超音波探傷機とはどんな機械?超音波でわかる様々なことについてご紹介

皆さんは「超音波」という言葉を耳にした経験はありますか?

音波と言えば何となくイメージができるから、その音波のスーパーな物?そんなイメージでしょうか?

実は工業の世界では非常に身近な超音波について今回はご紹介していきます。超音波と音波の違いや超音波探傷機によって何が分かるのか?などできるだけ詳しくご説明いたします。

そもそも超音波とは?

「超音波」とは?と聞かれて的確に回答できる人は少ないのではないでしょうか。まずは超音波がどのようなものなのかについてご説明します。

「超音波」は大きな意味では「音」と同じ意味をみを持ちます。人間の耳で認識できるのは概ね20Hzから20000Hzと言われる音域と言われています。もちろん音にはそれ以上やそれ以下の周波数をもっているものがあり、そういった人間の耳では認識のできない周波数帯の事を「超音波」と呼んでいます。

また、超音波には次のような大きな特徴があります。

  1. 超音波は気体<固体<液体の順で、より速くより遠くへと伝搬する。
  2. 液体や気体中は縦波だけが伝わるのに対し、固体中は縦波の他に横波や表面波が存在する。
  3. 超音波は小さい変動位でも高い音圧と強力なパワー密度を持つ。

このような特徴を利用して様々な検査を行うことができる機器が「超音波探傷機」と呼ばれている検査機器です。

ちなみに超音波探傷検査の事をUTと表記するのは、「超音波」を英語表記した場合の「ultra Sonic」に由来しています。「UT=ultraSonic Test」の意味です。

 

超音波検査機の仕組み

さて、それでは超音波探傷機は実際にどのようにして様々な検査を行っているのでしょうか?

ここでは超音波探傷機の仕組みと、その検査方法や認識方法についてご説明します。

まずは基本的な超音波探傷機の構成から

実は超音波検査機は複数の器機を組み合わせて使用することで、検査機としての役割を果たしています。超音波検査機の主な構成機器とその役割は次の通りです。

  • 超音波発生装置
  • 超音波受信器
  • オシロスコープ

この3つは必ず必要な装置となります。それぞれの役割は

「超音波発生装置=検査対象に発生させた超音波を照射する装置」

「超音波受信器=検査対象に照射され跳ね返ってきた超音波を受信する装置」

「オシロスコープ=受信した超音波を波形として表示さえせる器機

となっています。超音波発生装置と超音波受信器は一つの器機として扱われることも多いのですが、実際には2つの器機が組み合わさってできた構造です。

また、照射する超音波は対象や検査を行いたい箇所等によってさまざまに使い分けらえれており、超音波探傷機を使用する場合には、事前に詳しい検査内容の確認が欠かせません

どうやって検査を行っているの?

では、超音波探傷機は実際には同のように使用され、どのように検査を行っているのでしょうか?

前述のとおり、超音波には3つの大きな特徴があります。その特徴を生かして検査対象の内部に欠陥が無いかなどの検査を行っているのが超音波探傷機です。

たとえば、検査対象の内部が均一な状態であり欠陥が存在しない場合は、検査対象に照射された超音波はきれいな波形を維持したまま跳ね返ってきます。この時オシロスコープに映し出される波形も規則性を維持した形状として映し出されます。

一方、内部に欠陥等があり細部の状態が不均一である場合には照射された超音波はその欠陥部分でゆがめられて反射します。結果としてオシロスコープには乱れた形状の波長として映し出されます。

これらの情報を複数の超音波を使用することで、欠陥の存在する深さや位置をある程度把握できるようにしています。X線検査と違い欠陥の位置をずれなく特定することは難しいのですが、内部欠陥の有無を非破壊にて簡易に確認できる手段として、超音探傷機は様々な場面で活躍しています

他にもたくさんある超音波を利用した機器たち

ここまでは工業分野における超音波検査機を主体にご説明してきましたが、実は私たちの生活にもっと密着した製品にも多くの超音波を使用した機器が存在します。

最後に、工業用の超音波検査機と合わせて私たちの身近にある様々な超音波機器をご紹介します。

工業用超音波検査機

標準的な著音波検査機です。現場での使用に耐えうるよう防水・防塵使用となっており使用場所を選ばず使用できます。

また、持ち運びに便利なオールインワン設計で身軽にどこででも使用できるスタンダードなモデルとなっています。

一度はお世話になっている?超音波洗浄機

眼鏡ショップやアクセサリーショップで、だれでも一度はお世話になったことがあるのではないでしょうか?

実はこの機械も超音波を使用した機械です。洗浄したい対象を水や専用の洗浄液に入れた状態で超音波を照射します。すると超音波の力で水や洗浄液が微細に振動し、結果として眼鏡やアクセサリーに付着した汚れなどをきれいに落としてくれます。

他にもたくさんある超音波機器

この他にも「美顔器」や「歯ブラシ」といった生活に密着した超音波整品は数多く存在します。

「超音波」と聞くと堅苦しいイメージを持ってしまいがちですが、実は結構身近な技術、それが超音波です。

 

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シバ

広島県出身の41歳。現在は製造業で管理職の傍ら執筆活動を行っている。実は調理師出身という経歴の持ち主。得意分野は工業系の専門分野からアウトドアクッキングまで幅広く対応可能。

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