(57)【要約】  本発明は超音波材料検査のためのパルス反射法に関する。該方法では、あるパルス繰り返し周波数の超音波パルスを、超音波送信器によって検査を受けるワークピースの中に放射し、該反射した超音波を超音波受信器（１０）によって記録し、該信号を時間あるいは位置依存の解像度で表示する。前記方法は、パルス繰り返し周波数を該方法中に少なくとも一度は変化させることを特徴とする。
2011523070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス繰り返し周波数ｆの超音波パルスを、超音波送信器（１０）によって検査を受けるワークピース（１００）の中に放射し、
該超音波パルスを前記ワークピース（１００）の境界表面へ反射し、
該反射した超音波が超音波受信器（１０）によって記録され、
該信号が時間あるいは位置に依存する解像度で表示される超音波非破壊検査方法において、
前記パルス繰り返し周波数ｆを該方法中に少なくとも一度は変化させることを特徴とする超音波非破壊検査方法。
【請求項２】
前記パルス繰り返し周波数ｆを突然に連続して変化させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パルス繰り返し周波数ｆは５００Ｈｚから１．５ｋＨｚの範囲内、より好適には９００Ｈｚから１．１ｋＨｚの範囲内、より一層好適には９９０Ｈｚから１ｋＨｚの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記パルス繰り返し周波数ｆの跳躍幅Δｆが０．２５から１０Ｈｚの範囲内、より好適には０．５Ｈｚから５Ｈｚの範囲内、より一層好適には１Ｈｚとなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかひとつに記載の方法。
【請求項５】
前記パルス繰り返し周波数ｆを規定の時間経過後に繰り返し変化させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかひとつに記載の方法。
【請求項６】
前記決められた経過時間は１００から５００ミリ秒の範囲内、より好適には４００ミリ秒になることを特徴とする請求項１〜５のいずれかひとつに記載の方法。
【請求項７】
前記パルス繰り返し周波数ｆは水晶安定化法で作り出されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかひとつに記載の方法。
【請求項８】
ａ．超音波を生成し、検査を受けるユニット（１００）に音波を浸透させるために装備される超音波送信器（１０）と、
ｂ．検査を受けるユニット（１００）の中に浸透する超音波のエコー信号を除外するために装備される超音波受信器（１０）と、
ｃ．該超音波受信器（１０）が励起して、規定のパルス繰り返し周波数ｆで連続する超音波パルスを送信するために装備され、パルス繰り返し周波数ｆの安定化のために安定化クロックパルス発生器（２２）を備える制御ユニット（２０）と、からなる超音波非破壊検査装置（１）において、
ｄ．周波数変動ユニット（４０）がさらに提供され、該周波数変動ユニット（４０）は事前にセットされた量Δｆで前記パルス繰り返し周波数ｆを変化させるために装備されることを特徴とする超音波非破壊検査装置（１）。
【請求項９】
周波数変動ユニット（４０）は量Δｆで前記パルス繰り返し周波数ｆを周期的に変化させるために装備されることを特徴とする請求項８に記載の装置（１）。
【請求項１０】
前記パルス繰り返し周波数ｆの周期的な変化は周波数Ｆで起こり、
該周波数Ｆは０．１Ｈｚと１ｋＨｚの間、好適には１Ｈｚと１００Ｈｚの間、特に好適には１Ｈｚと１０Ｈｚの間であることを特徴とする請求項９に記載の装置（１）。
【請求項１１】
検出装置（５０）が提供され、該検出装置（５０）は先行する励起パルスからのタイムラグＴが、前記パルス繰り返し周波数ｆの変化につれて明らかに変化するようなエコー信号を検出するために装備されることを特徴とする請求項８に記載の装置（１）。
【請求項１２】
前記検出装置（５０）は、検出されるエコー信号のタイムラグＴの見掛けの変化ΔＴを取得し、前記パルス繰り返しの前記変動Δｆと比較するために装備されることを特徴とする請求項１１に記載の装置（１）。
【請求項１３】
前記検出装置（５０）は、検出されるエコー信号、とりわけ、タイムラグＴが周波数Δｆによって変動するそれらのエコー信号を、さらなる処理用に指し示し、および／または、抑制するために装備されることを特徴とする請求項１１または１２に記載の装置（１）。
