(57)【要約】【課題】    超音波探傷に際し、欠陥の傾き角を容易かつ正確に求めることを可能にする。【解決手段】  対となる送波用探触子と受波用探触子を用いて、送波用探触子から送波された超音波が欠陥の端部に入射して生じる回折波を受波用探触子で受波し、その際の回折波の放射指向性に基づいて、欠陥の傾き角を推定する。傾き角γは次式で求めることができる。      γ＝｛ｔａｎ−１（Ｙｍａｘ／Ｚ）｝−  α  但し、Ｚは欠陥の端部から送波用探触子と受波用探触子のそれぞれの入射点を結ぶ直線への距離である。  Ｙｍａｘは、回折波の受信信号が最大となる受波位置から、送波用探触子と受波用探触子のそれぞれの入射点を結ぶ直線へ欠陥の端部から引いた法線までの距離である。  αは、欠陥の端部に入射した超音波によって生じる回折波の放射指向性によって定まる角度である。【選択図】  図３
2005345217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対となる送波用探触子と受波用探触子を、対象物の表面に一定距離を隔てて配置し、前記送波用探触子から対象物中に超音波を放射し、該対象物中に欠陥が存在する場合に欠陥の端部に入射した超音波によって生じる回折波を、前記受波用探触子で受信することによって超音波探傷を行う超音波探傷方法において、
欠陥の端部に入射した超音波によって生じる回折波の放射指向性に基づいて、該欠陥の傾き角を推定することを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項２】
受波用探触子において前記回折波の受信信号が最大となる該受波用探触子の対象物表面における位置に基づいて、前記欠陥の傾き角を推定することを特徴とする請求項１記載の超音波探傷方法。
【請求項３】
受波用探触子を送波用探触子の方向に前後走査し、前記回折波の受信信号が最大となる該受波用探触子の対象物表面における位置に基づいて、前記欠陥の傾き角を推定することを特徴とする請求項１記載の超音波探傷方法。
【請求項４】
受波用探触子が対象物表面に沿って複数の垂直縦波振動子をアレイ状に配設したアレイ探触子であり、該対象物表面に沿って複数の垂直縦波振動子を位置させて対象物中を伝搬する前記回折波によって対象物表面に発生する垂直応力成分を、該アレイ探触子の複数の垂直縦波振動子によりそれぞれ受波し、それぞれの垂直縦波振動子の内で前記回折波の受信信号が最大となる垂直縦波振動子の対象物表面における位置に基づいて、前記欠陥の傾き角を推定することを特徴とする請求項１記載の超音波探傷方法。
【請求項５】
欠陥の傾き角γを次式によって推定することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の超音波探傷方法。
γ＝｛ｔａｎ−１（Ｙｍａｘ／Ｚ）｝−  α
ここでγは、対象物の表面に配置した送波用探触子と受波用探触子のそれぞれの入射点を結ぶ直線へ引いた法線からの前記欠陥の傾き角（受波用探触子側への傾きを正とする）である。
Ｚは、前記欠陥の端部から対象物の表面に配置した送波用探触子と受波用探触子のそれぞれの入射点を結ぶ直線への距離である。
Ｙｍａｘは、受波用探触子において前記回折波の受信信号が最大となる該受波用探触子の対象物表面における位置、又は前記アレイ探触子のそれぞれの垂直縦波振動子の内で前記回折波の受信信号が最大となる垂直縦波振動子の対象物表面における位置から、送波用探触子と受波用探触子のそれぞれの入射点を結ぶ直線へ該欠陥の端部から引いた法線までの距離である。
αは、欠陥の端部に入射した超音波によって生じる回折波の放射指向性によって定まる角度である。
【請求項６】
前記の角度αを６０（°）とすることを特徴とする請求項５記載の超音波探傷方法。
【請求項７】
対象物中に超音波を放射する送波用探触子と、該対象物中の欠陥の端部に入射した超音波によって生じる回折波を受波する受波用探触子と、該受波用探触子において前記回折波の受波信号が最大となる該受波用探触子の対象物表面における位置を測定可能な位置測定手段とを備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項８】
対象物中に超音波を放射する送波用探触子と、該対象物中の欠陥の端部に入射した超音波によって生じる回折波を受波する受波用探触子と、該受波用探触子を前記送波用探触子の方向に前後走査したとき前記回折波の受波信号が最大となる該受波用探触子の対象物表面における位置を測定可能な位置測定手段とを備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項９】
