JPH1164300A - Ultrasonic probe and ultrasonic flaw detecting apparatus - Google Patents
Ultrasonic probe and ultrasonic flaw detecting apparatusInfo
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- JPH1164300A JPH1164300A JP9218606A JP21860697A JPH1164300A JP H1164300 A JPH1164300 A JP H1164300A JP 9218606 A JP9218606 A JP 9218606A JP 21860697 A JP21860697 A JP 21860697A JP H1164300 A JPH1164300 A JP H1164300A
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- ultrasonic
- ultrasonic probe
- check
- main body
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、各種プラントのパ
イプ、熱交換機チューブ内面等の欠陥を非破壊で検査す
る超音波探触子及び超音波探傷装置に係わり、特にカッ
プリングチェックを行う超音波探触子及び超音波探傷装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic probe and an ultrasonic flaw detector for non-destructively inspecting defects in pipes, heat exchanger tubes and the like of various plants, and more particularly to an ultrasonic probe for performing a coupling check. The present invention relates to a probe and an ultrasonic flaw detector.
【0002】[0002]
【従来の技術】超音波探傷では、超音波探触子と試験材
との音響結合が確実に行われるか否か、すなわち試験材
中に超音波が確実に入射しているか否かを確認するた
め、探触子と試験材とのカップリングチェックが必要で
ある。従来のカップリングチェック方式としては、特開
昭54−43087に開示されているように(1)底面
エコー方式及び(2)表面反射方式等がある。これらの
2つの方式を図8及び図9を用いて説明する。2. Description of the Related Art In ultrasonic flaw detection, it is confirmed whether or not acoustic coupling between an ultrasonic probe and a test material is reliably performed, that is, whether or not ultrasonic waves are reliably incident on the test material. Therefore, it is necessary to check the coupling between the probe and the test material. As a conventional coupling check method, there are (1) a bottom echo method and (2) a surface reflection method as disclosed in JP-A-54-43087. These two methods will be described with reference to FIGS.
【0003】図8は底面エコー方式によりカップリング
チェックを行う超音波探触子の横断面図である。超音波
探触子ブロック1内には音響分割面2を挟んで斜角探触
子3及び垂直探触子4が設けられる。垂直探触子4から
発生した超音波は試験材6中をその表面に対して垂直方
向に伝播し、試験材6裏面で反射して同一のビーム経路
7を通って垂直探触子4で検出される。この検出された
底面エコーレベルを基準値、すなわち予め検出しておい
たカップリングが良好なときの底面エコーレベルと比較
することによりカップリングチェックが行われる。FIG. 8 is a cross-sectional view of an ultrasonic probe for performing a coupling check by a bottom echo method. An oblique probe 3 and a vertical probe 4 are provided in the ultrasonic probe block 1 with the acoustic division surface 2 interposed therebetween. The ultrasonic wave generated from the vertical probe 4 propagates in the test material 6 in a direction perpendicular to the surface thereof, is reflected by the rear surface of the test material 6, passes through the same beam path 7, and is detected by the vertical probe 4. Is done. A coupling check is performed by comparing the detected bottom surface echo level with a reference value, that is, a previously detected bottom surface echo level when the coupling is good.
【0004】図9は表面反射方式によりカップリングチ
ェックを行う超音波探触子の横断面図である。超音波探
触子ブロック1内には音響分割面2を挟んで斜角探触子
3及び遅延材兼くさび9を介して反射板8が設けられ
る。この反射板8は、斜角探触子3から発生した超音波
が試験材6表面で反射し、この反射した超音波の進行方
向に対して垂直に取り付けられる。FIG. 9 is a cross-sectional view of an ultrasonic probe for performing a coupling check by a surface reflection method. A reflector 8 is provided in the ultrasonic probe block 1 via an oblique probe 3 and a delay member / wedge 9 with the acoustic division surface 2 interposed therebetween. The reflecting plate 8 reflects the ultrasonic waves generated from the oblique probe 3 on the surface of the test material 6 and is mounted perpendicular to the traveling direction of the reflected ultrasonic waves.
【0005】この超音波探触子が受信する波形は表面エ
コーを含み、かつ試験材6中で1S距離内に欠陥が存在
する場合には目標探傷範囲に欠陥エコーが現れる。試験
材6の表面で反射する表面エコーの検出される時間を目
標探傷範囲として設定されたゲート時間範囲より少し後
に設定することにより、欠陥エコーと表面エコーの識別
を容易にして直接カップリングチェックを行う。The waveform received by the ultrasonic probe includes a surface echo, and when a defect exists within a distance of 1S in the test material 6, a defect echo appears in the target flaw detection range. By setting the time at which the surface echo reflected on the surface of the test material 6 is detected to be slightly later than the gate time range set as the target flaw detection range, the discrimination between the defect echo and the surface echo is facilitated and the direct coupling check is performed. Do.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の超音波探触
子を用いたカップリングチェックでは、以下に示す問題
が生ずる。The following problems occur in the coupling check using the above-mentioned conventional ultrasonic probe.
