УСТРОЙСТВО УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ И СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ
ULTRASONIC FLAW DETECTION DEVICE AND ULTRASONIC FLAW DETECTION METHOD

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к устройству ультразвуковой дефектоскопии и способу ультразвуковой дефектоскопии.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Технология ультразвукового контроля (ultrasonic testing - UT) может подтверждать, неразрушающим способом, является ли структура бездефектной как снаружи, так и внутри, и поэтому является технологией, необходимой в различных областях техники. Ультразвуковой контроль фазированными антенными решетками (phased array ultrasonic testing - PAUT) находит широкое применение в промышленности. В технологии PAUT, пьезоэлектрические элементы, которые используются в качестве малых ультразвуковых элементов для передачи и приема ультразвуковых волн, упорядочены и передают ультразвуковые волны с разными интервалами времени, задержанными друг относительно друга, для генерирования, таким образом, волн, имеющих заданную форму волны. В отличие от дефектоскопии с использованием монокулярного зонда, ультразвуковая дефектоскопия фазированными антенными решетками может сканировать, одномоментно, обширную область под множеством углов, или сканировать объект испытаний, имеющий сложную форму. Таким образом, ультразвуковая дефектоскопия фазированными антенными решетками является очень предпочтительной тем, что могут быть уменьшены требуемые трудозатраты в человеко-часах.
[0003] Однако в объекте испытаний возникает акустическая анизотропия, когда объект испытаний имеет изотропное сварное сечение или имеет структуру, в которой укрупнены кристаллические зерна. В таком случае, скорость звука и коэффициент ослабления могут изменяться согласно акустической анизотропии в зависимости от пути распространения ультразвуковых волн. Если такое отклонение возникает, то оно влияет на результаты дефектоскопии в виде ошибки, относимой к акустической анизотропии в ультразвуковой дефектоскопии. Были предложены различные контрмеры для устранения этой проблемы.
[0004] Были предложены технологии для уменьшения ошибок в отношении дальностей распространения посредством учета того факта, что акустические характеристики сварного сечения отличаются от акустических характеристик основного материала, и посредством расчета пути, по которому ультразвуковая волна, которая входит в сварное сечение, отклоняется на заданный угол преломления и доходит до дефекта, подлежащего обнаружению. Однако такие технологии не могут быть применены к объекту, имеющему случайную анизотропию в целом, поскольку им требуются вспомогательные данные, которые обеспечивают возможность расчета, и они также заранее рассчитывают взаимодействие на проектируемой поверхности раздела основного материала и металла сварного шва.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0005] Фиг. 1 является блок-схемой, показывающей конфигурацию устройства ультразвуковой дефектоскопии согласно одному варианту осуществления.
[0006] Фиг. 2 является схематичной иллюстрацией вычисления времени прихода в устройстве ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления. Левая сторона (а) на фиг. 2 является блок-схемой, показывающей концептуальную конфигурацию, а правая сторона (b) является схемой, показывающей принимаемые сигналы, когда ультразвуковые элементы с первого по третий передают соответствующие ультразвуковые волны.
[0007] Фиг. 3 является схемой форм волны, показывающей принимаемые сигналы с учетом времен задержки ультразвуковых элементов согласно упомянутому варианту осуществления.
[0008] Фиг. 4 является блок-схемой последовательности операций, показывающей последовательность этапов способа ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления.
[0009] Фиг. 5 показывает передачу и прием ультразвуковых волн посредством способа ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления. Левая сторона (а) на фиг. 5 является блок-схемой, а правая сторона (b) является схемой форм волны сигналов, принимаемых каждым из ультразвуковых элементов, когда ультразвуковой сигнал отправляется первым ультразвуковым элементом.
[0010] Фиг. 6 показывает передачу и прием ультразвуковых волн посредством способа ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления. Левая сторона (а) на фиг. 6 является блок-схемой, а правая сторона (b) является схемой форм волны сигналов, принимаемых каждым из ультразвуковых элементов, когда ультразвуковой сигнал отправляется вторым ультразвуковым элементом.
[0011] Фиг. 7 показывает передачу и прием ультразвуковых волн посредством способа ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления. Левая сторона (а) на фиг. 7 является блок-схемой, а правая сторона (b) является схемой форм волны сигналов, принимаемых каждым из ультразвуковых элементов, когда ультразвуковой сигнал отправляется N-ым ультразвуковым элементом.
[0012] Фиг. 8 является концептуальной иллюстрацией вычисления времен задержки в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления.
[0013] Фиг. 9 является схемой, показывающей путь ультразвуковой волны для объяснения закона Снеллиуса.
[0014] Фиг. 10 является схематичной иллюстрацией для объяснения расчетного времени прихода отраженных-формой волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления, где номером i передающего элемента является 1.
[0015] Фиг. 11 является схематичной иллюстрацией для объяснения расчетного времени прихода отраженных-формой волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления, где номером i передающего элемента является 5.
[0016] Фиг. 12 является схематичной иллюстрацией для объяснения расчетного времени прихода отраженных-формой волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления, где номером i передающего элемента является 10.
[0017] Фиг. 13 показывает первый график для объяснения вычисления расчетного времени задержки в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления.
[0018] Фиг. 14 показывает второй график для объяснения вычисления расчетного времени задержки в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления.
[0019] Фиг. 15 является схематичной иллюстрацией для объяснения получения времени прихода в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления.
[0020] Фиг. 16 является схематичной иллюстрацией, показывающей фактическое время прихода отраженных-формой волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления, где номером i передающего элемента является 1.
[0021] Фиг. 17 является схематичной иллюстрацией, показывающей фактическое время прихода отраженных-формой волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления, где номером i передающего элемента является 5.
[0022] Фиг. 18 является схематичной иллюстрацией, показывающей фактическое время прихода отраженных-формой волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления, где номером i передающего элемента является 10.
[0023] Фиг. 19 является схематичной иллюстрацией, показывающей разность времен прихода отраженных-формой волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления, где номером i передающего элемента является 1.
[0024] Фиг. 20 является схематичной иллюстрацией, показывающей разность времен прихода отраженных-формой волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления, где номером i передающего элемента является 5.
