JP2005148009A - Ultrasonic flaw detector, ultrasonic flaw detection method, and method for generating database for ultrasonic flaw detection - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波探傷、特にステンレスの溶接部等を対象として行う超音波探傷に用いて好適な超音波探傷装置、超音波探傷方法等に関する。 The present invention relates to an ultrasonic flaw detection apparatus, an ultrasonic flaw detection method, and the like suitable for use in ultrasonic flaw detection, particularly ultrasonic flaw detection performed on stainless steel welds and the like.
近年、金属の溶接部分等を対象として、内部の亀裂等の欠陥を非破壊で検査するため、超音波探傷法が用いられている。
このような超音波探傷法としては、フェイズドアレイ法がある。これは、図8(a)に示すように、複数の振動子1を独立に制御し、個々の振動子1を振動させるタイミングをずらすことによって、個々の振動子1から発する波が合成することで生成される合成波を、集束させたりその方向を制御するものである。このような方法によって超音波の合成波を検査対象物100の任意の検査対象箇所に当て、亀裂等の欠陥が生じているか否かを検査するのである(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。
In recent years, an ultrasonic flaw detection method has been used in order to inspect a defect such as an internal crack in a non-destructive manner for a welded portion of a metal or the like.
As such an ultrasonic flaw detection method, there is a phased array method. This is because, as shown in FIG. 8A, the waves emitted from the
しかし、このように超音波を集束させても、検査対象物100の粒子の異方性によって、合成波の進行方向が曲がり、検査対象箇所からの反射波を受けることができず、いわゆるSN比が低い状態となって、欠陥の検査も行えないことがある。
However, even if the ultrasonic waves are focused in this way, the traveling direction of the synthetic wave is bent due to the anisotropy of the particles of the
このような点に関して有効な解決策として、事前に超音波を検査対象物100に向けて発し、その反射波が戻ってくるまでの時間を観測し、実際に検査を行うときには、戻ってきた反射波を反転させた信号を送信することで、検査対象箇所に到達させる方法がある(例えば、特許文献3参照。)。
As an effective solution in this regard, an ultrasonic wave is emitted toward the
しかしながら、検査対象物100が、ステンレスの溶接部101や鋳造体である場合、図8(b)に示すように、結晶粒が大きいため、超音波が検査対象箇所に至る前に、結晶粒の境界で反射による散乱や屈折が生じ、その反射波自体を得ることができないため、検査を行うことができないという問題がある。
これは、事前に反射波を観測する特許文献3に記載の方法でも、上記と同様の理由から反射波そのものを得ることができないため、時間の観測すらできず、解決できない問題である。
また、この特許文献3に記載の方法は、理論のみであり、反転信号を生成できるだけの感度の反射波を実際に得るのが困難である等の理由により、実用化されてはいない。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、ステンレスの溶接部等においても、精度のよい超音波探傷を行うことのできる超音波探傷装置、超音波探傷方法等を提供することを目的とする。
However, when the
This is a problem that even the method described in
In addition, the method described in
The present invention has been made based on such a technical problem, and provides an ultrasonic flaw detection apparatus, an ultrasonic flaw detection method, and the like that can perform high-precision ultrasonic flaw detection even in a welded portion of stainless steel or the like. For the purpose.
かかる目的のもと、本発明は、テストピースに形成された既知の人工欠陥に対し超音波ビームを発し、人工欠陥からの反射波または回折波に基づき、特定の位置に超音波ビームを集束させるための駆動用電気信号に関する情報を予め生成し、この情報に基づいた駆動用電気信号によって、実際の検査対象物の検査対象箇所に超音波ビームを当てるものである。 For this purpose, the present invention emits an ultrasonic beam to a known artificial defect formed on a test piece, and focuses the ultrasonic beam on a specific position based on a reflected wave or a diffracted wave from the artificial defect. For this purpose, information related to the electrical signal for driving is generated in advance, and an ultrasonic beam is applied to the inspection target portion of the actual inspection object by the driving electrical signal based on this information.
