(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体へ伝播させる超音波の屈折角を変えて前記超音波を入射し、前記屈折角および前記超音波を反射する欠陥までの伝播時間毎に、前記欠陥からの反射波の強度を表示する第１の画像を生成する超音波探傷方法であって、
前記第１の画像における前記欠陥からの反射波の強度が所定の閾値以上となる領域の広さに基づく反射画像度数を演算する度数演算ステップと、
欠陥の高さと前記反射画像度数との関係を示す校正曲線に基づくとともに、前記度数演算ステップにより演算された前記反射画像度数に基づいて、前記欠陥の高さを推定する欠陥高さ推定ステップと、を有する
ことを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項２】
被検査体へ伝播させる超音波の屈折角を変えて前記超音波を入射し、前記屈折角および前記超音波を反射する欠陥までの伝播時間毎に、前記欠陥からの反射波の強度を表示する第１の画像を生成する超音波探傷方法であって、
前記第１の画像における前記欠陥からの反射波の強度が所定の閾値以上となる領域の前記欠陥からの反射波の強度の和に基づく反射画像度数を演算する度数演算ステップと、
欠陥の高さと前記反射画像度数との関係を示す校正曲線に基づくとともに、前記度数演算ステップにより演算された前記反射画像度数に基づいて、前記欠陥の高さを推定する欠陥高さ推定ステップと、を有する
ことを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項３】
前記被検査体と材質および板厚が等しい試験片に人工欠陥を形成して、前記試験片へ伝播させる前記超音波の前記屈折角を変えて前記超音波を入射し、前記屈折角および前記超音波を反射する前記人工欠陥までの伝播時間毎に、前記人工欠陥からの反射波の強度を表示する第２の画像を生成し、前記第２の画像における前記人工欠陥からの反射波に基づく前記反射画像度数を演算し、前記人工欠陥の高さおよび前記反射画像度数との関係に基づいて、前記校正曲線を生成する校正曲線生成ステップを更に有し、
前記校正曲線生成ステップは、前記度数演算ステップの前に行われる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波探傷方法。
【請求項４】
探触子から被検査体へ伝播させる超音波の屈折角を変えて前記超音波を入射し、前記屈折角および前記超音波を反射する欠陥までの伝播時間毎に、前記欠陥からの反射波の強度を表示する第１の画像を生成する探傷画像生成手段を備える超音波探傷装置であって、
前記第１の画像における前記欠陥からの反射波の強度が所定の閾値以上となる領域の広さに基づく反射画像度数を演算する反射画像度数演算手段と、
欠陥の高さと前記反射画像度数との関係を示す校正曲線に基づくとともに、前記反射画像度数演算手段により演算された前記反射画像度数に基づいて、前記欠陥の高さを推定する欠陥高さ推定手段と、を更に備える
ことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項５】
探触子から被検査体へ伝播させる超音波の屈折角を変えて前記超音波を入射し、前記屈折角および前記超音波を反射する欠陥までの伝播時間毎に、前記欠陥からの反射波の強度を表示する第１の画像を生成する探傷画像生成手段を備える超音波探傷装置であって、
前記第１の画像における前記欠陥からの反射波の強度が所定の閾値以上となる領域の前記欠陥からの反射波の強度の和に基づく反射画像度数を演算する反射画像度数演算手段と、
欠陥の高さと前記反射画像度数との関係を示す校正曲線に基づくとともに、前記反射画像度数演算手段により演算された前記反射画像度数に基づいて、前記欠陥の高さを推定する欠陥高さ推定手段と、を更に備える
ことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項６】
前記校正曲線は、
前記被検査体と材質および板厚が等しい試験片に人工欠陥を形成して、前記試験片へ伝播させる前記超音波の前記屈折角を変えて前記超音波を入射し、前記屈折角および前記超音波を反射する前記人工欠陥までの伝播時間毎に、前記人工欠陥からの反射波の強度を表示する第２の画像を生成し、前記第２の画像における前記人工欠陥からの反射波に基づく前記反射画像度数を演算し、前記人工欠陥の高さおよび前記反射画像度数との関係に基づいて生成される
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の超音波探傷装置。
