JPH06331605A - 超音波検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】水温が変化しても拡大表示のための遅延時間の
再設定が不要な超音波検査装置を実現する。 【構成】水面上下機能を有する超音波検査装置におい
て、流入口３ａを有する水槽３と、流入口３ａ付近に設
けられた水温測定用の温度センサ７と、水温と音速との
対応テーブル９ａと、テーブル９ａから水温に対応して
求められた遅延時間設定時の第１の速度ｔ０と現水温の
第２の速度との比に応じて設定された遅延時間ｔ０を修
正し第２の時間ｔ１として求める演算手段と、を備え、
第２の時間ｔ１だけ遅延したタイミングに応じて超音波
エコーの波形を拡大表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、超音波検査装置に関
し、詳しくは、水等を媒介としてワークを超音波測定
し、検査等のためにエコー波形を表示する超音波検査装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に、従来の水浸式の超音波検査装置
によって測定された超音波エコーの波形例を示す。
（ａ）は、水温が２０℃のときの波形例であり、そのう
ち、Ｔはプローブからワークに向けて水中に発信された
超音波に対応する打ち出しエコー、Ｓはワークの表面で
反射した超音波に対応する表面エコー、Ｂはワークの裏
面で反射した超音波に対応する底面エコーである。かか
る波形のうちでワークに対応する部分が検査のための観
察に供される。そこで、遅延時間ｔ０が設定される。そ
して、いわゆる固定ゲートモードでは、打ち出しエコー
Ｔのタイミングを基準としてそこから遅延時間ｔ０の間
のエコー波形の表示が抑制され、その後のｔ２の時間す
なわち表面エコーＳと裏面エコーＢとの間に対応する波
形が拡大表示される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の超音
波検査装置では、水中における超音波伝搬に対応して表
示の不要な遅延時間ｔ０間におけるエコー波形が表示対
象から除外される。ところが、超音波媒体である水は温
度によって超音波伝播速度（以下、この明細書では音速
という。）が異なる。このため、水温が変化するとエコ
ーの位置がずれて表面エコーＳや裏面エコーＢの部分が
表示範囲（ｔ２）から外れてしまうことがある（図３
（ｂ）における水温４０℃のときの波形例を参照）。

【０００４】もっとも、表面エコーを基準とするいわゆ
る表面ゲートモードでは、かかる不都合は生じない。し
かし、全ての検査が表面ゲートモードだけで足りるわけ
ではなく、測定条件によっては固定ゲートモードに依ら
ざるを得ない場合も多い。また、表面ゲートモードであ
っても、表面エコーＳを基準とし、そこから所定時間遅
延させてから拡大表示するときには同様の問題がある。

【０００５】このため、かかる場合に必要部分の波形を
拡大表示するためには、温度が或る程度変わる度に遅延
時間を設定し直さなければならない。これでは、不便で
あり検査効率の観点からも不都合である。この発明の目
的は、このような従来技術の問題点を解決するものであ
って、水温が変化しても拡大表示のための遅延時間の再
設定が不要な超音波検査装置を実現することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
のこの発明の超音波検査装置の構成は、超音波媒体とし
ての水の水面上下機能を有する水浸式の超音波検査装置
において、前記水の流入口を有する水槽と、前記水槽内
で前記流入口付近に設けられ前記流入口から前記液槽内
に流し込まれた前記水の温度を検出する温度センサと、
前記水について温度と音速との対応関係を示すテーブル
と、超音波エコーについての拡大表示のための遅延時間
として設定された時間を設定遅延時間（第１の時間）と
し、この設定がなされたときの前記温度センサの検出温
度に前記テーブルによって対応付けられる音速を設定時
速度（第１の速度）とし、表示対象の超音波エコーの測
定時の前記温度センサの検出温度に前記テーブルによっ
て対応付けられる音速を測定時速度（第２の速度）とし
たときに、前記設定時速度（第１の速度）と前記測定時
速度（第２の速度）との比を前記設定遅延時間に掛ける
ことにより前記設定時速度（第１の速度）と前記測定時
速度（第２の速度）とに応じて前記設定遅延時間（第１
の時間）を修正し、この修正された結果の時間を修正遅
延時間（第２の時間）として求める演算手段と、を備
え、打ち出しエコーのタイミングから前記修正遅延時間
（第２の時間）の間は表示開始を抑制しその経過後に表
示を開始すること等により、所定の基準タイミングから
前記修正遅延時間（第２の時間）だけ遅延したタイミン
グに応じて前記超音波エコーの波形を拡大表示するもの
である。なお、前記テーブルに代えて、これと等価な関
数等のその他の対応手段を備え、温度センサの検出温度
に応じてこの手段によって得られた音速を用いてもよ
い。

