(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非破壊検査中に対象物の構造の欠陥による超音波反射が発生させた信号を処理するための方法であって、  対象物の少なくとも１つの試験区画上に複数の独立の放出素子から同時に超音波を放出する工程と、  対象物の構造により反射された波を互いに独立の複数の受信器素子によって受信する工程であって、複数の集束深度のそれぞれに応じて遅延値および受信器素子数とを動的に変化させて受信する工程と、 受信器素子が受信した信号をデジタル化して、集束深度とともに保存する工程と、 デジタル化した信号および集束深度を、対応する受信器素子の領域を連続的に変化させて読みだして処理する工程と、を含む、方法。
【請求項２】
前記遅延値が参照テーブル内に保存されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプ、バー、金属シートなどの対象物や、均一かつ複雑な炭素繊維部品に対する非破壊検査の間に対象物の表面にある欠陥による超音波反射が発生させた信号を処理するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上で言及したタイプの方法については、超音波を用いて試験片を非破壊検査するための方法に関連する第ＤＥ−Ａ−１０  ２００５  ０５１  ７８１号に記載されている。この方法の場合、超音波が１つまたは複数の超音波トランスジューサと結合されて試験片内に入ると共に、試験片内部で反射された超音波が複数の超音波トランスジューサにより受信されこれが超音波信号に変換される。試験片の表面上に超音波トランスジューサを付与して付勢させ、試験片と結合させた超音波を試験片内部で空間的に伝播させると共に極めて均一に分布させるようにする。引き続いて、表面上に設けられた複数のｍ個の超音波トランスジューサによって試験片内部で反射された超音波が受信されると共に、その内部に時間分解の振幅情報が包含されているｍ個の超音波時間信号が生成される。
【０００３】
このｍ個の超音波時間信号は保存される。引き続いてこのｍ個の超音波時間信号のうちの少なくとも一部分のみを用いて、３次元ボリューム画像、試験片全体にわたる２次元超音波画像の形態をしたセクタ画像、あるいはプリセット可能な挿入角度に沿った１次元の時間及び位置分解性の超音波信号の形態をしたＡ画像が再構成される。
【０００４】
第ＤＥ−Ａ−１０  ２００６  ００３  ９７８号は、少なくとも１つの音響的に異方性の材料区域を有する試験片を超音波を用いて非破壊検査するための方法に関する。この音響的に異方性の材料区域を記述する方向特異的な音波伝播特性が決定されかつ提供される。さらに、試験片のこの音響的に異方性の材料区域では超音波の結合が生じており、また試験片の内部で反射された超音波が複数の超音波トランスジューサによって受信される。
【０００５】
複数の超音波トランスジューサによって生成された超音波信号は、方向特異的な音波伝播特性を用いた方向選択方式で実施されるようにして評価される。
【０００６】
この方法の場合では、ｎ個の超音波トランスジューサを用い、このうちのｉ個の超音波送信器を確定してこれらを同時に付勢させることによって試験片が利用されている。このｉ個の超音波送信器と送信器群の具体的な組み上げ（特に、試験片の表面上におけるその配列）によって、送信器群の全体的な放射特性（アパーチャ）、またさらには計測の感度及び分解能が決定される。もちろん、数ｉは試験片に関する超音波送信器の総数より小さい。総放射特性は、超音波送信器の数ｉによってのみ決定される。
【０００７】
第ＵＳ−Ｂ−４，９８９，１４３号は、コヒーレントエネルギービーム表示に関しており、また具体的には不均等な音波偏向の影響を相殺するために対話式の位相共役化を用いてコヒーレントビームの適応形成を改良するための新たな方法に関するものである。様々な欠陥深度に関してフェーズドアレイ用途における信号エネルギー及び読み出しを改良するための詳細はこの公開から知ることはできない。
【０００８】
第ＥＰ−Ｂ−１  ６４９  ３０１号には別の方法が記載されている。この方法の場合では、複数の独立の放出素子を用いて対象物の少なくとも１つの試験区画上に完全な波面が放出される。
【０００９】
引き続いて、対象物の構造により反射された波が互いに独立の複数の受信器素子によって受信される。受信器素子から受け取った信号はディジタル化ステップにおいてディジタル化されてさらに処理を受ける。動的深度集束やアパーチャ適応（ａｐｅｒｔｕｒｅ  ａｄａｐｔｉｏｎ）については第ＥＰ−Ｂ−１  ６４９  ３０１号では取り上げられていない。
【００１０】
