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JP5127573B2 - Ultrasonic flaw detection apparatus and method - Google Patents

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JP5127573B2 JP2008145661A JP2008145661A JP5127573B2 JP 5127573 B2 JP5127573 B2 JP 5127573B2 JP 2008145661 A JP2008145661 A JP 2008145661A JP 2008145661 A JP2008145661 A JP 2008145661A JP 5127573 B2 JP5127573 B2 JP 5127573B2
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Description

本発明は、被検体と異なる媒質による屈折現象により、被検体内部へ超音波を送信し、被検体内部からの反射波を受信して、被検体内部の欠陥を検出する超音波探傷装置及び方法に係り、特に、アレイ探触子を用い、被検体内部で横波を多重反射させて、超音波探触子設置位置から遠い被検体内部からの欠陥を検出するに好適な超音波探傷装置及び方法に関する。   The present invention relates to an ultrasonic flaw detection apparatus and method for detecting an internal defect of a subject by transmitting an ultrasonic wave to the inside of the subject by receiving a refraction phenomenon caused by a medium different from the subject and receiving a reflected wave from the inside of the subject. In particular, an ultrasonic flaw detection apparatus and method suitable for detecting a defect from the inside of a subject far from the ultrasonic probe installation position by using an array probe to multiplexly reflect transverse waves inside the subject. About.

発電プラントの構造物として一般に用いられている鋼材など、縦波と横波の伝播を許す固体の非破壊検査方法として、超音波による手法(超音波探傷法)が従来から用いられている。超音波探傷法のひとつに、シューまたはくさび(ウェッジ)と呼ばれる媒質による屈折現象を利用した横波斜角探傷法がある。一般的に、横波斜角探傷法では、シューの材質として、アクリルやポリスチレンなどの合成樹脂が用いられ、その形状は、三角形(くさび形状)をしており、シューを伝搬する超音波が、シューと被検体の境界で屈折を起すことで、所定のモード(横波)の超音波を得ることができる。また、シューのくさび形の角度を調節することで、所望の角度で伝搬する横波超音波を得ることが可能となる。   Conventionally, an ultrasonic method (ultrasonic flaw detection method) has been used as a non-destructive inspection method for solids that allow the propagation of longitudinal and transverse waves, such as steel materials generally used as power plant structures. As one of the ultrasonic flaw detection methods, there is a transverse wave oblique flaw detection method using a refraction phenomenon caused by a medium called a shoe or a wedge. Generally, in the shear wave oblique angle flaw detection method, a synthetic resin such as acrylic or polystyrene is used as a shoe material, and the shape thereof is a triangle (wedge shape). By causing refraction at the boundary between the object and the subject, an ultrasonic wave of a predetermined mode (transverse wave) can be obtained. Further, by adjusting the wedge-shaped angle of the shoe, it is possible to obtain a transverse wave ultrasonic wave that propagates at a desired angle.

ここで、構造物の超音波探傷に横波を用いる理由のひとつとして、被検体中での反射効率が良い点が挙げられる。構造物には、通常、割れなどの面状の欠陥(き裂)が発生することがあり、このような面状の欠陥を検出するには、き裂の真上から超音波を入射するのではなく、斜め方向から超音波を入射する方法(斜角探傷法)がよく用いられる。これは、斜め方向から超音波を当てることで、欠陥で反射された超音波をより高い強度で超音波探触子で受信できる効果をねらったものである。このとき、斜め方向から欠陥に当たった超音波の反射率が、横波はほぼ100%(超音波の伝搬方向が、被検体表面に対して、約35〜約55度の範囲で送信される場合)であるのに対して、縦波は約20%であり、横波の方が高い強度で信号を受信することができる。このような理由により、構造物内部の欠陥検出に、横波斜角超音波が用いられることが多い。   Here, one of the reasons for using a transverse wave for ultrasonic flaw detection of a structure is that the reflection efficiency in the subject is good. Structures usually have surface defects (cracks) such as cracks. To detect such surface defects, ultrasonic waves are incident directly above the crack. Instead, a method of making an ultrasonic wave incident from an oblique direction (an oblique flaw detection method) is often used. This is intended to receive an ultrasonic wave reflected from a defect with an ultrasonic probe at a higher intensity by applying an ultrasonic wave from an oblique direction. At this time, the reflectance of the ultrasonic wave hitting the defect from the oblique direction is almost 100% for the transverse wave (when the propagation direction of the ultrasonic wave is transmitted within a range of about 35 to about 55 degrees with respect to the subject surface. ), The longitudinal wave is about 20%, and the transverse wave can receive signals with higher intensity. For these reasons, transverse wave oblique ultrasonic waves are often used to detect defects inside structures.

超音波探触子を構成する圧電振動子には、縦波を発生するものと横波を発生するものがある。また、超音波探触子(またはシュー)から被検体に超音波を伝えるために、接触媒質が用いられる。縦波超音波は液体を透過することができるが、横波は液体を十分な強度で透過しない。そのため、被検体に直接横波振動を伝えるためには、非常に粘性の高い接触媒質を用いる必要がある。構造物の超音波探傷では、接触媒質の塗布や除去に係わる作業性を考慮し、塗布及び除去が容易な液体の接触媒質(水、油、グリセリン等)を使用することが一般的である。   As a piezoelectric vibrator constituting an ultrasonic probe, there are one that generates a longitudinal wave and one that generates a transverse wave. A contact medium is used to transmit ultrasonic waves from the ultrasonic probe (or shoe) to the subject. Longitudinal ultrasonic waves can penetrate the liquid, but transverse waves do not penetrate the liquid with sufficient intensity. For this reason, in order to transmit the transverse wave vibration directly to the subject, it is necessary to use a contact medium having a very high viscosity. In ultrasonic flaw detection of a structure, it is common to use a liquid contact medium (water, oil, glycerin, etc.) that is easy to apply and remove in consideration of workability related to application and removal of the contact medium.

このような作業性を考え、構造物の超音波探傷では、被検体に直接横波振動を伝える横波振動子ではなく、シューによる屈折現象を利用した手法、すなわち、シュー内を伝搬する縦波をシューと被検体の境界で横波に変換させる探傷方法が広く用いられている。   Considering such workability, in ultrasonic flaw detection of a structure, a method using a refraction phenomenon by a shoe, not a transverse wave transducer that directly transmits a transverse wave vibration to a subject, that is, a longitudinal wave propagating in the shoe is shoeed. A flaw detection method for converting into a transverse wave at the boundary between the object and the subject is widely used.

従来の横波斜角探傷法として、ある角度を持ったシューに、単一の圧電振動子(但し、送信と受信で素子を分ける場合は、送受信で各1つの合計2つの場合もある)を設置する方法があるが、この場合、屈折現象により発生させることが可能な横波は、1つの角度方向に限定されていた。そのため、超音波の伝搬方向を、例えば、40度から50度に変更するためには、異なる角度(または音速)を持ったシューに付け替える必要があった。   As a conventional shear wave oblique angle flaw detection method, a single piezoelectric vibrator is installed on a shoe with a certain angle. In this case, the transverse wave that can be generated by the refraction phenomenon is limited to one angular direction. Therefore, in order to change the ultrasonic wave propagation direction from 40 degrees to 50 degrees, for example, it is necessary to change to a shoe having a different angle (or sound speed).

このような課題の対策として、超音波アレイ探触子とシューを組み合わせて用いる方法が提案されている。超音波アレイ探触子を用いることで、フェーズドアレイ方式を適用することができる。   As a countermeasure against such a problem, a method of using an ultrasonic array probe and a shoe in combination has been proposed. A phased array method can be applied by using an ultrasonic array probe.

ここで、フェーズドアレイ方式とは、電子走査方式又は電子スキャン方式とも呼ばれるので、例えば圧電振動子からなる複数の超音波発生素子をアレイ状に配置した探触子、いわゆるアレイ探触子を用い、超音波発生の契機となる電気信号を、このアレイ探触子の各素子に所定の時間だけ遅延させて与え、各素子から発生した超音波が重ね合わされ、合成波を形成することで、被検査体への超音波の送信角度と受信角度、送信位置と受信位置、或いは合成波が干渉して互いにエネルギーを強め合う位置、つまり焦点位置などの条件が電気的な制御により高速で変化させることができるようにした超音波探傷法である。   Here, since the phased array method is also called an electronic scanning method or an electronic scanning method, for example, a so-called array probe in which a plurality of ultrasonic generating elements made of piezoelectric vibrators are arranged in an array shape is used. An electrical signal that triggers the generation of ultrasonic waves is given to each element of this array probe with a predetermined time delay, and the ultrasonic waves generated from each element are superimposed to form a composite wave, thereby inspecting Conditions such as the transmission angle and reception angle of ultrasonic waves to the body, the transmission position and reception position, or the position where the combined wave interferes and strengthens each other, that is, the focal position, can be changed at high speed by electrical control. This is an ultrasonic flaw detection method that can be used.

