JP5677156B2

JP5677156B2 - Ultrasonic flaw detection apparatus and ultrasonic flaw detection method

Info

Publication number: JP5677156B2
Application number: JP2011062457A
Authority: JP
Inventors: 友則木村; 井幡　光詞; 光詞井幡; 朗細谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2031-03-22
Also published as: JP2012198104A

Description

この発明は、例えば試験体に発生した傷を非破壊で検出するための超音波探傷装置及び超音波探傷方法に関するものである。 The present invention relates to an ultrasonic flaw detection apparatus and an ultrasonic flaw detection method for detecting, for example, a flaw generated on a test specimen in a nondestructive manner.

従来の超音波探傷装置としては、試験体内部の音響的不連続部分をアレイ探触子を用いて検出することで探傷する構成がある。例えば特許文献１には、試験体としての丸棒鋼の周囲にアレイ探触子が配置され、そのアレイ探触子から丸棒鋼に超音波ビームを照射する構成が開示されている。図４に示すように、特許文献１の超音波探傷装置１００は、丸棒鋼１２０の径方向の周囲に接触媒質１３０を介して複数の素子１１１からなるアレイ探触子１１０（１１０ａ〜１１０ｄ）を４個配置しており、アレイ探触子１１０の素子１１１は送受信器１４０からの励振信号を受けることで超音波を丸棒鋼１２０に照射する。そして、送受信器１４０によりアレイ探触子１１０の異なる素子１１１に順に励振信号を与えて照射位置を回転させ、丸棒鋼１２０が軸方向に搬送されることで丸棒鋼１２０全域を探傷可能にしている。例えば図５に示すように、アレイ探触子１１０ｃは、素子１１１から丸棒鋼１２０に対して垂直に超音波を照射し、丸棒鋼１２０の軸周辺の１／４の探傷領域１２２に傷１２１ａがある場合、傷１２１ａによる反射波を素子１１１で受信する（垂直探傷）。また、図６に示すように、アレイ探触子１１０ｃは、素子１１１から丸棒鋼１２０に対して斜角に超音波を照射し、丸棒鋼１２０の表面層の１／４の探傷領域１２５に傷１２１ｂがある場合、傷１２１ｂによる反射波を素子１１１で受信する（斜角探傷）。
アレイ探触子１１０ｃで受信する丸棒鋼１２０からの反射波（エコー）は、例えば図７に示すように、丸棒鋼１２０表面で反射された表面エコー１５１、探傷領域１２３（または探傷領域１２４）で反射された傷エコー１５２、探傷領域１２２（または探傷領域１２５）で反射された傷エコー１５３があり、表面エコー１５１が他のエコーに比べ非常に大きく時間的な尾引きが長いので、傷エコー１５２と重なるような状況になる。そこで、表面エコー１５１と傷エコー１５２を受信しないように、探傷領域１２２（または探傷領域１２５）からの傷エコー１５３だけを検出するための時間的範囲（探傷ゲート１５４）を予め設定している。よって、この超音波探傷装置１００においては、１個のアレイ探触子１１０ａで探傷できる領域（探傷領域）が丸棒鋼１２０全体の１／４であり、４個のアレイ探触子１１０ａ〜１１０ｄで丸棒鋼１２０全体を探傷する。 As a conventional ultrasonic flaw detector, there is a configuration in which flaw detection is performed by detecting an acoustic discontinuity inside a specimen using an array probe. For example, Patent Document 1 discloses a configuration in which an array probe is arranged around a round bar steel as a test body, and an ultrasonic beam is irradiated from the array probe to the round bar steel. As shown in FIG. 4, the ultrasonic flaw detector 100 of Patent Document 1 includes an array probe 110 (110a to 110d) composed of a plurality of elements 111 via a contact medium 130 around the radial direction of a round steel bar 120. Four elements 111 are arranged, and the element 111 of the array probe 110 irradiates the round steel bar 120 with ultrasonic waves by receiving an excitation signal from the transceiver 140. The transmitter / receiver 140 sequentially applies excitation signals to the different elements 111 of the array probe 110 to rotate the irradiation position, and the round bar steel 120 is conveyed in the axial direction, thereby enabling the entire round bar steel 120 to be inspected. . For example, as shown in FIG. 5, the array probe 110 c irradiates ultrasonic waves perpendicularly to the round steel bar 120 from the element 111, and a flaw 121 a is formed in a quarter of the flaw detection area 122 around the axis of the round steel bar 120. In some cases, the element 111 receives the reflected wave from the flaw 121a (vertical flaw detection). Further, as shown in FIG. 6, the array probe 110 c irradiates the round bar steel 120 with ultrasonic waves at an oblique angle from the element 111, and scratches the 1/4 flaw detection region 125 of the surface layer of the round bar steel 120. When there is 121b, the reflected wave from the scratch 121b is received by the element 111 (diagonal flaw detection).
The reflected wave (echo) from the round bar steel 120 received by the array probe 110c is, for example, as shown in FIG. 7, a surface echo 151 reflected by the round bar steel 120 surface, a flaw detection area 123 (or flaw detection area 124). There are the wound echo 152 reflected and the wound echo 153 reflected from the flaw detection area 122 (or the flaw detection area 125), and the surface echo 151 is much larger than the other echoes and has a long temporal tail. It becomes the situation that overlaps. Therefore, a time range (flaw detection gate 154) for detecting only the flaw echo 153 from the flaw detection area 122 (or flaw detection area 125) is set in advance so as not to receive the surface echo 151 and the flaw echo 152. Therefore, in this ultrasonic flaw detector 100, the area (flaw detection area) that can be detected by one array probe 110a is 1/4 of the entire round bar 120, and the four array probes 110a to 110d. The entire round steel bar 120 is inspected.

