JPS5819060B2 - チヨウオンパザイリヨウシケンホウホウ オヨビ ソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 内部欠陥についての材料検査の一つの手段は超音波非破
壊試験方式である。

一般にこの方式は超ユニットを使用する。

材料中に傷やその他の欠陥のような内部不連続があれば
超音波エネルギーの部分がサーチユニットに反射してよ
りもどされる。

このサーチユニットは反射された超音波エネルギーの大
きなを表イつす電気信号を発生する。

受信された超音波エネルギーを表わすこれら電気信号は
陰極線管オツシロスコープに一般に表示される。

これらのオツシロスコープは超音波材料試験に適して適
用される陰極線管である。

これら装置は受信された超音波の波形の異常を表わす程
度の可視表示を与える。

例えば、表示の一つのタイプでは送信サーチユニットの
周波数と同期した掃引信号がオツシロスコープの水平偏
向装置に加えられる。

受信サーチユニットから発生される電気信号は垂直偏向
装置に加えられる。

これが材料内の超音波の不連続性の可視表示をつくり出
す。

材料内の欠陥の存在はオツシロスコープのスクリーンに
パルスとして現われる。

欠陥の位置はそのパルスの水平軸上の位置により示され
その大きさが垂直目盛に表わされる。

陰極線管表示に加えて、臨界レベルを越える大きさをも
つ欠陥に応じて警報信号を与えることがしばしば望まれ
る。

例えば予定のしきい値を越えるエコー信号を検出するた
めの電気回路を与えることは周知である。

そのような検出回路の出力は指示灯をオンにしあるいは
警報を発するために接続しうる。

これらのインジケータまたは警報灯は材料表面近くでサ
ーチユニットを操作するに夢中になって。

いるオペレータに必ずしも見えるとは限らない。

さらに、多くのサーチユニットが自動化された装置（こ
れにおいてサーホ制御機構がサーチユニットを材料に沿
って動かしオペレータを他の仕事に対し解放する）に装
着される。

その場合にはこの装置をモニタする人はインジケータ灯
がオンとなっていることを知らないことがありうる。

警報灯の強さが犬となればそれだけ電力が必要でありそ
してこの試験装置はしばしばボークプルとされて電池で
作動されるからこれは勿論不可能ではないにしても望ま
しくない。

本発明はオンシロスコープを表示装置とした場合の従来
の信号警報方式の上記欠点を克服するための装置を提供
する。

要約すると、ここに述べる方法および装置はオンシロス
コープの表示スクリーンを高速でフラッシュさせるため
に臨界レベルを越える超音波に応答するためのフラッシ
ュスクリーン発生器を設ける。

このフラッシュ表示スクリーンは表示装置から１０フイ
ート（約３ ｍ ）以上はなれたオペレータにも直ちに
注意を喚起させる。

このフラッシュ警報はオンシロスコープが受信された超
音波信号の表示と可視警報の両方に用いられるために別
の電源を必要としない。

スクリーンを点滅させて臨界的な欠陥を指示するときに
はオペレータは直ちにスクリーンを見て間欠的に生じる
表示イメージの質、サイズおよび位置を観測出来る。

第１，２図をみるに超音波試験装置は材料１０を試験す
るようになっている。

パルスエコーｔｌ１作モードでは１以上の超音波変換器
を含むサーチユニット１１は材料１０の外部表向の走査
中に超音波エネルギーの短いバーストを送信して材料中
に伝播させる。

送信された超音波は材料に関連した不連続部によりサー
チユニット１１に反射される。

これら不連続部は材料中の傷や欠陥を表わす。

反射された超音波信号情報は陰極線管オンシロスコープ
１２のような連光な表示装置上に表示出来る。

この例では陰極線管スクリーン１３を含むオンシロスコ
ープ１２がサーチユニット１２に超音波を送信させそし
て受信させて超音波エコーを表わす電気信号を処理する
ようにサーチュニッＩ・１２を附勢する本数の回路およ
び制御装置１４と組合される。

