(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
探触子から被試験体に超音波を入射し、被試験体から反射してくる反射波（エコー）を検出して被試験体の探傷を行う超音波探傷方法であって、
前記被試験体の検査面上のある点（ターゲットポイント）を設定し、
前記被試験体の超音波入射面上を複数の小領域に分割し、
前記ターゲットポイントから前記各小領域を経由して前記超音波が屈折しながら伝搬する方向を算出し、音響的距離が相対的に等しい点の座標を求め、
該点の座標を統合して探触子の出力面を求め、
該出力面を有する探触子を用い、前記ターゲットポイントで前記超音波を３次元的に点集束させることを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項２】
前記被試験体が軸であり、前記探触子の出力面を、次式を満たす点を統合して求めることを特徴とする請求項１記載の超音波探傷方法；
【数１】
0003726067.tif 000045
【請求項３】
前記被試験体が中ぐり軸であり、前記探触子の出力面を、次式に基づく座標点Ｔijを統合して求めることを特徴とする請求項１記載の超音波探傷方法；
【数２】
0003726067.tif 000046
【請求項４】
前記探触子の出力面と前記ターゲットポイントとの間を前記超音波が屈折する際における、前記小領域の各相互間の位相変化の差を調整することを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の超音波探傷方法。
【請求項５】
次式を満たすように前記探触子の出力面を前記ターゲットポイントに近づけて、前記位相変化の差を調整することを特徴とする請求項４記載の超音波探傷方法；
【数３】
0003726067.tif 000047
【請求項６】
被試験体に超音波を入射し被試験体から反射してくる反射波（エコー）を検出する探触子を備える超音波探傷装置であって、
前記探触子が、前記被試験体の検査面上のある点（ターゲットポイント）から、前記被試験体の超音波入射面を複数に分割した小領域を経由して、前記超音波が屈折しながら伝搬する方向を算出し、音響的距離が相対的に等しい点の座標を統合してなる出力面を有することを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項７】
前記探触子の出力面と前記ターゲットポイントとの間を前記超音波が屈折する際に、前記小領域の各相互間の位相変化の差を調整する位相差調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項６記載の超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を用いて被試験体のキズの有無を調べる超音波探傷方法と、この探傷方法が適用される超音波探傷装置に関する。特には、探傷検出感度を向上し、高精度の探傷検査を行うことができる超音波探傷方法及び超音波探傷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
鉄道車両の輪軸の探傷検査を例に採って、従来の技術及び課題を説明する。
鉄道車両の輪軸は、車両全体を支える重要部品である。輪軸は、左右の車輪が車軸に圧入されて一体になったものである。輪軸を備えた車両は、運行中、車軸と車輪の嵌め合い部分（輪座）に摩擦力と微小な相対すべりが生じる。そして、これらが原因となって疲労強度が低下し、車軸表面からき裂が生じる可能性がある。このき裂を早期に検出するために、定期的に車軸の検査を行っている。
【０００３】
このき裂チェックのための探傷検査は、従来より超音波を用いた非破壊的な方法がほとんどであり、例えば以下の通りに行っている。
図１４は、従来の探傷検査で用いられる探触子の一例を模式的に示す側面図である。
図１５（Ａ）は同探触子から発生した超音波の伝搬状態を説明するための軸方向断面図であり、図１５（Ｂ）は径方向断面図であり、図１５（Ｃ）は受信されるエコーの波形図である。
【０００４】
図１４に示すように、探触子１は、圧電体からなる平面振動子３を備えている。平面振動子３は、アクリル等の合成樹脂からなるくさび材（シュー材）５の背部傾斜面に取り付けられている。平面振動子３の背面には、タングステン等の高比重部材からなるダンパー材７が取り付けられている。
【０００５】
探触子１は、くさび材５を被試験体（中ぐり車軸）１０の表面に当てて使用する。このとき、くさび材５と被試験体１０表面（車軸の中ぐり孔内面）との間には、超音波の伝わりを良くするため油を塗っておく。平面振動子３にパルス発生装置（図示されず）から電気パルスが加わると、超音波ビームが発生する。この超音波ビームは、くさび材５を通って被試験体１０内を斜めに進行する。そして、被試験体１０のキズ１０Ｘから反射したエコーが、再び探触子１に戻って電気信号に変換され、電気波形として検出される。
