JPS6365366A - 超音波探傷装置 - 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〕 本発明は材料または製品の内部欠陥を検査する超音波探
傷装置に関し、特に被検体例えば金属材料７セラミソク
ス、ＩＣ等の表面近傍や極薄）Ａに内在する微細な欠陥
を検査するのに好適な探傷装置である。

〔従来の技術〕

材料または工業製品において、厚さの薄いいわゆる薄材
の内部欠陥や、厚さがそれほどイリ＜なくてもその被検
体の表面付近に内在する欠陥（以Ｆ表層欠陥という）を
探傷することは、従来からいろいろな技術分野でかなり
実施されている。そして前記探傷は、新しい素材や電子
製品等に対し従来と比較して格段に高い性能１機能を発
揮せしめるため、一層表面に近い表層欠陥や微細な欠陥
をも確実に検出することが要求されてきている。従来の
一般的な探傷装置を第４図ないし第６図について説明す
る。第４図は探傷装置の構成説明図で、■は水２を満た
した水槽、３は水槽１内の底に設置された薄材の被検体
、４は水２に浸漬された探触子である。５は探触子４に
超音波パルスを発信させるパルス発信回路、６は被検体
３の表面、欠陥および底面から反射する反射波のＲＦ倍
信号探触子４を介して受信し増幅する受信回路、７′は
受信回路６で増幅された反射波のピーク埴を検波してそ
の値に比例するＤＣ電圧を出力するピークディう−フタ
、８はピークディテクタ７′から出力された波形を表示
するオシロスコープである。第５図は前記ピークディテ
クタ７′の主要ブロック回路図で、９は前記受信回路６
で増幅された反射波のＲＦ信号か入力される入力回路、
１０はトリガ回路、１１は遅延トリガのパルスを立ち上
げるしきい埴を設定する遅延トリガしきい値設定回路、
１２はケートコントロール回路１８の出カイご号をオシ
ロスコープ８に出力するモニタ回路、１３はモニタシン
クロ回路、１４は前記探触子４の送信パルスのレベルが
、前記しきい値を越えたときに１１動する遅延トリガの
パルス幅を設定する遅延トリガ回路、１５は遅延のパル
ス幅を設定する遅延回路、１６はゲートのパルス幅を任
意の位置と幅に設定できるゲート回路で、いずれもマル
チバイブレータ１７に接続され、遅延トリガ、遅延およ
びゲートの各パルス幅を調節するケートコントし１−ル
回路１２（を）［構成している。１９は入力回路９から
出力されたＲＦ倍信号検波するＲＦ検波回路、２０はＲ
ｌ’検波回路１９の出力信号をその値に比例するＩ）　
Ｃ電圧に変換し、前記ケートコントロール回路１８のゲ
ート信号が閉じるまでその値を保持するピーク検波回路
、２１は前記ＤＣ電圧を出力する出力回路である。第６
図は前記探傷装置を使用した場合に発４１するパルスの
特性線図である。図において（ｎ）は被検体３からの反
射波のエコーパターンの１例で、′１゛は送４５・Ａパ
ルス、Ｓは表面エコー、ドは欠陥：ｌＬ　：Ｊ−１１３
は底面エコーをそれぞれ示す。Ｌは送信パルス１゛のレ
ベルのしきい値を示す線である。（ｂ）は遅延トリガ回
路１４で設定される遅延トリガのパルス幅Ｐい（Ｃ）は
遅延回路１５で設定される遅延のパルス幅Ｐｄ、（ｄ）
はゲート回路１６で設定されるケートのパルス幅Ｐｇで
ある。

探触子４から発射された送信パルスＴのレベルが、設定
されたしきい値Ｉ、を越すと直ちに遅延トリガ回路１４
が作動し、遅延トリガのパルスＰ、が設定される。続い
て表面エコーＳがしきい値りを越えると、遅延回路１５
およびゲート回路１６が作動してシーケンスが始まり、
遅延のパルス幅Ｐｄが閉じると同時にケートが開き、設
定されたパルス幅Ｐ、経過後に閉じる。

ところでマルチハイブレーク１７で遅延回路１５やゲー
ト回路１６で設定できる最小のパルス幅Ｐ、。

Ｐｇは、現在では回路容量の問題から約６０ｎｓ〜８０
ｎｓである。この時間に相当するパルスの伝搬距離は例
えば鉄鋼材の場合で約２００μｍとなり、これにマルチ
パイブレーク１７自身の伝搬遅延時間を加Ａ’）Ａ 算すると前記伝搬距離はさらに延びるごとになる。