【請求項１４】
前記検出装置（５０）は、先行する励起パルスからのタイムラグＴが前記パルス繰り返し周波数ｆの変化につれて明らかに変化するエコー信号がそれ以上検出されなくなる時まで、前記パルス繰り返し周波数ｆを変動させるために装備されることを特徴とする請求項１１または１２に記載の装置（１）。
【請求項１５】
前記パルス繰り返し周波数ｆは連続してまたは多数の離散段階で変化することを特徴とする請求項１４に記載の装置（１）。
【請求項１６】
前記超音波受信器（１０）によって記録されるエコー信号が時間または位置依存した解像度で表示される表示ユニット（３０）を備えることを特徴とする請求項８に記載の装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波材料検査のためのパルス反射法に関する。それはしたがって、超音波を利用する材料欠陥を発見する超音波法の課題である。
【背景技術】
【０００２】
超音波検査は非破壊検査方法のひとつである。したがって、部品、例えば、航空機の軸受け要素、を組み込み状態で検査することもできる。超音波検査は、例えば溶接線、鍛造物、鋳物半完成品や管の、内部および外部の欠陥を発見するための音声伝導材料（大部分の金属を含む）を用いる適切な検査方法である。機械建造において、部品の品質の綿密な検査は、旅客輸送設備または例えば有害な材料のための配管の、例えば安全を確保するために重要な要件である。敷設された鉄道線路は定期的に検査列車によって検査される。したがって、この方法の信頼性の向上が目指されている。
【０００３】
例えば、ここで参考として含まれる、ＤＩＮ（ドイツ工業規格）  ＥＮ  １０２２８−３  １９９８年７月、『鋼の鍛造物の非破壊検査−第３部、フェライト鋼およびマルテンサイト系鋼の鍛造物の超音波検査』にしたがって、全ての検査方法と同様に、超音波検査もまた標準化され、指針にしたがって実行される。適切な検査セットと方法は、超音波による試験片の非破壊検査で知られている。ジェイ．アンド  エイチ．クラウトクレーマー（J. and H. Krautkramer）の教科書『超音波による材料検査  第６版』に対し全く一般的な参考がなされた。
【０００４】
この方法は一般に境界表面への音の反射に基づく。音源として、普通は、放射が１０ｋＨｚから１００ＭＨｚの周波数範囲の状態である超音波振動子またはプローブを使用する。パルス反射法では、連続した放射ではなく、むしろ、持続が１マイクロ秒以下のとても短い音響パルスを放つ。送信器から発せられるパルスは検査を受ける試験片を適切な音の速度で貫通し、金属と空気の境界表面に向けてほとんど完全に反射する。前記超音波振動子は大部分パルスを放出することができるだけではなく、むしろやって来るパルスを電気計測信号に変換することができる。したがって、それは受信器としても動作する。送信器からワークピースを通り抜けて再び帰ってくるために音響パルスが必要とする時間は、アナログ−デジタル変換器が上流に接続されたオシロスコープかコンピュータユニットで計測される。材料中における音の速度ｃが分かれば、試料の厚みがこの方法で検査できる。ワークピースと超音波振動子の間を連結するために、連結手段（例えば、のり（溶液）、ゲル、水または油）が検査を受けるワークピースの表面に使用される。大抵は、前記検査を受ける表面はプローブでの作業を受け付けない。このことは、機械化されたやりかたにより手動で、あるいは（組み立てラインの中で）自動的に生じる。後者では、試験片はしばしば適切な液体（浸漬技術）で浸されるか、音響信号の転送目的で湿り具合を規定される。
【０００５】
境界表面、すなわち試験片を形作る外壁表面においてだけではなく、内部の境界表面、すなわち、例えば検査を受けるワークピースの内部の穴（空洞）、内包物、亀裂あるいは別の構造の分離のような内部の欠陥においても、音響特性の変化は、音響パルスを反射し、送信器としても受信器としても機能を果たすプローブの発振器へ当該音響パルスを送り返す。送信と受信の間の経過時間によって経路の計算が可能となる。計測された時間差によって、信号イメージが作り出され、モニターかオシロスコープに表示される。このイメージによって、位置が測定され、必要ならば、欠陥（専門用語で不連続性と呼ばれる）のサイズは、置き換えた反射器（平底の穴（円盤形状の反射器）、溝、交差するドリル穴）との比較によって評価できる。一般には、おおよそ０．６ミリのサイズ、特殊な方法で０．１ミリ以下に至るまで測定できる。自動検査装置では、測定情報は記憶され、試験片に対する透視図となって、異なる様式ですぐに、あるいは後に記録される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ＤＩＮ（ドイツ工業規格）  ＥＮ  １０２２８−３  １９９８年７月