このようにアレイ探触子を用いて探傷条件を電気的に走査する理由は、広い角度範囲にわたって超音波の送受信角度位置や焦点を自由に変化させられるからであり、そうすることにより、被検査体の内部或いは表面の反射源(欠陥等)からの反射波をより強く受信できる角度や位置、焦点を選択することで、反射源である欠陥が見付け易くできるからである
このようにアレイ探触子を用いることで、横波超音波を送信する角度を複数個にすることができシューの取替え作業は不必要となるが、アレイ探触子を用いたフェーズドアレイ法により角度を変化させるには、アレイ探触子を構成する圧電振動子の大きさを十分に小さくする必要がある。例えば、圧電振動子の間隔(ピッチ)を被検体の波長の1/4より長く、1/2より短く設定することが知られている(例えば、特許文献1参照)。
The reason for electrically scanning the flaw detection conditions using the array probe in this way is that the ultrasonic transmission / reception angular position and focus can be freely changed over a wide angle range. This is because by selecting the angle, position, and focal point at which the reflected wave from the reflection source (defect, etc.) inside or on the body can be received more strongly, the defect that is the reflection source can be easily found. By using a child, the angle at which the transverse ultrasonic wave is transmitted can be made plural, and the shoe replacement work is unnecessary, but in order to change the angle by the phased array method using the array probe, It is necessary to sufficiently reduce the size of the piezoelectric vibrator constituting the array probe. For example, it is known that the interval (pitch) between the piezoelectric vibrators is set to be longer than 1/4 of the wavelength of the subject and shorter than 1/2 (see, for example, Patent Document 1).

米国特許第4363115号明細書US Pat. No. 4,363,115

このように、従来、アレイ探触子を用いたフェーズドアレイ法を用いて横波斜角探傷法を実現する場合には、アレイ探触子を構成する圧電素子ピッチを細かくする必要があるとされてきた。例えば、周波数5MHzで炭素鋼を横波で探傷する場合、炭素鋼の横波音速を3200m/秒とすれば、波長は0.64mmとなるので、素子ピッチは、例えば、0.32mmとなる。圧電振動子の寸法が小さくなると、アレイ探触子全体のセンサ開口が小さくなりセンサ全体の感度が低下することとなる。また、圧電振動子が細密化することで、圧電振動子の電気的なインピーダンスが大きくなり、電気的なマッチングを取ることが難しくなるために、アレイ探触子を構成するそれぞれの振動子の感度が低下し、アレイ探触子全体の感度のさらなる低下につながるという問題があった。   As described above, conventionally, when the transverse wave oblique flaw detection method is realized by using the phased array method using the array probe, it is said that it is necessary to make the pitch of the piezoelectric elements constituting the array probe fine. It was. For example, when carbon steel is flaw-detected with a transverse wave at a frequency of 5 MHz, if the transverse wave sound velocity of the carbon steel is 3200 m / second, the wavelength is 0.64 mm, and the element pitch is, for example, 0.32 mm. When the size of the piezoelectric vibrator is reduced, the sensor opening of the entire array probe is reduced, and the sensitivity of the entire sensor is lowered. In addition, since the piezoelectric transducers become finer, the electrical impedance of the piezoelectric transducers increases, making it difficult to achieve electrical matching. Therefore, the sensitivity of each transducer that makes up the array probe There is a problem that the sensitivity of the entire array probe is further lowered.

加えて、アレイ探触子全体の寸法が小さくなることで、被検体を探傷する際に、アレイ探触子の位置を移動させる必要があり、検査時間が長くなるという課題がある。   In addition, since the size of the entire array probe is reduced, it is necessary to move the position of the array probe when testing the subject, and there is a problem that the inspection time becomes longer.

本発明の目的は、アレイ探触子を構成する圧電振動子の寸法を大きくすることで、アレイ探触子全体の開口を大きくし、また、電気的なマッチングを改善させ、感度の高い信号を得ることができ、かつ、大きなアレイ探触子により、短い時間で広範囲の検査が可能な、超音波探傷装置及び方法を提供することにある。   The purpose of the present invention is to increase the size of the piezoelectric transducers constituting the array probe, thereby increasing the aperture of the entire array probe, improving electrical matching, and generating a highly sensitive signal. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic flaw detection apparatus and method that can be obtained and can perform a wide range of inspections in a short time by using a large array probe.

(1)上記目的を達成するために、本発明は、超音波探触子から発生する超音波を、被検体より遅い音速を持つシューを介して、被検体に横波斜角超音波を発生し、前記被検体を検査する超音波探傷装置であって、前記超音波探触子として、複数の圧電振動子がアレイ状に配置されたアレイ探触子を用いると共に、前記横波斜角超音波の入射角が35度から55度とするときに、前記複数の圧電振動子の素子ピッチを、前記被検体を伝搬する横波の波長の0.75倍より大きく2.35倍より小さくしたものである。
かかる構成により、アレイ探触子を構成する圧電振動子の寸法を大きくすることで、アレイ探触子全体の開口を大きくし、また、電気的なマッチングを改善させ、感度の高い信号を得ることができ、かつ、大きなアレイ探触子により、短い時間で広範囲の検査が可能となる。
(1) In order to achieve the above object, the present invention generates ultrasonic waves generated from an ultrasonic probe to a subject through a shoe having a sound velocity slower than that of the subject. An ultrasonic flaw detection apparatus for inspecting the subject, wherein the ultrasonic probe uses an array probe in which a plurality of piezoelectric transducers are arranged in an array, and the transverse wave oblique ultrasonic wave When the incident angle is 35 to 55 degrees, the element pitch of the plurality of piezoelectric vibrators is larger than 0.75 times the wavelength of the transverse wave propagating through the subject and smaller than 2.35 times. .
With this configuration, by increasing the size of the piezoelectric transducers that make up the array probe, the aperture of the entire array probe can be increased, and electrical matching can be improved to obtain highly sensitive signals. And a large array probe enables a wide range of inspections in a short time.

(2)上記(1)において、好ましくは、前記シューは、超音波アレイ探触子の位置を被検体の端面に拘束するための段差を備えるようにしたものである。   (2) In the above (1), preferably, the shoe is provided with a step for constraining the position of the ultrasonic array probe to the end face of the subject.

(3)また、上記目的を達成するために、本発明は、超音波探触子から発生する超音波を、被検体より遅い音速を持つシューを介して、被検体に横波斜角超音波を発生し、前記被検体を検査する超音波探傷方法であって、前記超音波探触子として、複数の圧電振動子がアレイ状に配置されたアレイ探触子を用いると共に、前記横波斜角超音波の入射角が35度から55度とするときに、前記複数の圧電振動子の素子ピッチを、前記被検体を伝搬する横波の波長の0.75倍より大きく2.35倍より小さいものを用いて、前記超音波アレイ探触子を被検体上に設置し、同一の被検体における、探傷箇所において得られた信号と、前記探傷箇所以外において得られた信号の両方を表示するようにしたものである。
かかる方法により、アレイ探触子を構成する圧電振動子の寸法を大きくすることで、アレイ探触子全体の開口を大きくし、また、電気的なマッチングを改善させ、感度の高い信号を得ることができ、かつ、大きなアレイ探触子により、短い時間で広範囲の検査が可能となる。
(3) In order to achieve the above object, the present invention applies ultrasonic waves generated from an ultrasonic probe to a subject through a shoe having a sound velocity slower than that of the subject. An ultrasonic flaw detection method for inspecting the subject generated and using an array probe in which a plurality of piezoelectric vibrators are arranged in an array as the ultrasonic probe, When the incident angle of the sound wave is 35 degrees to 55 degrees, the element pitch of the plurality of piezoelectric vibrators is larger than 0.75 times the wavelength of the transverse wave propagating through the subject and smaller than 2.35 times. The ultrasonic array probe is installed on the subject, and both the signal obtained at the flaw detection location and the signal obtained at other than the flaw detection location in the same subject are displayed. Is.
By such a method, the size of the piezoelectric vibrator constituting the array probe is increased, so that the aperture of the entire array probe is increased, and electrical matching is improved, thereby obtaining a highly sensitive signal. And a large array probe enables a wide range of inspections in a short time.

(4)上記(3)において、好ましくは、超音波の入射方向と被検体の板厚の情報を用いて、多重反射信号を、加算または平均して合成表示するようにしたものである。   (4) In the above (3), preferably, the multiple reflection signals are added or averaged and combined and displayed using information on the incident direction of the ultrasonic wave and the thickness of the subject.

本発明によれば、アレイ探触子を構成する圧電振動子の寸法を大きくすることで、アレイ探触子全体の開口を大きくし、また、電気的なマッチングを改善させ、感度の高い信号を得ることができ、かつ、大きなアレイ探触子により、短い時間で広範囲の検査が可能となる。   According to the present invention, the size of the piezoelectric vibrator constituting the array probe is increased, so that the opening of the entire array probe is increased, electrical matching is improved, and a highly sensitive signal is generated. A large array probe that can be obtained enables a wide range of inspections in a short time.

以下、図1〜図12を用いて、本発明の一実施形態による超音波探傷装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図1を用いて、本実施形態による超音波探傷装置の概略について説明する。
図1は、本発明の一実施形態による超音波探傷装置の概略図である。図1(B)は、図1(A)のA−A断面の拡大図である。
Hereinafter, the configuration and operation of an ultrasonic flaw detector according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the outline of the ultrasonic flaw detector according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a schematic view of an ultrasonic flaw detector according to an embodiment of the present invention. FIG. 1B is an enlarged view of the AA cross section of FIG.

本実施形態の超音波探傷装置は、超音波アレイ探触子104と、超音波アレイ探触子104を構成する圧電振動子106と、超音波アレイ探触子104に取付けるシュー105と、検査対象である被検体101に超音波を送信し、また、被検体101からの反射信号を受信する送受信部107と、データの記憶部108と、受信信号の表示をする表示部109とから構成されている。   The ultrasonic flaw detector according to the present embodiment includes an ultrasonic array probe 104, a piezoelectric vibrator 106 constituting the ultrasonic array probe 104, a shoe 105 attached to the ultrasonic array probe 104, and an inspection target. The transmitting / receiving unit 107 that transmits ultrasonic waves to the subject 101 and receives the reflected signal from the subject 101, the data storage unit 108, and the display unit 109 that displays the received signal. Yes.

