(57)【要約】【課題】試験片と試験体の音速が異なる場合でも、精度の良いエコー高さ区分線が得られ、試験体底面の状態が不明である場合にも精度の良い感度補正を行う。【解決手段】電気信号によって駆動され超音波を基準となる試験片及び試験体中に送信する送信用の超音波探触子と、送信用の超音波探触子と離隔して設けられ、試験片及び試験体の表面に沿って伝搬する波動を電気信号として受信する受信用の超音波探触子と、送信用の超音波探触子を励振し、かつ、受信用の超音波探触子からの電気信号を受信する送受信器とを備え、送受信器は、試験片の表面に沿って伝搬する波動に基づく受信信号の受信感度と、送信用の超音波探触子と受信用の超音波探触子との間の距離を同じにして、試験片の代わりに試験体を用いた際の、試験体の表面に沿って伝搬する波動に基づく受信信号の受信感度とを記憶し、２つの受信信号の受信感度の比または差に基づいて超音波探傷の感度補正を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信用の超音波探触子によって超音波を基準となる試験片中に送信し、
前記試験片の表面に沿って伝搬する波動を前記送信用の超音波探触子と離隔して設けられた受信用の超音波探触子で受信して受信信号の受信感度を記憶し、
前記送信用の超音波探触子と前記受信用の超音波探触子と間の距離を同じにして、前記試験片の代わりに実際の試験体を用い、前記送信用の超音波探触子によって超音波を前記試験体中に送信し、
前記試験体の表面に沿って伝搬する波動を前記受信用の超音波探触子で受信して受信信号の受信感度を記憶し、
前記２つの受信信号の受信感度の比または差に基づいて超音波探傷の感度補正を行う
ことを特徴とする超音波探傷の感度設定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波探傷の感度設定方法において、
前記送信用の超音波探触子の角度及び前記受信用の超音波探触子の角度を、前記試験片及び実際の試験体の表面に沿って伝搬する波動による受信信号の振幅が最大となるように調整して、前記２つの受信信号の受信感度をそれぞれ記憶する
ことを特徴とする超音波探傷の感度設定方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の超音波探傷の感度設定方法において、
前記受信用の超音波探触子の角度を、前記試験片及び前記試験体の表面に沿って伝搬する波動が前記受信用の超音波探触子のくさび内に形成する波面に対し、前記受信用の超音波探触子に用いられている振動子が平行となるように角度を調整すると共に、前記送信用の超音波探触子の角度を、前記受信用の超音波探触子と同様に調整して、前記２つの受信信号の受信感度をそれぞれ記憶する
ことを特徴とする超音波探傷の感度設定方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載の超音波探傷の感度設定方法において、
前記送信用の超音波探触子または前記受信用の超音波探触子のどちらか一方を、送受兼用の超音波探触子として用い、
前記送受兼用の超音波探触子の角度を、前記試験片の表面に沿って伝搬する波動の受信信号の振幅が最大となるように調整した状態で固定しておき、
前記試験片中の基準となる反射源からエコーを受信し、前記送受兼用の超音波探触子を走査して前記反射源からのエコー高さとビーム路程との関係とその時の感度を記憶し、
前記エコー高さとビーム路程との関係を求めた時の感度の補正を、前記２つの受信信号の受信感度の比または差に基づいて行う
ことを特徴とする超音波探傷の感度設定方法。
【請求項５】
請求項２または３に記載の超音波探傷の感度設定方法において、
前記送信用の超音波探触子の角度および前記受信用の超音波探触子の角度を、前記試験片の表面に沿って伝搬する波動の受信信号の振幅が最大となるようにそれぞれ調整した状態で固定しておき、
前記送信用の超音波探触子あるいは受信用の探触子を前記試験片の表面で走査して、前記試験片の表面に沿って伝搬する波動の受信信号の振幅とビーム路程との関係と、その時の感度を記憶し、
前記受信信号の振幅とビーム路程との関係を求めた時の感度の補正を、前記２つの受信信号の受信感度の比または差に基づいて行う
ことを特徴とする超音波探傷の感度設定方法。
【請求項６】
送信用の超音波探触子によって超音波を実際の試験体中に送信し、
前記試験体の表面に沿って伝搬する波動を前記送信用の超音波探触子と離隔して設けられた受信用の超音波探触子で受信し、
前記送信用の超音波探触子または受信用の超音波探触子のいずれかを前記試験体の表面で走査して、前記試験体の表面に沿って伝搬する波動の受信信号の振幅とビーム路程との関係を求めて感度の基準とする
ことを特徴とする超音波探傷の感度設定方法。
【請求項７】
請求項６に記載の超音波探傷の感度設定方法において、
前記送信用の超音波探触子の角度及び前記受信用の超音波探触子の角度を、前記試験体の表面に沿って伝搬する波動による受信信号の振幅が最大となるように調整して、前記受信信号の振幅とビーム路程との関係を求める
ことを特徴とする超音波探傷の感度設定方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の超音波探傷の感度設定方法において、
前記受信用の超音波探触子の角度を、前記試験体の表面に沿って伝搬する波動が前記受信用の超音波探触子のくさび内に形成する波面に対し、前記受信用の超音波探触子に用いられている振動子が平行となるように調整すると共に、
前記送信用の超音波探触子の角度を、前記試験体の表面に沿って伝搬する波動が前記送信用の超音波探触子のくさび内に形成する波面に対し、前記送信用の超音波探触子に用いられている振動子が平行となるように調整して、
前記受信信号の振幅とビーム路程との関係を求める
ことを特徴とする超音波探傷の感度設定方法。
【請求項９】
電気信号によって駆動され超音波を基準となる試験片及び実際の試験体中に送信する送信用の超音波探触子と、
前記送信用の超音波探触子と離隔して設けられ、前記試験片及び前記試験体の表面に沿って伝搬する波動を電気信号として受信する受信用の超音波探触子と、
前記送信用の超音波探触子を励振し、かつ、前記受信用の超音波探触子からの電気信号を受信する送受信器と
を備え、
前記送受信器は、前記試験片の表面に沿って伝搬する波動に基づく受信信号の受信感度と、前記送信用の超音波探触子と前記受信用の超音波探触子との間の距離を同じにして、前記試験片の代わりに前記試験体を用いた際の、前記試験体の表面に沿って伝搬する波動に基づく受信信号の受信感度とをそれぞれ記憶し、２つの受信信号の受信感度の比または差に基づいて超音波探傷の感度補正を行う
ことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の超音波探傷装置において、
前記送信用の超音波探触子及び前記受信用の超音波探触子の角度を、前記試験片及び前記試験体の表面に沿って伝搬する波動による受信信号の振幅が最大となるようにそれぞれ調整するための角度調整機構をさらに備えた
ことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の超音波探傷装置において、
前記角度調整機構は、前記受信用の超音波探触子の角度を、前記試験片及び前記試験体の表面に沿って伝搬する波動が前記受信用の超音波探触子のくさび内に形成する波面に対し、前記受信用の超音波探触子に用いられている振動子が平行となるように角度を調整すると共に、前記送信用の超音波探触子の角度を、前記受信用の超音波探触子と同様に調整する
ことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の超音波探傷装置において、
前記送信用の超音波探触子または前記受信用の超音波探触子のどちらか一方を、送受兼用の超音波探触子として用い、
前記角度調整機構は、前記送受兼用の超音波探触子の角度を、前記試験片の表面に沿って伝搬する波動の受信信号の振幅が最大となるように調整した状態で固定しておき、
前記送受信器は、前記試験片中の基準となる反射源からエコーを受信し、前記送受兼用の超音波探触子を走査して前記反射源からのエコー高さとビーム路程との関係とその時の感度を記憶し、
前記エコー高さとビーム路程との関係を求めた時の感度の補正を、前記２つの受信信号の受信感度の比または差に基づいて行う
ことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項１３】
請求項１０または１１に記載の超音波探傷装置において、
前記角度調整機構は、前記送信用の超音波探触子および受信用の探触子の角度を、前記試験片の表面に沿って伝搬する波動の受信信号の振幅が最大となるようにそれぞれ調整した状態で固定しておき、
前記送受信器は、前記送信用あるいは受信用の超音波探触子を走査して前記試験片の表面に沿って伝搬する波動の受信信号の振幅とビーム路程との関係と、その時の感度を記憶し、
前記受信信号の振幅とビーム路程との関係を求めた時の感度の補正を、前記２つの受信信号の受信感度の比または差に基づいて行う
ことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項１４】
超音波を実際の試験体中に送信する送信用の超音波探触子と、
前記送信用の超音波探触子と離隔して設けられ、前記試験体の表面に沿って伝搬する波動を受信する受信用の超音波探触子と、
前記送信用の超音波探触子を励振し、かつ前記受信用の超音波探触子からの電気信号を受信する送受信器と
を備え、
前記送受信器は、前記送信用あるいは受信用の超音波探触子を走査して前記試験体の表面に沿って伝搬する波動の受信信号の振幅とビーム路程との関係を求めて感度の基準とする
ことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の超音波探傷装置において、
前記送信用の超音波探触子及び前記受信用の超音波探触子の角度を、前記試験体の表面に沿って伝搬する波動による受信信号の振幅が最大となるようにそれぞれ調整するための角度調整機構をさらに備えた
ことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項１６】
請求項１４または１５に記載の超音波探傷装置において、
前記角度調整機構は、前記受信用の超音波探触子の角度を、前記試験体の表面に沿って伝搬する波動が前記受信用の超音波探触子のくさび内に形成する波面に対し、前記受信用の超音波探触子に用いられている振動子が平行となるように調整すると共に、前記送信用の超音波探触子の角度を、前記試験体の表面に沿って伝搬する波動が前記送信用の超音波探触子のくさび内に形成する波面に対し、前記送信用の超音波探触子に用いられている振動子が平行となるように調整する
ことを特徴とする超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、固体に発生したきずを非破壊で検査する超音波探傷に関するものであり、特に、探傷に先立って行われる超音波探傷の感度設定方法および超音波探傷装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波探傷は、探触子から試験体へ超音波ビームを伝搬させ、試験体内のきずで反射される反射波を探触子でエコーとして受信することにより、きず性状を判定するものである。きず性状の判定は、探傷前に設定した感度を基準にする。この感度設定は、例えば、非特許文献１に示されているように、基準となる試験片を用いて行われる。非特許文献１では、横穴を含んだ鋼試験片を用い、横穴からのエコーの高さとビーム路程との関係を実験的に求め、エコー高さ区分線を作成する方法を示している。実際の試験体で探傷を行う時には、きずのエコー高さとエコー高さ区分線とを比較して、きず性状を判定する。
【０００３】
また、基準となる試験片は、表面が滑らかである。これに対し、実際の試験体は、表面が荒れているケースや、表面に塗装があるケースがある。すなわち、超音波の伝達効率が、基準となる試験片と実際の試験体とでは、異なる場合がある。このような場合には感度の補正を行って、きず性状の判定精度の向上を図る。感度の補正方法としては、例えば、非特許文献２に示されている。非特許文献２に示されている方法は、送信用と受信用の探触子を用いて、表面が滑らかな試験片及び実際の試験体の底面で反射された透過パルスを受信し、この透過パルス高さの比（または差）から感度補正量を算出するというものである。
【０００４】
なお、この明細書において、感度補正は、大きな意味では感度設定に含まれる概念であるので、感度設定として説明する。また、「探触子」として記述するものは、全て超音波探触子を意味するものである。さらに、超音波探傷装置とは、感度設定機能を有する超音波探傷装置を意味するものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】JIS Z 3060:2002 鋼溶接部の超音波探傷試験方法、8.14 エコー高さ区分線の作成
【非特許文献２】JIS Z 3060:2002 鋼溶接部の超音波探傷試験方法、付属書２（規定）平板継手溶接部の探傷方法
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、従来では基準となる反射源を含んだ試験片を用いてエコー高さ区分線を作成し、感度設定を行っていた。また、試験片及び試験体の底面反射を利用して感度の補正を行い、より精度の高い感度設定を行っていた。しかし、非特許文献１に示されているような感度設定方法では、基準となる試験片の音速と実際の試験体の音速が異なると、超音波の伝搬方向が異なるので、特に屈折角が大きい斜角探触子の場合、試験片で作成したエコー高さ区分線をそのまま実際の試験体での探傷に適用すると感度設定の精度が低下すると考えられる。また、非特許文献２に示されている感度補正方法では、試験体底面が試験片と同様に平坦であることが必要であり、試験体底面の状態が不明である場合には適用困難であると考えられる。
【０００７】
