(57)【要約】【課題】欠陥波形の検出を容易に行い、欠陥の探傷を向上できる超音波探傷試験方法を提供する。【解決手段】この超音波探傷試験方法は、基体の側面に、超音波ビームの発信および受信を行う複数の振動子エレメントをそれぞれ配列した複数のアレイプローブが配置され、かつ複数のアレイプローブの超音波ビームの入射点位置が、反射波の受信可能範囲内に収まるように、複数のアレイプローブが基体の側面にそれぞれ配置され、複数のアレイプローブから貫通孔に向けて超音波ビームがそれぞれ照射され、照射された超音波ビームの反射波を受信し、反射波に基づいて、フォークの欠陥を検出することを特徴とする。【選択図】図１３
2011027423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼部と、この翼部の基底に接続される上面を有する略直方体の基体と、この基体の底面に接続され、タービンロータのディスクフォークと係合し、貫通孔を有するフォークとを備えるフォーク翼の超音波探傷試験方法であって、
前記貫通孔の端部側に位置する前記基体の側面に、超音波ビームの発信および受信を行う複数の振動子エレメントをそれぞれ配列した複数のアレイプローブが配置されるステップと、
前記配置された複数のアレイプローブから前記貫通孔に向けて前記超音波ビームをそれぞれ照射するステップと、
前記照射された超音波ビームの反射波を受信するステップと、
前記受信された反射波に基づいて、前記フォークの欠陥を検出するステップと、
を含み、前記配置されるステップでは、前記複数のアレイプローブの超音波ビームの入射点位置が、前記反射波の受信可能範囲内に収まるように、前記複数のアレイプローブが前記基体の側面にそれぞれ配置される
ことを特徴とする超音波探傷試験方法。
【請求項２】
前記配置されるステップでは、前記各アレイプローブそれぞれの複数の振動子エレメントが、前記フォークの長手方向を含む平面に配置される第１の直線上に配列されるとともに、前記各アレイプローブそれぞれの中心の超音波ビームの入射位置が前記第１の直線と交わる第２の直線上に配列されるように、前記各アレイプローブが前記基体の側面にそれぞれ配置され、
前記照射するステップでは、放射状の前記超音波ビームを前記貫通孔の軸方向に照射する
ことを特徴とする請求項１記載の超音波探傷試験方法。
【請求項３】
前記超音波ビームの前記基体の側面に対する入射角を変更して、複数のアレイプローブから前記貫通孔に向けて前記超音波ビームをそれぞれ照射する第１の照射するステップと、
前記第１の照射するステップで照射された超音波ビームの反射波を受信する第１の受信するステップと、
をさらに含み、前記検出するステップでは、前記受信するステップおよび前記第１の受信するステップで受信された反射波に基づいて、前記フォークの欠陥を検出する
ことを特徴とする請求項２記載の超音波探傷試験方法。
【請求項４】
前記配置されるステップでは、前記各アレイプローブそれぞれの複数の振動子エレメントが、前記フォークの長手方向と交わる第３の直線上に配列されるとともに、前記各アレイプローブそれぞれの中心の超音波ビームの入射位置が前記第３の直線上と並ぶ第４の直線上に配列されるように、前記各アレイプローブが前記基体の側面にそれぞれ配置され、
前記照射するステップでは、放射状の前記超音波ビームを前記貫通孔の円周方向に照射する
ことを特徴とする請求項１記載の超音波探傷試験方法。
【請求項５】
前記配置されるステップでは、前記各アレイプローブそれぞれの複数の振動子エレメントを、前記フォークの長手方向と交わる第５の直線上に配列されるとともに、前記各アレイプローブそれぞれの中心の超音波ビームの入射位置が円弧上に配列されるように、前記各アレイプローブが前記基体の側面にそれぞれ配置され、
前記照射するステップでは、放射状の前記超音波ビームを前記貫通孔の円周方向に照射する
ことを特徴とする請求項１記載の超音波探傷試験方法。
【請求項６】
前記配置されるステップでは、前記超音波ビームの前記基体の側面に対する入射角を変更するように、前記各アレイプローブが第２の配置位置に配置される第２の配置されるステップと、
前記第２の配置されるステップで配置された複数のアレイプローブから前記貫通孔に向けて前記超音波ビームをそれぞれ照射する第２の照射するステップと、
前記第２の照射するステップで照射された超音波ビームの反射波を受信する第２の受信するステップと、
をさらに含み、前記検出するステップでは、前記受信するステップおよび前記第２の受信するステップで受信された反射波に基づいて、前記フォークの欠陥を検出する
ことを特徴とする請求項４または５記載の超音波探傷試験方法。
【請求項７】
前記配置されるステップでは、前記各アレイプローブそれぞれの超音波ビームが、前記フォーク側面で２次クリーピング波を発生させる所定入射角で入射されるように、前記各アレイプローブが前記基体の側面にそれぞれ配置され、
前記検出するステップでは、前記１回反射された前記超音波ビームの反射波の受信に基づいて、前記貫通孔の端部側の欠陥を検出し、前記超音波ビームの２次クリーピング波の反射波の受信に基づいて、前記貫通孔の端部遠方側の欠陥を検出する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の超音波探傷試験方法。
【請求項８】
翼部と、この翼部の基底に接続される上面を有する略直方体の基体と、この基体の底面に接続され、タービンロータのディスクフォークと係合し、貫通孔を有するフォークとを備えるフォーク翼の超音波探傷試験方法であって、
前記基体の上面に、超音波ビームの発信および受信を行う複数の振動子エレメントを配列したアレイプローブが配置されるステップと、
前記配置されたアレイプローブから前記貫通孔の軸方向または円周方向に向けて、放射状の前記超音波ビームを照射するステップと、
前記照射された超音波ビームの反射波を受信するステップと、
前記受信された反射波に基づいて、前記フォークの欠陥を検出するステップと、
を含むことを特徴とする超音波探傷試験方法。
【請求項９】
前記アレイプローブに配列された複数の振動子エレメントからの超音波ビームにより、前記配置された基体の上面の形状をスキャンし、このスキャンに基づいて、各振動子エレメントにおける入射角、前記基体の上面までの距離および入射点座標の情報を検出するステップと、
前記検出された情報に基づいて、受信音圧のゲイン補正を行うステップと、
をさらに含み、
前記検出するステップでは、前記受信された反射波および前記受信音圧のゲイン補正に基づいて、前記フォークの欠陥を検出する
ことを特徴とする請求項８記載の超音波探傷試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば蒸気タービンロータのフォーク翼に発生する欠陥を探傷する超音波探傷試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンロータにおけるフォーク翼植込み部（タービン部品）の止めピンが挿入されるピン孔廻りには、蒸気タービンの運転中に応力がかかり欠陥が発生することがある。
