JP3782410B2 - レーリー波を用いた超音波探傷方法及び装置 - Google Patents
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Description
前記受波用超音波探触子で受波した超音波のうちから、前記欠陥の一端に入射した超音波の一部がモード変換されてレーリー表面波として欠陥の内表面に沿って伝搬し、欠陥の端部においてこのレーリー表面波の一部が再びモード変換されることによって対象物中に再放射された超音波を検出し、その検出信号に基づいて欠陥の評価を行うことを特徴とする。
Tlr:送波用探触子から放射された超音波縦波成分が、送波用探触子から、欠陥の一端に入射してその超音波縦波の一部がモード変換されてレーリー表面波として欠陥の内表面に沿って伝搬し、欠陥の他端においてこのレーリー表面波の一部が再び超音波にモード変換されて対象物中に再放射されて超音波縦波成分として受波用探触子に至る伝搬時間。
Tlu:送波用探触子から放射された超音波縦波成分が、送波用探触子から、欠陥の上端(超音波探触子を配置した表面に近い側の欠陥の端部)で回折され回折波縦波成分として受波用探触子に至る伝搬時間。
Tll:送波用探触子から放射された超音波縦波成分が、送波用探触子から、欠陥の下端(超音波探触子を配置した表面に遠い側の欠陥の端部)で回折され回折波縦波成分として受波用探触子に至る伝搬時間。
Vr :対象物におけるレーリー表面波の伝搬速度。
Vl :対象物における縦波の伝搬速度。
θ :上記各縦波成分が受波用探触子に入射するときの平均的な入射角。
また本発明の超音波探傷装置によれば、上記の再放射された超音波の検出が可能になり、上記効果が確実に得られる。
なお、欠陥の内表面に沿って伝搬したレーリー表面波によって再放射された超音波に関し、送波用探触子から受波用探触子に至る伝搬時間Tlrと、欠陥の上端回折波に関し、送波用探触子から受波用探触子に至る伝搬時間Tluとの間の時間差は次式のようになる。
図3は、本発明の超音波探傷装置の概略図であり、送波用探触子10と受波用探触子20とを備えている。前記送波用探触子10は、送波用制御部1に接続され、受波用探触子20は、受波用制御部2に接続されている。前記送波用制御部1と受波用制御部2とは、一体に構成され、それぞれが送波用探触子10と受波用探触子20とを制御し、また、受波した受波信号の信号処理がなされる。
送波用制御部1と受波用制御部2とは、共通するタイマ(図示しない)を備え、送波用探触子10から放射された超音波が、受波用探触子20で受波されるまでの時間の測定が可能になっている。また、受波用制御部2には、受波信号に基づいて波形を表示するための表示部3が接続されている。表示部3には、CRT、LCD等の適宜の表示装置を用いることができる。また、表示部3をタッチパネルによって構成し、ユーザによる入力を可能にするものであってもよい。
送波用制御部1の制御によって送波用探触子10から対象物30に対し、所望の超音波が放射される。対象物30にきず31が存在すると、前記で説明したようにこのきず31によって回折波やきずの表面を伝搬するレーリー波が生じ、さらにレーリー波は、超音波として再放射される。これらの回折波や再放射された超音波は、受波用探触子20で受波され、受波信号が受波用制御部2に送られる。受波用制御部2では、この受波信号に基づいて表示部3を制御し、受波パターンを表示部3に表示可能とする。表示部3では、受波されたパターンに基づいて再放射された超音波および回折波を認識することができる。したがって、受波用制御部2および表示部3は、再放射された前記超音波と、きずの端部で回折された回折波の検出が可能な手段としても機能している。なお、受波用制御部2では、再放射された前記超音波と、きずの端部で回折された回折波の検出に基づいて、前記タイマにより、再放射された前記超音波と前記回折波とが送波用探触子から超音波として放射されて受波用探触子へ至る伝搬時間を得て、きずの内表面に添った寸法を算出する演算部として機能させることもできる。なお、受波用制御部2では、受波信号に基づいて、再放射された前記超音波と、きずの端部で回折された回折波の検出を行う機能を持たせることもできる。
