JPS6048702B2 - 超音波探傷装置 - Google Patents
超音波探傷装置Info
- Publication number
- JPS6048702B2 JPS6048702B2 JP52018734A JP1873477A JPS6048702B2 JP S6048702 B2 JPS6048702 B2 JP S6048702B2 JP 52018734 A JP52018734 A JP 52018734A JP 1873477 A JP1873477 A JP 1873477A JP S6048702 B2 JPS6048702 B2 JP S6048702B2
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- JP
- Japan
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- ultrasonic
- signal
- coil
- subject
- transmitter
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、金属体の表面および表層部の欠陥を、超音波
表面波を用いて探傷する装置に関する。
表面波を用いて探傷する装置に関する。
表面波を用いた超音波探傷装置としては、従来から圧電
素子を用いた超音波表面波探触子を使用した装置が公知
てある。
素子を用いた超音波表面波探触子を使用した装置が公知
てある。
しかし、この従来装置においては、水、油などの接触媒
質が不可欠であり、そのため高温金属探傷への適用が極
めて難し１−ケｈｌ↓＋゛に亭；＾」− 、ＬＬＬ゛、
Ｖη１傷実施時に雑音となる。このため自動装置化に際
して、安定な接触を得、なおかつ雑音源となる水の完全
な除去を図ることが大きな問題となつていた。これらの
問題を解決するものとして、従来の圧電素子を用いた表
面技法超音波探傷に不可決な接触媒質を原理的に必要と
しない表面技法超音波探傷方式として、電磁的な超音波
送受信子を用いる方式が提案されている。この方式にお
ける超音波送受信子は、たとえば第４図に示す如き折り
返し平板状の送受信コイル３１１を、折り返し幅Ａが被
検体内に発生させる表面波の波長λと一致する様に製作
し、この送受信コイル３１１を例えば第５図の如く、磁
芯２１１ならびに励磁コイル２２１から成る電磁石と被
検体１との間に配置したものである。電磁石による磁束
φと、送受信コイル３１１に高周波電流を印加した際に
被検体１の表層部に誘起される誘導電流Ｉとの相互作用
により、被検体１の表層部に微細な応力が生じる。
質が不可欠であり、そのため高温金属探傷への適用が極
めて難し１−ケｈｌ↓＋゛に亭；＾」− 、ＬＬＬ゛、
Ｖη１傷実施時に雑音となる。このため自動装置化に際
して、安定な接触を得、なおかつ雑音源となる水の完全
な除去を図ることが大きな問題となつていた。これらの
問題を解決するものとして、従来の圧電素子を用いた表
面技法超音波探傷に不可決な接触媒質を原理的に必要と
しない表面技法超音波探傷方式として、電磁的な超音波
送受信子を用いる方式が提案されている。この方式にお
ける超音波送受信子は、たとえば第４図に示す如き折り
返し平板状の送受信コイル３１１を、折り返し幅Ａが被
検体内に発生させる表面波の波長λと一致する様に製作
し、この送受信コイル３１１を例えば第５図の如く、磁
芯２１１ならびに励磁コイル２２１から成る電磁石と被
検体１との間に配置したものである。電磁石による磁束
φと、送受信コイル３１１に高周波電流を印加した際に
被検体１の表層部に誘起される誘導電流Ｉとの相互作用
により、被検体１の表層部に微細な応力が生じる。
この微細な応力は、送受信コイル３１１の折り返し幅Ａ
が表面波の波長λかに等しいので、第５図の曲線Ｓに示
すような振動となり、矢印Ｘ、およびＸ。の二方向に表
面波として伝播し、伝播経路に欠陥かあると、反射され
て一部が送受信コイル３１１の直下に帰還する。その際
、磁束φとの相互作用によつて過電流が生じ、これが送
受信コイル３１１によつて検出される。なお、上記の例
は送受信兼用の送受信子の例であるが、同様の構造を持