【０００７】

【作用】このような構成のこの発明の超音波検査装置に
あっては、装置構成上の都合から表示位置の特定が遅延
時間の設定によってなされるが、設定された固定値を採
る設定遅延時間ではなくて、水の温度及び音速に対応し
て測定ごとに修正される値を採る修正遅延時間に応じ
て、超音波エコーの拡大表示が行われる。これにより、
一旦遅延時間が設定されて拡大表示のための物理的な位
置が特定されていると、その後に水温が変わって水の音
速が変化しても、その特定された位置にほぼ対応する位
置が、拡大表示の対象とされる。

【０００８】しかも、温度センサが流入口付近に設けら
れて、水面上下機能に基づく流入水の温度が検出される
ので、水温の変化に素早く追従することができる。つま
り、設定時には一致していた位置と時間との対応関係が
水温の変化によって乖離する程度を最少限に留めること
ができて、その後も常時、位置と時間とに関する設定時
の対応関係がほぼ維持される。これにより、表示位置の
不所望な変動を阻止することができる。したがって、水
温が変化しても拡大表示のための遅延時間の再設定は不
要である。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して詳細に説明する。図１に、超音波検査装置の模式
図を示す。ここで、１は水面上下機構の一部である貯水
槽、２は水面上下機構の一部であるフロート、３はこの
中で超音波測定が行われる水槽、４は検査対象のワー
ク、５は超音波プローブ、６はプローブ５を介して超音
波エコーのデータをサンプリングしコントローラ９に送
出する探傷器部、７は温度センサ、８は温度センサ７を
介して水温のデータをサンプリングしコントローラ９に
送出する測温計、９はＭＰＵを主体とするコントロー
ラ、１０はコントローラ９の制御下でエコー波形を表示
するディスプレイである。

【００１０】貯水槽１と水槽３は、それぞれの底部が配
管で互いに接続されており、その水面の高さが一致す
る。この条件下で貯水槽１内に上下移動可能に設置され
たフロート２が上下駆動されると、貯水槽１の水面が上
下し、これに伴って水槽３の水面も上下する。これによ
り、水面上下機能が達成される。水槽３の底部には流入
口３ａが設けられており、上記の配管はここに接続され
ている。そこで。フロート２が下降すると、貯水槽１か
らの水がこの流入口３ａを介して水槽３に流れ込む。

【００１１】さらに水槽３の内部には水槽３内の水の温
度を検出するための温度センサ７が設けられている。こ
の温度センサ７は、流入口３ａ付近に設けられ、特に流
入口３ａから水槽３内に流し込まれた水を受け易いとこ
ろに固定されている。水面上下機能を利用してこの位置
で流水の温度を検出することにより、正確な水温を素早
く検出することができる。

【００１２】コントローラ９は、詳細な図示は割愛する
が、探傷器部６や測温計８，ディスプレイ１０等とイン
ターフェイスを介して接続され、メモリには検査プログ
ラムとテーブル９ａとを有するコンピュータシステムで
ある。設定モードと測定表示モードとを有する検査プロ
グラムの実行により探傷器部６等を制御して、探傷器部
６から超音波エコー波形のデータを入力し、測温計８か
ら水温のデータを入力し、入力した波形データの一部を
拡大してディスプレイ１０に表示する。テーブル９ａ
は、超音波媒体としての水について、０℃から６３℃ま
で１℃おきの正確な音速からなる。このテーブル９ａに
より、通常使用され得る温度範囲に亙って、温度と音速
との対応関係が示される。

