(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面波を用いて被検査体の欠陥を透過させた周波数帯域の透過波の強度の減衰率から前記被検査体の欠陥の深さを推定する表面検査方法において、前記被検査体の欠陥を透過する透過波のパワースペクトルを計算するステップと、評価すべき周波数帯域における前記透過波のパワースペクトルを積分し、その積分値を計算するステップと、予め作成しておいた校正用の積分値−欠陥深さの換算手段に前記計算した積分値を照合して前記被検査体の欠陥深さを算出するステップと、算出した前記被検査体の欠陥深さを表示するステップとを備えることを特徴とする表面検査方法。
【請求項２】
表面波を用いて被検査体の欠陥を透過させた周波数帯域の透過波の強度の減衰率から前記被検査体の欠陥の深さを推定する表面検査方法において、前記被検査体の欠陥の深さの推定に際し、前記被検査体の領域を健全部と欠陥部とに区分けし、区分けした健全部を透過する透過波のパワースペクトルを計算するステップと、前記健全部における評価すべき周波数成分毎に重み付けを与える重み付け関数を計算するステップと、前記区分けした欠陥部を透過する透過波のパワースペクトルを計算するステップと、前記欠陥部における評価すべき周波数成分毎に重み付けを与える重み付け関数を計算するステップと、前記区分けした健全部における評価すべき周波数成分毎の重み付けパワースペクトルの値と前記区分けした欠陥部における評価すべき周波数成分毎の重み付けパワースペクトルの値とから評価すべき周波数成分毎の減衰量を計算するステップと、予め作成しておいた校正用の減衰量−欠陥深さのデータベースに前記計算した減衰量を照合して前記被検査体の欠陥深さを算出するステップと、算出した前記被検査体の欠陥深さを表示するステップとを備えることを特徴とする表面検査方法。
【請求項３】
表面波を用いて被検査体の欠陥を透過させた周波数帯域の透過波の強度の減衰率から前記被検査体の欠陥の深さを推定する表面検査方法において、前記被検査体の欠陥を透過する透過波のパワースペクトルを計算するステップと、前記透過波のパワースペクトルと重み付け関数の積を計算するステップと、評価すべき周波数領域における前記重み付けパワースペクトルの積分値を計算するステップと、予め作成しておいた校正用の重み付けパワースペクトルの積分値−欠陥深さの換算手段に前記計算した重み付けパワースペクトルの積分値を照合して前記被検査体の欠陥深さを算出するステップと、算出した前記被検査体の欠陥深さを表示するステップとを備えることを特徴とする表面検査方法。
【請求項４】
表面波を用いて被検査体の欠陥を透過させた周波数帯域の透過波の強度の減衰率から前記被検査体の欠陥の深さを推定する表面検査方法において、前記被検査体の欠陥の深さの推定する工程を、校正試験片欠陥深さ算出工程、実機健全部データ情報収集工程および実機欠陥深さ算出工程とに区分けし、区分けした校正試験片欠陥深さ算出工程において、評価すべき時間領域におけるパワースペクトルを算出するステップと、このパワースペクトルと重み付け関数の積を計算するステップと、評価すべき周波数領域における重み付けパワースペクトルの積分値を計算するステップと、欠陥の深さから換算関数を導出するステップと、区分けした前記実機健全部データ情報収集工程において、評価すべき時間領域のパワースペクトルを算出するステップと、このパワースペクトルと重み付け関数の積を計算するステップと、評価すべき周波数領域における重み付けパワースペクトルの積分値を計算するステップと、前記校正試験片欠陥深さ算出工程における健全な試験片のデータを基にして補正した重み付けパワースペクトルの積分値−欠陥深さの換算関数を導出するステップと、区分けした前記実機欠陥深さ算出工程において、評価すべき時間領域のパワースペクトルを算出するステップと、このパワースペクトルと重み付け関数の積を計算するステップと、評価すべき周波数領域における重み付けパワースペクトルの積分値を計算するステップと、前記実機健全部データ情報収集工程で導出された重み付けパワースペクトルの積分値−欠陥深さの換算関数に前記計算した重み付けパワースペクトルの積分値を照合して前記被検査体の欠陥深さを算出するステップと、算出した前記被検査体の欠陥深さを表示するステップとを備えることを特徴とする表面検査方法。
【請求項５】
重み付け関数は、周波数をｆとし、自然数をｎとするとき、
［数１］
Ｗ（ｆ）＝ｆｎ
の関数形であることを特徴とする請求項２，３，４のいずれか１項に記載の表面検査方法。
【請求項６】