ここで、図2を用いて、本実施形態による超音波探傷装置の被検体の一例について説明する。
図2は、本発明の一実施形態による超音波探傷装置の被検体の一例の説明図である。
Here, an example of the subject of the ultrasonic flaw detector according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is an explanatory diagram of an example of a subject of the ultrasonic flaw detector according to one embodiment of the present invention.

図1に示した被検体101は、段差のついた板状の被検体であり、具体的には、図2に示すように、タービン翼801をタービンロータ804に取付けるためのフォーク805がこの形状に相当する。タービン翼801の基部には、フォーク805が形成されている。フォーク805は、タービンロータ804に取り付けられる。この際、フォーク805及びタービンロータ804に形成されたピン穴803にピン802を挿入することで、両者は固定される。フォーク805は、図示のように、段差のついた板状である。そして、超音波アレイ探触子及びシューを設置できる面は、フォークの上側の表面810に限定されている。   A subject 101 shown in FIG. 1 is a plate-like subject having a step, and specifically, as shown in FIG. 2, a fork 805 for attaching a turbine blade 801 to a turbine rotor 804 has this shape. It corresponds to. A fork 805 is formed at the base of the turbine blade 801. The fork 805 is attached to the turbine rotor 804. At this time, the pin 802 is inserted into the pin hole 803 formed in the fork 805 and the turbine rotor 804, so that both are fixed. As shown, the fork 805 has a plate shape with a step. The surface on which the ultrasonic array probe and the shoe can be installed is limited to the upper surface 810 of the fork.

再び、図1において、図1に示す被検体102は、説明を簡単にするため、平板形状の断面図として表している。このような細長い被検体を検査するために、超音波アレイ探触子104及びシュー105により送信される横波超音波111を、被検体101中において複数回多重反射させて、形状変化部102(図2におけるピン穴803に相当)に発生する欠陥103まで超音波を伝搬させる。   Again, in FIG. 1, the subject 102 shown in FIG. 1 is represented as a flat plate-shaped cross-sectional view for the sake of simplicity. In order to inspect such an elongated subject, the transverse wave ultrasonic wave 111 transmitted by the ultrasonic array probe 104 and the shoe 105 is subjected to multiple reflection in the subject 101 a plurality of times, and the shape changing unit 102 (FIG. 2 is equivalent to the pin hole 803 in FIG.

なお、本実施形は、タービン翼取付け部(フォーク)以外に、平板や配管などの超音波探傷において、被検体の形状や被検体の周囲に存在する構造物との干渉により、超音波探触子を欠陥発生想定位置に十分に近づけることが困難な場合に、被検体中に横波斜角超音波を多重に反射させることで、検査発生想定位置から離れた位置に超音波探触子を設置して探傷を行う場合にも適用することが可能である。   In this embodiment, in addition to the turbine blade mounting part (fork), in ultrasonic flaw detection such as flat plates and pipes, ultrasonic inspection is performed due to interference with the shape of the subject and structures existing around the subject. When it is difficult to bring the child close enough to the expected position of the defect, the ultrasonic probe is installed at a position away from the expected position of the inspection by reflecting the oblique wave ultrasonic waves in the subject multiple times. The present invention can also be applied to flaw detection.

図1に示すように、超音波アレイ探触子104は、シュー104と呼ばれる傾斜した媒質の上に設置され、さらに、シュー104は被検体101の上に設置される。なお本実施例では、超音波アレイ探触子104及びシュー105を設置できる面が、被検体101の上側の表面112に限定されている場合を想定する(図2においては、表面810に限定されている場合を想定する)。   As shown in FIG. 1, the ultrasonic array probe 104 is installed on an inclined medium called a shoe 104, and the shoe 104 is installed on the subject 101. In this embodiment, it is assumed that the surface on which the ultrasonic array probe 104 and the shoe 105 can be installed is limited to the upper surface 112 of the subject 101 (in FIG. 2, the surface is limited to the surface 810). Suppose you are).

シュー105は、被検体より音速が遅く、密度が小さい材料で作られており、例えば、アクリル、ポリスチレン、ポリイミド等の合成樹脂を用いる。また、超音波アレイ探触子104とシュー105の間、及び、シュー105と被検体101の間には、接触媒質と呼ばれる縦波超音波を伝えるための媒質を介在させる。接触媒質として、例えば、水、マシン油、グリセリン等を用いる。   The shoe 105 is made of a material whose sound speed is lower than that of the subject and whose density is low, and for example, a synthetic resin such as acrylic, polystyrene, or polyimide is used. In addition, a medium for transmitting longitudinal ultrasonic waves called a contact medium is interposed between the ultrasonic array probe 104 and the shoe 105 and between the shoe 105 and the subject 101. For example, water, machine oil, glycerin or the like is used as the contact medium.

超音波アレイ探触子104を構成する圧電振動子106は、送受信部107に接続され、送受信部から送られる駆動信号により、圧電振動子106からシュー105内部に縦波が発生する。シュー105の内部を伝搬した縦波超音波111は、次に、シュー105と被検体101の境界において、屈折現象により横波に変換させ、被検体101中を横波超音波111として伝搬する。被検体中を多重反射して、形状変化部102または欠陥103で反射された横波超音波は、再び、被検体101とシュー105の境界で屈折し、縦波に変換され、シュー105内を縦波超音波として伝搬し、超音波アレイ探触子104の圧電振動子106で受信され、電気信号に変換される。受信波の電気信号は、送受信部107で受信され、受信信号として表示部109に表示される。また、受信信号は、必要に応じて、記憶部108に参照信号として記憶される。   The piezoelectric vibrator 106 constituting the ultrasonic array probe 104 is connected to the transmission / reception unit 107, and a longitudinal wave is generated from the piezoelectric vibrator 106 inside the shoe 105 by a drive signal sent from the transmission / reception unit. The longitudinal wave ultrasonic wave 111 propagated in the shoe 105 is then converted into a transverse wave by a refraction phenomenon at the boundary between the shoe 105 and the subject 101 and propagated in the subject 101 as the transverse wave ultrasonic wave 111. The transverse ultrasonic wave that has been subjected to multiple reflections in the subject and reflected by the shape changing portion 102 or the defect 103 is refracted again at the boundary between the subject 101 and the shoe 105 and converted into a longitudinal wave. It propagates as a wave ultrasonic wave, is received by the piezoelectric vibrator 106 of the ultrasonic array probe 104, and is converted into an electric signal. The electric signal of the reception wave is received by the transmission / reception unit 107 and displayed on the display unit 109 as a reception signal. The received signal is stored as a reference signal in the storage unit 108 as necessary.

次に、図3を用いて、本実施形態による超音波探傷装置の詳細構成について説明する。
図3は、本発明の一実施形態による超音波探傷装置の構成を示すシステムブロック図である。
Next, the detailed configuration of the ultrasonic flaw detector according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a system block diagram showing the configuration of the ultrasonic flaw detector according to one embodiment of the present invention.

超音波アレイ探触子104を構成する圧電振動子106は、例えば、超音波発生素子の一例として、圧電セラミックスや、その圧電セラミックスの細棒を高分子材の中に埋めこんだ複合圧電体(コンポジットともいう)を用いる。圧電振動子(または、素子)106は、通常、等間隔に配置されており、圧電振動子106の間隔(素子ピッチ)120は、超音波アレイ探触子104の性能を決める上で重要である。従来は、素子ピッチは、被検体中を伝搬する超音波の波長の0.5倍以下に設定することが一般的であったが、本実施形態では、被検体を伝搬する横波の波長の0.75倍から2.35倍まで大きくするという特徴がある。素子ピッチ120の大きさについては、図4〜図11を用いて後述する。   The piezoelectric vibrator 106 constituting the ultrasonic array probe 104 is, for example, as an example of an ultrasonic generator, a piezoelectric ceramic or a composite piezoelectric body in which a thin rod of the piezoelectric ceramic is embedded in a polymer material ( (Also called composite). The piezoelectric vibrators (or elements) 106 are usually arranged at equal intervals, and the distance (element pitch) 120 between the piezoelectric vibrators 106 is important in determining the performance of the ultrasonic array probe 104. . Conventionally, the element pitch is generally set to 0.5 times or less of the wavelength of the ultrasonic wave propagating in the subject. However, in this embodiment, the wavelength of the transverse wave propagating through the subject is 0. It has the feature of increasing from .75 times to 2.35 times. The size of the element pitch 120 will be described later with reference to FIGS.

送受信部107は、パルサー107Aと、レシーバ107Bと、遅延時間制御部107Cと、データ収録部107Dと、計算機107Eと、コネクタ107Fと、スイッチ107Gとを備える。パルサー107Aから出力される駆動信号のタイミングを制御すると共に、遅延時間制御部107Cは、レシーバ107Bによる受信信号の入力タイミングを制御し、これによりフェーズドアレイ方式による超音波アレイ探触子104の動作が得られるようにする。データ収録部107Dは、レシーバ107Bから供給される受信信号を処理し、表示部109に供給する働きをする。   The transmission / reception unit 107 includes a pulsar 107A, a receiver 107B, a delay time control unit 107C, a data recording unit 107D, a computer 107E, a connector 107F, and a switch 107G. While controlling the timing of the drive signal output from the pulsar 107A, the delay time control unit 107C controls the input timing of the received signal by the receiver 107B, whereby the operation of the ultrasonic array probe 104 by the phased array method is controlled. To be obtained. The data recording unit 107D functions to process the reception signal supplied from the receiver 107B and supply it to the display unit 109.

