(57)【要約】【課題】  タービン動翼植込み部の超音波探傷を行う場合、動翼の最短長が１２ｍｍと短い場合があるため、センサの設置性が問題となる。また、センサを小型化した場合、超音波探傷が可能な範囲が狭くなるという問題がある。【解決手段】  小型アレイ型超音波探傷センサを用い、同一のセンサで超音波入射角−２０〜２０°では縦波、−２０°以下あるいは２０°以上では横波を収束させることにより超音波探傷を行う。小型アレイ型超音波探傷センサを用いることによりセンサの狭隘部への設置性が向上する。また、超音波入射角−２０〜２０°では縦波の反射効率が高く、−２０°以下あるいは２０°以上では横波の反射効率が高いため、同一のセンサで縦波と横波を送受信することにより広域の超音波探傷が可能である。【選択図】図３０
2007017164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一のアレイ型超音波探傷センサを用いて、超音波の入射方向と被入射面の法線とのなす角度が−２０〜２０°の範囲で縦波を収束させ、−２０°以下あるいは２０°以上で横波を収束させることを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項２】
発電プラントのタービン動翼植込み部の検査に使用する請求項１に記載の超音波探傷方法。
【請求項３】
被検査物の検査対象部位に複数個のアレイ型超音波探傷センサを接触させ、それぞれのセンサで超音波の入射方向と被入射面の法線とのなす角度が−２０〜２０°の範囲の時に縦波を収束させ、それ以外の角度の時に横波を収束させるようにしたことを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の方法において、前記アレイ型超音波探傷センサが、ちょうつがいで屈曲するアレイ型超音波探傷センサよりなることを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の方法において、前記アレイ型超音波探傷センサが、フレキシブルアレイ型超音波探傷センサよりなることを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項６】
検出ゲイン解析装置、電子走査式超音波探傷装置、長さ１２ｍｍ以下のアレイ型超音波探傷センサおよびセンサ位置移動機構を具備し、前記アレイ型超音波探傷センサに超音波の入射方向と被入射面の法線とのなす角度が−２０〜２０°の範囲で縦波を収束させ、−２０°以下あるいは２０°以上で横波を収束させる機構を備えたことを特徴とする超音波探傷システム。
【請求項７】
請求項６において、前記アレイ型超音波探傷センサを複数個備え、各センサにそれぞれ縦波を収束させる機構と横波を収束させる機構を備えたことを特徴とする超音波探傷システム。
【請求項８】
請求項６又は７において、前記アレイ型超音波探傷センサが、ちょうつがいで屈曲するアレイ型超音波探傷センサよりなることを特徴とする超音波探傷システム。
【請求項９】
請求項６又は７において、前記アレイ型超音波探傷センサがフレキシブルアレイ型超音波探傷センサよりなることを特徴とする超音波探傷システム。
【請求項１０】
検出ゲイン解析装置、電子走査式超音波探傷装置、屈曲アレイ型超音波探傷センサおよびセンサ位置移動機構を具備したことを特徴とする超音波探傷システム。
【請求項１１】
検出ゲイン解析装置、電子走査式超音波探傷装置、フレキシブルアレイ型超音波探傷センサおよびセンサ位置移動機構を具備したことを特徴とする超音波探傷システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アレイ型超音波探傷センサによる超音波探傷方法及び超音波探傷システムに関し、特に、多種の形状を持つ発電プラントのタービン動翼植込み部の検査に好適な超音波探傷方法及び超音波探傷システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にタービンは、図２８に示すように、オス型の植込み部を持つディスク６３をローター軸上に設け、メス型の植込み部を持つ動翼６２をディスク６３にはめ込む構造となっている。動翼を定期的に交換するので、整備性向上のために、このような構造としている。この構造のタービンは回転によって発生する応力のため、植込み部に疲労割れや応力腐食割れが発生する。このため、植込み部を超音波探傷で検査している。