ここで、接触媒質１３０には気泡１３１や金属粉等が混在することが多く、これらの音響的不連続部分を反射源とする反射波（エコー）が発生し、アレイ探触子１１０がそのエコーを受信してしまう。このエコーは丸棒鋼１２０内部に傷が無い場合にも受信されるため、本来受信させたくないエコーである。以降、このような接触媒質１３０内部の音響的不連続部分によるエコーを「妨害エコー」と呼ぶ。アレイ探触子１１０が受信するエコーは、図８の一点鎖線の伝搬経路で示すように、直接気泡１３１で反射された直接エコーａ、丸棒鋼１２０の表面で反射された表面エコーｂ、丸棒鋼１２０の表面で反射された超音波が気泡１３１で反射され、再び丸棒鋼１２０の表面で反射された妨害エコーｃと、図８の実線の伝搬経路で示す丸棒鋼１２０内部の傷で反射された傷エコーｄがある。これらのエコーは、例えば図９に示すように、時間的に直接エコー１６１が一番早く受信され、次に表面エコー１６２が受信され、続いて妨害エコー１６３または傷エコー１６４が受信される。ここで、超音波探傷装置１００に傷エコー１６４を検出するための時間的範囲として探傷ゲート１６５が設定されている場合、直接エコー１６１と表面エコー１６２は、探傷ゲート１６５以外で受信され、傷として判定されないため問題にはならないが、妨害エコー１６３と傷エコー１６４は、気泡及び傷の位置関係によって、どちらが早く受信されるかが異なるため、妨害エコー１６３も傷エコーとして判定してしまい探傷試験結果の精度を劣化させてしまう。 Here, bubbles 131, metal powder, and the like are often mixed in the contact medium 130, and a reflected wave (echo) using these acoustic discontinuities as a reflection source is generated, and the array probe 110 echoes the echo. Will be received. Since this echo is received even when there is no scratch inside the round bar 120, it is an echo that is not desired to be received. Hereinafter, such an echo caused by an acoustic discontinuity inside the contact medium 130 is referred to as a “jamming echo”. The echoes received by the array probe 110 are the direct echo a reflected directly from the bubble 131, the surface echo b reflected from the surface of the round bar 120, and the round bar steel, as shown by the dashed line in FIG. The ultrasonic wave reflected on the surface of 120 is reflected by the bubbles 131, and is reflected again by the interference echo c reflected on the surface of the round bar steel 120 and the scratch inside the round bar 120 shown by the solid line propagation path in FIG. There is a wound echo d. As for these echoes, for example, as shown in FIG. 9, the direct echo 161 is received earliest in time, then the surface echo 162 is received, and then the disturbing echo 163 or the wound echo 164 is received. Here, when the flaw detection gate 165 is set as a time range for detecting the flaw echo 164 in the ultrasonic flaw detection apparatus 100, the direct echo 161 and the surface echo 162 are received by other than the flaw detection gate 165 and are used as flaws. This is not a problem because it is not determined, but because the disturbing echo 163 and the wound echo 164 are received earlier depending on the positional relationship between the bubble and the wound, the disturbing echo 163 is also determined as a wound echo and the flaw detection test result. Will degrade the accuracy.

このような妨害エコー１６３と傷エコー１６４を識別する技術が特許文献２，３に開示されている。特許文献２によれば、径の大きさが異なる２つの探触子を用いて、両者で受信したエコーを気泡エコー（妨害エコー）とし、大きな径の探触子だけで受信したエコーを介在物エコー（傷エコー）と識別していた。特許文献３によれば、アレイ探触子による超音波ビームの走査をインタリーブ化することで、例えば２回パルスを照射し、１回だけエコーが受信されれば気泡エコー（妨害エコー）として識別し、２回エコーが受信されれば傷エコーとして識別するように、エコーが受信される回数を用いて識別していた。 Patent Documents 2 and 3 disclose techniques for discriminating between the disturbing echo 163 and the wound echo 164. According to Patent Literature 2, two probes having different diameters are used, and echoes received by both are used as bubble echoes (interfering echoes), and echoes received only by a probe having a large diameter are included. It was identified as an echo. According to Patent Document 3, the scanning of the ultrasonic beam by the array probe is interleaved. For example, if a pulse is irradiated twice and an echo is received only once, it is identified as a bubble echo (interfering echo). It is identified using the number of times an echo is received so that it is identified as a flaw echo if it is received twice.