[0025] Фиг. 21 является схематичной иллюстрацией, показывающей разность времен прихода отраженных-формой волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления, где номером i передающего элемента является 10.
[0026] Фиг. 22 является схематичной иллюстрацией, показывающей результаты вычисления расчетной интенсивности отраженных-формой волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления, где номером i передающего элемента является 1.
[0027] Фиг. 23 является схематичной иллюстрацией, показывающей результаты вычисления расчетной интенсивности отраженных-формой волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления, где номером i передающего элемента является 5.
[0028] Фиг. 24 является схематичной иллюстрацией, показывающей результаты вычисления расчетной интенсивности отраженных-формой волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления, где номером i передающего элемента является 10.
[0029] Фиг. 25 является схематичной иллюстрацией для объяснения вычисления интенсивности отраженных волн на этапе получения интенсивностей отраженных волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления.
[0030] Фиг. 26 является схематичной иллюстрацией, показывающей фактическую интенсивность отраженных-формой волн, полученную посредством этапа получения фактической интенсивности отраженных-формой волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления, где номером i передающего элемента является 1.
[0031] Фиг. 27 является схематичной иллюстрацией, показывающей фактическую интенсивность отраженных-формой волн, полученную посредством этапа получения фактической интенсивности отраженных-формой волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления, где номером i передающего элемента является 5.
[0032] Фиг. 28 является схематичной иллюстрацией, показывающей фактическую интенсивность отраженных-формой волн, полученную посредством этапа получения фактической интенсивности отраженных-формой волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления, где номером i передающего элемента является 10.
[0033] Фиг. 29 является схематичной иллюстрацией, показывающей соотношение интенсивностей отраженных-формой волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления, где номером i передающего элемента является 1.
[0034] Фиг. 30 является схематичной иллюстрацией, показывающей соотношение интенсивностей отраженных-формой волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления, где номером i передающего элемента является 5.
[0035] Фиг. 31 является схематичной иллюстрацией, показывающей соотношение интенсивностей отраженных-формой волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления, где номером i передающего элемента является 10.
[0036] Фиг. 32 является схематичной иллюстрацией, показывающей сигналы, принимаемые ультразвуковыми элементами в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления, для объяснения состояния, в котором интенсивность принимаемых волн корректируют на основе разности времен прихода отраженных-формой волн после коррекции интенсивности принимаемых волн.
[0037] Фиг. 33 является схематичной иллюстрацией, показывающей волны, синтезированные на основе разности времен прихода отраженных-формой волн после коррекции интенсивности принимаемых волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления.
[0038] Фиг. 34 является схематичной иллюстрацией, показывающей коррекцию принимаемых волн после коррекции интенсивности принимаемых волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления.
[0039] Фиг. 35 является схематичной иллюстрацией, показывающей синтез принимаемых волн после коррекции интенсивности принимаемых волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления.
[0040] Фиг. 36 является схематичной иллюстрацией, показывающей единственный луч для объяснения визуализации в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления.
[0041] Фиг. 37 является схематичной иллюстрацией, показывающей синтезированную волну в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления.
[0042] Фиг. 38 является схематичной иллюстрацией, показывающей множество лучей при линейном сканировании, объясняющей визуализацию в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления.
[0043] Фиг. 39 является схематичной иллюстрацией, показывающей изображение, для объяснения визуализации в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0044] Задачей варианта осуществления настоящего изобретения является уменьшение влияния анизотропии объекта испытаний при ультразвуковой дефектоскопии.
[0045] Согласно одному аспекту настоящего изобретения, обеспечено устройство ультразвуковой дефектоскопии, содержащее ультразвуковой решеточный зонд, имеющий множество ультразвуковых элементов, расположенных в заданных положениях, для передачи ультразвуковых волн к объекту испытаний и приема ультразвуковых волн, отраженных объектом испытаний; причем устройство ультразвуковой дефектоскопии содержит: вычислитель расчетного времени прихода отраженных-формой волн, для вычисления расчетного времени прихода отраженных-формой волн каждой из расчетных отраженных-формой волн на основе расчетной скорости звука в объекте испытаний, причем расчетное время прихода отраженных-формой волн является расчетным временем, необходимым для прихода расчетной отраженной-формой волны к ультразвуковому элементу, когда ультразвуковая волна отражается от указывающей-на-форму отражающей части объекта испытаний; экстрактор фактического времени прихода отраженных-формой волн, для получения фактического времени прихода отраженных-формой волн на основе фактической отраженной-формой волны, передаваемой от ультразвукового элемента, используемого для передачи ультразвуковой волны, распространяющейся через объект испытаний, отражаемой указывающей-на-форму отражающей частью и принимаемой каждым из ультразвуковых элементов, используемых для приема ультразвуковой волны; вычислитель разности времен прихода отраженных-формой волн, для вычисления разности, получаемой посредством вычитания фактического времени прихода отраженных-формой волн из расчетного времени прихода отраженных-формой волн, в качестве разности времен прихода отраженных-формой волн; и вычислитель времени задержки, для вычисления времен задержки, используемых с целью взаимного сдвига времен передачи ультразвуковых волн и времен приема ультразвуковых волн ультразвуковыми элементами, причем вычислитель времени задержки учитывает разности времен прихода отраженных-формой волн.
[0046] Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечен способ ультразвуковой дефектоскопии, содержащий этап передачи/приема ультразвуковых волн на каждом из множества ультразвуковых элементов, относящихся к решеточному зонду ультразвуковых волн, для передачи ультразвуковой волны к объекту испытаний и приема волн, отраженных от объекта испытаний; причем способ ультразвуковой дефектоскопии содержит: этап вычисления расчетного времени прихода отраженных-формой волн, на котором вычислитель расчетного времени прихода отраженных-формой волн вычисляет расчетное время прихода отраженных-формой волн на основе расчетной скорости звука в объекте испытаний; этап получения фактического времени прихода отраженных-формой волн, на котором секция получения фактического времени прихода отраженных-формой волн получает фактическое время прихода отраженных-формой волн на основе фактической отраженной-формой волны, передаваемой ультразвуковым элементом, используемым для передачи ультразвуковой волны, распространяющейся через внутреннюю часть объекта испытаний, отражаемой указывающей на форму отражающей частью и принимаемой ультразвуковым элементом, используемым для приема ультразвуковой волны; этап вычисления разности времен прихода отраженных-формой волн, на котором секция вычисления разности времен прихода отраженных-формой волн вычисляет разность времен между расчетным временем прихода отраженных-формой волн и фактическим временем прихода отраженных-формой волн в качестве разности времен прихода отраженных-формой волн; и этап вычисления времени задержки, на котором вычислитель времени задержки вычисляет времена задержки, подлежащие использованию для взаимного сдвига времен передач и приемов ультразвуковых волн ультразвуковыми элементами, с учетом разности времен прихода отраженных-формой волн.
