JPH1114603A - 超音波探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】超音波探触子の被検査物との接触面における超
音波伝達効率の変動に対し定量的な補正ができ、かつ超
音波探触子から被検査物への超音波伝達状況がモニタで
きる超音波探傷装置を提供する。 【解決手段】中空車軸２の中空孔面にセットされたＳＨ
波探触子構造体３の超音波探触子２２は、中空孔面との
接触面に超音波信号を送受信する。超音波制御器２０
は、中空孔面からの２種類の超音波反射信号値を超音波
探触子２２及び切替えスイッチ回路１９を介して受信す
る。補正演算装置２１は、受信した２種類の超音波反射
信号値の大きさに基づき、超音波探触子２２と中空車軸
２の中空孔面との接触面での欠陥信号の伝達効率の補正
を行い、かつ片方の超音波反射信号値を超音波伝達面４
２での超音波の伝達状況のモニタ信号とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構造物の斜角探傷
法を用いた超音波探傷装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、超音波探傷装置において、超音波
探触子から車軸等の被検査物への超音波の伝達状況のモ
ニタ（カップリング チェック）には、別に垂直探触子
を併設して行っており、斜角探傷では探傷は横波で行
い、カップリング チェックは垂直探触子を用いるので
縦波となり、したがって、超音波のモードが異なること
による伝達状況の差が大きく、モニタは目安程度の意味
しかなかった。

【０００３】超音波の内の横波水平波（Ｓｈｅａｒ Ｗ
ａｖｅ Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ、以下、ＳＨ波と略す）
を用いた探傷では、超音波探触子の被検査物との接触面
への伝達効率が不安定で、定量的な補正が必要となって
いるが、従来の方法では定量的な補正が不十分であっ
た。

【０００４】特に、接触媒質に特殊な粘度の高い物質を
用いた場合、伝達効率のばらつく恐れが大きくなるとい
う問題があった。また、探触子接触面に平行な底面を持
った被検査物でないと垂直探触子が使用できないという
問題もあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題を解決すべく、超音波探触子の被検査物との接触面
における超音波伝達効率の変動に対し定量的な補正がで
き、かつ超音波探触子から被検査物への超音波伝達状況
がモニタできる超音波探傷装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、被検査物で反射した超音波を受信して前
記被検査物の疲労割れ等の探傷を行う超音波探傷装置に
おいて、前記被検査物との接触面で反射する前記超音波
を超音波伝達状況モニタ信号値として受信し、かつ前記
被検査物の欠陥部で反射する前記超音波を欠陥信号値と
して受信する超音波探触子と、前記受信した前記超音波
伝達状況モニタ信号値に対応する欠陥信号基準化値を予
め超音波伝達状況モニタ信号値と欠陥信号基準化値との
相関データが格納された相関データファイルから抽出す
る抽出手段と前記抽出された欠陥信号基準化値で前記受
信した欠陥信号値の補正演算を行う補正演算手段を備え
た補正演算装置とを有することを特徴とする。

【０００７】本発明によれば、超音波探触子は、被検査
物との接触面で反射する超音波を超音波伝達状況モニタ
信号値として受信し、かつ被検査物の欠陥部で反射する
超音波を欠陥信号値とを受信する 補正演算装置の抽出手段は、受信した超音波伝達状況モ
ニタ信号値に対応する欠陥信号基準化値を予め超音波伝
達状況モニタ信号値と欠陥信号基準化値との相関データ
が格納された相関データファイルから抽出する。