特開２０１０−１４５１１４号公報JP 2010-145114 A 特開２００１−４６０２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-4602 特開２０００−２１４１００号公報JP 2000-214100 A

しかしながら、特許文献１に記載された発明は、偏芯を補正するように超音波ビームの方向を制御するものであり、受信した妨害エコーに関しては対応していない。特許文献２と特許文献３に記載された発明は、探傷方法自体が改良されておらず、妨害エコーの受信を低減させることができないという課題があった。 However, the invention described in Patent Document 1 controls the direction of the ultrasonic beam so as to correct the eccentricity, and does not deal with the received disturbing echo. The inventions described in Patent Document 2 and Patent Document 3 have a problem that the flaw detection method itself is not improved and reception of disturbing echoes cannot be reduced.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、探傷方法を改良することで、受信する妨害エコーを低減させた超音波探傷装置及び超音波探傷方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic flaw detection apparatus and an ultrasonic flaw detection method in which the received interference echo is reduced by improving the flaw detection method. And

この発明に係る超音波探傷装置は、異なるチャンネルをなす複数の素子を有し、該素子により接触媒質を介して試験体へ超音波を照射し、試験体からの反射波を接触媒質を介して受信して電気信号に変換するアレイ探触子と、アレイ探触子の素子に励振信号を送信して駆動させ、アレイ探触子の素子からの電気信号を受信する送受信器とを備え、送受信器は、アレイ探触子の素子が超音波を照射してから所定時間を経過するまで、当該超音波を照射した素子とは異なる素子からの電気信号を受信して試験体内部の音響的不連続部を検出し、所定時間の経過後、超音波を照射させた素子からの電気信号を受信して試験体内部の音響的不連続部を検出するものである。
また、この発明に係る超音波探傷方法は、送受信器により、アレイ探触子の素子が超音波を照射してから所定時間を経過するまで、当該超音波を照射した素子とは異なる素子からの電気信号を受信して試験体内部の音響的不連続部を検出する第１のステップと、送受信器により、所定時間の経過後、超音波を照射させた素子からの電気信号を受信して試験体内部の音響的不連続部を検出する第２のステップと、を有するものである。 The ultrasonic flaw detection apparatus according to the present invention has a plurality of elements having different channels, irradiates the test object with ultrasonic waves through the contact medium, and reflects reflected waves from the test object through the contact medium. An array probe that receives and converts it into an electrical signal, and a transmitter / receiver that transmits and drives an excitation signal to the element of the array probe and receives an electrical signal from the element of the array probe The detector receives an electrical signal from an element different from the element irradiated with the ultrasonic wave until a predetermined time elapses after the element of the array probe irradiates the ultrasonic wave. A continuous part is detected, and after a predetermined time has elapsed, an electrical signal from an element irradiated with ultrasonic waves is received to detect an acoustic discontinuous part inside the specimen .
In addition, the ultrasonic flaw detection method according to the present invention is performed by a transmitter / receiver from an element different from the element irradiated with the ultrasonic wave until a predetermined time elapses after the element of the array probe is irradiated with the ultrasonic wave. A first step of receiving an electrical signal to detect an acoustic discontinuity inside the specimen, and a test by receiving an electrical signal from an element irradiated with ultrasonic waves after a predetermined time by a transceiver And a second step of detecting an acoustic discontinuity inside the body .

この発明に係る超音波探傷装置及び超音波探傷方法によれば、上記のように構成したことにより、１個のアレイ探触子で従来の２倍の探傷領域の試験を行うよう探傷方法が改良され、アレイ探触子の配置位置を上半分または下半分にして接触媒質内の気泡または金属粉による妨害エコーの受信を低減させることができる。その結果、探傷試験において妨害エコーによる誤判定が低減し、探傷試験結果の精度を向上させることができる。 According to the ultrasonic flaw detection apparatus and the ultrasonic flaw detection method according to the present invention, the flaw detection method is improved by performing the test of the flaw detection area twice as much as the conventional one by using one array probe because of the above configuration. In addition, the arrangement position of the array probe can be set to the upper half or the lower half to reduce reception of interference echoes due to bubbles or metal powder in the contact medium. As a result, the erroneous determination due to the interference echo in the flaw detection test can be reduced, and the accuracy of the flaw detection test result can be improved.

この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the ultrasonic flaw detector which concerns on Embodiment 1 of this invention. 実施の形態１に係る超音波探傷装置における探傷試験の一例を説明する図（ａ）、（ｂ）である。2A and 2B are diagrams for explaining an example of a flaw detection test in the ultrasonic flaw detection apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る超音波探傷装置における探傷試験の一例を説明する図（ａ）、（ｂ）である。2A and 2B are diagrams for explaining an example of a flaw detection test in the ultrasonic flaw detection apparatus according to Embodiment 1. FIG. 従来の超音波探傷装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional ultrasonic flaw detector. 従来の超音波探傷装置の探傷試験における動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement in the flaw detection test of the conventional ultrasonic flaw detector. 従来の超音波探傷装置の探傷試験における動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement in the flaw detection test of the conventional ultrasonic flaw detector. 従来の超音波探傷装置の探傷試験で受信したエコーを時系列で示す図である。It is a figure which shows the echo received by the flaw detection test of the conventional ultrasonic flaw detector in time series. 従来の超音波探傷装置の探傷試験におけるエコーを示す図である。It is a figure which shows the echo in the flaw detection test of the conventional ultrasonic flaw detector. 従来の超音波探傷装置の探傷試験で受信したエコーを時系列で示す図である。It is a figure which shows the echo received by the flaw detection test of the conventional ultrasonic flaw detector in time series.

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る超音波探傷装置１の構成を示している。超音波探傷装置１は、容器（不図示）の下半分に配置されたアレイ探触子１０と、アレイ探触子１０を動作させる送受信器４０で構成されており、容器に満たされた接触媒質３０の中の略中心に位置するよう試験体２０が配置されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows a configuration of an ultrasonic flaw detector 1 according to the first embodiment. The ultrasonic flaw detector 1 includes an array probe 10 disposed in a lower half of a container (not shown) and a transmitter / receiver 40 that operates the array probe 10, and a contact medium filled in the container. The test body 20 is arranged so as to be located at substantially the center in the area 30.

