(57)【要約】【課題】  閉じたき裂の長さ（深さ）を高精度かつ簡易に定量し、評価することができる新規な方法及び装置を提供する。【解決手段】  き裂Ｃに対して、送信器１３より第１の超音波Ｗ１を照射し、開いたき裂Ｃ１の先端Ａにおいて線形散乱波Ｚ１を生成させるとともに、受信器１４において受信する．次いで、き裂Ｃに対して、送信器１３より、第１の超音波Ｗ１よりも振幅が大きく、第１の超音波Ｗ１と同じ周波数を有する第２の超音波Ｗ２を照射し、閉じたき裂Ｃ２の先端Ｂにおいて分調波Ｚ２を生成させるとともに、受信器１４において受信する。次いで、第１の超音波Ｗ１及び線形散乱波Ｚ１と第２の超音波Ｗ２及び分調波Ｚ２との伝搬時間差Δｔを計測し、この伝搬時間差Δｔに基づいて、閉じたき裂Ｃ２の深さＤを導出する。【選択図】  図３
2005315636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開いたき裂及び閉じたき裂を連続して含むき裂に対して、所定の送信器より第１の超音波を照射し、前記開いたき裂の先端において線形散乱波を生成させるとともに、所定の受信器において受信する工程と、
前記き裂に対して、前記送信器より、前記第１の超音波よりも振幅が大きく、前記第１の超音波と同じ周波数を有する第２の超音波を照射し、前記閉じたき裂の先端において分調波を生成させるとともに、前記受信器において受信する工程と、
前記線形散乱波と前記分調波との伝搬時間差を計測する工程と、
前記伝搬時間差に基づいて、前記閉じたき裂の深さを導出する工程と、
を具えることを特徴とする、閉じたき裂の定量評価法。
【請求項２】
前記導出において、前記伝搬時間差は、前記第１の超音波及び前記線形散乱波の経路と前記第２の超音波及び前記分調波の経路との差分を前記第１の超音波及び前記第２の超音波の速度で除して得た値と等しいとすることを特徴とする、請求項１に記載の閉じたき裂の定量評価法。
【請求項３】
先に計測した前記第１の超音波及び前記線形散乱波と前記第２の超音波及び前記分調波との伝搬時間差と、閉じたき裂の深さとの相対関係を示すデータと、新たに計測した前記伝搬時間差のデータとを比較することによって、前記閉じたき裂の前記深さを推定するようにしたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の閉じたき裂の定量評価法。
【請求項４】
前記送信器、前記受信器及び前記き裂間の相対的位置関係と、前記伝搬時間差とから前記閉じたき裂の前記深さを導出するようにしたことを特徴とする、請求項２に記載の閉じたき裂の定量評価法。
【請求項５】
前記送信器の、前記き裂から水平方向における距離をＬとし、前記受信器の、前記き裂からの水平方向における距離をＬとし、前記第１の超音波及び前記線形散乱波と前記第２の超音波及び前記分調波との前記伝搬時間差をΔｔとし、前記線形散乱波の前記受信器に対する到達時間をｔとし、前記第１の超音波及び前記第２の超音波の速度をＶとした場合において、前記閉じたき裂の前記深さＤは、
Ｄ＝［（Ｖｔ／２）２−Ｌ２］１／２−［（Ｖ（ｔ−Δｔ）／２）２−Ｌ２］１／２
なる関係式で表されることを特徴とする、請求項４に記載の閉じたき裂の定量評価法。
【請求項６】
前記送信器及び前記受信器は前記き裂に対して同じ側に設け、前記第１の超音波及び前記第２の超音波の前記照射と、前記線形散乱波及び前記分調波の受信とを前記き裂に対して同じ側で実施することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の閉じたき裂の定量評価法。
【請求項７】
前記送信器及び前記受信器は前記き裂を挟むようにして相対向させて設け、前記第１の超音波及び前記第２の超音波の前記照射と、前記線形散乱波及び前記分調波の受信とを前記き裂を挟むようにして相対向させて実施することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の閉じたき裂の定量評価法。