この発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、基準となる試験片の音速と実際の試験体の音速が異なる場合でも、精度の良いエコー高さ区分線を得ることが可能な超音波探傷の感度設定方法を提供するものである。また、試験体底面の状態が不明である場合にも精度の良い感度補正を行うことができる超音波探傷の感度設定方法を提供するものである。さらに、これらの感度設定を用いて探傷を行う超音波探傷装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る超音波探傷の感度設定方法は、送信用の超音波探触子によって超音波を基準となる試験片中に送信し、前記試験片の表面に沿って伝搬する波動を前記送信用の超音波探触子と離隔して設けられた受信用の超音波探触子で受信して受信信号の受信感度を記憶し、前記送信用の超音波探触子と前記受信用の超音波探触子と間の距離を同じにして、前記試験片の代わりに実際の試験体を用い、前記送信用の超音波探触子によって超音波を前記試験体中に送信し、前記試験体の表面に沿って伝搬する波動を前記受信用の超音波探触子で受信して受信信号の受信感度を記憶し、前記２つの受信信号の受信感度の比または差に基づいて超音波探傷の感度補正を行うことを特徴とする。
【０００９】
また、他の発明に係る超音波探傷の感度設定方法は、送信用の超音波探触子によって超音波を実際の試験体中に送信し、前記試験体の表面に沿って伝搬する波動を前記送信用の超音波探触子と離隔して設けられた受信用の超音波探触子で受信し、前記送信用の超音波探触子または受信用の超音波探触子のいずれかを前記試験体の表面で走査して、前記試験体の表面に沿って伝搬する波動の受信信号の振幅とビーム路程との関係を求めて感度の基準とすることを特徴とする。
【００１０】
また、この発明に係る超音波探傷装置は、電気信号によって駆動され超音波を基準となる試験片及び実際の試験体中に送信する送信用の超音波探触子と、前記送信用の超音波探触子と離隔して設けられ、前記試験片及び前記試験体の表面に沿って伝搬する波動を電気信号として受信する受信用の超音波探触子と、前記送信用の超音波探触子を励振し、かつ、前記受信用の超音波探触子からの電気信号を受信する送受信器とを備え、前記送受信器は、前記試験片の表面に沿って伝搬する波動に基づく受信信号の受信感度と、前記送信用の超音波探触子と前記受信用の超音波探触子との間の距離を同じにして、前記試験片の代わりに前記試験体を用いた際の、前記試験体の表面に沿って伝搬する波動に基づく受信信号の受信感度とをそれぞれ記憶し、２つの受信信号の受信感度の比または差に基づいて超音波探傷の感度補正を行うことを特徴とする。
【００１１】
さらに、他の発明に係る超音波探傷装置は、超音波を実際の試験体中に送信する送信用の超音波探触子と、前記送信用の超音波探触子と離隔して設けられ、前記試験体の表面に沿って伝搬する波動を受信する受信用の超音波探触子と、前記送信用の超音波探触子を励振し、かつ前記受信用の超音波探触子からの電気信号を受信する送受信器とを備え、前記送受信器は、前記送信用あるいは受信用の超音波探触子を走査して前記試験体の表面に沿って伝搬する波動の受信信号の振幅とビーム路程との関係を求めて感度の基準とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、基準となる試験片の音速と実際の試験体の音速が異なる場合でも、精度の良いエコー高さ区分線を得ることができ、また、試験体底面の状態が不明である場合にも精度の良い感度補正を行うことができ、さらに、これらの感度設定を用いて探傷を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明に係るもので、探触子からきずまでの超音波の伝搬を説明するための図である。
【図２】この発明に係るもので、きずから探触子までの超音波の伝搬を説明する図である。
【図３】この発明に係るもので、アクリルと鋼との境界面における平面波の往復透過率を示す図である。
【図４】この発明に係るもので、探触子のくさび内及び試験体内を伝搬する波動のシミュレーション結果である。
【図５】この発明に係るもので、探触子のくさび内及び試験体内を伝搬する波動のシミュレーション結果である。
【図６】この発明に係るもので、横波に伴い表面に沿って伝搬する波動の説明図である。
【図７】この発明に係るもので、くさび内の音場を説明する図である。
【図８】この発明に係るもので、角度調整機構を説明する図である。
【図９】この発明の実施の形態１における超音波探傷装置の構成及び動作を示す図である。
【図１０】図９に示す表面が滑らかな試験片１０で受信される疑似表面ＳＶ波の透過パルスを説明する図である。
【図１１】図９に示す探傷器５の設定を一探触子法とした場合の構成及び動作を示す図である。
【図１２】図１１に示す横穴１５からのエコーのＭＡスコープを説明する図である。
【図１３】図１１に示す探傷器５の設定を再び二探触子法にした場合の構成及び動作を示す図である。
【図１４】図１３に示す表面が粗い試験体３で受信される疑似表面ＳＶ波の透過パルスを説明する図である。
【図１５】図１３に示す探傷器５の設定を再び一探触子法とした場合の構成及び動作を示す図である。
【図１６】きず性状の評価を説明する図である。
【図１７】この発明の実施の形態２における超音波探傷装置の構成及び動作を示す図である。
【図１８】図１７に示す透過パルス２０のＭＡスコープを説明する図である。
【図１９】きず性状の評価を説明する図である。
【図２０】この発明の実施の形態３における超音波探傷装置の構成及び動作を示す図である。
【図２１】図２０に示す透過パルス２２のＭＡスコープを説明する図である。
【図２２】きず性状の評価を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この発明における超音波探傷の感度設定方法及び超音波探傷装置を説明する前に、この発明で想定している探傷について説明する。この発明で想定している探傷は、試験体表面近傍にあるきずを横波斜角探触子を用いて探傷するものであるが、従来の方法とは異なり、試験体表面に沿って伝搬する波動を用いて探傷を行うというものである。この探傷について、図１〜図８を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は、探触子からきずまでの超音波の伝搬を説明するための図である。図２は、きずから探触子までの超音波の伝搬を説明する図である。図３は、アクリルと鋼との境界面における平面波の往復透過率を示す図である。図４及び図５は、探触子のくさび内及び試験体内を伝搬する波動のシミュレーション結果である。図６は、横波に伴い表面に沿って伝搬する波動の説明図である。図７は、くさび内の音場を説明する図である。図８は、角度調整機構を説明する図である。
【００１６】
まず、探傷を行う装置の構成について、図１を参照しながら説明する。図１中、１は探触子に用いられている振動子、２は探触子のくさび、３は試験体、４は試験体３の表面にあるきずである。５は探傷器である。振動子１とくさび２で、探触子を構成する。この発明で想定している探傷に用いられる探触子は、送受信する主たる波動がＳＶ波となるように設計された横波斜角探触子である。探触子は探傷器５に接続されている。探傷器５は、探触子を励振し、また、探触子からの信号を受信する送受信器である。また、探触子ときず４との間には、図１に示すように表面波の伝搬を妨げるような形状があるとする。
