JPH0623737B2 - 超音波探傷装置 - Google Patents
超音波探傷装置Info
- Publication number
- JPH0623737B2 JPH0623737B2 JP62234201A JP23420187A JPH0623737B2 JP H0623737 B2 JPH0623737 B2 JP H0623737B2 JP 62234201 A JP62234201 A JP 62234201A JP 23420187 A JP23420187 A JP 23420187A JP H0623737 B2 JPH0623737 B2 JP H0623737B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- plate
- test material
- wave
- flaw detection
- Prior art date
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は例えばパルス反射法を利用し，水浸法により
被検材の垂直探傷を行う超音波探傷装置に関するもので
ある。
被検材の垂直探傷を行う超音波探傷装置に関するもので
ある。
第４図は例えば超音波探傷法（昭和49年日刊工業新聞社
発行）に示された従来の超音波探傷装置の図である。図
において，(1)は被検材，(2)は超音波探触子，(3)は音
響結合材（例えば水），(4)は被検材(1)内部の欠陥，
(5)は超音波ビームでありＳは被検材(1)の表面反射波，
Ｆは被検材(1)内部の欠陥反射波，Ｂは被検材(1)の底面
反射波である。又，第５図は従来の超音波探傷装置によ
る探傷図形である。図において(8)は被検材(1)を探傷す
る探傷ゲート，T1は第１回目の送信パルス，T2は第２回
目の送信パルス，Tnは第ｎ回目の送信パルス，ｔは送信
パルスの繰り返し時間，S1は送信パルスT1に対する被検
材(1)の第１回目の表面反射波で，以下S2,S3,S4,S5……
…Snはそれぞれ第２回目，第３回目，第４回目，第５回
目………第ｎ回目の表面反射波，B1−S1は表面反射波Ｓ
1に対する被検材(1)の第１回目の底面反射波で，以下B2
−S1………Bn−S1は表面反射波S1に対する被検材(1)の
第２回目………第ｎ回目の底面反射波，B1−S2,B2−S2
………Bn−S2,B1−S3………Bn−S3,B1−S4………Bn−
S4,Bn−S5………Bn−Snはそれぞれ第ｎ回目の表面反射
波Snに対する被検材(1)の第ｎ回目の底面反射波，Ｆは
第１回目の表面反射波S1に対する被検材(1)の内部の欠
陥反射波，F′は第２回目の表面反射波S2に対する被検
材(1)の内部の欠陥反射波である。図に示すように第１
回目の送信パルスT1において被検材(1)の表面反射波の
多重エコー(S1，S2，………Sn)，および被検(1)内部の
欠陥反射波(Ｆ，Ｆ′)およびそれぞれの表面反射波(S1,
S2,………Sn)に対する被検材(1)の底面反射波の多重エ
コー(B1−S1,B2−S1,………Bn−Sn)など数多くの反射波
が現われる。又，上記多重エコー(S1………Sn,B1−S1…
……Bn−Sn)が送信パルス(T1,T2,………Tn)ごとに繰返
し時間ｔの間隙で同じように現われる。
発行）に示された従来の超音波探傷装置の図である。図
において，(1)は被検材，(2)は超音波探触子，(3)は音
響結合材（例えば水），(4)は被検材(1)内部の欠陥，
(5)は超音波ビームでありＳは被検材(1)の表面反射波，
Ｆは被検材(1)内部の欠陥反射波，Ｂは被検材(1)の底面
反射波である。又，第５図は従来の超音波探傷装置によ
る探傷図形である。図において(8)は被検材(1)を探傷す
る探傷ゲート，T1は第１回目の送信パルス，T2は第２回
目の送信パルス，Tnは第ｎ回目の送信パルス，ｔは送信
パルスの繰り返し時間，S1は送信パルスT1に対する被検
材(1)の第１回目の表面反射波で，以下S2,S3,S4,S5……
…Snはそれぞれ第２回目，第３回目，第４回目，第５回
目………第ｎ回目の表面反射波，B1−S1は表面反射波Ｓ
1に対する被検材(1)の第１回目の底面反射波で，以下B2
−S1………Bn−S1は表面反射波S1に対する被検材(1)の
第２回目………第ｎ回目の底面反射波，B1−S2,B2−S2
………Bn−S2,B1−S3………Bn−S3,B1−S4………Bn−
S4,Bn−S5………Bn−Snはそれぞれ第ｎ回目の表面反射
波Snに対する被検材(1)の第ｎ回目の底面反射波，Ｆは
第１回目の表面反射波S1に対する被検材(1)の内部の欠
陥反射波，F′は第２回目の表面反射波S2に対する被検
