(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接部の裏面を検査する超音波検査方法であって、
前記溶接部の表面と、前記溶接部に隣接する被溶接材の表面とからなる表面形状（ＳＦ）を、表面形状計測手法により計測し、
前記溶接部及び前記被溶接材の表面に対して予め決めた複数の検査位置（Ｐ１〜Ｐ６）に位置した超音波探触子から、音響媒質を介して、前記溶接部及び前記被溶接部材の表面に向けて超音波を出力し、反射してきた超音波を各検査位置（Ｐ１〜Ｐ６）に位置した前記超音波探触子にて受信して、受信した超音波に対応した検出信号（ｄ１〜ｄ６）を採取し、
前記表面形状（ＳＦ）の位置を基準として、前記溶接部の裏面を領域内に含む検査領域（Ｋ）を設定し、この検査領域（Ｋ）内に多数の集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）を設定し、
前記音響媒質と、前記溶接部及び前記被溶接部材との界面での屈折を考慮して、各検査位置（Ｐ１〜Ｐ６）に位置する前記超音波探触子から出力されて、各集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）で反射してから、前記各検査位置（Ｐ１〜Ｐ６）に位置する前記超音波探触子にて受信される超音波の各伝搬経路（Ｌ１〜Ｌ６）を演算し、
前記音響媒質中での超音波の音速と、前記溶接部及び前記被溶接部材での超音波の音速を用いて、各伝搬経路（Ｌ１〜Ｌ６）毎に、超音波の伝搬時間（ｔ１〜ｔ６）を計算し、
多数の集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）のうち特定の位置の集束位置（Ｃ４−５）で超音波が反射する特定の伝搬経路（Ｌ１〜Ｌ６）を伝搬してきた超音波に対応した検出信号（ｄ１〜ｄ６）が出力された時点から、当該特定の伝搬経路（Ｌ１〜Ｌ６）を超音波が伝搬するために要する伝搬時間（ｔ１〜ｔ６）が経過した時点での、前記検出信号（ｄ１〜ｄ６）のうち、表面エコーまたは裏面エコーが検出されて無い信号（ｄ１〜ｄ６）を除いた前記検出信号（ｄ１〜ｄ６）の振幅値を、当該特定の位置の検査位置（Ｃ４−５）で反射した超音波の振幅値（ａ１〜ａ６）として求める演算処理を、全ての集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）について行い、
求めた振幅値（ａ１〜ａ６）を、集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）毎に重ね合わせたものを、各集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）の総合振幅値（Ａ１−１〜Ａ９−１９）とし、
各集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）における総合振幅値（Ａ１−１〜Ａ９−１９）を、強度分布に応じて画像化することを特徴とする超音波検査方法。
【請求項２】
溶接部の裏面を検査する超音波検査方法であって、
前記溶接部の表面と、前記溶接部に隣接する被溶接材の表面とからなる表面形状（ＳＦ）を、曲線関数によりフィッティングして求め、
前記溶接部及び前記被溶接材の表面に対して予め決めた複数の検査位置（Ｐ１〜Ｐ６）に位置した超音波探触子から、音響媒質を介して、前記溶接部及び前記被溶接部材の表面に向けて超音波を出力し、反射してきた超音波を各検査位置（Ｐ１〜Ｐ６）に位置した前記超音波探触子にて受信して、受信した超音波に対応した検出信号（ｄ１〜ｄ６）を採取し、
前記表面形状（ＳＦ）の位置を基準として、前記溶接部の裏面を領域内に含む検査領域（Ｋ）を設定し、この検査領域（Ｋ）内に多数の集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）を設定し、
