(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の表面に超音波探触子を走査させながら前記超音波探触子から前記被検体に向けて超音波を送出し、前記被検体から戻ってくる反射エコー波を前記超音波探触子で受信し、前記反射エコー波に係る受信信号を演算処理手段に送り、当該演算処理手段で演算処理を行って前記被検体の欠陥を検査する超音波検査方法であって、
前記演算処理手段は、
前記反射エコー波と前記欠陥での回折波とを相殺する相殺波長を、前記超音波の波長に設定する設定ステップと、
前記受信信号の振幅に対して、第１のしきい値と、前記第１のしきい値より小さな第２のしきい値を設定し、前記受信信号の振幅が前記第１のしきい値以上の場合と、前記受信信号の振幅が第２のしきい値以下の場合とに、前記欠陥として検出する検出ステップとを実行する
ことを特徴とする超音波検査方法。
【請求項２】
被検体の表面に超音波探触子を走査させながら前記超音波探触子から前記被検体に向けて超音波を送出し、前記被検体から戻ってくる反射エコー波を前記超音波探触子で受信し、前記反射エコー波に係る受信信号を演算処理手段に送り、当該演算処理手段で演算処理を行って前記被検体の欠陥を検査する超音波検査方法であって、
前記演算処理手段は、
前記反射エコー波と前記欠陥での回折波とを相殺する相殺波長を、前記超音波の波長に設定する設定ステップと、
前記受信信号の振幅に対して、前記受信信号の振幅が所定のしきい値以下の場合に、前記欠陥として検出する検出ステップとを実行する
ことを特徴とする超音波検査方法。
【請求項３】
前記設定ステップで、前記相殺波長を検査対象の検出幅に対応付けて選択する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波検査方法。
【請求項４】
前記設定ステップで、前記相殺波長を前記検査対象の検出幅の５倍以上かつ２０倍以下に設定する
ことを特徴とする請求項３に記載の超音波検査方法。
【請求項５】
被検体の表面に超音波探触子を走査させながら前記超音波探触子から前記被検体に向けて超音波を送出し、前記被検体から戻ってくる反射エコー波を前記超音波探触子で受信し、前記反射エコー波に係る受信信号を演算処理手段に送り、当該演算処理手段で演算処理を行って前記被検体の欠陥を検査する超音波検査装置であって、
前記演算処理手段は、
前記反射エコー波と前記欠陥での回折波とを相殺する相殺波長を設定する設定手段と、
前記受信信号の振幅に対して、第１のしきい値と、前記第１のしきい値より小さな第２のしきい値を設定し、前記受信信号の振幅が前記第１のしきい値以上の場合と、前記受信信号の振幅が第２のしきい値以下の場合とに、前記欠陥として検出する検出手段を有する
ことを特徴とする超音波検査装置。
【請求項６】
前記設定手段で、前記相殺波長を検査対象の検出幅に対応付けて選択する
ことを特徴とする請求項５に記載の超音波検査装置。
【請求項７】
前記設定手段で、前記相殺波長を前記検査対象の検出幅の５倍以上かつ２０倍以下に設定する
ことを特徴とする請求項６に記載の超音波検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波検査方法及び超音波検査装置に関し、特に微小欠陥を有する被検体の検査に適した超音波検査方法及び超音波検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に被検体の欠陥を超音波で検出するには、音響インピーダンスの違いによる反射特性を利用する。欠陥からの反射波の強度変化または位相変化を検出することによって、被検体内に存する欠陥の有無を把握できる。被検体内において、音響インピーダンスの大きい物質から音響インピーダンスの小さい物質に超音波が入射されると、２つの物質の境界面で超音波が反射する。反射波の位相は、入射波の位相に比較して、１８０°変化する。例えば固体物質から水や空気等の音響インピーダンスの小さい物質へ超音波が入射すると、入射波に対応する入射信号に対して、剥離等からの反射波に対応する反射信号は、その位相が１８０°シフトし、反転する。反射信号の位相が入射信号の位相に対して反転しているかまたは非反転であるかを判断することにより、超音波を利用して被検体内部における欠陥の有無を検出することができる。