対象物中に超音波を放射する送波用探触子と、該対象物表面に沿って複数の垂直縦波振動子がアレイ状に配設されたアレイ探触子からなり、該対象物表面に沿って前記垂直縦波振動子を位置させて該対象物中の欠陥の端部に入射した超音波によって生じる回折波を受波する受波用探触子と、それぞれの前記垂直縦波振動子の内で前記回折波の受信信号が最大となる垂直縦波振動子の対象物表面における位置を測定可能な位置測定手段とを備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項１０】
対象物中の欠陥の端部の位置を測定する手段を備えたことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の超音波探傷装置。
【請求項１１】
前記位置測定手段によって得られる、前記回折波の受信信号が最大となる該受波用探触子の対象物表面における位置又は前記アレイ探触子のそれぞれの垂直縦波振動子の内で前記回折波の受信信号が最大となる垂直縦波振動子の対象物表面における位置と、該欠陥の端部の対象物中における位置と、予め設定された欠陥の端部に入射した超音波によって生じる回折波の放射指向性によって定まる角度とによって、欠陥の傾き角を算出する演算部を設けたことを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の超音波探傷装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波探傷に関し、特に、欠陥の傾き角を簡便かつ精確に推定することができる超音波探傷方法とその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、種々の装置や設備の安全性が求められている中で、事故の原因となりかねない欠陥を早く正確に発見することが重要となってきている。非破壊検査法は対象物を破壊することなく欠陥や物性的特性を調べる方法である。非破壊検査法の一種である超音波探傷法は、対象物の外部から超音波を入射し、その反射波や透過波、あるいは回折波を受信し分析することにより内部を調べるものである。
【０００３】
従来の超音波探傷法は、欠陥などの欠陥の存在をある程度敏感に検出できたが、欠陥の形状や大きさ、又は傾き角に関する情報を得ることは難しかった。
そこで、欠陥の寸法をより精確に測定し得る超音波探傷法としてＴＯＦＤ（Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法が期待されている。ＴＯＦＤ法では、一対の送波用の超音波探触子と受波用の超音波探触子を、対象物の表面に一定距離を隔てて対向して配置し、送波用探触子から対象物中に超音波を放射する。対象物の表面を直接伝わる波（ラテラル波）、そして対象物の底面から反射された底面反射波とともに、対象物中にきずなどの欠陥が存在する場合に欠陥の端部に入射した超音波によって生じる回折波を受波用探触子で受信し、これらの波の伝搬時間を基に欠陥の位置や寸法を測定しようとするものである。従来の超音波探傷試験における欠陥の寸法測定には、デシベルドロップ法、評価レベル法、ＤＧＳ法などが広く用いられてきた。これらの手法は、探触子の移動距離やエコー高さに基づいた評価を行なうため、探触子のビームピロフィール、走査ピッチ、あるいは欠陥の傾き角度などによって、測定精度が影響を受けることを避け得なかった。これに対しＴＯＦＤ法は、比較的高精度の測定が可能な伝搬時間を利用するため、欠陥の寸法測定の精度の向上を期待できることになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図６は、ＴＯＦＤ法における超音波探触子の配置と、種々の超音波の伝搬経路の概要を示している。送波用探触子３０と受波用探触子３１の一対の探触子の間の対象物４０中に高さＤのスリット状の欠陥４１が存在する場合を想定している。図７は、このとき受波用探触子３１から得られる受波信号の概要である。まず対象物４０の表面を直接伝わるラテラル波が受信され、続いて欠陥４１の上端部４１ａ（超音波探触子を配置した対象物表面に近い側の欠陥の端部）からの上端回折波、そして欠陥４１の下端部４１ｂ（超音波探触子を配置した対象物表面に遠い側の欠陥の端部）からの下端回折波が受信される。ここで各々の超音波について送波用探触子３０の入射点３０ａｂから受波用探触子３１の入射点３１ａｂに至る伝搬時間を測定し、これに対象物４０における超音波の伝搬速度を乗ずることによって、各々の超音波の送波用探触子３０から受波用探触子３１に至る伝搬経路長が求められる。
