超聲波檢查裝置及超聲波檢查方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲波檢查裝置及超聲波檢查方法，特別涉及即使在使探頭從檢查對象物的表面分離的狀態(tài)中也能夠使超聲波在檢查對象物內(nèi)傳播，進(jìn)行檢查對象物內(nèi)部缺陷的檢查的超聲波檢查裝置及超聲波檢查方法。
[0002]本申請要求2013年I月16日在日本申請的特愿2013-5779號的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容引用在本申請中。
【背景技術(shù)】
[0003]一般地，超聲波檢查裝置是通過在使探頭接觸到檢查對象物的表面的狀態(tài)下發(fā)送超聲波，接收在檢查對象物內(nèi)傳播的超聲波，進(jìn)行檢查對象物內(nèi)有無缺陷的檢查的裝置，為了使探頭和檢查對象物成為無間隙的接觸狀態(tài)，使水或油等加入它們之間。因此，可檢查的檢查對象物的表面狀態(tài)受到限制，在檢查對象物處于高溫、或移動的情況等中，不能使其與探頭之間夾入水或油等。
[0004]因此，正在開發(fā)即使在這樣的不能夾入水或油等的情況下也能夠進(jìn)行超聲波檢查的裝置。
[0005]例如，專利文獻(xiàn)I記載的超聲波檢查裝置，通過將連續(xù)的規(guī)定個數(shù)的負(fù)的矩形波構(gòu)成的矩形波突發(fā)信號施加在探頭上，將在檢查對象物中傳播的超聲波用探頭變換為透射波信號，基于該透射波信號的電平(level)判定檢查對象物有無缺陷，同時在將該透射波信號變頻后的信號與突發(fā)信號等一起顯示在顯示單元上，進(jìn)行探傷結(jié)果的驗(yàn)證。通過將探頭上施加的脈沖信號設(shè)為連續(xù)的規(guī)定個數(shù)的負(fù)的矩形波構(gòu)成的矩形波突發(fā)信號，可實(shí)現(xiàn)電信號至超聲波的較高的變換效率，將輸出的超聲波的電平增大而可進(jìn)行空中傳播。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開2008-128965號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的問題
[0010]可是，專利文獻(xiàn)I記載的超聲波檢查裝置僅施加負(fù)的矩形突發(fā)信號，從探頭輸出的超聲波較小，因而S/N比也較小，檢查精度較低。此外，由于S/N比較小，需要變頻，信號處理復(fù)雜。由此，檢查所花費(fèi)的時間也變長。此外，為了將輸出的超聲波增大而對振動元件施加高電壓，有振動元件的壽命較短的擔(dān)憂。
[0011]S卩，如專利文獻(xiàn)I記載的超聲波檢查裝置，在施加負(fù)的矩形突發(fā)波的情況下，例如若±400V驅(qū)動額定的超聲波振動元件，則為OV至-400V的驅(qū)動方法，但由于在正側(cè)不施加電壓，所以效率差。此外，在該驅(qū)動方法中，施加-400V，在使元件變形后，成為OV時，由于元件僅依靠元件自身的彈性復(fù)原到原來的狀態(tài)，所以發(fā)送的效率差，而且，由于完全依賴于元件的楊氏模量，所以有驅(qū)動狀態(tài)因元件的偏差和溫度變化而極大地變化的擔(dān)憂。為了克服這些，還考慮對負(fù)的矩形波施加偏置(offset)，實(shí)現(xiàn)正負(fù)的矩形波的方法，但這樣一來，偏置電壓始終施加在元件上，所以導(dǎo)致元件壽命的下降。
[0012]本發(fā)明鑒于這樣的情況而完成，目的在于提供能夠?qū)罩邪l(fā)送超聲波，進(jìn)行檢查對象物內(nèi)部的檢查，同時能夠簡化那時的信號處理，并且減輕對超聲波振動元件的負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)元件的長壽命的超聲波檢查裝置及超聲波檢查方法。
[0013]解決問題的方案
[0014]本發(fā)明的超聲波檢查裝置包括:信號發(fā)生器，產(chǎn)生矩形波突發(fā)信號；超聲波發(fā)送單元，通過由所述信號發(fā)生器輸出的所述矩形波突發(fā)信號，驅(qū)動探頭向檢查對象物發(fā)送超聲波；超聲波接收單元，接收向所述檢查對象物發(fā)送的在所述檢查對象物內(nèi)傳播的超聲波；以及缺陷判定單元，基于來自所述超聲波接收單元的信號，判定所述檢查對象物內(nèi)有無缺陷，所述矩形波突發(fā)信號是以地電位為中心的正電壓及負(fù)電壓的交替地連續(xù)的矩形波。
[0015]通過施加以地電位為中心的正的矩形波突發(fā)信號及負(fù)的矩形波突發(fā)信號，與僅施加負(fù)的矩形波突發(fā)信號或正的矩形波突發(fā)信號時相比，能夠?qū)⑤敵龅某暡ㄔ龃?，因此，能夠?qū)罩邪l(fā)送超聲波，進(jìn)行檢查對象物內(nèi)部的檢查，同時S/N比也提高，其檢查精度提高。而且，通過S/N比提高，不需要變頻，能夠簡化信號處理，并縮短檢查時間。
