(57)【要約】【課題】欠陥の先端と被検体の形状特徴部が近い場合でも、端部エコーと形状エコーを識別できる超音波検査装置及び超音波検査方法を提供する。【解決手段】複数の圧電素子５を有するアレイセンサ１を備えた超音波検査装置において、縦波及び横波のうちの一方の超音波の集束条件で送信遅延パターンを設定し、且つ、縦波及び横波のうちの他方の超音波の集束条件で受信遅延パターンを設定するコンピュータ１８の遅延制御部２１と、送信遅延パターンに基づき、各圧電素子５へ送信する駆動信号を遅延するパルサ１０と、受信遅延パターンに基づき、各圧電素子５から受信した検出信号を遅延するレシーバ１１と、レシーバ１１で遅延された検出信号を加算して合成信号を生成する加算回路１７と、加算回路１７で生成した合成信号に基づき、検査結果を示す検査画像を生成するコンピュータ１８の処理部２０と、を備える。【選択図】図３
2015210173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電素子を有するアレイセンサを備えた超音波検査装置において、
縦波及び横波のうちの一方の超音波の集束条件で送信遅延パターンを設定し、且つ、縦波及び横波のうちの他方の超音波の集束条件で受信遅延パターンを設定する遅延制御部と、
前記送信遅延パターンに基づき、各圧電素子へ送信する駆動信号を遅延するパルサと、
前記受信遅延パターンに基づき、各圧電素子から受信した検出信号を遅延するレシーバと、
前記レシーバで遅延された検出信号を加算して合成信号を生成する加算回路と、
前記加算回路で生成した合成信号に基づき、検査結果を示す検査画像を生成する処理部と、を備えたことを特徴とする超音波検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の超音波検査装置において、
前記処理部で生成した検査画像を表示する表示部と、を備えたことを特徴とする超音波検査装置。
【請求項３】
請求項２記載の超音波検査装置において、
前記処理部は、縦波音速と横波音速との調和平均を用いて演算した超音波の路程を用いて、検査画像を生成することを特徴とする超音波検査装置。
【請求項４】
請求項３記載の超音波検査装置において、
前記遅延制御部は、超音波の焦点位置毎に前記送信遅延パターン及び前記受信遅延パターンを設定し、
前記加算回路は、超音波の焦点位置毎に合成信号を生成しており、
前記処理部は、前記加算回路で生成した合成信号に基づき、検査結果を二次元分布又は三次元分布で示す検査画像を生成することを特徴とする超音波検査装置。
【請求項５】
請求項４記載の超音波検査装置において、
前記処理部は、被検体の形状と共に、検査結果を二次元分布又は三次元分布で示す検査画像を生成することを特徴とする超音波検査装置。
【請求項６】
請求項１記載の超音波検査装置において、
複数の検査モードのうちのいずれか1つを設定するモード設定部を備え、
前記遅延制御部は、
前記モード設定部で一の検査モードが設定された場合に、縦波及び横波のうちの一方の超音波の集束条件で送信遅延パターンを設定し、且つ、縦波及び横波のうちの他方の超音波の集束条件で受信遅延パターンを設定し、
前記モード設定部で他の検査モードが設定された場合に、縦波及び横波のうちの一方の超音波の集束条件で送信遅延パターン及び受信遅延パターンを設定することを特徴とする超音波検査装置。
【請求項７】
複数の圧電素子を有するアレイセンサを用いた超音波検査方法において、
縦波及び横波のうちの一方の超音波の集束条件で送信遅延パターンを設定し、且つ、縦波及び横波のうちの他方の超音波の集束条件で受信遅延パターンを設定する第１の手順と、
前記送信遅延パターンに基づき、各圧電素子へ送信する駆動信号を遅延する第２の手順と、
前記受信遅延パターンに基づき、各圧電素子から受信した検出信号を遅延する第３の手順と、
前記第３の手順で遅延された検出信号を加算して合成信号を生成する第４の手順と、
