(57)【要約】【課題】試験体の表面にうねり等がある場合でも、強い音圧を試験体に入射でき、これにより得られるＳＮ比に優れた探傷波形により、試験体内部の微細なきずを高い精度で検出することができるＴＯＦＤ探傷法による超音波探傷装置と方法を提供する。【解決手段】１対のくさび１２を互いに平行な回転軸ａ−ａを中心に揺動可能に支持するホルダー１４と、一方のくさび１２の対向面１２ｂに固定されそのくさび１２の接触面１２ａに向けて超音波ビームＳを発信する送信側探触子１６と、他方のくさび１２の対向面１２ｂに固定されそのくさび１２の接触面１２ａから超音波ビームＳを受信する受信側探触子１８と、を備える。１対のくさび１２の接触面１２ａは、試験体表面１に沿って位置するときに、試験体表面１の起伏に密着可能に形成されており、回転軸ａ−ａは、接触面１２ａの法線上に位置し、かつ接触面１２ａに平行に位置する。【選択図】図８
2016050811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験体と接触する接触面と、該接触面の反対側に接触面と対向して位置する対向面とを有する１対のくさびと、
１対のくさびを対称面に対して対称に保持し、互いに平行な１対の回転軸を中心にそれぞれ揺動可能に支持するホルダーと、
一方のくさびの対向面に固定され、該くさびの接触面に向けて超音波ビームを発信する送信側探触子と、
他方のくさびの対向面に固定され、該くさびの接触面から超音波ビームを受信する受信側探触子と、を備え、
前記１対のくさびの接触面は、試験体表面に沿って位置するときに、試験体表面の起伏に密着可能に形成されており、
前記回転軸は、前記接触面の法線上に位置し、かつ該接触面に平行に位置する、ことを特徴とするＴＯＦＤ探傷法による超音波探傷装置。
【請求項２】
前記接触面の形状は、前記回転軸に直交する幅が小さく、軸方向の長さが幅より大きい矩形形状又は楕円形状である、ことを特徴とする請求項１に記載のＴＯＦＤ探傷法による超音波探傷装置。
【請求項３】
前記送信側探触子と前記受信側探触子は、各接触面で超音波ビームを集束させることができる集束探触子である、ことを特徴とする請求項１に記載のＴＯＦＤ探傷法による超音波探傷装置。
【請求項４】
前記送信側探触子と前記受信側探触子は、各接触面で超音波ビームを集束させることができるフェーズドアレイ探触子である、ことを特徴とする請求項１に記載のＴＯＦＤ探傷法による超音波探傷装置。
【請求項５】
前記フェーズドアレイ探触子を制御する制御装置を備え、該制御装置により、
フェーズドアレイ探触子のセクタスキャンにより、試験体に入射する超音波ビームの方向を変化させて、前記超音波ビームの中心軸が交差する交軸点の試験体表面からの交軸点深さを順次変化させ、かつ前記受信側探触子により複数の交軸点深さに対応する複数の回折波を受信し、
これから各交軸点深さにおける探傷波形を評価する、ことを特徴とする請求項４に記載のＴＯＦＤ探傷法による超音波探傷装置。
【請求項６】
各交軸点深さにおける探傷波形を表示する表示装置と、
各交軸深さでの探傷波形を作成し、探傷波形から異物の深さを求める画像処理装置と、を備える、ことを特徴とする請求項４に記載のＴＯＦＤ探傷法による超音波探傷装置。
【請求項７】
請求項１に記載の超音波探傷装置を用い、
前記１対のくさびの接触面が試験体表面に沿って位置するように、ホルダーを位置決めし、
ホルダーを試験体表面に押し付け、前記１対のくさびの接触面を、試験体表面の起伏に密着させ、
これにより、各接触面を試験体表面の法線に直交する位置に揺動させて、試験体内部を超音波探傷検査する、ことを特徴とするＴＯＦＤ探傷法による超音波探傷方法。
【請求項８】
前記送信側探触子と前記受信側探触子は、フェーズドアレイ探触子であり、
フェーズドアレイ探触子の用いる素子の組み合わせを順次移動させて、かつ各接触面で超音波ビームを集束させることで、試験体に入射する超音波ビームの方向を変化させて、前記超音波ビームの中心軸が交差する交軸点の試験体表面からの交軸点深さを順次変化させ、かつ前記受信側探触子により複数の交軸点深さに対応する複数の回折波を受信し、