【非特許文献２】ジェイ．アンド  エイチ．クラウトクレーマー（J. and H. Krautkramer）「超音波を用いた材料試験」第６版
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
プローブに生成される超音波パルスは、普通は前記ワークピースに、固定されたパルス繰り返し周波数で繰り返し照射される。前記ワークピースは、頻繁に伝播方向と垂直に向かせられ、互いに平行な壁面か壁面部を有するので、多重反射（多重エコー）が前記壁面、ひいては、前記ワークピース内を行ったり来たりするパルス、該パルスは考えられる反射に加えて、不連続性を通過してプローブに受信される、において生じる。非常に高い反射率のため、これらの多重反射パルスは明瞭に認識できる。もしそれらのパルスが明快に遅れて、後に続くなら、もし前記パルス繰り返し周波数が比較的低いなら、前記多重反射を信号イメージの時間分離を通じて前記関連したパルスに簡単に割振ることができる。前記多重反射、したがってワークピースの壁面へ一度より多く反射したパルスが、次のあるいはそれに続くパルスの送信後に最初に検出されるほど、前記パルス繰り返し周波数が非常に高い、すなわち前記パルス間のおくれが非常に小さい場合は、そうではないと思われる。その結果、それに続くパルスの後に発生する先行するパルスの前記多重反射がほとんど検出されないが、むしろ不当に、直前を先行するパルスのワークピースに存在する不連続性を通り抜けて生じたかもしれない反射、すなわち後者の戻る反射、とみなされるという危険が存在する。このことはワークピース検査における誤認警報につながり、そのワークピースは再検査されるか、もしかすると廃棄品として不当に廃棄される。生産コストが増加する。当該配分問題は前記パルス繰り返し周波数の水晶振動子の安定性が原因で増加する。この問題を認識し、その中に課題を見つけたことが本発明の発明者の名誉となる。さらに、彼は従来の発明に関連するこの問題の解決策を提供した。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はより確実なワークピース検査のための、そして、ワークピースのより確実な検査を可能にする超音波検査用の装置を特定するパルス−エコー法を作り上げることを目的としている。この課題は請求項１に記載された方法および請求項７に記載された装置によって達成される。当該独立請求項はいずれの場合にも好適な実施例に関連する。
【０００９】
本発明は非破壊超音波検査に関連する。これによって、パルス繰り返し周波数を有する超音波パルスを超音波送信器によって、基本的に音響伝導材料からなる、検査を受けるワークピースの中へ再反響させる。前記超音波パルスは、本発明によれば、ワークピースの境界表面へ反射する。境界表面という概念は、本発明の用語としては広く解釈され得る。例えば、それは外部の境界表面、すなわち壁面を形作るワークピースか、また一方、内部の境界表面、すなわち、例えば内部の穴（空洞）、内包物、亀裂あるいは別の構造の分離のようなワークピースの内部の欠陥の問題である。境界表面の反射動作に依存する反射した超音波は、ほとんどの場合、パルス形態の信号も、本発明によれば超音波受信器を用いて記録される。前記超音波送信器と前記超音波受信器は、一つのそして同一の超音波振動子であってもよい。しかしながら、そうでなくてもよい。前記記録された信号は時間か位置依存の描写で表示される。例えば、オシロスコープか表示装置付きのコンピュータ上で実行されるコンピュータプログラム製品によって。位置依存の描写は、例えば、プログラムの速さによって時間依存の描写と関連付けられる。
【００１０】
