JPS593254A - 超音波探傷装置 - Google Patents

超音波探傷装置

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JPS593254A
JPS593254A JP57110759A JP11075982A JPS593254A JP S593254 A JPS593254 A JP S593254A JP 57110759 A JP57110759 A JP 57110759A JP 11075982 A JP11075982 A JP 11075982A JP S593254 A JPS593254 A JP S593254A
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Akisuke Naruse
成瀬 明輔
Masaru Nunome
布目 勝
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Hitachi Industry and Control Solutions Co Ltd
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    • 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
    • G01N29/36Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/38Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by time filtering, e.g. using time gates

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、超音波探傷装置、特にAスコープ表示のだめ
のゲート範囲の設定を適切に設定可能にしてなる超音波
探傷装置に関する。
パルス法による超音波探傷は、取扱いが簡便である等の
長所を有しておシ、鋼材中に存在する欠陥等の探知等に
広く用いられている。
以下で、鋼材中に存在する欠陥検出方法を説明する。
第1図で、被検査体(鋼材)12中には、反射体(例え
ば、欠陥)20.21が存在している。
鋼材12の表面には探触子11がおかれる。この探触子
11は、鋼材の表面を長さ方向であるX方向を固定しな
がらその巾方向であるX方向に移動し、各探傷位置毎に
超音波を放射し、且つその反射波を受信する。同様に、
X方向位置を次々に変更しながら、X方向での探傷を行
う。この探触子11の送受波制御は、送受波回路10が
行う。
探触子11の移動、即ち、走査の様子を第2図に示す。
探触子11は、走査ラインLl、L2゜・・・・・・L
、、L12.1.・・・・・・上に所定間隔で定められ
た送受波位置で被検査体12に向けて超音波パルスビー
ムを送波し、被検査体12に存在する反射体20.21
からの反射パルスビームを受波することができる。
本例では被検査体12の肉厚が階段状のものであるとし
、第1図、第2図に示すようにその幅方向をy方向、長
さ方向をX方向、厚み方向を2方向と定めるものとする
第1図に示されるように超音波パルスビームは探触子1
1から被検査体12に向けて屈折角θで送波される。被
検査体12内に存在する反射体20.21を検出するた
めに、探触子11は第2図の走査ラインLに沿って移動
しながら各走査ライン上に所定間隔で定められた各送受
波位置で超音波ビームの送受波を行なう。このとき、送
受液位1fU1では屈折角θと肉厚hlからAスコープ
上のゲート範囲はg!となシ、探触子11に受波された
反射パルスは第+3図示されるようになる1又、送受波
位置U2では肉厚がh2であるのでAスコープ上のゲー
ト範囲はg2となり、探触子11に受波された反射パル
スは第4図に示されるようになる。
同、第3図、第4図で、Tが送信パルスであり、tll
〜t14.t21〜123が反射波応答時間、R11〜
R14,R21〜R,23が受信波信号、PI3.PI
3が受信波信号のピーク値(波高呟)を示す。更に、第
3図での、受信波信号R11,R,12は探触子近傍の
不感帯領域でのノイズを示す。
本例では第3図の波形はAスコープに表示され、この表
示によって反則体20に関する情報、例えばその位置及
び大きさを以下のように求めることができる。
即ち、Aスコープの表示画面な探触子11の繰り返し移
動を行ないながら観察し、その時の反射パルスRの波高
値Pの変化の様子を観察する。この時、該波高値Pが最
大(第3図においてR13)となると探触子11は第1
図に示されるようにその中心ビームが反射体20に照射
