第 4 章 超音波探傷試験による欠陥寸法評価
4.2 垂直探傷試験による欠陥寸法評価
4.2.4 デシベルドロップ法による欠陥寸法評価
53
54
ー高さから6db低下した探触子移動距離を示している。6dbドロップでは幅10mmの振動 子では欠陥長さが 10mm 以上は精度良く測定できているのに対し，幅 20mmの振動子で は精度良く推定できるのは欠陥長さが20mm以上の場合となっている。欠陥長さが振動子 幅より小さい場合，欠陥長さを過大に評価する結果となることがわかる。6db ドロップ法 では振動子が小さいほど，より小さな欠陥長さを正確に評価できる。Fig.4.10 (b)は10db ドロップしたときを図示している。同図のように予め，実欠陥寸法とエコー高さおよび探 触子移動距離 2c の関係を調べておくことにより，10db ドロップ時の探触子移動距離 2c を用いて，10mm程度の欠陥長さについても，正確に欠陥な長さを推定できることが同図 よりわかる。
(a) 6dB drop method (b) 10dB drop method
Fig.4.10 Relationship between defect length 2a and
probe migration length 2c (Effect of the transducer size)
(3) 探触子周波数の影響
欠 陥 長 さ の 測 定 精 度 に 及 ぼ す 探 触 子 周 波 数 の 影 響 を 調 べ た 。Fig.4.11(a)は 振 動 子 幅
10mm，欠陥負深さ30mmの場合について周波数 2MHzと周波数 5MHzを比較したもの
であり，欠陥中央の最大エコー高さから，6dB低下した位置の欠陥長さと探触子移動距離 を示している。5MHzでは 7mm の欠陥長さまで推定できているのに対して，2MHz では 10mm以下の欠陥は測定精度が低下している。これは，探触子周波数が高いほど指向角が 鋭いため小さな欠陥を精度よく測定できると考えられる。
Fig.4.11(b)は 10db ドロップしたときを図示している。5MHz の探触子を用いた場合に
0 5 10 15 20 25 30 35
0 5 10 15 20 25 30 35
Actual defect length：2a [mm]
Probe miguration length： 2c [mm]
B = 5 mm B = 10 mm B = 20 mm f = 2 MHz, d = 20 mm
0 5 10 15 20 25 30 35
0 5 10 15 20 25 30 35
Actual defect length：2a [mm]
Probe miguration length： 2c [mm]
B = 5 mm B = 10 mm B = 20 mm f = 2 MHz, d = 20 mm
55
6dBドロップ法では7mm 以下の欠陥は同定できないが，同図の 10dBドロップの場合の 探触子移動距離2ｃと実欠陥長さの関係を用いれば，5mmの欠陥まで同定ですることが可 能である。
(a) 6dB drop method (b) 10dB drop method Fig.4.11 Relationship between defect length 2a and
probe migration length 2c (Effect of the probe frequency)
(4) 測定精度に及ぼすビーム幅の影響
Fig.4.12は6dBドロップ法を適用した際の，欠陥長さ測定精度に及ぼす超音波ビーム幅
の影響を調べたものである。ここで，横軸における超音波ビーム幅 W は(4.4)式で求めら れるエコー高さ半減角（6dB エコー指向角）13)
0.5を用いて幾何学的に求めたものである (Fig.4.13参照)。0.5 25.5 25.5 [deg]
E E
C
D D f
(4.4)
2 ×tan(
0.5) 2 ×tan 25.5
E
W x x C
D f
(4.5) ここで，
D
E[mm ]
は振動子幅， [mm ]
は波長，f [Hz ]
は周波数，C [ m s ]
は媒質中の音速である。ただし， (4.5)式で算出した値が振動子幅より小さい場合は振動子幅をビーム 幅とした。実欠陥長さ(2a)がビーム幅より大きい場合，6db ドロップ法で計測した欠陥長
0 5 10 15 20 25 30 35
0 5 10 15 20 25 30 35
Actual defect length：2a [mm]
Probe migration length： 2c [mm]
f = 2 MHz f = 5 MHz B = 10 mm, d = 30 mm
0 5 10 15 20 25 30 35
0 5 10 15 20 25 30 35
Actual defect length：2a [mm]
Probe migration length： 2c [mm]
f = 2 MHz f = 5 MHz B = 10 mm, d = 30 mm
56
さは精度よく欠陥長さを評価できるが，実欠陥長さ(2a)がビーム幅より小さいと 6dbドロ ップ法で計測した欠陥長さは実欠陥長さより過大に評価されることがわかった。
Fig.4.12 Relationship between actual defect length and estimated defect length (6dB drop method)
Fig.4.13 Dependence of the ultrasonic beam 0
1 2 3 4 5 6 7
0 1 10
Estimate defect length (2c)/Actual defect length( 2a)
Actual defect length (2a) / Beam width (W)
2MHz ‐ 5mm 2MHz ‐ 10mm 2MHz ‐ 20mm 5MHz ‐ 5mm 5MHz ‐ 10mm 5MHz ‐ 20mm
W 2c
Transducer
x
057