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JP3524841B2 - Ultrasonic probe, ultrasonic measuring instrument, and ultrasonic thickness measuring method - Google Patents
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JP3524841B2 - Ultrasonic probe, ultrasonic measuring instrument, and ultrasonic thickness measuring method - Google Patents

Ultrasonic probe, ultrasonic measuring instrument, and ultrasonic thickness measuring method

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JP3524841B2
JP3524841B2 JP2000125896A JP2000125896A JP3524841B2 JP 3524841 B2 JP3524841 B2 JP 3524841B2 JP 2000125896 A JP2000125896 A JP 2000125896A JP 2000125896 A JP2000125896 A JP 2000125896A JP 3524841 B2 JP3524841 B2 JP 3524841B2
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正和 上林
善道 川上
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Shin Nippon Nondestructive Inspection Co Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Shin Nippon Nondestructive Inspection Co Ltd
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  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波探触子、超
音波測定器、及び、超音波厚み測定方法に関し、特に、
表面に錆、塗装膜のような付着物が付着して凹凸面が形
成されている鋼板等の物体の厚みを高精度に且つ簡易に
測定することができる超音波探触子、超音波測定器、及
び、超音波厚み測定方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ultrasonic probe, an ultrasonic measuring device, and an ultrasonic thickness measuring method, and in particular,
Ultrasonic probe and ultrasonic measuring instrument that can accurately and easily measure the thickness of an object such as a steel plate having an uneven surface formed by deposits such as rust and paint film on the surface. And an ultrasonic thickness measuring method.

【0002】[0002]

【従来の技術】鋼板は、表面塗装されて用いられる。そ
の表面塗装層が浸食されて鋼板部分が腐食する。そのよ
うな腐食の程度は全体の厚みの測定により知られ得る。
そのように厚みを測定する測定装置が、図6に示される
ように知られている。鋼板のような表面腐食を受ける測
定対象物体101の表面の近傍に凹凸面測定用探触子1
02の先端部が位置づけされる。その先端部は、先細り
形状に形成されている。このような先細り形状は、特開
平7−208968号でも知られている。この先細り形
状のホルダー103は、先細りの円錐面に形成され、そ
の円錐状空間には外部から水が流入して満たされる。水
の使用は、超音波パルスが水中で伝導性がよく空気中で
伝導性が非常に悪いからである。ホルダー103の端部
に受信素子104が固着されている。受信素子104
は、超音波の発信用として兼用され得る。
2. Description of the Related Art Steel sheets are used after being surface-coated. The surface coating layer is eroded and the steel plate portion is corroded. The extent of such corrosion can be known by measuring the overall thickness.
A measuring device for measuring such a thickness is known as shown in FIG. The uneven surface measuring probe 1 is provided in the vicinity of the surface of the object to be measured 101 which is subjected to surface corrosion such as a steel plate.
The tip of 02 is positioned. The tip portion is formed in a tapered shape. Such a tapered shape is also known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-208968. The tapered holder 103 is formed on a tapered conical surface, and the conical space is filled with water from the outside. The use of water is because the ultrasonic pulse has good conductivity in water and very poor conductivity in air. The receiving element 104 is fixed to the end of the holder 103. Receiving element 104
Can also be used for transmitting ultrasonic waves.

【0003】受信素子104を測定対象物体101の表
面に直接に接触させる場合、受信素子104と測定対象
物体101の凹凸表面との間の僅かのギャップで往復す
る表面反射パルスは、その表面エコーがばらついて高精
度の測定を不可能にする。このような不具合を回避する
ため、受信素子104と測定対象物体101の表面との
間に適正な離隔距離を設け、その離隔距離を持つ円錐状
空間の中に水が満たされている。表面反射パルスの伝播
時間と底面反射パルスの伝播時間との時間差が距離に換
算される。このような距離換算により、測定対象物体1
01の厚みの測定が可能である。受信素子104の受信
面と測定対象物体101の凹凸表面の距離をできるだけ
正確にするために、ホルダー103は先細りに形成さ
れ、且つ、その先細りの先端が凹凸面に触れる探触点に
超音波が集中するように、受信素子104の受信又は発
信面は、スポットフォーカス型(点焦点型)の球面又は
球面類似面に形成されている。
When the receiving element 104 is brought into direct contact with the surface of the object 101 to be measured, a surface reflection pulse that reciprocates with a slight gap between the receiving element 104 and the uneven surface of the object 101 to be measured has a surface echo. Dispersion makes accurate measurement impossible. In order to avoid such inconvenience, a proper distance is provided between the receiving element 104 and the surface of the measurement target object 101, and the conical space having the distance is filled with water. The time difference between the propagation time of the front surface reflection pulse and the propagation time of the bottom surface reflection pulse is converted into a distance. By such distance conversion, the measurement target object 1
A thickness of 01 can be measured. In order to make the distance between the receiving surface of the receiving element 104 and the uneven surface of the measurement target object 101 as accurate as possible, the holder 103 is formed in a tapered shape, and ultrasonic waves are applied to the probe point where the tapered tip touches the uneven surface. In order to concentrate, the receiving or transmitting surface of the receiving element 104 is formed as a spot focus type (point focus type) spherical surface or a spherical surface.