前記第４の手順で生成した合成信号に基づき、検査結果を示す検査画像を生成する第５の手順と、を有することを特徴とする超音波検査方法。
【請求項８】
請求項７記載の超音波検査方法において、
前記第５の手順で生成した検査画像を表示する第６の手順と、を有することを特徴とする超音波検査方法。
【請求項９】
請求項８記載の超音波検査方法において、
前記第５の手順は、縦波音速と横波音速との調和平均を用いて演算した超音波の路程を用いて、検査画像を生成することを特徴とする超音波検査方法。
【請求項１０】
請求項９記載の超音波検査方法において、
前記第１の手順は、超音波の焦点位置毎に前記送信遅延パターン及び前記受信遅延パターンを設定し、
前記第４の手順は、超音波の焦点位置毎に合成信号を生成しており、
前記第５の手順は、前記第４の手順で生成した合成信号に基づき、検査結果を二次元分布又は三次元分布で示す検査画像を生成することを特徴とする超音波検査方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の超音波検査方法において、
前記第５の手順は、被検体の形状と共に、検査結果を二次元分布又は三次元分布で示す検査画像を生成することを特徴とする超音波検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アレイセンサを用いた超音波検査装置及び超音波検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属機器や構造物の健全性を保証するために、欠陥（詳細には、例えば、製造時の初期欠陥や、表面から内部へ進展する疲労割れや、応力腐食割れなど）の有無を検知する必要がある。そのための非破壊検査の一つとして、超音波検査がある。
【０００３】
特許文献１等に記載のように、フェーズドアレイ方式（電子走査方式）の超音波検査では、一次元又は二次元に配列された複数の圧電素子を有するアレイセンサを用いる。そして、各圧電素子に駆動信号（パルス信号）を送信して、各圧電素子から被検体の内部に超音波を送信させる。このとき、予め設定された送信遅延パターンに基づき、各圧電素子へ送信する駆動信号を遅延することにより、各圧電素子の超音波の送信タイミングをずらして、超音波を集束させる。したがって、送信遅延パターンにより、超音波の焦点位置や送信角度（言い換えれば、センサ中心から焦点への角度）等を設定可能としている。
【０００４】
そして、反射波を各圧電素子で受信し、検出信号（波形信号）に変換する。予め設定された受信遅延パターンに基づき、各圧電素子の検出信号を遅延し、遅延された検出信号を合算して合成信号（波形信号）を生成する。したがって、受信遅延パターンにより、超音波の焦点位置や受信角度（言い換えれば、焦点からセンサ中心への角度）を設定可能としている。そして、合成信号に基づき、検査結果を示す検査画像を生成して表示する。
【０００５】
なお、従来、送信遅延パターンを縦波の超音波の集束条件で（言い換えれば、縦波音速を用いて）設定した場合は、受信遅延パターンも縦波の超音波の集束条件で設定している。また、送信遅延パターンを横波の超音波の集束条件で（言い換えれば、横波音速を用いて）設定した場合は、受信遅延パターンも横波の超音波の集束条件で設定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２７６４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、超音波検査の適用対象は拡大しており、例えば後述の図１で示すような複雑な形状の被検体への適用も望まれている。すなわち、被検体の検査箇所の近傍に、超音波の反射源となる被検体の形状特徴部が存在する場合への適用も望まれている。しかし、従来の超音波検査装置を用いれば、被検体の検査箇所に生じた欠陥からの反射波を得るものの、被検体の形状特徴部からの反射波に埋没しやすいため、欠陥の有無を検知することが困難である。特に、欠陥の先端（内側端部）からの反射波（端部エコー）が被検体の形状特徴部からの反射波（形状エコー）と比べて弱いし、欠陥の先端が被検体の形状特徴部に近ければ（言い換えれば、欠陥が小さければ）、端部エコーと形状エコーを識別することは困難である。
