JPS5831870B2 - 超音波探傷装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は超音波探傷装置に於ける探触子と被検材との
音響結合が確実に行なわれるか否かを常時チェックする
ためのカップリング・チェック機能を有する超音波探傷
装置に関するものである。

手動探傷の場合はカップリング・チェック機能はそれ程
重要視する必要がなかったが、自動探傷の場合、探触子
と被検材との音響結合が確実に行な６′れているか否か
は本来の探傷機能と同様に重要な課題となっている。

従来この種の目的のために透過方式（直接チェック）、
底面エコ一方式（間接チェック）などが知られている。

透過方式は第１図にその例を示すように使用斜角探触子
１の主ビームが到達する被検材３の表面に、探傷用と同
一構造の受信用斜角探触子２を配置して透過波を受信し
、その振幅をカップリングの良効な場合と比較して良否
の判定を行なう方法である。

この方式は被検材３の形状においては機構的制約により
採用することができない等の欠点を有している。

なお、第１図で４はビーム径路、５はコネクタ、６はく
さび、７は超音波探傷器電気回路部である。

一方、底面エコ一方式は第２図に示すように使用斜角探
触子１２内に垂直探触子１３を組込んで被検材３の底面
エコーを検出し、その高さをカップリングが良効な時と
比較してカップリング・チェックを行なう方法である。

なお、第２図で１１は超音波探触子ブロック、１４はビ
ーム経路、１５はくさび、１６は音響分割面である。

この方式は探傷には斜角探触子１２を用い、カップリン
グチェックには垂直探触子１３を用いて行なう（垂直探
触子のカップリングの良否で斜角探触子のカップリング
の良否を判定する）ので厳密な意味では斜角探触子自身
のカップリング・チェックを行なっていることにはなら
ず、間接的にカップリング・チェックを行っているにす
ぎないという欠点があった。

この発明はこれらの点に鑑みなされたもので、安定で且
つ信頼性の高いカップリング・チェック方式（直接チェ
ック）を提供するものである。

本発明の実施例を第３図に示す。

超音波探触子ブロック２１はコネクタ５と斜角振動子２
２と反射板２３とくさび２７と遅延材兼くさび３０とか
ら構成される。

探傷面から斜めに超音波を投入するために斜角探触子を
用い、第３図に示すように合成樹脂のくさびに振動子を
貼りつけた構造になっている。

振動子２２で発生した縦波はくさび２７を通って探傷面
に達し、一部はここで反射して反射板２３へ向い、一部
は屈折して被検材３の中へ進入し、この時横波に変換さ
れて第３図に示すビーム経路２４を進行する。

上記反射板２３で反射し、遅延量くさび３０を通った縦
波は探傷面を経由して再びくさび２７を通って振動子２
２経由で超音波探傷器電気回路部７へ送られる。

（この反射波をＳエコーと呼ぶ）一方横波に変換されて
被検材内へ進入した超音波はもし１スキツプ１Ｓ距離内
（本実施例は１スキツプ距離内の探傷である）に欠陥が
発見されると、その欠陥の所で反射された超音波は進入
時とは逆のビーム経路を通って振動子２２経由して超音
波探傷器電気回路部７へ送られる。

（この状態を状態Ａとする。

）なお、第３図で１６はコルク材等からなる音響分割面
、２４はビーム経路である。

上記Ｓエコーと状態Ａの時間関係を第４図に探傷波形と
して示す。

第４図のイは無欠陥時のＡスコープ波形、口は０．５ス
キツプ位置前後に欠陥があるときのＡスコープ波形、ハ
は１スキツプ位置前後に欠陥があるときのＡスコープ波
形である。

なお、第４図中の符号Ｔは送信波、０．５８は０．５ス
キツプ位置、１、Ｏ８は１スキツプ位置、ＳｌはＳ（表
面）エコー、ＦはＦ（欠陥）エコーである。

第４図の探傷波形イ２２ロ、ハ示すように８１エコーの
位置を目標探傷範囲より少し後になるように遅延させて
ゲートすることにより、Ｓ１エコーを抽出し、そのエコ
ーレベルをカップリングの良好な場合のエコーレベル（
基準値）と比較することにより、カップリング・チェッ
クの良否の判定を行なう。

Ｓ１エコーの遅延量の考え方は次の通りである。

ＴからＦエコーまでの最大時間τは ここでｔｌ は斜角振動子２２と被検材間のビーム路程
αはくさび２７中の音速、βは被検材中の音速、Ｗｌ、
０ｓは１スキツプのビーム路程、ｔは被検材の板厚、θ
は屈折角である。

次に８１エコーの遅延量りは ここでγは遅延材兼くさび３０中の音速、ｔ２は被検材
と反射板２３間のビーム路程である。

遅延量は次の不等式から求められる。

となる。

ここでｔ２．βｌｔｌθは既知数または計測によって知
ることのできる値数（式５）を満足するγの値から、目
的に応じた遅延量を決定することができる。

以上のようにこの発明によれば、被検査材の表面で反射
した表面エコーを反射板にて反射して表面エコーの位置
を目標探傷範囲より少し後にすることにより、 １、Ｔ（送信）を基点とし一定の位置に８１エコーを発
生させることができる。

２、 Ｔのすぐ後に８１エコーを発生させる方法も考
えられるが、この場合多量エコーの影響で識別できる程
十分なＳ１エコーを得ることはむずかしいことや、欠陥
が表面近くにある場合はＳ１エコーとＦエコーの区別が
むずかしい等の欠点がある。

ところが本発明の方式を採用すれば、上記（１）の理由
により多重エコーの影響も少なく、且つＳ１エコー、Ｆ
エコーとの区別も容易なため、安定でしかも信頼性の高
い直接チェック方式のカップリング・チェックを行なう
ことができ、同時に探傷も行なうことができる特徴を有
している。

【図面の簡単な説明】

第１図は透過方式による従来の超音波探傷装置の一例を
示す図、第２図は超音波探触子ブロック内に斜角用振動
子と垂直振動子の両方を用いた従来の超音波探傷装置の
一例を示す図、第３図は本発明の装置を示す図、第４図
は探傷波形例を示す図である。 図中の符号３は被検査材、５はコネクタ、７は超音波探
傷器電気回路部、１６は音響分割面、２１は超音波探触
子ブロック、２２は斜角振動子、２３は反射板、２４は
ビーム経路、２７はくさび、３０は遅延材蓋くさび、Ｔ
は送信パルス、Ｆは欠陥エコー、Ｓｌは表面エコー １
８は１スキップ位置を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 超音波探傷器電気回路部と、被検査材上を探傷する
   超音波探傷触子ブロックとからなる超音波探傷装置にお
   いて表面エコーを探触子ブロック内に設けた反射板にて
   反射させ、かつこの表面エコーの位置を目標探傷範囲よ
   りも時間的に少し後にずらすようにした超音波探傷装置
   。