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    公开号:WO1988002112A1
    申请号:PCT/JP1987/000664
    申请日:1987-09-07
    公开日:1988-03-24
    发明作者:Sakae Takeda
    申请人:Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.；
    IPC主号:G01N29-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 超音波探蕩方法およびその装置 技 術 分 野
    [0002] 本発明は、 材料または製品の内部欠陥を検査する超音波探 傷方法およびその装置に係わ り、 特に被検体の表面近傍に内 在する欠陥や被検体の厚さ方向に近接して内在する複数の微 細欠陥を検査するのに好適な探傷方法およびその装置に関す る。
    [0003] 本発明の対象とする被検体は、 金属材料， セラ ミ ッ ク スゃ ガラス等の非金属材料， I Cや L S I 等の電子部品等の超音 波を伝搬し得る材料または製品である。
    [0004] 背 景 技 術
    [0005] 材料または工業製品において、 厚さの薄いいわゆる薄材の 内部欠陥や、 厚さがそれほど薄く な く てもその被検体の表面 付近に内在する欠陥 （以下表層欠陥という） を探傷する こ と は、 従来からいろいろな技術分野でかな リ実施されている。 そ して前記探傷は、 新しい素材や電子製品等に対し従来と比 較して袼段に高い性能、 機能を発揮せしめるため、 一層表面 に近い表層欠陥や微細な欠陥をも確実に検出する こ と が要求 されてきている。 従来の一般的な探傷方法およびその装置を 第 i i図ない し第 14図について説明する。 第 1 1図は探傷装置の 構成説明図で、 1 は水 2 を満た した水槽、 3 は水槽 1 内の底 に設置された薄材の被検体、 4は水 2 に浸漬された探触子で ある。 5 は探触子 4に超音波パルスを発振させるパルス発振 回路、 6 は被検体 3 の表面， 欠陷および底面から反射する反 射波を探触子 4 を介して受信し増幅する受信回路、 7 は受信 回路 6で増辐された反射波のビーク値を検波してその値に比 例する D C電圧を欠陥情報と して出力するピークディ テクタ、 8 はピークディテクタ 7 から出力された信号を受信し処理す る処理装置.で、 本図の場合はピークディ テク タ 7 からの出力 信号を波形表示するオシ ロ スコープを使用 している。 第 12図 は前記ピークディ テクタ 7 の主要ブロッ ク回路図、 第 13図は 第 12図の主要都の詳細の一例を示す図である。 9 は前記受信 回路 6で增播された反射波の R F信号が入力される入力回路、 10は信号レベルの しきい値を設定する しきい値設定回路、 11 は入力回路 9 の出力信号と しきい値設定回路 10によ り設定さ れたしきい値と を比較する比較回路、 12は比較回路 11におい て前記しきい-値と比較された入力回路 9 の出力信号が、 しき い値を超えたときに 卜 リ ガしその ト リガ信号を出力する ト リ ガ回路、 13は前記探触子 4の送信パルス Tの レベルが前記し きい値を超えたとき ト リ ガ回路 12からの ト リガ信号によ り作 動して遅延ト リガパルスの辐を設定する遅延 ト リガ回路、 14 は ト リガ回路 12からの ト リ ガ信号， 遅延卜リ ガ回路 13からの パルス信号および該バルス信号のフ リ ップフ口 ジプを介した 信号の 3信号が入力されその論理積のパルスを出力するア ン ド回路、 15はア ン ド回路 14の出力パルスを受け遅延パルスの を設定する遅廷回路、 I Sはゲ一 トパルスを任意の位置と镊 に設定できるゲ一 ト回路、 17および 18はゲ一 ト回路 16の出力 パルスをオシロスコープ 8 に出力するモニタ 回路およびモニ タ シ ン ク-口回路である。 19は前記受信回路 6 で増幅された反 射波の R F信号とゲー ト回路 16の出力パルスと をマッチング - する検波入力回路、 20は検波入力回路 19を介した R F信号を 検波する R F検波回路、 21は R F検波回路 20の出力信号をそ の値に比例する D C電圧に変換し、 ゲー ト回路 16よ り出力す るゲー トパルスが閉じるまでその値を保持する ピーク検波回 路、 22は欠陷情報と しての前記 D C電圧を出力する出力回路 であ る。
