(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ複数個の素子を配列してなるラインフォーカス型超音波送信プローブとラインフォーカス型超音波受信プローブとを対向配置し、上記送信プローブの素子から送信した超音波信号を上記受信プローブの素子で受信する超音波ラインセンサのアライメント調整方法において、
上記対向する送信プローブ及び受信プローブにおける、上記素子の配列方向に離れた２箇所での各超音波信号の受信時刻又は伝搬時間の差がゼロ若しくは小さくなるように、上記送信プローブと受信プローブとの相対位置を調整することを特徴とする超音波ラインセンサのアライメント調整方法。
【請求項２】
上記対向する送信プローブ及び受信プローブにおける、上記素子の配列方向両端部での各超音波信号の受信時刻又は伝搬時間の差がゼロ若しくは小さくなるように、上記送信プローブと受信プローブとの相対位置を調整することを特徴とする請求項１に記載した超音波ラインセンサのアライメント調整方法。
【請求項３】
上記超音波ラインセンサは、上記ラインフォーカス型超音波送信プローブとラインフォーカス型超音波受信プローブとからなる送受プローブの組を、被検査板の板幅方向に沿って複数組配列して構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した超音波ラインセンサのアライメント調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば超音波探傷に使用される超音波ラインセンサ、特に鋼板などの圧延金属板中の介在物の検出を、全幅など所定の幅を一度に実施可能な超音波ラインセンサのアライメント調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板の全幅について、当該鋼板に含まれる微小な介在物の探傷を一度に行うときには、例えば、鋼板を挟んで対向配置するラインフォーカス型の送受プローブの組を、板幅方向に且つ板幅以上の長さだけ複数組配置することで超音波ラインセンサを構成する。
【０００３】
上記複数の送信プローブ及び受信プローブは、それぞれ板幅方向に沿って平行に延びる送信用枠体若しくは受信用枠体に取り付けられる。
このとき、複数チャンネルの受信波形を安定させてゲート範囲を広げ、表面不感帯を出来る限り狭くして探傷するためには、対向する送受信プローブのアライメント調整が重要となる。
【０００４】
従来のアライメント調整としては、例えば、各プローブにおける超音波ビームの焦点が均一となるように各プローブのケースを加工し、プローブのケースが平行になるように各枠体に調整して取り付けることが考えられる。すなわち、各部品の加工精度及び機械的な取付け精度を向上させることで、対向する送信プローブとの受信プローブとの間の平行度を所定のアライメント精度以上に設定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記アライメントの精度は、プローブのケースの加工精度や枠体のプローブ取付け座の精度や機械的な取付け精度などの機械的な精度に依存してしまうため、対向する送受信プローブ間の平行度が、許容されるアライメント精度を越えて傾いているおそれがある。
【０００６】
これに対処するために、各加工精度等を上げることも考えられるが、加工コスト的に不利になるばかりか、このような機械的な調整ではアライメント精度の向上にも限度がある。
ここに、対応する送受信プローブが平行に対向していない場合には、１つのプローブの組における複数個のチャンネルの感度が均一にならずに受信波形の乱れ等を生じさせる。このため、ゲート範囲を広げることができずに表面の不感帯が増大し、微小な介在物を検出する際の阻害要因を増大させてしまう。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、超音波信号の伝搬時間を利用することにより、精度良く対向する超音波送受信プローブの平行度を向上できるアライメント調整方法を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、それぞれ複数個の素子を配列してなるラインフォーカス型超音波送信プローブとラインフォーカス型超音波受信プローブとを対向配置し、上記送信プローブの素子から送信した超音波信号を上記受信プローブの素子で受信する超音波ラインセンサのアライメント調整方法において、
上記対向する送信プローブ及び受信プローブにおける、上記素子の配列方向に離れた２箇所での各超音波信号の受信時刻又は伝搬時間の差がゼロ若しくは小さくなるように、上記送信プローブと受信プローブとの相対位置を調整することを特徴とするものである。
【０００９】
次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、上記対向する送信プローブ及び受信プローブにおける、上記素子の配列方向両端部での各超音波信号の受信時刻又は伝搬時間の差がゼロ若しくは小さくなるように、上記送信プローブと受信プローブとの相対位置を調整することを特徴とするものである。
【００１０】
次に、請求項３に記載した発明は、請求項１又は請求項２に記載した構成に対して、上記超音波ラインセンサは、上記ラインフォーカス型超音波送信プローブとラインフォーカス型超音波受信プローブとからなる送受プローブの組を、被検査板の板幅方向に沿って複数組配列して構成されることを特徴とするものである。
［作用］
本発明によれば、一対の対向する送受信プローブの複数個あるチャンネルのうち素子の配列方向に離れた２チャンネルでの各信号の到達時間又は伝搬時間の時間差を検出し、当該時間差がゼロ若しくは小さくなるように調整を行うので、正確に複数個のチャンネルの平行度を知ることができ、それに基づき正確なアライメント調整が可能となる。
【００１１】
特に、請求項２に記載した発明では、素子の配列方向で一番離れている両端部のチャンネルでの伝搬時間の時間差を利用するので、他のチャンネル間の伝搬時間の時間差を利用する場合に比べて検出される時間差が大きいために調整の精度が良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
超音波ラインセンサの送信プローブ１と受信プローブ２とが、概念図である図１に示すように、被検査板である鋼帯３の通過路を挟んで対向配置されている。上記各プローブ１，２は、ラインフォーカス型超音波プローブである一次元アレイ型プローブからそれぞれ構成される。符号４はラインフォーカスビーム（送信ビーム）を、符号５は受信ビームを示す。
【００１３】
ここで、上記対向するプローブ１，２は、例えば水槽内に配置されて水中で使用される。
上記各プローブ１，２は、それぞれ鋼帯３の板幅方向に１０個の素子が配列されて構成されることで、１０チャンネルを有する。
送信プローブ１の各素子は、それぞれ個別の電気パルス送信器６ａ〜６ｊに接続されて該電気パルス送信器６ａ〜６ｊから電気パルスが送信されるようになっている。その複数の電気パルス送信器６ａ〜６ｊは、同期信号発生器７に接続されて、当該同期信号発生器７からのクロックパルスを受けて同期をとって電気パルスを送信可能となっている。
【００１４】
また、受信プローブ２の各素子は、それぞれ受信増幅器８ａ〜８ｊに接続され、各受信増幅器８ａ〜８ｊは、ゲート回路９ａ〜９ｊを通じてコンパレータ１０ａ〜１０ｊに接続されている。これによって、素子が受信した超音波電気信号（受信信号）が増幅され、さらにゲート回路９ａ〜９ｊによって所定の反射波が抽出され、続いてコンパレータ１０ａ〜１０ｊによって、所定レベル以上の反射波が入力されると欠陥検出信号を出力可能となっている。
【００１５】
上記構成によって、送信プローブ１から超音波が送信され、鋼帯３を板厚方向に０．５往復して受信プローブ２に到達する０．５往復透過波Ｔ１と鋼帯３を板厚方向に１．５往復して受信プローブ２に到達する１．５往復透過波Ｔ２との間にあらわれる欠陥からの反射波及びが各チャンネルのゲート回路９ａ〜９ｊによって抽出され、所定レベル以上である場合には内部欠陥として検出されるようになっている。
【００１６】
上記のような構成の送受信プローブ１，２の組が、図２に示すように、鋼帯３の板幅方向に複数個配置され、配列した送信プローブ１及び受信プローブ２は、図３に示すように、コ字状の枠体１１に支持されている。すなわち、上記枠体１１は、鋼帯３を挟んで板幅方向に沿って水平に延びる上側アーム１１ａ及び下側アーム１１ｂが縦枠部１１ｃで一体に連結されて構成され、上記上側アーム１１ａに対し複数の送信プローブ１が取り付けられると共に、下側アーム１１ｂに対し複数の受信プローブ２が取り付けられる。
【００１７】
このとき、次にようにしてアライメント調整を行う。
上記各アーム１１ａ、１１ｂに対し各プローブ１，２を仮止めした後に、それぞれのプローブ１，２の組毎に、送信プローブ１の各素子から同期をとって超音波を送信させて対応する受信プローブ２の各素子で受信させ、その各素子に対応するチャネルでの受信時刻を検出する。この受信時刻は、伝搬時間に対応した時刻である。即ち、受信時刻から送信時刻を減算処理すれば伝搬時間となる。
【００１８】
なお、このアライメント調整の場合には、送受信プローブ１，２間に鋼帯３を介挿させずに行っても良い。または、鋼帯３を介在させた状態で行っても良い。すなわち、探傷にラインセンサを使用している際にも適宜、本実施形態を実行してアライメントの狂いを検査することができる。また、このアライメント調整時には、例えば各素子に透過波検出回路を一時的に接続して受信時刻を検出するようにすれば良い。
【００１９】
そして、素子の配列方向両端部に対応する１チャンネル及び１０チャンネルでの受信時刻（伝搬時間）を比較し、その時間差がゼロとなるように、送信プローブ１若しくは受信プローブ２、あるいは両プローブ１，２の取付け位置を調整する。
例えば、図４のように１０チャンネルの受信信号の受信時刻の方が１チャンネルの受信信号の受信時刻よりも遅い場合には、図５のように、その遅れ時間分だけ１０チャンネル側が相対的に遠いと判定し、（その遅れ時間×媒体中の超音波の伝搬速度）だけ、送受信プローブ１，２間における１０チャンネル側を近づけるか、または１チャンネル側を離す。ここで、図４では、鋼帯３を介挿した状態で行った場合の例である。
【００２０】
これを各プローブ１，２の組について行うことで、各プローブ１，２の組の平行度が向上する。
ここで、上記説明では、送信プローブ１の素子からの送信を同期をとって同時に実施しているが、各対応する素子毎に個別に送受信を行って、各チャネルでの伝搬時間を別々に求めてから比較し時間のずれを求め、続いて当該ずれ時間に基づきアライメント調整を行うようにしても良い。
【００２１】
上記のように、１チャンネルと１０チャンネルの超音波受信信号に基づき、当該信号の伝播時間が同じになるようにアライメント調整を実施することにより、対向する送受信プローブ１，２を正確に平行にすることが可能となる。
ここで、上記実施形態では、素子の配列方向両端部に対応する１チャンネルと１０チャンネルでの伝搬時間を利用しているが、これに限定されない。例えば、２チャンネルと９チャンネルでの伝搬時間を利用したりしても良い。但し、両端部に対応する１チャンネルと１０チャンネルでの伝搬時間を利用する方が、ずれ量が大きく検出できるため、精度が向上する。
【００２２】
なお、本実施形態では、各送信プローブ１及び受信プローブ２をそれぞれ千鳥状に配置しているのは、隣り合うプローブ間での空間の干渉を避けつつ鋼帯３の板幅方向全幅での検査を可能とするためである。
また、上側に受信プローブ２が配置され、下側に送信プローブ１が配置されても良い。また送信プローブ１と受信プローブ２とを入れ違い（例えば上側は幅方向に送信プローブ１−受信プローブ２−送信プローブ１・・・と並び、下側は受信プローブ２−送信プローブ１−受信プローブ２・・・と並ぶ）に配しても良い。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、一対の対向する送受信プローブの複数個あるチャンネルのうち素子の配列方向に離れた位置での超音波信号の受信時刻又は伝搬時間の時間差がゼロとなるように調整するので、正確に複数個のチャンネルの平行度を知ることができ、それに基づき正確なアライメント調整が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく実施形態に係る送受信プローブの概念図である。
【図２】本発明に基づく実施形態に係る各プローブの配置例を示す図である。
【図３】本発明に基づく実施形態に係るプローブが枠体に支持されている状態を示す図である。
【図４】受信時刻のずれの一例を示す図である。
【図５】図４の場合の送受信プローブの状態を示す図である。
【符号の説明】
１    送信プローブ
２    受信プローブ
３    鋼帯
６ａ〜６ｊ  電気パルス発生器
７    同期信号発生器
８ａ〜８ｊ  受信増幅器
９ａ〜９ｊ  ゲート回路
１０ａ〜１０ｊ  コンパレータ
１１  枠体
１１ａ  上側アーム
１１ｂ  下側アーム
【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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