(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象に対するアレイ型超音波センサによる超音波の送受信位置を移動させ、
複数の前記送受信位置のそれぞれにおいて前記アレイ型超音波センサを用いて前記検査対象に対する超音波の入射角度を変化させ、前記アレイ型超音波センサによる超音波の焦点深さを前記検査対象の底面より深い位置に設定した状態で前記入射角度ごとの超音波の波形情報を有した探傷画像を複数枚取得し、
複数の前記送受信位置での各探傷画像に基づいて超音波の波面の重ね合わせによる干渉で真の欠陥位置の信号による画像が残った処理画像を生成する際、
前記超音波の送受信位置の移動量を把握し、前記複数枚の探傷画像を前記把握した移動量に相当する分ずらして加算又は平均化処理することにより前記処理画像を生成することを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項２】
複数の圧電振動素子からなるアレイ型超音波センサの一部の圧電振動素子を用い、検査対象に対する超音波の焦点深さを前記検査対象の底面より深い位置に設定した状態で当該超音波の入射角度を変化させて超音波の送受信を行なうことにより前記入射角度ごとの超音波の波形情報が含まれた複数枚の探傷画像を取得し、
前記複数の圧電振動素子を電気的に切替えることにより前記一部の圧電振動素子による超音波の送受信位置を移動させ、複数の超音波送受信位置での各探傷画像を前記一部の圧電振動素子の移動量分だけずらしながら加算若しくは平均化することにより、複数の前記送受信位置での各探傷画像に基づく超音波の波面の重ね合わせによる干渉で真の欠陥位置の信号による画像が残った処理画像を生成することを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項３】
アレイ型超音波センサと、
検査対象に対する前記アレイ型超音波センサによる超音波送受信位置を移動させる走査手段と、
前記アレイ型超音波センサとの間で駆動信号及び受信信号を授受するとともに前記駆動信号に遅延を与えて超音波の入射角度と焦点深さを変化させる送受信手段と、
複数の前記送受信位置のそれぞれにおいて前記アレイ型超音波センサを用いて前記検査対象に対する超音波の入射角度を変化させ、前記アレイ型超音波センサによる超音波の焦点深さを前記検査対象の底面より深い位置に設定した状態で前記入射角度ごとの超音波の波形情報を有した探傷画像を取得し、複数の前記送受信位置での各探傷画像に基づいて超音波の波面の重ね合わせによる干渉で真の欠陥位置の信号による画像が残った処理画像を生成する際、前記超音波の送受信位置の移動量を把握し、前記探傷画像を前記把握した移動量に相当する分ずらして加算又は平均化処理することにより前記処理画像を生成する計算機と、
前記処理画像を表示する表示部と、
を備えた超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被破壊検査技法の一種である超音波探傷法に係り、特に、アレイ型超音波セ
ンサを使用した超音波探傷方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種構造材などを検査対象とした超音波探傷法では、従来から超音波の送信と受信に単
一の素子からなる超音波センサを用い、検査対象内部の欠陥などにより反射された超音波
信号を検出し、伝播時間と超音波センサの位置に基づいて欠陥の検出を行っている。
【０００３】
このとき、超音波センサを移動させては欠陥からの反射波が得られる位置を求め、検査
対象の底面(遠い方の境界面)又は表面(近い方の境界面)からの反射波の受信時間の差と、
材料音速(検査対象材料中の音速)の積算により、当該欠陥の寸法を同定している。
【０００４】
この方法は、動作原理が単純明快であり、装置も比較的簡便で済むので、一般的な欠陥
検査によく用いられているが、超音波反射波を計測し反射波の受信時間だけから欠陥を評
価しなければならないため、高精度な検査には熟練した検査員を要する上、計測に多大の
時間が必要であった。
【０００５】
一方、近年では、フェーズドアレイ法や開口合成法などとして知られているように、検
査対象内部を高精度に画像化して検査する探傷方法が開発されている(例えば、非特許文
献１参照。)。
【０００６】
ここで、まず、フェーズドアレイ法は、圧電振動素子を複数個配列した、いわゆるアレ
イ型超音波センサを使用し、各圧電振動素子から送信される超音波の波面が干渉し合成波
面を形成して伝播していくという原理に基づいたものであり、従って、各圧電振動素子の
超音波送信タイミングを遅延制御し、それぞれのタイミングをずらすことで、超音波の入
射角度が制御でき、超音波を集束させることができる。
【０００７】
また、超音波の受信に際しても、各圧電振動素子で受信した反射超音波をずらして加算
することで、送信時と同様、超音波の受信入射角度を制御したり、焦点を合わせて超音波
を受信したりすることができる。
【０００８】
そして、このフェーズドアレイ法としては、圧電振動子を直線的に走査するリニアスキ
ャン方式や、超音波の送信と受信方向を扇状に変化させるセクタスキャン方式が一般的に
知られているが、何れの方式の場合も、超音波センサを動かすことなく超音波を高速に走
査したり、超音波センサを交換することなく超音波の入射角度や集束深さの位置を任意に
制御したりすることができ、従って高速且つ高精度の検査が可能な技術であるということ
ができる。
【０００９】
一方、開口合成法は、検査対象内に波動が広く拡散するようにして超音波を送信し反射
超音波信号を受信した場合、受信された反射超音波の音源となる欠陥の位置は、超音波を
送信し受信した圧電振動素子の位置を中心とし、反射超音波の伝播距離を半径とした円弧
上に存在するという原理に基づいたものであり、このため、圧電振動素子の位置を順次変
えて超音波の送信と受信を行い、各位置における受信波形を、電子計算機上で演算して円
弧状に広げることにより、超音波反射源となる欠陥の存在位置に前記の円弧の交点が集中
し、欠陥の位置が特定されるようにするものである。
【００１０】
実際には超音波センサの位置と、その位置での超音波波形信号を用い、電子計算機上で
演算処理することで高分解能な画像化を行う技術であり、このときの演算処理の内容に付
いては、非特許文献１に記載されているものである。
【非特許文献１】近藤倫正、大橋由昌、実森彰郎 共著 ディジタル信号処理シリーズ１２巻                                                                      「計測・センサにおけるディジタル信号処理」                                  １４３頁〜１８６頁  １９９３年５月２０日  昭晃堂発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
