや割れ等のミクロ欠陥を、コ―ティング
やメッキなどの複雑な組織が存在しても検出することが
可能であり、材料によって異なる音速に応じて適切な超
音波入射条件等を設定することが可能となり、構造部材
としての信頼性を著しく向上させることができる。
【図１】本発明による超音波検査装置の一実施例に用い
られる超音波探触子を示す縦断面図。
られる超音波探触子を示す縦断面図。
【図２】本発明による超音波検査装置の回路構成を示す
ブロック図。
ブロック図。
【図３】多数個の送信用振動子のなかで用いる振動子を
変えることにより、被検査物への超音波入射角を設定す
る機能を説明する図。
変えることにより、被検査物への超音波入射角を設定す
る機能を説明する図。
【図４】多数個の受信用振動子のなかで用いる振動子を
変えることにより、被検査物表面を伝播してくる超音波
を効率よく検出する機能を説明する図。
変えることにより、被検査物表面を伝播してくる超音波
を効率よく検出する機能を説明する図。
【図５】被検査物表面近傍のミクロ欠陥と超音波の伝播
・反射の状況を説明する図。
・反射の状況を説明する図。
【図６】受信超音波信号の振幅値におよぼす欠陥の有無
の影響を説明するための図。
の影響を説明するための図。
【図７】受信超音波信号の信号波形におよぼす欠陥の有
無の影響を説明するための図。
無の影響を説明するための図。
【図８】受信超音波信号の周波数分布特性におよぼす欠
陥の有無の影響を説明するための図。
陥の有無の影響を説明するための図。
【図９】本発明の他の実施例による超音波探触子の構造
を説明するための図。
を説明するための図。
【図１０】本発明の他の実施例による検査装置の回路構
成を示すブロック図。
成を示すブロック図。
【図１１】本発明の他の実施例による超音波探触子で被
検査物への超音波入射角を設定する機能を説明するため
の図。
検査物への超音波入射角を設定する機能を説明するため
の図。
【図１２】従来の技術による表面近傍欠陥の検出を説明
する図。
する図。
【図１３】従来の技術において、表面に極く近い欠陥の
検出が困難であることを説明するための図。
検出が困難であることを説明するための図。
【図１４】従来の技術において表面近傍にミクロ欠陥が
多数分布して存在する場合の検出波形を説明するための
図。
多数分布して存在する場合の検出波形を説明するための
図。
１…被検査物 ２…超音波探触子 ３Ａ〜３Ｎ…送信用矩形振動子 ４Ａ〜４Ｎ…受信用矩形振動子 ５…伝播媒質 ８…遮音板 15…多チャンネルパルサ― 16…多チャンネルレシ―バ 17…チャンネル選択回路 18…アナログ加算器 24Ａ〜24Ｎ…ミクロ欠陥 25…多チャンネルＡ／Ｄコンバ―タ 26…遅延加算器
Claims (1)
- 【請求項１】 多数の矩形超音波振動子を円筒面の円周
に沿って配置した送信用超音波振動子群と、この送信用
振動子群から放射される超音波が送信用振動子群と被検
査物表面の間を充填している伝搬媒体である水等の液体
中を伝搬し被検査物表面で表面波となって伝搬し、さら
に再度伝搬播媒体である水中に漏洩した超音波を受信す
るための円筒面の円周に沿って配置された多数の矩形超
音波振動子群と、多数の送信用矩形超音波振動子群に接
続された超音波を励振するための高圧パルスを発生する
多チャンネルパルサ―と、多数の受信矩形超音波振動子
群のなかの個々の振動子で検出された超音波による信号
を受信・増幅する多チャンネルレシ―バと、前記多チャ
ンネルパルサ―および多チャンネルレシ―バのなかで超
音波の送信あるいは受信に用いる複数個の振動子を選択
することにより伝搬播媒体から被検査物への超音波入射
角や被検査物から伝音媒体への超音波の漏洩の角度を設
定するチャンネル選択回路と、選択された複数個のレシ
―バからの信号をアナログ加算する加算器と、加算後の
信号を表示する表示装置と、加算された超音波信号の周
波数成分を解析しその分布を表示する装置と、被検査物
の材質により決まる被検査物中の超音波の音速に応じて
前記多チャンネルパルサ―および多チャンネルレシ―バ
のなかで用いる複数個の振動子を決定するためのデ―タ
メモリ―と、全体の動作を制御する制御器から成ること
を特徴とする超音波検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5059222A JPH06273392A (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 超音波検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5059222A JPH06273392A (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 超音波検査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06273392A true JPH06273392A (ja) | 1994-09-30 |
Family
ID=13107143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5059222A Pending JPH06273392A (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 超音波検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06273392A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020153810A (ja) * | 2019-03-20 | 2020-09-24 | 三菱電機株式会社 | 液体検知方法および液体検知装置 |
-
1993
- 1993-03-19 JP JP5059222A patent/JPH06273392A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020153810A (ja) * | 2019-03-20 | 2020-09-24 | 三菱電機株式会社 | 液体検知方法および液体検知装置 |
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