透過波の周波数は、その波形のうち、表面波ピーク値および縦波のいずれか一方を選択することを特徴とする請求項１，２，３，４のいずれか１項に記載の表面検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノイズの影響を受けず、かつ微小な欠陥深さでも高精度に計測可能な表面検査方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料表層部の欠陥検査や材料特性を計測する手法には、材料の表面に沿って伝播する弾性波である表面波を利用して計測することが多い。
【０００３】
この表面波を利用した欠陥検査を行う手法は、被検査体表面に超音波伝播媒質を介して表面波探触子を接触させて表面波を送信し、その探触子を用いて受信し、欠陥開口部からのエコーの有無で欠陥の有無を判定するものである。
【０００４】
また、欠陥の開口部を通過する信号成分の遅れ時間や、欠陥の端部で反射または回折する超音波成分を検出し、欠陥の深さを計測する手法も、例えば非特許文献１に記載されている。
【０００５】
一方、表面波が存在する特性を利用し、送信用と受信用の探触子を、欠陥を挟む位置で個々に設置し、欠陥を透過する表面波の変動に基づいて欠陥の深さを推定する手法が、例えば特許文献１に開示されている。
【０００６】
この技術は、図１０に示すように、所定の周波数ｆを持つ信号を発信させる発振器１から信号を発信し、送信用超音波探触子２によって表面波に変換し、被検査体ＴＰに発信する。
【０００７】
表面波ＳＲは、被検査体ＴＰの表面を伝播し、被検査体ＴＰに欠陥Ｃがあると、この欠陥Ｃと相互作用し、透過波ＳＴとなり、受信用超音波探触子３で受信される。この受信信号は、受信器４によって受信され、データ解析装置５で処理され、欠陥Ｃの有無とその深さが算出される。
【０００８】
なお、送・受信に用いられるものは、圧電効果を利用した接触式探触子である。この場合、被検査体ＴＰと送・受信用探触子２，３の間には、超音波伝播媒質６が塗布されている。
【０００９】
この技術は、表面波の浸透（欠陥）深さが周波数ｆに依存して変わることを利用し、材料表層部の欠陥を透過した表面波の周波数毎の減衰率が欠陥深さを推定するものである。つまり、幾つかの異なる周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆｎを含む波形を送信波として使用し、健全部を伝播した受信波を基準として材料表層部の欠陥を透過した受信波の周波数毎の減衰率α（ｆ）を求め、減衰率量の割合に応じて欠陥Ｃの深さを算出している。
【００１０】
このように、特許文献１では、透過法を用い、しかも周波数毎の表面波の減衰率を計算することによって欠陥の有無はもとより、その深さも求めることができるようになっている。
【００１１】
また、透過波の周波数成分から欠陥の深さを求める手法として、例えば特許文献２には、表面波の伝達特性を同定することが提案されている。
【００１２】
この手法は、受信用超音波探触子を２個設け、送信用探触子に近い受信用探触子で欠陥に入射する表面波ＳＲを、送信用探触子から遠い受信用探触子で欠陥Ｃを透過した表面波ＳＴを検出し、これら２つの信号から表面波の欠陥部における伝達特性を求めるものである。
【００１３】
例えば、欠陥に入射する表面波信号のパワースペクトルをＲ（ｆ）、欠陥Ｃを透過した表面波信号のパワースペクトルをＴ（ｆ）としたとき、欠陥による周波数成分の変化、つまり伝達関数Ｈ（ｆ）を、
［数２］
Ｈ（ｆ）＝Ｔ（ｆ）／Ｒ（ｆ）
として求め、伝達関数Ｈ（ｆ）の応答時間やカットオフ周波数から、理論的に、または予め求めておいた校正試験の結果を参照し、欠陥の深さを同定するものである。
【００１４】
また、この技術では、複数個の受信用超音波探触子を用い、欠陥の検出とその位置の同定、および欠陥深さの計測を同時に行うことも提案している。
【００１５】
さらに、複数個の受信用超音波探触子の代りに、複数個の送信用超音波探触子を用いても同じ動作が可能であること、表面波の送受信方法としてレーザ超音波法や電磁波法を使用することも開示している。
【００１６】
さらに、透過波の周波数成分から欠陥Ｃの深さを求める別の手法には、例えば特許文献２が開示されている。この特許文献２は、上述の特許文献１を改良したものである。
【００１７】
すなわち、特許文献１では、欠陥Ｃの長さがここを透過する表面波ビームの幅に較べて小さくなると、表面波の減衰量が欠陥の深さと長さの両方の影響を受ける（表面波ビームのうち、一部は欠陥を透過して減衰し、残りの欠陥を透過しない成分と混合して検出される）ため、両方を区別して検出することができず、このため、欠陥の深さの検出が不正確になっていた。