【0007】底面エコー方式の場合、実際の探傷には斜
角探触子3を用い、カップリングチェックには垂直探触
子4を用いて行うので、正確には斜角探触子3自身のカ
ップリングチェックを行っていることにはならない。ま
た、斜角探触子3及び垂直探触子4と2個の探触子が必
要であり、これら両探触子3,4を仕切る音響分割面2
を含めて超音波探触子ブロック1の製作が困難、高価な
ものとなる。さらに、試験材6を透過して反射した超音
波のレベルを比較するので、試験材6内部に減衰を起こ
す要因が存在する場合でも、カップリング不良となる恐
れがあった。In the case of the bottom surface echo method, since the oblique probe 3 is used for actual flaw detection and the vertical probe 4 is used for the coupling check, to be precise, the oblique probe 3 itself is used. It does not mean that a coupling check is being performed. In addition, the angle probe 3 and the vertical probe 4 and two probes are required, and the acoustic division surface 2 that partitions these two probes 3 and 4 is required.
The production of the ultrasonic probe block 1 is difficult and expensive. Furthermore, since the level of the ultrasonic wave transmitted through and reflected by the test material 6 is compared, there is a possibility that a coupling failure may occur even if there is a factor causing attenuation inside the test material 6.
【0008】一方、表面反射方式の場合、受信波形にお
ける表面エコーの検出位置を目標探傷範囲より少し後に
設定するために遅延材7が必要となる。ここで、試験材
6の厚みが増加すると探傷範囲を伝播する超音波の伝播
距離が長くなり、その分遅延量を大きくするため遅延材
7の厚みを増す必要があった。また、斜角探触子3及び
反射板8をくさび又は遅延材7に組み込むため、超音波
探触子ブロック1の製作上の難点があった。On the other hand, in the case of the surface reflection method, the delay member 7 is required to set the detection position of the surface echo in the received waveform slightly after the target flaw detection range. Here, as the thickness of the test material 6 increases, the propagation distance of the ultrasonic wave propagating in the flaw detection range increases, and it is necessary to increase the thickness of the delay material 7 in order to increase the delay amount. Further, since the oblique probe 3 and the reflection plate 8 are incorporated in the wedge or the delay member 7, there is a difficulty in manufacturing the ultrasonic probe block 1.
【0009】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、安定で信頼性の高
いカップリングチェックを行い、同時に試験材の減衰チ
ェックを可能とする超音波探触子及び超音波探傷装置を
提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic probe capable of performing a stable and highly reliable coupling check and at the same time an attenuation check of a test material. An object of the present invention is to provide a probe and an ultrasonic flaw detector.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
超音波探触子は、超音波の送受信を行う超音波探触子本
体と、この超音波探触子本体から発射された超音波のう
ち、試験材表面で反射した超音波の進路に設けられ、そ
の表面が進路に対して垂直に配置されたカップリングチ
ェック用反射板と、前記超音波探触子本体から発射され
た超音波のうち、試験材中に屈折入射した入射波が試験
材裏面で反射し、更に進んで試験材表面で屈折し進行す
る位置に設けられ、その表面が超音波の進路に対して垂
直に配置された減衰チェック用反射板とを具備してなる
ことを特徴とする。An ultrasonic probe according to a first aspect of the present invention includes an ultrasonic probe main body for transmitting and receiving ultrasonic waves, and an ultrasonic probe emitted from the ultrasonic probe main body. Of the sound waves, provided on the path of the ultrasonic wave reflected on the surface of the test material, a reflection plate for coupling check whose surface is arranged perpendicular to the path, and an ultrasonic wave emitted from the ultrasonic probe main body. Among the sound waves, the incident wave refracted into the test material is provided at a position where the incident wave is reflected on the back surface of the test material, further proceeds and refracted on the surface of the test material, and the surface is arranged perpendicular to the ultrasonic wave path. And a reflection plate for checking attenuation.
【0011】また、本発明の請求項2に係る超音波探触
子は、請求項1記載の超音波探触子において、カップリ
ングチェック用反射板及び減衰チェック用反射板の反射
面は、くさび材又は遅延材中に埋め込まない構造である
ことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the ultrasonic probe according to the first aspect, the reflecting surfaces of the coupling check reflection plate and the attenuation check reflection plate are wedges. It is a structure that is not embedded in a material or a delay material.
【0012】また、本発明の請求項3に係る超音波探触
子は、請求項1記載の超音波探触子において、超音波探
触子本体とカップリングチェック用反射板及び減衰チェ
ック用反射板との間に充填された水を具備してなること
を特徴とする超音波探触子。また、本発明の請求項4に
係る超音波探傷装置は、請求項1記載の超音波探触子
と、この超音波探触子から発射された超音波のうち、カ
ップリングチェック用反射板で反射した超音波に基づい
てカップリングチェックを行うカップリングチェック用
電気回路と、前記カップリングチェック用反射板で反射
した超音波及び減衰チェック用反射板で反射した超音波
に基づいて試験材の肉厚計測を行う肉厚計測用電気回路
とを具備してなることを特徴とする。The ultrasonic probe according to a third aspect of the present invention is the ultrasonic probe according to the first aspect, wherein the ultrasonic probe main body, the reflection plate for coupling check, and the reflection plate for attenuation check are provided. An ultrasonic probe comprising water filled between a plate and a plate. An ultrasonic flaw detector according to claim 4 of the present invention uses the ultrasonic probe according to claim 1 and the reflection plate for coupling check among the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic probe. A coupling check electric circuit for performing a coupling check based on the reflected ultrasonic waves; and a meat of the test material based on the ultrasonic waves reflected by the coupling check reflector and the ultrasonic waves reflected by the attenuation check reflector. And a thickness measurement electric circuit for performing thickness measurement.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施形態を説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0014】(第1実施形態)図1(a)は本発明の第
1実施形態に係る小口径管内挿式の超音波探傷装置の全
体構成を示す図、図1(b)は同超音波探傷装置による
超音波伝播の様子を詳細に示した図である。本超音波探
傷装置は、超音波探触子11と超音波探傷機21から構
成される。(First Embodiment) FIG. 1A is a view showing the overall configuration of a small-diameter pipe insertion type ultrasonic flaw detector according to a first embodiment of the present invention, and FIG. It is the figure which showed the mode of ultrasonic wave propagation by a flaw detector in detail. The present ultrasonic flaw detector includes an ultrasonic probe 11 and an ultrasonic flaw detector 21.