【請求項８】
前記第１の超音波及び前記第２の超音波は、その波形がガウス関数と正弦波との積で表される波形を呈することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載の閉じたき裂の定量評価法。
【請求項９】
開いたき裂及び閉じたき裂を連続して含むき裂に対して、所定の送信器より第１の超音波を照射し、前記開いたき裂の先端において線形散乱波を生成させるとともに、所定の受信器において受信し、前記開いたき裂の映像を得る工程と、
前記き裂に対して、前記送信器より、前記第１の超音波よりも振幅が大きく、前記第１の超音波と同じ周波数を有する第２の超音波を照射し、前記閉じたき裂の先端において分調波を生成させるとともに、前記受信器において受信し、前記開いたき裂及び前記閉じたき裂を含む前記き裂の映像を得る工程と、
前記開いたき裂の前記映像及び前記き裂の前記映像から、前記閉じたき裂の深さを計測する工程と、
を具えることを特徴とする、閉じたき裂の定量評価法。
【請求項１０】
第１の超音波、及びこの第１の超音波よりも振幅が大きく、前記第１の超音波と同じ周波数を有する第２の超音波を生成するための波形生成装置と、
前記第１の超音波及び前記第２の超音波を開いたき裂及び閉じたき裂を連続して含むき裂に対して照射するための送信器と、
前記第１の超音波の照射により、前記開いたき裂の先端部で生成した線形散乱波、及び前記第２の超音波の照射により、前記閉じたき裂の先端部で生成した分調波を受信するための受信器と、
前記線形散乱波と前記分調波との伝搬時間差を計測するための波形解析装置とを具え、
前記伝搬時間差に基づいて、前記閉じたき裂の深さを導出するようにしたことを特徴とする、閉じたき裂の定量評価装置。
【請求項１１】
前記導出において、前記伝搬時間差は、前記第１の超音波及び前記線形散乱波の経路と前記第２の超音波及び前記分調波の経路との差分を前記第１の超音波及び前記第２の超音波の速度で除して得た値と等しいとすることを特徴とする、請求項１０に記載の閉じたき裂の定量評価装置。
【請求項１２】
先に計測した前記第１の超音波及び前記線形散乱波と前記第２の超音波及び前記分調波との伝搬時間差と、閉じたき裂の深さとの相対関係を示すデータと、新たに計測した前記伝搬時間差のデータとを比較することによって、前記閉じたき裂の前記深さを推定するようにしたことを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の閉じたき裂の定量評価装置。
【請求項１３】
前記送信器、前記受信器及び前記き裂間の相対的位置関係と、前記伝搬時間差とから前記閉じたき裂の前記深さを導出するようにしたことを特徴とする、請求項１１に記載の閉じたき裂の定量評価装置。
【請求項１４】
前記送信器の、前記き裂から水平方向における距離をＬとし、前記受信器の、前記き裂からの水平方向における距離をＬとし、前記第１の超音波及び前記線形散乱波と前記第２の超音波及び前記分調波との前記伝搬時間差をΔｔとし、前記線形散乱波の前記受信器に対する到達時間をｔとし、前記第１の超音波及び前記第２の超音波の速度をＶとした場合において、前記閉じたき裂の前記深さＤを、
Ｄ＝［（Ｖｔ／２）２−Ｌ２］１／２−［（Ｖ（ｔ−Δｔ）／２）２−Ｌ２］１／２
なる関係式から導出するようにしたことを特徴とする、請求項１３に記載の閉じたき裂の定量評価装置。
【請求項１５】
前記送信器及び前記受信器は前記き裂に対して同じ側に設け、前記第１の超音波及び前記第２の超音波の前記照射と、前記線形散乱波及び前記分調波の受信とを前記き裂に対して同じ側で実施するようにしたことを特徴とする、請求項１０〜１４のいずれか一に記載のき裂の定量評価装置。
【請求項１６】