    [0006] 第 14図は上記探傷装置を使用 して検査した場合に得られる パルスの特性線図である。 図において（a )は被検体 3 からの 反射波のエコーパターンの一例で、 Tは送信パルス、 S は表 面エコー、 Fは欠陥エコー、 B は底面ェコ 一をそれぞれ示す。 Lは送信パルス Tおよび前記各エコーの レベルの しきい値を 示す線である。 （b )は遅延 ト リガ回路 13で設定されるパルス 幅 P tの遅延 ト リ ガパルス、 （c )は表面ェコ一 S が し きい値 L を超えたと き立ち上がるよ う にアン ド回路 14よ り出力される アン ド回路出力パルス、 （d )は遅延回路 15で設定されるパル ス幅 P <iの遅延パルス、 （e )はゲー ト回路 16で設定されるパル ス檑 P gのゲ一 ト ノヽ。ルスである。
    [0007] 上記第 14図に示すパルスの特性線図は次に述べる作用、 す なわち探触子 4 から発射された送信パルス丁の レベルが設定 された し きい値 L を超すと， ト リ ガ回路 1 2からの ト リ ガ信号 によ り遅延 ト リ ガ回路 13が作動し遅延 ト リ ガパルスの幅 P t が設定され、 続いて表面エコー Sの レベルがしきい値 L を超 えるとアン ド回路 14が勤き、 ついで遅延回珞 15およびゲー ト 回路 16が作動してシーケンスが始ま り 、 遅延パルスの幅 P d が閉じるとほぼ同時にゲー 卜が開き設定されたパルス幅 P g 経過後に閉じる こと によ り得られる。 この場合、 図示しない 遅延ブランキング回路によ り、 探傷中、 常にゲー トパルスが 表面エコーに追随して出力されるよ う に、 遅延ト リ ガパルス が開いている O N状態の間は遅延およびゲー トの各回路のシ —ケンスが開始されないよ う に制御されるよう になつている。
    [0008] と ころで、 前記遅延ト リ ガ回路 13， 遅延回路 15， ゲー ト回 路 16等はいずれも 1安定形のマルチバイブレータ 13a， 15a, ISaを有しており、 これら各マルチバイブレータ 13a， 15a , 16aはパルスが入力されて出力するまでの作動時間、 つま り 内部の伝搬遅延時間 t PLHを伴う。 このこ とは具体的には第 14図（d)において遅延パルスは表面エコー Sのレベルがしき い値 L を超えた時点では立ち上がらず実際には伝搬遅延時間 t PLHだけ遅れて立ち上がり、 同様に同図（e)に示すゲ一 トパ ルスは遅延パルスの立ち下がり と同時には開かず実際には伝 搬遅延時間 t PLHだけ遅れて開く こ と になる。 この伝粱遅延 時間 t PL Hは、 マルチバイブレータ の回路搆成によ り異なる がほぼ 20ns〜70nsといわれ、 一般的には 25 において約 30ns である 3 —方、 マルチバイブレータ を有する遅延回路 15およ びゲ一 ト回路 16で設定できるパルス樁 P d， P gの最小値は、 現状では回路容量の W係から約 S:0ns〜 80nsが限界であ り、 図 (e)に示すゲ一 トパルスを開く までには表面エコー S の しき い値 L を超えた時点から少な く と も （ 2 t PLH + P d) = 120ns 〜 140nsの時間がかかる こ と になる。 （但し、 t pLHを 30nsと した場合） この時間は例えば鉄鑲材の場合約 350 /i in〜 400 A m のパルス伝攮距離に相当 し、 金の場合は約 200 A π！〜 230 !πの パルス伝瘢距離に相当する。 また饭リ に、 前記マルチパイブ レータ の伝搬遅延時間 t PLHを零と した場合でも、 前記のよ う に設定できる最小のパルス幅 P d， P gはそれぞれ約 60ns〜 80nsであるから、 この時間に相当するパルスの伝擻距-離は鉄 銪材の場合で約 となる。
    [0009] 従って鉄鑼材を例にとれば、 被検体の表面から深さ約 350 m以上 （前記伝濂遅延時間 t PLHを考慮しない場合でも約
    [0010] 200 n以上） の距離に存在する欠陥は検査可能であるが、 そ の距離以内に存在する表層欠陷ゃ被検体の厚さ が約 350 ίί πι以 下の極薄材に内在する欠陷等については、 表面エコー S と欠 陷ェコ一 F と が重畳も し く は極めて接近して出現する こ と に なるため、 前記ゲー ト回路 16でゲー トパルスを任意の位匱と 幅に設定できる とは云え上記制限を受ける こ と によ り 、 ゲ— トパルスの檑 Pg内に欠陥エコー Fのみを出現させる こ と が できず検査は不可能になる。 こ の不具合点は、 被検体の表面 直下の厚さ方向に複数の微細欠陷が近接して存在している場 合にも同じ理由で検査は不可能である。 また被検体の厚さ寸 法が十分に厚く 、 微細欠陥が被検体表面よ り 十分に深い位匱 の厚さ方向に複数近接して存在している場合の複数の欠陥の 検査においても、 上記と同一の理由から各欠陥は約 350 m以 上 （伝 遅延時間 t PLHを考盧しない場合は約 以上） の間隔を有していなければ、 それぞれの欠陷を分離してゲー トにかけることができず検査は不可能である。 さ らに上述の 表面エコー S の レベルがしきい値 L を超えた時点よ リゲー ト パルスを開く までの時間を I O O II S (但し t P L H = 20 nsと した場 合） ない し 1 20n sの最小時間に しょう と しても、 実際には前 記各回路の構成上のばらつき， 温度変化に伴う内部変化など からゲ一卜の立ち上がり が一定せず不安定にな り， 従って該 ゲー ト位置における検査は不正確なものとならざる を得ない。