2 受波用制御部
3 表示部
10 送波用探触子
20 受波用探触子
30 対象物
31 きず
31a きずの上端
31b きずの下端
Claims (7)
- 対となる送波用の超音波探触子と受波用の超音波探触子を、対象物の一つの表面に一定距離を隔てて配置し、前記送波用探触子から対象物中に超音波を放射し、対象物中に欠陥が存在する場合に欠陥の端部に入射した超音波によって生じる回折波を受波用探触子で受信することによって超音波探傷を行う超音波探傷方法において、
前記受波用超音波探触子で受波した超音波のうちから、前記欠陥の一端に入射した超音波の一部がモード変換されてレーリー表面波として欠陥の内表面に沿って伝搬し、該欠陥の端部においてこのレーリー表面波の一部が再びモード変換されることによって対象物中に再放射された超音波を検出し、その検出信号に基づいて欠陥の評価を行うことを特徴とするレーリー波を用いた超音波探傷方法。 - 再放射された前記超音波を欠陥の少なくとも一つの端部で生じる回折波とともに検出し、再放射された前記超音波と前記回折波とが、送波用探触子から超音波として放射されて受波用探触子へ至る伝搬時間に基づいて、前記欠陥の内表面に添った寸法を推定することを特徴とするレーリー波を用いた請求項1記載の超音波探傷方法。
- 送波用探触子から対象物中に放射する超音波が主として縦波であり、欠陥の端部で生じた回折波の主として縦波成分と、欠陥の端部で再放射された前記超音波の主として縦波成分とを各々検出することを特徴とする上記請求項1または2に記載のレーリー波を用いた超音波探傷方法。
- 次の近似式(a)、(b)のいずれかまたは両方によって欠陥の内面に沿った長さDを推定することを特徴とするレーリー波を用いた超音波探傷方法。
Tlr:送波用探触子から放射された超音波縦波成分が、送波用探触子から、欠陥の一端に入射してその超音波縦波の一部がモード変換されてレーリー表面波として欠陥の内表面に沿って伝搬し、欠陥の他端においてこのレーリー表面波の一部が再び超音波にモード変換されて対象物中に再放射されて超音波縦波成分として受波用探触子に至る伝搬時間。
Tlu:送波用探触子から放射された超音波縦波成分が、送波用探触子から、欠陥の上端(超音波探触子を配置した表面に近い側の欠陥の端部)で回折され回折波縦波成分として受波用探触子に至る伝搬時間。
Tll:送波用探触子から放射された超音波縦波成分が、送波用探触子から、欠陥の下端(超音波探触子を配置した表面に遠い側の欠陥の端部)で回折され回折波縦波成分として受波用探触子に至る伝搬時間。
Vr :対象物におけるレーリー表面波の伝搬速度。
Vl :対象物における縦波の伝搬速度。
θ :上記各縦波成分が受波用探触子に入射するときの平均的な入射角。 - 前記送波用探触子および受波用探触子の内いずれか一つの探触子を単独にもしくは両者の探触子を同時に、送波用探触子および受波用探触子を結ぶ線にほぼ平行な方向に沿って前後方向に走査しつつ前記送波用探触子から超音波を放射するとともに前記受波用探触子で受波をし、その際に探触子の位置とともに振幅が周期的に変動する検出信号をもって、該検出信号が欠陥の内表面に沿って伝搬したレーリー表面波によって再放射された超音波の受波信号であると判別することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のレーリー波を用いた超音波探傷方法。
- 対となる送波用の超音波探触子と受波用の超音波探触子とを備え、さらに前記送波用超音波探触子から放射され、対象物の欠陥の一端に入射した超音波の一部がモード変換されてレーリー表面波として欠陥の内表面に沿って伝搬し、欠陥の他端においてこのレーリー表面波の一部が再びモード変換されることによって対象物中に再放射された超音波を検出可能な手段を備えることを特徴とするレーリー波を用いた超音波探傷装置。
- 前記検出する手段は、再放射された前記超音波とともに欠陥の端部で回折された回折波の検出が可能であることを特徴とする請求項6記載のレーリー波を用いた超音波探傷装置。
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