【請求項７】
前記探触子は、フェーズドアレイ型の超音波探触子である
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の超音波探傷装置。
【請求項８】
前記探触子は、可変角型の超音波探触子である
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探傷方法および超音波探傷装置に関し、特に、被検査体中の欠陥の高さを測定可能な超音波探傷方法および超音波探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検査体中における欠陥（例えば、傷、割れ、溶接部の溶け込み不良等）の高さ（サイズ）を精度よく測定することは、被検査体の安全性評価、寿命予測等の精度を向上させる上で重要である。
従来、超音波探傷試験により欠陥の高さを測定する方法として、欠陥の端部からの反射波を捉え、反射波のピーク値における伝播時間と超音波の屈折角とから欠陥の高さを求める端部エコー法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。端部エコー法の一つの方法として、一つの超音波探触子を用いる一探触子法が知られており、主に斜角探傷で欠陥のコーナ部からの反射波（コーナエコー）を捉えた後、当該探触子を欠陥のほうに走査することによって、コーナエコーより短い伝播時間で端部エコーが検出でき、それを認識することで幾何学的な計算により欠陥の高さを測定する。しかし、小さな欠陥においては、端部エコーが出現しにくく、また、欠陥の端部からの反射波であることを認識するためには高度な知識と技量が必要である。【０００３】
特許文献１には、端部からのエコーの検出率を高めるために、フェーズドアレイ超音波探傷を用いた超音波探傷装置が開示されている。この超音波探傷装置を用いた超音波探傷方法は、端部エコーが最大感度で得られる位置で送信探触子をフェーズドアレイ探傷により収束距離を制御し、送信側探触子の前方に配置した固定角の受信探触子で端部エコーを受信し、送信位置と端部エコー最大検出点を結んだ多数の直線の交点を欠陥端部として求める方法である。【０００４】
また、特許文献２には、縦波斜角探触子を用いて、縦波、横波、モード変換波及びクリーピング波による画像から欠陥の大きさを求める超音波試験方法および超音波試験装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２４８６９０号公報
【特許文献２】特開２００６−３２２９００号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】社団法人日本非破壊検査協会編、「超音波探傷試験III」、２００１年版、社団法人日本非破壊検査協会、２００１年６月１１日、ｐ．１３０−１３３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の超音波探傷装置では、送信探触子と固定角の受信探触子とから構成される探触子構造体を端部エコーが最大感度で得られる位置となるように走査させるための走査機構が必要となる。このため、超音波探傷装置の構成が複雑となるとともに、多数の計算により欠陥のサイジングを行うため、検査員が特許文献１に記載の超音波探傷装置を用いて簡便に検査することができないようになっていた。【０００８】
また、特許文献２に記載の超音波試験方法および超音波試験装置では、各々の反射モードによる欠陥からの反射波を認識し、かつ探触子の位置から幾何学的に計算して欠陥の大きさを求めることが必要である。このため、検査員に超音波探傷に関する高度な知識や技量を要求するとともに、解析に要する時間が長くなっていた。【０００９】
そこで、本発明は、被検査体中の欠陥の高さを簡便に精度よく測定可能な超音波探傷方法および超音波探傷装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような課題を解決するために、本発明は、被検査体へ伝播させる超音波の屈折角を変えて前記超音波を入射し、前記屈折角および前記超音波を反射する欠陥までの伝播時間毎に、前記欠陥からの反射波の強度を表示する第１の画像を生成する超音波探傷方法であって、前記第１の画像における前記欠陥からの反射波の強度が所定の閾値以上となる領域の広さに基づく反射画像度数を演算する度数演算ステップと、欠陥の高さと前記反射画像度数との関係を示す校正曲線に基づくとともに、前記度数演算ステップにより演算された前記反射画像度数に基づいて、前記欠陥の高さを推定する欠陥高さ推定ステップと、を有することを特徴とする超音波探傷方法である。