【０００８】
本発明の目的は、欠陥の先端と被検体の形状特徴部が近い場合でも、端部エコーと形状エコーを識別できる超音波検査装置及び超音波検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の圧電素子を有するアレイセンサを備えた超音波検査装置において、縦波及び横波のうちの一方の超音波の集束条件で送信遅延パターンを設定し、且つ、縦波及び横波のうちの他方の超音波の集束条件で受信遅延パターンを設定する遅延制御部と、前記送信遅延パターンに基づき、各圧電素子へ送信する駆動信号を遅延するパルサと、前記受信遅延パターンに基づき、各圧電素子から受信した検出信号を遅延するレシーバと、前記レシーバで遅延された検出信号を加算して合成信号を生成する加算回路と、前記加算回路で生成した合成信号に基づき、検査結果を示す検査画像を生成する処理部と、を備える。
【００１０】
このような本発明においては、縦波及び横波のうちの一方、例えば縦波の超音波の集束条件で送信遅延パターンを設定し、この送信遅延パターンに基づき、各圧電素子へ送信する駆動信号を遅延すれば、各圧電素子から送信した縦波の超音波を所定の焦点位置に集束させることが可能である。そして、縦波の超音波が被検体の形状特徴部に対して垂直に近い角度で入射して反射すると、主に縦波の反射波となって各圧電素子で受信される。一方、縦波の超音波が欠陥の先端で反射（散乱）すると、縦波の反射波及び横波の反射波となって各圧電素子で受信される。このとき、被検体の形状特徴部からの反射波は強く、欠陥の先端からの反射波（散乱波）は弱い。そのため、送信に用いた縦波とは異なる、横波の超音波の集束条件で受信遅延パターンを設定し、この受信遅延パターンに基づき、各圧電素子から受信した検出信号を遅延し、遅延された検出信号を加算して合成信号を生成し、この合成信号に基づいて検査画像を生成すれば、この検査画像には、欠陥の先端からの縦波の反射波がもともと弱い上にさらに弱められて出現せず、欠陥の先端からの横波の反射波が強調されて出現する。また、被検体の形状特徴部からの縦波の反射波はもともと強度が強いので出現するものの、遅延時間が合わないために弱まり、かつ、本来とは異なる領域に出現する。したがって、欠陥の先端と被検体の形状特徴部が近い場合でも、欠陥の先端からの反射波（端部エコー）と被検体の形状特徴部からの反射波（形状エコー）を分離・識別できる。
【００１１】
また、上記目的を達成するために、本発明は、複数の圧電素子を有するアレイセンサを用いた超音波検査方法において、縦波及び横波のうちの一方の超音波の集束条件で送信遅延パターンを設定し、且つ、縦波及び横波のうちの他方の超音波の集束条件で受信遅延パターンを設定する第１の手順と、前記送信遅延パターンに基づき、各圧電素子へ送信する駆動信号を遅延する第２の手順と、前記受信遅延パターンに基づき、各圧電素子から受信した検出信号を遅延する第３の手順と、前記第３の手順で遅延された検出信号を加算して合成信号を生成する第４の手順と、前記第４の手順で生成した合成信号に基づき、検査結果を示す検査画像を生成する第５の手順と、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、欠陥の先端と被検体の形状特徴部が近い場合でも、端部エコーと形状エコーを識別できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態における超音波検査装置の構成を、被検体の具体例とともに表す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における超音波検査装置の構成の詳細を表す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における超音波検査方法の手順を表すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態における検査画像を表す図である。
【図５】比較例における検査画像を表す図である。
【図６】鋼と空気の境界に縦波が入射した場合のエネルギー分配率を説明するための図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における超音波検査装置の構成の詳細を表す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における表示部の検査画像表示画面を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の第１の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態における超音波検査装置の構成を、被検体の具体例とともに表す図である。図２は、本実施形態における超音波検査装置の構成の詳細を表す図である。
【００１６】
本実施形態の超音波検査装置は、アレイセンサ１、送受信部２、制御部３、及び表示部４を備えている。
【００１７】
アレイセンサ１は、一次元又は二次元に配列された複数の圧電素子５を有しており、被検体６の表面に直接又は間接的にあてられるようになっている。圧電素子５は、送受信部２からの駆動信号（パルス信号）によって発振し、被検体６の内部に超音波を送信する。このとき、後述する送信遅延パターンに基づき、送受信部２が各圧電素子５へ送信する駆動信号を遅延することにより、各圧電素子５の超音波の送信タイミングをずらして、超音波を集束させる。そして、例えば被検体６の検査箇所（本実施形態では溶接箇所）に欠陥７（本実施形態では未溶着部）が生じている場合に、各圧電素子５が欠陥７からの反射波を受信し、検出信号（波形信号）に変換して送受信部２に出力するようになっている。
【００１８】
図１で示す被検体６は、アレイセンサ１の設置範囲が限られている。また、被検体６には、超音波の反射源となる傾斜面８や裏面９が存在している。そのため、アレイセンサ１の圧電素子５は、欠陥７からの反射波だけでなく、傾斜面８や裏面９からの反射波も受信する。そこで、本実施形態の目的は、欠陥７の先端７ａ（本実施形態では未溶着部の内側端部）からの反射波（端部エコー）と、特に、被検体６の検査部位の近傍に位置する傾斜面８からの反射波（形状エコー）を分離して示す検査画像を生成して表示することにある。
【００１９】
送受信部２は、複数の圧電素子５に駆動信号を送信するパルサ１０と、複数の圧電素子５から検出信号を受信するレシーバ１１とを備えている。パルサ１０は、制御部３から入力された送信遅延パターンに基づき、各圧電素子５に送信する駆動信号を遅延する送信遅延回路１２と、各圧電素子５に送信する駆動信号を増幅する送信増幅器１３とを有している。レシーバ１１は、各圧電素子５から受信した検出信号を増幅する受信増幅器１４と、各圧電素子５から受信した検出信号をアナログ−デジタル変換する変換器１５と、制御部３から入力された受信遅延パターンに基づき、各圧電素子５から受信した検出信号を遅延する受信遅延メモリ１６とを有している。
【００２０】
制御部３は、加算回路１７及び制御・処理用のコンピュータ１８を備えている。コンピュータ１８は、機能的構成として、記憶部１９、処理部２０、及び遅延制御部２１を有している。加算回路１７は、レシーバ１１で遅延された検出信号（波形信号）を加算して合成信号（波形信号）を生成しており、この合成信号をコンピュータ１８の記憶部１９に記憶する。コンピュータ１８の処理部２０は、合成信号に基づき、検査結果を示す検査画像（詳細は後述）を生成している。そして、この検査画像を記憶部１９に記憶するとともに、表示部４に出力するようになっている。
