JPS5942696Y2 - 超音波探傷装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は超音波斜角探傷により被検査材料を非破壊的に
検査する超音波探傷装置に関するものである。

通常、この種の探傷装置は被検査材料の欠隔位置を測定
するに際し、Ａスフ−１塁超音波探傷器のブラウン管画
面から読取った欠陥までのビーム路程に超音波ビームの
屈折角の正弦及び余弦を乗じることにより、探触子・欠
陥間の距離及び欠陥の深さを算出している。

しかしながら、上述の測定は欠陥が検出される度に行う
必要があり、その都度繁雑な計算が要求されるので、測
定作業は甚だ煩雑なものとなる。

本考案は上記の点に鑑みてなされたもので、簡単な構成
でありながら、欠陥位置を常時正確に表示することがで
きる超音波探傷装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本考案では、超音波斜角探傷に
より材料を非破壊的に検査する超音波探傷装置において
、被検査材料の音速に比例した周波数に発振周波数を設
定する第１の可変周波数発振器と、超音波ビームの屈折
角θの正弦を上記周波数に乗じた周波数で発振する第２
の可変周波数発振器と、屈折角θの余弦を前記周波数に
乗じた周波数で発振する第３の９変周波数発振器と、ク
ロック信号及びエコー信号に基づいて欠陥位置に応じた
パルス幅の測定ゲート信号を発生するタイミング回路と
、このタイミング回路の測定ゲート信号を制御信号とし
、前記各可変周波数発振器の出力を入力とするゲート群
と、このゲート群の各ゲートの出力金カウントし、ビー
ム路程、探触子・欠陥間距離及び欠陥深さをデジタル表
示する計数表示部とを具備してなることを特長とする。

以下本考案を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図は本考案の一実施例を示すもので、１は超音波探
ｓ器本体、２はこの本体１からのトリガ（クロック）信
号、エコーＡを受けて測定ゲート信号Ｆ１禁止パルス、
零点調整パルス、セットパルふ リセットパルスを得る
タイミング回路、３は所要のパルス幅、例えば２００μ
Ｂのゲートパルスを発生するパルス発生ｉａ４，５．６
ｄ可変周波数発振４で、発振ｊｓ４ｄ超音波ビームが通
過した片道距離すなわちビーム路程１ｍ＋＋に対してパ
ルス１個を発生するような周波、７ｆで発振する。

発１ＪｉＲｉＧ５は周波数ｆＫ超音波ビームの屈折角θ
の正弦を乗じた周波数、すなわちｓｉｎθの周波数で発
振し、筐た発振器６はｆ ｃｏｓθの周波数で発振する
。

ｌは前記町変周波数返振滲４の出力を分周する分周器で
、その分周比は例えば１／１０００Ｖｃ設定する。

８，９．Ｉｔ）はアンドゲートであり、アンドゲート８
には前記可変周波数発振器４の出力、アントゲ−）９に
は前記発振器５の出力、アントゲ−）１ｄＫは前記発振
器６の出力がそれぞれ加わるとともに、各アンドゲート
８，９．ＩＬＩに前記タイミング回路２の出力である測
定ゲート信号Ｆが表示切替スイッチ２１を介して加わる
ようになっている。

すなわち、アントゲ−）ｄＫつながる切替接点１１−１
の一方に前記タイミング回路２が接続され、他方に前記
パルス発生器３が接続されている。

筐た、アンドゲート９，１０ｒｃ％々つながる切替接点
２１−ｉ、ｚｓ−ａの一方には前記タイ□ング回路ｌが
接続され、他方ｆｃは前記分周６１がそれぞれ接続され
ている。

１１．１２，１３は分周器で、その分局比ｆよ、例えば
１／１００に設定する。

１４ｒｉ上記分周４１１の出力をカウントするカウンタ
１５の出力を受けて超音波ビーム路程または被検査材料
の音速を表示する表示部、１６は前記分局器１２の出力
をカウントするカウンタ１１の出力を受けて探触子・欠
陥間距離またはｓｉｎθ を表示する表示部、１ｄは前
記分局器１３の出力をカウントするカウンタ１９の出力
を受けて欠陥深さまたｒｉｃ ｏ ｓθを表示する表示
品、ｌＯは一回反射法による測定ＶＣ際して用いるデジ
タルスイッチによるプリセット回路で、前記カウンタ１
９のプリセット入力を発生する。