超音波エコー情報の意味をもつ表示を与えるために、オ
ンシロスコープ１２はサーチユニット１２に音波を出さ
せるパルス回路に同期化される。

便宜上材料や構造のテストのため野外に持運び出来るコ
ンパクトなポータプルユニットとして回路および制御装
置１４と共にオツシロスンコープ１２をつくるのが普通
である。

この場合にはこのユニットは電池で附勢される。

オンシロスコープ１２は材料１０内から反射される超音
波エネルギーの正確な可視表示を与えるものであるが、
オペレータ１６にとっては材料のり傷を示す波形を示す
ためのスクリーン１３を見つめつづけることは必ずしも
実用的でない。

例えは、材料表面全体にわたりサーチユニット１１を取
扱うにはオペレータは表示スクリーンから目をはなす必
要があろう。

ノ さらに、オンシロスコープ１２は材料１０からかな
り離れたところに置かれる。

その結果不可能ではないにしてもオペレータがスクリー
ン１３上の表示を読取ることが非常に困難になる。

従ってオペレータはサーチユニット１１または材料１０
ｉを扱い且つスクリーン１３から欠陥の有無を決定する
ことは出来ない。

本発明によれば傷や欠陥の位置きめは異常な超音波エコ
ーがサーチユニット１１にもどされるときに陰極線管ス
クリーン１３上にフラッジアラ−ツムまたは警報信号を
与えることにより容易となる。

これはオペレータ１６がサーチユニット１１の位置きめ
に集中しあるいはサーチユニットが自動化されていれば
他の仕事をすることを可能にする。

フラッジスクリーン１３はオペレータがその位置デでス
クリーンを正確に読むことが出来なくても臨界的な欠陥
に対しオペレータに直接的な注意を与える。

オペレータがスクリーンから離れすきていてスクリーン
を読むことが出来なくても彼はこの点滅するスクリーン
を非常に容易に見ることが出フ来そしてスクリーンの読
取りに近づくことが出来る。

第２図において、警報信号はオンシロスコープ表示装置
をして成る条件に応じて点滅させるためのフラッシュス
クリーン発生器１７により与えられる。

このアラーム装置をトリガーする条件はしきい値レベル
信号検出装置１８により与えられる。

この検出装置はサーチユニット１１にもどる超音波エコ
ー信号にある検出される異常に応じてフラッシュ表示警
報装置を作動させるように作用する。

第１図においてオンシロスコープ’１２と一緒に装着さ
れている電気回路および制御装置１４は第２図に示すよ
うにサーチユニット１１の変換器を電気的に附勢するパ
ルス発生器により与えられる。

上述のようにサーチユニット１１はそのような周期的な
附勢に応じて材料に音波を出す。

この例ではパルス発生器２１はクロック発生器２２によ
り周期的に、駆動されるＲＦパルス発生器２１を含む。

これらの要素により、発生器２１は間欠的にライン２３
に無線周波の電気エネルギーのパルスあるいはバースト
を発生し、これがサーチユニット１１の変換器を作動さ
せそしてそれに超音波エネルギーの短いパルスを放出さ
せる。

回路および制御装置１４はさらにサーチユニット１１の
変換器により発生される電気信号を受信しそしてこれら
信号をカッシロスコープ１２上に表示するために処理す
る受信装量を含む。

受信された電気信号は勿論材料１０に関連した不連続性
により反射されたエコーを表わす。

この例ではこの受信装置はライン２６を介してサーチユ
ニット１１に電気的に接続される受信増幅器２４を含む
。

またこの受信増幅器はビデオ検波器である整流および沢
波回路２７を含む。

増幅器２４と回路２７は一緒になってライン２６から入
るＲＦ倍信号検。

出されたあるいは受信された信号に変換するように作用
する。

しばしばこの信号はビデオパルスと呼ばれる。

このライン２８上のビデオパルスは材料１０内の検出さ
れた不連続性を表わすＲＦ倍信号エンベロープである。

多数の不連続部が与えられた走査位置で材料に関連して
生じることがある。

かくしてライン２８上のこの出力信号は一連のビデオパ
ルスからなることがある。

例えは第２図の材料１０についてはサーチユニット１１
から出される超音波エネルギーに対して不連続部となる
前面３１と背面３２の両方からの反射を表わす一つのビ
デオパルスが出る。