【０００６】
ところで、従来の探触子１は平面振動子３を用いているため、図１５（Ａ）に示すように、発生した超音波ビームが車軸１０の中ぐり孔内面で屈折した後、若干広がりながら伝搬する。また、中ぐり孔内面が円弧状であるため、図１５（Ｂ）に示されているように、車軸１０の外側に入射する超音波ほど屈折角が大きくなり、探触子１のサイズや車軸１０の内径、外径によっては、車軸表面における超音波ビームの広がり具合が異なる。そのため、超音波エネルギ密度が低く、探傷感度も高くしにくいという課題がある。
【０００７】
さらに、車軸１０の輪座面の探傷検査においては、キズエコー以外に圧入エコーも反射される。この圧入エコーは、輪座における車軸と車輪との微小な接触具合によって反射されるエコーである。従来の平面振動子３では、キズエコーに圧入エコーが混在して検出されるので、図１５（Ｃ）に示すように、検出される電気波形は多数に重なる。そのため、圧入エコー群の重なり具合によっては、圧入エコーと本来のキズエコーとの識別が難しい。一方、探触子１を操作する際には、波数を少なくするため、ダンパー材７を平面振動子３の背面に貼る等をしてダンピングを効かせ、振動の残響が短時間ですぐにおさまるようにしている。ところが、このようにダンピングを効かせると、送受する超音波そのものが弱くなるという問題が起こる。
【０００８】
キズエコーと圧入エコーを精度良く見分けるためには、超音波ビームを集中させ、キズエコーの検出感度を増すとともに圧入エコーの波の重なりを小さくして、大きな圧入エコーを発生させないことが有用である。
本発明は、上記の観点に着目してなされたもので、探傷検出感度を向上し、高精度の探傷検査を行うことができる超音波探傷方法及び超音波探傷装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の前提とする超音波探傷方法は、探触子から被試験体に超音波を入射し、被試験体から反射してくる反射波（エコー）を検出して被試験体の探傷を行う超音波探傷方法であって、  前記被試験体の探傷点で前記超音波を３次元的に点集束させる。
【００１０】
本発明の超音波探傷方法は、探触子から被試験体に超音波を入射し、被試験体から反射してくる反射波（エコー）を検出して被試験体の探傷を行う超音波探傷方法であって、  前記被試験体の検査面上のある点（ターゲットポイント）を設定し、  前記被試験体の超音波入射面上を複数の小領域に分割し、  前記ターゲットポイントから前記各小領域を経由して前記超音波が屈折しながら伝搬する方向を算出し、音響的距離が相対的に等しい点の座標を求め、  該点の座標を統合して探触子の出力面を求め、  該出力面を有する探触子を用い、前記ターゲットポイントで前記超音波を３次元的に点集束させることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、被試験体の探傷点（ターゲットポイント）で超音波を３次元的に点集束させることにより、超音波エネルギ密度を高くし、探傷検出感度を向上することができるので、高精度の探傷検査を行うことができる。
本発明を鉄道車両の輪軸のき裂検査に適用した場合は、キズエコーの検出感度を増すとともに圧入エコーの波の重なりを小さくできる。
【００１２】
本発明においては、前記被試験体が軸であり、前記探触子の出力面を、次式を満たす点を統合して求めるものとすることができる；
【数４】
0003726067.tif 000002
【００１３】
また、本発明においては、前記被試験体が中ぐり軸であり、前記探触子の出力面を、次式に基づく座標点Ｔijを統合して求めるものとすることができる；
【数５】
0003726067.tif 000003
【００１４】
さらに、本発明においては、前記探触子の出力面と前記ターゲットポイントとの間を前記超音波が屈折する際における、前記小領域の各相互間の位相変化の差を調整するものとすることができる。
この場合、より高精度な探傷検査を実現できる。
【００１５】
本発明においては、次式を満たすように前記探触子の出力面を前記ターゲットポイントに近づけて、前記位相変化の差を調整するものとすることができる；
【数６】
0003726067.tif 000004
【００１６】