まず、上記従来技術の中で、フェーズドアレイ法の場合、超音波の入射角度や集束位置
を複数の圧電振動素子により任意に制御し、高速且つ高精度の検査が行える利点がある反
面、設定した集束深さ位置にしか焦点が合わないため、集束していない深さ位置では非集
束となってしまい、この結果、当該焦点が合っていない深さ位置においては、空間分解能
が低下してしまうという問題があった。
【００１２】
また、このフェーズドアレイ法では、検査対象の全ての深さ位置に逐次焦点を合わせて
は超音波走査を行う必要があるが、このときの超音波の送信と受信の繰返し周期には限界
があるため、検査に多大の時間を要してしまい、現実的ではないという問題があった。
【００１３】
更に、このフェーズドアレイ法では、焦点深さに応じて分割した数多くの探傷画像を見
て評価を行う必要があり、探傷画像の評価が極めて煩雑な作業になってしまうという問題
があった。
【００１４】
次に、上記従来技術の中の開口合成法の場合には、超音波の送信点と受信点の各々の波
形を電子計算機上で演算処理するので、高分解能の画像化が可能であるという利点がある
反面、原理上、超音波が広く拡散するようにして送信する必要があるため、超音波の伝播
距離が長くなるにつれ受信される超音波の強度(レベル)が低下し、このため超音波の拡散
による減衰が大きく、また、検査対象が厚く超音波の伝播距離が長い場合には、センサか
らの距離が遠い点での超音波の強度がかなり弱くなってしまうため、反射波の受信が困難
になる上、電気ノイズをはじめとする種々のノイズの影響を受け易くなってＳ／Ｎが低下
してしまうという問題があった。
【００１５】
更に、この開口合成法では、電子計算機上で高度な演算処理を行う必要があるので、そ
の演算に時間を要し、従って検査を行いながら現場で探傷画像を評価する方法には向いて
いないという問題があった。
【００１６】
本発明の目的は、取り扱いが簡単で迅速に高分解能且つ高Ｓ／Ｎの探傷画像が得られる
ようにした超音波探傷方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的は、検査対象に対するアレイ型超音波センサによる超音波の送受信位置を移動させ、複数の前記送受信位置のそれぞれにおいて前記アレイ型超音波センサを用いて前記検査対象に対する超音波の入射角度を変化させ、前記アレイ型超音波センサによる超音波の焦点深さを前記検査対象の底面より深い位置に設定した状態で前記入射角度ごとの超音波の波形情報を有した探傷画像を複数枚取得し、複数の前記送受信位置での各探傷画像に基づいて超音波の波面の重ね合わせによる干渉で真の欠陥位置の信号による画像が残った処理画像を生成する際、前記超音波の送受信位置の移動量を把握し、前記複数枚の探傷画像を前記把握した移動量に相当する分ずらして加算又は平均化処理することにより前記処理画像を生成することを特徴とする超音波探傷方法によって達成される。
【００１８】
また、上記目的は、複数の圧電振動素子からなるアレイ型超音波センサの一部の圧電振動素子を用い、検査対象に対する超音波の焦点深さを前記検査対象の底面より深い位置に設定した状態で当該超音波の入射角度を変化させて超音波の送受信を行なうことにより前記入射角度ごとの超音波の波形情報が含まれた複数枚の探傷画像を取得し、前記複数の圧電振動素子を電気的に切替えることにより前記一部の圧電振動素子による超音波の送受信位置を移動させ、複数の超音波送受信位置での各探傷画像を前記一部の圧電振動素子の移動量分だけずらしながら加算若しくは平均化することにより、複数の前記送受信位置での各探傷画像に基づく超音波の波面の重ね合わせによる干渉で真の欠陥位置の信号による画像が残った処理画像を生成することを特徴とする超音波探傷方法によっても達成される。
【００１９】
更に上記目的は、アレイ型超音波センサと、検査対象に対する前記アレイ型超音波センサによる超音波送受信位置を移動させる走査手段と、前記アレイ型超音波センサとの間で駆動信号及び受信信号を授受するとともに前記駆動信号に遅延を与えて超音波の入射角度と焦点深さを変化させる送受信手段と、複数の前記送受信位置のそれぞれにおいて前記アレイ型超音波センサを用いて前記検査対象に対する超音波の入射角度を変化させ、前記アレイ型超音波センサによる超音波の焦点深さを前記検査対象の底面より深い位置に設定した状態で前記入射角度ごとの超音波の波形情報を有した探傷画像を取得し、複数の前記送受信位置での各探傷画像に基づいて超音波の波面の重ね合わせによる干渉で真の欠陥位置の信号による画像が残った処理画像を生成する際、前記超音波の送受信位置の移動量を把握し、前記探傷画像を前記把握した移動量に相当する分ずらして加算又は平均化処理することにより前記処理画像を生成する計算機と、前記処理画像を表示する表示部と、を備えた超音波探傷装置によっても達成される。
【００２０】
このとき、更に前記探傷画像の加算若しくは平均化に際して、各探傷画像の傾き角度が、前記アレイ型超音波センサによる前記超音波送受信位置の移動に際して現れる前記検査対象の表面の傾きに応じて補正されるようにしても良い。
【００２１】
更に上記目的は、複数の圧電振動子を有するアレイ型超音波センサ内部の一部の前記圧電振動素子を用いて検査対象に対する超音波の入射角度を変化させて超音波の送受信を行い、前記複数の圧電振動子を電気的に切替えて前記一部の圧電振動素子による超音波送受信位置を移動させ、複数の超音波送受信位置での各探傷画像を、前記一部の圧電振動素子の移動量分だけずらしながら加算若しくは平均化して超音波の波面の重ね合わせによる干渉で反射信号が残った画像を生成することを特徴とする超音波探傷方法によっても達成される。
【００２２】
同じく上記目的は、超音波の受信に必要な個数より多くの個数の圧電振動素子を備えたアレイ型超音波センサと、前記アレイ型超音波センサの各圧電振動素子に送信信号を供給するパルサーと、超音波の送信を行う各前記圧電振動素子に前記パルサーの出力が供給されるように、前記アレイ型超音波センサに設けられた各電振動素子を電気的に切替える送信切替回路と、超音波を受信する各前記圧電振動素子からの受信信号を入力するレシーバと、  超音波を受信する各前記圧電振動素子からの受信信号が前記レシーバに入力されるように、前記アレイ型超音波センサに設けられた各圧電振動素子を電気的に切替える受信切替回路と、前記パルサーから出力される各前記送信信号のタイミング及び前記レシーバによる各前記受信信号の入力タイミングを制御する遅延制御部と、前記受信信号毎の超音波波形を収録するデータ収録部と、前記データ収録部で収録した波形から探傷画像を生成し、複数の前記探傷画像を、前記電気的な切替映像による前記圧電振動素子の移動量分ずつずらして加算若しくは平均化して一つの画像を生成する画像処理用の計算機と、前記一つの画像を表示する表示部を備えることによっても達成される。