そこで近年、このタービン部品の欠陥を検出するために、フェーズドアレイ検査ヘッドによってタービン部品の被検査面領域（ピン孔廻り）に複数の超音波ビームを照射し、その反射波を受信して欠陥の有無を検査する欠陥検出方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
上記した先行技術では、フェーズドアレイ検査ヘッドにおけるリニアアレイプローブの複数の振動子エレメントを水平方向に直線上に並べて、たとえばタング部からピン孔廻りの円周断面に横振りに向きを変えて超音波ビームを照射していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５２８９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このピン孔廻りに発生する欠陥は、ピン孔軸方向の外側、中側、内側のいずれの部位からも発生する可能性があり、欠陥の進展方向も水平に限らず、下向きに傾きをもつことがある。このため、リニアアレイプローブの入射点位置を直線上でなく、欠陥の傾き角に応じて、円弧上に変化させる必要がある。
また、フォーク翼は、タービンロータが有するディスクフォークの半径方向に設けられる。このフォーク翼は、ディスクフォークと係合する植込み部、植込み部を貫通するピン孔、植込み部の側面であるタング部、植込み部の上面であるプラットホーム部を備えるとともに、タング部と植込み部との間には下に凹形状の開渠部を有する。このように、フォーク翼は、開渠部を有する複雑な形状であるので、タング部から超音波ビームが届きにくく、リニアアレイプローブの設置場所も限られてしまい、探傷に困難が伴うという問題点がある。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、欠陥波形の検出を容易に行い、欠陥の探傷を向上することのできる超音波探傷試験方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために本発明の超音波探傷試験方法は、翼部と、この翼部の基底に接続される上面を有する略直方体の基体と、この基体の底面に接続され、タービンロータのディスクフォークと係合し、貫通孔を有するフォークとを備えるフォーク翼の超音波探傷試験方法であって、前記貫通孔の端部側に位置する前記基体の側面に、超音波ビームの発信および受信を行う複数の振動子エレメントをそれぞれ配列した複数のアレイプローブが配置されるステップと、前記配置された複数のアレイプローブから前記貫通孔に向けて前記超音波ビームをそれぞれ照射するステップと、前記照射された超音波ビームの反射波を受信するステップと、前記受信された反射波に基づいて、前記フォークの欠陥を検出するステップと、を含み、前記配置されるステップでは、前記複数のアレイプローブの超音波ビームの入射点位置が、前記反射波の受信可能範囲内に収まるように、前記複数のアレイプローブが前記基体の側面にそれぞれ配置されることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の超音波探傷試験方法は、翼部と、この翼部の基底に接続される上面を有する略直方体の基体と、この基体の底面に接続され、タービンロータのディスクフォークと係合し、貫通孔を有するフォークとを備えるフォーク翼の超音波探傷試験方法であって、
前記基体の上面に、超音波ビームの発信および受信を行う複数の振動子エレメントを配列したアレイプローブが配置されるステップと、前記配置されたアレイプローブから前記貫通孔の軸方向または円周方向に向けて、放射状の前記超音波ビームを照射するステップと、前記照射された超音波ビームの反射波を受信するステップと、前記受信された反射波に基づいて、前記フォークの欠陥を検出するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、欠陥波形の検出を容易に行い、欠陥の探傷を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】フォーク翼の組立状態を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図で、（ｃ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
【図２】フォーク翼の欠陥を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】本実施形態に係る縦振用のアレイプローブの構成を示す正面図である。
【図４】本実施形態に係る横振用のアレイプローブの構成を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】タング部から１回反射による探傷を説明するための図で、（ａ）はフォーク翼の部分正面図、（ｂ）はフォーク翼の側面図で、（ｃ）は（ｂ）のＹ−Ｙ断面図である。
【図６】植込み部で１回反射された超音波ビームの反射波を受信可能とする受信可能範囲を示すためのフォーク翼の部分正面図である。
【図７】アレイプローブを傾き角δに傾けて配置した場合を説明するための図で、（ａ）はフォーク翼の側面図で、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ断面図である。
【図８】タング部からの直射による探傷を説明するための図で、（ａ）はフォーク翼の部分正面図、（ｂ）はフォーク翼の側面図で、（ｃ）は（ｂ）のＹ−Ｙ断面図である。
【図９】タング部から直射された超音波ビームの反射波を受信可能とする受信可能範囲を示すための図で、（ａ）はフォーク翼の部分正面図、（ｂ）はフォーク翼の側面図で、（ｃ）は（ｂ）のＹ−Ｙ断面図である。
【図１０】タング部からの２次クリーピング波による探傷を説明するための図で、（ａ）はフォーク翼の部分正面図、（ｂ）はフォーク翼の側面図である。
【図１１】フォーク翼の長手方向と直交する直線上に配置された複数の縦振用のアレイプローブを用いて探傷を行う場合を説明するための図で、（ａ）はフォーク翼の正面図、（ｂ）は側面図である。
【図１２】本実施形態に係る超音波探傷装置の構成を示す構成図である。
【図１３】図１２に示した超音波探傷装置の動作を説明するためのフローチャ−トである。
【図１４】超音波探傷装置による探傷結果を示す図で、（ａ）はフォーク翼のＤスコープ画面、（ｂ）はＤスコープの線Ｌｄの断面で波形を抽出したＡスコープ画面を示す図である。
【図１５】フォーク翼の長手方向と直交する直線上に配置された複数の横振用のアレイプローブを用いて探傷を行う場合を説明するための図で、（ａ）はフォーク翼の正面図、（ｂ）は側面図である。
【図１６】円弧上に配置された複数の横振用のアレイプローブを用いて探傷を行う場合を説明するための図で、（ａ）はフォーク翼の正面図、（ｂ）は側面図である。
【図１７】プラットホーム部の平面に配置された縦振用のアレイプローブを用いて探傷を行う場合を説明するための図で、（ａ）はフォーク翼の正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