【００２１】
表示部４は、コンピュータ１８から入力された検査画像等を表示する検査画像表示画面２２と、設定入力画面２３とを有している。
【００２２】
本実施形態の要部であるコンピュータ１８の遅延制御部２１は、縦波及び横波のうちの一方（本実施形態では、縦波）の超音波の集束条件で送信遅延パターンを設定して、パルサ１０の送信遅延回路１２に出力している。また、縦波及び横波のうちの他方（本実施形態では、横波）の超音波の集束条件で受信遅延パターンを設定して、レシーバ１１の受信遅延メモリ１６に出力している。
【００２３】
次に、本実施形態の超音波検査方法を説明する。図３は、本実施形態における超音波検査方法の手順を表すフローチャートである。
【００２４】
まず、ステップＳ１００にて、検査者は、アレイセンサ１の仕様や被検体６の検査箇所及び形状等を考慮しながら、表示部４の設定入力画面２３で超音波の焦点位置Ｆ（ｉ）（但し、ｉ＝１，２，…，ｎ）を設定する。詳細には、例えば上述の図１で示された走査範囲Ｓを設定するために、超音波の焦点位置Ｆ（ｉ）を設定する。これにより、コンピュータ１８の記憶部１９は、超音波の焦点位置Ｆ（ｉ）を記憶する。
【００２５】
また、ステップＳ１１０にて、検査者は、表示部４の設定入力画面２３で被検体６の縦波音速ＶＬ及び横波音速ＶＳを設定する。これにより、コンピュータ１８の記憶部１９は、被検体６の縦波音速ＶＬ及び横波音速ＶＳを記憶する。
【００２６】
その後、ステップＳ１２０に進み、コンピュータ１８の遅延制御部２１は、縦波の超音波の集束条件で、各焦点位置Ｆ（ｉ）に対応する送信遅延パターンを設定する。具体的には図１、図２に示す場合、ｊ番目（但し、ｊ＝１，２，…，ｍ）の圧電素子５と焦点位置Ｆ（ｉ）との間の距離をｄ（ｉ，ｊ）としたときに、焦点位置Ｆ（ｉ）に対応する各圧電素子５の駆動信号の遅延時間ＴＰ（ｉ，ｊ）を、下記の式（１）で演算する。すなわち、被検体６の縦波音速ＶＬを用いて演算する。そして、焦点位置Ｆ（ｉ）に対応する送信遅延パターンとして、記憶部１９に記憶する。なお、式（１）中のＭＡＸ１≦ｊ≦ｍ（ｄ（ｉ，ｊ）／ＶＬ）は、ｄ（ｉ，１）／ＶＬ，ｄ（ｉ，２）／ＶＬ，…，ｄ（ｉ，ｍ）／ＶＬのうちの最大値を意味する。
ＴＰ（ｉ，ｊ）＝ＭＡＸ１≦ｊ≦ｍ（ｄ（ｉ，ｊ）／ＶＬ）−（ｄ（ｉ，ｊ）／ＶＬ）・・・式（１）
【００２７】
また、ステップＳ１３０に進み、コンピュータ１８の遅延制御部２１は、横波の超音波の集束条件で、各焦点位置Ｆ（ｉ）に対応する受信遅延パターンを設定する。具体的には、焦点位置Ｆ（ｉ）に対応する各圧電素子５の検出信号の遅延時間ＴＲ（ｉ，ｊ）を、下記の式（２）で演算する。すなわち、被検体６の横波音速ＶＳを用いて演算する。そして、焦点位置Ｆ（ｉ）に対応する受信遅延パターンとして、記憶部１９に記憶する。なお、式（２）中のＭＡＸ１≦ｊ≦ｍ（ｄ（ｉ，ｊ）／ＶＳ）は、ｄ（ｉ，１）／ＶＳ，ｄ（ｉ，２）／ＶＳ，…，ｄ（ｉ，ｍ）／ＶＳのうちの最大値を意味する。
ＴＲ（ｉ，ｊ）＝ＭＡＸ１≦ｊ≦ｍ（ｄ（ｉ，ｊ）／ＶＳ）−（ｄ（ｉ，ｊ）／ＶＳ）・・・式（２）
【００２８】
その後、ステップＳ１４０に進み、ｉ＝１に初期化する。その後、ステップ１５０に進み、コンピュータ１８の遅延制御部２１は、焦点位置Ｆ（１）に対応する送信遅延パターンをパルサ１０に出力する。パルサ１０は、この送信遅延パターンに基づき、各圧電素子５へ送信する駆動信号を遅延する。これにより、各圧電素子５の超音波の送信タイミングをずらして、各圧電素子５からの縦波の超音波を焦点位置Ｆ（１）に集束させる。
【００２９】
また、ステップ１６０に進み、コンピュータ１８の遅延制御部２１は、焦点位置Ｆ（１）に対応する受信遅延パターンをレシーバ１１に出力する。レシーバ１１は、この受信遅延パターンに基づき、各圧電素子５から受信した検出信号を遅延する。そして、ステップ１７０に進み、加算回路１７は、遅延された検出信号を加算して合成信号を生成する。すなわち、焦点位置Ｆ（１）からの横波の反射波に集束した合成信号を生成する。
