(57)【要約】  【課題】  複雑な曲面を持つ被検査物体の狭隘部にも的確に対応できるようにした超音波探傷装置を提供すること。  【解決手段】  複数の超音波素子１２を、バネ２０と固定棒２１により、容器１９に移動可能に保持した超音波センサ１を用い、検査対象１０の探傷面にバルーン３で超音波センサ１を密着させたとき、形状測定装置２のピエゾセンサから出力される電圧により、検査対象１０の探傷面に密着した超音波センサ１の形状を算出し、この形状の算出結果に応じて超音波発信時間を調整し、超音波を検査対象の１点に収束させ、曲面の超音波探傷精度の向上が得られるようにする。  【選択図】  図２１
2005195495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈曲性を有する超音波アレイセンサを用い、フェーズドアレイ方式により超音波探傷を行なう超音波探傷装置において、
前記超音波アレイセンサに重ね合わせたピエゾフィルムあるいはコンポジット超音波素子を用い、
前記超音波アレイセンサが被検査体の探傷面に位置決めされたとき、前記ピエゾフィルムあるいはコンポジット超音波素子から出力される電圧に基づいて前記超音波アレイセンサの形状を測定する手段を設け、
該手段による形状測定結果に基づいて、前記フェーズドアレイ方式による超音波探傷が行なわれるように構成したことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波探傷装置において、
前記ピエゾフィルムあるいはコンポジット超音波素子が、
変形に対して出力電圧が大きなピエゾ素子と、圧力に対して出力電圧が大きなピエゾ素子に分けて構成されていることを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項３】
請求項１に記載の超音波探傷装置において、
前記超音波アレイセンサが、内圧に応じて形状が制御される袋状の部材に保持されていることを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項４】
請求項１に記載の超音波探傷装置において、
前記超音波アレイセンサが、格納容器の中で１次元方向に可動する複数の固定棒の一方の端部に固定された複数の超音波素子で構成され、
前記圧電素子が、前記固定棒の他方の端部と前記格納容器の底部の間にバネを介して重ね合わされていることを特徴とする超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェーズドアレイ方式の超音波探傷装置に係り、特に、複雑な曲面を持つ被検査体の探傷に好適な超音波探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波探傷装置は、非破壊検査技法の利点を活かし、近年、その適用範囲は拡大の一途を辿っており、原子炉構造体の検査などに広く適用されているが、ここで、このような超音波探傷装置の一種に、いわゆるフェーズドアレイ方式の超音波探傷装置がある。
【０００３】
ここで、このフェーズドアレイ方式とは、超音波探傷装置において、複数の超音波素子を配列したアレイセンサを用い、各超音波素子から探傷目標点までの超音波の到達時間を各々算出し、探傷目標点に対する到達時間が一致するように各超音波素子からの超音波の発信時間を調整して、各超音波素子から発射された超音波が１点に収束させるようにした方式のことである。
【０００４】
そして、このように特定部位に超音波を収束させるようにした場合、反射波の強度が高まるので、超音波探傷感度が向上し、且つ、探傷精度の向上が得られるが、この場合は、超音波センサが被検査物体の表面に充分にフィッティング(密着適合)していることが精度保持の重要な要件になる。
【０００５】
しかし、このとき検査対象によっては被検査体の表面が複雑な曲面を持っている場合がある。そこで、複数の超音波素子を相互にバネで連結することにより、超音波センサにフレキシビリティ(屈曲自在な性質)を持たせ、複雑な曲面を持つ狭隘部にも容易に密着できるようにした超音波探傷装置が、従来技術として知られている(例えば、非特許文献１参照。)。
【０００６】
ここで、この従来技術に係る超音波探傷装置では、バネを押すことにより超音波センサの有効長と屈伸性を調節し、超音波センサを曲面にフィッティングさせているが、このとき、更に超音波センサの背面の離れた位置からマイクロ波を発信させ、これを超音波センサ上に設けたアンテナで受信し、このときのマイクロ波の送受信に要した時間から、被検査物体の曲面に密着させた超音波センサの形状を測定するようになっている。
【０００７】
そして、このようにして得た形状データに基づいて、各超音波素子から探傷目標点までの超音波の到達時間を各々算出し、到達時間が一致するように各超音波素子からの超音波の発信時間を調整することにより、各超音波素子から発射された超音波を１点に収束させている。
【０００８】
なお、一般的な超音波探傷装置については、例えば、非特許文献２に記載がある。
【非特許文献１】「Adaptive Inspection of Components of Complex Geometry                      with a Flexible Array Probe」  (米非破壊検査協会ホームページ    http://www.ndt.net/article/wcndt00/papers/idn637/idn637.htm 2001年)
【非特許文献２】「非破壊検査便覧」(株)日本非破壊検査協会  日刊工業新聞社  １９９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来技術は、マイクロ波の送受信時間により超音波センサの形状を測定しているため、形状測定精度の確保に、５０ｍｍ程度の大きさのマイクロ波送信器(アンテナ)を固定のための保持具を必要とする。このため、保持具の寸法以下の幅の狭隘部への適用が難しいという問題を有する。
【００１０】
本発明の目的は、複雑な曲面を持つ被検査物体の狭隘部にも的確に対応できるようにした超音波探傷装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は、屈曲性を有する超音波アレイセンサを用い、フェーズドアレイ方式により超音波探傷を行なう超音波探傷装置において、前記超音波アレイセンサに重ね合わせたピエゾフィルムあるいはコンポジット素子を用い、前記超音波アレイセンサが被検査体の探傷面に位置決めされたとき、前記ピエゾフィルムあるいはコンポジット素子から出力される電圧に基づいて前記超音波アレイセンサの形状を測定する手段を設け、該手段による形状測定結果に基づいて、前記フェーズドアレイ方式による超音波探傷が行なわれるようにして達成される。
