(57)【要約】【課題】本発明では、音響異方性を持つ被検体の内部欠陥を高感度に検出することを課題とする。【解決手段】上記課題を解決するために、本発明は、第一振動方向を持つ横波超音波と第二振動方向を持つ横波超音波を被検体に送信し、前記被検体を通過した第一振動方向を持つ横波超音波と第二振動方向を持つ横波超音波を受信し、前記受信した少なくとも一方の横波超音波の時間軸をシフトさせ、前記受信した波形と前記時間軸をシフトさせた波形とを比較して、前記比較した結果を表示することを特徴とする。【選択図】  図１３
2017075850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一振動方向を持つ横波超音波と第二振動方向を持つ横波超音波を被検体に送信し、
前記被検体を通過した第一振動方向を持つ横波超音波と第二振動方向を持つ横波超音波を受信し、
前記受信した少なくとも一方の横波超音波の時間軸をシフトさせ、
前記受信した波形と前記時間軸をシフトさせた波形とを比較して、
前記比較した結果を表示することを特徴とする超音波検査方法。
【請求項２】
請求項１における超音波検査方法において、
前記送信は積層された複数の超音波探触子を用いて行われることを特徴とする超音波検査方法。
【請求項３】
請求項１における超音波検査方法において、
前記送信は並置された複数の超音波探触子を用いて行われることを特徴とする超音波検査方法。
【請求項４】
第一振動方向を持つ横波超音波を被検体に送信し、
前記被検体を通過した第一振動方向を持つ横波超音波を受信し、
第二振動方向を持つ横波超音波を被検体に送信し、
前記被検体を通過した第二振動方向を持つ横波超音波を受信し、
前記受信した少なくとも一方の横波超音波の時間軸をシフトさせ、
前記受信した波形と前記時間軸をシフトさせた波形とを比較して、
前記比較した結果を表示することを特徴とする超音波検査方法。
【請求項５】
請求項１における超音波検査方法において、
前記受信した少なくとも一方の横波超音波を時間反転させ、さらに、時間軸をシフトさせることを特徴とする超音波検査方法。
【請求項６】
第１の超音波振動子と、
第２の超音波振動子と、
前記第１及び第２の超音波振動子で発生させる超音波の波形を設定する入力設定部と、
前記入力設定部からの信号に従い波形を制御する波形制御部と、
前記波形制御部からの信号に従い第１の超音波振動子で発生させる超音波の波形を生成する第１の波形生成器と、
前記波形制御部からの信号に従い第２の超音波振動子で発生させる超音波の波形を生成する第２の波形生成器と、
前記第１の波形生成器からの信号を増幅して第１の超音波振動子に電力を供給する第１のパワーアンプと、
前記第２の波形生成器からの信号を増幅して第２の超音波振動子に電力を供給する第２のパワーアンプと、
前記第１の超音波振動子で受信されて電気信号に変換された信号を増幅する第１のプリアンプと、
前記第２の超音波振動子で受信されて電気信号に変換された信号を増幅する第２のプリアンプと、
前記第１のプリアンプからの信号をデジタル化する第１のＡＤ変換機と、
前記第２のプリアンプからの信号をデジタル化する第２のＡＤ変換機と、
前記第１、および、第２のＡＤ変換機からの信号を受信するデータロガーと、
前記データロガーで保存された第１、および、第２のＡＤ変換機からの信号のうち、少なくとも一方の信号の時間軸をシフトさせる波形変形部と、
前記波形変形部で生成された波形を比較する比較部と、
前記比較結果を表示する表示部を備えたことを特徴とする超音波検査装置。
【請求項７】
請求項６における超音波検査装置において、
前記第１の超音波振動子と第２の超音波振動子が積層された構造であることを特徴とする超音波検査装置。
【請求項８】
請求項６における超音波検査装置において、
前記第１の超音波振動子と第２の超音波振動子が並置された構造であることを特徴とする超音波検査装置。
【請求項９】
超音波振動子と、
前記超音波振動子で発生させる超音波の波形を設定する入力設定部と、