【図１８】プラットホーム部の曲面に配置された縦振用のアレイプローブを用いて探傷を行う場合を説明するための図で、（ａ）はフォーク翼の正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
【図１９】入射角、試験体表面までの距離、入射点座標の抽出を説明するための図である。
【図２０】試験体表面が凹面における遅延時間の計算を説明するための図である。
【図２１】試験体表面が凹面における受信音圧のゲイン補正を説明するための図で、（ａ）は、試験体表面の正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。
【図２２】受信音圧のゲイン補正の一例を説明するための図で、（ａ）はビーム指向角φ0＜７０×１．６のときの受信音圧の分布を示し、（ｂ）はビーム指向角φ0≧７０×１．６のときの受信音圧の分布を示す図である。
【図２３】平面と曲面が混在する試験体の表面におけるアレイ探傷条件の自動設定を行うフローチャートである。
【図２４】試験体表面が平面および凹面における受信音圧のゲイン補正を比較した図で、（ａ）は試験体表面が平面の場合の図、（ｂ）は試験体表面が凹面の場合の図である。
【図２５】セクター半径が一定の時の試験体表面が平面および凹面における受信音圧分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施形態１）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、フォーク翼３の組立状態を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図で、（ｃ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。なお、以下の図において、同一の部位については同一の符号を付記する。
【００１１】
図１に示すように、複数のフォーク翼３は、タービンロータ１が有するディスクフォーク２の半径方向にそれぞれ設けられる。各フォーク翼３は、翼部９、この翼部９の基底に一体に形成される上面を有する略直方体の基体１０と、この基体１０の底面に一体に形成され、タービンロータ１のディスクフォーク２と係合し、貫通孔であるピン孔１２〜１４を有する植込み部１１とを備える。この植込み部１１は、ディスクフォーク２と係合可能なようにフォーク形状に形成される。
【００１２】
各フォーク翼３は、この植込み部１１がロータ１のディスクフォーク２とそれぞれ係合することで、ロータ１の円周方向に順に組み立てられる。フォーク翼３の長手方向の上段、中段、下段には、フォークを貫くピン孔１２〜１４が設けられる。各ピン孔１２〜１４には、止めピン１５が挿入され、各フォーク翼３の両側面でコーキングして固定される。
【００１３】
フォーク翼３は、外部に超音波探傷試験用のアレイプローブを設置できる箇所として、ピン孔１２〜１４の端部側に位置する基体１０の側面１６と、基体１０の上面１７とを有する。側面１６は平面に形成され、上面１７は平面および翼部立ち上がりの曲面を有する。以下、この側面１６をタング部１６といい、上面１７をプラットホーム部１７という。
【００１４】
図２は、フォーク翼３の欠陥を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
なお、本実施形態では、欠陥が発生しやすく、この欠陥が進展し植込み部１１が破断した場合、ロータ１に対するフォーク翼３の固定機能欠如につながる可能性が高い上段のピン孔１２を超音波探傷試験（ＵＴ）の検査対象とする。
【００１５】
植込み部１１のピン孔１２に発生する欠陥２０〜２２は、ピン孔１２の軸方向でタング部１６側（以下、「外側」という）、中側、タング部１６遠方側（以下、「内側」という）のいずれの箇所からも発生し、進展方向が水平な欠陥２０ａに限らず、進展方向が下向きに傾き角εを有する欠陥２０ｂとなることがある。
【００１６】
図３は、本実施形態に係る縦振用のアレイプローブ２５の構成を示す正面図である。
縦振用のアレイプローブ２５は、ｎ個、例えば１６もしくは３２個の振動子エレメント２６を備えるとともに、振動子エレメント２６から発生する超音波ビームＢの入射角αに傾きをもたせるため、シュー２７に設置される。ｎ個の振動子エレメント２６は、植込み部１１の長手方向を含む平面に配置される直線上（図３における紙面上の直線）に配列され、超音波ビームの発生および受信を行う。また、アレイプローブ２５が設置されたシュー２７は、タング部１６に当接する当接面２８を有する。これにより、各振動子エレメント２６から発生する超音波ビームＢは、入射角αによってタング部１６から植込み部１１にそれぞれ照射される。
【００１７】
アレイプローブは、複数の振動子エレメントを振動しエレメント毎に位相をずらして駆動・制御して、超音波ビームを集束させるとともにスキャニングすることが行われている。ここでは、たとえばアレイプローブ２５を駆動する場合、振動子エレメント毎に駆動タイミングを変化させる、つまり振動子エレメント毎に遅延時間を設定することによって、超音波ビームの屈折角βおよびその集束点を変化させることができる。
【００１８】
図４は、本実施形態に係る横振用のアレイプローブ３０の構成を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
横振用のアレイプローブ３０が縦振用のアレイプローブ２５と異なる点は、ｎ個の振動子エレメント２６が植込み部１１の長手方向と交わる直線上（図４（ａ）における紙面と直交する直線）に配列され、超音波ビームの発生および受信を行うことである。また、アレイプローブ３０も、振動子エレメント２６から発生する超音波ビームＢの入射角αに傾きをもたせるため、シュー２７に設置される。これにより、各振動子エレメント２６から発生する超音波ビームＢは、入射角αによってタング部１６から植込み部１１にそれぞれ照射される。
【００１９】
このアレイプローブ３０の場合も、複数の振動子エレメントを振動しエレメント毎に位相をずらして駆動・制御して、超音波ビームを集束させるとともにスキャニングすることが行われている。ここで、アレイプローブ３０を駆動する場合、振動子エレメント毎に駆動タイミングを変化させる、つまり振動子エレメント毎に遅延時間を設定すると、振動子エレメント２６の並び（図４（ｂ）の紙面と平行）方向に超音波ビームＢのスキュー角ωを変化させることができる。
【００２０】
この結果、アレイプローブ３０で生成された超音波ビームは、スキュー角ωが変化してピン孔１２の円周方向にスキャンされる。
【００２１】
図５は、タング部１６から１回反射による探傷を説明するための図で、（ａ）はフォーク翼３の部分正面図、（ｂ）はフォーク翼３の側面図で、（ｃ）は（ｂ）のＹ−Ｙ断面図である。
アレイプローブ２５は、振動子エレメント２６から発生する超音波ビームＢの入射角αに傾きをもたせるため、シュー２７を介してタング部１６に設置される。これにより、超音波ビームＢは、タング部１６からフォーク翼３中を屈折角βで伝播し、植込み部１１の側面で１回反射し、ピン孔１２の外側の欠陥２０を検出することができる。