さて、本発明の超音波探傷装置は、電気信号に基づいて超音波ビームを発するプローブと、テストピース中の特定の位置に形成された既知の人工欠陥に対しプローブで超音波ビームを発することで得られる反射波または回折波に基づき、テストピース中の特定の位置に超音波ビームを集束させるための駆動用電気信号に関する情報を生成する情報生成部と、生成された情報を格納する情報格納部と、情報格納部に格納された情報に基づき、プローブに駆動用電気信号を送信し、プローブから検査対象物中の特定の位置にて集束する超音波ビームを発生させる信号送信部と、超音波ビームの特定の位置における反射波または回折波に基づき、特定の位置の探傷解析を行う探傷解析部と、を備えることを特徴とする。
このように、テストピースに形成された既知の人工欠陥に対し超音波ビームを発するに際し、人工欠陥が超音波ビームを確実に反射あるいは回折するような大きさとしておくことで、人工欠陥からの反射波または回折波を確実に得て、特定の位置に超音波ビームを集束させるための駆動用電気信号の情報を生成することができる。
Now, the ultrasonic flaw detection apparatus of the present invention emits an ultrasonic beam with a probe that emits an ultrasonic beam based on an electrical signal and a known artificial defect formed at a specific position in a test piece. An information generation unit that generates information related to the electrical signal for driving for focusing the ultrasonic beam on a specific position in the test piece based on the reflected wave or diffracted wave obtained, and an information storage unit that stores the generated information And a signal transmission unit that transmits an electrical signal for driving to the probe based on the information stored in the information storage unit, and generates an ultrasonic beam that is focused at a specific position in the inspection object from the probe, and an ultrasonic wave A flaw detection analysis unit that performs flaw detection analysis at a specific position based on a reflected wave or a diffracted wave at a specific position of the beam.
In this way, when emitting an ultrasonic beam to a known artificial defect formed on a test piece, the size of the artificial defect is such that the ultrasonic defect reliably reflects or diffracts the ultrasonic beam. It is possible to reliably obtain a wave or a diffracted wave and to generate information on a driving electric signal for focusing an ultrasonic beam at a specific position.
このとき、人工欠陥の数は、一つのみでもよいが複数とすることもできる。その場合、情報生成部は、既知の複数の人工欠陥に対し超音波ビームを発することで得られる反射波または回折波に基づき、複数の特定の位置に超音波ビームを集束させるための駆動用電気信号に関する情報を生成する。
また、プローブは、複数の振動子を備え、信号送信部で発生した駆動用電気信号に基づいたそれぞれタイミングで複数の振動子が振動することで、超音波ビームを発するものとすることができる。このようなプローブは、複数振動子を所定の方向に沿って一列に配列したものとすることもできるし、複数行×複数列のマトリックス状に配置したものとすることもできる。
さらに、この超音波探傷装置は、プローブ側で発した超音波ビームの特定の位置における回折波を受信する受信プローブをさらに備えることもできる。つまり、プローブと受信プローブにより、TOFD(Time of Flight Diffraction)配置の超音波探傷装置を実現できる。この場合、情報生成部および探傷解析部は、受信プローブで受信した回折波を用いることになる。
At this time, the number of artificial defects may be one or more. In this case, the information generation unit is configured to drive electric power for focusing the ultrasonic beam at a plurality of specific positions based on a reflected wave or a diffracted wave obtained by emitting the ultrasonic beam to a plurality of known artificial defects. Generate information about the signal.
The probe may include a plurality of transducers and emit an ultrasonic beam when the plurality of transducers vibrate at respective timings based on the driving electrical signal generated by the signal transmission unit. Such a probe may have a plurality of transducers arranged in a line along a predetermined direction, or may be arranged in a matrix of a plurality of rows and a plurality of columns.
Furthermore, the ultrasonic flaw detector can further include a receiving probe that receives a diffracted wave at a specific position of an ultrasonic beam emitted on the probe side. That is, an ultrasonic flaw detector with a TOFD (Time of Flight Diffraction) arrangement can be realized by the probe and the receiving probe. In this case, the information generation unit and the flaw detection analysis unit use the diffracted wave received by the reception probe.
本発明は、テストピースに形成された既知の人工欠陥に対しプローブで超音波ビームを発する工程と、人工欠陥からの反射波または回折波を受信する工程と、受信した反射波または回折波に基づき、特定の位置に超音波ビームを集束させるための駆動用電気信号に関する情報を生成し、データベースに格納する工程と、を備えることを特徴とする超音波探傷用データベースの生成方法として捉えることもできる。 The present invention is based on a step of emitting an ultrasonic beam with a probe to a known artificial defect formed on a test piece, a step of receiving a reflected wave or a diffracted wave from the artificial defect, and the received reflected wave or diffracted wave A method for generating an ultrasonic flaw detection database, comprising: generating information related to an electrical drive signal for focusing an ultrasonic beam at a specific position and storing the information in a database. .