【００２３】
本発明によれば、アレイ型超音波センサから発振した超音波の入射角度を変化させて検査対象内部を探傷し、順次該アレイ型超音波センサの設置位置を移動し、得られた探傷画像を該アレイ型超音波センサの移動量だけずらしながら各探傷位置で得られた探傷画像を加算或いは平均化して映像化することで、焦点深さを細かく設定すること無く超音波の集束効果を得ることができ、この結果、ほとんど全ての深さ位置で高分解能な探傷画像が得られるため、高精度な非破壊検査ができるようになり、探傷画像の加算或いは平均化によりランダムなノイズを低減できるため、探傷画像のＳ／Ｎが向上できる。
【００２４】
また、本発明によれば、複数の圧電振動素子を備えたアレイ型超音波センサと、前記ア
レイ型超音波センサの各圧電振動素子との間で送信信号を送信するパルサーと受信信号を
送受するレシーバと、前記送信信号と受信信号に前記各圧電振動素子に遅延時間を可変し
て時間制御を行う遅延制御部と、前記アレイ型超音波センサで超音波を送信と受信した波
形を収録するデータ収録部と、前記アレイ型超音波センサを走査するセンサ移動手段及び
これを制御する走査制御部と、前記アレイ型超音波センサの移動量を計測する移動量検出
部と、収録した波形から探傷画像を生成し、前記アレイ型超音波センサの移動量検出部で
計測した移動量ずつずらして複数の探傷画像を加算或いは平均化する画像処理部と、前記
探傷画像及び加算した探傷画像を表示する表示部を備えることで、焦点深さを細かく設定
すること無く超音波の集束効果を得ることができ、探傷画像が高分解能となるため、高精
度な非破壊検査ができるようにした。
【００２５】
また、この結果、本発明によれば、アレイ型超音波センサを用いた従来の探傷方法であ
るリニアスキャンやセクタスキャンなどの探傷と、上記探傷画像の処理とを切替える処理
内容切替手段を有することで、従来の探傷と同様の動作も可能なものとした。
【００２６】
同じく本発明によれば、アレイ型超音波センサを用いた検査において、焦点深さを細か
く設定すること無く超音波の集束効果を得ることができ、この結果、センサからの距離が
遠くてもほぼ全ての深さ位置で高分解能な探傷画像を得ることができる。
【００２７】
更に本発明によれば、開口合成法のように、時間をかけて高度な演算を行わなくても高
分解能かつ高Ｓ／Ｎの探傷画像が得られるので、検査の現場においても迅速に探傷結果を
評価することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、簡単な操作で迅速に高分解能且つ高Ｓ／Ｎの探傷画像を得ることができ、この結果、高精度で信頼性に富んだ非破壊検査を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による超音波探傷方法及び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】本発明による超音波探傷方法及び超音波探傷装置の一実施形態の動作を説明するための模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態においてアレイ型超音波センサの圧電振動素子に与える遅延時間パターンの一例を示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における探傷画像の加算或いは平均化処理を説明するための模式図である。
【図５】本発明の第１の実施形態による探傷画の加算或いは平均化処理の一例を示す説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態による探傷画の加算或いは平均化処理の他の一例を示す説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態により得られる探傷画像表示の一例を示す説明図である。
【図８】本発明の第１の実施形態による処理手順の第１の例を説明するための流れ図である。
【図９】本発明の第１の実施形態による処理手順の第２の例を説明するための流れ図である。
【図１０】本発明による超音波探傷方法及び超音波探傷装置の第２の実施形態を示す構成図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態による処理手順の第１の例を説明するための流れ図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態による処理手順の第２の例を説明するための流れ図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態による探傷画の加算或いは平均化処理の一例を示す説明図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態による処理手順の一例を説明するための流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の超音波探傷方法及び装置について、図示の実施の形態により詳細に説明
する。
【００３１】
図１は、本発明の第１の実施形態で、図示のように、検査対象１００と、これに超音波
を入射するアレイ型超音波センサ１０１、送・受信部１０２、受信信号及び探傷画像を表
示する表示部１０３、アレイ型超音波センサ１０１を走査する走査手段制御部１０５、ア
レイ型超音波センサ１０１の移動量を検出する移動量検出１０６、及びアレイ型超音波セ
ンサ１０１を走査するセンサ走査手段１０７で構成されている。
【００３２】
ここで、まず、アレイ型超音波センサ１０１は、図示のように、基本的には超音波を発
生し受信する複数個の圧電振動素子１０４で構成され、検査対象１００の探傷面に設置さ
れた後、送・受信部１０２から供給される駆動信号により超音波１０８を発生し、これを
被検査体１００内に伝播させ、これにより現れる反射波を検知して受信信号を送・受信部
１０２に入力する働きをする。
【００３３】
そして、送・受信部１０２はアレイ型超音波センサ１０１により超音波の送信と受信を
行うもので、このため、計算機１０２Ａと遅延時間制御部１０２Ｂ、パルサー１０２Ｃ、
レシーバ１０２Ｄ、それにデータ収録部１０２Ｅを備え、パルサー１０２Ｃが駆動信号を
アレイ型超音波センサ１０１に供給し、これによりアレイ型超音波センサ１０１から入力