【０００８】補正演算手段は、抽出された欠陥信号基準
化値で、受信した欠陥信号値の補正演算を行う。

【０００９】このように、欠陥信号に対して超音波伝達
効率の定量的な補正ができ、かつ超音波探触子から被検
査物への超音波伝達状況がモニタできるので、被検査物
の超音波探傷を、被検査物の形状に影響されずに精度良
く行うことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例に係る超
音波探傷装置を、図を用いて説明する。図１は、本発明
の一実施例に係る超音波探傷装置の全体構成を示す。車
輪１に嵌合された中空車軸２の中空孔面にセットされ、
超音波信号を送受信するＳＨ波探触子構造体３と、ＳＨ
波探触子構造体３を回転駆動伝達軸４を介してスパイラ
ル状に回転走査させる回転走査駆動装置１３と、Ｈ波探
触子構造体３で送受信される超音波信号をスリップリン
グ１４を介して切替えスイッチ回路１９に送受信する信
号ケーブル１８と、Ｈ波探触子構造体３で受信される超
音波信号の反射発生座標信号をスリップリング１４を介
して補正演算装置２１に送信する座標信号ケーブル１
８'と、ＳＨ波探触子構造体３中に組み込まれた２枚の
超音波振動子の動作を交互に切り替える切替えスイッチ
回路１９と、Ｈ波探触子構造体３の２枚の超音波振動子
を切替えスイッチ回路１９を介して電撃加振して超音波
を送信し、かつその超音波の反射信号を受信して電圧出
力信号に変換する超音波制御器２０と、超音波制御器２
０からの超音波の反射信号を、その反射発生座標信号と
共に記憶し、超音波伝達効率の変動の補正演算を行い、
かつ超音波制御器２０が２枚の超音波振動子へ電撃加振
するタイミングに合わせて切替えスイッチ回路１９のス
イッチ切り替えを制御する補正演算装置２１と、中空車
軸２の中空孔面での超音波伝達状況をモニタするカップ
リングトレースと補正演算後の欠陥信号をその反射発生
座標信号と共に整理した検査記録をプリントするプリン
タ１２とで構成されている。

【００１１】また、ＳＨ波探触子構造体３の超音波探触
子２２の中空孔面圧着用と接触媒質圧入用の圧縮空気
は、ホース１７からロータリジョイント１５を介してＳ
Ｈ波探触子構造体３に供給される。

【００１２】次に、本実施例の超音波探傷装置の動作
を、説明する。

【００１３】図１において、中空車軸２に車輪１が締り
ばめされており、供用期間中の車軸にはフレティング疲
労割れが発生すると一般にいわれている。この疲労割れ
を検出するためのＳＨ波探触子構造体３を、被検査物と
しての中空車軸２の中空孔にセットすると共に、ＳＨ波
探触子構造体３の超音波探触子２２を中空孔面に圧着さ
せる。

【００１４】超音波探触子２２を中空孔面に圧着させる
圧縮空気は、ホース１７からロータリジョイント１５を
介してＳＨ波探触子構造体３に供給される。

【００１５】セットされたＳＨ波探触子構造体３は、車
軸端部に設置された回転走査駆動装置１３で、中空車軸
２の中空孔をスパイラル状に回転走査する。

【００１６】回転走査駆動装置１３は回転駆動伝達軸４
を介してＳＨ波探触子構造体３と結合されており、回転
駆動伝達軸４には送りねじ５が設けられており、走査モ
ータ９を起動すると、平歯車１０を介して平歯車１１が
回転し、キー８を介して回転駆動伝達軸４が回転し、か
つ送りねじ５によりそのピッチ分キー８で滑ることによ
り、スパイラル状の回転走査が行われる。

【００１７】回転走査において、ＳＨ波探触子構造体３
は、超音波制御器２０から送信された超音波を、切替え
スイッチ回路１９により２枚の超音波振動子の動作を交
互に切り替えながら、中空車軸２の中空孔面に発信し、
かつその超音波の反射信号を受信する。その後、受信さ
れた超音波の反射信号は、信号ケーブル１８及び切替え
スイッチ回路１９を介して超音波制御器２０に送信さ
れ、電圧出力信号に変換される。

【００１８】電圧出力信号に変換された超音波信号は、
補正演算装置２１に、その発生座標と共に入力され、補
正演算装置２１で、受信した超音波信号の中の疲労割れ
の欠陥信号に対して超音波伝達効率の変動の補正演算が
行われる。その後、プリンタ１２で、補正された欠陥信
号はその反射発生座標信号と共に整理され検査記録とし
て出力され、また、中空車軸２の中空孔面での超音波伝
達状況をモニタするカップリングトレースが出力され
る。

【００１９】図２、図３は、図１のＳＨ波探触子構造体
３の説明図である。ＳＨ波探触子構造体３は、２つの超
音波振動子３２ａ，３２ｂが組み込まれた超音波探触子
２２と、超音波探触子２２を保持する楔材４１と、超音
波探触子２２を含む楔材４１を中空孔面に圧着するピス
トン２８を保持するシリンダ２６と、シリンダ２６内の
楔材４１とピストン２８との間に注入された超音波伝達
物質２７と、シリンダ２６の外側に設けられＳＨ波探触
子構造体３を中空孔面にセットすれための回転ボール２
３と、シリンダ２６と一体に設けられ回転ボール２３'
を中空孔面に押し付けるピストン２４を保持するシリン
ダ２５とで、基本的に構成されている。

