JPS60237358A - 導電性被検物の超音波検査方法及びその装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁石の磁極の間にある電導性の被検物の相対
する側面に送信グローブと受信プローフヲ設け、電気力
学的に発生する超音波によシミ導性被検物の欠陥を無破
壊的に検査する方法及びその装置に関する。

〔従来の技術〕

電気力学的変換器の送信プローブで高周波交流電流が生
起され、電導性の被検物にうず電流が誘導される。うず
電流が流れる被検物表面に、磁界との相互作用から生じ
る力が作用する。その際、超音波が電気力学的に励起さ
れる。うず電流の誘導のために、平形うず巻コイルがし
ばしば使用される。超音波振幅は送信コイルと被検物の
表面との間隔に関係する。送信コイルと被検物表面の間
隔が増加するにつれて、振幅が急減する。超音波の受信
のために、磁界に配設したコイルが使用される。受信コ
イルに誘導される電圧は、超音波振動と同じ周波数を有
する。

電気エネルギから音響エネルギへ及びその逆の変換の効
率は僅少である。その結果、感度が低く、測定信号レベ
ルに対する被検物と送信コイルの間隔の影響が太きいた
め、電気力学的に励起される超音波による被検物の無破
壊検査は、精々肉厚の検出のために推奨された。電気力
学的励振による超音波照射検査法はこれまで実現不可能
とされていた。なぜなら被検物と送信及び受信プローブ
の間隔の変動が二重化の測定効果を著しく超えるからで
ある。被検物の相対する側にグローブを配設した電気力
学的超音波変換器が西独特許出願公開第３０４２６４５
号明細書の図示から察知されるが、しかし超音波照射法
で加工品の欠陥を十分に正確に検出する現実的な可能性
は何ら示唆されていない。むしろ上記明細書は被検物に
対して定置されたプローブに基づいて、その構造とその
場合、使用される材料を一例として説明しようとしたの
である。

例えば水浴で被検物表面と結合した圧電プローブによる
検査においては、僅かな費用で被検物の厚さを検出する
ことができる。被検物の厚さは、距離依存性の減衰のた
め、測定信号のレベルに影響する。従って被検物の厚さ
の変化は測定信号に影響し、妨害発生源をなす。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的とするところは、超音波照射検査において
物品の欠陥が電気力学的励振による超音波照射によシ十
分に正確に検出されるように、冒頭に述べた類別の装置
を改良することである。

〔問題点を解決するための手段〕

不発ＢＡｉでよれば、検査の際に被検物の磁界強さを一
定に保ち、送信プローブと受信プローブをそれぞれ被検
物の表面に対して一定間隔に保持し、欠陥の判定のため
に検出される信号において、プローブの間にある被検物
の厚さの変化を考慮することによって、上記の目的が達
成される。この処置によって、被検物の表面と電気力学
的変換器プローブの間の間隔が測定信号に及ばず影響は
大幅に減少される。電気力学的励振による超音波照射の
場合は、超音波がまず被検物の表面で発生され、再び検
出されるのであるから、別のグローブなしに肉厚測定が
行われる。本発明によれば、物品での既知の超音波減衰
によってエコー信号を補正するために、上述のことが利
用される。これによシ、肉厚の変動による影響が減少さ
れる。

本方法の実施のための装置は特許請求の範囲第２項の通
りである。それによって被検物の例えば割れ、収縮孔そ
の他暑超音波照射法で検出することができる。超音波グ
ローブと被検物との間のオフセット角は測定信号に対し
て有害な影響を及はさない。従ってこの点で本装置は、
水浴によシ被検物と結合する超音波振動子に比して根本
的な利点を有する。水浴による結合の場合は、被検物の
オフセット角が超音波の入射角の変化Ｙひき起こす。こ
のため妨害信号が生まれる。

被検物が検査される磁石のギャップの磁束密度は１０キ
ロガウスの値又ぼそれ以上の値に整定することが好まし
い。

本発明の実施態様において、送信プローブと受信プロー
ブは等しい相互間隔で被検物の表面上を発振しつつ移動
することができる。この装置によって、検査グローブの
寸法に比して大きな表面を有する被検物を検査す為こと
ができる。