【００１１】
また、本発明は、探触子から被検査体へ伝播させる超音波の屈折角を変えて前記超音波を入射し、前記屈折角および前記超音波を反射する欠陥までの伝播時間毎に、前記欠陥からの反射波の強度を表示する第１の画像を生成する探傷画像生成手段を備える超音波探傷装置であって、前記第１の画像における前記欠陥からの反射波の強度が所定の閾値以上となる領域の広さに基づく反射画像度数を演算する反射画像度数演算手段と、欠陥の高さと前記反射画像度数との関係を示す校正曲線に基づくとともに、前記反射画像度数演算手段により演算された前記反射画像度数に基づいて、前記欠陥の高さを推定する欠陥高さ推定手段と、を更に備えることを特徴とする超音波探傷装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被検査体中の欠陥の高さを簡便に精度よく測定可能な超音波探傷方法および超音波探傷装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る超音波探傷装置の構成図である。
【図２】本実施形態に係る超音波探傷装置を用いた超音波探傷方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】試験片の人工欠陥の探傷検査を説明する図である。
【図４】人工欠陥の探傷検査により得られた探傷画像（Ｂスコープ）の例であり、（ａ）は欠陥深さ０．６ｍｍの例であり、（ｂ）は欠陥深さ１．５ｍｍの例である。
【図５】（ａ）は縦波７０°を用いた超音波探傷を示す模式図であり、（ｂ）は縦波７０°を用いて生成した校正曲線の例である。
【図６】（ａ）はクリーピング波を用いた超音波探傷を示す模式図であり、（ｂ）はクリーピング波を用いて生成した校正曲線の例である。
【図７】被検査体の欠陥の探傷検査を説明する図である。
【図８】欠陥の探傷検査により得られた探傷画像（Ｂスコープ）の例である。
【図９】被検査体を切断して測定した溶接欠陥の実際の高さと、本処理により推定した欠陥高さ推定値との関係を示すグラフである。
【図１０】Ａスコープの一例である。
【図１１】欠陥高さｈ１の人工欠陥からのコーナエコーにおける反射エコー強度とパルス幅との関係を説明する図である。
【図１２】欠陥高さｈ２の人工欠陥からのコーナエコーにおける反射エコー強度とパルス幅との関係を説明する図である。
【図１３】エコー高さと欠陥高さとの相関関係を示すグラフの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１５】
≪超音波探傷装置１≫
まず、図１を用いて本実施形態の超音波探傷装置１について説明する。図１は、本実施形態に係る超音波探傷装置１の構成図である。
図１に示すように、超音波探傷装置１は、超音波探触子プローブ２と、超音波送受信器３と、アナログ／テジタル変換器（以下「Ａ／Ｄ変換器」という。）４と、コンピュータ５と、操作入力部６と、画像表示部７と、を備えている。
そして、超音波探傷装置１は、超音波探触子プローブ２を被検査体１００に設置した状態で、超音波探触子プローブ２から被検査体１００に超音波Ｕを送信して、被検査体１００の欠陥１０１からの反射波を超音波探触子プローブ２で受信することにより、被検査体１００の探傷検査を行うとともに、被検査体１００の欠陥１０１の板厚方向の高さ（以下、「欠陥高さｈ」という。）を推定することができるようになっている。
なお、図１において、欠陥１０１は、被検査体１００の表面から肉厚方向にあるものを一例として図示している。
【００１６】
＜超音波探触子プローブ２＞
超音波探触子プローブ２は、超音波送受信器３から送信波形（送信信号）が印加されることにより超音波Ｕを送信し、また、超音波探触子プローブ２で反射波を受信して、その受信波形（受信信号）を超音波送受信器３に出力することができるようになっている。
超音波探触子プローブ２は、複数の超音波探触子２１を有している。複数の超音波探触子２１は、１次元または２次元的に配列され、フェーズドアレイ（Phased Array）探触子を構成している。超音波探触子２１は、例えば圧電素子によって構成され、超音波を送信・受信する機能を有している。なお、超音波探触子２１は、単独の探触素子（圧電素子）で構成されていてもよく、複数の探触素子（圧電素子）を並列接続して１つの探触子として構成されていてもよく、送信用の探触素子（圧電素子）および受信用の探触素子（圧電素子）を並列接続して１つの探触子として構成されていてもよい。
【００１７】