【００２０】次に、ＳＨ波探触子構造体３の配置の仕方
を説明する。まず、ＳＨ波探触子構造体３を、ばね２９
により出ているピストン２４を手で押して中空車軸２の
中空孔に入れ、所定の位置まで挿入した後、圧縮空気供
給ホース３９からの空気圧によりピストン２４と２８を
作動させ、回転ボール２３と２３'により、中空車軸２
の中空孔中にセットする。

【００２１】回転ボール２３により、超音波探触子２２
の超音波伝達面４２と中空車軸２の中心孔面の間に微小
な間隙が維持されている。ピストン２４とシリンダ２５
間、並びにピストン２８とシリンダ２６間のシールのた
め、それぞれＯリング３０と３１各２本が設けられてい
る。

【００２２】超音波伝達物質２７は、注入口３７からシ
リンダ２６の中に注入されている。この超音波伝達物質
２７は、ピストン２８により押され、楔材４１の回転方
向４３側に設けられたスリット４０を通って超音波探触
子２２の超音波伝達面４２と中空孔面との微小間隙に圧
入される。また、超音波伝達物質２７は、特殊な粘度の
高い物質が用いられる。

【００２３】次に、ＳＨ波探触子構造体３の超音波探傷
の動作を説明する。まず、超音波探触子２２に組み込ま
れた超音波振動子３２ａから発信された超音波ビーム３
３は超音波探触子２２の超音波伝達面４２で一部が反射
し、超音波伝達状況モニタ信号値として超音波振動子３
２ｂで受信され、残りは中空車軸２中に超音波ビーム３
６となって進行する。

【００２４】中空車軸２の外表面に疲労割れが有れば、
そこから反射超音波は逆のルートをたどり、欠陥信号値
として超音波振動子３２ａで受信され、これら２種類の
信号値は信号ケーブル３８を経て、スイッチ回路１９を
介して超音波制御器２０に送られる。疲労割れが無けれ
ば超音波ビーム３６はそのまま進行し、反射超音波とし
て戻ってこない。

【００２５】次に、補正演算装置２１からの指令で、切
替えスイッチ回路１９を超音波振動子３２ｂ側に切替
え、超音波振動子３２ｂが電撃加振されて超音波が発信
される。発信された超音波の超音波ビーム３４は、一部
は超音波伝達面４２で反射し、超音波伝達状況モニタ信
号値として超音波振動子３２ａで受信され、残りは車軸
中に超音波ビーム３５となって進行する。

【００２６】中空車軸２の外表面に疲労割れが有れば、
そこから反射超音波は逆のルートをたどり、欠陥信号値
として超音波振動子３２ｂで受信され、これら２種類の
信号値は信号ケーブル３８を経て、スイッチ回路１９を
介して超音波制御器２０に送られる。疲労割れが無けれ
ば超音波ビーム３５はそのまま進行し、反射超音波とし
て戻ってこない。

【００２７】以上の各プロセスで受信された超音波伝達
状況モニタ信号値と欠陥信号値は、信号ケーブル１８及
び切替えスイッチ回路１９を介して超音波制御器２０に
送信され、電圧出力信号に変換される。

【００２８】電圧出力信号に変換された超音波伝達状況
モニタ信号値と欠陥信号値は、補正演算装置２１に、そ
の発生座標と共に入力され、補正演算装置２１で、予め
格納されている相関データファイルに基づき、欠陥信号
値に対して超音波伝達効率の変動の補正演算が行われ、
プリンタ１２に出力される。その後、プリンタ１２で、
補正された欠陥信号値はその発生座標と共に整理され、
探傷終了時には、探傷検査記録として出力される。

【００２９】また、超音波伝達状況モニタ信号値は、超
音波探触子としての超音波伝達効率のモニタ、いわゆる
カップリング チェックとして使用される。

【００３０】ここで、超音波伝達面４２での超音波伝達
効率の補正について、説明する。図４は、超音波伝達効
率の補正を行う補正演算装置２１の機能構成を示す。補
正演算装置２１は、超音波制御器２０から入力された超
音波伝達状況モニタ信号値と欠陥信号値をその信号発生
座標と共に収録する収録手段と、予め超音波伝達状況モ
ニタ信号値と欠陥信号基準化値との相関データを格納す
る相関データファイルと、収録された超音波伝達状況モ
ニタ信号値と相関データファイルとを比較し、収録され
た超音波伝達状況モニタ信号値に対応する欠陥信号基準
化値を相関データファイルから抽出する抽出手段と、抽
出された欠陥信号基準化値で、収録された欠陥信号値を
除する補正演算を行う補正演算手段と、補正演算された
補正済欠陥信号値をプリンタ１２に出力する出力手段と
で構成されている。