【００１２】
このとき、前記ピエゾフィルムあるいはコンポジット素子が、変形に対して出力電圧が大きなピエゾフィルムあるいはコンポジット素子と、圧力に対して出力電圧が大きなピエゾフィルムあるいはコンポジット素子に分けられていることによっても、上記目的を達成することができ、更にこのとき、前記超音波アレイセンサが、内圧に応じて形状が制御される袋状の部材に保持されているようにしても良い。
【００１３】
また、このとき、前記超音波アレイセンサが、格納容器の中で１次元方向に可動する複数の固定棒の一方の端部に固定された複数の超音波素子で構成され、圧電素子が、前記固定棒の他方の端部と前記格納容器の底部の間にバネを介して重ね合わされるようにしても、上記目的を達成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、屈伸性を備えた超音波センサの形状が、超音波センサ上に設けた形状測定装置により測定できるので、被検査物体の狭隘部で曲面になっている部分でも容易にフェーズドアレイ方式による超音波探傷を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明による超音波探傷装置について、図示の幾つかの実施の形態により、順次詳細に説明する。
【００１６】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る超音波探傷装置の構成図で、図において、１は超音波センサ、２は形状測定装置で、これらは、詳しくは後述するが、互いに張り合わせた状態に作られている。次に、３はバルーンで、このバルーン３は、自動車に使用されているタイヤのチューブと同様な屈曲性(屈曲自在な性質)に富んだ素材で所定の大きさの袋状に作られた風船の一種で、その表面に超音波センサ１と形状測定装置２が保持されている。
【００１７】
次に、４は超音波探傷装置本体で、５はバルーン制御装置であり、ここで、超音波探傷装置本体４は、これも詳しくは後述するが、ＣＰＵを中心とする情報処理システムで構成され、主として超音波探傷に必要とされる各種の制御を司り、バルーン制御装置５も、同様にＣＰＵを中心とする情報処理システムで構成され、これは、主としてバルーン３の位置決め制御を司るもので、これらの間は信号線６、７、８で接続されている。
【００１８】
このとき信号線６は超音波センサ１と超音波探傷装置本体４の間を接続し、信号線７は形状測定装置２と超音波探傷装置本体４の間を接続する。そして、信号線８は超音波探傷装置本体４とバルーン制御装置５の間を接続している。
【００１９】
次に、９は圧縮空気供給ラインで、屈伸性を有する樹脂製のチューブなどで構成され、バルーン３の中に圧縮空気を供給する働きをし、２６は固定軸で、バルーン３を保持する働きをする。但し、この固定軸２６は、バルーン３を保持し、固定した状態にするという点で固定軸と呼ばれているが、それ自体は、後述するように、アクチュエータにより回転可能に保持されている。
【００２０】
図２は、超音波センサ１と形状測定装置２、及びバルーン３の詳細で、図示のように、超音波センサ１と形状測定装置２はバルーン３の表面に保持され、バルーン３は固定軸２６の端部にあるバルーンの回転ステージ２７に取付けてある。このとき、バルーン３と形状測定装置２、それに形状測定装置２と超音波センサ１は、各々接着剤により貼着固定され、更に回転ステージ２７には、圧縮空気供給ライン９の端部がねじ、接着剤、クランプ等を用いて固定されていて、この圧縮空気供給ライン９の端部がバルーン３の中に連通されている。
【００２１】
次に、図３と図４は超音波センサ１の詳細で、これらの図において、保護フィルム１１は屈伸性を有する樹脂で作られ、この屈伸性を有する樹脂中にピエゾ素子を埋設して屈曲性を持たせた複数個のコンポジット超音波素子１２により構成されている。
【００２２】
各超音波素子１２は、図示のようように直方体として作られ、保護フィルム１１の中に一方向に並べて１次元アレイ型に配置されている。このときセンサの側面から、各超音波素子１２の信号線６を引出し、超音波素子駆動のための入力電圧と超音波検出時の出力電圧が、超音波探傷装置本体４の間でやり取りできるようにする。ここで、アレイ型のセンサを用いた場合は、周知のように、時間差を設けて超音波の発信と受信を同一の素子で行なうため、信号線６は発信と受信に共用される。
【００２３】
次に、図５と図６は形状測定装置２の詳細で、図示のように、圧力に対する出力電圧が大きな長方形のピエゾ素子を複数個、一方向に並べて１次元アレイ型に配置したピエゾフィルムＡ１３と、変形に対する出力電圧が大きな長方形のピエゾ素子を複数個、一方向に並べて１次元アレイ型に配置したピエゾフィルムＢ１４で構成されている。
【００２４】
このとき、いずれのピエゾフィルムも表面を屈伸性を有する樹脂からなる絶縁体で被覆し、各ピエゾフィルムが超音波素子１２(図３、図４)と平行となるように配置する。ここで、ピエゾフィルム間の固定は接着剤により行なうが、保護フィルム中にピエゾフィルムを埋設する構造としてもよい。
【００２５】
そして、各ピエゾフィルムに接続してある信号線７を夫々のピエゾフィルムＡ１３とピエゾフィルムＢ１４の側面から取り出し、加圧や変形に伴って発生される出力電圧が超音波探傷装置本体４に伝送できるようにする。
【００２６】
次に、図７はバルーン制御装置５の詳細で、これは、図示のように、固定軸２６とバルーン回転ステージ２７に加え、更にバルーン制御コンピュータ３１を備え、これにより固定軸回転アクチュエータ３２と固定軸回転ステージ３３、Ｚ軸アクチュエータ３４、Ｚ軸ステージ３５、Ｘ軸アクチュエータ３６、Ｘ軸ステージ３７、Ｙ軸アクチュエータ３８、Ｙ軸ステージ３９、バルーン回転アクチュエータ４０、空気ボンベ４２、電動の減圧弁４３、それに電動の加圧弁４４が制御されるようになっている。
【００２７】
このため、バルーン制御コンピュータ３１とＸ軸アクチュエータ３６の間は信号線６３により接続され、以下、同じくバルーン制御コンピュータ３１とＹ軸アクチュエータ３８の間は信号線６４で、同じくバルーン制御コンピュータ３１とＺ軸アクチュエータ３４の間は信号線６５で、同じくバルーン制御コンピュータ３１と固定軸回転アクチュエータ３２の間は信号線６６で、同じくバルーン制御コンピュータ３１とバルーン回転アクチュエータ４０の間は信号線６７で、同じくバルーン制御コンピュータ３１と加圧弁４４の間は信号線６８で、同じくバルーン制御コンピュータ３１と減圧弁４３の間は信号線６９で、夫々接続されている。