材料１０の内部の欠陥による一つの不連続があるならば
一つのビデオパルスがこの前背面反射間にはさまれてラ
イン２８上に生じることになる。

適当な表示装置はこのビデオ信号を表示するために設け
られる。

本例においてはこれは垂直偏向プレート３７と水平偏向
プレート３８および垂直偏向増幅器４１と水平偏向増幅
器４２を含むビーム偏向装置を有する陰極線管３６を含
む。

数個の表示モードがオンシロスコープ１２について可能
であるが超音波エコーを表わす信号は垂直偏向軸に掃引
信号は水平偏向軸に加えられる。

第３ａ、３ｂ図に関連してこれは大きさを垂直軸にそし
てタイミングを水平軸にした一連の超音波パルスをスク
リーン１３に表示する。

この動作を達成するために受信増幅器２４と回路２７か
らの出力信号は垂直偏向増幅器４１を通じて偏向板３７
に接続される。

掃引発生器４３は水平偏向増幅器４２を通じてプレート
３８に掃引信号４４を与えるように接続される。

陰極線管のスクリーンに表示される超音波エコー信号の
位置をそのようなエコーにより表わされる不連続部の物
理的な位置に相関させるために掃引発生器４３はサーチ
ユニット１１と同期される。

この実施例では掃引発生器４３はライン４６を通じてク
ロック発生器２２の出力に接続するトリが一人力あるい
は同期化入力を有する。

これは、ＲＦパルス発生器２１がクロック発生器２２に
応じてＲＦエネルギーのバーストを発生すると同時に各
掃引信号４４を立上がらせる。

超音波パルスが材料１０に送られるたびに陰極線管の水
平掃引がスクリーン１３を横切り行われる。

スポットすなわち電子ビームがスクリーンを横切って動
く速度は表示されるべき超音波の通路の長さによりきま
る。

一般には発生器４３により与えられる水平掃引は超音波
パルスが材料の背面３２へと伝播しそしてそこから反射
されるに必要な時間より僅かに長い時間となるように選
ばれる。

その結果としてのオンシロスコープのスクリーン１３上
での材料の代表的な表示を第３ａ図に示す、垂直軸は超
音波反射の大きさを、そして水平軸は時間目盛を、従っ
て材料の中への不連続部の距離を表わす。

第一エコーパルス５１は材料の前面３１における不連続
部を示す。

最後のエコーパルス５２は背面反射を示す。

従ってエコーパルス５３は前面と背面の間のどこかにあ
る不連続部、多部欠陥、を示す。

材料中のすべての検出出来る不連続部あるいは欠陥が重
大というだけではない。

多くの場合材料の不良品とするような位置そしてまたは
大きさの傷のみを検査してその位置ぎめを行うことが望
ま５れる。

このためにフラッシュスクリーン発生装置１７としきい
値レベル検出装置１８が設けである。

これら装置はエコーパルスが予定のしきい値からずれる
とき警報信号を出すように作用する。

例えば第３ａ、３ｂ図においてはパルス５３を示す欠陥
が第３ｂ図にパルス５３で示すような大きさとなりそし
て点線５４で示すしきい値を越えるとき本発明の警報方
式が作動される。

この警報方式はブザーのような音響アラームそしてまた
は赤ランプのような可視アラームを含むようにしてもよ
い。

しかしながらこの例ではこれは可視表示の全部または一
部のみを点滅させるための装置を含んでいる。

このフラッシュスクリーンはオペレータに対して極めて
明瞭な種々の表示を形成する。

しきい値信号検出装置１８は受信装置からの出力信号を
受けるように接続されると共にそのような信号のタイミ
ングをとった部分を選択的にピーク信号検出装置へと通
すためのテスト信号ゲート回路により与えられる。