される受信信号をレシーバ１０２Ｄが処理するようになっている。
【００３４】
このとき、計算機１０２Ａは、遅延時間制御部１０２Ｂとパルサー１０２Ｃ、レシーバ
１０２Ｄ、それにデータ収録部１０２Ｅを制御し、必要な動作が得られるようにするもの
で、まず遅延時間制御部１０２Ｂは、パルサー１０２Ｃから出力される駆動信号のタイミ
ングとレシーバ１０２Ｄによる受信信号の入力タイミングの双方を制御し、これによりフ
ェーズドアレイ方式によるアレイ型超音波センサ１０１の動作が得られるようにする。
【００３５】
ここにいうアレイ型超音波センサ１０１によるフェーズドアレイ方式の動作とは、超音
波１０８の焦点深さと入射角度１０９を制御して超音波を送信し受信する動作のことであ
り、これによりレシーバ１０２Ｄからデータ収録部１０２Ｅに受信信号が供給されること
になる。
【００３６】
そこで、データ収録部１０２Ｅは、供給された受信信号を処理し、計算機１０２Ａに収
録データとして収録させ、これにより、計算機１０２Ａは各圧電振動素子で得られた波形
を遅延時間に応じて合成処理し、各超音波の入射角度ごとの波形を画像化処理して表示部
１０３に供給し、探傷画像１０３Ｂとして表示させる動作を実行する。
【００３７】
このとき、更に計算機１０２Ａは、後述する走査手段制御部１０５及び移動量検出部１
０６の動作に合わせて、それぞれの位置で得られた複数の探傷画像１０３Ｂを加算或いは
平均化処理して表示手部１０３に処理画像１０３Ｃとして表示させる。
【００３８】
また、表示部１０３は、上記のように探傷画像を表示すると共に、探傷画像中の任意の
超音波入射角度１０３Ｆの位置に対応した波形１０３Ａを表示する機能も備えている。な
お、このときの計算機１０２Ａによる処理内容と表示部１０３の動作については、後で詳
述する。
【００３９】
ところで、この図１では、欠陥１１０が検査対象１００の底面側に存在している場合を
想定して描かれているが、このように底面側に欠陥１１０が存在したとすると、表示部１
０３の探傷画像１０３Ｂ及び処理画像１０３Ｃでは、底面位置１０３Ｅ上に欠陥の底部に
よるエコー、いわゆる欠陥コーナーエコー１０３Ｋと、欠陥の先端によるエコー、いわゆ
る先端エコー１０３Ｊ、それに検査対象１００の底面によるエコー、いわゆる底面エコー
１０３Ｉが観測され、同時に合成波形１０３Ａにおいても、これらのエコーに対応した反
射波が欠陥コーナーエコー１０３Ｋと欠陥先端エコー１０３Ｊとして観測される。
【００４０】
そこで、この状態において底面側の欠陥の深さサイジングを行う場合には、処理画像１
０３Ｃ中に得られたエコーの中の底面位置１０３Ｅと欠陥先端エコー位置１０３Ｄを用い
る。このため、走査手段制御部１０５に含まれている位置制御部は、移動速度及び移動量
からなる移動信号を計算機１０２Ａから受信し、これに基づいてセンサ移動手段１０７を
駆動し、アレイ型超音波センサ１０１を移動させ、位置１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｄで
示すように、設置位置を変える。
【００４１】
このときセンサ移動手段１０７は、図示してないが、センサ位置検出手段を備え、その
検出信号が移動量検出部１０６に供給され、これにより移動量検出部１０６は、アレイ型
超音波センサ１０１の実際の移動量を計測している。なお、この図１では、アレイ型超音
波センサ１０１が、探傷開始時での位置１０１Ａから途中の位置１０１Ｂを経て、探傷終
了時の位置１０１Ｃまで移動した場合が示されている。
【００４２】
こうして計測された移動量は、移動量検出部１０６から計算機１０２Ａに送られ、探傷
画像の処理に用いられる。ここで詳細は後で説明するが、簡単に説明すると、計測された
移動量は、アレイ型超音波センサ１０１の各探傷位置での移動量を計測し、この移動量だ
け計算機１０２Ａの中で探傷画像のピクセル位置をずらして加算或いは平均化を実施する
ために用いられる。
【００４３】
ところで、この実施形態に係る超音波探傷装置は、上述した探傷画像の加算或いは平均
化処理による動作だけではなく、アレイ型超音波センサを用いた従来の超音波探傷装置に
よるリニアスキャンやセクタスキャンなどの動作も可能であり、従って、これらの動作モ
ードと、上述の探傷画像の加算或いは平均化の処理の動作モードを切替えて行うため、こ
の実施形態では、表示部１０３内にスイッチ或いはボタン式の処理内容切替手段１０３Ｌ
が設けてあり、これにより計算機１０２Ａのソフトウエアによる処理内容が切替えられる
ようになっている。
【００４４】
次に、図２により、この実施形態におけるアレイ型超音波センサ１０１の動作について
説明すると、このアレイ型超音波センサ１０１は、上述したように、複数個の圧電振動素
子１０４の配列で構成され、これらの圧電振動素子１０４が送・受信部１０２から供給さ
れる電気信号により駆動され、圧電効果により振動して超音波１０８が発射されるように
なっているが、このとき各圧電振動素子１０４に供給される電気信号２０１は、送・受信
部１０２内にある遅延時間制御部１０２Ｂにより、それぞれ独立した時間遅延が与えられ
ている。
【００４５】
そこで、各圧電振動素子１０４から発射された超音波の波面２０２が干渉し、これによ
り合成波面２０３が形成され、この結果、任意深さ位置２０４に超音波を集束させたり、
超音波の入射角度２０５を制御したりできることになるが、このときの焦点深さの設定方
法について、この実施形態では、検査対象１００の板厚を考慮し、検査対象１００の底面
、若しくはそれよりも深い位置に焦点を設定し、これにより、開口合成法を適用した際に
課題となる超音波の拡散減衰を抑制でき、超音波の伝播距離が長い場合でも高Ｓ／Ｎで探
傷を実施することができるようにしている。
【００４６】
また、このとき探傷画像１０３Ｂが得られるようにするため、超音波の入射角度２０５
を、探傷に使用する範囲１０９にわたって所定のピッチで変えてゆくのであるが、このと
きの超音波の入射角度２０５のピッチは、探傷を実施する際に任意に設定することができ
る。但し、この角度ピッチは、遅延時間制御部１０２Ｂで設定される時間分解能に依存し
ているので、遅延時間制御部１０２Ｂで設定可能な最小時間分解能以上の角度ピッチにし
て探傷することになる。
【００４７】
次に、このときの具体的な遅延時間制御方法について、図３により説明すると、まず、
ここでは、アレイ型超音波センサ１０１の中心直下を基準として一定距離に焦点を結び、
これを探傷に使用する超音波の入射角度１０°から１７０°までを１０°ピッチで設定し
た場合の遅延時間パターン３００を一例として示したもので、このときの素子番号は、ア
レイ型超音波センサ１０１において、圧電振動素子１０４の中で一方の端にある素子、こ
