(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子走査型アレイ探触子を用いて被検材の探傷を行う超音波探傷方法で、ある探傷範囲における探傷断面を複数の微小領域に分割し、各パルス毎にアレイ探触子を構成する複数の振動子素子に対して位相制御を行うことにより、超音波ビームの集束点を前記探傷断面の任意の位置に当て、１サイクルを前記微小領域の分割数と同じパルス数で探傷を行うアレイ型超音波探傷方法において、
前記探傷断面の分割された前記微小領域の各々に対する探傷順番を、各パルス毎に、ある一定規則に従って準ランダムな順番に変えて探傷を行うことを特徴とするアレイ型超音波探傷方法。
【請求項２】
前記探傷順番を定める規則がインターリーブ方式であることを特徴とする請求項１記載のアレイ型超音波探傷方法。
【請求項３】
アレイ探触子の振動子素子配列方向をＸ軸方向、アレイ探触子の移動方向をＹ軸方向、超音波ビームの伝播方向をＺ軸方向とし、前記探傷断面をＸ軸方向にＭ分割、Ｚ軸方向にＮ分割し、前記インターリーブ方式による送信順番で電子走査しながら、Ｙ軸方向には機械走査を行うことにより、探傷領域における未探傷領域を最小化することを特徴とする請求項２記載のアレイ型超音波探傷方法。
【請求項４】
請求項３に記載のアレイ型超音波探傷方法において、アレイ探触子により受信した信号を前記インターリーブ方式の逆手順によりインターリーブ前の送信順番に戻し、探傷結果をＭ×Ｎの２次元に展開した段階で、隣接する指示があらかじめ設定されたパルス数だけ連続しない場合は、その指示をノイズと判断し、評価対象から除去することを特徴とする擬指示防止方法。
【請求項５】
請求項３に記載のアレイ型超音波探傷方法において、アレイ探触子により受信した信号を前記インターリーブ方式の逆手順によりインターリーブ前の送信順番に戻し、探傷結果をＭ×Ｎの２次元に展開し、さらにＭ×Ｎ分の探傷結果を機械走査方向に３次元に展開し、その展開された各点において、空間フィルタをかけることにより、一定以上の面積または体積を有していないものについては、ノイズと判断し、評価対象から除去することを特徴とする擬指示防止方法。
【請求項６】
電子走査型アレイ探触子を備え、アレイ探触子の振動子素子配列方向をＸ軸方向、アレイ探触子の移動方向をＹ軸方向、超音波ビームの伝播方向をＺ軸方向とし、探傷領域をＸ軸方向にＭ分割、Ｚ軸方向にＮ分割し、その探傷領域を１サイクルにつきＭ×Ｎパルスで電子走査するようにした超音波探傷器において、
アレイ探触子の送信順番をあらかじめ決められた手順によりインターリーブ化したのち送信する手段と、
受信信号を逆インターリーブ化することによりインターリーブ前の送信順番に戻し２次元に展開する手段と、
２次元に展開した状態において隣接する指示があらかじめ設定されたパルス数だけ連続するか否かを判定する手段と、
を備えたことを特徴とするアレイ型超音波探傷装置。
【請求項７】
２次元に展開した状態において隣接する指示があらかじめ設定されたパルス数だけ連続しない場合は、その指示をノイズと判断し、評価対象から除去するノイズ除去手段を備えたことを特徴とする請求項６記載のアレイ型超音波探傷装置。
【請求項８】
電子走査型アレイ探触子を備え、アレイ探触子の振動子素子配列方向をＸ軸方向、アレイ探触子の移動方向をＹ軸方向、超音波ビームの伝播方向をＺ軸方向とし、探傷領域をＸ軸方向にＭ分割、Ｚ軸方向にＮ分割し、その探傷領域を１サイクルにつきＭ×Ｎパルスで電子走査するようにした超音波探傷器において、
アレイ探触子の送信順番をあらかじめ決められた手順によりインターリーブ化したのち送信する手段と、
受信信号を逆インターリーブ化することによりインターリーブ前の送信順番に戻し２次元に展開する手段と、
２次元に展開した受信信号をさらにＹ軸方向の３次元に展開する手段と、
３次元に展開した状態において隣接する指示があらかじめ設定されたパルス数だけ連続するか否かを判定する手段と、