[0047] Далее со ссылкой на сопутствующие чертежи будут описаны варианты осуществления устройства ультразвуковой дефектоскопии и способа ультразвуковой дефектоскопии. Одинаковые или подобные части представлены одинаковыми ссылочными позициями и не будут описываться повторно.
[0048] Фиг. 1 является блок-схемой, показывающей конфигурацию устройства ультразвуковой дефектоскопии согласно одному варианту осуществления. Устройство 100 ультразвуковой дефектоскопии неразрушающим образом обнаруживает дефект 2, существующий исходно в объекте 1 испытаний, посредством ультразвуковых волн. Устройство 100 ультразвуковой дефектоскопии содержит консоль 110 мониторинга, ультразвуковой решеточный зонд 10, секцию 15 приведения в движение, для приведения в движение ультразвукового решеточного зонда 10, и секцию 90 приобретения информации об объекте испытаний.
[0049] Ультразвуковой решеточный зонд 10 включает в себя множество ультразвуковых элементов 11 и держатель 12 для удерживания ультразвуковых элементов 11. Ультразвуковые элементы 11 изготовлены из керамического материала или композитного материала. Обычно, они могут быть пьезоэлектрическими элементами, которые могут передавать и принимать ультразвуковые волны посредством пьезоэлектрического эффекта, присущего им, пьезоэлектрическими элементами, которые могут использовать пьезоэлектрический эффект, обеспечиваемый полимерными пленками или некоторыми другими элементами, которые могут, иначе, передавать или принимать ультразвуковые волны. Каждый из ультразвуковых элементов 11 имеет ослабляющий элемент для ослабления ультразвуковых волн и переднюю пластину, устанавливаемую на его передней поверхности, и может быть элементом, который, в общем, называется ультразвуковым зондом.
[0050] Ультразвуковой решеточный зонд 10 имеет всего N (N: натуральное число) ультразвуковых элементов 11, расположенных в заданных положениях, которые передают ультразвуковые волны к объекту 1 испытаний и принимают ультразвуковые волны, отражаемые и рассеиваемые объектом 1 испытаний или дефектом 2.
[0051] В нижеследующем описании, ультразвуковой решеточный зонд 10, который, в общем, называется линейным решеточным зондом, будет описан в качестве примера ультразвукового решеточного зонда 10, имеющего ультразвуковые элементы, расположенные в заданных соответствующих положениях. В линейном решеточном зонде, ультразвуковые элементы 11 одномерно расположены в первом направлении. Но, настоящий вариант осуществления не ограничен таким расположением. Ультразвуковой решеточный зонд 10 может быть альтернативно решеточным зондом некоторого другого типа, в котором ультразвуковые элементы будут расположены в заданных положениях. Кроме того, альтернативно, ультразвуковой решеточный зонд 10 может быть зондом, который использует так называемую тандемную технологию испытаний с использованием ультразвуковых элементов многих разных типов в комбинации.
[0052] Ультразвуковые решеточные зонды разных типов включают в себя 1,5-мерные решеточные зонды, в которых их ультразвуковые элементы разделены на группы разных размеров в направлении глубины (во втором направлении, которое перпендикулярно первому направлению) линейного решеточного зонда, матричные решеточные зонды, в которых их ультразвуковые элементы 11 расположены двумерно как в первом направлении, так и во втором направлении, кольцевые решеточные зонды, в которых первое направление является направлением кольца, и их ультразвуковые элементы 11 расположены концентрически, составные кольцевые решеточные зонды, в которых множественные ультразвуковые элементы 11 кольцевого решеточного зонда разделены по окружности, неоднородные решеточные зонды, в которых их ультразвуковые элементы 11 расположены неоднородно, дугообразные решеточные зонды, в которых первое направление является направлением дуги, и их ультразвуковые элементы 11 расположены вдоль их кругового направления в их соответствующих положениях, и сферические решеточные зонды, в которых их ультразвуковые элементы 11 расположены на сферической поверхности.
[0053] Следует отметить, что ультразвуковой решеточный зонд 10 может быть выполнен с возможностью использоваться в любой среде, например, в газовой среде или в жидкой среде, когда он герметизирован, заключен в корпус или защищен иным способом.
[0054] Секция 15 приведения в движение приводит ультразвуковой решеточный зонд 10 в движение для перемещения его вокруг объекта 1 испытаний, обычно, с захватом держателя 12.
[0055] Клин (не показан) может быть использован, чтобы заставить ультразвуковые волны входить в объект 1 испытаний под углом, который обеспечивает их высокую направленность. Для клина может быть использован изотропный материал, такой как акриловый материал, полиимидный материал, гелевый материал, или некоторые другие полимерные материалы, которые могут распространять ультразвуковые волны, и чье акустическое полное сопротивление известно. Также, для клина может быть использован материал, чье акустическое полное сопротивление является близким или таким же, как акустическое полное сопротивление передней панели. Альтернативно, для клина может быть использован материал, чье акустическое полное сопротивление является близким или таким же, как акустическое полное сопротивление объекта 1 испытаний. Кроме того, альтернативно, для клина может быть использован композитный материал, который ступенчато или постепенно изменяет свое акустическое полное сопротивление.
[0056] Дополнительно, в клине или за его пределами может быть расположен ослабляющий материал, может быть расположен рассеивающий-волны элемент, имеющий валообразный профиль, и/или может быть обеспечен механизм для уменьшения множественных отражений для предотвращения отрицательного влияния множественных отраженных волн в клине на результаты обнаружения дефектов. Следует отметить, что в нижеследующем описании для простоты клин, который может быть использован, чтобы заставить ультразвуковые волны из ультразвукового решеточного зонда 10 входить в объект 1 испытаний, не описан и не показан.