アレイ探触子１０は、２個のアレイ探触子１０ａ，１０ｂを組み合わせて構成されており、例えばアレイ探触子１０ａ，１０ｂを構成する複数の素子１１により試験体２０の下側から超音波を照射するよう配置されている。素子１１は、それぞれ送受信器４０からの励振信号に基づいて異なるチャンネルで超音波の送受信を行う機能を有しており、励振により超音波の出力とその反射波の受信を行うことができ、超音波を出力する素子とその反射波を受信する素子に分けて動作するよう構成することもできる。素子１１は、例えば容器中の接触媒質３０を介して試験体２０へ超音波を照射し、試験体２０表面、試験体２０内部の音響的不連続部または接触媒質３０内部の音響的不連続部で反射された反射波（エコー）を受信し、電気信号に変換して送受信器４０へ出力する。ここで、試験体２０内部の音響的不連続部とは、試験体２０内の傷または試験体２０内の介在物の傷を示しており、傷エコーの発生源である。また、接触媒質３０内部の音響的不連続部とは、気泡や金属粉であり、妨害エコーの発生源である。 The array probe 10 is configured by combining two array probes 10a and 10b. For example, ultrasonic waves are generated from the lower side of the test body 20 by a plurality of elements 11 constituting the array probes 10a and 10b. It is arranged to irradiate. Each element 11 has a function of transmitting and receiving ultrasonic waves in different channels based on excitation signals from the transceiver 40, and can output ultrasonic waves and receive reflected waves by excitation. It can also be configured to operate separately for elements that output sound waves and elements that receive reflected waves. The element 11 irradiates the test body 20 with ultrasonic waves through the contact medium 30 in the container, for example, and the surface of the test body 20, the acoustic discontinuity inside the test body 20, or the acoustic discontinuity inside the contact medium 30. The reflected wave (echo) reflected by is received, converted into an electrical signal, and output to the transceiver 40. Here, the acoustic discontinuity in the test body 20 indicates a scratch in the test body 20 or a scratch of an inclusion in the test body 20 and is a generation source of a wound echo. The acoustic discontinuity inside the contact medium 30 is a bubble or metal powder, and is a source of interference echo.

図１におけるアレイ探触子１０は、試験体２０の下側から超音波を照射するように容器の下半分に配置されており、接触媒質３０より軽い気泡３１が容器の上側に移動することにより、気泡３１による妨害エコーの受信を低減するようにしている。 The array probe 10 in FIG. 1 is disposed in the lower half of the container so as to irradiate ultrasonic waves from the lower side of the test body 20, and bubbles 31 that are lighter than the contact medium 30 move to the upper side of the container. The reception of disturbing echoes by the bubbles 31 is reduced.

試験体２０は、例えば丸棒鋼であり、径周囲半分がアレイ探触子１０の素子１１と対向するよう接触媒質３０中に配置され、探傷試験時に軸方向に搬送される。
接触媒質３０は、例えば探傷試験用の容器中に満たされた水である。 The test body 20 is, for example, a round steel bar. The test body 20 is arranged in the contact medium 30 so that a half of the circumference is opposed to the element 11 of the array probe 10, and is transported in the axial direction during a flaw detection test.
The contact medium 30 is, for example, water filled in a flaw detection test container.

送受信器４０は、アレイ探触子１０を構成する素子１１毎に励振信号を送信して素子１１を駆動させ、エコーの電気信号をアレイ探触子１０から受信し、その電気信号に基づき試験体２０内部の音響的不連続部（傷）を検出するよう機能する。
また、送受信器４０は、励振信号の送信と電気信号の受信を同じ素子１１に対して行う機能と、励振信号の送信と電気信号の受信を異なる素子１１に対して行う機能を有しており、これらの機能を併用して音響的不連続部を検出する。送受信器４０は、例えば、励振信号により素子（ここでは素子１１ａとする）を励振させて超音波を照射させ、予め設定した時間（所定時間）を経過するまで素子１１ａとは異なる素子（ここでは素子１１ｂとする）からの電気信号を受信し、所定時間経過後、受信対象を素子１１ｂから素子１１ａに切り替えて電気信号を受信する。送受信器４０は、予め設定した複数の時間的範囲内（探傷ゲート）に受信した傷エコーの電気信号に基づき傷エコーを検出し、試験体２０の音響的不連続部を傷として判定する。ここで、探傷ゲートとは、試験体２０内部の探傷範囲で反射されたエコーを受信するための時間的範囲であり、探傷範囲毎に予め設定されたものである。
さらに、送受信器４０は、素子１１毎に超音波の照射角度を変更可能に制御し、試験体２０に対する垂直探傷と斜角探傷を行うよう機能する。送受信器４０は、例えば垂直探傷により試験体２０の軸周辺を探傷し、斜角探傷により試験体２０の表面層を探傷することで、試験体２０全域を探傷する。 The transmitter / receiver 40 transmits an excitation signal to each element 11 constituting the array probe 10 to drive the element 11, receives an electrical signal of the echo from the array probe 10, and based on the electrical signal, the test body 20 functions to detect acoustic discontinuities (scratches) inside.
The transceiver 40 has a function of transmitting an excitation signal and receiving an electrical signal to the same element 11 and a function of transmitting an excitation signal and receiving an electrical signal to different elements 11. These functions are used in combination to detect acoustic discontinuities. The transceiver 40, for example, excites an element (here, element 11a) with an excitation signal to irradiate ultrasonic waves, and differs from the element 11a (in this case) until a preset time (predetermined time) elapses. The electrical signal is received from the element 11b, and after a predetermined time has elapsed, the reception target is switched from the element 11b to the element 11a to receive the electrical signal. The transmitter / receiver 40 detects a flaw echo based on the electrical signal of the flaw echo received within a plurality of preset time ranges (flaw detection gates), and determines the acoustic discontinuity of the specimen 20 as a flaw. Here, the flaw detection gate is a time range for receiving an echo reflected in the flaw detection range inside the specimen 20 and is set in advance for each flaw detection range.
Further, the transmitter / receiver 40 functions to perform the vertical flaw detection and the oblique flaw detection on the specimen 20 by controlling the irradiation angle of the ultrasonic wave for each element 11 so as to be changeable. The transmitter / receiver 40 detects the entire area of the specimen 20 by, for example, detecting the periphery of the specimen 20 by vertical flaw detection and flawing the surface layer of the specimen 20 by oblique flaw detection.

