JPH0816673B2 - 超音波探傷装置 - Google Patents
超音波探傷装置Info
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- JPH0816673B2 JPH0816673B2 JP2027753A JP2775390A JPH0816673B2 JP H0816673 B2 JPH0816673 B2 JP H0816673B2 JP 2027753 A JP2027753 A JP 2027753A JP 2775390 A JP2775390 A JP 2775390A JP H0816673 B2 JPH0816673 B2 JP H0816673B2
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- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 18
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
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- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 8
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 7
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- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 3
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Classifications
-
- 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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Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、超音波を用いて被検体の接着状態等の欠陥
の有無を検出する超音波探傷装置に関する。
の有無を検出する超音波探傷装置に関する。
B.従来の技術 第５図は従来の一般的な超音波探傷装置を示すブロッ
ク図である。図において、１は水２を満たした水槽、３
は水槽１内の底に浸漬されている被検体、４は水槽１内
に被検体３と相対して浸漬された探触子である。
ク図である。図において、１は水２を満たした水槽、３
は水槽１内の底に浸漬されている被検体、４は水槽１内
に被検体３と相対して浸漬された探触子である。
５は探触子にパルス波を発振させるパルス波発生器、
６は被検体３の表面，内部および底面から反射する反射
波を探触子４を介して受信し増幅するレシーバ、７はレ
シーバ６で増幅された反射波信号のピーク値を検出する
ピーク検出器である。
６は被検体３の表面，内部および底面から反射する反射
波を探触子４を介して受信し増幅するレシーバ、７はレ
シーバ６で増幅された反射波信号のピーク値を検出する
ピーク検出器である。
マイクロコンピュータ８は上記ピーク検出器７を接続
され、A/D変換機能によって入力信号を処理し、モニタ
９へ被検体３の接着状態等の欠陥の有無を表示させるた
めの画像信号を出力する。
され、A/D変換機能によって入力信号を処理し、モニタ
９へ被検体３の接着状態等の欠陥の有無を表示させるた
めの画像信号を出力する。
この超音波探傷装置は、例えば探触子４をX,Y平面に
走査しつつ被検体３からの反射波を増幅して各走査点の
ピーク値を検出し、そのピーク値に基づいた適当な輝度
レベルでX,Y平面の２次元画像を表示するもので、反射
波の音圧レベルが被検体３の表面、内部界面、および底
面での音圧反射率に相関することを利用している。被検
体３の内部の接着部が剥離している場合の欠陥やその他
の欠陥が生じていなければ、第６図（ａ）に示すように
波高値Vpの反射波がレシーバ６で受信され、剥離等の欠
陥がある場合は、その欠陥部分に存在する空気層によっ
て反射波の位相が第６図（ｂ）に示すように反転する。
従って、剥離部の隙間が空気で満たされている場合は接
着界面と剥離界面の音圧反射率が大きく異なり、接着と
剥離の判定が可能である。
走査しつつ被検体３からの反射波を増幅して各走査点の
ピーク値を検出し、そのピーク値に基づいた適当な輝度
レベルでX,Y平面の２次元画像を表示するもので、反射
波の音圧レベルが被検体３の表面、内部界面、および底
面での音圧反射率に相関することを利用している。被検