【０００３】
欠陥検査装置では、通常、時間軸上の波形信号における非反転信号と反転信号の波形で、それぞれ、正ピークの最大値と負ピークの絶対値の最大値とを検出し、これらの２つの最大値を比較する。そして、反転した反射波に対応する負ピークの絶対値の最大値が、正ピークの最大値よりも大きいときには、被検体の内部に欠陥が存在すると判定する。判定結果は、表示装置の画面上に２次元画像等として表示される。
【０００４】
また、従来技術として特許文献１に記載された超音波検査装置がある。この超音波検査装置では、多層構造を有する被検体の内部の界面を検査する。被検体の表面に平行な平面方向に超音波探触子を走査させながら超音波探触子から被検体に向けて超音波を送出し、被検体から戻ってくる反射エコー波を超音波探触子で受信し、反射エコー波に係る信号をデジタル波形データに変換し、デジタル波形データを演算処理手段に送り、当該演算処理手段で演算処理を行って被検体の内部欠陥を検査する。前記の演算処理手段は、被検体から戻ってくる反射エコー波が複数であってかつ相互に干渉するとき、干渉した複数の反射エコー波に係る受信波形の周波数領域での波形特性（周波数パワースペクトル特性）で生じる変化部位（ディップ周波数または干渉周波数の部位）を抽出する抽出手段と、抽出された変化部位に基づき内部欠陥に係る画像を作成する画像作成手段とを備える。こうして作成された画像に基づいてユーザの検査オペレータは内部欠陥を検査する。
【０００５】
前記の抽出手段は、受信波形に係るデータをフーリエ変換（ＦＦＴ等）による処理を行い、パワースペクトルを算出する変換処理手段と、フーリエ変換処理により算出されたパワースペクトル上でパワースペクトル値が低下している少なくとも１つのディップ周波数を計算する演算手段と、ディップ周波数に対して帯域を設定する帯域設定手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
前記の画像作成手段は、帯域のパワー値または逆フーリエ変換により得られた波形のピーク値を検出する値検出手段と、検出されたパワー値またはピーク値のデータを輝度に変換して２次元画像を作成する画像作成手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
前記の構成において、被検体は複数の界面を有する多層構造を含み、複数の界面の各々に対応してディップ周波数が計算され、２次元画像は複数のディップ周波数の各々に応じて複数作成されることを特徴とする。
【０００８】
また、超音波の回折波を利用した欠陥（き裂）の検出方法として特許文献２に記載された方法がある。一般的に、ＴＯＦＤ法（Time of flight diffraction）と呼ばれる方法で、１つまたは２つの超音波センサを用いて、き裂の開先で発生する干渉波を収録し、伝搬時間及び振幅値の大きさにより、欠陥の位置及び寸法を計測する方法である。
【０００９】
特許文献２では、き裂の向きがいかなる場合も、確実にき裂の深さを評価する方法として、複数の振動子を備えた送信用超音波アレイセンサと、複数の振動子を備えた受信用超音波アレイセンサとを用いて、被検体内に対して超音波の送受信を行い、その超音波の受信結果に基づいて被検体内の欠陥の位置あるいは大きさを測定する超音波検査方法において、送信用及び受信用各超音波アレイセンサを、被検体の表面上に、送信用及び受信用各超音波アレイセンサの振動子長手方向と送信用及び受信用各超音波アレイセンサの振動子面中心位置を通る直線の方向がなす外積の方向が被検体表面の法線方向と直交するように配置し、送信用超音波アレイセンサと受信用超音波アレイセンサの直線の方向の間隔を変化させ、且つ送信用超音波アレイセンサから発生させる超音波を電気的に走査し、被検体から受信用超音波アレイセンサで超音波を受信して超音波の送受信を行い、超音波の受信結果に基づいて、被検体内の欠陥の位置あるいは大きさを測定することを特徴とした超音波検査方法を提供している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第５０７５８５０号明細書