【0004】このような公知の測定装置は、次のような
問題点を有している。 (1)水の垂れ流し ホルダー103の中に水を注入するために、ポンプ10
5が用いられている。垂れ流しになる水の処置が問題で
ある。ポンプ105の使用は、測定作業には煩わしい。 (2)受信素子の固定 ホルダー103に固定されている受信素子104と測定
対象物体101の表面との間の距離が固定されている。
このような固定は、高精度測定が可能である板厚の範囲
が制限される。従来は、その距離が色々に変えられた多
くの測定器が必要であった。 (3)測定方法 厚みは、既述の換算距離と超音波の反射率のスペクトラ
ムの特性から判断される。そのスペクトラムを形成する
ために、超音波の反射率を増幅する増幅器としてリニア
増幅器が用いられている。スペクトラムは、縦軸が超音
波パルスの反射率であり横軸が換算距離である。凹凸面
の測定では、測定対象物の表面で反射されるエコーに対
して、それの底面で反射されるエコーは凹凸表面層のギ
ャップの存在のために非常に少ない。そこで縦軸を拡大
して底面反射エコーを確認するために、波形の高さを調
整しながら測定を行わなければならなくなる。錆、塗装
材料のような付着物が表面に付着している場合には、測
定時にその付着物の分離が困難であって測定誤差が大き
くなる。このため、構造物の検査値として評価すること
ができなくなる。
Such a known measuring device has the following problems. (1) In order to inject water into the water drop holder 103, the pump 10
5 is used. The problem is the treatment of water that drains. The use of the pump 105 is cumbersome for the measurement work. (2) The distance between the receiving element 104 fixed to the receiving element fixing holder 103 and the surface of the measurement target object 101 is fixed.
Such fixing limits the plate thickness range in which high-precision measurement is possible. In the past, many measuring instruments with varying distances were required. (3) Measuring Method The thickness is judged from the characteristics of the converted distance and the spectrum of the reflectance of ultrasonic waves. In order to form the spectrum, a linear amplifier is used as an amplifier that amplifies the reflectance of ultrasonic waves. In the spectrum, the vertical axis represents the reflectance of the ultrasonic pulse and the horizontal axis represents the converted distance. In the measurement of the uneven surface, the echo reflected on the surface of the object to be measured is very small compared to the echo reflected on the bottom surface thereof due to the existence of the gap in the uneven surface layer. Therefore, in order to confirm the bottom surface reflection echo by enlarging the vertical axis, it becomes necessary to perform measurement while adjusting the height of the waveform. When an adhered substance such as rust or a coating material adheres to the surface, it is difficult to separate the adhered substance at the time of measurement, resulting in a large measurement error. Therefore, the inspection value of the structure cannot be evaluated.

【0005】水の垂れ流しを防止することが求められて
いる。次に、受信素子と凹凸面との間が制限されないこ
とが望まれる。更に、表面付着物の存在によって測定値
の信頼性がなくなるようなことがないことが望まれる。
There is a need to prevent runoff of water. Next, it is desired that there is no restriction between the receiving element and the uneven surface. Furthermore, it is desirable that the presence of surface deposits does not compromise the reliability of the measurements.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、水の
垂れ流しを防止することができる超音波探触子、超音波
測定器、及び、超音波厚み測定方法を提供することにあ
る。本発明の他の課題は、受信素子と測定対象物体の凹
凸表面との間の距離が制限されない超音波探触子、超音
波測定器、及び、超音波厚み測定方法を提供することに
ある。本発明の更に他の課題は、表面付着物の存在が測
定値の信頼性を損なうことがない超音波探触子、超音波
測定器、及び、超音波厚み測定方法を提供することにあ
る。本発明の更に他の課題は、水の垂れ流しを防止し、
且つ、受信素子と測定対象物体の凹凸表面との間の距離
が制限されず、且つ、付着物の存在が測定値の信頼性を
損なうことがない超音波探触子、超音波測定器、及び、
超音波厚み測定方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an ultrasonic probe, an ultrasonic measuring device, and an ultrasonic thickness measuring method capable of preventing water from flowing down. Another object of the present invention is to provide an ultrasonic probe, an ultrasonic measuring device, and an ultrasonic thickness measuring method in which the distance between the receiving element and the uneven surface of the object to be measured is not limited. Still another object of the present invention is to provide an ultrasonic probe, an ultrasonic measuring device, and an ultrasonic thickness measuring method in which the presence of surface deposits does not impair the reliability of measured values. Yet another object of the present invention is to prevent water runoff,
And, the distance between the receiving element and the uneven surface of the object to be measured is not limited, and the presence of foreign matter does not impair the reliability of the measured value ultrasonic probe, ultrasonic measuring device, and ,
An object is to provide an ultrasonic thickness measuring method.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中に現れ
る技術的事項には、括弧()つきで、番号、記号等が添
記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複
数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも1つの実
施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特
に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現さ
れている技術的事項に付せられている参照番号、参照記
号等に一致している。このような参照番号、参照記号
は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の
技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このよ
うな対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の
形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されるこ
とを意味しない。
Means for solving the problem Means for solving the problem are expressed as follows. The technical matters appearing in the expression are accompanied by parentheses (), and numbers, symbols and the like are added. The numbers, symbols and the like are technical matters constituting at least one embodiment or plural examples of the embodiments or plural examples of the present invention, particularly the embodiment or examples. It corresponds to the reference numbers, reference symbols, etc. attached to the technical matters expressed in the drawings corresponding to. Such reference numbers and reference symbols clarify correspondences and bridges between the technical matters described in the claims and the technical matters of the embodiments or examples. Such correspondence / bridge does not mean that the technical matters described in the claims are limited to the technical matters of the embodiment or the examples.