第ＵＳ−Ｂ−７，２６３，８８８号では、ボリュメトリック超音波試験のための２次元フェーズドアレイ並びにこのフェーズドアレイの使用方法について記載されている。このフェーズドアレイは、直角設計で配列させた複数の超音波発振器からなる。この２次元アレイによって、横方向と高さ方向の両方においてアパーチャ／オリフィスに関する発火点特性及び寸法の電子的調整が可能となり、これにより試験を受ける構成要素のいずれかのまたはすべての位置において均一及び／または指定の音場特性を実現することが可能となる。
【００１１】
サンプルビームを形成すると共にこのサンプルビームを用いて試験材料の少なくとも１つの区域を走査するために、超音波素子の各々に対して変調を適用することが可能である。
【００１２】
１次元線形アレイと比較すると２次元フェーズドアレイでは、これがＸ方向とＺ方向の両方向に延びた複数の離散的超音波発振器に分離及び／または分割されるという利点を提供することができる。その結果、Ｘ−Ｙ平面とＺ−Ｙ面の両平面においてサンプルビームの形成が可能である。これによって、その焦点距離深度、ステアリング角度及び焦点距離幾何学構成に関するサンプルビームの３次元ステアリング／制御が可能となる。アパーチャのステアリングもまた、サンプルビームの形成に寄与する。アレイのアパーチャは、同期したチャンネルを該アレイの個々の超音波発振器で接続することによるサンプルビームの多重化によって選択することが可能である。さらにアパーチャの寸法は、Ｘ方向とＺ方向の両方向で制御及び／または調整することが可能である。
【００１３】
工作物の様々なゾーンを超音波試験するための方法及びデバイスが第ＵＳ−Ａ−５，５３３，４０１号に記載されている。これによれば、バー形状のチタンボディをその厚さに関して試験するために、深度の大きさが異なる焦点ゾーンを有する複数の超音波トランスジューサが配列される。これらの焦点ゾーンは、バー区画全体の厚さに対する完全な検査が保証されるように隣接する焦点ゾーンに部分的に重なり合っている。トランスジューサ−受信器の反射信号はバー区画の画像を作成するためにディジタル形式で処理される。
【００１４】
しかしこうした方法では、各探触子を個別に調整しなければならず、また表面の凸凹の調整が困難であるため費用が高くつく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第５２３５９８２Ａ号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
このため、本発明の課題は上で言及したタイプの方法及びデバイスをさらに発展させ、様々な欠陥深度に対するフェーズドアレイ利用に向けに信号エネルギー及び分解能に対する改良を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明によればこの課題は、とりわけ特許請求項１の特徴によって解決される。本発明によれば、すでに受信中において各ディジタル化ステップに関する遅延値及び／または受信器素子の数の連続した修正の実現が得られる。連続式のフォーカルロウ（ｆｏｃａｌ  ｌａｗ）（すなわち、遅延値及び送信／受信素子数の連続修正）によるかまた任意選択では様々なフォーカルロウの組み合わせによる受信器／送信クロック動作によって、様々な欠陥深度について「オンザフライ（ｏｎ−ｔｈｅ−ｆｌｙ）」でフェーズドアレイ用途に関する音波エネルギー及び分解能の改良が達成される。
【００１８】
バーチャルな探触子に関する遅延値及び／または送信／受信器素子数の連続式の修正は、ＨＦ信号受信の間に適当なファームウェアプログラムによる「オンザフライ」で実施される。
【００１９】
全体として、従来技術と比較して試験コストを削減して、より高性能の改良型の誤差検出が実現される。
【００２０】
本発明による方法を用いると、フェーズドアレイ用途の受信部分に対する動的な深度集束（実行時制御の集束）及び動的なアパーチャ適応（実行時制御の受信アパーチャ）が実施される。バーチャル探触子に関するフォーカルロウまたは遅延値及び送信／受信器素子数はディジタル化ステップによって次に変更される。
【００２１】
好ましい方法手順では、保存された開始遅延（表面位置に関するフォーカルロウ）から終了遅延（後壁位置に関するフォーカルロウ）までの遅延値は距離関数１／Ｒ（ここで、Ｒ＝半径）によって計算される。
【００２２】
任意選択ではその遅延値は（特に、複素コヒーレンスの場合）参照テーブル内に保存することが可能である。
【００２３】
別の方法手順は、バーチャル探触子の開始素子の終了素子数への直線的な修正によってアパーチャ適応が実施されることにより特徴付けされる。
【００２４】
アパーチャ変更の開始は、表面界面エコーの「タイムオブフライトの（ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｆｌｉｇｈｔ）」位置によってトリガすることが可能である。
【００２５】
別の方法ステップは、ある信号において様々な集束性の送信器発射の総和がディジタルＴＧＣ関数の使用によって実施されることによって特徴付けられる。これによれば、ゾーン遷移中にある信号における様々な深度に集束させた送信器発射の組み上げにおいて生じる感度差が、ディジタルＴＧＣ関数を用いることによって相殺される。