そして、本発明の超音波探傷方法は、このようにして生成された情報に基づく駆動用電気信号を用いることができる。すなわち、前記の駆動用電気信号をプローブに送信してプローブから超音波ビームを発生させ、検査対象物の特定の位置に集束させ、その特定の位置における反射波または回折波を受信し、これに基づき、特定の位置の探傷解析を行うことができる。
また、プローブから超音波ビームを発生させ、検査対象物の特定の位置に集束させる工程では、異なる角度から超音波ビームを複数回発生させ、特定の位置の探傷解析を行う工程では、異なる角度から複数回発生させた超音波ビームの反射波または回折波のそれぞれに基づいて探傷解析結果を得て、これら探傷解析結果を重ね合わせることもできる。
The ultrasonic flaw detection method of the present invention can use an electric drive signal based on the information generated in this way. That is, the drive electric signal is transmitted to the probe to generate an ultrasonic beam from the probe, focused on a specific position of the inspection object, and a reflected wave or a diffracted wave at the specific position is received. Based on this, flaw detection analysis at a specific position can be performed.
Further, in the step of generating an ultrasonic beam from the probe and focusing it on a specific position of the inspection object, the step of generating the ultrasonic beam from a plurality of different angles and performing flaw detection analysis at a specific position is performed from different angles. It is also possible to obtain flaw detection analysis results based on the reflected waves or diffracted waves of the ultrasonic beam generated a plurality of times, and to superimpose these flaw detection analysis results.
また、本発明は、人工欠陥を有するテストピースを用いることなく、数値解析によってデータベースを構築することもできる。すなわち本発明は、コンピュータ装置によって実行される超音波探傷用データベースの生成方法であって、検査対象物に対応した解析モデルを作成するステップと、作成された解析モデルを用い、検査対象物の検査対象箇所に対応した位置から、検査対象物に超音波探傷用のプローブをセットする位置まで超音波が到達する時間を数値解析により算出するステップと、算出された時間に基づき、プローブから発する超音波ビームを検査対象箇所に集束させるための駆動用電気信号に関する情報を生成し、データベースに格納するステップと、を備えることを特徴とする。 The present invention can also construct a database by numerical analysis without using a test piece having an artificial defect. That is, the present invention relates to a method for generating an ultrasonic flaw detection database executed by a computer apparatus, the step of creating an analysis model corresponding to an inspection object, and the inspection of the inspection object using the created analysis model A step of calculating the time for the ultrasonic wave to reach from the position corresponding to the target location to the position where the probe for ultrasonic flaw detection is set on the inspection object by numerical analysis, and the ultrasonic wave emitted from the probe based on the calculated time Generating information related to the driving electrical signal for focusing the beam on the inspection target location and storing the information in a database.
さらに本発明は、プローブから検査対象物に対し第一の角度で超音波ビームを発生させて検査対象物の検査対象箇所に集束させ、超音波ビームの検査対象箇所における第一の反射波または回折波を受信する工程と、プローブから検査対象物に対し第二の角度で超音波ビームを発生させて検査対象物の検査対象箇所に集束させ、超音波ビームの検査対象箇所における第二の反射波または回折波を受信する工程と、受信した第一および第二の反射波または回折波のそれぞれについて検査対象箇所の探傷解析を行う工程と、第一および第二の反射波または回折波に基づく探傷解析結果を重ね合わせる工程と、を備えることを特徴とすることもできる。 Furthermore, the present invention generates an ultrasonic beam from the probe with respect to the inspection object at a first angle and focuses it on the inspection object portion of the inspection object, and the first reflected wave or diffraction at the inspection object portion of the ultrasonic beam. Receiving the wave, and generating an ultrasonic beam from the probe to the inspection object at a second angle and focusing it on the inspection target portion of the inspection target, and the second reflected wave at the inspection target portion of the ultrasonic beam. Alternatively, a step of receiving a diffracted wave, a step of performing a flaw detection analysis on the inspection target portion for each of the received first and second reflected waves or diffracted waves, and a flaw detection based on the first and second reflected waves or diffracted waves And a step of superimposing the analysis results.
本発明によれば、テストピースに人工欠陥を設けておくことで、検査対象物が、超音波が散乱、屈折しやすいステンレスの溶接部等であっても、駆動用電気信号を確実に生成することができる。
また、このような駆動用電気信号を数値解析に基づいて生成することもできる。
そして、実際に検査を行う際にはその駆動用電気信号によって超音波ビームを発することで、検査対象箇所に超音波ビームを確実に当て、精度のよい超音波探傷を行うことが可能となる。
According to the present invention, by providing an artificial defect in the test piece, an electric signal for driving is reliably generated even if the inspection object is a stainless steel welded portion or the like where ultrasonic waves are easily scattered and refracted. be able to.
Further, such a driving electric signal can be generated based on numerical analysis.
When an inspection is actually performed, an ultrasonic beam is emitted by the driving electrical signal, so that the ultrasonic beam can be reliably applied to the inspection target portion, and an accurate ultrasonic flaw detection can be performed.