前記送信器及び前記受信器は前記き裂を挟むようにして相対向させて設け、前記第１の超音波及び前記第２の超音波の前記照射と、前記線形散乱波及び前記分調波の受信とを前記き裂を挟むようにして相対向させて実施するようにしたことを特徴とする、請求項１０〜１５のいずれか一に記載の閉じたき裂の定量評価装置。
【請求項１７】
前記波形生成装置は、波形がガウス関数と正弦波との積で表される波形を呈するようにして、前記第１の超音波及び前記第２の超音波を生成するようにしたことを特徴とする、請求項１０〜１６のいずれか一に記載の閉じたき裂の定量評価装置。
【請求項１８】
第１の超音波、及びこの第１の超音波よりも振幅が大きく、前記第１の超音波と同じ周波数を有する第２の超音波を生成するための波形生成装置と、
前記第１の超音波及び前記第２の超音波を開いたき裂及び閉じたき裂を連続して含むき裂に対して照射するための送信器と、
前記第１の超音波の照射により、前記開いたき裂の先端部で生成した線形散乱波、及び前記第２の超音波の照射により、前記閉じたき裂の先端部で生成した分調波を受信するための受信器と、
前記線形散乱波に基づいて前記開いたき裂の画像を得るとともに、前記分調波に基づいて前記閉じたき裂の画像を得るための画像処理装置と、
を具えることを特徴とする、閉じたき裂の定量評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、閉じたき裂の定量評価法、及び閉じたき裂の定量評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉、航空機、タービンなど重要機器の安全性確保には、破壊の原因となるき裂や不完全な接合面を超音波の反射や散乱波によって検出し、その大きさを正確に評価しつつ危険性があれば交換する安全管理が行われている。しかし、様々な原因でき裂面を閉じさせるき裂閉口応力（J.H.Kim and S.B. Lee, Int. J. fatigue 23 (2001) S247等）が大きい疲労き裂や、応力腐食割れに起因したき裂面に酸化膜が形成された閉じたき裂などにおいては、超音波の反射・散乱が小さく、き裂長さや深さの計測誤差が大きいことが問題となっている。
【０００３】
このような背景のもとで、1978年、Buckらは金属円筒を接触させた界面を透過した超音波の波形がひずみ、周波数が入射超音波の整数倍になる高調波を観測した（O. Buck, W.L. Morris and J.M. Richardson, Appl. Phys. Lett. 33 (1978) 271）。ついでSolodovらは高調波発生の原因を、接触における応力ひずみ関係の非対称性によるContract acoustic nonlinearity (CAN; 接触音響非線形性)とし、き裂や不完全接合面の非破壊評価へ適用した（I.Yu. Solodov, N. Krohn and G. Busse, Ultrasonics 40 (2002) 621-625.）。しかしながら、前記高調波は、き裂や不完全接合部のみでなく、通常の圧電素子や接触媒体でも発生するため、き裂や不完全接合部で発生した高調波と誤認しやすいという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、閉じたき裂の深さ（長さ）を高精度かつ簡易に定量し、評価することができる新規な方法及び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】
【０００５】
上記目的を達成すべく、本発明は、
開いたき裂及び閉じたき裂を連続して含むき裂に対して、所定の送信器より第１の超音波を照射し、前記開いたき裂の先端において線形散乱波を生成させるとともに、所定の受信器において受信する工程と、
前記き裂に対して、前記送信器より、前記第１の超音波よりも振幅が大きく、前記第１の超音波と同じ周波数を有する第２の超音波を照射し、前記閉じたき裂の先端において分調波を生成させるとともに、前記受信器において受信する工程と、