これから各交軸点深さにおける探傷波形を作成する、ことを特徴とする請求項７に記載のＴＯＦＤ探傷法による超音波探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、うねり等のある試験体の内部を超音波探傷検査するためのＴＯＦＤ探傷法による超音波探傷装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
試験体内部を超音波により検査する手段として、ＴＯＦＤ探傷法による超音波探傷が従来から知られている（例えば、特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−４８１６９号公報
【特許文献２】特開２０１３−２３４８８６号公報
【特許文献３】特開２００４−５３４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
超音波探傷試験には超音波探触子（以下単に、「探触子」と呼ぶ）が使用され、接触媒質と呼ばれる液体を介して超音波ビームを試験体の内部に送受信する。この際、適切に超音波ビームを試験体の内部に送受信するためには、試験体表面は平滑な平面であることが好ましい。
【０００５】
図１は、ドレッシングされた溶接表面部など、試験体ＴＰの表面が平面ではなく、うねりがある場合の模式図である。うねりとは、試験体表面１における平面以外の曲面を意味する。なお、本発明の対象とする試験体表面１は、うねりに限定されず、凸状又は凹状の曲面、またはこれらと平面が混在してもよい。以下、これらを「うねり等」と総称する。
【０００６】
図１において、（Ａ）は大型の探触子Ｐを、（Ｂ）は小型の探触子Ｐを示している。
図１（Ｂ）に示すように、試験体表面１が平滑な平面でない場合、すなわち試験体表面１にうねり等を有する場合には、小型（ミニチュアサイズ）の探触子Ｐが用いられることがある。
【０００７】
小型の探触子Ｐは、超音波ビームＳを送信及び受信させるために用いられる振動子（図示せず）を小さくし、かつ小さいケースに収納して小型化したものである。かかる小型の探触子Ｐは、試験体ＴＰとの隙間が小さくなるため、試験体表面１にうねり等があっても大型の探触子Ｐよりも良好な超音波ビームＳの送受信が可能になる。しかしその反面、振動子が小さいために送受信される超音波ビームＳの音圧が小さく、また、振動子が小さいため超音波ビームＳの広がり（拡散）が助長され、微細なきず（微細きず）を検出できない問題がある。
【０００８】
そこでＳＮ比を改善して、微細きずの検出性能やサイジング能力を向上させる手段として、ＴＯＦＤ探傷法が知られている。
【０００９】
図２は、ＴＯＦＤ探傷法による超音波探傷試験の模式図である。
ＴＯＦＤ探傷法では、２つの探触子Ｐを間隔を隔てて配置し超音波ビームＳを試験体ＴＰの内部に送受信する。試験体ＴＰの内部にき裂Ｆがない場合には、表面を伝搬するラテラル波Ａと裏面で反射する底面エコーＣのみが得られる。一方、き裂Ｆが存在すると、き裂端部での回折波Ｂが受信される。この回折波Ｂの伝搬時間より幾何学的にき裂端部の深さを求めることができる。
【００１０】
上述したように、ＴＯＦＤ探傷法は、２つの探触子Ｐを対向させて超音波ビームを送受信させるものである。２つの探触子Ｐを用いることで、試験体ＴＰ内で発生するノイズが受信側の探触子Ｐに伝搬しないのでノイズが低減することや、超音波ビームＳの伝搬時間からきずの深さを正確に測定できるなどのメリットがある。
しかし、うねり等のある探傷面（試験体表面）では、２つの探触子Ｐを試験体ＴＰの表面に安定に接触させることが困難になる。
【００１１】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ドレッシングされた溶接部表面など、試験体の表面にうねり等がある場合でも、強い音圧を試験体に入射でき、これにより得られるＳＮ比に優れた探傷波形により、試験体内部の微細なきずを高い精度で検出することができるＴＯＦＤ探傷法による超音波探傷装置と方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、試験体と接触する接触面と、該接触面の反対側に接触面と対向して位置する対向面とを有する１対のくさびと、
１対のくさびを対称面に対して対称に保持し、互いに平行な１対の回転軸を中心にそれぞれ揺動可能に支持するホルダーと、
一方のくさびの対向面に固定され、該くさびの接触面に向けて超音波ビームを発信する送信側探触子と、
他方のくさびの対向面に固定され、該くさびの接触面から超音波ビームを受信する受信側探触子と、を備え、
前記１対のくさびの接触面は、試験体表面に沿って位置するときに、試験体表面の起伏に密着可能に形成されており、
前記回転軸は、前記接触面の法線上に位置し、かつ該接触面に平行に位置する、ことを特徴とするＴＯＦＤ探傷法による超音波探傷装置が提供される。
【００１３】
前記接触面の形状は、前記回転軸に直交する幅が小さく、軸方向の長さが幅より大きい矩形形状又は楕円形状である。
【００１４】
前記送信側探触子と前記受信側探触子は、各接触面で超音波ビームを集束させることができる集束探触子である。
【００１５】
前記送信側探触子と前記受信側探触子は、各接触面で超音波ビームを集束させることができるフェーズドアレイ探触子である。
【００１６】
前記フェーズドアレイ探触子を制御する制御装置を備え、該制御装置により、
フェーズドアレイ探触子のセクタスキャンにより、試験体に入射する超音波ビームの方向を変化させて、前記超音波ビームの中心軸が交差する交軸点の試験体表面からの交軸点深さを順次変化させ、かつ前記受信側探触子により複数の交軸点深さに対応する複数の回折波を受信し、
これから各交軸点深さにおける探傷波形を評価する。
【００１７】
各交軸点深さにおける探傷波形を表示する表示装置と、
各交軸深さでの探傷波形を作成し、探傷波形から異物の深さを求める画像処理装置と、を備える。
【００１８】
また本発明によれば、上述した超音波探傷装置を用い、
前記１対のくさびの接触面が試験体表面に沿って位置するように、ホルダーを位置決めし、
ホルダーを試験体表面に押し付け、前記１対のくさびの接触面を、試験体表面の起伏に密着させ、
これにより、各接触面を試験体表面の法線に直交する位置に揺動させて、試験体内部を超音波探傷検査する、ことを特徴とするＴＯＦＤ探傷法による超音波探傷方法が提供される。
【００１９】
前記送信側探触子と前記受信側探触子は、フェーズドアレイ探触子であり、
フェーズドアレイ探触子の用いる素子の組み合わせを順次移動させて、かつ各接触面で超音波ビームを集束させることで、試験体に入射する超音波ビームの方向を変化させて、前記超音波ビームの中心軸が交差する交軸点の試験体表面からの交軸点深さを順次変化させ、かつ前記受信側探触子により複数の交軸点深さに対応する複数の回折波を受信し、
これから各交軸点深さにおける探傷波形を作成する。
【発明の効果】
【００２０】
上記本発明の装置と方法によれば、１対のくさびの回転軸が、各接触面の法線上に位置し、かつ該接触面に平行に位置する。この回転軸が試験体表面に沿って位置するように、ホルダーを位置決めし、ホルダーを試験体表面に押し付ける。この押し付けにより、１対のくさびの接触面を試験体表面の法線に直交する位置に揺動させ、かつ試験体表面の起伏に密着させることができる。
【００２１】
従って、ドレッシングされた溶接部表面など、試験体表面にうねり等がある場合でも、１対のくさびの接触面を試験体表面に超音波ビームの入射及び出射が可能な状態に密着して接触させることができる。これにより、試験体表面にうねり等がある場合でも、強い音圧を試験体に入射でき、ＳＮ比に優れた探傷波形が得られる。
【００２２】
また、１対のくさびを介して送信側探触子と受信側探触子を対向させて超音波ビームを送受信させるので、ＴＯＦＤ探傷法により試験体内部の微細なきずを高い精度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ドレッシングされた溶接表面部など、試験体の表面が平面ではなく、うねりや凹凸の曲面がある場合の模式図である。
【図２】ＴＯＦＤ探傷法による超音波探傷の模式図である。
【図３】本発明による超音波探傷装置の構成図である。
【図４】図３（Ｂ）のＡ−Ａ矢視図である。
【図５】超音波探傷装置の作動説明図である。
【図６】本発明の第１実施形態の超音波探傷装置の全体構成図である。
【図７】本発明の第１実施形態の超音波探傷装置の実施例を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態の超音波探傷装置の全体構成図である。
【図９】本発明の第２実施形態の超音波探傷装置の実施例を示す図である。
【図１０】平板振動子と集束用振動子の超音波ビーム幅の比較図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２５】
図３は、本発明による超音波探傷装置１０の構成図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。また、図４は、図３（Ｂ）のＡ−Ａ矢視図である。
【００２６】
図３、図４において、本発明の超音波探傷装置１０は、１対のくさび１２、ホルダー１４、送信側探触子１６、及び受信側探触子１８を備える。なお、１は、試験体ＴＰの表面（試験体表面）である。
【００２７】
１対のくさび１２は、試験体ＴＰと接触する接触面１２ａと、接触面１２ａの反対側に接触面１２ａと対向する対向面１２ｂとを有するくさび状部材である。
１対のくさび１２は、試験体表面１に対し鉛直に位置し得る対称面２に対して対称に形成されている。各くさび１２の材質は、超音波ビームＳの伝搬に適したプラスチック（例えばアクリル）又は金属からなる。
また、この例で対称面２に対して対称位置の両側面に回転軸ａ−ａを中心とする円筒穴１２ｃを有する。
【００２８】
図４に示すように、この例において、各くさび１２は、正面視異形５角形であり、５角形のうち、図において左右の両側面は試験体表面１に対し鉛直、接触面１２ａと対向面１２ｂを除く下方の１面は傾斜面である。また、内側の鉛直面同士の間には隙間が設けられている。
図３（Ｂ）に示すように、この例において、各くさび１２の側面１２ｄは試験体表面１に対し鉛直であり、互いに平行な平面である。上述した円筒穴１２ｃは、この側面１２ｄの両側に側面１２ｄに対し垂直に形成されている。また各円筒穴１２ｃは、深さが浅く、対向する底の間隔が、接触面１２ａの軸方向の長さｃより大きくなっている。
【００２９】
ホルダー１４は、１対のくさび１２を対称面２に対して対称に保持し、互いに平行な回転軸ａ−ａを中心にそれぞれ揺動可能に支持する。
この例において、ホルダー１４は、互いに平行に位置し試験体表面１に対し鉛直に延びる１対の側板１４ａと、１対の側板１４ａの頂部を連結する天板１４ｂからなる。１対の側板１４ａは、その間に１対のくさび１２を挟持する。
また、１対の側板１４ａは、１対のくさび１２の円筒穴１２ｃに整合する位置に貫通穴を有する。この貫通穴に、４つの支持金具１３が固定されている。支持金具１３の内方端は、くさび１２の円筒穴１２ｃに嵌合する円筒形に形成されている。
この構成により、ホルダー１４により、１対のくさび１２を互いに平行な回転軸ａ−ａを中心に揺動可能に支持することができる。
【００３０】
送信側探触子１６は、くさび１２の一方（図４で左側）の対向面１２ｂに固定され、そのくさび１２の接触面１２ａに向けて超音波ビームＳを発信する。
【００３１】
受信側探触子１８は、くさび１２の他方（図４で右側）の対向面１２ｂに固定され、そのくさび１２の接触面１２ａから超音波ビームＳを受信する。
【００３２】
対向面１２ｂは、この例では矩形形状であり、送信側探触子１６と受信側探触子１８の取付面（超音波出力面）の全体が密着して固定できる大きさに設定されている。
また、対向面１２ｂは、この例では試験体表面１に対して傾斜しており、送信側探触子１６と受信側探触子１８が送受信する超音波ビームＳの中心が接触面１２ａの中央に位置するように設定されている。
【００３３】
１対のくさび１２の接触面１２ａは、試験体表面１に沿って位置するときに、試験体表面１の起伏に密着可能に形成されている。
接触面１２ａは、この例では、試験体表面１に密着し超音波ビームＳの伝達効率を高めるように、滑らかな平面に形成されている。なお、本発明は平面に限定されず、試験体表面１の形状に応じて曲面に形成してもよい。
【００３４】
接触面１２ａは、この例では対向面１２ｂと比較して幅ｂと長さｃが短い矩形形状である。
