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JP6408145B2 - Ultrasonic flaw detection method with differential compensation of interfering factors - Google Patents

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JP6408145B2 JP2017518027A JP2017518027A JP6408145B2 JP 6408145 B2 JP6408145 B2 JP 6408145B2 JP 2017518027 A JP2017518027 A JP 2017518027A JP 2017518027 A JP2017518027 A JP 2017518027A JP 6408145 B2 JP6408145 B2 JP 6408145B2
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Description

本発明品は、圧延板や圧延条鋼を含む線状体用の超音波探傷検査機に関係する。技術解法は、供用期間中、軌道の軌条を高速的に検査するために使用することができる。   The product of the present invention relates to an ultrasonic flaw detector for a linear body including a rolled plate and a rolled steel bar. The technical solution can be used to inspect the rails of the track at high speed during the service period.

現在、超音波の振幅減衰検出に基づく透過法の超音波探傷検査が欠陥用に広く使われている(例えば、アリョシン、ベールイ、ヴォピルキンなど、金属の音響検査方法、モスクワ:マシノストロエニエ出版社、1989、94ー96ページ)。   Currently, transmission ultrasonic inspection based on ultrasonic amplitude attenuation detection is widely used for defects (eg, Aryosin, Belui, Vopirkin, etc., metal acoustic inspection methods, Moscow: Masinostroenje Publishing) 1989, pages 94-96).

RU2340495C1の特許によって、透過法のための第1と第2の測定チャネル形成、探傷装置の探触子システムの移動、試験体の超音波走査とチャネル出力信号の処理を含む超音波探傷検査方法が知られている。その上、RU2340495C1によって、超音波を発生/受信するための発生器と受信器のペアと、受信器の出力に入力で接続されるデータ処理装置を含む超音波探傷検査装置が知られている。   According to the RU2340495C1 patent, an ultrasonic flaw detection method comprising the formation of first and second measurement channels for transmission, movement of the probe system of the flaw detector, ultrasonic scanning of the specimen and processing of the channel output signal is provided. Are known. Moreover, an ultrasonic flaw detection apparatus is known by RU2340495C1 that includes a generator / receiver pair for generating / receiving ultrasonic waves and a data processing device connected to the output of the receiver at the input.

しかし、技術的に透過法の実施は、特にRU2340495C1の技術解法は、様々な原因で所望の信号レベルの低下による誤作動によって妨害される。軌条(レール)の探傷面は、磨耗により断面の公称値と違うから、超音波エネルギーの一部が様々な方向に散乱することにより、または受信器に対しての超音波伝搬経路の変化により、電気音響探触子からの探知信号は低下される。   However, the technical implementation of the transmission method, in particular the technical solution of RU2340495C1, is hampered by malfunctions due to a reduction in the desired signal level for various reasons. The flaw detection surface of the rail (rail) differs from the nominal value of the cross section due to wear, so that a part of the ultrasonic energy is scattered in various directions or due to a change in the ultrasonic propagation path to the receiver, The detection signal from the electroacoustic probe is reduced.

軌条(レール)の頭部の反射する側面(外面)の腐食により散乱反射が起きて、どんなタイプの探触子であっても受信信号は減衰する。軌条の頭部の反射の側面の汚れは、超音波の吸収と所望の信号減衰の原因となる。凹凸により、探触子と探傷面とのギャップ(隙間)が変化して、信号の減衰を発生させる。その上、超音波減衰はレールのメーカーやロットによって違うから、或る軌道のレールはメーカーやロットが違えば、欠陥が同じであっても受信信号の振幅は異なる。   Scattered reflection occurs due to corrosion of the reflecting side surface (outer surface) of the head of the rail (rail), and the received signal is attenuated for any type of probe. Dirt on the reflection side of the head of the rail causes ultrasonic absorption and desired signal attenuation. Due to the unevenness, the gap between the probe and the flaw detection surface changes, and signal attenuation occurs. In addition, since the ultrasonic attenuation differs depending on the manufacturer and lot of the rail, the amplitude of the received signal is different even if the rail of a certain track has the same defect if the manufacturer or lot differs.