【００１８】
しかし、特許文献２では、健全部を透過する透過波（特許文献１の欠陥への入射波）のパワースペクトルＲ（ｆ）および表面波ビームの幅に較べて充分な長さを有する種々の深さｈの欠陥を透過した透過波のパワースペクトルＴｃ（ｆ，ｈ）を予め校正試験で得ておく。その上で、未知の長さおよび深さの欠陥を透過した透過パワースペクトルＴ（ｆ，ｈ）を計測し、係数Ｋを用いて、
［数３］
Ｔ（ｆ，ｈ）＝Ｋ×Ｔｃ（ｆ，ｈ）＋（１−ｋ）×Ｒ（ｆ）
と表し、回帰計算によって欠陥長さに関するパラメータＫおよび欠陥深さｈを推定する。
【００１９】
また、透過波の周波数成分から欠陥の深さを求める別の手法として、特許文献３が開示されている。
【００２０】
この技術は、複数の周波数成分を含む超音波を使用し、被検査体を透過する超音波の透過量で正規化し、正規化した透過量の周波数分布のパターンから、表面欠陥の種類と深さを検出するものである。
【特許文献１】特開平１０−２１３５７３号公報
【特許文献２】特開２０００−１８０４１８号公報
【特許文献３】特開２００１−４５９９号公報
【特許文献４】特開２００１−４６００号公報
【非特許文献１】石井勇五郎編著「新版非破壊検査工学」産報出版、１９９３年、Ｐ２４２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
特許文献１〜４に開示された技術は、欠陥を透過した表面波の周波数成分の減衰に着目し、欠陥の深さを計測するものであるが、欠陥の深さを正確に計画できる点で有効である。
【００２２】
しかし、特許文献１〜４に開示された技術でも、幾つかの問題点を抱えている。
【００２３】
第１の問題点としてノイズがある。
【００２４】
このノイズ問題は、図１１に示すように、横軸に周波数ｆを採り、縦軸にパワーＰを採ったとき、破線で示す真のパワースペクトルに対し、ノイズが加わると、実線で示すように、ギザギザ状の放物線になり、真のパワースペクトルとの間に比較的大きな計測誤差がでる。
【００２５】
特に、特許文献１，３に開示された技術は、離散的かつ有効個数の周波数に着目し、個々の周波数における減衰率α（ｆ）または透過パワーＴ（ｆ，ｈ）を基に欠陥深さを推定する手法を採っているだけにノイズの影響が大きく、計測に誤差が出、計測値に一抹の不安を抱えていた。
【００２６】
第２の問題点として計測精度がある。
【００２７】
深さ計測可能な欠陥深さは、探触子または送受信器の帯域、あるいは材料の周波数毎の減衰特性に依存し、比較的浅い欠陥、あるいは比較的深い欠陥に対し、計測精度が悪くなっている。
【００２８】
このような問題点を今少し詳しく説明する。
【００２９】
一般に、表面波は、その１波長分の表層部に局在する性質を持つ。表面波の音速が２９００ｍ／ｓの材料、例えばステンレス鋼における各周波数の表面波の浸透（欠陥）深さは、図１２に示すように、周波数０．１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚまで著しく変化する浸透（欠陥）深さ線図になっている。
【００３０】
例えば、特許文献３，４中に開示された技術は、１０ＭＨｚまでの帯域を有し、６ＭＨｚにピークのある超音波を用いている。このピーク周波数６ＭＨｚを図１２にプロットすると、その浸透深さは約０．５ｍｍになっている。このため、欠陥深さ０．５ｍｍ以下の微小な欠陥の深さを計測する場合、周波数帯域は６ＭＨｚよりも高い周波数領域となる。このため、０．５ｍｍ以上の欠陥深さ評価時と較べてより弱い信号パワーで評価することになる。これは、評価すべき信号の信号ノイズ比（ＳＮ比）の低下を意味し、ひいては、例えば１０ＭＨｚの表面波成分を主として評価する０．３ｍｍ以下の欠陥深さと、６ＭＨｚの表面波成分を主として評価する０．５ｍｍの欠陥深さとでは、その計測精度に違いが出る。つまり、微小欠陥ほど欠陥深さの推定精度が悪くなっている。
【００３１】
送受信される超音波信号強度として、低周波から高周波帯域までブロードかつフラットなパワースペクトル分布を有する超音波信号を用いれば、このような問題は発生しない。
【００３２】
しかし、通常の圧電素子を利用した超音波探触子を用いて広帯域特性を実現するには、多くのコストを費やす。また、高周波数帯域に関して言えば、広帯域でフラットなパワースペクトル分布の超音波信号を発振できたとしても、材料中の伝播減衰は周波数毎に異なるため、信号受信時にはやはり高周波領域の信号強度は減少し、微小欠陥深さの計測精度は悪くなる。
【００３３】