また接触面１２ａの形状は、この例において、回転軸ａ−ａに対して軸に直交する幅ｂが小さく、軸方向の長さｃが幅ｂより大きい矩形形状又は楕円形状である。幅ｂは、この例では５ｍｍであり、好ましくは３〜８ｍｍである。また長さｃは、この例では１０ｍｍであり、好ましくは８〜１５ｍｍである。
【００３５】
なお、上述した円筒穴１２ｃは、軸方向の長さｃより外側に設けられ、探触子１６、１８と接触面１２ａとの間には、空洞や異物がないように設定されている。
【００３６】
また、図４において、回転軸ａ−ａは、接触面１２ａの法線上に位置し、かつ接触面１２ａに平行に位置する。
【００３７】
図５は、上述した超音波探傷装置１０の作動説明図である。この図において、試験体表面１は、凸状の起伏を有する。また、図中の破線はホルダー１４の押し付け前、実線は押し付け後である。
【００３８】
図５に示すように、回転軸ａ−ａが試験体表面１に沿って位置するように、ホルダー１４を位置決めし、ホルダー１４を試験体表面１に押し付ける。この押し付け力により、１対のくさび１２の接触面１２ａを、試験体表面１の起伏に密着させることにより、各接触面１２ａを試験体表面１の法線に直交する位置（すなわち試験体表面１の接線方向）に揺動させることができる。
なおこの位置は、試験体表面１に複数の凸部がある場合にはその頂部に跨る位置となる。
【００３９】
従って、ドレッシングされた溶接部表面など、試験体表面１にうねり等がある場合でも、１対のくさび１２の接触面１２ａを試験体表面１に超音波ビームＳの入射及び出射が可能な状態に密着して接触させることができる。これにより、試験体表面１にうねり等がある場合でも、強い音圧を試験体ＴＰに入射でき、ＳＮ比に優れた探傷波形が得られる。
【００４０】
図６は、本発明の第１実施形態の超音波探傷装置１０の全体構成図である。
この図において、本発明の超音波探傷装置１０は、さらに制御装置２０、表示装置２２、及び画像処理装置２４を備える。
【００４１】
この例において、送信側探触子１６と受信側探触子１８は、直径１５ｍｍ、曲率３５ｍｍの１０ＭＨｚ振動子による集束探触子である。
【００４２】
制御装置２０は、送信側探触子１６と受信側探触子１８を制御し、送信側探触子１６により１０ＭＨｚの超音波ビームＳを発信し、受信側探触子１８により超音波ビームＳを受信する。
図６に示すように、集束探触子（送信側探触子１６と受信側探触子１８）の振動子から送信された超音波ビームＳは、くさび１２の接触面１２ａにおいて集束する。
【００４３】
表示装置２２は、ディスプレイ装置であり、受信側探触子１８で受信した超音波ビームＳの探傷波形を表示する。
画像処理装置２４は、探傷波形から異物（例えばき裂）の回折波を抽出し、伝搬時間より幾何学的に異物の深さを求める。
【実施例１】
【００４４】
図７は、本発明の第１実施形態の超音波探傷装置１０の実施例を示す図である。
この図は、送信側探触子１６と受信側探触子１８として、直径１５ｍｍ、曲率３５ｍｍの１０ＭＨｚ振動子による集束探触子を１対のくさび１２にそれぞれ搭載して、ＴＯＦＤ探傷する時の音圧分布をシミュレーションしたものである。
この図において、横軸は試験体表面１に沿った長さ、縦軸は試験体表面１からの深さである。また、図中の３本の曲線は、太い実線が０〜−３ｄＢ、細い実線が−３〜−６ｄＢ、破線が−６〜−１２ｄＢの音圧を示している。
図７の試験結果から、第１実施形態の超音波探傷装置１０では、送信側探触子１６と受信側探触子１８として、集束探触子を用いているので、接触面近傍で超音波ビームＳが集束し、狭い接触面１２ａ（この例では、５×１０ｍｍ）でも強い音圧が試験体ＴＰに送受信され、ＴＯＦＤ探傷法による超音波探傷により所定の深さのきずの検出能力があることがわかる。
【００４５】
上述した実施例１において、集束探触子を用いてビームを集束させ、ビーム幅の狭い位置で試験体ＴＰに超音波ビームＳを送受信させることで、試験体ＴＰとくさび１２の接触面積を小さくでき、かつ独立して回転する回転軸ａ−ａを設けることで、なだらかなうねり等のある曲面でも安定してＴＯＦＤ探傷ができることが確認された。
【００４６】