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
〔第一の実施の形態〕
図1は、本実施の形態における超音波探傷装置の構成を説明するための図である。
この図1に示すように、超音波探傷装置10は、複数の振動子11を備えたプローブ12と、このプローブ12の制御部20とを備える。
本実施の形態において、振動子11は、所定の方向に沿って一列に配置されている。各振動子11は、圧電素子からなり、電気信号に応じた振動を発するとともに、外部から受けた振動に応じた電気信号を発する。
制御部20は、プローブ12の各振動子11を振動させるための電気信号を送信する信号送信部21と、プローブ12で検出される振動に応じた電気信号を受信する反射信号受信部22と、受信した電気信号を解析する解析部(情報生成部、探傷解析部)23と、信号送信部21で送信する電気信号の遅延時間等が格納されたデータベース(情報格納部)24と、を備えている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
[First embodiment]
FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of an ultrasonic flaw detector according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the
In the present embodiment, the
The
さて、このような超音波探傷装置10では、データベース24に、以下のようにして得られるデータを格納する。
すなわち、図2(a)に示すように、実際に超音波探傷等を行うに先立ち、テストピースとして、データ収集用の検査対象物100の溶接部101に、予め、超音波ビームの反射波が確実に得られるだけの大きさ、例えば数mmの穴を形成し、これを人工欠陥200とする。この人工欠陥200は、実際に検査を行う検査対象箇所に対応した位置に形成する。
そして、このような人工欠陥200を有した検査対象物100に対し、プローブ12を所定の位置にセットした後、各振動子11から発する超音波の合成波である超音波ビームが人工欠陥200の位置に集束するよう、信号送信部21から電気信号S1を送信する。
この電気信号S1を各振動子11が受けると、その電気信号S1の波形に応じたタイミングで振動子11が振動して、超音波を発する。このとき、各振動子11には、超音波が人工欠陥200の位置に到達するよう、振動を発生させるタイミング(遅延時間)が異なった波形を有した電気信号S1が信号送信部21から送信されるので、各振動子11から発した超音波により、人工欠陥200に向けた超音波ビームが形成される。
この超音波ビームは、通常の検査対象物100の溶接部101に存在する欠陥に比較して遥かに大きい人工欠陥200で反射し、反射波Rが生じる。
In such an
That is, as shown in FIG. 2A, before actually performing ultrasonic flaw detection or the like, the reflected wave of the ultrasonic beam is previously applied to the
Then, after setting the
When each
This ultrasonic beam is reflected by the
その反射波Rがプローブ12の各振動子11に到達すると、各振動子11では、到達した反射波Rに応じた電気信号S2を発する。この電気信号S2は、制御部20の反射信号受信部22にて受信される。
受信した電気信号S2に基づき、解析部23にて、各振動子11のそれぞれに対応した反射波Rの電気信号S2を反転(時間的に反転)させた電気信号(以下、駆動用電気信号と称する)S3が生成される。ここで、反射波Rは、人工欠陥200から各振動子11に戻る際の経路、つまり溶接部101の結晶粒による曲がり等の影響を受けた経路を通っている。つまり、各振動子11で受信する電気信号S2は、経路の違いによる時間差を含んでいるため、この電気信号S2を反転させることによって、個々の振動子11に対する駆動用電気信号S3において、振動を発生させるタイミング(遅延時間)を設定するのである。
生成された個々の振動子11に対する駆動用電気信号S3のデータ(駆動用電気信号に関する情報)は、設定された駆動用電気信号S3の遅延時間の情報を含み、人工欠陥200の位置を示す情報に関連付けられてデータベース24に格納される。
When the reflected wave R reaches each
Based on the received electrical signal S2, the
The generated data of the driving electrical signal S3 for each vibrator 11 (information on the driving electrical signal) includes information on the set delay time of the driving electrical signal S3 and indicates the position of the
上記のようなデータをデータベース24に格納した超音波探傷装置10で、実際に(データ収集用ではない)検査対象物100を検査する際には、図2(b)に示すように、プローブ12を所定の位置にセットする。
そして、事前にデータベース24に格納されたデータに基づき、信号送信部21から、駆動用電気信号S3をプローブ12の個々の振動子11に送信する。するとプローブ12の各振動子11は駆動用電気信号S3の波形(遅延時間)に応じたタイミングで超音波を発する。
When actually inspecting the inspection object 100 (not for data collection) with the
Then, based on the data stored in the