【００２２】
また、水平な欠陥２０ａに対しては、アレイプローブ２５から超音波ビームＢが屈折角βで入射するものとすると、検出が可能となる。また、傾き角εの欠陥２０ｂに対しては、アレイプローブ２５を移動させて、アレイプローブ２５の中心の超音波ビームの入射位置が、元のアレイプローブ２５の中心の超音波ビームの入射位置と直線上に配列され、かつアレイプローブ２５を傾き角δに傾けて配置させる。このようにアレイプローブ２５を傾き角δに傾けると、振動子エレメントが欠陥２０から遠ざかり、屈折角はβ1（＞β）に変化して、ピン孔１２の傾き角εの欠陥２０ｂを検出することができる。
【００２３】
超音波ビームで検出された波形を表示する画面（後述する）では、欠陥がある場合もない場合も、ピン孔１２の上面の形状エコーが常に表示される。また欠陥が存在する場合には、この形状エコーの後ろに欠陥を示す欠陥エコーが表示され、これによって欠陥の発生を検出することができる。
【００２４】
図６は、植込み部で１回反射された超音波ビームＢの反射波を受信可能とする受信可能範囲ｓを示すためのフォーク翼３の部分正面図である。
フォーク翼３は、タング部１６と植込み部１１との間に下に凹形状の開渠部１８を有する。この開渠部１８は、上面が上方に湾曲したＲ形状に構成され、ディスクフォーク２と係合する。タング部１６に配置されたアレイプローブ２５から超音波ビームＢを照射する場合には、この開渠部１８の形状による制約を受ける。このため、アレイプローブ２５からの超音波ビームＢを上述した位相制御によって屈折角βmin〜βmaxの範囲に変化させた場合、植込み部１１の長手方向の受信可能範囲はｓとなる。
【００２５】
したがって、本実施形態では、縦振用のアレイプローブ２５の各振動子エレメント２６からの全ての超音波ビームＢの入射点位置が、植込み部１１の長手方向の受信可能範囲ｓ内に収まるように、アレイプローブ２５をタング部１６に配置する。ここでは、たとえば振動子エレメント２６の中心に位置する振動子とこの受信可能範囲ｓの中心位置が一致するように、アレイプローブ２５をタング部１６に配置する。なお、この配置は、アレイプローブ２５の移動時も含まれ、全ての超音波ビームＢの入射点位置が、この受信可能範囲ｓ内に収まるように、アレイプローブ２５を移動させる。
【００２６】
図７は、アレイプローブ２５を傾き角δに傾けて配置した場合を説明するための図で、（ａ）はフォーク翼３の側面図で、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ断面図である。
フォーク翼３のタング部１６からの１回反射による探傷では、タング部１６の形状による制約で、超音波ビームＢの屈折角を、位相制御によってβ1min〜β1maxの範囲内の変化とした場合、植込み部１１の長手方向の受信可能範囲は、図６と同一のｓとなる。
【００２７】
ここで、水平な欠陥２０ａに対しては、図６のように、アレイプローブ２５から超音波ビームＢが屈折角βmin〜βmaxの範囲で入射するものとすると、この検出が可能となる。また、傾き角εの欠陥２０ｂに対しては、アレイプローブ２５を移動させて、アレイプローブ２５の中心の超音波ビームの入射位置が、元のアレイプローブ２５の中心の超音波ビームの入射位置と直線上に配列され、かつアレイプローブ２５を傾き角δに傾けて配置させる。
すなわち、アレイプローブ２５を傾き角δがδ＝０の場合は、図７（ａ）に示すピン孔１２に水平な欠陥は検出されるが、ピン孔１２の下半分に存在する傾いた欠陥は検出が困難である。
【００２８】
これに対して、アレイプローブ２５を傾けると、ピン孔１２の下半分に存在する傾いた欠陥、たとえば欠陥２０ｂも検出可能となる。そこで、アレイプローブ２５を傾き角δに傾けることによって、屈折角はβ1min〜β1max、この屈折角β1max−β1min＜屈折角βmax−βminの範囲に変化するが、この傾き角δ近傍の範囲内に存在する欠陥、本実施形態では角度εの欠陥２０ｂの検出が可能となる。
【００２９】
図８は、タング部１６からの直射による探傷を説明するための図で、（ａ）はフォーク翼３の部分正面図、（ｂ）はフォーク翼３の側面図で、（ｃ）は（ｂ）のＹ−Ｙ断面図である。
アレイプローブ２５は、振動子エレメントから発生する超音波ビームＢのフォーク翼３の入射角αに傾きをもたせるため、シュー２７に設置される。これにより、超音波ビームＢは、タング部１６からフォーク翼３中を屈折角βで伝播し、直射された超音波ビームの反射波でピン孔１２の主に内側の欠陥２２を検出することができる。
【００３０】
ここで、水平な欠陥２２ａに対しては、アレイプローブ２５から超音波ビームＢが屈折角βで入射するものとすると、この欠陥２２ａの検出が可能となる。また、傾き角εの欠陥２２ｂに対しては、アレイプローブ２５を移動させて、アレイプローブ２５の中心の超音波ビームＢの入射位置が、元のアレイプローブ２５の中心の超音波ビームの入射位置と直線上に配列され、かつアレイプローブ２５を傾き角δに傾けて配置させる。このときのアレイプローブ２５の中心軸における欠陥２２との距離は、傾き角０の場合よりも長くなり、これに伴って超音波ビームＢの到達距離も長くなり、屈折角はβ1（＞β）に変化する。なお、このときの受信可能範囲ｓは同一である。したがって、この傾き角δ近傍の範囲内に存在する欠陥、本実施形態では角度εの欠陥２０ｂの検出が可能となる。
【００３１】
図９は、タング部１６から直射された超音波ビームＢの反射波を受信可能とする受信可能範囲ｓを示すための図で、（ａ）はフォーク翼３の部分正面図、（ｂ）はフォーク翼３の側面図で、（ｃ）は（ｂ）のＹ−Ｙ断面図である。
フォーク翼３のタング部１６からの直射による探傷では、タング部１６の形状による制約で、超音波ビームＢの屈折角を、上述した位相制御によってβmin〜βmaxの範囲を含むように設定する。植込み部１１の長手方向の受信可能範囲は、ｓとなる。
【００３２】
ここで、水平な欠陥２２ａに対しては、アレイプローブ２５から超音波ビームＢが屈折角βmin〜βmaxの範囲で入射するものとすると、この欠陥２２ａの検出が可能となる。また、傾き角εの欠陥２２ｂに対しては、アレイプローブ２５を移動させて、アレイプローブ２５の中心の超音波ビームの入射位置が、元のアレイプローブ２５の中心の超音波ビームの入射位置と直線上に配列され、かつアレイプローブ２５を傾き角δに傾けて配置させる。このときのアレイプローブ２５の中心軸における欠陥２２との距離は、傾き角０の場合よりも長くなり、これに伴って超音波ビームＢの到達距離も長くなり、屈折角はβ1min〜β1max（＜βmax−βmin）の範囲に変化する。なお、このときの受信可能範囲ｓは図９（ｂ）に示すように同一である。したがって、この傾き角δ近傍の範囲内に存在する欠陥、本実施形態では角度εの欠陥２０ｂの検出が可能となる。
【００３３】
図１０は、植込み部１１側面からの２次クリーピング波による探傷を説明するための図で、（ａ）はフォーク翼３の部分正面図、（ｂ）はフォーク翼３の側面図である。