なお、本実施形態に係る超音波探傷装置１は、フェーズドアレイを用いて、超音波探触子プローブ２の各超音波探触子２１を送信波形（送信信号）により励起させるタイミングを適宜異ならせて、被検査体１００を伝播する超音波Ｕの屈折角θを連続的に変更（例えば、屈折角θ＝０°〜８５°）することができるようになっているものとして説明するが、これに限られるものではない。
例えば、超音波探触子プローブ２の各超音波探触子の角度を物理的に変更し、超音波Ｕの入射角を連続的に可変させることにより、被検査体１００を伝播する超音波Ｕの屈折角θを連続的に可変させることができる可変角型探触子（図示せず）を用いた構成であってもよい。
【００１８】
＜超音波送受信器３＞
超音波送受信器３は、コンピュータ５（後記する中央制御部５０）の探傷開始指令に基づいて超音波探触子プローブ２から超音波Ｕを送信するために、各超音波探触子２１に送信波形（送信信号）を印加するようになっている。また、各超音波探触子２１が受信した反射波の受信波形（受信信号）を増幅してＡ／Ｄ変換器４に出力するようになっている。
【００１９】
このため、超音波送受信器３は、送受信器制御部３１と、信号発生器３２と、送信側アンプ３３と、受信側アンプ３４と、を備えている。
送受信器制御部３１、信号発生器３２および送信側アンプ３３は、超音波Ｕを発生させるために超音波探触子プローブ２の該当する各超音波探触子２１に送信波形（送信信号）を印加するための機構である。受信側アンプ３４は、各超音波探触子２１から受信した受信波形（受信信号）を増幅してＡ／Ｄ変換器４に出力するための機構である。
【００２０】
送受信器制御部３１は、コンピュータ５（後記する中央制御部５０）の探傷開始指令に基づいて、信号発生器３２に励起信号を発生させる。信号発生器３２で発生した励起信号は、送信側アンプ３３で増幅され、送信波形（送信信号）として、超音波探触子プローブ２の各超音波探触子２１に出力される。
【００２１】
ここで、送受信器制御部３１は、信号発生器３２で励起信号を発生させるタイミングを制御して、超音波探触子２１を励起させるタイミングを制御することにより、超音波探触子プローブ２から被検査体１００に入射し、被検査体１００を伝播する超音波Ｕの屈折角θを制御することができるようになっている。
【００２２】
また、各超音波探触子２１が受信した反射波の受信波形（受信信号）は、受信側アンプ３４で増幅され、Ａ／Ｄ変換器４に出力される。
【００２３】
＜Ａ／Ｄ変換器４＞
Ａ／Ｄ変換器４は、超音波送受信器３の受信側アンプ３４で増幅されたアナログ信号（受信波形、受信信号）を、デジタル信号（デジタル波形）に変換し、コンピュータ５（後記する探傷画像生成部５１）に出力する機能を有している。なお、Ａ／Ｄ変換器４としては、例えば、市販の外付けＡ／Ｄ変換器、またはコンピュータ組み込み式のボードタイプのＡ／Ｄ変換器等が利用できる。
【００２４】
＜コンピュータ５＞
コンピュータ５は、中央制御部５０と、探傷画像生成部５１と、反射画像度数演算部５２と、校正曲線生成部５３と、欠陥高さ推定部５４と、少なくとも探傷画像５５１および校正曲線５５２を記憶する記憶部５５と、を備えている。
なお、コンピュータ５は、例えば、電源投入時等のイニシャルブートプログラムが格納されているＲＯＭ（Read Only Memory）（図示せず）、ワーキングメモリとして使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）（図示せず）、ＯＳ（Operations System）や各種アプリケーションプログラムなどが格納されるとともに記憶部５５として機能するＨＤＤ（Hard Disc Drive）（図示せず）、演算処理部としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）（図示せず）等を備え、ＣＰＵ（図示せず）が、各種アプリケーションプログラムを実行することにより、中央制御部５０、探傷画像生成部５１、反射画像度数演算部５２、校正曲線生成部５３、欠陥高さ推定部５４として機能するようになっている。
【００２５】
中央制御部５０は、超音波探傷装置１の全体を制御するようになっている。
探傷画像生成部５１は、Ａ／Ｄ変換器４から出力された各超音波探触子２１のデジタル信号（デジタル波形）を、オフセット時間を調整して加算し、Ａスコープ（Ａ−スキャンともいう。）を生成する。ここで、Ａスコープとは、受信した超音波信号の振幅（反射エコー強度）と反射源までの伝播時間との関係を示す波形である。
また、探傷画像生成部５１は、超音波Ｕの屈折角θごとに生成したＡスコープから、Ｂスコープ（Ｂ−スキャンともいう。）を生成する。ここで、Ｂスコープとは、超音波ビームの伝播方向（屈折角θ）に対するＡスコープ情報により表示される二次元画像、ｙ−ｚ平面のセクタスキャンによる断面画像である。
探傷画像生成部５１で生成されたＡスコープおよびＢスコープは、探傷画像５５１として記憶部５５に記憶されるようになっている。
【００２６】
反射画像度数演算部５２は、探傷画像５５１（Ｂスコープ）から反射画像度数Ｄを演算するようになっている。なお、反射画像度数Ｄについては、後記する。
【００２７】
校正曲線生成部５３は、反射画像度数Ｄと欠陥高さｈの相関関係を示す校正曲線５５２を生成する機能を有している。なお、記憶部５５に校正曲線５５２があらかじめ入力されている超音波探傷装置１においては、校正曲線生成部５３はなくてもよい。
【００２８】
欠陥高さ推定部５４は、反射画像度数Ｄおよび校正曲線５５２に基づいて、欠陥高さｈを推定する機能を有している。
【００２９】
記憶部５５は、探傷画像生成部５１で生成された探傷画像５５１（Ａスコープ、Ｂスコープ）および校正曲線生成部５３で生成された校正曲線５５２を記憶する機能を有している。なお、校正曲線５５２は、予め入力されていてもよい。
【００３０】
＜操作入力部６、画像表示部７＞
コンピュータ５（中央制御部５０）は、キーボード、マウス等の操作入力部６と接続されており、検査員（オペレータ）が操作入力部６を操作することにより指示を受け付けることができるようになっている。
コンピュータ５（中央制御部５０）は、画像表示部７と接続されており、探傷画像生成部５１で生成された探傷画像５５１（Ａスコープ、Ｂスコープ）、欠陥高さ推定部５４で推定された欠陥高さｈ等を、画像表示部７に表示させることができるようになっている。
なお、コンピュータ５、操作入力部６、画像表示部７は、一体に形成されたラップトップコンピュータ、タブレット端末、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant；携帯情報端末）等であってもよい。
【００３１】
≪超音波探傷装置を用いた超音波探傷方法≫
次に、図２を用いて本実施形態の超音波探傷装置１を用いた超音波探傷方法（欠陥高さ推定方法）について説明する。図２は、本実施形態に係る超音波探傷装置１を用いた超音波探傷方法を説明するためのフローチャートである。
なお、以下の説明において、被検査体１００の欠陥１０１として、溶接欠陥であるＹ開先部の初層の溶け込み不足による欠陥１０１（図７参照）を例に説明する。
【００３２】
ここで、図２に示すフローチャートの説明に先立って、本実施形態に係る超音波探傷装置１を用いた超音波探傷方法の前提などを、図３を用いて説明する。
図３は、試験片２００の人工欠陥２０１の探傷検査を説明する図である。
まず、探傷検査を行う被検査体１００と材質および板厚の等しい試験片２００に、初層の溶け込み不足による欠陥（欠陥１０１）を模擬して、放電加工によりスリット（人工欠陥２０１）を形成する。なお、以下の説明において、試験片２００は、板厚１２ｍｍの炭素鋼とした。
また、試験片２００に形成された人工欠陥２０１の欠陥高さｈは、あらかじめ測定され、既知であるものとする。もしくは、人工欠陥２０１の探傷検査（後述する図２のステップＳ１０１）の後に、試験片２００を切断して人工欠陥２０１の欠陥高さｈを測定してもよい。そして、試験片２００は、欠陥高さｈが異なる人工欠陥２０１が複数形成されているものとする。
検査員は、超音波探傷装置１の超音波探触子プローブ２を試験片２００に設置して、図２に示す処理を超音波探傷装置１（中央制御部５０）に実行させる。
【００３３】
ステップＳ１０１において、中央制御部５０は、超音波送受信器３の送受信器制御部３１に探傷開始指令を送信して、試験片２００の人工欠陥２０１の超音波探傷検査を実行する。
図３に示すように、フェーズドアレイ超音波探傷により、試験片２００への屈折角θ（図１参照）を連続的に変えてセクタスキャン（例えば、屈折角θ＝０°〜８５°）することにより超音波探傷検査を行う。なお、フェーズドアレイ超音波探傷による場合、縦波、横波、モード変換波およびクリーピング波を発生させることができる縦波７０°（屈折角θ＝７０°の縦波）を用いることにより、屈折角θ＝０°〜８５°でセクタスキャン画像を得て、複数モードによる人工欠陥２０１からの画像を得ることができる。
【００３４】
そして、探傷画像生成部５１は、探傷画像５５１（Ｂスコープ）を生成する。図４は、人工欠陥２０１の探傷検査により得られた探傷画像（Ｂスコープ）の例であり、（ａ）は欠陥深さｈ＝０．６ｍｍの例であり、（ｂ）は欠陥深さｈ＝１．５ｍｍの例である。なお、欠陥（人工欠陥２０１）からの反射画像の表示は、反射エコー強度を色諧調表示することで、識別性を向上させている。ただし、図４の例においては、紙面の都合上、反射エコー強度が高いほど白く、反射エコー強度が低いほど黒くなるように図示している。