したがって前記鉄鋼材においては、被検体の表面から深
さ２００μｍ以上の距離に内在する欠陥の検査は可能で
あるものの、深さが表面から２００．＋１ｍ以内の欠陥
や被検体の厚さが２００μｍ以上の極薄材に内在する欠
陥に対しては、表１ｔＩドｌ二：ｌ　−Ｓと欠陥エコー
Ｆとがきわめて接近して出現するため、欠陥エコーＦを
前記ゲートのパルス幅Ｐｇ内に出現させることができず
検査は不可能になる。また欠陥の位置が十分に深い場合
や被検体の厚さが十分に厚い場合であっても、被検体の
〜さ方向にｊハ接して内在している複数の欠陥に対しＣ
は、１）；１記と同一理由から各欠陥エコーＩ？ごとに
ケートをかけることができず検査は不可能である。この
３Ｌうに表層欠陥や極薄材の欠陥については、欠陥が７
ｒ在しているにもかかわらず検出することができない場
合があり、したがってかかる場合には探傷することがで
きない問題があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記したように従来の超音波探傷装置においては、遅延
回路やゲート回路で設定できる最小のパルス幅が約６０
ｎｓ〜８０ｎｓと長く、被検体の表層欠陥や極薄材の被
検体に内在する欠陥の検出ができない。また所望の任意
の深さにおける欠陥エコーだけにゲートをかけることが
できなかったため、厚さ方向に複数の欠陥が近接して内
在している場合には各欠陥の検出ができない問題点を有
していた。

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、極薄材の被検体および表層欠陥の探傷を可能にする
とともに、厚さ方向に近接して内在している複数の欠陥
であっても、任意に各欠陥を探傷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。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、液槽内で被検体と相対させた探触子に接続し
、超音波パルスを印加するパルス発信回路および被検体
からの反射波のＲＦ倍信号受信する受信回路と、該受信
回路で受信されたＲＦ倍信号入力される入力回路および
該入力回路より出力されたＲＦ倍信号検波するＲＦ検波
回路を有し、検波されたＲＦ倍信号ピーク値に比例する
電圧を出力するピークディテクタと、ピークディテクタ
の出力波形を表示するオシロスコープとを備えた超音波
探傷装置において、前記入力回路の出力信号を任意の時
間遅延させて出力するＲＦ遅延回路と、該ＲＦ遅延回路
より出力された信号と前記入力回路の出力信号との加算
を行いその重畳した信号を出力する加算回路と、前記Ｒ
Ｆ遅延回路から出力されるＲＦ信号レベルを予め設定さ
れたしきい値と比較演算し、その演算値がしきい値を越
えたとき前記加算回路の出力信号に対応した幅のパルス
を出力する比較回路と、該比較回路の出力パルスにより
前記加算回路の出力信号を検波するＲＦ検波回路とを有
するピークディテクタを只備したことにより、極薄材の
被検体および表層欠陥の探傷はもちろん、厚さ方向に近
接している枚数の内在欠陥をも探傷することができるよ
うにした超音波探傷装置である。

〔作用〕

探触子より発射された超音波パルスのレベルが、設定さ
れたしきい値を越えるとシーケンスが始まり、受信回路
で受信されたＲＦ倍信号入力回路に人力される。該入力
回路の出力信号は、そのまま加算回路に入力されるもの
と、ＲＦ遅延回路に入力され任意に設定した時間だけ遅
延させられたのち加算回路に入力されるものに分かれ、
加算回路において両信号が加算されてＲＦ検波回路に出
力される。この場合前記遅延時間は、加算回路に入力さ
れた両信号の表面エコーと欠陥エコーの各ピーク波形の
プラス（以下■と記す）またはマイナス（以下Ｏと記す
）同士が、重畳して加算されるように設定する。