【００３１】次に、超音波伝達状況モニタ信号値と欠陥
信号基準化値との相関データの求め方を説明する。図
５、図６に示すように、超音波振動子Ａから発信された
超音波の一部は超音波探触子５５の超音波伝達面４２で
反射して超音波振動子Ｂで超音波伝達状況モニタ信号値
１１７として受信され、残部は接触媒質１１３を介して
試験片表面１１４を通って試験片１１５に入射してモデ
ル欠陥１１２で反射して、再び超音波振動子Ａで欠陥信
号値１１８として受信される。

【００３２】これら超音波伝達状況モニタ信号値１１７
と欠陥信号値１１８は、超音波伝達面４２と試験片表面
１１４との間隙、換言すれば接触媒質１１３の厚さ寸法
により変化し、この相関図を図７に示す。図７は縦軸１
２１に信号値、横軸１２０に間隙寸法を取ったものであ
る。

【００３３】図７において、欠陥信号値１１８がほぼ最
大となる間隙１２２における欠陥信号値１２３を基準化
値１.０として、横軸１２４に超音波伝達状況モニタ信
号値１１７をとり、縦軸１２５に欠陥信号基準化値をと
った相関データ、図８が得られ、この相関データを相関
データファイルとして補正演算装置２１に予め格納して
おく。

【００３４】実際の探傷において、超音波制御器２０か
ら入力された欠陥信号値に対応して同時に入力された超
音波伝達状況モニタ信号値により、相関データファイル
に格納された相関データ、すなわち図８の相関関係か
ら、入力された超音波伝達状況モニタ信号値に対応する
欠陥信号基準化値を求め、この欠陥信号基準化値で入力
された欠陥信号値を除して、探触子接触面での伝達効率
の変動を補正した補正済み欠陥信号値を得る。

【００３５】図９と図１０は、図３の超音波振動子の配
置構成に関する説明図である。超音波振動子３２ａと３
２ｂを中心線４４に関して対象に左右に配列し、かつそ
れぞれの振動子が中心線となす角度θＡとθＢを等しく
した場合を示しており、この場合、超音波振動子３２ａ
から発信された超音波ビームは探触子の超音波伝達面４
５で一部反射し、他は被検査物中に超音波ビーム４６と
なり入っていく。

【００３６】探触子の超音波伝達面４５で反射した超音
波ビームは超音波振動子３２ｂで受信されるが、この振
動子面での反射波が同じルートをたどって超音波振動子
３２ａで受信され、この信号値は減衰しながらくり返さ
れる。探傷領域が探触子近傍にある場合、これはＳＮ比
低下の原因となる。

【００３７】このような探傷条件に対する配置構成の他
の実施例が図１０であり、超音波振動子３２ａと３２ｂ
の配置は図８と同じであるが、それぞれが中心線４４と
なす角度について、θＡよりθＢをわずか小さくするこ
とにより、超音波振動子３２ａから発信した超音波ビー
ムが探触子の超音波伝達面４５で反射して超音波振動子
３２ｂで受信されるが、この超音波振動子３２ｂの面で
の反射波は探触子の超音波伝達面４５で反射した後、超
音波振動子３２ａでは受信されず、図９で述べたＳＮ比
低下の問題が解決される。

【００３８】図１１は、本発明の他の実施例に係る超音
波探傷装置の全体構成を示す。図１との相違点は、電車
段付き車軸４７の車輪とのはめ合い部に発生する疲労割
れを、車軸４７の段付き部４８に形状寸法が一致した車
軸４７と同材質のスペーサ５０と該スペーサ５０を接着
する横波水平波探触子と構成されたＳＨ波探触子構造体
４９を用いて検出する点である。したがって、図１との
構成の違いは、回転走査駆動装置１３で駆動されるＳＨ
波探触子構造体３の代わりにスペーサ５０付のＳＨ波探
触子構造体４９が配置され、横波水平波探触子に組み込
まれた超音波振動子が１枚なので切替えスイッチ回路１
９は不要になる。