しかし、本発明の第１実施形態の場合、２つのくさび１２の接触面１２ａの試験体ＴＰのうねり等による傾きが互いに異なると、探傷する深さ領域が変化することが予測される。このために、探傷位置によっては異なる深さ領域の探傷を行うこととなる。
【００４７】
図８は、本発明の第２実施形態の超音波探傷装置１０の全体構成図である。
この例において、送信側探触子１６と受信側探触子１８は、各接触面１２ａで超音波ビームＳを集束させることができるフェーズドアレイ探触子である。
【００４８】
また、図８の制御装置２０は、フェーズドアレイ探触子である送信側探触子１６と受信側探触子１８を制御する。すなわち、制御装置２０は、フェーズドアレイ探触子のセクタスキャンにより、試験体ＴＰに入射する超音波ビームＳの方向を変化させて、超音波ビームＳの中心軸が交差する交軸点の試験体表面１からの交軸点深さを順次変化させ、かつ受信側探触子１８により複数の交軸点深さに対応する複数の回折波を受信する。
さらに、図８の画像処理装置２４は、各交軸深さでの探傷波形を作成する。
その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００４９】
図８の第２実施形態の超音波探傷装置１０では、フェーズドアレイ探触子である送信側探触子１６と受信側探触子１８をそれぞれのくさび１２に搭載している。
この構成により、送信側探触子１６のフェーズドアレイ探触子の素子の一部を用いて送受信を行い、くさび１２の試験体ＴＰへの接触面１２ａの中央近傍で超音波ビームＳを集束させて強い音圧を試験体ＴＰに送受信させる。
また、フェーズドアレイ探触子の使用する素子の組み合わせ位置を順次変化させ、くさび１２の試験体ＴＰへの接触面１２ａの常に同一場所より超音波ビームＳを試験体ＴＰに送受信させて交軸点深さを変化させる。
これにより、図８に示すように、くさび１２の試験体ＴＰへの接触面１２ａの常に同一場所より超音波ビームＳが試験体に送受信され、かつ交軸点深さを変化できる。このため、試験体ＴＰとのくさび１２の接触面積を最小限に抑えることができ、うねり等のある探傷面（試験体表面１）での探傷が可能になる。
【実施例２】
【００５０】
図９は、本発明の第２実施形態の超音波探傷装置１０の実施例を示す図である。
この図において、（Ａ）は、入射角が２５．０度、（Ｂ）は１９．５度、（Ｃ）は１２．７度の場合である。
各図において、横軸は試験体表面１に沿った長さ、縦軸は試験体表面１からの深さである。また、図中の３本の曲線は、太い実線が０〜−３ｄＢ、細い実線が−３〜−６ｄＢ、破線が−６〜−１２ｄＢの音圧を示している。
【００５１】
図９は、公称屈折角５０度で、くさび内伝搬距離３７．３ｍｍとしたくさび１２に１０ＭＨｚ、３２チャンネルのフェーズドアレイ探触子（素子間隔０．６ｍｍ）を搭載し、１６ＣＨを同時に励起させるとともに、その励起させる位置を順次変化させ、試験体との接触面１２ａのほぼ中央で深さ１ｍｍの位置に集束させる探傷を行った時の音場をシミュレーションで求めた結果である。
この図から、狭い接触面１２ａを強い音圧が送受信され、交軸点の深さが順次変化し、所定の深さのきずを確実に評価できることが確認された。
【実施例３】
【００５２】
超音波ビーム幅の検討を、Ｃｉｖａシミュレーションソフトにて行った。
ＴＯＦＤ探傷に一般に使用される平板振動子と、集束用振動子とを比較した。
集束探触子では、ビーム幅を集束させるために曲率付きの振動子を用いている。曲率によってビーム幅が最小となる距離が変化する。したがって、試験体ＴＰとの接触面１２ａにおいてビーム幅を最小にするためには、最適の振動子の大きさと曲率を選択する必要がある。ここでは、各振動子サイズにおいて、曲率を変化させた時のビーム幅が最小となるくさび内距離とその時のビーム幅の関係を示している。ここでのビーム幅は最大音圧の−１２ｄＢ（１／４）の音圧の得られるビーム幅として測定している。
【００５３】
図１０は、平板振動子と集束用振動子の超音波ビーム幅の比較図である。
この図において、（Ａ）は１０ＭＨｚ、（Ｂ）は５ＭＨｚ、（Ｃ）は２ＭＨｚの場合の結果である。なお、図中の記号は共通であり、図の上部に記載している。
【００５４】