こでは図１と図２において左端にある素子をＮo.１としている。従って、圧電振動素子１
０４がＭ個ある場合は、右端にある素子の素子番号はＮｏ.Ｍとなる。
【００４８】
そして、破線で示されている角度１０°→角度８０°の範囲は、図２の左下方に角度１
０°→角度８０°の範囲で焦点を結ぶ遅延時間パターンであり、実線はアレイ型超音波セ
ンサの中心直下で、一点鎖線で示される角度１００°→角度１７０°の範囲は、図２の右
下方に角度１００°→角度１７０°の範囲で焦点を結ぶ遅延時間パターンであり、このよ
うに、超音波１０８を任意の位置に集束させることにより、開口合成法の弱点であった超
音波の拡散減衰を防止することができる。
【００４９】
そこで、このような遅延時間パターン３００を図１の計算機１０２Ａで計算し、遅延時
間制御部１０２Ｂに伝達し、超音波１０８の送信と受信が行えるように制御するのである
が、このように超音波の集束距離を一定にしたまま角度を連続的に振る走査方法をセクタ
スキャン法と呼ぶ。
【００５０】
次に、図４と図５により、計算機１０２Ａにより実行される探傷画像の処理について詳
述すると、ここでまず図４は、計算機１０２Ａ中での探傷画像の処理の内容を模式的に示
したもので、いま、探傷開始位置１０１Ａで得られた探傷画像４００の位置から、アレイ
型超音波センサ１０１を移動量Ｘ［ｍ］だけ水平に移動したとする。このとき探傷画像の
収録範囲を同じにしたままでは画像に位置ずれが生じてしまう。そこで、移動量検出部１
０６による計測値を用いて位置ずれの補正を行う。
【００５１】
いま、センサ移動量がＸ［ｍ］のとき、表示部１０３の探傷画像ではΔ［ピクセル］に
相当するずれが生じるものとすると、この場合は、以下の(式１)に示すように、Δ［ピク
セル］分ずらして加算することになる。ここで、Ｇ(i,j)は処理画像４０３の画素アドレ
ス(i,j)における画素の値、ｇn(i,j)はｎ枚目の探傷画像の画素アドレス(i,j)における画素の値である。
【数１】
0005355660.tif 000002
【００５２】
このとき図４では、処理の内容を示すための一例として、３枚の探傷画像４００、４０
１、４０２を加算し、処理画像４０３を得る場合について模式的に示してあり、欠陥の評
価を行う際には、処理画像４０３の中にハッチングを付して示したように、処理画像中の
同一枚数の探傷画像を処理した領域４０４で行うようにしているが、その理由は、加算或
いは平均化を行った場合、処理枚数が同じ領域４０３と処理枚数が異なる領域では、画素
の信号強度が異なるためである。
【００５３】
一方、図５は、上記の図４で説明した内容を実際の探傷状況と併記して示したものであ
り、この図の探傷画像５０１において、(1)番目の探傷画像５０１Ａは、探傷開始位置１
０１Ａにおける探傷画像であり、以下、(i)番目の探傷画像は探傷位置１０１Ｂで、(n)番
目の探傷画像は探傷位置４０１Ｃにそれぞれ対応しており、従って、この図から各位置で
探傷したｎ枚の探傷画像５０１が得られていることが判る。
【００５４】
なお、この例では、被検査体１００のアレイ型超音波センサ１０１を設置した面と底面
が平行な場合、つまり被検査体１００が平板材や管材の一部である場合を示しており、従
って、これらの探傷画像にはアレイ型超音波センサの設置位置の直下に底面からのエコー
１０３Ｉが得られ、底面側から欠陥が入っている場合には、欠陥コーナーエコー１０３Ｋ
及び欠陥先端エコー１０３Ｊが観測されることになる。
【００５５】
そこで、これらの画像からなる探傷画像５０１を図４で示したように、アレイ型超音波
センサ１０１の移動量に相当する画素数だけずらして加算処理、或いは平均化処理すると
処理画像５０２が得られる。そして、この処理画像５０２では、２本の破線で挟んで示し
たように、同じ回数だけ加算、或いは平均化した部分に、ほぼ同程度の強度の底面エコー
１０３Ｉが得られるのが特徴である。
【００５６】
そして、このとき欠陥先端のエコー１０３Ｋ及び欠陥コーナーエコー１０３Ｊは、様々
な角度から入射した超音波の波面の重ね合わせにより、真の欠陥位置の信号だけが選択的
に残ることになり、これらの画像が表示手段１０３に表示され、欠陥位置の確認や欠陥深
さの評価に用いられることになるが、このことについては、後で更に詳しく説明する。
【００５７】
次に、図６は、本発明の第２の実施形態による処理で、この場合は、予め探傷領域とな
る探傷画像の範囲を、アレイ型超音波センサ１０１の走査領域全体に設定し、探傷画像サ
イズも決定した状態で探傷する場合のものであり、上述の移動量検出部により検出したア
レイ型超音波センサ１０１の移動量を用い、各探傷位置で得られた探傷画像を、予め設定
した探傷画像の範囲内で、アレイ型超音波センサ１０１の移動量に相当する画素数だけず
らして重ね合わせ、探傷画像を得るようにしたものである。
【００５８】
従って、この第２の実施形態では、探傷開始位置(1)から探傷終了位置(n)までの全ての
位置において、探傷画像が同一の領域になっているため、アレイ型超音波センサ１０１の
移動量に合わせて画像をずらす必要が無く、このため、探傷画像６０１Ａ、６０１Ｂ、６
０１Ｃを加算或いは平均化するだけで処理画像５０２が得られることになり、従って、こ
の場合の処理内容は下記の(式２)で表わせる。但し、この(式２)は加算の場合を表わたも
のである。
【数２】
0005355660.tif 000003
【００５９】
この場合の探傷画像の特徴は、第１の実施形態の場合と同様のものとなり、欠陥先端の
エコー１０３Ｋ及び欠陥コーナーエコー１０３Ｊは、様々な角度から入射した超音波の波
面の重ね合わせにより、真の欠陥位置の信号だけが選択的に残ることになる。
【００６０】
次に、本手法の適用例について、図７により説明すると、まず、この図７は、検査対象
として、試験体となる物体、例えば鋼の平板材にドリル(孔開け用の工具)により、ここで
はドリルホールと呼ぶ孔を深さ(厚み方向)が異なる位置に複数個、人為的に設けて欠陥に
見立てた試験体７００を用い、この場合の探傷画像と、この探傷画像を複数枚加算した処
理画像を示したものであり、このときドリルホール７００Ａとして、(1)、(2)、(3)、(4)
の４個を設けたものである。
【００６１】
そして、ここでは、アレイ形超音波センサ１０１による超音波の入射角度７００Ｃを角
度１０°から角度１００°の範囲にしてセクタスキャンを行うようにしているため、セン
サ位置１０１Ｂによる単一探傷画像７０１には、ドリルホール(4)によるエコーは観察さ
れていないが、ドリルホール(1)〜(3)に対応するエコー７０１Ａと底面エコー７０１Ｂが
観察されている。
【００６２】
また、ここでは、アレイ型超音波センサ１０１による超音波の焦点を底面７００Ｂより