上記の場合では、受信器で受信される所望の信号レベルは低下して、いずれ不合格判定値を越える。そして、欠陥がなくても、超音波の過度の散乱及び吸収によって、透過超音波の受信レベルが変動するため、誤検出が起きる。この理由で、透過法は、軌道のレールのような重要なものの高速検査に広く使用されていない。   In the above case, the desired signal level received at the receiver decreases and eventually exceeds the failure determination value. Even if there is no defect, the reception level of the transmitted ultrasonic wave fluctuates due to excessive scattering and absorption of the ultrasonic wave, and erroneous detection occurs. For this reason, transmission methods are not widely used for high-speed inspection of important things such as rails on tracks.

発明の課題は、探傷器の検出性を落とさず、高速的に超音波探傷検査を行う時に誤検出の数を減らすことにある。   An object of the present invention is to reduce the number of false detections when performing ultrasonic flaw detection at high speed without degrading the detectability of the flaw detector.

確保された肯定的な効果は、特許第RU2340495C1号に比べて、検査の時、超音波検査器の試験体の欠陥に対しての選択性を高めることにある。   The positive effect ensured is to increase the selectivity of the ultrasonic inspection device against defects of the specimen during the inspection, as compared with Japanese Patent No. RU2340495C1.

これは、透過法のための第1と第2の測定チャネルの形成工程、探傷器の探触子システムの移動工程、試験体の超音波ビームによる走査工程及びチャネル出力信号の処理工程を含む超音波探傷検査方法が、両方のチャネルの電子音響経路の性質は同じだが、第2の測定チャネルは第1の測定チャネルに対して空間的に動作軸に沿って離間しており、出力信号の処理が差動信号の処理も含める結果である。   This includes the steps of forming the first and second measurement channels for the transmission method, the step of moving the probe system of the flaw detector, the step of scanning with the ultrasonic beam of the specimen and the step of processing the channel output signal. In the acoustic flaw detection method, the properties of the electroacoustic path of both channels are the same, but the second measurement channel is spatially separated from the first measurement channel along the operating axis, and the output signal is processed. As a result, differential signal processing is also included.

ある事例では、測定チャネルの間の距離を3mmから900mmまでの範囲から選択する。   In some cases, the distance between measurement channels is selected from a range of 3 mm to 900 mm.

他の事例では、測定チャネルの数Nは、偶数かつN>2の条件に基づいて選択される。   In other cases, the number N of measurement channels is selected based on an even number and N> 2.

その他の事例では、チャネルを一様に離して、偶数チャネルと奇数チャネルの信号差(偏差)を平均化して測定情報信号を得る(その他の事例では、チャネルを一様に離して、測定情報信号は平均化された偶数チャネルと奇数チャネルの信号差(偏差)として得る。)。または、チャネルを不規則に離して、差動信号に重み係数を付けて平均化する。   In other cases, the measurement information signal is obtained by uniformly separating the channels and averaging the signal difference (deviation) between the even and odd channels (in other cases, the measurement information signal Is obtained as the signal difference (deviation) between the averaged even and odd channels.) Alternatively, the channels are separated irregularly and the differential signals are weighted and averaged.

さらに、超音波の発生と受信のための発生器ー受信器のペアと、受信器の出力に入力で接続されるデータ処理装置とを含む探傷器の構成中には、発生器と受信器が一列に配置されて、データ処理装置は差動信号を計算する機能を有する。   Furthermore, during the construction of a flaw detector comprising a generator-receiver pair for generating and receiving ultrasound and a data processing device connected at the input to the output of the receiver, the generator and receiver are Arranged in a line, the data processing apparatus has a function of calculating a differential signal.

ある事例では、発生器と受信器のペアは、電子音響経路の性質が等しい。   In some cases, the generator and receiver pair have the same nature of the electroacoustic path.

他の事例では、受信器同士の間の距離は、発生器同士の間の距離と等しい。または、発生器と受信器のペアが相互干渉(オーバラップ)するように配置される。或いは、発生器同士の間の距離は、3mmから900mmまでとされる。   In other cases, the distance between the receivers is equal to the distance between the generators. Alternatively, the generator and receiver pairs are arranged to interfere with each other. Alternatively, the distance between the generators is 3 mm to 900 mm.

ある事例では、全ての発生器及び受信器は、同じタイプの機器と一緒にグループ化されている。   In some cases, all generators and receivers are grouped together with the same type of equipment.

他の事例では、発生器ー受信器のペアの数Nは偶数かつN>2であるが、データ処理装置は交互測定チャネル出力に基づいて差動信号を計算する機能を有する。   In other cases, the number N of generator-receiver pairs is an even number and N> 2, but the data processor has the ability to calculate a differential signal based on the alternating measurement channel output.