    [0011] このよう に従来の超音波採傷方法およびその装置において は、 表層欠陥や槿薄材の内部欠陷については欠陥が存在して いるにもかかわらず検出する ことができない場合があ り、 ま た被検体の厚さ方向に複数の近接して存在している微細な内 部欠陥については、 各欠陥を分離して検出する ことができな い場合が多く 、 いずれも従来の探傷上の大きい問題点となつ ていた。
    [0012] 本発明は、 上記した従来技術の問題点を鬅消して、 表層欠 陷ゃ搔薄材の微細な内部欠陥を確実に探傷する ことができる 超音波探傷方法おょぴその装置を提供する こと を基本的な目 的とする。
    [0013] また、 本発明の他の目的は、 被渙体の厚さ方向に近接して 内在している複数の微細な欠陥を、 任意に分雜して検出する ことができる超音波探傷方法およびその装置を提供すること を 目的とする。
    [0014] さ らに本発明の他の目的は、 以下の記述および図面の参照 によ り明ら力、になるであろう。 発 明 の 開 示
    [0015] 本発明の超音波探傷方法およびその装置は、 液に浸渍され た被検体からの表面エコーの レベルが予め設定されたし きい 値を超えたと き ト リ ガする ト リ ガ信号を発生させ、 その ト リ ガ信号の発生位置よ り第 1 のディ レイ ラインを介して所定の 時間だけ遅らせた第 1 のパルスを発生させ、 この第 1 のパル スの立ち上がりで欠陥エコーを検査するゲー トパルスを開き、
    [0016] - 同時に第 2のディ レイ ライ ンを介して前記第 1 のパルスの立 ち上がり位置よ リ所定の時間遅らせて第 2 のパルスを発生さ せ、 その発生と同時に前記ゲー トパルスを閉じさせて得られ るゲー トパルスを使用 して探傷する こ と を特徵とする。
    [0017] 本発明の上記特徴は、 つぎに説明する ピークディ テク タ に 設けた 2組のディ レ イ ライ ンの関係'を利用するものである。 すなわち、 パルスの発生位置を任意に所定の時間遅延させら れるディ レイ ライ ンを頫に 2組使用 したこ と によ り、 第 1 の ディ レイ ライ ンによ り被検体の表面エコーの レベルがしきい 値を超えたと きに発生する ト リ ガ信号の発生位置よ り所定の 時間遅らせて発生させた第 1 のパルスの立ち上がり位置を、 欠陥エコーを検査するゲー トパルスの開き位置とする こ と が でき、 同時に第 2 のディ レイ ライ ンにおいて、 前記第 1 のパ ルスの立ち上がり位置よ り所定の時間遅らせて発生させた第 2 のパルスの発生位置を前記ゲー 卜パルスの閉 じ位置にする こ と ができ、 ゲー 卜パルスの開きおよび閉 じの両位置間の時 間、 つま りゲー トパルスの幅が第 2 のディ レイ ライ ンによ る 前記所定の遅延時間に等し く 、 同時にそのゲー トパルスの檑 を検査すベき欠陷ェコ一の辐に一致させられる ことになる闋 係を利用するものである。
    [0018] ここで上記第 1 および第 2のディ レイ ライ ンによ り遅延さ せるべき時間は、 被検体の性状 （材質， 寸法， 形状等） ， 検 查すべき被検钵表面からの深さ， 使用周波数等の探傷条件に よ り異なるほか、 例えば I Cのよう に被検体の性状や検査す べき深さ等がほぼ同一の被検体の場合でも異なることがある。 これに対しディ レイ ライ ンは遅延時間を段階的に切換えられ る構成になっているため、 通常はその切換可能な範囲内で対 応することができ第 1および第 2 のディ レイライ ンとも各単 数のディ レイ ラインで足リ る。 しかし前記探傷条件のうち、 たとえば検査すべき深さが深く表面エコーと欠陥エコーとの 時間間隔が大きい場合 は、 所定の時間まで遅延させるのに 第 1 のディ レイラインを複数のディ レイライ ンにして煩に遅 延させその合計の遅延時間を所定の時間とする場合があ り、 また一方、 第 2のディ レイラインにおいても、 欠陥エコーの 幅と使用するディ レイ ライ ンの遅延時間との闋係たとえば欠 陷エコーの椿が遅延時間よ り長い場合や、 前記探傷条件との 関係等によっては第 1のディ レイライ ンと同様に複数のディ レイ ラインを使甩する場合もある。