前記入力設定部からの信号に従い波形を制御する波形制御部と、
前記波形制御部からの信号に従い超音波振動子で発生させる超音波の波形を生成する波形生成器と、
前記波形生成器からの信号を増幅して超音波振動子に電力を供給するパワーアンプと、
被検体から戻ってきた超音波が超音波振動子で受信されて電気信号に変換された信号を増幅するプリアンプと、
前記プリアンプからの信号をデジタル化するＡＤ変換機と、
前記ＡＤ変換機からの信号を受信するデータロガーと、
前記超音波振動子の回転姿勢を変更する回転部と、
前記入力設定部からの信号に従い回転部の回転量を制御する回転制御部と
前記超音波振動子の座標を測定するセンサ位置判定部と、
被検体の厚さを測定する厚さ測定部と
前記データロガーで保存されたＡＤ変換機からの信号のうち、同じセンサ位置で、センサの回転姿勢が９０度異なる波形の少なくとも一方の信号の時間軸を、厚さ計測部からの情報に基づき時間シフトさせる波形変形部と、
前記波形変形部で生成された波形を比較する比較部と、
前記比較結果を表示する表示部を備えたことを特徴とする超音波検査装置。
【請求項１０】
第１の超音波振動子と、
第２の超音波振動子と、
前記第１及び第２の超音波振動子で発生させる超音波の波形を設定する入力設定部と、
前記入力設定部からの信号に従い波形を制御する波形制御部と、
前記波形制御部からの信号に従い第１の超音波振動子で発生させる超音波の波形を生成する第１の波形生成器と、
前記波形制御部からの信号に従い第２の超音波振動子で発生させる超音波の波形を生成する第２の波形生成器と、
前記第１の波形生成器からの信号を増幅して第１の超音波振動子に電力を供給する第１のパワーアンプと、
前記第２の波形生成器からの信号を増幅して第２の超音波振動子に電力を供給する第２のパワーアンプと、
被検体から戻ってきた超音波のうち、第１の超音波振動子で受信されて電気信号に変換された信号を増幅する第１のプリアンプと、
被検体から戻ってきた超音波のうち、第２の超音波振動子で受信されて電気信号に変換された信号を増幅する第２のプリアンプと、
前記第１のプリアンプからの信号をデジタル化する第１のＡＤ変換機と、
前記第２のプリアンプからの信号をデジタル化する第２のＡＤ変換機と、
これら第１、および、第２のＡＤ変換機からの信号を受信するデータロガーと、
データロガーで保存された第１、および、第２のＡＤ変換機からの信号のうち、少なくとも一方の信号を時間反転させ、さらに、時間軸をシフトさせる波形変形部と、
前記波形変形部で生成された波形を比較する比較部と、
前記比較結果を表示する表示部を備えたことを特徴とする超音波検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いて非破壊検査する超音波検査方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、超音波検査では、被検体中を伝搬する超音波の音速は、その伝搬方向に関係なく一定であると仮定している。これは、金属のような多結晶体では各結晶の向きがランダムになっており、弾性係数がどの方向でも等しいと見なせるためである。しかしながら、一部の材料では、圧延集合組織や溶接凝固組織などのために結晶方位が揃う場合がある。その結果、超音波の振動方向、もしくは、超音波の伝播方向が異なると、伝播速度が変わる。これを音響異方性といい、アルミニウム合金板や圧延鋼板、オーステナイト系ステンレス鋼溶接部などでみられる。音響異方性は、超音波検査の検出感度を低下させる場合がある。
【０００３】