本発明の超音波探傷装置は、被試験体に超音波を入射し被試験体から反射してくる反射波（エコー）を検出する探触子を備える超音波探傷装置であって、  前記探触子が、前記被試験体の検査面上のある点（ターゲットポイント）から、前記被試験体の超音波入射面を複数に分割した小領域を経由して、前記超音波が屈折しながら伝搬する方向を算出し、音響的距離が相対的に等しい点の座標を統合してなる出力面を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の超音波探傷装置においては、前記探触子の出力面と前記ターゲットポイントとの間を前記超音波が屈折する際に、前記小領域の各相互間の位相変化の差を調整する位相差調整手段をさらに備えるものとすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。以下の実施例では、本発明を鉄道車両の輪軸の探傷検査に適用した場合について説明する。
図１は、本発明に係る超音波探傷方法の概要を説明するための輪軸周りの断面図である。
図２（Ａ）は同探触子から発生した超音波の伝搬状態を説明するための軸方向断面図であり、図２（Ｂ）は径方向断面図であり、図２（Ｃ）は受信されるエコーの波形図である。
【００１９】
図１に示す輪軸１１は、車軸１２に車輪１３が圧入されたものである。図１では、車軸１２の端部側（ジャーナル部１２Ａ及び車輪圧入部１２Ｂ）を拡大して示している。ジャーナル部１２Ａは軸受け１４を介して車軸箱（図示されず）に取り付けられ、車輪圧入部１２Ｂには車輪１３が嵌合わされている。車輪圧入部１２Ｂの軸表面が輪座面である。本実施例の車軸１２は、中ぐり孔１５を有する中ぐり車軸である。中ぐり車軸は、例えば３００系新幹線以降の鉄道車両に用いられており、ばね下荷重を軽減できる、あるいは、探傷検査に好適である等の利点を有する。
【００２０】
図２（Ａ）及び（Ｂ）に分かり易く示すように、本発明に係る探触子は、出力面が３次元曲面状をした曲面振動子２３を備えている。この曲面振動子２３は、従来の探触子（図１４参照）と同様に、くさび材（シュー材）２５やダンパー材（図示されず）と一体化したものである。図１及び図２（Ａ）に示すように、曲面振動子２３の出力面から発生した超音波ビームは、くさび材２５を通って車軸１２内を斜めに進行する。そして、この超音波ビームは、車軸１２のキズ（探傷点）１２Ｘにおいて集束し、且つ、超音波の位相が揃うようになっている。そのため、曲面振動子２３で受信される反射エコーは、図２（Ｃ）に示すように、リンギングが少なく、クリアーな波形を得ることができる。
【００２１】
以下、このような３次元曲面状の出力面を有する曲面振動子２３の形状解析について述べる。
まず、図３を参照して、曲面振動子の形状設計法の概要について説明する。
図３は、本発明に係る曲面振動子の形状設計法を説明するための模式的斜視図である。
【００２２】
（ａ）最初に、次の（ａ１）〜（ａ３）の手順で、曲面振動子２３の出力面の各点と車軸１２表面の超音波ビームの集束点（ターゲットポイント；この場合キズ１２Ｘ）との音響的な距離が一致するように設定する。
（ａ１）車軸１２の内面にメッシュＭを切る（複数の小領域へ仮想的に分割する）。
（ａ２）メッシュＭの各点とターゲットポイント１２Ｘを結ぶ直線（図３中の点線）を考える。
（ａ３）この直線から、曲面振動子２３への超音波経路と伝搬時間を算出し、曲面振動子２３の出力面の曲面形状を求める。
【００２３】
（ｂ）次に、超音波ビームがターゲットポイント１２Ｘで反射するまでの伝搬経路を考え、拡散に伴う振幅の変化、屈折時の振幅変化・位相変化の差から、トータルとして振動子全面で位相が一致するように、振動子の形状を補正して最終的な曲面形状を算出する。
【００２４】
次いで、振動子の出力面の形状解析について詳しく説明する。本実施例では、前述の中ぐり車軸用の探触子の形状解析について述べる。
図４〜図１３は、本実施例に係る振動子の出力面の形状解析を説明するための説明図である。
以下の説明では、超音波が波線理論にしたがって伝搬すると仮定して解析を進める。
【００２５】
まず、図４（Ａ）に示すように、中ぐり車軸内筒面上にトランスデューサー（探触子）の寸法程度の領域を設定し、前記（ａ）で述べたように、その領域をメッシュに分割する。そして、分割された各メッシュの中点とターゲットポイントとを通り、各メッシュの中点からの音響的距離が等しくなる点（すなわち伝搬時間が等しくなる点）の集合を求めて、これをトランスデューサーの形状とする。すなわち、図４（Ｂ）により詳細に示すように、車軸表面上にとったターゲットポイントを点Cとし、車軸内面に設けた各メッシュＭの中点を点Ｐij（周方向ｉ番目、長手方向ｊ番目）とする。
【００２６】
トランスデューサーの一点Ｔijから放射された超音波ビームが点Ｐijを通り、点Ｃに到達するまでの伝搬時間ｔijは、トランスデューサー前面の音響伝達媒質（シュー材）の音速をｖc、車軸の音速ｖsとすると、次の「数７」で表される；