【特許文献２】特許第４６００３３５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に記載のものは、被検体から戻ってくる反射エコー波が複数であってかつ相互に干渉するとき、干渉した複数の反射エコー波に係る受信波形の周波数領域での波形特性（周波数パワースペクトル特性）で生じる変化部位（ディップ周波数または干渉周波数の部位）を抽出する方法であり、欠陥の有無で生じる各層の厚さ変化に由来する反射エコーの干渉変化を利用するものであり、周波数領域で特徴量を抽出している。そのため、欠陥部と健全部の境界では、反射エコーの干渉変化が部分的となり、周波数領域での特徴量抽出の効果が低下する課題がある。
【００１２】
特許文献２に記載のものは、き裂の向きがいかなる場合も、確実にき裂の深さを評価するために、一般的なＴＯＦＤ法を応用したものであり、超音波センサとき裂の位置関係について言及した内容である。
【００１３】
本発明は、前記課題に鑑みなされたものであって、被検査対象中に存在する微小な欠陥を、簡易的に高精度に検出できる超音波検査方法及び超音波検査装置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】
【００１４】
前記目的を達成するために、本発明の超音波検査方法は、被検体の表面に超音波探触子を走査させながら超音波探触子から被検体に向けて超音波を送出し、被検体から戻ってくる反射エコー波を超音波探触子で受信し、反射エコー波に係る受信信号を演算処理手段に送り、当該演算処理手段で演算処理を行って被検体の欠陥を検査する超音波検査方法であって、演算処理手段は、反射エコー波と欠陥での回折波とを相殺する相殺波長を、超音波の波長に設定する設定ステップと、受信信号の振幅に対して、第１のしきい値と、第１のしきい値より小さな第２のしきい値を設定し、受信信号の振幅が第１のしきい値以上の場合と、受信信号の振幅が第２のしきい値以下の場合とに、欠陥として検出する検出ステップとを実行することを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、被検査対象中に存在する微小な欠陥を、簡易的に高精度に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る超音波検査装置の全体的な装置構成を示す外観図である。
【図２】本実施形態に係る超音波検査装置の制御系及び信号処理系の構成を示すブロック図である。
【図３】表示装置に表示された測定画像の例であり、（ａ）は第１のしきい値により欠陥が検出できる場合、（ｂ）は第２のしきい値により欠陥が検出できる場合、（ｃ）は欠陥が未検出の場合である。
【図４】超音波探触子と被検体間の超音波伝搬を示す説明図であり、（ａ）は第１のしきい値により欠陥が検出できる場合、（ｂ）は第２のしきい値により欠陥が検出できる場合である。
【図５】被検体にシリコン半導体を用いた計測結果であり、（ａ）は比較例のモード１の計測結果であり、（ｂ）はモード２での計測結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態に係る超音波検査装置及びそれを用いた超音波検査方法を説明する。
【００１８】
図１と図２を参照して本発明に係る超音波検査装置の基本的構成を説明する。図１は、超音波検査装置の機械的構造部も含めた全体を示す外観図である。図２は、電気系、制御系、及び信号処理系を示すシステム構成図である。
【００１９】
図１において、符号１０はＸ，Ｙ，Ｚの直交３軸の座標系を示している。１１はスキャナ台、１２はスキャナ台１１の上に設けられた水槽、１３はスキャナ台１１上で水槽１２を跨ぐように設けられたスキャナ装置である。スキャナ台１１はほぼ水平に設置された基台である。水槽１２内には水１４が注入されており、当該水１４の中に被検体１５が水没状態で置かれている。水槽１２内の水１４は、超音波探触子１６の下端の開口面から放射された超音波を、被検体１５の内部に効率良く伝播させるために必要な媒体である。