シュー２７に設置されたアレイプローブ２５から、超音波ビームＢを特定の入射角αで斜めに入射させると、振動モードと屈折角βが各々異なる縦波ＢLと横波ＢSが発生する。このうちの横波ＢSがフォーク翼３中の屈折角β（約３２度）で伝播し、植込み部１１の側面で反射する際、さらにモード変換されて２次クリーピング波といわれる縦波ＢCを発生させる。この２次クリーピング波ＢCは、植込み部１１側面の内側を伝播するので、ピン孔１２の主に内側の欠陥２２を検出することができる。
【００３４】
この探傷では、横波ＢSの屈折角βが約３２度と比較的小さい上、固定されるので、植込み部１１の長手方向の反射波の受信可能範囲ｓを比較的大きくとることができる。なお、傾き角εをもつ欠陥２２ｂに対しては、アレイプローブ２５を傾き角δに傾けてタング部１６に配置させる。
【００３５】
この場合も、音波ビームで検出された波形を表示する画面では、欠陥がある場合もない場合も、ピン孔１２の上面の形状エコーが常に表示される。また欠陥が存在する場合には、この形状エコーの後ろに欠陥を示す欠陥エコーが表示され、これによって欠陥の発生を判別することができる。
【００３６】
図１１は、フォーク翼の長手方向と直交する直線上に配置された複数の縦振用のアレイプローブ２５ａ〜２５ｃを用いて探傷を行う場合を説明するための図で、（ａ）はフォーク翼の正面図、（ｂ）は側面図である。
【００３７】
本実施形態では、上述した事項をふまえて、たとえば３つのアレイプローブ２５ａ〜２５ｃを用いて、植込み部１１側面で１回反射された、タング部１６から照射された超音波ビームＢ1の反射波を受信し、また直射された超音波ビームＢ2の反射波を受信することにより同時探傷を可能にする。なお、アレイプローブ２５ａ〜２５ｃは、図３に示したアレイプローブ２５と同様の構成である。
【００３８】
アレイプローブ２５ａ〜２５ｃは、それぞれの中心の超音波ビームの入射点位置（たとえばｎ個の超音波ビームの場合、ｎ／２個目の超音波ビームの入射点位置）が１本の直線上にそれぞれ並ぶように、タング部１６に配置される。さらに、アレイプローブ２５ａ〜２５ｃは、１つのアレイプローブ２５ｂを中心に、２つのアレイプローブ２５ａ，２５ｃをその両側左右対称に、かつ所定の傾き角δ1に設定された状態でタング部１６に配置される。なお、アレイプローブ２５ａ〜２５ｃは、たとえばタング部１６に傾き角δ1および入射点位置の調整ができる図示しない治具で組み合せて配置することが可能である。また、角度範囲γLは、シュー２７に設置されたアレイプローブの全ての振動子エレメント２６から入射角αで斜めに入射する超音波ビームＢによって照射できる縦振セクター角度範囲である。
【００３９】
この３つのアレイプローブ２５ａ〜２５ｃの中心の入射点位置は、１本の直線上にある。各アレイプローブ２５ａ〜２５ｃから入射しフォーク翼３内を伝播する放射状の超音波ビームＢの屈折角βは、各振動子エレメント２６の遅延時間を順番に制御することで、縦振セクター角度範囲γLで可変にすることができる。すなわち、各アレイプローブは、それぞれの複数の振動子エレメントが、フォーク翼３の長手方向と所定角度をなして直線上に配列されるとともに、前記各アレイプローブそれぞれの中心の超音波ビームが、フォーク翼３の長手方向と直交する直線上に配列されるように、前記各アレイプローブが移動可能に基体の側面にそれぞれ配置される。
【００４０】
本実施形態に係るアレイプローブ２５ａ〜２５ｃの中心入射点位置は、フォーク翼３の長手方向と直交する直線上に配列されるため、上述した受信可能範囲ｓの最大限でアレイプローブ２５ａ〜２５ｃの移動が可能となる。また、アレイプローブ２５ａ〜２５ｃは、複数の振動子エレメントが縦方向に配列された縦振用のアレイプローブなので、屈折角βが可変となって、超音波ビームをピン孔の軸方向に放射状に走査することができ、設置されたシュー２７による振動子エレメント２６の入射角αは、３つのアレイプローブ２５ａ〜２５ｃとも同一とすることができる。
【００４１】
図１２は、本実施形態に係る超音波探傷装置の構成を示す構成図である。
超音波探傷装置５は、複数、本実施形態では上述した３つのアレイプローブ２５ａ〜２５ｃ、ケーブル６、パルサレシーバ７、パーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」という）８を備える。
【００４２】
アレイプローブ２５ａ〜２５ｃは、図３に示したアレイプローブ２５と同様の構成である。シュー２７ａ〜２７ｃは、図３に示したシュー２７と同様の構成である。
ケーブル６は、複数のアレイプローブ２５ａ〜２５ｃとパルサレシーバ７を電気的に接続する。
【００４３】
パルサレシーバ７は、各アレイプローブ２５ａ〜２５ｃの駆動回路である。パルサレシーバ７は、各アレイプローブ２５ａ〜２５ｃのそれぞれの振動子エレメント２６に接続されている。
パソコン８は、波形合成部および制御部を備える。パソコン８は、複数の振動子エレメントを振動しエレメント毎に位相をずらして駆動・制御して、超音波ビームを集束させるとともにスキャニングする制御を行う。ここで、たとえばアレイプローブ２５ａを駆動制御する場合、パソコン８があらかじめ設定された駆動時間（遅延時間）に応じてパルサレシーバ７を駆動制御する。なお、アレイプローブ２５ｂ，２５ｃも、同様に駆動制御され、超音波ビームの屈折角および集束点を変化させることが可能となる。
【００４４】
このように、アレイプローブ２５ａから発信された超音波ビームは、ピン孔廻りの欠陥で反射して、アレイプローブ２５ａで受信される。これら反射波を合成すれば、このアレイプローブ２５ａから発信された超音波ビームの合成波面に応じた波形を合成し、探傷結果として１つの画面に表示することができる。したがって、ピン孔廻りに欠陥があれば、表示された探傷結果の波形からによって欠陥位置がわかる。また、超音波ビームの集束位置を移動させることができるので、超音波ビームをフォーク翼３内部に入射するときの屈折角を任意に設定することができる。
【００４５】
図１３は、図１２に示した超音波探傷装置の動作を説明するためのフローチャ−トである。
図１３において、まず各アレイプローブ２５ａ〜２５ｃの振動子エレメント２６が所定の順番で超音波ビームＢの発信および受信を行う（ステップＳ１０１）。
【００４６】
そして、全ての振動子エレメント２６による発信および受信が終了したか否か判断し（ステップＳ１０２）、終了していない場合にはステップＳ１０１に戻って超音波ビームＢの発信および受信を繰り返す。
【００４７】
また、発信および受信が終了した場合には、振動子エレメント２６が受信した反射波の合成処理を行って欠陥エコーや形状エコーなどを生成し、この合成結果を画面に表示する（ステップＳ１０３）。ここでは、上記１回反射された超音波ビームの反射波の受信に基づいて、ピン孔１２の内側（および中側）の欠陥２２（および欠陥２１）を検出する。また、上記直射された超音波ビームの反射波の受信に基づいて、ピン孔１２の外側（および中側）の欠陥２０（および欠陥２１）を検出する。
【００４８】
