JPH06317568A - 超音波探傷装置 - Google Patents

超音波探傷装置

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JPH06317568A
JPH06317568A JP5108470A JP10847093A JPH06317568A JP H06317568 A JPH06317568 A JP H06317568A JP 5108470 A JP5108470 A JP 5108470A JP 10847093 A JP10847093 A JP 10847093A JP H06317568 A JPH06317568 A JP H06317568A
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JP
Japan
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ultrasonic
defect
detectors
detector
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Withdrawn
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JP5108470A
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English (en)
Inventor
Toshio Kishigami
寿夫 岸上
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06317568A publication Critical patent/JPH06317568A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating 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
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/11Analysing solids by measuring attenuation of acoustic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects

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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来方式では不可能であった航空機の複合材
等の厚い被検材の検査を可能とし、かつ板厚に影響され
ない高精度の欠陥検出を可能とする超音波探傷装置を提
供すること。 【構成】 被検材7の欠陥を複数の超音波ディテクタ6
により2次元的に検査する超音波探傷装置において、互
いに隣接する複数の超音波ディテクタ6を同時に動作さ
せ隣接部への音波の広がりを利用すると共に、被検材7
の厚さ方向に沿って欠陥を判定する設定値を小さくし、
超音波ディテクタ6により得られた検出信号と設定値と
を比較して欠陥の有無を判定することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、被検材の欠陥を非破壊
で検査する超音波探傷装置に係わり、特に航空機に使用
されている複合材等の厚い被検材の欠陥検査に適した超
音波探傷装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、被検材の欠陥を非破壊で検査する
ものとして、超音波探傷装置が用いられている。図6
は、航空機に使用されている複合材の欠陥を複数のディ
テクタにより2次元的に検査する超音波探傷装置を示す
ブロック図であり、2は超音波受信信号と欠陥判定値A
とを比較するコンパレータ、3は発振器、4は受信器、
5はマルチプレクサ、6は超音波ディテクタ群、7は複
合材(被検材)、8はオシロスコープ等の計測器であ
る。
【0003】図7は、超音波ディテクタ群6の配置構成
を示したもので、ディテクタが縦横に2次元的に配置し
てあることを示している。図8は、超音波受信信号を示
している。
【0004】発振器3からのインパルス信号は、マルチ
プレクサ5により選択結線されたディテクタ群6の中の
1つのディテクタ6aに印加される。ディテクタ群6は
航空機に使用されている複合材等の被検材7に密着させ
てあり、インパルス信号8aはディテクタ6aにより超
音波インパルスに変換され、被検材7に伝達される。被
検材7の欠陥7f1からの反射エコー8f1や板端からの反
射エコー8bは、再びディテクタ6a,マルチプレクサ
5を介して受信器4に入力される。
【0005】受信器4からの信号はオシロスコープ等の
計測器8でビジュアル化されると同時に、コンパレータ