材(1)の内部の欠陥反射波である。図に示すように第１
回目の送信パルスT1において被検材(1)の表面反射波の
多重エコー(S1，S2，………Sn)，および被検(1)内部の
欠陥反射波(Ｆ，Ｆ′)およびそれぞれの表面反射波(S1,
S2,………Sn)に対する被検材(1)の底面反射波の多重エ
コー(B1−S1,B2−S1,………Bn−Sn)など数多くの反射波
が現われる。又，上記多重エコー(S1………Sn,B1−S1…
……Bn−Sn)が送信パルス(T1,T2,………Tn)ごとに繰返
し時間ｔの間隙で同じように現われる。
従来の超音波探傷装置は上記のように構成され，自動化
する場合に送信パルスＴを繰り返し送信し，被検材(1)
あるいは超音波探触子(2)を操作することにより被検材
(1)の全面にわたり超音波探傷を行っている。又，被検
材(1)と，超音波探触子(2)との相対的な移動速度に応じ
て，送信パルスＴの繰り返し時間ｔが決定されている。
すなわち，被検材(1)の探傷処理能力を高くする場合に
は，送信パルスＴの繰り返し時間ｔを短かくしなければ
ならないため，第１回目の送信パルスT1で生じた表面反
射波S1からSn，および底面反射波B1−S1からBn−Snが完
全に消滅しないうちに第２回目以降の送信パルスT2から
Tnを送信する必要が生じ，その場合には，第１回目の送
信パルスT1による表面反射波S1と底面反射波B1−S1との
間に残響エコーとして，第２回目以降の送信パルスT2か
らTnによる表面反射波Snおよび底面反射波Sn−Bnが現わ
れる。このため，上記表面反射波Snおよび底面反射波Sn
−Bnを欠陥反射波Ｆとして誤って検出することになる。
する場合に送信パルスＴを繰り返し送信し，被検材(1)
あるいは超音波探触子(2)を操作することにより被検材
(1)の全面にわたり超音波探傷を行っている。又，被検
材(1)と，超音波探触子(2)との相対的な移動速度に応じ
て，送信パルスＴの繰り返し時間ｔが決定されている。
すなわち，被検材(1)の探傷処理能力を高くする場合に
は，送信パルスＴの繰り返し時間ｔを短かくしなければ
ならないため，第１回目の送信パルスT1で生じた表面反
射波S1からSn，および底面反射波B1−S1からBn−Snが完
全に消滅しないうちに第２回目以降の送信パルスT2から
Tnを送信する必要が生じ，その場合には，第１回目の送
信パルスT1による表面反射波S1と底面反射波B1−S1との
間に残響エコーとして，第２回目以降の送信パルスT2か
らTnによる表面反射波Snおよび底面反射波Sn−Bnが現わ
れる。このため，上記表面反射波Snおよび底面反射波Sn
−Bnを欠陥反射波Ｆとして誤って検出することになる。
上記のように被検材(1)と超音波探触子(2)との間に音響
結合材(3)である水しかない超音波探傷装置では被検材
(1)表面での反射波Ｓは約95％反射し，超音波探触子(2)
の表面では約60％反射するため超音波探触子(2)と被検
材(1)との間を１往復する毎に約５〜６dB程度しか減衰
しない。このため通常要求される欠陥検出能（例えばφ
1横穴欠陥をS/N≧20dB）から第１回目の表面反射波S1に
対する残響エコーSn,Bn−Snの低下量を求めると−60dB
以下とする必要がある。すなわち超音波探触子(2)と被
検材(1)との間の距離を10〜12回往復するまでの時間が
経過しないうちに第２回目の送信パルスT2を発生させる
と残響エコーとしてSn,Bn−Snが疑似欠陥エコーＦとし
て現われる問題が生じる。特にこの問題は，探傷処理速
度の速い自動探傷装置においては致命的な欠点となる。
結合材(3)である水しかない超音波探傷装置では被検材
(1)表面での反射波Ｓは約95％反射し，超音波探触子(2)
の表面では約60％反射するため超音波探触子(2)と被検
材(1)との間を１往復する毎に約５〜６dB程度しか減衰
しない。このため通常要求される欠陥検出能（例えばφ
1横穴欠陥をS/N≧20dB）から第１回目の表面反射波S1に
対する残響エコーSn,Bn−Snの低下量を求めると−60dB
以下とする必要がある。すなわち超音波探触子(2)と被
検材(1)との間の距離を10〜12回往復するまでの時間が
経過しないうちに第２回目の送信パルスT2を発生させる
と残響エコーとしてSn,Bn−Snが疑似欠陥エコーＦとし
て現われる問題が生じる。特にこの問題は，探傷処理速
度の速い自動探傷装置においては致命的な欠点となる。
この発明は，かかる問題点を解決するためになされたも
ので，被検材と超音波探触子との間の音響結合材の部分
に，超音波ビームの進行方向に対して35゜〜55゜の角度
範囲内としたアクリル樹脂製の厚みが均一なしきり板と
上記しきり板の角度により超音波が反射して行く方向の