このテスト信号ゲート口。路は回路２７の出力をタイミ
ング回路６３からのタイミング信号に応じて選択的にピ
ーク検出回路６２へと通すためのビデオゲート６１によ
り与えてもよい。

タイミング回路６３はライン６４を介してクロ。

ツク発生器２２にもどされそしてゲート６１に開放信号
を与えるように作用する。

この開放信号の立上り縁と立上り縁は発生器２２により
きまるクロック時間に対して可調整とされる。

そのような可調整性能は例えば前向エコーと背面エコー
の間。

でもよい選ばれた時間インターバルにわたりゲート６１
を開かせるように作用する。

第３ ａ 、 ３．ｂ図を参照するに、材料１０の前背
面不連続部からのエコーパルス５１と５２は両方ともに
しきい値を越えている。

かくしてこれらパルスをしきい値検出装置からなくさね
ばならない。

ゲ゛−ト回路のタイミング回路６３はこの目的に対して
有効であ４゜ ゲート６１を通るエコーパルスに応じてピーク検出回路
６２はパルスのピーク値を表わす一つのレベルを出力６
６につくる。

間欠的に生じるパルスのピークを表わすほど安定した出
力をつくることの出来る回路は周知である。

しきい値検出装置はさらにレベルモニタ回１ｉＧ６７を
含む。

このレベルモニタ回路は例えばシュミットトリガ−回路
である。

この回路はピーク検出回路６２からのライン６６に出る
出力レベルに応じて二つの安定した状態の一つを出す。

回路６７は通常は第一の安定状態にありそしてライン６
６の信号が予定のしきい値を越えるときにのみ第二の安
定状態になる。

さらに、回路６７はライン６６の信号がこのしきい値よ
り上であるかぎり第二の安定状態にとどまる。

代表時には回路６７のしきい値は応用に合うように調整
出来る。

レベルモニタ回路６７の出力はフラッシュスクリーン発
生器を動作可能にしてしてそれがオンシロスコープのス
クリーンに警報フラッシュ信号を与えるようにする。

ここにおけるしきい値検出装置は主として予定の大きさ
を越える材料白欠陥を検出するようになっているが、一
般に反射された超音波エネルギーの波形の異常を検出す
ることの出来る任意の回路が使用される。

例えば特定の材料からの大きい反射は期待される材料条
件を示す。

しかしながらそのようなエコーの大きさが期待されたレ
ベルより下がるとこれは傷の存在を表わす。

そのような場合にはしきい値検出回路についてはフラッ
シュスクリーンアラームがトリガーされる前に異常に低
い信号を検知することが望ましい。

フラッシュスクリーン発生器１７はこの例では比較的低
周波の間欠または交番信号を発生することの出来る発振
器により与えられる。

この例では発振器７１が設けである。

この発振器の出力周波数レンジは重要ではないが、例え
ばこの例では約３〜１０Ｈ７，が用いられる。

発振器７１の出力はオンシロスコープ１２の電子ビーム
強度制御装置に選択的に接続されてスクリーン１３上の
電子ビームの強度の変動または間欠的ブランキングを生
じさせる。

これによりオペレータに欠陥の存在を知らせる明るいフ
ラッシュ表示が生じる。

そのようなフラッシュアラームはオンシロスコープから
１０〜１５フイート（約３〜４．５ ｍ ）以上離れて
も容易に見ることが出来、そしてさらにオペレータが近
づいたときにも点滅しているにかかわらず容易に読取る
ことが出来る。