【０００５】
欠陥４１の端部４１ａ、４１ｂの位置を決定するためには例えば、送波用探触子３０と受波用探触子３１の間隔を一定に保ったまま図６の左右方向に探触子を走査し（Ｂ−走査）、回折波の伝搬時間が極小になったときの両探触子３０、３１のそれぞれの入射点位置の丁度中央の対象物中に、その回折波を生じた欠陥４１の端部４１ａまたは端部４１ｂがあるとする方法などが用いられている。これにより欠陥４１の端部４１ａ、４１ｂとそれぞれの探触子３０、３１との間の水平距離Ｘ、Ｙが定められるので、上記のように求めた伝搬経路長との幾何学的計算により、欠陥４１の端部４１ａまたは端部４１ｂの深さＺが推定される。
【０００６】
また、欠陥の傾き角は、その破壊力学的評価を行う上での重要なパラメータである。上述の方法によって、欠陥の上端部と下端部の位置を求めることによって傾き角を推定することができるが、上端回折波と下端回折波のそれぞれについてＢ−走査を行って伝搬時間が極小となる位置を決定する必要があり、手続きが煩雑になった。さらに送波用探触子と受波用探触子の間隔に比べて欠陥の寸法は通常微小であるため、この方法によって欠陥の傾き角を精確に推定することは困難であった。勿論この方法は、Ｂ−走査が困難となるような対象物には適用が難しく、また実際の対象物で生じることの多い表面又は裏面に開口した欠陥については、当該欠陥の下端部又は上端部のいずれかの位置しか推定できないので、傾き角を決定できなかった。
【０００７】
本発明は、上記の問題を解決しかつ煩雑な作業を要しないで、ＴＯＦＤ法において欠陥の傾き角の推定を簡便かつ精確に行い得る超音波探傷方法および装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、ＴＯＦＤ法においてきずなどの欠陥の端部に入射した超音波によって生じる回折波の放射指向性が、欠陥の端部への超音波の入射角に殆んど依存しないことを見いだした。図１はその確認を行うための実験の概要を示している。円形の試験片５０の中心に半径方向に沿って垂直な疲労き裂５１をいれ、送波用に縦波垂直探触子Ｔと受波用に縦波垂直探触子Ｒを試験片５０の円周上に配置して、き裂端部からの回折波の強度分布を調べた。図２は、送波用探触子Ｔを垂直から例えば４５°の位置に設置した場合について、受波用探触子Ｒを試験片５０の円周上に沿って移動しながらき裂５１の下端部５１ａからの回折波を受信してその強度分布を測定し、放射指向性のパターンとしてプロットしたものである。回折波の強度は垂直即ち、き裂５０の方向から、受波用探触子Ｒ側に約６０°傾いた方向で最大となっているのが分かる。送波用探触子Ｔを垂直から２０°〜８０°の範囲で試験片５０の円周上を移動してき裂下端部５１ａへの超音波入射角を変えても、き裂５１の方向から約６０°傾いた方向で最大となる回折波の放射パターンは殆んど変化しなかった。この実験は図６に示したＴＯＦＤ法における下端回折波に対応したものであるが、上端回折波に対応した実験においても、き裂端部への超音波の入射角に拘らず、き裂の方向から約６０°傾いた方向で最大となる回折波の放射パターンが確認された。かかる知見に基づいて本発明は完成するに至ったものである。
【０００９】
すなわち本発明の超音波探傷方法のうち、第１の発明は、対となる送波用探触子と受波用探触子を、対象物の表面に一定距離を隔てて配置し、前記送波用探触子から対象物中に超音波を放射し、該対象物中に欠陥が存在する場合に欠陥の端部に入射した超音波によって生じる回折波を、前記受波用探触子で受信することによって超音波探傷を行う超音波探傷方法において、欠陥の端部に入射した超音波によって生じる回折波の放射指向性に基づいて、該欠陥の傾き角を推定することを特徴とする。
【００１０】
第２の発明の超音波探傷方法は、第１の発明の超音波探傷方法において、受波用探触子において前記回折波の受信信号が最大となる該受波用探触子の対象物表面における位置に基づいて、前記欠陥の傾き角を推定することを特徴とする。
【００１１】