駆動用電気信号S3によって設定される各振動子11の振動発生タイミングは異なっており、個々の振動子11から発する超音波の合成波として、超音波ビームBが形成される。このとき、駆動用電気信号S3は、溶接部101の結晶粒による曲がり等の影響を受けて人工欠陥200から各振動子11に至る経路を通る反射波Rの電気信号S2を反転させたものであるので、振動子11から発した超音波は、反射波Rの経路を逆行する形で伝搬し、その合成波である超音波ビームBは、検査対象物100の溶接部101において、データ収集用の検査対象物100における人工欠陥200に対応した位置にある検査対象箇所(特定の位置)300に集束する。
The vibration generation timing of each
集束した超音波ビームBは、検査対象箇所300の傷の有無、状況等に応じて反射し、その反射波Rは、プローブ12の各振動子11に伝わる。各振動子11では、到達した反射波Rに応じた電気信号を発し、これは制御部20の反射信号受信部22にて受信される。
受信した電気信号に基づき、解析部23にて、各振動子11のそれぞれに対応した反射波Rを解析し、傷の有無、傷がある場合にはその大きさ等の情報を生成し、これを適宜出力手段で外部に出力する。
The focused ultrasonic beam B is reflected according to the presence / absence of the scratch on the
Based on the received electrical signal, the
このようにして、要は、特許文献3のように、事前に人工欠陥200に向けて超音波ビームBを発し、その反射波Rに基づいて遅延時間の差を設定した駆動用電気信号S3を用意しておく。そして、実際に検査を行う際にはその駆動用電気信号S3でプローブ12から超音波ビームBを発することで、超音波ビームBの進行方向が検査対象物100の溶接部101の異方性の影響を受ける場合であっても、検査対象箇所300に超音波ビームBを確実に当てることができる。
しかも、駆動用電気信号S3を得るために事前に超音波ビームBを人工欠陥200に当てるに際しては、人工欠陥200を、超音波ビームBが確実に反射する大きさとしておくことで、超音波ビームBが散乱、屈折しやすいステンレスの溶接部101であっても、反射波Rを確実に捉え、駆動用電気信号S3を生成することができるのである。
In this way, the point is that, as in
In addition, when the ultrasonic beam B is applied to the
図3は、上記実施の形態の応用例を示すものである。
上記実施の形態では、人工欠陥200を一箇所に設けた例を挙げたが、図3(a)の例では、溶接部101の全体をカバーするように複数の人工欠陥200を配し、それぞれの人工欠陥200に対し、上記と同様にして事前に超音波ビームBを当て、その反射波Rに基づいて駆動用電気信号S3を生成し、データベース24に格納しておく。
そして、図3(b)に示すように、実際に検査を行う際には、生成された駆動用電気信号S3を用い、複数の人工欠陥200に対応した複数の検査対象箇所300に対して超音波ビームBを順次当てることでスキャンしていき、それぞれの検査対象箇所300における反射波Rから、探傷を行うのである。
FIG. 3 shows an application example of the above embodiment.
In the above embodiment, the example in which the
Then, as shown in FIG. 3B, when actually inspecting, the generated driving electrical signal S3 is used to superimpose a plurality of
このような構成により、溶接部101のほぼ全域の探傷検査を行うことができ、欠陥の検出性能を向上させることができる。
With such a configuration, flaw detection inspection can be performed on almost the entire area of the welded
図4は、上記実施の形態の他の応用例である。
上記実施の形態では、プローブ12の振動子11を一列に直線状に配した構成としたが、図4の例では、プローブ12の振動子11を、マトリックス状、つまり互いに直交する方向にm×n列配置するのである。
そして、これらm×n列の振動子11から発する超音波ビームBを一点に集束させ、上記実施の形態と同様、人工欠陥200を用いて得た駆動用電気信号S3によって超音波ビームBを発生させ、超音波探傷を行うことができる。
FIG. 4 shows another application example of the above embodiment.
In the above embodiment, the
Then, the ultrasonic beam B emitted from the m × n rows of
このような構成とすることで、超音波ビームBの集束性(エネルギー集中度)が高まり、SN比が向上し、欠陥の検出性能を一層高めることができる。 With such a configuration, the focusability (energy concentration level) of the ultrasonic beam B is increased, the SN ratio is improved, and the defect detection performance can be further enhanced.
〔第二の実施の形態〕
次に、本発明に係る第二の実施の形態を示す。
図5に示すように、本実施の形態においては、二個一対のプローブ12A、12Bを、送信側と受信側に分け、溶接部101の両側に対向配置させる。このような配置を、TOFD配置と称する。
ここで、制御部20の構成については、上記第一の実施の形態で送信・受信を兼ねていたプローブ12が、本実施の形態では送信側・受信側のプローブ12A、12Bに分かれただけなので、実質的に同じ機能を有する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described.
