超音波探傷の仕組み Measuring Principle - Ultrasonic Flaw Detection

超音波探傷の仕組み

超音波探傷では、材料内部のきずの有無だけでなく、きずの位置や大きさ・長さを評価することが出来ます。

材料の内部に介在物や気泡等のきずが存在する場合、探触子から発信したエコー（超音波）の一部は、きずで反射し戻ってきます。超音波探傷器のモニターには、きずからのエコーが表示されるため、これをもとにきずの有無を判断し、さらにきずエコーの高さと横軸上の位置から、きずの大きさや深さ（位置）を推定します。

材料内部のきずが検出可能な検査手法としては、超音波探傷試験の他に放射線透過試験があります。超音波探傷試験の方が安全性が高い反面、検査員の熟練を必要します。

ここでは、超音波探傷の仕組みをイラストを用いて分かりやすく説明します。

きずの有無

試験体に探触子を接触させると、試験体内部にきずが存在しない場合は、イラスト左側のように試験体の反対面で反射した底面エコーのみがモニターに表示されます。一方、試験体内部にきずが存在する場合は、イラスト右側のように底面エコーに加え、きずエコーが表示されます。
このようにきずの有無は、モニターに表示されるきずエコーの存在から評価することが出来ます。

きずの大きさ

きずが大きいということは、エコーの反射面積が大きいことでもあるため、より多くの超音波がきずで反射し、探触子に戻ってきます。このため、表示器には高いきずエコーが表示されます（イラスト右側）。一方、きずが小さい場合は、きずで反射し探触子に戻るエコーが少なくなるため、エコー高さは低くなります（イラスト左側）。
このように、きずの大きさは、エコー高さを観察することで評価することができます。

きずまでの距離

探触子からきずまでの距離は、きずエコーの横軸（ｘ軸）上の位置から推測することができます。きずまでの距離が近い場合は、発信した超音波がすぐに戻ってくるため、表示器の左側にきずエコーが表示されます。一方、きずまでの距離が離れている場合は、表示器の右側にきずエコーが現れます。
このように、探触子からきずまでの距離は、きずエコーの横軸（ｘ軸）の位置から知ることが出来ます。