上記の課題に係る本技術分野の背景技術として、特開２００１−８３１２５号公報（特許文献１）がある。この文献では、振動方向が直交する２つの圧電材を積層させ、これらの圧電材に電圧を印加させることにより振動方向が直交する２つの超音波を発生させ、これらを合成させることで、任意の振動状態を持つ横波超音波を発生させ、この任意の振動状態を持つ横波超音波を用いて音響異方性を有する材料の音響異方向性の測定方法、および、その音響異方向性の測定結果を利用した材料劣化診断装置について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−８３１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のものは、直交する振動を持つ２つの超音波を同時に発生させて、音響異方性を測定し、底面エコーと被検体厚みから横波音速を測定することによって材料劣化診断を行うものであるが、内部欠陥検査に関する記載はない。
【０００６】
本発明では、音響異方性を持つ被検体の内部欠陥を高感度に検出することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、第一振動方向を持つ横波超音波と第二振動方向を持つ横波超音波を被検体に送信し、前記被検体を通過した第一振動方向を持つ横波超音波と第二振動方向を持つ横波超音波を受信し、前記受信した少なくとも一方の横波超音波の時間軸をシフトさせ、前記受信した波形と前記時間軸をシフトさせた波形とを比較して、前記比較した結果を表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、音響異方性を持つ被検体の内部欠陥を高感度に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】超音波検査における超音波の伝播様子を示す図である。
【図２】超音波検査の受信波形を示す図である。
【図３】内部欠陥が存在する場合の超音波検査における超音波の伝播の様子を示す図である。
【図４】内部欠陥が存在する場合の超音波検査の受信波形を示す図である。
【図５】（ａ）圧延方向と平行な振動方向の横波を用いた超音波検査を示す図と、（ｂ）圧延方向と直交する振動方向の横波を用いた超音波検査を示す図である。
【図６】圧延材料を超音波検査した際の受信波形を示す図である。
【図７】（ａ）内部欠陥が存在する場合の圧延方向と平行な振動方向の横波を用いた超音波検査を示す図と、（ｂ）内部欠陥が存在する場合の圧延方向と直交する振動方向の横波を用いた超音波検査を示す図である。
【図８】内部欠陥が存在する圧延材料を圧延方向と平行な振動方向の横波を用いて超音波検査した際に得られる受信波形を示す図である。
【図９】内部欠陥が存在する圧延材料を圧延方向と直交する振動方向の横波を用いて超音波検査した際に得られる受信波形を示す図である。
【図１０】内部欠陥が存在する圧延材料を超音波検査した際に得られる受信波形を示す図である。
【図１１】内部欠陥が存在する圧延材料を、圧延方向と平行な振動方向の横波を用いて超音波検査した際に得られる受信波形と、圧延方向と直交する振動方向の横波を用いて超音波検査した際に得られる受信波形と、圧延方向と直交する振動方向の横波を用いて超音波検査した際に得られる受信波形を時間圧縮した波形を比較した図である。
【図１２】内部欠陥が存在する圧延材料を、圧延方向と平行な振動方向の横波を用いて超音波検査した際に得られる受信波形と、圧延方向と直交する振動方向の横波を用いて超音波検査した際に得られる受信波形と、圧延方向と直交する振動方向の横波を用いて超音波検査した際に得られる受信波形を時間シフトした波形を比較した図である。
【図１３】実施例１に係る装置構成を示す図である。
【図１４】圧延方向と平行な振動方向の横波の振幅を示す図である。
【図１５】圧延方向と直交する振動方向の横波の振幅を示す図である。
【図１６】圧延方向に対し傾斜する振動方向の横波の送信波の振幅と、それを圧延方向と平行な軸、および、圧延方向に直交する軸に投影した際の振幅を示す図である。
【図１７】圧延方向と平行な成分の受信波の振幅と、圧延方向と直交する成分の受信波の振幅と、それらを、送信波の振動方向に投影した際の振幅と、投影された振幅の和を示す図である。
【図１８】実施例１に係る超音波センサを示す図である。
【図１９】実施例２に係る装置構成を示す図である。
【図２０】実施例３に係る装置構成を示す図である。
【図２１】実施例４に係る装置構成を示す図である。
【図２２】実施例４に係る超音波センサを示す図である。
【図２３】実施例５に係る装置構成を示す図である。
【図２４】実施例５に係る、内部欠陥が存在する圧延材料を、圧延方向と平行な振動方向の横波を用いて超音波検査した際に得られる受信波形と、圧延方向と直交する振動方向の横波を用いて超音波検査した際に得られる受信波形と、圧延方向と直交する振動方向の横波を用いて超音波検査した際に得られる受信波形を時間反転して、さらに時間シフトした波形を比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１から図２４を用いて、本発明の実施例を説明する。尚、下記はあくまでも実施の例に過ぎず、発明の内容が下記具体的態様に限定されるものではない。本発明は、下記態様を含めて種々の態様に変形することが無論可能である。
【実施例１】
【００１１】
実施例１を説明する前に、図１から図４を用いて、被検体の内部欠陥を超音波検査する従来の技術について説明する。
【００１２】
図１に示すように、超音波検査では、超音波センサ１を被検体２に設置し、被検体２の内部に超音波を送信する。超音波センサ１から送信された超音波は、伝播経路３に示すように、被検体２の底面で反射して、再び超音波センサ１に戻る。図２に、図１の体系で得られる代表的な受信波形を示す。超音波センサ１自身の振動の影響による受信波である不感帯信号４と、底面エコー５が得られる。
【００１３】
一方、図３は、内部に欠陥６が存在する場合を示す。超音波センサ１から送信された超音波は、伝播経路７に示すように、欠陥６で反射して再び超音波センサ１に戻る。また、伝播経路３に示すように、被検体２の底面で反射して、再び超音波センサ１に戻る。図４に、図３の体系で得られる代表的な受信波形を示す。超音波センサ１自身の振動の影響による受信波である不感帯信号４と、底面エコー５に加え、欠陥からの欠陥エコー８が得られる。
【００１４】
次に、図５から図１９を用いて、実施例１について説明する。図５から図１０を用いて、被検体２が音響異方性を持つ場合についての超音波検査について説明する。
【００１５】
被検体２が、例えば、圧延材料のように音響異方性を持つ場合、圧延方向に平行な振動方向の横波と、圧延方向に直交する振動方向の横波とでは、被検体２中を伝播する超音波の速度が異なる。
【００１６】
図５（ａ）は、横波の振動方向が圧延方向と平行な場合を示す。超音波センサ１Ａから送信された超音波は、被検体２の底面で反射して、再び超音波センサ１Ａに戻る。このとき、音速×底面反射エコー受信時間から求めた被検体２の厚さを７０Ａとする。
【００１７】
図５（ｂ）は、横波の振動方向が圧延方向と直交する場合を示す。このとき、音速は、振動方向が圧延方向と平行な場合よりも遅いとする。超音波センサ１Ｂから送信された超音波は、被検体２の底面で反射して、再び超音波センサ１Ｂに戻る。このとき、音速×底面反射エコー受信時間から求めた被検体２の厚さを７０Ｂとする。
【００１８】
図５（ａ）と（ｂ）で示すように、被検体２の物理的な厚さは同じでも、音速を考慮した厚さは、横波の振動方向が圧延方向と平行な場合と直交する場合で異なる。従って、横波の振動方向が圧延方向と平行な成分と直交する成分が存在する場合、図６に示すように二つの底面エコーが観測される。また、圧延集合組織の結晶界面などからも反射波が発生するため、底面以外からの反射波の強度１０が、図２で示す異方性をもたない材料の場合（図２中の反射波の強度９）よりも、大きくなり、かつ、ランダム性が低下する。
【００１９】
図７（ａ）は、横波の振動方向が圧延方向と平行な場合で、かつ、欠陥６が存在する場合を示す。超音波センサ１Ａから送信された超音波は、伝播経路７Ａに示すように、欠陥６で反射して再び超音波センサ１Ａに戻る。また、伝播経路３Ａに示すように、被検体２の底面で反射して再び超音波センサ１Ａに戻る。
【００２０】
図８に、図７（ａ）の体系で得られる代表的な受信波形を示す。超音波センサ１Ａ自身の振動の影響による受信波４Ａと、底面エコー５Ａに加え、欠陥からの欠陥エコー８Ａが得られる。
【００２１】
図７（ｂ）は、横波の振動方向が圧延方向と直交する場合で、かつ、欠陥６が存在する場合を示す。超音波センサ１Ｂから送信された超音波は、伝播経路７Ｂに示すように、欠陥６で反射して、再び超音波センサ１Ｂに戻る。また、伝播経路３Ｂに示すように、被検体２の底面で反射して、再び超音波センサ１Ｂに戻る。
【００２２】
図９に、図７（ｂ）の体系で得られる代表的な波形を示す。超音波センサ１Ｂ自身の振動の影響による受信波４Ｂと、底面エコー５Ｂに加え、欠陥からの欠陥エコー８Ｂが得られる。通常、図８と図９に示す波形は、図１０に示すように重畳された形で観測される。
【００２３】
ここで、図１１に、図８に示す波形と図９に示す波形の時刻を一致させた場合を示す。（図８での底面エコー受信時間４０と図９での底面エコー受信時間４１を合わせて示す。）また、図８に示す波形の時間幅（図８での底面エコー受信時間４０）が、図８に示す波形の時間幅（図９での底面エコー受信時間４１）と同じになるように、図９に示す波形を時間（底面エコーの受信時間差４２）だけ圧縮した場合も示す。図９に示す波形と図１０に示す波形では、超音波の振動方向が互いに直交しているため、厳密には同じにならないが、いずれも被検体２の同じ経路、すなわち、同じ結晶状態を通って伝播しているため、両者の波形は似たものになる。すなわち、図８に示す波形と図９に示す波形を時間（底面エコーの受信時間差４２）だけ圧縮した波形は、ほぼ同じ波形になると考えてよい（なお、時間圧縮した際の底面エコー５Ｂ’となる。）。これら二つの波形を用いて、欠陥エコー８Ａ（もしくは、時間圧縮した際の欠陥エコー８Ｂ’）を抽出する方法を考える。両者の波形はほぼ同じ波形であるため、平均化処理をしても、得られる結果は同じになる。また、欠陥エコーと圧延集合組織の結晶界面などで発生する反射エコーも両者で同様の相関があるため、相互相関処理による抽出は難しい。
【００２４】
そこで、図１２に、図８に示す波形と図９に示す波形の時刻を一致させた場合と、図９に示す波形を欠陥エコーが同じ時刻で観察されるように時間シフト量４３だけシフトさせた波形を示す。図９に示す波形で現れる欠陥エコー８Ａと、図１０に示す波形を時間シフト量４３だけシフトさせた場合の欠陥エコー（なお、時間シフトした際の底面エコー５Ｂ’’と時間シフトした際の欠陥エコー８Ｂ’’と符合を表示。）では、厳密には、伝播速度が異なる分だけ広がり方が変わってしまう。一方、圧延集合組織の結晶界面などで発生する反射エコーは、もはや、異なる場所からのは反射エコーになっているので、両者の波形は異なったものとなる。従って、図８に示す波形と図９に示す波形を時間シフト量４３だけシフトさせた波形で相互相関処理を実施すると、波形がよく一致する欠陥エコーの相互相関係数は高くなり、波形が一致しない圧延集合組織の結晶界面などで発生する反射エコーの相互相関係数は低くなる。その結果、感度よく欠陥エコーを抽出することが可能となる。これが、本実施例における、欠陥エコーを感度よく抽出するための基本的な考え方である。
【００２５】
ここで、上述の考え方で欠陥エコーを感度よく抽出するためには、何らかの方法で、同じ伝播経路を有し、振動方向が圧延方向と平行な超音波と、振動方向が圧延方向と直交する超音波で得られる波形を分離検出する必要がある。
【００２６】
図１３に、実施例１における装置構成を示す。
【００２７】
送信部５００、積層型超音波センサ５０１、受信部５０２、入力設定部２０１、表示部３０８、厚さ計測部６０４を有する。
【００２８】
入力設定部２０１で設定された条件に基づき、波形制御部２０２にて波形が設定され、波形発生器１と波形発生器２に送られる。波形発生器１（２０３）と波形発生器２（２０４）からの出力は、各々、パワーアンプ１（２０５）とパワーアンプ２（２０６）で増幅された後、超音波振動子１（２０７）、および、超音波振動子２（２０８）に送られる。超音波振動子１（２０７）と超音波振動子２（２０８）は、互いに直交する振動方向を有する。超音波振動子１（２０７）と超音波振動子２（２０８）から送信された超音波は、被検体２の中を伝播して、再び、超音波振動子１（２０７）と超音波振動子２（２０８）で受信される。
【００２９】
ここで、図１４に示すように、超音波振動子１（２０７）から送信される超音波の振動方向（圧延方向に平行な軸に振動する超音波の振幅９０）が、圧延方向８０と平行の場合、送信される超音波も、受信される超音波も圧延方向８０に平行な成分しか含まれないので、得られる波形は、図９に示すような波形になる。
【００３０】
同様に、図１５に示すように、超音波振動子２（２０８）から送信される超音波の振動方向（圧延方向に直交する軸に振動する超音波の振幅９１）が、圧延方向８０と直交している場合、送信される超音波も、受信される超音波も圧延方向８０に直交な成分しか含まれないので、得られる波形は、図１０に示すような波形になる。
【００３１】
一方、図１６に示すように、超音波振動子から送信される超音波の振動方向（圧延方向に対して傾斜した方向に振動する送信超音波の振幅１００）が、圧延方向８０に対して角度θだけ傾斜している場合を考える。超音波振動子から送信される波のうち、圧延方向８０と平行な成分（圧延方向に対して傾斜した方向に振動する送信超音波の振幅を圧延方向に投射した際の振幅１０１）と、圧延方向８０に直交する成分（圧延方向に対して傾斜した方向に振動する超音波の振幅を圧延方向と直交する方向に投射した際の振幅１０２）に分離して伝播する。
【００３２】
次に、図１７に示すように、圧延方向８０と平行な成分に起因する反射成分（圧延方向に平行な軸に振動する受信超音波の振幅１０１’）と、圧延方向８０に直交する成分に起因する反射成分（圧延方向に直交する軸に振動する受信超音波の振幅１０２’）が超音波振動子に戻ってくるが、超音波振動子では、超音波振動子が持つ振動方向（圧延方向に平行な軸に振動する受信超音波の振幅を送信超音波の振動方向に投影した際の振幅１０３）の成分しか電気信号に変換されない。したがって、１０１’を超音波振動子が持つ振動方向に投影した成分と、１０２’を超音波振動子が持つ振動方向に投影した成分（圧延方向に直交する軸に振動する受信超音波の振幅を送信超音波の振動方向に投影した際の振幅１０４）が電気信号に変わる。但し、１０３と１０４は、同じ超音波振動子で電気信号に変換されるため、分離検出できない。
【００３３】
そこで、図１８に示す積層型超音波センサ５０１を用いる。これは、振動方向が互いに直交した超音波振動子１（２０７）、および、超音波振動子２（２０８）を積層して構造になっている。このような構造にすると、いずれかの超音波振動子の振動方向が、圧延方向に平行（もしくは、直交）ではなく、傾斜していたとしても、直交する各々の成分は、分離されて検出できるため、図１３に示すように、超音波振動子１（２０７）と超音波振動子２（２０８）からの信号を、各々、プリアンプ１（３０１）とプリアンプ２（３０２）で増幅して、さらに、ＡＤ変換機１（３０３）とＡＤ変換機２（３０４）で変換してから、データロガー３０５などの波形収集機で収集すれば、圧延方向に平行な振動方向成分による波形と、圧延方向に直交する振動方向成分による波形を分離して検出することが可能となる。そして、波形変形部３０６で、前述のように、少なくとも一方の波形を時間シフトさせてから、比較部３０７で相互相関処理すれば、欠陥エコーを感度良く抽出できる。
【００３４】
ここで、超音波振動子１（２０７）で得られた底面エコーの観測時刻と、超音波振動子２（２０８）で得られた底面エコーの観測時刻から、被検体２の厚さを求めるには、各々の音速が必要となる。ところが、圧延集合組織の結晶状態の場所によるばらつきで、検査場所により音速がばらつき、求まる被検体２の厚さがばらつく。そこで、実施例１では、厚さ計測部６０４を備えており、予め厚さを測定するようにする。これより、一方の波形を時間シフトさせる場合、シフト量４３を正しく設定することが可能となる。
【００３５】