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, two pairs of
Here, with respect to the configuration of the
このような構成の超音波探傷装置10は、基本的には、 特開2001−228126号公報に開示した技術と同様の構成を有している。すなわち、送信側のプローブ12Aから発した超音波ビームBを、検査対象物100の検査対象箇所300に集束させ、そこで反射ではなく回折した回折波Hを受信側のプローブ(受信プローブ)12Bで受信する。
そして、上記第一の実施の形態と同様、事前に、データ収集用の検査対象物100に、複数の人工欠陥200(図3(a)参照)を設け、その人工欠陥200に、送信側のプローブ12Aから発した超音波ビームBを集束させ、その回折波Hを受信側のプローブ12Bで受信し、これに基づいて駆動用電気信号S3を生成し、そのデータをデータベース24に格納しておく。実際に検査を行う際には、生成された駆動用電気信号S3を用い、人工欠陥200に対応した検査対象箇所300に対し、超音波ビームBを集束させて当て、それぞれの検査対象箇所300における回折波Hから、探傷を行うのである。
The
As in the first embodiment, a plurality of artificial defects 200 (see FIG. 3A) is provided in advance on the
このようにして、TOFD配置したプローブ12A、12Bを用いることで、溶接部101の欠陥400の上下端の回折波Hから、欠陥400の深さ(長さ)を検出することができる。しかもそのとき、上記第一の実施の形態と同様にして、事前に検査対象箇所300に向けて超音波ビームBを発するに際し、検査対象物100に人工欠陥200を設けておくことで、超音波ビームBが散乱、屈折しやすいステンレスの溶接部101であっても、反射波Rを確実に捉え、駆動用電気信号S3を生成することができるのである。
Thus, the depth (length) of the
〔第三の実施の形態〕
次に、本発明に係る第三の実施の形態を示す。
第三の実施の形態では、一つの検査対象箇所300に対し、角度が異なる複数の方向から超音波ビームBを当て、欠陥400の探傷を行う。
これには、上記第一の実施の形態(図3および図4に示した応用例を含む)において、予め、人工欠陥200に対し、角度が異なる複数の方向から、それぞれ超音波ビームBを当て、その反射波Rに基づいて駆動用電気信号S3を生成し、データベース24に格納しておく。
そして、実際に検査を行う際には、図6(a)および(b)に示すように、生成された駆動用電気信号S3を用い、検査対象箇所300に対し、角度が異なる複数の方向(角度θ1、θ2)から超音波ビームB1、B2を別々に当て、それぞれの方向で検査対象箇所300における反射波R(第一の反射波、第二の反射波)を得る。このとき、解析部23では、それぞれの方向から超音波ビームBを当てて得た反射波Rに基づき、欠陥400がある場合の位置を含む探傷解析結果を生成する。そして、図6(c)に示すように、解析部23にて、異なる超音波ビームBを当てて得た複数の探傷解析結果を互いに重ね合わせることで、欠陥400の位置を示す情報を強調することができる。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment according to the present invention will be described.
In the third embodiment, the
For this purpose, in the first embodiment (including the application examples shown in FIGS. 3 and 4), the ultrasonic beam B is applied to the
When the inspection is actually performed, as shown in FIGS. 6A and 6B, the generated driving electrical signal S3 is used, and a plurality of directions (at different angles with respect to the inspection target location 300) ( The ultrasonic beams B1 and B2 are separately applied from the angles θ1 and θ2), and the reflected wave R (first reflected wave and second reflected wave) at the
このようにして、角度が異なる複数の方向から超音波ビームBを当てたときの、検査対象箇所300における反射波Rから、欠陥400がある場合の位置を含む情報を生成し、これらを重ね合わせることで、欠陥400の位置を示す情報を強調し、信号のSN比を向上させることができる。
このときも、予め、人工欠陥200に対し、角度が異なる複数の方向から、それぞれ超音波ビームBを当て、その反射波Rに基づいて駆動用電気信号S3を生成して、データベース24に格納しておくことで、超音波ビームBが散乱、屈折しやすいステンレスの溶接部101であっても、反射波Rを確実に捉え、駆動用電気信号S3を生成することができるのである。
In this way, information including the position when the
Also at this time, the ultrasonic beam B is applied to the
〔第四の実施の形態〕
次に、本発明に係る第四の実施の形態を示す。
上記第一〜第三の実施の形態では、予め、人工欠陥200に対し超音波ビームBを当て、その反射波Rに基づいて駆動用電気信号S3を生成し、データベース24に格納しておくようにしたが、第四の実施の形態では、人工欠陥200に対し超音波ビームBを当てるのではなく、これを数値解析で求める。
これには、コンピュータ装置において、図7に示すような流れの処理を実行させる。
まず、図7に示すように、検査対象物100に対応し、溶接部101の超音波異方性を含む解析モデルを作成する(ステップS101)。ここで、作成する解析モデルは溶接部101の開先形状、材料音速、異方性等の情報を含んだものとする。また解析モデルのメッシュは、用いる解析手法に対応したものとする。
そして、解析モデル上において、有限要素法、差分法等の数値解析手法により、検査対象物100の検査対象箇所300に対応した点から、点音源を発生させる(ステップS102)。
解析モデル上において、検査対象物100にプローブ12の各振動子11をセットする位置(探傷面)に対応した各点にて、音の到達時間を算出する(ステップS103)。
このようにして音の到達時間を数値解析によるシミュレーションで得た後は、上記第一〜第三の実施の形態とほぼ同様にして、音の到達時間から逆算して、駆動用信号の情報を設定し、これをデータベース24に格納する(ステップS104)。
[Fourth embodiment]
Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described.