[0057] Может быть реализована акустическая связь, другими словами, любые звуки могут по существу полностью проходить, между ультразвуковым решеточным зондом 10 и клином, между клином и объектом 1 испытаний, и между ультразвуковым решеточным зондом 10 объектом 1 испытаний, когда там расположена акустическая среда 5 распространения. Акустическая среда 5 распространения обычно является водой, глицерином, машинным маслом, касторовым маслом, акрилом, полистиролом, гелем и т.п., и альтернативно может быть использована некоторая другая среда, обеспечивающая возможность распространения ультразвуковых волн. Следует отметить, что в нижеследующем описании, описание акустической среды 5 распространения, которая может быть использована, чтобы заставить ультразвуковые волны входить в объект 1 испытаний из ультразвукового решеточного зонда 10, может быть иногда для простоты опущено.
[0058] Секция 90 приобретения информации об объекте испытаний приобретает информацию об объекте 1 испытаний, такую как профиль объекта 1 испытаний, и выводит приобретаемую информацию к блоку 80 ввода в консоли 110 мониторинга. Секция 90 приобретения информации об объекте испытаний в обобщенном и широком смысле относится ко всем средствам для приобретения информации об объекте 1 испытаний. Более конкретно, секция 90 приобретения информации об объекте испытаний включает в себя трехмерную камеру для приобретения данных о внешнем виде объекта 1 испытаний, средство измерений для измерения температур выбираемых характерных областей объекта 1 испытаний для получения распределения температуры объекта 1 испытаний, средство вычисления распределения температуры, для вычислительного определения распределения температуры в объекте 1 испытаний на основе измеряемых температур выбираемых характерных областей, и т.д. Секцию 90 приобретения информации об объекте испытаний обеспечивают, когда необходимо приобретать информацию о форме, размерах и температурах частей объекта 1 испытаний, которые являются труднодоступными. Другими словами, секция 90 приобретения информации об объекте испытаний может не обеспечиваться, когда информация об объекте 1 испытаний, определенная выше, уже известна, или когда она может быть легко получена.
[0059] Консоль 110 мониторинга имеет секцию 20 приема/передачи, вычислитель 30, запоминающее устройство 50, контроллер 60, дисплей 70 и блок 80 ввода. Консоль 110 мониторинга включает в себя устройство, имеющее возможности выполнять разнообразные арифметические операции и возможности передавать данные, которым может обычно быть персональный компьютер (personal computer - PC). Консоль 110 мониторинга может содержать в себе вышеупомянутые секции или может быть соединена с ними с помощью коммуникационных кабелей.
[0060] Секция 20 приема/передачи включает в себя устройство 21 подачи напряжения, переключатели 22 и аналого-цифровой (AD) преобразователь 23.
[0061] Устройство 21 подачи напряжения может подавать электрическую разность потенциалов, которая генерирует вибрации в ультразвуковых элементах 11. Переключатели 22 приводят выбранные ультразвуковые элементы 11 и устройство 21 подачи напряжения в электрически взаимно проводящее состояние или в электрически взаимно непроводящее состояние. Другими словами, переключатели 22 переключают состояние, в котором электрическая разность потенциалов подается на выбранный ультразвуковой элемент 11, в другое состояние, в котором никакая электрическая разность потенциалов не подается на выбранный ультразвуковой элемент 11, или наоборот.
[0062] Устройство 21 подачи напряжения подает напряжение, имеющее произвольно выбранную форму волны, на ультразвуковые элементы 11, которые приведены в электрически проводящее состояние переключателями 22. Форма волны прикладываемого напряжения может быть синусоидальной, пилообразной, прямоугольной, импульсной или любой другой. Форма волны прикладываемого напряжения может быть так называемой биполярной формой, имеющей как значения положительной полярности, так и значения отрицательной полярности, или униполярной формой, имеющей значения только положительной или отрицательной полярности. Значение положительного или отрицательного смещения может добавляться или не добавляться к форме волны. Форма волны может быть моноимпульсной формой волны, формой волны с пачками импульсов, или непрерывной формой волны. Дополнительно, может быть обеспечено, чтобы длительность приложения напряжения могла быть увеличена или уменьшена, и/или число повторных волн могло быть увеличено или уменьшено.
[0063] Поскольку отраженные волны, которые принимают ультразвуковые элементы 11, обеспечивают аналоговые сигналы, которые являются непрерывными сигналами в терминах времени, аналого-цифровой преобразователь 23 преобразует принимаемые аналоговые сигналы в цифровые сигналы таким образом, чтобы вычислитель 30 мог выполнять цифровую обработку.
[0064] Блок 80 ввода принимает входные данные извне, а также от секции 90 приобретения информации об объекте испытаний. Входные данные, которые принимает блок 80 ввода, включают в себя информацию в отношении характерных признаков объекта 1 испытаний, таких как форма, размеры, и материал объекта 1 испытаний, информацию о состоянии объекта 1 испытаний, такую как температура объекта 1 испытаний, и другую информацию. Информация, относящаяся к объекту 1 испытаний, которую принимает блок 80 ввода, запоминается в устройстве 52 запоминания информации об объекте испытаний запоминающего устройства 50, которое будет описано ниже.
[0065] Дисплей 70 отображает изображения полученных результатов испытаний и другую информацию, которая требуется сотрудникам, проводящим дефектоскопию, или другим заинтересованным лицам, на основе информации, которую он принимает от секции 20 приема/передачи, вычислителя 30 и запоминающего устройства 50. Дисплей 70 отображает эти изображения систематически в заданном процедурном порядке или по запросу. Дисплей 70 может быть жидкокристаллическим устройством отображения, проектором, электронно-лучевой трубкой и подобным устройством, выполненным с возможностью отображать цифровые данные. Дисплей 70 может иметь функции, такие как подача предупреждающего сигнала в форме звука или света в ответ на выполнение любого из предопределенных условий, или работа в качестве сенсорной панели, имеющей свойство пользовательского интерфейса, состоящее в приеме входных данных согласно операциям, проводимым на сенсорной панели пользователем.