【０００３】
超音波探傷とは、超音波を被検査物に入射させ、欠陥からの反射波を受信することにより異常を検知する手法である。超音波探傷センサには圧電素子を用い、高周波交流電圧を印加することにより、圧電素子の体積を膨張・収縮させて超音波を発振する。また、超音波の受信も圧電素子により行い、反射波の圧力を電圧に変換して受信する。超音波音速は材料ごとに誤差範囲内で一定なので、送信から受信までに要した時間を音速で除することにより、欠陥までの距離を評価する。超音波探傷センサには単一素子型と、アレイ型がある。単一素子型は、１つの超音波素子で超音波を送受信するセンサである。アレイ型は複数の超音波素子を並列配置し、各超音波素子から発振される超音波を重ね合わせることで、音場を形成するセンサである。超音波素子間に発振開始時間差を設けることにより、検査部位の音圧を高くして欠陥の検出確率を向上する。
【０００４】
タービン動翼植込み部の超音波探傷方法としては、例えば非特許文献１に記載の方法がある。この方法は、図２９（ａ）に示すように、全長が約５０ｍｍの中型のアレイ型超音波探傷センサよりなる超音波探傷センサ１を動翼６２の植込み部上の直線部分に直接接触させて超音波を送受信するものである。動翼植込み部の形状は多種であり、最短直線長が1２ｍｍの部分もあることから、中型の超音波探傷センサでは、センサの設置性が問題となり、全ての形状の動翼を超音波探傷できないという問題がある。また、センサを小型化して、例えば長さ１２ｍｍ以下の小型の超音波探傷センサにした場合には、超音波の有効入射範囲が狭いため、図２９（ｂ）に示すように探傷範囲が限られるという問題がある。
【０００５】
【非特許文献１】「多機能フェーズドアレイ探傷技術の開発」、検査技術２００２年８月号（Ｖｏｌ．７，Ｎｏ．７）、３７〜４４ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、多種の形状を持つ被検査物の超音波探傷に好適な超音波探傷方法及び超音波探傷システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、同一のアレイ型超音波探傷センサを用いて、超音波の入射方向と被入射面の法線とのなす角度が−２０〜２０°の範囲で縦波を収束させ、−２０°以下あるいは２０°以上で横波を収束させることを特徴とする超音波探傷方法にある。
【０００８】
また、本発明は、検出ゲイン解析装置、電子走査式超音波探傷装置、長さ１２ｍｍ以下のアレイ型超音波探傷センサおよびセンサ位置移動機構を具備し、前記アレイ型超音波探傷センサに超音波の入射方向と被入射面の法線とのなす角度が−２０〜２０°の範囲で縦波を収束させ、−２０°以下あるいは２０°以上で横波を収束させる機構を備えたことを特徴とする超音波探傷システムにある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、広域探傷を行うことが可能になり、多種の形状を持つ被検査物が超音波探傷できるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
既に述べたように、タービン動翼植込み部の超音波探傷を行う場合、動翼の最短長が１２ｍｍと短い場合があるため、センサの設置性が問題となる。また、センサを小型化した場合、超音波探傷が可能な範囲が狭くなるという問題がある。これらの問題を解決するために、本発明では小型アレイ型超音波探傷センサを用い、同一のセンサで超音波入射角−２０〜２０°では縦波、−２０°以下あるいは２０°以上では横波を収束させることにより超音波探傷を行う。小型アレイ型超音波探傷センサを用いることによりセンサの狭隘部への設置性が向上する。また、超音波入射角−２０〜２０°では縦波の反射効率が高く、−２０°以下あるいは２０°以上では横波の反射効率が高いため、同一のセンサで縦波と横波を送受信することにより広域の超音波探傷が可能である。