する送受波位置に位置するので、このときの位置Y++
伝播時間t1aから反射体20が存在する座標が求めら
れ、また波高値P13から被検査体20の大きさが求め
られる。
以上のように、従来方法によれば、被検査体12に存在
する反射体20.21の位置及び大きさを知ることがで
きる。
しかしながら、従来では被検査体毎に厚みと屈折角を考
慮してAスコープのゲート範囲を設定していた。これは
被検査体の底面や境界面からの反射パルスの受波を考慮
しているものであシ、屈折角が0°のときは特に注意を
要する。従って、同一走査ラインでろ9ながら厚みが変
わるたびにAスコープのゲート範囲設定を行なわなけれ
ばならず探傷に長時間を要するという問題点があった。
又、第5図に示されるようなノズルの場合は、例えば送
受液位ti U sのときは底面までのビーム路程長が
t3であシ、送受波位置U4 、Usのときはビーム路
程長が14.1.というように全面にわたシビーム路程
長が異なってくるためAスコープのゲート範囲設定が非
常に大変となる。さらに探触子特性的によるノイズを受
波した場合は複数のパルスがAスコープ上に描かれるこ
とになり、反射パルスの波高値最大を探知することが困
難であった。このため従来では、繰り返して探触子を移
動させていずれの反射体によるものか見当をつけており
、被検査体に存在する反射体の正確な情報を得ることが
難しいこと及びそのため長時間を要した。
以上説明したように、従来の超音波探傷装置は、被検査
体の厚みが一様でない場合、ノイズ等が発生した場合は
反射体に関する情報を正確にかつ容易に求めることがで
きないという欠点があった。
本発明の目的は、厚みが一様でない被検査体に存在する
反射体及びノイズ等が発生した場合であっても反射体に
関する情報を正確にかつ容易に求めることができる超音
波探傷装置を提供することにある。
本発明の要旨は、被検査体の厚みと、その厚みの存在す
る位置と、反射エコー許容路程長(有効ビーム路程長)
とをソフトゲート情報としてバッファメモリに格納させ
ておき、実際の探傷時の送受波位置から上記バッファメ
モリ内のソフトゲート情報を読出し、反射体位置の評定
を自動的に行いAスコープゲート範囲の自動設定を行っ
てなる点にある。
以下、図面により本発萌を詳述する。
第6図は本発明の超音波探傷装置の実施例を示す図であ
る。被検査体12上の探触子11は、図示しない走査駆
動系によってXs Y方向を互いに特定しながら移動す
る。送受波回路10は、探触子11での超音発生制XI
(T)及び、探触子11で受波した受波信号の受信()
1)とを行う。尚、一般には、Tは超音波パルスビーム
であり、Rは反射パルスビームである。送受波回路10
は、反射パルスビームを検波する。ディジタル化回路1
4は、検波出力をディジタル信号に変換する。
バッファメモリ15は、ディジタル化回路14及び位置
検出器13の出力及び超音波屈折角θ。
超音波ビームの伝播速度■、被被検体体厚みに応じたソ
フトゲート情報Sfとを記憶する。バッファ内に格納す
るデータの中で、ソフトゲート情報S、は、実際の探傷
に先立って格納される。屈折角θ、及び伝播速度■は、
実際の探傷に先立って格納してもよく、或いは実際の探
傷中に検知してオンラインで格納させてもよい。
プロセッサ16は、バッファメモリ15内の格納データ
を選択的に取込み、反射体位置の自動的な評定及びゲー
ト範囲の自動設定を行う。表示装置17は、プロセッサ
の演算結果を取込み、その画面上にAスフ−1表示を行
う。
以下、バッファメモリ15への位置情報XsY等の格納
、ソフトゲート情報の内容、及びこれらニ基ツくプロセ
ッサ16による処理について詳述する。
第7図に、ソフトゲート情報S1の格納状態を示す。第
7図(イ)で、S Gl 、 S G2 、 ・−・−
・・、 SGNはソフトゲート情報領域を示し、それぞ
れ被検体のX、yの位置に応じたソフトゲート情報群よ
り成る。ソフトゲート情報領域SGI、8G2の内容を
第7図(ロ)に示す。ソフトゲート情報領域SGIは、
先頭にソフトゲート情報Srlを持ち、更に、該ソフト
ゲート情報S、lを持つ領域をX、l、X、l。
Y@Il’j*lで設定している。X、l(X < X
s r +及びys+ < y < ye、の時の(x
、y)がSatを持つ領域となる。更に、8.1は、超
音波送信から反射波受信までの応答時間即ちビーム路程
1@1+t、。
によっても決まる。ビーム路程tが1−+ < 1 <
1.1であって、且つ上記位置関係をX、yが満足する
時に、対応するソフトゲート情報S□を特定できる。更
に、hlはそのソフトゲート情報Sglでの厚みを示す
。ビーム路程1.l* 1.、は基準ビーム路程範囲を
設定する値でもある。
以上のことは、第7図(ロ)に示すソフトゲート情報領