【００３５】
ステップＳ１０２において、中央制御部５０は、画像表示部７に探傷画像生成部５１で生成した探傷画像５５１（Ｂスコープ）（図４（ａ）、図４（ｂ）参照）を表示して、Ｂスコープの中から検査員に人工欠陥２０１の反射エコーに対応する反射画像２０２（図４（ａ）、図４（ｂ）参照）を選択させる。
【００３６】
ステップＳ１０３において、反射画像度数演算部５２は、人工欠陥２０１の反射エコーに対応する反射画像２０２の反射画像度数Ｄを演算する。
ここで、反射画像度数Ｄは、Ｂスコープ上の人工欠陥２０１の反射エコーに対応する反射画像２０２のうち、反射エコー強度が、あらかじめ設定された所定の反射エコー強度を超える画像度数（画素数、面積値）とする。
図４（ａ）の例において、欠陥深さｈ＝０．６ｍｍに対して、反射画像度数Ｄ＝３０３であった。また、図４（ｂ）の例において、欠陥深さｈ＝１．５ｍｍに対して、反射画像度数Ｄ＝４６８であった。
そして、反射画像度数演算部５２は、欠陥深さｈと反射画像度数Ｄとを対応付けて、記憶部５５に記録する。
【００３７】
ステップＳ１０４において、中央制御部５０は、全ての人工欠陥２０１の探傷検査が終了したか否かを判定する。
全ての人工欠陥２０１の探傷検査が終了していない場合（Ｓ１０４・Ｎｏ）、中央制御部５０の処理は、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５において、中央制御部５０は、例えば、画像表示部７に超音波探触子プローブ２の移動を指示する画面を表示して、検査員に、超音波探傷装置１の超音波探触子プローブ２を次の人工欠陥２０１の探傷位置に移動（再設置）させる。そして、ステップＳ１０１に戻り、次の人工欠陥２０１の超音波探傷検査を行うようになっている。
一方、全ての人工欠陥２０１の探傷検査が終了した場合（Ｓ１０４・Ｙｅｓ）、中央制御部５０の処理は、ステップＳ１０６に進む。
【００３８】
ステップＳ１０６において、校正曲線生成部５３は、記憶部５５に記録された複数の欠陥深さｈと反射画像度数Ｄとの関係を近似する近似式を生成する。
ステップＳ１０７において、校正曲線生成部５３は、生成した近似式の回帰分析を行い、相関係数Ｒ２値を算出する。
【００３９】
ステップＳ１０８において、校正曲線生成部５３は、近似式の相関係数Ｒ2 値が０．８以上であるか否かを判定する。なお、相関係数Ｒ2 値が０．８以上であれば、一般に近似式が成立する可能性が高いといわれている値である。
相関係数Ｒ2 値が０．８以上でない場合（Ｓ１０８・Ｎｏ）、校正曲線生成部５３の処理はステップＳ１０６に戻り、近似式を再度生成する。もしくは、図２の破線で示す矢印のように、ステップＳ１０１に戻り、人工欠陥２０１の超音波探傷検査からやり直してもよい。
相関係数Ｒ2 値が０．８以上である場合（Ｓ１０８・Ｙｅｓ）、校正曲線生成部５３は、近似式を校正曲線５５２として記憶部５５に記憶して、中央制御部５０の処理は、ステップＳ１０９に進む。
【００４０】
ここで、ステップＳ１０６からステップＳ１０８の処理により得られた人工欠陥２０１の欠陥高さｈと反射画像度数Ｄとの関係を示す校正曲線５５２の例を示す。図５は、縦波７０°を用いて生成した校正曲線５５２の例である。また、別の例として、図６は、クリーピング波を用いて生成した校正曲線５５２の例である。
図５に示す縦波７０°を用いて生成した校正曲線５５２の例において、近似式はＤ＝−５０ｈ2 ＋３７９．２ｈ＋４８．０８で相関係数Ｒ2 値は０．９５５となった。また、図６に示すクリーピング波を用いて生成した校正曲線５５２の例において、近似式はＤ＝−１．０９０３ｈ2 ＋６７．７２２ｈ＋４０．２４９で相関係数Ｒ2 値は０．９７８８となった。いずれにおいても高い相関が得られた。
【００４１】
ステップＳ１０９を開始する前に、検査員は、図７に示すように、超音波探傷装置１の超音波探触子プローブ２を被検査体１００に設置する。
【００４２】
図２に戻り、ステップＳ１０９において、中央制御部５０は、超音波送受信器３の送受信器制御部３１に探傷開始指令を送信して、被検査体１００の欠陥１０１の超音波探傷検査を実行する。そして、探傷画像生成部５１は、探傷画像５５１（Ｂスコープ）を生成する。なお、ステップ１０９における探傷検査と、ステップＳ１０１における探傷検査とは、検査対象が試験片２００の人工欠陥２０１から検査体１００の欠陥１０１に変更された点を除けば同様であるため、説明を省略する。