【００１１】
本発明において、超音波探傷センサとしては、長さ１２ｍｍ以下の小型アレイ型超音波探傷センサ、屈曲アレイ型超音波探傷センサ、フレキシブルアレイ型超音波探傷センサのいずれか１つ以上のセンサを用いることが好ましい。これにより、任意の形状の動翼に超音波探傷センサを設置して、広域探傷することが可能になる。
【実施例１】
【００１２】
本発明の第１実施例を図１〜１１、図２４〜２７及び（１）式〜（３）式を使って説明する。
【００１３】
図１は第１実施例における超音波探傷装置の構成図で、電子走査式超音波探傷装置２、センサ押さえジグ３、アクチュエータドライバ４、回転メカ５、アーム６、パソコン７、パソコンと超音波探傷装置間の信号線１０１、パソコンとアクチュエータドライバ間の信号線１０２、超音波探傷装置とセンサ押さえジグ上に設けた超音波センサ間の信号線１０３、アクチュエータドライバとセンサ押さえジグ内に設けたアクチュエータ間の信号線１０５、アクチュエータドライバと回転メカ間の信号線１０４より構成する。
【００１４】
図２は第１実施例における回転メカの構成図で、センサ押さえジグ３、アーム６、アクチュエータ８、モーター７１と駆動輪７０とモーターと駆動輪を固定する容器７２よりなる回転メカ駆動部９、ベルト１０、ローラー１１で構成する。ローラー１１と回転メカ駆動部９の駆動輪７０を挟んでローター軸６４にベルト１０を巻きつけ、アクチュエータドライバから信号線を介してモーター７１に電力を供給し、ベルト１０を動かして駆動輪７０を回転させることにより超音波探傷センサを動翼６２上で回転させる。
【００１５】
図３は第１実施例におけるセンサ押さえジグ３の構成図で、底面図と側面図を示している。動翼の段数と同じ３個の小型の超音波探傷センサ１、アクチュエータ８を超音波押さえジグ本体上に設置し、アクチュエータとアクチュエータドライバを信号線で結線することで構成する。信号線を介してアクチュエータに電力を供給し、超音波探傷センサを移動させて位置と角度を調整する。
【００１６】
図４（ａ）（ｂ）は第１実施例における超音波探傷センサの動翼への押し付け方法を示した説明図であり、サスペンション機構７４とジョイント７３を設け、超音波探傷センサ１の端を曲面とすることで、並列配置された動翼の段差を乗り越えられる構成とした。
【００１７】
第１実施例における超音波探傷ステップを以下に示す。
【００１８】
(第１ステップ)パソコンに動翼形状を入力する。
【００１９】
(第２ステップ)図６（ａ）（ｂ）に示すようにセンサ中心位置と探傷部位を直線で結び、超音波の入射角と伝播距離を計算する。この計算における動翼形状は図６（ａ）中の（０，０）を原点としたＸ座標とＹ座標で２次元表示した。動翼外面の屈曲点及び亀裂頻発箇所の座標を図中に示した。あるセンサ設置位置における計算後、センサを移動させた時の入射角と伝播距離を遂次計算する。図７は超音波入射角の計算例で、曲線Ａは１段目の亀裂頻発箇所の入射角、曲線Ｂは２段目の亀裂頻発箇所の入射角、曲線Ｃは３段目の亀裂頻発箇所の入射角を表す。図８は超音波伝播距離の計算例で、曲線Ｄは１段目の亀裂頻発箇所の伝播距離、曲線Ｅは２段目の亀裂頻発箇所の伝播距離、曲線Ｆは３段目の亀裂頻発箇所の伝播距離を表す。
【００２０】
(第３ステップ)超音波伝播距離と超音波入射角の計算結果、図２４に示した縦波反射強度の入射角依存性、図２５に示した横波反射強度の入射角依存性、図２６に示した縦波反射強度の超音波伝播距離依存性、図２７に示した横波反射強度の超音波伝播距離依存性を用いて、下記（１）式及び（２）式を用いて計算する。
【００２１】
縦波検出ゲイン＝ｆ（θ）＋超音波伝播距離×縦波距離減衰率    …（１）
ここで、ｆ（θ）は図２４に示した縦波反射強度の入射角依存性、θは縦波入射角を表す。
【００２２】
横波検出ゲイン＝ｇ（θ）＋超音波伝播距離×横波距離減衰率    …（２）
ここで、ｇ（θ）は図２５に示した横波反射強度の入射角依存性、θは横波入射角を表す。
【００２３】