域SG2についても同様に、位置X、2. X、2 。
ye2.Y@2、ビーム路程t、2HL2とによってソ
フトゲート情報St2を特定している。他のSGについ
ても同様である。
第8図は、位置検出器13.ディジタル化回路14を介
して取込んでなるオンライン情報の格納状態を示す。第
8図(イ)は、各走査位置毎に形成される情報群であシ
、図では、走査位置(x++ yt)(9) 及び走査位Tt、 (xl+ y2)の一部の様子とが
示しである。
探触子11はマルチチャンネル方式を採用しており、3
チヤンネルを有するものとする。3チヤンネルとは、走
査位置直下の探傷を行うチャンネル(θ−00)、走査
位置より右方45°の角度位置の探傷を行うチャンネル
(θ=45°)、走査位置より右方60°の角度位置の
探傷を行うチャンネル(θ=60°)である。但し、第
8図では、θ==0°、θ−45°、θ=60°の代り
に、θ=θl、θ=θ2.θ−θ3と一般化している。
更に、各チャンネル毎に、取込むべき受信波のエコー高
さP+ 、Px 、Pgを設定し、このエコー高さを越
えたエコーのみを取込み格納させている。情報領域A 
Tl 1 、  A T12 、 ATIsは、エコー
高さよりも大きな値を持つエコーA及びその時のビーム
路程Tを格納する領域である。
第8図6:I)は情報領域ATIIの細部構成を示す。
4組のエコー及びビーム路程(A11l Tit L 
(AI21T12 L  (A+a+ TIりl  (
AI41 Tl4)を取込み格(10) 納している。従って、前述のエコー高さPlは、高いレ
ベルの4個のエコーを取込むための設定値である。この
ピーク高さの設定によって、ピーク高さ以下のレベルの
エコーの取込みを除去できる。
第8図(ハ)は情報A T I 2の事例であシ、4組
のエコー及びその時のビーム路程を示している。
以上の各種データの他に、超音波の伝播速度Vをデータ
として格納させている。伝播速度Vは、前記チャンネル
毎に異なることがあり、例えば、直下探傷では縦波速度
VL、傾斜方向の探傷では横波速度Vaを与える。更に
、被検体自身に材質の異なる部分が存在する時には、そ
れに応じて伝播速度Vの設定を行う。
第9図にプロセッサ16を中心とする処理のフローチャ
ートを示す。
探触子11は第2図の始点(XOr yo )から終点
(Xm+y−)まで各走査ラインLr + L2 +・
・・・・・Ll+Ll+1+・・・・・・に沿って移動
制御され、この移動時に各ラインL上の各送受波位置で
超音波ビームの送受波を行なう。これによシバツファメ
モ(11) す15に第8図に示す如きデータが形成される。
プロセッサ16は、メモリ15に記憶されている反射パ
ルス(エコー)から送受液位1t(x、y)対応の情報
を読出す(フロー1oO)。更に第7図に示したソフト
ゲート情報群SGI、SG2゜・・・・・・のテーブル
SGをサーチする。SGI→SG2→SG3→・・・・
・・とサーチしてゆき、探触子位置対応のSGIを探し
出す(フロー101)。この該当するSGIの探索は、
探触予信tiffix、 yに対して、 Xa + < X< Xe +      ・旧・・・
・・(1)’j a l < y< Y @ 1   
   ・旧旧・・(2)が成立つことが粂件となる。
次に、上記探触予信fix、yの該当するSGIの中か
ら、ビーム路程(伝播時間)範囲であるF1+L1を読
出し、X、y位置での反射パルスのエコ一時間Tと比較
する。
t # I < T < t * 1      ・・
団・・・・(3)であれば、ビーム路程が該当範囲内で
あるとして、その時のSGIのソフトゲート情報Sg+
を読出ず(12) (フロー102)。そして、該パルス情報は、反射体の
位置及び大きさの評定の対象としてメモリ15に四込む
(フロー103)。フロー104では、パルス列Iモ1
の全パルスについてソフトゲート判定が行われたか否か
がチェックされ、完了してお;?’Lば、フロー105
でラインLlの全パルス列についてソフトゲートが行わ
れたかチェックされる。70−106で全ラインについ
てのソフトゲート判定が完了していること全確認すると
、処理は終Tする。
第101*l It:K、第9図の処理で得た反射パル
スの情報から反射体位置(x、y、z)の算出を行う処
理である。先ず、フロー107で上記選択された該当反
射パルス情報を読出す。この該当反射パルス情報とは、
第8図に示した如き情報である。
フロー108では、該当反射パルス情報から反射体位置
(X、Y、Z)を算出する。
反射体位fit、(X、 Y、 Z)の算出は、例えば
、次のようになる。
X = X           ・・・・・・・・・
(4)(13) Y=tsinθ十y    ・・・・・・・・・(5)
Z=tcO!Iθ       ・・・・旧・・(6)