【００３９】次に、本実施例の超音波探傷装置の動作を
説明する。超音波制御器２０から送信された超音波を、
スペーサ５０付きのＳＨ波探触子構造体４９から発信
し、超音波ビーム５２は、段付き部スペーサ側接触面５
１で一部が反射波５３として探触子に戻り超音波伝達状
況モニタ信号値が得られ、残りが車軸上の表面波５４と
して進行していき、疲労割れが有れば欠陥反射波がＳＨ
波探触子構造体４９に戻り欠陥信号値が得られる。

【００４０】前述したように、この超音波伝達状況モニ
タ信号値と欠陥信号値は、信号ケーブル１８を介して超
音波制御器２０に送信され、電圧出力信号に変換され
る。また、ＳＨ波探触子構造体４９で受信される超音波
信号の反射発生座標信号は、座標信号ケーブル１８'を
介して補正演算装置２１に送信される。

【００４１】電圧出力信号に変換された超音波伝達状況
モニタ信号値と欠陥信号値は、補正演算装置２１に、そ
の発生座標と共に入力され、補正演算装置２１で、予め
格納されている相関データファイルに基づき、欠陥信号
値に対して伝達効率の変動の補正演算が行われる。その
後、プリンタ１２で、補正された欠陥信号値はその発生
座標と共に整理され、探傷終了時には、探傷検査記録と
して出力される。

【００４２】本実施例は、特に超音波伝達境界面で伝達
効率が不安定な横波水平波を用いた探傷に有効である。

【００４３】図１２は、図１のＳＨ探触子構造体の他の
実施例である可変角探触子構造体の原理構成を示す。可
変角探触子構造体６４の原理構成は、１枚の超音波振動
子５６を内蔵した超音波探触子５５と、超音波探触子５
５が摺動走査する摺動面６０と、摺動面６０の反対側で
被検査物の超音波伝達面４５と接触する面を有する摺動
楔材５７とで構成されている。超音波探触子５５が摺動
面６０上を摺動走査することにより、被検査物の超音波
伝達面４５への入射角を連続可変としている。

【００４４】超音波振動子５６から発信された超音波ビ
ーム５８の一部は超音波ビーム６３として被検査物４５
中に進行し、残りは被検査物４５に接触した摺動楔材５
７の面で反射した超音波ビーム５９となり、これが摺動
楔材５７と超音波探触子５５との摺動面６０で反射し
て、超音波ビーム６１、６２の経路をたどり超音波振動
子５６で超音波伝達状況モニタ信号値として受信され
る。

【００４５】この超音波伝達状況モニタ信号値は、超音
波探触子５５と摺動楔材５７との摺動面６０での超音波
伝達効率、及び摺動楔材５７と被検査物４５との超音波
伝達効率の情報を含んでいる。また、超音波伝達状況モ
ニタ信号値は、可変角探触子としての超音波伝達効率の
モニタ、いわゆるカップリング チェックとしても使用
する。

【００４６】図１３は、図１２の可変角探触子構造体の
他の実施例を示す。図１２の可変角探触子構造体は、中
心線８３に関して摺動面６０の円弧は左右対象であるた
め、発信超音波の多重反射が生じるが、図１３の可変角
探触子構造体のように、中心線をはさんで左側の円弧の
中心点を超音波伝達面上で右にわずかδ移すことによ
り、その反射超音波波ビーム１１１は摺動面６０で図示
の如く反射角が変わり、多重反射によるＳＮ比の低下を
抑制できる。

【００４７】図１４、図１５は、図１２、図１３の原理
構成を実際に使用する構成とした可変角探触子構造体を
示す。可変角探触子構造体６４を構成する主部材の超音
波探触子５５と楔材５７は、超音波探触子５５に固定さ
れた片側２個合計４個のローラ６６と楔材５７のローラ
摺動面６５とで摺動面６０で摺動回転可能なように組み
立てられている。

【００４８】超音波探触子５５の側面に駆動部支持部材
７２で固定されたモータ７１の軸に設置された傘歯車６
９，７０の動力伝達軸に結合した平歯車６８と、楔材５
７に設けられた部分歯車６７が噛み合っている。

【００４９】モータ７１を駆動すると傘歯車伝達機構を
介して平歯車６８が部分歯車６７上を回転移動し、超音
波探触子５５は楔材５７の摺動面６０上を摺動移動し、
被検査物４５に対する超音波入射角を調整する。