[0066] Запоминающее устройство 50 имеет устройство 51 запоминания данных обработанных сигналов и устройство 52 запоминания информации об объекте испытаний. Устройство 51 запоминания данных обработанных сигналов запоминает информацию об отраженных волнах, которая является цифровыми данными об отраженных волнах, получаемыми в результате аналого-цифровых преобразований, выполняемых аналого-цифровым преобразователем 23 секции 20 приема/передачи для отраженных волн, принимаемых ультразвуковым решеточным зондом 10, и результатами арифметических операций обработки, выполняемых в ответственных компонентах вычислителя 30. Устройство 52 запоминания информации об объекте испытаний запоминает информацию, относящуюся к объекту 1 испытаний, принимаемую блоком 80 ввода.
[0067] Контроллер 60 контролирует состояние выполнения операции обработки каждого из компонентов в консоли 110 мониторинга, чтобы обеспечить согласованное в целом выполнение операций обработки компонентами в консоли 110 мониторинга, и управляет временем каждой из операций обработки.
[0068] Вычислитель 30 выполняет обработку, такую как определение времени передачи ультразвуковой волны от каждого из ультразвуковых элементов 11 и создание синтетических визуальных данных на основе форм принимаемых ультразвуковых волн. Вычислитель 30 имеет вычислитель 31 скорости звука, вычислитель 32 времени задержки, вычислитель 33 расчетного времени прихода отраженных-формой волн, экстрактор 34 фактического времени прихода отраженных-формой волн, вычислитель 35 разности времен прихода отраженных-формой волн, вычислитель 36 фактической скорости звука, вычислитель 37 расчетной интенсивности отраженных-формой волн, экстрактор 38 фактической интенсивности отраженных-формой волн, компаратор 39 соотношения интенсивностей отраженных-формой волн, синтезирующий вычислитель 40 и генератор 41 изображений.
[0069] Вычислитель 31 скорости звука вычисляет расчетную скорость Vs звука в объекте 1 испытаний на основе информации о форме, размерах, температуре, материале и т.д., объекта 1 испытаний, запоминаемой в устройстве 52 запоминания информации об объекте испытаний. Вычислитель 31 скорости звука предполагает, что каждый из объекта 1 испытаний и акустической среды 5 распространения образован из изотропного материала, что обеспечивает в нем однородную скорость звука, причем на эту однородную скорость звука не влияют направление и положение, и вычисляет расчетную скорость Vs звука в каждом из объекта 1 испытаний и акустической среды 5 распространения.
[0070] Вычислитель 32 времени задержки вычисляет времена задержки для смещения времен передач и времен приемов ультразвуковых волн ультразвуковыми элементами 11 друг относительно друга на основе виртуальных времен задержки и разности времен прихода отраженных-формой волн, которые будут описаны ниже, поскольку времена задержки необходимы для обеспечения схождения всех ультразвуковых волн, передаваемых от ультразвуковых элементов 11, в фокус 3 (фиг. 2А и 2В).
[0071] Фиг. 2 является схематичной иллюстрацией вычисления времени прихода в устройстве ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления. Левая сторона (а) на фиг. 2 является блок-схемой, показывающей концептуальную конфигурацию, а правая сторона (b) является схемой, показывающей принимаемые сигналы, когда ультразвуковые элементы с первого по третий передают соответствующие ультразвуковые волны. Следует отметить, что выражение Uf(i,j) или Ufi,j указывает на то, что форма волны является формой отраженной ультразвуковой волны, передаваемой от i-го ультразвукового элемента 11 и принимаемой j-ым ультразвуковым элементом 11. Даже когда времена передач ультразвуковых элементов 11 с первого по третий смещаются друг относительно друга для обеспечения их схождения в фокус 3, как показано на левой стороне (а) фиг. 2, времена прихода отраженных сигналов отличаются друг от друга, как показано на правой стороне (b) фиг. 2, поскольку времена распространения отличаются при разных путях приема сигналов.
[0072] Следует отметить, что в таком примере, устройство 100 ультразвуковой дефектоскопии сканирует объект 1 испытаний в продольном направлении посредством последовательного смещения комбинации из трех ультразвуковых элементов 11, или набора из трех ультразвуковых элементов 11, таким образом, чтобы эта комбинация, во-первых, была (1, 2, 3), во-вторых, была (2, 3, 4), в третьих, была (3, 4, 5) и т.д. до комбинации (N-2, N-1, N).
[0073] Фиг. 3 является схемой форм волны, показывающей принимаемые сигналы с учетом времен задержки ультразвуковых элементов согласно упомянутому варианту осуществления. Более конкретно, такты отраженных волн в формах Ufi,j принимаемых волн совпадают друг с другом посредством учета как времен задержки стороны передачи, так и времен задержки стороны приема. А именно, такты прихода отраженных волн, принимаемых соответствующими ультразвуковыми элементами 11, совпадают друг с другом.
[0074] Вычислитель 33 расчетного времени прихода отраженных-формой волн вычисляет расчетное время Ts(i,j) прихода отраженных-формой волн на основе формы и размеров объекта 1 испытаний, запоминаемых в устройстве 52 запоминания информации об объекте испытаний, и расчетной скорости Vs звука в акустической среде 5 распространения, расчетной скорости Vs звука в объекте 1 испытаний, и т.д., вычисляемых вычислителем 31 скорости звука. Расчетное время Ts(i,j) прихода отраженных-формой волн является расчетным временем, в течение которого ультразвуковая волна передается, и расчетная отраженная-формой волна Rs(i,j) передаваемой ультразвуковой волны доходит до ультразвукового элемента 11 стороны приема.
[0075] Следует отметить, что выражение «расчетная отраженная-формой волна Rs(i,j)» относится к отраженной волне, которая означает отраженную-формой волну, которую рассчитывают. Отраженная-формой волна относится к принимаемой волне, которая передается от i-го ультразвукового элемента 11 и принимается j-ым ультразвуковым элементом 11, и форма принимаемой волны включает в себя форму отраженной волны, отраженной от указывающей-на-форму отражающей части. Отраженная волна, отраженная от указывающей-на-форму отражающей части, соответствует отраженной волне, показанной на фиг. 3.
[0076] Также следует отметить, что выражение «указывающая-на-форму отражающая часть» относится к части объекта 1 испытаний, которая относится к общей форме объекта 1 испытаний или к характерной части объекта 1 испытаний в терминах его формы. Например, указывающая-на-форму отражающая часть может быть задней поверхностью, которая расположена напротив поверхности падения, где ультразвуковые волны входят в объект 1 испытаний, поверхностью раздела двух материалов объекта 1 испытаний, которые отличаются друг от друга, углом или отверстием (отверстием для охлаждения и т.п.) в объекте 1 испытаний. Форма указывающей-на-форму отражающей части, которая является поверхностью, отражающей ультразвуковую волну, не обязательно является плоскостью.
[0077] Вычислитель 33 расчетного времени прихода отраженных-формой волн вычисляет расчетное время Ts(i,j) прихода отраженных-формой волн, которое является временем, которое требуется для приема ультразвуковым элементом каждой из ультразвуковых волн, переданных от ультразвукового элемента 11, в качестве расчетной отраженной-формой волны Rs(i,j), на основе расчетной скорости Vs звука, координат каждого из ультразвуковых элементов 11, которые используются для передачи и приема ультразвуковой волны, и позиционного соотношения отражателей расчетных отраженных-формой волн Rs(i,j).
[0078] Технологией, используемой для вычисления времени распространения, может быть технология отслеживания лучей, которая обычно используется для отслеживания источников звука, или технология численного анализа, такая как анализ методом конечных элементов. Полученное расчетное время прихода отраженных-формой волн обозначают Ts(i,j).
[0079] Экстрактор 34 фактического времени прихода отраженных-формой волн получает фактическое время Tr(i,j) прихода отраженных-формой волн для каждой из фактических отраженных-формой волн Rr(i,j), запоминаемых в устройстве 51 запоминания данных обработанных сигналов. Каждая из фактических отраженных-формой волн Rr(i,j) передается от i-го (i=1, 2, 3, …, N) ультразвукового элемента 11, используемого для передачи ультразвуковых волн, распространяется в объекте 1 испытаний, отражается от указывающей-на-форму отражающей части в объекте 1 испытаний и принимается j-ым (j=1, 2, 3, …, N) ультразвуковым элементом, используемым для приема ультразвуковых волн. В нижеследующем описании, выражение «(i,j)» означает комбинацию передачи от i-го ультразвукового элемента и приема j-ым ультразвуковым элементом.
[0080] Вычислитель 35 разности времен прихода отраженных-формой волн вычисляет разность Td(i,j) времен прихода отраженных-формой волн посредством вычитания фактического времени Tr(i,j) прихода отраженных-формой волн из расчетного времени Ts(i,j) прихода отраженных-формой волн.
[0081] Вычислитель 36 фактической скорости звука вычисляет фактическую скорость Va(i,j) звука посредством умножения расчетной скорости Vs(i,j) звука, которую вычислил вычислитель 31 скорости звука, на отношение расчетного времени Ts(i,j) прихода отраженных-формой волн к фактическому времени Tr(i,j) прихода отраженных-формой волн.
[0082] Вычислитель 37 расчетной интенсивности отраженных-формой волн вычисляет расчетную интенсивность Is(i,j) отраженных-формой волн, которая является интенсивностью ультразвуковой волны, принимаемой ультразвуковым элементом 11, посредством моделирования ослабления ультразвуковой волны во время ее распространения и других факторов на основе информации, относящейся к объекту 1 испытаний, запоминаемой в устройстве 52 запоминания информации об объекте испытаний.
[0083] Экстрактор 38 фактической интенсивности отраженных-формой волн получает фактическую интенсивность Ir(i,j) фактической отраженной-формой волны Rr(i,j).
[0084] Компаратор 39 соотношения интенсивностей отраженных-формой волн вычисляет соотношение расчетной интенсивности Is(i,j) отраженных-формой волн и фактической интенсивности Ir(i,j) отраженных-формой волн в виде соотношения Id(i,j) интенсивностей отраженных-формой волн.
[0085] Синтезирующий вычислитель 40 обеспечивает совпадение тактов прихода отраженных волн, принимаемых соответствующими ультразвуковыми элементами 11, друг с другом согласно их соответствующим временам задержки, и затем получает синтетическую форму М волны посредством синтетического объединения этих принимаемых волн.
[0086] Генератор 41 изображений вычислительно определяет визуальные данные, подлежащие отображению, на основе синтетической формы М волны, путей распространения ультразвуковых лучей и скорости звука на путях передачи.
[0087] Фиг. 4 является блок-схемой последовательности операций, показывающей последовательность этапов способа ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления.
[0088] Сначала вычисляют (этап S11) расчетную скорость звука. Более конкретно, вычислитель 31 скорости звука вычисляет расчетную скорость Vs звука в объекте 1 испытаний и расчетную скорость Vs звука в акустической среде 5 распространения на основе информации, относящейся к объекту 1 испытаний, запоминаемой в устройстве 52 запоминания информации об объекте испытаний.
[0089] Дополнительно, ультразвуковой решеточный зонд 10 устанавливают (этап S12) на объект 1 испытаний. В это время, при необходимости, размещают акустическую среду 5 распространения между объектом 1 испытаний и ультразвуковым решеточным зондом 10. Секция 15 приведения в движение захватывает секцию 12 держателя ультразвукового решеточного зонда 10 для установки ультразвукового решеточного зонда 10 в заданное положение.
[0090] Затем выполняют (этап S13) операцию передачи и приема ультразвуковых волн в таком режиме, который может изменяться в зависимости от условий контроля. Во время передачи ультразвуковых волн, ультразвуковая волна излучается от одного или нескольких ультразвуковых элементов 11 и принимается одним или несколькими ультразвуковыми элементами 11 в ультразвуковом решеточном зонде 10. Затем, в результате, форма Uf(i,j) ультразвуковой волны может быть получена каждой из комбинаций передающих и приемных ультразвуковых элементов 11.
[0091] Следует отметить, что операция этапа S13 должна выполняться после этапа S12. Однако этап S11 может выполняться до или после этапа S12 или этапа S13.