前記音響媒質と、前記溶接部及び前記被溶接部材との界面での屈折を考慮して、各検査位置（Ｐ１〜Ｐ６）に位置する前記超音波探触子から出力されて、各集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）で反射してから、前記各検査位置（Ｐ１〜Ｐ６）に位置する前記超音波探触子にて受信される超音波の各伝搬経路（Ｌ１〜Ｌ６）を演算し、
前記音響媒質中での超音波の音速と、前記溶接部及び前記被溶接部材での超音波の音速を用いて、各伝搬経路（Ｌ１〜Ｌ６）毎に、超音波の伝搬時間（ｔ１〜ｔ６）を計算し、
多数の集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）のうち特定の位置の集束位置（Ｃ４−５）で超音波が反射する特定の伝搬経路（Ｌ１〜Ｌ６）を伝搬してきた超音波に対応した検出信号（ｄ１〜ｄ６）が出力された時点から、当該特定の伝搬経路（Ｌ１〜Ｌ６）を超音波が伝搬するために要する伝搬時間（ｔ１〜ｔ６）が経過した時点での、前記検出信号（ｄ１〜ｄ６）の振幅値を、当該特定の位置の検査位置（Ｃ４−５）で反射した超音波の振幅値（ａ１〜ａ６）として求める演算処理を、全ての集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）について行い、
求めた振幅値（ａ１〜ａ６）を、集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）毎に重ね合わせたものを、各集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）の総合振幅値（Ａ１−１〜Ａ９−１９）とし、
各集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）における総合振幅値（Ａ１−１〜Ａ９−１９）を、強度分布に応じて画像化することを特徴とする超音波検査方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記表面形状（ＳＦ）を、曲線関数によりフィッティングすることを特徴とする超音波検査方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記表面形状計測手法は、
機械的に表面形状（ＳＦ）を検出する手法、
または、レーザを用いて表面形状（ＳＦ）を検出する手法、
または、超音波を用いて表面形状（ＳＦ）を検出する手法のいずれかであることを特徴とする超音波検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波検査方法に関し、溶接部の裏面の形状、例えば裏波の形状を正確に検出することができるように工夫したものである。
【背景技術】
【０００２】
各種の配管や板材を溶接により接合した場合には、溶接部の信頼性を評価するために、欠陥の有無や溶接形状を定期的に検査している。このような溶接部における欠陥の有無や溶接形状を検査する手法として、超音波検査方法が採用されている。
【０００３】
例えば、超音波探触子から接触媒質を介して超音波を溶接部に照射し、対象物の中を伝搬して裏面（底面）や傷部分で反射してきた超音波を超音波探触子で受信し、受信した超音波に対応した検出信号を信号処理して、欠陥の有無や溶接形状を検査している。
【０００４】
検査対象となる溶接部では、裏面に裏波が形成されているものがあり、このような溶接部では、裏波の形状を正確に検査することが、信頼性を評価する上で重要なポイントになっている。
従来では、裏波の形状を検査するために、検査対象物に対して垂直に超音波を照射して溶接形状の検査をするいわゆる「垂直法」を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４１１５９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、溶接部の表面側に余盛が形成されると共に、裏面側に裏波が形成されている場合において、前述した「垂直法」により超音波検査をしたとしても、裏波の形状を正確に検出することができないことがあった。