【0008】本発明による超音波探触子は、本体(1,
2)と、その本体に取り付けられ超音波を受信する受信
素子(5)とを含み、本体(1,2)は、内部に超音波
の伝導率が高い液体を収納する空間(8)を有し、更
に、本体(1,2)の先端面でその空間を閉じるシール
膜(13)を含む。シール膜により液体が閉じ込めら
れ、その液体が測定対象物体(21)の表面側で流動せ
ずその液体層の厚み情報が可変的にノイズになって検出
されないので測定値の分解能が高くなり、且つ、周辺を
汚染することがない。シール膜により発生するノイズは
固定されていてそのノイズは厚み測定に悪影響しない。
The ultrasonic probe according to the present invention comprises a body (1,
2) and a receiving element (5) attached to the main body for receiving ultrasonic waves, the main body (1, 2) has a space (8) for storing a liquid having high ultrasonic conductivity inside. In addition, it further includes a seal film (13) that closes the space at the tip surfaces of the main bodies (1, 2). The liquid is confined by the seal film, the liquid does not flow on the surface side of the object to be measured (21), and the thickness information of the liquid layer is variably changed into noise and is not detected. , Does not pollute the surroundings. The noise generated by the sealing film is fixed and does not adversely affect the thickness measurement.

【0009】本体(1,2)は、受信素子(5)を固定
する第1ホルダー(1)と、シール膜を保持する第2ホ
ルダー(2)とを備える。空間(8)は、第1ホルダー
(1)により形成される第1空間と第2ホルダー(2)
により形成される第2空間とから形成される。第1ホル
ダー(1)は、第1空間に接続し第1ホルダー(1)の
外面で開口する開口を有し、その開口は栓(11)によ
り閉じられ得る。第1空間と第2空間は連続していて、
液体は受信素子(5)の受信面(6)の全面を覆うこと
ができ、受信面の全面に気泡が入り込まないので、超音
波の伝導が安定的に均一になる。
The main body (1, 2) comprises a first holder (1) for fixing the receiving element (5) and a second holder (2) for holding a sealing film. The space (8) is the first space formed by the first holder (1) and the second holder (2).
And a second space formed by. The first holder (1) has an opening that connects to the first space and opens on the outer surface of the first holder (1), which opening can be closed by a plug (11). The first space and the second space are continuous,
The liquid can cover the entire receiving surface (6) of the receiving element (5), and since bubbles do not enter the entire receiving surface, ultrasonic waves are stably and uniformly transmitted.

【0010】受信素子(5)は、本体に対して受信素子
(5)が受信する超音波の伝播方向に位置可変自在に固
定される。受信面(6)と測定対象物体(21)の表面
との間の距離が適正に採択され、測定値が許容精度範囲
に入る測定対象物体(21)の厚さを拡大することがで
きる。受信素子(5)は、本体(1)にOリング4を介
して固定される。Oリングは、音波ノイズを吸収して減
衰させ、且つ、液体漏れを防止する。Oリングの断面形
状は、円でなくてよい。
The receiving element (5) is fixed to the main body so that the position of the receiving element (5) can be changed in the propagation direction of the ultrasonic wave received by the receiving element (5). The distance between the receiving surface (6) and the surface of the object to be measured (21) is properly adopted, and the thickness of the object to be measured (21) whose measured value falls within the allowable accuracy range can be increased. The receiving element (5) is fixed to the body (1) via an O-ring 4. The O-ring absorbs and attenuates acoustic noise and prevents liquid leakage. The cross-sectional shape of the O-ring does not have to be a circle.

【0011】このような超音波探触子を用いる本発明に
よる超音波測定器は、受信素子(5)が受信する超音波
の強度を対数的に増幅する対数増幅器を備えている。大
きい物理的信号値を対数的に抑えて小さい値とする対数
増幅器は、波形の一部分の微小な変動を物理的に鋭く感
知してそれを増幅することができる。このような増幅に
より、物体表面に付着する層(23,24)の存在をよ
り精細に知ることができる。
The ultrasonic measuring instrument according to the present invention using such an ultrasonic probe is equipped with a logarithmic amplifier for logarithmically amplifying the intensity of the ultrasonic wave received by the receiving element (5). A logarithmic amplifier that suppresses a large physical signal value logarithmically to a small value can physically sense a minute fluctuation in a part of a waveform and amplify it. By such amplification, the existence of the layers (23, 24) attached to the surface of the object can be known more precisely.