本発明によれば、当該方法は、パルス繰り返し周波数ｆが該方法の実施中に、少なくとも一回は突然に変化する、すなわち前記パルス繰り返し周波数ｆは望ましくは、少なくとも一度既定の跳躍幅Δｆで増加するか減少することを特徴とする。それ故に、前記パルス繰り返し周波数ｆの前記変化が、それらの関連したパルスの明快でまた見て分かる配分を可能とするので、該方法は信頼性があがる。前記パルス繰り返し周波数ｆの前記変化にもかかわらず、同一平面上の壁を備えたワークピースにおいて通常にそして特別に発生する多重反射（多重エコー）は時間依存の表示においてそれらの互いの間隔を保持する。前記パルス繰り返し周波数ｆの前記変化を経て、また一方、前記パルスは、当該パルスの表示された多重反射とともに、時間シフトされる。このシフトは時間依存かあるいはまた位置依存の表示において、認識可能で識別可能である。すでに送信されたパルスの多重反射が次に続くパルスの送信に時間的に後れを取り、それによって不当に、次に続くパルスの、ワークピース内の不連続性での反射であるとみなされるとき、この識別はとりわけ好都合である。このような状況において、本発明における手続きに関する方法は特に役立つ。前記パルス繰り返し周波数ｆの前記変化を経て、前記先行するパルスのこの多重反射は、次に続くパルスに対して、または、その反射に対しての間隔は、時間依存かあるいはまた位置依存の表示において、変化する。そうでないとすれば、後続のパルスの反射の問題であるに違いない、そして、必要に応じて、順序に依存する、ワークピース内の不連続性を原因とする、反射の問題であるに違いない。したがって、本発明における方法はそのような超音波パルスを用いた検査方法の信頼性を向上させること、前記廃棄を最小限に抑えること、そして生産コストを縮小することに貢献する。
【００１１】
好適には、前記パルス繰り返し周波数ｆは５００Ｈｚから１．５ｋＨｚの範囲内、より好適には９００Ｈｚから１．１ｋＨｚの範囲内、より一層好適には９９０Ｈｚから１ｋＨｚの範囲内である。例えば、それは９９４Ｈｚとなる。そのようなパルスの前記パルス繰り返し周波数ｆにおいて、とりわけ迅速で確実な検査を実行できることは立証されている。
【００１２】
さらに好都合な実施例において、前記パルス繰り返し周波数ｆが変化する跳躍Δｆ、すなわち跳躍の幅は、０．２５から１０Ｈｚの範囲内、より好適には０．５Ｈｚから５Ｈｚの範囲内である。より一層好適には前記跳躍の幅は１Ｈｚとなる。多数のサンプルにおいて、このように選択された異なる順序で順番づけられたパルスの反射間の周波数跳躍Δｆによって生じる前期シフトは、通常は、発生するパルスの半分幅であれば、それらの反射をはっきりと目に見えて離れているように保持するのに十分であると立証されている。
【００１３】
好適には、前記パルス繰り返し周波数ｆは、規定された経過時間に従って、繰り返し（例えば、往復で）変化する。その結果、前記規定された経過時間は１００〜５００ミリ秒の範囲内で、より好適には４００ミリ秒となる。
【００１４】
前記パルス繰り返し周波数ｆが水晶発振子により安定化されるなら、当該方法は、著しく好都合であることが分かる。当該継続的なパルスの前記周波数ｆの、このように比較的安定した生成によって、関連する反射の順序を比較的正確に測定することができる。
【００１５】
本発明における方法は、タイマー回路を用いて、４００ミリ秒の継続時間の終了後に前記パルス繰り返し周波数ｆを９９４Ｈｚから９９３Ｈｚに１Ｈｚ下げる実施例において、４００ミリ秒の継続時間の終了後に、９９４Ｈｚに再び増加するために、自動的に作動する。本発明における方法の中断に至るまで、これを周期的に繰り返す。
【００１６】
別の実施例において、例えば、ドイツ、５０３５４  ヒュルト、ロベルト−ボッシュ通り３、ジーイー  インスペクション  テクノロジーズ  ゲーエムベーハー社に提供されるＣＡ  ２１１ａ型の超音波振動子が、同社のＵＳＬＴ  ２０００型の超音波検査装置と組み合わせて使用される。当該方法は、例えば、超音波が垂直方向から注入される、検査を受ける２００ミリ以上の厚さの鋼鉄の個体に対して実行される。
【００１７】
さらに好都合な実施形態が、これから記述する本発明における装置の、多様な方法論的な装備から生じる。それは、本発明のさらなる発展のために、そっくりそのまま利用することもできる
本発明による装置は、検査を受ける有生のあるいは無生物のユニットの非破壊検査に提供される。それは超音波を送り出し、検査を受けるユニットに音波を浸透させるために装備される超音波送信器を有する。超音波受信器、該超音波受信器は超音波送信器と同一のものであってもよい、が検査を受けるユニットの中に浸透する超音波のエコー信号を受信するために、提供される。さらに、制御ユニットが、規定されたパルス繰り返し周波数ｆでの連続する超音波パルスを送信するための超音波送信器を励起するために、提供され、装備される。それによって、好適には参照発信器、例えば水晶安定化発振回路、上で安定化されるクロックパルス発生器が、パルス繰り返し周波数ｆの安定化のために提供される。
【００１８】