を備えたことを特徴とするアレイ型超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子走査型アレイ探触子を用いるアレイ型超音波探傷方法および装置並びに欠陥以外の擬指示を除去する擬指示防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子走査型アレイ探触子を用いた超音波探傷により、金属材をはじめとして、各種材料の内在する欠陥や不連続部を検出することが可能である。この探傷で用いるアレイ探触子は、フォーカシングやセクタスキャン、リニアスキャンといった電子走査を行うために、振動子は、微小な各素子に分割され、アレイ状に配置されている。
この各素子に対して、適宜遅延制御をかけた送信パルスを出すことで超音波ビームをフォーカシングし、さらにセクタスキャンあるいはリニアスキャンを行い、探傷位置を連続的に変えながら探傷する。同様に欠陥からの受信波を受け、この各素子により電気信号に変換される。
しかしながら、アレイ探触子の振動子素子は、一般に分割されており、受信波を受ける単位面積が小さいために、受信時に各素子に発生する電気出力は、一般の振動子に比べて非常に小さくなる。
この結果、外乱の電気ノイズなどの影響を非常に受けやすく、探傷結果に擬指示が発生しやすい。
【０００３】
また、探触子と被検材の間の接触媒質が、例えば、水の場合、溶接部等の探傷中に溶接熱により発生した気泡が探触子と被検材の間に入り込むために、擬指示が発生してしまうことがある。これらの擬指示は、カウントダウンまたはサプレッションカウンタ（ゲート出力信号を合否判定のスレッシュホールドレベルとコンパレータで比較し、各パルス毎に欠陥出力を行うが、その欠陥出力が、あらかじめ設定した数（ｍｉｎは１）だけ、連続したパルス数の欠陥出力があったときのみ、欠陥として出力する機能）により、ノイズとして除去される。
【０００４】
しかし、サプレッションカウンタの設定回数を多くすることは、気泡等、ある程度連続して擬指示が発生する場合では２回以上の値を設定せざるを得なくなり、この結果、微小欠陥の検出を困難にする。
外部から電気的外乱信号が混入した場合においても、２ＰＲＦ（パルス繰り返し周波数）以上の長さを有するノイズが混入した場合、サプレッションカウンタで２以上の値を設定しないと、この指示を除去することができず、微小欠陥を見逃す原因になる。
【０００５】
また、アレイ探触子における電子走査方法は、例えば、特開平２−２４０５６４号公報の特許請求の範囲に見られるように、「前記アレイ探触子を構成する各探触子毎あるいは複数の探触子毎に、振動子をその配置方向に沿って順次切り替えて受信する・・・」であった。このように探傷位置を連続的に変えて探傷していくことは、上記接触媒質への気泡混入などのように、数パルス以上連続して発生しやすい擬指示に対して、未探傷域が拡大してしまい、探傷の信頼性が低下してしまう危険があった。
【０００６】
さらに、Ｘ−Ｙ面において、Ｘ軸方向に振動子素子が配列されたアレイ探触子をＹ軸方向に機械走査し、超音波ビームをＺ軸方向に送信する場合で説明する。Ｘ−Ｚ面の探傷断面をＭ×Ｎ個の微小領域に分割し、その分割された各微小領域に焦点を結ぶように順次、各送信パルスを位相制御し、Ｍ×Ｎパルスで、１サイクル分の探傷を行う。このとき、被検材内の焦点位置を連続的に可変とすることにより、図６に符号１２で示すような未探傷領域が発生してしまう。例えば、フォーカシングによりＳ／Ｎ向上を狙う場合、アレイ探触子の開口比が大きくなればなるほど超音波ビームの焦点径は小さくなる。したがって、Ｘ軸方向のある領域全体をカバーするためには、焦点径が小さくなった分、送信パルスのパルス密度を上げなくてはならないことになる。これはＺ軸方向も同様である。この結果、Ｘ−Ｚ面をスキャンする時間は増加し、Ｙ軸方向に機械走査する場合のライン間の隙間は拡大してしまう。これは、図６の未探傷領域１２が大きくなることを意味する。なお、図６は探傷領域における垂直なＸ−Ｚ面の探傷断面１１を３×３に分割し、その格子状の各交点位置に超音波ビームの集束点４を左上から右下まで連続的な順番で当てて探傷していく場合を示し、このとき、超音波ビームの影響する範囲（網かけ部分）を集束点４を中心に２×２の升目とし、かつ、当該探傷断面１１に対して、その探傷断面１１を間にして前後それぞれ２つの探傷断面の影響が残るものと考えてあらわしたものである。したがって、未探傷領域１２は各探傷断面１１の空白部分となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来技術には以下の問題点が残されている。
（１）外乱の電気ノイズなどの影響を非常に受けやすく、探傷結果に擬指示が発生しやすい。
（２）擬指示を除去するために使用されるサプレッションカウンタの設定回数を多くすると、微小欠陥の検出が困難となる。
（３）探傷位置を順次隣へと連続してスキャンしていくことは、接触媒質への気泡混入などのように、数パルス以上連続して発生しやすい疑信号に対して、未探傷領域が拡大してしまい、探傷結果の信頼性が低下してしまう。
【０００８】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、電子走査型アレイ探触子を用いる超音波探傷において、▲１▼確実に検出できる最小欠陥寸法を、より小さくすることを可能にし、また、▲２▼外乱ノイズや気泡混入などによる擬指示が数パルスの間連続して発生してしまう状況下においても、探傷結果の信頼性と探傷精度の向上を図ることを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記第１の課題を解決するため、請求項１の発明は、電子走査型アレイ探触子を用いて被検材の探傷を行う超音波探傷方法で、ある探傷範囲における探傷断面を複数の微小領域に分割し、各パルス毎にアレイ探触子を構成する複数の振動子素子に対して位相制御を行うことにより、超音波ビームの集束点を前記探傷断面の任意の位置に当て、１サイクルを前記微小領域の分割数と同じパルス数で探傷を行うアレイ型超音波探傷方法において、前記探傷断面の分割された前記微小領域の各々に対する探傷順番を、各パルス毎に、ある一定規則に従って準ランダムな順番に変えて探傷を行うアレイ型超音波探傷方法であることに特徴を有する。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１のアレイ型超音波探傷方法において、前記探傷順番を定める規則がインターリーブ方式であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または２のアレイ型超音波探傷方法において、アレイ探触子の振動子素子配列方向をＸ軸方向、アレイ探触子の移動方向をＹ軸方向、超音波ビームの伝播方向をＺ軸方向とし、前記探傷断面をＸ軸方向にＭ分割、Ｚ軸方向にＮ分割し、前記インターリーブ方式による送信順番で電子走査しながら、Ｙ軸方向には機械走査を行うことにより、探傷領域における未探傷領域を最小化することを特徴とする。
【００１２】
ここで、「準ランダム」なる用語は、正確な意味でのランダムではないが、ランダムに近い、あるいは出現形式がランダムに見えるという程度の意味で用いている。このような準ランダムな方法の一つに、インターリーブ方式がある。
インターリーブ方式というのは、アレイ探触子では振動子素子を順番に励振していくのに対し、あるルール化に従い準ランダムに励振していくことにより、１００％検出すべき欠陥寸法を最小化する方法である。
【００１３】
本発明では、探傷領域をＭ×Ｎの微小領域に分割し、それぞれの分割微小領域に、アレイ探触子を構成する複数の振動子素子に対して位相制御を行うことで、超音波ビームの集束点を当て、１サイクルをＭ×Ｎパルスかけて探傷していく場合に、分割微小領域を横列または縦列の連続的な順番で探傷していくのではなく、ある一定規則に従って準ランダムな順番で探傷していくので、探傷領域またはアレイ探触子が移動している場合において、１サイクルで移動する距離が超音波ビームの影響する幅より大きい場合、パルス密度が疎と密の空間ができることを防止し、パルス密度を均一化することができる。したがって、微小欠陥の検出力が向上すると同時に、２次元の探傷面において超音波ビームが当たらない領域、すなわち未探傷領域を最小化することができる。このため、確実に検出できる最小欠陥寸法をより小さくすることができる。
【００１４】
次に、請求項４および請求項５の発明は、擬指示防止方法に係るものである。両発明は、前記第２の課題を解決するためになされたもので、請求項３に記載のアレイ型超音波探傷方法において、アレイ探触子により受信した信号を前記インターリーブ方式の逆手順によりインターリーブ前の送信順番に戻し、探傷結果をＭ×Ｎの２次元に展開した段階で、隣接する指示があらかじめ設定されたパルス数だけ連続しない場合は、その指示をノイズと判断し、評価対象から除去することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５の発明は、請求項３に記載のアレイ型超音波探傷方法において、アレイ探触子により受信した信号を前記インターリーブ方式の逆手順によりインターリーブ前の送信順番に戻し、探傷結果をＭ×Ｎの２次元に展開し、さらにＭ×Ｎ分の探傷結果を機械走査方向に３次元に展開し、その展開された各点において、空間フィルタをかけることにより、一定以上の面積または体積を有していないものについては、ノイズと判断し、評価対象から除去することを特徴とする。
【００１６】
一般的に、サプレッションカウンタは、探傷結果がｎ回（ｎ≧１）、指示が連続する場合において、欠陥としている。この回数は小さければ小さいほど、探傷は確実に行えるが、ノイズが発生しやすい状況下においては、ｎを大きくせざるを得ない場合がある。ｎを大きくすることは、検出できる最小欠陥寸法が大きくなり、微小欠陥検出力が低下することを意味する。
そこで、本発明では、インターリーブ方式による送信順番で超音波ビームを送信し、探傷結果をインターリーブ方式の逆手順によりインターリーブ前の順番で２次元探傷面に展開することにより、２ＰＲＦ分の連続したノイズが入ってきても、それを１ＰＲＦ分の単独指示にすることができるので、その１ＰＲＦ分の単独指示についてはノイズとして評価対象から除去するものである。
さらにまた、その２次元の探傷結果を３次元に展開し、空間フィルタをかけることにより、一定以上の面積または体積を有していないものについては、ノイズとして除去するものである。
以上により、ノイズを除去することが可能となり、欠陥以外の外乱電気ノイズや気泡、異物混入などによる擬指示を防止することができるため、探傷結果の信頼性と探傷精度の向上を図ることができる。
【００１７】
請求項６の発明は、本発明の方法を実施するためのアレイ型超音波探傷装置に係るものであり、その要旨は、電子走査型アレイ探触子を備え、アレイ探触子の振動子素子配列方向をＸ軸方向、アレイ探触子の移動方向をＹ軸方向、超音波ビームの伝播方向をＺ軸方向とし、探傷領域をＸ軸方向にＭ分割、Ｚ軸方向にＮ分割し、その探傷領域を１サイクルにつきＭ×Ｎパルスで電子走査するようにした超音波探傷器において、アレイ探触子の送信順番をあらかじめ決められた手順によりインターリーブ化したのち送信する手段と、受信信号を逆インターリーブ化することによりインターリーブ前の送信順番に戻し２次元に展開する手段と、２次元に展開した状態において隣接する指示があらかじめ設定されたパルス数だけ連続するか否かを判定する手段とを備えたことを特徴とするアレイ型超音波探傷装置にある。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項６のアレイ型超音波探傷装置において、２次元に展開した状態において隣接する指示があらかじめ設定されたパルス数だけ連続しない場合は、その指示をノイズと判断し、評価対象から除去するノイズ除去手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項８の発明は、電子走査型アレイ探触子を備え、アレイ探触子の振動子素子配列方向をＸ軸方向、アレイ探触子の移動方向をＹ軸方向、超音波ビームの伝播方向をＺ軸方向とし、探傷領域をＸ軸方向にＭ分割、Ｚ軸方向にＮ分割し、その探傷領域を１サイクルにつきＭ×Ｎパルスで電子走査するようにした超音波探傷器において、アレイ探触子の送信順番をあらかじめ決められた手順によりインターリーブ化したのち送信する手段と、受信信号を逆インターリーブ化することによりインターリーブ前の送信順番に戻し２次元に展開する手段と、２次元に展開した受信信号をさらにＹ軸方向の３次元に展開する手段と、３次元に展開した状態において隣接する指示があらかじめ設定されたパルス数だけ連続するか否かを判定する手段とを備えたことを特徴とするアレイ型超音波探傷装置である。
【００２０】
このように構成された請求項６、７、８の発明では、インターリーブ方式による送信順番で超音波ビームを送信することにより探傷領域内のパルス密度を均一化し、また確実に検出できる最小欠陥寸法を最小化することができるため、欠陥検出力が向上する。また、サプレッション回数を上げずに、受信したゲート出力信号を逆インターリーブ化することによりインターリーブ前の送信順番に戻し、２次元または３次元に展開することで単独指示としてノイズを除去することができるため、誤検出もしくは過検出をなくし、信頼性が向上する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態を示すアレイ型超音波探傷方法の説明図である。
アレイ探触子１は、その分割された各振動子素子２の配列方向をＸ軸方向にしてＸ−Ｙ平面上に配置されている。機械走査方向はＹ軸方向とする。被検材の探傷領域１０はＸ軸方向にＭ分割、Ｚ軸方向にＮ分割されており、これにより、探傷領域１０の任意の位置における垂直断面であるＸ−Ｚ平面の探傷断面１１はＭ×Ｎ個の微小領域１３に区分される。この探傷断面１１の各微小領域１３に対して、アレイ探触子１の各振動子素子２を位相制御することにより、振動子素子２から発せられる超音波ビーム３の集束点４を当て、セクタスキャンまたはリニアスキャンしながら、１サイクル分をＭ×Ｎ個のパルスで探傷していく。
このとき、パルス繰り返し周波数ＰＲＦ、探傷速度、超音波ビーム幅、探傷領域１０の分割数Ｍ×Ｎを考慮して、未探傷領域を最小化する送信順番を決定する。
【００２２】
この送信順番についての一実施例を以下に示す。
Ｘ軸方向を１、２、３、・・・Ｍ、Ｚ軸方向を１、２、３、・・・Ｎにそれぞれ分割された探傷断面１１をセクタスキャンまたはリニアスキャン方式により探傷する場合において、アレイ探触子１の送信順番を、（Ｘ，Ｚ）＝（１，１）、（１，２）、（１，３）、・・・（Ｍ，Ｎ）の順番で送信せずに、あるルールに従って準ランダムな順番で送信する。この準ランダムな順番を定めるルールの一つにインターリーブ方式があり、例えば、探傷領域を３×３で分割した場合を表１に、４×４で分割した場合を表２に示す。
【００２３】
【表１】
0003567776.tif 000002
【００２４】
【表２】
0003567776.tif 000003
【００２５】
図２は上記探傷領域１０を３×３分割した場合において、連続送信順番を本発明のインターリーブ方式による送信順番とした場合、およびこれを２次元展開し、さらに逆インターリーブをかけた場合を示す。また、図３（ａ）はインターリーブ方式による送信順番での１サイクル分の探傷の場合を示し、（ｂ）はその探傷結果の２次元展開図、（ｃ）は逆インターリーブをかけたときの探傷結果の展開図を示す。さらに、図４（ａ）は従来法の連続送信順番での１サイクル分の探傷の場合を示し、（ｂ）はその探傷結果の２次元展開図である。なお、図３、図４は共に、ＰＲＦ１６６Ｈｚ、探傷速度１０ｍ／ｍｉｎ、超音波ビーム幅Ｘ２ｍｍ×Ｙ４ｍｍ×Ｚ２ｍｍの探傷条件の場合で示してある。また、各探傷断面１１における超音波ビームの影響範囲（網かけ部分）は、図６で説明したものと同じ考えであらわしている。
【００２６】
送信順番を焦点位置の座標（Ｘ，Ｚ）であらわと、従来の連続的なスキャン方式では、送信順番は、（１，１）→（１，２）→・・・→（１，Ｎ）→（２，１）→（２，２）→・・・→（Ｍ，Ｎ）または（１，１）→（２，１）→・・・→（Ｍ，１）→（１，２）→（２，２）→・・・→（Ｍ，Ｎ）となる。図４（ａ）は、３×３で分割したときの探傷領域に対する従来のスキャン方法を示す。
この連続的な送信順番で探傷すると、時間的に移り変わっていく各探傷断面１１において未探傷領域１２（空白部分）が大きい範囲で発生していることがわかる。
これに対して、本発明のインターリーブ方式によると、３×３分割の場合、図３（ａ）に示すように、送信順番は、（２，２）→（１，１）→（３，３）→（３、１）→（１，３）→（２，１）→（１，２）→（２，３）→（３，２）の順となる。このため、未探傷領域１２が著しく減少し最小化されていることがわかる。
このように、インターリーブをかけない送信順番とインターリーブをかけた送信順番で探傷密度を比較すると、未探傷となる空間（パルス密度が疎となる空間）１２が、図４（ａ）では大きい範囲を占めているのに対し、図３（ａ）では著しく狭められている。これにより、未探傷領域１２を最小化することが可能であり、確実に検出可能な最小欠陥寸法をさらに最小化することが可能となる。したがって、このアレイ型超音波探傷方法による欠陥検出力が向上する。
【００２７】
次に、本発明の超音波探傷方法および擬指示防止方法について、図２、図３を用いて従来法（図４）と対比して説明する。
前述したように、一般的に、サプレッションカウンタは、探傷結果がｎ回（ｎ≧１）、指示が連続する場合において、欠陥としている。この回数は小さければ小さいほど、微小欠陥の検出能に優れているが、ノイズが発生しやすい状況下においては、ｎを大きくせざるを得ない場合がある。ｎを大きくすることは、検出できる最小欠陥寸法が大きくなり、微小欠陥の検出能力が低下することを意味する。
【００２８】
いま、図３、図４に示す位置および探傷断面において、電気ノイズＡ、欠陥ＢとＣ、気泡Ｄが存在するものとし、まず、電気ノイズについて、２ＰＲＦ分の長さをもつ電気ノイズＡが混入した場合を考える。サプレッションカウンタの設定回数はｎ＝２とする。
電気ノイズＡは、時刻ｔ１における第１番目の探傷断面１１から時刻ｔ３における第３番目の探傷断面１１の間で混入しているので、従来の送信順番によると、焦点位置（１，１）→（１，２）→（１，３）の連続順で当てた超音波ビームによりこの電気ノイズＡを検出することになり、この受信信号を２次元平面に展開すると、その指示は図４（ｂ）のように３ＰＲＦ分連続して現れる。このため、電気ノイズＡを欠陥として誤検出もしくは過検出することになる。
これに対して、本発明では、インターリーブ方式の送信順番であるので、焦点位置（２，２）→（１，１）→（３，３）の順で当てた超音波ビームが電気ノイズＡを検出するが、この受信信号を逆インターリーブ化し２次元平面に展開することにより、図３（ｃ）のように１ＰＲＦ分の単独指示となる。したがって、電気ノイズＡを欠陥として誤検出もしくは過検出することなく確実に除去することができる。
【００２９】
欠陥Ｂについては、時刻ｔ４における第４番目の探傷断面１１のみに存在し、かつその大きさは１つの分割された微小領域分である。この欠陥Ｂが存在する位置では、従来法によると、焦点位置（２，１）の超音波ビームのみにより検出され、その受信信号を２次元平面に展開した図４（ｂ）に示す指示では１ＰＲＦ分しか現れないため、この欠陥Ｂを見逃すことになる。
これに対して、本発明では、焦点位置（１，１）と（１、２）の２つの超音波ビームにより欠陥Ｂを検出するため、逆インターリーブをかけた２次元平面上での指示は、図３（ｃ）に示すように隣接する２つの指示となり、２ＰＲＦ分連続することから、正確に欠陥として検出することになる。
【００３０】
欠陥Ｃについては、ｔ６、ｔ７における第６番目と第７番目の探傷断面１１にわたって存在し、その大きさは４つの分割微小領域分である。このため、従来法および本発明ともに、焦点位置（１，２）、（１，３）、（２、３）の超音波ビームによって、この欠陥Ｃを検出し、この受信信号を２次元平面に展開した指示は、いずれも２ＰＲＦ分連続するため、正確に欠陥として検出する。
【００３１】
気泡Ｄについては、ｔ５における第５番目の探傷断面１１にのみ存在し、その大きさは１つの分割微小領域分である。このため、従来法では、焦点位置（１，２）と（２，２）の超音波ビームにより検出し、その受信信号を２次元平面に展開した図４（ｂ）に示す指示では、２ＰＲＦ分連続するため、欠陥として誤検出もしくは過検出することになる。
これに対して、本発明では、焦点位置（２，１）と（１，２）の超音波ビームにより検出し、その受信信号を逆インターリーブをかけ２次元平面に展開した図３（ｃ）に示す指示では、１ＰＲＦ分しか現れないので、単独指示として除去することができ、したがって、気泡混入による擬指示を確実に防止することができる。
【００３２】
よって、本発明の方法によれば、電気ノイズに限らず、水進法で探傷する場合にしばしば発生する異物や気泡の混入による擬指示を単独指示として除去することができるので、探傷結果の信頼性および探傷精度が向上する。
【００３３】
次に、２次元に展開した探傷結果をさらに３次元展開することによる擬指示防止方法について述べる。この方法は、上述したようにインターリーブをかけて送信された探傷結果を、逆インターリーブにより２次元平面に展開し、この１探傷断面分のデータをＮ探傷断面分、少なくとも２探傷断面分以上、メモリに展開することにより、３次元データとする。そして、各探傷点（集束点）について、隣接する探傷断面の同一探傷点と比較することにより、単独指示の場合にはノイズと判断して除去する方法である。つまり、３次元に展開したときに、欠陥信号がある一定以上の体積を有する場合には欠陥として判定することである。これは、探傷データを３次元展開し、空間フィルタをかけることにより、ノイズを除去し、探傷精度の向上を図ることを意味する。
【００３４】
次に、図５により、前述した本発明の方法を実施するためのアレイ型超音波探傷装置について説明する。
この実施の形態においては、アレイ探触子１への送信順番を定めるインターリーブ演算器２１とその送信順番を記憶したインターリーブ記憶器２２が設けられ、また、受信信号の評価の際に用いる逆インターリーブ変換器３６、２次元探傷面展開器３７、ノイズ除去信号処理器３８、および３次元探傷展開器３９が設けられている点で従来の超音波探傷装置とは基本的に異なる。なお、３次元探傷展開器３９は省略することもできる。
【００３５】
図５において、２０は同期信号発生器である。この同期信号発生器２０から発信した送信信号は、インターリーブ演算器２１によって計算された送信順番で送信用遅延器群２３に送られる。インターリーブ演算器２１によって計算された送信順番は、探傷領域の分割数Ｍ×Ｎに応じてインターリーブ記憶器２２に記憶されており、分割数Ｍ×Ｎを指定することにより各探傷断面における送信順番は自動的に決定される。また、アレイ探触子１の各振動子素子に送信器群２４を介してそれぞれ与えられる送信信号の遅延時間も、遅延時間演算器２５によってあらかじめ計算され、遅延時間記憶器２６に記憶されている。したがって、インターリーブ化された送信順番で遅延時間の送信パターンを送信用遅延器群２３に与えることにより、アレイ探触子１から発せられる超音波ビームを集束し、その集束点をセクタスキャンまたはリニアスキャン方式により電子走査させ、かつ、１サイクルをＭ×Ｎパルスかけてそれぞれの探傷断面をインターリーブ化された送信順番で探傷することができる。