【0012】このような超音波測定器を用いて測定対象
物体の厚みを測定する本発明による超音波厚み測定方法
は、測定対象物体(21)が、物体本体(22)と物体
本体(22)に付着する付着物層(24)とから形成さ
れ、物体本体(22)の底面で反射する第1超音波(B
1)の第1伝播時間を測定すること、物体本体(22)
の底面で反射し、次に、付着物層(24)と物体本体
(22)との境界面で反射し、更に物体本体(22)の
底面で反射する第2超音波(B2)の第2伝播時間を測
定すること、それらの第1伝播時間と第2伝播時間の時
間差から物体本体(22)の厚みを計算すること、第1
超音波(B1)と第2超音波(B2)のそれぞれの受信
強度を縦軸とし、それらの伝播時間(t2,t1)を距
離に換算した換算距離を横軸とするスペクトラムをそれ
ぞれに作成すること、第1超音波(B1)と第2超音波
(B2)のそれぞれのスペクトラムの縦軸の方向の立ち
上がりの直後の小突起を対数増幅器により検出すること
とを含む。対数増幅器の物理的特性が活用され、波形の
立ち上がりの直後の小突起(スペクトラムの微細構造)
が分離され、付着物層のような薄い層の存在を検出する
ことができる。
In the ultrasonic thickness measuring method according to the present invention for measuring the thickness of an object to be measured using such an ultrasonic measuring device, the object to be measured (21) is an object body (22) and an object body (22). A first ultrasonic wave (B) which is formed from an adherent layer (24) attached to the
1) Measuring the first propagation time of the object body (22)
Of the second ultrasonic wave (B2) which is reflected on the bottom surface of the object body (22) and then on the boundary surface between the deposit layer (24) and the object body (22) and further on the bottom surface of the object body (22). Measuring the transit time, calculating the thickness of the body of the object (22) from the time difference between the first transit time and the second transit time, the first
A spectrum is created with the vertical axis representing the reception intensity of each of the ultrasonic waves (B1) and the second ultrasonic wave (B2), and the horizontal axis representing the converted distance obtained by converting the propagation times (t2, t1) of these waves. That is, the small protrusion immediately after the rising of the spectra of the first ultrasonic wave (B1) and the second ultrasonic wave (B2) in the direction of the vertical axis is detected by the logarithmic amplifier. The physical characteristics of the logarithmic amplifier are utilized, and a small protrusion (fine structure of spectrum) immediately after the rising of the waveform.
Are separated and the presence of a thin layer such as a deposit layer can be detected.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】図に一致対応して、本発明による
超音波探触子の実施の形態は、ログアンプ(対数増幅
器)が厚み測定器とともに設けられている。その厚み測
定器10は、上部ホルダー1と下部ホルダー2とを備え
ている。上部ホルダー1と下部ホルダー2とは、軸心線
方向の螺軸線を持つ複数の締結ビス3により同体化され
ている。上部ホルダー1の中心部にOリング4を介して
受信素子5が保持されて固定されている。受信素子5
は、超音波を受信する機能を有していて、超音波の発信
機能を兼備している慣用手段である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Corresponding to the figures, an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention is provided with a log amplifier (logarithmic amplifier) together with a thickness measuring instrument. The thickness measuring device 10 includes an upper holder 1 and a lower holder 2. The upper holder 1 and the lower holder 2 are integrated by a plurality of fastening screws 3 having a spiral axis line in the axial direction. A receiving element 5 is held and fixed to the center of the upper holder 1 via an O-ring 4. Receiving element 5
Is a conventional means having a function of receiving ultrasonic waves and also having a function of transmitting ultrasonic waves.

【0014】受信素子5は、発信面に一致する受信面6
を下端面として有している。受信面6は、球面又は疑似
球面に形成され、受信面から発信される超音波パルス7
を点焦点Pに集中させることができる面である。受信面
6は、下部ホルダー2の中に形成される略円錐状空間に
露出している。円錐状空間は、水が満たされるチャンバ
ー(又は内部空間)8を形成している。チャンバー8
は、上部ホルダー1の内部空間として形成される水注入
用流路9に接続している。水注入用流路9は、外界に通
じる開口を有し、その開口には、注水口封鎖ビス(栓)
11が挿着されている。
The receiving element 5 has a receiving surface 6 which coincides with the transmitting surface.
Has as a lower end surface. The receiving surface 6 is formed into a spherical surface or a pseudo spherical surface, and the ultrasonic pulse 7 emitted from the receiving surface 7
On the point focus P. The receiving surface 6 is exposed in a substantially conical space formed in the lower holder 2. The conical space forms a chamber (or internal space) 8 filled with water. Chamber 8
Is connected to a water injection channel 9 formed as an internal space of the upper holder 1. The water injection channel 9 has an opening communicating with the outside world, and a water injection port closing screw (plug) is provided in the opening.
11 is inserted.