【0015】超音波探触子11は、超音波探触子本体1
2と、カップリングチェック用反射板である音響ミラー
13と、減衰チェック用反射板である音響ミラー14
と、これら超音波探触子本体12及び音響ミラー13,
14を被包する探触子ケース15から構成される。ま
た、試験材である管16と探触子ケース15との間には
カップリング材17が充填される。The ultrasonic probe 11 is an ultrasonic probe main body 1
2, an acoustic mirror 13 serving as a coupling check reflector, and an acoustic mirror 14 serving as an attenuation check reflector
And the ultrasonic probe body 12 and the acoustic mirror 13,
A probe case 15 enclosing the probe case 14 is provided. A coupling material 17 is filled between the tube 16 as a test material and the probe case 15.
【0016】カップリング材17は一般に接触媒質と呼
ばれ、超音波探触子11と管16表面を密着させて超音
波の管16への伝播を容易にするもので、例えば油,
水,グリセリン等が用いられている。The coupling material 17 is generally called a couplant, which makes the ultrasonic probe 11 and the surface of the tube 16 adhere to each other to facilitate the propagation of ultrasonic waves to the tube 16.
Water, glycerin and the like are used.
【0017】超音波探触子本体12は超音波を送受信す
るものであり、探触子ケース15に被包されている。こ
の超音波探触子本体12の超音波発射面は探触子ケース
15からカップリング材17中に露出しており、試験材
である管16に向けて超音波aが発射されるようになっ
ている。この超音波探触子本体12から発射される超音
波aは図1(b)に示すように管16表面に入射角ψ1
で入射する。この入射角ψ1 は、超音波aがカップリン
グ材17中を伝播して管16の内表面で屈折角θ1 で屈
折して管16中に進入し、この屈折進入した超音波bが
管16の外表面に達するような角度となるように設定す
る。The ultrasonic probe main body 12 transmits and receives ultrasonic waves, and is enclosed in a probe case 15. The ultrasonic wave emitting surface of the ultrasonic probe main body 12 is exposed from the probe case 15 into the coupling material 17, and the ultrasonic waves a are emitted toward the tube 16 as the test material. ing. The ultrasonic waves a emitted from the ultrasonic probe main body 12 are incident on the surface of the tube 16 at an incident angle ψ 1 as shown in FIG.
Incident. The incident angle ψ 1 is such that the ultrasonic wave a propagates through the coupling material 17, refracts at the inner surface of the tube 16 at a refraction angle θ 1 , and enters the tube 16. The angle is set so as to reach the outer surface of No. 16.
【0018】音響ミラー13は、超音波探触子本体12
から発射された超音波aが管16の内表面で反射して進
行する位置に設けられる。すなわち、図1(b)に示す
ように円形の探触子ケース15の中心点をOとし、かつ
管16の中心軸が点Oに重なるとすると、超音波探触子
本体12と音響ミラー13は、超音波探触子本体12か
ら発射された超音波aが管16内表面に当たる点と中心
点Oとを結んだ直線を挟んで対称の位置となる。The acoustic mirror 13 is provided on the ultrasonic probe main body 12.
The ultrasonic waves a emitted from the tube 16 are provided at positions where the ultrasonic waves are reflected on the inner surface of the tube 16 and travel. That is, as shown in FIG. 1B, when the center point of the circular probe case 15 is O and the center axis of the tube 16 overlaps the point O, the ultrasonic probe main body 12 and the acoustic mirror 13 Are located symmetrically with respect to a straight line connecting the point where the ultrasonic wave a emitted from the ultrasonic probe main body 12 hits the inner surface of the tube 16 and the center point O.
【0019】また、音響ミラー13のミラー表面の角度
は、超音波の管16表面での反射波cの入射する方向に
対して垂直に設定されている。従って、音響ミラー13
に入射した反射波cがミラー13で反射し、同一の経路
を辿って超音波探触子本体12で受信できるようになっ
ている。The angle of the mirror surface of the acoustic mirror 13 is set perpendicular to the direction of incidence of the reflected wave c on the surface of the ultrasonic tube 16. Therefore, the acoustic mirror 13
Is reflected by the mirror 13 and can be received by the ultrasonic probe body 12 following the same path.