第３の発明の超音波探傷方法は、第１の発明の超音波探傷方法において、受波用探触子を送波用探触子の方向に前後走査し、前記回折波の受信信号が最大となる該受波用探触子の対象物表面における位置に基づいて、前記欠陥の傾き角を推定することを特徴とする。
【００１２】
第４の発明の超音波探傷方法は、第１の発明の超音波探傷方法において、受波用探触子が対象物表面に沿って複数の垂直縦波振動子をアレイ状に配設したアレイ探触子であり、対象物中を伝搬する前記回折波によって対象物表面に発生する垂直応力成分を、該アレイ探触子の複数の垂直縦波振動子によりそれぞれ受波し、それぞれの垂直縦波振動子の内で前記回折波の受信信号が最大となる垂直縦波振動子の対象物表面における位置に基づいて、前記欠陥の傾き角を推定することを特徴とする。
【００１３】
第５の発明の超音波探傷方法は、第２〜第４の発明のいずれかの超音波探傷方法において、欠陥の傾き角γを次式によって推定することを特徴とする。
γ＝｛ｔａｎ−１（Ｙｍａｘ／Ｚ）｝−  α            …（１）
ここでγは、対象物の表面に配置した送波用探触子と受波用探触子のそれぞれの入射点を結ぶ直線へ引いた法線からの前記欠陥の傾き角（受波用探触子側への傾きを正とする）である。
Ｚは、前記欠陥の端部から対象物の表面に配置した送波用探触子と受波用探触子のそれぞれの入射点を結ぶ直線への距離である。
Ｙｍａｘは、受波用探触子において前記回折波の受信信号が最大となる該受波用探触子の対象物表面における位置、又は前記アレイ探触子のそれぞれの垂直縦波振動子の内で前記回折波の受信信号が最大となる垂直縦波振動子の対象物表面における位置から、送波用探触子と受波用探触子のそれぞれの入射点を結ぶ直線へ該欠陥の端部から引いた法線までの距離である。
αは、欠陥の端部に入射した超音波によって生じる回折波の放射指向性によって定まる角度である。
【００１４】
第６の発明の超音波探傷方法は、第５の発明の超音波探傷方法において、前記の角度αを６０（°）とすることを特徴とする。
【００１５】
次に、第１の発明の超音波探傷装置は、対象物中に超音波を放射する送波用探触子と、該対象物中の欠陥の端部に入射した超音波によって生じる回折波を受波する受波用探触子と、該受波用探触子において前記回折波の受波信号が最大となる該受波用探触子の対象物表面における位置を測定可能な位置測定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
第２の発明の超音波探傷装置は、対象物中に超音波を放射する送波用探触子と、該対象物中の欠陥の端部に入射した超音波によって生じる回折波を受波する受波用探触子と、該受波用探触子を前記送波用探触子の方向に前後走査したとき前記回折波の受波信号が最大となる該受波用探触子の対象物表面における位置を測定可能な位置測定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
第３の発明の超音波探傷装置は、対象物中に超音波を放射する送波用探触子と、該対象物表面に沿って複数の垂直縦波振動子がアレイ状に配設されたアレイ探触子からなり、該対象物表面に沿って前記垂直縦波振動子を位置させて該対象物中の欠陥の端部に入射した超音波によって生じる回折波を受波する受波用探触子と、それぞれの前記垂直縦波振動子の内で前記回折波の受信信号が最大となる垂直縦波振動子の対象物表面における位置を測定可能な位置測定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
第４の発明の超音波探傷装置は、第１〜第３のいずれかに記載の超音波探傷装置の発明において、欠陥の端部の位置を測定する手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】
第５の発明の超音波探傷装置は、第１〜第４のいずれかに記載の超音波探傷装置の発明において、前記位置測定手段によって得られる、前記回折波の受信信号が最大となる該受波用探触子の対象物表面における位置又は前記アレイ探触子のそれぞれの垂直縦波振動子の内で前記回折波の受信信号が最大となる垂直縦波振動子の対象物表面における位置と、該欠陥の端部の対象物中における位置と、予め設定された欠陥の端部に入射した超音波によって生じる回折波の放射指向性によって定まる角度とによって、欠陥の傾き角を算出する演算部を設けたことを特徴とする。  
【００２０】