【0015】先細り状に形成されているチャンバー8の
下端開口12は、シール膜13により封鎖されている。
シール膜13には、可能な限り薄いフィルムが用いられ
ている。受信素子5は、その出力側端子がログアンプ1
4の入力側端子に接続されている。ログアンプ14は、
受信素子5が出力する信号値を対数値に変換する物理的
機能を有している。受信素子5は、軸直角方向に移動可
能である固定用ビス15により、上部ホルダー1に固定
され得る。
The lower end opening 12 of the tapered chamber 8 is closed by a sealing film 13.
As the seal film 13, a film that is as thin as possible is used. The output terminal of the receiving element 5 is the log amplifier 1
4 is connected to the input side terminal. The log amp 14
It has a physical function of converting the signal value output by the receiving element 5 into a logarithmic value. The receiving element 5 can be fixed to the upper holder 1 by a fixing screw 15 that is movable in the direction perpendicular to the axis.

【0016】チャンバー8が形成する内部空間は、下部
ホルダー2が形成する下側空間と、上部ホルダー1が形
成する上側空間とから形成されている。その上側空間
は、その下側空間に連続している。上部ホルダー1は、
その外側面で開口する開口を有し、その開口は上側空間
に接続している。その開口は、既述の通り注水口封鎖ビ
ス11により塞がれる。上側空間と下側空間は、シール
膜13と注水口封鎖ビス11により閉じられる。Oリン
グ4は、チャンバー8中の水の漏れを防ぐことができ
る。
The internal space formed by the chamber 8 is composed of a lower space formed by the lower holder 2 and an upper space formed by the upper holder 1. The upper space is continuous with the lower space. The upper holder 1 is
It has an opening that opens at its outer surface, and that opening is connected to the upper space. The opening is blocked by the water injection port closing screw 11 as described above. The upper space and the lower space are closed by a sealing film 13 and a water injection port closing screw 11. The O-ring 4 can prevent leakage of water in the chamber 8.

【0017】図2は、鋼板の厚みを測定する測定原理を
示している。鋼板21は、鋼板本体22と、鋼板本体2
2の両面(上下面)に施されている塗装膜23,23と
を備えている。鋼板21は、上面側塗装膜が浸食されて
鋼板本体22の上面側が部分的に凹状に腐食して、その
腐食部分に錆が発生して、錆層24が形成されている。
FIG. 2 shows a measuring principle for measuring the thickness of the steel sheet. The steel plate 21 includes a steel plate body 22 and a steel plate body 2
Coating films 23, 23 applied to both surfaces (upper and lower surfaces) of No. 2. In the steel plate 21, the coating film on the upper surface side is eroded, the upper surface side of the steel plate body 22 is partially corroded, and rust is generated in the corroded portion, so that the rust layer 24 is formed.

【0018】受信素子5から発射される超音波パルス
は、鋼板21の表面近傍の点状領域に集中する。鋼板2
1の表面近傍に集中する超音波は、(1)錆層24を通
過して、鋼板本体22と下側塗装膜23との境界面(鋼
板本体の底面)で反射して、鋼板本体22の中を伝播
し、更に、錆層24を透過して受信面に入射するエコー
B1として跳ね返り、又は、(2)錆層24を通過し
て、鋼板本体22と下側塗装膜23との境界面で反射し
て、鋼板本体22の中を伝播し、更に、錆層24の底面
で反射して、三度び鋼板本体22の中を伝播し、鋼板本
体22の底面で再度反射して四度び鋼板本体22の中を
伝播し、錆層24を透過して受信面に入射するエコーB
2として跳ね返る。
The ultrasonic pulse emitted from the receiving element 5 is concentrated on the point-like region near the surface of the steel plate 21. Steel plate 2
The ultrasonic waves concentrated in the vicinity of the surface of No. 1 pass through (1) the rust layer 24 and are reflected by the boundary surface between the steel plate body 22 and the lower coating film 23 (bottom surface of the steel plate body), and It propagates through the inside and further bounces off as an echo B1 that passes through the rust layer 24 and is incident on the receiving surface, or (2) passes through the rust layer 24 and passes through the rust layer 24 and the boundary surface between the steel plate body 22 and the lower coating film 23. And propagates in the steel plate body 22, further reflects in the bottom surface of the rust layer 24, propagates in the third and fourth steel plate bodies 22, and again in the bottom surface of the steel plate body 22 and in four degrees. And the echo B that propagates through the steel plate body 22, penetrates the rust layer 24, and is incident on the receiving surface.
Bounce as 2.

