(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号によって駆動され、パルスを被測定体の表面に対して斜めに送信し、前記被測定体中の音響的不連続部によって反射された前記パルスに対するエコーを受信するセンサと、前記センサを前記被測定体上を走査し、前記センサの空間的位置を出力する走査手段と、前記センサで受信されたエコーと前記センサの空間的位置とに基づいて前記音響的不連続部の像を生成し、当該生成された像における特定の範囲内において、予め決められた閾値を越える振幅を示すものの数が３個であり、かつ、無指向性の音響的不連続部である条件を満足する場合には、前記無指向性の音響的不連続部であると判別する信号処理手段とを具備したことを特徴とする音響的不連続部の性状判定装置。
【請求項２】
前記無指向性の音響的不連続部である条件は、前記３個の閾値を越えたものの位置関係がほぼ等間隔であり、かつ、前記３個閾値を越えたものの内中間にあるもの位置が、前記被測定体の底面附近に存在するという条件であることを特徴とする請求項１記載の音響的不連続部の性状判定装置。
【請求項３】
送信信号によって駆動され、パルスを被測定体の表面に対して斜めに送信し、前記被測定体中の音響的不連続部によって反射された前記パルスに対するエコーを受信するセンサと、前記センサを前記被測定体上を走査し、前記センサの空間的位置を出力する走査手段と、前記センサで受信されたエコーと前記センサの空間的位置とに基づいて前記音響的不連続部の像を生成し、当該生成された像における特定の範囲内において、予め決められた閾値を越える振幅を示すものの数が２個であり、かつ、指向性の音響的不連続部である条件を満足する場合には、前記指向性の音響的不連続部であると判別する信号処理手段とを具備したことを特徴とする音響的不連続部の性状判定装置。
【請求項４】
前記指向性の音響的不連続部である条件は、前記２個の閾値を越えたものの内、いずれか一方が、前記被測定体の底面附近に存在するという条件であることを特徴とする請求項３記載の音響的不連続部の性状判定装置。
【請求項５】
前記信号処理手段は、前記音響的不連続部の像を開口合成信号処理により生成することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の音響的不連続部の性状判定装置。
【請求項６】
前記信号処理手段は、前記音響的不連続部の像を断面表示信号処理により生成することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の音響的不連続部の性状判定装置。
【請求項７】
送信信号を発生してセンサへ出力し、前記センサによりパルスを被測定体中に伝搬させる送信ステップと、
前記センサにより前記被測定体の音響的不連続部によって反射された前記パルスをエコーとして受信する受信ステップと、
前記センサを所定の場所に移動させる移動ステップと、
前記受信されたエコーを入力して記憶するとともに、前記エコーを受信した際の前記センサの空間的位置を入力して記憶する記憶ステップと、
前記エコーと前記エコーを受信した際の前記センサの空間的位置を用いて前記音響的不連続部の像を生成し、前記音響的不連続部の像における特定の範囲内において、予め決められた閾値を越える振幅を示すものの数が３個であり、かつ、無指向性の音響的不連続部である条件を満足する場合には、前記無指向性の音響的不連続部であると判別する信号処理ステップと、
を含むことを特徴とする音響的不連続部の性状判定方法。
【請求項８】
前記無指向性の音響的不連続部である条件は、前記３個の閾値を越えたものの位置関係がほぼ等間隔であり、かつ、前記３個閾値を越えたものの内中間にあるもの位置が、前記被測定体の底面附近に存在するという条件であることを特徴とする請求項７記載の音響的不連続部の性状判定方法。
【請求項９】
送信信号を発生してセンサへ出力し、前記センサによりパルスを被測定体中に伝搬させる送信ステップと、
前記センサにより前記被測定体の音響的不連続部によって反射された前記パルスをエコーとして受信する受信ステップと、
前記センサを所定の場所に移動させる移動ステップと、
前記受信されたエコーを入力して記憶するとともに、前記エコーを受信した際の前記センサの空間的位置を入力して記憶する記憶ステップと、
前記エコーと前記エコーを受信した際の前記センサの空間的位置を用いて前記音響的不連続部の像を生成し、前記音響的不連続部の像における特定の範囲内において、予め決められた閾値を越える振幅を示すものの数が２個であり、かつ、指向性の音響的不連続部である条件を満足する場合には、前記指向性の音響的不連続部であると判別する信号処理ステップと、
を含むことを特徴とする音響的不連続部の性状判定方法。
【請求項１０】
前記指向性の音響的不連続部である条件は、前記２個の閾値を越えたものの内、いずれか一方が、前記被測定体の底面附近に存在するという条件であることを特徴とする請求項９記載の音響的不連続部の性状判定方法。
【請求項１１】
前記信号処理ステップは、前記音響的不連続部の像を、開口合成信号処理によって生成することを特徴とする請求項７から請求項１０のうちのいずれか１項記載の音響的不連続部の性状判定方法。
【請求項１２】
前記信号処理ステップは、前記音響的不連続部の像を、断面表示信号処理によって生成することを特徴とする請求項７から請求項１０のうちのいずれか１項記載の音響的不連続部の性状判定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音響的不連続部の性状判定装置及び方法に関し、例えば斜角探傷法を用いた超音波探傷試験、特に試験体中のきずの分類に関するものである。
なお、ここでは説明の便宜上、斜角探傷法を用いた超音波探傷試験を例に上げて説明する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の超音波探傷試験について、図４１を参照しながら説明する。図４１は、「新非破壊試験便覧」（社）日本非破壊検査協会偏、日刊工業新聞社、１９９２年１０月１５日初版第１刷発行、第２９７頁〜第３０６頁（以下、「文献Ａ」と略称する）に記載されている、斜角探傷法を用いた超音波探傷試験の概要を示す図である。図４１において、７は探触子、７１は振動子、７２はくさび、１は試験体、３は探傷面、６はきずである。なお、文献Ａでは、「きず」を「欠陥」として示しているが、ここでは「きず」として説明する。また、文献Ａの図中には、「入射点」、「屈折角」及びビーム路程を表す「ＷＦ」が示されているが、ここでの説明には不要なので省略した。
【０００３】
まず、図４１を参照しながら、一つの探触子を用いた一般的な斜角探傷法を用いた超音波探傷試験について説明する。図４１中には示されていないが、探触子７には超音波探傷器が接続されており、振動子７１に電気的な励振信号を印加する。振動子７１は、電気信号を超音波に変換し、くさび７２中には縦波が伝搬していく。くさび７２中を伝搬した縦波は、探傷面３に到達し、モード変換によって横波となり、試験体１中をスネルの法則で決まる方向へ伝搬していく。なお、図中の細い実線は、超音波ビームを表しており、以下同様である。
【０００４】
きず６に到達した横波は散乱され、散乱波の一部は探触子７の方向へ伝搬していく。そして、探傷面３で再びモード変換によって縦波となり、くさび７２内を伝搬する。振動子７１では、くさび７２内を伝搬してきた縦波を電気信号に変換して、きずエコーとして超音波探傷器に伝達する。
【０００５】
超音波探傷器は表示器を具備しており、この表示器上にきずエコーが表示されることにより、試験体１中にあるきず６を検出する。以上が、斜角探傷法を用いた超音波探傷試験の概要である。
【０００６】
さて、以上のようにして検出したきず６の性状の分類方法について、図４２〜図４４を参照しながら説明する。図４２は、「超音波探傷試験・」、（社）日本非破壊検査協会偏、（社）日本非破壊検査協会１９９０年発行、第１１７頁〜第１１８頁（以下、「文献Ｂ」と略称する）から引用した図であり、溶接部を斜角探傷している様子を、試験体１の上から見た場合の図である。図４２において、７ａ〜７ｃは探触子であり、７４は溶接部、７５は溶接部に存在する面状きずである。図４２においては、面状きず７５は「線」として示されているが、これは２次元的な図であるためで、実際には紙面に対して垂直方向に拡がりをもつ「面」である。また、面状きず７５は試験体１の探傷面３（試験体１の表面）に開口している場合もあれば、試験体１中に存在している場合もある。図４２では、このような面状きず７５を試験体１の表面に投影して図示している。
【０００７】
図４２において、探触子７ａを用いて斜角探傷した場合、探触子７ａから試験体に放射される超音波ビームと面状きず７５が垂直になるため、面状きず７５で散乱される散乱波の多くの成分は、探触子１ａの方向に伝搬していく。したがって、探触子７ａを用いて斜角探傷を行った場合、表示器に表れるきずエコーの高さは、大きくなる。この様子を、図４３に示す。
【０００８】
図４３は、探触子７ａを用いて斜角探傷を行った場合の探傷図形であり、Ａスコープ表示したものである。図４３において、７６は送信パルス、７７は探触子７ａを用いて探傷した場合のきずエコーである。
【０００９】
一方、図４２において、探触子７ｂを用いて斜角探傷した場合、探触子７ｂから放射される超音波ビームは、面状きずに対して斜めに入射する。このため、面状きず７５で散乱される散乱波の多くの成分は、探触子７ｂの方向には伝搬しない。したがって、探触子７ｂを用いて斜角探傷を行った場合、表示器に表れるきずエコーの高さは小さくなる。この様子を、図４４に示す。図４４は、探触子７ｂを用いて斜角探傷を行った場合の、図４３の場合と同様の探傷図形である。図４４において、７６は送信パルス、７７は探触子７ｂを用いて探傷した場合のきずエコーである。
【００１０】
また、図４２において、探触子７ｃを用いて斜角探傷をした場合については、探触子７ｂを用いた場合と同様に、探傷図形におけるきずエコーの高さは小さくなる。
【００１１】
このように、探触子から放射される超音波ビームの角度によって、面状きず７５からのきずエコーの高さは大きく変化する。これは、きずが面状であるためであり、面状きずに対して超音波ビームが垂直に入射する場合には、きずエコーの高さは大きくなる。なお、図４２の探触子７ａ〜７ｃの位置に探触子を移動させる走査方法は、「振子走査」と呼ばれている。探触子から放射される超音波ビームの角度を変化させる方法として、振子走査の他には「首振り走査」などがある。これらの探触子の走査方法については、文献Ａに記述されている。
【００１２】
面状きずに対して振子走査を行うと、上述したようにきずエコーの高さが大きく変化する。これに対し、きずの形状が球状である場合、振子走査を行っても、きずエコーの高さはほとんど変わらない。これは、球状きずで散乱される散乱波は、ほとんどすべての方向にほぼ一様に伝搬していくためである。
【００１３】
したがって、振子走査を行い、きずエコーの高さが大きく変化した場合には、そのきずは「面状きず」と推定することができる。一方、きずエコーの高さがほとんど変化しない場合には、そのきずは「球状きず」と推定することができる。このようにして、きずの性状を分類することができる。
【００１４】
以上が、文献Ｂに記述されているきずの性状の分類方法である。また、斜角探傷法におけるきずの分類方法に関しては、特開昭５８−１３５９５７、特開昭６２−２２８１５８、特開平６−１１４８９などにも開示されている。
【００１５】
特開昭５８−１３５９５７では、まずエコー高さの日本工業規格ＪＩＳ  Ｚ  ３０６０による領域区分による分類を行い、次に、断面図（Ｂスコープ）及び平面図（Ｃスコープ）を作成し、予め準備した基準断面図パターン及び基準平面図パターンと比較することにより、きずの分類を行うというものである。
【００１６】
特開昭６２−２２８１５８では、垂直探傷及び斜角探傷を行い、また首振りの角度も変えて探傷を行った結果から、面積状のきずと体積状のきずの分類を行うというものである。
【００１７】
特開平６−１１４８９においては、垂直探傷、斜角探傷、及び表面波探傷を行ってきずの分類を行うというものである。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
文献Ｂや特開昭６２−２２８１５８で示されているきずの分類方法では、振子走査や首振り走査を行う必要がある。このような走査は、手動で行われているのが通常である。一方、探触子を機械的に走査する自動探傷では、その多くは、溶接線に対して垂直方向に探触子を走査する「前後走査」と、溶接線に対して平行に走査する「左右走査」である。なお、これらの走査方法については、文献Ａに記述されている。
【００１９】
自動探傷において「振子走査」や「首振り走査」を行うと、探傷試験を行う時間が膨大となる。また、探傷試験によって得られたデータは多大になり、この多大なデータを処理するための装置が必要となり、検査コストがかかる。
【００２０】
特開平６−１１４８９で示されているきずの分類方法では、垂直探傷、斜角探傷及び表面波探傷を行う必要がある。すなわち、１つの探傷箇所に対して多くの方法による探傷試験を行わねばならず、多大な時間と多大な検査コストを必要とする。
【００２１】
特開昭５８−１３５９５７で示されているきずの分類方法では、きずエコーの高さ、Ｂスコープ及びＣスコープという３種類の探傷図形を用いて分類する必要があり、分類結果が得られるまでに時間がかかる。
このように、従来の超音波探傷試験においてきずの性状を分類するには、多くの時間と多くのコストが必要であった。
【００２２】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、振子走査や首振り走査を行わず、前後走査だけで探傷を行い、得られたデータを信号処理することによって、試験体中のきずを分類する音響的不連続部の性状判定装置及び判定方法を提供するものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係わる音響的不連続部の性状判定装置は、送信信号によって駆動され、パルスを被測定体の表面に対して斜めに送信し、前記被測定体中の音響的不連続部によって反射された前記パルスに対するエコーを受信するセンサと、前記センサを前記被測定体上を走査し、前記センサの空間的位置を出力する走査手段と、前記センサで受信されたエコーと前記センサの空間的位置とに基づいて前記音響的不連続部の像を生成し、当該生成された像における特定の範囲内において、予め決められた閾値を越える振幅を示すものの数が３個であり、かつ、無指向性の音響的不連続部である条件を満足する場合には、前記無指向性の音響的不連続部であると判別する信号処理手段とを備えたものである。
【００２４】
また、第２の発明は、前記無指向性の音響的不連続部である条件は、前記３個の閾値を越えたものの位置関係がほぼ等間隔であり、かつ、前記３個閾値を越えたものの内中間にあるもの位置が、前記被測定体の底面附近に存在するという条件であることを特徴とするものである。
【００２５】
また、第３の発明は、送信信号によって駆動され、パルスを被測定体の表面に対して斜めに送信し、前記被測定体中の音響的不連続部によって反射された前記パルスに対するエコーを受信するセンサと、前記センサを前記被測定体上を走査し、前記センサの空間的位置を出力する走査手段と、前記センサで受信されたエコーと前記センサの空間的位置とに基づいて前記音響的不連続部の像を生成し、当該生成された像における特定の範囲内において、予め決められた閾値を越える振幅を示すものの数が２個であり、かつ、指向性の音響的不連続部である条件を満足する場合には、前記指向性の音響的不連続部であると判別する信号処理手段とを備えたものである。
【００２６】
また、第４の発明は、前記指向性の音響的不連続部である条件は、前記２個の閾値を越えたものの内、いずれか一方が、前記被測定体の底面附近に存在するという条件であることを特徴とするものである。
【００２７】
また、第５の発明は、前記像は、開口合成信号処理によって得られた像であることを特徴とするものである。
【００２８】
また、第６の発明は、前記像は、Ｂスコープ表示によって得られた像であることを特徴とするものである。
【００２９】
第７の発明に係る音響的不連続部の性状判定方法は、送信信号を発生してセンサへ出力し、前記センサによりパルスを被測定体中に伝搬させる送信ステップと、前記センサにより前記被測定体中の音響的不連続部によって反射された前記パルスをエコーとして受信する受信ステップと、前記センサを所定の場所に移動させる移動ステップと、前記受信されたエコーを入力して記憶するとともに、前記エコーを受信した際の前記センサの空間的位置を入力して記憶する記憶ステップと、前記エコーと前記エコーを受信した際の前記センサの空間的位置を用いて音響的不連続部の像を生成し、前記像における特定の範囲内において、予め決められた閾値を越える振幅を示すものの数が３個であり、かつ、無指向性の音響的不連続部である条件を満足する場合には、前記無指向性の音響的不連続部であると判別する信号処理ステップとを含むものである。
【００３０】
また、第８の発明は、前記無指向性の音響的不連続部である条件は、前記３個の閾値を越えたものの位置関係がほぼ等間隔であり、かつ、前記３個閾値を越えたものの内中間にあるもの位置が、前記被測定体の底面附近に存在するという条件であることを特徴とするものである。
【００３１】
また、第９の発明は、送信信号を発生してセンサへ出力し、前記センサによりパルスを被測定体中に伝搬させる送信ステップと、前記センサにより前記被測定体中の音響的不連続部によって反射された前記パルスをエコーとして受信する受信ステップと、前記センサを所定の場所に移動させる移動ステップと、前記受信されたエコーを入力して記憶するとともに、前記エコーを受信した際の前記センサの空間的位置を入力して記憶する記憶ステップと、前記エコーと前記エコーを受信した際の前記センサの空間的位置を用いて音響的不連続部の像を生成し、前記像における特定の範囲内において、予め決められた閾値を越える振幅を示すものの数が２個であり、かつ、指向性の音響的不連続部である条件を満足する場合には、前記指向性の音響的不連続部であると判別する信号処理ステップとを含むものである。
【００３２】
また、第１０の発明は、前記指向性の音響的不連続部である条件は、前記２個の閾値を越えたものの内、いずれか一方が、前記被測定体の底面附近に存在するという条件であることを特徴とするものである。
【００３３】
また、第１１の発明は、前記像は、開口合成信号処理によって得られた像であることを特徴とするものである。
【００３４】
また、第１２の発明は、前記像は、Ｂスコープ表示によって得られた像であることを特徴とするものである。
【００３５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置及び超音波探傷法について、図を参照しながら説明する。
【００３６】
図１は、この発明の実施の形態１に係る斜角探傷法を用いた超音波探傷装置の構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００３７】
図１において、超音波探傷装置は、試験体１に載置された探触子７と、探触子７に接続された送受信装置８と、探触子７のための走査機構部９とを備える。
【００３８】
また、同図において、送受信装置８は、制御部８１と、送信部８２と、受信部８３と、信号処理部８４と、探触子７の位置検出部８５とを含む。なお、走査機構部９は、図示はしていないが探触子７の位置検出センサーを含んでいる。
【００３９】
また、同図において、探触子７は、信号線により送信部８２及び受信部８３に接続されている。受信部８３は信号処理部８４に接続されている。位置検出部８５は信号処理部８４に接続されている。制御部８１は、送信部８２、受信部８３、信号処理部８４、位置検出部８５、そして走査機構部９に接続されている。
【００４０】
さらに、同図において、走査機構部９は位置検出部８５に接続されている。走査機構部９の位置検出センサーからの出力信号が位置検出部８５に入力される。位置検出部８５で検出された探触子７の位置の情報は信号処理部８４に入力される。
なお、探触子７の位置情報は、位置検出部８５からの情報を用いずに、制御部８１からの信号だけで、その位置情報を得ることが可能な場合は、制御部８１からの情報だけを用いて、位置情報を信号処理部８４へ入力しても良い。
【００４１】
また、信号処理部８４は、図示はしていないが、内部にメモリを有する。このメモリに信号処理部８４において演算・算出された種々の結果が適宜記憶されるとともに、信号処理部８４に入力された入力信号が適宜記憶される。
【００４２】
また、図示はしていないが、信号処理部８４からは、処理状況を示す信号が適宜、制御部８１に入力される。その入力信号に基づき、制御部８１は、送信部８２、受信部８３、信号処理部８４、位置検出部８５、及び走査機構部９に対し、制御信号を出力して、それらの制御を司る。
【００４３】
また、図１において、１は試験体、３は試験体１の探傷面、４は試験体１の底面、６は試験体１中にあるきずである。
【００４４】
まず、図１に示した超音波探傷装置の動作について説明する。図１において、送信部８２から励振信号が探触子７に伝達される。この励振信号によって、探触子７から超音波パルスが送信され、試験体１中に超音波パルスが伝搬していく。試験体１中を伝搬する超音波パルスは、きず６で反射され、ふたたび試験体１中を伝搬し、探触子７でエコーとして受信される。このエコー信号は、受信部８３で増幅された後、信号処理部８４へ伝達される。
【００４５】
一方、上述したように、超音波パルスを送信しエコーを受信した探触子７の位置情報が信号処理部８４へ入力される。
【００４６】
これらの動作が、走査機構部９によって探触子７を所定の走査範囲にわたって走査しながら実行される。
【００４７】
信号処理部８４において、エコー及び探触子７の位置情報に基づいて、開口合成信号処理が実行され、きず６の像再生のための信号処理が行われる。きずが底面４附近にある場合には、種々の伝搬経路に沿ってエコーが受信されるため、開口合成信号処理によって得られる再生像は複雑になる。具体的には、
・探触子７で励振された超音波パルスがきず６に直接照射され、きず６で反射された後、直接受信される伝搬経路。
・探触子７で励振された超音波パルスが底面４で反射された後にきず６に照射され、きず６で反射された後、直接受信される伝搬経路。
・探触子７で励振された超音波パルスがきず６に直接照射され、きず６で反射された後、底面４で反射されて受信される伝搬経路。
・探触子７で励振された超音波パルスが底面４で反射された後にきず６に照射され、きず６で反射された後、ふたたび底面４で反射されて受信される伝搬経路。
のように、種々の経路が存在する。以下、斜角探傷法における開口合成信号処理と再生像を、これらの経路に沿って伝搬するエコーと共に説明する。
【００４８】
まず、探触子７で励振された超音波パルスがきず６に直接照射され、きず６で反射された後、直接受信されるエコーについて、図２〜５を参照しながら説明する。図２は、斜角探傷法において、探触子７で励振された超音波パルスがきず６に直接照射され、きず６で反射された後、直接受信されるエコーの伝搬経路を示した図である。図中、７Ａ，７Ｂ及び７Ｃとあるが、これは探傷面３上で探触子７を水平方向に走査した場合の、探触子の位置を示したものである。また、１０Ａ，１０Ｂ及び１０Ｃは、各探触子位置において受信されたエコーの伝搬経路である。
【００４９】
図３は、伝搬経路１０Ａ，１０Ｂ及び１０Ｃに沿って伝搬して受信されたエコーを表したものである。図中、１１Ａ，１１Ｂ及び１１Ｃは、各探触子位置７Ａ，７Ｂ及び７Ｃで励振され受信されたエコーである。
【００５０】
図４は、伝搬経路１０Ａ，１０Ｂ及び１０Ｃに沿って伝搬して受信されたエコーを用いて、信号処理部８４で行われる開口合成信号処理の様子を示したものである。図中１２Ａ，１２Ｂ及び１２Ｃは、１１Ａ，１１Ｂ及び１１Ｃの各エコーのビーム路程に対応する長さである。また、１３Ａ，１３Ｂ及び１３Ｃは、ビーム路程に対応する長さ１２Ａ，１２Ｂ及び１２Ｃを半径とし、７Ａ，７Ｂ及び７Ｃを中心とする円弧である。
【００５１】
図５は、受信されたエコー１１Ａ，１１Ｂ及び１１Ｃが、図２に示したような伝搬経路に沿って伝搬して受信されたと仮定した場合、すなわち、きず６に直接照射し、きず６で反射された後、直接受信されるという伝搬経路を仮定した場合の、開口合成信号処理をした場合に得られた再生像の模式図である。図中、１４は再生像の振幅が大きい部分である。
【００５２】
図５に示す開口合成信号処理は、きず６に直接照射し、きず６で反射された後、直接受信される伝搬経路に沿って受信されるエコーを、きず６に直接照射し、きず６で反射された後、直接受信される伝搬経路に沿って受信されると仮定して処理した様子を示している。すなわち、エコーが実際に辿った伝搬経路と、開口合成信号処理で仮定した伝搬経路が同じであるため、図５に示すように、実際にきずが存在する場所と、再生像の振幅が大きい場所は、ほぼ一致する。
【００５３】
次に、探触子７で励振された超音波パルスが底面４で反射された後にきず６に照射され、きず６で反射された後、直接受信される場合について、図６〜９を参照しながら説明する。図６は、斜角探傷法において、探触子７で励振された超音波パルスが底面４で反射された後にきず６に照射され、きず６で反射された後、直接受信されるエコーの伝搬経路を示した図である。図中、１５Ａ，１５Ｂ及び１５Ｃとあるが、これは各探触子位置において受信されたエコーの伝搬経路である。
【００５４】
図７は、伝搬経路１５Ａ，１５Ｂ及び１５Ｃに沿って伝搬して受信されたエコーを表したものである。図中、１６Ａ，１６Ｂ及び１６Ｃは、各探触子位置７Ａ，７Ｂ及び７Ｃで励振され受信されたエコーである。
【００５５】
図８は、伝搬経路１５Ａ，１５Ｂ及び１５Ｃに沿って伝搬して受信されたエコーを用いて、信号処理部８４で行われる開口合成信号処理の様子を示したものである。図中１７Ａ，１７Ｂ及び１７Ｃは、１６Ａ，１６Ｂ及び１６Ｃの各エコーのビーム路程に対応する長さである。また、１８Ａ，１８Ｂ及び１８Ｃは、１７Ａ，１７Ｂ及び１７Ｃを半径とし、７Ａ，７Ｂ及び７Ｃを中心とする円弧である。
【００５６】
図９は、受信されたエコー１６Ａ，１６Ｂ及び１６Ｃが、図２に示したような伝搬経路に沿って伝搬して受信されたと仮定した場合、すなわち、きず６に直接照射し、きず６で反射された後、直接受信されるという伝搬経路を仮定した場合の、開口合成信号処理をした場合に得られた再生像の模式図である。図中、１９は再生像の振幅が大きい部分である。
【００５７】
図８に示す開口合成信号処理は、探触子７で励振された超音波パルスが底面４で反射された後にきず６に照射され、きず６で反射された後、直接受信されるエコーを、きず６に直接照射し、きず６で反射された後、直接受信される伝搬経路（図２に示した伝搬経路）に沿って受信されると仮定して処理した様子を示している。すなわち、エコーが実際に辿った伝搬経路と、開口合成信号処理で仮定した伝搬経路が異なる。このため、実際にきず６がある場所と、開口合成処理によって得られる再生像の振幅が大きい場所は、異なる。具体的には、受信されたエコー１６Ａ，１６Ｂ及び１６Ｃは、図６に示すようにあたかもコーナーで反射されたようなエコーであるため、きず６から下ろした垂線が底面４と交わる附近の振幅が大きくなる。図９は、このような再生像を示している。
【００５８】
なお、図６に示した伝搬経路とは逆の経路、すなわち、探触子７で励振された超音波パルスがきず６に直接照射され、きず６で反射された後、底面４で反射されて受信される経路も存在する。この経路を伝搬して受信されたエコーを開口合成信号処理して得られる再生像は、図９にした再生像と同じになるので、説明は省略する。
【００５９】
次に、探触子７で励振された超音波パルスが底面４で反射された後にきず６に照射され、きず６で反射された後、再び底面４で反射されて受信される場合について、図１０〜１３を参照しながら説明する。図１０は、斜角探傷法において、探触子７で励振された超音波パルスが底面４で反射された後にきず６に照射され、きず６で反射された後、再び底面４で反射されて受信されるエコーの伝搬経路を示した図である。図中、２０Ａ，２０Ｂ及び２０Ｃとあるが、これは各探触子位置において受信されたエコーの伝搬経路である。
【００６０】
図１１は、伝搬経路２０Ａ，２０Ｂ及び２０Ｃに沿って伝搬して受信されたエコー波形を表したものである。図中、２１Ａ，２１Ｂ及び２１Ｃは、各探触子位置７Ａ，７Ｂ及び７Ｃで励振され受信されたエコーである。
【００６１】
図１２は、伝搬経路２０Ａ，２０Ｂ及び２０Ｃに沿って伝搬して受信されたエコーを用いて、信号処理部８４で行われる開口合成信号処理の様子を示したものである。図中、２２Ａ，２２Ｂ及び２２Ｃは、２１Ａ，２１Ｂ及び２１Ｃの各エコーのビーム路程に対応する長さである。また、２３Ａ，２３Ｂ及び２３Ｃは、２２Ａ，２２Ｂ及び２２Ｃを半径とし、７Ａ，７Ｂ及び７Ｃを中心とする円弧である。
【００６２】
図１３は、受信されたエコー２１Ａ，２１Ｂ及び２１Ｃが、図２に示したような伝搬経路に沿って伝搬して受信されたと仮定した場合、すなわち、きず６に直接照射し、きず６で反射された後、直接受信されるという伝搬経路を仮定した場合の、開口合成信号処理をした場合に得られた再生像である。図中、２４は再生像の振幅が大きい部分である。
【００６３】
図１２に示す開口合成信号処理は、探触子７で励振された超音波パルスが底面４で反射された後にきず６に照射され、きず６で反射された後、再び底面４で反射されて受信されるエコーを、きず６に直接照射し、きず６で反射された後、直接受信される伝搬経路（図２に示した伝搬経路）に沿って受信されると仮定して処理した様子を示している。すなわち、エコーが実際に辿った伝搬経路と、開口合成信号処理で仮定した伝搬経路が異なる。このため、実際にきず６がある場所と、開口合成処理によって得られる再生像の振幅が大きい場所は、異なる。具体的には、受信されたエコー２１Ａ，２１Ｂ及び２１Ｃは、図１０に示すように底面４で反射されて受信されるために、底面４を対称軸としてきず６が存在する位置と対称な位置附近において、再生像の振幅が大きくなる。図１３は、このような再生像を示している。
【００６４】
以上説明したように、きず６が試験体１の底面４附近にある場合には、受信されたエコーを開口合成処理して得られた再生像は、
（ｉ）きず６が存在する位置附近
（ｉｉ）きず６から下ろした垂線が底面４と交わる附近
（ｉｉｉ）底面４を対称軸としてきず６が存在する位置と対称な位置附近
の３箇所の振幅が大きくなる可能性がある。この現象は、きず６が球状あるいは紙面に沿った方向に軸を有する円筒状の場合と、紙面に沿った方向に一様である面状である場合とでは、大きく異なる。以下、球状のきず及び円筒状のきずを、「無指向性きず」、面状のきずを「指向性きず」とし、無指向性きずと指向性きずとでは、開口合成信号処理で得られる再生像は大きく異なることを、説明する。
【００６５】
なお、試験体１中には、超音波を反射する種々のものが存在し、これらを音響的不連続部と呼ぶが、ここでは音響的不連続部を全て「きず」という文言で表すことにする。
【００６６】
図１４〜１６は、底面４附近に無指向性きずがある場合における、超音波パルスの入射と反射の様子を示したものである。図１４〜１６中において、２５は無指向性きず、２６は直接無指向性きず２５に入射する超音波パルスの伝搬経路、２７は無指向性きずで反射された後そのまま受信されるエコーの伝搬経路、２８は無指向性きず２５で反射された後、底面４で反射されて受信されるエコーの伝搬経路、２９は底面４で反射されてから無指向性きず２５に入射する超音波パルスの伝搬経路である。
【００６７】
図１４に示すように、無指向性きず２５に入射する超音波パルスは、無指向性きず２５で反射された後、探触子７の方向に伝搬し、直接受信されるエコーが存在する。また、無指向性きず２５で反射される超音波パルスは、無指向性きず２５で反射された後、底面４方向に伝搬していく成分もある。このため、図１５に示すように、無指向性きず２５に入射し、無指向性きず２５で反射された後、底面４で反射されて受信されるエコーもある。また、この逆の経路で、底面４で反射された後無指向性きず２５に入射し、無指向性きず２５で反射され、探触子７方向に伝搬し、直接受信されるエコーもあるが、ビーム路程は同じであるので、説明は省略する。
【００６８】
さらに、図１６に示すように、底面４で反射された後無指向性きず２５に入射し、無指向性きず２５で反射された後、底面４で再び反射されて受信されるエコーもある。したがって、無指向性きず２５が底面４附近にある場合には、図２、図６及び図１０に示した３つの経路に沿って伝搬して受信されるエコーが、それぞれ存在する。このため、図１７に示すように、受信されるエコーは３つとなる。
【００６９】
３つの経路に沿って受信されるエコーがそれぞれ存在するので、これらのエコーを図２に示すような伝搬経路に沿って伝搬して受信されると仮定して開口合成信号処理すると、再生像は、図１８のようになる。すなわち、
（ｉ）無指向性きず２５が存在する位置附近
（ｉｉ）無指向性きず２５から下ろした垂線が底面４と交わる附近
（ｉｉｉ）底面４を対称軸として無指向性きず２５が存在する位置と対称な位置附近
以上３つの位置の振幅が大きくなる。
【００７０】
一方、指向性きずで反射されたエコーを開口合成信号処理した場合には、無指向性きずの場合とは異なった位置に像が再生される。この理由を、
・底面４に対して垂直な指向性きず
・探触子と逆方向に傾斜した指向性きず
・探触子側に傾斜した指向性きず
の以上３つの場合に分けて説明する。
【００７１】
まず、底面４に対して垂直な指向性きずの場合について説明する。図１９は、底面４に対して垂直な指向性きずに対して超音波パルスが入射し、反射される様子を示したものである。図中、３０は底面４に対して垂直な指向性きず、３１は底面４に対して垂直な指向性きず３０に対して直接入射する超音波パルスの伝搬経路、そして、３２は底面４に対して垂直な指向性きず３０で反射された後、底面４で反射されて受信されるエコーの伝搬経路である。
【００７２】
図１９に示すように、底面４に対して垂直な指向性きず３０に入射する超音波パルスが反射される際に、反射波の多くの成分は、底面４方向に伝搬する。すなわち、反射波は指向性を持って伝搬する。これに対し、探触子７方向に伝搬する成分は小さい。この小さな成分を無視すると、底面４に対して垂直な指向性きず３０からのエコーは、図２０に示すように、図６に示す伝搬経路に沿って受信されたエコーだけとなる。したがって、これらのエコーを開口合成信号処理すると、再生像は図２１のようになる。すなわち、
（ｉｉ）底面４に対して垂直な指向性きず３０から下ろした垂線が底面４と交わる附近
の振幅が大きくなる。
【００７３】
次に、探触子と反対側に傾斜した指向性きずの場合について、説明する。図２２は、探触子７と反対側（以降、＋側とする）に傾斜した指向性きずに対して超音波パルスが入射し、反射される様子を示したものである。図中、３３は＋側に傾斜した指向性きず、３４は、＋側に傾斜した指向性きず３３に入射する超音波パルスの伝搬経路、３５は＋側に傾斜した指向性きず３３で反射された後、直接受信されるエコーの伝搬経路である。
【００７４】
図２２に示すように、＋側に傾斜した指向性きず３３に入射する超音波パルスが反射される際に、反射波の多くの成分は、探触子７方向に伝搬する。すなわち、反射波は指向性を持って伝搬する。これに対し、底面４方向に伝搬する成分は小さい。この小さな成分を無視すると、＋側に傾斜した指向性きず３３からのエコーは、図２３に示すように、図２に示した伝搬経路に沿って受信されたエコーだけとなる。したがって、これらのエコーを開口合成信号処理すると、再生像は図２４のようになる。すなわち、
（ｉ）＋側に傾斜した指向性きず３３が存在する位置附近
の振幅が大きくなる。
【００７５】
次に、探触子側に傾斜した指向性きずの場合について、説明する。図２５は、探触子側（以降、−側とする）に傾斜した指向性きずに対して超音波パルスが入射し、反射される様子を示したものである。図中、３６は−側に傾斜した指向性きず、３７は、底面４で反射された後、−側に傾斜した指向性きず３６に入射する超音波パルスの伝搬経路、３８は、−側に傾斜した指向性きず３６で反射された後、底面４で反射されて受信されるエコーの伝搬経路である。
【００７６】
図２５に示すように、−側に傾斜した指向性きず３６に入射する超音波パルスが反射される際に、反射波の多くの成分は、底面４方向に伝搬する。すなわち、反射波は指向性を持って伝搬する。これに対し、探触子７方向に伝搬する成分は小さい。この小さな成分を無視すると、−側に傾斜した指向性きず３６からのエコーは、図２６に示すように、図１０に示した伝搬経路に沿って受信されたエコーだけとなる。したがって、これらのエコーを開口合成信号処理すると、再生像は図２７のようになる。すなわち、
（ｉｉｉ）底面４を対称軸として−側に傾斜した指向性きず３６が存在する位置と対称な位置附近の振幅が大きくなる。
【００７７】
以上説明した現象をまとめると、図２８のようになる。図２８は、開口合成信号処理によって得られる再生像の振幅が大きくなる場所を、きずの種別ごとにまとめたものである。図中、○印は再生像の振幅が大きくなることを意味しており、−印は、再生像の振幅が小さくなることを意味している。図からわかるように、無指向性きずと指向性きずとでは、開口合成信号処理によって得られる再生像の振幅が大きくなる位置、及び、振幅が大きくなる数が異なる。この現象を利用すれば、無指向性きずと指向性きずとの種別が可能となる。
【００７８】
実際に、図２８に示すようなきずの分類が可能かどうか、実験を行った。無指向性きずを模したφ２ｍｍの横穴が底面から５ｍｍの位置にある鋼試験体、及び指向性きずを模した垂直スリット及び１５゜傾斜したスリットが底面から５ｍｍの位置にある鋼試験体を試作し、超音波探傷試験を行ってエコーをメモリに記憶した。このデータを用いて開口合成信号処理を行った。得られた再生像を、図２９〜３２に示す。図２９、図３０、図３１、図３２はそれぞれ、φ２ｍｍの横穴、高さ５ｍｍの垂直スリット、＋方向に１５゜傾斜した高さ５ｍｍのスリット、−方向に１５゜傾斜した高さ５ｍｍのスリットからのエコーを用いて開口合成信号処理した結果、得られた再生像である。また、図２９〜図３２において、３９はφ２ｍｍの横穴、４０は高さ５ｍｍの垂直スリット、４１は＋方向に１５゜傾斜した高さ５ｍｍのスリット、４２は−方向に１５゜傾斜した高さ５ｍｍのスリットである。
【００７９】
図２９からわかるように、φ２ｍｍの横穴３９からのエコーを用いて開口合成信号処理を行って得られた像は、
（ｉ）きずがある位置附近
（ｉｉ）底面４附近
（ｉｉｉ）底面４を軸対称としてきずが存在する位置と対称な位置附近
以上の３箇所に像が現れている。これは、図２８で示した分類が正しいことを証している。
【００８０】
図３０からわかるように、垂直スリット４０からのエコーを用いて開口合成処理を行って得られた像は、
（ｉｉ）底面４附近
だけに像が現れている。これは、図２８で示した分類が正しいことを証している。
【００８１】
図３１からわかるように、＋方向に傾斜したスリット４１からのエコーを用いて開口合成処理を行って得られた像は、
（ｉ）きずがある位置附近
だけに像が現れている。これは、図２８で示した分類が正しいことを証している。
【００８２】
図３２からわかるように、−方向に傾斜したスリット４２からのエコーを用いて開口合成処理を行って得られた像は、
（ｉｉｉ）底面４を軸対称としてきずが存在する位置と対称な位置附近
だけに像が現れている。これは、図２８で示した分類が正しいことを証している。
【００８３】
以上説明したように、きず６が試験体２の底面附近にある場合、きず６からのエコーを開口合成処理して得られた再生像は、きずの種類によって異なる特徴を示す。このことを利用すれば、無指向性きずと指向性きずとの分類が可能となる。
【００８４】
さて、これまでは、斜角探傷法における開口合成信号処理で得られる再生像から、無指向性きずと指向性きずを分類できることを述べた。以下では、図３３に示すフローチャート及び図３４〜図４０を参照しながら、信号処理部８４における具体的な分類のための信号処理方法について述べる。なお、図３３のフローチャートは、信号処理部８４内のメモリに、探触子７の空間的位置と受信されたエコーが記憶された後の処理を示している。
【００８５】
まず、Ｓｔｅｐ１として、開口合成信号処理を行うための像再生範囲を決める。この像再生範囲は、試験体１の内部だけでなく、底面４を挟んで試験体１の外側の領域まで含むように決める。また、像再生範囲の広さは、試験体１や探触子７などに応じて適宜変更する。
【００８６】
次に、Ｓｔｅｐ２として、信号処理部８４内のメモリに記憶された探傷試験データ、すなわち探触子７の空間的位置と受信されたエコーを用いて開口合成信号処理を行う。開口合成信号処理は、国際公開番号Ｗ０９７／３６１７５公報に記載されている方法の内、試験体１の底面４における反射を一度も含まないと仮定した方法で行う。なお、国際公開番号Ｗ０９７／３６１７５公報に記載されている方法は、位相原点として見かけの振動子の中心としているが、ここでは、時間原点は見かけの振動子の中心とせず、特許出願番号平１０−２３８４４４で記載した方法で行う。すなわち、時間原点は実際の振動子の中心とする。
【００８７】
Ｓｔｅｐ３として、Ｓｔｅｐ１で決めた像再生範囲において、再生像の振幅の最大値及び最大値を示す位置を求める。以降、再生像の最大値を、Ｐ0 と呼ぶことにする。また、Ｓｔｅｐ３までの様子を、図３４に示す。図３４において、４３は像再生範囲、４４は再生像の振幅の最大値を示す位置である。
【００８８】
Ｓｔｅｐ４として、像の最大値を示す位置を中心にして、予め決めておいた幅に領域を特定する。例えば、予め決めておく幅を「最大値を示す位置から水平方向に±３λ（λは、試験体１中における波長）」のように決めておく。この幅は、試験体１や探触子７などによって、適宜変更する。また、特定された領域を特定領域と呼ぶことにする。Ｓｔｅｐ４の様子を、図３５に示す。図３５において、４５は特定領域である。
【００８９】
Ｓｔｅｐ５として、特定領域４５内において、再生像の振幅と予め決めておいた閾値とを比較して、再生像の振幅が閾値を越えた場合には、その場所を求め、記憶する。また、閾値より大きな振幅した場合、その振幅をここでは「きず振幅」と呼ぶことにする。なお、閾値は、例えば、「Ｐ0 と比較して−６ｄＢ」のように決めておく。この閾値は、試験体１や探触子７などによって、適宜変更する。
【００９０】
Ｓｔｅｐ６として、Ｓｔｅｐ５で求めたきず振幅の数を数え、４個以上かどうか、判断する。きず振幅が４個以上である場合には、Ｓｔｅｐ７に進む。また、きず振幅が４個以上でない（３個以下）である場合には、Ｓｔｅｐ８に進む。まず、Ｓｔｅｐ７について説明する。
【００９１】
図２８に示した分類方法では、きず振幅の数が３個以下の場合には分類できるが、４個以上である場合には分類できない。そこで、きず振幅が４個以上になった場合には、きず振幅の数を減らすべく、Ｓｔｅｐ７として、閾値を大きくする。例えば、閾値を「Ｐ0 と比較して−６ｄＢ」としてきず振幅の数が４個以上となった場合、閾値を「Ｐ0 と比較して−３ｄＢ」のようにする。Ｓｔｅｐ７の次は、Ｓｔｅｐ５に進む。
【００９２】
Ｓｔｅｐ８として、Ｓｔｅｐ５で求めたきず振幅の数が３個であるかどうか、判断する。きず振幅が３個である場合には、Ｓｔｅｐ９に進む。また、３個でない（２個以下）場合には、Ｓｔｅｐ１２に進む。まず、Ｓｔｅｐ９について説明する。
【００９３】
図２８に示したように、無指向性きずの場合には、きず振幅の数が３個となる。しかし、＋側に傾斜した面状きずが３個ある場合や、−側に傾斜した面状きずが３個ある場合にも、きず振幅の数は３個となる。したがって、きず振幅の数だけでは無指向性きずと指向性きずを分類できない。そこで、きず振幅の数だけではなく、再生像の特徴を用いて分類する。図１８及び図２９に示すように、無指向性きずの場合には、
（ｉ）きずがある位置附近
（ｉｉ）底面４附近
（ｉｉｉ）底面４を軸対称としてきずが存在する位置と対称な位置附近
といった３つの場所の振幅が大きくなる。すなわち、図３６に示すように、底面４に関して軸対称な像となる。この特徴を利用して、きず振幅が３個ある場合において、無指向性きずと指向性きずを分類する。
【００９４】
Ｓｔｅｐ９において、３個のきず振幅の位置を検出し、探傷面３からこれらのきず振幅の位置までの距離を、例えば図３７に示すように、短い順に、それぞれ、ｙ１，ｙ２及びｙ３とする。これらｙ１，ｙ２及びｙ３の値が、
｜（ｙ１＋ｙ３）／２−ｙ２｜＜δ１        （１）
かつ
｜ｙ２−ｔ｜＜δ２                        （２）
を満足する場合、Ｓｔｅｐ１０に進み、無指向性きずであると判断してきず分類の処理を終了する。ここで、ｔは試験体１の厚さである。また、δ１及びδ２は、予め決めておいた値であり、これらは試験体１や探触子７などによって、適宜変更する。
【００９５】
一方、Ｓｔｅｐ９において、式（１）及び式（２）を満足しない場合、Ｓｔｅｐ１１に進み、信号処理部８５における処理では判別せずに、個別に別途判別し、処理を終了する。きず振幅の数が３個であり、式（１）及び式（２）を満足しない状況として、先に述べたように、＋側に傾斜した指向性きずが３個ある場合や、−側に傾斜した指向性きずが３個ある場合などが考えられる。しかし、試験体１内において３個の指向性きずが隣接して存在することは稀であるので、Ｓｔｅｐ１１では自動判別は行わず、個別に判別するものとする。
【００９６】
Ｓｔｅｐ８できず振幅の数が３個でない場合、Ｓｔｅｐ１２に進む。Ｓｔｅｐ１２では、きず振幅の数が２個であるかどうか、判断する。きず振幅の数が２個である場合には、Ｓｔｅｐ１３へ進む。また、２個でない場合、すなわち１個である場合には、Ｓｔｅｐ１６に進む。まず、Ｓｔｅｐ１６について説明する。
【００９７】
図２８に示したように、指向性きずの場合には、きず振幅の数が１個となる。したがって、Ｓｔｅｐ１６では、指向性きずであると判別してきず分類の処理を終了する。
【００９８】
一方、Ｓｔｅｐ１３では、２個あるきず振幅の内のどちらかが、底面４附近にあるかどうか、判別する。これにより、指向性きずを判別できる理由を次に説明する。
【００９９】
図３０、図３１及び図３２は、いずれも指向性きずからのエコーを開口合成信号処理した場合の像であり、きず振幅の数はいずれも１個である。しかし、指向性きずの傾斜が緩やかな場合、例えば＋５゜傾斜しているような場合には、図２に示した伝搬経路に沿って伝搬して受信されるエコーと、図６に示した伝搬経路に沿って受信されるエコーが共に存在する場合もある。この場合には、角探触子位置においてエコーは２個受信されるため、開口合成処理して得た再生像においても、図３８に示すように、
（ｉ）きずがある位置附近
（ｉｉ）底面４附近
に各１個づつ、計２個のきず振幅が存在することになる。また、例えば−５゜傾斜しているような場合には、図６に示した伝搬経路に沿って受信されるエコーと、図１０に示した伝搬経路に沿って伝搬して受信されるエコーが共に存在する場合がある。この場合にも、各探触子位置においてエコーは２個受信されるため、開口合成信号処理して得た再生像においても、図３９に示すように、
（ｉｉ）底面４附近
（ｉｉｉ）底面４を軸対称としてきずが存在する位置と対称な位置附近
に各１個づつ、計２個のきず振幅が存在することになる。このように、きず振幅の数が２個であり、その内の１つの底面４附近にある場合には、指向性きずであると判別することができる。したがって、きず振幅の数が１個の場合だけでなく、２個の場合においても、その内の１つが底面４附近にある場合には指向性きずであると判別することができる。
【０１００】
Ｓｔｅｐ１３において、２つのきず振幅の位置を検出する。探傷面３からこれらの位置との距離を、例えば図４０に示すように、短い順に、ｙ１及びｙ２とする。これらｙ１及びｙ２の値は、
｜ｙ１−ｔ｜＜δ３              （３）
あるいは
｜ｙ２−ｔ｜＜δ３              （４）
を満足する場合、Ｓｔｅｐ１４に進み、指向性きずであると判断してきず分類の処理を終了する。ここで、δ３は、予め決めておいた値であり、これらは試験体１や探触子７などによって、適宜変更する。
【０１０１】
Ｓｔｅｐ１３において、式（３）及び式（４）を満足しない場合、Ｓｔｅｐ１５に進み、信号処理部８５における処理では判別せずに、個別に別途判別し、きず分類の処理を終了する。きず振幅が２個であり、そのいずれも底面４附近にはない場合は稀であると考えられるので、Ｓｔｅｐ１５では自動判別は行わず、個別に判別するものとする。
【０１０２】
以上、開口合成信号処理によって得られた像の再生像の特徴からきずの分類を行う処理を説明したが、Ｂスコープによって得られた再生像の特徴からも、図３３に示したフローチャートに基づいて処理することによってきずの分類ができる。この理由を、次に説明する。
【０１０３】
開口合成信号処理と、Ｂスコープとの相違点は、データを加算するかしないかの相違であるので、超音波ビームの拡がりが非常に小さいと仮定して開口合成信号処理すると、データが加算されなくなり、結局Ｂスコープによって得られた再生像とほぼ同じ再生像が得られる。すなわち、開口合成信号処理で得られた再生像と、Ｂスコープによって得られた再生像は、ほぼ同様の特徴を有する。
【０１０４】
したがって、Ｂスコープによって得られた再生像を用いて、図３３に示したきず分類のフローチャートのＳｔｅｐ３以下をそのまま適用しても、開口合成信号処理で得られた再生像を用いた場合と同様な処理結果が得られる。
【０１０５】
また、特開平１０−１４２２０１号には、補正Ｂスコープという表示方法が示されている。この表示方法は、Ｂスコープにおける時間軸を、探触子の空間位置ごとに補正して表示する方法である。この補正Ｂスコープによって得られた像は、開口合成信号処理で得られた再生像、及び、Ｂスコープによって得られた再生像と、ほぼ同様の特徴を有する。
したがって、補正Ｂスコープによって得られた再生像を用いて、図３３に示したきず分類のフローチャートのＳｔｅｐ３以下をそのまま適用しても、開口合成信号処理で得られた再生像、及びＢスコープによって得られた再生像を用いた場合と同様な処理結果が得られる。
【０１０６】
なお、以上に示したきず分類のための処理は、きず６が存在する場所に対して左右どちらかの一方の方向から探傷したデータを用いるだけで、きずを分類することができる。例えば溶接部を探傷する場合において、試験体の形状や周囲の環境などによって、片側だけしか探傷できないような場合においても、以上に示したきず分類の処理を行うことによって無指向性きずと指向性きずを分類することができる。
【０１０７】
さらに、以上に示したきず分類のための処理は、底面４附近にあるきず６を０．５スキップで探傷する場合について説明したものであるが、探傷面３附近にきず６がある場合には、１．０スキップで探傷し、以上に示したきず分類のための処理を行うことによって、きずを分類することができる。
【０１０８】
以上説明したように、探触子を前後走査するだけで、探触子の空間位置及び受信されたエコーを用いて得られた再生像から、無指向性きずと指向性きずを分類することができるので、従来よりも短時間化及び低コスト化が図れるという効果を奏する。
【０１０９】
この発明は、センサとして超音波パルスを音響的不連続部に送信し、当該音響的不連続部から反射された前記超音波パルスに対するエコーを受信する超音波探触子を用いたが、この発明は、超音波探触子に限定されるものではなく、パルスを音響的不連続部に送信し、当該音響的不連続部から反射された前記パルスに対するエコーを受信可能なセンサであれば良い。
【０１１０】
【発明の効果】
第１の発明によれば、送信信号によって駆動され、パルスを被測定体の表面に対して斜めに送信し、前記被測定体中の音響的不連続部によって反射された前記パルスに対するエコーを受信するセンサと、前記センサを前記被測定体上を走査し、前記センサの空間的位置を出力する走査手段と、前記センサで受信されたエコーと前記センサの空間的位置とに基づいて前記音響的不連続部の像を生成し、当該生成された像における特定の範囲内において、予め決められた閾値を越える振幅を示すものの数が３個であり、かつ、無指向性の音響的不連続部である条件を満足する場合には、前記無指向性の音響的不連続部であると判別する信号処理手段とを備えたことを特徴とするので、従来に比べて短時間及び低コストで無指向性の音響的不連続部であると判別することができるという効果を奏する。
【０１１１】
また、第２の発明によれば、前記無指向性の音響的不連続部である条件は、前記３個の閾値を越えたものの位置関係がほぼ等間隔であり、かつ、前記３個閾値を越えたものの内中間にあるもの位置が、前記被測定体の底面附近に存在するという条件であることを特徴とするので、上記同様の効果を奏する。
【０１１２】
第３の発明によれば、送信信号によって駆動され、パルスを被測定体の表面に対して斜めに送信し、前記被測定体中の音響的不連続部によって反射された前記パルスに対するエコーを受信するセンサと、前記センサを前記被測定体上を走査し、前記センサの空間的位置を出力する走査手段と、前記センサで受信されたエコーと前記センサの空間的位置とに基づいて前記音響的不連続部の像を生成し、当該生成された像における特定の範囲内において、予め決められた閾値を越える振幅を示すものの数が２個であり、かつ、指向性の音響的不連続部である条件を満足する場合には、前記指向性の音響的不連続部であると判別する信号処理手段とを備えたことを特徴とするので、従来に比べて短時間及び低コストで指向性の音響的不連続部であると判別することができるという効果を奏する。
【０１１３】
また、第４の発明によれば、前記指向性の音響的不連続部である条件は、前記２個の閾値を越えたものの内、いずれか一方が、前記被測定体の底面附近に存在するという条件であることを特徴とするので、上記同様の効果を奏する。
【０１１４】
第５の発明によれば、前記像は、開口合成信号処理によって得られた像であることを特徴とするので、上記同様の効果を奏する。
【０１１５】
また、第６の発明によれば、前記像は、Ｂスコープ表示によって得られた像であることを特徴とするので、上記同様の効果を奏する。
【０１１６】
第７の発明によれば、送信信号を発生してセンサへ出力し、前記センサによりパルスを被測定体中に伝搬させる送信ステップと、前記センサにより前記被測定体中の音響的不連続部によって反射された前記パルスをエコーとして受信する受信ステップと、前記センサを所定の場所に移動させる移動ステップと、前記受信されたエコーを入力して記憶するとともに、前記エコーを受信した際の前記センサの空間的位置を入力して記憶する記憶ステップと、前記エコーと前記エコーを受信した際の前記センサの空間的位置を用いて音響的不連続部の像を生成し、前記像における特定の範囲内において、予め決められた閾値を越える振幅を示すものの数が３個であり、かつ、無指向性の音響的不連続部である条件を満足する場合には、前記無指向性の音響的不連続部であると判別する信号処理ステップとを含むことを特徴とするので、従来に比べて短時間及び低コストで無指向性の音響的不連続部であると判別することができるという効果を奏する。
【０１１７】