グローブ取付は装置又は磁石の構造の実施態様は特許請
求の範囲第５項ないし第９項の通シである。

〔実施例〕

本発明のその他の栖部、利点及び３徴は、図面に示す実
施例の以下の説明で明らかである。

第１図ないし第４図にそれぞれ１個ずつ示した電導性被
検物１０の無破壊検査のための装置は、コイル１４を具
備する継鉄１６と２個のアーム１８を含む電磁石１２乞
有する。アーム１８は全長にわたって互いに平行に走シ
、ギャップ２０を開放する。被検物１０、例えば鉄板が
このギャップ２Ｑを通過させられる。

被検物１０はローラ２２／Ｃ載って移送される。

アーム１８は、ギャップ２０に臨む側に、レール状に形
成された突起２４を有し、この突起２４はアーム１８の
全長に伸張する。

レール状突起２４にホルダー２６．２８−１）Ｊｅ設さ
れ、それぞれ超音波送信プローブ３０及び受信プローブ
３２を担持する。送信及び受信プローブ３０．３２は送
信又は受信電流が作用するコイルである。送信及び受信
プローブ３０゜３２はギャッ７’、？（７にある。送信
グローブ３０は被検物１００片側に、その表面から僅か
な間隔に配設され、受信プローブ３２は被検物１０の他
方の側で短い間隔で対向する。ホルダー２６．２８はレ
ール状突起の上で案内される、後で詳述するローラを有
し、交叉した支持棒３４がこのローラと連結される。支
持棒３４の端部にそれぞれ送信又は受信プローブ３０゜
３２が固定されている。被検物１００表面と送信又は受
信グローブ３０．３２の間の間隔は支持棒３４を介して
調整される。送信プローブ３０と受信プローブ３２はば
ね３６によって所定の位置に保持される。

電磁石１２によって一定の磁界強さを有する定常磁界が
ギャップ２０に発生される。被検物は常磁性、反磁性又
は強磁性である。常磁性及び反磁性被検物１０の場合は
、所定の振幅の超音波を発生するために強磁性被検物の
場合と同じ磁界強さ及び起磁力を加えなげればならない
。

磁石の励磁巻線は、ヒステリシス曲線ヲシフトさせるこ
とによシ磁界強さの損失が補償されるように設計する。

送信グローブ３０は高周波交流電流用送信器３８に接続
される。送信グローブ３０のコイルに流れる高周波交流
電流は被検物１０に高周波うず電流を誘導し、電磁石１
２によシ生じる磁界がとのうず電流に作用する。磁界又
は被検物１０の表面で生じる磁束密度の影響のもとでう
ず電流が超音波を生起し、それが被検物１θに伝搬する
。磁界のベクトルは被検物１０の表面に垂直であるから
、横波が発生する。その周波数は送信プローブ３θの電
流の周波数と一致する。

超音波（横波）は被検物１０の反対側で、磁界の影響で
うず電流に変換される。このうず電流は受信グローブ３
２に電圧を誘導し、これが受信器４０の入力に送られる
。受信グローブ３２は被検物１０の表面に対して、僅か
な定間隔で対向する。被検物１０の表面に対して彦るべ
く一定の間隔を保つために、前述のように受信プローブ
３２をばね力で表面に押し付けるのが適当である。同じ
ことが送信プローブ３０に当てはまる。間隔の変化によ
って発生する妨害信号がこうして回避される。

約３０　ｄＢの受信信号の増幅を生じる受信器４０に肉
厚測定器４２と探傷器４４が後置される。

探傷器４４は入力信号がプリセット可能な閾値を超える
と、出力信号を送出する。肉厚測定器４２の出力信号に
よって制御てれる調整回路４６によシ閾値が変更される
。図示しないディスプレイを探傷器４４に後置すること
が好ましい。

受信器４０、肉厚測定器４２、探傷器４４、調整回路４
６は引出し形ユニットとじて構成し、とれをディスプレ
イ及び電磁石１２の電源装置と共に機枠に組込むことが
好ましい。受信器４０、肉厚測定器４２、探傷器４４、
調整回路４６として、西独６４５０ノ・ナラ／マイン１
１、ヌケム有限会社（ＮＵＫｇＭＧｍｂＨ）がＦＤＷ　
−０１型、ＵＬ−２０型、５Ｅ−０３型、Ｍ−０１／５
−０１型、ｚ−０１型として製造する装置を使用するこ
とが好捷しい。