[0016]此外，在用如專利文獻(xiàn)I記載的負(fù)電壓的矩形波突發(fā)信號驅(qū)動的情況下，在使超聲波振動元件變形后為OV時，振動元件僅通過自身的彈性而復(fù)原到原狀，而在用以地電位為中心的正電壓及負(fù)電壓的連續(xù)的矩形波突發(fā)信號驅(qū)動的情況下，正電壓或負(fù)電壓的外力始終產(chǎn)生作用，所以能夠降低振動元件的偏差或發(fā)熱造成的對發(fā)送狀態(tài)的不良影響。
[0017]而且，即使在驅(qū)動與僅用負(fù)的矩形波突發(fā)信號或正的矩形波突發(fā)信號驅(qū)動時的超聲波的振幅相同的振幅的情況下，也能夠?qū)⒄駝釉鲜┘拥呢?fù)荷減輕至一半，能夠?qū)崿F(xiàn)振動元件的長壽命。
[0018]本發(fā)明的超聲波檢查方法，使探頭與檢查對象物的表面之間空出間隙而相對配置，通過施加以地電位為中心的正電壓及負(fù)電壓的、交替地連續(xù)的矩形波的矩形波突發(fā)信號，驅(qū)動所述探頭而發(fā)送超聲波，接收在所述檢查對象物內(nèi)傳播的超聲波，并基于該接收到的信號判定所述檢查對象物內(nèi)有無缺陷。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的超聲波檢查方法，施加以地電位為中心的正的矩形波突發(fā)信號及負(fù)的矩形波突發(fā)信號來產(chǎn)生超聲波，所以能夠在聲阻抗較小的空氣中以高輸出方式發(fā)送超聲波，能夠提高空中的超聲波檢查的精度。
[0020]發(fā)明的效果
[0021 ] 根據(jù)本發(fā)明，能夠向空中發(fā)送超聲波來進(jìn)行檢查對象物內(nèi)部的檢查，而且能夠簡化那時的信號處理，并且能夠減輕對超聲波振動元件的負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)振動元件的長壽命。
【附圖說明】
[0022]圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的超聲波檢查裝置的框圖。
[0023]圖2是表示本實(shí)施方式的信號發(fā)生器的框圖。
[0024]圖3是表示本實(shí)施方式的信號發(fā)生器產(chǎn)生的矩形波突發(fā)信號的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下，一邊參照附圖一邊說明本發(fā)明的一實(shí)施方式。
[0026]如圖1所示，本實(shí)施方式的超聲波檢查裝置I由脈沖發(fā)生器接收器(pulserreceiver)單元2、探查單元3、以及信號處理單元4構(gòu)成。
[0027]脈沖發(fā)生器接收器單元2具有:信號發(fā)生器5，產(chǎn)生超聲波驅(qū)動信號；信號發(fā)送單元7，將產(chǎn)生的超聲波驅(qū)動信號發(fā)送到發(fā)送用探頭6 ;以及信號接收單元9，接收來自接收用探頭8的信號。
[0028]探查單元3具有:發(fā)送用探頭6，根據(jù)由發(fā)送信號單元7送信的超聲波驅(qū)動信號，向檢查對象物11發(fā)送超聲波；以及接收用探頭8，接收在檢查對象物11中傳播的超聲波并作為接收電壓信號輸送到信號接收單元9。這些發(fā)送用探頭6和接收用探頭8在內(nèi)部具有壓電元件構(gòu)成的超聲波振動元件(未圖示)，在發(fā)送用探頭6中，根據(jù)輸入的電壓信號，從振動元件發(fā)送超聲波，在接收用探頭8中，將接收到的超聲波通過振子變換為電壓信號后輸出。
[0029]通過未圖示的掃描機(jī)構(gòu)單元，兩探頭6、8隔著檢查對象物11而對置，在面向檢查對象物11的狀態(tài)下配置在各探頭6、8的前端面上設(shè)置的振子。然后，通過由掃描機(jī)構(gòu)單元驅(qū)動，兩探頭6，8能夠沿檢查對象物11的表面的X方向、Y方向、或?qū)τ跈z查對象物11間隔接近的Zl方向或Z2方向分別移動。
[0030]信號處理單元4包括:條件設(shè)定單元15，設(shè)定用于信號發(fā)生器5中的產(chǎn)生超聲波驅(qū)動信號的條件；缺陷判定單元16，基于來自信號接收單元9的接收電壓信號，判定檢查對象物11內(nèi)有無缺陷；顯示單元17，顯示接收電壓信號等；掃描控制單元18，控制兩探頭6、8的掃描操作；以及操作單元19，對這些條件設(shè)定單元15、缺陷判定單元16、顯示單元17、掃描控制單元18輸入各種控制值。
[0031]該信號處理單元4能夠由個人計(jì)算機(jī)構(gòu)成，在顯示單元(監(jiān)視器)17的畫面上設(shè)置觸摸面板式的操作單元19，能夠從該操作單元19設(shè)定后述的各種條件和對掃描控制單元18的位置信息等的控制值。當(dāng)然，也可以作為鍵盤等的操作單元。
[0032]參照圖2，信號發(fā)生器5具有:脈沖發(fā)生單元21，以特定周期產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號；高電壓發(fā)生單元22，產(chǎn)生與條件設(shè)定單元15設(shè)定的突發(fā)電壓相等的正電壓及負(fù)電壓；門電路單元23，根據(jù)來自脈沖發(fā)生單元21的脈沖信號，一邊交替地切換正電壓及負(fù)電壓，一邊輸出突發(fā)信號；以及電阻切換單元24，