このため、特許文献２や特許文献４に開示された技術は、欠陥透過波のパワースペクトル分布全体を用いて評価する手法であるだけに、特許文献１や特許文献３と同様に計測精度が悪い。
【００３４】
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、ノイズの影響を受けずに、かつ微小な深さの欠陥に対し、より高精度な深さ計測ができるようにする表面検査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】
【００３６】
また、本発明に係る表面検査方法は、上述の目的を達成するために、表面波を用いて被検査体の欠陥を透過させた周波数帯域の透過波の強度の減衰率から前記被検査体の欠陥の深さを推定する表面検査方法において、前記被検査体の欠陥を透過する透過波のパワースペクトルを計算するステップと、評価すべき周波数帯域における前記透過波のパワースペクトルを積分し、その積分値を計算するステップと、予め作成しておいた校正用の積分値−欠陥深さの換算手段に前記計算した積分値を照合して前記被検査体の欠陥深さを算出するステップと、算出した前記被検査体の欠陥深さを表示するステップとを備える方法である。
【発明の効果】
【００３７】
本発明に係る表面検査方法は、被検査体の欠陥に表面波を発信する送信用超音波探触子と、欠陥を透過した透過波を受信する受信用超音波探触子と、この受信用超音波探触子からの透過波に基づいて欠陥の深さを演算処理する欠陥評価装置を備えるとともに、この欠陥評価装置に欠陥の深さを算出・推定するアルゴリズムを組み込み、このアルゴリズムのうち、算出したパワースペクトルを積分し、さらに周波数の重み付け計算を行うステップにしているので、ノイズの影響を受けることなく、正確に欠陥の深さを推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明に係る表面検査方法の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００３９】
図１は、本発明に係る表面検査装置の第１実施形態を示す概念図である。
【００４０】
本実施形態に係る表面検査装置は、被検査体１０に超音波伝播層１１ａ，１１ｂを介装して当接させた送信用超音波探触子１２と受信用超音波探触子１３とを備えるとともに、送信用超音波探触子１２に接続する発信器１４を備える一方、受信用超音波探触子１３に受信器１５を介装して欠陥評価装置１６ａを設け、発信器１４から所定の周波数ｆを持つ信号を発信させ、送信用超音波探触子１２で表面波ＳＲに変えて被検査体１０に発信する。
【００４１】
被検査体１０に発信された表面波ＳＲは、被検査体１０の表面を伝播し、その表面に欠陥Ｃがあると、その欠陥Ｃによって減衰を受けた透過波ＳＴになり、受信用超音波探触子１３で受信させる。
【００４２】
この受信信号は、受信器１５で受信され、欠陥評価装置１６ａで演算処理され、欠陥Ｃの有無とその深さが算出される。
【００４３】
すなわち、図８に示すように、送信用超音波探触子１２および受信用超音波探触子１３は、被検査体１０の走査中、欠陥部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を検出すると、検出された欠陥部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の波形と健全部の波形とが図９に示すように表わされる。
【００４４】
ここで、図９は、横軸に測定位置を示し、縦軸に欠陥深さを示すもので、健全部の欠陥ゼロとしたときの欠陥部の評価指標を示す図である。
【００４５】
このように、本実施形態は、被検査体１０における健全部の欠陥深さゼロ（０）を基準にして欠陥部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の欠陥深さｄ１，ｄ２，…が評価指標として算出される。
【００４６】
なお、本実施形態は、表面波ＳＲの浸透（欠陥）深さが周波数ｆに依存して変わることを利用し、被検査体１０の表層部の欠陥Ｃを透過した透過波ＳＴの周波数毎の減衰率から欠陥深さを推定するものであるが、この例に限らず、例えば図２に示すように、パルス状に変調させたレーザ光ＧＬを被検査体１０に照射する超音波送信用レーザ装置１７と、レーザ光ＧＬが被検査体１０に照射したとき、表層部が気化または熱膨張し、そのひずみで超音波が発生し、発生した超音波としての表面波ＳＲが欠陥Ｃを透過し、振動しながら透過波ＳＴとして受信位置に至ると、照射された受信レーザ光ＤＬＤがその振動によって周波数、位相、反射方向が変化し、この変化情報としての受信レーザ反射光ＤＬＩを受信する超音波受信用レーザ装置１８と、この超音波受信用レーザ装置１８からの情報を基に、被検査体１０の欠陥Ｃの有無およびその深さを演算処理する欠陥評価装置１６ｂを備える表面検査装置を使用してもよい。