支持棒３４のそれぞれ一端は、回転軸５０によって送信
グローブ３０又は受信グローブ３２と連結される。送信
及び受信グローブではそれぞれコイルである。一方の支
持棒３４の他端は回転軸５ノによシキャリッノ４７に枢
着される。

キャリ、ジ４７はレール状突起２４の上で案内されるロ
ーラ４８を具備する。他方の支持棒３４の他端部はスロ
ット５３の中７長手方向に移動し得るように配設された
別のローラ４９に４ＫＭされる。スロット５３はキヤリ
ツジ４７の長手方向に伸張する。ロー：）４９の詳しく
示さない軸がばね５２の一端と連結され、ばね５２の他
端は回転軸５１の近傍に固定される。従って、ばね４９
はおおむね回転軸５ノに差向けられた引張力をローラ４
９に働かせる。スロット５３の中にストップ５４が移動
自在に配設される。スト、プ５４は詳しく示さない止ね
じを有する。

ばね５２はローラ４９をストン７’、５４まで引き寄せ
る。スロット５３の中のストンｆ５４の位置を介して、
支持棒３４相互の端部の間隔、それと共に支持棒３４の
相互間の開放角が所望の値に調整される。従ってストッ
プ５４を適当に調整すると七によって、受信プローブ３
２と物品１００表面の間隔が正確に確定される。支持棒
３４への固定は受信ゾローブ３２の傾倒を防止する。間
隔は極めて小づな値に調整することができる。受信プロ
ーブ３２が被検物１００表面に接触しても、被挟物表面
沿いの摺動運動を妨げない。なぜなら受信グローブ３２
はばね５２の伸びによって、レール状突起２４の方向に
偏らせることができるからである。送信又は受信プロー
ブを適当に堅固に構成すれは、特定の欠陥又は肉厚の検
出に際して、高い信号雑音比を得るだめに必要であれば
、送信又は受信プローブ３０　、　Ｊ　２が物品ｌＯの
表面に軽く接触するように、ストップ５４を調整するこ
とができる。このためにとりわけ平滑な表面の被検物が
適当である。

送信及び受信グローブ３θ、３２で被検物ｌθの超音波
照射検査が行われる。幅広い被検物１００種々の部分を
検出することができるように、ホルダー２６を移動する
ことによって送信及び受信プローブ３０．３２が種々異
なる位置に逐次運ばれ、これらの位置で被検物の全幅に
わたって完全な検査が可能である。次に検査帯の大きさ
に相当するステップだけ、被検物１０を先へ移動する。

そこで再び被検物１００幅方向に検査を行い、その際、
送信及び受信グローブ３θ、３２は隣接の位置でレール
状突起に沿って移動させられる。そこで送信器３８が高
周波交流電流を送信ゾロープ３０に供給する一方、送信
プローブ３０と磁界の組合せによって発生された超音波
が受信グローブ３２に高周波電圧を発生し、これを肉厚
の検出と欠陥の検出のために利用することによって、こ
れらの位置で超音波照射検査が行われる。

肉厚測定器４２は被検物１０の一方の表面から他方の表
面への超音波の走行時…」から肉厚を検出し、この肉厚
に比例する出力信号を発生する。被検物１０での超音波
信号の減衰は、肉厚に太いに関係する。肉厚の変化に原
因する、受信信号への影響を誤まって材料欠陥と解釈し
ないように、欠陥の識別の基準となる探傷器の閾値を調
整することによって、肉厚の影響が取除かれる。従って
肉厚の影響はもはや妨害信号として測定値を歪めない。

探傷器４４は第１の又は複数個のエコー信号の絶対信号
レベルを確かめ、設姐された閾値と比較し、超過又は不
足を欠陥として出力から通報する。閾値は肉厚と、無傷
の物品での超音波信号の既知の減衰から定められる。当
該の被検物１０の迅速な検査が必要であれば、複数個の
送信及び受信グローブ３０．３２を平行して使用すれば
よい。

被検物１００表面区域の基準測定の際の基準として、定
常な相対磁束密度が重要である。電磁石１２が一定の磁
界強度の磁界をギヤソゲ２０に発生すると仮定すると、
反磁性及び常磁性被検物１０の場合はアーム１８の間隔
を等しい大きさに保つことによって、上述の条件が肉厚
に関係なくｆｆｉ却に得られる。送信及び受信プローブ
３０．３２の間隔を被検物１０の肉厚に整定しさえすれ
ばよい。

絶対磁界強さは測定目的に応じて変動してもよい。なぜ
なら測定ノセラメータが校正されるからである。重要な
のは、相対磁界強さが測定の際に変動しないことでるる
。ギャップがもっばら被検物の厚さの変異によって変化
する場合は、肉厚測定チャネルがこのことを認識する。

強磁性被検物で肉厚が大きく、様々である場合は、中間
片でギャップ２０を調整することによって、表面区域で
一定の相対磁束密度が得られる。ギャップ２０の厚み、
すなわちアーム１８の間の自由空間間隔は被検物の肉厚
に関係なくほぼ一定に保たれる。また送信及び受信グロ
ーブ３００間隔を被検物のアーム肉厚に整定することも
必要である。アーム１８の方向への被検物１０の移動と
、場合によって顔量は１測定値の歪みを生じない。

上述の装置は、少くもかなシ大きな区間にわたって定常
な肉厚を有する壁体を備えた被検物１０の超音波照射検
査に使用することが好ましい。例えば板材、連続広幅材
、帯条、管の壁体の表面と内部の欠陥を検査することが
できる。

第４図に示す回路は、寸法が正確に知られている物品で
校正する。その場合、物品の検査で得られる値は、校正
した物品が生じた値に関係する。

【図面の簡単な説明】

第１図は電導性被検物の超音波検査装置の前面画、第２
図は第１図に示す装置の平面図、第３図は第１図に示す
装置の横断面詳細図、第４図は検査信号の発生と処理の
ための回路図、第５図は受信グローブのホルダーの側面
図を示す。 １０・・・被検物、１２・・・電磁石、１８・・・アー
ム、３０・・受信グローブ、３２・・・送信プローブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）磁石の磁極の間の導電性の被検物の相対する側面
   に送信グローブと受信グローブを設け、電気力学的に発
   生される超音波によシ被検物を超音波検査する方法にお
   いて、検査の際に被検物の磁界強さを一定に保ち、送信
   グローブと受信グローブをそれぞれ被検物の表面に対し
   て所定の間隔に保持し、欠陥の判定のために検出される
   信号において送信、受信プローブの間にある被検物の厚
   さの変化を考慮することを特徴とする超音波検査方法。 （２）それぞれ一方の磁極が導電性の被検物の片側に配
   設され、定常磁界を発生する磁石を有し、磁石の磁極と
   被検物の表面の間にそれぞれ送信、受信ゾロープを配設
   する導電性被検物の超音波検査装置において、送信、受
   信グローブが被検物の表面に対して小さな一定又はほぼ
   一定の間隔を有し、受信グローブに探傷器と肉厚測定器
   が後置され、肉厚測定器が肉厚に比例する出力信号を発
   生し、この出力信号が探傷器の応答閾値を変更する調整
   回路に作用することを特徴とする超音波検査装置。 （３）前記磁石の磁極の間のギャップの磁束密度が１０
   キロガウス以上であることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項に記載の装置。 （４）　前記送信プローブと受信プローブが等しい相互
   間隔で被検物の表面上を発振しつつ移動し得ることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項に記載の装置。 （５）少くとも前記受信プローブがばね力によ（６）少
   くとも前記受信プローブがばね力により被検物の表面に
   対して小さな間隔に整定されることｔ％徴とする特許請
   求の範囲第２項に記載の装置。 （７）少くとも前記受信グローブが鋏状に交叉した第１
   ．第２の支持棒の一端に固定され、第１．第２の支持棒
   の他端が案内部に沿って移動し得るキャリッジと連結さ
   れ、一方の支持棒の他端がキャリッジに旋回自在に支承
   され、他方の支持棒の他端がキャリッジに、その長手方
   向に移動し得るように配設されて、第１の支持棒寄シに
   差向けられたばね張力の作用を受けることを特徴とする
   特許請請求の範囲第２項に記載の装置。 （８）　前記他方の支持棒の端部に対して種々異なる間
   隔に調整し得るストップを、他方の支持棒の端部の移動
   路に配設したことを特徴とする特許請求の範囲第７項に
   記載の装置。 （９）前記磁石として継鉄によって互いに連結されたア
   ームを有する電磁石を股げ、継鉄とアームの間の挿入物
   によって磁極となるアームと被検物の表面との間隔を調
   整することができることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項に記載の装置。