も幾分深い位置にし、これにより単一探傷画像７０１では、底面で反射した超音波による
ドリルホールエコー７０１Ｃが第二エコーとして観察され、更には試験体７００内で２往
復した超音波による底面エコー７０１Ｄも第二底面として観察されるようになり、この実
施形態において、超音波を集束させたことによる効果が実証されている。
【００６３】
しかも、この単一探傷画像７０１では、全てのエコーが超音波の入射位置１０１Ｂを中
心点とする円弧状を呈していていることも判り、更にドリルホールエコー７０１Ａは何れ
も実際のドリルホールの寸法よりも広がっている上、底面エコー７０１Ｂはセンサ直下の
領域にしか観察されていないことも判る。
【００６４】
次に、このような単一画像を、アレイ型超音波センサ１０１を探傷開始位置１０１Ａか
ら探傷終了位置１０１Ｃの間で取得し加算すると処理画像７０２が得られるが、この処理
画像７０２では、探傷開始位置１０１Ａから探傷終了位置１０１Ｃの間の各探傷画像にお
いて、各ドリルホール(1)、(2)、(3)、(4)から見て様々な角度で入射する超音波により映
像化されている。
【００６５】
この結果、ドリルホールによるエコーは多くの単一画像に存在しているので、合成され
て残るが、その他の部分によるエコーは、特定の単一画像にしか現われないので、複数枚
の画像の合成により薄められてしまうという開口合成法と同じような原理が働くことにな
り、従って、処理後の画像７０２に示されているように、探傷画像全域でのエコーがＳ／
Ｎよく得られることになる。
【００６６】
また、このとき、上記したように、アレイ型超音波センサ１０１の焦点を底面７００Ｂ
よりも深い位置に設定しているため、底面反射によるドリルホールエコー７０１Ｃについ
ても焦点が合わせられることになり、この結果、処理後の画像７０２でも、第二エコーが
観察されている探傷画像が得られ、同じく、第一ドリルホールエコー７０２Ａと第二ドリ
ルホールエコー７０２Ｃの強度がほぼ同程度になっていることから、底面７００Ｂよりも
深い位置に超音波を集束させた結果、底面より深い位置でも超音波の拡散減衰による強度
低下が無いことが判り、この点でも本発明による欠陥探傷方法の効果が実証されているこ
とになる。
【００６７】
次に、以上に説明した本発明の第１及び第２の形態実施における処理手順について、図
８により説明する。なお、この図８に示す処理は、計算機１０２Ａに搭載した所定のプロ
グラムにより実行されるものである。
【００６８】
このため、まず計算機１０２Ａは、送・受信部１０２に探傷範囲やアレイ型超音波セン
サの焦点深さ、超音波の入射角度範囲を設定した上で探傷を開始する(Ｓ８００)。次に、
超音波センサ１０１を検査対象に設置し(Ｓ８０１)、この後、超音波の入射角を振ってセ
クタスキャンを実施し(Ｓ８０２)、次いで各超音波の入射角度での波形を送・受信部１０
２により収録し画像化する(Ｓ８０３)。そして、ここで探傷範囲の全ての探傷が終了して
いるか否かを調べる。
【００６９】
まず、終了していない場合は、走査手段１０７によりアレイ型超音波センサ１０１を次
の位置に移動し(Ｓ８０４)、Ｓ８０２とＳ８０３の処理をｎ回、つまり全位置の探傷が終
了するまで繰り返す(Ｓ８０５)。こうして全ての探傷範囲、つまり探傷開始位置１０１Ａ
から探傷終了位置１０１Ｃまで範囲の探傷が終了したら、収録した探傷画像のそれぞれを
アレイ型超音波センサ１０１の移動量分ずらして加算若しくは平均化し(Ｓ８０６)、次い
で加算若しくは平均化して得られた探傷結果を表示部１０３に表示させ(Ｓ８０７)、処理
を終了するのである(Ｓ８０８)。
【００７０】
ここで、図６で説明した第２の実施形態の場合、すなわちアレイ型超音波センサ１０１
の移動量を考慮して個々の探傷画像を構成する場合は、Ｓ８０６の処理では探傷画像をず
らすことなく、そのまま加算若しくは平均化する。なお、このときの処理も計算機１０２
Ａにより実行される。
【００７１】
この結果、表示部１０３に、図５に示す処理画像５０２や図６に示す処理画像６０２が
表示されることになり、従って、以上が本発明の第１の実施形態による第１の処理手順で
ある。
【００７２】
ところで、本発明の実施形態による処理手順としては、探傷画像の処理を収録するたび
に、次々と加算或いは平均化して表示する処理手順もある。そこで、次に、この場合の処
理について、図９により説明する。
【００７３】
この図９に示す処理も計算機１０２Ａにより実行されるもので、この場合も、まず、送
・受信部１０２に探傷範囲やアレイ型超音波センサの焦点深さ、超音波の入射角度範囲を
設定してから探傷を開始することになる(Ｓ９００)。そして、次に超音波センサ１０１を
検査対象に設置し(Ｓ９０１)、この後、超音波の入射角を振ってセクタスキャンを実施し
たら(Ｓ９０２)、次いで各超音波の入射角度での波形を送・受信部１０２により収録し画
像化する(Ｓ９０３)。
【００７４】
次に、収録した探傷画像のそれぞれをアレイ型超音波センサ１０１の移動量分ずらして
加算若しくは平均化し(Ｓ９０６)、次いで加算若しくは平均化して得られた探傷結果を表
示部１０３に表示する(Ｓ９０７)。
【００７５】
ここで、探傷範囲の全ての探傷が終了しているか否かを調べ、終了していない場合は、
走査手段１０７によりアレイ型超音波センサ１０１を次の位置に移動し(Ｓ９０４)、Ｓ９
０２からＳ９０７までの処理をｎ回、つまり全位置の探傷が終了するまで繰り返す(Ｓ９
０５)。そして、全ての探傷範囲、つまり探傷開始位置１０１Ａから探傷終了位置１０１
Ｃまで範囲の探傷が終了したら、この後、処理を終了する(Ｓ９０８)。
【００７６】
従って、このときも表示部１０３に、図５の処理画像５０２や図６の処理画像６０２が
表示され、よって、これが本発明の実施形態による第２の処理手順であるが、これを図８
に示した第１の手順の場合と比較すると、この第２の処理手順によれば、探傷画像が順次
加算若しくは平均化され、画像表示されるため、検査員は、探傷作業中も随時、処理画像
(処理画像５０２や処理画像６０２)をモニタすることができ、従って、作業状況を確認し
ながら探傷できる点に特徴がある。
【００７７】
次に、本発明の第３の実施の形態について、図１０により説明する。ここで、この第３
の実施形態の特徴は、アレイ型超音波センサ１０００として、本来のアレイ型センサとし
ての動作に必要とする圧電振動素子１０４の個数よりも多くの個数の圧電振動素子を並べ
たものを用い、これに応じて、送・受信部１０２に送信切り切替回路１００１Ａと受信切
替回路１００１Ｂを設けた点にある。なお、この図１０では、圧電振動素子１０４の各々
から送信切り切替回路１００１Ａ及び受信切替回路１００１Ｂに対する接続線の一部につ
いては、図示が省略してある。