記憶部108は、送受信部107で収録された探傷データを記録し、そのつち、特に、欠陥が無いことが想定される部位(健全部)における探傷データ(受信信号)を参照データ108Aとして記憶し、また、被検体の形状データ108Bを記憶し、計算機107Eに供給する。   The storage unit 108 records the flaw detection data recorded by the transmission / reception unit 107, and in particular stores flaw detection data (received signal) in a region (healthy portion) that is assumed to be free of defects as reference data 108A. In addition, the shape data 108B of the subject is stored and supplied to the computer 107E.

表示部109は、超音波の受信角度(本例では、送信方向と受信方向を同じであるため、送信角度と受信角度は同じ)に対応した受信信号を表示する手段である。例として、開始角度611から終了角度610までの範囲で超音波を送受信した場合の受信信号を、角度を円周方向に、片道伝搬距離を軸方向とした扇型に表示した例を示す。このように超音波の送信角度を変化させて探傷する方法は、フェーズドアレイ方式のうち、セクタスキャン法と呼ばれる。   The display unit 109 is a means for displaying a reception signal corresponding to an ultrasonic reception angle (in this example, since the transmission direction and the reception direction are the same, the transmission angle and the reception angle are the same). As an example, an example is shown in which received signals when ultrasonic waves are transmitted and received in the range from the start angle 611 to the end angle 610 are displayed in a sector shape with the angle in the circumferential direction and the one-way propagation distance in the axial direction. Such a method for flaw detection by changing the transmission angle of the ultrasonic wave is called a sector scan method in the phased array method.

送信角度を開始611から終了610まで走査させると、被検体の形状変化部102からの反射信号601A,601Bや欠陥によると想定される反射信号602が受信され、探傷中画像109Aのように、扇形の中に、受信信号の強さに応じた色または濃さの異なる領域として表示される。   When the transmission angle is scanned from the start 611 to the end 610, the reflection signals 601A and 601B from the shape changing unit 102 of the subject and the reflection signal 602 assumed to be due to the defect are received, and a sector shape is obtained as in the flaw detection image 109A. Are displayed as areas of different colors or darkness according to the strength of the received signal.

ここで、探傷中画像109Aと比較するために、記憶部108に記憶されている参照データを計算機に読み込み、健全部画像109Bとして、探傷中画像と並べて表示させてもよい。このように健全部画像109Bと探傷中画像109Aを比較することで、形状変化部からの反射信号601A,601Bは、健全部画像109Bと探傷中画像109Aの両方において出現しているが、欠陥によると想定される反射信号602は探傷中画像109Aにのみ出現していることを容易に識別することができ、欠陥の有無を短時間に判断することが可能となる。   Here, in order to compare with the in-flaw detection image 109A, the reference data stored in the storage unit 108 may be read into a computer and displayed side by side with the in-flaw detection image as the sound portion image 109B. Thus, by comparing the healthy part image 109B and the flaw-detecting image 109A, the reflection signals 601A and 601B from the shape change part appear in both the healthy part image 109B and the flaw-detecting image 109A. It is possible to easily identify that the reflected signal 602 that is assumed to appear only in the flaw-detecting image 109A, and to determine the presence or absence of a defect in a short time.

次に、図4〜図11を用いて、本実施形態による超音波探傷装置において、素子ピッチを大きくする理由について説明する。
図4は、本発明の一実施形態による超音波探傷装置の構成を示すシステムブロック図である。
Next, the reason why the element pitch is increased in the ultrasonic flaw detector according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a system block diagram showing the configuration of the ultrasonic flaw detector according to one embodiment of the present invention.

以下、被検体内部で横波を多重反射させて、超音波探触子設置位置から遠い被検体内部からの欠陥を検出する場合には、素子ピッチを大きくすることが可能となる原理を説明する。   Hereinafter, the principle that the element pitch can be increased when a defect from the inside of the subject far from the ultrasonic probe installation position is detected by multiply reflecting the transverse wave inside the subject will be described.

本実施形態の検査対象となるタービン翼取り付け部のフォーク(図2のフォーク805)などのように、超音波探触子の設置面810が限定されている部材を検査する場合には、鋼材などの被検体中に超音波を入射させ、被検体中で多重反射させ、超音波探触子から遠方まで超音波を伝搬させ、欠陥からの反射波を受信する、という探傷方法が必要となる。この場合、入射した超音波のエネルギーをより高い強度で受信するためには、縦波より横波の方が、往復通過率が大きいという点で有利である。   When inspecting a member where the installation surface 810 of the ultrasonic probe is limited, such as a fork (fork 805 in FIG. 2) of a turbine blade mounting portion to be inspected in this embodiment, a steel material or the like is used. Requires a method of flaw detection in which an ultrasonic wave is incident on the subject, multiple reflected in the subject, the ultrasonic wave is propagated far from the ultrasonic probe, and a reflected wave from the defect is received. In this case, in order to receive the energy of the incident ultrasonic wave with higher intensity, the transverse wave is advantageous in that the round-trip passing rate is larger than the longitudinal wave.

その一方で、超音波アレイ探触子104は、規則的に配列された複数個の圧電振動子(素子)から構成されており、超音波を送信できる角度範囲は、圧電振動子の間隔(素子ピッチ)に大きく依存することが知られている。   On the other hand, the ultrasonic array probe 104 is composed of a plurality of regularly arranged piezoelectric vibrators (elements), and the angle range in which ultrasonic waves can be transmitted is the interval between the piezoelectric vibrators (elements). It is known that it greatly depends on the pitch.

図4は、素子ピッチが異なる超音波アレイ探触子によって形成される超音波音場の数値計算結果の例を示している。図4(A)は、素子ピッチが被検体中を伝搬する超音波の波長と同じ場合(素子ピッチ=1波長)の例であり、図4(B)は、素子ピッチが被検体中を伝搬する超音波の波長の2分の1倍の場合の例である。   FIG. 4 shows an example of a numerical calculation result of an ultrasonic sound field formed by ultrasonic array probes having different element pitches. FIG. 4A shows an example in which the element pitch is the same as the wavelength of the ultrasonic wave propagating in the subject (element pitch = 1 wavelength), and FIG. 4B shows the element pitch propagating in the subject. This is an example in the case of half the wavelength of the ultrasonic wave.

図4(A)に示すように、素子ピッチが大きい場合には、所望する左斜め下方向(矢印1201)以外に、右斜め下方向(矢印1202)にも超音波が発生していることが分かる。   As shown in FIG. 4A, when the element pitch is large, ultrasonic waves are generated in the diagonally downward right direction (arrow 1202) in addition to the desired diagonally downward left direction (arrow 1201). I understand.

一方、図4(B)に示すように、素子が小さい場合には、所望する超音波(矢印1201)しか確認されない。   On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the element is small, only the desired ultrasonic wave (arrow 1201) is confirmed.

図4(A)に示す例において、所望する超音波(矢印1201)をメインローブ、それ以外の超音波(矢印1202)をグレーティングローブと呼ぶ。   In the example shown in FIG. 4A, the desired ultrasonic wave (arrow 1201) is called a main lobe, and the other ultrasonic wave (arrow 1202) is called a grating lobe.

メインローブの角度をα、圧電振動子の間隔である素子ピッチをpと書くとすると、グレーティングが発生しない素子ピッチ(p)の条件は、以下の式(1)与えられることが知られている(例えば、伊東正安、望月 剛 著、「超音波診断装置」コロナ社(2002年、初版第1刷)48頁参照)。
Assuming that the angle of the main lobe is α and the element pitch that is the interval between the piezoelectric vibrators is p, the condition of the element pitch (p) at which no grating is generated is known to be given by the following expression (1). (See, for example, Masayasu Ito and Tsuyoshi Mochizuki, “Ultrasonic Diagnostic Equipment” Corona, Inc. (2002, first edition, first print), page 48).

Figure 0005127573
Figure 0005127573

式(1)の意味するところは、超音波(波長λ)で、角度α方向に送信する探傷を実施する場合、超音波アレイ探触子の素子ピッチpの最大値を表わしている。式(1)を変形すると、メインローブの角度αと、素子ピッチpと波長λの比 p/λ の関係は、式(2)のようになる。
The meaning of the expression (1) represents the maximum value of the element pitch p of the ultrasonic array probe when performing flaw detection transmitted in the direction of the angle α with ultrasonic waves (wavelength λ). When the equation (1) is transformed, the relationship between the angle α of the main lobe and the ratio p / λ of the element pitch p and the wavelength λ becomes as in the equation (2).

Figure 0005127573
Figure 0005127573

図5は、式(2)をグラフ(曲線1403)としてプロットしたものである。   FIG. 5 is a plot of equation (2) as a graph (curve 1403).

図5から、エネルギー効率良く横波を被検体中に伝搬させるには、横波35〜55度を用いるのがよいものである。すなわち、メインローブの角度αとして、35〜55度(領域C)を設定すると、式(2)から、素子ピッチpの最大値は、35度入射の場合に波長の0.64倍、55度入射の場合に波長の0.55倍であることがわかる(領域D)。このように、式(1)(または式(2))を用いて、超音波アレイ探触子の仕様を決定すると、被検体中を横波斜角35〜55度で探傷する場合、素子ピッチは波長の0.55倍以下とする必要がある。   From FIG. 5, it is better to use the transverse wave of 35 to 55 degrees in order to propagate the transverse wave into the subject with energy efficiency. That is, when the angle α of the main lobe is set to 35 to 55 degrees (region C), the maximum value of the element pitch p is 0.64 times the wavelength and 55 degrees when the incident angle is 35 degrees. It can be seen that the incident wavelength is 0.55 times the wavelength (region D). As described above, when the specification of the ultrasonic array probe is determined by using the equation (1) (or the equation (2)), when the flaw detection is performed in the subject at a lateral wave oblique angle of 35 to 55 degrees, the element pitch is It is necessary to make it 0.55 times or less of the wavelength.