2により欠陥設定値Aと比較され、欠陥設定値Aを越え
た時に欠陥信号Bとして検出される。マルチプレクサ5
は超音波が被検材7の板端からの反射エコー8bが検出
される時間Tb毎に切り替えられるようになっており、
ディテクタ群6を順次切り替えて超音波信号を発振,受
信することにより被検材7を2次元的に検出するように
なっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】航空機に使用されてい
る複合材の欠陥を航空機から取り外さないで取り付けた
まま超音波探傷で2次的に検出するためには、反射法で
検出する必要がある。また、複合材の曲面に密着できる
ためには、各ディテクタは可撓性を有する必要がある。
これらの条件を満足するディテクタでは、複合材の適用
厚さは6mm以下となっており、これ以上の厚さの検査は
不可能となっている。複合材の航空機への適用は増加し
てきており、その板厚も厚くなってきていて、20mm程
度を検査する必要が生じており、問題となっている。
【0007】被検材の欠陥を自動的に検知する方法とし
て、従来は被検材からの反射エコー信号が一定レベルの
欠陥設定値Aより大きい場合に被検材に欠陥ありとして
検出している。一方、被検材に印加された超音波インパ
ルスの音波強度は板厚方向に沿って減衰する。従って、
板厚方向に深いところにある欠陥からの反射エコーは、
浅いところにある欠陥からの反射エコーより小さくな
る。このため、欠陥設定値Aのレベルを一定にすると、
深いところにある欠陥を検出できない問題がある。この
ことを、図8により説明する。
【0008】図8(a)は、図6で被検材7の欠陥7f1
を検査した時の計測器8の記録信号である。図8(a)
では、欠陥7f1からの反射エコー8f1は欠陥設定値Aよ
り大きいため欠陥と判定される。図6で欠陥7f2は7f1
と大きさが同じであるがその位置が深いだけであり、そ
の記録は図8(b)に示してある。同図で欠陥7f2から
の反射エコー8f2は欠陥設定値Aより小さいため欠陥と
は判定されない。この場合、欠陥設定値Aを小さくして
A′にすると、ノイズ8n1まで欠陥と誤判定するため、
A′まで欠陥設定値を下げるわけにはいかない。
【0009】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、従来方式では不可能
であった複合材等の厚い被検材の検査を可能とし、かつ
板厚に影響されない高精度の欠陥検出を可能とする超音
波探傷装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、次のような構成を採用している。即ち本
発明は、被検材の欠陥を複数の超音波ディテクタにより
2次元的に検査する超音波探傷装置において、互いに隣
接する複数の超音波ディテクタを同時に動作させる手段
と、被検材の厚さ方向に沿って欠陥を判定する設定値を
小さくする手段と、超音波ディテクタにより得られた検
出信号と設定値とを比較して欠陥の有無を判定する手段
とを具備してなることを特徴とする。
【0011】
【作用】従来の2次元式の超音波探傷装置は、1個のデ
ィテクタを順次動作させているだけであるため、隣接部
への音波の広がりを利用することはできない。本発明で
は、互いに隣接する複数のディテクタを同時に動作させ
ることにより、隣接するディテクタからの音波の広がり
により検査するディテクタ部分の音波の強さが加算され
るため、音波強度が強くなり、従来方式では不可能であ
った厚板の複合材の検査を可能とするものである。
【0012】図5に示すように、超音波はディテクタ軸
の沿直方向に沿って広がりを持つ。従って、図3に示す
ように、ディテクタ6a1,6b1,6c1,6d1の隣接する
4個のディテクタを同時に動作させた場合、ディテクタ
6a1に密着した被検材部分の音波強度Ia1は、後述する
(1)式のようになる。従って、複数のディテクタを同時
に作動させることにより、1個のディテクタ作動の場合
より音波強度が大きくなり、厚い被検材の検査が可能と
なることが分かる。
【0013】被検材の欠陥を自動的に判定する方法にお
いて、従来方式では欠陥を判定する設定値が一定であっ
た。本発明では、超音波の板厚方向の減衰を考慮して、
板厚方向に沿って欠陥を判定する設定値を小さくするこ
とにより、板厚方向に対し同一の判定基準により欠陥の
検出を可能とするものである。
【0014】図2に示すように、入力音波強度は板厚方
向に沿って、後述する (2)式のように厚さ方向に減衰す
る。従って、この減衰特性を、欠陥を判定する設定値に
適用し、後述する (3)式のように欠陥設定値を定めるこ
とにより、図2のEfのように板厚方向に減少する欠陥
設定値となり、深いところにある欠陥を自動的に判定す
ることが可能となる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は、本発明の一実施例に係わる超音波探傷装