【００１７】
次に、探傷の具体的な手順について説明する。探傷器５からは励振信号が発せられ、探触子内の振動子１を励振する。振動子１からは、くさび２の内部に縦波を伝搬させる。くさび２と試験体３との境界面に達した縦波は、モード変換され、試験体３中には主に横波が伝搬していく。この横波は、ＳＶ波と呼ばれるモードである。また、試験体３中には、モード変換によって発生した表面波も伝搬していくが、説明を簡単にするため、図１中には表面波は示していない。
【００１８】
図１には、スネルの法則で決まる屈折角の方向を矢印を付して示している。屈折角が小さい場合、試験体３中を伝搬していくＳＶ波は試験体３の表面の影響を殆ど受けずに伝搬する。一方、図１に示すように屈折角が９０°に近いような場合には、試験体３中を伝搬していくＳＶ波は伝搬するに従い、試験体３の表面の影響を受ける。すなわち、ＳＶ波は広がって伝搬しようとするが、試験体３の表面によって広がることができないような状態になる。この結果、試験体３の表面には、ＳＶ波の伝搬に伴い表面に沿って伝搬する波動が発生する。ＳＶ波は固体と気体との境界面で存在することができないので、この波動は正確にはＳＶ波ではない。また、表面波でもない。したがって、ここでは、この波動を、「疑似表面ＳＶ波」と呼ぶことにする。図１には、ＳＶ波と疑似表面ＳＶ波の波面が伝搬していく様子を示している。
【００１９】
疑似表面ＳＶ波は、試験体３の表面が存在することにより存在する波動である。このため、伝搬経路に障害物がある場合、例えば図１に示すような形状が存在する場合には、一旦ＳＶ波に吸収されるような形で消失する。しかし、再び表面がある領域にＳＶ波が伝搬すると、また発生する。このように、疑似表面ＳＶ波は、常にＳＶ波に伴って伝搬する。
【００２０】
図１に示すように、屈折角が大きい斜角探触子では、試験体３の表面付近をＳＶ波及び疑似表面ＳＶ波が伝搬していく。すなわち、横波斜角探触子の屈折角が９０°に近い大きな値であれば、試験体３の表面付近にも波動を伝搬させることができる。ＳＶ波及び疑似表面ＳＶ波は、表面付近のきず４に入射し、反射波が発生する。この反射波のモードは、きず４の大きさにもよるが、多くの場合はＳＶ波が主となる。
【００２１】
きず４による反射波（ＳＶ波）は、図１とは逆の経路を辿って振動子１で受信される。この様子を、図２を用いて説明する。きず４で発生したＳＶ波は、くさび２の方向に広がりながら伝搬する。この時、送信の場合と同様に、ＳＶ波は広がって伝搬しようとするが、試験体３の表面によって広がることができないような状態になる。結果として、ＳＶ波の伝搬に伴い表面に沿って伝搬する波動、すなわち疑似表面ＳＶ波が発生する。
【００２２】
ＳＶ波はくさび２の下部領域まで到達しても、伝搬方向が図２に示すように試験体３の表面に対してほぼ平行であるために、くさび２内に波動を形成することはない。しかし、疑似表面ＳＶ波がくさび２の下部領域に到達すると、振動のエネルギーをくさび２内に放出しながら伝搬する。このため、くさび２内にはモード変換により縦波が発生する。この縦波を振動子１で受信することで、探傷器５にはエコー信号が伝達される。このような動作原理により、試験体３付近の表面付近にあるきず４を探傷することが可能である。
【００２３】
ここで示した探傷は、探触子１ときず４との間に障害物があり、表面波法やクリーピング波法では探傷困難であるような場合でも、疑似表面ＳＶ波を送受信することにより、きず４からのエコーを受信できる。したがって、表面波法やクリーピング波法では探傷困難な場合でも探傷可能となる。また、ＳＶ波が主たる波動の横波斜角探触子を用いるので、粘性の大きな接触媒質を用いる必要はなく、水を接触媒質としても十分探傷可能である。このため、表面ＳＨ波法と比べて作業効率が大幅に改善できるという特徴がある。
【００２４】
なお、通常の横波斜角探触子は、疑似表面ＳＶ波が発生するような構成とはなっていない。その理由は、くさび２と試験体３との往復透過率にある。図３に、くさび２をアクリル、試験体３を鋼とした場合の往復透過率を示す。図３の横軸は屈折角θであり、縦軸は振幅である。図３から分かるように、屈折角が８０°を超えた付近から急激に往復透過率が減少し、屈折角９０°で零になる。この現象は、超音波探傷に携わる者の間で、広く知られている現象である。したがって、通常の横波斜角探触子の屈折角は７０°以下である場合が多く、８０°を超えるものは殆どない。これに対し、屈折角が８０°を超えるような探触子構成にすると、疑似表面ＳＶ波の発生が顕著に現れてくる。このため、疑似表面ＳＶ波を用いて超音波探傷を行うという発想が従来なかったものと思われる。
【００２５】
これまで説明してきた波動の伝搬を確認するため、２次元弾性波ＦＤＴＤ法によるシミュレーションを行い、くさび２内及び試験体３内をどのように超音波が伝搬していくのかを求めた。シミュレーションでは、くさびをポリスチロール（縦波音速２３６０ｍ／ｓ）、試験体を鋼（横波音速３２３０ｍ／ｓ）とした。周波数は５ＭＨｚとした。音場シミュレーション結果を、図４及び図５に示す。図４及び図５では、振動子１を励振してか２０μｓまでの音場を４μｓごとに示している。
【００２６】
４μｓの音場で示すように、くさび内に縦波が励振されている。８μｓの音場からは、モード変換によって生じたＳＶ波と表面波が伝搬する様子が分かる。この表面波はRayleigh波と呼ばれるものである。また、１２μｓ及び１６μｓの音場から分かるように、表面波は試験体形状に沿って伝搬し、きずの方向に伝搬しない。このことから、図１に示したような試験体３の形状では、表面波による探傷が困難であることが分かる。
【００２７】
１６μｓの音場から、ＳＶ波だけでなく表面付近に波動が生じていることが分かる。これが疑似表面ＳＶ波である。２０μｓの音場では、きずで反射されたＳＶ波が伝搬していく様子を示している。
【００２８】
図４及び図５に示した音場シミュレーション結果だけでは疑似表面ＳＶ波は分かりにくので、疑似表面ＳＶ波の説明図を改めて図６に示す。図６は、図５に示した１６μｓの音場の内、疑似表面ＳＶ波付近を拡大して示したものである。また、表示感度も変えて示している。弾性波ＦＤＴＤ法では試験体中の粒子速度を計算するので、振動をベクトルとして求めることができる。図６では、小さな矢印によるベクトル図及びベクトルの概念図を併せて示している。ベクトル図から分かるように、試験体表面の粒子は回転している。この様子をベクトルの概念図に矢印で示している。このように粒子が回転する波動は、ＳＶ波とは呼べない。どちらかと言えば、表面波（Rayleigh波）の振動に近い現象である。しかし、ＳＶ波に伴い表面に沿って伝搬する波動であるので、伝搬速度はＳＶ波と同じである。このような波動であるので、この発明では、この波動を「疑似表面ＳＶ波」と呼んで説明した。
【００２９】