【００２６】
独立の発明的発想により本発明はさらに、例えばベジエ（ＢＥＺＩＥＲ）関数、多項式やその他のタイプの関数によるなど、関数従属性を通じてフェーズドアレイ探触子に関する時間遅延を定義するための方法及びデバイスに関する。この関数は超音波トランスジューサ素子の指標を基準として使用し、その遅延を結果として表示しており、一方そのパラメータはその用途に応じて設定される。
【００２７】
本発明の別の特徴は、本発明に従った上述の方法のすべてを任意の形式で互いに合成させることや連続して実行することが可能である点にある。
【００２８】
さらに、超音波トランスジューサが受信したディジタル化信号が適当な電子デバイス内に保存されることが本発明の主題である。この評価の延長として例えば上述の形式では、保存されたデータを次いで照会することが可能である。
【００２９】
従来技術のケースにおける問題は、配列に関する適用可能な遅延組の数がデータ転送のためのハードウェアの機能及び処理時間によって最終的に制限されることである。素子及び試験対象の追加のゾーンの数が多くなると、記憶空間に対する需要が増大する。
【００３０】
さらに、超音波デバイスが生成させた画像の内部に不連続が全く生じないように、遅延法則を変更するためのゾーンは特殊な処理を必要とする。これを解決するためには、近代的な機器により非常に小さいゾーンに関するまたは各走査点ごとの距離アルゴリズムに基づいて遅延が計算される。この距離アルゴリズムが適するのは、非破壊検査のケースにおいてよく見られるような強力な不連続を生じることがない十分に均質な媒質に関する場合だけである。距離計算の間にすでに固定の関係が利用されていたが、これにはかなり多くの数のパラメータが必要であった。
【００３１】
本明細書に記載した本発明自体の発明的発想によればこの問題は、遅延を発生させる切替回路に関して関数表記を使用することによって解決される。超音波問題で一般に使用される遅延は、配列の第１の素子と配列の最終の素子の間のスタティックな微分関数（ｓｔａｔｉｃ  ａｎｄ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）によって規定することが可能である。この関数表記によれば、その中の遅延値が配列番号の関数であるようなすべての素子の遅延に関する曲線の生成が可能となる。１次元配列ではこれが変数が１つの関数であり、２次元配列ではこれが少なくとも２つの変数の関数となる、等々となる。
【００３２】
この関数表記はさらに、限られた数のパラメータを包含する。これらのパラメータは選択された遅延ゾーンのそれぞれごとに変化すると共に、個々に調整を受けることになる。
【００３３】
例えば３２個の送信器／受信器素子を備えた１次元バーチャル探触子では、第２のゾーンに関して６４個の遅延値が必要である。３次ベジエ関数の形式の関数表記を使用するならば、第２のゾーンに関して必要なパラメータの数は８つの値（放出用に４つの値と受信用に４つの値）まで削減することが可能である。
【００３４】
遅延ゾーン間の遷移を平準化するためには、目下観察中の走査と２つの基準時間位置の間の時間差に応じて、２つのゾーンに関する関数表記の値同士で線形補間を実施することが可能である。同じ公式はアポダイゼーションや重複重み付けに対して用いることが可能である。ここで、関数表記の結果は配列の素子に関する振幅となる。この基準は素子自体であると共に、そのパラメータは超音波システム内部で転送されるか、あるいはより高次元の場合についてあらかじめ計算されて転送用テーブル内にフィアルされている。
【００３５】
本発明による解決法によれば、転送すべきパラメータの数がかなり少なくなり、必要な記憶空間が小さくなるという従来技術と比べた利点が実現される。さらにサイクルの数を増加させることが可能であり、また極めて複雑な幾何学的状況に対する適応も可能である。
【００３６】
要約すると、本発明による方法は、固定した公式または遅延組ではなく遅延ゾーンに関してパラメータ化可能な関数を利用するということで特徴付けされる。
【００３７】
本発明自体の別の発明的発想によれば本発明は、薄肉または厚肉の金属シートなどのプレート様の材料に対する試験のために２次元フェーズドアレイ探触子及び探触子マウントを使用することに関する。このためには、信号品質の改良のための動的な深度集束及び動的な深度アパーチャを用いることにより２次元フェーズドアレイが利用される。
【００３８】
従来技術ではデュアルの接触探触子を水フィルムカップリング及びプラスチック界面（ｐｌａｓｔｉｃ−ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）で使用している。最大１００個の探触子の各々を個別に設定しなければならず、これには制御テクノロジーのために大きな費用を要する。さらにこれらの探触子は適当な超音波カップリング品質を得るために定期的に点検しなければならない。