次に、実施の形態１の超音波探傷装置１における探傷試験の一例について説明する。図２（ａ）は垂直探傷による探傷試験を示しており、図２（ｂ）はその際のエコーを時系列で示している。なお、説明を容易にするため、図２（ａ）においてはアレイ探触子１０のうちアレイ探触子１０ａを用いて説明する。 Next, an example of a flaw detection test in the ultrasonic flaw detection apparatus 1 according to the first embodiment will be described. FIG. 2A shows a flaw detection test by vertical flaw detection, and FIG. 2B shows echoes at that time in time series. For ease of explanation, FIG. 2A will be described using the array probe 10a among the array probes 10. FIG.

超音波探傷装置１の送受信器４０は、図２（ａ）に示すように、アレイ探触子１０ａの素子１１ａへ励振信号を与え素子１１ａから試験体２０に対して垂直に超音波を照射させる。照射された超音波は、試験体２０の表面でアレイ探触子１０ａ側に反射され、素子１１ａの方向を中心として素子１１ｂの方向にも戻ってくるが、素子１１ｂで受信する表面エコーの方が素子１１ａで受信する表面エコーよりも小さい。送受信器４０は、励振信号を素子１１ａに送信してから（素子１１ａにより超音波が照射されてから）所定時間を経過するまで、素子１１ａとは異なる素子１１ｂにより、探傷領域２２における傷２１ａからの傷エコー５２の電気信号を受信する。送受信器４０は、超音波が照射されてから所定時間を経過すると、受信対象を素子１１ｂから素子１１ａに切り替え、探傷領域２３における傷２１ｂからの傷エコー５３の電気信号を受信する。 As shown in FIG. 2A, the transmitter / receiver 40 of the ultrasonic flaw detector 1 applies an excitation signal to the element 11a of the array probe 10a and irradiates the test body 20 with ultrasonic waves vertically from the element 11a. . The irradiated ultrasonic wave is reflected on the surface of the test body 20 toward the array probe 10a and returns to the direction of the element 11b with the direction of the element 11a as the center, but the surface echo received by the element 11b Is smaller than the surface echo received by the element 11a. The transmitter / receiver 40 transmits the excitation signal to the element 11a from the scratch 21a in the flaw detection area 22 by the element 11b different from the element 11a until a predetermined time elapses (after the ultrasonic wave is irradiated by the element 11a). The electrical signal of the wound echo 52 is received. The transmitter / receiver 40 switches the reception target from the element 11b to the element 11a when a predetermined time has elapsed after the ultrasonic wave irradiation, and receives an electrical signal of the wound echo 53 from the wound 21b in the flaw detection area 23.

このとき、送受信器４０は、図２（ｂ）に示すように、超音波を照射してから所定時間を経過する時刻Ａまで、素子１１ｂからの電気信号を受信し、時刻Ａ以降に素子１１ａからの電気信号を受信する。最初に受信した表面エコー５１は、励振して超音波を出力した素子１１ａ（励振素子）で受信した表面エコー（図７で示した表面エコー１５１）よりも振幅が小さく、尾引きも短い。次に受信した傷エコー５２は、素子１１ａで受信した傷エコー（図７で示した傷エコー１５２）に比べて表面エコー５１と分離され（図７で示した傷エコー１５２と表面エコー１５１との間隔が離れ）、探傷が可能になっている。傷エコー５３は、素子１１ａで受信した傷エコーであり、従来の探傷方法と同じ方法で探傷される。ここで、送受信器４０は、傷エコー５２と傷エコー５３をそれぞれ受信するための複数の時間的範囲として探傷ゲート５４が設定されており、探傷ゲート５４内に受信したエコーの電気信号に基づき試験体２０の傷であるかを判定することで、表面エコー５１を探傷試験の判定に含めないようにしている。 At this time, as shown in FIG. 2B, the transmitter / receiver 40 receives an electrical signal from the element 11b until time A when a predetermined time elapses after irradiation of ultrasonic waves, and after time A, the element 11a Receives electrical signals from The surface echo 51 received first has a smaller amplitude and shorter tail than the surface echo (surface echo 151 shown in FIG. 7) received by the element 11a (excitation element) that has been excited to output ultrasonic waves. Next, the received scratch echo 52 is separated from the surface echo 51 compared with the scratch echo (scratch echo 152 shown in FIG. 7) received by the element 11a (the scratch echo 152 and the surface echo 151 shown in FIG. Flaw detection is possible. The flaw echo 53 is a flaw echo received by the element 11a, and is flaw detected by the same method as the conventional flaw detection method. Here, in the transceiver 40, a flaw detection gate 54 is set as a plurality of time ranges for receiving the flaw echo 52 and the flaw echo 53, respectively, and the test is performed based on the electrical signal of the echo received in the flaw detection gate 54. By determining whether the body 20 is a wound, the surface echo 51 is not included in the determination of the flaw detection test.