【0019】エコーB1が鋼板本体中を通過する時間が
tで表されれば、エコーB2が鋼板本体中を通過する時
間はよい精度で2tである。エコーB1が鋼板本体の中
を伝播する時間とエコーB2が鋼板本体の中を伝播する
時間との差は、tである。tが分かれば、鋼板本体中の
超音波の伝播速度をvとすれば、腐食した部分の鋼板本
体22の厚みは、vtである。
If the time for the echo B1 to pass through the steel plate body is represented by t, the time for the echo B2 to pass through the steel plate body is 2t with good accuracy. The difference between the time when the echo B1 propagates in the steel plate body and the time when the echo B2 propagates in the steel plate body is t. If t is known, the thickness of the corroded steel plate body 22 is vt, where v is the propagation velocity of ultrasonic waves in the steel plate body.

【0020】図3は、図2で示されるサンプルについて
その測定結果を示している。図3に示されるスペクトラ
ムは、横軸が超音波パルスの伝播時間が換算された換算
距離であり、縦軸が受信超音波の強度である。その強度
は対数値に換算されている。表面反射エコーSからエコ
ーB1,B2まで全ての波形を目視することができるの
で、エコーB1,B2が既述の経路を通った反射波であ
ることを確認することができる。エコーB1の立ち上が
りの直後の小さい突起と、エコーB2の立ち上がりの直
後の小さい突起がともに存在することは、鋼板本体22
の裏面に薄い塗膜層23のような付着物層が存在するこ
とを示している。
FIG. 3 shows the measurement results of the sample shown in FIG. In the spectrum shown in FIG. 3, the horizontal axis represents the converted distance obtained by converting the propagation time of the ultrasonic pulse, and the vertical axis represents the intensity of the received ultrasonic wave. Its intensity is converted to logarithmic value. Since all the waveforms from the surface reflection echo S to the echoes B1 and B2 can be visually observed, it can be confirmed that the echoes B1 and B2 are reflected waves that have passed through the above-described paths. The presence of both the small protrusion immediately after the rise of echo B1 and the small protrusion immediately after the rise of echo B2 means that the steel plate body 22
It shows that there is a deposit layer such as a thin coating layer 23 on the back surface of the.

【0021】エコーB1の最大立ち上がりを示す横軸目
盛とエコーB2の最大立ち上がりを示す横軸目盛との差
は、鋼板本体22の厚みDに対応する。このようなスペ
クトラムは、鋼板全体の層構造、腐食状態を示してい
る。鋼板全体の層構造と腐食状態は、測定者がログアン
プ14の表示画面に表示される全スペクトラムの形態か
ら測定者によって判断され得る。スペクトラムのパター
ンを多様に用意してログアンプ14に登録・記憶させて
おけば自動測定が可能である。
The difference between the horizontal axis scale indicating the maximum rise of the echo B1 and the horizontal axis scale indicating the maximum rise of the echo B2 corresponds to the thickness D of the steel plate body 22. Such a spectrum shows the layer structure and corrosion state of the entire steel sheet. The layer structure and the corrosion state of the entire steel sheet can be judged by the measurer from the form of the entire spectrum displayed on the display screen of the log amplifier 14 by the measurer. If various spectrum patterns are prepared and registered / stored in the log amplifier 14, automatic measurement is possible.

【0022】図4は、リニアアンプを用いた従来の測定
手段によるスペクトラムを示している。従来の測定手段
は、ログ増幅器を用いずリニア増幅器を用いている。図
5では、両エコーB1,B2のそれぞれの立ち上がりの
直後の小さい突起が見えない。縦軸は超音波の反射率を
示しているので、底面反射波の反射率は、表面反射波の
反射率に比べて当然に小さい値になっている。小さい突
起を現出させるためには、図5に示されるように、縦軸
を拡大して、エコーB1の頂点が100%になるように
表示変更が従来は行われていた。このような拡大を行っ
ても、エコーB1,B2の立ち上がりの直後の突起は、
エコーB1,B2の全体に吸収されてしまっており、そ
のような突起の存否は確認することができない。一般
に、リニアアンプでは複数の波形が重なってしまって、
エコーの微細構造を読み取ることは非常に困難である。
対数的に信号を増幅する慣用のログアンプは、突起的に
変化する波形の縦方向(突起方向)の微細構造をよく明
らかにする物理的・数学的特性を有している。
FIG. 4 shows a spectrum obtained by a conventional measuring means using a linear amplifier. The conventional measuring means uses a linear amplifier instead of a log amplifier. In FIG. 5, small protrusions immediately after the rising edges of both echoes B1 and B2 are not visible. Since the vertical axis represents the reflectance of ultrasonic waves, the reflectance of the bottom surface reflected wave is naturally a smaller value than the reflectance of the surface reflected wave. In order to make a small protrusion appear, as shown in FIG. 5, the vertical axis is enlarged and the display is conventionally changed so that the apex of the echo B1 becomes 100%. Even with such expansion, the projection immediately after the rising of the echoes B1 and B2 is
The echoes B1 and B2 are absorbed by the entire echoes, and the presence or absence of such protrusions cannot be confirmed. Generally, in a linear amplifier, multiple waveforms overlap,
It is very difficult to read the fine structure of the echo.
A conventional log amp that amplifies a signal logarithmically has physical and mathematical characteristics that clearly reveals the fine structure in the vertical direction (projection direction) of a waveform that changes in a protruding manner.