    [0019] つぎに第 1 図および第 2図を参照して前記 2組のディ レイ ライ ンの関係をさ らに具体的に説明する。 第 1図は 2組のデ ィ レイ ラインの相関関係説明図、 第 2 図は第 1図の関係よ り 得られる特性線図である。 まず第 2図（b )に示すよ う に送信 パルス T の レベルが設定されたしきい値 L を超すと ト リ ガ 信号によ り遅延 ト リ ガパルスが幅 P tで設定され、 続いて表 面エコー S がしきい値 L を超える と同図（c)に示す ト リガ信 号が発生 し第 1 のディ レイ ライ ン 31に入力される。 第 L のデ ィ レイ'ライ ン 31においては同図（d )に示すよ う に入力 した ト リ ガ信号の発生位置よ り所定の時間 tdl遅らせた第 1 のパル スを発生させ、 該第 1 のパルスを第 2 のディ レイ ライ ン 32に 出力する と ともにゲー トパルス出力装置 33にも出力する。 第 2 のディ レイ ライ ン 32においては同図（e)に示すよ う に入力 された前記第 1 のパルスを第 1 のパルスの発生位置よ リ所定 の時間 td2遅らせて第 2 のパルスを発生させ、 該第 2 のパル スをゲ一 トパルス出力装置 33に出力する。 ゲー トパルス出力 装置 33は論理回路およびイ ンバータで構成されており、 入力 した上記第 1 および第 2 のパルスの論理演算を行い同図（f) に示すよ う に欠陥エコー Fの幅に対応する幅 P Gのゲ一 トノ、。 ルスを出力する。 ゲー トパルスの檑 P Gは第 2 図（e)に示すよ う に第 2 のディ レイ ライ ン 32による遅延時間 td2に等し く 、 遅延時間 2の短縮はすなおちゲー トパルス樓 P Gを狭くする こ と になる
    [0020] 上記第 1 および第 2のディ レイ ライ ン 31， 32によ り設定さ れる所定の遅延時間 tdl， td2は、 前述の如 く探傷条件ゃ被検 体の種類等によ り異なるが、 第 1 および第 2 のディ レイ ライ ン 31， 32が遅延時間 tdl， td2を段階的に切換えられる構成に なっ ているため、 ディ レイ ライ ンの種類を選定する こ とによ リ任意に所望の遅延時間を選択する こ と ができ、 第 1 および 第 2 のパルスの発生位置を任意にかつ容易に設定する こ と が 可能になる と ともに、 遅延時間 td 2も欠陷エコー Fの檑に応 じて短縮した時間にするこ とができる。 従って第 1 のパルス の立ち上がり位置を欠陥エコー Fの檑に^応するゲー トパル スの開き位置に、 また第 2のパルスの発生位置を同じ くゲー トパルスの閉じ位置にすることができ、 しかも所望の樁に短 縮されたゲー トパルス辐 P Gを得ることができる。
    [0021] 前述の如く本発明の探傷方法およびその装置は、 単数また は複数の第 1 および第 2のディ レイ ラインを煩に設けたピー クディ テクタ を使用 し、 表面ェコ一の しきい値を超えた位置 を基点と して各ディ レイライ ンで所定の時間遅延させて第 1 および第 2 のパルスを発生させるよう に し、 その発生させた 第 1 および第 2 のパルスの発生位置が検査すべき欠陷エコー に対応するゲー トパルスの開きおよび ί!じの位置になる関係、 および得られたゲー トパルスの幅が第 2のディ レイライ ンに よる遅延時間に等しい関係と を利甩するものであるから、 例 えばオシロスコープの C R T上に表示されるエコーおよびパ ルス波形を観察しながら、 被検体の表面直卞の表層欠陷ゃ搔 薄材の内部欠陷はもちろん、 被検体の厚さ方向に近接して存 在している複数の微細欠陥に对しても確実に所望の欠陷に対 して分離してゲ一 ト をかけることが可能にな リ、 精度の良い 探傷を行なう ことができる。
    [0022] 図面の簡単な説明
    [0023] 第 1 図は本発明の探傷方法およびその装置の原理説明図で あって 2組のディ レイ ラインの相関関係を説明する図、 第 2 図は第丄 図の関係よ リ得られる特性線図である。 第 3 図は本発明の係わる探傷方法およびその装置の実施例 の説明図で、 ピークディ テク タ の主要ブロ ッ ク回路図、 第 4 図は第 3 図の主要部の詳細ブ.ロ ッ ク回絡図、 第 5 図は第 3 図 に示すピークディ テク タ を使用 した場合における特性線図、 第 6 図はディ レイ ライ ンの構成の概要を示す図、 第 7 図は複 数の欠陥のエコーパターン とそれに対応するゲー トパルスの 一例を示す図である。
    [0024] 第 8 図ない し第 10図は本発明に係わる探傷方法およびその 装置の他の実施例の説明酒で、 第 8 図は第 3 図と同様の ピ一 クディ テク タ の主要ブロ ック回路図、 第 9 図は第 8 図の主要 部の詳細ブロ ッ ク回路図、 第 10図は第 8図に示すピークディ テク タ を使用 した場合における特性線図である。
    [0025] 第 1 1図は超音波探傷装置' ¾構成の概要を示す図である。 第 1 2図ない し第 14図は従来の一般的な探傷方法およびその 装置の説明図で、 第 12図は探傷装置における ピークディ テク タの主要ブロ ッ ク回路図、 第 13図は第 12図の主要部の詳細ブ ロ ッ ク回路の一例を示す図、 第 14図は第 1 2図に示すピークデ ィ テク タ を使用 した場合におけるパルスの特性線図である。
