(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被探傷材に対し所定の入射角で超音波センサの受発振面から超音波を発振し、前記受発振面で前記超音波の反射波を受振して反射波データを得る超音波探傷方法において、前記入射角において前記被探傷材の表面までの距離が最も短くなる前記受発振面の端部位置から被探傷材表面までの発振方向に沿った距離に基づいて前記入射角における被探傷材表面からの反射波到達時間を補正することを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項２】
前記被探傷材の表面に前記超音波センサを対向させて前記表面に沿う方向へ前記超音波センサを走査し、異なる複数の入射角での走査で得られる、前記補正された表面反射波到達時間に基づく反射波データをそれぞれ断面画像化し、それぞれの断面画像を合成して合成断面画像を得るようにした請求項１に記載の超音波探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波探傷方法に関し、特に被探傷材表面からの反射波到達時間を精度良く求めることができる超音波探傷方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には探査対象領域たる溶接部等の断面画像を得られる超音波探傷方法が示されている。ここでは、異なる複数の入射角で被探傷材の探査対象領域を走査して超音波の受発振を行い、各入射角毎の反射波から非線形画像を得てこれを上記探査対象領域の断面形状に合わせたフレーム変換画像とし、これらフレーム変換画像を重ね合わせて非線形探査画像を生成することによって、探査対象領域の断面画像を得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２３０６３０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで上記従来の方法では、入射角を変更しても、超音波センサから被探傷材表面までの距離（通常は水中に置かれるため水距離）は変わらないものとして処理を行っている。この水距離は、超音波の発振から被探傷材表面での反射波が到達するまでの時間ｔによって知ることができる。しかし実際には、被探傷材表面への超音波の入射角を変更すると、被探傷材表面からの反射波画像は異なったものとなる。これを図８、図９で説明する。
【０００５】
図８は入射角が０°の時の被探傷材表面からの反射波画像であり、図９は入射角が８°の時の被探傷材表面からの反射波画像である。入射角を８°にすると、入射角０°の場合に比して被探傷材表面からの反射波画像の幅が拡がるとともに、反射波到達時間ｔが短くなり、したがって水距離が短くなってしまう。この原因は、超音波センサの受発振面が一定の長さを有しかつ超音波を一定距離で収束させるために凹曲面となっているからである。
【０００６】
このように、受発振面の中央位置から板状被探傷材の表面までの水距離を常に一定の値にするように超音波センサの位置を調整したとしても、入射角が変化すると、受発振面上の一方の端部から被探傷材表面までの水距離は変動して短くなり、これに応じて反射波到達時間ｔが短くなる結果、正確な欠陥画像が得られない。
【０００７】
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、超音波の入射角を変えても被探傷材表面からの反射波到達時間を精度良く求めることができる超音波探傷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】
【０００８】
本第１発明では、被探傷材に対し所定の入射角で超音波センサの受発振面から超音波を発振し、前記受発振面で前記超音波の反射波を受振して反射波データを得る超音波探傷方法において、前記入射角において前記被探傷材の表面までの距離が最も短くなる前記受発振面の端部位置から被探傷材表面までの発振方向に沿った距離に基づいて前記入射角における被探傷材表面からの反射波到達時間を補正する。
【０００９】
本第１発明においては、受発振面上の端部位置から被探傷材表面までの距離に基づいて所定の入射角における被探傷材表面からの反射波到達時間が補正される。したがって、前記反射波到達時間を精度良く求めることができる。
【００１０】
本第２発明では、前記被探傷材の表面に前記超音波センサを対向させて前記表面に沿う方向へ前記超音波センサを走査し、異なる複数の入射角での走査で得られる、前記補正された表面反射波到達時間に基づく反射波データをそれぞれ断面画像化し、それぞれの断面画像を合成して合成断面画像を得る。
【００１１】
本第２発明においては、異なる複数の入射角での走査で得られた反射波データをそれぞれ画像化し、それぞれの断面画像を合成することによって精度の高い断面画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明の超音波探傷方法によれば、被探傷材表面からの反射波到達時間を精度良く求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】入射角０°における受発振面中央からの超音波の路程を示す図である。