側面に超音波の吸音材を具備させることにより，残響エ
コーを防止し送信パルスの繰り返し時間を短かくするこ
とを目的とする。
ので，被検材と超音波探触子との間の音響結合材の部分
に，超音波ビームの進行方向に対して35゜〜55゜の角度
範囲内としたアクリル樹脂製の厚みが均一なしきり板と
上記しきり板の角度により超音波が反射して行く方向の
側面に超音波の吸音材を具備させることにより，残響エ
コーを防止し送信パルスの繰り返し時間を短かくするこ
とを目的とする。
この発明による超音波探傷装置は被検材と超音波探触子
との間の音響結合材の部分に超音波ビームの進行方向に
対して35゜〜55゜の角度範囲内としたアクリル樹脂製の
厚みが均一なしきり板と，上記しきり板の角度により超
音波が反射して行く方向の側面に超音波の吸音材を具備
したものである。
との間の音響結合材の部分に超音波ビームの進行方向に
対して35゜〜55゜の角度範囲内としたアクリル樹脂製の
厚みが均一なしきり板と，上記しきり板の角度により超
音波が反射して行く方向の側面に超音波の吸音材を具備
したものである。
この発明においては，被検材と超音波探触子との間の音
響結合材の部分に厚みが均一なアクリル樹脂製のしきり
板を超音波ビームの進行方向に対して35゜〜55゜の角度
範囲内で具備することにより，上記しきり板を通過する
横波超音波の減衰量を利用し，超音波探触子と被検材と
の間を１往復する超音波の総合減衰量を増加させる事に
より，送信パルスの繰り返し時間を短かくすることを可
能とするものである。また，上記しきり板の角度により
超音波が反射して行く方向の側面に超音波の吸音材を具
備することにより上記しきり板を具備したことにより発
生する不必要な超音波ビームを吸音することを可能とす
るものである。
響結合材の部分に厚みが均一なアクリル樹脂製のしきり
板を超音波ビームの進行方向に対して35゜〜55゜の角度
範囲内で具備することにより，上記しきり板を通過する
横波超音波の減衰量を利用し，超音波探触子と被検材と
の間を１往復する超音波の総合減衰量を増加させる事に
より，送信パルスの繰り返し時間を短かくすることを可
能とするものである。また，上記しきり板の角度により
超音波が反射して行く方向の側面に超音波の吸音材を具
備することにより上記しきり板を具備したことにより発
生する不必要な超音波ビームを吸音することを可能とす
るものである。
第１図は，この発明の一実施例を示す図であり(1)〜(5)
は第４図に示した従来の装置と全く同一のものである。
図において，(6)はこの発明であるアクリル樹脂製のし
きり板であり，(7)はこの発明である超音波の吸音材
（例えばシリコンゴム）である。
は第４図に示した従来の装置と全く同一のものである。
図において，(6)はこの発明であるアクリル樹脂製のし
きり板であり，(7)はこの発明である超音波の吸音材
（例えばシリコンゴム）である。
第２図は，第１図におけるしきり板(6)付近の拡大図で
ある。図において，x1はしきり板(6)を透過する前の超
音波ビーム，x2はしきり板(6)を透過後の超音波ビー
ム，x3は超音波ビームx1がしきり板(6)表面により反射
される超音波ビーム，y1はしきり板(6)内部を透過する
横波超音波ビーム，αは超音波ビームx1のしきり板(6)
への入射角，βはしきり板(6)内部での屈折角，θはし
きり板(6)と超音波ビーム(5)とのなす角である。
ある。図において，x1はしきり板(6)を透過する前の超
音波ビーム，x2はしきり板(6)を透過後の超音波ビー
ム，x3は超音波ビームx1がしきり板(6)表面により反射
される超音波ビーム，y1はしきり板(6)内部を透過する
横波超音波ビーム，αは超音波ビームx1のしきり板(6)
への入射角，βはしきり板(6)内部での屈折角，θはし
きり板(6)と超音波ビーム(5)とのなす角である。
第３図は上記のように構成された超音波探傷装置におい
て，パルス反射法を利用し水浸法により被検材(1)の垂
直探傷を行った場合の探傷図形である。図において(8)
および図における記号(S1,S2,S1−S1………）は第５図
に示したものと全く同一のものである。
て，パルス反射法を利用し水浸法により被検材(1)の垂
直探傷を行った場合の探傷図形である。図において(8)
および図における記号(S1,S2,S1−S1………）は第５図
に示したものと全く同一のものである。
上記のように構成された超音波探傷装置において，被検
材(1)と超音波探触子(2)との間の音響結合材(3)の部分
に厚みが均一なアクリル樹脂製のしきり板(6)を超音波
ビーム(5)の進行方向に対してθ＝35゜〜55゜角度範囲
内で具備した場合，超音波探触子(2)より発生された超