ステップＳ１０９の欠陥１０１の探傷検査により得られた探傷画像（Ｂスコープ）の例を図８に示す。
【００４３】
ステップＳ１１０において、中央制御部５０は、画像表示部７に探傷画像生成部５１で生成した探傷画像５５１（Ｂスコープ）（図８参照）を表示して、Ｂスコープの中から検査員に欠陥１０１の反射エコーに対応する反射画像１０２（図８参照）を選択させる。
【００４４】
ステップＳ１１１において、反射画像度数演算部５２は、欠陥１０１の反射エコーに対応する反射画像１０２の反射画像度数Ｄを演算する。
ここで、反射画像度数Ｄは、図８に示すＢスコープ上の欠陥１０１の反射エコーに対応する反射画像１０２のうち、反射エコー強度が、あらかじめ設定された所定の反射エコー強度を超える画像度数（画素数、面積値）とする。
図８の例において、反射画像度数Ｄ＝３４４であった。
【００４５】
ステップＳ１１２において、欠陥高さ推定部５４は、ステップＳ１１１で演算した反射画像度数Ｄと、校正曲線５５２（ステップＳ１０１からステップＳ１０８の処理により生成された近似式）とから、欠陥１０１の欠陥高さｈを推定する。
図８の例において、欠陥１０１の欠陥高さｈ＝１．０ｍｍとなった。
【００４６】
ステップＳ１１３において、中央制御部５０は、全ての探傷位置の探傷検査が終了したか否かを判定する。
全ての探傷位置の探傷検査が終了していない場合（Ｓ１１３・Ｎｏ）、中央制御部５０の処理は、ステップＳ１１４に進む。ステップＳ１１４において、中央制御部５０は、例えば、画像表示部７に超音波探触子プローブ２の移動を指示する画面を表示して、検査員に、超音波探傷装置１の超音波探触子プローブ２を被検査体１００の次の探傷位置に移動（再設置）させる。そして、ステップＳ１０９に戻り、次の探傷位置の超音波探傷検査を行うようになっている。
一方、全ての探傷位置の探傷検査が終了した場合（Ｓ１１３・Ｙｅｓ）、中央制御部５０の処理を終了する。
【００４７】
ここで、図９に、被検査体１００を切断して測定した溶接欠陥（欠陥１０１）の実際の高さ（横軸）と、図２に示す処理により推定した欠陥高さｈの推定値（縦軸）との関係を示す。回帰分析の結果、欠陥１０１の実際の高さ（横軸）と推定値（縦軸）とは、直線で近似でき、相関係数Ｒ2 値は０．９６０６となり、高い相関が得られた。
このように、超音波探傷検査により得られた探傷画像５５１（Ｂスコープ）から演算された反射画像度数Ｄと、予め求めておいた校正曲線５５２とから、欠陥１０１の欠陥高さｈを簡便に精度よく測定（推定）することができる。
【００４８】
≪作用・効果≫
本実施形態に係る超音波探傷装置Ｓを用いた超音波探傷方法の作用・効果について、従来の超音波探傷装置を用いた超音波探傷方法と比較しつつ説明する。
【００４９】
本実施形態に係る超音波探傷装置Ｓによれば、１つの欠陥１０１の欠陥高さｈを推定する際、特許文献１に記載の超音波探傷装置のように、走査機構により超音波探触子を被検査体の表面に沿って（図１における左右方向）移動させることなく超音波探傷と欠陥の高さを推定することができる。このため、特許文献１に記載の超音波探傷装置のような走査機構が不要となることにより、超音波探傷装置の構成が簡便となるとともに、被検査体１００への超音波探触子プローブ２の取り付け・取り外しも容易となる。
【００５０】
また、本実施形態に係る超音波探傷装置Ｓは、反射画像度数Ｄと予め求めておいた校正曲線５５２とから、欠陥１０１の欠陥高さｈを推定することができるので、複雑な計算は不要であり、特許文献１に記載の超音波探傷装置と比較して、短時間で欠陥１０１の欠陥高さｈを推定することができる。また、特許文献２に記載の超音波試験方法および超音波試験装置のように、検査員に超音波探傷に関する高度な知識や技量を要求することなく、簡便に精度よく欠陥１０１の欠陥高さｈを測定（推定）することができる。
【００５１】
ここで、人工欠陥２０１（欠陥１０１）からの反射エコー強度と、欠陥高さｈとの関係について説明する。
図１０は、ステップＳ１０１（図２参照）で測定したＡスコープの一例であり、横軸は反射源までの伝播時間を示し、縦軸は反射エコー強度を示す。
人工欠陥２０１（欠陥１０１）からの反射エコー２０３は、反射エコー強度Ｈが大きいほど反射エコー２０３のパルス幅Ｗが大きくなる。なお、図１０において、パルス幅Ｗは、反射画像度数Ｄを演算する際に（ステップＳ１０３、Ｓ１１１参照）、用いたあらかじめ設定された所定の反射エコー強度における伝播時間軸方向の幅としたが、ベース部分の幅や半値幅などであってもよい。
【００５２】