パソコン８は、入力した計測結果のデータに基づいて、図１４に示す探傷結果（Ａスコープ及びＤスコープ）の図を画面に表示する（ステップＳ１０４）。なお、図１４（ｂ）において、Ａスコープの横軸が超音波ビームＢのビーム路程で、縦軸がエコー高さを示す。画面に表示された図１４の探傷結果では、欠陥がある場合もない場合も、上段のピン孔１２上面の形状エコーＣが常に表示される。そして、欠陥がある場合は、この形状エコーＣの後にさらに欠陥エコーＤが立ち、この欠陥エコーＤが立つ結果で欠陥の発生と判別することができる。また、図１４（ｂ）のＡスコープでは、欠陥エコーＤが発生した屈折角成分のみを表示しており、この例ではＤスコープの線Ｌｄの断面で波形を抽出したものである。なお、図１４（ａ）において、２０ｃ，２２ａはフォーク翼３の外側及び内側の欠陥エコーであり、２０ｄ，２２ｂは上段のピン孔１２上面の外側及び内側の形状エコーである。図１４（ｂ）のＡスコープにはフォーク翼３の外側の欠陥２０ｃの欠陥エコーＤ及び上段のピン孔１２上面２０ｄの形状エコーＣが表示されている。
【００４９】
本実施形態では、位相制御によって屈折角βを変更できるので、シュー２７を付け替えることなく、上段のピン孔１２の外側の欠陥２０に対しては、タング部１６から照射された超音波ビームＢを植込み部１１で１回反射させ、また上段のピン孔１２の内側の欠陥２２に対しては、超音波ビームＢを直射させることができる。
【００５０】
なお、上段のピン孔１２の中側の欠陥２１に対しては、１回反射される超音波ビームと、直射される超音波ビームのスキャンがこの中側の欠陥２１にまでおよぶので、この中側の欠陥２１も探傷することが可能となる。すなわち、超音波ビームを照射できる縦振セクター角度範囲γLを可変にして、中側の欠陥２１を探傷することができる。
この結果、本実施形態では、シュー２７を付け替えることなく、上段のピン孔１２の外側、中側および内側の欠陥２０〜２２を同時に探傷することができるので、欠陥波形の検出を容易に行い、欠陥の探傷を向上できる。
【００５１】
また、本実施形態では、アレイプローブ２５ａ〜２５ｃが所定の傾き角δ1に設定されているので、超音波ビームがピン孔１２の下方に発生した傾いた欠陥２０ｂにも届き、反射波を受信可能となるので、欠陥波形の検出がさらに容易になり、欠陥の探傷を向上できる。
【００５２】
（実施の形態２）
図１５は、フォーク翼の長手方向と直交する直線上に配置された複数の横振用のアレイプローブ３０ａ〜３０ｃを用いて探傷を行う場合を説明するための図で、（ａ）はフォーク翼の正面図、（ｂ）は側面図である。
本実施形態では、たとえば３つのアレイプローブ３０ａ〜３０ｃを用いて、タング部１６から照射された超音波ビームＢを植込み部１１で１回反射させることによる探傷を行う。
【００５３】
アレイプローブ３０ａ〜３０ｃは、全ての超音波ビームの入射点のうち、中心の入射点位置（たとえばｎ個の超音波ビームの場合、ｎ／２個目の超音波ビームの入射点位置）が１本の直線上に配列されるように、タング部１６に配置される。さらに、アレイプローブ３０ａ〜３０ｃは、１つのアレイプローブ３０ｂを中心に、２つのアレイプローブ３０ａ，３０ｃをその両側左右対称に、かつ所定の傾き角δ1にそれぞれ設定した状態でタング部１６に配置される。なお、アレイプローブ３０ａ〜３０ｃは、たとえばタング部１６に傾き角δ1および入射点位置の調整ができる図示しない治具で組み合せて配置することが可能である。また、角度範囲γSは、シュー２７に設置されたアレイプローブの全ての振動子エレメント２６から入射角αで斜めに入射する超音波ビームＢによって照射できる横振セクター角度範囲である。
【００５４】
この３つのアレイプローブ３０ａ〜３０ｃの中心の入射点位置は、１本の直線上にある。各アレイプローブ３０ａ〜３０ｃから入射しフォーク翼３内を伝播する超音波ビームＢの入射角α及び屈折角βは、中心のアレイプローブ３０ｂと、その両側のアレイプローブ３０ａ，３０ｃとで異なり固定で、横振セクター角度範囲γSを可変にする。
【００５５】
本実施形態に係るアレイプローブ３０ａ〜３０ｃの中心入射点位置は、直線上にあるため、上述した受信可能範囲ｓを大きくとることができるが、屈折角βが固定なので、シュー２７の入射角αは中心のアレイプローブ３０ｂと両側のアレイプローブ３０ａ，３０ｃで変える必要がある。
【００５６】
本実施形態に係る超音波探傷装置としては、図１２に示した超音波探傷装置とほぼ同様で、アレイプローブのみが異なる。
アレイプローブ３０ａ〜３０ｃは、図４に示したアレイプローブ３０と同様の構成である。
【００５７】
この超音波探傷装置の動作では、上段のピン孔１２の主に外側の欠陥２０または内側の欠陥２２に対しては、傾きの異なるシュー２７を付け替えて探傷を行う。中側の欠陥２１に対しては、外側の欠陥２０または内側の欠陥２２の探傷時に超音波ビームの広がりによってカバーされる。また、傾き角の分らない欠陥に対しては、フォーク翼３の長手方向と直交する直線上に配置された各アレイプローブ３０ａ〜３０ｃの振動子エレメント２６からの超音波ビームを照射することでカバーして探傷を行う。
【００５８】
また、本実施形態では、アレイプローブ３０ａ〜３０ｃが所定の傾き角δ1に設定されているので、超音波ビームがピン孔１２の下方に発生した欠陥２０ｂにも届くようになり、欠陥波形の検出がさらに容易になり、欠陥の探傷を向上できる。
【００５９】
本実施形態では、上段のピン孔１２の外側の欠陥２０に対して、タング部１６から照射された超音波ビームＢを植込み部１１で１回反射させることで探傷を行うことができる。また、傾き角の分らない欠陥に対して、タング部１６から順番に照射された超音波ビームＢを植込み部１１で１回反射させ、超音波ビームが照射される横振セクター角度範囲γSを可変にして探傷を行うことができる。
また、本実施形態では、シュー２７を付け替えることで、屈折角βを変更して上段のピン孔１２の外側、中側および内側の欠陥２０〜２２を探傷することができる。
【００６０】
（実施の形態３）
図１６は、円弧上に配置された複数の横振用のアレイプローブ３０ａ〜３０ｃを用いて探傷を行う場合を説明するための図で、（ａ）はフォーク翼の正面図、（ｂ）は側面図である。
本実施形態では、たとえば３つのアレイプローブ３０ａ〜３０ｃを用いて、タング部１６から照射された超音波ビームＢを植込み部１１で１回反射させることによる探傷を行う。
【００６１】
アレイプローブ３０ａ〜３０ｃは、全ての超音波ビームの入射点のうち、中心の入射点位置（たとえばｎ個の超音波ビームの場合、ｎ／２個目の超音波ビームの入射点位置）が１本の円弧上に配置されるように、タング部１６に配置される。さらに、アレイプローブ３０ａ〜３０ｃは、１つのアレイプローブ３０ｂを中心に、２つのアレイプローブ３０ａ，３０ｃをその両側左右対称に、かつ所定の傾き角δ1に設定した状態でタング部１６に配置される。なお、アレイプローブ３０ａ〜３０ｃは、たとえばタング部１６に傾き角δ1および入射点位置の調整ができる図示しない治具で組み合せて配置することが可能である。また、角度範囲γSは、シュー２７に設置されたアレイプローブの全ての振動子エレメント２６から入射角αで斜めに入射する超音波ビームＢによって照射できる横振セクター角度範囲である。
【００６２】
