JPH0664018B2 - 超音波探傷装置 - Google Patents
超音波探傷装置Info
- Publication number
- JPH0664018B2 JPH0664018B2 JP62087290A JP8729087A JPH0664018B2 JP H0664018 B2 JPH0664018 B2 JP H0664018B2 JP 62087290 A JP62087290 A JP 62087290A JP 8729087 A JP8729087 A JP 8729087A JP H0664018 B2 JPH0664018 B2 JP H0664018B2
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- JP
- Japan
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- ultrasonic
- reflected wave
- test material
- plate
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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（７）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表面反射波Ｓ１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,B
２−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），および被検材（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
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（７）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表面反射波Ｓ１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,B
２−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），および被検材（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
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つてい
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Tn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として誤つて検出すことになる。
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つてい
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Tn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として誤つて検出すことになる。
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φ１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S
n,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。
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φ１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S
n,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，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
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，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
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したものである。
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。
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。
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
製のしきり板である。
（５）は第４図に示した従来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）を通過する前
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
を通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。
である。図において,x１はしきり板（６）を通過する前
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
を通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
垂直探傷を行つた場合の探傷図形である。図において
（７）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
垂直探傷を行つた場合の探傷図形である。図において
（７）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,x
３,y１とに区別することができる。ここで水の音速
υ１，アクリル樹脂の横波音速υ２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,x
３,y１とに区別することができる。ここで水の音速
υ１，アクリル樹脂の横波音速υ２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： υ１≒1480m／ｓ アクリル樹脂の横波音速：υ２≒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。
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。
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。
（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。つまり超
音波ビームｘ１の90％以上が超音波ビームｙ１となつて
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。
55゜の角度範囲内とすると約10％以下となる。つまり超
音波ビームｘ１の90％以上が超音波ビームｙ１となつて
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
場合の方が減衰が大きくなる。
（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
場合の方が減衰が大きくなる。
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）により以下
のことが可能になる。
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）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程度低下さることが可能となる。
ルを約５〜10dB程度低下さることが可能となる。
上記（Ｉ），（II）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、音響結合材の音速とほぼ同じ横波音速をもつプラス
チツク，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、音響結合材の音速とほぼ同じ横波音速をもつプラス
チツク，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厚みが均一でかつ横波音速
が音響結合材の音速とほぼ同じ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厚みが均一でかつ横波音速
が音響結合材の音速とほぼ同じ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距離空間を
設け、上記空間部に水、油等の音響結合体を満たした水
浸法の超音波探傷装置において、上記超音波探触子の被
検材間の超音波伝播経路上に厚みが均一で、かつ横波音
速が上記音響結合体の音速とほぼ同じしきり板を超音波
ビームの進行方向に対して35゜〜55゜の角度範囲内で具
備させ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 |
|---|---|---|---|
| JP62087290A JPH0664018B2 (ja) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | 超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62087290A JPH0664018B2 (ja) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | 超音波探傷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63252245A JPS63252245A (ja) | 1988-10-19 |
| JPH0664018B2 true JPH0664018B2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=13910673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62087290A Expired - Fee Related JPH0664018B2 (ja) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | 超音波探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0664018B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2605396B2 (ja) * | 1989-04-20 | 1997-04-30 | 三菱電機株式会社 | 超音波探触子 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4123200Y1 (ja) * | 1964-05-18 | 1966-11-22 |
-
1987
- 1987-04-09 JP JP62087290A patent/JPH0664018B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63252245A (ja) | 1988-10-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |