(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
くさび及び振動子から構成され、送信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の探傷面に対して斜めに送信するとともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する探触子と、
前記探触子を前記試験体の所定の走査範囲にわたって移動させるとともに、前記探触子の空間的位置を出力する走査機構部と、
前記送信信号を発生して前記探触子へ出力し、
前記探触子から受信されたエコーを入力して記憶するとともに、前記走査機構部から前記エコーを受信した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶し、
探触子の超音波の送受信面と等価的な送受信点を、実際の前記振動子の中心に取り、前記等価的な送受信点から、開口合成信号処理により前記音響的不連続部を像として求める点である、像再生点まで超音波が伝搬する経路として、前記等価的な送受信点から前記探触子の入射点を経由して前記像再生点に到る経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から前記像再生点まで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、
前記実際の振動子の中心から前記入射点までの距離をｌ１、前記入射点から前記像再生点までの距離をＬ、前記くさびにおける超音波の音速をＶ１、前記試験体における超音波の音速をＶ２とすると、前記伝搬遅延時間τを、
式τ＝ｌ１／Ｖ１＋Ｌ／Ｖ２から計算し、
前記伝搬遅延時間、前記エコー、及び前記探触子の空間的位置に基づいて、前記開口合成信号処理における直射法によって、前記音響的不連続部の像を再生する送受信装置と
を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項２】
くさび及び振動子から構成され、送信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の探傷面に対して斜めに送信するとともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する探触子と、
前記探触子を前記試験体の所定の走査範囲にわたって移動させるとともに、前記探触子の空間的位置を出力する走査機構部と、
前記送信信号を発生して前記探触子へ出力し、
前記探触子から受信されたエコーを入力して記憶するとともに、前記走査機構部から前記エコーを受信した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶し、
探触子の超音波の送受信面と等価的な送受信点を、実際の前記振動子の中心に取り、前記等価的な送受信点から、開口合成信号処理により前記音響的不連続部を像として求める点である、像再生点まで超音波が伝搬する経路として、スネルの屈折の法則を満たす音線に沿った経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から前記像再生点まで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、
前記実際の振動子の中心から前記音線が前記試験体の表面と交わる交点までの距離をｌＲ、前記交点から前記像再生点までの距離をＬＲ、前記くさびにおける超音波の音速をＶ１、前記試験体における超音波の音速をＶ２とすると、前記伝搬遅延時間τを、
式τ＝ｌＲ／Ｖ１＋ＬＲ／Ｖ２から計算し、
前記伝搬遅延時間、前記エコー、及び前記探触子の空間的位置に基づいて、前記開口合成信号処理における直射法によって、前記音響的不連続部の像を再生する送受信装置と
を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項３】
前記探触子は、送信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信するとともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角度とは異なる傾いた受信角度でエコーとして受信する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の超音波探傷装置。
【請求項４】
前記探触子は、送信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信するとともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角度と同じ傾いた受信角度でエコーとして受信する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の超音波探傷装置。
【請求項５】
走査機構部により、くさび及び振動子から構成される探触子を試験体の所定の走査範囲にわたって移動させる移動ステップと、
送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して斜めに送信する送信ステップと、
前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する受信ステップと、
前記探触子から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走査機構部から前記エコーを記憶した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶する記憶ステップと、
探触子の超音波の送受信面と等価的な送受信点を、実際の前記振動子の中心に取り、前記等価的な送受信点から、開口合成信号処理により前記音響的不連続部を像として求める点である、像再生点まで超音波が伝搬する経路として、前記等価的な送受信点から前記探触子の入射点を経由して前記像再生点に到る経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から前記像再生点まで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、前記実際の振動子の中心から前記入射点までの距離をｌ１、前記入射点から前記像再生点までの距離をＬ、前記くさびにおける超音波の音速をＶ１、前記試験体における超音波の音速をＶ２とすると、前記伝搬遅延時間τを、式τ＝ｌ１／Ｖ１＋Ｌ／Ｖ２から計算し、前記伝搬遅延時間、前記エコー、及び前記探触子の空間的位置に基づいて、前記開口合成信号処理における直射法によって、前記音響的不連続部の像を再生する信号処理ステップと
を含むことを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項６】
走査機構部により、くさび及び振動子から構成される探触子を試験体の所定の走査範囲にわたって移動させる移動ステップと、
送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して斜めに送信する送信ステップと、
前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する受信ステップと、
前記探触子から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走査機構部から前記エコーを記憶した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶する記憶ステップと、
探触子の超音波の送受信面と等価的な送受信点を、実際の前記振動子の中心に取り、前記等価的な送受信点から、開口合成信号処理により前記音響的不連続部を像として求める点である、像再生点まで超音波が伝搬する経路として、スネルの屈折の法則を満たす音線に沿った経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から前記像再生点まで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、前記実際の振動子の中心から前記音線が前記試験体の表面と交わる交点までの距離をｌＲ、前記交点から前記像再生点までの距離をＬＲ、前記くさびにおける超音波の音速をＶ１、前記試験体における超音波の音速をＶ２とすると、前記伝搬遅延時間τを、式τ＝ｌＲ／Ｖ１＋ＬＲ／Ｖ２から計算し、前記伝搬遅延時間、前記エコー、及び前記探触子の空間的位置に基づいて、前記開口合成信号処理における直射法によって、前記音響的不連続部の像を再生する信号処理ステップと
を含むことを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項７】
前記送信ステップは、送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信し、
前記受信ステップは、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角度とは異なる傾いた受信角度でエコーとして受信する
ことを特徴とする請求項５又は６記載の超音波探傷方法。
【請求項８】
前記送信ステップは、送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信し、
前記受信ステップは、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角度と同じ傾いた受信角度でエコーとして受信する
ことを特徴とする請求項５又は６記載の超音波探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、溶接部の検査や、板材や管材等の検査に用いられる超音波探傷装置及び超音波探傷方法に関するものである。特に、試験体の探傷面に対して傾いた角度で進行する超音波を用いた、いわゆる『超音波斜角探傷法』を採用した超音波探傷装置及び超音波探傷方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の超音波斜角探傷法については、例えば、「超音波探傷法（改訂新版）」、日本学術振興会・製鋼第１９委員会編、日刊工業新聞社、昭和４９年７月３０日改訂新版発行、昭和５２年１２月２０日改訂新版３刷発行、第１８０頁〜第１９９頁（以下、「文献Ａ」と略称する。）に詳しく記述されている。
【０００３】
従来の超音波探傷装置及び超音波探傷方法について図面を参照しながら説明する。図１１は、例えば文献Ａに示された従来の超音波斜角探傷法を示す図である。
【０００４】
図１１において、試験体１は、母材部２と溶接部５とを有する。３は試験体１の表面、４は試験体１の底面である。また、６は試験体１に存在する音響的不連続部である。さらに、試験体１の表面３には、探触子７が載置されている。
【０００５】
この音響的不連続部６には種々のものがあり、溶接時の初層溶接部の割れ、溶接終始端のクレータ割れ、融合不良、溶け込み不良、スラグ巻き込み、ブローホール、ウオームホール、高温割れ、異物混入などによる周辺媒質からの材質的差異部等々がある。また、溶接作業に関連しないで材料そのものに既に存在している混入異物部や、クラック、きず等々も音響的不連続部６に相当する。以下、これらの音響的不連続部６を簡単のために欠陥６と呼んで説明することとする。
【０００６】
探傷面に相当する試験体１の表面３に置かれた探触子７から、試験体１の内部へ超音波パルスが送信される。図中、超音波パルスの伝搬方向を矢印を付した実線で示しており、角度「θ」は超音波ビームの屈折角である。欠陥６に照射され、欠陥６で反射された超音波パルスは、探触子７によってエコーとして受信される。
【０００７】
なお、図１１では、探触子７から送信された超音波パルスを試験体１の底面４で１回反射させた後、欠陥６に照射し、欠陥６で反射された超音波パルスが、試験体１の底面４で１回反射した後、探触子７でエコーとして受信される場合を図示している。このように試験体１の底面４での１回反射を伴う方法は「１回反射法」と呼ばれる。底面４での反射を伴わず、探触子７から直接、欠陥６へ超音波パルスを照射し、欠陥６で反射された超音波パルスを直接、探触子７で受信する方法も用いられる。この方法は「直射法」と呼ばれる。
【０００８】
欠陥６の位置の推定は次のようにして行われる。図示はしていないが探触子７に電気的に接続された超音波探傷器によって、探触子７から超音波パルスが送信された時間とエコーが受信された時間との時間差、すなわち、超音波パルスが試験体１中を伝搬するのに要した時間を測定する。この時間は、超音波パルスが探触子７から欠陥６まで往復するのに要した時間であるから、２で割って片道の時間を求め、この時間と試験体１中の音速とから片道のビーム路程を求める。
【０００９】
このビーム路程は、図中、「Ｗｙ」で示している。このビーム路程「Ｗｙ」、屈折角「θ」、及び、試験体１の厚さ「ｔ」とを用いて、欠陥６の位置、すなわち、試験体１の表面３から欠陥６までの深さ「ｄ」と探触子７と欠陥６までの水平距離「ｙ」を推定する。なお、上述した直射法の場合には、欠陥６の位置を推定するには、試験体１の厚さ「ｔ」は不要である。
【００１０】
上述した欠陥６の位置の推定方法においては、超音波ビームは直線に沿ってあたかも光のように真っ直ぐ進むものとしている。すなわち、回折による超音波ビームの拡がりは無視できるものとしている。しかし実際には、探触子７を構成する、音源並びに受信源である振動子は、その開口面積が有限であるため、超音波ビームは回折によって拡がりをもつ。したがって、単に屈折角「θ」とビーム路程「Ｗｙ」だけを頼りにして、回折による超音波ビームの拡がりを無視して欠陥６の位置を推定すると、その推定された位置と、実際の位置の間に差が生じることがある。特に、探触子７を構成する振動子の開口面積が小さい場合や、同じ開口面積でも屈折角「θ」が大きい場合には等価的な開口面積が小さくなるので、上記の推定位置と実際の位置との間の差は無視できないものとなる。すなわち、上述した推定方法では、欠陥６の位置の推定精度が悪いという問題がある。
【００１１】
一方、超音波ビームの回折による拡がりを積極的に使って、欠陥６の位置の推定精度を向上させようとした試みがある。例えば、特開平２−２７８１４９号公報、特開平２−２４８８５５号公報、あるいは特開平５−１７２７８９号公報に開示された開口合成信号処理を適用した方法がこれに相当する。
【００１２】
開口合成信号処理では、探触子７から送信される超音波ビームの等価的な送受信点から、像再生点までの間を伝搬する超音波の伝搬遅延時間の情報が必要である。この情報を各像再生点ごとに必要とする。したがって、超音波ビームの等価的な送受信点ならびに超音波の伝搬遅延時間を正確に把握しておく必要があるが、上述した特許公開公報においては、これらに関する記述が見あたらない。
【００１３】
超音波斜角探傷法に用いる斜角探触子７によって送受信される超音波ビームに関する理論として、見かけの振動子論が知られている。見かけの振動子論については、例えば、「新非破壊検査便覧」、（社）日本非破壊検査協会編、日刊工業新聞社、１９９２年１０月１５日初版１刷発行、第２９１頁から第２９２頁（以下、「文献Ｂ」と略称する。）に記述されている。
【００１４】
図１２は、上記文献Ｂから引用した見かけの振動子論を説明するための図である。なお、図１２に示した図と、上記文献Ｂに示されている図とでは、左右反転しているが、以下の説明に影響はない。以下、図１２を参照しながら、見かけの振動子論について説明する。
【００１５】
図１２において、「α」および「θ」は、それぞれ、探触子７の入射角および屈折角である。探触子７は、くさび７１と振動子７２から構成されている。符号７２は実際の振動子であり、符号７３は見かけの振動子である。実際の振動子７２の中心、および、見かけの振動子７３の中心を、それぞれ、ＰおよびＰ１で示している。図中、実際の振動子７２および見かけの振動子７３の開口長を、それぞれ、ＨおよびＨＲで示している。また、実際の振動子の中心Ｐと入射点Ｏまでの距離、および、見かけの振動子の中心Ｐ１から入射点Ｏまでの距離を、それぞれ、ｌ１およびｌ２として示している。
【００１６】
なお、入射点とは、実際の振動子７２の開口に対して垂直で点Ｐ通る直線が、試験体１の表面３と交わる点である。この入射点は、くさび７１と試験体１とが接する境界面上における点である。この意味で、試験体１の表面３上の点でもあり、言い替えれば、同じことではあるが、くさび７１がこの表面３に接する面上の点でもある。このように、試験体１側に属する点も入射点と呼ばれるが、ここでは、探触子７に属する点を入射点と呼ぶことにする。
【００１７】
実際の振動子７２上から送信された超音波は、くさび７１内を伝搬し、試験体１の表面３で屈折され試験体１中に伝搬していく。この際に、くさび７１を試験体１と同じ材質であると見なして、超音波ビーム、すなわち探触子７の作る音場を考えることができれば、探触子７が作る音場の扱いが簡便となる。このように、くさび７１の材質を試験体１と同じ材質と見なして、探触子７の作る音場を簡便に記述する理論が、見かけの振動子論である。
【００１８】
見かけの振動子論によれば、実際の振動子７２の中心Ｐから入射点Ｏまでの距離ｌ１と、見かけの振動子７３の中心Ｐ１から入射点Ｏまでの距離ｌ２との間には次の式１のような関係がある。
【００１９】
ｌ２＝ｌ１×ｔａｎ（α）／ｔａｎ（θ）                      ・・・式１
【００２０】
上記の式１で与えられる距離ｌ２に位置する見かけの振動子７３の中心Ｐ１を、超音波ビームの等価的な送受信点と見なして、この送受信点と像再生点との間の超音波の伝搬遅延時間を用いて開口合成信号処理を行う方法が、国際公開第ＷＯ９７／３６１７５号公報に詳細に記述されている。
【００２１】
我々は、上記の国際公開第ＷＯ９７／３６１７５号公報に示された方法にしたがって、試験条件を変えて種々、像再生を実験で試みた。なお、これらの像再生においては、簡単のため、探触子７から送信された超音波パルスは欠陥６に直射で照射され、欠陥６で反射された超音波パルスは底面４での反射を伴わず、直接、探触子７で受信されるものとした。
【００２２】
図１３〜図１５に示す結果は、実験結果の例であり、実験で得られた再生像を示している。試験条件は次の通りである。試験体１は厚さが６０ｍｍの鋼材であり、その底面４から５ｍｍの距離に、高さが５ｍｍで幅１ｍｍのスリットを加工によって設けた。このスリットを欠陥６と見なして像再生した。探触子７としては、周波数２ＭＨｚ、屈折角７４°の帯域幅の広い広帯域探触子７を用いた。
【００２３】
図１３〜図１５において、８〜１０の符号を付して示してある白い四角は実際のスリットの位置ならびにスリットの輪郭を示したものである。また、４は、試験体１の底面である。これらの図から分かるように、図１３に示した実験で用いたスリット８は、試験体１の底面４に対して垂直である。また、図１４に示した実験で用いたスリット９は、探触子７側に１５°傾斜させている。さらに、図１５に示した実験で用いたスリット１０は、探触子７と逆側に１５°傾斜させている。なお、各図中には、矢印を付して、探触子７からスリット８〜１０を見たときの方向を示している。
【００２４】
図１３から分かるように、再生像の位置が実際のスリット８の位置と、かなり異なり、探触子７と逆側方向へずれた位置に再生されている。図１４および図１５においても同様に、再生像の位置は、実際のスリット９および１０よりも探触子７と逆側方向へ、かなり、ずれている。さらに、再生像の位置は、実際のスリット８〜１１の位置と比較して上下方向にもずれている。
【００２５】
このように、見かけの振動子論を用いて、見かけの振動子７３の中心Ｐ１を等価的な送受信点と見なして像再生を行うと、実際の欠陥６とその再生像は、かなり離れた位置となる場合があることが分かった。また、両者の位置の差は、探触子７のくさび７１内における図１２で示した距離ｌ１が短い場合には小さいが、距離ｌ１が長いと大きくなることが分かった。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の見かけの振動子論を用いて、見かけの振動子７３の中心Ｐ１を等価的な送受信点と見なして、開口合成信号処理を行って欠陥６の像を再生すると、欠陥６の位置推定精度があまりよくない場合があるという問題点があることが分かった。
【００２７】
この発明は、前述した問題点を解決するためになされたもので、従来に比べて、再生像の精度をより向上することができる超音波探傷装置及び超音波探傷方法を得ることを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る超音波探傷装置は、くさび及び振動子から構成され、送信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の探傷面に対して斜めに送信するとともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する探触子と、前記探触子を前記試験体の所定の走査範囲にわたって移動させるとともに、前記探触子の空間的位置を出力する走査機構部と、前記送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子から受信されたエコーを入力して記憶するとともに、前記走査機構部から前記エコーを受信した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶し、探触子の超音波の送受信面と等価的な送受信点を、実際の前記振動子の中心に取り、前記等価的な送受信点から、開口合成信号処理により前記音響的不連続部を像として求める点である、像再生点まで超音波が伝搬する経路として、前記等価的な送受信点から前記探触子の入射点を経由して前記像再生点に到る経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から前記像再生点まで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、前記実際の振動子の中心から前記入射点までの距離をｌ１、前記入射点から前記像再生点までの距離をＬ、前記くさびにおける超音波の音速をＶ１、前記試験体における超音波の音速をＶ２とすると、前記伝搬遅延時間τを、式τ＝ｌ１／Ｖ１＋Ｌ／Ｖ２から計算し、前記伝搬遅延時間、前記エコー、及び前記探触子の空間的位置に基づいて、前記開口合成信号処理における直射法によって、前記音響的不連続部の像を再生する送受信装置とを備えたものである。
【００２９】
この発明に係る超音波探傷装置は、くさび及び振動子から構成され、送信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の探傷面に対して斜めに送信するとともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する探触子と、前記探触子を前記試験体の所定の走査範囲にわたって移動させるとともに、前記探触子の空間的位置を出力する走査機構部と、前記送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子から受信されたエコーを入力して記憶するとともに、前記走査機構部から前記エコーを受信した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶し、探触子の超音波の送受信面と等価的な送受信点を、実際の前記振動子の中心に取り、前記等価的な送受信点から、開口合成信号処理により前記音響的不連続部を像として求める点である、像再生点まで超音波が伝搬する経路として、スネルの屈折の法則を満たす音線に沿った経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から前記像再生点まで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、前記実際の振動子の中心から前記音線が前記試験体の表面と交わる交点までの距離をｌＲ、前記交点から前記像再生点までの距離をＬＲ、前記くさびにおける超音波の音速をＶ１、前記試験体における超音波の音速をＶ２とすると、前記伝搬遅延時間τを、式τ＝ｌＲ／Ｖ１＋ＬＲ／Ｖ２から計算し、前記伝搬遅延時間、前記エコー、及び前記探触子の空間的位置に基づいて、前記開口合成信号処理における直射法によって、前記音響的不連続部の像を再生する送受信装置とを備えたものである。
【００３０】
また、この発明に係る超音波探傷装置は、前記探触子が、送信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信するとともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角度とは異なる傾いた受信角度でエコーとして受信するものである。
【００３１】
さらに、この発明に係る超音波探傷装置は、前記探触子が、送信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信するとともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角度と同じ傾いた受信角度でエコーとして受信するものである。
【００３２】
この発明に係る超音波探傷方法は、走査機構部により、くさび及び振動子から構成される探触子を試験体の所定の走査範囲にわたって移動させる移動ステップと、送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して斜めに送信する送信ステップと、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する受信ステップと、前記探触子から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走査機構部から前記エコーを記憶した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶する記憶ステップと、探触子の超音波の送受信面と等価的な送受信点を、実際の前記振動子の中心に取り、前記等価的な送受信点から、開口合成信号処理により前記音響的不連続部を像として求める点である、像再生点まで超音波が伝搬する経路として、前記等価的な送受信点から前記探触子の入射点を経由して前記像再生点に到る経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から前記像再生点まで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、前記実際の振動子の中心から前記入射点までの距離をｌ１、前記入射点から前記像再生点までの距離をＬ、前記くさびにおける超音波の音速をＶ１、前記試験体における超音波の音速をＶ２とすると、前記伝搬遅延時間τを、式τ＝ｌ１／Ｖ１＋Ｌ／Ｖ２から計算し、前記伝搬遅延時間、前記エコー、及び前記探触子の空間的位置に基づいて、前記開口合成信号処理における直射法によって、前記音響的不連続部の像を再生する信号処理ステップとを含むものである。
【００３３】
この発明に係る超音波探傷方法は、走査機構部により、くさび及び振動子から構成される探触子を試験体の所定の走査範囲にわたって移動させる移動ステップと、送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して斜めに送信する送信ステップと、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する受信ステップと、前記探触子から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走査機構部から前記エコーを記憶した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶する記憶ステップと、探触子の超音波の送受信面と等価的な送受信点を、実際の前記振動子の中心に取り、前記等価的な送受信点から、開口合成信号処理により前記音響的不連続部を像として求める点である、像再生点まで超音波が伝搬する経路として、スネルの屈折の法則を満たす音線に沿った経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から前記像再生点まで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、前記実際の振動子の中心から前記音線が前記試験体の表面と交わる交点までの距離をｌＲ、前記交点から前記像再生点までの距離をＬＲ、前記くさびにおける超音波の音速をＶ１、前記試験体における超音波の音速をＶ２とすると、前記伝搬遅延時間τを、式τ＝ｌＲ／Ｖ１＋ＬＲ／Ｖ２から計算し、前記伝搬遅延時間、前記エコー、及び前記探触子の空間的位置に基づいて、前記開口合成信号処理における直射法によって、前記音響的不連続部の像を再生する信号処理ステップとを含むものである。
【００３４】
また、この発明に係る超音波探傷方法は、前記送信ステップが、送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信し、前記受信ステップが、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角度とは異なる傾いた受信角度でエコーとして受信するものである。
【００３５】
さらに、この発明に係る超音波探傷方法は、前記送信ステップが、送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信し、前記受信ステップが、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角度と同じ傾いた受信角度でエコーとして受信するものである。
【００３６】
【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方法について図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る超音波斜角探傷法を用いた超音波探傷装置の構成を示すブロック図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００３７】
図１において、１は試験体、３は試験体１の表面、４は試験体１の底面、６は欠陥である。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８０と、探触子７を走査駆動する走査機構部９０とを備える。
【００３８】
また、同図において、送受信装置８０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９０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９０に接続されている。
【００４０】
さらに、同図において、走査機構部９０は位置検出部８５に接続されている。走査機構部９０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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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９０に対し、制御信号を出力して、それらの制御を司る。
【００４４】
つぎに、前述した実施の形態１に係る超音波探傷装置の動作について図面を参照しながら説明する。図２及び図３は、この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の動作を示す図である。
【００４５】
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、欠陥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。
【００４６】
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。
【００４７】
これらの動作が、走査機構部９０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。
【００４８】
信号処理部８４において、エコーおよび探触子７の位置情報に基づいて、開口合成信号処理が実行され、欠陥６の像再生のための信号処理が行われる。この信号処理において、探触子７の等価的な送受信点を、見かけの振動子７３の中心Ｐ１としたときの信号処理の詳細が、国際公開第ＷＯ９７／３６１７５号公報に示されている。
【００４９】
本出願は、この信号処理における探触子７の等価的な送受信点を、見かけの振動子７３の中心Ｐ１よりも別の点に取ることを開示するものである。以下、図２及び図３を参照しながらこれについて説明する。
【００５０】
図２において、Ｐは実際の振動子７２の中心、Ｏは入射点をそれぞれ示している。また、図２中には実際の振動子７２の中心Ｐから入射点Ｏまでの距離をｌ１、入射点Ｏから像再生点Ｑまでの距離をＬとして、それぞれ示している。
【００５１】
像再生点Ｑが遠距離音場にある場合、実際の振動子７２の中心Ｐから像再生点Ｑまでの超音波の伝搬遅延時間τは、以下の式２ように記述できる。なお、Ｖ１及びＶ２は、それぞれ、くさび７１及び試験体１における超音波の音速である。
【００５２】
τ＝ｌ１／Ｖ１＋Ｌ／Ｖ２                                    ・・・式２
【００５３】
上記の式２の右辺第１項は、振動子７２の中心Ｐから入射点Ｏまで超音波パルスが伝搬することによって生じる伝搬遅延時間である。また、式２の右辺第２項は、入射点Ｏにおける超音波パルスが像再生点Ｑまで伝搬することによって生じる伝搬遅延時間である。
【００５４】
式２は、くさび７１の材質を試験体１と同じ材質であると仮に見なして、像再生点Ｑと入射点Ｏを直線で結んだとき、等価的な送受信点は、像再生点Ｑの位置により変化することを示唆している。この様子を、図３に示す。図３に示すように、例えば、像再生点Ｑが６ａの位置にある場合、等価的な送受信点は、６ａと入射点Ｏを結んだ直線上において、入射点Ｏから、（ｌ１／Ｖ１）Ｖ２、だけ離れた距離にある点Ｐａとなる。また、別の例として、像再生点Ｑが６ｂの位置にある場合、等価的な送受信点は、６ｂと入射点Ｏを結んだ直線上において、入射点Ｏから、（ｌ１／Ｖ１）Ｖ２、だけ離れた距離にある点Ｐｂとなる。このように像再生点Ｑの位置によって、等価的な送受信点が変化する。
【００５５】
見かけの振動子７３の中心Ｐ１に換えて、以上に示した等価的な送受信点、すなわち、探触子７の等価的な送受信点を、探触子７を構成する実際の振動子７２の中心Ｐに取り、さらに、この等価的な送受信点から像再生点Ｑまで超音波が伝搬する経路として、前記等価的な送受信点から探触子７の入射点Ｏを経由して像再生点Ｑに到る経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から像再生点Ｑまで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、この伝搬遅延時間を基に、国際公開第ＷＯ９７／３６１７５号公報に示されている信号処理手順に適用して実験により像再生を行ってみた。
【００５６】
試験条件は図１３〜図１５において示したものと同じとした。図４〜図６に、本実施の形態１に示した手法によって得られた再生像を示す。図４〜図６は、それぞれ、図１３〜図１５に対応している。これらの図中において、白い四角並びに矢印は、図１３〜図１５と同じ意味である。なお、これらの像再生においては、簡単のため、探触子７から送信された超音波パルスは、欠陥６に直射で照射され、欠陥６で反射され、底面４での反射を伴わず、直接、探触子７で受信されるものとした。
【００５７】
図４と図１３を比較し、図５と図１４を比較し、さらに図６と図１５を比較すると、本実施の形態１に係る等価的な送受信点を用いて像再生した方が、実際のスリットが存在する位置の近くに像が再生されることが分かる。このように、本実施の形態１で示した等価的な送受信点を用いて開口合成信号処理を行って、欠陥６の像を再生すると、より精度が良く鮮明な再生像が得られ、位置の推定精度、計測精度が向上する効果が得られることが分かる。
【００５８】
なお、ここで示した実施の形態１では、探触子７を１つだけ超音波の送受信に兼用して用いる一探触子法を適用した場合について説明したが、送信と受信とにそれぞれ別個の探触子７を用いる二探触子法を適用した場合についても、それぞれの探触子７について等価的な送信点ならびに受信点を本実施の形態１と同じく求めて、これらの等価的な送信点ならびに等価的な受信点を用いて、国際公開第WO97/36175号公報に示されている信号処理手順を適用して開口合成信号処理によって像再生すれば、本実施の形態１の場合と同様に欠陥６の位置の推定精度、計測精度が向上する効果が得られる。多数の探触子７を用いて送信し、多数の探触子７で受信するような場合でも、同様である。
【００５９】
また、送信と受信とにそれぞれ別個の探触子７を用いる場合において、送信における超音波ビームの屈折角と受信における超音波ビームの屈折角は、同じ角度であっても、異なる角度であっても構わない。さらに、送信用探触子７と受信用探触子７とは、同じ型式の探触子７であっても、異なる型式の探触子７であっても構わない。
【００６０】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る超音波探傷装置及び超音波探傷方法について図面を参照しながら説明する。図７は、この発明の実施の形態２に係る超音波探傷装置の動作を示す図である。
【００６１】
実施の形態２における超音波探傷装置の構成については、図１で示した実施の形態１の構成と同じである。実施の形態２においては、実施の形態１と比較して、信号処理部８４における等価的な送受信点ならびに超音波の伝搬遅延時間の扱いが異なる。これについて、図７を参照しながら説明する。
【００６２】
図７において、点Ｑは像再生点であり、点Ｐは実際の振動子７２の中心である。図中に示す太い実線は音線であり、点Ｐと点Ｑとを、試験体１の表面３においてスネルの屈折の法則を満たすように結んでいる。この音線が表面３と交わる点をＲで示している。
【００６３】
本実施の形態２においては、等価的な送受信点を、実際の振動子７２の中心Ｐにとり、この等価的な送受信点Ｐと像再生点Ｑとの間の超音波の伝搬遅延時間τを次の式３のように与える。なお、Ｖ１及びＶ２は、それぞれ、くさび７１及び試験体１における超音波の音速である。また、ｌＲは、実際の振動子７２の中心Ｐと、上述した点Ｒとの間の距離である。また、ＬＲは、点Ｒと像再生点Ｑとの間の距離である。
【００６４】
τ＝ｌＲ／Ｖ１＋ＬＲ／Ｖ２                                  ・・・式３
【００６５】
式３の右辺第１項は、実際の振動子７２の中心Ｐから点Ｒまで超音波パルスが伝搬することによって生じる伝搬遅延時間である。また、式３の右辺第２項は、点Ｒにおける超音波パルスが像再生点Ｑまで伝搬することによって生じる伝搬遅延時間である。
【００６６】
式３によって伝搬遅延時間を求め、すなわち、探触子７の等価的な送受信点を、探触子７を構成する実際の振動子７２の中心Ｐに取り、この等価的な送受信点から像再生点Ｑまで超音波が伝搬する経路として、スネルの屈折の法則を満たす音線に沿った経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から像再生点Ｑまで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、この伝搬遅延時間を基に、国際公開第ＷＯ９７／３６１７５号公報に示されている信号処理手順に適用して実験により像再生を行ってみた。
【００６７】
試験条件は図１３〜図１５において示したものと同じとした。図８〜図１０に、本実施の形態２に示した手法によって得られた再生像を示す。図８〜図１０は、それぞれ、図１３〜図１５に対応している。これらの図中において、白い四角並びに矢印は、図１３〜図１５と同じ意味である。なお、これらの像再生においては、簡単のため、探触子７から送信された超音波パルスは、欠陥６に直射で照射され、欠陥６で反射され、底面４での反射を伴わず、直接、探触子７で受信されるものとした。
【００６８】
図８と図１３を比較し、図９と図１４を比較し、さらに図１０と図１５を比較すると、本実施の形態２に係る等価的な送受信点と伝搬遅延時間を用いて像再生した方が、実際のスリットが存在する位置の近くに像が再生されることが分かる。このように、本実施の形態２で示した等価的な送受信点と伝搬遅延時間を用いて開口合成信号処理を行って、欠陥６の像を再生すると、より精度が良く鮮明な再生像が得られ、位置の推定精度、計測精度が向上する効果が得られることが分かる。
【００６９】
また、図８と図４を比較し、図９と図５を比較し、さらに図１０と図６を比較すると、本実施の形態２にしたがって再生した像と、上記実施の形態１にしたがって再生した像とは、これらの試験条件の基では、ほぼ同等の再生像が得られていることが分かる。
【００７０】
なお、ここで示した実施の形態２では、探触子７を１つだけ超音波の送受信に兼用して用いる一探触子法を適用した場合について説明したが、送信と受信とにそれぞれ別個の探触子７を用いる二探触子法を適用した場合についても、それぞれの探触子７について等価的な送信点ならびに受信点を実施の形態２と同じく取り、かつ、像再生点と等価的な送信点との間の伝搬遅延時間を実施の形態２と同じく求め、かつ、像再生点と等価的な受信点との間の伝搬遅延時間を実施の形態２と同じく求め、これらの伝搬遅延時間を用いて、国際公開第ＷＯ９７／３６１７５号公報に示されている信号処理手順を適用して開口合成信号処理によって像再生すれば、実施の形態２の場合と同様に欠陥６の位置の推定精度、計測精度が向上する効果が得られる。多数の探触子７を用いて送信し、多数の探触子７で受信するような場合でも、同様である。
【００７１】
また、送信と受信とにそれぞれ別個の探触子７を用いる場合において、送信における超音波ビームの屈折角と受信における超音波ビームの屈折角は、同じ角度であっても、異なる角度であっても構わない。さらに、送信用探触子７と受信用探触子７とは、同じ型式の探触子７であっても、異なる型式の探触子７であっても構わない。
【００７２】
なお、実施の形態１および２においては、探触子７と試験体１とが、波長に比べて非常に薄い音響結合媒質の層を介して接触している場合、すなわち、いわゆる直接接触法と呼ばれる方法を用いる場合について説明した。この場合には、音響結合媒質の層の影響は実質上、無視できる。探触子７と試験体１との間に音響結合媒質として、水膜などの比較的厚い音響結合媒質の層がある場合については、次のように超音波の伝搬遅延時間を求めれば、実施の形態１および２で説明したものと同じ作用、効果が得られる。
【００７３】
すなわち、上記の実施の形態１の場合については、探触子７の等価的な送受信点を、探触子７を構成する実際の振動子７２の中心Ｐに取る。この等価的な送受信点から像再生点Ｑまで超音波が伝搬する経路として、次の経路を求める。前記の等価的な送受信点から発し、探触子７の入射点Ｏまで直線に沿って到る経路をまず考える。この経路に沿う音線は、くさび７１と音響結合媒質層との境界面に、入射点Ｏにおいて、くさび７１側から入射する。このとき、上記音線を、入射点Ｏにおいて、スネルの屈折の法則にしたがって、音響結合媒質の層の中に、屈折伝搬させる。この屈折伝搬する音線も、直線に沿って、音響結合媒質の層の中を伝搬させる。
【００７４】
次に、この音線は、音響結合媒質の層と試験体１の表面３との境界面に、音響結合媒質の層の側から入射する。この入射した音線が、音響結合媒質の層と試験体１の表面３との境界面に交差する点をＳとする。最後に、点Ｓと像再生点Ｑとを結ぶ直線に沿った経路を考える。以上のようにして、前記の等価的な送受信点から発し、入射点Ｏを経由し、次に、点Ｓを経由し、像再生点Ｑに到る１つの経路を定めることができた。上述した探触子７の等価的な送受信点と、この送受信点から像再生点Ｑまでへ、上述のようにして定めた経路に沿って超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間を求めて、上記の実施の形態１の場合と同様にして像再生に係わる信号処理を実行すれば、実施の形態１の場合と同じ作用、効果が得られる。
【００７５】
実施の形態２の場合については、探触子７の等価的な送受信点を、探触子７を構成する実際の振動子７２の中心Ｐに取る。この等価的な送受信点から像再生点Ｑまで超音波が伝搬する経路として、次の経路を求める。すなわち、前記の等価的な送受信点から像再生点Ｑに到るまでの音線を考えると、この音線は、２つの異なる境界面を通る。１つは、くさび７１と音響結合媒質層との境界面であり、他の１つは、音響結合媒質の層と試験体１の表面３との境界面である。音線は、これら２つの境界面を通るが、２つの境界面において、それぞれ、スネルの屈折の法則を満たすという条件の基で、前記の等価的な送受信点から発し、像再生点Ｑに到るまでの経路を求める。この経路は１つに定まる。上述した探触子７の等価的な送受信点と、この送受信点から像再生点Ｑまで、上述のようにして定めた経路に沿って超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間を求めて、実施の形態２の場合と同様にして像再生に係わる信号処理を実行すれば、実施の形態２の場合と同じ作用、効果が得られる。
【００７６】
【発明の効果】
この発明に係る超音波探傷装置は、以上説明したとおり、くさび及び振動子から構成され、送信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の探傷面に対して斜めに送信するとともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する探触子と、前記探触子を前記試験体の所定の走査範囲にわたって移動させるとともに、前記探触子の空間的位置を出力する走査機構部と、前記送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子から受信されたエコーを入力して記憶するとともに、前記走査機構部から前記エコーを受信した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶し、探触子の超音波の送受信面と等価的な送受信点を、実際の前記振動子の中心に取り、前記等価的な送受信点から、開口合成信号処理により前記音響的不連続部を像として求める点である、像再生点まで超音波が伝搬する経路として、前記等価的な送受信点から前記探触子の入射点を経由して前記像再生点に到る経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から前記像再生点まで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、前記実際の振動子の中心から前記入射点までの距離をｌ１、前記入射点から前記像再生点までの距離をＬ、前記くさびにおける超音波の音速をＶ１、前記試験体における超音波の音速をＶ２とすると、前記伝搬遅延時間τを、式τ＝ｌ１／Ｖ１＋Ｌ／Ｖ２から計算し、前記伝搬遅延時間、前記エコー、及び前記探触子の空間的位置に基づいて、前記開口合成信号処理における直射法によって、前記音響的不連続部の像を再生する送受信装置とを備えたので、より精度が良く鮮明な再生像が得られ、欠陥の位置推定精度、計測精度が向上するという効果を奏する。
【００７７】
この発明に係る超音波探傷装置は、以上説明したとおり、くさび及び振動子から構成され、送信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の探傷面に対して斜めに送信するとともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する探触子と、前記探触子を前記試験体の所定の走査範囲にわたって移動させるとともに、前記探触子の空間的位置を出力する走査機構部と、前記送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子から受信されたエコーを入力して記憶するとともに、前記走査機構部から前記エコーを受信した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶し、探触子の超音波の送受信面と等価的な送受信点を、実際の前記振動子の中心に取り、前記等価的な送受信点から、開口合成信号処理により前記音響的不連続部を像として求める点である、像再生点まで超音波が伝搬する経路として、スネルの屈折の法則を満たす音線に沿った経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から前記像再生点まで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、前記実際の振動子の中心から前記音線が前記試験体の表面と交わる交点までの距離をｌＲ、前記交点から前記像再生点までの距離をＬＲ、前記くさびにおける超音波の音速をＶ１、前記試験体における超音波の音速をＶ２とすると、前記伝搬遅延時間τを、式τ＝ｌＲ／Ｖ１＋ＬＲ／Ｖ２から計算し、前記伝搬遅延時間、前記エコー、及び前記探触子の空間的位置に基づいて、前記開口合成信号処理における直射法によって、前記音響的不連続部の像を再生する送受信装置とを備えたので、より精度が良く鮮明な再生像が得られ、欠陥の位置推定精度、計測精度が向上するという効果を奏する。
【００７８】
また、この発明に係る超音波探傷装置は、以上説明したとおり、前記探触子が、送信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信するとともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角度とは異なる傾いた受信角度でエコーとして受信するので、より精度が良く鮮明な再生像が得られ、欠陥の位置推定精度、計測精度が向上するという効果を奏する。
【００７９】
さらに、この発明に係る超音波探傷装置は、以上説明したとおり、前記探触子が、送信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信するとともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角度と同じ傾いた受信角度でエコーとして受信するので、より精度が良く鮮明な再生像が得られ、欠陥の位置推定精度、計測精度が向上するという効果を奏する。
【００８０】
この発明に係る超音波探傷方法は、以上説明したとおり、走査機構部により、くさび及び振動子から構成される探触子を試験体の所定の走査範囲にわたって移動させる移動ステップと、送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して斜めに送信する送信ステップと、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する受信ステップと、前記探触子から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走査機構部から前記エコーを記憶した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶する記憶ステップと、探触子の超音波の送受信面と等価的な送受信点を、実際の前記振動子の中心に取り、前記等価的な送受信点から、開口合成信号処理により前記音響的不連続部を像として求める点である、像再生点まで超音波が伝搬する経路として、前記等価的な送受信点から前記探触子の入射点を経由して前記像再生点に到る経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から前記像再生点まで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、前記実際の振動子の中心から前記入射点までの距離をｌ１、前記入射点から前記像再生点までの距離をＬ、前記くさびにおける超音波の音速をＶ１、前記試験体における超音波の音速をＶ２とすると、前記伝搬遅延時間τを、式τ＝ｌ１／Ｖ１＋Ｌ／Ｖ２から計算し、前記伝搬遅延時間、前記エコー、及び前記探触子の空間的位置に基づいて、前記開口合成信号処理における直射法によって、前記音響的不連続部の像を再生する信号処理ステップとを含むので、より精度が良く鮮明な再生像が得られ、欠陥の位置推定精度、計測精度が向上するという効果を奏する。
【００８１】
この発明に係る超音波探傷方法は、以上説明したとおり、走査機構部により、くさび及び振動子から構成される探触子を試験体の所定の走査範囲にわたって移動させる移動ステップと、送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して斜めに送信する送信ステップと、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する受信ステップと、前記探触子から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走査機構部から前記エコーを記憶した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶する記憶ステップと、探触子の超音波の送受信面と等価的な送受信点を、実際の前記振動子の中心に取り、前記等価的な送受信点から、開口合成信号処理により前記音響的不連続部を像として求める点である、像再生点まで超音波が伝搬する経路として、スネルの屈折の法則を満たす音線に沿った経路を求め、前記経路に沿って超音波が伝搬するのに要する時間を、前記等価的な送受信点から前記像再生点まで超音波が伝搬するのに要する伝搬遅延時間となし、前記実際の振動子の中心から前記音線が前記試験体の表面と交わる交点までの距離をｌＲ、前記交点から前記像再生点までの距離をＬＲ、前記くさびにおける超音波の音速をＶ１、前記試験体における超音波の音速をＶ２とすると、前記伝搬遅延時間τを、式τ＝ｌＲ／Ｖ１＋ＬＲ／Ｖ２から計算し、前記伝搬遅延時間、前記エコー、及び前記探触子の空間的位置に基づいて、前記開口合成信号処理における直射法によって、前記音響的不連続部の像を再生する信号処理ステップとを含むので、より精度が良く鮮明な再生像が得られ、欠陥の位置推定精度、計測精度が向上するという効果を奏する。
【００８２】
また、この発明に係る超音波探傷方法は、以上説明したとおり、前記送信ステップが、送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信し、前記受信ステップが、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角度とは異なる傾いた受信角度でエコーとして受信するので、より精度が良く鮮明な再生像が得られ、欠陥の位置推定精度、計測精度が向上するという効果を奏する。
【００８３】
さらに、この発明に係る超音波探傷方法は、以上説明したとおり、前記送信ステップが、送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信し、前記受信ステップが、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角度と同じ傾いた受信角度でエコーとして受信するので、より精度が良く鮮明な再生像が得られ、欠陥の位置推定精度、計測精度が向上するという効果を奏する。
【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ブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係る超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図１１】従来の超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図１２】従来の超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図１３】従来の超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図１４】従来の超音波探傷装置の動作を示す図である。
【図１５】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、２  母材部、３  試験体１の表面、４  試験体１の底面、５  溶接部、６  欠陥、７  探触子、７１  くさび、７２  実際の振動子、７３  見かけの振動子、８、９、１０  スリット、８０  送受信装置、８１  制御部、８２送信部、８３  受信部、８４  信号処理部、８５  位置検出部、９０  走査機構部。
【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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