本発明によれば、周波数変動ユニットが、好適には、パルス繰り返し周波数ｆを事前にセットされた量Δｆで変化させるために装備される制御ユニット内にここでさらに提供される。その過程で、前記変動量Δｆを、好適には操作者の手動で、調整あるいは変化させることができる。特に好適な実施例において、機械回転式調整台のような（機械的な）調整要素が制御ユニットに提供される。それによって、周波数変化Δｆを連続的にあるいは擬似連続的に（例えば、超音波送信器のデジタルアクティベーションによって）変化させることができる。
【００１９】
あるいは、前記変動量Δｆを−好適には自動的に−調整することができるので、計算ユニットのディスプレイに調整された結像領域の３〜５％のファントムエコーのシフトが有益なエコー（すなわち、検査を受けるユニットの実際の構造と関連するエコー）と比較して認識できる。適切なアルゴリズムを実行例の構成において検討する。
【００２０】
別の好都合なさらなる発展型において、その先行する励起パルスからのタイムラグＴが前記量Δｆでの前記パルス繰り返し周波数ｆの変化の間に明らかに変化する、そのようなエコー信号を検出するために、ソフトウェアを実装された検出装置が、例えば装備される制御ユニットに、例えば提供される。具体的には、検出されるエコー信号のタイムラグＴの見掛けの変化ΔＴを取得し、それを前記パルス繰り返しの前記変動Δｆと比較するために、前記検出装置を装備してもよい。もし前記検出装置が、検出されるエコー信号、とりわけ、タイムラグＴが周波数Δｆによって変動するそれらのエコー信号を、さらなる処理用に指し示し、および／または、抑制するために装備されるならば、格別の効果が生じる。このようにして、「ファントムエコー」と見なされた信号を、例えば装置に設けられたディスプレイユニットの表示から除外するか、あるいは特別な方法、例えば色づけることで示してもよい。
【００２１】
代替のあるいは追加の実施例において、その先行する励起パルスからのタイムラグＴが前記量Δｆでの前記パルス繰り返し周波数ｆの変化の間に見掛け上変化するエコー信号がそれ以上検出されなくなる時まで、前記検出装置は、前記パルス繰り返し周波数ｆを変動させるために用意される。その過程で、前記パルス繰り返し周波数ｆの変動は、連続的に、あるいは多くの不連続の段階をもって行われてもよい。
【００２２】
好適には、ディスプレイユニットは本発明、とりわけ超音波受信器によって記録されるエコー信号が時間または位置依存の解像度で表示される後者に組み入れられる発明、における装置に設けられる。
【００２３】
その異なる実施例において（部分的に）自動化された、本願発明における方法を実行するために、極普通に備えられる、本発明における装置は、特に望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
以下に、図面を用いて、より以上に詳しく発明を説明する。
【図１】本発明における装置の概要図である。
【図２】本発明における装置（「Ａ−スキャン」）における方法の枠組み内で流れる標準的な信号の概要図である。
【図３】本発明における装置（「Ａ−スキャン」）における方法の枠組み内で流れる標準的な信号の概要図である。
【図４】本発明における装置（「Ａ−スキャン」）における方法の枠組み内で流れる標準的な信号の概要図である。
【図５】パルス変動周波数Δｆの自動調整の説明のための計算ユニットのディスプレイに表示されるエコー連続シークエンスの概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、例えば、本発明における装置１の実施例を概要図で示す。本発明における前記装置１は制御ユニット２０を備え、該制御ユニット２０は超音波送信器１０と電気的に接続され、該超音波送信器１０は同時に超音波受信器の役割を果たす。前記超音波送信器１０は超音波振動子を備え、該超音波振動子は、例えばプレキグラス（登録商標）製の、始動体１２上に配置され、両者は共通のハウジング内で該始動体１２に配置される。前記制御ユニット２０は、規定のパルス繰り返し周波数ｆでの連続する超音波パルスを送信するための前記超音波送信器１０に起動信号を送るために装備され、該パルス繰り返し周波数ｆは主として１ｋＨｚ前後の範囲である。前記パルス繰り返し周波数ｆを安定させるため、水晶安定化クロックパルス発生器２２が前記制御ユニット２０に備えられ、該水晶安定化クロックパルス発生器２２では、好適には、基準発振器として温度安定化用の水晶振動子が使用される。
【００２６】
前記超音波送信器１０は入射表面１０１上の始動体１２に取り付けられ、１０ｋＨｚと１０ＭＨｚの間の範囲、好適には１〜５ＭＨｚの範囲である音響周波数の超音波パルスの音波を上記のパルス繰り返し周波数ｆで検査を受けるユニット１００に浸透させる。音響経路Ｓに沿って前記検査を受けるユニット内の伝播が、前記検査を受けるユニットの後壁１０２で反射され、前記音響経路Ｓを戻って前記超音波送信器１０に達する。該超音波送信器１０は前記制御ユニット２０によって、交互に超音波送信器と超音波受信器として作動させられる。前記超音波送信器１０によって記録される、前記検査を受けるユニット１００からのエコー信号が、前記制御ユニット２０で増幅され、デジタル化され、その後に前記制御ユニット２０に備えられた表示ユニット３０に表示される。該検査を受けるユニット１００において、該エコー信号は、例えば入射表面エコー、後壁エコーおよび検査を受けるユニットの内部で発見される欠陥１０３に由来する可能性のあるエコー信号のエコーのことであるかもしれない。図１は、受信するエコー信号の時間解像度表示を示す（Ａ−スキャン）。もちろん、深度解像度表示で表示してもよい。図１における実行例では、ピークの大部分が前記表示ユニット３０に表示され、該ピークによって、Ｐ１で表記されるピークと関連して、前記検査を受けるユニット１００の内部に浸透するパルスの入射エコーが示される。さらに表示されるピークＰ１´、Ｐ１´´およびＰ１´´´と関連して、１番目、２番目および３番目の後壁エコーが示される。
【００２７】
今、もしも前記検査を受けるユニット１００の幾何学的寸法が前記音響経路Ｓに沿って前記超音波送信器１０から前記後壁１０２へ向かい、前記超音波送信器１０に戻るパルスの音波ランタイムが２つの連続する放出パルスＰ１のタイムラグの大きさで判るほど、とりわけこのランタイムが前記２つの連続する放出パルスのタイムラグよりもさらに大きいほどであるならば、図１において「Ｐ？」で識別されるさらなるピークと関連する、前記検査を受けるユニット１００の内部の欠陥１０３に由来するエコー信号を示すのかどうか、あるいは、前の励起パルスＰ１の高次後壁エコー信号を示すかどうかは疑わしい。この区別を可能にするために、また一方、少なくとも前記「Ｐ？」で識別されるピークの分類の支援を検査員に与えるために、図１に示される装置１は、以下に明記される方法の実施用に装備される。
【００２８】
一般に、周波数変動ユニット４０が本発明における装置の前記制御ユニット２０内に設けられる。該制御ユニット２０はハードウェアあるいはソフトウェア実装された方法で実行されてもよい。この周波数変動ユニット４０は、励起パルスの前記パルス繰り返し周波数ｆを、事前にセットされた量Δｆで変化させるために装備される。好適には、周期的に前記パルス繰り返し周波数ｆと前記量Δｆを変化させるために装備される、それによってこの周波数の量は、好適には０．１と１００Ｈｚの間の範囲、特に好適には１と１０Ｈｚの間の範囲となる。実行例に示されるように、前記制御ユニット２０は制御ダイヤルとして設けられる機械的調整要素４２を備える。この調整要素４２は、操作者が手動で周波数変化Δｆを変化させることを可能にし、該周波数変化Δｆを用いて、前記周波数変動ユニット４０が放出パルスの前記パルス繰り返し周波数ｆを変化させる。
【００２９】
また、前記制御ユニット２０内に、検出装置５０が設けられる。該検出装置５０は、ハードウェアあるいはソフトウェア実装された方法で順々に実行されてもよい。この検出装置５０は、そのような、前の励起パルスＰ１からのタイムラグＴが前記パルス繰り返し周波数ｆの変化にともなって見掛け上変化するエコー信号を検出するために備えられる。具体的には、前記検出装置５０は検出されるエコー信号のタイムラグＴの見掛けの変化ΔＴを取得し、前記パルス繰り返し周波数ｆの変動Δｆにともなうこの見掛け変化ΔＴと比較するために装備される。もしも、タイムラグＴの前記見掛けの変化ΔＴが、基本的に前記パルス繰り返し周波数ｆの前記変動Δｆに対応する、すなわち、事前にセットされた誤差範囲内、であるならば、前記周波数変動ユニットは、「ファントムエコー」のような信号を判別し、それらをさらなる処理に適するように示すために装備される。具体的には、前記検出装置５０は、前述の方法で識別されたエコー信号を表示ユニット３０の表示から、対応する「マスキング機能」の活性化にともなって、例えば、前記制御ユニット２０に備えられた機械スイッチ２０の作動によって、除外するために装備される。
【００３０】