【００３６】
探傷結果は同じアレイ探触子１により受信され、各振動子素子からの超音波を電気信号に変換し、その受信信号はプリアンプ群２７により増幅して送信時と同じ遅延時間で受信用遅延器群２８に送られ、加算器２９により合成される。この合成された受信信号は、可変増幅器３２により評価に必要な信号レベルまで増幅され、かつ、ゲート３１がゲート位置演算器３０により決められた一定レベル以上のゲート出力信号を一次判定器３３に送る。この一次判定器３３では、欠陥、気泡、電気ノイズなどによる指示が有るかどうかを、あらかじめ設定されたスレッショホールドレベルと比較することにより判定する。ここで、逆インターリーブ変換器３６によって、ゲート出力信号はインターリーブ前の送信順番に並べ替えて整列化され、メモリからなる２次元探傷面展開器３７により２次面探傷面に仮想的に展開される。その後、ノイズ除去信号処理器３８により２次元探傷面において空間的に前述のごとく単独指示となるものについては評価対象から除去する。同様に、メモリからなる３次元探傷展開器３９により探傷結果を３次元探傷体に仮想的に展開し、ノイズ除去信号処理器３８により３次元探傷体において空間的に単独指示となるものについては評価対象から除去する。この最終的な評価を最終判定器３４により行い、必要に応じて記録器３５で記録する。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、電子走査型アレイ探触子を用い、探傷領域をＭ×Ｎ分割したそれぞれの分割微小領域を、一定の規則に従って準ランダムな送信順番で探傷するため、未探傷領域を最小化することができ、したがって、確実に検出することができる最小欠陥寸法をより最小化することができる。このため、欠陥検出力が著しく向上する効果がある。
また、探傷結果に含まれる外乱電気ノイズや気泡、異物混入などによる擬指示を除去することができるので、探傷結果の信頼性および探傷精度が向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアレイ型超音波探傷方法を示す説明図である。
【図２】探傷領域を３×３分割した場合において、本発明のインターリーブ方式による送信順番と、探傷結果を逆インターリーブによりインターリーブ前の順番に戻した結果を示す図である。
【図３】探傷結果を、本発明の逆インターリーブ化による順番で展開した場合の説明図である。
【図４】探傷結果を、従来の連続的な順番で展開した場合の説明図である。
【図５】本発明のアレイ型超音波探傷装置の構成図である。
【図６】従来の連続的な順番で探傷する場合に未探傷領域が発生する状況を示す説明図である。
【符号の説明】
１  アレイ探触子
２  振動子素子
３  超音波ビーム
４  超音波ビームの集束点
１０  探傷領域
１１  探傷断面
１２  未探傷領域
１３  微小領域
２０  同期信号発生器
２１  インターリーブ演算器
２２  インターリーブ記憶器
２３  送信用遅延器群
２４  送信器群
２５  遅延時間演算器
２６  遅延時間記憶器
２７  プリアンプ群
２８  受信用遅延器群
２９  加算器
３０  ゲート位置演算器
３１  ゲート
３２  可変増幅器
３３  一次判定器
３４  最終判定器
３５  記録器
３６  逆インターリーブ変換器
３７  ２次元探傷面展開器
３８  ノイズ除去信号処理器
３９  ３次元探傷展開器
【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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