JPS6333656A - 探触子 - 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、垂直探傷を行う垂直探触子に関し、特に被検
体内の欠陥の傾きをその位置とともに測定するのに好適
なものである。

〔従来の技術〕

従来、垂直探触子を使用する探傷においては、欠陥の位
置の測定はＣＲＴ上における送信パルス。

Ｆエコー、Ｂエコー等の出現位置からかなシ正確に行わ
れてきたが、欠陥に傾きがある場合には欠陥の大小、欠
陥の位置等に関係なくほとんど測定し得ないのが実状で
あシ、たとえ測定できたとしても精度的に問題があった
。そしてこの傾向は特に平面状欠陥の場合に強い。これ
は欠陥の大きさ。

欠陥の面の粗さ、使用する探触子の周波数等によシ差は
あるが、傾斜した欠陥の場合には超音波が鏡面で反射す
るときの反射法則が適用できず、欠陥の反射指向性によ
って反射率が低下するからで、その低下の度合いは１例
であるが、大きいなめらかな面に対する入射角が０度の
ときのエコー高さを１としたとき、入射角が法線に対し
２．５度傾くと１／１０　、入射角が約６度傾くと１／
１００に急激に低下していき、超音波探傷器（以下単に
探傷器という）のＣＲＴ上に測定できる程度に出現しな
くなる報告がある。（日本学術振興会綿「超音波探傷法
」日刊工業新聞社発行、昭和５９年６月１日改訂版）こ
のため溶接部に内在する傾斜した欠陥の探傷などにおい
ては、斜角探触子で溶接部の両側から探傷する方法が行
われているが、この場合においても欠陥の有無の探傷が
主で、欠陥の傾きの状態を測定するまでには至っていな
い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記した如〈従来は、被検体内の欠陥の傾きをその位置
とともに測定することは、垂直探触子を使用する場合は
もちろん斜角探触子を使用する場合においてもできない
のが実状であシ、欠陥探傷上の１つの大きな問題点とな
っている。

本発明は前記従来技術の問題点を解消するものであって
、被検体内の欠陥（主として平面状欠陥）の傾きを、そ
の欠陥の位置とともに精度よく測定することのできる探
触子を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、送受信兼用の垂直探触子と、該垂直探触子に
隣接させた複数の受信専用の垂直探触子とを、整列して
配設し、かつ一体に形成した探触子とすることによ）、
被検体内の欠陥の傾きを、その欠陥の位置とともに精度
よく測定することができるようにしたものである。

〔作用〕

前記構成のうち基本的な構成である受信専用の垂直探触
子を送受信兼用の垂直探触子の両側に配設した探触子で
、探傷面と平行な傾きのない欠陥に対して走査すると、
送受信兼用の垂直探触子によシ受信したエコーは測定可
能なレベルで得られるが、反射法則から受信専用の垂直
探触子によってはエコーが出現しないか、出現してもき
わめて低いレベルのエコーしか得られない。しかし欠陥
の位置は、送受信兼用の垂直探触子によシ得られたＦエ
コーの立ち上が多位置までの時間を測定することによシ
、かなり正確に探傷することができる。

つぎに前記と同一の探触子で傾いている欠陥に対して走
査すると、反射法則によシ中夫の送受信兼用の垂直探触
子と片側の受信専用の垂直探触子とが・傾いた欠陥から
反射波を受信する。つづいて受信専用の垂直探触子の受
信したエコーが最大値になる位置まで探触子を走査し、
その位置におけるＦエコーの立ち上が多位置までの時間
ｔを検出する。この時間ｔと被検体の音速Ｃとの積ｔ−
ｃは、送受信兼用の垂直探触子と欠陥までの垂直距離（
以下距離２２という）と欠陥から欠陥の反射波を受信し
た受信専用の垂直探触子までの距離（以下距離ぷ１とい
う）との和に等しく、また既知の送受信兼用の垂直探触
子と欠陥からの反射波を受信した受信専用の垂直探触子
間の距離（以下距離２３という）は、前記距離１２およ
びλｌとの３辺で直角３角形を形成するから、直角３角
形の公式４＝４＋２；と前記１−ｃ＝ＪＩｌ＋２２との
連立方程式より未知数の距離’１＋　’２が求められ、
距離２１と１２とのなす角２θが求められる。角度２θ
は傾斜した欠陥に対して鉛直に入射した入射波が欠陥の
傾斜面で反射法則によシ反射する角度であるから、その
角度２θ／２は欠陥の傾き角αと同じ角度になシ、角度
２θを求めることにより欠陥の傾き角αが求められる。