図９に（１）式と（２）式を用いた検出ゲイン（Ｇａｉｎ）の計算例を示す。曲線Ｇは１段目の亀裂頻発箇所の検出ゲイン、曲線Ｈは２段目の亀裂頻発箇所の検出ゲイン、曲線Ｉは３段目の亀裂頻発箇所の検出ゲインで、縦波の検出ゲインと横波の検出ゲインのうち値が小さなものをプロットした。
【００２４】
(第４ステップ)センサ位置と超音波モードを決定し、探傷点に超音波を収束させるためのアレイセンサを構成する超音波素子間の超音波発振開始時間差（遅延時間）を解析する。センサ位置は、亀裂頻発箇所の検出ゲインが最小となるように決定する。センサ位置決定に伴い超音波入射角も決定され、入射角に合わせて超音波発振モードを縦波か横波に決定する。図２４と図２５に示したように、縦波反射効率は２０°以下で、横波反射効率は２０°以上で大きくなる。そこで、図３０に示すように、超音波入射角が２０°以下では縦波、２０°以上では横波により探傷を行う。
【００２５】
図１０は遅延時間計算方法を説明した図で、超音波探傷センサを構成する超音波素子４０の遅延時間を調整し、収束点ｎでの位相を揃えて超音波が強め合うようにする。遅延時間は（３）式で計算される。
【００２６】
遅延時間＝超音波素子間の距離差÷超音波音速    …（３）
図１１は遅延時間の計算例で、曲線Ｊは縦波、曲線Ｋは横波の収束条件の計算例を表す。縦波と横波は音速が異なるので遅延時間に差異が生じる。この遅延時間の差異を利用して射ち分ける。
【００２７】
(第５ステップ)第４ステップで決定した超音波探傷センサ設置位置の情報を、信号線を介してアクチュエータドライバに指示する。
【００２８】
(第６ステップ)超音波モード、遅延時間、検出ゲインをパソコンから超音波探傷装置に信号線を介して指令する。
【００２９】
(第７ステップ)第５ステップで指示した超音波探傷センサ設置位置の情報に基づき、アクチュエータを動かしてセンサ位置と角度を調整する。
【００３０】
(第８ステップ)アクチュエータドライバから信号線を介して回転メカに電力を供給し、動翼上でセンサを回転させるとともに、超音波探傷する。
【００３１】
(第９ステップ)超音波探傷結果を超音波探傷装置のモニタに表示する。
【００３２】
図５は第1実施例における信号伝達のフロー図で、パソコンのキーボード２６あるいは磁気光記録媒体２７と磁気記録媒体のうち1つ以上の装置により構成される記録メディア２７から動翼形状データを入力する。入力データはＩ／Ｏポート２５を介してＣＰＵ２１に伝達される。ＣＰＵでは形状データに基づき超音波入射角と伝播距離を計算する。また、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２３、リードオンリーメモリー（ＲＯＭ）２４に記録した超音波減衰データに基づき検出ゲインを計算する。計算に基づき検出ゲインが小さくなるよう超音波探傷センサ設置位置を決定し、Ｉ／Ｏポートを介してアクチュエータドライバに伝達する。また、ＨＤＤ、ＲＯＭ、ＲＡＭのいずれかに記録した超音波音速をデータベースに、遅延時間パターンをＣＰＵで計算し、Ｉ／Ｏポートを介して検出ゲインとともに超音波探傷装置に伝達する。
【００３３】
アクチュエータドライバでは超音波探傷センサ位置の指示値に基づいて、Ｄ／Ａコンバータ３０を介してアクチュエータに駆動電力を供給する。駆動電力供給時の電圧と電流をＡ／Ｄコンバータ２９とＩ／Ｏポートを介してＣＰＵに伝え、実際の駆動量を計算して供給電力を調整する。また、回転メカの回転指示に基づいて、回転メカ駆動部にＤ／Ａコンバータを介して駆動電力を供給する。駆動電力供給時の電圧と電流をＡ／ＤコンバータとＩ／Ｏポートを介してＣＰＵに伝え、実際の駆動量を評価して供給電力を調整する。駆動速度と供給電力の関係は、ＨＤＤ、ＲＡＭ、ＲＯＭのいずれか１つ以上の記録媒体に記録しておくことにより、供給電圧値を決定するとともに、実際に供給された電流と電圧から駆動量を逆算する。また、アクチュエータドライバとパソコンのＩ／Ｏポートを介してパソコンのＣＰＵに駆動量を伝達し、ＨＤＤとＲＡＭのいずれか１つ以上の記録媒体に記録する。
【００３４】