【００２０】
波形処理装置１７では、被検体１５と超音波探触子１６の間に水１４を介在させる必要がある。被検体１５は例えば水槽１２の底部に置かれている。被検体１５は、例えば多層構造（または積層構造）等を含む半導体パッケージである。超音波探触子１６は、被検体１５の上方位置に配置され、下端の開口面が被検体１５の表面に臨んでいる。超音波探触子１６は、開口面（先端の超音波出射部）から超音波を送出し、被検体１５から戻ってくる反射エコー波（または反射エコー）を開口面で受信する。超音波探触子１６はホルダ１８で支持されて設置されている。ホルダ１８はＸ軸スキャナ１９に取り付けられ、さらにＸ軸スキャナ１９はＹ軸スキャナ２０に取り付けられている。アーム状のＸ軸スキャナ１９はホルダ１８をＸ軸方向に移動させ、Ｙ軸スキャナ２０はＸ軸スキャナ１９をＹ軸方向に移動させる機能を有している。Ｘ軸スキャナ１９とＹ軸スキャナ２０によって前記のスキャナ装置１３が構成される。当該スキャナ装置１３によって超音波探触子１６をＸＹ方向に自在に移動させることができる。この移動動作に基づいて、超音波探触子１６は被検体１５の表面における予め定められた測定範囲を走査し、超音波を送受し、測定範囲内において予め設定された複数の測定点で反射エコー波を受信し、当該測定範囲に含まれる内部構造の欠陥を検査することができる。超音波探触子１６はケーブル２１を介して図示しない探傷器等と接続されている。
【００２１】
波形処理装置１７では、複数の測定点で得られた反射エコー波に基づき内部構造を映像化することにより内部平面画像を作成し、当該内部平面画像の画像内容に基づいて欠陥等の不具合部位を検査（または計測）する。
【００２２】
図２に示すように、波形処理装置１７はデジタル式の超音波検査装置である。超音波探傷器３１は超音波探触子１６にパルス信号を与えて駆動し、超音波探触子１６から被検体１５に対して超音波Ｕ１を送出する。また超音波探傷器３１は、被検体１５の表面あるいは内部の複数の界面から戻ってくる反射エコー波Ｕ２を受信し、電気信号（反射信号）に変換する。反射信号は、その後、増幅され、フィルタリングされる。超音波探傷器３１の受信経路で必要な処理が行われた反射信号は、さらにその後、Ａ/Ｄ変換器３２によってデジタル信号すなわちデジタル波形データ（または受信波形データ）に変換される。当該デジタル波形データはＡ／Ｄ変換器３２からメモリ３３に伝送され、メモリ３３のデータ格納部３４に格納される。メモリ３３は、さらに機械走査プログラム３５、測定条件設定プログラム３６、波形演算処理プログラム３７を格納している。デジタル波形データは、その後、メモリ３３に格納されている波形演算処理プログラム３７が実行されるときに演算処理対象として用いられ、当該波形演算処理によって２次元の画像データに変換され、画像メモリ３８に格納される。画像メモリ３８に格納された画像データは、表示回路３９を介して表示装置４０に表示される。また表示装置４０の画面には、取り込まれた反射信号の波形も表示される。
【００２３】
メモリ３３に格納されている機械走査プログラム３５、測定条件設定プログラム３６、波形演算処理プログラム３７については、必要に応じて、マイクロプロセッサ４１（演算処理手段）がバス４２を介して読み出し、実行する。機械走査プログラム３５は、スキャナ装置１３の走査動作を制御するためのプログラムである。測定条件設定プログラム３６（設定手段）は、被検体１５に応じた測定条件を設定するためのプログラムである。波形演算処理プログラム３７（検出手段）は、得られたデジタル波形データに演算処理し、映像化を行うための２次元の画像データを作成するプログラムである。
【００２４】
波形演算処理プログラム３７は、予め決められた被検体１５の測定領範囲において多層構造の表面及び各界面等から戻ってくる反射波を利用して映像作成処理を行い、欠陥等を抽出するための処理機能を実行する。
【００２５】
ホルダ１８に固定された超音波探触子１６は、スキャナ装置１３によって２軸方向（ＸＹ方向）に機械的に走査される。スキャナ装置１３は、スキャナ制御回路４３及びインターフェース４４を介して制御される。これにより超音波探触子１６は、走査動作を行い、任意の位置に移動し、静止することが可能である。また入力装置４５が、インターフェース４６を介してバス４２に接続されている。
【００２６】
被検体１５が多層構造を有していたとしても、反射波を生じる表面や界面等が十分な間隔を有しているときには、各界面からの反射信号は伝播時間の差による時間差が生じ、界面の反射エコー信号を分離して抽出することができる。反射エコー信号を抽出できれば、この反射エコー信号の所望の時間領域に映像化ゲートをかけることにより、任意の時間領域を切り出し、当該映像化ゲート内のピーク値を検出して映像化することができる。
【００２７】
ここで、本実施形態の特徴的なプログラムについて説明する。
測定条件設定プログラム３６は、従来は、安全に動作させるために、超音波探触子１６（図２参照）の印加電圧限界値、深さ方向の可動範囲限界値、パルス幅を設定するものであった。本発実施形態では、従来に加えて相殺波長（図４で詳細に説明する）または検査対象幅、及び各点での波形収録の繰り返し数を設定するものである。
【００２８】
波形演算処理プログラム３７は、従来は、描画について、被検体の検査位置の各測定点にて時間幅で設定したゲート範囲に収録された波形の正または負の振幅値をカラースケールに変換してプロットしていた。また、検査では、振幅値にしきい値を設けて、２値化処理により、欠陥有無の判定をしていた。本実施形態では、描画方法は従来と同様であるが、検査方法は、振幅値に複数のしきい値（例えば、第１のしきい値、第２のしきい値）を設けて、３値化処理を行う。このことで、従来の波形収録方法をモード１とし、相殺波長を用いた波形収録方法をモード２とした場合、モード１とモード２の両方を同時にも実施できるようにしている。
【００２９】
次に、実施形態に係る欠陥を検査する超音波検査方法について、図３、図４を参照して説明する。
図３は、表示装置に表示された測定画像の例であり、（ａ）は第１のしきい値により欠陥が検出できる場合、（ｂ）は第２のしきい値により欠陥が検出できる場合、（ｃ）は欠陥が未検出の場合である。図３を参照して、表示装置４０（図２参照）に表示された反射エコーの測定画像の例を説明する。表示画像３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃは、横軸が時間（または路程、深さ等）で、縦軸が振幅（または電圧等）である。画像中、波形演算処理プログラム３７で設定されたしきい値の値が大きい第１のしきい値３０２、第１のしきい値３０２よりも小さいしきい値である第２のしきい値３０３が示されている。
【００３０】
図３（ａ）に示す表示画像３００Ａの場合、超音波の波長よりも被検体１５の欠陥が大きい場合に得られる波形である。この場合においては、振幅が第１のしきい値３０２以上であることにより、欠陥の検出ができる。
【００３１】
図３（ｂ）に示す表示画像３００Ｂの場合、超音波の波長よりも被検体１５の欠陥が小さい場合で、相殺波長を選択または使用した場合に得られる波形である。この場合においては、振幅が第２のしきい値３０３以下に所定時間検出できていることにより、欠陥の検出ができる。
【００３２】
図３（ｃ）に示す表示画像３００Ｃの場合、反射エコーの測定波形が第１のしきい値３０２、第２のしきい値３０３の間にあり、欠陥のない検査対象からの反射波の受信信号を示している。
【００３３】
図４は、超音波探触子と被検体間の超音波伝搬を示す説明図であり、（ａ）は第１のしきい値により欠陥が検出できる場合、（ｂ）は第２のしきい値により欠陥が検出できる場合である。図４を参照して、相殺波長を説明する。図４に示す説明図４００Ａ，４００Ｂは、超音波探触子１６と被検体１５内にある欠陥１５０１，１５０２の間の超音波伝搬を模擬した図である。超音波Ｕ１１〜Ｕ１３は送信波の一部、超音波Ｕ２１〜Ｕ２４は反射波の一部、超音波Ｕ２５、Ｕ２６は回折波の一部を示している。