【００４７】
このように、レーザ超音波を用いると、広帯域の超音波を送受信できる点で有効である。
【００４８】
ところで、図１および図２に示した欠陥評価装置１６ａ，１６ｂには、被検査体１０に発生している欠陥Ｃの深さを推定する処理・手順が組み込まれている。
【００４９】
図３は、被検査体１０に発生している欠陥Ｃの深さを推定する処理手順である本発明に係る表面検査手法の第１実施形態を示すブロック図である。
【００５０】
本実施形態に係る表面検査方法は、被検査体１０に欠陥Ｃがあった場合、ここを透過し、減衰した透過信号を受信し（ステップ１）、この受信信号をアナログからデジタルに変換し（ステップ２）、デジタル信号に変換後、評価時間領域の切り出しを行う（ステップ３）。
【００５１】
この切り出しは、例えば図７に示すように、表面波のピーク値、あるいは予め定められた時間帯における振幅波形のうち、例えば縦波等を評価対象である。
【００５２】
調査対象である特定領域が切り出される（ステップ３）と、その評価すべき時間領域におけるパワースペクトルＴ（ｆ）、つまり周波数関数を算出し（ステップ４）、評価周波数領域におけるパワースペクトルの積分値Ｉを計算する（ステップ５）。
【００５３】
この積分値Ｉは、離散的な周波数における欠陥を透過するパワースペクトルＴ（ｆ）ではなく、評価すべき対象として特定した周波数帯域における積分値である。
【００５４】
この積分値Ｉは、特定した周波数帯域における最小周波数をｆＬ、最大周波数をｆＨとするとき、
【数４】
0004746365.tif 000002
【００５５】
の式から求められる。
【００５６】
また、デジタル値を考えた場合、周波数帯域全体でのデジタル積分値Ｊは、
【数５】
0004746365.tif 000003
【００５７】
を評価指標にする。
【００５８】
なお、上述のように特定した周波数帯域における積分値Ｉおよびそのデジタル積分値Ｊを健全部の表面波ＳＲのパワースペクトルＲ（ｆ）を用いて、規格化し、規格化された積分値Ｉｎｏｒｍおよび規格化したそのデジタル積分値Ｊｎｏｒｍを、
【数６】
0004746365.tif 000004
【００５９】
を評価指標にしてもよく、あるいは他の手法で規格化された特定周波数帯域における積分値Ｉｎｏｒｍ−１および規格化されたデジタル積分値Ｊｎｏｒｍ−１を、
【数７】
0004746365.tif 000005
【００６０】
を評価指標にしてもよい。
【００６１】
パワースペクトルの積分値Ｉが算出されると（ステップ５）、本実施形態は、試験片等で予め積分値・欠陥深さ換算関係線図を作成しておき（ステップ６）、この積分値・欠陥深さ換算関係線図に周波数の積分値Ｉをプロットして積分値・欠陥深さ換算値を算出する（ステップ７）。
【００６２】
そして、被検査体１０に発生する欠陥Ｃの深さは、ディスプレイ等で表示される（ステップ８）。
【００６３】
このように、本実施形態は、評価すべき周波数領域におけるパワースペクトルを積分し、この積分値Ｉを予め作成しておいた積分値欠陥深さ換算関係線図に照合し、被検査体１０の欠陥Ｃの深さを推定するので、ノイズの影響を受けることなく正確に欠陥の深さを推定することができる。
【００６４】
図４は、図１および図２に示した欠陥評価装置１６ａ，１６ｂに組み込まれている被検査体１０の欠陥Ｃの深さを推定する処理手順である本発明に係る表面検査方法の第２実施形態を示すブロック図である。
【００６５】
本実施形態に係る表面検査方法は、評価対象領域の評価指標求める際、個々の周波数ｆにおける透過信号のパワースペクトル（ｆ）に評価すべき対象領域における周波数帯域に重み（周波数変動分布をより鮮明に拡大）をつける重み関数Ｗ（ｆ）を乗算し、規格化した透過パワースペクトルＥ（ｆ）を
［数８］
Ｅ（ｆ）＝Ｗ（ｆ）×Ｔ（ｆ）
として評価指標に用いるとともに、この重み関数Ｗ（ｆ）を被検査体１０の健全部を通過する通過波のパワースペクトルＲ（ｆ）と欠陥部を透過する透過波のパワースペクトルＴ（ｆ）の両方に適用したものである。
【００６６】
ここで、重み関数Ｗ（ｆ）の一つの例としては、被検査体１０の健全部における通過波のパワースペクトルＲ（ｆ）の逆関数が適用される。
【００６７】
このときの規格化した通過パワースペクトルＥ（ｆ）は、
【数９】
0004746365.tif 000006
【００６８】