【0023】探触子の先端の細さと腐食孔の大きさとの
間には、測定精度の点で相関がある。探触子の先端は細
ければ細いほど測定精度が高く、腐食孔は大きければ大
きいほど測定精度が高い。更に、シール膜は薄ければ薄
いほど測定精度が高い。シール膜の厚みは、測定精度に
影響しない程度に十分に薄くすることができる。実験で
は、シール膜が剥がれない程度にできる限り細く下側ホ
ルダー2の先端形状を細くした。その先端形状は、小さ
い直径の円形又は面積が小さい矩形である。このような
条件下で、直径6mm以上の腐食孔に対して、正負0.
1mmの測定精度が達成された。正負0.1mmは、現
在求められる精度として十分に高精度である。
There is a correlation between the thinness of the tip of the probe and the size of the corrosion hole in terms of measurement accuracy. The thinner the tip of the probe, the higher the measurement accuracy, and the larger the corrosion hole, the higher the measurement accuracy. Furthermore, the thinner the seal film, the higher the measurement accuracy. The thickness of the seal film can be made sufficiently thin so as not to affect the measurement accuracy. In the experiment, the tip shape of the lower holder 2 was made as thin as possible so that the seal film would not come off. The tip shape is a circle with a small diameter or a rectangle with a small area. Under such conditions, positive and negative 0.
A measurement accuracy of 1 mm was achieved. The positive / negative of 0.1 mm is sufficiently high as the currently required accuracy.

【0024】従来は、受信素子の受信面6と測定対象物
体21の表面までの距離は11mmに保たれていて、こ
の場合、鋼板厚さが3mm〜20mmの範囲で既述の高
精度を実現できていた。本発明による超音波探触子で
は、受信素子4を上方に移動させることにより、20m
m以上の厚さの鋼板測定で既述の高精度を達成すること
ができるようになった。
Conventionally, the distance between the receiving surface 6 of the receiving element and the surface of the object to be measured 21 is kept at 11 mm. In this case, the above-mentioned high accuracy is realized in the range of the steel plate thickness of 3 mm to 20 mm. It was done. In the ultrasonic probe according to the present invention, by moving the receiving element 4 upward,
It has become possible to achieve the above-mentioned high accuracy by measuring a steel plate having a thickness of m or more.

【0025】数値的に値を拡大するだけのデータ処理で
は、波形が重なってしまって、小さい突起部分を確認す
ることができる分解能が得られないが、ログアンプは物
理的に対数値化するので小さい突起を確認することがで
きる程度の分解能を得ることができる。
In the data processing that only numerically enlarges the value, the waveforms overlap and the resolution for confirming the small protrusions cannot be obtained. However, since the log amp is physically logarithmic, It is possible to obtain a resolution that allows confirmation of small protrusions.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明による超音波探触子、超音波測定
器、及び、超音波厚み測定方法は、第1に、水汚染を防
止し、且つ、泡が入り込まず、第2に、測定精度を保持
できる測定対象物体の厚さの範囲を拡大することがで
き、第3に、その高精度測定の解析の分解能を高め結果
的に高精度測定を実現することができる。
EFFECT OF THE INVENTION The ultrasonic probe, the ultrasonic measuring device and the ultrasonic thickness measuring method according to the present invention are firstly for preventing water contamination and for preventing bubbles from entering and secondly for measuring. It is possible to expand the range of the thickness of the measurement target object that can maintain the accuracy, and thirdly, increase the resolution of the analysis of the high accuracy measurement, and as a result, realize the high accuracy measurement.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、本発明による超音波探触子の実施の形
態を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an ultrasonic probe according to the present invention.

【図2】図2は、測定原理を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the measurement principle.

【図3】図3は、本発明による測定結果を示すグラフで
ある。
FIG. 3 is a graph showing measurement results according to the present invention.

【図4】図4は、公知装置による測定結果を示すグラフ
である。
FIG. 4 is a graph showing measurement results by a known device.

【図5】図5は、公知装置による測定値に処理を施した
結果を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the results of processing measured values by a known device.