ここで、X、yは探触子位置、θは屈折角、tはビーム
路程長である。但し、Zが該当ソフトゲート情報Sg+
に設定されている被検査体の厚みり、よシも犬である時
は、 Z =28g+ (h I )   Z      ・
・川−・・(力で与えられる。
第11図に探触子11による2つの位置Ul。
U2での探傷の様子を示し、第12図に2つの位置Ul
、U2でのAクコ−1表示例を示す。但し、Ul、U2
での表示例を、図面の都合上同一時間軸で示しているが
、これはあくまで表示の便宜による。図で明らかな点は
、近傍点でのノイズfLll、R,12を除去できたこ
と、ゲート情報Sil 1812が適切に選択でき、A
スコープ上での表示が適切であること、且つ所定のピー
ク以上のみのエコーを表示でき雑音が適切に除去できて
いること等である。更に、これらの総合結果として欠陥
等の検出が正確であることがわかる。
(14) 以上の実施例によれば、Aスコープ上でのゲート軛囲を
、探触子の位It、反射エコーの伝播時間とで特定でき
、且つ反射パルスの表示に対しても必要なパルスのみが
表示できる利点を持つ。
尚、第8図の情報テーブルは、−短の演算を前提とする
が、これはプロセッサ16が行ってもよい。第13図は
、かかる観点になる他の実施例をボす。送受信器101
位置検出器13のアナログ清報を時分割でAD変換器1
8が取込みA、D変換する。プロセッサ19は、AD変
候器18の出力を取込み、且つ別入力であるθ、V、S
、を取込与、バッファメモリ20内に、第7図、第8図
の如@六−プルを作成する。然る後、このテーブルをサ
ーチし、且つ演算処理することによって、対応する8g
+のサーチ、反射パルスの評定等の処理を行い、表示装
置(図示せず)に表示させる。
本笑施例では、プロセッサ19今単独で第7図。
第8図のテーブルの編集ができ、且つこのテーブルに基
づき演算処理ができるので、処理上の一貫性を貫くこと
ができる。
(15) 以上説明したように、本発明によれば、厚みが一様でな
い被検査体においても同一のAスコープゲート設定で探
傷を行なうことができ探傷時間が短縮できる。又、肉厚
の変化に応じてゲート設定が可能であるため反射体の位
置計算及び大きさの評定が正確にかつ容易に行うことが
できる。さらに、探傷中に発生したノイズに対しても除
去できるため、より正確な探傷を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の超蛭波探傷の説明図、第2図はその走査
手順を示す図、第3図、第4図は反射波のタイムチャー
ト、第5図はノズルを被検体とする時の1兄四回、第6
図は本発明の実施例図、第7図(イ)、(ロ)、及び第
8図(イ)、(ロ)、(ハ)はメモリ内のテーブル図、
第9図、第10図は処理のフローチャート、第11図は
探傷説明図、第12図は、Aスコープ表示例図、第13
図は他の実施例図である。 10・・・送受信器、11・・・探触子、12・・・被
検体、13・・・位置検出器、14・・・ディジタル化
回路、15・・・バッファメモリ、16・・・プロセッ
サ、17(16) ・・・表示装[1゜ 代理人 弁理士 秋本正実 (17) 茅l 固 万 \ (χ牝j?l) 茅3 目 茅4固 茅5目 $2 目 0 304−一 茅7目 (イ2           (ロ) 第 8 目 (4)               1口)    
         (/\)ATIIAT12 特開昭59−3254(7) 茅9目     茅10目 0g       ■

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、被検査体上を走査しながら移動する超音波探触子と
    、該超音波探触子に超音波用パルスを送シ超音波を被検
    査体中に送波させると共に探触子で検出された反射波を
    受信する送受信器と、探触子の各走査位置毎にその位置
    での反射エコー許容路程長範囲内での送受信器で受信し
    た実際の反射エコーを選別し、且つ対応するゲート範囲
    を選別するプロセッサと、該プロセッサでの選択された
    反射エコーを上記選択されたゲート範囲に従ってAスコ
    ープ表示させる表示手段と、よシ成る超音波探傷装置。 2、上記反射エコーの選別は、反射エコー許容路程長範
    囲内の条件の他に反射エコー基準ビニク以上の条件のも
    とに行ってなる特許請求の範囲第1項記載の超音波探傷
    装置。
JP57110759A 1982-06-29 1982-06-29 超音波探傷装置 Granted JPS593254A (ja)

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