【００７８】
そして、この実施形態では、このようなアレイ型超音波センサ１０００を用いたことに
より、探傷開始から終了までに必要なアレイ型超音波センサによる超音波の送信位置と受
信位置の移動(走査)が、アレイ型超音波センサ１０００の中の素子の電気的な切替えだけ
で得られるようにしたものであり、従って、ここでは、図１の実施形態における走査手段
１０７は不要で、これに応じて走査手段制御部１０５と移動量検出部１０６も不要である
が、その他の構成は、図１の実施形態と同じである。
【００７９】
このような圧電振動素子１０４の電気的切替えによる超音波の走査方法は電子走査方式
と呼ばれるものであり、従って、この図１０の実施形態によれば、送音波の送信と受信位
置の走査がアレイ型超音波センサ１０００の内部で行えるため、第１及び２の実施形態で
は必要とした機械的なセンサの移動手段を必要せず、アレイ型超音波センサ１０００を固
定したままで検査対象１００の内部が探傷可能になり、この結果、より高速の走査が可能
である。
【００８０】
次に、この第３の実施形態の動作について説明する。まず、アレイ型超音波センサ１０
００を検査対象１００の探傷範囲に設置する。このとき探傷範囲の探傷開始位置に圧電振
動素子１０４の一番端にある素子がくるようにして設置する。そして、一番端の素子から
１回の探傷で使用する個数、例えば１６素子、３２素子など本来のアレイ型センサとして
の動作に必要とする任意の個数の素子を用いて超音波１０８の送信とエコーの受信を実施
する。
【００８１】
いま、このときの素子の個数を例えば１６個とすると、ここで、次にアレイ型超音波セ
ンサ１０００の内部で圧電振動素子１０４を少なくとも一素子以上ずらし、１回の探傷に
使用する１６個づつの圧電振動素子１０４を使用して、前述と同様に超音波１０８を発生
し、超音波の送信と受信を実施して計算機１０２Ａにより探傷画像を生成するまでの動作
を行ない、これを探傷終了位置までｎ回繰り返えし、ｎ枚の探傷画像を得る。
【００８２】
次いで、これらｎ枚の探傷画像を各探傷位置において、ずらした素子分だけずらして探
傷画像を加算或いは平均化する。ここで、１回の探傷ごとに移動する素子数は、任意に決
定することができる。例えば、より詳細な探傷画像を得たい場合には１素子ずつ移動して
探傷画像をできるだけ多く取得すれば良く、ある程度の詳細さで十分な場合には２個以上
の複数素子分づつ移動して探傷を実施すれば良い。
【００８３】
このようにして得られたｎ枚の探傷画像を各探傷毎に移動した素子移動量に相当する探
傷画像のピクセル数分だけずらして加算或いは平均化する。そして、このときの素子移動
量は、アレイ型超音波センサ１０００の圧電振動子の素子間隔(ピッチ)が既知であるとし
て計算する。ここで、この第３の実施形態における探傷画像の加算或いは平均化方法は、
前に説明した第１及び第２の実施形態で示した方法と同様の方法であるので、ここでの説
明は省略する。
【００８４】
次に、この第３の実施形態における実施の手順について、図１１により説明すると、ま
ず、送・受信部１０２で探傷範囲とアレイ型超音波センサ１０００の焦点深さと１回の探
傷に使用する圧電振動素子数、超音波の入射角度範囲を設定して探傷を開始する(Ｓ１１
００)。次に、超音波センサ１０００を検査対象１００に設置し(Ｓ１１０１)、超音波の
入射角を振ってセクタスキャンを実施し(Ｓ７０２)、各超音波の入射角度での波形を収録
して計算機１０２Ａにより画像化する(Ｓ１１０３)。
【００８５】
そして、まず、全ての探傷範囲の探傷が終了していない場合には、アレイ型超音波セン
サ１０００内部の探傷に使用している複数個(例えば１６個)の圧電振動素子１０４を送信
切替回路１００１Ａ及び受信切替回路１００１Ｂにより次の探傷に用いる圧電振動素子に
切替えて超音波の送信と受信位置を移動し(Ｓ１１０４)、セクタスキャンと画像化を全探
傷が終了するまでｎ回繰り返す(Ｓ１１０５)。
【００８６】
そして、全ての探傷範囲の探傷が終了したら、計算機１０２Ａで収録した探傷画像のそ
れぞれをアレイ型超音波センサ１０００内部での圧電振動素子１０４の移動量分ずらして
加算若しくは平均化を行う(Ｓ１１０６)。但し、この場合も、図６で説明したように、ア
レイ型超音波センサ１０１の移動量を考慮して個々の探傷画像を構成する場合には、探傷
画像をずらすことなく加算若しくは平均化を行う。そして、この結果を表示部１０３に表
示し(Ｓ１１０７)、探傷を終了する(Ｓ１１０８)。
【００８７】
また、この実施形態の処理手順としては、探傷画像を収録する毎に次々と加算或いは平
均化して表示する手順もあり、これを図１２で説明する。まず、探傷範囲やアレイ型超音
波センサの焦点深さ、超音波の入射角度範囲を設定して探傷を開始する(Ｓ１２００)。次
に、超音波センサを検査対象に設置し(Ｓ１２０１)、超音波の入射角を振ってセクタスキ
ャンを実施し(Ｓ１２０２)、各超音波の入射角度での波形を収録して計算機１０２Ａによ
り画像化する(Ｓ１２０３)。
【００８８】
探傷画像が２枚以上ある場合には、計算機１０２Ａでアレイ型超音波センサ内部での圧
電振動素子の移動量分ずらして加算若しくは平均化し(Ｓ１２０６)、表示部に表示するの
である(Ｓ１１０８)。
【００８９】
一方、探傷画像全ての探傷範囲の探傷が終了していない場合には、アレイ型超音波セン
サ１０００内部の探傷に使用している圧電振動素子１０４を送信切替回路１００１Ａ及び
受信切替回路１００１Ｂにより次の探傷に用いる圧電振動素子１０４に切替えて超音波の
送受信位置を移動させ(Ｓ１２０４)、セクタスキャンと画像化を全探傷が終了するまでｎ
回繰り返す(Ｓ１２０５)。そして、全ての探傷範囲の探傷が終了したら、探傷を終了する
のである(Ｓ１２０８)。
【００９０】
ところで、以上に説明した第１から第３の実施の形態では、平面状の検査対象に適用し
てアレイ型超音波センサを直線的に移動させたり、或いはアレイ型超音波センサ内部の圧
電振動素子を切替えて超音波送信と受信位置を移動して検査を実施するようにした実施形
態について説明したが、次に、本発明の第４の実施の形態として、検査対象が配管の周方
向にわたる部分のように曲面或いは複雑形状の場合に好適な実施形態について、図１３に
より説明する。
【００９１】
ここで、このような場合、図１の実施形態のように、検査対象の表面形状に追従して機
械的に走査して、探傷画像を得る場合と、図１０の実施形態のように、アレイ型超音波セ
ンサの表面形状そのものが検査対象と同様の形状となっている場合があるが、ここでは前
者による場合について詳述する。従って、この実施形態でも、装置構成は、図１の場合と
同じであり、異なっているのは、走査手段１０７によるアレイ型超音波センサ１０１の移