図１１および図１２は、人工欠陥２０１（スリット）からのコーナエコーにおける反射エコー強度とパルス幅との関係を説明する図である。図１１（ａ）は欠陥高さｈ１における超音波探傷を示す模式図であり、図１１（ｂ）は欠陥高さｈ１のコーナエコーにおける反射エコー強度Ｈ１とパルス幅Ｗ１を示す模式図である。図１２（ａ）は欠陥高さｈ２（ｈ２＞ｈ１とする。）における超音波探傷を示す模式図であり、図１２（ｂ）は欠陥高さｈ２のコーナエコーにおける反射エコー強度Ｈ２とパルス幅Ｗ２を示す模式図である。
図１１および図１２に示すように、人工欠陥２０１（スリット）の欠陥高さがｈ１＜ｈ２の場合、反射エコー強度がＨ１＜Ｈ２となる。また、パルス幅はＷ１＜Ｗ２となる。
【００５３】
従来、反射エコー強度（ピークの高さ）と欠陥高さｈとの相関関係を利用して、反射エコー強度Ｈ１、Ｈ２から欠陥高さｈ１，ｈ２を推定する方法が知られている（例えば、非特許文献１、Ｐ１２７参照）。
しかし、人工欠陥２０１（スリット）の欠陥高さｈが大きくなると、反射エコー強度（反射エコー高さ）が飽和することが知られている。図１３に一例を示す。図１３は、屈折角θ＝４５°、周波数５ＭＨｚ、振動子寸法１０ｍｍ×１０ｍｍとした場合、各きずの形状について、横軸をきずの幅、直径、または深さ（欠陥高さｈに相当する。）とし、縦軸を相対エコー高さ（反射エコー強度Ｈに相当する。）としたグラフである。
図１３に示すように、反射エコー強度Ｈから欠陥高さｈを推定する場合、欠陥高さｈが大きくなると、反射エコー強度Ｈが飽和してしまい欠陥高さｈを精度よく推定することができなかった。
【００５４】
これに対し、本実施形態に係る超音波探傷装置１による超音波探傷方法によれば、反射画像度数Ｄから欠陥高さｈを推定する。ここで、反射画像度数Ｄにおける超音波の伝搬時間方向における幅は、反射エコー２０３のパルス幅Ｗとなる。
このように、反射画像度数Ｄから欠陥高さｈを推定することにより、図５（ｂ）や図６（ｂ）に示すように、欠陥高さｈがより高い領域においても精度よく推定することができる。
【００５５】
≪変形例≫
なお、本実施形態に係る超音波探傷装置１は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
【００５６】
本実施形態に係る超音波探傷装置１において、反射画像度数Ｄは、Ｂスコープ（探傷画像５５１）上の欠陥１０１（反射欠陥２０１）の反射エコーに対応する反射画像１０２（２０２）のうち、反射エコー強度が、あらかじめ設定された所定の反射エコー強度を超える画像度数（画素数、面積値）とするものとして説明したが、これに限られるものではない。例えば、反射画像度数Ｄを各画素における反射エコー強度を積算した体積値としてもよい。
【００５７】
また、本実施形態に係る超音波探傷装置１において、被検査体１００の欠陥１０１について超音波探傷検査（図２に示すステップＳ１０９からＳ１１４参照）を行う前に、試験片２００の人工欠陥２０１について超音波探傷検査を行い校正曲線５５２を生成する（図２に示すステップＳ１０１からＳ１０８参照）ものとして説明したが、これに限られるものではない。
あらかじめ、超音波探傷検査が予想される被検査体１００の材質、板厚ごとの校正曲線５５２をデータベースとして記憶部５５に記憶しておき、被検査体１００の超音波探傷検査前に、被検査体１００の材質、板厚を入力してデータベースから該当する校正曲線５５２を読み込むものであってもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１      超音波探傷装置
２      超音波探触子プローブ（探触子）
３      超音波送受信器
４      Ａ／Ｄ変換器
５      コンピュータ
６      操作入力部
７      画像表示部
２１    超音波探触子（探触子）
３１    送受信器制御部
３２    信号発生器
３３    送信側アンプ
３４    受信側アンプ
５０    中央制御部
５１    探傷画像生成部
５２    反射画像度数演算部
５３    校正曲線生成部
５４    欠陥高さ推定部
５５    記憶部
１００  被検査体
１０１  欠陥
１０２  反射画像
２００  試験片
２０１  人工欠陥
２０２  反射画像
５５１  探傷画像（画像）
５５２  校正曲線
Ｕ      超音波
θ      屈折角
ｈ      欠陥高さ
Ｄ      反射画像度数
Ｈ      反射エコー強度
【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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