【0020】一方、超音波探触子本体12から発射され
た超音波aが管16中に屈折進入し、この屈折波bが管
16外表面で反射し、この反射波がさらに管16内表面
で屈折してカップリング材17中を進行する位置には、
音響ミラー14が設けられる。すなわち、図1(b)に
示すように、超音波探触子本体12と音響ミラー14
は、超音波探触子本体12から発射された超音波が管1
6表面で屈折して管16外表面に当たる点と点Oを結ん
だ直線を挟んで対称の位置となる。On the other hand, an ultrasonic wave a emitted from the ultrasonic probe main body 12 refracts and enters the tube 16, and the refracted wave b is reflected on the outer surface of the tube 16, and this reflected wave is further reflected on the inner surface of the tube 16. In the position where the light is refracted and travels through the coupling material 17,
An acoustic mirror 14 is provided. That is, as shown in FIG. 1B, the ultrasonic probe main body 12 and the acoustic mirror 14
Means that the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic probe body 12
The position is symmetrical with respect to a straight line connecting a point O and a point which is refracted on the six surfaces and hits the outer surface of the tube 16.
【0021】また、音響ミラー14のミラー表面の角度
は、管16中からカップリング材17に屈折して入射し
た超音波dの入射する方向に対して垂直に設定されてい
る。従って、音響ミラー14に入射した超音波dがミラ
ー14表面で反射し、同一の経路を辿って超音波探触子
本体12で受信できるようになっている。The angle of the mirror surface of the acoustic mirror 14 is set to be perpendicular to the direction in which the ultrasonic wave d refracted from the tube 16 and incident on the coupling member 17 is incident. Therefore, the ultrasonic wave d incident on the acoustic mirror 14 is reflected on the surface of the mirror 14 and can be received by the ultrasonic probe main body 12 along the same path.
【0022】さらに、超音波探触子本体12で行う超音
波の送受信を制御する超音波探傷機21が超音波探触子
本体12に接続されており、超音波探触子本体12への
超音波の送信指令及び超音波探触子本体12が受信した
受信波形の処理等を行う。また、超音波探傷機21が受
信波形の観測を行うため、受信波形を表示する表示装置
を内蔵する。Further, an ultrasonic flaw detector 21 for controlling the transmission and reception of ultrasonic waves performed by the ultrasonic probe main body 12 is connected to the ultrasonic probe main body 12, and Processing such as a transmission command of a sound wave and a reception waveform received by the ultrasonic probe main body 12 is performed. Further, since the ultrasonic flaw detector 21 observes the received waveform, a display device for displaying the received waveform is built in.
【0023】上記実施形態に係る超音波探傷装置の動作
を説明する。The operation of the ultrasonic flaw detector according to the above embodiment will be described.
【0024】超音波探触子本体12に接続された超音波
探傷機21から超音波の送信指令が出されると、超音波
探触子本体12から超音波aが発射される。発射された
超音波aはカップリング材17中を伝播し、入射角ψ1
で管16の内表面に到達する。管16の内表面におい
て、超音波aの一部は管16内部に屈折角θ1 で入射
し、残りの超音波cは反射角ψ2 で反射してカップリン
グ材17中を進行する。この反射した超音波cは音響ミ
ラー13に到達し、往路a→cと逆の経路c→aを伝播
して超音波探触子11により受信される。When an ultrasonic transmission command is issued from the ultrasonic flaw detector 21 connected to the ultrasonic probe main body 12, the ultrasonic probe main body 12 emits an ultrasonic wave a. The emitted ultrasonic wave a propagates through the coupling material 17 and the incident angle ψ 1
At the inner surface of the tube 16. On the inner surface of the tube 16, part of the ultrasonic waves a enters the inside of the tube 16 at a refraction angle θ 1 , and the remaining ultrasonic waves c are reflected at a reflection angle ψ 2 and travel through the coupling material 17. The reflected ultrasonic wave c reaches the acoustic mirror 13, propagates along a path c → a opposite to the forward path a → c, and is received by the ultrasonic probe 11.
【0025】一方、管16の内部に屈折入射した超音波
bは管16の内部を伝播して管16の外表面で反射す
る。そして、管16の内部を伝播して管16の内表面に
再び達する。管16の内表面に到達した超音波bは屈折
角ψ3 でカップリング材17の中に屈折進行し、音響ミ
ラー14に到達する。On the other hand, the ultrasonic wave b refracted and incident on the inside of the tube 16 propagates inside the tube 16 and is reflected on the outer surface of the tube 16. Then, the light propagates through the inside of the tube 16 and reaches the inner surface of the tube 16 again. Ultrasonic b reaching the inner surface of the tube 16 is refracted progress in the coupling member 17 at a refraction angle [psi 3, reaches the acoustic mirror 14.
【0026】音響ミラー14に到達した超音波dはミラ
ー表面で反射し、往路a→b→dと逆の経路d→b→a
を辿って超音波探触子本体12で受信される。そして、
受信された超音波は電気信号に変換され、超音波探傷機
21の表示装置により図2(a)のように各エコーが表
示される。図2(a),(b)において、横軸は時間、
縦軸は波高である。ここで、表面エコーとは経路aのみ
を辿った超音波によるものであり、管16の内表面で反
射し、入射した超音波aと同一の経路を辿って受信され
たものである。The ultrasonic wave d arriving at the acoustic mirror 14 is reflected by the mirror surface, and the path d → b → a is reverse to the outward path a → b → d.
Are received by the ultrasonic probe main body 12. And
The received ultrasonic wave is converted into an electric signal, and each echo is displayed on the display device of the ultrasonic flaw detector 21 as shown in FIG. 2A and 2B, the horizontal axis represents time,
The vertical axis is the wave height. Here, the surface echo is caused by the ultrasonic wave that has traveled only along the path a, is reflected by the inner surface of the tube 16, and is received along the same path as the incident ultrasonic wave a.