ある事例では、ペアが一様(規則)に離間されており、データ処理装置は測定結果を平均化する機能を有する。   In some cases, the pairs are uniformly spaced (regular), and the data processing device has a function of averaging the measurement results.

他の事例では、発生器ー受信器(素子)のペアを不規則に離間させて、データ処理装置は差動信号に重み係数を付けて平均化する機能を有する。   In another case, the data processing apparatus has a function of averaging the differential signal with a weighting factor by randomly separating the generator-receiver (element) pairs.

本発明は下記の図面で説明される。
図1は、欠陥のないレールでの透過超音波探傷検査法を示す上面図である。 図2は、測定チャネルの出力での信号の波形を示す図である。 図3は、レールの頭部の探傷面近くにある欠陥の透過超音波探傷検査法を示す上面図である。 図4は、測定チャネルの出力での信号の波形を示す図である。 図5は、レールの頭部の中央部にある欠陥の透過超音波探傷検査法を示す上面図である。 図6は、測定チャネルの出力での信号の波形を示す図である。 図7は、レールの頭部の外側にある欠陥の透過超音波探傷検査法を示す上面図である。 図8は、測定チャネルの出力での信号の波形を示す図である。 図9は、より長い欠陥の検出を示す上面図である。 図10は、より長い欠陥の検出により、測定信号の低下後の幅が増加したことを示す図である。 図11は、本発明によるレールの超音波探傷検査を示す上面図である。 図12は、レールの頭部内の欠陥に対しての超音波探触子の一体機構の配置を示す断面図である。 図13は、2チャネルの超音波探触子の一体機構の、レール頭部に対しての配置を示す側面図である。 図14は、超音波探傷検査器の機能ブロック図を示す。 図15は、一体機構が短期的にレールの頭部から離脱した場合の測定チャネル1の出力での信号の波形を示す図である。 図16は、一体機構が短期的にレールの頭部から離脱しなかった場合の測定チャネル1の出力での信号の波形を示す図である。 図17は、一体機構が短期的にレールの頭部から離脱した場合の測定チャネル2の出力での信号の波形を示す図である。 図18は、一体機構が短期的にレールの頭部から離脱しなかった場合の測定チャネル2の出力での信号の波形を示す図である。 図19は、一体機構がレールの探傷面(側面・表面)から離脱した場合の差動信号の波形を示す図である。 図20は、一体機構がレールの探傷面(側面・表面)から離脱しなかった場合の差動信号の波形を示す図である。 図21は、一様の距離の4チャネルの一体機構を示す図である。 図22は、不規則の距離の4チャネルの一体機構を示す図である。
The present invention is illustrated in the following drawings.
FIG. 1 is a top view showing a transmission ultrasonic inspection method on a rail having no defect. FIG. 2 is a diagram illustrating a waveform of a signal at the output of the measurement channel. FIG. 3 is a top view showing a transmission ultrasonic flaw detection method for a defect near the flaw detection surface of the head of the rail. FIG. 4 is a diagram showing a waveform of a signal at the output of the measurement channel. FIG. 5 is a top view showing a transmission ultrasonic inspection method for a defect in the central portion of the rail head. FIG. 6 is a diagram illustrating a waveform of a signal at the output of the measurement channel. FIG. 7 is a top view showing a transmission ultrasonic inspection method for defects on the outside of the head of the rail. FIG. 8 is a diagram illustrating a waveform of a signal at the output of the measurement channel. FIG. 9 is a top view showing detection of longer defects. FIG. 10 is a diagram showing that the width after the decrease of the measurement signal is increased by detecting a longer defect. FIG. 11 is a top view showing an ultrasonic flaw inspection of a rail according to the present invention. FIG. 12 is a cross-sectional view showing the arrangement of the integrated mechanism of the ultrasonic probe with respect to a defect in the head of the rail. FIG. 13 is a side view showing the arrangement of the integrated mechanism of the two-channel ultrasonic probe with respect to the rail head. FIG. 14 shows a functional block diagram of the ultrasonic flaw detector. FIG. 15 is a diagram illustrating a waveform of a signal at the output of the measurement channel 1 when the integrated mechanism is detached from the head of the rail in a short time. FIG. 16 is a diagram illustrating a waveform of a signal at the output of the measurement channel 1 when the integrated mechanism has not detached from the head of the rail in a short period of time. FIG. 17 is a diagram illustrating a waveform of a signal at the output of the measurement channel 2 when the integrated mechanism is detached from the rail head in a short time. FIG. 18 is a diagram illustrating a waveform of a signal at the output of the measurement channel 2 when the integrated mechanism has not detached from the head of the rail in a short time. FIG. 19 is a diagram showing a waveform of a differential signal when the integrated mechanism is detached from the flaw detection surface (side surface / surface) of the rail. FIG. 20 is a diagram showing a waveform of a differential signal when the integrated mechanism has not detached from the flaw detection surface (side surface / surface) of the rail. FIG. 21 is a diagram showing a four-channel integrated mechanism having a uniform distance. FIG. 22 is a diagram showing an integrated mechanism of four channels at irregular distances.