In the first to third embodiments, the ultrasonic beam B is applied to the
To do this, the computer apparatus is caused to execute a flow process as shown in FIG.
First, as shown in FIG. 7, an analysis model corresponding to the
Then, on the analysis model, a point sound source is generated from a point corresponding to the
On the analysis model, the sound arrival time is calculated at each point corresponding to the position (flaw detection surface) where each
After the sound arrival time is obtained by simulation by numerical analysis in this way, the information of the driving signal is calculated back from the sound arrival time in substantially the same manner as in the first to third embodiments. This is set and stored in the database 24 (step S104).
このようにして、駆動用信号の情報をデータベース24に格納した後、実際に検査を行う際には、生成された駆動用電気信号S3を用い、実際の検査対象物100の検査対象箇所300に対し、超音波ビームBを当て、それぞれの検査対象箇所300における反射波R、回折波Hから、探傷を行うのである。
Thus, after actually storing the driving signal information in the
このような構成により、事前にデータ収集用の検査対象物100を用いた実験を行うことなく、数値解析によりデータベース24を構築することが可能となる。これにより、事前の準備に要する時間を短縮したり、様々な形態の検査対象物100の探傷を容易に行うことが可能となる。また、データ収集用の検査対象物100を準備できないような場合にも、本実施の形態の構成は非常に有効である。
With such a configuration, it is possible to construct the
なお、上記第一〜第四の実施の形態で示した構成は、適宜組み合わせることが可能となる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
Note that the configurations shown in the first to fourth embodiments can be appropriately combined.
In addition to this, as long as it does not depart from the gist of the present invention, the configuration described in the above embodiment can be selected or changed to another configuration as appropriate.
10…超音波探傷装置、11…振動子、12、12A…プローブ、12B…プローブ(受信プローブ)、20…制御部、21…信号送信部、22…反射信号受信部、23…解析部(情報生成部、探傷解析部)、24…データベース(情報格納部)、100…検査対象物、101…溶接部、200…人工欠陥、300…検査対象箇所(特定の位置)、400…欠陥、B…超音波ビーム、B1…超音波ビーム、B2…超音波ビーム、H…回折波、R…反射波、S3…駆動用電気信号、θ1…角度(第一の角度)、θ2…角度(第二の角度)
DESCRIPTION OF
Claims (10)
テストピース中の特定の位置に形成された既知の人工欠陥に対し前記プローブで超音波ビームを発することで得られる反射波または回折波に基づき、前記テストピース中の特定の位置に超音波ビームを集束させるための駆動用電気信号に関する情報を生成する情報生成部と、
生成された前記情報を格納する情報格納部と、
前記情報格納部に格納された前記情報に基づき、前記プローブに前記駆動用電気信号を送信し、前記プローブから検査対象物中の特定の位置にて集束する超音波ビームを発生させる信号送信部と、
前記超音波ビームの前記特定の位置における反射波または回折波に基づき、前記特定の位置の探傷解析を行う探傷解析部と、
を備えることを特徴とする超音波探傷装置。 A probe that emits an ultrasonic beam based on an electrical signal;
Based on a reflected wave or a diffracted wave obtained by emitting an ultrasonic beam with the probe to a known artificial defect formed at a specific position in the test piece, the ultrasonic beam is applied to the specific position in the test piece. An information generator for generating information on the driving electrical signal for focusing;
An information storage unit for storing the generated information;
A signal transmission unit that transmits the driving electrical signal to the probe based on the information stored in the information storage unit, and generates an ultrasonic beam that is focused from the probe at a specific position in the inspection object; ,
A flaw analysis unit for performing flaw analysis at the specific position based on the reflected wave or diffracted wave at the specific position of the ultrasonic beam;
An ultrasonic flaw detector characterized by comprising:
前記情報生成部および前記探傷解析部は、前記受信プローブで受信した前記回折波を用いることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の超音波探傷装置。 A receiving probe for receiving a diffracted wave at the specific position of the ultrasonic beam emitted on the probe side;
The ultrasonic flaw detection apparatus according to claim 1, wherein the information generation unit and the flaw detection analysis unit use the diffracted wave received by the reception probe.