しかしながら、素子ピッチが小さくなると、前述の通り、超音波アレイ探触子全体のセンサ開口を小さくなる等の理由により、信号の感度が低下する。本実施形態では、被検体中を多重反射させて長い経路を伝搬させるので、できるだけ感度が高いことが望ましい。   However, when the element pitch is reduced, as described above, the sensitivity of the signal is lowered due to the reason that the sensor opening of the entire ultrasonic array probe is reduced. In this embodiment, since a long path is propagated by multiple reflection in the subject, it is desirable that the sensitivity be as high as possible.

なお、グレーティングローブは、超音波アレイ探触子に特有の現象であり、発生の条件が揃った時に発生する。超音波アレイ探触子において、メインローブを角度αに設定することは、すわなち、角度α方向に送信する超音波の位相を同位相に設定することである。しかしながら、素子ピッチの大きさによっては、別の角度ψの超音波の位相が、n×2π倍に揃う現象が発生する。このように、位相差が0ではなく、2πの整数倍として位相が揃う角度方向をグレーティングローブといい、2πのn倍で位相が揃うグレーティング角度ψは、式(3)のように書くことができる。
Note that the grating lobe is a phenomenon peculiar to the ultrasonic array probe, and is generated when the generation conditions are met. In the ultrasonic array probe, setting the main lobe to the angle α means that the phase of the ultrasonic wave transmitted in the direction of the angle α is set to the same phase. However, depending on the size of the element pitch, a phenomenon occurs in which the phases of the ultrasonic waves at different angles ψ are aligned by n × 2π times. In this way, the angle direction in which the phase is aligned as an integer multiple of 2π instead of the phase difference is 0 is called a grating lobe, and the grating angle ψ in which the phase is aligned at n times 2π can be written as in Expression (3). it can.

Figure 0005127573
Figure 0005127573

ここで、θ0は、シューの屈折による横波の屈折角度であり、シューの傾斜角度をφとすると、sinθ0=sin(φ×V2/V1)の関係がある。また、V1はシューの縦波音速、V2は被検体の横波音速である。   Here, θ0 is a refraction angle of the transverse wave due to the refraction of the shoe, and there is a relationship of sin θ0 = sin (φ × V2 / V1) where the inclination angle of the shoe is φ. V1 is the longitudinal wave velocity of the shoe, and V2 is the transverse wave velocity of the subject.

ここでは、斜角横波超音波の多重反射を利用した超音波探傷に限定することで、式(1)で規定される素子ピッチよりも大きな値にとれる原理を説明する。   Here, the principle of taking a value larger than the element pitch defined by Equation (1) by limiting to ultrasonic flaw detection using multiple reflection of oblique angle transverse wave ultrasonic waves will be described.

本実施形態では、3つの量に関する、横波のエネルギー効率の角度依存性に注目する。第1は、シューから被検体への横波通過率の角度依存性である。   In the present embodiment, attention is paid to the angular dependence of the energy efficiency of the transverse wave with respect to the three quantities. The first is the angle dependency of the transverse wave passage rate from the shoe to the subject.

ここで、図6に、合成樹脂製のシュー中から被検体へ、縦波(110)が横波(111)として通過する場合の通過率RTL(1303)を示す。横波透過角度αtが35度より大きい角度で、横波透過率RTLが大きな値となることが分かる。   Here, FIG. 6 shows the passage rate RTL (1303) when the longitudinal wave (110) passes as the transverse wave (111) from the synthetic resin shoe to the subject. It can be seen that when the transverse wave transmission angle αt is larger than 35 degrees, the transverse wave transmittance RTL has a large value.

第2は、横波の欠陥に対する横波往復通過率である。図6に、横波往復通過率を重ねてプロットして示す。   The second is the transverse wave reciprocation rate for transverse wave defects. In FIG. 6, the transverse wave reciprocation rate is plotted and shown.

この2つの量の角度依存性を考慮すると、欠陥での反射効率(横波往復通過率)を考慮すると、領域Bで示される、横波透過角度αtが35度から55度の範囲の場合に、エネルギー的に良い効率でシューから被検体に超音波が伝わり、かつ、欠陥で反射して超音波探触子で受信できることが分かる。逆に、横波透過角度αtが、領域Aにある場合には、シューから被検体に超音波が伝わるときも、欠陥で超音波が反射して超音波探触子に戻ってくるときも、両方の場合でエネルギー損失が大きい。従って、グレーティングローブ発生角度ψnが、領域Aの範囲内に存在する限りにおいては、グレーティングローブの影響を小さいとみなすことができる。   In consideration of the angular dependence of these two quantities, when the reflection efficiency (transverse wave reciprocation rate) at the defect is taken into consideration, the energy when the transverse wave transmission angle αt shown in region B is in the range of 35 degrees to 55 degrees It can be seen that the ultrasonic wave is transmitted from the shoe to the subject with high efficiency and reflected by the defect and can be received by the ultrasonic probe. Conversely, when the transverse wave transmission angle αt is in the region A, both when the ultrasonic wave is transmitted from the shoe to the subject and when the ultrasonic wave is reflected by the defect and returns to the ultrasonic probe. In the case of, energy loss is large. Therefore, as long as the grating lobe generation angle ψn is within the range of the region A, it can be considered that the influence of the grating lobe is small.

第3は、超音波アレイ探触子を構成する圧電振動子(素子)の指向性の角度依存性である。有限の大きさを持つ超音波探触子から発生される超音波は、指向性と呼ばれる広がりを持っている。   The third is the angle dependency of the directivity of the piezoelectric vibrator (element) constituting the ultrasonic array probe. An ultrasonic wave generated from an ultrasonic probe having a finite size has a spread called directivity.

図7(B)は、超音波の指向性を示しており、曲線1601に示すような分布となる。図7(B)では、シューによる屈折角θ0が、左斜め下方向45度(θ0=45)に超音波を送信する場合である。このとき、矢印1602の方向以降では、超音波の強度が極端に小さくなっている。角度θ0における指向性のピーク値に対して、強度が10分の1となる角度をγ0と定義すると、γ0は式(4)のような近似式で与えられる。曲線1601で表わされる角度分布を圧電振動子(素子)1つの持つ指向性と呼び、式(4)に示すように、シューによる屈折角θ0と、被検体の波長λ、素子ピッチpに依存する量である。なお、図7(A)は、横波透過率RTLを示している。   FIG. 7B shows the directivity of ultrasonic waves, and has a distribution as shown by a curve 1601. FIG. 7B shows a case in which an ultrasonic wave is transmitted in an angle 45 ° (θ0 = 45) diagonally downward to the left with a refraction angle θ0 by the shoe. At this time, after the direction of the arrow 1602, the intensity of the ultrasonic wave is extremely small. If an angle at which the intensity is 1/10 with respect to the directivity peak value at the angle θ0 is defined as γ0, γ0 is given by an approximate expression such as Expression (4). The angle distribution represented by the curve 1601 is called directivity of one piezoelectric vibrator (element), and depends on the refraction angle θ0 by the shoe, the wavelength λ of the subject, and the element pitch p as shown in the equation (4). Amount. FIG. 7A shows the transverse wave transmittance RTL.

Figure 0005127573
Figure 0005127573

超音波アレイ探触子によるグレーティングローブ発生角度ψnは式(3)で表わされるが、グレーティングローブ発生角度ψnが、圧電振動子(素子)1つの持つ指向性(図7(B)の1602)の範囲を外れるのであれば、グレーティングローブの影響を小さいとみなすことができる。   The grating lobe generation angle ψn by the ultrasonic array probe is expressed by equation (3), and the grating lobe generation angle ψn has the directivity (1602 in FIG. 7B) of one piezoelectric vibrator (element). If it is out of range, the influence of the grating lobe can be regarded as small.

以上のように、本実施形態では、素子寸法を大きくして、たとえグレーティングローブを発生する条件を満たしたとしても、そのグレーティングローブの伝搬する角度ψnを領域A内に設定する、あるいは、圧電振動子(素子)1つの持つ指向性の範囲外に設定することで、実質的にグレーティングローブの影響を抑制するものである。   As described above, in this embodiment, even if the element size is increased and the condition for generating a grating lobe is satisfied, the angle ψn at which the grating lobe propagates is set in the region A, or the piezoelectric vibration By setting it outside the directivity range of one child (element), the influence of the grating lobe is substantially suppressed.

図8、図9、図10に、シューによる横波屈折角度θ0が35度、45度、55度の場合について、横波屈折角度θ0、グレーティングローブ発生角度ψn、圧電振動子の広がりを表す角度γ0を、素子ピッチpと被検体中の横波波長λの比p/λについて、計算した例である。これは、横波超音波の往復通過率が100%の範囲をカバーしており、本実施形態では、θ0として、35度〜55度の範囲で使用することを想定する。   8, 9, and 10, when the transverse wave refraction angle θ0 by the shoe is 35 degrees, 45 degrees, and 55 degrees, the transverse wave refraction angle θ0, the grating lobe generation angle ψn, and the angle γ0 representing the spread of the piezoelectric vibrator are shown. This is an example of calculating the ratio p / λ between the element pitch p and the transverse wave wavelength λ in the subject. This covers the range where the reciprocation rate of the transverse ultrasonic wave is 100%, and in this embodiment, it is assumed that θ0 is used in the range of 35 to 55 degrees.