【数７】
0003726067.tif 000005
したがって、この伝搬時間ｔijが任意の一定時間ｔ0になるとすると、次の「数８」が得られる；
【数８】
0003726067.tif 000006
この「数８」を満たす点の集合が、求めるトランスデューサーの形状（振動子の出力面形状）となる。
【００２７】
いま、車軸の内径をｒa、外径をｒb、基準点からターゲットまでの距離をｚb、メッシュの周方向間隔（ラジアン）をΔα、長手方向間隔（距離）をΔｚとし、点Ｐijにおける法線ベクトルをｎijとする。ターゲットポイントＣ、各メッシュの中点Ｐij、法線ベクトルｎij、各メッシュの中点からターゲットポイントまでのベクトルＰijＣは、それぞれ次の「数９」で与えられる（図４（Ｂ）参照）；
【数９】
0003726067.tif 000007
【００２８】
図５に示すように、直線ＰＣと法線ベクトルｎijを含む面をＳとすると、トランスデューサーの一点Ｔijから放射された超音波は、Ｓ面内で屈折する。このとき入射角をθi、屈折角をθrとすると、これらの角度の間にはスネルの法則から次式
【数１０】
0003726067.tif 000008
の関係がある。ここで、直線ＰＣ、ＰＴの単位ベクトルをそれぞれｌij、ｍijとし、
【数１１】
0003726067.tif 000009
とおく。
【００２９】
そして、これら単位ベクトルｌij、ｍijと法線ベクトルｎijとの内積・を計算すると、次の「数１２」及び「数１３」の関係式が得られる；
【数１２】
0003726067.tif 000010
【数１３】
0003726067.tif 000011
【００３０】
さらに、「数１１」、「数１２」、「数１３」より
【数１４】
0003726067.tif 000012
が得られるとともに、「数１２」、「数１４」より
【数１５】
0003726067.tif 000013
が得られる。
【００３１】
また、「数１１」より、単位ベクトルｌijの内積・として
【数１６】
0003726067.tif 000014
が得られる。そして、「数１６」と「数１５」より
【数１７】
0003726067.tif 000015
が得られるとともに、「数１７」と「数１０」より
【数１８】
0003726067.tif 000016
が得られる。
【００３２】
次に、幾何学的にδ＜０でなければならないので、
【数１９】
0003726067.tif 000017
となる。このとき、
【数２０】
0003726067.tif 000018
より、γ＜０である条件を満たす。
【００３３】
また、「数１０」及び「数１８」より
【数２１】
0003726067.tif 000019
となる。よって、次の「数２２」が得られる；
【数２２】
0003726067.tif 000020
以上より、δ、γ、θiの全てが既知となり、単位ベクトルｌijが求められる。
【００３４】
ここで、
【数２３】
0003726067.tif 000021
とすると
【数２４】
0003726067.tif 000022
であり、したがって「数８」より
【数２５】
0003726067.tif 000023
となる。
【００３５】
以上よりベクトルＰijＴijが決まり、求めるＴijの座標は
【数２６】
0003726067.tif 000024
となる。
【００３６】
ここで求めたＴijの座標、つまり設計すべきトランスデューサーの出力面の形状は、第一次近似的なもの（音響的な距離に基づいて設計したもの）である。そのため、さらに高精度の設計のためには、境界面での屈折時の位相変化の差を考慮する必要がある。そこで、キズをターゲットポイントとした場合の、受信振幅と位相変化の差を考慮したトランスデューサーの出力面の形状の補正について述べる。
【００３７】
（Ｉ）伝搬距離に伴う減衰
ここでは、トランスデューサーの一メッシュ点（ポイントトランスデューサー）から放射された超音波が球面波となって伝搬し、その後、キズで反射して再びトランスデューサーの同一点で受信した際の受信振幅について解析する。超音波振幅の減衰は、拡散による減衰、屈折時の減衰、及び、伝搬媒質による減衰等に関係するが、ここでは設計形状に関係しない伝搬媒質の減衰は無視して解析する。
【００３８】
反射ターゲットとして微小球反射源を考える。まず、球面波の拡散による振幅の減少について解析する。
超音波を集束する探触子としては、２種類のタイプが考えられる。一つは前述のシュー付きタイプであり、もう一つはシューなしで液体などの接触媒質に直接接触するタイプである。シュー付きのタイプは、検査時にシューと車軸の間に約０．２ｍｍ程度の油層のギャップを設けるが、このギャップは薄いので存在を無視する。