動方向が、図１３に示すように、曲面形状の検査対象１３００の表面に沿って曲線方向に
なっている点だけである。
【００９２】
図１３において、曲面形状の検査対象１３００は、例えば配管などの管部材を長手方向
からみた断面で示したものであり、これにおいて、一番目の探傷画像(1)１３０１Ａは、
探傷開始位置(1)１３０２Ａにおいて計測した探傷画像であり、i番目の探傷画像(i)１３
０１Ｂは探傷位置(i)１３０２Ｂ、ｎ番目の探傷画像(n)１３０１Ｃは探傷位置(n)１３０
２Ｃにそれぞれ対応しており、従って、各位置でセクタスキャンを実施し探傷した結果、
得られたｎ枚の探傷画像１３０１が示されていることになる。
【００９３】
この例では、配管のような曲面形状の検査対象を想定しているため、アレイ型超音波セ
ンサ１０１を設置した面と底面が略平行な面になっているので、アレイ型超音波センサ１
０１の設置位置の直下に底面からのエコー１０３Ｉが得られており、このとき底面側から
欠陥が入っている場合には、それぞれの欠陥１３０４Ａ、１３０４Ｂが存在している位置
に対応して、欠陥コーナーエコー１３０３Ａ及び１３０３Ｂと欠陥先端エコー１３０３Ｃ
及び１３０３Ｄがそれぞれ観測されている。
【００９４】
そこで、これらの画像をアレイ型超音波センサ１０１の移動量、例えば位置１３００Ａ
から位置１３００Ｂに至までの移動量に相当する画素数だけずらして加算或いは平均化処
理を行う。ここで、第１、第２の実施の形態と異なる点は、検査対象１３００が曲面形状
である点であり、この結果、画像を処理する際、この形状の影響を補正する必要がある点
であり、このため、この実施形態では、予め計測しておいた検査対象１３００の表面形状
データを計算機１０２Ａに持たせたり、或いは移動量検出部１０６にアレイ型超音波セン
サ１０１の角度計測機能を持たせることで探傷画像の加算(或いは平均化)時における画像
の回転補正を行うようになっている。
【００９５】
具来的には、計算機Ａにより、アレイ型超音波センサ１０１の中心位置の移動量分だけ
探傷画像を探傷開始位置からずらしたり、或いは探傷開始位置からの回転角度分だけ回転
して加算或いは平均化を行うことで、回転補正された処理画像１３０５が得られることに
なる。
【００９６】
処理画像１３０５では、欠陥コーナーエコー１３０３Ａ及び１３０３Ｂと欠陥先端エコ
ー１３０３Ｃ及び１３０３Ｄのそれぞれにおいて、様々な角度から入射した超音波の波面
の重ね合わせにより、真の欠陥位置の信号だけが選択的に残るようにし、これを欠陥位置
の確認や欠陥深さの評価に用いる。さらに表面形状が複雑な場合でも、上記と同様の処理
を行うことで、探傷画像を処理可能である。
【００９７】
次に、第４の実施の形態による処理手順について、図１４を用いて説明すると、まず、
探傷範囲やアレイ型超音波センサの焦点深さ、超音波の入射角度範囲を設定して探傷を開
始する(Ｓ１４００)。次に、アレイ型超音波センサ１０１を検査対象に設置し(Ｓ１４０
１)、超音波の入射角を振ってセクタスキャンを実施し(Ｓ１４０２)、各超音波の入射角
度での波形を収録して、計算機１０２Ａにより画像化する(Ｓ１４０３)。
【００９８】
そして、まず、全ての探傷範囲の探傷が終了していない場合は、アレイ型超音波センサ
１０１を走査手段１０７により検査対象１３００の表面に沿って移動させ(Ｓ１４０４)、
セクタスキャンと画像化を全探傷が終了するまでｎ回繰り返す(Ｓ１４０５)。一方、全て
の探傷範囲の探傷が終了していたら、計算機１０２Ａに収録した探傷画像のそれぞれを、
探傷開始位置１３００Ａからアレイ型超音波センサ１０１の中心位置の移動量分だけずら
し、且つ探傷開始位置からの回転角度分だけ回転させて加算或いは平均化を行う(Ｓ１４
０６)。そして、この結果を表示部に表示し(Ｓ１４０７)、探傷を終了するのである(Ｓ１
４０８)。
【００９９】
以上に説明したように、上記の実施形態によれは、アレイ型超音波センサ１０１から発
振した超音波の入射角度を変化させて検査対象内部を探傷(セクタスキャン探傷)し、順次
、アレイ型超音波センサの設置位置或いは超音波の送受信位置を移動し、得られた探傷画
像をアレイ型超音波センサ１０１の移動量或いは超音波の送信と受信位置だけずらしなが
ら各探傷位置で得られた探傷画像を加算或いは平均化して映像化し、様々な角度から入射
した超音波の重ね合わせにより探傷画像を構成することができる。
【０１００】
従って、上記実施形態によれば、焦点深さを細かく設定すること無く、超音波の集束効
果が得られるようになり、また、この結果、ほとんど全ての深さ位置で高分解能の探傷画
像が得られるようになり、高精度で非破壊検査を行うことができる。
【０１０１】
また、上記実施形態によれば、アレイ型超音波センサ１０１から超音波を集束させた上
でセクタスキャンを実施することができ、これにより検査対象が厚く超音波の伝播距離が
長い場合でも、超音波の拡散減衰が抑制できるため、開口合成法の課題であった超音波の
拡散減衰についてもクリアでき、探傷画像のＳ／Ｎの向上が得られるようになり、探傷画
像の加算或いは平均化により、電気ノイズなどのランダムなノイズも低減できるため、探
傷画像のＳ／Ｎの向上が得られるようになる。
【０１０２】
更に、上記実施形態によれば、探傷画像の処理に要する時間についても、加算或いは平
均化といった簡便な手法とすることで、計算機１０２Ａ上での処理量が軽減でき、処理に
多くの時間を要しないため、検査の現場においても迅速に、高分解能且つ高Ｓ／Ｎの探傷
画像を取得した上で欠陥を評価することができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１００、１０００：検査対象
１０１：アレイ型超音波センサ
１０１Ａ：探傷開始位置
１０１Ｂ：探傷位置
１０１Ｃ：探傷終了位置
１０２：送・受信部
１０２Ａ：計算機
１０２Ｂ：遅延時間制御部
１０２Ｃ：パルサー(パルス発生器)
１０２Ｄ：レシーバ(受信回路部)
１０２Ｅ：データ収録部
１０３：表示部
１０３Ａ：任意の超音波入射角度の波形
１０３Ｂ：探傷画像
１０３Ｃ：処理画像
１０３Ｄ：欠陥先端位置
１０３Ｅ：底面位置
１０３Ｆ：探傷画像中の任意の超音波入射角度
１０３Ｉ：底面エコー
１０３Ｊ：欠陥先端エコー
１０３Ｋ：欠陥コーナーエコー
１０３Ｌ：処理内容切替手段
１０４：圧電振動素子
１０５：走査手段制御部
１０６：移動量検出部
１０７：走査手段
１０８：超音波
１０９：超音波入射角度の振り幅
１１０：欠陥
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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