音波ビーム(5)はx1,x2,x3,y1とに区別することができ
る。ここで水の音速ν1，アクリル樹脂の横波音速ν2と
すると，α,β,θとの間に(1),(2)式が成り立つ。
材(1)と超音波探触子(2)との間の音響結合材(3)の部分
に厚みが均一なアクリル樹脂製のしきり板(6)を超音波
ビーム(5)の進行方向に対してθ＝35゜〜55゜角度範囲
内で具備した場合，超音波探触子(2)より発生された超
音波ビーム(5)はx1,x2,x3,y1とに区別することができ
る。ここで水の音速ν1，アクリル樹脂の横波音速ν2と
すると，α,β,θとの間に(1),(2)式が成り立つ。
ここで，水の音速：ν1＝1480m/s(２０℃） アクリル樹脂の横波音速：ν1≒1420m/s とすると(1)式は(3)式となる。
sinα≒sinβ……………………………………………
(3) (3)式より超音波ビームはx1→y1とほぼ直線的に進むこ
とになる。
(3) (3)式より超音波ビームはx1→y1とほぼ直線的に進むこ
とになる。
次に，しきり板(6)における反射波であるx3のレベルに
ついては，水の音響インピーダンスをz1，アクリル樹脂
の横波の音響インピーダンスをz2とすると(4)式により
反射率γが求められる。
ついては，水の音響インピーダンスをz1，アクリル樹脂
の横波の音響インピーダンスをz2とすると(4)式により
反射率γが求められる。
(2)式と(4)式によりx3の反射率γはθ＝35゜〜55゜の角
度範囲内とすると約10％以下となるが高感度探傷におい
ては，この超音波ビームx3の反射レベルはまだ無視でき
ないノイズレベルとなり欠陥検出能を低下させる要因と
なるため超音波ビームx3がしきり板(6)を経由して到達
する側面に超音波の吸音材(7)を具備することにより，
超音波ビームx3を吸収減衰させることが可能となる。
度範囲内とすると約10％以下となるが高感度探傷におい
ては，この超音波ビームx3の反射レベルはまだ無視でき
ないノイズレベルとなり欠陥検出能を低下させる要因と
なるため超音波ビームx3がしきり板(6)を経由して到達
する側面に超音波の吸音材(7)を具備することにより，
超音波ビームx3を吸収減衰させることが可能となる。
上記の説明により超音波ビームx1の90％以上が超音波ビ
ームy1となって進行していく。又，しきり板(6)は厚み
が均一なことにより，超音波ビームy1とx2との関係も上
記と同一となる。
ームy1となって進行していく。又，しきり板(6)は厚み
が均一なことにより，超音波ビームy1とx2との関係も上
記と同一となる。
次に超音波ビームの減衰について記載する。しきり板
(6)内部の超音波ビームy1はアクリル材内の横波により
超音波が伝播している。このため水中を伝播する超音波
の減衰とアクリル材内の横波により伝播する超音波の減
衰とを比較すると約15倍，アクリル材内を伝播する場合
の方が大きくなる。
(6)内部の超音波ビームy1はアクリル材内の横波により
超音波が伝播している。このため水中を伝播する超音波
の減衰とアクリル材内の横波により伝播する超音波の減
衰とを比較すると約15倍，アクリル材内を伝播する場合
の方が大きくなる。
上記の説明により被検材(1)と超音波探触子(2)との間の
音響結合材(3)の部分に厚み均一なアクリル板を超音波
ビーム(5)の進行方向に対して，θ＝35゜〜55゜の角度
範囲内で具備したしきり板(6)と，しきり板(6)の角度に
より超音波が反射して行く方向の側面に具備した超音波
の吸音材とにより以下のことが可能になる。
音響結合材(3)の部分に厚み均一なアクリル板を超音波
ビーム(5)の進行方向に対して，θ＝35゜〜55゜の角度
範囲内で具備したしきり板(6)と，しきり板(6)の角度に
より超音波が反射して行く方向の側面に具備した超音波
の吸音材とにより以下のことが可能になる。
(I) 超音波ビーム(5)の進行方向は変化しない。
(II) しきり板(6)を一回通過するたびに音圧レベルを
約５〜10dB程度低下させることが可能となる。
約５〜10dB程度低下させることが可能となる。
(III) しきり板(6)を具備したことにより発生した不必
要な超音波ビームx3を吸音することを可能とする。
要な超音波ビームx3を吸音することを可能とする。
上記(I),(II),(III)によりこの発明は，第３図に示すよ
うに第１回目の送信パルスT1による被検材(1)の反射波
の多重エコーの数を減少させ，送信パルスＴの繰り返し
時間ｔを短かくすることを可能とした。
うに第１回目の送信パルスT1による被検材(1)の反射波
の多重エコーの数を減少させ，送信パルスＴの繰り返し
時間ｔを短かくすることを可能とした。