体３の内部の接着部が剥離している場合の欠陥やその他
の欠陥が生じていなければ、第６図（ａ）に示すように
波高値Vpの反射波がレシーバ６で受信され、剥離等の欠
陥がある場合は、その欠陥部分に存在する空気層によっ
て反射波の位相が第６図（ｂ）に示すように反転する。
従って、剥離部の隙間が空気で満たされている場合は接
着界面と剥離界面の音圧反射率が大きく異なり、接着と
剥離の判定が可能である。
C.発明が解決しようとする課題 しかしながら、剥離部の隙間に水が浸入した場合は、
剥離隙間内の水の層で多重反射が発生して剥離界面での
音圧反射率が隙間の大きさや投射された超音波の周波数
によって変化する。さらに、剥離隙間が小さくなると剥
離界面の音圧反射率と接着界面の音圧反射率との差がな
くなる。従って、従来の超音波探傷装置は、被検体から
の反射波の音圧レベルに基づいて欠陥の有無を判定して
いるために、水の浸入した剥離や隙間の小さい剥離に対
して欠陥の有無を正確に判定することが困難である。
剥離隙間内の水の層で多重反射が発生して剥離界面での
音圧反射率が隙間の大きさや投射された超音波の周波数
によって変化する。さらに、剥離隙間が小さくなると剥
離界面の音圧反射率と接着界面の音圧反射率との差がな
くなる。従って、従来の超音波探傷装置は、被検体から
の反射波の音圧レベルに基づいて欠陥の有無を判定して
いるために、水の浸入した剥離や隙間の小さい剥離に対
して欠陥の有無を正確に判定することが困難である。
なお、第２図に示す構成の超音波探傷装置も従来から
知られており、レシーバ６から出力された信号をデジタ
イザ10でデジタル化し、それをマイクロコンピュータ８
に転送しマイクロコンピュータ８によって周波数解析
し、さらに画像の輝度レベルに変換してモニタ９へ出力
するものもある。しかし、この方式でも上述したのと同
様の問題がある。
知られており、レシーバ６から出力された信号をデジタ
イザ10でデジタル化し、それをマイクロコンピュータ８
に転送しマイクロコンピュータ８によって周波数解析
し、さらに画像の輝度レベルに変換してモニタ９へ出力
するものもある。しかし、この方式でも上述したのと同
様の問題がある。
本発明の技術的課題は水の浸入した剥離や隙間の小さ
い剥離を含む種々の欠陥を正確に判定することにある。
い剥離を含む種々の欠陥を正確に判定することにある。
D.課題を解決するための手段 クレーム対応図である第１図に対応づけて本発明を説
明すると、本発明は超音波探触子４から被検体に対して
超音波信号を投射し、その反射波に基づいて被検体の欠
陥を検出する超音波探傷装置に適用され、反射波の周波
数成分を解析する周波数解析手段8aと、予め用意された
正常な被検体の反射波から周波数解析手段8aによって求
められた周波数成分を、検査対象となる被検体の反射波
から同様にして求められた周波数成分と比較し、任意の
周波数毎の位相差を算出する位相差演算手段8bとを具備
することにより上述の技術的課題を達成する。
明すると、本発明は超音波探触子４から被検体に対して
超音波信号を投射し、その反射波に基づいて被検体の欠
陥を検出する超音波探傷装置に適用され、反射波の周波
数成分を解析する周波数解析手段8aと、予め用意された
正常な被検体の反射波から周波数解析手段8aによって求
められた周波数成分を、検査対象となる被検体の反射波
から同様にして求められた周波数成分と比較し、任意の
周波数毎の位相差を算出する位相差演算手段8bとを具備
することにより上述の技術的課題を達成する。
ここで、各周波数毎の位相差に基づき被検体の欠陥の
有無を判定する判定手段8cを設けてもよい。
有無を判定する判定手段8cを設けてもよい。
E.作用 −請求項１− 予め用意された正常な被検体からの反射波を探触子４
によって受信し、周波数解析手段8aによって各周波数成
分に解析する。一方、欠陥の有無を検査する被検体から
の反射波も上記と同様にして各周波数成分に解析され
る。次に、位相差演算手段8bによって上記２つの周波数
成分が比較されて各周波数毎に位相差が算出される。
によって受信し、周波数解析手段8aによって各周波数成
分に解析する。一方、欠陥の有無を検査する被検体から
の反射波も上記と同様にして各周波数成分に解析され
る。次に、位相差演算手段8bによって上記２つの周波数
成分が比較されて各周波数毎に位相差が算出される。
−請求項２− 判定手段8cは、位相差演算手段8bによって算出された
各周波数毎の位相差に基づいて被検体の欠陥の有無を判
定する。
各周波数毎の位相差に基づいて被検体の欠陥の有無を判
定する。
なお、本発明の構成を説明する上記Ｄ項およびＥ項で
は、本発明を分かり易くするために各手段の符号に対応
する実施例の要素と同一の符号を用いたが、これにより