【００１３】このような構成の超音波検査装置の動作を
説明する。先ず設定モード下で検査プログラムが実行さ
れ、エコー波形の拡大表示位置を設定する。この位置設
定は、時間を単位として探傷器部６にゲート設定等を行
うという装置の都合から、やはり時間を単位として行わ
れる。具体的には、打ち出しエコーＴ等の基準タイミン
グから所定の時間だけ遅延して拡大表示を開始するタイ
ミングを示す時間ｔ０と表示時間幅を示す時間ｔ２とが
設定される。この時間ｔ０は設定遅延時間（第１の時
間）に相当し、これらの時間ｔ０，ｔ２はメモリに記憶
される。また、このときの温度センサ７の検出温度が２
０℃とすると、テーブル９ａによって２０℃の水温に対
応付けられる音速すなわち１４８２．６６ｍ／ｓが、設
定時速度（第１の速度）として、メモリに記憶される。

【００１４】次に、測定表示モード下で検査プログラム
が実行され、超音波測定とエコー波形の拡大表示が行わ
れる。この超音波測定は、探傷器部６が打ち出しパルス
をプローブ５に送り、これに対応してプローブ５から水
中に超音波が発信され、これがワーク４で反射され、こ
の反射した超音波をプローブ５を介して探傷器部６がサ
ンプリングし、このエコー波形のデータをコントローラ
９が入力することで行われる。また、エコー波形の拡大
表示は、探傷器部６の打ち出しパルスのタイミングを基
準としてこのタイミングから時間ｔ１だけ遅延した時点
から時間ｔ２の間におけるエコー波形のデータを、ディ
スプレイ１０に表示することで行われる。

【００１５】ここで、時間ｔ２は設定モードで既設定で
あるが、時間ｔ１が未定であることから、検査プログラ
ムは、波形表示に先立って、以下のことを行う。このと
きの温度センサ８の検出温度を入力する。設定モード時
の直後では同じ２０℃である。この温度に対応する音速
をテーブル９ａから求め、この音速すなわち１４８２．
６６ｍ／ｓを測定時速度とする。そして、記憶されてい
る設定時速度とこの音速との比すなわち１．０を、やは
り記憶されている時間ｔ０に掛ける。この結果の値
（１．０×ｔ０）を修正遅延時間（第２の時間）とす
る。これで、検査プログラムは、測定時速度と設定時速
度との比で設定遅延時間を修正しこの修正された結果を
修正遅延時間として出力する演算手段を兼ねる。

【００１６】そして、この修正遅延時間が上述の表示開
始までの遅延時間ｔ１の具体的な値として用いられる。
温度が２０℃で設定モード時の温度と同じであることか
ら速度比が１．０となるので、時間ｔ１の具体的な値は
時間ｔ０に一致する。また、同一温度ではエコー波形の
表示位置も変わらない。したがって、設定モード時に設
定された位置のエコー波形がディスプレイ１０に拡大表
示され（図２（ａ）における波形図参照）、この表示波
形を観察して最初のワークについての検査が行われる。

【００１７】同様にして、次々とワークを替えて検査が
繰り替えされる。そうこうするうちに、外気温の変化や
装置の発熱等によって、水温が変化する。具体例として
水温が４０℃になったときの測定表示について説明す
る。このワークの超音波測定がなされそのエコー波形の
データがコントローラ９に入力されるとともに、このと
きの温度センサ８の検出温度も入力される。検査プログ
ラムは、この温度４０℃に対応する音速をテーブル９ａ
から求め、この音速すなわち１５２９．１８ｍ／ｓを測
定時速度とする。