【００３９】
各探触子をこれが試験対象のプレートによって完全な覆われたときにだけ動作させているため、プレートエッジは個々の探触子の幅と同じ幅をもつ未点検の最大ゾーンを有する。この幅は目下のところ５０ｍｍの範囲にある。
【００４０】
この別の発明的発想の課題はさらに、広範囲の厚さに関して均一な感度が達成されるように薄肉または厚肉の金属シートなどの２次元材料を試験するためのデバイスを開発することである。さらにこのデバイスは、移動する部品が全く必要とせずかつ２次元材料をエッジの近くで試験するために追加の装置を伴うことなくこれが適用可能となるという効果が得られるように改良すべきである。フェーズドアレイに関する新規で発明性の使用法が示唆される。
【００４１】
この課題を解決するためには、信号の品質及び分解能を改良するような動的深度集束及び動的アパーチャ調整を用いた２次元フェーズドアレイ探触子が利用される。探触子及び探触子マウントの機械的設計はセグメント浸漬技法を介した超音波カップリングによって簡略化される。
【００４２】
個々の厚さゾーンに合わせて個別にプログラム可能とするようなマトリックスアレイ走査ユニットの交換によって、従来の浸漬技法の走査ユニットの貧弱な分解能を克服することが可能である。
【００４３】
従来の水ギャップ技法と異なり、この浸漬技法によればかなり簡便な機械的解決法が可能となると共に、プレートエッジの近くでの検査を可能とするためにエッジをトラッキングする追加の走査ユニットを必要とすることがない。
【００４４】
従来技術と比較して、機械的な簡略さの強化及び欠陥の分解能の上昇が実現される。さらにこのオンサイト浸漬技法は、試験対象の材料表面上にある凸凹による影響をより受けにくい。
【００４５】
本方法及びデバイスは、厚さ範囲が４〜４００ｍｍの薄肉または厚肉の金属シートを試験するのに適している。
【００４６】
プレート幅にわたるピクセル化は従来では１２〜１７ｍｍであったが、本発明によるテクノロジーでは４〜８ｍｍを実現することが可能である。
【００４７】
本発明に関する追加の詳細、利点及び特徴については、本特許請求の範囲（これらから引き出される特性）それ自体及び／またはこれらの組み合わせから得られるだけではなく、添付の図面に関する説明から引き出される好ましい実施例からも得られよう。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】フェーズドアレイ探触子用の制御ユニットのブロック図である。
【図２】送信／受信状態にある探触子の上面図である。
【図３】様々な試験クロック動作による探触子の図である。
【図４ａ】非理想的スイッチオン幾何学構成にある上記探触子並びに並列Ｂ走査を表した図である。
【図４ｂ】非理想的スイッチオン幾何学構成にある上記探触子並びに並列Ｂ走査を表した図である。
【図５】２次元材料の試験に対する局所浸漬に関する探触子配列の第１の実施形態を下側から見た図である。
【図６】図５による探触子配列の上面図である。
【図７】送信及び受信状態にある探触子の上面図である。
【図８】様々な試験クロック動作による探触子の図である。
【図９ａ】探触子バーの側面図である。
【図９ｂ】探触子バーの上面図である。
【図１０】探触子バーの形態による探触子配列の第２の実施形態の前面図である。
【図１１】図７による探触子バーの側面図である。
【図１２】探触子バーの別の実施形態の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
図１は、好ましくはＮ＝１２８個のチャンネルを備えた制御ユニットのブロック図を表している。最大Ｎ＝１２８個の超音波トランスジューサ素子１０の各々について、入力１４を介して制御可能な１つのパルス発生器１２が設けられている。別の入力１６を介して、例えば５ｎｓといった遅延時間をオンやオフに切り替えることが可能である。超音波トランスジューサ素子１０が受け取った信号は、その各々が演算増幅器１８、２０、低域通過フィルタ２２、２４並びにＡ／Ｄトランスジューサ２６、２８を含むような２つのチャンネル上で収集される。個々のチャンネルの演算増幅器１８、２０は異なる増幅を有する。Ａ／Ｄトランスジューサはそのディジタルアウトレットに（すなわち、プログラム可能な集積切替回路３０によって）接続されている。Ａ／Ｄトランスジューサ２６、２８のこのディジタルアウトレットは、デ・シリアルデバイス３２、３４の入力に接続されている。デ・シリアルデバイスのアウトレットはオフセット補正デバイス３６、３８の入力に接続されており、またこれらのアウトレットはマルチプレクサ４０に接続されている。マルチプレクサ４０はそのアウトレット側でＲＡＭなどの外部記憶素子４２並びに処理ユニット４４に接続されている。
【００５０】