超音波探傷装置では、検出ゲインの指示値と遅延時間の指示値をＩ／Ｏポートを介してＣＰＵに伝える。ＣＰＵでは遅延時間の指示値に基づき、Ｉ／Ｏポート、Ｄ／Ａコンバータを介して超音波素子に遅延時間差を設けて電圧を印加し、超音波を発振する。また、ＣＰＵでは、検出ゲインの指示値に基づいて、超音波探傷センサで受信する反射波の入力電圧のＡ／ＤコンバータのゲインをＩ／Ｏポートを介して指示する。超音波探傷結果は、Ｉ／Ｏポートを介してＣＰＵに伝達し、ＲＡＭあるいはＨＤＤに記録する。この結果は、Ｉ／Ｏポートを介してモニタに表示する。また、超音波探傷装置とパソコンのＩ／Ｏポートを介してパソコンのＣＰＵに伝達し、パソコンのＲＡＭあるいはＨＤＤにも記録する。
【００３５】
本実施例は以上説明したように構成されているので、多種の形状の動翼に超音波探傷センサを設置可能である。また、縦波と横波を超音波入射角に応じて使い分けることにより、従来の縦波のみを用いた探傷よりも約２倍の広さの探傷が可能である。
【実施例２】
【００３６】
本発明の第２実施例を図１２〜１７、図２４〜２７及び（１）式〜（３）式を使って説明する。
【００３７】
図１２は第２実施例における装置構成図であり、電子走査式超音波探傷装置２、センサ押さえジグ３、回転メカ５、アーム６、回転メカドライバ４３、回転メカドライバと回転メカ間の信号線１０４、電子走査式超音波探傷装置とセンサ押さえジグ上に設けた超音波センサとの信号線１０３、超音波探傷装置と回転メカドライバ間の信号線１０６により構成する。
【００３８】
図１３は第２実施例における回転メカの構成図で、センサ押さえジグ３、アーム６、モーター７１と駆動輪７０とそれらを固定する容器からなる回転メカ駆動部９、レール４４、手動位置調整機構４５、回転メカドライバと回転メカ駆動部の信号線１０４により構成する。信号線１０４を介して回転メカドライバ４３からモーター７１に電力を供給し、レール４４を挟んだ駆動輪７０を回転させることにより、超音波探傷センサを動翼６２上で回転させる。また、オス型の螺旋とセンサ押さえジグ３上に設けたメス型の螺旋を噛み合わせ、手動でオス型の螺旋を回転させることによりセンサ高さを調整する手動位置調整装置４５を用いて、動翼６２上にセンサ押さえジグ３を移動させる。
【００３９】
図１４は第２実施例におけるセンサ押さえジグ３の構成図で、超音波探傷センサ１、サスペンショ機構７４、ジョイント７２、超音波探傷装置と超音波センサ間の信号線１０３により構成する。超音波探傷センサ１はちょうつがい型のジョイント７２で屈曲するようにし、動翼の屈曲部と超音波探傷センサの屈曲部を合致させて、設置性を確保する。また第１実施例と同様にサスペンション機構で動翼を超音波探傷センサに押し付けることにより、動翼間の段差をサスペンション機構で吸収し、段差を乗り越えられる構造とする。
【００４０】
第２実施例における超音波探傷ステップを示す。
【００４１】
(第１ステップ)超音波探傷装置に動翼形状を入力する。
【００４２】
(第２ステップ)図１６に示すように各超音波素子と探傷部位を直線で結び、超音波の入射角と伝播距離を計算する。
【００４３】
(第３ステップ)第１実施例と同様に、超音波伝播距離と超音波入射角の計算結果、図２４〜２７の超音波減衰データと（１）式と（２）式を用いて検出ゲインを計算する。図１７に第２実施例における検出ゲイン計算例を示す。この計算は図６に示した形状の動翼に対して行ったものである。図中の曲線Ｌは１段目の亀裂頻発箇所、曲線Ｍは２段目の亀裂頻発箇所、曲線Ｎは３段目の亀裂頻発箇所の検出ゲインを表す。
【００４４】
（第４ステップ）図１７の検出ゲインが最小になる超音波素子を中心とし、その前後の１２個以内の超音波素子を使用素子として、第１実施例と同様に（３）式を用いて遅延時間を計算する。
【００４５】
（第５ステップ）手動位置調整機構４５を動かして超音波探傷センサの屈曲部と動翼の屈曲部が一致するよう超音波探傷センサを移動させる。
【００４６】
（第６ステップ）アクチュエータドライバから信号線を介して回転メカに電力を供給し、動翼上でセンサを回転させるとともに、超音波探傷する。
【００４７】
（第７ステップ）超音波探傷結果を超音波探傷装置のモニタに表示する。