置の概略構成を示すブロック図である。本実施例は、超
音波探傷装置をコンピュータによりシステム構築した構
成例を示している。
【0016】CPU20にはメモリ21及びデータバス
10が接続されており、このデータバス10には発振器
3の駆動を制御する発振器コントローラ11,複数個の
アナログ入力器12a〜12d,複数個のマルチプレク
サコントローラ13a〜13d,及びディスプレイコン
トローラ16が接続されている。ディテクタ群6は複数
のマルチプレクサ5a〜5dに接続されていて、マルチ
プレクサコントローラ13a〜13dからの選択信号に
より選択され、それぞれの受信バッファ装置14a〜1
4d及び発振器3と接続されるようになっている。
【0017】発振器3と各受信バッファ回路14a〜1
4dとの間には、各々にダイオード15が接続されてい
て、異なるディテクタ間で超音波受信信号が混合されな
いようになっている。ディスプレイ装置17は、ディス
プレイコントローラ16に接続されていて、図2に示す
ような計測結果を表示するようになっている。
【0018】ディテクタの配置とマルチプレクサ5a〜
5dの数が4個の場合は、図3に示すように縦横2個ず
つのディテクタ6a1〜6d1が各々マルチプレクサ5a〜
5dに対応するようになっている。また、ディテクタ6
a1〜6d1に隣接する次の4個のディテクタ6a2〜6d2も
マルチプレクサ5a〜5dにより接続されている。
【0019】同様に、全てのディテクタが4個ずつのか
たまりで各々マルチプレクサ5a〜5dに接続されてい
て、マルチプレクサコントローラ13a〜13dからの
切り替え信号により切り替えられるようになっている。
また、ディテクタ群6は被検材7の欠陥を検査できるよ
うに密着させてある。
【0020】次に、本実施例におけるコンピュータシス
テムの作動について、図2,図4で説明する。図2は超
音波受信信号を示したものである。図4はディテクタ6
a1に密着した被検材部分の欠陥判定過程を示したもので
あり、他のディテクタ部分に関しても同様な方法で行わ
れる。
【0021】まず、マルチプレクサの選択,駆動により
(ステップS1)、4個のマルチプレクサ5a〜5dを
5a1〜5d1に結線し、次に発振器3を駆動して(ステッ
プS2)、4個のディテクタ6a1〜6d1に密着する被検
材部分に同時に超音波インパルスを印加する(ステップ
S3)。被検材7からの超音波反射エコー信号をディテ
クタ6a1〜6d1,マルチプレクサ5a1〜5d1,受信バッ
ファ14a〜14d及びアナログ入力器12a〜12d
を介してCPU20経由でメモリ21に読み込む(ステ
ップS4)。
【0022】次いで、被検材7の板端までの超音波反射
エコーデータを収集した後に、ディテクタ6a1に密着し
た被検材部分の総合超音波強度Ia1を次のようにして算
出する(ステップS5)。
【0023】 但し、Ia1はディテクタ6a1に密着した被検材部分の総
合音波強度、Iaは発振器3からの音波強度、kiはデ
ィテクタ6b1,6c1,6d1の音波の広がりがディテクタ
6a1に密着した被検材部分に影響を及ぼす割合であり、
0<ki<1である。
【0024】そして、このIa1を使用して超音波の板厚
方向の減衰を考慮した欠陥設定値を次のようにして算出
する(ステップS6)。即ち、入力音波強度Ia1' は板
厚方向に沿って Ia1' =Ia1−{(Ia1−Ib)/Tb}・t … (2) と厚さ方向に減衰する。従って、この減衰特性を、欠陥
を判定する設定値に適用し、 Ef=(In/Ib){Ia1−(Ia1−Ib)t/Tb}+α … (3) と定める。但し、Inはノイズの音波強度、Ibは板端
からの反射音波強度、Ia1はディテクタ6a1に密着した
被検材部分の総合音波強度、tは発振器駆動後の時間、
Tbは発振器駆動から板端からの反射音波がディテクタ
6a1に到達するまでの時間、αは欠陥検出余裕である。
【0025】そして、このEfと収集した超音波反射エ
コーデータEを比較して、 E>Ef … (4) のとき、欠陥ありと判定する(ステップS7)。
【0026】このように本実施例によれば、互いに隣接
する複数個のディテクタ6a1〜6d1を同時に動作させ、
被検材7からの反射エコー信号をコンピュータシステム
によりデータ収集及び演算させることにより、従来6mm
程度の厚さの複合材しか2次元的に欠陥検出できなかっ
たものが20mm程度の厚板部材まで検査可能となる。し
かも、超音波の板厚方向の減衰を考慮して、板厚方向に
沿って欠陥を判定する設定値を小さくしているので、板
厚に影響されない高精度の欠陥自動検出が可能となる。
【0027】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。実施例では、隣接する4個の超音波デ
ィテクタを同時に駆動したが、同時駆動する超音波ディ
テクタは必ずしも4個に限るものではなく、複数個であ
ればよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、
種々変形して実施することができる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、互
いに隣接する複数個のディテクタを同時に動作させ、隣
接するディテクタからの音波の広がりを利用することに
より、従来方式では不可能であった複合材等の厚い被検
材の検査が可能となる。また、超音波の板厚方向の減衰
を考慮して、板厚方向に沿って欠陥を判定する設定値を
小さくすることにより、板厚に影響されない高精度の欠
陥検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わる超音波探傷装置の概
略構成を示すブロック図。
【図2】超音波ディテクタを作動させた時の超音波の入
出力信号を示す図。
【図3】複数のディテクタを同時に動作させる関係を示
す図。
【図4】コンピュータシステムの演算,作動内容を示す
図。
【図5】複数のディテクタを同時に動作させたときの音
波の広がりを示す図。
【図6】従来の超音波探傷装置の概略構成を示すブロッ
ク図。
【図7】従来の超音波ディテクタの配置構成を示す図。
【図8】従来装置における超音波受信信号を示す図。
【符号の説明】
2…コンパレータ 3…発振器 4…受信器 5…マルチプレク
サ 6…ディテクタ群 7…被検材 8…計測器 7f1,7f2…欠陥 8a…インパルス信号 8f1…欠陥7f1か
らの反射エコー 8f2…欠陥7f2からの反射エコー 8n1…ノイズから
の反射エコー 8b…板端からの反射エコー 10…データバス 11…発振器コントローラ 12a〜12d…
アナログ入力器 13a〜13d…マルチプレクサコントローラ 14a〜14d…受信バッファ 15…ダイオード 16…ディスプレイコントローラ 17…ディスプレ
イ装置 20…CPU 21…メモリ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検材の欠陥を複数の超音波ディテクタに
    より2次元的に検査する超音波探傷装置において、 互いに隣接する複数の超音波ディテクタを同時に動作さ
    せる手段と、前記被検材の厚さ方向に沿って欠陥を判定
    する設定値を小さくする手段と、前記超音波ディテクタ
    により得られた検出信号と前記設定値とを比較して欠陥
    の有無を判定する手段とを具備してなることを特徴とす
    る超音波探傷装置。
JP5108470A 1993-05-10 1993-05-10 超音波探傷装置 Withdrawn JPH06317568A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5108470A JPH06317568A (ja) 1993-05-10 1993-05-10 超音波探傷装置

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JP5108470A JPH06317568A (ja) 1993-05-10 1993-05-10 超音波探傷装置

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JPH06317568A true JPH06317568A (ja) 1994-11-15

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JP5108470A Withdrawn JPH06317568A (ja) 1993-05-10 1993-05-10 超音波探傷装置

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JP (1) JPH06317568A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7251517B2 (en) 2004-06-30 2007-07-31 Hitachi, Ltd. Blood sugar level measuring apparatus
WO2015098010A1 (ja) 2013-12-25 2015-07-02 川崎重工業株式会社 複合材料内のポロシティ評価方法およびポロシティ評価装置

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US10094808B2 (en) 2013-12-25 2018-10-09 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Method and device for evaluating porosities inside composite material

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