図8(θ0=35度)から、圧電振動子の広がりを表す角度γ0がグレーティングローブ発生角度ψn−1よりも大きい,すなわち、グレーティングローブ発生角度ψn−1が、図7(B)の領域1601の範囲外となる条件から、p/λは0.75より大きいという条件が導かれる。また、グレーティングローブψ1が発生しない条件から、p/λは2.35より小さいという条件が導かれる。同様に、図9、図10からもp/λに対する条件が導かれるが、いずれも図8から得られる条件の範囲内になっていることから、本実施形態においては、超音波アレイ探触子を構成する圧電振動子の間隔(素子ピッチ)は、被検体を伝搬する波長の0.75倍より大きく、2.35倍より小さい範囲であれば、グレーティングローブの影響を抑制することができ、かつ、素子ピッチを大きくすることができる。   From FIG. 8 (θ0 = 35 degrees), the angle γ0 representing the spread of the piezoelectric vibrator is larger than the grating lobe generation angle ψn−1, that is, the grating lobe generation angle ψn−1 is the region 1601 in FIG. From this condition, the condition that p / λ is larger than 0.75 is derived. Further, the condition that p / λ is smaller than 2.35 is derived from the condition that the grating lobe ψ1 does not occur. Similarly, the conditions for p / λ are derived from FIGS. 9 and 10, both of which are within the range of the conditions obtained from FIG. 8. In this embodiment, the ultrasonic array probe is used. If the distance (element pitch) between the piezoelectric vibrators constituting the is greater than 0.75 times the wavelength propagating through the subject and less than 2.35 times, the influence of the grating lobe can be suppressed, In addition, the element pitch can be increased.

なお、図8〜図10では、シューとしてアクリル(縦波音速2730m/s)、被検体として鋼材(縦波音速5900m/s、横波音速3200m/s)、超音波の周波数として5MHzを想定した。しかしながら、シューの超音波音速により大きく値が異なる。そこで、図5に、シューから被検体への横波通過率を、シューの縦波音速が3000m/sの場合、2000m/sの場合の両方について計算した例を示す。   8 to 10, acrylic (longitudinal wave sound velocity 2730 m / s) is assumed as a shoe, steel material (longitudinal wave sound velocity 5900 m / s, transverse wave sound velocity 3200 m / s) is assumed as an object, and 5 MHz is assumed as an ultrasonic frequency. However, the value varies greatly depending on the ultrasonic sound velocity of the shoe. FIG. 5 shows an example in which the transverse wave passage rate from the shoe to the subject is calculated for both the case where the longitudinal wave sound velocity of the shoe is 3000 m / s and 2000 m / s.

図11(A)は、シューの縦波音速が3000m/sの場合のシューから被検体への横波通過率を示し、図11(B)は、シューの縦波音速が2000m/sの場合のシューから被検体への横波通過率を示している。   FIG. 11A shows the transverse wave passing rate from the shoe to the subject when the longitudinal sound velocity of the shoe is 3000 m / s, and FIG. 11B shows the case where the longitudinal wave sound velocity of the shoe is 2000 m / s. The transverse wave passing rate from the shoe to the subject is shown.

シューの材質として使用される合成樹脂の音速は、通常、2000〜3000m/sの範囲に分布するからである。図11(A)、(B)いずれの場合についても、横波の通過率は、横波透過角度αtが30度より小さい範囲で小さくなることが確認できる。従って、本発明の内容は、シューの材質の違いによりシューの音速が異なる場合でも同様に発明の効果を得ることができる。   This is because the speed of sound of the synthetic resin used as the shoe material is normally distributed in the range of 2000 to 3000 m / s. In both cases of FIGS. 11A and 11B, it can be confirmed that the passing rate of the transverse wave is small when the transverse wave transmission angle αt is smaller than 30 degrees. Therefore, the content of the present invention can similarly obtain the effects of the invention even when the sound speed of the shoe varies depending on the material of the shoe.

次に、図12を用いて、本実施形態による超音波探傷装置による探傷方法について説明する。
図12は、本発明の一実施形態による超音波探傷装置による探傷方法の内容を示すフローチャートである。
Next, the flaw detection method using the ultrasonic flaw detector according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 12 is a flowchart showing the contents of the flaw detection method by the ultrasonic flaw detector according to the embodiment of the present invention.

まず、被検体101に、超音波アレイ探触子104をシュー105と組み合わせたものを、設置する(ステップS701)。   First, a combination of the ultrasonic array probe 104 and the shoe 105 is placed on the subject 101 (step S701).

次に、同一被検体内で得られる信号を参照信号とするかを選択し(ステップS702),NOの場合は、例えば、被検体の形状や材質が同等の対比試験片の健全部の信号を計算機107Eに呼び出す(ステップS703)。   Next, it is selected whether the signal obtained in the same subject is used as a reference signal (step S702). In the case of NO, for example, the signal of the healthy part of the comparison specimen having the same shape and material of the subject is selected. Call to the computer 107E (step S703).

一方、YESを選択した場合は、超音波アレイ探触子104を被検体101上の探触子走査面112上を移動させ、健全部の信号を収録し、記憶部108に保存する(ステップS704)。その後、健全部信号を計算機107Eに呼び出す(ステップS705)。   On the other hand, if YES is selected, the ultrasound array probe 104 is moved on the probe scanning surface 112 on the subject 101, and the sound portion signal is recorded and stored in the storage portion 108 (step S704). ). Thereafter, the sound part signal is called to the computer 107E (step S705).

次に、被検体101を探傷し(ステップS706)、健全部信号と探傷中の信号を表示部109に表示する(ステップS707)。   Next, flaw detection is performed on the subject 101 (step S706), and a healthy part signal and a signal during flaw detection are displayed on the display unit 109 (step S707).

探傷信号と健全部信号を比較し(ステップS708)、信号の出現パターンに差がない場合は、探傷位置を健全と判断する(ステップS709)。また、差がある場合は、欠陥の可能性ありと判断する(ステップS710)。このように、健全部と比較することで、欠陥の有無を容易に判断することが可能となる。   The flaw detection signal and the healthy part signal are compared (step S708), and if there is no difference in the signal appearance pattern, the flaw detection position is determined to be healthy (step S709). If there is a difference, it is determined that there is a possibility of a defect (step S710). Thus, by comparing with the healthy part, it is possible to easily determine the presence or absence of a defect.

以上説明したように、本実施形態によれば、超音波探触子の設置位置から欠陥までの距離が遠い場合において、素子ピッチが被検体中の波長の0.75倍より大きく、2.35倍より小さくし、超音波アレイ探触子104とシュー105を組み合わせて、横波超音波を被検体内部に送信することで、超音波アレイ探触子のセンサ開口を大きくすることで、超音波の感度を向上し、被検体内部を多重反射させても十分な信号強度を維持でき、超音波探触子から遠くに位置する欠陥を探傷することができる。なお、これにより、多重反射により複雑な信号が受信され欠陥判定が難しくなる課題が発生するが、これに対しては、健全部信号と探傷信号を表示することで、欠陥の有無の判定を容易にすることができる。これにより、高感度の超音波探傷が実現できるとともに、欠陥判定を含めて、超音波探傷に必要な時間を短縮することができる。   As described above, according to the present embodiment, when the distance from the ultrasonic probe installation position to the defect is long, the element pitch is larger than 0.75 times the wavelength in the subject, and 2.35. By combining the ultrasonic array probe 104 and the shoe 105 and transmitting the transverse wave ultrasonic wave into the subject, the sensor aperture of the ultrasonic array probe is enlarged, Sensitivity is improved, sufficient signal intensity can be maintained even when multiple reflections are made inside the subject, and defects located far from the ultrasonic probe can be detected. This causes a problem that it becomes difficult to determine the defect due to the reception of complex signals due to multiple reflections. However, it is easy to determine the presence or absence of defects by displaying the sound part signal and the flaw detection signal. Can be. Thereby, highly sensitive ultrasonic flaw detection can be realized, and the time required for ultrasonic flaw detection including defect determination can be shortened.

また、超音波探触子として、前記被検体を伝搬する横波の波長の0.75倍より大きく2.35倍より小さいものとすることで、従来の波長の2分の1程度と比較して、1.5倍から4.5倍だけ寸法の大きな圧電振動子を用いることにより、高い感度の信号を得ることができ、また、一度に広い範囲の探傷を行うことで、探傷にかかる時間を短縮することができる。   Moreover, as an ultrasonic probe, it is larger than 0.75 times the wavelength of the transverse wave propagating through the subject and smaller than 2.35 times, so that it is compared with about half of the conventional wavelength. By using a piezoelectric vibrator that is 1.5 to 4.5 times larger in size, a high-sensitivity signal can be obtained, and by performing a wide range of flaw detection at once, the time required for flaw detection can be reduced. It can be shortened.

次に、図13及び図14を用いて、本発明の他の実施形態による超音波探傷装置の構成及び動作について説明する。
図13は、本発明の他の実施形態による超音波探傷装置の概略図である。図14は、本発明の他の実施形態による超音波探傷装置による探傷方法の内容を示すフローチャートである。
Next, the configuration and operation of an ultrasonic flaw detector according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 13 is a schematic view of an ultrasonic flaw detector according to another embodiment of the present invention. FIG. 14 is a flowchart showing the contents of a flaw detection method using an ultrasonic flaw detector according to another embodiment of the present invention.