前記人工欠陥からの反射波または回折波を受信する工程と、
受信した前記反射波または回折波に基づき、特定の位置に超音波ビームを集束させるための駆動用電気信号に関する情報を生成し、データベースに格納する工程と、
を備えることを特徴とする超音波探傷用データベースの生成方法。 Emitting an ultrasonic beam with a probe to a known artificial defect formed on a test piece;
Receiving a reflected wave or a diffracted wave from the artificial defect;
Based on the received reflected wave or diffracted wave, generating information related to the driving electrical signal for focusing the ultrasonic beam at a specific position and storing it in a database;
A method for generating a database for ultrasonic flaw detection, comprising:
発生させた前記超音波ビームの前記特定の位置における反射波または回折波を受信する工程と、
受信した前記反射波または回折波に基づき、前記特定の位置の探傷解析を行う工程と、
を備えることを特徴とする超音波探傷方法。 By sending an electrical signal for driving generated by emitting an ultrasonic beam to a known artificial defect formed on a test piece to the probe, the ultrasonic beam is generated from the probe and the inspection object is specified. Focusing on the position of
Receiving a reflected wave or a diffracted wave at the specific position of the generated ultrasonic beam;
Based on the received reflected wave or diffracted wave, performing a flaw detection analysis of the specific position;
An ultrasonic flaw detection method comprising:
前記特定の位置の探傷解析を行う工程では、異なる角度から複数回発生させた前記超音波ビームの前記反射波または回折波のそれぞれに基づく探傷解析結果を重ね合わせることを特徴とする請求項7に記載の超音波探傷方法。 In the step of generating an ultrasonic beam from the probe and focusing on a specific position of the inspection object, the ultrasonic beam is generated a plurality of times from different angles,
The flaw detection analysis result based on each of the reflected wave or the diffracted wave of the ultrasonic beam generated a plurality of times from different angles is overlaid in the step of performing the flaw detection analysis at the specific position. The ultrasonic flaw detection method as described.
検査対象物に対応した解析モデルを作成するステップと、
作成された前記解析モデルを用い、前記検査対象物の検査対象箇所に対応した位置から、前記検査対象物に超音波探傷用のプローブをセットする位置まで超音波が到達する時間を数値解析により算出するステップと、
算出された前記時間に基づき、前記プローブから発する超音波ビームを前記検査対象箇所に集束させるための駆動用電気信号に関する情報を生成し、データベースに格納するステップと、
を備えることを特徴とする超音波探傷用データベースの生成方法。 A method for generating an ultrasonic flaw detection database executed by a computer device, comprising:
Creating an analysis model corresponding to the inspection object;
Using the created analysis model, the time required for the ultrasonic wave to reach from the position corresponding to the inspection target position of the inspection object to the position where the probe for ultrasonic flaw detection is set to the inspection object is calculated by numerical analysis. And steps to
Based on the calculated time, generating information on an electrical signal for driving for focusing an ultrasonic beam emitted from the probe on the inspection target location, and storing the information in a database;
A method for generating a database for ultrasonic flaw detection, comprising:
前記プローブから検査対象物に対し第二の角度で超音波ビームを発生させて前記検査対象物の検査対象箇所に集束させ、前記超音波ビームの前記検査対象箇所における第二の反射波または回折波を受信する工程と、
受信した前記第一および第二の反射波または回折波のそれぞれについて前記検査対象箇所の探傷解析を行う工程と、
前記第一および第二の反射波または回折波に基づく探傷解析結果を重ね合わせる工程と、
を備えることを特徴とする超音波探傷方法。 An ultrasonic beam is generated from the probe with respect to the inspection target at a first angle and focused on the inspection target portion of the inspection target, and the first reflected wave or diffraction wave of the ultrasonic beam at the inspection target portion is generated. Receiving, and
An ultrasonic beam is generated from the probe with respect to the inspection object at a second angle and focused on the inspection target portion of the inspection target, and the second reflected wave or diffracted wave of the ultrasonic beam at the inspection target portion. Receiving
A step of performing a flaw detection analysis of the inspection target portion for each of the received first and second reflected waves or diffracted waves;
Superimposing flaw detection analysis results based on the first and second reflected waves or diffracted waves;
An ultrasonic flaw detection method comprising:
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