尚，本実施例はアクリル樹脂製のしきり板の例で示した
が，他のプラスチック，ゴム材料等でも角度の条件は若
干異なるが同様の効果が得られるので本発明の適用はま
ぬがれない。
が，他のプラスチック，ゴム材料等でも角度の条件は若
干異なるが同様の効果が得られるので本発明の適用はま
ぬがれない。
この発明は以上説明したとおり，被検材と超音波探触子
との間の音響結合材の部分に超音波ビームの進行方向に
対して35゜〜55゜の角度範囲内としたアクリル樹脂製の
厚みが均一なしきり板と，上記しきり板の角度により超
音波が反射して行く方向の側面に超音波の吸音材を具備
することにより送信パルスの繰り返し時間を短かくする
ことを可能とし，超音波探傷装置の自動化において，被
検材に対する処理時間の短縮，および探傷密度を増加さ
せ，高速度探傷および高密度探傷を可能とする効果があ
る。
との間の音響結合材の部分に超音波ビームの進行方向に
対して35゜〜55゜の角度範囲内としたアクリル樹脂製の
厚みが均一なしきり板と，上記しきり板の角度により超
音波が反射して行く方向の側面に超音波の吸音材を具備
することにより送信パルスの繰り返し時間を短かくする
ことを可能とし，超音波探傷装置の自動化において，被
検材に対する処理時間の短縮，および探傷密度を増加さ
せ，高速度探傷および高密度探傷を可能とする効果があ
る。
第１図はこの発明の一実施例を示す図，第２図は第１図
の部分的拡大図，第３図はこの発明における探傷図形，
第４図は従来の超音波探傷装置を示す図，第５図は従来
の超音波探傷装置における探傷図形である。 図において，(1)は被検材，(2)は超音波探触子，(3)は
音響結合材，(4)は被検材内部の欠陥，(5)は超音波ビー
ム，(6)はしきり板，(7)は超音波の吸音材，(8)は探傷
ゲートである。 なお，各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
の部分的拡大図，第３図はこの発明における探傷図形，
第４図は従来の超音波探傷装置を示す図，第５図は従来
の超音波探傷装置における探傷図形である。 図において，(1)は被検材，(2)は超音波探触子，(3)は
音響結合材，(4)は被検材内部の欠陥，(5)は超音波ビー
ム，(6)はしきり板，(7)は超音波の吸音材，(8)は探傷
ゲートである。 なお，各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】超音波探触子と被検材との間に被検材の厚
みの1/4以上の距離空間を設け，上記空間部分に水，油
等の音響結合材を満たした超音波探傷装置において，上
記超音波探触子と被検材間の超音波伝播経路上に超音波
ビームの進行方向に対して35゜〜55゜の角度範囲内とし
たアクリル樹脂製の厚みが均一なしきり板と，上記しき
り板の角度により超音波が反射して行く方向の側面に超
音波の吸音材を具備させた事を特徴とする超音波探傷装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62234201A JPH0623737B2 (ja) | 1987-09-18 | 1987-09-18 | 超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62234201A JPH0623737B2 (ja) | 1987-09-18 | 1987-09-18 | 超音波探傷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6475962A JPS6475962A (en) | 1989-03-22 |
| JPH0623737B2 true JPH0623737B2 (ja) | 1994-03-30 |
Family
ID=16967271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62234201A Expired - Lifetime JPH0623737B2 (ja) | 1987-09-18 | 1987-09-18 | 超音波探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0623737B2 (ja) |
-
1987
- 1987-09-18 JP JP62234201A patent/JPH0623737B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6475962A (en) | 1989-03-22 |
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