次に、上記装置の測定動作を第２図、第３図を参照しな
がら説明する。

まず、直射法による測定表示動作を第２図によって説明
する。

超音阪探触子１ａは被検査材料ＡＯＫ装着される。

被検査材料３０の内部に欠ｍＡＪａが存在するものとし
、探触子・欠陥間距離をＹ１ビーム路程をＷ１欠陥深さ
を０１超音波ビームの屈折角をθとする。

探８’ｋ”ｆ−１ａから超音波が被検査材料３０に発射
されると、エコーＡが受信される。

このエコーＡＫは送信パルスエコー、欠陥エコーが含ま
れている。

タイミング回路２でＹよエコーＡ１クロック信号、しき
い値に基づいて禁止パルス、零点調整パルへ セットパ
ルス、リセットパルスヲ作す、コれより所要パルス幅の
測定ゲート信号Ｆを形成している。

この測定ゲート信号から探触子・欠陥間距離などを測定
表示するが、その前に調整が必要となる。

調整時には切替スイッチ１１を調整側（図示点線側）に
切替える。

この状態ではパルス発生器３０２００μｓのパルスがア
ンドゲート８のゲート制御信号となり、町変周波数発＆
４４の出力は２００μＳのパルスでゲートされ、カウン
タ１５でカウントされて表示部１４に表示される。

このとき、例えば被検査材料３σの音速が３２５０ｍ／
ｓであれば、表示＄１４の表示がＭ になるように可変周波数発振４４の発振周波数を調整す
る。

この発振周波数をｆとすると、その１／１ｏｏｏｖｃ分
周された信号が分周、Ｗ７に生じ、これがアンドゲート
ｓ、ｉｏのゲート制御信号となる。

その結果、発振器５，６の出力パルスが制御され、カウ
ンタ１７，１９でカウントされて表示部１６．１８に表
示される。

この表示がｓｉｎθ。ｅ０８ θの１０００倍に等し
くなるように発振器５．６の発振周波数を調整する。

調整終了後切替スイッチ２１ｔ−測定１１（実線位置）
Ｋ切替えると、各アンドゲート８．ｄ、１０のゲート制
御信号として測定ゲート信号Ｆが加わる。

各ゲート８，９，１０ｄ対応する発振４４゜５．６の周
波数調整済みの出力が入力として加わっており、各アン
ド出力のパルス列が対応するカウンタ１５，１７，１９
でカウントされ、各カウント数が表示部１４にはビーム
路程Ｗ１表示部１６Ｋｄ探触子・欠陥間距離Ｙ１表示部
１８Ｖｃは欠陥深さＤとしてそれぞれ簡単値でデジタル
表示される。

すなわち、測定ゲート信号Ｆのパルス幅は欠陥３０ａの
位置に応じて変化するが、これはビーム路程に相当し、
この間における被検査材料３０の材′Ｒｖｃよって定ま
る音速に比例した周波数のパルスの数がビーム路程とし
て表示される。

同様に上記周波数のｓｉｎ ０倍、ｃｏｓ ０倍の周
波数に調整されたパルスの測定ゲート信号Ｆのパルス幅
における数が探触子・欠陥間距離とビーム路程・ｓｉｎ
θ、欠陥深さとビーム路程・ｅ０８ θの比例関
係より探触子・欠陥間距離、欠陥深さとして表示される
。

一方、−回反射法による場合は、超音波ビーム路程は第
３図に示すように被検査材料３０の底面で一旦反射して
欠陥３０ａｒｃ達するビーム路程となる。

この場合には欠陥深さＤはＤ′のように算出されるので
、プリセット回路２０によりカウンタ１９のプリセット
値を被検査材料３０の厚ミＴの２倍に設定し、直射法に
よる欠陥深さの測定値が被検査材料の厚みを越えたらプ
リセット回路２０を切換スイッチ（図示せず）Ｋよって
測定系に接続するとともに、カウンタ１９でカウントダ
ウンを行うようにする。