    [0026] 発明を実施するための最良の形態
    [0027] 本発明の好ま しい実施例について第 3 図ない し第 7 図を参 照しながら説明する。 図中前記第 1 図および第 2 図， 第 Π図 ない し第 14図と同符号のものは同じものまたは同璣能のもの を示す。 図において 31は第 1 ディ レイライ ンで、 1例と して 第 6 図に示すよ う に内部に段階的にイ ンダク タ ンスを変化さ せる複数のディ レイ端子を設け、 それらの端子を外部設置の 切換スィ ッチで切換え、 それによ リ I N端子に入力されるァ ン ド回路 14からの 力パルスを任意の時間遅延させて m力さ せるよ うにな-つている。 遅延時間の設定範囲は、 秒 X 10_i Z
    [0028] ( P sec)〜秒 X lip3 ( M sec ) の幅広い範囲からディ レイ ライ ンの選択によ り任意に設定可能であるが、 通常は被検体の種 類に応じて適合する設定範囲を選択し、 その設定範囲内を前 記切換スイ ッチによ り複数のステップ、 1例と して約 10ステ ップに切換えられるようにしている。 32は第 2ディ レイライ ンで、 上記第 1 ディ レイライン 31と同様に階段的にイ ンダク タンスの異なる複数のディ レイ端子を有し、 それら端子を切 換えスィ ツチで任意に選択してゲー ト回路 16におけるマルチ バイブレータ 16aの Q端子からの出力パルスを所望の時間遅 延させて出- する構成になっている。 第 1ディ レイライン 31 および第 2ディ レイライン 32は、 本実施例の場合探傷条件に 適合する遅延時間のものを使用 したことによ リいずれも単数 である。 23はゲ一ト回路 16のマルチバイブレータ 16aおよび 第 2ディ レイライン 32の雨出力パルスが印加されてその論理 積の反転パルスを出力する N A " D回路、 24は N A N D回路 23の出力パルスを反転させゲー トパルスと して出力するィン バータ で、 該ゲー トパルスはモニタ 回路 17 , モニタ シンク ロ 回路 18および検波入力回路 19へそれぞれ出力される。
    [0029] つぎに第 5図によ り上記構成の実施例により得られるパル スの特性線図を説明する。 同図（a)は被検体からの反射波の エコーパタ ーンの一例で、 表面エコー s と欠陷エコー Fが接 近して出現しており表着欠陥またば極薄材に内材する欠陥に 相当する。 Lは送信パルスおよび各エコー レベルの し きい値 を示す線である。 いま前記第 1 1図に示す探触子 4 よ り発射さ れた送信パルス Tの レベルがしきい値 L を超すと、 遅延 卜 リ ガ回路 13が作動して第 5 図（b )に示すよ う に遅延 ト リ ガパル スが設定され、 同時に受信回路 6で受信された同図（a )に示 す被検体 3 からのエコーが入力回路 9 に入力される。 入力回 路 9 の出力信号は比較回路 1 1を経て 卜 リ ガ回路 1 2に入力され、 その信号レベルがしきい値 L を超えたと き ト リ ガ信号が出力 される。 この ト リ ガ信号はアン ド回路 14に入力され、 同 じ く アン ド回路 14に入力される前記遅延 ト リガパルスおよび遅延 ト リ ガパルスの D フ リ ッ プフ ロ ップを介したノヽ °ルスと と もに その論理積を と リ出力される。 この出力パルスは、 表面ェコ 一 S がしきい値 L を超えたと き立ち上がる同図（c )に示すァ ン ド回路出力パルスである。 こ こ までの作用は前記従来の探 傷方法およびその装置と同 じであるが、 本実施例においては 上記アン ド回路出力パルスが従来と異な り第 1 ディ レイ ライ ン 3 1に入力される。 第 1 ディ レイ ライ ン 31においては複数の ディ レイ端子を切換スィ ッチによ り任意に選択する こ と が可 能であるから、 前記入力パルスをその切換えによ り所望の時 間 td l遅延させた同図（d )に示す第 1 のパルスと して出力する。 出力された第 1 のパルスはゲー 卜回路 16に入 り 、 同回路のマ ルチバイ ブレータ 16a， 抵抗およびコ ンデンサで一定檑に設 定されている同図（e )に示すゲー ト回路基本出力パルスを、 マルチバイ ブレータ 16aの Q端子よ りゲ一 トパルス出力装置 3の N A M D回路 23に印加する。 一方、 Q端子の出力と同時 に同マルチバイブレータ 16aの 端子からは反転したゲー ト 回路基本出力パルスが出力され、 第 2ディ レイライン 32に入 力さ_れる。 該入力パルスは前記第 1ディ レイ ライ ン 31と同様 に、 第 2ディ レイライ ン 32においてディ レイ端子を切換えス イ ッチで任意に選択することによ り、 所望の時間 td 2遅延さ せた同図（ί)に示す第 2のパルスと して出力され、 該出カパ ルスは N A N D回路 23に印加される。 前記ゲー ト回路 16の Q 端子よ りの ffi力パルスおよび第 2ディ レイ ライン 32の出力パ ルスが印加された N A N D回路 23においては、 その論理積の 反転した第 5 図（g)に示す N A N D回路出力パルスが出力さ れる。 該出力パルスはイ ンバータ 24によ リ反転させられ同図 (h)に示すパルス幅 P Gのインバ一タ出力パルスすなおちゲー 卜パルスが ¾力される。