すなわち、本発明の超音波探傷方法によれば、超音波探傷に際し、欠陥の端部で発生した回折波の放射指向性が入射角に殆ど依存せず、欠陥の傾き角に依存していることから、回折波の放射指向性から欠陥の傾き角を容易かつ正確に知ることができる。また、放射指向性に関しては、受波位置によって受波出力が異なる現象を利用して受信信号が最大となる受波位置を得て回折波の放射指向性を知ることができる。受信信号が最大となる受波位置は、前記するように受波用探触子を走査することで出力が変化する受信信号から最大受信信号となる受波位置を認識することができる。また、受波用探触子をアレイ探触子で構成し、該アレイ探触子の内で最大の受信信号出力が得られる振動子の位置に基づいて受信信号が最大となる受波位置を知ることができる。
上記した受信信号が最大となる受波位置、欠陥の端部位置などを用いることで、回折波の放射指向性、欠陥の傾き角を幾何学的に算出することができる。
【００２１】
また、本発明の超音波探傷装置によれば、受波用探触子において受信信号が最大となる受波位置が位置測定手段によって容易に得られ、前記のようにして欠陥の傾き角を容易かつ正確に推定することができる。また、前記した幾何学的な算出は、演算部によって速やかに行うことができ、欠陥の傾きを容易に知ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明の超音波探傷方法によれば、対となる送波用探触子と受波用探触子を、対象物の表面に一定距離を隔てて配置し、前記送波用探触子から対象物中に超音波を放射し、該対象物中に欠陥が存在する場合に欠陥の端部に入射した超音波によって生じる回折波を、前記受波用探触子で受信することによって超音波探傷を行う超音波探傷方法において、欠陥の端部に入射した超音波によって生じる回折波の放射指向性に基づいて、該欠陥の傾き角を推定するので、従来のＴＯＦＤ法の問題を解決しかつ煩雑な方法を要しないで、ＴＯＦＤ法において欠陥の傾き角の推定を簡便かつ精確におこなうことができる。
【００２３】
また、本発明の超音波探傷装置によれば、対象物中に超音波を放射する送波用探触子と、該対象物中の欠陥の端部に入射した超音波によって生じる回折波を受波する受波用探触子と、該受波用探触子において前記回折波の受波信号が最大となる該受波用探触子の対象物表面における位置を測定可能な位置測定手段とを備えるので、前記探傷方法を確実に実行して欠陥の傾き角を知ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明の一実施形態を図３に基づいて説明する。
この実施形態では、送波用探触子１に通常の楔を用いた縦波斜角探触子を使用し、受波用探触子２に複数（ｎ個）の垂直縦波振動子ａ１…ａｎをアレイ状に配設したアレイ探触子を使用する。該垂直縦波振動子ａ１…ａｎは、対象物５に設置した際に、対象物５の表面５ａに沿って位置させることができる。
【００２５】
送波用探触子１は、制御部１０によって制御される送波信号発生部１１に接続されており、該送波用信号発生部１１からの送波用信号を受けて超音波縦波を発生する。
送波用探触子１によって対象物５中に超音波縦波を放射することにより生ずるラテラル波、上端回折波、下端回折波、及びその他の超音波は受波用探触子２で受波される。
アレイ探触子を構成する各々の垂直縦波振動子ａ１…ａｎの受波信号は、それぞれ制御部１０で制御される受波信号処理部１２に入力される。
【００２６】
受波信号処理部１２は、各々の垂直縦波振動子ａ１…ａｎの受波信号から、本実施形態においては例えば上端回折波の受信信号をそれぞれ抽出し、抽出された受信信号の内で最大となる垂直縦波振動子を検出し、当該垂直縦波振動子の受信信号と識別番号を前記制御部１０に伝達する。制御部１０は当該垂直縦波振動子の受信信号と識別番号を記憶し、表示部１５に表示する。制御部１０では受信信号と識別番号を記憶するためのメモリなどの記憶部を備える。当該垂直縦波振動子が、アレイ探触子の受波面において前方（図３の左方）又は後方（図３の左方）の端部付近に位置する垂直縦波振動子である場合は、上端回折波の受信信号が対象物の表面５ａにおいて最大となる位置が、アレイ探触子の受波面の外側に存する可能性がある。このときはアレイ探触子を前方（図３の左方）又は後方（図３の右方）に、アレイ探触子の受波面の前後の長さＬに概ね相当する距離を移動してから、再度送受波を行う。
【００２７】