【００３０】
その後、ステップＳ１８０に進み、コンピュータ１８の遅延制御部２１は、ｉ≧ｎであるかどうかを判定する。最初はｉ＝１であるから、ステップ１８０の判定が満たされず、ステップ１９０に進み、ｉ＝ｉ＋１を演算する。すなわち、ｉ＝２となる。そして、ステップ１５０に進み、焦点位置Ｆ（２）に対応する送信遅延パターンをパルサ１０に出力する。パルサ１０は、この送信遅延パターンに基づき、各圧電素子５へ送信する駆動信号を遅延する。これにより、各圧電素子５の超音波の送信タイミングをずらして、各圧電素子５からの縦波の超音波を焦点位置Ｆ（２）に集束させる。
【００３１】
また、ステップ１６０に進み、コンピュータ１８の遅延制御部２１は、焦点位置Ｆ（２）に対応する受信遅延パターンをレシーバ１１に出力する。レシーバ１１は、この受信遅延パターンに基づき、各圧電素子５から受信した検出信号を遅延する。そして、ステップ１７０に進み、加算回路１７は、遅延された検出信号を加算して合成信号を生成する。すなわち、焦点位置Ｆ（２）からの横波の反射波に集束した合成信号を生成する。
【００３２】
そして、ステップ１８０の判定が満たされるまで、ステップ１９０，１５０〜１７０の手順が繰り返し行われる。そして、例えばｉ＝ｎとなり、ステップ１８０の判定が満たされれば、ステップ２００に移る。ステップ２００では、コンピュータ１８の処理部２０は、焦点位置Ｆ（１），Ｆ（２），…Ｆ（ｎ）に対応する合成信号に基づき、例えば図４で示すように、被検体６の断面形状２４と共に、検査結果（詳細には、後述する端部エコー２５や形状エコー２６Ａ，２６Ｂ）を二次元分布で示す検査画像２７Ａを生成する。詳しく説明すると、合成信号は、横軸に検出時間、縦軸に波高値（強度）をとって表される波形信号である。そして、この合成信号の検出時間を、縦波音速ＶＬと横波音速ＶＳとの調和平均（２×ＶＬ×ＶＳ÷（ＶＬ＋ＶＳ））用いて超音波の路程（伝搬距離）に換算し、さらに被検体６の断面上の位置に変換する。また、合成信号の波高値に対し、ゲイン処理や周波数フィルタ処理等を施した後、画素値に変換する。そして、被検体６の断面上の位置とこれに対応する画素値により、検査画像２７Ａを生成する。また、記憶部１９に予め記憶された被検体６の形状を読み込んで、検査画像２７Ａに加えるようになっている。なお、被検体６の形状の表示の有無は、選択可能としてもよい。
【００３３】
また、本実施形態では、コンピュータ１８の処理部２０は、各合成信号を示す検査画像２７Ｂ（後述の図７参照）も生成する。この検査画像２７Ｂの横軸は、縦波音速ＶＬと横波音速ＶＳとの調和平均（２×ＶＬ×ＶＳ÷（ＶＬ＋ＶＳ））用いて演算された超音波の路程となっている。
【００３４】
その後、ステップ２１０に進み、コンピュータ１８の処理部２０は、検査画像２７Ａ，２７Ｂを記憶部１９に記憶するとともに、表示部４の検査画像表示画面２２に表示させる。
【００３５】
次に、本実施形態の作用効果を、比較例を用いて説明する。
【００３６】
比較例として、コンピュータ１８の遅延制御部２１が、縦波の超音波の集束条件で送信遅延パターンを設定し、かつ、縦波の超音波の集束条件で受信遅延パターンを設定した場合を想定する。
【００３７】
本実施形態及び比較例のように、縦波の超音波の集束条件で送信遅延パターンを設定し、この送信遅延パターンに基づき、各圧電素子５へ送信する駆動信号を遅延すれば、各圧電素子５から送信した縦波の超音波を所定の焦点位置に集束させることが可能である。そして、縦波の超音波が被検体６の傾斜面８や裏面９に対してほぼ垂直方向に伝播すれば、ほとんどが縦波の反射波となって各圧電素子５で受信される。これは、例えば縦波を鋼中から空気層へ入射角度θで入射した場合（図６（ａ）参照）の、入射角θとエネルギー分配率との関係（図６（ｂ）参照）からも、明白である。すなわち、入射角度θが０度では、反射後の縦波成分が１００％、横波成分が０％となり、入射角度θが１０度では、反射後の横波成分が約９０％、横波成分が約１０％となることからも、明白である。一方、縦波の超音波が欠陥７の先端７ａで反射（散乱）すると、縦波の反射波及び横波の反射波となって各圧電素子５で受信される。被検体６の傾斜面８や裏面９からの反射波は比較的強く、欠陥７の先端７ａからの反射波（散乱波）は比較的弱い。