走行しながら軌道(鉄道)のレールの頭部を探傷するための、透過超音波探傷検査法の探傷器は、図1に示すように、音響的に接続された第1及び第2の二つの電子音響探触子1、2を備える。探触子1は超音波発生器の機能を果たし、探触子2は反射された超音波の受信器の機能を果たす。両方の探触子1、2は、レール3の列車の車輪と接触する側面側(作業面)に配置される。透過超音波探傷検査法方によって、図3〜10に示すように、信号の波形でレール内部の欠陥の深さ及び大きさを測定することができる。   As shown in FIG. 1, the flaw detector of the transmission ultrasonic flaw detection method for detecting the head of a rail of a track (railway) while traveling is composed of two first and second acoustically connected devices. Electronic acoustic probes 1 and 2 are provided. The probe 1 functions as an ultrasonic generator, and the probe 2 functions as a reflected ultrasonic receiver. Both probes 1 and 2 are disposed on the side surface (work surface) of the rail 3 in contact with the train wheel. According to the transmission ultrasonic inspection method, as shown in FIGS. 3 to 10, the depth and size of the defect inside the rail can be measured by the waveform of the signal.

本発明を実施するための最良の形態は、下記の例で説明される。   The best mode for carrying out the invention will be described in the following examples.

探傷器は、電磁超音波探触子(EMAT)1、2、5、6を備える。EMAT1、2は、音響的に接続される探触子の第一のペアを形成する。第二のペアは、EMAT5、6で形成される。EMAT1、5は超音波発生器の機能を果たし、EMAT2、6はレール3の頭部の対向面(反射面)から反射する超音波の受信器の機能を果たす。この際、図11、13に示すように、全てのEMATの音響軸の中心は、1列に並んでおり、線L−Lに沿って構造的に線形一体機構7を形成する。   The flaw detector includes electromagnetic ultrasonic probes (EMAT) 1, 2, 5, and 6. EMAT1, 2 form the first pair of acoustically connected probes. The second pair is formed with EMAT5,6. EMAT 1 and 5 function as an ultrasonic generator, and EMAT 2 and 6 function as an ultrasonic receiver that reflects from an opposing surface (reflection surface) of the head of the rail 3. At this time, as shown in FIGS. 11 and 13, the centers of the acoustic axes of all the EMATs are arranged in a line, and the linear integrated mechanism 7 is structurally formed along the line L-L.

EMAT1、2、5、6の作業面(発生・受信面)は、同一面内にあって、試験体に向いている。第一のペアの探触子と第二のペアの探触子は、交互に配置されるから、EMATのペア(複数)はオーバラップするように配置される。その交互配置のため、発生器(EMAT)1、5は位置的に同じタイプの機器の第一のグループを形成し、受信器(EMAT)2、6は第一のグループから離れた同じタイプの機器の第二のグループを形成する。   The work surfaces (generation / reception surfaces) of EMAT 1, 2, 5, and 6 are in the same plane and are suitable for the specimen. Since the first pair of probes and the second pair of probes are alternately arranged, the EMAT pair (s) are arranged to overlap. Due to the interleaving, generators (EMAT) 1, 5 form a first group of equipment of the same type in position and receivers (EMAT) 2, 6 are of the same type remote from the first group. Form a second group of equipment.

EMAT1、2の第一のペアは第一測定チャネルの一部であり、EMAT5、6の第二のペアは第二測定チャネルの一部である。両方のチャネルは、同一走査面内にあって、発生器1と受信器2及び発信器5と受信器6は、音響的に結合されるという特徴を有する。これを実施するために、発生器1、5は試験体に超音波ビームを斜めに伝搬させて、受信器2、6はレール3の頭部の幅の距離と、超音波の入射角とに応じて離す。   The first pair of EMAT1,2 is part of the first measurement channel, and the second pair of EMAT5,6 is part of the second measurement channel. Both channels are in the same scanning plane, and the generator 1 and the receiver 2 and the transmitter 5 and the receiver 6 are acoustically coupled. In order to carry out this, the generators 1 and 5 propagate the ultrasonic beam obliquely to the test body, and the receivers 2 and 6 determine the distance of the width of the head of the rail 3 and the incident angle of the ultrasonic wave. Release accordingly.