【0027】管16の外表面での反射点は、超音波探触
子11の振動子面と音響ミラー14のミラー表面との線
対称軸の交点上に設定されているので、ψ1 =ψ3 とな
る。管16の内部に欠陥18が存在する場合は、超音波
bはこの欠陥18で反射して、往路a→bと逆の経路b
→aを辿って超音波探触子本体12で受信される。受信
された超音波は電気信号に変換され、超音波探傷機21
の表示装置により表示される。この欠陥エコーは、図2
(b)に示すように表面エコーの直後より音響ミラー1
3からのエコーの間に表れる。Since the reflection point on the outer surface of the tube 16 is set on the intersection of the axis of symmetry of the transducer surface of the ultrasonic probe 11 and the mirror surface of the acoustic mirror 14, ψ 1 = ψ It becomes 3 . When a defect 18 exists inside the tube 16, the ultrasonic wave b is reflected by the defect 18 and a path b opposite to the outward path a → b
→ The signal is received by the ultrasonic probe main body 12 following a. The received ultrasonic waves are converted into electric signals, and the ultrasonic flaw detector 21
Is displayed by the display device. This defect echo is shown in FIG.
As shown in (b), the acoustic mirror 1 starts immediately after the surface echo.
Appears during the echo from # 3.
【0028】また、これら各種エコーは、超音波探傷機
21のゲート機能により取り込まれる。すなわち、超音
波探傷機21には探傷ゲート、カップリングチェックゲ
ート、減衰チェックゲートの3種のゲートが設けられて
おり、これら各種ゲートが欠陥エコー、音響ミラー1
3,14のエコー等をアナログ信号として取り込む。These various echoes are captured by the gate function of the ultrasonic flaw detector 21. That is, the ultrasonic flaw detector 21 is provided with three types of gates: a flaw detection gate, a coupling check gate, and an attenuation check gate.
Echoes 3 and 14 are taken in as analog signals.
【0029】探傷ゲートは、表面エコーとミラー13か
らのエコーとの間に設けられ、この探傷ゲート範囲に欠
陥エコーが現れる否かにより探傷が行われる。カップリ
ングチェックゲートは、音響ミラー13からのエコーに
合わせて設けられる。また、減衰チェックゲートは音響
ミラー14からのエコーに合わせて設けられる。The flaw detection gate is provided between the surface echo and the echo from the mirror 13, and flaw detection is performed depending on whether or not a defect echo appears in the flaw detection gate area. The coupling check gate is provided in accordance with the echo from the acoustic mirror 13. The attenuation check gate is provided in accordance with the echo from the acoustic mirror 14.
【0030】これらゲート機能により欠陥、カップリン
グ不良等が検出されると、超音波探傷機21のアラーム
機能により、観測者にカップリング不良、欠陥検出等の
警告がされる。また、これら欠陥、カップリング不良等
を表す信号は図4に示すようにペンレコーダ等により表
示及び記録される。このように、3種のゲートを設ける
ことで、表面エコーより音響ミラー13エコー間での欠
陥検出、音響ミラー14エコーでのカップリングチェッ
ク、音響ミラー14エコーでの減衰チェックが同時に同
一超音波でできる。When a defect, a coupling failure or the like is detected by these gate functions, an alarm function of the ultrasonic flaw detector 21 gives a warning to the observer about the coupling failure or the defect detection. Signals indicating these defects, coupling failures, and the like are displayed and recorded by a pen recorder or the like as shown in FIG. Thus, by providing three types of gates, defect detection between the acoustic mirror 13 echoes from the surface echo, coupling check with the acoustic mirror 14 echo, and attenuation check with the acoustic mirror 14 echo can be performed simultaneously with the same ultrasonic wave. it can.
【0031】なお、管16が鋼からなる場合にカップリ
ング材17(接触媒質)として水を用いることにより、
鋼中横波速度約3200m/sと水中音速約1500m
/sとの関係により遅延材を設けたのと同様の効果が得
られる。すなわち、管16中に欠陥が存在する場合、そ
の欠陥信号をカップリングチェック信号及び減衰チェッ
ク信号の手前に表示することができる。When the pipe 16 is made of steel, by using water as the coupling material 17 (couplant),
Approximately 3200m / s shear wave velocity in steel and 1500m underwater sound velocity
/ S, the same effect as when the delay member is provided can be obtained. That is, when a defect exists in the tube 16, the defect signal can be displayed before the coupling check signal and the attenuation check signal.
【0032】このように、超音波探触子本体12から発
射される探傷用超音波aはカップリング材17中を伝播
し、管16内表面で反射し、音響ミラー13で反射し、
逆の経路をたどって送受信兼用の超音波探触子本体12
へ戻るので、同時刻、同一超音波による直接方式のカッ
プリングチェックができる。また、この超音波は管16
中を伝播していないので、管16内部の減衰を起こす要
因の影響を受けない。また、音響ミラー14は超音波探
触子本体12から発射される探傷用超音波aのうち、管
16中に屈折進入し、管16外表面で反射しカップリン
グ材17中に入射した超音波dを反射させ、逆経路で超
音波探触子本体12に戻すので、直接方式により管16
の減衰チェックができる。As described above, the ultrasonic waves a for flaw detection emitted from the ultrasonic probe main body 12 propagate through the coupling material 17, are reflected on the inner surface of the tube 16, are reflected on the acoustic mirror 13,
Ultrasound probe body 12 for both transmission and reception following the reverse path
Then, a direct type coupling check can be performed at the same time and with the same ultrasonic wave. Also, this ultrasonic wave is applied to the tube 16.