ここまで、疑似表面ＳＶ波を用いた探傷について説明したが、最後に、疑似表面ＳＶ波がくさび２内に形成する波動について説明する。くさび２内の波動は、図４及び図５に示した音場シミュレーションでは分かりづらい。そこで、新たに音場シミュレーションを行った。シミュレーションは、図４及び図５と同じ探触子を対向させ、二探触子法として用いた場合について行った。くさびはポリスチロール（縦波音速２３６０ｍ／ｓ）、試験体は鋼（横波音速３２３０ｍ／ｓ）とした。周波数は５ＭＨｚとした。図７に、二探触子法として用いた場合の受信用探触子内部の音場を示す。図から、疑似表面ＳＶ波ががくさび内に波動を形成する様子が分かる。この波動は縦波である。また、図７には、探触子の入射角αを変えた場合のくさび内音場を示している。図から分かるように、入射角αを変えても受信用探触子内部における波面の角度は変わらない。この波面と送信用探触子の振動子とが平行であると、効率良く疑似表面ＳＶ波を送信でき、受信用探触子の振動子と平行であると、効率良く疑似表面ＳＶ波を受信できる。すなわち、疑似表面ＳＶ波を効率良く送受信する入射角が存在する。
【００３０】
なお、疑似表面ＳＶ波を効率良く送受信する角度は、試験体の音速によって変化する。このため、試験体に対応して、振動子１とくさび２内の波面が平行になるように調整して探傷すれば、感度が向上する。この構成及び動作について、図８を参照しながら説明する。図中、１は振動子、２はくさび、６は接触媒質、７は角度調整機構である。接触媒質６は、水、油、グリセリンなどである。図８は、角度調整機構７により振動子１を傾斜させ、疑似表面ＳＶ波による波動を受信する様子を示したものである。図８では接触媒質６及びくさび２内を伝搬する縦波の波面を併せて示している。図８に示すように、角度調整機構７により振動子１の角度を調整することにより、くさび２内の波面と振動子１を平行にすることができ、効率良く疑似表面ＳＶ波を受信することができる。すなわち、ＳＮ比を向上させることができる。送信についても同様である。このような角度調整は、直接接触法では困難であるが、水ギャップ法や水浸法であれば可能である。
【００３１】
逆に、角度調整機構７を用いて振動子１の角度を変化させ、角度変化に対するエコー高さを求めることにより、試験体３の横波音速測定を行うことも可能である。
【００３２】
以上がこの発明で想定している探傷である。この発明の実施の形態１では、この探傷における感度設定方法として、例えば非特許文献１に示されているような方法よりも高精度にエコー高さ区分線を作成する感度設定方法について示し、また、非特許文献２に示されている方法とは異なり、試験体底面の反射を利用しないで補正量を求めて感度補正を行う感度設定方法について示す。さらに、これらの感度設定を行って探傷を行う超音波探傷装置について示す。
【００３３】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１における超音波探傷の感度設定方法及び超音波探傷装置について、図９〜図１６を参照しながら説明する。図９は、この発明の実施の形態１における超音波探傷装置の構成及び動作を示す図である。図１０は、表面が滑らかな試験片１０で受信される疑似表面ＳＶ波の透過パルスを説明する図である。図１１は、探傷器５の設定を一探触子法とした場合の構成及び動作を示す図である。図１２は、横穴１５からのエコーのＭＡスコープを説明する図である。図１３は、探傷器５の設定を再び二探触子法にした場合の構成及び動作を示す図である。図１４は、表面が粗い試験体３で受信される疑似表面ＳＶ波の透過パルスを説明する図である。図１５は、この発明の超音波探傷装置の動作を説明する図である。図１６は、きず性状の評価を説明する図である。
【００３４】
まず、この発明の実施の形態１における超音波探傷装置の構成について、図９及び図１１を用いて説明する。図９は、探傷器５の設定を二探触子法とし、表面が滑らかな試験片１０を伝搬する疑似表面ＳＶ波の透過パルスを受信する様子を示したものである。図９において、１と２は送信用の探触子に用いられている振動子とくさびであり、振動子１とくさび２とで、電気信号によって駆動される超音波を送信する送信用の超音波探触子を構成する。５は探傷器である。また、８と９は受信用の探触子に用いられている振動子とくさびであり、振動子８とくさび９とで、超音波を電気信号として受信する受信用の超音波探触子を構成するもので、送信用の超音波探触子とは離隔して設けられる。６は接触媒質、７は送信用探触子の角度調整機構、１１は受信用探触子の角度調整機構である。送信用及び受信用の探触子は、送受信する主たる波動がＳＶ波となるように設計された横波斜角探触子である。送信用及び受信用の探触子は探傷器５に接続されている。探傷器５は、送信用の探触子を励振し、受信用の探触子からの電気信号を受信する送受信器である。
【００３５】
図９において、１０はきず性状を判定するための反射源を有する基準となる試験片であり、その表面は滑らかである。また、１５は横穴である。この発明における形態１では、反射源として横穴１５を用いた場合について説明する。なお、反射源の形状は横穴１５のような円形である必要はなく、他の形状であっても構わない。
【００３６】
また、図１１は、探傷器５の設定を一探触子法とし、表面が滑らかな試験片１０に設けられた横穴１５からのエコーを受信する様子を示したものである。装置の構成として、図９と異なる点は、受信用の斜角探触子が無い点及び探傷器５の設定が一探触子法となっている点である。この発明の実施の形態１における超音波探傷装置の構成としては、図９に示した二探触子法の構成及び図１１に示した一探触子法による構成の２種類がある。
【００３７】
次に、この発明の実施の形態１の動作について説明する。まず、図９に示すように、横穴１５を有する試験片１０の表面に、送信用の探触子及び受信用の探触子を、接触媒質６を介して設置する。先に説明した場合と同様に、探傷器５からの励振信号により送信用の探触子から超音波が送信され、試験片１０には疑似表面ＳＶ波が伝搬し、図７で説明したように、疑似表面ＳＶ波は受信用の探触子で受信される。このときの探傷器５の表示器には、図１０に示すように、疑似表面ＳＶ波による透過パルス２０が表示される。
【００３８】
図１０に示す探傷器５の表示器に表示された透過パルス２０を観測しながら、送信用の探触子の角度調整機構７及び受信用の探触子の角度調整機構１１を用いてそれぞれの探触子の角度を調整し、透過パルス２０の高さが最大となる、つまり受信信号の振幅が最大となるところで角度を固定する。この状態で探傷器５のゲインを調節し、透過パルス２０のエコーの高さを例えば８０％にする。このときの探傷器５の受信感度（探傷器のゲイン）をＡデシベルとする。この感度Ａを記録しておく。受信感度の記録は、探傷器５の内蔵メモリに記録しても良いし、紙にメモしておいても良い。作業者の頭の中に記憶しておいても構わない。要するに、このときの透過パルス高さを再現できれば良い。
【００３９】
感度Ａを記録した後、超音波探傷装置を図１１に示す構成にする。すなわち、送信用の探触子または受信用の探触子のどちらか一方を用いて送受兼用の探触子とし、角度調整機構７（または１１）は動かさず送受兼用の探触子の角度を感度Ａを求めた時の角度に固定したままで、探傷器５の設定を一探触子法に切り替える。図１１では、送信用の探触子を送受兼用の探触子とした例を示している。試験片１０の表面に、接触媒質６を介して送受兼用の探触子を設置する。試験片１０の表面で送受兼用の探触子を図面に対して水平方向に走査し、横穴１５からのエコーの高さとビーム路程との関係（ＭＡスコープ）を実験で求める。
