(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の探触子をアレイ状に配設すると共に前記多数の探触子を複数個ずつに分けた探触子群を複数組形成し、且つ、前記複数組の探触子群を送信グループと受信グループとに分割したフェーズドアレイ探触子を形成し、
前記受信グループの探触子群で、欠陥の面で反射した反射波が受信されるように、前記送信グループの探触子群の各探触子の超音波発信の遅延時間を設定して超音波の合成波面の入射角を調整し、
前記送信グループの探触子群は順次切り換えて超音波を送出する一方、前記受信グループの探触子群は前記送信グループの各探触子群から超音波が送信される毎に、順次切り換えて反射波を受信し、
前記超音波を送出した送信グループの探触子群と前記反射波を受信した受信グループの探触子群の位置を特定することで前記欠陥の高さを評価すること、
を特徴とするフェーズドアレイによる探傷方法。
【請求項２】
多数の探触子をアレイ状に配設すると共に前記多数の探触子を複数個ずつに分けた探触子群を複数組形成し、且つ、前記複数組の探触子群を送信グループと受信グループとに分割したフェーズドアレイ探触子と、
前記受信グループの探触子群で、欠陥の面で反射した反射波が受信されるように、前記送信グループの探触子群の各探触子の超音波発信の遅延時間を設定して超音波の合成波面の入射角を調整し、前記送信グループの探触子群は、順次切り換えて超音波を送出する一方、前記受信グループの探触子群は、前記送信グループの各探触子群から超音波が送信される毎に、順次切り換えて反射波を受信するように制御する制御部と、
前記超音波を送出した送信グループの探触子群と前記反射波を受信した受信グループの探触子群の位置を特定することで前記欠陥の高さを評価する演算処理部と、
を備えたことを特徴とする探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフェーズドアレイによる探傷方法及び探傷装置に関し、面反射波を用いて欠陥の高さを評価するようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば原子力プラント等の各種プラントにおける配管等の欠陥を非破壊検査により検出する場合に超音波探傷が適用される。従来の超音波探傷の一例として、ＴＯＦＤ（Time Flight Diffraction ）法と称される技術が知られている。ＴＯＦＤ法は、送信プローブと受信プローブを対向配置させ、表面波、底面波及び欠陥端部からの回析波の伝搬時間の差から欠陥の高さを計測して欠陥を定量化するようにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の超音波探傷は、欠陥の端部からの回析波を検出して路程差により求めているため、欠陥の形状によっては欠陥の端部からの回析波が非常に小さくなることがあった。このため、雑音等があると回析波を検出し難い場合があり、欠陥の定量化が困難になる虞があった。
【０００４】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、形状等に拘らず容易に欠陥の定量化が行えるフェーズドアレイによる探傷方法及び探傷装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のフェーズドアレイによる探傷方法は、多数の探触子をアレイ状に配設すると共に前記多数の探触子を複数個ずつに分けた探触子群を複数組形成し、且つ、前記複数組の探触子群を送信グループと受信グループとに分割したフェーズドアレイ探触子を形成し、前記受信グループの探触子群で、欠陥の面で反射した反射波が受信されるように、前記送信グループの探触子群の各探触子の超音波発信の遅延時間を設定して超音波の合成波面の入射角を調整し、前記送信グループの探触子群は順次切り換えて超音波を送出する一方、前記受信グループの探触子群は前記送信グループの各探触子群から超音波が送信される毎に、順次切り換えて反射波を受信し、前記超音波を送出した送信グループの探触子群と前記反射波を受信した受信グループの探触子群の位置を特定することで前記欠陥の高さを評価することを特徴とする。
【００１５】