処理ユニット４４内において、チャンネル選択とさらには深度集束及び動的アパーチャ調整が実施される。一例では遅延時間として５ｎｓが与えられる。外部記憶素子４２の出力はアパーチャ処理ユニット４４に接続されている。さらに、内部記憶素子４６が設けられており、これがさらにアパーチャ処理ユニット４４に接続されている。
【００５１】
総和要素を有するユニット４４のアウトレットはプロセッサ４８に接続されており、この中で増幅、フィルタ処理、時間制御増幅、リアルタイムのＨＦ振幅スケーリングがディジタル方式で実行されている。
【００５２】
マルチプレクサ５０の第１の入力５２．１に接続されたプロセッサ４８のアウトレットに対して信号が転送される。マルチプレクサの第２の入力５２．２には、ヘッダ、シーケンス番号または制御ワードを接続することが可能である。第３の入力５２．３を介して、対応する入力を選択することが可能である。例えば１７ビット信号をマルチプレクサ５０のアウトレットに隣接させており、これを追加の処理のために高速シリアルリンク５４を介して利用可能にしている。切替機構の追加の構成要素の１つは、切替回路３０の様々なユニットに対する信号入力のための入力デバイス５６である。
【００５３】
本発明による方法は以下のようにして実行される。先ず、試験対象物の少なくとも１つの区画に直交するすべての超音波トランスジューサ素子に対する同時（位相固定の）制御によってパルス発生器１２を介して完全な波面が放出される。引き続いて、対象物の構造により反射された波は、互いに独立の複数の超音波トランスジューサ素子１０によって受信される。超音波トランスジューサ素子１０が受信した信号はディジタル化ステップにおいてディジタル信号処理ユニット内でディジタル化され、電子的に処理され、メモリ素子４４または４６内に保存される。
同時に、各ディジタル化ステップにおいてオンザフライで遅延値及び／または超音波トランスジューサ素子の数が調整されるため、バーチャル探触子の遅延値及び／または超音波トランスジューサ素子数に関する連続式の変更は各ディジタル化ステップにおけるオンザフライで実現される。遅延値は、保存された開始遅延（表面位置に関するフォーカルロウ）から終了遅延（現実の壁位置に関するフォーカルロウ）まで距離関数（一例では、Ｒ＝半径とした１／Ｒ）によって計算される。遅延値は、特に複素コヒーレンスの場合において参照テーブル内に保存しておくことが可能である。この場合ではその遅延値が曲線の形態でファイルされている。
【００５４】
アパーチャ適応は、受信素子数に関する（好ましくは、総和要素４４内における）線形修正によって実現される。
【００５５】
遅延値及び／またはアパーチャ適応の強力な変更は通常、表面界面エコーの「タイムオブフライトの」位置（実行時位置）によってトリガされる。総和デバイス４４内では、ディジタルＴＧＣ関数を用いることによってある信号に対して集束性が異なる送信器発射の総和が実施される。さらに遅延値は、例えばベジエ関数、多項式やその他のタイプの関数による関数従属性によって規定することが可能であり、この際に、超音波トランスジューサ素子の関数指標が基準として用いられると共にその結果として遅延値が表示される一方、そのパラメータはその用途に応じて設定される。
【００５６】
図２ａ〜２ｄでは、探触子６２の純粋に模式的な上面図についてマトリックスフェーズドアレイ探触子の形態で表している。この後者は個別に制御可能な複数の個々の超音波トランスジューサ素子１０からなる。
【００５７】
上ですでに説明したように、超音波トランスジューサ素子１０はすべて図２ａに示したように送信のために同時に付勢させている。
【００５８】
関心対象の集束ゾーンに関する図２ｂ〜２ｄでは、様々な深度のゾーン上に集束させるために、実行時制御式の集束（動的深度集束）並びに実行時受信アパーチャ（動的アパーチャ）の原理に従って、図２ｂに示したような１つの素子、図２ｃに示したような５つの素子、あるいは図２ｄに示したような９つの素子が受信に切り替えられる。
【００５９】
各探触子６２は一例として、１２８個の超音波トランスジューサ素子１０を有することが可能である。好ましくは探触子を５×２５＝１２５個の素子と共に利用し、これにより例えば３５ｍｍ×１７５ｍｍの範囲の有効表面を得ている。
【００６０】
シート幅を１０００ｍｍ〜５３００ｍｍの範囲で覆うためには、概ね３６個の探触子６２が必要である。
【００６１】
図３には、２４個の素子を有するシステム探触子６４を表しており、いずれのケースでもシステム試験クロック動作Ｔ１．．．Ｔｎに従って９個の超音波トランスジューサ素子１０が徐々にオンに切り替えられかつ受信に切り替えられる。
【００６２】
本発明による方法を従来の装着技法と比較すると、表面が粗い場合により大きなカップリング信頼度が得られる。さらに、金属シート幅（幅のピクセル化の場合では例えば、６ｍｍ）全体にわたってすべての探触子をギャップ無しに配列することが可能である。エッジ並びに上部／底部試験がこの考え方に統合される。さらに、すべての試験データに対する初期ディジタル化によってより有意な再構成法を組み込むことが可能である。さらに、並列Ｂ走査原理（すなわち、すべての超音波トランスジューサ素子を同時に送信及び受信すること）が可能となる。