前記線形散乱波と前記分調波との伝搬時間差を計測する工程と、
前記伝搬時間差に基づいて、前記閉じたき裂の深さを導出する工程と、
を具えることを特徴とする、閉じたき裂の定量評価法に関する。
【０００６】
また、本発明は、
第１の超音波、及びこの第１の超音波よりも振幅が大きく、前記第１の超音波と同じ周波数を有する第２の超音波を生成するための波形生成装置と、
前記第１の超音波及び前記第２の超音波を開いたき裂及び閉じたき裂が連続して存在するき裂に対して照射するための送信器と、
前記第１の超音波の照射により、前記開いたき裂の先端部で生成した線形散乱波、及び前記第２の超音波の照射により、前記閉じたき裂の先端部で生成した分調波を受信するための受信器と、
前記線形散乱波と前記分調波との伝搬時間差を計測するための波形解析装置とを具え、
前記線形散乱波と前記分調波との伝搬時間差を計測するための波形解析装置とを具え、
前記伝搬時間差に基づいて、前記閉じたき裂の深さを導出するようにしたことを特徴とする、閉じたき裂の定量評価装置に関する。
【０００７】
本発明においては、周波数が同一で、振幅が異なる２種類の超音波を用い、振幅の小さい一方の超音波（第１の超音波）を開いたき裂及び閉じたき裂を連続して含むき裂に照射するとともに、振幅の大きい他方の超音波（第２の超音波）を同じく前記き裂に照射するようにしている。この場合、前記開いたき裂の先端部においては、前記第１の超音波に起因した線形散乱波が生成され、前記閉じたき裂の先端部においては、前記第２の超音波に起因した分調波が生成されるようになる。
【０００８】
したがって、前記第１の超音波及び前記線形散乱波による経路と、前記第２の超音波及び前記分調波による経路とは、前記閉じたき裂の深さ（長さ）に応じて異なるようになり、これらの経路差を前記第１の超音波及び前記第２の超音波の速度で除することによって得た伝搬時間差も前記閉じたき裂の深さ（長さ）に応じて異なるようになる。すなわち、前記伝搬時間差は、前記閉じたき裂の深さ（長さ）情報を含むので、前記伝搬時間差に対して所定の解析処理を施すことにより、前記伝搬時間差に基づいて前記閉じたき裂の深さ（長さ）を導出できるようになる。
【０００９】
換言すれば、前記伝搬時間差を計測することにより、この伝搬時間差は上述した経路差に起因した前記閉じたき裂の深さ（長さ）情報を含むので、前記伝搬時間差に基づいて前記閉じたき裂の深さ（長さ）を定量評価できるようになる。
【００１０】
例えば、所定の材料において、開いたき裂及び閉じたき裂が連続して存在し、前記閉じたき裂の深さ（長さ）が異なる複数のき裂を形成しておき、各き裂に対して前記第１の超音波及び前記第２の超音波を照射し、前記閉じたき裂の深さ（長さ）に応じて得られた複数の伝搬時間差を予めデータとして保存しておけば、上述したような工程において、前記材料における任意のき裂に対して前記第１の超音波及び前記第２の超音波を照射して得た伝搬時間差を、前記保存したデータと比較することによって、前記き裂中の閉じたき裂の深さ（長さ）を定量することができる。
【００１１】
また、以下に詳述するように、前記送信器、前記受信器及び前記き裂間の相対的位置関係を予め特定しておけば、前記相対的位置関係と前記伝搬時間差とから前記閉じたき裂の前記深さを導出することもできる。
【００１２】
前記線形散乱波及び前記分調波は識別が容易であるとともに、高い時間分解能を有するので、上述した本発明の方法及び装置によって、閉じたき裂の深さ（長さ）を高精度かつ簡易に定量し、評価できるようになる。
【００１３】