本発明が実施例に限定されるものではない。
は、本発明を分かり易くするために各手段の符号に対応
する実施例の要素と同一の符号を用いたが、これにより
本発明が実施例に限定されるものではない。
F.実施例 第２図は本発明の一実施例を示すブロック図である。
第５図と同様の箇所には同一の符号を付してその部分の
説明は省略し、相違点を主に説明する。
第５図と同様の箇所には同一の符号を付してその部分の
説明は省略し、相違点を主に説明する。
10はレシーバ６の反射波信号をデジタル信号に変換し
てマイクロコンピュータ８に送出するデジタイザであ
る。水２は被検体３の上に水滴状にして乗せられ、それ
によって探触子４との間が満たされている。また、探触
子４はコンピュータ８からの位置の指令信号に従ってX,
Y,Z方向に任意に可動する不図示のアクチュエータに取
り付けられている。マイクロコンピュータ８には、高速
フーリエ変換（FET），画像出力処理および後述の各種
演算を行うためのプログラムが内蔵されている。
てマイクロコンピュータ８に送出するデジタイザであ
る。水２は被検体３の上に水滴状にして乗せられ、それ
によって探触子４との間が満たされている。また、探触
子４はコンピュータ８からの位置の指令信号に従ってX,
Y,Z方向に任意に可動する不図示のアクチュエータに取
り付けられている。マイクロコンピュータ８には、高速
フーリエ変換（FET），画像出力処理および後述の各種
演算を行うためのプログラムが内蔵されている。
第３図は本発明の超音波探傷装置の動作手順の一例を
示すフローチャートである。第２図および第３図によっ
て本実施例の動作を説明する。
示すフローチャートである。第２図および第３図によっ
て本実施例の動作を説明する。
まず最初に、正常な接着状態にある試料を被検体とし
て用い、第３図のステップS101において基準となる正常
な接着状態の被検体のデータがサンプリングされる。す
なわち、パルス波発生器５からパルス状の超音波信号を
発生させて探触子４に印加すると、探触子４から超音波
が発生して被検体３に投射される。被検体３に投射され
た超音波は被検体３の表面、内部、底面でそれぞれ反射
し、反射波が探触子４で受信される。受信された反射波
はレシーバ６によって増幅されてデジタイザ10へ送られ
数値化される。
て用い、第３図のステップS101において基準となる正常
な接着状態の被検体のデータがサンプリングされる。す
なわち、パルス波発生器５からパルス状の超音波信号を
発生させて探触子４に印加すると、探触子４から超音波
が発生して被検体３に投射される。被検体３に投射され
た超音波は被検体３の表面、内部、底面でそれぞれ反射
し、反射波が探触子４で受信される。受信された反射波
はレシーバ６によって増幅されてデジタイザ10へ送られ
数値化される。
次にステップS102へ進み、数値化された反射波はマイ
クロコンピュータ８によってフーリエ変換され、反射波
に含まれる周波数成分が分析され、続くステップS103で
反射波の周波数成分の中から任意の周波数が抽出され、
その周波数の位相が算出される。ここで位相とは、フー
リエ変換された各周波数成分の波の初期位相角である。
任意の周波数をfi（ｉは添字で1,2,3…として抽出する
周波数毎に区別する）、その周波数の位相をθ1i（添字
１は正常な被検体３を示す）とすると、fiとθ1iを対と
するデータ記憶される。この正常な接着状態にある被検
体３のデータは欠陥を判定する時に基準データとして用
いられるものである。上述の処理が終了すると欠陥の検
査対象となる被検体３を探触子４の下方にセットし、次
にステップS104へ進み探触子４を被検体３の走査開始点
へ移動させる。
クロコンピュータ８によってフーリエ変換され、反射波
に含まれる周波数成分が分析され、続くステップS103で
反射波の周波数成分の中から任意の周波数が抽出され、
その周波数の位相が算出される。ここで位相とは、フー
リエ変換された各周波数成分の波の初期位相角である。
任意の周波数をfi（ｉは添字で1,2,3…として抽出する
周波数毎に区別する）、その周波数の位相をθ1i（添字
１は正常な被検体３を示す）とすると、fiとθ1iを対と
するデータ記憶される。この正常な接着状態にある被検
体３のデータは欠陥を判定する時に基準データとして用
いられるものである。上述の処理が終了すると欠陥の検
査対象となる被検体３を探触子４の下方にセットし、次
にステップS104へ進み探触子４を被検体３の走査開始点
へ移動させる。
次に、ステップS105からステップS107において、正常
な被検体３に対してなされたステップS101からステップ
S103までの処理と同様に、被検体３に超音波が投射さ
れ、その反射波が周波数分析されて、正常な被検体３の