【図6】図6は、公知装置を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a known device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2…本体 1…第1ホルダー 2…第2ホルダー 5…受信素子 6…受信面 8…チャンバー(空間) 11…栓 13…シール膜 21…測定対象物体 22…物体本体 24…付着物層 B1…第1超音波 B2…第2超音波 t2,t1…伝播時間 1, 2 ... Main body 1 ... 1st holder 2nd second holder 5 ... Receiving element 6 ... Receiving surface 8 ... Chamber (space) 11 ... Stopper 13 ... Seal film 21 ... Object to be measured 22 ... Object body 24 ... Adhesion layer B1 ... First ultrasonic wave B2 ... Second ultrasonic wave t2, t1 ... Propagation time

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川上 善道 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目8番地 1 三菱重工業株式会社横浜研究所内 (72)発明者 安永 元則 福岡県北九州市小倉北区井堀4丁目10番 13号 新日本非破壊検査株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−239227(JP,A) 特開2000−35419(JP,A) 実開 昭60−29278(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04R 1/02 330 G01B 17/02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshimichi Kawakami 1-8-chome, Koura, Kanazawa-ku, Yokohama City, Kanagawa Prefecture 1 Inside Yokohama Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (72) Inori Motonori Yasunaga 4 Ibori, Kokurakita-ku, Kitakyushu, Fukuoka No. 10-13 New Japan Non-Destructive Inspection Co., Ltd. (56) Reference JP-A-7-239227 (JP, A) JP-A-2000-35419 (JP, A) Actual development Sho-60-29278 (JP, U) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H04R 1/02 330 G01B 17/02

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】本体と、 前記本体に取り付けられ超音波を受信する受信素子とを
含み、 前記本体は、内部に超音波の伝導率が高い液体を収納す
る空間を有し、 更に、前記本体の先端面で前記空間を閉じるシール膜を
み、 前記本体は、 前記受信素子を固定する第1ホルダーと、 前記シール膜を保持する第2ホルダーとを備え、 前記空間は、前記第1ホルダーにより形成される第1空
間と前記第2ホルダーにより形成される第2空間とから
形成され、 前記第1ホルダーは、前記第1空間に接続し前記第1ホ
ルダーの外面で開口する開口を有し、 更に、前記開口を閉じる栓を含む 超音波探触子。
1. A main body and a receiving element attached to the main body for receiving ultrasonic waves, the main body having a space for containing a liquid having high ultrasonic conductivity therein, and the main body. the distal end surface of the closing seal film said space <br/> seen including in the said body, a first holder for fixing the receiving element, and a second holder for holding the sealing film, wherein the space is First empty space formed by the first holder
From the space and the second space formed by the second holder
The first holder is connected to the first space, and the first holder is formed.
An ultrasonic probe having an opening that opens on the outer surface of the rudder, and further including a plug that closes the opening .
【請求項2】請求項1において、 前記受信素子は前記本体に前記受信素子が受信する超音
波の伝播方向に位置可変自在に固定される超音波探触
子。
2. The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the receiving element is fixed to the main body so that the position of the receiving element is variable in the propagation direction of the ultrasonic wave received by the receiving element.
【請求項3】請求項において、 前記受信素子は前記本体にOリングを介して固定される
超音波探触子。
3. The ultrasonic probe according to claim 2 , wherein the receiving element is fixed to the main body via an O-ring.
【請求項4】請求項1に記載する超音波探触子を用いた
超音波測定器であり、 前記受信素子が受信する超音波の強度を対数的に増幅す
る対数増幅器を含む超音波測定器。
4. An ultrasonic measuring device using the ultrasonic probe according to claim 1, comprising an logarithmic amplifier for logarithmically amplifying the intensity of the ultrasonic wave received by the receiving element. .
【請求項5】請求項に記載する超音波測定器を用いて
測定対象物体の厚みを測定する超音波厚み測定方法であ
り、前記測定対象物体は、物体本体と前記物体本体に付
着する付着物層とから形成され、 前記物体本体の底面で反射する第1超音波の第1伝播時
間を測定すること、 前記物体本体の底面で反射し、次に、前記付着物と前記
物体本体との境界面で反射し、更に前記物体本体の底面
で反射する第2超音波の第2伝播時間を測定すること、 前記第1伝播時間と前記第2伝播時間の時間差から前記
物体本体の厚みを計算すること、 前記第1超音波と前記第2超音波のそれぞれの受信強度
を縦軸とし前記伝播時間を距離に換算した換算距離を横
軸とするスペクトラムをそれぞれに作成すること、 前記第1超音波と前記第2超音波のそれぞれのスペクト
ラムの前記縦軸の方向の立ち上がりの直後の小突起を前
記対数増幅器により検出することとを含む超音波厚み測
定方法。
5. An ultrasonic thickness measuring method for measuring the thickness of an object to be measured using the ultrasonic measuring device according to claim 4 , wherein the object to be measured is attached to the object body and the object body. Measuring a first propagation time of a first ultrasonic wave which is formed from a kimono layer and which is reflected on the bottom surface of the object body, which is reflected on the bottom surface of the object body, and then between the attached matter and the object body. Measuring a second propagation time of a second ultrasonic wave reflected by a boundary surface and further reflected by a bottom surface of the object body; calculating a thickness of the object body from a time difference between the first propagation time and the second propagation time. Creating a spectrum in which the vertical axis represents the reception intensity of each of the first ultrasonic wave and the second ultrasonic wave, and the horizontal axis represents a converted distance obtained by converting the propagation time into a distance. Sound wave and second ultrasonic wave Ultrasonic Thickness measuring method and a possible small projections immediately after the direction of rise of the longitudinal axis of the spectrum is detected by the logarithmic amplifier.
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