この３つのアレイプローブ３０ａ〜３０ｃの中心の入射点位置は、１本の円弧上にある。各アレイプローブ３０ａ〜３０ｃから入射しフォーク翼３内を伝播する超音波ビームＢの屈折角βは、中心のアレイプローブ３０ｂと、その両側のアレイプローブ３０ａ，３０ｃとで同一かつ固定で、横振セクター角度範囲γSを可変にする。
【００６３】
本実施形態に係るアレイプローブ３０ａ〜３０ｃの中心入射点位置は、円弧上にあるため、上述した受信可能範囲ｓ内で移動できる距離は短くなるが、シュー２７の入射角αは３つのアレイプローブ３０ａ〜３０ｃとも同一で構わないので、同じ傾き角のシューを用いることができる。
【００６４】
本実施形態に係る超音波探傷装置としては、図１２に示した超音波探傷装置とほぼ同様で、アレイプローブのみが異なる。
アレイプローブ３０ａ〜３０ｃは、実施形態２と同様、図４に示したアレイプローブ３０と同様の構成である。
【００６５】
この超音波探傷装置の動作では、上段のピン孔１２の主に外側の欠陥２０または内側の欠陥２２に対しては、傾きの異なるシュー２７を付け替えて探傷を行う。中側の欠陥２１は、外側の欠陥２０または内側の欠陥２２の探傷時に超音波ビームの広がりによってカバーされる。また、傾き角の分らない欠陥に対しては、フォーク翼３の長手方向と垂直な方向に配置された各アレイプローブ３０ａ〜３０ｃの振動子エレメント２６からの超音波ビームを照射することで探傷を行う。
【００６６】
これにより、本実施形態では、上段のピン孔１２の外側の欠陥２０に対して、タング部１６から照射された超音波ビームＢを植込み部１１で１回反射させることで探傷を行うことができる。また、傾き角の分らない欠陥に対して、タング部１６から順番に照射された超音波ビームＢを植込み部１１で１回反射させ、超音波ビームが照射される横振セクター角度範囲γSを可変にして探傷を行うことができる。
また、本実施形態では、シュー２７を付け替えることで、屈折角βを変更して上段のピン孔１２の外側、中側および内側の欠陥２０〜２２で、かつ傾きのわからない欠陥を容易に探傷することができ、欠陥の探傷を向上できる。
【００６７】
（実施の形態４）
図１７は、プラットホーム部１７の平面に配置された縦振用のアレイプローブ２５を用いて探傷を行う場合を説明するための図で、（ａ）はフォーク翼の正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
【００６８】
本実施形態では、フォーク翼３のプラットホーム部１７の平面に縦振用のアレイプローブ２５を配置し、超音波ビームＢを直射させることによる探傷を行う。
このアレイプローブ２５の複数の振動子エレメント２６は、ピン孔１２の軸方向と平行な方向に１列に配列されている。また、アレイプローブ２５は、プラットホーム部１７の曲面にも対応できるように、ゲル状または液状の物体を収納したシュー２９に設置される。このシュー２９により超音波ビームＢは、ほぼ垂直に植込み部１１に入射される。アレイプローブ２５から入射しフォーク翼３内を伝播する超音波ビームＢの屈折角β（図１１参照）は、各振動子エレメント２６の遅延時間Ｔを制御することで、縦振セクター角度範囲γLを可変にすることができる。
【００６９】
本実施形態では、シュー２９を付け替えることなく、超音波ビームを照射できる縦振セクター角度範囲γLを可変にして、上段のピン孔１２の外側、中側、内側の欠陥２０〜２２に対して、プラットホーム部１７から照射された超音波ビームＢを直射させて探傷することができる。
また、本実施形態では、シュー２９を付け替えることなく、上段のピン孔１２の外側、中側および内側の欠陥２０〜２２を同時に探傷することができる。
なお、本実施形態では、縦振用のアレイプローブを用いたが、本発明はこれに限らず、横振用のアレイプローブ３０を用いることも可能である。このアレイプローブ３０の複数の振動子エレメント２６は、ピン孔１２の軸方向と直行した方向に１列に配列され、アレイプローブ２５は、シュー２９に設置される。この場合、傾き角の分らない欠陥に対しては、超音波ビームＢが照射できる横振セクター角度範囲γＳを可変にして、欠陥を探傷することができる。
【００７０】
（実施の形態５）
図１８は、プラットホーム部１７の曲面に配置された縦振用のアレイプローブ２５を用いて探傷を行う場合を説明するための図で、（ａ）はフォーク翼の正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
【００７１】
本実施形態では、フォーク翼３のプラットホーム部１７翼立ち上がりの曲面に縦振用のアレイプローブ２５を配置し、超音波ビームＢを直射させることによる探傷を行う。なお、実施の形態４と同様に、本実施形態では、横振用のアレイプローブ３０を配置して探傷を行うことも可能である。
【００７２】
このアレイプローブ２５の複数の振動子エレメント２６は、ピン孔１２の軸方向と平行な方向に１列に配列されている。アレイプローブ２５は、プラットホーム部１７の曲面形状を吸収するために、ゲル状または液状の物体を有するシュー２９に設置され、超音波ビームＢは入射角α（図２１参照）で入射される。アレイプローブ２５から入射しフォーク翼３内を伝播する超音波ビームＢの屈折角β（図２１参照）は、各振動子エレメント２６の遅延時間を制御することで、縦振セクター角度範囲γLで可変にすることができる。
【００７３】
図１８に示したプラットホーム部１７の曲面にフェーズドアレイを適用する場合、表面形状をスキャンして、各振動子エレメント２６における入射角α、試験体表面までの距離Ｋ、入射点座標（ＸE，ＹE）を抽出し、これらの値に応じて、セクター半径ＲSおよびセクター角度θS毎の発信および受信の遅延時間の計算や受信音圧のゲイン補正を行う必要がある。以下に、詳細に説明する。
【００７４】
図１９は、入射角α、試験体表面までの距離Ｋ、入射点座標（ＸE，ＹE）の抽出を説明するための図である。
アレイプローブ２５のある振動子エレメント２６ａから発信された超音波ビームは、ゲル状または液状の物体を有するシュー２９の中を伝播し、凹面において入射角αで試験体Ｅに入射する。この入射した超音波ビームＢは、一部が屈折角βで試験体Ｅ中を伝播し、残りが反射角αで再度シュー２９中を伝播し、別の振動子エレメント２６ｂで受信される。この表面形状スキャン時に発信〜受信エコーピークの幅Ｗおよび表面形状スキャン時のビーム路程Ｌが情報として得られる。なお、このビーム路程Lは、L=K＋K1で求まる。ここで、Kは、振動子エレメント２６ａ〜試験体E表面の距離で、K1は、振動子エレメント２６ｂ〜試験体E表面の距離である。
このようにＷおよびＬの情報が得られるので、このスキャンを各振動子エレメント２６で繰り返し、アレイプローブ２５の中心の入射点座標（Ｘ，Ｙ）を（０，０）としたときの各振動子エレメント２６における入射角α、試験体Ｅ表面までの距離Ｋ、入射点座標（ＸE，ＹE）の値が以下の三角関数の式（１）〜（４）で求められる。
【００７５】
【数１】
2011027423.tif 000003
ここで、ｐは、振動子エレメントのピッチ、ｉは、振動子エレメントの番号である。
【００７６】
図２０は、試験体Ｅ表面が凹面における遅延時間の計算を説明するための図である。