また、上記目的を達成する本発明の探傷装置は、多数の探触子をアレイ状に配設すると共に前記多数の探触子を複数個ずつに分けた探触子群を複数組形成し、且つ、前記複数組の探触子群を送信グループと受信グループとに分割したフェーズドアレイ探触子と、前記受信グループの探触子群で、欠陥の面で反射した反射波が受信されるように、前記送信グループの探触子群の各探触子の超音波発信の遅延時間を設定して超音波の合成波面の入射角を調整し、前記送信グループの探触子群は、順次切り換えて超音波を送出する一方、前記受信グループの探触子群は、前記送信グループの各探触子群から超音波が送信される毎に、順次切り換えて反射波を受信するように制御する制御部と、前記超音波を送出した送信グループの探触子群と前記反射波を受信した受信グループの探触子群の位置を特定することで前記欠陥の高さを評価する演算処理部とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１７】
本形態はいわゆるフェーズドアレイ法を利用するものである。そこで、このフェーズドアレイ法を図１に基づき説明しておく。図１にはフェーズドアレイ法の原理を表す概念を示してある。
【００１８】
図に示すように、フェーズドアレイ法とは、複数の超音波の探触子１をアレイ状に配設してなるフェーズドアレイ探触子Ｉを用い、このフェーズドアレイ探触子Ｉの各探触子１からそれぞれ発信する超音波の送信波３の遅延時間ＤＴを電気的に適宜設定して、各送信波３の位相をずらすことにより、その合成波面３ａの進行方向（超音波入射方向：入射角Ｄ）を所望の方向に調整するものである。かかるフェーズドアレイ法を用いれば、超音波発信の遅延時間の設定を調整するだけで容易に入射角を変えることができ、送信波３の入射角を変える超音波探傷が非常に有効なものとなる。
【００１９】
遅延時間ＤＴの制御により送信波３の入射角を任意に変化させることにより被探傷部材２の内部の広い範囲を超音波の送信波３でスキャンすることができ、また送信波３を任意の方向に収束させることもできるからである。かかる関係は、フェーズドアレイ探触子１を受信モードとした場合にも同様である。即ち、受信側のフェーズドアレイ探触子Ｉの各探触子１における受信のタイミングを制御することで広い範囲の反射波を検出することができる。
【００２０】
図２に基づいて本発明の参考例を説明する。図１には本発明の参考例に係る探傷装置により探傷方法を実施している状態の概略を示してある。
【００２１】
図に示すように、フェーズドアレイ探触子１１は多数（例えば１２８ｃｈ）の探触子（エレメント）がアレイ状に配置され、多数の探触子は１個もしくは複数個づつが一組とされて探触子群１２が複数組形成されている。探触子群１２は中央から左右に送信グループ１３及び受信グループ１４とに分割され、送信グループ１３及び受信グループ１４の探触子群１２は、中央から左右対称に送受信のペアが構成されている。つまり、中央から右側に送信グループ１３の探触子群１２▲１▼〜１２▲６▼が形成され、中央から左側に受信グループ１４の探触子群１２▲１▼〜１２▲６▼が形成されている。
【００２２】
そして、送信グループ１３の探触子群１２▲１▼から送出された超音波の反射波は受信グループ１４の探触子群１２▲１▼でのみ受信される状態に制御部１５により制御され、探触子群１２▲２▼同士、探触子群１２▲３▼同士、探触子群１２▲４▼同士、探触子群１２▲５▼同士及び探触子群１２▲６▼同士で送受信が可能に制御されるようになっている。フェーズドアレイ探触子１１の情報は演算処理部１６に入力される。
【００２３】
上述したフェーズドアレイ探触子１１は、欠陥２０の位置が特定された後に所定の位置に配置される。送信グループ１３の探触子群１２▲１▼の送信波１８ａを欠陥２０のコーナ部に向けて送信するように探触子群１２▲１▼からの合成波面を制御し、底面及びコーナ部の欠陥２０の面を反射した面反射エコーである反射波１９ａを受信グループ１４の探触子群１２▲１▼で受信させる。この位置で、探触子群１２▲２▼同士、探触子群１２▲３▼同士、探触子群１２▲４▼同士、探触子群１２▲５▼同士及び探触子群１２▲６▼同士で送受信を行う。
【００２４】
この時、欠陥２０の高さに応じて反射波１９が受信される探触子群１２が決まる（例えば、図示例の場合、探触子群１２▲２▼、探触子群１２▲３▼に反射波１９が受信される）。図示例の欠陥２０に対し、高さが低い場合、探触子群１２▲２▼で反射波１９が受信され、それ以外の受信グループ１４の探触子群１２では反射波１９は受信されない。また、図示例の欠陥２０に対し、高さが高い場合、探触子群１２▲４▼または探触子群１２▲５▼または探触子群１２▲６▼で反射波１９が受信されることになる。
【００２５】