このことを、図８〜図１１を参照して説明する。
【０００７】
図８に示すように、被溶接材（例えば配管）１，２は溶接部１０により突き合わせ溶接されている。溶接部１０の表面側（図では上面側、配管では外周面側）には余盛１１が形成されており、裏面側（図では下面側、配管では内周面側）には裏波１２が形成されている。
【０００８】
図９に示すように、超音波探触子２０を用いて、垂直法により超音波検査をして裏波１２の形状を検査しようとしたときに、余盛１１の形状によっては、超音波探触子２０の探触子面と溶接部１０との間に隙間が空いてしまい、超音波探触子２０により溶接部１０を倣うことができない状態になることがある。このように隙間が空いてしまうと、裏波１２の形状を正確に検出することができない。
【０００９】
また図１０に示すように、超音波探触子２０の探触子面が、溶接部１０の余盛１１の表面に密着した場合であっても、裏波１２の形状によっては、裏面１２で反射してきた超音波が異なる種々の複雑な伝搬経路を介して超音波探触子２０に戻ってくることがある。このように、種々の複雑な伝搬経路を介して戻ってきた超音波を基に、信号処理をして裏波１２の形状を検出したとしても、その形状精度は低下する。
【００１０】
更に、図１１に示すように、超音波探触子２０から裏波１２に向かって超音波を照射したとしても、裏波１２の形状によっては、超音波の殆どが超音波探触子２０に戻らず、裏波１２の形状を明瞭に検査することができないこともある。なお図１１において、点線で示す矢印は超音波の伝搬経路を示す。
【００１１】
本発明は、上記従来技術に鑑み、溶接部の裏面の形状、例えば裏波の形状を正確に検出することができる、超音波検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する本発明の構成は、
溶接部の裏面を検査する超音波検査方法であって、
前記溶接部の表面と、前記溶接部に隣接する被溶接材の表面とからなる表面形状（ＳＦ）を、表面形状計測手法により計測し、
前記溶接部及び前記被溶接材の表面に対して予め決めた複数の検査位置（Ｐ１〜Ｐ６）に位置した超音波探触子から、音響媒質を介して、前記溶接部及び前記被溶接部材の表面に向けて超音波を出力し、反射してきた超音波を各検査位置（Ｐ１〜Ｐ６）に位置した前記超音波探触子にて受信して、受信した超音波に対応した検出信号（ｄ１〜ｄ６）を採取し、
前記表面形状（ＳＦ）の位置を基準として、前記溶接部の裏面を領域内に含む検査領域（Ｋ）を設定し、この検査領域（Ｋ）内に多数の集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）を設定し、
前記音響媒質と、前記溶接部及び前記被溶接部材との界面での屈折を考慮して、各検査位置（Ｐ１〜Ｐ６）に位置する前記超音波探触子から出力されて、各集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）で反射してから、前記各検査位置（Ｐ１〜Ｐ６）に位置する前記超音波探触子にて受信される超音波の各伝搬経路（Ｌ１〜Ｌ６）を演算し、
前記音響媒質中での超音波の音速と、前記溶接部及び前記被溶接部材での超音波の音速を用いて、各伝搬経路（Ｌ１〜Ｌ６）毎に、超音波の伝搬時間（ｔ１〜ｔ６）を計算し、
多数の集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）のうち特定の位置の集束位置（Ｃ４−５）で超音波が反射する特定の伝搬経路（Ｌ１〜Ｌ６）を伝搬してきた超音波に対応した検出信号（ｄ１〜ｄ６）が出力された時点から、当該特定の伝搬経路（Ｌ１〜Ｌ６）を超音波が伝搬するために要する伝搬時間（ｔ１〜ｔ６）が経過した時点での、前記検出信号（ｄ１〜ｄ６）のうち、表面エコーまたは裏面エコーが検出されて無い信号（ｄ１〜ｄ６）を除いた前記検出信号（ｄ１〜ｄ６）の振幅値を、当該特定の位置の検査位置（Ｃ４−５）で反射した超音波の振幅値（ａ１〜ａ６）として求める演算処理を、全ての集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）について行い、