上端回折波の受信信号の内で最大となった垂直縦波振動子の対象物表面における位置は、本実施形態では例えば、送波用探触子１から対象物の表面に沿って当該垂直縦波振動子ａ１…ａｎに到達するラテラル波の伝搬時間に基づいて推定することができる。当該垂直縦波振動子ａ１…ａｎの受波信号は、受波信号処理部１２を経て探触子位置検出部１３にも入力される。
探触子位置検出部１３は、当該垂直縦波振動子の受波信号からラテラル波の受信信号を抽出し、送信信号とラテラル波の受信信号の間の時間差を測定する。この時間差から予め設定された送波用探触子１及び受波用探触子２内部での時間遅れを減じたものに、ラテラル波の伝搬速度（通常は対象物における縦波音速）を乗算することにより、送波用探触子１の入射点から当該垂直縦波振動子の入射点に至る距離が精確に算出される。すなわち、この実施形態では、受波信号処理部１２と探触子位置検出部とによって本発明の位置測定手段が構成されている。
【００２８】
一方、上端回折波を生じた欠陥の上端部６ａの対象物中における位置は、例えば前述したように、送波用探触子１と受波用探触子２の間隔を一定に保ったまま図３の左右方向に探触子１、２を走査（Ｂ−走査）して、上端回折波の伝搬時間が極小になったときの両探触子のそれぞれの入射点位置の丁度中央の対象物中に、回折波を生じた欠陥６の上端部６ａがあるとする方法によって推定することができる。すなわち、上記探触子１、２と探触子を走査（Ｂ−走査）した際に回折波の伝搬時間を測定する機器などによって本発明における対象物中における欠陥の端部位置を測定する手段が構成されている。本実施形態では、ラテラル波の伝搬時間に基づいて送波用探触子１と受波用探触子２の入射点間距離を精確に測定できるので、上端回折波を生じた欠陥６の上端部６ａの位置も精確に推定できる特徴がある。
【００２９】
上記の手順によって取得された、前記アレイ探触子のそれぞれの垂直縦波振動子の内で上端回折波の受信信号が最大となる垂直縦波振動子の対象物表面における位置と、該欠陥６の上端部６ａの対象物５中における位置と、予め設定された欠陥の端部に入射した超音波によって生じる回折波の放射指向性によって定まる角度とによって演算部１４が前記式（１）の計算を行い、算出された欠陥６の傾き角を表示部１５に表示する。演算部１４は、例えばＣＰＵとこれを動作させるプログラムとによって構成することができる。
【００３０】
なお本実施形態においては、欠陥の上端部に入射した超音波によって生じる上端回折波の受信信号を抽出して欠陥の傾き角を算出する例を示したが、欠陥の下端部に入射した超音波によって生じる下端回折波の受信信号を抽出して欠陥の傾き角を算出することも勿論同様に可能であり、両者を求めて平均値などによって欠陥の傾き角を算出することも可能である。
【００３１】
なお、上記実施形態では、受波用探触子としてアレイ探触子を用いて受信信号が最大となる受波位置を、複数の垂直縦波振動子における受波信号分布によって求めたが、アレイ探触子を用いないで、受波用探触子を送波用探触子に対し前後に走査することで受信信号が最大となる受波位置を求めてもよい。この場合、受波用探触子の位置を外部のセンサによって検知したり、受波用探触子に位置情報を保持させる機構などを設けたりして本発明の位置測定手段を構成することができる。
さらに、本発明は上記実施形態の説明に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜変更が可能である。
【００３２】
なお、上記実施形態では、受波用探触子で検出した受信信号が最大となる受波位置を求めたが、このときの受信信号は回折波の受波面に垂直な成分に対応したものになる。回折波が縦波の場合は、それぞれの受信信号に (Y２＋Ｚ２）１／２／Z を乗じて回折波の伝搬方向に平行な成分を算出して、回折波の伝搬方向に平行な成分が最大となる受波位置を求めることによって、本発明による欠陥の傾き角の推定精度がさらに向上し得ることは勿論である。
【実施例１】
【００３３】
以下に、本発明の一実施例を説明する。
本発明の超音波探傷方法を、対象物表面に垂直な高さＤ＝５ｍｍのスリット状の欠陥を内部に有する鋼製の対象物に実施した。送波用探触子には、周波数５ＭＨｚで公称屈折角６０°の縦波斜角探触子を用い、受波用探触子には、同じく周波数５ＭＨｚで対象物表面に１６個の垂直縦波振動をピッチ０．３７５ｍｍでアレイ状に配設したアレイ探触子を使用した。
【００３４】