また、第８の発明によれば、前記無指向性の音響的不連続部である条件は、前記３個の閾値を越えたものの位置関係がほぼ等間隔であり、かつ、前記３個閾値を越えたものの内中間にあるもの位置が、前記被測定体の底面附近に存在するという条件であることを特徴とするので、上記同様の効果を奏する。
【０１１８】
第９の発明によれば、送信信号を発生してセンサへ出力し、前記センサによりパルスを被測定体中に伝搬させる送信ステップと、前記センサにより前記被測定体中の音響的不連続部によって反射された前記パルスをエコーとして受信する受信ステップと、前記センサを所定の場所に移動させる移動ステップと、前記受信されたエコーを入力して記憶するとともに、前記エコーを受信した際の前記センサの空間的位置を入力して記憶する記憶ステップと、前記エコーと前記エコーを受信した際の前記センサの空間的位置を用いて音響的不連続部の像を生成し、前記像における特定の範囲内において、予め決められた閾値を越える振幅を示すものの数が２個であり、かつ、指向性の音響的不連続部である条件を満足する場合には、前記指向性の音響的不連続部であると判別する信号処理ステップとを含むことを特徴とするので、従来に比べて短時間及び低コストで指向性の音響的不連続部であると判別することができるという効果を奏する。
【０１１９】
また、第１０の発明によれば、前記指向性の音響的不連続部である条件は、前記２個の閾値を越えたものの内、いずれか一方が、前記被測定体の底面附近に存在するという条件であることを特徴とするので、上記同様の効果を奏する。
【０１２０】
第１１の発明によれば、前記像は、開口合成信号処理によって得られた像であることを特徴とするので、上記同様の効果を奏する。
【０１２１】
また、第１２の発明によれば、前記像は、Ｂスコープ表示によって得られた像であることを特徴とするので、上記同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の構成を示す図である。
【図２】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図３】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図４】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図５】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図６】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図７】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図８】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図９】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図１０】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図１１】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図１２】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図１３】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図１４】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図１５】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図１６】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図１７】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図１８】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図１９】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図２０】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図２１】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図２２】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図２３】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図２４】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図２５】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図２６】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図２７】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図２８】  この発明の実施の形態１に係るきずの分類を説明するための図である。
【図２９】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す実験結果である。
【図３０】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す実験結果である。
【図３１】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す実験結果である。
【図３２】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す実験結果である。
【図３３】  この発明の実施の形態１に係る動作を示すフローチャートである。
【図３４】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図３５】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図３６】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図３７】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図３８】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図３９】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図４０】  この発明の実施の形態１に係る動作を示す図である。
【図４１】  従来の超音波探傷装置の構成を示す図である。
【図４２】  従来の超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図４３】  従来の超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図４４】  従来の超音波探傷装置の動作を示す図である。
【符号の説明】
１  試験体、３  探傷面、４  試験体の底面、６  きず、７  探触子、８  送受信装置、９  走査機構部、７１  振動子、７２  くさび、７４  溶接部、８１  制御部、８２  送信部、８３  受信部、８４  信号処理部、８５  位置検出部。
【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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