求めた振幅値（ａ１〜ａ６）を、集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）毎に重ね合わせたものを、各集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）の総合振幅値（Ａ１−１〜Ａ９−１９）とし、
各集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）における総合振幅値（Ａ１−１〜Ａ９−１９）を、強度分布に応じて画像化することを特徴とする。
【００１３】
また本発明の構成は、
溶接部の裏面を検査する超音波検査方法であって、
前記溶接部の表面と、前記溶接部に隣接する被溶接材の表面とからなる表面形状（ＳＦ）を、曲線関数によりフィッティングして求め、
前記溶接部及び前記被溶接材の表面に対して予め決めた複数の検査位置（Ｐ１〜Ｐ６）に位置した超音波探触子から、音響媒質を介して、前記溶接部及び前記被溶接部材の表面に向けて超音波を出力し、反射してきた超音波を各検査位置（Ｐ１〜Ｐ６）に位置した前記超音波探触子にて受信して、受信した超音波に対応した検出信号（ｄ１〜ｄ６）を採取し、
前記表面形状（ＳＦ）の位置を基準として、前記溶接部の裏面を領域内に含む検査領域（Ｋ）を設定し、この検査領域（Ｋ）内に多数の集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）を設定し、
前記音響媒質と、前記溶接部及び前記被溶接部材との界面での屈折を考慮して、各検査位置（Ｐ１〜Ｐ６）に位置する前記超音波探触子から出力されて、各集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）で反射してから、前記各検査位置（Ｐ１〜Ｐ６）に位置する前記超音波探触子にて受信される超音波の各伝搬経路（Ｌ１〜Ｌ６）を演算し、
前記音響媒質中での超音波の音速と、前記溶接部及び前記被溶接部材での超音波の音速を用いて、各伝搬経路（Ｌ１〜Ｌ６）毎に、超音波の伝搬時間（ｔ１〜ｔ６）を計算し、
多数の集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）のうち特定の位置の集束位置（Ｃ４−５）で超音波が反射する特定の伝搬経路（Ｌ１〜Ｌ６）を伝搬してきた超音波に対応した検出信号（ｄ１〜ｄ６）が出力された時点から、当該特定の伝搬経路（Ｌ１〜Ｌ６）を超音波が伝搬するために要する伝搬時間（ｔ１〜ｔ６）が経過した時点での、前記検出信号（ｄ１〜ｄ６）の振幅値を、当該特定の位置の検査位置（Ｃ４−５）で反射した超音波の振幅値（ａ１〜ａ６）として求める演算処理を、全ての集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）について行い、
求めた振幅値（ａ１〜ａ６）を、集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）毎に重ね合わせたものを、各集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）の総合振幅値（Ａ１−１〜Ａ９−１９）とし、
各集束位置（Ｃ１−１〜Ｃ９−１９）における総合振幅値（Ａ１−１〜Ａ９−１９）を、強度分布に応じて画像化することを特徴とする。
【００１４】
また本発明の構成は、
前記表面形状（ＳＦ）を、曲線関数によりフィッティングすることを特徴とする。
【００１５】
また本発明の構成は、
前記表面形状計測手法は、
機械的に表面形状（ＳＦ）を検出する手法、
または、レーザを用いて表面形状（ＳＦ）を検出する手法、