【００４０】
この様子を図１２に示す。図１２では、探傷器５の表示器上に曲線が描かれており、これが横穴からのエコーのＭＡスコープ２１である。このときの探傷器５の感度をＢデシベルとする。この感度Ｂを記録しておく。この記録は感度Ａと同様に、探傷器５の内蔵メモリに記録しても良いし、紙にメモしておいても良い。作業者の頭の中に記憶しておいても構わない。また、ＭＡスコープも記録しておく。また、ガラスなどの透明な板などに描いておいても構わない。感度設定後に行う探傷時に読み出せる形で記録しておけば良い。なお、探触子の走査は、手で走査しても良いし、走査用のスキャナを用いても良い。
【００４１】
感度Ｂ及びＭＡスコープを記録した後、図１３に示すように超音波探傷器の構成を再び二探触子法の構成にする。図１３において、３は試験片１０の代わりに用いられる実際の試験体である。この発明の実施の形態１では、実際の試験体３の表面が荒れている場合について説明する。図１３に示すように、送信用の探触子及び受信用の探触子を、接触媒質６を介して試験体３の表面に設置する。この時、探触子間の距離は図９に示した構成と同じとする。そして、図９と同様にして、試験体３に疑似表面ＳＶ波を伝搬させ、透過パルスを受信する。このときの探傷器５の表示器には、図１４に示すように、疑似表面ＳＶ波による透過パルス２２が表示される。
【００４２】
探傷器５の表示器に表示された透過パルス２２を観測しながら、送信用の探触子の角度調整機構７及び受信用の探触子の角度調整機構１１を用いて角度を調整し、透過パルス２２の高さが最大となる、つまり受信信号の振幅が最大となるところで角度を固定する。この状態で探傷器５のゲインを調節し、透過パルス２２の高さを試験片１０のときの透過パルス２０と同じにする。すなわち、試験片１０のときの透過パルス２０を８０％にしたならば、試験体３の透過パルス２２も同じく８０％にする。このときの探傷器５の感度をＣデシベルとする。この感度Ｃを記録しておく。記録は、探傷器のメモリに記録しても良いし、紙にメモしておいても良い。作業者の頭の中に記憶しておいても構わない。要するに、このときの透過パルス高さを再現できれば良い。
【００４３】
感度Ｃを記録した後、超音波探傷装置を、図１５に示すように再び一探触子法の構成にする。このときの送受兼用の探触子は、ＭＡスコープ２１を作成した探触子であることが望ましいが、何らかの理由でＭＡスコープ２１を作成した探触子が使用できない場合には、もう一つの探触子を用いても構わない。角度調整機構７（または１１）は動かさず探触子の角度を固定したままで、探傷器５の設定を一探触子法に切り替える。そして、ＭＡスコープを読み出して、探傷器５の表示器上に表示する。ＭＡスコープを求めたときの感度はＢデシベルであったが、ここで、感度設定値を補正する。感度Ａ及び感度Ｃを読み出して感度補正量（Ａ−Ｃ）を計算し、さらに、
Ｂ−（Ａ−Ｃ）
の値を求める。この値を探傷感度として探傷器５に設定する。なお、感度補正量の計算は、作業者が行っても構わないが、探傷器５に補正量を計算する機能を設け、この機能を用いて補正量を計算しても良い。さらに、感度設定も、作業者が行っても構わないが、探傷器５に感度設定する機能を設け、この機能を用いて感度設定しても良い。
【００４４】
この発明の実施の形態１における超音波探傷装置は、Ｂ−（Ａ−Ｃ）で求めた値を探傷感度として探傷器５に設定し、ＭＡスコープ２１をエコー高さ区分線として用いて、図１５に示したような探傷を行うというものである。図１５は、表面付近の複雑形状きず１６を探傷している様子を説明する図である。この探傷については、既に詳細に説明したので省略する。図１６は、ＭＡスコープ２１をエコー高さ区分線として、表面付近の複雑形状きず１６からのエコー２４を評価している例を示したものである。
【００４５】
ここまで、この発明の実施の形態１における動作について説明した。この動作で、精度の良い感度設定が可能となる理由を、以下に説明する。
【００４６】
まず、透過パルス２０の高さと、透過パルス２２の高さが異なる理由について説明する。その理由は２つあり、１つ目の理由は、試験片１０と試験体３のＳＶ波の音速差があるためである。音速差があると、探触子の角度が同じであってもスネルの法則で決まる屈折角が試験片１０と試験体３とで差異が生じるので、音場が異なる。その結果、疑似表面ＳＶ波の強度が異なり、透過パルスの高さが異なる。試験片１０の音速と実際の試験体３の音速は、異なる場合が多々あるので、透過パルスの高さも異なる場合が多い。
【００４７】
２つ目の理由は、超音波の伝達効率にある。図１０の透過パルス２０は、表面が滑らかな試験片１０を伝搬して受信される。これに対し、図１４の透過パスル２２は、表面が粗い試験体３を伝搬して受信される。したがって、送信用の探触子から試験片１０への伝達効率と、送信用の探触子から試験体３への伝達効率との間には差異が生じる。その結果、疑似表面ＳＶ波の強度が異なる。当然のことながら、試験片１０から受信用の探触子への伝達効率と、試験体３から受信用の探触子への伝達効率も異なる。その結果、透過パルスの高さが異なる。また、このような表面状態による超音波の伝達効率の差異だけでなく、音響インピーダンスによる超音波の伝達効率の差異もある。ここで、音響インピーダンスとは、試験体の音速と密度とを乗算して得られる材料パラメータである。音響インピーダンスが異なると伝達効率も異なるので、やはり透過パルスの高さが異なる。
【００４８】
この発明の実施の形態１では、これら諸要因により透過パルスの高さが変化する現象を用いて感度設定を行い、探傷を行うものである。その方法は、上述した透過パルスの高さが異なる２つの理由にそれぞれ対応すべく、２つの方法で対処する。まず、１つ目の方法は、音速差への対処として、角度調整機構７及び１１による探触子の角度調整である。これらの角度調整機構で探触子の角度を調整し、透過パルスの高さが最大となる角度を見出す。透過パルスの高さが最大になるということは、受信用の探触子のくさび９において疑似表面ＳＶ波による波面と受信用の振動子８が平行になることを意味している。波面と振動子８を常に平行にしておけば音速差による音場の変化を抑制できるので、疑似表面ＳＶ波の強度変化を抑制することができる。
【００４９】
２つ目の方法は、伝達効率への対処として、探傷器５における探傷感度の設定である。図９に示した探触子間隔と図１３に示した探触子間隔が同じであるので、角度調整機構７及び１１で透過パルスを最大にした場合、透過パルス２０の高さと透過パルス２２の高さが異なる要因は、伝達効率だけとなる。すなわち、伝達効率の差がそのまま透過パルスの高さの差となって現れるので、この差または比を用いて探傷器５における探傷感度を補正すれば、精度の良い感度設定が可能となる。
【００５０】
以上をまとめると、この発明は、
（ｉ）音速の差異による音場変化の補正を、角度調整機構７及び１１で行う、