これにより、ペアに構成された送信グループ１３からの反射波１９が受信された受信グループ１４の探触子群１２を、演算処理部１６で対応させて解析することにより、面反射エコーを用いて略垂直に存在する欠陥２０の高さを正確に評価することができ、先端の形状に拘らず欠陥２０の定量化が容易に行える。
【００２６】
尚、フェーズドアレイ探触子１１の全ての探触子群１２を、送信時には送信グループ１３に切り換え、受信時には受信グループ１４に切り換えて欠陥２０の高さを評価することも可能である。
【００２７】
図３に基づいて本発明の参考例を説明する。図３には本発明の参考例に係る探傷装置による探傷方法を実施している状態の概略を示してある。尚、図２に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。
【００２８】
図に示すように、フェーズドアレイ探触子２２は多数（例えば１２８ｃｈ）の探触子（エレメント）がアレイ状に配置され、多数の探触子は複数個づつが一組とされて探触子群１２が複数組形成されている。探触子群１２は中央から左右に送信グループ１３及び受信グループ１４とに分割され、送信グループ１３の探触子群１２は中央から右側に探触子群１２▲１▼〜１２▲６▼が形成されている。また、受信グループ１４は全ての探触子群１２が受信可能な状態に制御部１５により制御されている（受信手段）。
【００２９】
上述したフェーズドアレイ探触子２２は、欠陥２１の位置が特定された後に所定の位置に配置される。送信グループ１３の探触子群１２▲１▼の送信波１８ａを欠陥２１のコーナ部に向けて送出するように探触子群１２▲１▼からの合成波面を制御し、底面及びコーナ部の欠陥２１の面を反射した反射波１９ａを受信グループ１４の探触子群１２の最中央部で受信させる。この位置で、探触子群１２▲２▼〜１２▲６▼から順次送信波１８を送出し、受信グループ１４の探触子群１２で受信した反射波１９の送信グループ１３の探触子群１２を特定する。
【００３０】
図示例では、送信グループ１３の探触子群１２▲１▼、１２▲２▼で送出された送信波１８の反射波１９が受信グループ１４の探触子群１２で受信された状態になっている。このとき、欠陥２１の傾斜角度が垂直側となっていた場合、受信グループ１４には、例えば、探触子群１２▲１▼、１２▲２▼、１２▲３▼から送出される送信波１８の反射波１９が受信される。逆の傾斜角度の場合、受信された反射波１９を送出した送信グループ１３の探触子群１２が減少する。
【００３１】
これにより、受信グループ１４で受信された反射波１９を送出した探触子群１２▲１▼〜▲３▼を演算処理部１６で特定して解析することにより、欠陥２１が傾斜していても、面反射エコーを用いて欠陥２１の高さを評価することができ、先端の形状に拘らず欠陥２１の定量化が容易に行える。
【００３２】
尚、フェーズドアレイ探触子２２の全ての探触子群１２を、送信時には送信グループ１３に切り換え、受信時には受信グループ１４に切り換えて欠陥２１の高さを評価することも可能である。また、フェーズドアレイ探触子２２の全ての探触子群１２を、送信グループ１３に切り換え、別途受信手段を備えることも可能である。
【００３３】
また、フェーズドアレイ探触子２２の受信グループ１４を探触子群１２▲１▼〜▲６▼とし、送信グループ１３の全ての探触子群１２を送信可能な状態に制御することも可能である。この場合、反射波１９を受信した探触子群１２▲１▼〜▲６▼を特定することで傾斜した欠陥２１の高さを評価することができる。この時、フェーズドアレイ探触子２２を全て受信グループ１４に切り換え、別途送信手段を備えることも可能である。
【００３４】
図４に基づいて本発明の実施形態例を説明する。図４には本発明の実施形態例に係る探傷装置による探傷方法を実施している状態の概略を示してある。尚、図２に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。
【００３５】
図に示すように、フェーズドアレイ探触子３２は多数（例えば１２８ｃｈ）の探触子（エレメント）がアレイ状に配置され、多数の探触子は１個もしくは複数個づつが一組とされて探触子群１２が複数組形成されている。探触子群１２は中央から左右に送信グループ１３及び受信グループ１４とに分割され、中央から右側に送信グループ１３の探触子群１２▲１▼〜１２▲６▼が形成され、中央から左側に受信グループ１４の探触子群１２▲１▼〜１２▲６▼が形成されている。
【００３６】
そして、受信グループ１４の探触子群１２▲１▼〜１２▲６▼は、送信グループ１３の探触子群１２▲１▼〜１２▲６▼から超音波が送出される毎に順次切り換えられ、送信波毎に反射波が受信される探触子群１２▲１▼〜１２▲６▼の位置が特定される。フェーズドアレイ探触子３２の情報は演算処理部１６に入力される。