【００２８】
従って、この実施形態では、バルーン３に対して、Ｚ軸アクチュエータ３４とＹ軸アクチュエータ３８、それにＸ軸アクチュエータ３６による３軸の平行移動と、固定軸回転アクチュエータ３２とバルーン回転アクチュエータ４０による２軸の回転を行い、バルーン３に取付けてある超音波センサ１と形状測定装置２を検査対象(被検査体)近接させ、超音波探傷を行なうようになっている。
【００２９】
次に、図８は超音波探傷装置本体４及びバルーン制御装置５の詳細と、それらによる信号の授受の状況を表わした図で、ここで、まず、検査対象の探傷すべき位置を表わす情報と超音波探傷条件はキーボード４６、或いは記録メディア４７から超音波探傷装置本体４に入力される。このときの記録メディア４７には、フロッピー(登録商標)、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、磁気テープの中から少なくとも１種が用意され、入力された情報はインプットポート４８を経由してＣＰＵ５１に伝達される。
【００３０】
そこで、ＣＰＵ５１は、更にＲＡＭ４９、ＲＯＭ５０、それにＨＤＤ５２などに格納されたセンサの位置と計測対象の形状データに基づいて、超音波センサ１の移動情報を算出する。そして、算出された移動情報は、アウトプットポート５３から信号線８を介してバルーン制御装置５のバルーン制御コンピュータ３１側に伝送され、インプットポート５６を介してＣＰＵ５９に伝達される。
【００３１】
そこで、バルーン制御コンピュータ３１側のＣＰＵ５９は、ＲＡＭ５７とＲＯＭ５８、それにＨＤＤ６０に格納されているアクチュエータ制御データに基づき、各アクチュエータの駆動電圧と電圧印加時間を算出する。そして、算出された結果は、アウトプットポート６１を経由してＤ／Ａコンバータ６２に伝達され、ここで、デジタル信号をアクチュエータ駆動用のアナログ信号からなる電力出力に変換する。
【００３２】
そして、この電力出力は、Ｘ軸アクチュエータ３６には信号線６３を介して、Ｙ軸アクチュエータ３８には信号線６４を介して、Ｚ軸アクチュエータ３４には信号線６５を介して、固定軸回転アクチュエータ３２には信号線６６を介して、バルーン回転アクチュエータ４０には信号線６７を介して、電動加圧弁４４には信号線６８を介して、それに電動減圧弁４３には信号線６９を介して、夫々伝達され、この結果、超音波センサ１と形状測定装置２が計測対象の探傷部位に密着固定されることになる。
【００３３】
一方、こうして超音波センサ１と形状測定装置２が計測対象に位置決め固定されると、形状測定装置２から信号線７とＡ／Ｄコンバータ４５、それにインプットポート４８を介して、形状測定データがＣＰＵ５１に伝達される。そこで、ＣＰＵ５１は、この形状測定データに基づいて超音波発信条件を算出し、それをアウトプットポート５３を介してＤ／Ａコンバータ５４に供給する。
【００３４】
Ｄ／Ａコンバータ５４では、供給された超音波発信条件を超音波センサ駆動用の電気出力に変換し、信号線６を介して超音波素子１２(図３、図４)に供給し、超音波センサ１から超音波を発信させ、検査対象内に伝播させる。そして、検査対象から反射波が現われたら、それを超音波素子１２で受信し、受信信号を信号線６とＡ／Ｄコンバータ４５とインプットポート４８を介してＣＰＵ５１に入力する。
【００３５】
そこで、ＣＰＵ５１は、受信した反射波の波形から探傷結果を算出し、この探傷結果をアウトプットポート５３とＤ／Ａコンバータ５４を介してモニタ５５に供給し、探傷結果を波形として表示させるのである。
【００３６】
このときの計測対象に対する超音波センサ１と形状測定装置２の位置決め固定方法について、図９により説明すると、まず、検査対象１０の探傷部分に超音波センサ１を近接させる。そして、加圧弁４４を開き、バルーン３に空気ボンベ４２から圧縮空気を供給し、その内圧を上昇させてバルーン３を拡張させ、超音波センサ１と形状測定装置２を検査対象１０の探傷部分の上面に押し付け、密着固定させるのである。
【００３７】
ここで、バルーン３は、形状がかなりの範囲に渡って柔軟に変化でき、検査対象１０の表面形状がどのようになっていても、超音波センサ１と形状測定装置２を常に均一に検査対象１０の表面に密着させることができる。
【００３８】
このとき、形状測定装置２のピエゾフィルム１３、１４が加圧され変形を受けるので、これらのピエゾフィルムＡ１３、ピエゾフィルムＢ１４から電圧が発生される。そこで、この電圧を信号線７とＡ／Ｄコンバータ４５、それにインプットボード４８を介してＣＰＵ５１に取込み、そのデータに基づいて超音波センサ１の形状を算定するのである。
【００３９】
次に、この第１の実施形態による超音波探傷動作について、図１０の処理フローにより説明する。
【００４０】
(ステップ７２)
キーボード４６、記録メディア４７のうちの１つ以上の装置を使用し、検査対象１０の超音波探傷位置座標データと超音波発信パルス時間幅及び超音波素子の駆動電圧、超音波収束点を入力する。
【００４１】
(ステップ７６)
ＣＰＵ５９で各アクチュエータの駆動電圧と駆動時間を計算し、バルーン３を移動させる。この計算は、ＲＡＭ５７とＲＯＭ５８、それにＨＤＤ６０のいずれか１つ以上の記憶媒体に、予め各移動ステージと各回転ステージの駆動速度と駆動電圧の関係を記憶させておき、そのデータに基づいて行なう。
【００４２】
(ステップ７７)
検査対象１０の検査部位にバルーン３を近接させた後、電動加圧弁４４を開き、バルーン３を拡張させ、形状測定装置２と超音波センサ１を検査対象１０の表面に密着させ、固定した状態にする。
【００４３】
(ステップ７８)
形状測定装置２が検査対象１０に密着され、固定された際、ピエゾフィルム１３、１４から出力される電圧を、信号線７を介して超音波探傷装置本体４に取込み、ＣＰＵ５１に入力する。
【００４４】
(ステップ７９)
ＣＰＵ５１は、ステップ７８で取得したピエゾフィルムの出力電圧信号に基づき、以下のようにして探傷部の形状を算出する。
【００４５】
まず、ピエゾフィルムＡ１３ピエゾフィルムＢ１４の曲率と圧力に対する出力電圧の時間積分値の依存性は、夫々図２３と図２４に記述されているようになっている。ここで、まず、図２３の曲線２２はピエゾフィルムＡの出力電圧の時間積分値の曲率依存性で、曲線２３はピエゾフィルムＢの出力電圧時間積分値の曲率依存性であり、次に、図２４の曲線２４はピエゾフィルムＡの出力電圧時間積分値の圧力依存性で、曲線２５はピエゾフィルムＢの出力電圧時間積分値の圧力依存性である。
【００４６】
そして、これらの曲線に示すとおり、ピエゾフィルムＡとピエゾフィルムＢは、変形と加圧に対して異なる出力特性を持つので、次の(1)式で記述される連立方程式により、変形による電圧と圧力による電圧が分離されることになる。
【００４７】
ｆ(ｘ)＋ｇ(ｐ)＝ＶＡ、ｆ'(ｘ)＋ｇ'(ｐ)＝ＶＢ  …………(1)
ここで、ｆ(ｘ)は曲線２２で記述される電圧の積分値、ｘは曲率、ｇ(ｐ)は曲線２４で記述される電圧の積分値、ｐは圧力、ＶＡはピエゾフィルムＡ１３から出力される電圧積分値、ｆ'(ｘ)は曲線２３で記述される電圧の積分値、ｇ'(ｐ)は曲線２５で記述される電圧の積分値、そして、ＶＢはピエゾフィルムＢ１４から出力される電圧積分値である。
【００４８】
このため、曲率に応じた出力電圧を評価することができる。そして、このことにより曲率が求まり、この曲率から、次の(2)式により、２点間の相対位置が計算されることになる。
【００４９】
ΔＸ＝(Ｒsin(π×Ｌ／Ｒ)、Ｒ(１−cos(π×Ｌ／Ｒ))  ……(2)
ここで、ΔＸは２点間の相対位置、Ｒは曲率、Ｌはピエゾフィルムの幅を夫々表わし、従って、これらの計算により、ピエゾフィルムの出力電圧から探傷部の形状が評価されることになる。
【００５０】
(ステップ８０)
形状測定データと亀裂測定点の入力データに基づいて、超音波発信条件を計算する。すなわち、超音波収束点を(ｘ０、ｙ０)、形状測定データに基づくｉ番目の超音波素子の位置を(ｘｉ、ｙｉ)とすると、超音波発信時間は、次の(3)式と(4)式で記述される。
【００５１】
Ｔｉ＝[√{(xi−ｘ０)2＋(ｙｉ−ｙ０)2}]÷Ｖ  ……  ……(3)
ｔｉ＝Ｍａｘ(Ｔｉ)−ｔｉ  ……                    ……(4)
ここで、Ｔｉはｉ番目の超音波素子から超音波収束点までに超音波が到達するのに必要な時間、Ｖは超音波の伝播速度、ｔｉは超音波発信開始時間、Ｍａｘ(Ｔｉ)はＴｉの最大値を表わす。
【００５２】
(ステップ８１)
ステップ８０の計算結果に基づいて、超音波センサ１の超音波素子をフェーズドアレイ方式で駆動し、超音波を発信させる。
【００５３】
(ステップ８２)
ここで、検査対象１０に亀裂が存在した場合、その亀裂で超音波が反射され、反射波が現われるので、それを超音波センサ１の超音波素子により受信する。
【００５４】
(ステップ８３)
受信された超音波の反射波に基づいて、ＣＰＵ５１により亀裂位置を計算する。このとき、亀裂位置は、次の(5)式と(6)式の連立方程式の解として計算される。
【００５５】
ｙｃ−ｙｊ＝(ｙｊ−ｙ０)×(ｘｃ−ｘｊ)÷(ｘｊ−ｘ０)  ……(5)
(Ｖ×Δｔ)2＝(ｘｃ−ｘｊ)2＋(ｙｃ−ｙｊ)2  ……       ……(6)
ここで、ｙｃは亀裂のｙ座標、ｙｊは超音波センサの中点のｙ座標、ｘｃは亀裂のｘ座標、ｘｊは超音波センサの中点のｘ座標、Δｔは超音波送信後に受信までに要した時間を表わす。
【００５６】
(ステップ８４)
亀裂位置の計算結果をモニタ５５に供給し、亀裂を画像として表示させる。そして、この後、検査対象１０の探傷条件を変えながら順次、超音波探傷を進めることになる。
【００５７】
なお、このような超音波探傷装置による超音波探傷動作については、例えば
【非特許文献２】に記載されているように、よく知られているので、説明は割愛する。
【００５８】
従って、以上の実施形態によれば、超音波センサ１に、形状測定装置２がほとんど一体化されていて、しかも屈曲性に富んでいるので、上記したバルーン３の働きと相俟って、検査対象１０の表面に柔軟に適応し、超音波センサ１と形状測定装置２を確実に密着させることができる。
【００５９】
そして、この結果、この実施形態によれば、曲面を持った検査対象に対しても、超音波の送信と受信が効率良く行なわれるようになり、高い感度が得られることから、探傷精度が向上する。また、このとき超音波センサ１と形状測定装置２は、検査対象１０に応じて任意の大きさに作ることができるので、狭隘部の曲面に対しても精度良く超音波探傷を行なうことができる。
【００６０】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。ここで、この第２の実施形態の場合は、超音波センサと形状測定装置の構成が上記した第１の実施形態の場合と異なっているが、この点を除けば、図１〜図２と、図７〜図８で説明した第１の実施形態と同じ装置構成になっている。
【００６１】
そこで、以下、この第２の実施形態について、超音波センサと形状測定装置の構成と動作に重点をおいて説明する。
【００６２】
まず、図１１と図１２により、超音波センサについて説明すると、この超音波センサ１は、図示のように、屈曲性を有する保護フィルム１１と、屈伸性を有する樹脂中にピエゾ素子を埋設して屈曲性を持たせたコンポジット超音波素子１２により構成されているが、このとき、各コンポジット超音波素子１２の形状を直方体とし、これらを保護フィルム１１の中に行方向と列方向に沿って２次元アレイ型に配列したものである。
【００６３】
そして、各コンポジット超音波素子１２に接続されている信号線６を超音波センサ１の側面から取り出し、この信号線６を介することにより、超音波素子駆動のための入力電圧と超音波検出時の出力電圧の授受が、超音波探傷装置本体４と超音波センサ１の間で行なえるようにする。
【００６４】
次に、図１３と図１４により、形状測定装置について説明すると、この形状測定装置２も、圧力に対して出力電圧が大きなピエゾフィルムＡ１３と、変形に対して出力電圧が大きなピエゾフィルムＢ１４により構成されている。
【００６５】
そして、まず、ピエゾフィルムＡ１３は、長方形のピエゾフィルムを、図示のように、複数個、上段と下段に分け、相互に直交させて格子型に配置したものであり、次に、ピエゾフィルムＢ１４は、正方形のピエゾフィルムを、図示のように、複数個、格子の各点に配置したものである。
【００６６】
このとき、いずれのピエゾフィルムも表面を絶縁体で被覆し、屈伸性を有する樹脂製の保護フィルム１１の中にピエゾフィルムが埋設された構造とする。そして、ピエゾフィルムＡ１３では、その側面から信号線７を取り出し、ピエゾフィルムＢ１４では、その上面から信号線７を取り出し、これにより変形や加圧に伴う出力電圧が超音波探傷装置本体４に入力できるようにしてある。
【００６７】
次に、第２の実施形態による超音波探傷動作について、図１５のフロー図により説明する。なお、この第２の実施形態でも、既に説明した通り、超音波探傷装置としての構成は図１〜図２と図７〜図８で説明した第１の実施形態と同じであり、従って、この図１５のフロー図も、第１の実施形態の場合のフロー図である図１０と基本的には同じで、異なっているのはステップ７９とステップ８０、それにステップ８３における計算方法だけであるが、ここでは、一応、全ステップについて説明する。