なお、前記「分調波」とは、入射した超音波の正の整数分の１の周波数を有する波を言い、特に、医療分野において、血液中に造影剤を入れて肝臓ガンや心筋梗塞組織などの画像を得るために用いられている。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、閉じたき裂の長さ（深さ）を高精度かつ簡易に定量し、評価できる新規な方法及び装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の詳細、並びにその他の特徴及び利点について、最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の閉じたき裂の定量評価装置の一例を示す構成図である。図１に示すように、閉じたき裂の定量評価装置１０は、波形生成装置１１と、増幅器１２と、送信器１３と、受信器１４と、波形解析装置１５とを具えている。波形生成装置１１からは任意の波形を有する信号が生成され、この信号は増幅器１２で増幅された後、送信器１３において超音波に変換され、試料Ｓ中のき裂Ｃに照射されるように構成されている。受信器１４では、き裂Ｃで生成した波を受信し、電気信号に変換するように構成されている。前記電気信号は、波形解析装置１５に送られ、前記電気信号に起因した前記波の解析が行われる。
【００１７】
図１に示す装置１０においては、送信器１３及び受信器１４をき裂Ｃに対して同じ側に設けているので、以下に詳述する閉じたき裂の定量評価法においては、いわゆる入射超音波に対する後方散乱を用いて行うことになる。
【００１８】
図１に示す装置１０を用いた、閉じたき裂の深さ（長さ）の定量評価は以下のようにして行う。なお、図２は、以下に示す定量評価法で得た分調波及び高調波の波形の一例を示すグラフである。
【００１９】
最初に、波形生成装置１１から所定の波形を有する信号を増幅器１２で増幅した後、送信器１３に送信し、第１の超音波Ｗ１を生成する。次いで、第１の超音波Ｗ１をき裂Ｃに向けて照射する。このとき、き裂Ｃにおける開いたき裂Ｃ１の先端部Ａでは第１の超音波Ｗ１に起因した線形散乱波Ｚ１が生成される。一方、増幅器１２における増幅度を変化させることによって、送信器１３において、第１の超音波Ｗ１よりも振幅が大きく、第１の超音波Ｗ１と同じ周波数の第２の超音波Ｗ２を生成する。次いで、第２の超音波Ｗ２を同じくき裂Ｃに向けて照射する。このとき、き裂Ｃにおける閉じたき裂Ｃ２の先端部Ｂでは第２の超音波Ｗ２に起因した分調波Ｚ２が生成される。
【００２０】
なお、増幅器１２における第２の超音波Ｗ２の増幅度が小さいと、線形散乱波Ｚ１と識別できるに足る分調波Ｚ２を得ることができないので、増幅器１２における第２の超音波Ｗ２の増幅度は、分調波Ｚ２が生成するような程度に設定する。
【００２１】
線形散乱波Ｚ１及び分調波Ｚ２は受信器１４で受信された後、電気信号に変換され、波形解析装置１５に送られる。波形解析装置１５では、線形散乱波Ｚ１は、図２（ａ）に示すような例えば周波数ｆの波形信号となり、分調波Ｚ２は、図２（ｂ）に示すように例えば周波数ｆ／２の波形信号となる。
【００２２】
しかしながら、線形散乱波Ｚ１は、第１の超音波Ｗ１とともに経路ＴＡＲを形成して受信器１４に到達するものであり、分調波Ｚ２は、第２の超音波Ｗ２とともに経路ＴＢＲを形成して受信器１４に到達するものである。したがって、波形解析装置１５における線形散乱波Ｚ１の前記波形信号と、分調波Ｚ２の前記波形信号とは、経路ＴＡＲと経路ＴＢＲとに基づく経路差に起因した伝搬時間差Δｔだけシフトするようになる。
【００２３】
経路ＴＡＲは閉じたき裂Ｃ２の深さ（長さ）に応じて変化するので、前記経路差も閉じたき裂Ｃ２の深さ（長さ）に応じて変化するようになる。したがって、伝搬時間差Δｔも閉じたき裂Ｃ２の深さ（長さ）に応じて変化するようになる。結果として、伝搬時間差Δｔを計測すれば、伝搬時間差Δｔは閉じたき裂Ｃ２に情報を含むので、伝搬時間差Δｔに基づいて閉じたき裂Ｃ２の情報を得ることができる。
【００２４】
具体的には、送信器１３、受信器１４及びき裂Ｃ間の相対的位置関係と、伝搬時間差Δｔとから閉じたき裂Ｃ２の深さを以下のようにして導出することができる。
【００２５】