【００６３】
並列Ｂ走査方法によって、図４ａに示したような非理想的スイッチオン幾何学構成６６でのロバストな試験も可能となる。非理想的スイッチオン幾何学構成６６では例えば、図４ｂに示したような湾曲した前壁及び／または湾曲後壁を有させることが可能である。
【００６４】
試験配列６８の第１の実施形態を図５で側面像で表している。薄肉の金属シートまたは厚肉の金属シートなど２次元材料の形態をした試験対象物７０は、ローラー７２、７４上に格納されると共に、矢印７６の方向に搬送可能である。試験対象材料７０の後ろ側７８に探触子配列８０が設けられ、これによって個々の探触子ＰＫ１〜ＰＫｎがセグメント技法を介して試験対象材料７０に結合される。探触子配列８０は、試験対象物７０のクラック部において生じる水のロスを一定の冷却剤インレットを介して補填するための上に開いた水チェンバーの形に設計されており、これにより超音波の完璧なカップリングが保証される。探触子配列８０は、水ロスを低減するために試験対象材料の後ろ側上にあるリップシールによって封止されることが好ましい。別法として、試験対象デバイスの凸凹が大きすぎる場合に探触子配列８０を損傷から保護するために、試験対象デバイス７０の移動方向７６にスタートアップ及びアウトレットスライドブロックを設けることも可能である。探触子配列８０はアクチュエータ８４を介して下降させると共に、うねり調整のためにさらにアクチュエータ８６、８８、９０を用いて動的に再調整することが可能である。事前の純化（ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ）または事前の湿潤化９２並びに障害の場合にカットオフを配列させるようなセキュリティセンサ９４は、探触子配列８０の上流である。
【００６５】
図６は、個々の探触子ＰＫ１〜ＰＫ６またはＰＫｎが水盤９６内部に配列されているような探触子配列８０の上面図を表している。この水盤は、試験対象材料７０の後ろ側７８に対するリップシールなどの周囲封止素子９８によって覆われることが好ましい。このために探触子ＰＫ１、ＰＫ３、ＰＫ５は第１の長手方向の軸９８に沿って互いからある距離の位置に配列されており、この際に探触子ＰＫ２、ＰＫ４、ＰＫ６は第１の軸と平行に延びる第２の軸１００に沿って配列させこれらを探触子ＰＫ１、ＰＫ３、ＰＫ５に対してオフセットで動作するようにしている。この方式により、点検しようとする区域の全体幅Ｂが超音波トランスジューサ素子により覆われる。超音波探触子の各々Ｐｋｉはここで（図１に従った）超音波制御ユニットのうちの１つであるｉに接続されている。この方式では、個々の各探触子と同時並列でその試験を実施することができ、これによりその試験性能を高めることができる。１つの探触子の内部にはその試験要件に応じてマトリックス探触子の好ましくは５×５個の素子からなる群が試験対象デバイスの後壁上に集束するように放出を受ける。次いで、同じ受信群に関する評価が深度ゾーンに応じて、対応する受信素子の選択による記載した動的アパーチャ調整を介して及び／または遅延時間の調整を介した動的深度集束を通じて実施される。探触子区域全体を覆うためには、マトリックス素子の次の超音波発射に関するこの記載した群に対するクロック動作が、探触子アパーチャ全体が走査されるまで継続する。別法として別の試験モードでは、送信側アパーチャ（例えば、中央の素子または３×３の素子群のみ）を適当な集束によって付勢させることが可能であり、また深度ゾーンに従って組み上げた異なる送信発射からの保存済みの受信超音波信号をアパーチャ及び集束調整によって再評価することが可能である。探触子のアパーチャ全体（例えば、５×２５マトリックスの素子）の送信発射において試験対象デバイスの後壁上への線形集束並びに５×５素子群のスルークロック動作の始点において記載した方法に対応する保存済み受信信号の評価を伴うような別の試験モードが存在する。
【００６６】
探触子配列８０は、製造過程における未トリムのロール状プレートの区域のうちの１００％に対する試験を実行することが可能である。このために、長さが最大３０，０００ｍｍ、幅が１０００〜５３００ｍｍかつ厚さが４ｍｍ〜３００ｍｍの範囲にある試験金属シートを処理し点検することが可能である。
【００６７】
この試験は、フローの形で実施することが可能であり、特に表面及びエッジゾーン試験においてはこれらを長さ方向及び横方向で実施することが可能である。試験速度は、毎秒の超音波発射１０００回において概ね０．５ｍ／ｓｅｃである。上で説明したようにそのカップリングは水供給の各サイクルごとに水ギャップを介して実施される。
【００６８】