【００６８】
(ステップ７２)
キーボード４６、記録メディア４７のうちの１つ以上の装置を使用し、監査対象１０の超音波探傷位置座標データと超音波発信パルス時間幅及び超音波素子の駆動電圧、超音波収束点を入力する。
【００６９】
(ステップ７６)
ＣＰＵ５９で各アクチュエータの駆動電圧と駆動時間を計算し、バルーン３を移動させる。この計算は、ＲＡＭ５７とＲＯＭ５８、それにＨＤＤ６０のいずれか１つ以上の記憶媒体に、予め各移動ステージと各回転ステージの駆動速度と駆動電圧の関係を記憶させておき、そのデータに基づいて行なう。
【００７０】
(ステップ７７)
検査対象１０の検査部位にバルーン３を近接させた後、電動加圧弁４４を開き、バルーン３を拡張させ、形状測定装置２と超音波センサ１を検査対象１０の表面に密着させ、固定した状態にする。
【００７１】
(ステップ７８)
形状測定装置２が検査対象１０に密着され、固定された際、ピエゾフィルム１３、１４から出力される電圧を、信号線７を介して超音波探傷装置本体４に取込み、ＣＰＵ５１に入力する。
【００７２】
(ステップ７９)
ＣＰＵ５１は、ステップ７８で取得したピエゾフィルムの出力電圧信号に基づき、以下のようにして探傷部の形状を算出する。
【００７３】
まず、ピエゾフィルムＡ１３とピエゾフィルムＢ１４の出力電圧から、第１の実施形態のときと同様に、(1)式を用いてピエゾフィルムの曲率を導出する。そして、この曲率から、次の(7)式により、２点間の相対位置が計算される。
【００７４】
ΔＸ１＝(Ｒ１sin(π×Ｌ１／Ｒ１)、Ｒ１(１−cos(π×Ｌ１／Ｒ１)、０)
ΔＸ２＝(Ｒ２sin(π×Ｌ２／Ｒ２)、０、Ｒ２(１−cos(π×L２／R２))
…………(7)
ここで、ΔＸ１は、上段のピエゾフィルムＡの長軸方向の２点間の相対位置、Ｒ１は上段のピエゾフィルムＡで測定された曲率、Ｌ１は上段のピエゾフィルムＡの長軸方向の長さ、ΔＸ２は下段のピエゾフィルムＡの長軸方向の２点間の相対位置、Ｒ２は下段のピエゾフィルムＡで測定された曲率、Ｌ２は下段のピエゾフィルムＡの長軸方向の長さを表わす。
【００７５】
(ステップ８０)
形状測定データと亀裂測定点の入力データに基づいて、超音波発信条件を計算する。すなわち、超音波収束点を(ｘ０、ｙ０、ｚ０)、形状測定データに基づくｉ番目の超音波素子の位置を(ｘｉ、ｙｉ、ｚｉ)とすると、超音波発信時間は、次の(8)式と(9)式で記述される。
【００７６】
Ｔｉ＝[((ｘｉ−ｘ０)2＋(ｙｉ−ｙ０)2＋(ｚｉ−ｚ０)2)]0.5÷Ｖ
…………(8)
ｔｉ＝Ｍａｘ(Ｔｉ)−Tｉ  …………                         …………(9)
ここで、Ｔｉはｉ番目の超音波素子から超音波収束点までに超音波が到達するのに必要な時間、Ｖは超音波の伝播速度、ｔｉは超音波発信開始時間、Ｍａｘ(Ｔｉ)はＴｉの最大値を表わす。
【００７７】
(ステップ８１)
ステップ８０の計算結果に基づいて、超音波センサ１の超音波素子をフェーズドアレイ方式で駆動し、超音波を発信させる。
【００７８】
(ステップ８２)
ここで、検査対象１０に亀裂が存在した場合、その亀裂で超音波が反射され、反射波が現われるので、それを超音波センサ１の超音波素子により受信する。
【００７９】
(ステップ８３)
受信された超音波の反射波に基づいて、ＣＰＵ５１により亀裂位置を計算する。このとき、亀裂位置は、次の(10)式と(11)式で記述される連立方程式の解として算出される。
【００８０】
(ｙ０−ｙｊ)×(ｘｃ−ｘｊ)÷(ｘ０−ｘｊ)＝
(ｚ０−ｚｊ)×(ｙｃ−ｙｊ)÷(ｙ０−ｙｊ)＝
(ｙ０−ｙｊ)×(ｚｃ−ｚｊ)÷(ｚ０−ｚｊ)  …………    …………(10)
(Ｖ×Δｔ)2＝(ｘｃ−ｘｊ)2＋(ｙｃ−ｙｊ)2＋(ｚｃ−ｚｊ)2  ……(11)
ここで、(ｘｃ、ｙｃ、ｚｃ)は亀裂の座標、(ｘｊ、ｙｊ、ｚｊ)は超音波センサの中点の座標を表わす。
【００８１】
(ステップ８４)
亀裂位置の計算結果をモニタ５５に供給し、亀裂を画像として表示させる。そして、この後、検査対象１０の探傷条件を変えながら順次、超音波探傷を進めることになる。
【００８２】
なお、このような超音波探傷装置による超音波探傷動作については、前記の
【非特許文献２】に記載のように、よく知られているので、説明は割愛する。
【００８３】
従って、以上の実施形態によれば、超音波センサ１に、形状測定装置２がほとんど一体化されていて、しかも屈曲性に富んでいるので、上記したバルーン３の働きと相俟って、検査対象１０の表面に柔軟に順応し、超音波センサ１と形状測定装置２を確実に密着させることができる。
【００８４】
そして、この結果、この第２の実施形態によれば、曲面を持った検査対象に対しても、超音波の送信と受信が効率良く行なわれるようになり、高い感度が得られることから、探傷精度が向上する。また、このとき超音波センサ１と形状測定装置２は、検査対象１０に応じて任意の大きさに作ることができるので、狭隘部の曲面に対しても精度良く超音波探傷を行なうことができる。
【００８５】
しかも、この第２の実施形態によれば、２軸の曲率が同時に測定できるので、探傷面が鞍形など、３次曲面を持つ検査対象の超音波探傷において、精度良く超音波探傷を行なうことができる。
【００８６】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。ここで、この第３の実施形態は、第１と第２の実施形態におけるバルーンに代えてバネを用い、これにより超音波センサの密着が得られるようにしたものである。
【００８７】
図１６は、この第３の実施形態に係る超音波探傷装置の構成図で、この場合、まず超音波センサ１と形状測定装置２、それに超音波探傷装置本体４を備えている点は、第１と第２の実施形態の場合と同じである。
【００８８】
そして、この図１６において、まず、１８は駆動装置で、超音波センサ１と形状測定装置２を移動させる働きをする。次に、２８は固定軸で、超音波センサ１と形状測定装置２を駆動装置１８に保持させる働きをする。但し、この固定軸２８も、超音波センサ１と形状測定装置２を保持し固定した状態にするという点で固定軸と呼ばれているのであって、それ自体は、後述するように、アクチュエータにより３軸方向に移動可能に保持されている。
【００８９】
ここで、超音波センサ１と超音波探傷装置本体４の間を接続している信号線６と、形状測定装置２と超音波探傷装置本体４の間を接続している信号線７は、第１と第２の実施形態の場合と同じであるが、信号線１５は、駆動装置１８と超音波探傷装置本体４の間を接続している導線である。