【００３８】
そのため、比較例のように、縦波の超音波の集束条件で受信遅延パターンを設定し、この受信遅延パターンに基づき、各圧電素子５から受信した検出信号を遅延し、遅延された検出信号を加算して合成信号を生成すれば、この合成信号に基づき、図５で示すような検査画像２８を生成する。この検査画像２８には、欠陥７の先端７ａからの横波の反射波が元々弱いことに加えて不整合な遅延時間を与えられるため出現せず、欠陥７の先端７ａからの縦波の反射波が端部エコー２５として出現する。また、被検体６の傾斜面８からの縦波の反射波（形状エコー２６Ａ）や裏面９からの縦波の反射波（形状エコー２６Ｂ）が出現する。
【００３９】
そして、上述の図１で示すように欠陥７の先端７ａと被検体６の傾斜面８が近いことから、検査画像２８における端部エコー２５の出現位置と形状エコー２６Ａの出現位置が近くなる。さらに端部エコー２５が形状エコー２６Ａに比べて弱いことから、端部エコー２５が形状エコー２６Ａに埋没してしまう。そのため、端部エコー２５と形状エコー２６Ａを識別することが困難であり、欠陥の有無を検知することが困難である。
【００４０】
一方、本実施形態のように、横波の超音波の集束条件で受信遅延パターンを設定し、この受信遅延パターンに基づき、各圧電素子５から受信した検出信号を遅延し、遅延された検出信号を加算して合成信号を生成すれば、この合成信号に基づき、上述の図４で示すような検査画像２７Ａを生成する。この検査画像２７Ａには、欠陥７の先端７ａからの縦波の反射波が元々弱いことに加えて不整合な遅延時間を与えられるため出現せず、欠陥７の先端７ａからの横波の反射波が整合な遅延時間を与えられて端部エコー２５として出現する。また、被検体６の傾斜面８からの縦波の反射波（形状エコー２６Ａ）や裏面９からの縦波の反射波（形状エコー２６Ｂ）が元々強いので出現するものの、不整合な遅延時間を与えられるため弱まり、かつ、本来とは異なる領域に出現する。
【００４１】
したがって、本実施形態では、端部エコー２５と形状エコー２６Ａを分離して示す検査画像２７Ａを生成して表示することができる。その結果、端部エコー２５と形状エコー２６Ａを識別することができ、欠陥の有無を検知することができる。なお、後述の図７で示す検査画像２７Ｂにおいても、検査画像２７Ａと同様、端部エコーと形状エコーを分離して示すことができる。
【００４２】
本発明の第２の実施形態を、図７及び図８を用いて説明する。なお、上記第１の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。
【００４３】
図７は、本実施形態における超音波検査装置の構成の詳細を表す図である。図８は、本実施形態における表示部４の検査画像表示画面を表す図である。
【００４４】
本実施形態では、コンピュータ１８Ａは、記憶部１９、処理部２０、及び遅延制御部２１に加えて、モード設定部２９を有している。
【００４５】
表示部４の検査画像表示画面２２Ａは、検査画像２７Ａを表示するとともに、検査画像２７Ａ中で選択された送受信角度Ａ（言い換えれば、焦点位置）に対応する検査画像２７Ｂを表示する。また、検査画像表示画面２２Ａは、検査モード選択領域３０、音速表示領域３１、被検体形状表示選択領域３２、設定値表示領域３３を有している。音速表示領域３１は、被検体６の縦波音速ＶＬ（図中では５９００ｍ／ｓ）と横波音速ＶＳ（図中では３２３０ｍ／ｓ）を表示するとともに、検査画像２７Ａの生成の際に用いられた、それらの調和平均（図中では４１４９ｍ／ｓ）を表示する。
【００４６】