図２は、前記超音波送信器１０によって計測される、厚いワークピース内の同一平面上の表面での信号の趨勢を概略的に示す。第１の超音波パルスＰ（１.Ｒ、第１の後壁エコー）から入手される反射とワークピースを囲む壁面の多重反射（２.Ｒ、３.Ｒ、４.Ｒ・・・）は、いずれの場合も実線で表示される。第２の超音波パルスＰ´（１.Ｒ´）から入手される反射とワークピースを囲む壁面の多重反射（２.Ｒ´、３.Ｒ´、４.Ｒ´・・・）は、いずれの場合も点線で表示される。単純化のために、入射エコーを抑止し、多重反射の信号強度を即座に選択している。実際には、例えば反射損により、信号は反射の回数に従って弱くなる。図２が示すように、パルスの高密度の連続においては、第１のパルスＰ´は、第２のパルスＰ´´の第１の後壁エコーの後で発生することもありうる。図示されたケースでは、第１のパルスＰの第４の反射（４.Ｒ）は、順番的に第２のパルスＰの第１の反射（１.Ｒ´）の後になっている。したがって、このピークに関連して、第２のパルスＰ´ひいてはもしかするとワークピースの不連続に起因する反射が実際に示されるのか、あるいは、第１のパルスＰの、ここでは４.Ｒである多重反射をしめすのか、という問題が提起される。
【００３１】
本発明における方法の前記パルス繰り返し周波数ｆの周波数跳躍Δｆを通じて、これを明確にすることができる。図３および４参照、前記周波数ｆの低下のために、第２のパルスＰ´は第１のパルスＰの動向に合わせてシフトする。同様に、関連する反射と多重反射１.Ｒ〜４.Ｒはシフトする。しかしながら、該関連する反射と多重反射は、ワークピース形状は変化しないので相互距離を保持する。今、図３に示されたケースにおいて、前記ピーク４.Ｒは反射、および、第１のパルスＰの多重反射（１.Ｒ〜３.Ｒ）までのタイムラグを維持するので、前記ピーク４.Ｒを明瞭に第１のパルスＰのさらなる多重反射として識別することができる。不連続と推測により評価された前記ファントムエコーは、したがって「単一の」（第４の）多重反射（４.Ｒ）として現れる。
【００３２】
もし、それどころか、前記パルス繰り返し周波数ｆの前記跳躍に関連して、図３に示されているように、前記周波数跳躍によって生じる前記第２のパルスＰ´のシフトに対応する、ピークのシフトＦが発生するなら、この反射は前記第２のパルスＰ´によるものに違いないし、前記ワークピースの不連続であると明瞭に識別することができる。
【００３３】
上述のように、計算ユニットのディスプレイに調整された結像領域の３〜５％のファントムエコーのシフトが有益なエコー（すなわち、検査を受けるユニットの実際の構造と関連するエコー）と比較して認識できるように、変動量Δｆを自動的に調整することができる。そのようなディスプレイのための手本が図５に示される。ここで、Ｐ１は、パルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）がｆ１＝１０００Ｈｚのファントムエコー、および、ＰＲＦがｆ２＝ｆ１−Δｆの第２のファントムエコーを示す。ファントムエコーＰ１とＰ２の間のタイムラグが次に以下のように決定される。
【００３４】
【数１】
2011523070.tif 000003
【００３５】
さらに、Δｔの値が
【００３６】
【数２】
2011523070.tif 000004
【００３７】
で与えられる。これに
【００３８】
【数３】
2011523070.tif 000005
【００３９】
を代入すると、Δｆは
【００４０】
【数４】
2011523070.tif 000006
【００４１】
となる。
【００４２】
【数５】
2011523070.tif 000007
【００４３】
の状況下では、Δｆは
【００４４】
【数６】
2011523070.tif 000008
【００４５】
となる。
この数式に基づいて、適切な周波数跳躍Δｆが具体的な表示サイズｒ（例えば、ｒ＝１００ミリ）に対して決定されてもよい、そして、−必要なら−自動化された方法で実装されてもよい。
もちろん、別の適切な値が、前記ファントムエコーＰ１とＰ２のΔｔに対する時間の／空間的な離散にも適用される可能性がある。該適切な値は、しかしながら、表示される時間間隔／表示される表示幅ｒの１と１５％の間の範囲となるべきである。
【図１】
2011523070.tif 000009
【図２】
2011523070.tif 000010
【図３】
2011523070.tif 000011
【図４】
2011523070.tif 000012
【図５】
2011523070.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成22年5月21日(2010.5.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス繰り返し周波数ｆの超音波パルスを、超音波送信器（１０）によって検査を受けるワークピース（１００）の中に放射し、