【００９０】
次に、図１７は、この第３の実施形態において、固定軸２８に対する超音波センサ１と形状測定装置２の取付け状況を表わした図で、固定軸２８の端部に回転ステージ７０を設け、これに超音波センサ１と形状測定装置２を取付けてある。このときの取付けには、例えば回転ステージ７０の取付け面に雌ねじ孔をきり、ねじ締めにより行なうようにすればよい。
【００９１】
次に、図１８は、この第３の実施形態における超音波センサ１と形状測定装置２の断面図で、ここで、コンポジット超音波素子１２は、屈伸性を有する樹脂中にピエゾ素子を埋設して屈曲性を持たせたもので、図示のように、複数個使用され、これらは、複数本の固定棒２１の先端(この図では下端)に各々取付けてある。このとき、この固定棒２１は、金属、セラミック、或いは樹脂で作られている。
【００９２】
一方、１９は容器で、図示のように、固定棒２１の各々を収容するための複数の孔が形成してあり、ここに固定棒２１を収容させることにより、各固定棒２１が、図では上下方向に移動することができるようにして、容器１９に保持されることになる。このとき、この容器１９も金属、セラミック、或いは樹脂で作られている。
【００９３】
次に、２０はバネで、金属製のコイルスプリングからなり、図示のように、容器１９に形成してある孔の中で、固定棒２１のコンポジット超音波素子１２が取付けられている方の端部とは反対側の端部(この図では上端)と孔の底部の間に挿入されている。
【００９４】
このとき、バネ２０の上端には、セラミック製或いは樹脂製のバネ押さえジグ３０が設けてあり、更に、このバネ押さえジグ３０と、容器１９の孔の上端部の間にピエゾフィルムＢ１４が挿入してあり、ここで、各ピエゾフィルムＢ１４から容器１９の外に信号線７が取り出されている。
【００９５】
次に、図１９は、駆動装置１８の詳細構成図で、ここで、まず固定軸回転アクチュエータ３２は固定軸回転ステージ３３を回動させる働きをし、次にＺ軸アクチュエータ３４はＺ軸ステージ３５を駆動し、固定軸２６をＺ方向(図では上下方向)に移動させる働きをする。また、Ｘ軸アクチュエータ３６はＸ軸ステージ３７を駆動して、固定軸２６をＸ方向(図では左右方向)に移動させる働きをし、次にＹ軸アクチュエータ３８はＹ軸ステージ３９を駆動して、固定軸２６をＹ方向(図では紙面に対して垂直方向)に移動させる働きをする。
【００９６】
このとき、固定軸２６の一方の端部には、図１７で説明したように、超音波センサ回転ステージ７０が取付けてあるが、これに超音波センサ回転アクチュエータ７１が設けてあり、これにより、超音波センサ１と形状測定装置２の傾きが変えられるように構成してある。
【００９７】
ここで、Ｄ／Ａコンバータ６２は、後述するように、信号線８を介して超音波探傷装置本体４に接続され、超音波探傷装置本体４から供給されるデジタル制御信号をアナログ信号に変換し、各アクチュエータに供給する働きをするもので、このため、Ｘ軸アクチュエータ３６には信号線６３を介して接続され、Ｙ軸アクチュエータ３８には信号線６４を介して接続され、Ｚ軸アクチュエータ３４には信号線６５を介して接続され、固定軸回転アクチュエータ３２には信号線６６を介して接続され、更に超音波センサ回転回転アクチュエータ７１には信号線６７を介して接続されている。
【００９８】
従って、この第３の実施形態では、アクチュエータを用いて、３軸の平行移動と２軸の回転を行い、計測対象に超音波センサと形状測定装置を密着させるように構成されていることになる。
【００９９】
次に、図２０は、この第３の実施形態における超音波探傷装置本体４及び駆動装置１８と、それらによる信号の授受の状況を表わした図で、ここでも、まず、検査対象の探傷すべき位置を表わす情報と超音波探傷条件がキーボード４６、或いは記録メディア４７から超音波探傷装置本体４に入力される。
【０１００】
このときの記録メディア４７には、フロッピー(登録商標)、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、磁気テープの中から少なくとも１種が用意され、入力された情報はインプットポート４８を経由してＣＰＵ５１に伝達される。
【０１０１】
そこで、ＣＰＵ５１は、更にＲＡＭ４９、ＲＯＭ５０、それにＨＤＤ５２などに格納されたセンサの位置と計測対象の形状データに基づいて、超音波センサ１の移動情報を算出する。そして、算出された移動情報は、アウトプットポート５３から信号線８を介してバ駆動装置５側に伝送され、Ｄ／Ａコンバータ６２に供給される。
【０１０２】
そして、このＤ／Ａコンバータ６２で、各アクチュエータ駆動用の出力指令値を電気出力に変換し、Ｘ軸アクチュエータ３６には信号線６３を介して、Ｙ軸アクチュエータ３８には信号線６４を介して、Ｚ軸アクチュエータ３４には信号線６３を介して、固定軸回転アクチュエータ３２には信号線６６を介して、そして超音波センサ回転アクチュエータ７１には信号線６７を介して、夫々伝達され、この結果、超音波センサ１と形状測定装置２が計測対象の探傷部位に密着固定されることになる。
【０１０３】
一方、こうして超音波センサ１と形状測定装置２が計測対象に固定されると、形状測定装置２から信号線７とＡ／Ｄコンバータ４５、それにインプットポート４８を介して、形状測定データがＣＰＵ５１に伝達される。そこで、ＣＰＵ５１は、この形状測定データに基づいて超音波発信条件を算出し、それをアウトプットポート５３を介してＤ／Ａコンバータ５４に供給する。
【０１０４】
そこで、Ｄ／Ａコンバータ５４は、供給された超音波発信条件を超音波センサ駆動用の電気出力に変換し、信号線６を介して超音波素子１２(図１８)に供給し、超音波センサ１から超音波を発信させ、検査対象内に伝播させる。そして、検査対象から反射波が現われたら、それを超音波素子１２で受信し、受信信号を信号線６とＡ／Ｄコンバータ４５とインプットポート４８を介してＣＰＵ５１に入力する。
【０１０５】
そこで、ＣＰＵ５１は、受信した反射波の波形から探傷結果を算出し、この探傷結果をアウトプットポート５３とＤ／Ａコンバータ５４を介してモニタ５５に供給し、探傷結果を２次元画像あるいは３次元画像として表示させるのである。
【０１０６】
次に、このときの計測対象に対する超音波センサ１と形状測定装置２の固定方法について、図２１により説明すると、いま、ここで超音波センサ１を検査対象１０に接近させ、超音波素子１２を検査対象１０の探傷面に接触した後、更に接近させたとする。
【０１０７】