Since it does not propagate inside, it is not affected by a factor that causes attenuation inside the tube 16. The acoustic mirror 14 refracts the flaw detection ultrasonic waves a emitted from the ultrasonic probe main body 12 into the tube 16, reflects on the outer surface of the tube 16, and enters the coupling material 17. d is reflected and returned to the ultrasonic probe main body 12 in a reverse path, so that the
Can be checked.
【0033】さらに、音響ミラー13,14と管16表
面の間にカップリング材17を充填し、くさび材又は遅
延材中に埋め込まない構造のため、くさび内エコー等が
発生せず、また遅延量を考慮する必要がなく、超音波探
触子全体としても小型化が可能となる。Further, the coupling material 17 is filled between the acoustic mirrors 13 and 14 and the surface of the tube 16 and is not embedded in the wedge material or the delay material. Does not need to be considered, and the entire ultrasonic probe can be downsized.
【0034】(第2実施形態)図5は本発明の第2実施
形態に係る超音波探傷装置の全体構成を示す図、図6は
同実施形態における超音波探触子の受信波形を示す図で
ある。本実施形態に係る超音波探傷装置は第1実施形態
に係る超音波探傷装置とほぼ同様の構成であるが、第1
実施形態の超音波探触子に肉厚計測用電気回路部22を
接続した点が相違する。(Second Embodiment) FIG. 5 is a diagram showing an overall configuration of an ultrasonic flaw detector according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing a reception waveform of the ultrasonic probe in the same embodiment. It is. The ultrasonic test equipment according to the present embodiment has substantially the same configuration as the ultrasonic test equipment according to the first embodiment.
The difference lies in that the thickness-measuring electric circuit section 22 is connected to the ultrasonic probe of the embodiment.
【0035】図5に示す超音波bの管16の内部での伝
播距離bは、図6の受信波形に示すように音響ミラー1
3,14からのエコーの伝播距離2(a+2b+d)か
ら音響ミラー13,14からのエコーの伝播距離2(a
+c)との差より求まる。ここで、a=c=dより、 伝播距離の差=2(a+2b+d)−2(a+c)=4
b となる。ここで、図6の波形に示す音響ミラー13及び
14のエコー間距離は伝播時間Tを示すものであり、こ
の伝播時間Tと伝播距離4bの間には T=4b/(管16中の音速) が成り立つ。また、屈折角θ1 はスネルの法則、すなわ
ち、 sinθ1 /sinψ1 =(管中音速)/(カップリン
グ材中音速) で求まる。The propagation distance b of the ultrasonic wave b inside the tube 16 shown in FIG. 5 is equal to the acoustic mirror 1 as shown in the received waveform of FIG.
From the propagation distance 2 (a + 2b + d) of the echoes from the acoustic mirrors 13 and 14, the propagation distance 2 (a
+ C). Here, from a = c = d, the difference in propagation distance = 2 (a + 2b + d) −2 (a + c) = 4
b. Here, the distance between the echoes of the acoustic mirrors 13 and 14 shown in the waveform of FIG. 6 indicates the propagation time T, and between the propagation time T and the propagation distance 4b, T = 4b / (the sound velocity in the tube 16) ) Holds. Further, the refraction angle θ 1 is determined by Snell's law, that is, sin θ 1 / sinψ 1 = (sound velocity in pipe) / (sound velocity in coupling material).
【0036】さらに、図5で管16の内径をR、超音波
探触子本体12からの超音波aの管16の内表面の到達
点と外表面の到達点の管軸のなす角度をθとすると、こ
のθは既知であり、次の関係式が成り立つ。ここでtは
管16の肉厚である。Further, in FIG. 5, the inner diameter of the tube 16 is R, and the angle formed by the tube axis between the inner surface of the tube 16 and the outer surface of the tube 16 of the ultrasonic wave a from the ultrasonic probe main body 12 is θ. Then, θ is known, and the following relational expression holds. Here, t is the thickness of the tube 16.
【0037】b/sinθ=R+t/sin(π−
θ1 )=R/sin(θ1 −θ) 従って、肉厚tは、 t=b/sinθ{sinθ1 −sin(θ1 −θ)} として求まる。B / sin θ = R + t / sin (π−
θ 1 ) = R / sin (θ 1 −θ) Accordingly, the thickness t is obtained as t = b / sin θ {sin θ 1 −sin (θ 1 −θ)}.
【0038】このように、図5に示す肉厚計測用電気回
路部22が超音波探触子本体12の受信した減衰チェッ
ク信号波形から伝播時間Tを検出し、この伝播時間Tか
ら上記関係式より肉厚tが算出可能となる。従って、第
1実施形態に係る超音波探傷装置に肉厚計測用電気回路
部22を配設するのみで、同時刻、同一超音波によりカ
ップリングチェック、探傷、減衰チェックのみならず管
16の肉厚計測が可能となる。As described above, the electric circuit section 22 for measuring the thickness shown in FIG. 5 detects the propagation time T from the attenuation check signal waveform received by the ultrasonic probe main body 12, and calculates the above relational expression from the propagation time T. The thickness t can be calculated more. Therefore, only by arranging the electric circuit unit 22 for thickness measurement in the ultrasonic flaw detector according to the first embodiment, not only the coupling check, flaw detection and attenuation check but also the flesh of the pipe 16 by the same ultrasonic wave at the same time. Thickness measurement becomes possible.