このように既知の距離２３のほか距離２□、λ２を求め
ることによシ欠陥の傾き角αと探傷面からの位置が求め
られる。

〔実施例〕

本発明の第１の実施例を第１図ないし第８図によシ説明
する。第１図は探触子の平面図、第２図は第１図のＨ−
１断面拡大図、第３図ないし第６図は欠陥の傾きがほと
んどない場合とある場合とにおける走査位置と受信エコ
ーレベルとの関係説明図、第７図は第５図（ｂ）におけ
る各探触子のＡスフ−１表示されたＣＲＴ上の受信エコ
ーを示す図、第８図は欠陥の傾斜とビーム路程との関係
説明図である。図において１は振動子、２はダンパ、３
はケース、４はケース３に設けられた接栓、５は振動子
１と接栓４を接続するリード線、６は振動子１の前面に
設けられている前面板で、以上により送受信兼用の垂直
探触子Ａ（以下探触子Ａという）が構成されている。受
信専用の垂直探触子Ｂ（以下探触子Ｂという）のＢ１な
いしＢ４の構成は、探触子Ａと寸法、形状とも同じで同
一符号にＩ記号を付したものである。探触子Ｂ工ないし
Ｂ４は中央に配置した探触子Ａの周囲に等ピッチにかつ
隣接させて配設されておシ、全体を収納するケース７で
一体に形成して探触子Ｐを構成する。

前記構成の探触子Ｐを、探触子Ｂ１．　Ａ、　Ｂ３また
は探触子Ｂ２．　Ａ、　Ｂ、を結ぶ直線方向に被検体１
０上を走査したときの図が第３図で、傾きがほとんどな
くほぼ水平の欠陥から反射する反射波の探触子Ａの受信
状況を示す。第３図（ａ）は探触子Ａの端部（図では右
端）が欠陥１１の端部（図では左端）に対向する状態の
位置Ｘ工に探触子Ｐが置かれている場合で、探触子Ａが
受信する入射波８の欠陥１１から反射する反射波９の音
圧は僅かでそのエコーレベルは低い。探触子Ｐを矢印方
向に移動し、探触子Ａと欠陥１１がほぼ正対する位置Ｘ
２の第３図（ｂ）では反射波９の音圧は最高にな夛、引
き続き探触子Ｐを矢印方向に移動して第３図（Ｃ）の位
置ｘ３になると、第３図（ａ）の場合と同様に反射波９
の音圧は低下する。第４図に各走査位置に対する探触子
Ａの受信エコーレベルの変化を示す。つぎに傾斜した欠
陥１３を有する被検体１２上を走査した場合について第
５図ないし第８図を参照して説明する。第５図（ａ）は
欠陥１３の探傷面からの深さおよび傾き角度にもよるが
、欠陥１３が探触子Ａのほぼ直下にあシ探触子Ｂ３が反
射波９を僅かに受信する位置ｙ１に探触子Ｐが置かれて
いる場合で、探触子Ｂ３の受信エコーレベルは低い。矢
印方向に探触子Ｐを移動し、探触子Ｂ３の受信エコーレ
ベルが最高になる位置が第５図（ｂ）のｙ２で、さらに
移動して第５図（Ｃ）になると、欠陥１３に対する入射
波８の量が減少し比例して反射波９の音圧が低下する。

第６図は各走査位置に対する探触子Ｂ３の受信エコーレ
ベルの変化を示す図である。

前記第３図に示すように欠陥１１がほぼ水平の場合には
、探触子Ａのみが欠陥１１からの反射波９を受信し、そ
のエコーレベルの最大値の出現位置と受信エコーレベル
の変化とから、欠陥１１の探傷面からの位置および大き
さを知ることができる。−力筒５図に示す傾いた欠陥１
３の場合には、探触子Ａと隣接の探触子Ｂ３とが欠陥１
３からの反射波９を受信し、受信したエコーレベルは走
査に対応していずれも最小値から最大値へ、最大値から
最小値へと順次変化するから、欠陥１３の探傷面からの
位置および大きさは、探触子Ａのエコーレベルの最大値
の出現位置と受信エコーレベルの変化とから計算するこ
とができ、欠陥１３の傾きについては、探触子Ｂ３のエ
コーレベルの最大値の出現位置よシ求めることができる
。すなわち第７図および第８図において、探触子Ｂ３の
位置ｙ２における送信パルスＴからＦエコーの立ち上が
多位置までの時間ｔが分かると、既知の被検体１２の音
速Ｃとの積ｔ−ｃは、探触子Ａから発射され欠陥１３で
反射して探触子Ｂ３に受信された路程、つま）距離１□
＋Ｉｔ２に等しく、また探触子Ａと探触子８３間の距離
ｉ３と距離Ｌ□およびｆｔ２とは、直角３角形を形成す
るからＩＸ　＝１：＋４となシ、前記ｔ−ｃ−１ｔ□＋
１□との連立方程式から未知数２□、２□が求められる
。距離２□と２□とのなす角２θは、 で求められ、欠陥１３の傾斜角αは、 θ　＝　α で求められる。