本発明による方法によれば、材料厚さに応じた高信頼の検出が可能となる、この際、表面までの距離が３ｍｍまででは厚さが８ｍｍ〜２４０ｍｍＥＲＧ  Φ３、また表面までの距離が５ｍｍまででは厚さ範囲が２４０ｍｍ〜４００ｍｍＥＲＧ  Φ５の場合に高信頼に検出される。
【００６９】
全体として、機能的な信頼度、可用性及び整備性を向上させるためにはモジュール型の設計が目標となる。
【００７０】
本方法は、例えば以下の条件下において検証可能である。
【００７１】
試験方法：水距離が８０ｍｍの場合におけるパルスエコー法
［探触子１：］
材料    ：炭素鋼
寸法    ：長さ＝２００ｍｍ、幅＝１００ｍｍ
厚さ    ：２８０ｍｍ
試験欠陥：浅層のサドル穴、直径３または５ｍｍ
［探触子２：］
材料    ：炭素鋼
寸法    ：長さ＝１００ｍｍ、幅＝１００ｍｍ
厚さ    ：２０ｍｍ
試験欠陥：盲穴、直径３または５ｍｍ
［トランスジューサ（探触子１）：］
タイプ  ：２Ｄ面アレイトランスジューサ（素子数１８個）
周波数  ：４ＭＨｚ
素子寸法：７×７ｍｍ２
［トランスジューサ（探触子２）：］
タイプ  ：２Ｄ面アレイトランスジューサ（素子数２４個）
周波数  ：５ＭＨｚ
素子寸法：６×６ｍｍ２
マトリックス探触子の図を図７に示す。図７ａによれば、探触子ＰＫは５×５すなわち２５個の個別の送信／受信素子１０を含む。実行時制御の受信アパーチャ（動的アパーチャ）の実行時制御の集束（動的深度集束）の原理については図７ｂ）〜７ｄ）から理解できよう。探触子ＰＫの受信超音波信号の数に関する評価に従って、図７ｅ）に純粋に模式的に示したような試験対象の様々なゾーン（ゾーン１、ゾーン２、ゾーン３）を点検することが可能である。
【００７２】
図８は例えば、システム探触子ＡＰＫに関する個々の探触子ＰＫ１．．．ＰＫｎの無ギャップのシーケンスすなわち探触子バーＰＫＬを示しており、このバーは一方、システム探触子ＡＰＫの無ギャップのシーケンスを通じて生起される。
【００７３】
すべての探触子ＰＫ１．．．ＰＫｎによって波面が放出された後、到来する超音波信号をディジタル化ステップでディジタル化できかつ保存できるように探触子ＰＫ１．．．ＰＫｎのすべての超音波受信器１０が受信に切り替えられる。信号を任意の時点でディジタル化するような到来時のディジタル化に基づいて、この信号は深度情報を受け取りこれを評価することが可能である。第１の試験クロック動作Ｔ１では、各探触子ＰＫ１．．．ＰＫｎの２５個の個別信号が「オンザフライ」で（すなわち、信号の受信時点で）評価される。さらなる試験クロック動作Ｔ２．．．Ｔ５では、各ディジタル化ステップに関する遅延値及び／または受信素子数の連続式の変更を考慮しながら、「バーチャルな探触子」においてクロック動作を継続しながら、すでに保存された超音波信号に関して評価が実施される。このディジタル化に基づいて、保存済みの値の各々はまた深度情報を受け取っており、これを評価することが可能である。２５個の送信／受信素子を有する探触子ＰＫで示した実施例ではしたがって、５回の試験クロック動作の中で評価を実施することが可能である。
【００７４】
このために、個々の探触子ＰＫ１．．．ＰＫｎは例えば、５×５＝２５個の個別の送信／受信素子１０（各ケースとも例えば６×６ｍｍの寸法を有する）からなる。したがって、図９ａに示した探触子ハウジングＰＫＧに関する寸法結果は、２５個の送信／受信素子で概ね３５ｍｍ×３４．８ｍｍの範囲である。図９ｂには探触子バーＰＫＬを表している。
【００７５】
例えば最大で５３５０ｍｍの金属シート幅のケースで２５個の送信／受信素子のケースの探触子ハウジング幅が３５ｍｍと仮定すると、この金属シート幅を覆うために必要となる探触子数は５３５０／３５＝１５３となる。
【００７６】
各制御ユニットＳＥごとに１２５個のチャンネルが利用可能であると仮定すると、探触子の数は電子ユニット１つあたり５個となる。探触子の必要数が１５３であれば、３１個の電子ユニットが必要となる。
【００７７】
その各々が探触子を５個処理できる電子ユニットを３１個用いると、最大探触子数は１５５となり、この結果、１５５×３５ｍｍ＝５４２５ｍｍの幅をカバーすることが可能である。これは７５ｍｍ重複に対する５３５０ｍｍの金属シート幅のケースに対応する。
【００７８】
図１０は、探触子バーの形態をした試験配列１０２の第２の実施形態の前面図を示している。この配列では、例えば金属シート１０４などの２次元材料に対する完全な試験を可能とするために、探触子ＰＫ１．．．ＰＫｎを図９に従って探触子バーＰＫ１として無ギャップ列で配置させている。
【００７９】
探触子バー１０２の第１の実施形態の側面像を図１１に示している。探触子バー１０２は、静止したまたは移動式の支持体１０６（詳細には記載せず）上に配列させている。この支持体上を、水を取り込むように設計された搬送体１０８、１１０が移動する。搬送体１０８、１１０上には、昇降用のデバイス１１２が設けられており、これによって探触子バー１０２を試験対象の金属シート１０４まで移動させることが可能となる。昇降デバイスは油圧式の設計とすることが可能であり、また延長させた状態で概ね２０ｍレンジを有することが可能である。昇降デバイス１１２は、高さ調節可能なプラットフォーム１１４を含んでおり、この下に給気用のチャンネル１１６、１１８が配列されている。