【００５０】図１６は、本発明の他の実施例で、図１４
の可変角探触子構造体を使用した超音波探傷装置の全体
構成を示す。図１との相違点は、ＳＨ探触子構造体のよ
うな固定探触子構造体ではなく、可変角探触子構造体を
使用する点と、車軸端面７４に押し当られた可変角探触
子構造体６４の超音波ビームの入射角を制御器７９で調
整する点である。可変角探触子構造体６４に組み込まれ
た超音波振動子が１枚なので切替えスイッチ回路１９は
不要になる。

【００５１】超音波制御器２０から送信され可変角探触
子構造体６４で発信される超音波の入射角が電車車輪１
とのはめ合い部右端７６になるように、制御器７９によ
り可変角探触子構造体６４を制御し、超音波ビーム７５
を入射し、次いで入射角を順次小さくしてゆき、超音波
ビーム７７がその左端７８に到達した時点で、その位置
での探傷を終了する。この時、はめ合い部右端７６と左
端７８との間で疲労割れがあれば、そこから反射超音波
は逆のルートをたどり、反射欠陥信号値として可変角探
触子構造体６４の超音波探触子５５に受信される。

【００５２】また、超音波探触子５５の一連の摺動走査
による欠陥信号値の取り込みにおいて、その取り込みタ
イミング毎に、図１２に示す摺動楔材５７と超音波探触
子５５との摺動面６０で反射する超音波も、超音波伝達
状況モニタ信号値として、同時に超音波探触子５５に受
信される。

【００５３】受信された超音波伝達状況モニタ信号値と
欠陥信号値は、図１の実施例で説明した処理と同様に、
超音波制御器２０、補正演算装置２１、プリンタ１２で
処理され、接触面での超音波伝達効率のばらつきの欠陥
信号に対する補正とカップリング チェックの結果とが
出力される。

【００５４】次に、可変角探触子構造体６４を中実車軸
７３の端面上円周方向に１０度移動した位置にセット
し、上述と同様のデータ取り込と解析演算を行い、これ
を１０度ピッチで３６０度まで行い、探傷結果とカップ
リング チェック結果を指定の様式でプリンタ１２で出
力する。

【００５５】図１７は、図１２の可変角探触子構造体の
他の実施例である電子スイッチング型可変角探触子構造
体の原理構造を示し、図１８は、図１７のＢ矢視を示
す。電子スイッチング型可変角探触子構造体８４の原理
構造は、接着楔材９２と、接着楔材９２の円弧状の接着
面に接着された複数の超音波振動子、例えば超音波振動
子８５ａ，８５ｂとで構成されている。

【００５６】接着楔材９２に入射角が異なるように接着
された超音波振動子８５ａと８５ｂから発信されたそれ
ぞれの発信超音波ビーム８６、８８は、一部被検査物へ
の超音波伝達面９５で反射してそれぞれ反射超音波ビー
ム８７、８９となり、超音波振動子の接着面と同一曲率
の延長面９３で反射して、同じルートをたどりそれぞれ
の超音波振動子に戻り超音波伝達状況モニタ信号値とし
て受信される。

【００５７】超音波振動子８５ａと８５ｂから発信され
た残りの超音波はそれぞれ超音波ビーム９０、９１とな
って被検査物である車軸に進行する。

【００５８】図１９は、図１７の電子スイッチング型可
変角探触子構造体の他の実施例を示す。図１７の電子ス
イッチング型可変角探触子構造体は、中心線１１０に関
して振動子接着面の円弧は上下対象であるため発信超音
波の多重反射が生じるが、図１９の電子スイッチング型
可変角探触子構造体のように、中心線をはさんで上側の
円弧の中心点を超音波伝達面９５上で下にわずかδ移す
ことにより、その反射超音波ビーム１１１は超音波振動
子接着面の延長面９３での反射角が変わり、多重反射に
よるＳＮ比の低下を抑制できる。

【００５９】図２０は、本発明の他の実施例で、図１７
の電子スイッチング型可変角探触子構造体を使用した超
音波探傷装置の全体構成を示す。

【００６０】図１６との相違点は、可変角探触子構造体
として、複数の超音波振動子が接着された電子スイッチ
ング型可変角探触子構造体８４を使用する点と、制御器
７９の代わりに、複数の超音波振動子群８５を切り替え
るスイッチング回路９４を設けている点である。