として表わすことができる。
【００６９】
また、重み関数Ｗ（ｆ）は、
［数１０］
Ｗ（ｆ）＝ｆｎ
と置き換えで適用することができる。
【００７０】
このように重み関数Ｗ（ｆ）を周波数ｆのｆｎに置き換えると、評価すべき対象となる特定周波数の変化が著しく鮮明になり、評価指標がより明確になる。
【００７１】
ここで、ｎは任意に決めることができるが、例えば微小欠陥の検出感度を高める高周波数領域に着目したい場合、ｎ≧１の数を採用すればよい。
【００７２】
また、伝播経路における支配的な減衰因子が材料中の転移、あるいは結晶粒による散乱であると特定できる場合、転移による減衰は、一般に周波数ｆに比例し、さらに粒界散乱による減衰は周波数ｆに比例する物理モデルからｎ＝２あるいはｎ＝４を採用するとよい。
【００７３】
このような重み関数Ｗ（ｆ）を適用するとき、本実施形態は、まず、被検査体１０の健全部１９における調査特定対象で、評価すべき時間領域のパワースペクトルＲ（ｆ）を算出し（ステップ４ａ）、算出したパワースペクトルＲ（ｆ）のうち、評価周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆｎに重み関数を乗算し、各評価すべき周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆｎの重み付け計算を行い（ステップ４ａ１，４ａ２，…，４ａｎ）、各評価すべき周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆｎの減衰量α（ｆ１），α（ｆ２），…，α（ｆｎ）の計算を行う（ステップ４ｂ１，４ｂ２，…，４ｂｎ）。
【００７４】
各評価すべき周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆｎの減衰量α（ｆ１），α（ｆ２），…，α（ｆｎ）が算出されると（ステップ４ｂ１，４ｂ２，…，４ｂｎ）、本実施形態は、試験片等で予め減衰量欠陥深さのデータベースを作成しておき（ステップ６ａ）、このデータベースに上述各評価すべき周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆｎの減衰量α（ｆ１），α（ｆ２），…，α（ｆｎ）を照合し、欠陥深さ換算値を算出する（ステップ７ａ）。
【００７５】
そして、被検査体１０に発生する欠陥Ｃの深さは、ディスプレイ等で表示される（ステップ８ａ）。
【００７６】
また、本実施形態は、被検査体１０の欠陥部２０に対しても上述と同様にパワースペクトルＴ（ｆ）を算出し（ステップ４ｂ）、各評価すべき周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆｎの重み付け計算を行い（ステップ４ｃ１，４ｃ２，…，４ｃｎ）、さらに各評価すべき周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆｎの減衰量α（ｆ１），α（ｆ２），…，α（ｆｎ）の計算を行い（ステップ４ｄ１，４ｄ２，…，４ｄｎ）、上述、予め作成しておいたデータベース（ステップ６ｂ）に減衰量α（ｆ１），α（ｆ２），…，α（ｆｎ）を照合させ、欠陥深さ換算値を算出し、このデータ情報をディスプレイする（ステップ７ｂ，ステップ８ｂ）。
【００７７】
なお、他のステップは、第１実施形態におけるステップと同一なので、同一符号または同一符号の添字ａ，ｂを付すだけにとどめ、重複説明を省略する。
【００７８】
このように、本実施形態は、被検査体１０の健全部１９および欠陥部２０ともに、評価周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆｎの重み付け計算を行い（ステップ４ａ１，４ａ２，…，４ａｎ）、各評価すべき周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆｎの減衰量α（ｆ１），α（ｆ２），…，α（ｆｎ）を算出し（ステップ４ｂ１，４ｂ２，…，４ｂｎ）、算出した減衰量α（ｆ１），α（ｆ２），…，α（ｆｎ）を予め作成しておいたデータベース（ステップ６ａ，６ｂ）に照合し、欠陥深さ換算値を算出する（ステップ７ａ，７ｂ）ので、被検査体１０の欠陥Ｃが微小であっても、精度高く検出することができる。
【００７９】
図５は、図１および図２に示した欠陥評価装置１６ａ，１６ｂに組み込まれている被検査体１０の欠陥Ｃの深さを推定する処理手順である本発明に係る表面検査方法の第３実施形態を示すブロック図である。
【００８０】