図３（ａ）は斜角探傷による探傷試験を示しており、図３（ｂ）はその際のエコーを時系列で示している。なお、説明を容易にするため、図３（ａ）においてはアレイ探触子１０のうちアレイ探触子１０ｂを用いて説明する。 FIG. 3A shows a flaw detection test by oblique flaw detection, and FIG. 3B shows echoes at that time in time series. For ease of explanation, the array probe 10b of the array probe 10 will be described in FIG.

また、超音波探傷装置１の送受信器４０は、図３（ａ）に示すように、アレイ探触子１０ａの素子１１ａへ励振信号を与え素子１１ａから試験体２０に対して斜角（例えば試験体２０の面に対して１８°）に超音波を照射させる。照射された超音波は、試験体２０の表面で屈折して入射するが、試験体２０の表面でアレイ探触子１０ａ側にも反射され、表面エコーとして受信される。送受信器４０は、励振信号を素子１１ａに送信し、探傷領域２４における傷２１ｃからの傷エコー６２の電気信号を受信する。また、探傷領域２５における傷２１ｄからの傷エコー６３の電気信号を受信する。 Further, as shown in FIG. 3A, the transmitter / receiver 40 of the ultrasonic flaw detector 1 gives an excitation signal to the element 11a of the array probe 10a and makes an oblique angle (for example, a test) from the element 11a to the specimen 20. The ultrasonic wave is irradiated at 18 ° to the surface of the body 20. The irradiated ultrasonic wave is refracted and incident on the surface of the test body 20, but is also reflected on the surface of the test body 20 to the array probe 10 a side and is received as a surface echo. The transceiver 40 transmits an excitation signal to the element 11 a and receives an electrical signal of the wound echo 62 from the wound 21 c in the flaw detection area 24. In addition, the electrical signal of the flaw echo 63 from the flaw 21d in the flaw detection area 25 is received.

このとき、送受信器４０は、図３（ｂ）に示すように、超音波を照射してから所定時間を経過する時刻Ｂまで探傷領域２４を探傷し、時刻Ｂ以降に探傷領域２５を探傷する。最初に受信した表面エコー６１は、垂直探傷の表面エコー（図２（ｂ）の表面エコー５１）よりも振幅が小さく、尾引きも短い。次に受信した傷エコー６２は、表面エコー６１と十分に分離されているため、探傷可能であり、従来の探傷方法と同じ方法で探傷される。傷エコー６３は、傷エコー６２と十分に分離されているため、従来の探傷方法と同じ方法で探傷される。ここで、送受信器４０は、傷エコー６２と傷エコー６３をそれぞれ受信するための複数の時間的範囲として探傷ゲート６４を予め設定しており、探傷ゲート６４内に受信したエコーの電気信号に基づき試験体２０の傷であるかを判定することで、表面エコー６１を探傷試験の判定に含めないようにしている。 At this time, as shown in FIG. 3B, the transmitter / receiver 40 detects the flaw detection area 24 until time B after a predetermined time elapses after irradiation of ultrasonic waves, and detects the flaw detection area 25 after time B. . The surface echo 61 received first has a smaller amplitude and a shorter tail than the surface echo of the vertical flaw detection (surface echo 51 in FIG. 2B). Next, the received flaw echo 62 is sufficiently separated from the surface echo 61, so that flaw detection is possible, and flaw detection is performed by the same method as the conventional flaw detection method. Since the flaw echo 63 is sufficiently separated from the flaw echo 62, the flaw echo 63 is flaw-detected by the same method as the conventional flaw detection method. Here, the transmitter / receiver 40 presets the flaw detection gate 64 as a plurality of time ranges for receiving the flaw echo 62 and the flaw echo 63, respectively, and based on the electrical signal of the echo received in the flaw detection gate 64. By determining whether or not the specimen 20 is a scratch, the surface echo 61 is not included in the determination of the flaw detection test.

このようにして、送受信器４０は、１個のアレイ探触子１０が試験体２０の２／４を探傷範囲とするよう動作させることで、アレイ探触子１０が従来の２倍の探傷領域の探傷試験を行うようにしている。すなわち、アレイ探触子を従来の数の１／２とすることができる。 In this way, the transceiver 40 operates so that one array probe 10 has 2/4 of the test body 20 in the flaw detection range, so that the array probe 10 has a flaw detection area twice as large as the conventional one. The flaw detection test is conducted. That is, the number of array probes can be reduced to ½ of the conventional number.