（ii）表面状態及び音響インピーダンスによる伝達効率の補正を、探傷器５の感度設定で行う、
という２段階の補正により、精度の良い感度設定を行うことが特徴である。この際、角度調整機構７及び１１を用いた補正を先に行うことが重要である。何故なら、角度調整機構７及び１１を用いて補正して始めて伝達効率による差異が明らかになるからである。
【００５１】
ＭＡスコープ２１は、実際の試験体３とは音速の異なる試験片１０を用いて作成したものであるが、角度調整機構７及び１１を用いて探触子の角度を調整するので、実際の試験体３を探傷する時にエコー高さ区分線として適用可能なものとなる。しかし、超音波の伝達効率の差はあるので、感度補正を行う必要がある。この補正を、透過パルス２０と透過パルス２２との感度差または比で行うことにより、精度の良い感度設定が可能となる。
【００５２】
以上説明したように、送信用の探触子及び受信用の探触子を、試験片１０及び試験体３の表面に設置して、疑似表面ＳＶ波による透過パルスを受信し、透過パルスの高さが最大になるように角度調整機構７及び１１を用いて探触子の角度を調整し、さらに、探傷器５の感度補正を行うことにより、精度の良い感度設定を行うことができるという効果がある。また、精度の良い探傷を行うことが可能な超音波探傷装置が得られるという効果がある。
【００５３】
なお、この発明の実施の形態１では、試験体３の表面が粗い場合について説明したが、ここで示した方法は、例えば試験体３に塗装が施してある場合にも適用できる。塗装の場合には、試験体３における透過パルス２２の方が、試験片１０における透過パルス２０よりも大きくなる可能性もあるが、この場合にもこの発明の実施の形態１で示した方法及び装置で補正が可能である。
【００５４】
また、この発明の実施の形態１では、試験片１０と実際の試験体３に音速差がある場合について説明したが、これらの音速差がないと予め分かっている場合には探触子の角度調整は必要ない。
【００５５】
また、この発明の実施の形態１では、探触子の角度調整に角度調整機構７及び１１を用いて機械的に調整する場合について説明したが、他の方法で角度調整しても構わない。例えば、フェーズドアレイ探触子を用いて角度調整を行っても良い。また、透過パルスの高さが最大になるように探触子の角度を自動調整する機能を、角度調整機構７及び１１に付けても構わない。
【００５６】
また、この発明の実施の形態１では、試験片１０の場合と試験体３との場合で、接触媒質６を用いた場合について説明したが、異なる接触媒質を用いても構わない。例えば、試験片１０の透過パルス２０を受信するとき及びＭＡスコープ２１を作成するときの接触媒質をマシン油とし、実際の試験体３の透過パルス２２を受信するときの接触媒質をグリセリンとしても良い。接触媒質が異なると超音波の伝達効率が異なるが、この差異は補正量に含まれる。
【００５７】
最後に、超音波の伝達効率を補正する感度設定方法が、試験体表面に沿って伝搬する波動を用いた探傷だけでなく、通常の探傷にも適用可能であることを説明する。従来の感度補正方法は非特許文献２に示されているが、この方法では斜角探触子の屈折角が大きい場合、適用が難しい。例えば屈折角が９０度に近い場合、探傷面に対してほぼ平行に超音波ビームが伝搬するので、試験体の厚さにもよるが、送信用と受信用の探触子間距離を長くする必要がある。その結果、透過パルス高さがピークを示す位置を探すことが難しくなるという問題が発生する。また、試験体が小さい場合や探傷試験を行う空間が狭い場合、送信用と受信用の探触子間距離を物理的に長くできないという問題もある。さらに、試験体の底面が探傷面と平行でない場合や凸凹している場合には、非特許文献２に示されている方法で感度補正量を求めることはできない。
【００５８】
このような場合においても、この発明における伝達効率を補正する感度設定方法は適用できる。すなわち、屈折角が９０度に近ければ、疑似表面ＳＶ波による透過パルスとＳＶ波による透過パルスは、試験体の表面状態の影響はほぼ同様に反映されている。したがって、疑似表面ＳＶ波による透過パルスを比較することにより、感度補正が可能となる。ただし、屈折角が９０度に近くない場合には、この発明における感度設定方法では精度は低下したものとなるが、大まかな指標として用いることはできる。
【００５９】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２における超音波探傷の感度設定方法及び超音波探傷装置について、図１７〜図１９を参照しながら説明する。図１７は、探傷器５の設定を二探触子法とし、表面が滑らかな試験片１０を用いてエコー高さ区分線を作成する装置の構成及び動作を示す図である。また、図１８は、透過パルス２０のＭＡスコープを説明する図であり、図１９は、きず性状の評価を説明する図である。
【００６０】
上述した実施の形態１では、横穴１５からのエコーを用いてＭＡスコープ２１を作成し、これをエコー高さ区分線とするものであるが、これに対し実施の形態２では、透過パルス２０のＭＡスコープを作成し、これをエコー高さ区分線とするものである。その動作について、実施の形態１を参照しながら、以下に説明する。なお、感度Ａおよび感度Ｃを求める装置構成および動作については、実施の形態１と同様であるので、省略する。
【００６１】
実施の形態２の装置構成は実施の形態１と同様であるので省略し、動作について説明する。まず、実施の形態１と同様に、試験片１０を用いて感度Ａを記録した後、図１７に示すように、受信用の探触子を走査する。勿論、送信用の探触子を走査しても動作としては同じである。このときの角度調整機構７および１１は、感度Ａを記録したときの角度、すなわち透過パルス２０が最大となったときの角度で固定しておく。送信用の探触子から受信用の探触子を遠ざけるように走査すると、透過パルス２０の高さは徐々に小さくなっていく。この特性を、ＭＡスコープ２５として記憶する。なお、一般的には、ＭＡスコープはエコー高さとビーム路程との関係を示すものであるが、ここでは透過パルスとビーム路程との関係もＭＡスコープとして説明する。
【００６２】
図１８では、探傷器５の表示器上に曲線が描かれており、これが透過パルス２０のＭＡスコープ２５である。このときの探傷器５の感度をＤデシベルとする。この感度Ｄを記録しておく。この記録は、感度Ａと同様に、探傷器５の内蔵メモリに記録しても良いし、紙にメモしておいても良い。作業者の頭の中に記憶しておいても構わない。また、ＭＡスコープ２５も記録しておく。ＭＡスコープ２５は、ガラスなどの透明な板などに描いておいても構わない。感度設定後に行う探傷時に読み出せる形で記録しておけば良い。なお、探触子の走査は、手で走査しても良いし、走査用のスキャナを用いても良い。
【００６３】
感度ＤおよびＭＡスコープ２５を記録した後、実施の形態１と同様に、試験体３を用いて感度Ｃを記録する。角度調整機構７（または１１）は、感度Ｃを求めたときの角度を固定したままで、探傷器５の設定を一探触子法に切り替える。このときの送受兼用の探触子は、どちらの探触子を用いても構わない。そして、ＭＡスコープ２５を読み出して、探傷器５の表示器上に表示する。
【００６４】