一方、比較回路において、前記ＲＦ遅延回路より出力さ
れた遅延させられたＲＦ倍信号、しきい値設定器で予め
設定されている該ＲＦ信号レベルのしきい値とともに入
力して比較演算し、その演算値がしきい値を越えたとき
、前記加算回路から出力する加算された信号に対応する
幅のパルスを出力する。該パルスはしきい値設定器で設
定されたしきい値により、表面エコーの直後でしかも欠
陥エコー幅に対応するパルス幅で出力されるから、ゲー
トパルスとしてＲＦ検波回路に印加し７、同回路に人力
されている前記加算回路の出力信号に対し、その欠陥エ
コーにのみゲートをかＴＪ同時に検波された信号のピー
ク値はピーク検波回路によりサンプリングされ出力回路
よりピーク値に比例するＤＣ電圧を欠陥情報として出力
する。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図ないし第３図を参照しブロック
回路図、第２図は第１図の主要部のｄ゛「細ブロック回
路図、第３図は第１図の特性線図である。

２２は受信回路６で受信されたＲＦ倍信号入力回路９を
経て入力されるＲ　ｌ”遅延回路で、入力信ｔ）を該回
路内で任意に設定した時間たり遅延さ・Ｕて出力する。

２３は入力回路９の出力信号とＲＩ？遅延回路２２の出
力信号の加算を行い、その重畳した信号をＲＦ検波回路
１９に出力する加３Ｅ回路、２４はＲＦ遅延回路より出
力されたＲＦ信号レベルのしきい値を予め任意に設定す
るしきい値設定器で、設定されたしきい値は後述する比
較回路２５より出力されるパルス（以下ゲートパルスと
いう）を立ち上げるしきい値となる。２５はＲＦ遅延回
路２２の出力信号としきい値設定器２４で設定された出
力電圧を比較演算する比較回路で、該演算値がしきい値
を越えたとき加算回路２３の出力信号に対応する幅のゲ
ートパルスを出力する。このゲートパルスをＲＦ検波回
路２６に印加して加算回路２３から人力されたＲＦ倍信
号検波し、検波された信号のピーク値がピーク検波回路
２０を経て出力回路２１に送られる。７は一上記構成を
備えたピークディテクタである。

いま探触子４より発射された送信パルスＴのレベルが、
第３図に示すしきい値りを越すとシーケンスが始まり、
受信回路６で受信された第３図（ａ）に示すエコーが入
力回路９に入力される。この場合のエコーパターンは、
表面エコーＳと欠陥エコーＦがきわめて接近しており、
欠陥が表層欠陥ま１ま たは極薄材に内在する欠陥であることを示し°Ｃいる。

入力回路９の出力信号は、そのまま的接ＪＪＩ口１回路
２３に入力される信号と、いったん１ント゛遅嫉回路２
２に入力され、該回路内で任、Ｏｌに設定した時間ｔだ
け遅延させられたのち第３図（ｂ）に示す遅延信号が加
算回路２３に入力されるものとに分かれ、加算回路２３
において第３図（Ｃ）に示す両信号の加算された信号が
ＲＦ検波回路２６に出力される。ごの場合前記遅延時間
ｔの設定は、加算回路２３に入力された両信号、つまり
第３１：ｘｌ　（ａ）に示す表面エコーＳ、欠陥エコー
Ｆと、同図（ｂ）にボず時間ｔだけ遅延させた表面エコ
ーＳｄ、欠陥エコ＋−Ｆ。

の各ピーク波形の■またはＯ同士が、重畳し゛（加算さ
れるように決められる。加算された信号は第３図（Ｃ）
に示すようにエコーレベルの高い欠陥エコーＦよとして
出現し、同図（８）に示す欠陥エコｚ−Ｆに比べてゲイ
ンを増幅したと同じ効果かＩｉｔられる。

一方、比較回路２５には、第３図（ｂ）に示ずＲｌ・゛
遅延回路２２の遅延信号と、しきい値設定器２４で予め
設定されている同図（ｄ）に示すしきい値Ｌｃとが入力
され比較演算される。該演算値がしきい値■、ｃを越え
ると同時に、比較回路２５から加算回路２３より出力す
る第３図（ｃ）に示す欠陥エコーＦ８に対応する位置と
幅の同図（ｅ）に示すゲートパルスが出力される。この
ゲートパルスは第３図（ｃ）に示すように加算信号の表
面エコーＳ、の直後で、しかも欠陥エコーＦ、のみにか
けられる。ゲートパルスはＲＦ検波回路２６で検波され
第３図（ｆ）に示ずＲＦ検波信号か得られる。この場合
ＲＦ検波回路２６においてはＲＦ倍信号プラス側の信号
およびマイナス側の体列のうちいずれかが選択可能にな
っているから、任意にいずれか片側のみを検波すること
ができる。このＲＦ検波信号は、そのピーク値がピーク
検波回路２０によりサンプリングされ、ついで該ピーク
値に比例するＤＣ電圧が欠陥情報として出力回路２１よ
り出力される。