【００６１】次に、本実施例の超音波探傷装置の動作を
説明する。車軸端面７４に電子スイッチング型探触子構
造体８４を超音波伝達媒質を介して圧着し、図１８の超
音波振動子群８５をスイッチング回路９４で切替え、探
傷屈折角θ１からθ２まで変化させ、車輪１と中実車軸
７３とのはめ合い部右端７６から左端７８までを探傷す
る。この時、はめ合い部右端７６と左端７８との間で疲
労割れがあれば、そこから反射超音波は逆のルートをた
どり、反射欠陥信号値として電子スイッチング型可変角
探触子構造体８４の超音波振動子群８５に受信される。

【００６２】また、超音波振動子群８５の切替えによる
欠陥信号値の取り込みにおいて、その取り込みタイミン
グ毎に、図１７に示す接着楔材９２の超音波振動子の接
着面と同一曲率の延長面９３で反射する超音波も、超音
波伝達状況モニタ信号値として、同時に超音波振動子群
８５に受信される。

【００６３】この一連の探傷走査を、順次、電子スイッ
チング型可変角探触子構造体８４を所定の回転角度ピッ
チ毎に回転させながら行い、３６０度で終了する。

【００６４】この探傷中に受信された超音波伝達状況モ
ニタ信号値と欠陥信号値は、図１の実施例で説明した処
理と同様に、超音波制御器２０、補正演算装置２１、プ
リンタ１２で処理され、接触面での超音波伝達効率のば
らつきの欠陥信号に対する補正とカップリング チェッ
クの結果とが出力される。

【００６５】図１８の超音波振動子群８５は、上述の探
傷屈折角θ１からθ２までを超音波ビームが十分にオー
バラップするようにそれぞれの設定角度をもって配列、
接着されている。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、超音波探触子の被検査
物との接触面における欠陥信号の伝達効率の変動に対し
て定量的な補正ができ、かつ超音波探触子から被検査物
への超音波伝達状況がモニタできるので、被検査物の超
音波探傷を被検査物の形状に影響されずに精度良く行う
ことができ、超音波探傷の信頼性を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る超音波探傷装置の全体
構成図である。

【図２】図１のＳＨ波探触子構造体の説明図であり、図
１のＡ矢視図である。

【図３】図１のＳＨ波探触子構造体の側面図である。

【図４】図１の補正演算装置の機能構成ブロック図であ
る。

【図５】試験片を用いて欠陥信号値を求める構成図であ
る。

【図６】超音波信号を画面上に示した図である。

【図７】信号値と間隙寸法との相関を示す図である。

【図８】欠陥信号基準化値と超音波伝達状況モニタ信号
値との相関を示す図である。

【図９】図３の超音波振動子の配置構成に関する説明図
である。

【図１０】図８の超音波振動子３２ａと３２ｂとの角度
を少し変えた例を示す図である。

【図１１】本発明の他の実施例に係る超音波探傷装置の
全体構成図である。

【図１２】図１のＳＨ探触子構造体の他の実施例である
可変角探触子構造体の原理構成図である。

【図１３】図１２の可変角探触子構造体の他の原理構成
図である。

【図１４】可変角探触子構造体の使用構造の正面図であ
る。

【図１５】図１３の可変角探触子構造体の使用構造の側
面図である。

【図１６】本発明の他の実施例で、図１４の可変角探触
子構造体を使用した超音波探傷装置の全体構成図であ
る。

【図１７】図１２の可変角探触子構造体の他の実施例で
ある電子スイッチング型可変角探触子構造体の原理構造
図である。

【図１８】図１７のＢ矢視図である。

【図１９】図１７の電子スイッチング型可変角探触子構
造体の他の実施例の図である。

【図２０】本発明の他の実施例で、図１７の電子スイッ
チング型可変角探触子構造体を使用した超音波探傷装置
の全体構成図である。

【符号の説明】

１…車輪、２…中空車軸、３…ＳＨ波探触子構造体、１
２…プリンタ、１３…回転走査駆動装置、１８…信号ケ
ーブル、１８'…座標信号ケ−ブル、１９…切替えスイ
ッチ回路、２０…超音波制御器、２１…補正演算装置、
２１１…収録手段、２１２…相関データファイル、２１
３…抽出手段、２１４…補正演算手段、２１５…出力手
段、２２…超音波探触子、２７…超音波伝達物質、３２
ａ，３２ｂ…超音波振動子、４１…楔材、４２…超音波
伝達面、４５…超音波伝達面、４９…ＳＨ波探触子構造
体、５５…超音波探触子、５６…超音波振動子、５７…
摺動楔材、６０…摺動面、６４…可変角探触子構造体、
７９…制御器、８４…電子スイッチング型探触子構造
体、８５…超音波振動子群、９２…接着楔材、９３…延
長面、９４…切替えスイッチング回路、δ…円弧中心変
位距離