    [0030] こ こで上記遅延時間 td lおよび 2は、 前述の如く探傷条件 や被検体の種鑌によって異なるが、 それらに適合するディ レ イ ラインおよびその遅延時間の設定範囲の選定， 遅延時間の 切換え等が任意に行えるから、 遅延時間 td iは表面エコー S と欠陥エコー Fの出現している相対時間位置に応じて、 一方、 遅延時間 td 2は欠陥エコー Fの出現している時間に応じてそ れぞれ任意かつ容易に設定することが可能になる。 そしてこ の場合遅延時間 td l は、 前述のマルチバイブレータ等の内部 の伝脔遅延時間 t P L Hを含んだ時間に設定される。
    [0031] つぎに遅延時間 t d l， td 2とゲー トパルスとの闋係を第 5 図 についてみると、 ゲー トパルスの開き位置は表面エコー S が しきい値 Lを超した時点よ リ同図（e)に示すゲー ト回路基本 出力パルスが立ち上がる までの時間、 すなわち同図（d)にお ける第 1 ディ レイ ライ ン 31で時間 tdl遅延させた第 1 のパル スの発生位置であ リ 、 またゲー 卜パルスの閉 じ位置はゲー 卜 回路基本出力パルスの立ち上がり位置よ り 同図（ί)における 第 2 ディ レイ ラ イ ン 32で時間 td2遅延させた第 2 のパルスの 発生位置である。 つま り表面エコー S がしきい値 L を超えた ときから遅延時間 t<n経過後にゲ一 トパルスが開き、 さ らに それよ リ遅延時間 td2経過後にゲー 卜パルスが閉じる関係に - なる。 一方、 ゲー トパルスの辐 PGは、 上記関係から遅延時 間 td2に等し く 、 また遅延時間 td2に比例して伸縮するから、 第 5 図に示すよ う に欠陥エコー Fのピーク値を含むその前後 の出現時間に相当する幅に、 任意かつ容易に設定する こ と が 可能になる。 もっ とも上記遅延時間 tdl， td2およびゲー トパ ルスの幅 P Gは、 ディ レイ ライ ンにおいて設定される遅延時 間の精度の影響を受けその分誤差を生ずる こ と になるが、 デ ィ レイ ライ ンの遅延時間の誤差は、 設定する遅延時間の長さ によ リ多少の差はあるものの約 5 ns以下と小さ く 、 従って影 響も僅少である。 そ してこのディ レイ ライ ンの精度は、 第 5 図（e )に示すゲー ト回路基本出力パルスの立ち上がり位置が、 ゲー ト回路 16におけるマルチバイ ブレータ の内部伝菊遅延時 間， 温度変化に伴う 出力変動等の影響を受け、 その分だけ同 図（f)の第 2 のパルスの遅延開始位置、 つま り 同図（h)のゲー トパルスの立ち上が り位置がぶれる こ と になつても、 上記の よ う に遅延時間の誤差は小さいため遅延時間 tdl , td2は何等 影響を受けず、 従っ てゲー トパルスを任意に所望の位置、 例 is
    [0032] えば表面ェコ一 S がしきい値 Lを超した位置よ リ約 50ns (例 えば鑌材の場合で表面よ り約 の深さ になる） 経過後に 出現させられると ともに、 ゲー トパルス檑 P Gを従来の最小 限界値であつた約 S0ns~80nsを例えば約 30risに短縮する こと が可能になっ た。
    [0033] 上記の効果は第 7図（a)に示すよう な被検体の厚さ方向に 複数の欠陥エコー Fi， F2， F3が近接して内在しているェ コ —パターンの場合にも発揮される。 すなわち、 まず欠陥ェ コ一 Ft〜 F3を類次探傷する場合は、 はじめに、 欠陷エコー Ft に対して前記第 5 図の（b)〜（g)に示す経過と同一の経過 を経て第 7図（b)に示すゲ一トノ ルス P G1 をかける。 そ して このゲ一 トパルス PG1が経過した後は、 回路は欠陷ェコ一 F X による ト リガが発生する以前の状態に復しているので、 次の欠陥エコ ー F2を受信すると欠陥エ コ ー Fi を受信したと きと同様に欠陥エコ ー F 2に対して第 7図（c)に示すゲー トパ ノレス P をかけることができ、 さ らに欠陥エコー F 3を受信 する と欠陷エコー Fi ， F2の場合と同様に欠陥エコー F3に 対して第 7図（ に示すゲー トパルス P G3をかけて探傷する こ とができる。 つぎに欠陥エコー F 〜 F3のう ちいずれか 1 つの欠陥、 たとえば欠陷エコー F2のみを滦蕩する場合は、 前記第 5 図に示す（き）〜（g)の経過を欠陷エコ ー F2に対して 行なう こ と によ り 、 欠陥エコ ー F t， F 3に関係なく ゲー トノ、。 ルス P G2を得るこ とができる。 従って単数の表層欠陷につい てはもちろん、 かかる複数の近接した欠陥 （例えば銷材の場 合欠諮と欠陥の距離約 90 μ ) に対しても確実に分離してゲ 一卜 をかける こ と ができるため、 精度のよい探傷を可能にす る効果がある。