【００４８】
図１５に第２実施例における信号伝達のフロー図を表す。
【００４９】
超音波探傷装置のキーボードあるいは記録メディアから動翼形状データを入力し、Ｉ／Ｏポートを介してＣＰＵに伝達する。ＣＰＵでは形状データとＲＡＭあるいはＨＤＤに記録した図２４〜２７に示した超音波減衰データに基づき、超音波入射角、超音波伝播距離、検出ゲインを計算して使用する超音波素子を決定し、ＲＡＭあるいはＨＤＤに記録した音速データを用いて遅延時間を計算する。遅延時間計算後、超音波探傷を開始する。超音波探傷開始後、超音波探傷装置と回転メカドライバのＩ／Ｏポートを介して回転メカドライバのＣＰＵに回転開始の指示を与える。
【００５０】
回転メカドライバのＣＰＵでは回転開始指示に従い、Ｉ／Ｏポート、Ｄ／Ａコンバータを介して回転メカに電力を供給する。供給電圧と電流はＡ／Ｄコンバータ、Ｉ／Ｏポートを介してＣＰＵに伝達する。ＣＰＵではＨＤＤ、ＲＡＭ、ＲＯＭに記録した駆動量と供給電力の関係から駆動量を計算し、回転メカドライバと超音波探傷装置のＩ／Ｏポートを介して超音波探傷装置のＣＰＵに伝達する。超音波探傷装置のＣＰＵでは、回転メカの回転量と超音波探傷結果をＨＤＤあるいはＲＡＭに記録する。また、超音波探傷結果をＩ／Ｏポートを介してモニタに伝達し、画像表示する。
【００５１】
本発明は以上説明したように構成されているので、第１実施例と同様に多種の形状の動翼に超音波探傷センサを設置可能である。また、縦波と横波を超音波入射角に応じて使い分けることにより、従来の縦波のみを利用した探傷よりも広域の探傷が可能である。更に、第１実施例に較べて、センサ押さえジグの簡素化が可能である。
【実施例３】
【００５２】
本発明の第３実施例を図１８〜２７及び(１)式〜（３）式を使って説明する。
【００５３】
図１８は第３実施例における装置構成図で、電子走査式超音波探傷装置２、センサ押さえジグ３、回転メカ５、アーム６、パソコン７、回転メカドライバ４３、ボンベ５１、電動減圧弁５２、ガス供給配管５３、パソコンと超音波探傷装置間の信号線、超音波探傷装置とセンサ押さえジグ上に設置した超音波センサとの信号線１０１、パソコンと回転メカドライバ間の信号線１０２、回転メカドライバから回転メカ駆動部に対する信号線１０４、パソコンから電動減圧弁に対する信号線１０７により構成する。回転メカは第１実施例あるいは第２実施例のいずれかと同じ構造とする。
【００５４】
図１９は第３実施例におけるセンサ押さえジグ３の構成図で、屈伸性を有するフレキシブルアレイ型の超音波探傷センサ１、ゴムで構成され屈伸性を有するバルーン５４、ガスボンベからバルーンへのガス供給配管５３により構成する。
【００５５】
図２０は第３実施例における超音波探傷センサ１の動翼６２への押し付け方法を表す図で、ガスを供給してバルーン５４の内圧を上昇させ、屈伸性を持つフレキシブル超音波探傷センサを動翼に押し付ける。フレキシブル超音波探傷センサとバルーンは屈伸性を持つため、動翼間の段差に追随して、超音波探傷センサを動翼に設置可能である。
【００５６】
第３実施例における超音波探傷ステップを示す。
【００５７】
（第１ステップ）パソコンに動翼形状を入力する。
【００５８】
（第２ステップ）図２２に示すように、探傷点から動翼外面に線を引き、測定点ごとの検出ゲインの入射角依存性を計算する。入射角ごとに超音波伝播距離を計算し、第１実施例と同様に図２４〜２７の超音波減衰データを（１）式と（２）式にあてはめて検出ゲインを計算する。図２３に第３実施例における検出ゲイン計算例を示す。この計算は図６に示した形状の動翼に対して行ったものである。図中の曲線Ｏは１段目の亀裂頻発箇所、曲線Ｐは２段目の亀裂頻発箇所、曲線Ｑは３段目の亀裂頻発箇所の検出ゲイン計算結果を表す。
【００５９】
（第３ステップ）各測定点の検出ゲインが一致する入射角を求める。この解析例では、３段目の検出ゲインの最小値が他の段に対して大きく８ｄＢとなるので、１段目、２段目は検出ゲインが８ｄＢとなる角度、それぞれ１０°、１７°の入射角で超音波探傷を行う。
【００６０】