場合と同じ周波数fiに対する位相θ2i（添字２は検査対
象の被検体３を示す）が算出され記憶される。
な被検体３に対してなされたステップS101からステップ
S103までの処理と同様に、被検体３に超音波が投射さ
れ、その反射波が周波数分析されて、正常な被検体３の
場合と同じ周波数fiに対する位相θ2i（添字２は検査対
象の被検体３を示す）が算出され記憶される。
続くステップS108では、記憶されているfi,θ1i,θ2i
のデータが順次読み出され、各周波数fi毎に正常な被検
体３と検査対象の被検体３との位相差θｉが、 θｉ＝θ1i−θ2i として求められる。
のデータが順次読み出され、各周波数fi毎に正常な被検
体３と検査対象の被検体３との位相差θｉが、 θｉ＝θ1i−θ2i として求められる。
ステップS109において上記手順で求められた各データ
を基に検査対象被検体３の欠陥の有無が判定される。
を基に検査対象被検体３の欠陥の有無が判定される。
ここで、剥離部に水が浸入した場合の音圧反射率の特
徴は、投射される超音波の有する周波数成分によって音
圧反射率の大きさと、位相が変化することであり、特に
位相の変化が顕著である。一方、正常な接着状態にある
場合および剥離の隙間が空気の場合は、音圧反射率と位
相は周波数成分に関わらず一定である。さらに、正常な
場合に対して剥離隙間に空気がある場合は第６図（ｂ）
に示される如く反射波の位相が180度変化する。
徴は、投射される超音波の有する周波数成分によって音
圧反射率の大きさと、位相が変化することであり、特に
位相の変化が顕著である。一方、正常な接着状態にある
場合および剥離の隙間が空気の場合は、音圧反射率と位
相は周波数成分に関わらず一定である。さらに、正常な
場合に対して剥離隙間に空気がある場合は第６図（ｂ）
に示される如く反射波の位相が180度変化する。
第４図は上記の反射波の特徴に基づいて欠陥の有無を
判定する手順を示すフローチャートである。
判定する手順を示すフローチャートである。
ステップS201において、前に求めた正常な被検体３と
検査対象の被検体３の位相差θｉ（＝θ1i−θ2i）のデ
ータから、２つの任意の周波数に対するデータ、例えば
f1に対する位相差θ１（＝θ11−θ21）とf2に対する位
相差θ２（＝θ12−θ22）を抽出し、それらの差Δθを
求める。
検査対象の被検体３の位相差θｉ（＝θ1i−θ2i）のデ
ータから、２つの任意の周波数に対するデータ、例えば
f1に対する位相差θ１（＝θ11−θ21）とf2に対する位
相差θ２（＝θ12−θ22）を抽出し、それらの差Δθを
求める。
Δθ＝θ２−θ１ 次にステップS202へ進み、Δθが０か否かが判定され
Δθが０でない場合はステップS203へ進み、水を含んだ
剥離状態と判定されて、例えば輝度レベル「128」をも
つ画像信号に変換されてモニタ９へ出力される。ステッ
プS202でΔθが０であればステップS204に進み、θ１が
０か180度かが判別され、θ１＝180゜の時はステップS2
05へ進み、空気を含んだ剥離として例えば輝度レベル
「255」をもつ画像信号に変換されてモニタ９へ送出さ
れる。またステップS204でθ１＝０の時はステップS206
へ進み、正常な接着状態にあると判定されて例えば輝度
レベル「10」の画像信号に変換されてモニタ９へ送られ
る。
Δθが０でない場合はステップS203へ進み、水を含んだ
剥離状態と判定されて、例えば輝度レベル「128」をも
つ画像信号に変換されてモニタ９へ出力される。ステッ
プS202でΔθが０であればステップS204に進み、θ１が
０か180度かが判別され、θ１＝180゜の時はステップS2
05へ進み、空気を含んだ剥離として例えば輝度レベル
「255」をもつ画像信号に変換されてモニタ９へ送出さ
れる。またステップS204でθ１＝０の時はステップS206
へ進み、正常な接着状態にあると判定されて例えば輝度
レベル「10」の画像信号に変換されてモニタ９へ送られ
る。
第３図に戻ってステップS110へ進み検査対象の被検体
３の接着部が全て走査されたかどうかが判別され、完了
していなければ次の点に移ってステップS105から処理が
続行される。
３の接着部が全て走査されたかどうかが判別され、完了
していなければ次の点に移ってステップS105から処理が
続行される。
なお、ピーク検出器７は第５図で説明した従来の使用
方法でも使用可能とするために並設される。
方法でも使用可能とするために並設される。
このようにして被検体３の接着部の欠陥の有無と欠陥
の内容、すなわち、水の浸入した剥離か空気を含んだ剥
離かが隙間の大小に関わらず正確に判定され、モニタ９
の輝度が異なる画像によって被検体の欠陥の有無が可視
化される。