該超音波パルスを前記ワークピース（１００）の境界表面へ反射し、
該反射した超音波が超音波受信器（１０）によって記録され、
該信号が時間かあるいは位置に依存する解像度で表示される超音波非破壊検査方法において、
前記パルス繰り返し周波数ｆを、表示中のファントムエコーの識別のために、規定の時間経過後に所定の跳躍幅Δｆで繰り返し変化させることを特徴とする超音波非破壊検査方法。
【請求項２】
前記パルス繰り返し周波数ｆは５００Ｈｚから１．５ｋＨｚの範囲内、より好適には９００Ｈｚから１．１ｋＨｚの範囲内、より一層好適には９９０Ｈｚから１ｋＨｚの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パルス繰り返し周波数ｆの跳躍幅Δｆが０．２５から１０Ｈｚの範囲内、より好適には０．５Ｈｚから５Ｈｚの範囲内、より一層好適には１Ｈｚとなることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記決められた経過時間は１００から５００ミリ秒の範囲内、より好適には４００ミリ秒になることを特徴とする請求項１〜３のいずれかひとつに記載の方法。
【請求項５】
前記パルス繰り返し周波数ｆは水晶安定化法で作り出されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかひとつに記載の方法。
【請求項６】
ａ．超音波を生成し、検査を受けるユニット（１００）に音波を浸透させるために装備される超音波送信器（１０）と、
ｂ．検査を受けるユニット（１００）の中に浸透する超音波のエコー信号を除外するために装備される超音波受信器（１０）と、
ｃ．該超音波受信器（１０）が励起して、規定のパルス繰り返し周波数ｆで連続する超音波パルスを送信するために装備され、パルス繰り返し周波数ｆの安定化のために安定化クロックパルス発生器（２２）を備える制御ユニット（２０）と、からなる超音波非破壊検査装置（１）において、
ｄ．周波数変動ユニット（４０）がさらに提供され、該周波数変動ユニット（４０）は、規定の時間経過後に事前にセットされた量Δｆで前記パルス繰り返し周波数ｆを繰り返し変化させるために装備されることを特徴とする超音波非破壊検査装置（１）。
【請求項７】
周波数変動ユニット（４０）は量Δｆで前記パルス繰り返し周波数ｆを周期的に変化させるために装備されることを特徴とする請求項６に記載の装置（１）。
【請求項８】
前記パルス繰り返し周波数ｆの周期的な変化は周波数Ｆで起こり、
該周波数Ｆは０．１Ｈｚと１ｋＨｚの間、好適には１Ｈｚと１００Ｈｚの間、特に好適には１Ｈｚと１０Ｈｚの間であることを特徴とする請求項７に記載の装置（１）。
【請求項９】
検出装置（５０）が提供され、該検出装置（５０）は先行する励起パルスからのタイムラグＴが、前記パルス繰り返し周波数ｆの変化につれて明らかに変化するようなエコー信号を検出するために装備されることを特徴とする請求項６に記載の装置（１）。
【請求項１０】
前記検出装置（５０）は、検出されるエコー信号のタイムラグＴの見掛けの変化ΔＴを取得し、前記パルス繰り返しの前記変動Δｆと比較するために装備されることを特徴とする請求項９に記載の装置（１）。
【請求項１１】
前記検出装置（５０）は、検出されるエコー信号、とりわけ、タイムラグＴが周波数Δｆによって変動するそれらのエコー信号を、さらなる処理用に指し示し、および／または、抑制するために装備されることを特徴とする請求項９または１０に記載の装置（１）。
【請求項１２】
前記検出装置（５０）は、先行する励起パルスからのタイムラグＴが前記パルス繰り返し周波数ｆの変化につれて明らかに変化するエコー信号がそれ以上検出されなくなる時まで、前記パルス繰り返し周波数ｆを変動させるために装備されることを特徴とする請求項９または１０に記載の装置（１）。
【請求項１３】
前記パルス繰り返し周波数ｆは連続してまたは多数の離散段階で変化することを特徴とする請求項１２に記載の装置（１）。
【請求項１４】
前記超音波受信器（１０）によって記録されるエコー信号が時間または位置依存した解像度で表示される表示ユニット（３０）を備えることを特徴とする請求項６に記載の装置（１）。
【国際調査報告】
2011523070.tif 000014
2011523070.tif 000015
2011523070.tif 000016