試料Ｓの、き裂Ｃ直上の位置をＨとし、送信器１３が位置Ｈから水平方向に距離Ｌだけ離隔し、受信器１４が位置Ｈから送信器１３と反対側の水平方向に同じく距離Ｌだけ離隔しており、第１の超音波Ｗ１及び第２の超音波Ｗ２の速度がＶであり、線形散乱波Ｚ１の受信器１４に対する到達時間をｔとすると、ＨＢ＝（ＴＢ２−Ｌ２）１／２＝［（Ｖｔ／２）２−Ｌ２］１／２であり、ＨＡ＝（ＴＡ２−Ｌ２）１／２＝［（Ｖ（ｔ−Δｔ）／２）２−Ｌ２］１／２であって、閉じたき裂Ｃ２の深さＤ＝ＨＡ−ＨＢで表すことができることから、
Ｄ＝［（Ｖｔ／２）２−Ｌ２］１／２−［（Ｖ（ｔ−Δｔ）／２）２−Ｌ２］１／２
なる関係式で表すことができる。
【００２６】
なお、前記き裂Ｃ直上の位置Ｈを、送信器と受信器の中心に一致させるためには、送信器と受信器の距離を２Ｌに固定しつつ、線形散乱波の前記到達時間ｔが最短になるように、送信器と受信器を動かせば良い。
【００２７】
なお、閉じたき裂Ｃ２の深さＤに応じて得られた複数の伝搬時間差を予めデータとして保存しておけば、上述したような工程において、同じ試料Ｓにおける任意のき裂に対して、上述したように第１の超音波Ｗ１及び第２の超音波Ｗ２を照射して得た伝搬時間差Δｔを、前記保存したデータと比較することによって、任意の閉じたき裂の深さＤを定量することができる。
【００２８】
図３は、図１に示す閉じたき裂の定量評価装置の変形例を示す構成図である。なお、図１に示す装置と同様の構成要素に対しては、同じ参照数字を用いている。
【００２９】
図３に示す閉じたき裂の定量評価装置２０においては、送信器１３と受信器１４とを試料Ｓ、すなわちき裂Ｃを挟むようにして相対向して配置している以外は、図１に示す装置１０と同様の構成を呈している。この場合、送信器１３及び受信器１４をき裂Ｃを挟むようにして相対向させて配置しているので、図３に示す装置２０を用いた閉じたき裂の定量評価法においては、いわゆる入射超音波に対する前方散乱によって生成した線形散乱波Ｚ１及び分調波Ｚ２を用いて行うことになる。
【００３０】
しかしながら、閉じたき裂Ｃ２を定量評価するに際しては、前方散乱によって生じた線形散乱波及び分調波を用いるが、後方散乱によって生じた線形散乱波及び分調波を用いるかの相異のみで、閉じたき裂Ｃ２の深さを定量評価するに際しては、上記同様の幾何学的な方法やストックデータを用いる方法によって実施する。
【００３１】
なお、図１〜３に関する上記いずれの態様においても、第１の超音波Ｗ１及び第２の超音波Ｗ２は、その波形がガウス関数と正弦波との積で表されることが好ましい。この場合、分調波Ｚ２において、図４に示すようなテール効果の発生を抑制し、分調波Ｚ２の撹乱を防止することができる。ただしここで、ガウス関数は唯一の選択ではなく、緩やかに立ち上がり、中央部は平坦で、緩やかに立ち下がる関数であれば、ガウス関数の替わりに用いてもよい。
【００３２】
図５は、本発明の閉じたき裂の定量評価装置の他の一例を示す構成図である。図５に示すように、閉じたき裂の定量評価装置３０は、デジタルフェーズドアレイシステム３１と、増幅器３２と、高耐圧圧電素子アレイ３３及び３４と、高速エコー画像並列処理装置３５とを具えている。デジタルフェーズドアレイシステム３１は図１及び図３に示す波形生成装置１１及び波形解析装置１５と同様の機能を果たし、高耐圧圧電素子アレイ３３及び３４は、それぞれ図１及び図３に示す送信器１３及び受信器１４と同様の機能を果たす。
【００３３】
デジタルフェーズドアレイシステム３１から発生したｎ個のバースト信号を、増幅器１２で増幅した後、高耐圧圧電素子アレイ３３から第１の超音波を可変焦点集束ビームＦとして試料Ｓのき裂Ｃに対して照射する。このとき、開いたき裂Ｃ１の先端部Ａからは線形散乱波が生じるので、この線形散乱波を高耐圧圧電素子アレイ３４で受信するとともに、デジタルフェーズドアレイシステム３１を介して高速エコー画像並列処理装置３５に導入する。すると、装置３５では図６（ａ）に示すように、開いたき裂Ｃ１に関する映像が得られる。