【００３９】
ポイントトランスデューサーから出たビームがターゲットに到達するまでの経路は、図６のように表すことができる。
ここで、最大入射角になる面上での超音波の拡がりを考える。トランスデューサーの一点から放射した超音波は、拡がりながら伝搬する。この拡がりの大きさは、シューと車軸との境界面において、弧ＡＢであるとする（図７（Ａ）参照）。さらに、車軸中を伝わった波が微小球反射源に到達したときの拡がりの大きさが弧ＣＤであるとする（図７（Ｂ）参照）。すると、スネルの法則により入射角θiと屈折角θrの間には、次の「数２７」が成り立つ；
【数２７】
0003726067.tif 000025
【００４０】
「数２７」の両辺を微分すると、
【数２８】
0003726067.tif 000026
であり、したがって
【数２９】
0003726067.tif 000027
が成り立つ。
【００４１】
そこで、図７（Ａ）のように、虚像の探触子位置をＯ1とし、Ｏ1Ｂ＝ｒ1´とすると
【数３０】
0003726067.tif 000028
であり、扇Ｏ1ＡＢ∽扇Ｏ1Ａ´Ｂ´であるから
【数３１】
0003726067.tif 000029
となる。
【００４２】
一方、入射角が最大となる面と垂直な面上では、超音波のみかけの入射角は０°となる。そのため、放射時の新たな超音波の拡がりはなく、図７（Ｂ）に示すように、扇ＯＣＤ∽扇ＯＣ´Ｄ´となる。したがって、微小曲面ＡＢＣＤ上での超音波の振幅をＡ0とすると、微小球反射源における微小曲面Ａ´Ｂ´Ｃ´Ｄ´上での振幅Ａ1は、
【数３２】
0003726067.tif 000030
となる。ここで、Ｋ1はシューから車軸への透過率である。
【００４３】
微小球反射源での反射、すなわち半球面上に散乱し、車軸の入射位置に戻ってきた超音波の振幅（これをＡ2とする）は、球面状散乱であるので伝搬距離ｒ2に反比例し、
【数３３】
0003726067.tif 000031
となる（図８参照）。ここで、Ｋ2は固体−空気境界面での反射率とする。
なお、微小球の半径は、理想的には小さいほど解析しやすいが、無限小にすると反射波の振幅が０になるので、ここでは簡単のため微小球の半径を単位の１とする。この微小球に入射した超音波は、上半球面上に散乱すると考え、上式「数３３」の比例関係を等号で関係付けることにする。すなわち、次式が成り立つ；
【数３４】
0003726067.tif 000032
【００４４】
ここで、車軸からシューに透過する超音波の伝わりを考える。シューから車軸への透過の場合と同様に解析すると、探触子位置（探傷面からｒ1の位置）における超音波の振幅（Ａ3とする）は、
【数３５】
0003726067.tif 000033
となる。ここで、弧Ｅ´Ｆ´と弧Ｇ´Ｈ´は、それぞれ振動子位置における最大入射角を含む面上、及び、最小入射角を含む面上での超音波の拡がりの大きさである（図９（Ａ）、（Ｂ）参照）。さらに、Ｋ3は車軸からシューへの透過率である。
【００４５】
したがって、全行程における超音波の受信振幅は、
【数３６】
0003726067.tif 000034
で与えられる。なお、この振幅Ａ3は前述したように相対的な振幅を表している。
【００４６】
（ＩＩ）各境界面における透過率・反射率
前述と同様に、シュー付きのタイプのものでは、カップラント層の存在を無視する。しかし、カップラント層の存在を無視しても、シューと車軸は固体接触していないので、接触面で互いにすべりが許される。そのため、境界面でのせん断応力と接線方向変位の連続性はないものとする。
【００４７】
シューから固体境界面に縦波を入射した場合でもシューなしタイプと同様に扱え、図１０に示すように、反射波・透過波が発生する。ここで、入射角をθl1、縦波の屈折角をθl2、横波の屈折角をθt2とし、入射波（縦波）の音速をｖl1、透過波縦波の音速をｖl2、横波の音速をｖt2とする。そして、密度をρとし、Lameの定数をμ、λで表すと、次の「数３７」が得られる；
【数３７】
0003726067.tif 000035
【００４８】
さらに、各波の反射率・透過率は、次の「数３８」で表すことができる；
【数３８】
0003726067.tif 000036
したがって、横波の透過率Ｋ1（＝Ｔｔ／Ｌｉ）は、
【数３９】
0003726067.tif 000037
となる。
【００４９】
固体と気体の境界面に横波が入射した場合は、図１１に示すような反射波が発生する。このとき、各波の反射率は、次の「数４０」で表すことができる；
【数４０】
0003726067.tif 000038
したがって、横波の反射率Ｋ2（＝Ｔｒ／Ｔｉ）は、
【数４１】
0003726067.tif 000039