つ送信子と受信子とを別々に設けることも勿論可能であ
る。
が表面波の波長λかに等しいので、第５図の曲線Ｓに示
すような振動となり、矢印Ｘ、およびＸ。の二方向に表
面波として伝播し、伝播経路に欠陥かあると、反射され
て一部が送受信コイル３１１の直下に帰還する。その際
、磁束φとの相互作用によつて過電流が生じ、これが送
受信コイル３１１によつて検出される。なお、上記の例
は送受信兼用の送受信子の例であるが、同様の構造を持
つ送信子と受信子とを別々に設けることも勿論可能であ
る。
ところで、超音波表面波を送受信する通常の前記送受信
子を用いる場合は、原理的に被検体内に相反する二方向
（第５図に示す矢印Ｘ，およびＸ２の二方向）に表面波
が発生し伝播するので、探傷 フにあたつての探傷範囲
の設定や受信信号からの欠陥位置の弁別が困難であつた
。
子を用いる場合は、原理的に被検体内に相反する二方向
（第５図に示す矢印Ｘ，およびＸ２の二方向）に表面波
が発生し伝播するので、探傷 フにあたつての探傷範囲
の設定や受信信号からの欠陥位置の弁別が困難であつた
。
本発明は、上記した電磁的な超音波受信子を用いた表面
波法超音波探傷装置において、欠陥検出精度の高い探傷
装置を提供する目的でなされたものてある。
波法超音波探傷装置において、欠陥検出精度の高い探傷
装置を提供する目的でなされたものてある。
その特徴は、被検体に対して電磁的に超音波表面波を相
反する二方向に発生させる超音波送信子と；該超音波送
信子の両側て表面波伝播方向に等距離の位置にそれぞれ
配置された２個の電磁的な超音波受信子と；一方の超音
波受信子の受信信号から最初の表面波到来信号を除いた
残りの各受信信号と、他方の超音波受信子の受信信号か
ら最初の表面波到来信号を除いた残りの各受信信号との
全組合せのうち、組合せた２つの受信信号の時間差が、
被検体内て表面波が前記２個の超音波受信子の間の距離
を通過するに要する時間と等しい場合に、該組合せた２
つの受信信号を欠陥信号として判別する如く構成された
判別回路と；をそれぞれ設けた点にある。以下、図示の
実施例に基づき本発明の詳細な説明明する。
反する二方向に発生させる超音波送信子と；該超音波送
信子の両側て表面波伝播方向に等距離の位置にそれぞれ
配置された２個の電磁的な超音波受信子と；一方の超音
波受信子の受信信号から最初の表面波到来信号を除いた
残りの各受信信号と、他方の超音波受信子の受信信号か
ら最初の表面波到来信号を除いた残りの各受信信号との
全組合せのうち、組合せた２つの受信信号の時間差が、
被検体内て表面波が前記２個の超音波受信子の間の距離
を通過するに要する時間と等しい場合に、該組合せた２
つの受信信号を欠陥信号として判別する如く構成された
判別回路と；をそれぞれ設けた点にある。以下、図示の
実施例に基づき本発明の詳細な説明明する。
第１図は本発明の実施例における装置構成図で、図中の
２が送受信子である。磁芯２１とと磁化コイル２２とて
構成された電磁石は、磁化電源２０による磁化電流で磁
化され、被検体１の表面に磁束を発生させる。３１は電
磁石と被検体１との間に配置された送信コイルであり、
４１１および４１２は送信コイル３１の両側に等距離の
位置に配置された受信コイルである。
２が送受信子である。磁芯２１とと磁化コイル２２とて
構成された電磁石は、磁化電源２０による磁化電流で磁
化され、被検体１の表面に磁束を発生させる。３１は電
磁石と被検体１との間に配置された送信コイルであり、
４１１および４１２は送信コイル３１の両側に等距離の
位置に配置された受信コイルである。
いま、送信コイル３１にパルス発生器３０から送信パル
ス（第２図のａ）を印加する（と、送信コイル３１の直
下の被検体１表面に誘導電流が惹起され、磁束との相互
作用による超音波が発生する。発生した超音波は、表面
波となつて矢印Ｘ，およびＸ２の二方向に伝播する。矢
印Ｘ，方向およびＸ。方向の表面波は、それぞれ受信コ
イル４１１および４１２の直下を通過する際に、電磁石
による磁束との相互作用による渦電流を生じ、受信コイ
ル４１１および４１２に誘導電流を惹起する。更に図示
の如く被検体１の表面に表面疵１１がある場合には、矢
印Ｘ，方向の表面波は、表面疵１１によつて反射され、
再び受信コイル４１１及び受信コイル４１２の直下を通
過する。この際にも受信コイル４１１及び４１２には誘
導電流が生ずる。受信コイル４１１および４１２に生じ
た誘導電流は、増幅器４２１および４２２でそれぞれ増
幅され、第２図ｈおよび坏の如き波形となつて、判別回
路５に入力される。判別回路５は、例えば第３図に示す
如く、増幅器４２１および４２２の出力ｈおよびＮをそ
れぞれ検波回路５０１および５０て検波した後（第２図
Ｃ，，Ｃ２）シユミツトトリガー回路５１１および５１
２で一定の閾値以上の信号のみを選択してパルス信号（
第２図Ｄ，，山）となし、さらに波形整形回路５２１お
よび５２２で一定高さ、一定幅のパルス信号（第２図Ｅ
，，ｅ。）に波形整形する。ゲート回路５３１及び５３
２は、トリガー信号ｔ（第２図）と送信コイル３１と受
信コイル４１１（または４１２）との間の距離によつて
予め定まる時間Ｔ。（両コイル間を表面波が伝播するに
要する時間）信号とから、送信波（第２図ａに示す）が
最初に受信コイル４１１及び４１２の直下に到来した際
に受信される表面波到来信号Ｒ，及びＲ２（波形整形回
路５２１および５２２の出力Ｅ，及びＥ。のＲ，’及び
Ｒ。’）を除き、他の信号のみが通過する如く構成され
ており、第２図のＦ，及びＦ。のような信号が得られる
。ゲート回路５３１及び５３２の出力Ｆ，及びＦ。を、
表面波が被検体１の表層部内で受信コイル４１１と受信
コイル４１２の間の距離を伝播するに要する時間Ｔたけ
入力を遅延させて出力する遅延回路５４１及び５４２で
それぞれ遅延させると、第２図のＧ，及びＧ２の如くな
る。ここでゲート回路５３１の出ガ１と遅延回路５４２
の出力ｂとの論理積、及びゲート回路５３２の出力Ｆ。
と遅延回路５４１の出力Ｇ，との論理積をそれぞれアン
ドゲート５５１及び５５２て演算すれば、得られた信号
Ｈ，及びＨ２は欠陥の有無及び存在位置を知らせる信号
となる。すなわち一方の受信コイルの信号のタイミング
と、他方お受信コイルの信号を時間Ｔだけ遅延させた信
号のタイミングとが一致するのは、被検体にある同一欠
陥からの反射波を欠陥に近い方の一方の受信コイルが受
信したあと時間Ｔ（すなわち両方の受信コイル間の距離
に相当する時間）だけ遅れて他方の受信コイルが受信し
たときに限られるので、前記論理積の出力が「１」とな
つた場合、たとえば第２図Ｆ。の信号Ｆ。′とＧ，の信
号Ｆ，″のタイミングが一致したときは、同図Ｂ２の信
号Ｆ１とＢ。の信号Ｆ。とは被検体にある同一欠陥から
の反射波である。すなわち欠陥信号てあると判定される
。またこの場合の欠陥の存在位置は、第２図の信号Ｄ，
またはＥ，から容易に算出できる。更にこの判別回路に
よれば、欠陥以外の原因による雑音信号を消去して、誤
つた欠陥信号を発することを防止することができる。す
なわち第２図のルに示した雑音信号Ｎは遅延回路５４２
で遅延されて第２図臣の波形Ｎ”となるが、この時ゲー
ト回路５３１の出力Ｆ，には対応する信号が存在しない
ため、アンドゲート５５２の出力Ｈ２上に雑音信号が消
去されて表われなくなる。なお、上述の実施例において
は１個のＥ型の磁芯に磁化コイルと送信コイルと２個の
受信コイルとを設けた受信信号を用いたが、前に述べた
ように別々の磁芯にそれぞれ磁化コイルと送信コイル＾
ｌオまたは受信コイルとを設けた１個の送信子と２個の
受信子を用いてもよいことはいうまでもない。
ス（第２図のａ）を印加する（と、送信コイル３１の直
下の被検体１表面に誘導電流が惹起され、磁束との相互
作用による超音波が発生する。発生した超音波は、表面
波となつて矢印Ｘ，およびＸ２の二方向に伝播する。矢
印Ｘ，方向およびＸ。方向の表面波は、それぞれ受信コ
イル４１１および４１２の直下を通過する際に、電磁石
による磁束との相互作用による渦電流を生じ、受信コイ
ル４１１および４１２に誘導電流を惹起する。更に図示
の如く被検体１の表面に表面疵１１がある場合には、矢
印Ｘ，方向の表面波は、表面疵１１によつて反射され、
再び受信コイル４１１及び受信コイル４１２の直下を通
過する。この際にも受信コイル４１１及び４１２には誘
導電流が生ずる。受信コイル４１１および４１２に生じ