【００８０】
好ましい実施形態ではその探触子バー１０２は、湾曲したトレイ１２２を含んだ角度調整デバイス１２０を備えるように設計されており、これがローラー１２４、１２６上に装着されたピボットとなっており調整機構１２８を介して調節可能である。角度は±５°の範囲で調整することができる。
【００８１】
このトレイには長さ方向に移動する搬送体１３０、１３２を設けており、これによって探触子バー１３４が確実に搬送される。探触子バー１３４の配列（特に、初期組み上げのケース）では、調整素子１３６、１３８を設け、これを搬送体１３０、１３２の上側表面上で支持している。探触子バー１３４の側面上には、カップリング水の排出または排除（ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ  ｏｆｆ）のために回収チャンネル１４０、１４２を配列させている。探触子バーの上側には、水を試験対象材料にカップリングさせるための溝１４４が設けられており、これを試験対象材料の後ろ側に接したゴム製隔膜１４６、１５８によって横方向に制限している。
【００８２】
図１２は、探触子バー１５０の別の実施形態の側面像を示しており、この図は図１１による実施形態とよく対応させ同じ素子を同じ参照番号で示すようにしている。
【００８３】
この実施形態のケースでは、探触子バー１３４が試験トレイ１５２に繋がっており、これを排除及び封止用リップ１５４、１５６によって横方向に制限している。試験トレイと平行に、金属シートの移動方向と反対方向で事前湿潤用チャンネル１５８を設けており、これにより試験対象材料を湿潤にさせている。このチャンネルは排除及び封止用リップ１６０並びに排除及び封止用１５４によって横方向に制限されている。
【００８４】
金属シートの移動方向では、試験トレイ１５２と平行に回収チャンネル１６２が延びており、この中に試験トレイから出現した水が受け取られる。この回収チャンネルは、排除及び封止用リップ６４並びに排除及び封止用リップ１５６によって横方向に制限されている。
【符号の説明】
【００８５】
１０  超音波トランスジューサ素子
１２  パルス発生器
１４  入力
１６  入力
１８  演算増幅器
２０  演算増幅器
２２  低域通過フィルタ
２４  低域通過フィルタ
２６  Ａ／Ｄトランスジューサ
２８  Ａ／Ｄトランスジューサ
３２  デ・シリアルデバイス
３４  デ・シリアルデバイス
３６  オフセット補正デバイス
３８  オフセット補正デバイス
４０  マルチプレクサ
４２  外部記憶素子
４４  処理ユニット、総和ユニット
４６  内部記憶素子
４８  プロセッサ
５０  マルチプレクサ
５２  入力
５４  高速シリアルリンク
５６  入力デバイス
６２  探触子
６６  非理想的スイッチオン幾何学構成
６８  試験配列
７０  試験対象物
７２  ローラー
７４  ローラー
７６  試験対象デバイスの移動方向
７６  矢印
７８  試験対象材料の後ろ側
８０  探触子配列
８４  アクチュエータ
８６  アクチュエータ
８８  アクチュエータ
９０  アクチュエータ
９２  事前の純化または事前の湿潤化
９４  セキュリティセンサ
９６  水盤
９８  長手方向軸、周囲封止素子
１００  第１の軸と平行な軸
１０２  試験配列
１０４  金属シート
１０６  支持体
１０８  搬送体
１１０  搬送体
１１２  昇降用デバイス
１１４  プラットフォーム
１１６  給気用チャンネル
１１８  給気用チャンネル
１２０  角度調整デバイス
１２２  湾曲したトレイ
１２４  ローラー
１２６  ローラー
１２８  調整機構
１３０  搬送体
１３２  搬送体
１３４  探触子バー
１３６  調整素子
１３８  調整素子
１４０  回収チャンネル
１４２  回収チャンネル
１４４  溝
１４６  ゴム製隔膜
１４８  ゴム製隔膜
１５０  探触子バー
１５２  試験トレイ
１５４  排除及び封止用リップ
１５６  排除及び封止用リップ
１５８  事前湿潤用チャンネル
１６０  排除及び封止用リップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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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９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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