【００３４】
図４（ａ）に示す説明図４００Ａの場合、超音波Ｕ１１〜Ｕ１３は、同位相で欠陥方向へと伝搬する。欠陥で反射した超音波Ｕ２１〜Ｕ２３は同位相で超音波探触子１６へと到達し、波形処理装置１７で信号処理をされた後、表示装置４０にて表示例３００Ａ（図３（ａ）参照）に示すような反射エコーとして表示される。
【００３５】
一方、図４（ｂ）に示す説明図４００Ｂの場合、超音波Ｕ１１〜Ｕ１３は、説明図４００Ａと同様に、同位相で欠陥方向へと伝搬する。超音波Ｕ２４は欠陥１５０２で反射するが、欠陥１５０２の端面では、回折現象が起こり、超音波探触子１６には、反射波である超音波Ｕ２４と回折波である超音波Ｕ２５，Ｕ２６が到達する。その際、回折によって超音波Ｕ２５，Ｕ２６の伝搬経路（音軸）が変化するが、超音波Ｕ２４の伝搬経路と半波長の整数倍の差になった場合、超音波探触子１６への到達場面で超音波Ｕ２４と超音波Ｕ２５，Ｕ２６が打ち消しあい、表示装置４０にて表示例３００Ｂ（図３（ｂ）参照）に示すような反射エコーとして表示される。この際の超音波の波長を相殺波長と定義する。
【００３６】
図３（ｂ）及び図４（ｂ）の場合、回折波と反射波の干渉を利用し、受信信号の振幅値の大小により欠陥判定をしている。この点が、一般的なＴＯＦＤ法とは異なる点である。通常、受信信号の振幅値は、反射波、散乱波、回折波、電気ノイズ等を合算した値となる。本実施形態の回折波と反射波の干渉を利用すると、反射波と回折波とが打ち消しあい（相殺され）、受信信号の振幅値は、散乱波と電気ノイズ等のみになり、受信信号の振幅値が小さくなる現象を見出し、その現象を利用したことが特徴である。なお、図３（ａ）、図３（ｃ）は、図３（ｂ）で設定した超音波の波長のまま測定しており、モード２での測定例である。ただし、超音波はパルス波を利用しているため、相殺波長を含む前後の波長成分は含まれている。
【００３７】
相殺波長は、超音波Ｕ２４と超音波Ｕ２５，Ｕ２６の打ち消しあいの効果が高くなる長さがよく、欠陥の幅の５倍以上かつ２０倍以下に設定することが望ましい。欠陥の幅の５倍よりも短い場合、超音波Ｕ２４のような反射波のエネルギーが減少し、打ち消しあいの均衡が低下する。欠陥の幅が２０倍よりも大きい場合、超音波Ｕ２４のような反射波のエネルギーが超音波Ｕ２５、Ｕ２６の回折波のエネルギーを上回り、打ち消しあいの均衡が低下する。
【００３８】
相殺波長の値は、超音波探触子１６の動作周波数の選択により決定する。波長は音速に比例し、周波数に反比例するので、被検体の音速を考慮して、周波数が選択される。超音波探触子１６の動作周波数は、圧電素子の厚さ、共振モード等により決定される。その他、相殺波長の値は、超音波探傷器３１により超音波探触子１６に印加される電圧波形で制御することも可能である。
【００３９】
図３に戻り、表示画像３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃでは、振幅値が大きい第１のしきい値３０２、振幅値が小さい第２のしきい値３０３が設定されている。各しきい値の設定では、しきい値判定をする波形領域の開始時間、時間幅、しきい値とする振幅値が設定される。入力は、表示装置４０に表示された表示例３００Ａの画面で入力装置４５（図２参照）を用いてＧＵＩ（Graphical User Interface）操作で行えばよい。その他、必要な設定値を表示装置４０に表示させて、入力装置４５にて数値入力してもよい。
【００４０】
表示画像３００Ａ及び３００Ｂの場合、波形３０１Ａ及び波形３０１Ｂが１波長の超音波エコーを検出しており、正側だけにしきい値設定を行っている。負側だけのしきい値設定でもよいし、正負の両側にしきい値設定を行ってもよい。その場合、大小関係は、絶対値で判定するとよい。
【００４１】
図５は、被検体にシリコン半導体を用いた計測結果であり、（ａ）は比較例のモード１の計測結果であり、（ｂ）はモード２での計測結果である。図５に示す計測結果５００Ａ、計測結果５００Ｂについて説明する。２次元画像５０１Ａ及び２次元画像５０１Ｂは、平面方向に機械走査して、各点ごとの振幅値の絶対値の最大値をグレースケールで表示して示している。プロファイル５０２Ａ及びプロファイル５０２Ｂは、一方向の各点の振幅値をプロットして表示している。