詳細には発振器７１の出力は、フラッシュスクリーンゲ
ート回路７２によりビーム強度制御装置に選択的に接続
される。

ビーム強度制御装置はオンシロスコープ１２のＺ軸制御
装置７３により与えられる。

ｚ ＠狙制御装置７３は陰極線管３６に関連する電子銃
の格子制御により与えられる。

この例ではゲートされる発振器出力はレベルモニタ回路
６７に応じてゲート７２を通されそしてアンブランキン
グゲート７６に送られる。

ゲート７６は水平掃引回路に関連した通常のアンブラン
キング信号を無効にさせる。

この動作により、陰極線管３６の電子ビームは通常はブ
ランクされる。

この表示は掃引発生器４３からの出力ライン７７から軸
制御装置７３に掃引アンブランキング信号を与えること
によりよこられる。

これは水平トレース間隔においてオンシロスコープのス
クリーンに電子ビームを与えるように作用する同期信号
である。

通常の表示条件のもとでは出カフ７からのこのアンブラ
ンキング信号はゲート７６によりＺ＠制御装置７３に通
されそしてその適当なブランク除去を行う。

しかしながら、ゲート７２が回路６７の出力により開か
れるとき、発振器７１からの出力は間欠的にゲート７６
を閉じさせる。

かくしてこのゲートは間欠的にこのアンブランキング信
号を陰極線管のビーム強度制御装置に入れさせないよう
にブロックする。

このアンブランキング信号の中断は一般に水平走査周波
数よりかなり低い発振器７１の周波数に対応する周波数
で生じる。

従って、エコーパルスの全表示はオンシロスコープのス
クリーンに間欠的に現われる。

これはフラッシュアラームあるいは警報信号をつくり出
すばかりでなくオペレータがこの間欠表示を見ることが
出来そして直ちに異常な超音波反射の性質をきめること
が出来るようにする。

この動作は第３ｄ 、３ｃ図に示す。

スクリーン１３上の表示は第３ｂ図の全表示と第３ｃ図
のブランクスクリーンとの間で交番する。

この実症例には多くの変更が可能であり、例えば任意の
可視表示装置が使用出来る。

陰極線管でなくともよい。

さらにこの実症例では全表示を点滅するものとしたがこ
の表示の予定の部分のみを点滅するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はサーチユニットと陰極線管を含む超音波試験材
の斜視図、第２図は第１図の装置のフラッシュスクリー
ンアラーム発生器を含む詳細ブロック図、第３ａ〜３０
図は第１，２図の装置の種種の動作条件を示すスクリー
ン上の表示である。 １０・・・・・・材料、１１・・・・・・サーチユニッ
ト、１２・・・・・・オンシロスコープ、１３・・・・
・・スクリーン、２１・・・・・・ＲＦパルス発生器、
２２・・・・・・クロック発生器、２４・・・・・・受
信増幅器、２７・・・・・・整流・ｒ波回路、４１・・
・・・・垂直偏向増幅器、４２・・・・・・水平偏向増
幅器、４３・・・・・・掃引発生器、６１・・・・・・
ビデオゲート、６２・・・・・・ピーク検出回路、６３
・・・・・・タイミング回路、６７・・・・・・レベル
モニタ回路、７１・・・・・・発振器、７２，７６・・
・・・・ゲート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 陰極線管表示スクリーン上にサーチユニットからの
   超音波テスト信号を表示し、予定のしきい値を越えるテ
   スト信号の発生を検出するために上記サーチユニットか
   らのテスト信号の大きさをモニタし、そして上記陰極線
   管スクリーン上の電子ビーム表示の強度を変動させるこ
   とにより上記しきい値を越えるテスト信号に応じて警報
   を、警報信号がテスト信号の間欠的可視表示と共に生じ
   るようにして表示する、ことよりなる超音波材料試験方
   法。 ２ 表示スクリーンとサーチユニットからの電気的テス
   ト信号を受けて上記スクリーン上にその信号を表示する
   ように接続するビーム偏向装置とビーム強度制御装置と
   を有する陰極線オツシロスコープ表示装置と、上記サー
   チユニットからの上記電気信号を受けて予定レベルを越
   える電気信号の存在を検出するためのしきい値検出装置
   と、上記検出装置と上記ビーム強度制御装置との間に接
   続して上記ビームの強度を上記しきい値を越えるテスト
   信号の発生に応じて変動させてフラッシュ表示が警報信
   号として上記表示装置に発生するようにするフラッシュ
   スクリーン発生装置と、から成る試、験材料内の超音波
   テスト波に応じて電気的テスト信号を発生するサーチユ
   ニットを含む形の超音波試験装置。