図13に示すように、受信器の中心同士の間の距離dは、発生器の中心同士の間の距離に等しく、100mmである。EMAT1、2、5、6は、同一タイプであって、配置規則も同じであるから、電子音響経路の性質(特性)は完全に同一である。   As shown in FIG. 13, the distance d between the centers of the receivers is equal to the distance between the centers of the generators and is 100 mm. Since EMAT 1, 2, 5, and 6 are the same type and have the same arrangement rule, the properties (characteristics) of the electroacoustic path are completely the same.

EMAT1、2、5、6は、入力・出力でインターフェース部及び測定信号差動増幅器(減算器)9を含むアナログ機能ユニットを有する一体式デジタル計算器8として機構的に形成された制御装置及びデータ処理装置に電気的に接続される。レール台車に超音波探傷器を付けて、レール3の作業面(接触面)に一体式機構7を近付ける。走査モードに切り替えて、探傷器を軌道に沿って前進させて、超音波ビームで横割れタイプのレール内部欠陥4の有無検出のために、レール頭部3を走査する。図には、移動方向は矢印Vで示されるが、EMAT1、2、5、6の同一性と走査パターンの対称性のため、装置は逆方向に移動される場合にも操作できる。   EMAT 1, 2, 5 and 6 are control devices and data mechanically formed as an integrated digital calculator 8 having an analog function unit including an interface unit and a measurement signal differential amplifier (subtractor) 9 at the input and output. Electrically connected to the processing device. An ultrasonic flaw detector is attached to the rail carriage, and the integrated mechanism 7 is brought close to the work surface (contact surface) of the rail 3. By switching to the scanning mode, the flaw detector is advanced along the trajectory, and the rail head 3 is scanned with the ultrasonic beam to detect the presence or absence of the transverse crack type rail internal defect 4. In the figure, the direction of movement is indicated by the arrow V, but due to the identity of EMAT 1, 2, 5, 6 and the symmetry of the scanning pattern, the device can be operated even when moved in the opposite direction.

制御装置は、レールの探傷面に対して同じ角度で超音波を発生する発生器1、5に電気パルスを伝搬する。欠陥4が無い場合、受信器2、6は連続的にレール頭部3の反対側面(底面・反射面)から反射された音響信号を受信する。欠陥4があると、所望の信号のレベルの低下を引き起こす。   The control device propagates electric pulses to the generators 1 and 5 that generate ultrasonic waves at the same angle with respect to the flaw detection surface of the rail. When there is no defect 4, the receivers 2 and 6 continuously receive the acoustic signal reflected from the opposite side surface (bottom surface / reflection surface) of the rail head 3. Defect 4 causes a reduction in the level of the desired signal.

図11に示すように、走査の時は最も密接に類似させた特性を有する同一の2つのチャネルが形成される。この際には、第1のチャネルに対して第2のチャネルが空間的にレール(の前後/縦)軸と一致する運動軸に沿って、距離dで離間される。   As shown in FIG. 11, two identical channels having the most closely similar characteristics are formed during scanning. In this case, the second channel is separated from the first channel by a distance d along a motion axis that spatially coincides with the rail (front / rear / vertical) axis.

図15〜18には、受信器2,6の出力からの電気信号の波形が示される。ここで、Aは軽欠陥(軽傷・きず)を示し、Bはレールの頭部3の側面から探触子の一体式機構7の分離を伴う中欠陥(中傷/きず)を示し、Cはレールの継ぎ目を示し、Dは重欠陥(重傷・きず)を示す。   15 to 18 show waveforms of electrical signals from the outputs of the receivers 2 and 6. Here, A indicates a light defect (light injury / scratch), B indicates a medium defect (slack / scratch) with separation of the integrated mechanism 7 of the probe from the side surface of the head 3 of the rail, and C indicates a rail. D indicates a serious defect (serious injury / flaw).

差動増幅器9の入力は、測定信号を受信する。   The input of the differential amplifier 9 receives the measurement signal.