【0039】なお、一般的な超音波厚さ計に組み込まれ
ているクロック部を肉厚計測用電気回路部22に組み込
み、図6に示すようにクロックパルス計数から肉厚tを
算出し、算出した肉厚値tをデジタル表示することも可
能である。The clock section incorporated in the general ultrasonic thickness gauge is incorporated in the electric circuit section 22 for measuring the thickness, and the thickness t is calculated from the clock pulse count as shown in FIG. It is also possible to digitally display the determined thickness value t.
【0040】(第3実施形態)図7は、本発明の第3実
施形態に係る超音波探触子を用いて超音波探傷を行う場
合を示す断面図である。図7に示すように、カップリン
グ材17を内包する水槽等に試験体19を浸せきして水
浸法で探傷する。超音波探触子本体12と音響ミラー1
3,14は直交3軸方向に移動可能なレール等に回転可
能な状態で架設されており、試験体19の形状に応じて
x,y,z軸方向に可動する。(Third Embodiment) FIG. 7 is a cross-sectional view showing a case where ultrasonic flaw detection is performed using an ultrasonic probe according to a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the test piece 19 is immersed in a water tank or the like containing the coupling material 17 and is subjected to flaw detection by a water immersion method. Ultrasonic probe body 12 and acoustic mirror 1
The reference numerals 3 and 14 are rotatably mounted on rails or the like movable in three orthogonal axes, and move in the x, y, and z directions according to the shape of the test body 19.
【0041】動作手順は第1実施形態と同様であるが、
本実施形態の超音波探触子では超音波探触子本体12と
音響ミラー13,14の架設角度及び相互間距離を任意
の値に設定できるので、試験体19の形状が複雑な場合
であっても第1実施形態と同様に探傷、カップリングチ
ェック、減衰チェックが同時に同一超音波で可能とな
る。The operation procedure is the same as that of the first embodiment,
In the ultrasonic probe according to the present embodiment, since the erection angle and the distance between the ultrasonic probe main body 12 and the acoustic mirrors 13 and 14 can be set to arbitrary values, the case where the shape of the test piece 19 is complicated. Even in the same manner as in the first embodiment, flaw detection, coupling check, and attenuation check can be simultaneously performed with the same ultrasonic wave.
【0042】なお、超音波探触子本体12と音響ミラー
13,14の架設角度及び相互間距離は、第1実施形態
に示した相互の関係が同様に成り立つように設定する。The erection angle and the distance between the ultrasonic probe main body 12 and the acoustic mirrors 13 and 14 are set so that the mutual relationship shown in the first embodiment is similarly established.
【0043】[0043]
【発明の効果】以上説明したように本発明の超音波探触
子及び超音波探傷装置によれば、超音波探触子本体から
発射された超音波が試験材表面で反射し進行する位置に
設けられたカップリングチェック用反射板と、前記超音
波探触子本体から発射された超音波が試験材中に入射
し、この入射波が試験材裏面で反射し、更に進んで試験
材表面で屈折し進行する位置に設けられた減衰チェック
用反射板とを具備してなるため、 (1)1個の超音波探触子のみで探傷を行うと同時に、
試験材の影響を受けず、安定で信頼性の高いカップリン
グチェックができ、かつ試験材の減衰チェックも可能と
なり、減衰測定により微細な欠陥検出ができる。As described above, according to the ultrasonic probe and the ultrasonic flaw detector of the present invention, the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic probe main body is reflected at the surface of the test material and advances to the position where the ultrasonic wave travels. The provided reflection plate for coupling check and the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic probe main body are incident on the test material, and this incident wave is reflected on the back surface of the test material, and further proceeds on the surface of the test material. Since it is provided with an attenuating check reflector provided at a position where it is refracted and travels, (1) flaw detection is performed using only one ultrasonic probe,
A stable and reliable coupling check can be performed without being affected by the test material, and a test material can also be checked for attenuation. A minute defect can be detected by measuring the attenuation.
【0044】また、カップリングチェック用反射板及び
減衰チェック用反射板の反射面はくさび材又は遅延材中
に埋め込まない構造である場合、上記(1)の効果に加
えて以下に示す効果を奏する。When the reflection surfaces of the coupling check reflection plate and the attenuation check reflection plate are not embedded in the wedge material or the delay material, the following effects are obtained in addition to the effect of the above (1). .
【0045】(2)くさび内エコーの発生を考慮する必
要が無く、また遅延量を考慮する必要が無く、探触子全
体としても小型化が可能となる。(2) There is no need to consider the occurrence of echoes in the wedge, and there is no need to consider the amount of delay, so that the probe as a whole can be downsized.
【0046】また、超音波探触子本体とカップリングチ
ェック用反射板及び減衰チェック用反射板との間に水を
充填して超音波探傷を行う場合、上記(1),(2)の
効果に加えて以下に示す効果を奏する。When the ultrasonic flaw detection is performed by filling the space between the ultrasonic probe main body and the reflection plate for coupling check and the reflection plate for attenuation check, the effects of the above (1) and (2) are obtained. In addition to the above, the following effects are obtained.
【0047】(3)複雑形状な試験材でも水浸法により
探傷、カップリングチェック、減衰測定が1個の超音波
探触子で可能となる。(3) Flaw detection, coupling check, and attenuation measurement can be performed with a single ultrasonic probe by a water immersion method even for a test material having a complicated shape.