または、超音波を用いて表面形状（ＳＦ）を検出する手法のいずれかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、音響媒質と検査対象部（溶接部，被溶接材）との界面での超音波の屈折を考慮して、開口合成法を行うようにしたので、溶接部の裏面に形成された裏波の形状を正確に検出することができる。
また裏波が形成されていない場合であっても、溶接部の裏面の形状を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１にかかる超音波検査方法を示すフローチャート。
【図２】溶接部を示す断面図。
【図３】本発明の実施例１にかかる超音波検査方法を実現する装置構成を示す構成図。
【図４】本発明の実施例１にかかる超音波検査方法において、検査領域及び集束位置の設定状態を示す図。
【図５】本発明の実施例１にかかる超音波検査方法において、伝達経路の設定状態を示す図。
【図６】本発明の実施例１にかかる超音波検査方法において、振幅値を求める状態を示す信号波形図。
【図７】超音波検査方法により求めた画像を示す画像図であり、（ａ）は本発明の実施例による画像図、（ｂ）は従来技術による画像図。
【図８】溶接部を示す断面図。
【図９】従来の超音波検査方法を示す断面図。
【図１０】従来の超音波検査方法を示す断面図。
【図１１】従来の超音波検査方法を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態について、実施例に基づき詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施例１にかかる超音波検査方法では、図１のフローチャートに示す手順に沿い処理をして、溶接部の裏波の形状を検出する。
実施例１においては、検査対象部は、図２に示すような被溶接材１，２相互を溶接した溶接部１０である。溶接部１０の表面側（図では上面側、配管では外周面側）には余盛１１が形成されており、裏面側（図では下面側、配管では内周面側）には裏波１２が形成されている。被溶接材（例えば配管）１，２は溶接部１０により突き合わせ溶接されている。
【００２０】
ステップ１（Ｓ１）では、溶接部１０（余盛１１）の表面と、溶接部１０（余盛１１）の近傍に位置する（溶接部１０に隣接する）被溶接材１，２の表面とからなる表面形状ＳＦを計測する。計測した表面形状ＳＦを示す表面形状データｓｆは、処理装置（図示省略）に記憶する。なお、図２において、計測した表面形状ＳＦは、太線により示している。
このような表面形状ＳＦの計測は、機械的な計測手段や、レーザ計測手段を用いて計測したり、または、フェーズドアレイ超音波探触子や、単一の超音波振動子を有する超音波探触子を用いて得た検出信号（超音波信号）を開口合成法（ＳＡＦＴ：Synthetic Aperture Focusing Technique）により信号処理して計測したりすることができる。
【００２１】
なお、表面形状ＳＦは、重回帰分析による曲線や、スプライン曲線などの曲線関数でフィッティングさせるようにしてもよい。このように表面形状ＳＦを曲線関数でフィッティングすれば、後述する演算処理を容易に行うことができる。
【００２２】
ステップ２（Ｓ２）では、溶接部１０及び溶接部１０の近傍に位置する被溶接材１，２に対して、超音波検査をして検出信号（超音波データ）を採取する。
【００２３】
具体的には、図３に示すように、検査容器２１により、溶接部１０（余盛１１）の表面及び溶接部１０（余盛１１）の近傍に位置する被溶接材１，２の表面からなる表面形状ＳＦを覆い、検査容器２１と表面形状ＳＦで囲まれる空間に水などの音響媒質２２を充填する。更に、検査容器２１内に超音波探触子２０を配置する。本例では、超音波探触子２０は、単一の超音波振動子を有する小型の探触子を使用している。
【００２４】