【００３４】
一方、前記バースト信号の、増幅器１２での増幅度を増大させ、前記第１の超音波よりも大きな振幅の第２の超音波を得、この第２の超音波を高耐圧圧電素子アレイ３３から可変焦点集束ビームＦとして試料Ｓのき裂Ｃに対して照射する。このとき、閉じたき裂Ｃ２の先端部Ｂからは分調波が生じるので、この分調波を高耐圧圧電素子アレイ３４で受信するとともに、デジタルフェーズドアレイシステム３１を介して高速エコー画像並列処理装置３５に導入する。すると、装置３５では図６（ｂ）に示すように、開いたき裂Ｃ２に関する映像が得られる。なお、この場合、閉じたき裂Ｃが分調波の発生点を複数もっていても、各々の発生点を映像化することができる。
【００３５】
したがって、図６に示す映像を参酌することによって、閉じたき裂Ｃ２の深さのみならず、開いたき裂Ｃ１の深さをも定量評価することができる。
【００３６】
以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
【００３７】
例えば、上記具体例においては、伝搬時間差Δｔを用い、送信器及び受信器とき裂との相対的な位置関係から幾何学的に閉じたき裂Ｃ２の深さを定量評価する、あるいは伝搬時間差Δｔ及び閉じたき裂Ｃ２との相対関係を示す予め保存されたデータを基に、閉じたき裂Ｃ２の深さを定量評価するようにしているが、伝搬時間差Δｔに基づき、これら以外の方法で閉じたき裂Ｃ２の深さを定量評価するようにすることもできる。
【００３８】
さらには、上述した閉じたき裂Ｃ２の深さを定量評価するための幾何学的な手法も、上記具体例と異なる方法を用いることができる。
【００３９】
なお、閉じたき裂は、本発明で規定するように開いたき裂先端と連続して存在するだけでなく、物体のコーナー部、溶接・接合界面、空孔や介在物などの欠陥のような、超音波の別種の線形散乱源と連続した状態で存在する場合もある。このような場合には、前記別種の線形散乱源から生成する線形散乱波を、本発明における開いたき裂先端で生成する線形散乱波と同一に扱えば、本発明と同一の手法で閉じたき裂の定量評価が行える。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、原子炉、航空機、鉄道などの非破壊評価の現場において、閉じたき裂の深さを簡易かつ高精度に定量評価する方法及び装置として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の閉じたき裂の定量評価装置の一例を示す構成図である。
【図２】図１に示す装置を用いた定量評価法によって得た分調波及び高調波の波形の一例を示すグラフである。
【図３】図１に示す閉じたき裂の定量評価装置の変形例を示す構成図である。
【図４】分調波におけるテール効果を示す図である。
【図５】本発明の閉じたき裂の定量評価装置の他の一例を示す構成図である。
【図６】図５に示す装置を用いた定量評価法によって得た画像の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
１０、２０、３０  閉じたき裂の定量分析装置
１１  波形生成装置
１２、３２  増幅器
１３  送信器
１４  受信器
１５  波形解析装置
３１  デジタルフェーズドアレイシステム
３３、３４  高耐圧圧電素子アレイ
３５  高速エコー画像並列処理装置３５
Ｃ  き裂
Ｃ１  開いたき裂
Ｃ２  閉じたき裂
Ｓ  試料
Ｗ１  第１の超音波
Ｗ２  第２の超音波
Ｚ１  線形散乱波
Ｚ２  分調波
【図１】
2005315636.tif 000003
【図２】
2005315636.tif 000004
【図３】
2005315636.tif 000005
【図４】
2005315636.tif 000006
【図５】
2005315636.tif 000007
【図６】
2005315636.tif 000008