前記第１の実施例においては探触子Ａの両側に探触子Ｂ
工ｌ　Ｂ３または探触子Ｂ２．Ｂ４のように１個ずつ配
設した最小単位で説明したが、探触子Ａの両側または片
側に複数個の探触子Ｂを配設してもよく、以下に第２の
実施例を第９図および第１０図を参照して説明する。第
９図は探触子Ａの両側に探触子Ｂを３個ずつ配置し、計
７個を１列に配設して全体を収納するケース１７で一体
に形成した探触子Ｐ□である。探触子Ｐ□を矢印方向に
走査すると、傾きがほとんどない欠陥の場合は前記探触
子Ｐで走査した場合と同じで、探触子Ａのみが作動して
探傷することができるが、傾斜を有する欠陥の場合は、
探触子Ｐの場合に比べて欠陥の探傷面からの深さおよび
傾斜角度に多様に対応して探傷することができる。これ
は欠陥の深さや傾斜角度によっては欠陥からの反射波が
必ずしも探触子Ａのすぐ隣シの探触子Ｂ（本例では探触
子Ｂ３またはＢ４）に受信されるとは限らず、第９図の
探触子Ｂ□ＩＢ２またはＢ５．　Ｂ、に受信されること
もあるからである。

探触子Ｂ工ないしＢ６のうちいずれの探触子が受信して
もよいが、受信エコーレベルが最大となる探触子と探触
子人間の距離を２３とすれば、前記探触子Ｐの場合と同
様に欠陥の傾斜角αを求めることができる。なお第９図
および第１０図では、探触子Ａを中心にしてその両側に
複数の探触子Ｂを１列に差膜した例を示したが、探触子
Ａをいずれか一端側に位置させて配設してもよく、また
探触子Ｂを探触子Ａの周囲に同心円状にかつ放射状に配
設してもよい。いずれの場合も作用は同じであるが、探
触子Ｂの数量を増した方が欠陥の位置および傾斜角度の
探傷範囲が広がるとともに精度も向上する効果を有する
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、送受信兼用の垂直探触子
と、該垂直探触子に隣設させた複数の受信専用の垂直探
触子とを整列して配設し、かつ一体に形成した構成の探
触子としたから、被検体内の欠陥の傾きを、その欠陥の
位置とともに精度よく測定することができる実用上顕著
な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の詳細な説明図で、第１図は第１
の実施例の探触子の平面図、第２図は第１図のＭ−１断
面拡大図、第３図は第１図に示す探触子を使用して傾き
のない欠陥を探傷した場合の走査位置に対する反射波の
受信状況説明図、第４図は第３図の場合の探触子ＡのＣ
ＲＴ上のエコーパターンを示す図、第５図は傾きがある
欠陥の場合の第３図に対応する図、第６図は第５図の場
合の探触子Ｂ３のＣＲＴ上のエコーパターンを示す図、
第７図は第５図（ｂ）における各探触子のＡスロー１表
示された受信エコーを示す図、第８図は欠陥の傾斜とビ
ーム路程との関係説明図、第９図は第２の実施例の探触
子の平面図、第１０図は第９図の１部断面した側面図で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、送受信兼用の垂直探触子と、該垂直探触子に隣接さ
   せた複数の受信専用の垂直探触子とを整列して配設し、
   かつ一体に形成したととを特徴とする探触子。 ２、送受信兼用の垂直探触子と、複数の受信専用の垂直
   探触子との配設を、送受信兼用の垂直探触子を中央に配
   置し、その周囲に受信専用の垂直探触子を等ピッチに配
   設したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の探
   触子。 ３、送受信兼用の垂直探触子と、複数の受信専用の垂直
   探触子との配設を、一列に配設したことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の探触子。