（第４ステップ）第３ステップで入射角を決定することで、その入射角を与える超音波素子が決定され、第１実施例と同様に入射角に応じて超音波モードを横波か縦波に決定する。
【００６１】
（第５ステップ）第１実施例に示した(３)式を用いて遅延時間を計算する。
【００６２】
（第６ステップ）超音波モード・遅延時間・検出ゲイン・使用超音波素子をパソコンから超音波探傷装置に指令する。
【００６３】
（第７ステップ）超音波探傷センサを動翼上に移動させ、バルーンを加圧して拡張させて超音波センサを動翼に押し付ける。
【００６４】
（第８ステップ）アクチュエータドライバから信号線を介して回転メカに電力を供給し、動翼上でセンサを回転させるとともに、超音波探傷を行う。
【００６５】
（第９ステップ）超音波探傷結果を超音波探傷装置のモニタに表示する。
【００６６】
図２１に第３実施例における信号伝達のフロー図を示す。
【００６７】
パソコンのキーボードあるいは記録メディアから形状データを入力し、Ｉ／Ｏポートを介してＣＰＵに伝達する。ＣＰＵでは形状データとＲＡＭあるいはＨＤＤに記録した図２４〜２７に示した超音波減衰データに基づき、検出ゲインの超音波入射角依存性を計算し、各探傷点における検出ゲインが同一となるように入射角を決定する。この入射角に応じて使用する超音波素子と超音波モードを決定し、ＲＡＭあるいはＨＤＤに記録した音速データを用いて遅延時間を計算する。これらの計算で求めた使用超音波素子、検出ゲイン、超音波モードと遅延時間を、パソコンと超音波探傷装置のＩ／Ｏポートを介して超音波探傷装置のＣＰＵに伝える。
【００６８】
超音波探傷装置のＣＰＵでは指示された探傷条件に基づき、Ｉ／Ｏポート、ＤＡコンバータを介して超音波探傷センサに電圧を印加する。また、反射波を受信した時の超音波探傷センサの電圧をＡＤコンバータ、Ｉ／Ｏポートを介してＣＰＵに伝え、超音波探傷装置のＩ／Ｏポート、パソコンのＩ／Ｏポートを介してパソコンのＣＰＵに伝達する。また、ＣＰＵでは、検出ゲインの指示値の基づいて、超音波探傷センサで受信する反射波の入力電圧のＡ／ＤコンバータのゲインをＩ／Ｏポートを介して指示する。超音波探傷結果はＩ／Ｏポートを介してＣＰＵに伝え、Ｉ／Ｏポートを介してモニタに表示する。また、超音波探傷結果は超音波探傷装置とパソコンのＩ／Ｏポートを介してパソコンのＣＰＵに伝え、ＨＤＤあるいはＲＡＭに記録する。
【００６９】
パソコンのＣＰＵから回転メカ駆動の指令をパソコンのＩ／Ｏポートと回転メカドライバのＩ／Ｏポートを介してＤＡコンバータに伝え、回転メカに電力を供給し、動翼上で超音波探傷センサを回転させながら、超音波探傷を行う。回転メカ駆動時の電圧と電流は、ＡＤコンバータ、回転メカドライバとパソコンのＩ／Ｏポートを介して、パソコンのＣＰＵに伝え、駆動電圧と電流から駆動量を求める。駆動電圧・電流と駆動量の関係をＨＤＤ、ＲＯＭあるいはＲＡＭに記録しておき、駆動電流と電圧の値を駆動量に換算してＲＡＭあるいはＨＤＤに記録する。
【００７０】
本実施例は以上説明したように構成されているので、前記した２つの実施例と同様に多種の形状の動翼に超音波探傷センサを設置可能で、縦波と横波を超音波入射角に応じて使い分けることにより、従来の縦波のみを利用した探傷よりも広域の探傷が可能である。また、前記した２つの実施例に較べて、超音波探傷センサの動翼への設置が容易で、超音波探傷条件が広範囲に設定可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１実施例における超音波探傷装置の構成図。
【図２】第１実施例における回転メカの構成図。
【図３】第１実施例におけるセンサ押さえジグの構成図。
【図４】第１実施例における超音波センサの押付方法を示した説明図。
【図５】第１実施例における信号伝達のフロー図。
【図６】第１実施例における超音波入射角と伝播距離の計算方法を説明するための説明図。
【図７】第１実施例における超音波入射角の計算例を示した図。
【図８】第１実施例における超音波伝播距離の計算例を示した図。
【図９】第１実施例における検出ゲインの計算例を示した図。
【図１０】遅延時間計算方法を説明するための図。
【図１１】遅延時間計算例を示した図。