【図２】入射角θ°における受発振面中央からの超音波の路程を示す図である。
【図３】入射角０°における受発振面の一端からの超音波の路程を示す図である。
【図４】入射角θ°における受発振面の一端からの超音波の路程を示す図である。
【図５】入射角による超音波往復時間の差を示すグラフである。
【図６】超音波往復時間の時間補正を行って得られた合成断面画像を示す図である。
【図７】超音波往復時間の時間補正を行っていない合成断面画像を示す図である
【図８】従来技術における入射角０°の時の断面画像を示す図である。
【図９】従来技術における入射角８°の時の断面画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。
【００１５】
図１には超音波センサの受発振面ＲＳのみを模擬的に示す。受発振面ＲＳは発振された超音波が一定距離で収束するように所定の曲率半径ｒで湾曲する円弧状凹面となっている。ここで、受発振面ＲＳの円弧長をＤとすると、角度αはα(°)＝９０Ｄ／πｒである。
【００１６】
図１は板状被探傷材の表面Ｓに対して超音波を入射角０°で入射させた状態を示し、受発振面ＲＳの中央Ｃから被探傷材表面Ｓまでの水距離はＷＰに設定されている。したがって、受発振面ＲＳの中央Ｃから発振されて被探傷材表面Ｓで反射され再び受発振面ＲＳに戻る超音波の路程（図１中の太矢印）は２ＷＰである。
【００１７】
上記受発振面ＲＳを、図２に示すように超音波の入射点Ｉｎを中心に旋回変位させれば、被探傷材表面Ｓに対する超音波入射角がθ°に変化しても、受発振面ＲＳの中央Ｃから被探傷材表面Ｓまでの水距離はＷＰに保たれ、受発振面ＲＳの中央Ｃからの超音波の路程(図２中の太矢印)は２ＷＰに維持される。
【００１８】
ところが、受発振される超音波の路程が最も短い、受発振面ＲＳの一方の端部Ｅ１から発振される超音波の路程について考えると、図３に示すように被探傷材表面Ｓへの超音波の入射角を０°とした時には、上記端部Ｅ１から発振されて被探傷材表面Ｓで反射され再び受発振面ＲＳに戻る超音波の路程（図３中の太矢印）は、２・（ｒ−（ｒ−ＷＰ）／cosα））となる。
【００１９】
これに対して図４に示すように超音波センサが上記端部Ｅ１方向へ旋回変位させられて被探傷材表面Ｓに対する超音波入射角がθ（°）に変化すると、上記端部Ｅ１から発振されて被探傷材表面Ｓで反射され再び受発振面ＲＳに戻る超音波の路程（図４中の太矢印）は２・（ｒ−ｙ1）（ここでｙ1＝（ｒ−ＷＰ）cosθ／cos(θ+α))となって角度θに応じて短くなるように変化する。なお、請求項１に記載の「所定の入射角において被探傷材の表面までの距離が最も短くなる受発振面の端部位置から被探傷材表面までの発振方向に沿った距離」とは（ｒ−ｙ1）に相当する。
【００２０】
ここで、入射角θに応じた上記端部Ｅ１からの超音波の路程２・（ｒ−ｙ1）を、水中での超音波の速度（温度に応じて変化する）で除して時間に換算し、入射角０°の時の路程２・（ｒ−（ｒ−ＷＰ）／cosα））の時間との差をとったグラフを図５に示す。図中、線ｘは理論値、線ｙは実験値であり、実験値は、ほぼ理論値に沿ったものとなっている。なお、負の時間差は路程が短くなることを示している。
【００２１】
そこで、上記グラフの理論値によって、各入射角θの時に得られた反射波の到達時間ｔを入射角０°の時の反射波到達時間本来の時間軸へ補正する（図５のグラフ中の矢印線）。
【００２２】
このようにして、各入射角での走査で得られた反射波データにおいて反射波到達時間の補正を行い、時間補正された反射波到達時間ｔに基づいた反射波のデータをそれぞれ断面画像化し、それぞれの断面画像を合成することによって、精度の高い合成断面画像を得ることができる。このようにして得られた合成断面画像Ｆ１を図６に示す。合成断面画像Ｆ１は円形欠陥の形状を良く示すとともに輝度も相対的に高い。これに対して時間補正されていない反射波データから得られた合成断面画像Ｆ２は図７に示すように円形欠陥の形状が崩れるとともに輝度も相対的に低く、精度の高い合成断面画像が得られない。
【００２３】
なお、上記実施形態において、超音波センサを被探傷材に対して走査するスキャナの誤差を補償するために、校正用の被探傷材テストピースを使用して上記補正グラフを得るようにすれば、さらに精度の高い合成断面画像を得ることが可能である。
【図１】
0006414444.tif 000002
【図２】
0006414444.tif 000003
【図３】
0006414444.tif 000004
【図４】
0006414444.tif 000005
【図５】
0006414444.tif 000006
【図６】
0006414444.tif 000007
【図７】
0006414444.tif 000008
【図８】
0006414444.tif 000009
【図９】
0006414444.tif 000010