このように音響媒質２２に浸漬された超音波探触子２０を、表面形状ＳＦに対向しつつ走査して（図３では点線の矢印で示すように、左側から右側に走査して）超音波検査をしていく。かかる走査は、図示しない機械的な走査機構により行う。
なお図３では、６個の超音波探触子２０を図示しているが、実際には１つの超音波探触子２０を走査している。
【００２５】
超音波探触子２０は、走査方向に沿う予め決めた多数の検査位置において、超音波を出力すると共に反射してきた超音波を受信し、受信した超音波に対応した検出信号を出力する。
検査位置は、超音波探触子２０の走査方向に沿い予め多数設定されているが、ここでは、説明を簡略化するため、検査位置をＰ１〜Ｐ６の６箇所（図３において超音波探触子２０を描いた位置）として説明する。
結局、検査対象部（溶接部１０及び被溶接材１，２）の表面に対して予め決めた一定距離を介して並んだライン（走査ライン）上に、複数の検査位置１〜Ｐ６が、予め決めた間隔を取って割り振られている。
【００２６】
検査位置Ｐ１において、超音波探触子２０は、超音波を出力すると共に反射してきた超音波を受信し、受信した超音波に対応した検出信号ｄ１を出力する。同様に、各検査位置Ｐ２〜Ｐ６において、超音波探触子２０は、超音波を出力すると共に反射してきた超音波を受信し、受信した超音波に対応した検出信号ｄ２〜ｄ６を出力する。
なお図３に示すように、各検出信号ｄ１〜ｄ６において時間的に早く発生している正負の振幅は表面エコーを示しており、その後に時間的に遅れて発生している正負の振幅は裏面エコーを示している。
【００２７】
各検査位置Ｐ１〜Ｐ６において発生した各検出信号ｄ１〜ｄ６は、それぞれ各検査位置Ｐ１〜Ｐ６と対応させた状態で、処理装置（図示省略）に記憶する。
【００２８】
ステップ３（Ｓ３）では、被溶接材１，２の表面及び溶接部１０の表面での超音波の屈折を考慮して水浸の開口合成法（ＳＡＦＴ：Synthetic Aperture Focusing Technique）により、溶接部１０の裏面（つまり裏波１２の面）及び溶接部１０（裏波１２）の近傍に位置する被溶接材１，２の裏面の形状を検査する。
その検査手法は、処理装置が、次に示すステップ３１（Ｓ３１）〜ステップ３５（Ｓ３５）に示す手順に沿い演算処理をすることにより行う。
【００２９】
ステップ３１（Ｓ３１）では、処理装置は、図４に示すように、画像データの上において、ステップ１（Ｓ１）で得た表面形状データｓｆを基に表面形状ＳＦを描くと共に、この表面形状ＳＦの位置を基準として検査領域Ｋを設定する。
この検査領域Ｋは、その領域内に裏波１２が含まれるように設定する。具体的には、溶接部１０の位置、被溶接材１，２の位置及び厚さ、表面形状ＳＦが分かっているため、これらの既知の位置情報から、領域内に裏波１２が含まれるように検査領域Ｋを設定することができる。
【００３０】
更に、検査領域Ｋの領域内を格子状に区切り、多数の格子点（図４において黒塗りの丸（●）で示す）を集束位置Ｃとして設定する。
実際には多数の集束位置Ｃを設定するが、本例では説明を簡略化するため、集束位置は１９×９個（＝１７１個）を示しており、各集束位置は例えばＣ１−１，Ｃ１−２，・・・Ｃ９−１８，Ｃ９−１９等と表示している。
なお本例では、格子点位置を集束位置Ｃとして設定しているが、集束位置Ｃの設定は格子点に限らず予め決めた法則に則り任意に設定することができる。
【００３１】
ステップ３２（Ｓ３２）では、画像データ上において、検査位置Ｐ１〜Ｐ６を設定する。
【００３２】
ステップＳ３３（Ｓ３３）では、各検査位置Ｐ１〜Ｐ６から溶接部１０及び溶接部１０の近傍に位置する被溶接材１，２の表面に向かって照射された超音波が、水などの音響媒質２２と金属（被溶接材１，２や溶接部１０を構成する金属）との界面で屈折し、各集束位置Ｃ１−１〜Ｃ９−１９で反射し、反射された超音波が再び界面で屈折してから各検査位置Ｐ１〜Ｐ６にて受信されるときの、超音波の伝搬経路を計算により決定する。
即ち、下記に示すスネルの法則を考慮して、界面における屈折位置を決定して伝搬経路を演算する。
ｖ１／sinθ１＝ｖ２／sinθ２