本実施形態に係る表面検査方法は、評価すべき時間領域のパワースペクトルＴ（ｆ）を算出した後（ステップ４）、算出したパワースペクトルＴ（ｆ）と重み付け関数Ｗ（ｆ）の積を計算し（ステップ５ａ）、さらに評価すべき周波数領域における重み付けパワースペクトルＷ（ｆ）×Ｔ（ｆ）の積分値を計算し（ステップ５ｂ）、予め作成しておいた重み付けパワースペクトルの積分値−欠陥深さの関係を示す換算関数（ステップ６ｃ）に上述の重み付けパワースペクトルＷ（ｆ）×Ｔ（ｆ）の積分値を照合し、積分値−欠陥深さ換算値を求め（ステップ７ｃ）、求めた積分値−欠陥深さ換算値からの欠陥深さをディスプレイしたものである（ステップ８ｃ）。
【００８１】
ここで、ステップ５ｂにおける重み付けパワースペクトルＷ（ｆ）×Ｔ（ｆ）の積分値Ｉは、評価指標として次式で求めることができる。
【数１１】
0004746365.tif 000007
【００８２】
また、デジタル値を考えた場合、周波数帯域全体でのデジタル積分値Ｊは、
【数１２】
0004746365.tif 000008
【００８３】
を評価指標として求めることができる。
【００８４】
なお、上述特定した周波数帯域における積分値およびデジタル積分値Ｊを被検査体１０の健全部１９の表面波ＳＲのパワースペクトルＲ（ｆ）を用いて規格化し、規格化された積分値Ｉｎｏｒｍおよび規格化されたデジタル積分値Ｊｎｏｒｍを、
【数１３】
0004746365.tif 000009
【００８５】
として評価指標にしてもよく、あるいは他の手法で規格された特定周波数帯域における積分値Ｉｎｏｒｍ−１および規格化されたデジタル積分値Ｊｎｏｒｍ−１を、
【数１４】
0004746365.tif 000010
【００８６】
として評価指標にしてもよい。
【００８７】
また、被検査体１０の欠陥部２０を透過する透過信号のパワースペクトルＴ（ｆ）で規格すると、欠陥部２０を透過する透過波の積分値Ｉｍｏｍｅｎｔｕｍおよび規格化されたデジタル積分値Ｊｍｏｍｅｎｔｕｍを、
【数１５】
0004746365.tif 000011
【００８８】
あるいは、これらをさらにＲ（ｆ）またはその積分値で規格化した値を評価指標にしてもよい。
【００８９】
また、他のステップは、第１実施形態におけるステップと同一なので、同一符号または同一符号の添字ａ，ｂ，ｃを付し、重複説明を省略する。
【００９０】
このように、本実施形態は、評価すべき時間領域のパワースペクトルＴ（ｆ）を算出し（ステップ４）、算出したパワースペクトルＴ（ｆ）と重み付け関数Ｗ（ｆ）の積を計算し（ステップ５ａ）、評価周波数領域における重み付けパワースペクトルＷ（ｆ）×Ｔ（ｆ）の積分値を計算し（ステップ５ｂ）、被検査体１０の欠陥深さ換算して推定する（ステップ６ｃ，ステップ７ｃ）ので、ノイズの影響を受けることなく、正確に欠陥の深さを推定することができる。
【００９１】
図６は、図１および図２に示した欠陥評価装置１６ａ，１６ｂに組み込まれている被検査体１０の欠陥Ｃの深さを推定する処理手順である本発明に係る表面検査方法の第４実施形態を示すブロック図である。
【００９２】
本実施形態に係る表面検査方法は、校正試験片欠陥深さ算出部２１、実機健全部データ情報収集部２２および実機欠陥深さ算出部２３との３つの工程に区分けするとともに、校正試験片欠陥深さ算出部２１で評価指標−欠陥深さ換算関数ｇ−１（Ｉ）を導出し、この導出された評価指標−欠陥深さ換算関数ｇ−１（Ｉ）と実機健全部データ情報収集部２２で導出した補正された重み付けパワースペクトルの積分値−欠陥深さの関係を示す換算関数と実機欠陥深さ算出部２３の評価周波数領域における重み付けパワースペクトルＷ（ｆ）×Ｔ（ｆ）の積分値Ｉとから積分値−欠陥深さ換算値を求め、実機欠陥の深さを推定したものである。
【００９３】
なお、校正試験片欠陥深さ算出部２１、実機健全部データ情報収集部２２および実機欠陥深さ算出部２３での処理手順は、第１実施形態から第３実施形態で示したステップ１〜ステップ８ｃのうち、いずれかのステップと同一なので、ここでは重複説明を省略する。
【００９４】
但し、校正試験片欠陥深さ算出部２１は、以下の処理手順で評価指標−欠陥深さ換算関数ｇ−１（Ｉ）を導出する。
【００９５】
まず、健全部（欠陥深さｄ０＝０）を含み、少なくとも２つ以上の異なる既知の深さｄ１，ｄ２，…，ｄｎの欠陥を有する校正試験片を準備する。ここで、欠陥長さは、用いる表面波ビームの幅と比べて十分長い欠陥長さを有し、かつ最大深さｄｎは、実際の検査作業で検査すべき最大深さよりも深いものになっている。
【００９６】