【００１８】そして、記憶されている設定時速度１４８
２．６６ｍ／ｓと測定時速度１５２９．１８ｍ／ｓとの
比すなわち０．９７を、やはり記憶されている時間ｔ０
に掛ける。この結果の値（０．９７×ｔ０）が修正遅延
時間（第２の時間）とされて表示開始までの遅延時間ｔ
１の具体的な値ｔ１’として用いられる。そこで、エコ
ー波形の拡大表示は、探傷器部６の打ち出しパルスのタ
イミングを基準としてこのタイミングから時間ｔ１’だ
け遅延した時点から時間ｔ２の間におけるエコー波形の
データを、ディスプレイ１０に表示することで行われ
る。

【００１９】水温が４０℃で設定モード時の水温２０℃
と異なることから音速も異なって速度比が０．９７とな
るので、時間ｔ１’は時間ｔ０と一致せず短い値とな
る。これに対し、音速が速くなるとエコー波形も時間軸
に沿って縮む。この比率も速度比０．９７に等しい。そ
こで、時間ｔ１’だけ遅延した時点から拡大表示された
エコー波形は、水温が変わっても、時間軸上の変動が遅
延時間の修正によって相殺され、その表示位置が変わら
ない。

【００２０】よって、設定モード時に設定された位置に
ほぼ対応する位置のエコー波形がディスプレイ１０に拡
大表示され（図２（ｂ）における波形図のｔ２部分参
照）、この表示波形を観察してこのときのワークについ
ての検査が行われる。したがって、水温の変化に拘ら
ず、同種のワークである限り、拡大表示のための遅延時
間を再設定することなく、次々と検査することができ
る。なお、超音波媒体としては、煮沸した水が一般的で
あるが、他の液体が用いられた場合であっても、この発
明は有効である。また、打ち出しエコーを基準タイミン
グとする固定ゲートモードに限られず、表面エコーを基
準タイミングとする表面ゲートモードでも有効である。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明の超音波検査装置にあっては、水面上下機能を有す
る超音波検査装置において、流入口を有する水槽と、流
入口付近に設けられた水温測定用の温度センサと、水温
と音速との対応テーブルと、テーブルから水温に対応し
て求められた遅延時間設定時の第１の速度と現水温の第
２の速度との比に応じて設定された遅延時間を修正し第
２の時間として求める演算手段と、を備え、第２の時間
だけ遅延したタイミングに応じて超音波エコーの波形を
拡大表示する。これにより、水温が変化しても拡大表示
のための遅延時間の再設定が不要となる。その結果、操
作が楽で検査効率が向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の構成の超音波検査装置の一
実施例について、その模式図である。

【図２】図２は、その動作を説明するための波形例であ
る。

【図３】図３は、従来の水浸式の超音波検査装置によっ
て測定された超音波エコーの波形の説明図である。

【符号の説明】

１ 貯水槽 ２ フロート ３ 水槽 ４ ワーク ５ 超音波プローブ ６ 探傷器部 ７ 温度センサ ８ 測温計 ９ コントローラ １０ ディスプレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 輝 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 遠藤 市夫 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 水野谷 一 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機エ ンジニアリング株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水等の超音波媒介液の液面上下機能を有す
   る水浸式等の湿式の超音波検査装置において、前記超音
   波媒介液の流入口を有する水槽等の液槽と、前記液槽内
   で前記流入口付近に設けられ前記流入口から前記液槽内
   に流された前記超音波媒介液の温度を検出する温度セン
   サと、前記超音波媒介液について温度と超音波伝播速度
   との対応関係を示すテーブルその他の対応手段と、超音
   波エコーについての拡大表示のための遅延時間として設
   定された時間を第１の時間としこの設定がなされたとき
   の前記温度センサの検出温度に応じて前記テーブルその
   他の対応手段によって得られた超音波伝播速度を第１の
   速度とし表示対象の超音波エコーの測定時の前記温度セ
   ンサの検出温度に応じて前記テーブルその他の対応手段
   によって得られた超音波伝播速度を第２の速度としたと
   きに前記第１の速度と前記第２の速度との比に応じて前
   記第１の時間を修正しこの結果を第２の時間として求め
   る演算手段と、を備え、所定の基準タイミングから前記
   第２の時間だけ遅延したタイミングに応じて前記超音波
   エコーの波形を拡大表示することを特徴とする超音波検
   査装置。