本実施形態が、図1及び図12に示した実施形態と異なる点は、表示部109への探傷結果(受信信号)の表示方法,すなわち、多重反射表示の方法である。第1の実施例では、超音波の伝搬方向(角度)と受信信号を円弧上または扇型に表示する方法を採用していた。   This embodiment is different from the embodiment shown in FIGS. 1 and 12 in the display method of the flaw detection result (reception signal) on the display unit 109, that is, the method of multiple reflection display. In the first embodiment, a method of displaying an ultrasonic wave propagation direction (angle) and a received signal on an arc or a fan shape is adopted.

本実施形態では、被検体内部で多重反射して得られた受信信号について、どこからの反射波であるのかの同定を容易にするために、被検体形状に対応した表示を行うようにしたものである。すなわち、超音波の入射方向と被検体の板厚の情報を用いて、多重反射信号を、加算または平均して合成表示するようにしている。   In the present embodiment, the reception signal obtained by multiple reflection inside the subject is displayed in correspondence with the shape of the subject in order to facilitate identification of the reflected wave from where. is there. That is, using the information on the incident direction of the ultrasonic wave and the thickness of the subject, the multiple reflection signals are added or averaged and combined and displayed.

図13は、本実施形態による探傷結果の表示例を示している。超音波アレイ探触子により、矢印611から矢印610までの範囲に横波超音波を送信する。このとき、ある角度方向θ1に伝搬する超音波1001と、もうひとつ別の方向θ2に伝搬する超音波1003を例にとって説明する。通常の扇形のセクタスキャン表示では、角度θ1で距離L(θ1)に相当する信号の強度を黒点1002Aに、角度θ2で距離L(θ2)に相当する信号の強度を白点1004Aに画像として表示していた。なお、信号の振幅値は、距離(または時間)を横軸に、振幅値(または強度)を縦軸にとった、Aスキャンデータの対応点(1002B、1004B)から求められ、超音波の送信方向(角度θ1、θ2)に延びる線分上で距離(L)に相当する画素に、振幅値(または強度)に応じた濃淡やカラーで受信信号を表示している。なお、ここで振幅値とは正負両方の値をとる量とし、強度は絶対値をとった非負の値をとる量とする。   FIG. 13 shows a display example of flaw detection results according to this embodiment. Transverse ultrasonic waves are transmitted in the range from arrow 611 to arrow 610 by the ultrasonic array probe. At this time, an ultrasonic wave 1001 propagating in a certain angle direction θ1 and an ultrasonic wave 1003 propagating in another direction θ2 will be described as an example. In ordinary sector scan display, the intensity of the signal corresponding to the distance L (θ1) at the angle θ1 is displayed as an image at the black point 1002A, and the intensity of the signal corresponding to the distance L (θ2) at the angle θ2 is displayed as an image at the white point 1004A. Was. The amplitude value of the signal is obtained from the corresponding point (1002B, 1004B) of the A scan data with the distance (or time) on the horizontal axis and the amplitude value (or intensity) on the vertical axis. On the line segment extending in the direction (angles θ1 and θ2), the received signal is displayed on the pixel corresponding to the distance (L) in shades and colors according to the amplitude value (or intensity). Here, the amplitude value is an amount that takes both positive and negative values, and the intensity is an amount that takes a non-negative value taking an absolute value.

本実施形態では、記憶部108に記憶された被検体の形状データ108Bから、送信方向θ1に相当する超音波の多重反射による幾何学的な伝搬経路1001C、及び、同様にθ2に対する経路1003Cを求め、この折れ線上で距離Lに対応する点(1002C、1004C)に振幅(または強度)を画素として表示する。しかし、通常の扇型の表示では、線分1001と1003は放射状に延びた後には交差することがないのに対して、図13の点1002C、1004Cのように、多重反射の経路で表示すると、折れ線が交差する場合がある。この場合には、交差する互いの点の振幅値の加算値や平均値、または強度の平均値や加算値を表示する。   In this embodiment, a geometric propagation path 1001C due to multiple reflection of ultrasonic waves corresponding to the transmission direction θ1 and a path 1003C for θ2 are obtained from the shape data 108B of the subject stored in the storage unit 108. The amplitude (or intensity) is displayed as a pixel at a point (1002C, 1004C) corresponding to the distance L on the broken line. However, in the normal fan-shaped display, the line segments 1001 and 1003 do not intersect after extending in a radial manner, but when they are displayed by a multiple reflection path like the points 1002C and 1004C in FIG. In some cases, the polygonal lines intersect. In this case, the added value or average value of the amplitude values of the intersecting points or the intensity average value or added value is displayed.

次に、図14を用いて、本実施形態における探傷結果表示方法について説明する。   Next, a flaw detection result display method according to this embodiment will be described with reference to FIG.

まず、超音波の送信方向θを変えながら探傷を行い(ステップS1101)、それぞれのθに対応した探傷データを収録し計算機にデータを読み出す(ステップS1102)。   First, flaw detection is performed while changing the ultrasonic transmission direction θ (step S1101), flaw detection data corresponding to each θ is recorded, and the data is read out to the computer (step S1102).

次に、記憶部から被検体の形状データを計算機に読み込む(ステップS1103)。このとき、探傷データは、時間と振幅のデータとなっているので、時間に被検体中の音速を乗算し、片道距離にするために、さらに半分にする(ステップS1104)。   Next, the shape data of the subject is read from the storage unit into the computer (step S1103). At this time, since the flaw detection data is data of time and amplitude, the time is multiplied by the speed of sound in the subject and further reduced by half (step S1104).

次に、まず角度θiに対応した映像化を開始する(ステップS1105)。被検体形状に対して、角度θiでの多重反射伝搬経路を計算し(ステップS1106)、片道距離Lに対して振幅値(または強度)を画素値として一旦記録する(ステップS1107)。そして、θiによる多重反射と、他の角度による経路との交点との近傍かを判定し(ステップS1108)、交点と近い場合には、異なる角度との合成値(平均または加算)を求め画素値として記録する(ステップS1109)。距離Lに関する繰り返し処理が終了したところで、記録した画素値を表示する(ステップS1110)。   Next, imaging corresponding to the angle θi is started (step S1105). A multiple reflection propagation path at an angle θi is calculated for the object shape (step S1106), and an amplitude value (or intensity) is temporarily recorded as a pixel value with respect to the one-way distance L (step S1107). Then, it is determined whether it is in the vicinity of the multiple reflection by θi and the intersection of the path by another angle (step S1108). (Step S1109). When the iterative process for the distance L is completed, the recorded pixel value is displayed (step S1110).

ここまでの段階を経たのち、次の角度θi+1に移り、同様の処理を角度θについて繰り返し行うことで、すべての角度に関する探傷データを表示することができる。最後に、探傷結果と被検体形状を合わせて表示して終了する(ステップS1111)。   After passing through the steps so far, the process proceeds to the next angle θi + 1, and the same processing is repeated for the angle θ, whereby the flaw detection data for all angles can be displayed. Finally, the flaw detection result and the subject shape are displayed together and the process ends (step S1111).

上述の表示方法によれば、超音波の入射方向と被検体の板厚の情報を用いて、多重反射信号を、加算または平均して合成表示することにより、被検体内で多重反射する複雑な伝搬経路となる探傷欠陥を、被検体の形状に合わせて表示することが可能となり、反射信号がどの反射源によるものかを判定することが容易になり、欠陥の有無の判断を容易にし、探傷にかかる時間を短縮することができる。   According to the display method described above, a complex reflection that is multiple-reflected within the subject is obtained by combining or averaging the multiple reflected signals by using the information on the incident direction of the ultrasonic wave and the thickness of the subject, and then displaying the resultant by averaging. It is possible to display the flaw detection defect that becomes the propagation path according to the shape of the subject, it becomes easy to determine which reflection source the reflected signal is from, it is easy to determine the presence or absence of the defect, and flaw detection It is possible to reduce the time required for

次に、図15〜図17を用いて、本発明の各実施形態による超音波探傷装置に用いる超音波アレイ探触子の他の構成について説明する。
図15〜図17は、本発明の各実施形態による超音波探傷装置用いる超音波アレイ探触子の他の構成示す斜視図である。
Next, another configuration of the ultrasonic array probe used in the ultrasonic flaw detector according to each embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
15 to 17 are perspective views showing other configurations of the ultrasonic array probe used in the ultrasonic flaw detector according to each embodiment of the present invention.

前述の各実施形態において、超音波アレイ探触子104として、図15に示すように、探触子走査面112を広く覆うような大型の超音波アレイ探触子201を用いることができる。この場合には、シュー202も大型のものを用いる。   In each of the above-described embodiments, as the ultrasonic array probe 104, as shown in FIG. 15, a large ultrasonic array probe 201 that covers the probe scanning surface 112 widely can be used. In this case, a large shoe 202 is also used.

この場合、超音波アレイ探触子201として、図16に示すように、圧電振動子402が1列に配列された超音波アレイ探触子401を用いてもよく、また、図17に示すように、複数個の圧電振動子502が複数列配列されたマトリクス型アレイ探触子501を用いてもよいものである。   In this case, as the ultrasonic array probe 201, as shown in FIG. 16, an ultrasonic array probe 401 in which piezoelectric transducers 402 are arranged in a line may be used, and as shown in FIG. Alternatively, a matrix type array probe 501 in which a plurality of piezoelectric vibrators 502 are arranged in a plurality of rows may be used.