た誘導電流は、増幅器４２１および４２２でそれぞれ増
幅され、第２図ｈおよび坏の如き波形となつて、判別回
路５に入力される。判別回路５は、例えば第３図に示す
如く、増幅器４２１および４２２の出力ｈおよびＮをそ
れぞれ検波回路５０１および５０て検波した後（第２図
Ｃ，，Ｃ２）シユミツトトリガー回路５１１および５１
２で一定の閾値以上の信号のみを選択してパルス信号（
第２図Ｄ，，山）となし、さらに波形整形回路５２１お
よび５２２で一定高さ、一定幅のパルス信号（第２図Ｅ
，，ｅ。）に波形整形する。ゲート回路５３１及び５３
２は、トリガー信号ｔ（第２図）と送信コイル３１と受
信コイル４１１（または４１２）との間の距離によつて
予め定まる時間Ｔ。（両コイル間を表面波が伝播するに
要する時間）信号とから、送信波（第２図ａに示す）が
最初に受信コイル４１１及び４１２の直下に到来した際
に受信される表面波到来信号Ｒ，及びＲ２（波形整形回
路５２１および５２２の出力Ｅ，及びＥ。のＲ，’及び
Ｒ。’）を除き、他の信号のみが通過する如く構成され
ており、第２図のＦ，及びＦ。のような信号が得られる
。ゲート回路５３１及び５３２の出力Ｆ，及びＦ。を、
表面波が被検体１の表層部内で受信コイル４１１と受信
コイル４１２の間の距離を伝播するに要する時間Ｔたけ
入力を遅延させて出力する遅延回路５４１及び５４２で
それぞれ遅延させると、第２図のＧ，及びＧ２の如くな
る。ここでゲート回路５３１の出ガ１と遅延回路５４２
の出力ｂとの論理積、及びゲート回路５３２の出力Ｆ。
と遅延回路５４１の出力Ｇ，との論理積をそれぞれアン
ドゲート５５１及び５５２て演算すれば、得られた信号
Ｈ，及びＨ２は欠陥の有無及び存在位置を知らせる信号
となる。すなわち一方の受信コイルの信号のタイミング
と、他方お受信コイルの信号を時間Ｔだけ遅延させた信
号のタイミングとが一致するのは、被検体にある同一欠
陥からの反射波を欠陥に近い方の一方の受信コイルが受
信したあと時間Ｔ（すなわち両方の受信コイル間の距離
に相当する時間）だけ遅れて他方の受信コイルが受信し
たときに限られるので、前記論理積の出力が「１」とな
つた場合、たとえば第２図Ｆ。の信号Ｆ。′とＧ，の信
号Ｆ，″のタイミングが一致したときは、同図Ｂ２の信
号Ｆ１とＢ。の信号Ｆ。とは被検体にある同一欠陥から
の反射波である。すなわち欠陥信号てあると判定される
。またこの場合の欠陥の存在位置は、第２図の信号Ｄ，
またはＥ，から容易に算出できる。更にこの判別回路に
よれば、欠陥以外の原因による雑音信号を消去して、誤
つた欠陥信号を発することを防止することができる。す
なわち第２図のルに示した雑音信号Ｎは遅延回路５４２
で遅延されて第２図臣の波形Ｎ”となるが、この時ゲー
ト回路５３１の出力Ｆ，には対応する信号が存在しない
ため、アンドゲート５５２の出力Ｈ２上に雑音信号が消
去されて表われなくなる。なお、上述の実施例において
は１個のＥ型の磁芯に磁化コイルと送信コイルと２個の
受信コイルとを設けた受信信号を用いたが、前に述べた
ように別々の磁芯にそれぞれ磁化コイルと送信コイル＾
ｌオまたは受信コイルとを設けた１個の送信子と２個の
受信子を用いてもよいことはいうまでもない。
以上述べた如く本発明は電磁的な超音波送受信子を用い
た表面波法超音波探傷装置において、欠陥検出精度を高
めることを可能とした点において意義が大きく、その工
業的価値は高いものがある。
た表面波法超音波探傷装置において、欠陥検出精度を高
めることを可能とした点において意義が大きく、その工
業的価値は高いものがある。
第１図は本発明の実施例を示す装置構成図、第２図は第
１図及び第３図の回路各部における信号波形を示す図、
第３図は本発明における判別回路の実施例を示す装置構
成図、第４図は送信コイルの形状の例を示す図、第５図
は電磁的に表面波を送信および受信する原理を示す図で
ある。 １ ・・・・・・被検体、１１・・・・・・欠陥、２
・・・ ・・・送受信子、２０・・・・・・磁化電源、
２１，２１１・・・磁芯、２２，２２１・・・・・・励
磁コイル、３０・・・・・・パルス発生器、３１・・・
・・・送信コイル、３１１・・・・・・送受信コイル、
４１１，４１２・・・・・・受信コイル、４２１，４２