但し、Ｖ１は水中（音響媒質中）での音速であり、Ｖ２は金属中（被溶接材１，２や溶接部１０を構成する金属中）での音速であり、θ１は水（音響媒質）から屈折点に入る入射角であり、θ２は金属への屈折角である。
【００３３】
なお前述したように、表面形状ＳＦを、重回帰分析による曲線や、スプライン曲線などの曲線関数でフィッティングさせておけば、スネルの法則を利用した計算が楽にできるようになる。
【００３４】
図５は、各検査位置Ｐ１〜Ｐ６から出力された超音波が、集束位置Ｃ４−５で反射し、反射された超音波が各検査位置Ｐ１〜Ｐ６により受信されたときの、超音波の伝搬経路Ｌ１〜Ｌ６を示す。
伝搬経路Ｌ１は、検査位置Ｐ１→屈折点ｂ１（界面上の一点）→集束位置Ｃ４−５→屈折点ｂ１（界面上の一点）→検査位置Ｐ１という位置を経由する経路である。
他の伝搬経路Ｌ２〜Ｌ６も同様であり、各伝搬経路Ｌ２〜Ｌ６は、検査位置Ｐ２〜Ｐ６→屈折点ｂ２〜ｂ６（界面上の一点）→集束位置Ｃ４−５→屈折点ｂ２〜ｂ６（界面上の一点）→検査位置Ｐ２〜Ｐ６という位置を経由する経路である。
集束位置Ｃ４−５を除く他の集束位置Ｃ１−１〜Ｃ９−１９に対しても、それぞれ、同様にして伝搬経路を計算して設定する。
【００３５】
ステップＳ３４では、各伝搬経路毎に、超音波の伝搬時間を計算する。
例えば集束位置Ｃ４−５で反射した場合の各伝搬経路は、図５に示すようにＬ１〜Ｌ６となる。
そこで伝搬経路Ｌ１を伝搬したときの超音波の伝搬時間ｔ１を計算する。この計算は、伝搬経路Ｌ１のうち水中の経路距離を音速Ｖ１で割った値と、伝搬経路Ｌ１のうち金属中（被溶接材１，２や溶接部１０を構成する金属中）の経路距離を音速Ｖ２で割った値とを、加算することにより求めることができる。
他の伝搬経路Ｌ２〜Ｌ６においても、同様にして伝搬時間ｔ２〜ｔ６を計算する。
【００３６】
更に、集束位置Ｃ４−５を除く他の集束位置Ｃ１−１〜Ｃ９−１９においても同様にして、各伝搬経路において、超音波が伝搬する伝搬時間を計算する。
【００３７】
ステップＳ３５（Ｓ３５）では、各検査位置Ｐ１〜Ｐ６から出力されてきた各超音波が、多数の集束位置のうち特定の位置の集束位置で反射したときに、特定の位置の集束位置で反射した時点における各超音波のそれぞれの振幅値を求め、求めた各振幅値を重ね合わせた振幅値を、特定の位置の集束位置の総合振幅値として求める。
しかも、特定の位置の集束位置を、次々と変化させていき、全ての集束位置の総合振幅値を求める。
【００３８】
例えば集束位置がＣ４−５である場合には、次のような計算をする。
超音波が検査位置Ｐ１から出力されて伝搬経路Ｌ１を伝搬して検査位置Ｐ１で受信された場合には、超音波の伝搬時間はｔ１であり、このときには検出信号ｄ１が出力される。
したがって、図６に示すように、検出信号ｄ１が出力された時点ｔ０から伝搬時間ｔ１が経過した時点における検出信号ｄ１の振幅値を、伝搬経路Ｌ１を伝搬する超音波が集束位置Ｃ４−５で反射した時点における振幅値ａ１として求める。
【００３９】
同様にして、超音波が集束位置Ｐ２〜Ｐ６から出力されて伝搬経路Ｌ２〜Ｌ６を伝搬して検査位置Ｐ２〜Ｐ６で受信された場合には、超音波の伝搬時間はｔ２〜ｔ６であり、このときには検出信号ｄ２〜ｄ６が出力される。
したがって、図６に示すように、検出信号ｄ２〜ｄ６が出力された時点ｔ０から伝搬時間ｔ２〜ｔ６が経過した時点における検出信号ｄ２〜ｄ６の振幅値を、伝搬経路Ｌ２〜Ｌ６を伝搬する超音波が集束位置Ｃ４−５で反射した時点における振幅値ａ２〜ａ６として求める。
最後に、振幅値ａ１〜ａ６を重ね合わせた振幅値を、集束位置Ｃ４−５における総合振幅値Ａ４−５とする。
【００４０】
集束位置Ｃ４−５を除く他の集束位置Ｃ１−１〜Ｃ９−１９においても同様にして、各集束位置Ｃ１−１〜Ｃ９−１９における総合振幅値Ａ１−１〜Ａ９−１９を求める。
【００４１】
このようにして各集束位置Ｃ１−１〜Ｃ９−１９における総合振幅値Ａ１−１〜Ａ９−１９を求めていくと、裏波１２の近くに位置する集束位置Ｃの総合振幅値Ａが大きくなり、裏波１２から離れて位置する集束位置Ｃの総合振幅値Ａが小さくなる。