この図から、平板振動子の直径が１０、２０、３０ｍｍの場合、（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）において、ビーム幅は、それぞれその直径より大きくなっていることがわかる。
すなわち、平板振動子では、振動子の直径より大きな寸法の探触子と試験体との界面を確保しないと、十分に高い音圧を試験体に送受信できないことがわかる。ここで界面とは、くさび１２の接触面１２ａと試験体表面１との接触面を意味する。
【００５５】
一方、図１０から集束用振動子（曲率付き集束探触子）を用いれば、例えば５ｍｍ以下のサイズの探触子と試験体との界面であっても十分に超音波ビームＳの送受信が可能で高い音圧のビームを試験体に形成できることがわかる。
すなわち、最もビーム幅が大きくなる波長の長い２ＭＨｚであっても、振動子サイズをφ２０ｍｍとし、くさび内距離を２７ｍｍ以下とすることで（この時の曲率は３０ｍｍ）、５ｍｍ以下の界面でも十分に高い音圧の送受信が可能であることがわかる。
従って、通常用いられる周波数（２〜１０ＭＨｚ）において本発明が適用でき、さらに高い周波数においても波長が短いので本発明が適用できることは明らかである。
【００５６】
上述した第１、第２の実施形態の装置を用い、本発明の超音波探傷方法では、１対のくさび１２の接触面１２ａが試験体表面１に沿って位置するように、ホルダー１４を位置決めし、ホルダー１４を試験体表面１に押し付け、１対のくさび１２の接触面１２ａを、試験体表面１の起伏に密着させ、これにより、各接触面１２ａを試験体表面１の法線に直交する位置に揺動させて、試験体内部を超音波探傷検査する。
【００５７】
また、上述した第２実施形態の装置を用い、フェーズドアレイ探触子の用いる素子の組み合わせを順次移動させて、かつ各接触面１２ａで超音波ビームＳを集束させることで、試験体ＴＰに入射する超音波ビームＳの方向を変化させて、超音波ビームＳの中心軸が交差する交軸点の試験体表面１からの交軸点深さを順次変化させ、かつ受信側探触子１８により複数の交軸点深さに対応する複数の回折波を受信して、これから各交軸点深さにおける探傷波形を作成する。
【００５８】
上述した本発明の装置と方法によれば、１対のくさび１２の回転軸ａ−ａが、各接触面１２ａの法線上に位置し、かつ接触面１２ａに平行に位置する。この回転軸ａ−ａが試験体表面１に沿って位置するように、ホルダー１４を位置決めし、ホルダー１４を試験体表面１に押し付ける。この押し付けにより、１対のくさび１２の接触面１２ａを試験体表面１の法線に直交する位置に揺動させ、かつ試験体表面１の起伏に密着させることができる。
【００５９】
従って、ドレッシングされた溶接部表面など、試験体表面１にうねり等がある場合でも、１対のくさび１２の接触面１２ａを試験体表面１に超音波ビームＳの入射及び出射が可能な状態に密着して接触させることができる。これにより、試験体表面１にうねり等がある場合でも、強い音圧を試験体ＴＰに入射でき、ＳＮ比に優れた探傷波形が得られる。
【００６０】
また、１対のくさび１２を介して送信側探触子１６と受信側探触子１８を対向させて超音波ビームＳを送受信させるので、ＴＯＦＤ探傷法により試験体内部の微細なきずを高い精度で検出することができる。
【００６１】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。
【符号の説明】
【００６２】
ａ−ａ  回転軸、Ａ  ラテラル波、Ｂ  回折波、Ｃ  底面エコー、
ｂ  接触面の幅、ｃ  接触面の長さ、Ｐ  探触子、Ｓ  超音波ビーム、
ＴＰ  試験体、１  試験体表面、２  対称面、１０  超音波探傷装置、
１２  くさび、１２ａ  接触面、１２ｂ  対向面、１２ｃ  円筒穴、
１２ｄ  側面、１３  支持金具、１４  ホルダー、１４ａ  側板、
１４ｂ  天板、１６  送信側探触子、１８  受信側探触子、
２０  制御装置、２２  表示装置、２４  画像処理装置
【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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