そうすると、超音波素子１２が検査対象１０の探傷面により押し止められるので、超音波素子１２の各々の固定棒２１が各バネ２０の弾性に抗して押され、探傷面の形状に応じて容器１９の孔の中に押し込まれ、この結果、図示のように、超音波素子１２の全てが探傷面に接触し、密着した状態にすることができる。
【０１０８】
このとき、バネ２０が縮むため、バネ押さえジグ３０を介してピエゾフィルムＢ１４に押圧力が働き、変形量に応じた電圧がピエゾフィルムＢ１４から出力されるのである。
【０１０９】
次に、この第３の実施形態による超音波探傷動作について、図２２のフロー図により説明する。なお、この第３の実施形態も、超音波探傷装置としての構成は図１〜図２と図７〜図８で説明した第１の実施形態と同じであり、従って、この図２２のフロー図も、第１の実施形態の場合のフロー図である図１０と基本的には同じで、異なっているのはステップ８６の処理と、ステップ７９、ステップ８０、それにステップ８３における計算方法けであるが、ここでも、一応、図２２の全ステップについて説明する。
【０１１０】
(ステップ７２)
キーボード４６、記録メディア４７のうちの１つ以上の装置を使用し、監査対象１０の超音波探傷位置座標データと超音波発信パルス時間幅及び超音波素子の駆動電圧、超音波収束点を入力する。
【０１１１】
(ステップ８６)
ＣＰＵ５９で各アクチュエータの駆動電圧と駆動時間を計算し、超音波センサ１を移動させる。この計算は、ＲＡＭ５７とＲＯＭ５８、それにＨＤＤ６０のいずれか１つ以上の記憶媒体に、予め各移動ステージと各回転ステージの駆動速度と駆動電圧の関係を記憶させておき、そのデータに基づいて行なう。
【０１１２】
そして、検査部位に超音波センサ１を近接させた後、各アクチュエータを駆動して形状測定装置２と超音波センサ１を検査対象１０の探傷面に位置決め固定する。
【０１１３】
(ステップ７８)
形状測定装置２が検査対象１０に密着され、固定された際、ピエゾフィルムＢ１４から出力される電圧を、信号線７を介して超音波探傷装置本体４に取込み、ＣＰＵ５１に入力する。
【０１１４】
(ステップ７９)
ＣＰＵ５１は、ステップ７８で取得したピエゾフィルムの出力電圧信号に基づき、以下のようにして探傷部の形状を算出する。ピエゾフィルムＢ１４の出力電圧ｖｐを(11)式に当て嵌め、バネの変形量を求める。
【０１１５】
ｖｐ＝ｋΔｘ÷Ｓ
ここで、ｋは定数、Δｘはバネ２０の変形量、Ｓはバネ押さえジグ３０の断面積を表わす。このとき、超音波素子の移動方向は、図１８と図１９から明らかなように、１次元に制限されているので、(11)式から求められる１次元上の変形量を知ることにより、各超音波素子間の相対位置、すなわち計測対象の形状が算出評価される。
【０１１６】
(ステップ８０)
形状測定データと亀裂測定点の入力データに基づいて、超音波発信条件を計算する。すなわち、超音波収束点を(ｘ０、ｙ０、ｚ０)、形状測定データに基づくｉ番目の超音波素子の位置を(ｘｉ、ｙｉ、ｚｉ)とすると、超音波発信時間は、次の(8)式と(9)式で記述される。
【０１１７】
Ｔｉ＝[((ｘｉ−ｘ０)2＋(ｙｉ−ｙ０)2＋(ｚｉ−ｚ０)2)]0.5÷Ｖ
…………(8)
ｔｉ＝Ｍａｘ(Ｔｉ)−Tｉ  …………                           …………(9)
ここで、Ｔｉはｉ番目の超音波素子から超音波収束点までに超音波が到達するのに必要な時間、Ｖは超音波の伝播速度、ｔｉは超音波発信開始時間、Ｍａｘ(Ｔｉ)はＴｉの最大値を表わす。
【０１１８】
(ステップ８１)
ステップ８０の計算結果に基づいて、超音波センサ１の超音波素子をフェーズドアレイ方式で駆動し、超音波を発信させる。
【０１１９】
(ステップ８２)
ここで、検査対象１０に亀裂が存在した場合、その亀裂で超音波が反射され、反射波が現われるので、それを超音波センサ１の超音波素子により受信する。
【０１２０】
(ステップ８３)
受信された超音波の反射波に基づいて、ＣＰＵ５１により亀裂位置を計算する。このとき、亀裂位置は、次の(10)式と(11)式で記述される連立方程式の解として算出される。
【０１２１】
(ｙ０−ｙｊ)×(ｘｃ−ｘｊ)÷(ｘ０−ｘｊ)＝
(ｚ０−ｚｊ)×(ｙｃ−ｙｊ)÷(ｙ０−ｙｊ)＝
(ｙ０−ｙｊ)×(ｚｃ−ｚｊ)÷(ｚ０−ｚｊ)  …………        …………(10)
(Ｖ×Δｔ)2＝(ｘｃ−ｘｊ)2＋(ｙｃ−ｙｊ)2＋(ｚｃ−ｚｊ)2  ……(11)
ここで、(ｘｃ、ｙｃ、ｚｃ)は亀裂の座標、(ｘｊ、ｙｊ、ｚｊ)は超音波センサの中点の座標を表わす。
【０１２２】
(ステップ８４)
亀裂位置の計算結果をモニタ５５に供給し、亀裂を画像として表示させる。そして、この後、検査対象１０の探傷条件を変えながら順次、超音波探傷を進めることになる。
【０１２３】
なお、このような超音波探傷装置による超音波探傷動作については、前記の
【非特許文献２】に記載のように、よく知られているので、説明は割愛する。
【０１２４】
従って、この第３の実施形態によっても、超音波センサ１に、形状測定装置２が一体化されている上、超音波素子１２が検査対象１０の表面に個々に順応するので、超音波センサ１と形状測定装置２を確実に密着させることができる。
【０１２５】
そして、この結果、この第３の実施形態によっても、曲面を持った検査対象に対して超音波の送信と受信が効率良く行なわれるようになり、高い感度が得られることから、探傷精度が向上する。また、このとき超音波センサ１と形状測定装置２は、検査対象１０に応じて任意の大きさに作ることができるので、狭隘部の曲面に対しても精度良く超音波探傷を行なうことができる。
【０１２６】
以上、説明したように、本発明の実施形態によれば、狭隘部の曲面にも柔軟に追従して曲面形状を測定することができるので、原子力発電プラントの炉底部や、発電機のタービンブレード、車両の車軸等に適用して、高精度の超音波探傷を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明に係る超音波探傷装置の第１の実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明に係る超音波探傷装置の第１の実施形態における超音波センサと形状測定装置及びバルーンの制御装置への固定方法の説明図である。
【図３】本発明に係る超音波探傷装置の第１の実施形態における超音波センサの立体図である。
【図４】本発明に係る超音波探傷装置の第１の実施形態における超音波センサの３面図である。
【図５】本発明に係る超音波探傷装置の第１の実施形態における形状測定装置の立体図である。
【図６】本発明に係る超音波探傷装置の第１の実施形態における形状測定装置の３面図である。