なお、シフト量４３は、欠陥６がどの深さにあるかで変わる。しかしながら、欠陥６はどの深さにあるかは分からない。そこで、シフト量４３は、欠陥が全ての深さにあると想定して掃引する。すなわち、シフト量４３の範囲にわたって所定のずれ量を設定して超音波振動子１（２０７）で得られた波形と超音波振動子２（２０８）で得られた波形をこのずれ量分だけずらしながら相互相関処理する。
【００３６】
本実施例によれば音響異方性を持つ被検体の内部欠陥を高感度に検出することが可能となる。
【実施例２】
【００３７】
図１９に、実施例２における装置構成を示す。実施例１と異なる点は、被検体２の厚さを測定する厚さ計測部がないことである。そこで、シフト量４３を掃引する際に、超音波の音速（伝播速度）を仮定し、その範囲において考えうる掃引幅を設定して掃引する。
【００３８】
本実施例によれば装置をより簡略化しながら、音響異方性を持つ被検体の内部欠陥を高感度に検出することが可能となる。
【実施例３】
【００３９】
図２０に、実施例３における装置構成を示す。実施例３と異なる点は、超音波振動子１（２０７）の一つだけを用い、かつ、超音波振動子１（２０７）が、回転部６０２により回転できる構造になっている点である。すなわち、超音波振動子１（２０７）の振動方方向と圧延方向を機械的に調整する。回転制御部６０１により回転部６０２を制御し、底面反射エコーが一つしか現れない角度（例えば、超音波振動子１（２０７）の振動方方向と圧延方向が互いに平行となる角度）に設定し検査を行う。
【００４０】
次に、回転制御部６０１により回転部６０２を制御し、超音波振動子１（２０７）を９０度回転させる。つまり、超音波振動子１（２０７）の振動方方向と圧延方向が互いに直交する角度に設定し検査を行う。
【００４１】
そして、超音波振動子１（２０７）の振動方方向と圧延方向が互いに平行な場合に得られた波形と、超音波振動子１（２０７）の振動方方向と圧延方向が互いに直交する場合に得られた波形のうち、少なくとも一方の波形を時間シフトさせ、相互相関処理をする。このとき重要なことは、比較する波形は、同じ伝播経路、すなわち、同じ位置で取得された波形でなくてはならないと言うことである。超音波振動子１（２０７）を固定して、被検体２の回転角度を９０度回転させて波形を取得する方法でもよいが、検査に時間を要する。そこで、実施例３においては、センサ位置判定部６０３により超音波振動子１（２０７）の位置を測定する。これにより、先ず、超音波振動子２０７をある角度で設定して被検体２の所望の範囲に対して波形を取得し、次に、超音波振動子１（２０７）の角度を９０度回転させて、被検体２の所望の範囲に対して波形を取得する。そして、波形変形部３０６では、センサ位置判定部６０３からの位置情報を使い、同じ位置で取得された波形同士を比較する。なお、本実施例において、センサ位置判定部の設置が難しい場合には、超音波振動子１（２０７）の得られた全ての波形を、総当りで比較することで欠陥を求めることも可能である。
【００４２】
本実施例によれば超音波振動子が１つで良いため装置をより簡略化しながら、音響異方性を持つ被検体の内部欠陥を高感度に検出することが可能となる。
【実施例４】
【００４３】
図２１に、実施例４における装置構成を示す。また、図２２にセンサの構成を示す。実施例１と異なる点は、超音波センサの構造である。実施例１では、２つの超音波振動子が積層構造であったが、実施例４では、並置構造となっている。そのため、２つの超音波振動子は、検査している場所が異なる。そこで、実施例３と同様に並置型超音波センサ５０３の位置を測定するセンサ位置判定部６０３が設けられている。
【００４４】
超音波振動子１（２０７）と超音波振動子２（２０８）の位置の違いは、予め把握できるので、波形変形部３０６では、超音波振動子２０７と超音波振動子２０８の位置がすれていることも考慮して、センサ位置判定部６０３からの位置情報を使い、同じ位置で取得された波形同士を比較する。なお、本実施例において、センサ位置判定部の設置が難しい場合には、超音波振動子１（２０７）と超音波振動子２（２０８）で得られた全ての波形を、総当りで比較することで欠陥を求めることも可能である。