以上のように、実施の形態１の超音波探傷装置１は、異なるチャンネルをなす複数の素子１１で超音波を送受信するアレイ探触子１０と、アレイ探触子１０を駆動させる送受信器４０とを備え、垂直探傷の場合には、送受信器４０により、素子１１を励振させると、励振素子と受信素子を異なる素子１１で行う機能を用いてエコーを受信し、素子１１を励振させてから所定時間経過後に励振素子と受信素子を同じ素子１１で行う機能を用いてエコーを受信するよう構成したことにより、１個のアレイ探触子１０ａ（または１０ｂ）で従来の２倍の探傷領域の試験を行うよう探傷方法が改良され、アレイ探触子１０（１０ａ，１０ｂ）の配置位置を下半分または上半分にして接触媒質３０内の気泡または金属粉による妨害エコーの受信を低減させることができる。その結果、探傷試験において妨害エコーによる誤判定が低減し、探傷試験結果の精度を向上させることができるという効果が得られる。 As described above, the ultrasonic flaw detection apparatus 1 according to the first embodiment includes the array probe 10 that transmits and receives ultrasonic waves using the plurality of elements 11 that form different channels, and the transceiver 40 that drives the array probe 10. In the case of vertical flaw detection, when the element 11 is excited by the transmitter / receiver 40, an echo is received using the function of performing the exciting element and the receiving element by different elements 11, and the element 11 is excited and then predetermined. Since the echo element is received by using the function of performing the excitation element and the receiving element by the same element 11 after a lapse of time, the test of the flaw detection area twice as much as the conventional test is performed with one array probe 10a (or 10b). The flaw detection method is improved so that the array probe 10 (10a, 10b) is positioned at the lower half or the upper half to reduce the reception of interference echoes caused by bubbles or metal powder in the contact medium 30. Rukoto can. As a result, it is possible to reduce the erroneous determination due to the disturbing echo in the flaw detection test and to improve the accuracy of the flaw detection test result.

また、超音波探傷装置１は、例えば１個のアレイ探触子１０ａにより探傷領域２３の探傷に加えて探傷領域２２も探傷するよう探傷方法を改良したことにより、設置するアレイ探触子１０の個数を１／２にすることができる。その結果、従来の装置に比べてコストを低減できるという効果が得られる。 Further, the ultrasonic flaw detector 1 has been improved in the flaw detection method so that the flaw detection area 22 is also detected in addition to the flaw detection in the flaw detection area 23 by, for example, one array probe 10a. The number can be halved. As a result, an effect that the cost can be reduced as compared with the conventional apparatus can be obtained.

さらに、超音波探傷装置１は、複数の時間的範囲としての探傷ゲート５４（または６４）で受信したエコーの電気信号を試験体の音響的不連続部からのエコー（傷エコー）として検出するので、より確実に複数の探傷領域２２，２３，２４，２５毎に傷エコー５２，５３，６２，６３を検出することができるという効果が得られる。 Furthermore, the ultrasonic flaw detector 1 detects the electrical signal of the echo received by the flaw detection gate 54 (or 64) as a plurality of time ranges as an echo (scratch echo) from the acoustic discontinuity of the specimen. Thus, an effect is obtained that the flaw echoes 52, 53, 62, 63 can be detected for each of the plurality of flaw detection areas 22, 23, 24, 25 more reliably.

なお、実施の形態１では、アレイ探触子１０が試験体２０の下側から超音波を照射するように容器の下半分に配置される構成で説明したが、試験体２０の上側から超音波を照射するように容器の上半分に配置するように構成してもよい。その場合、接触媒質３０より重い金属粉が容器の下側に移動することにより、金属粉による妨害エコーの受信を低減することができる。 In the first embodiment, the configuration has been described in which the array probe 10 is arranged in the lower half of the container so as to irradiate ultrasonic waves from the lower side of the test body 20. You may comprise so that it may arrange | position to the upper half of a container so that it may irradiate. In that case, the metal powder heavier than the contact medium 30 moves to the lower side of the container, so that the reception of the interference echo due to the metal powder can be reduced.

なお、アレイ探触子１０の個数を従来と同じ個数設けるよう構成してもよい。その場合、コスト低減という効果は得られないが、より精度の良い探傷試験結果が得られるという効果が得られる。また、アレイ探触子１０を試験体の周囲に配置し、そのアレイ探触子１０の下半分を駆動させる探傷方法、またはアレイ探触子１０の上半分を駆動させる探傷方法を用いるようにしても良い。この場合もコスト低減という効果は得られないが、より精度の良い探傷試験結果が得られるという効果が得られる。 Note that the same number of array probes 10 as in the prior art may be provided. In that case, the effect of cost reduction cannot be obtained, but the effect that a more accurate flaw detection test result can be obtained. Further, the array probe 10 is arranged around the test body, and a flaw detection method for driving the lower half of the array probe 10 or a flaw detection method for driving the upper half of the array probe 10 is used. Also good. In this case as well, the effect of cost reduction cannot be obtained, but the effect that a more accurate flaw detection test result can be obtained.

なお、実施の形態１では、２個のアレイ探触子１０ａ，１０ｂを用いた構成を説明したが、アレイ探触子１０の個数は２個に限定するものではなく、上述した探傷方法を用いて試験体を全面探傷できるよう構成されていれば良い。例えば、１個で全面探傷が可能な場合、１個のアレイ探触子を設ける構成でもよいし、２個で不十分な場合、３個以上のアレイ探触子を用いた構成であっても良い。 In the first embodiment, the configuration using the two array probes 10a and 10b has been described. However, the number of the array probes 10 is not limited to two, and the above-described flaw detection method is used. It is sufficient that the test body is configured to be able to detect the entire surface. For example, when single flaw detection is possible, a configuration in which one array probe is provided may be used. If two are insufficient, a configuration using three or more array probes may be used. good.