２・・・・・・増幅器、５・・・・・・判別回路、５０
１，５１２・・・・・・検波回路、５１１，５１２・・
・・・・シユミツトトリガー回路、５２１，５２２・・
・波形整形回路、５３１，５３２・・・・・・ゲート回
路、５４１，５４２・・・・・・遅延回路、５５１，５
５２・・・・・・アンドゲート７回路。
１図及び第３図の回路各部における信号波形を示す図、
第３図は本発明における判別回路の実施例を示す装置構
成図、第４図は送信コイルの形状の例を示す図、第５図
は電磁的に表面波を送信および受信する原理を示す図で
ある。 １ ・・・・・・被検体、１１・・・・・・欠陥、２
・・・ ・・・送受信子、２０・・・・・・磁化電源、
２１，２１１・・・磁芯、２２，２２１・・・・・・励
磁コイル、３０・・・・・・パルス発生器、３１・・・
・・・送信コイル、３１１・・・・・・送受信コイル、
４１１，４１２・・・・・・受信コイル、４２１，４２
２・・・・・・増幅器、５・・・・・・判別回路、５０
１，５１２・・・・・・検波回路、５１１，５１２・・
・・・・シユミツトトリガー回路、５２１，５２２・・
・波形整形回路、５３１，５３２・・・・・・ゲート回
路、５４１，５４２・・・・・・遅延回路、５５１，５
５２・・・・・・アンドゲート７回路。
Claims (1)
- １ 被検体に対して電磁的に超音波表面波を相反する二
方向に発生させる超音波送信子；該超音波送信子の両側
で表面波伝播方向に等距離の位置にそれぞれ配置された
２個の電磁的な超音波受信子と；一方の超音波受信子の
受信信号から最初の表面波到来信号を除いた残りの各受
信信号と、他方の超音波受信子の受信信号から最初の表
面波到来信号を除いた残りの各受信信号との全組合せの
うち、組合わせた２つの受信信号の時間差が、被検体内
で表面波が前記２個の超音波受信子の間の距離を通過す
るに要する時間と等しい場合に、該組合わせた２つの受
信信号を欠陥信号として判別する如く構成された判別回
路と；をそれぞれ設けたことを特徴とする超音波探傷装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52018734A JPS6048702B2 (ja) | 1977-02-24 | 1977-02-24 | 超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52018734A JPS6048702B2 (ja) | 1977-02-24 | 1977-02-24 | 超音波探傷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53104291A JPS53104291A (en) | 1978-09-11 |
| JPS6048702B2 true JPS6048702B2 (ja) | 1985-10-29 |
Family
ID=11979890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52018734A Expired JPS6048702B2 (ja) | 1977-02-24 | 1977-02-24 | 超音波探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6048702B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62197901U (ja) * | 1986-06-09 | 1987-12-16 |
-
1977
- 1977-02-24 JP JP52018734A patent/JPS6048702B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62197901U (ja) * | 1986-06-09 | 1987-12-16 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53104291A (en) | 1978-09-11 |
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