前記の如く第３図（ｅ）に示すゲートパルスは、加算回
路２３によりゲインを増幅したと同じ効果を有する重畳
して加算されたエコーレベルの高い欠陥エコーＦ、に対
し、比較回路２５により遅延イ、Ｘ号（第３図（ｂ））
と任意に設定されたしきい値ｌ７Ｌ（第３図（ｄ））と
の比較演算イ１１１が、しきいイｉＩ′Ｉ□１．Ｃを越
えたとき欠陥エコーＩパ８にのみがζＪられるように出
力されるから、従来の１１４３ｊ、回路やり−１・回路
における設定パルス幅やマルチハイブレークにおける伝
搬遅延時間等の影響を受けず、表面エコ１−８と欠陥エ
コーＦが接近して出現するｉｉ’ｒ数の欠陥に対しては
もちろん、被検体の厚さ方向に複数の欠陥が近接して内
在している場合においても、任意にいずれかの欠陥エコ
ーにのみり−１・をか４Ｊることが可能になり、各欠陥
を順に値実にり−Ｉをかけ精度よく探傷することができ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、液槽内で被検体と相対さ
せた探触子に接続するパルス発（３回路および受信回路
と、ピークディテクタおよびオン１１スコープとを備え
た超音波探傷装置にオンい′（、前記ピークディテクタ
内に、入力回路の出カイ、１号を任意の時間遅延させて
出力するＲ　Ｆ遅延回路と、該ＲＦ遅延回路の出力信号
と入力回路の出力信号との加算を行いその重畳した信号
を出力する加算回路と、ＲＦ遅延回路の出力信号レベル
を予め設定されたしきい値と比較演算し、その演算値が
しきい値を越えたとき加算回路の出力信号に対応した幅
のパルスを出力する比較回路と、比較回路の出力パルス
により加算回路の出力信号を検波するＲＦ検波回路とを
具備するようにしたから、極薄材の被検体および表層欠
陥の探傷はもちろん、厚さ方向に近接している複数の内
在欠陥をも確実にしかも精度よく探傷することを可能に
した優れた実用上の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明に係わる実施例の説明図で
、第１図はピークディテクタの主要ブロック回路図、第
２図は第１図の主要部の詳細ブロック回路図、第３図は
特性線図である。 第４図は超音波探傷装置の構成説明図、第５図は従来の
ピークディテクタの主要ブロック回路図、第６図はその
特性線図である。 第１図 ｔ　　　−、− ピーク１４丁クタ 第３ＷＪ （ｆ）ＲＦ違費５良　　　　　　−一一一一一一一一一
−−−−−−−−ｍ−ｆ＼＼、−一一一一一一一一第４
！ｆｆｌ 第５図 ？　し−クチ１テ７り 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、液槽内で被検体と相対させた探触子に接続し、超音
   波パルスを印加するパルス発信回路および被検体からの
   反射波のＲＦ信号を受信する受信回路と、該受信回路で
   受信されたＲＦ信号が入力される入力回路および該入力
   回路より出力されたＲＦ信号を検波するＲＦ検波回路を
   有し、検波されたＲＦ信号のピーク値に比例する電圧を
   出力するピークディテクタと、ピークディテクタの出力
   波形を表示するオシロスコープとを備えた超音波探傷装
   置において、前記入力回路の出力信号を任意の時間遅延
   させて出力するＲＦ遅延回路と、該ＲＦ遅延回路より出
   力された信号と前記入力回路の出力信号との加算を行い
   その重畳した信号を出力する加算回路と、前記ＲＦ遅延
   回路から出力されるＲＦ信号レベルを予め設定されたし
   きい値と比較演算し、その演算値がしきい値を越えたと
   き前記加算回路の出力信号に対応した幅のパルスを出力
   する比較回路と、該比較回路の出力パルスにより前記加
   算回路の出力信号を検波するＲＦ検波回路とを有するピ
   ークディテクタを具備したことを特徴とする超音波探傷
   装置。