検査画像表示画面２２Ａの被検体形状表示選択領域３２は、被検体６の形状の表示の有無を選択可能としている。そして、被検体６の形状の表示有りが選択された場合に、コンピュータ１８Ａの処理部１９は、記憶部１９に予め記憶された被検体６の形状を読み込んで、検査画像２７Ａに加える。これにより、図８で示すように、検査画像２７Ａ上で被検体６の断面形状２４を表示する。一方、被検体６の形状の表示無しが選択された場合に、コンピュータ１８Ａの処理部１９は、記憶部１９に予め記憶された被検体６の形状を読み込まず、検査画像２７Ａに加えない。これにより、検査画像２７Ａ上で被検体６の断面形状２４を表示しないようになっている。
【００４７】
検査画像表示画面２２Ａの検査モード選択領域３０は、第１の検査モード（モード変換フェーズドアレイ法）、第２の検査モード（縦波フェーズドアレイ法）、及び第３検査モード（横波フェーズドアレイ法）のうちのいずれか1つを選択可能としている。コンピュータ１８Ａのモード設定部２９は、検査画像表示画面２２Ａの検査モード選択領域３０で選択された検査モードを設定する。
【００４８】
コンピュータ１８Ａの遅延制御部２１は、第１の検査モードが設定された場合に、上記第１の実施形態と同様、縦波の超音波の集束条件で送信遅延パターンを設定し、且つ、横波の超音波の集束条件で受信遅延パターンを設定する。また、第１の検査モードが設定された場合に、縦波の超音波の集束条件で送信遅延パターン及び受信遅延パターンを設定し、第３の検査モードが設定された場合に、横波の超音波の集束条件で送信遅延パターン及び受信遅延パターンを設定する。
【００４９】
以上のように構成された本実施形態においても、第１の検査モードが設定された場合に、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
なお、上記第１の実施形態において、あるいは、上記第２の実施形態において第１の検査モードが設定されたときに、コンピュータ１７の遅延制御部２１は、縦波の超音波の集束条件で送信遅延パターンを設定し、且つ、横波の超音波の集束条件で受信遅延パターンを設定する場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。すなわち、横波の超音波の集束条件で送信遅延パターンを設定し、且つ、縦波の超音波の集束条件で受信遅延パターンを設定してもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、超音波の焦点位置を二次元的に変化させる電子走査を行い、検査結果を二次元分布で示す検査画像２７Ａを生成して表示する場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。すなわち、例えば、超音波の焦点位置を三次元的に変化させる電子走査を行ってもよいし、さらに、検査結果を三次元分布で示す検査画像を生成して表示してもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００５２】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、送信遅延パターン及び受信遅延パターンを、同じ焦点位置にそれぞれ対応するように設定した場合を例にとって説明したが、超音波の伝搬経路等を考慮して、異なる焦点位置にそれぞれ対応するように設定してもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１    アレイセンサ
４    表示部
５    圧電素子
１０    パルサ
１１  レシーバ
１７  加算回路
２０  処理部
２１  遅延制御部
２９  モード設定部
【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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