【図７】本発明に係る超音波探傷装置の第１の実施形態におけるバルーン制御装置の構成図である。
【図８】本発明に係る超音波探傷装置の第１の実施形態における信号授受のフロー図である。
【図９】本発明に係る超音波探傷装置の第１の実施形態における超音波センサと形状測定装置の計測対象への固定方法の説明図である。
【図１０】本発明に係る超音波探傷装置の第１の実施形態における超音波探傷のフロー図である。
【図１１】本発明に係る超音波探傷装置の第２の実施形態における超音波センサの透視図である。
【図１２】本発明に係る超音波探傷装置の第２の実施形態における超音波センサの３面図である。
【図１３】本発明に係る超音波探傷装置の第２の実施形態における形状測定装置の透視図である。
【図１４】本発明に係る超音波探傷装置の第２の実施形態における形状測定装置の３面図である。
【図１５】本発明に係る超音波探傷装置の第２の実施形態における超音波探傷のフロー図である。
【図１６】本発明に係る超音波探傷装置の第３の実施形態を示す構成図である。
【図１７】本発明に係る超音波探傷装置の第３の実施形態における超音波センサと形状測定装置の駆動装置への固定位置の説明図である。
【図１８】本発明に係る超音波探傷装置の第３の実施形態における超音波センサと形状測定装置の断面図である。
【図１９】本発明に係る超音波探傷装置の第３の実施形態における駆動装置の構成図である。
【図２０】本発明に係る超音波探傷装置の第３の実施形態における信号授受のフロー図である。
【図２１】本発明に係る超音波探傷装置の第３の実施形態における超音波センサと形状測定装置の計測対象への固定方法の説明図である。
【図２２】本発明に係る超音波探傷装置の第３の実施形態における超音波探傷のフロー図である。
【図２３】ピエゾフィルムの出力電圧時間積分値の曲率依存性を示す特性図である。
【図２４】ピエゾフィルムの出力電圧時間積分値の圧力依存性を示す特性図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１：超音波センサ
２：形状測定装置
３：バルーン
４：超音波探傷装置本体
５：バルーン制御装置
６：信号線(超音波センサと超音波探傷装置本体間の導線)
７：信号線(形状測定装置と超音波探傷装置本体間の導線)
８：信号線(超音波探傷装置本体とバルーン制御装置間の導線)
９：圧縮空気供給ライン
１０：計測対象
１１：保護フィルム
１２：超音波素子
１３：ピエゾフィルムＡ
１４：ピエゾフィルムＢ
１５：信号線(超音波探傷装置本体と駆動装置間の導線)
１８：駆動装置
１９：容器
２０：バネ
２１：固定棒
２２：ピエゾフィルムＡの出力電圧積分値の曲率依存性
２３：ピエゾフィルムＢの出力電圧積分値の曲率依存性
２４：ピエゾフィルムＡの出力電圧積分値の圧力依存性
２５：ピエゾフィルムＢの出力電圧積分値の圧力依存性
２６：固定軸(バルーンの固定軸)
２７：回転ステージ(バルーンの回転ステージ)
２８：固定軸(超音波センサと形状測定装置を駆動装置に固定する固定軸)
３０：バネ押さえジグ
３１：バルーン制御コンピュータ
３２：固定軸回転アクチュエータ
３３：固定軸回転ステージ
３４：Ｚ軸アクチュエータ
３５：Ｚ軸ステージ
３６：Ｘ軸アクチュエータ
３７：Ｘ軸ステージ
３８：Ｙ軸アクチュエータ
３９：Ｙ軸ステージ
４０：バルーン回転アクチュエータ
４２：空気ボンベ
４３：減圧弁(電動の減圧弁)
４４：加圧弁(電動の加圧弁)
４５：Ａ／Ｄコンバータ
４６：キーボード(制御装置本体のキーボード)
４７：記録メディア
４８：インプットポート
４９：ＲＡＭ
５０：ＲＯＭ
５１：ＣＰＵ
５２：ＨＤＤ
５３：アウトプットポート
５４：Ｄ／Ａコンバータ
５５：モニタ
５６：インプットポート
５７：ＲＡＭ
５８：ＲＯＭ
５９：ＣＰＵ
６０：ＨＤＤ
６１：アウトプットポート
６２：Ｄ／Ａコンバータ
６３：信号線(バルーン制御コンピュータとＸ軸アクチュエータ間の導線)
６４：信号線(バルーン制御コンピュータとＹ軸アクチュエータ間の導線)
６５：信号線(バルーン制御コンピュータとＺ軸アクチュエータ間の導線)
６６：信号線(バルーン制御コンピュータと固定軸回転アクチュエータ間の導線)
６７：信号線(バルーン制御コンピュータとバルーン回転アクチュエータ間の導線)
６８：信号線(バルーン制御コンピュータと加圧弁間の導線)
６９：信号線(バルーン制御コンピュータと減圧弁間の導線)
７０：超音波センサ回転ステージ
７１：超音波センサ回転アクチュエータ
７２：探傷条件を入力するステップ
７３：バルーンの移動経路を計算するステップ
７４：バルーンの移動の可否を判断するステップ
７５：バルーンの移動不可を表示するステップ
７６：バルーンを移動するステップ
７７：バルーンを拡張するステップ
７８：形状データを取得するステップ、
７９：探傷部の形状を計算するステップ
８０：超音波発信条件を計算するステップ
８１：超音波を発信するステップ
８２：超音波を受信するステップ
８３：探傷結果を計算するステップ
８４：探傷結果を表示するステップ
８６：超音波センサを検査対象に固定するステップ
【図１】
2005195495.tif 000003
【図２】
2005195495.tif 000004
【図３】
2005195495.tif 000005
【図４】
2005195495.tif 000006
【図５】
2005195495.tif 000007
【図６】
2005195495.tif 000008
【図７】
2005195495.tif 000009
【図８】
2005195495.tif 000010
【図９】
2005195495.tif 000011
【図１０】
2005195495.tif 000012
【図１１】
2005195495.tif 000013
【図１２】
2005195495.tif 000014
【図１３】
2005195495.tif 000015
【図１４】
2005195495.tif 000016
【図１５】
2005195495.tif 000017
【図１６】
2005195495.tif 000018
【図１７】
2005195495.tif 000019
【図１８】
2005195495.tif 000020
【図１９】
2005195495.tif 000021
【図２０】
2005195495.tif 000022
【図２１】
2005195495.tif 000023
【図２２】
2005195495.tif 000024
【図２３】
2005195495.tif 000025
【図２４】
2005195495.tif 000026