となる。なお、ここでは微小球反射源に入射する場合を扱うので、入射角は常に０°（垂直入射）である。したがってＫ2＝−１となる。
【００５０】
車軸からシューへと横波を入射した場合は、図１２に示すのような反射波・透過波が発生する。このとき、各波の反射率・透過率は、次の「数４２」で表すことができる；
【数４２】
0003726067.tif 000040
この場合も、シューから車軸への入射と同様に、せん断応力と接線変位は連続でないとする。透過率（縦波）Ｋ3（＝Ｌｔ／Ｔｉ）は、
【数４３】
0003726067.tif 000041
となる。
以上で、Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3が決定できる。
【００５１】
（ＩＩＩ）位相変化
系としての透過率・反射率の総合特性をＫとし、その実数部をＫRe、虚数部をＫImとする。ポイントトランスデューサー各点での受信振幅は、次の「数４４」で表すことができる；
【数４４】
0003726067.tif 000042
【００５２】
「数４４」は、さらに
【数４５】
0003726067.tif 000043
と表すことができる。なお、「数４５」において、Ｋ0は系の透過率・反射率の総合特性値であり、αは系の総合位相変化の値である。いま、シュー内の波長（シューなしタイプではカップラント内での波長）をλcとすると、トランスデューサーのメッシュの各小領域での位相ずれを補正するためには、
【数４６】
0003726067.tif 000044
だけトランスデューサーを近づければよい（図１３参照）。
【００５３】
なお、本実施例では、中ぐり軸を例に挙げて説明したが、本発明は通常の中実軸にも適用することが可能である。さらに、被検査物の形状や材質等に応じて、屈折時の位相変化の差も適宜補正することが可能である。
【００５４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、探傷検出感度を向上し、
より高精度の探傷検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波探傷方法の概要を説明するための輪軸周りの断面図である。
【図２】図２（Ａ）は同探触子から発生した超音波の伝搬状態を説明するための軸方向断面図であり、図２（Ｂ）は径方向断面図であり、図２（Ｃ）は受信されるエコーの波形図である。
【図３】本発明に係る曲面振動子の形状設計法を説明するための模式的斜視図である。
【図４】本実施例に係る振動子の出力面の形状解析を説明するための説明図である。
【図５】本実施例に係る振動子の出力面の形状解析を説明するための説明図である。
【図６】本実施例に係る振動子の出力面の形状解析を説明するための説明図である。
【図７】本実施例に係る振動子の出力面の形状解析を説明するための説明図である。
【図８】本実施例に係る振動子の出力面の形状解析を説明するための説明図である。
【図９】本実施例に係る振動子の出力面の形状解析を説明するための説明図である。
【図１０】本実施例に係る振動子の出力面の形状解析を説明するための説明図である。
【図１１】本実施例に係る振動子の出力面の形状解析を説明するための説明図である。
【図１２】本実施例に係る振動子の出力面の形状解析を説明するための説明図である。
【図１３】本実施例に係る振動子の出力面の形状解析を説明するための説明図である。
【図１４】従来の探傷検査で用いられる探触子の一例を模式的に示す側面図である。
【図１５】図１５（Ａ）は同探触子から発生した超音波の伝搬状態を説明するための軸方向断面図であり、図１５（Ｂ）は径方向断面図であり、図１５（Ｃ）は受信されるエコーの波形図である。
【符号の説明】
１１  輪軸                                １２  車軸
１２Ａ  ジャーナル部                      １２Ｂ  車輪圧入部
１３  車輪                                １５  中ぐり孔
２１  探触子                              ２３  曲面振動子
２５  くさび材（シュー材）
【図１】
0003726067.tif 000048
【図２】
0003726067.tif 000049
【図３】
0003726067.tif 000050
【図４】
0003726067.tif 000051
【図５】
0003726067.tif 000052
【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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