図19又は20に示すように、計算された差動信号は、増幅器9の出力から、計算された差動信号のレベルを合否判定レベルと比較するまたは他の入力された測定処理アルゴリズムを実装する計算器8の入力に伝搬される。もし差動信号レベルの低下が合否判定レベルを越えると、超音波探傷器がレールの頭部3に欠陥4があると言うことをオペレーターに表示する。発生器と受信器は一列に一線に沿って配置されるから、第2の測定チャネルは第1のチャネルに対して空間的に運動軸に沿って距離dで離間される。   As shown in FIG. 19 or 20, the calculated differential signal compares the level of the calculated differential signal with the pass / fail judgment level from the output of the amplifier 9, or implements another input measurement processing algorithm. Propagated to the input of the calculator 8. If the decrease in the differential signal level exceeds the pass / fail judgment level, the ultrasonic flaw detector displays to the operator that there is a defect 4 in the head 3 of the rail. Since the generator and receiver are arranged along a line in a row, the second measurement channel is spatially separated from the first channel by a distance d along the axis of motion.

図11に示すような機構の場合、欠陥4は、最初に第1の超音波ビームと交差し、しばらくしてから第2の超音波ビームと交差する。受信器2と6の出力からの低下した信号の間の時間差(ギャップ)δtは下記の数式によって算出される。   In the case of the mechanism shown in FIG. 11, the defect 4 first intersects with the first ultrasonic beam, and after a while, intersects with the second ultrasonic beam. The time difference (gap) δt between the lowered signals from the outputs of the receivers 2 and 6 is calculated by the following equation:

δt=d/v
d:チャネルの間の距離
v:試験体に対しての探触子の速度
δt = d / v
d: Distance between channels
v: Probe speed relative to the specimen

測定チャネルの間の時間差によって、欠陥4での反射された信号の全振幅は、差動信号の場合ほとんど2倍になる。ただし、受信信号レベルを低下させるどの妨害因子(探触子と探傷面とのギャップ変化、散乱、腐食、レール断面の変化、(実物)レールと標準試験レールとの性質の相違など)も、同時及び同じ程度で両方の測定チャネルに影響するから、妨害因子による測定信号の変化は時間差を有しない。その結果として、信号差は0に近く、軽欠陥(軽傷)だけでなく、中欠陥(中傷)のスキップももたらす探傷器の増幅を上げることで因子に対処する代わりに、この因子で発生した雑音信号をフィルターすることができる。   Due to the time difference between the measurement channels, the total amplitude of the reflected signal at the defect 4 is almost doubled for the differential signal. However, any disturbing factors that reduce the received signal level (such as gap change between the probe and the flaw detection surface, scattering, corrosion, rail cross-section change, and differences in properties between the (real) rail and the standard test rail) And since it affects both measurement channels to the same extent, changes in the measurement signal due to interference factors have no time difference. As a result, the signal difference is close to zero, and instead of addressing the factor by increasing the flaw detector's amplification, which leads to not only minor defects (minor injuries) but also minor defects (minor injuries), the noise generated by this factor The signal can be filtered.

図15及び16に示すように、短期的に一体式機構7とレール頭部3とのギャップ変化(がたつき)が発生した場合の第1の測定チャネルの出力信号の波形は、ギャップ変化がなかった場合の信号の波形とかなり違う。図17及び18に示すように、第2のチャネルにしても同様のことである。   As shown in FIGS. 15 and 16, when the gap change (rattle) between the integrated mechanism 7 and the rail head 3 occurs in the short term, the waveform of the output signal of the first measurement channel is the gap change. It is quite different from the waveform of the signal when there was not. As shown in FIGS. 17 and 18, the same applies to the second channel.

しかし、差動信号の曲線は、ギャップ変化(がたつき)の発生の場合(図19)とギャップ変化のない場合(図20)とほぼ同一である。それ故に、一体式機構7とレール頭部3とのギャップ変化は、チャネル毎に重要であるが、結果の信号差に影響はあまりしない。これは、走査中に試験体の欠陥に対しての超音波探傷器の選択性増加を意味し、探傷器の感度が高いままで高速超音波探傷検査中の誤検出の数を減らすことができる。   However, the differential signal curve is almost the same as when the gap change (rattle) occurs (FIG. 19) and when there is no gap change (FIG. 20). Therefore, the gap change between the integrated mechanism 7 and the rail head 3 is important for each channel, but does not significantly affect the resulting signal difference. This means increasing the selectivity of the ultrasonic flaw detector for defects in the specimen during scanning, and the number of false detections during high-speed ultrasonic flaw inspection can be reduced while the sensitivity of the flaw detector remains high. .