【図1】本発明の一実施形態に係る超音波探傷装置の全
体構成を示す断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of an ultrasonic flaw detector according to one embodiment of the present invention.
【図2】同実施形態における超音波探触子の受信波形を
示す図。FIG. 2 is a view showing a reception waveform of the ultrasonic probe in the embodiment.
【図3】同実施形態における超音波探触子の受信波形及
び各種ゲートを示す図。FIG. 3 is a diagram showing a reception waveform and various gates of the ultrasonic probe according to the embodiment.
【図4】同実施形態における受信波形のペンレコーダに
よる表示例を示す図。FIG. 4 is an exemplary view showing a display example of a received waveform by a pen recorder in the embodiment.
【図5】本発明の第2実施形態に係る超音波探傷装置の
全体構成を示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an overall configuration of an ultrasonic inspection device according to a second embodiment of the present invention.
【図6】同実施形態における超音波探触子の受信波形及
び信号処理を示す図。FIG. 6 is a view showing a reception waveform and signal processing of the ultrasonic probe according to the embodiment.
【図7】本発明の第3実施形態に係る超音波探触子の全
体構成を示す断面図。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the entire configuration of an ultrasonic probe according to a third embodiment of the present invention.
【図8】従来の底面エコー方式によりカップリングチェ
ックを行う超音波探触子の全体構成を示す図。FIG. 8 is a diagram showing an entire configuration of an ultrasonic probe that performs a coupling check by a conventional bottom echo method.
【図9】従来の表面反射方式によりカップリングチェッ
クを行う超音波探触子の全体構成を示す図。FIG. 9 is a diagram showing an entire configuration of an ultrasonic probe that performs a coupling check by a conventional surface reflection method.
11 超音波探触子 12 超音波探触子本体 13,14 音響ミラー 15 探触子ケース 16 管 17 カップリング材 18 欠陥 19 試験体 21 超音波探傷機 22 肉厚計測用電気回路部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Ultrasonic probe 12 Ultrasonic probe main body 13, 14 Acoustic mirror 15 Probe case 16 Tube 17 Coupling material 18 Defect 19 Test piece 21 Ultrasonic flaw detector 22 Electric circuit part for wall thickness measurement
Claims (4)
と、 この超音波探触子本体から発射された超音波のうち、試
験材表面で反射した超音波の進路に設けられ、その表面
が進路に対して垂直に配置されたカップリングチェック
用反射板と、 前記超音波探触子本体から発射された超音波のうち、試
験材中に屈折入射した入射波が試験材裏面で反射し、更
に進んで試験材表面で屈折し進行する位置に設けられ、
その表面が超音波の進路に対して垂直に配置された減衰
チェック用反射板とを具備してなることを特徴とする超
音波探触子。An ultrasonic probe main body for transmitting and receiving ultrasonic waves, and an ultrasonic wave emitted from the ultrasonic probe main body is provided on a path of an ultrasonic wave reflected on a surface of a test material. A reflection plate for coupling check whose surface is arranged perpendicular to the course, and of the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic probe body, incident waves refracted into the test material are reflected on the back surface of the test material. It is provided at a position where it further advances and refracts on the test material surface,
An ultrasonic probe characterized by comprising an attenuation check reflector whose surface is arranged perpendicular to the path of ultrasonic waves.
カップリングチェック用反射板及び減衰チェック用反射
板の反射面は、くさび材又は遅延材中に埋め込まない構
造であることを特徴とする超音波探触子。2. The ultrasonic probe according to claim 1, wherein
An ultrasonic probe, wherein the reflecting surfaces of the coupling check reflection plate and the attenuation check reflection plate are not embedded in a wedge material or a delay material.
超音波探触子本体とカップリングチェック用反射板及び
減衰チェック用反射板との間に水を充填することを特徴
とする超音波探触子。3. The ultrasonic probe according to claim 1, wherein
An ultrasonic probe, wherein water is filled between an ultrasonic probe main body and a reflection plate for coupling check and a reflection plate for attenuation check.
リングチェック用反射板で反射した超音波に基づいてカ
ップリングチェックを行うカップリングチェック用電気
回路と、 前記カップリングチェック用反射板で反射した超音波及
び減衰チェック用反射板で反射した超音波に基づいて試
験材の肉厚計測を行う肉厚計測用電気回路とを具備して
なることを特徴とする超音波探傷装置。4. An ultrasonic probe according to claim 1, wherein a coupling check is performed based on an ultrasonic wave reflected by a coupling check reflecting plate among ultrasonic waves emitted from the ultrasonic probe. An electrical circuit for performing a coupling check, and an electrical circuit for measuring the thickness of the test material based on the ultrasonic wave reflected by the reflection plate for coupling check and the ultrasonic wave reflected by the reflection plate for attenuation check. An ultrasonic flaw detector comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9218606A JPH1164300A (en) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | Ultrasonic probe and ultrasonic flaw detecting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9218606A JPH1164300A (en) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | Ultrasonic probe and ultrasonic flaw detecting apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1164300A true JPH1164300A (en) | 1999-03-05 |
Family
ID=16722600
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9218606A Withdrawn JPH1164300A (en) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | Ultrasonic probe and ultrasonic flaw detecting apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1164300A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-08-13 JP JP9218606A patent/JPH1164300A/en not_active Withdrawn
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