【図１２】第２実施例における超音波探傷装置の構成図。
【図１３】第２実施例における回転メカの構成図。
【図１４】第２実施例におけるセンサ押さえジグの構成図。
【図１５】第２実施例における信号伝達のフロー図。
【図１６】第２実施例における検出ゲインの計算方法を説明するための図。
【図１７】第２実施例における検出ゲインの計算例を示した図。
【図１８】第３実施例における超音波探傷装置の構成図。
【図１９】第３実施例におけるセンサ押さえジグの構成図。
【図２０】第３実施例における超音波センサの押付方法を示した説明図。
【図２１】第３実施例における信号伝達のフロー図。
【図２２】第３実施例における検出ゲインの計算方法を説明するための図。
【図２３】第３実施例における検出ゲインの計算例を示した図。
【図２４】縦波検出強度の入射角依存性を表す図。
【図２５】横波検出強度の入射角依存性を表す図。
【図２６】縦波検出強度の超音波伝播距離依存性を表す図。
【図２７】横波検出強度の超音波伝播距離依存性を表す図。
【図２８】タービンの構成図。
【図２９】従来のタービン動翼植込み部の検査方法を示した説明図。
【図３０】超音波入射角に応じた使用超音波モードを示した図。
【符号の説明】
【００７２】
１…超音波探傷センサ、２…電子走査式超音波探傷装置、３…センサ押さえジグ、４…アクチュエータドライバ、５…回転メカ、６…アーム、７…パソコン、８…アクチュエータ、９…回転メカ駆動部、１０…ベルト、１１…ローラー、２１…ＣＰＵ、２２…ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、２３…ランダムアクセスメモリ（ＲＡＷ）、２４…リードオンリーメモリー（ＲＯＭ）、２５…Ｉ／Ｏポート、２６…キーボード、２７…記録メディア、２８…モニタ、２９…Ａ／Ｄコンバータ、３０…Ｄ／Ａコンバータ、４０…超音波素子、４３…回転メカドライバ、４４…レール、４５…手動位置調整機構、５１…ボンベ、５２…電動減圧弁、５３…ガス供給配管、５４…バルーン、６２…動翼、６３…ディスク、６４…ローター軸、７０…駆動輪、７１…モーター、７２…モーターと駆動輪を固定する容器、７３…ジョイント、７４…サスペンション機構。
【図１】
2007017164.tif 000003
【図２】
2007017164.tif 000004
【図３】
2007017164.tif 000005
【図４】
2007017164.tif 000006
【図５】
2007017164.tif 000007
【図６】
2007017164.tif 000008
【図７】
2007017164.tif 000009
【図８】
2007017164.tif 000010
【図９】
2007017164.tif 000011
【図１０】
2007017164.tif 000012
【図１１】
2007017164.tif 000013
【図１２】
2007017164.tif 000014
【図１３】
2007017164.tif 000015
【図１４】
2007017164.tif 000016
【図１５】
2007017164.tif 000017
【図１６】
2007017164.tif 000018
【図１７】
2007017164.tif 000019
【図１８】
2007017164.tif 000020
【図１９】
2007017164.tif 000021
【図２０】
2007017164.tif 000022
【図２１】
2007017164.tif 000023
【図２２】
2007017164.tif 000024
【図２３】
2007017164.tif 000025
【図２４】
2007017164.tif 000026
【図２５】
2007017164.tif 000027
【図２６】
2007017164.tif 000028
【図２７】
2007017164.tif 000029
【図２８】
2007017164.tif 000030
【図２９】
2007017164.tif 000031
【図３０】
2007017164.tif 000032