【００４２】
被検体は、超音波検査装置の検出精度を検証するためのものであり、欠陥の幅をモデルとした複数本の異なる幅の溝が形成されているものを使用した。溝の幅は、図５において、反射信号５０６Ｂに対応する溝が２．５μｍ、反射信号５０５Ｂに対応する溝が４．０μｍ、反射信号５０４Ｂに対応する溝が６．５μｍ、反射信号５０３Ｂ及び反射信号５０３Ａに対応する溝が１０μｍである。
【００４３】
プロファイル５０２Ａ，５０２Ｂは、各測定点の時間波形での最大振幅値をプロットすることで断面ビームプロファイルを作成できる。特に、本実施形態の超音波検査方法（モード２）は、第１のしきい値以上の振幅値がある場所で欠陥ありと判定する。また、第２のしきい値以下の振幅値がある場所で欠陥ありと判定する。
【００４４】
図５（ａ）に示す計測結果５００Ａは、一般的な超音波検査装置を用いて、一般的な超音波検査方法（モード１）で収録した結果である。１０μｍの幅の欠陥の反射信号５０３Ａまで第1のしきい値で判定できる（波長の１／５倍）が、６．５μｍの幅の欠陥は判定できない。
【００４５】
一方、図５（ｂ）に示す計測結果５００Ｂは、相殺波長５０μｍで本実施形態の超音波検査方法（モード２）で収録した結果である。計測結果５００Ａと同様に、１０μｍの幅の欠陥まで第1のしきい値で判定できる。さらに、６．５μｍの幅の欠陥の反射信号５０４Ｂ及び４μｍの幅の欠陥からの反射信号５０５Ｂが第２のしきい値で判定できる。６．５μｍ及び４μｍの欠陥の幅に対して相殺波長はそれぞれ７．７倍、１２．５倍である。２．５μｍの幅の欠陥（波長の１／２０倍）の反射信号５０６Ｂは第２のしきい値で判定できていない。
【００４６】
未知のサイズの欠陥に対しては、各しきい値で検出した欠陥の寸法を推定することができる。第１のしきい値より大きい振幅値の欠陥は、モード１にて映像化で示されたサイズまたは振幅値の大きさで推定できる。第２のしきい値より小さい振幅を示した欠陥に対しては、モード２が有効な範囲として、相殺波長は欠陥の幅の５倍以上、２０倍以下と推定できる。
【００４７】
以上より、本実施形態の超音波検査装置により、被検査対象中に存在する微小な欠陥を、簡易的に高精度に検出し、さらに減衰の大きい高い周波数領域でも微小な欠陥サイズを推定できる。
【００４８】
なお、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、水１４を使用せずに超音波探触子１６と被検体１５を直接接触させて検査を行う方法を選択しても構わない。この場合は水槽１２を用いない構成できるため、コスト削減の効果を得る。また、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１０    座標系
１１    スキャナ台
１２    水槽
１３    スキャナ装置
１４    水
１５    被検体
１６    超音波探触子
１７    波形処理装置
１８    ホルダ
１９    Ｘ軸スキャナ
２０    Ｙ軸スキャナ
２１    同軸ケーブル
３１    超音波探傷器
３２    Ａ／Ｄ変換器
３３    メモリ
３４    データ格納部
３５    機械走査プログラム
３６    測定条件設定プログラム（設定手段）
３７    波形演算処理プログラム（検出手段）
３８    画像メモリ
３９    表示回路
４０    表示装置
４１    マイクロプロセッサ（演算処理手段）
４２    バス
４３    スキャナ制御回路
４４    インターフェース
４５    入力装置
４６    インターフェース
１００    超音波検査装置
３０２    第１のしきい値
３０３    第２のしきい値（所定のしきい値）
【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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