    [0034] つぎに本発明の他の実施例について第 8 図ない し第 10図を 参照して説明する。 図中前記第 3 図ない し第 5 図と同符号の ものは同じものを示す。 第 8 図および第 9 図において、 入力 回路 9 よ リ アン ド回路 14までは前記実施例における第 3 図お よび第 4図の場合と同 じ構成であるが、 ア ン ド回路 14以降は、 その出力をゲー ト回路 16を介して第 i ディ レイ ライ ン 31に入 力するよ う に し、 入力 したパルスを第 1 ディ レイ ライ ン 3 1に おいて所望の時間遅延させたのち第 2 ディ レイ ラ イ ン 32およ びゲー 卜パルス出力装置 33を構成する A N D回路 26に出力 し、 第 2ディ レイライン 32においては、 入力されたパルスを所望 の時間遅延させ A N D回路 26と ともにゲー トパルス出力装置 33を構成するイ ンバータ 25を介して A N D回路 26に出力する 構成になっている。 A N D回路 26の出力パルスつま リ ゲ一 ト パルスはモニタ回路 17、 モニタ シンク 口回路 18および検波入 力回路 19に出力されるが、 これらの各回路および出力回路 22 までの搆成は前記第 3 図の場合と同 じである。
    [0035] 本実施洌によ リ得られるパルスの特性線図を第 10図によ リ 説明する。 同図において（a )のエコ ーよ リ （c )のア ン ド回路出 力パルス発生までの作用は前記実施例における第 5 図の場合 と同 じである。 し かし本実施例においては（c )のア ン ド回路 出力パルスはゲ一 ト回路 16を介したのち第 1 ディ レ イ ラ イ ン 1に入力するから、 （c )のア ン ド回路出力パルスの発生とほ ぼ同時に（d )に示すゲー ト回路基本出力パルスが立ち上がり 、 その立ち上がり位置よ リ所望の時間 td l遅延させた（e )に示す 第 1 のパルスが第 1ディ レイ ライ ン 31よ り出力される。 この 第 1パルスは直接第 2ディ レイ ライ ン 32に入力 し、 第 1ディ レイ ライ ン 31におけると同様に第 2ディ レイライ ン 32におい て第 1 のパルスの発生位置よ リ所望の時間 td 2遅延させた（f ) に示す第 2のパルスを発生させ出力する。 出力 した第 2のパ ルスはイ ンバータ 25に送られ（£)に示すィ ンバ一タ出カパル スとな り A N D回路 26に印加される。 A N D回路26には ) の第 1 のパルスも印加されておリ雨パルスの論理積がと られ (h)に示すパルス幅 P Gの A N D回路出力パルスすなおちゲー トパルスが出力される。
    [0036] 上記第 10図およびその説明から判るよう に本実施例の場合 は、 第 10図（h)に示すゲートパルスの開き位置が、 前述した ； 高精度で作用するディ レイライ ン （この場合第 1ディ レイ ラ イン 31 ) の遅延時間によって決定される構成であるため、 特 に正確かつ安定して得られ、 微細欠陥の深さ位置を精度よ く 検出することができる効果を有する。 そ して上記遅延時間 td l , t d 2の設定は、 前記実旅例において説明した如く本実旌 例においても同様に任意かつ容易に可能でぁ リ、 遅延時間 td l , td 2とゲー トパルス と の関係もまた前記実施例と同様に、 表面ェコ一 S がしきい値 L を超えたと きから遅延時間 td l経 過後にゲー トパルスが開き、 さ らにそれよ り遅延時間 t d 2経 過後にゲー トパルスが閉じる関係を有しており、 さ らにゲ一 トパルスの檑 P &についても遅延時間 td 2に等し く 、 遅延時間 td 2に比例して伸縮する関係を有している。 従って本実旛例 の場合においても被検体表面直下の表層欠陥や極薄材の内部 欠陥のほか、 被検体の厚さ方向に近接して内在している複数 の欠陥に対しても確実に分離してゲー ト をかける こ ができ るから、 精度の高い探傷を可能にする効果がある。
    [0037] なお、 当然のこ とであるが、 本発明に係わる探傷方法およ びその装置は、 前記実施例にのみ限定されるものではな く ， 本発明の技術的思想の範囲内において種々変更し得る こ とは もちろんである。
    权利要求:
    Claims

    請 求 の 範 囲 . 液に浸潢された被検体の内部欠陥を探傷する超音波探傷 方法であって、 前記被検体の表面エコーのレベルが設定さ れたしきい値を超えたとき ト リガする ト リガ信号を発生さ せ、 該ト リ ガ信号の発生位置よ リディ レイラインを介して