【００４５】
本実施例によれば積層構造した場合より超音波の反射波強度がより安定した結果を取得可能しつつ、音響異方性を持つ被検体の内部欠陥を高感度に検出することが可能となる。
【実施例５】
【００４６】
図２３から図２４に実施例５における装置構成を示す。図２３に示すように、実施例５では、超音波振動子１（２０７）と超音波振動子２（２０８）を被検体２の対向面に配置する。
【００４７】
図２４に図２３の体系で得られる波形を示す。超音波振動子１（２０７）で得られた波形と、超音波振動子２（２０８）で得られた波形では、音速が異なり、かつ伝播方向が逆になる。そこで、実施例５では、超音波振動子１（２０７）で得られた波形と超音波振動子２（２０８）で得られた波形のうち、いずれかを時間反転し、かつ、時間シフト量４３だけシフトさせた波形で相互相関処理を実施する。
【００４８】
なお、本実施例において、センサ位置判定部の設置が難しい場合には、超音波振動子１（２０７）で得られた波形と、超音波振動子２（２０８）でえられた波形を時間反転し、さらに、時間シフトした波形について、全ての位置で得られた波形を、総当りで比較することで欠陥を求めることも可能である。
【００４９】
本実施例によれば被検体の表裏面から検査を行うためより一層精度が向上し、音響異方性を持つ被検体の内部欠陥を高感度に検出することが可能となる。
【００５０】
また、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成を置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１、１Ａ、１Ｂ：超音波センサ
２：被検体
３、３Ａ、３Ｂ：伝播経路
４：不感帯信号
４Ａ：受信波
４Ｂ：受信波
５、５Ａ、５Ｂ：底面エコー
５Ｂ’：時間圧縮した際の底面エコー
５Ｂ’’：時間シフトした際の底面エコー
６：欠陥
７、７Ａ、７Ｂ：伝播経路
８、８Ａ、８Ｂ：欠陥エコー
８Ｂ’：時間圧縮した際の欠陥エコー
８Ｂ’’：時間シフトした際の欠陥エコー
４０、４１：底面エコー受信時間
４２：底面エコーの受信時間差
４３：時間シフト量
７０：被検体の厚さ
７０Ａ、７０Ｂ：音速を考慮した被検体の厚さ
８０：圧延方向
８１：圧延方向に平行な軸
８２：圧延方向に直交する軸
９０：圧延方向に平行な軸に振動する超音波の振幅
９１：圧延方向に直交する軸に振動する超音波の振幅
１００：圧延方向に対して傾斜した方向に振動する送信超音波の振幅
１０１：圧延方向に対して傾斜した方向に振動する送信超音波の振幅を圧延方向に投射した際の振幅
１０１’：圧延方向に平行な軸に振動する受信超音波の振幅
１０２：圧延方向に対して傾斜した方向に振動する超音波の振幅を圧延方向と直交する方向に投射した際の振幅
１０２’：圧延方向に直交する軸に振動する受信超音波の振幅
１０３：圧延方向に平行な軸に振動する受信超音波の振幅を送信超音波の振動方向に投影した際の振幅
１０４：圧延方向に直交する軸に振動する受信超音波の振幅を送信超音波の振動方向に投影した際の振幅
１０５：超音波振動子の振動方向
２０１：入力設定部
２０２：波形制御部
２０３：波形発生器１
２０４：波形発生器２
２０５：パワーアンプ１
２０６：パワーアンプ２
２０７：超音波振動子１
２０８：超音波振動子２
３０１：プリアンプ１
３０２：プリアンプ２
３０３：ＡＤ変換機１
３０４：ＡＤ変換機２
３０５：データロガー
３０６：波形変形部
３０７：比較部
３０８：表示部
５００：送信部
５０１：積層型超音波センサ
５０２：受信部
５０３：並置型超音波センサ
６０１：回転制御部
６０２：回転部
６０３：センサ位置判定部
６０４：厚さ計測部
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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