走査中の測定チャネルの電子音響経路の性質(特性)が等しければ等しいほど、超音波探傷器の試験体の欠陥に対しての選択性が向上する。これ(経路の同一性)は、発生器の間の距離と受信器の間の距離との差の精度に大きく影響される。   The more equal the properties (characteristics) of the electroacoustic path of the measurement channel being scanned, the better the selectivity of the ultrasonic flaw detector for defects in the specimen. This (path identity) is greatly affected by the accuracy of the difference between the distance between the generators and the distance between the receivers.

距離dは、検出速度及び検出欠陥の寸法(大きさ)などの要件によって、実験に基づいて決定される。実際には、走査中に、距離dが3mmから900mmまでの範囲内に収まることにより、超音波検出器の試験体の欠陥に対しての選択性の向上を達成することができる。   The distance d is determined based on experiments according to requirements such as the detection speed and the size (size) of the detection defect. In practice, it is possible to achieve an improvement in selectivity of the ultrasonic detector against defects in the specimen of the ultrasonic detector by keeping the distance d within the range of 3 mm to 900 mm during scanning.

d値が一つのチャネルの発生器と受信器の間の距離を超えてはならない場合、全ての発生器と受信器が同じタイプの機器と一緒にグループ化される、相互干渉(オーバラップ)した発生器・受信器のペアの配置が必要である。走査中、測定情報を得るチャネルの数を増やすことで、超音波探傷器の試験体の欠陥に対しての選択性をさらに向上させることができる。   If the d-value should not exceed the distance between the generator and receiver of one channel, all generators and receivers are grouped together with the same type of equipment, mutual interference (overlapping) An arrangement of generator / receiver pairs is required. By increasing the number of channels for obtaining measurement information during scanning, it is possible to further improve the selectivity of the ultrasonic flaw detector with respect to the defect of the specimen.

発生器・受信器のペアの数を決める条件は、チャネル数Nが偶数かつN>2である。チャネル数Nが偶数かつN>2という条件によって、発生器・受信器のペア数を決めることができる。この際に、発生器・受信器のペアの可能な配置パターンは、規則配置と不規則配置との二つ選択肢がある。   The conditions for determining the number of generator / receiver pairs are an even number of channels N and N> 2. The number of generator / receiver pairs can be determined by the condition that the number of channels N is even and N> 2. At this time, there are two choices for the possible arrangement pattern of the generator / receiver pair: regular arrangement and irregular arrangement.

図21に示すように、探触子ペアの相互の規則配置の場合、測定情報信号は平均化された奇数チャネルと偶数チャネルとの信号の差の形で得ることができる。それによって、ランダムノイズを除去できる。   As shown in FIG. 21, in the case of mutual regular arrangement of probe pairs, the measurement information signal can be obtained in the form of the difference between the averaged odd and even channel signals. Thereby, random noise can be removed.

図22に示すように、チャネル配置が不規則である場合は、より正確な(高精度)選択性のため、差動信号に重み係数を付けて平均化する。   As shown in FIG. 22, when the channel arrangement is irregular, the differential signal is averaged with a weighting factor for more accurate (high accuracy) selectivity.

この発明の潜在的用途は、上記の例に限定されない。技術解法は、頭頂部面からの(軌道)レール全体の検出及び腹部の検出にも適応することができる。また、受信器が、発生器からの、試験体の平行面(探傷面かつ底面)から多数回反射された信号を受信する距離に配置される多数回反射法の選択性の向上もまた可能である。   Potential applications of the invention are not limited to the above examples. The technical solution can also be applied to the detection of the entire (track) rail and the detection of the abdomen from the top surface. It is also possible to improve the selectivity of the multiple reflection method in which the receiver is placed at a distance to receive a signal reflected multiple times from the generator parallel plane (flaw detection surface and bottom surface) from the generator. is there.