    " 所定の時閭遅らせて第 1のパルスを発生させ、 該第 1 のパ ルスの立ち上がりでゲ一 卜パルスを開き、 かつ同時に第 1 のパルスの立ち上がり位置よ り他のディ レイラインを介し て所定の時間遅らせて第 2 のパルスを発生させ、 該第 2の パルスの発生と同時に前記ゲー トパルスを閉じさせて得ら れるゲー トパルスを使用 して探傷する超音波探傷方法。 . 請求の範囲 1 に従う超音波探傷方法であって、 被検体の 表面エコーの レベルが設定されたしきい値を超えたとき ト リ ガする ト リガ信号を発生させ、 該ト リガ信号の発生位置 よ りディ レイ端子の選択によ リ任意に遅延時間を設定可能 なディ レイライ ンを介して所定の時間遅らせて第 1 のパル スを発生させ、 該第 1 のパルスの立ち上がりでゲー トパル スを開き、 かつ同時に第 1 のパルスの立ち上がり位置よ リ ディ レイ端子の選択にょ リ遅延時間を任意に設定可能なデ ィ レイ ラインを介して所定の時間遅らせて第 2のパルスを 発生させ.、 前記第 1 および第 2 の雨パルスの論理演算によ リ前記第 2 のパルスの発生と同時に前記ゲー トパルスを閉 じさせて得られるゲー トパルスを使 ¾ して探傷する超音波 深傷方法。
    . 探触子に超音波パルスを印加するパルス発振回路と、 被 検体からの反射波信号を-受信しかつ増幅する受信回路と、 該受信回路よ リ出力される反射波のピーク値を検波してそ の値に比例する D C電圧を出力する ピークディ テク タ と を 備え、 液に浸漬された被検体の内部欠陥を探傷する超音波 探傷装置であって、 被検体の表面エコーの レベルが設定さ れた しきい値を超えたと き ト リ ガして ト リガ信号を発生す る ト リ ガ回路と、 前記 ト リ ガ信号の発生位置よ り所定の時 間遅らせて第 1 のパルスを発生させその発生位置をゲ一 ト パルスの所定の開き位置に合おせられる第 1 のディ レ イ ラ イ ン と 、 前記第 1 のパルスの発生位置よ り所定の時間遅ら せて第 2 のパルスを発生させその発生位置を前記ゲ一 トパ ルスの所定の閉じ位置に合おせられる第 2 のディ レイ ライ ンと、 前記第 1 および第 2 のディ レイ ライ ンで遅延させて 出力されたパルスを入力 し第 2 のディ レイ ライ ンにおける 遅延時間と同辐のゲ一トパルスを出力するゲ一 トパルス出 力装置と を有する ピークディ テク タ を具備した超音波探傷 . 請求の範囲 3 に従う超音波探傷装置であって、 被検体の 表面エコーの レベルが設定された し きい値を超えたと き 卜 リ ガして ト リ ガ信号を発生する ト リ ガ回路と、 前記 ト リ ガ 信号の発生位置よ り所定の時間遅らせて第 1 のパルスを発 生させその発生位置をゲー トパルスの所定の開き位置に合 わせられる第 1 のディ レイ ライ ンと、 前記第 1 のパルスを 入力し入力 した第 1 のパルスの発生と同時に立ち上がるゲ 一 卜の基本パルスを出力するゲー ト回路を介し、 該ゲー ト 回路の出力 ルスを前記第 1 のバルスの発生位置よ リ所定 の時間遅らせて第 2のパルスを発生させその発生位置を前 記ゲ一 トパルスの所定の閉じ位置に合わせられる第 2 のデ ィ レイラインと、 前記第 1 および第 2のディ レイライ ンで 遅延させて出力されたパルスを入力 し第 2のディ レイ ライ ンにおける遅延時間と同耰のゲー トパルスを出力するゲー 卜パルス出力装置と を有する ピークディ テクタ を具備した 超音波探傷装置。
    . 請求の範囲 3 に従う超音波探傷装置であって、 被検体の 表面エコーの レベルが設定されたしきい値を超えたとき ト リガして f リ ガ信号を発生する ト リガ回路と、 前記 ト リガ 信号の発生位置と同位置で立ち上がるゲートの基本パルス を出力するゲー ト回路を介し、 該ゲー ト回路の出力パルス の発生位置よ り所定の時間遅らせて第丄のパルスを発生さ せその発生位置をゲー トパルスの所定の開き位置に合おせ られる第 1 のディ レイラインと、 前記第 1 のパルスの発生 位置よ リ所定の時間遅らせて第 2 のパルスを発生させその 凳生位置を前記ゲー トパルスの所定の閉じ位置に合わせら れる第 2のディ レイ ラインと、 前記第 1 および第 2のディ レイ ライ ンで遅延させて迅力されたパルスを入力し第 2 の ディ レイ ライ ンにおける遅延時間と同檑のゲー トパルスを 出力するゲー トパルス出力装置と を有するピークディ テク タ を具備した超音波探傷装置。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0324855A1|1989-07-26|
    KR880701883A|1988-11-05|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP61/209467||1986-09-08||
    JP20946786||1986-09-08||
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