図４は、受波用のアレイ探触子を対象物の表面に沿って、１回毎にアレイ探触子の受波面の前後の長さＬ＝６ｍｍずつ移動させながら合計６回の送受波を行った結果の例である。アレイ探触子を形成する各々の垂直縦波振動子の受波信号から上端回折波の受信信号を抽出して、その信号電圧を対象物の表面における各々の垂直縦波振動子の位置の関数として、垂直縦波振動のピッチである０．３７５ｍｍきざみでプロットした。同図における各々の垂直縦波振動子の位置は、送波用探触子と受波用探触子のそれぞれの入射点を結ぶ直線へ該欠陥の上端部から引いた法線からの距離、つまり図３におけるＹで表示してある。図４から、上端回折波の受信信号が最大となる対象物表面における位置は、Ｙｍａｘ≒１７ｍｍであることが分かる。また欠陥の上端部から対象物の表面に配置した送波用探触子と受波用探触子のそれぞれの入射点を結ぶ直線までの距離は、Ｚ＝１０ｍｍであり、α＝６０°として式（１）に代入して計算した結果、下記のように欠陥の傾き角がほぼ正確に推定できた。
γ＝｛ｔａｎ−１（１７／１０）｝−  ６０  ≒  −  ０．５    （°）
【実施例２】
【００３５】
次に、本発明の他の実施例を説明する。
本発明の超音波探傷方法を、対象物表面への垂線から１０°傾いた高さＤ＝５ｍｍのスリット状の欠陥を内部に有する鋼製の対象物に実施した。送波用探触子には、周波数５ＭＨｚで公称屈折角６０°の縦波斜角探触子を用い、受波用探触子には、同じく周波数５ＭＨｚで対象物表面に１６個の垂直縦波振動をピッチ０．３７５ｍｍでアレイ状に配設したアレイ探触子を使用した。
【００３６】
図５は、受波用のアレイ探触子を対象物の表面に沿って、１回毎にアレイ探触子の受波面の前後の長さＬ＝６ｍｍずつ移動させながら合計６回の送受波を行った結果の例である。アレイ探触子を形成する各々の垂直縦波振動子の受波信号から上端回折波の受信信号を抽出して、その信号電圧を対象物の表面における各々の垂直縦波振動子の位置の関数として、垂直縦波振動のピッチである０．３７５ｍｍきざみでプロットした。同図における各々の垂直縦波振動子の位置は、送波用探触子と受波用探触子のそれぞれの入射点を結ぶ直線へ該欠陥の上端部から引いた法線からの距離、つまり図３におけるＹで表示してある。図５から、上端回折波の受信信号が最大となる対象物表面における位置は、Ｙｍａｘ≒２７ｍｍであることが分かる。また欠陥の上端部から対象物の表面に配置した送波用探触子と受波用探触子のそれぞれの入射点を結ぶ直線までの距離は、Ｚ＝１０ｍｍであり、α＝６０°として式（１）に代入して計算した結果、下記のように欠陥の傾き角がほぼ正確に推定できた。
γ＝｛ｔａｎ−１（２７／１０）｝−  ６０  ≒  ９．７  （°）
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】回折波の放射指向性を示すための測定具を示す図である。
【図２】同じく、放射指向性の測定結果を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態における超音波探傷を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施例における測定結果を示す図である。
【図５】本発明の他の実施例における測定結果を示す図である。
【図６】ＴＯＦＤ法を説明するための図である。
【図７】同じくＴＯＦＤ法による受波信号を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１      送波用探触子
２      受波用探触子
５      対象物
６      欠陥
１０      制御部
１１      送波信号発生部
１２      受波信号処理部
１３      探触子位置検出部
１４      演算部
１５      表示部
３０      送波用探触子
３０ａｂ  入射点
３１      受波用探触子
３１ａｂ  入射点
４０      対象物
４１      欠陥
４１ａ    上端部
４１ｂ    下端部
５０      試験片
５１      疲労き裂
【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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【図６】
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【図７】
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