Claims (14)

透過法のための超音波探傷検査方法であって、
第1と第2の測定チャネルを形成する工程と、
探傷器の探触子システムを移動させる工程と、
試験体に超音波ビームを照射する工程と、
チャネル出力信号を処理する工程とを含み、
両方の測定チャネルの電子音響経路の性質は等しく、前記第2の測定チャネルは前記第1の測定チャネルに対して空間的に前記探触子システムの運動軸に沿って離間され、
前記信号の処理工程は、差動信号の処理工程も含むことを特徴とする超音波探傷検査方法。
An ultrasonic flaw detection method for a transmission method,
Forming first and second measurement channels;
Moving the probe system of the flaw detector;
Irradiating the specimen with an ultrasonic beam;
Processing the channel output signal;
The electroacoustic path properties of both measurement channels are equal and the second measurement channel is spatially spaced along the axis of motion of the probe system with respect to the first measurement channel;
2. The ultrasonic flaw detection method according to claim 1, wherein the signal processing step includes a differential signal processing step.
前記両方の測定チャネルの間の距離は、3mmから900mmまでの範囲内で選定される請求項1に記載の検査方法。   2. The inspection method according to claim 1, wherein the distance between the two measurement channels is selected within a range of 3 mm to 900 mm. 前記測定チャネルの数Nは、偶数かつN>2の条件で選定されるものである請求項1に記載の検査方法。   The inspection method according to claim 1, wherein the number N of measurement channels is selected under an even number and N> 2. 前記測定チャネルを一様に離して、偶数チャネルと奇数チャネルとの間の差を平均化して測定情報信号を得るものである請求項3に記載の検出方法。   The detection method according to claim 3, wherein the measurement information signal is obtained by uniformly separating the measurement channels and averaging the difference between the even and odd channels. 前記測定チャネルを不規則に離して、前記差動信号に重み係数を付けて平均化するものである請求項3に記載の検出方法。   The detection method according to claim 3, wherein the measurement channels are separated irregularly, and the differential signal is averaged with a weighting factor. 超音波を発生する発生器および反射した前記超音波を受信する受信器のペアと、入力で前記受信器の出力に接続されるデータ処理装置とを備え、
前記発生器と前記受信器とは、その運動軸に沿って一列に配置され、
データ処理装置は、差動信号を算出する機能を有する超音波探傷器。
A pair of a generator for generating an ultrasonic wave and a receiver for receiving the reflected ultrasonic wave, and a data processing device connected to an output of the receiver at an input;
The generator and the receiver are arranged in a line along the axis of motion ,
The data processing apparatus is an ultrasonic flaw detector having a function of calculating a differential signal.
前記発生器と前記受信器の前記ペアは、電子音響経路の性質が等しいものである請求項6に記載の探傷器。   The flaw detector according to claim 6, wherein the pair of the generator and the receiver has the same property of an electroacoustic path. 前記受信器の間の距離と、前記発生器の間の距離とは、等しいものである請求項7に記載の探傷器。   The flaw detector according to claim 7, wherein a distance between the receivers is equal to a distance between the generators. 前記発生器と前記受信器の前記ペアは、相互干渉(オーバラップ)するように配置されている請求項6に記載の探傷器。   The flaw detector according to claim 6, wherein the pair of the generator and the receiver is arranged to interfere with each other. 前記発生器の間の距離は、3mmから900mmの範囲にある請求項6に記載の探傷器。   The flaw detector according to claim 6, wherein a distance between the generators is in a range of 3 mm to 900 mm. 全ての前記発生器及び前記受信器は、同じタイプの機器と一緒にグループ化されるものである請求項6に記載の探傷器。   The flaw detector of claim 6, wherein all the generators and receivers are grouped together with the same type of equipment. 前記発生器および前記受信器の前記ペアの数Nは、偶数かつN>2であり、
前記データ処理装置は、交互測定チャネル出力信号に基づいて、前記差動信号を算出する機能を有する請求項6に記載の探傷器。
The number N of pairs of the generator and the receiver is even and N> 2.
The flaw detector according to claim 6, wherein the data processing device has a function of calculating the differential signal based on an alternate measurement channel output signal.
前記発生器および前記受信器の前記ペアは、一様に離間され、
前記データ処理装置は、測定結果を平均化する機能を有する請求項12に記載の探傷器。
The pair of the generator and the receiver are uniformly spaced;
The flaw detector according to claim 12, wherein the data processing device has a function of averaging measurement results.
前記発生器および前記受信器の前記ペアは、不規則に離間され、
データ処理装置は、前記差動信号に重み係数を付けて平均化する機能を有する請求項12に記載の探傷器。
The pair of the generator and the receiver are randomly spaced;
The flaw detector according to claim 12, wherein the data processing device has a function of adding a weighting coefficient to the differential signal and averaging.
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