また、校正試験片は、上述の欠陥を有するだけでなく、実際に検査する被検査体１０と、表面状態および超音波特性（音速、減衰特性など）ができるだけ同等なものが望ましい。被検査体１０の現在の状態が特定できない場合には、製造時のデータに基づき表面状態および超音波特性（音速、減衰特性など）を可能な限り模擬するのでもよい。
【００９７】
この校正試験片において、各欠陥深さｄ１，ｄ２，…，ｄｎに対して透過表面波を計測し、その結果に第１実施形態から第３実施形態における算出値を適用し、校正用の評価指標としての積分値Ｉｃ（ｄ）またはデジタル積分値Ｊｃ（ｄ）（以降の説明では、簡単に説明するためＩｃ（ｄ）で代表する）を算出する。求めた積分値Ｉｃ（ｄ）と既知の欠陥深さｄの関係を関数形でフィッティングし、その結果ｇ（ｄ）から評価指標−欠陥深さの換算関数ｇ−１（Ｉ）を求める。
【００９８】
また、実際の検査時には、感度などの計測条件は校正試験時と可能な限り一定とする必要があるが、やむを得ず変更する場合を考えて以下の手順を採る。
【００９９】
まず、実際の検査時には、欠陥がないことを保障できる部分に、健全部の透過表面波を計測し、その結果に第１実施形態から第３実施形態における算出値を適用して、ゼロ（０）の評価指標Ｉ（０）を算出する。これを、校正試験体でのゼロ（０）データＩｃ（０）と比較して、評価指標−欠陥深さの換算関数ｇ−１（Ｉ）の再校正を行う。
【０１００】
再校正の方法は、校正条件と実際の計測条件との違いに応じて
［数１６］
Ｉ＝ｇ（ｄ）−（Ｉｃ（０）−Ｉ（０））
あるいは、β＝Ｉ（０）／Ｉｃ（０）を導入して、
［数１７］
Ｉ＝β・ｇ（ｄ）
とし、その逆関数ｇ−１（Ｉ）またはＪ−１（Ｉ）として求める。
【０１０１】
このように、本実施形態は、実機欠陥深さを推定するとき、３つに区分けした校正試験片欠陥深さ算出部２１、実機健全部データ情報収集部２２および実機欠陥深さ算出部２３のそれぞれで導出した換算関数と重み付けパワースペクトルＷ（ｆ）×Ｔ（ｆ）の積分値とから欠陥深さを算出し、欠陥深さを推定するので、ノイズに影響を受けることなく、正確に欠陥の深さを推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明に係る表面検査装置の第１実施形態を示す概念図。
【図２】本発明に係る表面検査装置の第２実施形態を示す概念図。
【図３】本発明に係る表面検査方法の第１実施形態を示すブロック図。
【図４】本発明に係る表面検査方法の第２実施形態を示すブロック図。
【図５】本発明に係る表面検査方法の第３実施形態を示すブロック図。
【図６】本発明に係る表面検査方法の第４実施形態を示すブロック図。
【図７】本発明に係る表面検査方法に適用する表面波の波形のうち、評価対象領域としての切り出しを示す図。
【図８】本発明に係る表面検査装置において、送信用超音波探触子および受信用超音波探触子の被検査体走査中に検出する欠陥の位置を示す図。
【図９】本発明に係る表面検査装置において、表面波が被検査体の健全部および欠陥を伝播するときの波形で、健全部をゼロとしたときの欠陥部の評価指標を示す図。
【図１０】従来の表面検査装置を示す概念図。
【図１１】理想的な表面波のパワースペクトル分布と実際に計測されるパワースペクトル分布とを比較するパワースペクトル比較線図。
【図１２】周波数と被検査体の欠陥深さとの関係を示す浸透深さ線図。
【符号の説明】
【０１０３】
１  発信器
２  送信用超音波探触子
３  受信用超音波探触子
４  受信器
５  データ解析装置
１０  被検査体
１１ａ，１１ｂ  超音波伝播層
１２  送信用超音波探触子
１３  受信用超音波探触子
１４  発信器
１５  受信器
１６ａ，１６ｂ  欠陥評価装置
１７  超音波送信用レーザ装置
１８  超音波受信用レーザ装置
１９  健全部
２０  欠陥部
２１  校正試験片欠陥深さ算出部
２２  実機健全部データ情報収集部
２３  実機欠陥深さ算出部
【図１】
0004746365.tif 000012
【図２】
0004746365.tif 000013
【図３】
0004746365.tif 000014
【図４】
0004746365.tif 000015
【図５】
0004746365.tif 000016
【図６】
0004746365.tif 000017
【図７】
0004746365.tif 000018
【図８】
0004746365.tif 000019
【図９】
0004746365.tif 000020
【図１０】
0004746365.tif 000021
【図１１】
0004746365.tif 000022
【図１２】
0004746365.tif 000023