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, any constituent element of the embodiment can be modified or any constituent element of the embodiment can be omitted within the scope of the invention.

１超音波探傷装置、１０，１０ａ，１０ｂ，１１０，１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄアレイ探触子、１１，１１ａ，１１ｂ，１１１素子、２０試験体、２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，１２１，１２１ａ，１２１ｂ傷（試験体内部の音響的不連続部）、２２，２３，２４，２５，１２２，１２３，１２４，１２５探傷領域、３０，１３０接触媒質、３１，１３１気泡（接触媒質内の音響的不連続部）、４０送受信器、５１，６１，１５１，１６２表面エコー、５２，５３，６２，６３，１５２，１５３，１６４傷エコー、５４，１５４，６４，１６５探傷ゲート、１００従来の超音波探傷装置、１２０丸棒鋼（試験体）、１４０従来の送受信器、１６１直接エコー、１６３妨害エコー、１６５探傷ゲート。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic flaw detector 10, 10, 10a, 10b, 110, 110a, 110b, 110c, 110d Array probe, 11, 11a, 11b, 111 element, 20 Specimen, 21, 21a, 21b, 21c, 21d, 121 , 121a, 121b Scratches (acoustic discontinuities inside the specimen), 22, 23, 24, 25, 122, 123, 124, 125 Flaw detection area, 30, 130 Contact medium, 31, 131 Air bubbles (in the contact medium) Acoustic discontinuity), 40 transceiver, 51, 61, 151, 162 surface echo, 52, 53, 62, 63, 152, 153, 164 wound echo, 54, 154, 64, 165 flaw detection gate, 100 conventional Ultrasonic flaw detector, 120 round steel bar (test body), 140 conventional transceiver, 161 direct echo, 163 jamming echo, 165 probe Gate.

Claims

It has a plurality of elements that form different channels, and the element irradiates the test body with ultrasonic waves through the contact medium, receives the reflected wave from the test body through the contact medium, and converts it into an electrical signal. With an array probe,
A transmitter / receiver for transmitting and driving an excitation signal to the elements of the array probe and receiving an electrical signal from the elements of the array probe;
The transmitter / receiver receives an electrical signal from an element different from the element irradiated with the ultrasonic wave until a predetermined time elapses after the element of the array probe irradiates the ultrasonic wave. And detecting an acoustic discontinuity inside the specimen by receiving an electrical signal from the element irradiated with the ultrasonic wave after the elapse of the predetermined time. Ultrasonic flaw detector.

The transceiver controls the ultrasonic irradiation angle so as to be changeable for each element of the array probe, performs vertical flaw detection and oblique flaw detection on the specimen, and performs acoustic discontinuity inside the specimen. Detect
The ultrasonic flaw detector according to claim 1.

The transceiver, an ultrasonic flaw detection apparatus according to claim 1 or claim 2, wherein detecting the acoustic discontinuities within said specimen based on the electrical signals received in a plurality of flaw detection gate.

The ultrasonic flaw detector according to any one of claims 1 to 3, wherein the array probe is arranged to irradiate ultrasonic waves from below the test body.

The ultrasonic flaw detector according to any one of claims 1 to 3, wherein the array probe is arranged to irradiate ultrasonic waves from above the specimen.

It has a plurality of elements that form different channels, and the element irradiates the test body with ultrasonic waves through the contact medium, receives the reflected wave from the test body through the contact medium, and converts it into an electrical signal. In an ultrasonic flaw detection method using an array probe and a transmitter / receiver that transmits and drives an excitation signal to an element of the array probe and receives an electric signal from the element of the array probe,
The transmitter / receiver receives an electrical signal from an element different from the element irradiated with the ultrasonic wave until a predetermined time elapses after the element of the array probe irradiates the ultrasonic wave. A first step of detecting an acoustic discontinuity of
A second step of detecting an acoustic discontinuity inside the specimen by receiving an electrical signal from the element irradiated with the ultrasonic wave after the predetermined time has passed by the transceiver;
An ultrasonic flaw detection method comprising:

A third step of controlling the ultrasonic irradiation angle for each element of the array probe to be changeable by the transceiver and performing a vertical flaw detection on the specimen;
A fourth step of controlling the ultrasonic irradiation angle for each element of the array probe so as to be changeable by the transceiver, and performing oblique flaw detection on the specimen;
The first step and the second step are executed in the third step and the fourth step, respectively.
The ultrasonic flaw detection method according to claim 6.

In the first step and the second step, according to claim 6 or claim, wherein the benzalkonium detecting the acoustic discontinuities inside the test body based on the electric signals received in a plurality of flaw detection gate Item 8. The ultrasonic flaw detection method according to Item 7 .

The ultrasonic flaw detection according to any one of claims 6 to 8, further comprising a fifth step of irradiating an ultrasonic wave from a lower side of the specimen with the array probe. Method.

The ultrasonic flaw detection method according to any one of claims 6 to 8, further comprising a sixth step of irradiating ultrasonic waves from above the specimen with the array probe. .