ＭＡスコープ２５を求めたときの感度はＤデシベルであったが、ここで、感度設定値を補正する。感度Ａ及び感度Ｃを読み出して感度補正量（Ａ−Ｃ）を計算し、さらに、
Ｄ−（Ａ−Ｃ）
の値を求める。この値を探傷感度として探傷器５に設定する。なお、感度補正量の計算は作業者が行っても構わないが、探傷器５に補正量を計算する機能を設け、この機能を用いて補正量を計算しても良い。さらに感度設定も作業者が行っても構わないが、探傷器５に感度設定する機能を設け、この機能を用いて感度設定しても良い。
【００６５】
この発明の実施の形態２における超音波探傷装置は、Ｄ−（Ａ−Ｃ）で求めた値を探傷感度として探傷器５に設定し、ＭＡスコープ２５をエコー高さ区分線として用いて探傷を行うというものである。図１９は、ＭＡスコープ２５をエコー高さ区分線として、表面付近の複雑形状きず１６からのエコー２４を評価している例を示したものである。従来の超音波探傷では、実験で得られたエコーに基づいてエコー高さ区分線を作成していたが、透過パルスで作成したＭＡスコープをエコー高さ区分線としても、探傷可能である。
【００６６】
実施の形態２では、感度Ａを求めた装置構成のまま、エコー高さ区分線となるＭＡスコープ２５を求めるので、実施の形態１の効果に加え、作業効率が向上するという効果がある。また、横穴１５などの基準反射源からのエコーを用いないので、エコー高さ区分線は反射源形状の加工精度に依存しない。このため、さらに精度が向上するという効果がある。
【００６７】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３における超音波探傷の感度設定方法及び超音波探傷装置について、図２０〜図２２を参照しながら説明する。図２０は、探傷器５の設定を二探触子法とし、実際の試験体３を用いてエコー高さ区分線を作成する装置の構成及び動作を示す図である。また、図２１は、透過パルス２２のＭＡスコープを説明する図であり、図２２は、きず性状の評価を説明する図である。
【００６８】
上述した実施の形態１では、横穴１５からのエコーを用いてＭＡスコープ２１を作成し、これをエコー高さ区分線とするものである。また、実施の形態２では、表面が滑らかな試験片１０を用いて疑似表面ＳＶ波による透過パルス２０のＭＡスコープを作成し、これをエコー高さ区分線とするものである。これに対し、実施の形態３では、実際の試験体３による疑似表面ＳＶ波の透過パルス２２のＭＡスコープを作成し、これをエコー高さ区分線とするものである。
【００６９】
すなわち、送信用の超音波探触子によって超音波を実際の試験体３中に送信し、試験体３の表面に沿って伝搬する疑似表面ＳＶ波を送信用の超音波探触子と離隔して設けられた受信用の超音波探触子で受信し、送信用の超音波探触子あるいは受信用の超音波探触子を試験体３の表面で走査して、試験体３の表面に沿って伝搬する疑似表面ＳＶ波の受信信号の振幅とビーム路程との関係を示すＭＡスコープを求め、これを感度の基準とする。その動作について、実施の形態１を参照しながら、以下に説明する。
【００７０】
実施の形態３の装置構成は、実施の形態１および実施の形態２と同様であるので省略し、動作について説明する。まず、図１３と同様に実際の試験体３を用いて疑似表面ＳＶ波による透過パルス２２を受信し、角度調整機構７および１１を用いて透過パルス２２の振幅が最大となるところで角度を固定し、受信用の探触子を走査する。勿論、送信用の探触子を走査しても動作としては同じである。このときの角度調整機構７および１１は、透過パルス２２の振幅が最大となったときの角度で固定しておく。送信用の探触子から受信用の探触子を遠ざけるように走査すると、透過パルス２２の高さは徐々に小さくなっていく。この特性を、ＭＡスコープ２６として記憶する。
【００７１】
ここで、角度調整機構７は、受信用の超音波探触子の角度を、試験体３の表面に沿って伝搬する波動が受信用の超音波探触子のくさび９内に形成する波面に対し、受信用の超音波探触子に用いられている振動子８が平行となるように調整すると共に、送信用の超音波探触子の角度も、角度調整機構１１により受信用の超音波探触子と同様に調整される。
【００７２】
図２１では、探傷器５の表示器上に曲線が描かれており、これが透過パルス２２のＭＡスコープ２６である。このときの探傷器５の感度をＥデシベルとする。この感度Ｅを記録しておく。この記録は、探傷器５の内蔵メモリに記録しても良いし、紙にメモしておいても良い。作業者の頭の中に記憶しておいても構わない。また、ＭＡスコープ２６も記録しておく。ＭＡスコープ２６は、ガラスなどの透明な板などに描いておいても構わない。感度設定後に行う探傷時に読み出せる形で記録しておけば良い。なお、探触子の走査は、手で走査しても良いし、走査用のスキャナを用いても良い。
【００７３】
角度調整機構７（または１１）は、感度Ｅを求めたときの角度を固定したままで、探傷器５の設定を一探触子法に切り替える。このときの送受兼用の探触子は、どちらの探触子を用いても構わない。そして、ＭＡスコープ２６を読み出して、探傷器５の表示器上に表示する。そして、探傷感度はＥデシベルのまま、探傷を行う。ＭＡスコープ２６は、実際の試験体３を用いて作成するため、探触子から試験体３への超音波の伝達効率も含んだ特性となっている。このため、実施の形態１や実施の形態２とは異なり、感度補正が不要である。
【００７４】
この発明の実施の形態３における超音波探傷装置は、実際の試験体３を用いて作成したＭＡスコープ２６をエコー高さ区分線として用いて探傷を行うというものである。図２２は、ＭＡスコープ２６をエコー高さ区分線として、表面付近の複雑形状きず１６からのエコー２４を評価している例を示したものである。実施の形態２と同様に、透過パルスで作成したＭＡスコープをエコー高さ区分線としても、探傷可能である。
【００７５】
実施の形態３では、実際の試験体３を用いてエコー高さ区分線となるＭＡスコープ２６を求めるので、試験片１０が不要となる。したがって、実施の形態１の効果に加え、探傷に必要な機材を少なくできるという効果もある。また、感度補正が不要となるので、作業効率が向上するという効果がある。また、横穴１５などの基準反射源からのエコーを用いないので、実施の形態２と同様にエコー高さ区分線は反射源形状の加工精度に依存しない。このため、精度が向上するという効果がある。
【符号の説明】
【００７６】
１  振動子、２  探触子のくさび、３  試験体、４  きず、５  探傷器、６  接触媒質、７  角度調整機構、８  受信用の探触子に用いられている振動子、９  受信用の探触子のくさび、１０  試験片、１１  受信用探触子の角度調整機構、１５  横穴  １６  複雑形状きず、２０  試験片における疑似表面ＳＶ波による透過パルス、２１  横穴からのエコーのＭＡスコープ、２２  試験片における疑似表面ＳＶ波による透過パルス、２４  表面付近の複雑形状きずからのエコー、２５  疑似表面ＳＶ波による透過パルスのＭＡスコープ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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