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査物で反射した超音波を受信して前記
   被検査物の疲労割れ等の探傷を行う超音波探傷装置にお
   いて、 前記被検査物との接触面で反射する前記超音波を超音波
   伝達状況モニタ信号値として受信し、かつ前記被検査物
   の欠陥部で反射する前記超音波を欠陥信号値として受信
   する超音波探触子と、前記受信した前記超音波伝達状況
   モニタ信号値に対応する欠陥信号基準化値を予め超音波
   伝達状況モニタ信号値と欠陥信号基準化値との相関デー
   タが格納された相関データファイルから抽出する抽出手
   段と前記抽出された欠陥信号基準化値で前記受信した欠
   陥信号値の補正演算を行う補正演算手段を備えた補正演
   算装置とを有することを特徴とする超音波探傷装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記補正演算装置は、
   前記超音波伝達状況モニタ信号値と前記欠陥信号値を、
   前記超音波伝達状況モニタ信号値及び前記欠陥信号値の
   信号発生座標と共に収録する収録手段を有することを特
   徴とする超音波探傷装置。
3. 【請求項３】請求項１において、前記超音波伝達状況モ
   ニタ信号値は、前記超音波探触子と前記被検査物との接
   触面における超音波伝達状況のモニタに使用されること
   を特徴とする超音波探傷装置。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３において、前記超
   音波探触子は、前記被検査物に対し所定の角度で配置さ
   れ前記被検査物に前記超音波を発信する発信側超音波振
   動子と、前記所定の角度とは異なる角度で配置され前記
   反射した超音波を受信する受信側超音波振動子とを有す
   ることを特徴とする超音波探傷装置。
5. 【請求項５】被検査物に圧着され円弧状の摺動面を有す
   る摺動部材と、前記摺動面上を摺動可能に配置され、前
   記被検査物で反射した前記超音波を受信する超音波探触
   子と、前記受信した超音波を補正演算する補正演算装置
   とを有する超音波探傷装置において、 前記超音波探触子は、前記被検査物との圧着面を介して
   前記摺動面で反射する前記超音波を超音波伝達状況モニ
   タ信号値として受信し、かつ前記被検査物の欠陥部で反
   射する前記超音波を欠陥信号値として受信し、前記補正
   演算装置は、前記受信した前記超音波伝達状況モニタ信
   号値に対応する欠陥信号基準化値を予め超音波伝達状況
   モニタ信号値と欠陥信号基準化値との相関データが格納
   された相関データファイルから抽出する抽出手段と前記
   抽出された欠陥信号基準化値で前記受信した欠陥信号値
   の補正演算を行う補正演算手段を備えることを特徴とす
   る超音波探傷装置。
6. 【請求項６】請求項５において、前記摺動部材は摺動楔
   材であって、前記摺動楔材は、前記超摺動面の円弧の中
   心と、前記摺動面の延長面の円弧の中心とが異なるよう
   に構成されていることを特徴とする超音波探傷装置。
7. 【請求項７】被検査物に圧着され円弧状の接着面を有す
   る接着部材と、前記接着面に接着され、前記被検査物で
   反射した前記超音波を受信する超音波振動子と、前記受
   信した超音波を補正演算する補正演算装置とを有する超
   音波探傷装置において、 前記超音波振動子は、前記被検査物との圧着面を介して
   前記接着面で反射する前記超音波を超音波伝達状況モニ
   タ信号値として受信し、かつ前記被検査物の欠陥部で反
   射する前記超音波を欠陥信号値として受信し、前記補正
   演算装置は、前記受信した前記超音波伝達状況モニタ信
   号値に対応する欠陥信号基準化値を予め超音波伝達状況
   モニタ信号値と欠陥信号基準化値との相関データが格納
   された相関データファイルから抽出する抽出手段と前記
   抽出された欠陥信号基準化値で前記受信した欠陥信号値
   の補正演算を行う補正演算手段を備えることを特徴とす
   る超音波探傷装置。
8. 【請求項８】請求項７において、前記接着部材は接着楔
   材であって、前記接着楔材は、前記接着面の円弧の中心
   と、前記接着面の延長面の円弧の中心とが異なるように
   構成されていることを特徴とする超音波探傷装置。