の内容、すなわち、水の浸入した剥離か空気を含んだ剥
離かが隙間の大小に関わらず正確に判定され、モニタ９
の輝度が異なる画像によって被検体の欠陥の有無が可視
化される。
以上の実施例の構成においては、マイクロコンピュー
タ８が周波数解析手段，位相差演算手段および判定手段
を構成する。
タ８が周波数解析手段，位相差演算手段および判定手段
を構成する。
G.発明の効果 以上説明したように本発明によれば、正常な接着状態
にある被検体と検査対象となる被検体から２つの反射波
の周波数解析をそれぞれ行い両者の任意の周波数毎の求
める構成としたため、各周波数毎の位相差に基づいて被
検体の欠陥の有無、特に、従来困難であった水の侵入し
た剥離や隙間の小さい剥離を検出することができ、被検
体の欠陥を正確に判定することが可能となる。
にある被検体と検査対象となる被検体から２つの反射波
の周波数解析をそれぞれ行い両者の任意の周波数毎の求
める構成としたため、各周波数毎の位相差に基づいて被
検体の欠陥の有無、特に、従来困難であった水の侵入し
た剥離や隙間の小さい剥離を検出することができ、被検
体の欠陥を正確に判定することが可能となる。
第１図はクレーム対応図である。 第２図は本発明の一実施例を示すブロック図、第３図は
本発明の超音波探傷装置の動作手順の一例を示すフロー
チャート、第４図は欠陥の判定手順を示すフローチャー
ト、第５図は従来の一般的な超音波探傷装置を示すブロ
ック図、第６図（ａ）は正常な接着部からの反射波を示
す図、第６図（ｂ）は空気を含む剥離部からの反射波を
示す図である。 4:探触子、5:パルス波発生器 6:レシーバ、8:マイクロコンピュータ 8a:周波数解析手段、8b:位相差演算手段 8c:判定手段、9:モニタ 10:デジタイザ
本発明の超音波探傷装置の動作手順の一例を示すフロー
チャート、第４図は欠陥の判定手順を示すフローチャー
ト、第５図は従来の一般的な超音波探傷装置を示すブロ
ック図、第６図（ａ）は正常な接着部からの反射波を示
す図、第６図（ｂ）は空気を含む剥離部からの反射波を
示す図である。 4:探触子、5:パルス波発生器 6:レシーバ、8:マイクロコンピュータ 8a:周波数解析手段、8b:位相差演算手段 8c:判定手段、9:モニタ 10:デジタイザ
Claims (2)
- 【請求項１】超音波探触子から被検体に対して超音波信
号を投射し、その反射波に基づいて被検体の欠陥を検出
する超音波探傷装置であって、 前記反射波の周波数成分を解析する周波数解析手段と、 予め用意された正常な被検体の反射波から前記周波数解
析手段によって求められた周波数成分と、検査対象とな
る被検体の反射波から同様にして求められた周波数成分
とを比較し、任意の周波数毎の位相差を算出する位相差
演算手段とを具備することを特徴とする超音波探傷装
置。 - 【請求項２】請求項１に記載の超音波探傷装置におい
て、 前記各周波数毎の位相差に基づき被検体の欠陥の有無を
判定する判定手段を具備することを特徴とする超音波探
傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2027753A JPH0816673B2 (ja) | 1990-02-07 | 1990-02-07 | 超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2027753A JPH0816673B2 (ja) | 1990-02-07 | 1990-02-07 | 超音波探傷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03231148A JPH03231148A (ja) | 1991-10-15 |
| JPH0816673B2 true JPH0816673B2 (ja) | 1996-02-21 |
Family
ID=12229780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2027753A Expired - Lifetime JPH0816673B2 (ja) | 1990-02-07 | 1990-02-07 | 超音波探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0816673B2 (ja) |
-
1990
- 1990-02-07 JP JP2027753A patent/JPH0816673B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03231148A (ja) | 1991-10-15 |
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