図17に示すマトリクス型アレイ探触子501は、図16に示した圧電振動子402が1列に配列された超音波アレイ探触子401と比較して、2つの利点がある。第1に、3次元的に任意に超音波の送信方向を変更することができるため、健全部や欠陥からの信号を得るために、超音波アレイ探触子本体を機械的に移動することが不要になり、高速に探傷することが可能な点である。第2に、超音波アレイ探触子により形成される焦点が点集束503となり、1次元配列の探触子401により形成される線集束403の場合と比較して、信号の強度を高めることが可能となる。   The matrix type array probe 501 shown in FIG. 17 has two advantages compared to the ultrasonic array probe 401 in which the piezoelectric vibrators 402 shown in FIG. 16 are arranged in one row. First, since the ultrasonic transmission direction can be arbitrarily changed three-dimensionally, the ultrasonic array probe main body can be mechanically moved in order to obtain a signal from a healthy part or a defect. This is unnecessary and can be detected at high speed. Second, the focal point formed by the ultrasonic array probe becomes a point focus 503, which can increase the signal intensity as compared with the case of the line focus 403 formed by the one-dimensional array of probes 401. It becomes possible.

次に、図18を用いて、本発明の各実施形態による超音波探傷装置に用いるシューの他の構成について説明する。
図18は、本発明の各実施形態による超音波探傷装置用いるシューの他の構成示す正面断面図である。
Next, another configuration of the shoe used in the ultrasonic flaw detector according to each embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 18 is a front sectional view showing another configuration of a shoe used in the ultrasonic flaw detector according to each embodiment of the present invention.

前述の各実施形態において、図18に示すように、超音波アレイ探触子と組み合わせるシュー105として、シュー内での超音波の多重反射を抑制するための吸音材303や、被検体101上の探触子走査面112での、超音波アレイ探触子104とシュー105を組み合わせたセンサの位置合わせを容易にするために、被検体101のコーナ部に沿うように、L字型に段差301を設けてもよい。この段差301によれば、超音波探触子の被検体に対する位置(図3での左右方向の位置)を合わせやすくすることができ、超音波探触子の設置を容易にすることで、超音波探傷の時間を短縮する効果を得ることができる。   In each of the above-described embodiments, as shown in FIG. 18, as a shoe 105 combined with an ultrasonic array probe, a sound absorbing material 303 for suppressing multiple reflections of ultrasonic waves in the shoe, In order to facilitate the alignment of the sensor combining the ultrasonic array probe 104 and the shoe 105 on the probe scanning surface 112, a step 301 is formed in an L shape along the corner portion of the subject 101. May be provided. According to the level difference 301, the position of the ultrasonic probe with respect to the subject (the position in the left-right direction in FIG. 3) can be easily adjusted, and the ultrasonic probe can be easily installed, The effect of shortening the time of the sonic flaw detection can be obtained.

本例によれば、シューに、超音波アレイ探触子を被検体の端面に拘束するための段差を用いることで、アレイ探触子を被検体に設置するときの位置決めが容易となるために、探傷にかかる時間を短縮することができる。
According to this example, since the step is used for restraining the ultrasonic array probe to the end surface of the subject on the shoe, positioning when the array probe is installed on the subject is facilitated. The time required for flaw detection can be shortened.

本発明の一実施形態による超音波探傷装置の概略図である。1 is a schematic view of an ultrasonic flaw detector according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による超音波探傷装置の被検体の一例の説明図である。It is explanatory drawing of an example of the test object of the ultrasonic flaw detector by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による超音波探傷装置の構成を示すシステムブロック図である。1 is a system block diagram showing a configuration of an ultrasonic flaw detector according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による超音波探傷装置の構成を示すシステムブロック図である。1 is a system block diagram showing a configuration of an ultrasonic flaw detector according to an embodiment of the present invention. 従来の手法に係る説明図である。It is explanatory drawing which concerns on the conventional method. 本発明の一実施形態による超音波探傷装置の原理説明図である。It is a principle explanatory view of an ultrasonic flaw detector according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による超音波探傷装置の原理説明図である。It is a principle explanatory view of an ultrasonic flaw detector according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による超音波探傷装置の原理説明図である。It is a principle explanatory view of an ultrasonic flaw detector according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による超音波探傷装置の原理説明図である。It is a principle explanatory view of an ultrasonic flaw detector according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による超音波探傷装置の原理説明図である。It is a principle explanatory view of an ultrasonic flaw detector according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による超音波探傷装置の原理説明図である。It is a principle explanatory view of an ultrasonic flaw detector according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による超音波探傷装置による探傷方法の内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the flaw detection method by the ultrasonic flaw detector by one Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態による超音波探傷装置の概略図である。It is the schematic of the ultrasonic flaw detector by other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態による超音波探傷装置による探傷方法の内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the flaw detection method by the ultrasonic flaw detector by other embodiment of this invention. 本発明の各実施形態による超音波探傷装置用いる超音波アレイ探触子の他の構成示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other structure of the ultrasonic array probe used for the ultrasonic flaw detector by each embodiment of this invention. 本発明の各実施形態による超音波探傷装置用いる超音波アレイ探触子の他の構成示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other structure of the ultrasonic array probe used for the ultrasonic flaw detector by each embodiment of this invention. 本発明の各実施形態による超音波探傷装置用いる超音波アレイ探触子の他の構成示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other structure of the ultrasonic array probe used for the ultrasonic flaw detector by each embodiment of this invention. 本発明の各実施形態による超音波探傷装置用いるシューの他の構成示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the other structure of the shoe used for the ultrasonic flaw detector by each embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

101…被検体
102…被検体の形状変化部
103…欠陥
104…超音波アレイ探触子
105…シュー
106…圧電振動子(素子)
107…送受信部
108…記憶部
109…表示部
801…タービン翼
802…ピン
803…ピン穴
804…タービンロータ
805…フォーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Subject 102 ... Shape changing part 103 of subject ... Defect 104 ... Ultrasonic array probe 105 ... Shoe 106 ... Piezoelectric vibrator (element)
107: Transmission / reception unit 108 ... Storage unit 109 ... Display unit 801 ... Turbine blade 802 ... Pin 803 ... Pin hole 804 ... Turbine rotor 805 ... Fork

Claims (4)

超音波探触子から発生する超音波を、被検体より遅い音速を持つシューを介して、被検体に横波斜角超音波を発生し、前記被検体を検査する超音波探傷装置であって、
前記超音波探触子として、複数の圧電振動子がアレイ状に配置されたアレイ探触子を用いると共に、
前記横波斜角超音波の入射角が35度から55度とするときに、前記複数の圧電振動子の素子ピッチを、前記被検体を伝搬する横波の波長の0.75倍より大きく2.35倍より小さくしたことを特徴とする超音波探傷装置。
An ultrasonic flaw detector that inspects the subject by generating ultrasonic waves generated from an ultrasonic probe through a shoe having a sound velocity slower than that of the subject, generating a transverse wave oblique angle ultrasonic wave on the subject,
As the ultrasonic probe, an array probe in which a plurality of piezoelectric vibrators are arranged in an array is used,
When the incident angle of the transverse wave oblique ultrasonic wave is 35 to 55 degrees, the element pitch of the plurality of piezoelectric vibrators is larger than 0.75 times the wavelength of the transverse wave propagating through the subject 2.35. Ultrasonic flaw detector characterized by being smaller than double.
請求項1記載の超音波探傷装置において、
前記シューは、超音波アレイ探触子の位置を被検体の端面に拘束するための段差を備えることを特徴とする超音波探傷装置。
The ultrasonic flaw detector according to claim 1,
2. The ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein the shoe includes a step for constraining the position of the ultrasonic array probe to the end face of the subject.
超音波探触子から発生する超音波を、被検体より遅い音速を持つシューを介して、被検体に横波斜角超音波を発生し、前記被検体を検査する超音波探傷方法であって、
前記超音波探触子として、複数の圧電振動子がアレイ状に配置されたアレイ探触子を用いると共に、前記横波斜角超音波の入射角が35度から55度とするときに、前記複数の圧電振動子の素子ピッチを、前記被検体を伝搬する横波の波長の0.75倍より大きく2.35倍より小さいものを用いて、前記超音波アレイ探触子を被検体上に設置し、同一の被検体における、探傷箇所において得られた信号と、前記探傷箇所以外において得られた信号の両方を表示することを特徴とする超音波探傷方法。
An ultrasonic flaw detection method for inspecting the subject by generating a transverse wave oblique ultrasonic wave on the subject through a shoe having a sound speed slower than that of the subject, the ultrasonic wave generated from the ultrasound probe,
As the ultrasonic probe, an array probe in which a plurality of piezoelectric vibrators are arranged in an array is used, and when the incident angle of the transverse wave oblique ultrasonic wave is 35 degrees to 55 degrees, the plural The ultrasonic array probe is placed on the subject using an element pitch of the piezoelectric vibrator having a pitch greater than 0.75 times and less than 2.35 times the wavelength of the transverse wave propagating through the subject. An ultrasonic flaw detection method characterized by displaying both a signal obtained at a flaw detection location and a signal obtained at a location other than the flaw detection location in the same subject.
請求項3記載の超音波探傷方法において、
超音波の入射方向と被検体の板厚の情報を用いて、多重反射信号を、加算または平均して合成表示することを特徴とする超音波探傷方法。
The ultrasonic flaw detection method according to claim 3,
An ultrasonic flaw detection method characterized in that multiple reflection signals are added or averaged and combined and displayed using information on the incident direction of ultrasonic waves and the thickness of the subject.
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