【００３７】
上述したフェーズドアレイ探触子３２は、欠陥３１の位置が特定された後に所定の位置に配置される。送信グループ１３の探触子群１２▲１▼の送信波１８ａを欠陥３１に向けて送信するように探触子群１２▲１▼からの合成波面を制御し、底面及びコーナ部の欠陥２０の面を反射した反射波１９ａを受信グループ１４で受信させる。この時、受信グループ１４の探触子群１２▲１▼〜１２▲６▼を順次切り換え、探触子群１２▲１▼からの送信波１８ａの反射波１９ａが受信する受信グループ１４の探触子群１２▲１▼〜１２▲６▼を特定する。送信グループ１３の探触子群１２▲２▼〜１２▲６▼の送信波１８毎に、受信グループ１４の探触子群１２▲１▼〜１２▲６▼を順次切り換え、反射波１９ａを受信する受信グループ１４の探触子群１２▲１▼〜１２▲６▼を特定する。
【００３８】
この時、欠陥３１の形状及び高さに応じて反射波１９が受信される受信グループ１４の探触子群１２の受信位置が決まる（例えば、図示例の場合、送信グループ１３の探触子群１２▲４▼からの送信波１８が受信グループ１４の探触子群１２▲２▼に受信される）。反射波１９が受信される受信グループ１４の探触子群１２の受信位置を演算処理部１６で特定して解析することにより、面反射エコーを用いて変形して形状が不連続となる欠陥３１の高さを評価することができ、先端の形状に拘らず欠陥３１の定量化が容易に行える。
【００３９】
尚、フェーズドアレイ探触子３２の全ての探触子群１２を、送信時には送信グループ１３に切り換え、受信時には受信グループ１４に切り換えて欠陥３１の高さを評価することも可能である。
【００４３】
【発明の効果】
本発明のフェーズドアレイによる探傷方法は、多数の探触子をアレイ状に配設すると共に前記多数の探触子を複数個ずつに分けた探触子群を複数組形成し、且つ、前記複数組の探触子群を送信グループと受信グループとに分割したフェーズドアレイ探触子を形成し、前記受信グループの探触子群で、欠陥の面で反射した反射波が受信されるように、前記送信グループの探触子群の各探触子の超音波発信の遅延時間を設定して超音波の合成波面の入射角を調整し、前記送信グループの探触子群は順次切り換えて超音波を送出する一方、前記受信グループの探触子群は前記送信グループの各探触子群から超音波が送信される毎に、順次切り換えて反射波を受信し、前記超音波を送出した送信グループの探触子群と前記反射波を受信した受信グループの探触子群の位置を特定することで前記欠陥の高さ評価するようにしたので、面反射エコーを用いて傷の高さ及び状況を評価することができる。この結果、雑音が多い材料中でも先端の形状や傷の状況に拘らず傷の定量化が容易に行える。
【００４７】
また、本発明の探傷装置は、多数の探触子をアレイ状に配設すると共に前記多数の探触子を複数個ずつに分けた探触子群を複数組形成し、且つ、前記複数組の探触子群を送信グループと受信グループとに分割したフェーズドアレイ探触子と、前記受信グループの探触子群で、欠陥の面で反射した反射波が受信されるように、前記送信グループの探触子群の各探触子の超音波発信の遅延時間を設定して超音波の合成波面の入射角を調整し、前記送信グループの探触子群は、順次切り換えて超音波を送出する一方、前記受信グループの探触子群は、前記送信グループの各探触子群から超音波が送信される毎に、順次切り換えて反射波を受信するように制御する制御部と、前記超音波を送出した送信グループの探触子群と前記反射波を受信した受信グループの探触子群の位置を特定することで前記欠陥の高さ評価する演算処理部とを備えたので、面反射エコーを用いて傷の高さ及び状況を評価することができる。この結果、雑音が多い材料中でも先端の形状や傷の状況に拘らず傷の定量化が容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  フェーズドアレイ法の原理を概念的に示す説明図。
【図２】  本発明の参考例に係る探傷装置により探傷方法を実施している状態の概略図。
【図３】  本発明の参考例に係る探傷装置により探傷方法を実施している状態の概略図。
【図４】  本発明の実施形態例に係る探傷装置により探傷方法を実施している状態の概略図。
【図１】
0004452001.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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