各振動子エレメント２６の遅延時間Ｔは、図１９で求めた各振動子エレメント２６における試験体Ｅ表面までの距離Ｋおよび振動子エレメントの入射点座標（ＸE，ＹE）、セクター半径ＲSおよびセクター角度θSより決まる各セクター座標点（ＸS，ＹS）から式（５）で求まる。なお、セクター座標点（ＸS，ＹS）とは、超音波ビームＢを照射する目標点の座標であり、予め設定される。
【００７７】
【数２】
2011027423.tif 000004
ここで、Ｄは振動子エレメントの入射点〜セクター座標点の距離、Ｋは振動子エレメント〜試験体Ｅ表面の距離、ＣSはシュー２９中の音速、ＣTは試験体Ｅ中の音速である。また、図２０中のγは、全ての超音波ビームＢが照射できる角度範囲（セクター角度範囲）である。なお、発信においては、試験体表面が平面に比べ、凹面では端部の振動子エレメントの遅延時間Ｔがやや早くなる傾向にある。また、受信においては、逆に試験体表面が平面に比べ、凹面では端部の振動子エレメントの遅延時間Ｔがやや遅くなる傾向にある。
【００７８】
図２１は、試験体Ｅ表面が凹面における受信音圧のゲイン補正を説明するための図で、（ａ）は、試験体Ｅ表面の正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。
アレイプローブ２５の各振動子エレメント２６から発生する超音波ビームＢは、ゲル状または液状の物体を収納したシュー２９中を伝播し、凹面において入射角αで入射し、屈折角βで試験体Ｅ中に伝わる。ここで、屈折角βと入射角αは、β＞αであることから超音波ビームＢは収束する。
【００７９】
このこととセクター半径ＲSおよびセクター角度θSより、アレイプローブ２５の中心軸からの角度θおよび超音波ビームＢ主軸からの角度θAが決まる。各セクター座標（ＸS，ＹS）における音圧は以下の式（６）で求まる。
【数３】
2011027423.tif 000005
ここで、ｎは、振動子エレメント２６の数、ｅは、振動子エレメントのサイズ、Ｈは、振動子エレメント２６の高さ、λは、超音波ビームＢの波長、φ0は、超音波ビームＢのビーム指向角、Ｐ0は、アレイプローブ２５を接触させた部分の平均音圧である。
そして、この式（６）で求めた音圧Ｐを均一にするためのゲイン補正量Ｇが式（７）で求まる。
【数４】
2011027423.tif 000006
ここで、Ｐｍａｘは、最大音圧である。
【００８０】
図２２は、受信音圧のゲイン補正の一例を説明するための図で、（ａ）はビーム指向角φ0＜７０×１．６のときの受信音圧の分布を示し、（ｂ）はビーム指向角φ0≧７０×１．６のときの受信音圧の分布を示す図である。ここで、縦軸は音圧Ｐで、横軸のθAに対して正規分布に従うものと仮定する。
【００８１】
この図２２の例では、ビーム指向角φ0は、φ0＝５７×λ／ｅで表される。なお、λは、ビーム波長で、ｅは、振動子エレメントの大きさ（サイズ）である。
ここで、このビーム指向角φ0がλとｅの関係から、φ0＜７０×１．６のときには、ビーム広がり標準偏差σ＝φ0／１．６となる。
【００８２】
また、このビーム指向角φ0がλとｅの関係から、φ0≧７０×１．６のときには、ビーム広がり標準偏差σ＝７０となる。
そこで、本実施形態では、このσの範囲で受信音圧Ｐのゲイン補正を行って、受信音圧ＰをθA＝０のときの最大受信音圧Ｐmaxに補正する。
【００８３】
図２３は、平面と曲面が混在する試験体の表面（プラットホーム部１７など）におけるアレイ探傷条件の自動設定を行うフローチャートである。このアレイ探傷条件の自動設定は、たとえば図１２に示した超音波探傷装置のパソコン８が行う。
【００８４】
図２３において、アレイプローブ２５による表面形状スキャンによる計測結果を抽出する（ステップＳ２０１）。この計測結果は、各振動子エレメント２６における入射角α、試験体表面までの距離Ｋ、入射点座標（ＸE，ＹE）の情報である。
次に、これらの情報と式（１）〜（５）に基づいて、セクター半径ＲSおよびセクター角度θS毎に発信および受信の遅延時間Ｔの計算を行う（ステップＳ２０２）。
さらに、上記計算結果および式（６）〜（７）に基づいて、受信音圧のゲイン補正を行う（ステップＳ２０３）。
【００８５】
図２４は、試験体Ｅ表面が平面および凹面における受信音圧のゲイン補正を比較した図で、（ａ）は試験体Ｅ表面が平面の場合の図、（ｂ）が試験体Ｅ表面が凹面の場合の図である。
アレイプローブ２５の振動子エレメント２６から発生した超音波ビームＢは、平面の試験体Ｅ表面では垂直に入射される。これに対して、凹面の試験体Ｅ表面では収束し、その後に発散するように入射される。
【００８６】
図２５は、セクター半径ＲSが一定の時の試験体Ｅ表面が平面および凹面における受信音圧分布を示す図である。図２５において、横軸はセクター角度θS、縦軸は音圧Ｐである。
アレイプローブ２５の振動子エレメント２６で受信される反射波の受信音圧は、セクター半径ＲSによるが、平面より凹面の試験体Ｅ表面の方が全体的に低くなる。
【００８７】
このように、本実施形態では、受信音圧のゲイン補正を行った後に、超音波探傷試験を行うので、欠陥波形の検出がさらに容易になり、欠陥の探傷精度を向上できる。
なお、本実施形態では、複数の振動子エレメントを１列に配列した縦振用または横振用のリニアアレイプローブについて説明したが、本発明はこれに限らず、たとえば複数の振動子エレメントを縦横に格子状に配列したマトリクスアレイプローブに応用することも可能である。
【００８８】
なお、本願発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形してもよい。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより、種々の発明を構成できる。例えば実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１…タービンロータ、２…ディスクフォーク、３…フォーク翼、５…超音波探傷装置、６…ケーブル、７…パルサレシーバ、８…パソコン、９…翼部、１０…基体、１１…植込み部、１２〜１４…ピン孔、１５…ピン、１６…タング部、１７…プラットホーム部、１８…開渠部、２０〜２２，２０ａ，２０ｂ…欠陥、２５，２５ａ〜２５ｃ，３０，３０ａ〜３０ｃ…アレイプローブ、２６，２６ａ，２６ｂ…振動子エレメント、２７，２７ａ〜２７ｃ，２９…シュー、２８…当接面、Ａ…中心軸、Ｂ…超音波ビーム、Ｃ…形状エコー、Ｄ…欠陥エコー、Ｅ…試験体、Ｇ…ゲイン補正量、Ｋ…振動子エレメント〜試験体E表面の距離、K1…アレイプローブ中心の振動子エレメント〜試験体E表面の距離、Ｌ…ビーム路程、Ｐ…音圧、ＲS…セクター半径、Ｗ…発信〜受信エコーピークの幅、ｓ…受信可能範囲、Ｔ…遅延時間、α…入射角（反射角）、β，βmin〜βmax…屈折角、ω…スキュー角、γL…縦振セクター角度範囲、γS…横振セクター角度範囲、θS…セクター角度、δ，δ1…プローブ傾き角、σ…ビーム広がり標準偏差、φ0…ビーム指向角、ε…欠陥傾き角。
【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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