【００４２】
なお、検出信号（超音波信号）のうち表面エコーや裏面エコーが全く無い検出信号については、ステップ３５（Ｓ３５）の演算は行わないようにすることもできる。
検出信号（超音波信号）のうち表面エコーや裏面エコーが全く無い検出信号は、検査対象物の形状を計測するという観点からは、誤差をもたらすものであるため、検出信号（超音波信号）のうち表面エコーや裏面エコーが全く無い検出信号について、ステップ３５（Ｓ３５）の演算を行わないことにより、誤差要因を減少させてより正確な形状検出をすることができる。
【００４３】
ステップ４（Ｓ４）では、各集束位置Ｃ１−１〜Ｃ９−１９における総合振幅値Ａ１−１〜Ａ９−１９を、強度分布（総合振幅値の大きさ）に応じて画像化（振幅値に応じて画像濃度を階調処理）して表示する。これにより、裏波１２の形状を表示することができる。
【００４４】
図７（ａ）は、上述したようにして求めた裏波１２の形状と、表面形状ＳＦを合成して画像表示したものである。
ちなみに、図７（ｂ）は、生データである検出信号ｄ１〜ｄ６を画像処理して、裏波１２の形状と表面形状ＳＦを画像表示したものである。図７（ａ）（ｂ）において、Ｓで囲った領域は表面側の画像を示し、Ｂで囲った領域は裏面側の画像を示す。
図７（ａ）の画像表示は、図７（ｂ）の画像表示と比べると、正確に裏波１２の形状が表示できることが分かる。
【００４５】
なおステップ１（Ｓ１）において、表面形状ＳＦを計測するに際して、超音波探触子を用いて得た検出信号（超音波信号）を開口合成法（ＳＡＦＴ：Synthetic Aperture Focusing Technique）により信号処理して、表面形状ＳＦを計測する場合には、ステップ１により求めた検出信号（超音波信号）を、そのまま使用して、ステップ２，ステップ３での処理に用いることができる。
したがって、この場合には、超音波探触子の走査は一回で済み、測定時間の短縮を図ることができる。
【実施例２】
【００４６】
実施例１では、単一の超音波振動子を有する超音波探触子を走査して、各検査位置において超音波の送信と受信をしていたが、フェーズドアレイ超音波探触子を用いることもできる。
フェーズドアレイ超音波探触子により超音波検査をして得た検出信号（超音波信号）を、実施例１と同様な処理をすることにより、裏波の形状を検出することができる。
【００４７】
フェーズドアレイ超音波探触子では、超音波探触子を機械的に走査するのに代えてリニアスキャン（電子的な走査）を採用しているため、検査時間を大幅に短縮することが可能である。
また、フェーズドアレイ超音波振動子の中のある超音波振動子から出力した超音波を、別の超音波振動子により受信することもできるため、超音波の伝達経路を増加させることができ、その分だけ裏波の形状計測を精度良く行うことができる。
【符号の説明】
【００４８】
１，２  被溶接材
１０  溶接部
１１  余盛
１２  裏波
２０  超音波探触子
２１  検査容器
２２  音響媒質
ｂ１〜ｂ６  屈折点
ｄ１〜ｄ６  検出信号
Ｃ１−１〜Ｃ９−１９  集束位置
Ｋ  検査領域
Ｐ１〜Ｐ６  検査位置
ＳＦ  表面形状
【図１】
0005535680.tif 000002
【図２】
0005535680.tif 000003
【図３】
0005535680.tif 000004
【図４】
0005535680.tif 000005
【図５】
0005535680.tif 000006
【図６】
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【図７】
0005535680.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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