これによって、実際の欠陥深さＤは Ｄ＝２Ｔ−Ｄ’ として求められ、表示される。

ただし、カウンタ１９は可逆カウンタとする必要がある
。

なお、分局器１１，１２．１３によって１ｏ。

回の測定結果が平均され、表示が安定化される。

普た、タイミング回路１ｒｃｓｒいては欠陥の判別基準
となるしきい値、超音波ビームの入射点に対応する零点
、送信パルスエコーによる影響を除去する範囲、つまり
禁止パルスのパルス幅は各々調整可能である。

零点調整パルスは探触子によって異なる励振開始時点か
ら被検査材料表面への入射時点までの時間を調整するた
めのものであり、これは禁止パルスと共に可変パルス幅
となっている。

可変パルス幅のパルスを得るには、単安定マルチバイブ
レータ（時定数を任意に設定可能な構成のもの）などを
組合せ、クロック信号によってトリガすればよい。

さらに、測定ゲート信号Ｆと禁止パルスとはタイミング
回路２から探傷器本体１へ送出し、本体１のブラウン管
画面に映出することができる。

この表示によって禁止範囲、エコーの測定部位が一目瞭
然となり、実際の複雑な波形のエコーから目的とする反
射点を探し出すために有効である。

以上のように本考案によれば、被検査材料の音速に比例
した発振周波数、超音波ビームの屈折角の正弦及び余弦
を上記周波数に乗じた周波数となるように可変周波数発
振器を調整する簡単な操作だけで超音波ビーム路程、探
触子・欠陥間距離、欠陥深さをデジタル表示することが
でき、測定が非常ｌＩｃ４単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る超音波探傷装置の一実施例を示す
ブロック回路図、第２図及び第３図は動作説明図である
。 １・・・・・・探傷器本体、１ａ・・・・・・探触子、
２・・・・・・タイミング回路、３・・・・・・パルス
発生Ｇ、４〜６・・・・・・可変周波数発振器、７．１
１〜１３・・・・・・分周器、８〜１０−・・・・アン
ドゲート、１４，１６，１８・・・・・・表示部、１５
，１７，１９・・・・・・カウンタ、２０・・−・・フ
リセット回路、２１・・・・・・切替スイッチ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ■ 超音波斜角探傷により被検査材料を検査する超音波
   探傷装置において、被検査材料の音速に比・クリした周
   波数に発振周波数を設定する第１の可変周波数発振器と
   、超音波ビームの屈折角θの正弦を上記周波数に乗じた
   周波数で発振する第２の可変周波数発振器と、屈折角θ
   の余弦を前記周波数に乗じた周波数で発振する第３の可
   変周波数発振器と、クロック信号及びエコー信号に基づ
   いて欠陥位置に応じたパルス幅の測定ゲート信号を発生
   するタイミング回路と、このタイミング回路の測定ゲー
   ト信号を制御信号とし、前記各可変周波数発振器の出力
   を入力とするゲート群と、このゲート群の各ゲート出力
   をカウントし、ビーム路程、探触子・欠陥間距離及び欠
   陥深さをデジタル表示する計数表示部とを具備してなる
   超音波探傷装置。 ２ ゲート群の制御信号入力端に切替ストツチを設ケ、
   所定のパルス幅のパル、スを発生するパルス発生器及び
   第１の可変周波数発振器の出力をゲート群の調整時のゲ
   ート７１ｔｌｌ＃信号とした実用新案登録請求の範囲第
   １項記載の超音波探傷装置。 ３ 計数表示部の欠陥深さ測定系に、被検査材料の厚み
   の２倍に相当する値をプリセットするプリセット回路を
   設けるとともに、カウンタを可逆カウンタとし、超音波
   斜角探傷の一回反射法による測定に際して減算カウンタ
   として作動させるよ５ｖＣした実用新案登録請求の範囲
   第１項記載の超音波探傷装置。