[0092] Фиг. 5 показывает передачу и прием ультразвуковых волн посредством способа ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления. Левая сторона (а) на фиг. 5 является блок-схемой, а правая сторона (b) является схемой форм волны сигналов, принимаемых каждым из ультразвуковых элементов, когда ультразвуковой сигнал отправляется первым ультразвуковым элементом. Подобным образом, Фиг. 6 показывает блок-схему и схему форм волны, когда ультразвуковой сигнал отправляется вторым ультразвуковым элементом, и фиг. 7 показывает блок-схему и схему форм волны, когда ультразвуковой сигнал отправляется N-ым ультразвуковым элементом.
[0093] Формы ультразвуковых волн с Uf(1,1) по Uf(1,N), показанные на фиг. 5, получают, когда ультразвуковая волна передается от первого ультразвукового элемента 1 и принимается ультразвуковыми элементами 11 с первого по N-ый. Подобным образом, формы ультразвуковых волн с Uf(2,1) по Uf(2,N), показанные на фиг. 6, получают, когда ультразвуковая волна передается от второго ультразвукового элемента 11 и принимается ультразвуковыми элементами 11 с первого по N-ый. Дополнительно, формы ультразвуковых волн с Uf(N,1) по Uf(N,N), показанные на фиг. 7, получают, когда ультразвуковая волна передается от N-го ультразвукового элемента 11 и принимается ультразвуковыми элементами 11 с первого по N-ый.
[0094] Таким образом, когда используется ультразвуковой решеточный зонд 10, имеющий N ультразвуковых элементов 11, и передающий элемент последовательно смещается, в то время как каждая передаваемая ультразвуковая волна принимается N ультразвуковыми элементами 11 в описанном выше режиме, максимально может быть записано N*N образцов ультразвуковых волн. Следует отметить, что можно использовать единственный ультразвуковой элемент 11 исключительно для приема и использовать множество ультразвуковых элементов 11 только для передачи. Дополнительно, можно преобразовать ультразвуковую волну в плоскую волну посредством использования времени задержки в качестве умножителя и сводить или рассеивать ультразвуковые волны.
[0095] Ультразвуковые волны, которые входят в объект 1 испытаний, отражаются и рассеиваются дефектом 2, который обычно может быть трещиной или включением, существующим внутри или на поверхности объекта 1 испытаний, и отраженные ультразвуковые волны принимаются ультразвуковыми элементами 11 ультразвукового решеточного зонда 10.
[0096] После этапа S13, будет выполнена арифметическая операция для коррекции временных соотношений (этап S20) и арифметическая операция для коррекции соотношений интенсивностей (этап S30). Каждая из вышеупомянутых арифметических операций будет подробно описана ниже. Следует отметить, что не имеет значения, выполняется ли этап S20 до или после этапа S30.
[0097] Для арифметической операции (этап S20) коррекции временных соотношений, сначала, вычислитель 33 расчетного времени прихода отраженных-формой волн вычисляет (этап S21) расчетное время прихода отраженных-формой волн для каждой отраженной ультразвуковой волны. Вычислитель 33 расчетного времени прихода отраженных-формой волн предполагает, что объект 1 испытаний имеет акустическую характеристику, которая является однородной и независимой от направления и положения, и рассчитывает время, прошедшее с момента, когда ультразвуковая волна была отправлена от одного из ультразвуковых элементов 11, до момента, когда она была принята в виде отраженной-формой волны каждым из ультразвуковых элементов 11, на основании координат ультразвукового элемента 11, используемого для передачи, а также для приема, а также на основании позиционного соотношения отражателя расчетной отраженной-формой волны Rs(i,j).
[0098] Фиг. 8 является концептуальной иллюстрацией вычисления времен задержки в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления. Например, ультразвуковые волны передаются, соответственно, от множества ультразвуковых элементов 11, которыми могут быть К ультразвуковых элементов 11, обозначаемых, соответственно, E1-EK, таким образом, что они обеспечивают схождение волн в фокус 3. К равно 7 в примере фиг. 8.
[0099] Предположим, что расстоянием распространения и скоростью распространения для каждой из ячеек, или ячейки k (k=1, 2, 3, …, K), расположенной на пути распространения от i-го ультразвукового элемента 11, или Ei, к фокусу 3, являются, соответственно, Lk и Vk (k=1, 2, …, K). Следует отметить, что арифметическая операция вычисления расстояния Lk распространения основана на использовании центрального положения ультразвукового элемента 11. Время Т распространения от i-го ультразвукового элемента 11 до фокуса 3 определяют посредством формулы (1), приведенной ниже:
Т=∑(Lk/Vk) … (1),
где ∑ является суммой от k=1 до k=K.
[0100] Вычислитель 33 расчетного времени прихода отраженных-формой волн выполняет вычисление на основе предположения о том, что каждый из материалов, включенных в вычисление, является однородным. Другими словами, когда только акустическая среда 5 распространения и объект 1 испытаний находятся на пути распространения ультразвуковой волны от точки, из которой она передается, до точки, в которой она отражается, никакое разбиение на ячейки к ним не применяют. А именно, K=2. В этом примере, расчетную скорость Vs звука выбирают для каждого из акустической среды 5 распространения и объекта 1 испытаний, и расчетное время Ts(i,j) прихода отраженных-формой волн вычисляют на основе расчетных скоростей Vs звука.
[0101] Когда акустическая среда 5 распространения расположена между ультразвуковым решеточным зондом 10 и объектом 1 испытаний, точку, в которой ультразвуковая волна, передаваемая от каждого из ультразвуковых элементов 11, входит в объект 1 испытаний, определяют вычислительно с использованием закона Снеллиуса, и затем вычислительно определяют время передачи, которое требуется для распространения, с использованием скорости звука в акустической среде 5 распространения и скорости звука в объекте 1 испытаний. После этого, вычисляют время задержки для ультразвуковой волны.
[0102] Фиг. 9 является схемой, показывающей путь ультразвуковой волны для объяснения закона Снеллиуса. Путь от начальной точки Pa в среде A (которая соответствует акустической среде 5 распространения) до конечной точки Pb в среде B (которая соответствует объекту 1 испытаний) в системе, которая включает в себя объект 1 испытаний, может быть определен с использованием закона Снеллиуса. Теперь предположим, что скоростью звука в среде А является VA, и скоростью звука в среде В является VB, в то время как углом падения при входе ультразвуковой волны из среды А в среду В является ΘА, и углом преломления является ΘВ. Тогда, что касается пути от начальной точки Pa в среде А до конечной точки Pb в среде В, может быть определена точка W падения, которая удовлетворяет формуле (2), приведенной ниже. Тогда, в результате, может быть определен упомянутый путь.
sin ΘА/sin ΘВ=VA/VB … (2)
[0103] В случае, когда профиль S поверхности объекта 1 испытаний не является обыкновенной плоскостью или наклонной плоскостью, а является поверхностью, имеющей некоторый радиус кривизны или некоторые волнистости или некоторый другой сложный профиль, могут быть выполнены геометрические вычисления. Геометрические вычисления для такого сложного профиля поверхности могут быть выполнены с учетом информации об угле падения в данной точке, о поверхности объекта 1 испытаний, где входит ультразвуковая волна, при вычислении точки W падения с использованием закона Снеллиуса. Профиль S поверхности объекта 1 испытаний включают в информацию об объекте испытаний, запоминаемую в устройстве 52 запоминания информации об объекте испытаний, вводимую из секции 90 приобретения информации об объекте испытаний или прямо извне в блок 80 ввода.
[0104] Фиг. 10 является схематичной иллюстрацией для объяснения расчетного времени прихода отраженных-формой волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления. Как показано на верхней стороне (а) в каждой из фиг. 10, 11 и 12, фиг. 10 показывает случай, когда номером i передающего элемента является 1, фиг. 11 показывает случай, когда номером i передающего элемента является 5, и фиг. 12 показывает случай, когда номером i передающего элемента является 10. На нижней стороне (b) каждой из фиг. 10, 11 и 12, горизонтальная ось указывает номер (i) приемного ультразвукового элемента 11, и вертикальная ось, где показано «время [мкс]», указывает расчетное время Ts(i,j) прихода отраженных-формой волн.
[0105] Как показано на фиг. 10-12, ультразвуковая волна, которая генерируется одним из ультразвуковых элементов, отражается от указывающей-на-форму отражающей части объекта 1 испытаний и принимается каждым из ультразвуковых элементов 11 в качестве расчетной отраженной-формой волны Rs(i,j). Каждая из фиг. 10-12 показывает пример, в котором нижняя поверхность, которая является задней поверхностью, противоположной поверхности объекта 1 испытаний, через которую ультразвуковая волна входит в объект 1 испытаний, является указывающей-на-форму частью.
[0106] Ультразвуковую волну, которая передается от i-го ультразвукового элемента 11, отражается от указывающей-на-форму части и принимается j-ым ультразвуковым элементом 11, получают в качестве расчетной отраженной-формой волны Rs(i,j). Время, за которое ультразвуковая волна, которая передается от i-го ультразвукового элемента 11 и отражается от указывающей-на-форму части, чтобы стать расчетной отраженной-формой волной Rs(i,j), доходит до j-ого ультразвукового элемента 11, принимающего ультразвуковую волну, определяется как расчетное время Ts(i,j) прихода отраженной-формой волны. Расчетное время Ts(i,j) прихода отраженной-формой волны равно сумме отношения, вычисляемого посредством деления длины пути в акустической среде 5 распространения на расчетную скорость Vs звука в ней, и отношения, вычисляемого посредством деления длины пути в объекте 1 испытаний на расчетную скорость Vs звука в нем.
[0107] Когда номер i передающего элемента равен 1, длина пути, доходящего до приемного ультразвукового элемента, чей номер j (приемного элемента) равен 1, является наименьшей, и расчетное время Ts(1,1) прихода отраженных-формой волн этого ультразвукового элемента также является наименьшим среди всех расчетных времен Ts(1,j) прихода отраженных-формой волн, как показано на фиг. 10. Когда номер i передающего элемента равен 5, длина пути, доходящего до приемного ультразвукового элемента, чей номер j (приемного элемента) равен 5, является наименьшей, и расчетное время Ts(5,5) прихода отраженных-формой волн этого ультразвукового элемента также является наименьшим среди всех расчетных времен Ts(5,j) прихода отраженных-формой волн, как показано на фиг. 11. Подобным образом, когда номер i передающего элемента равен 10, длина пути, доходящего до приемного ультразвукового элемента, чей номер j (приемного элемента) равен 10, является наименьшей, и расчетное время Ts(10,10) прихода отраженных-формой волн этого ультразвукового элемента также является наименьшим среди всех расчетных времен Ts(10,j) прихода отраженных-формой волн, как показано на фиг. 12. Другими словами, фиг. 10-12 показывают, что указывающая-на-форму часть находится на нижней поверхности, которая является нижней поверхностью плоской пластины, и, следовательно, если предполагаются эха от нижней поверхности плоской пластины, то длина пути является наименьшей, когда i=j.
[0108] Затем, вычислитель 32 времени задержки вычисляет (этап S22) расчетное время задержки.
[0109] Фиг. 13 показывает первый график для объяснения вычисления расчетного времени задержки в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления. Число ультразвуковых элементов 11, которые участвуют в передаче и приеме ультразвуковых волн, равно 7, как в примере, показанном на фиг. 8. На фиг. 13, вертикальная ось указывает время распространения ультразвуковой волны от фокуса 3 (фиг. 8) до каждого из ультразвуковых элементов 11.
[0110] Когда предполагается, что как расчетная скорость Vs звука в акустической среде 5 распространения, так и расчетная скорость Vs звука в объекте 1 испытаний являются постоянными, и ультразвуковые волны обеспечены таким образом, что они сходятся в фокус 3, посредством использования множества ультразвуковых элементов 11 (например, семи элементов Е1-Е7 на фиг. 8) ультразвукового решеточного зонда 10, показанного на фиг. 8, расчетные времена задержки являются временами задержки, которые назначены для соответствующих ультразвуковых элементов 11. Поскольку предполагается, что как расчетная скорость Vs звука в акустической среде 5 распространения, так и расчетная скорость Vs звука в объекте 1 испытаний, имеют соответствующие постоянные значения, расчетные времена задержки могут быть определены на основе геометрической информации, включающей в себя порядок расположения и положения работающего множества ультразвуковых элементов 11 ультразвукового решеточного зонда 10, положения фокуса 3 относительно ультразвукового решеточного зонда 10 (угла и глубины обнаружения дефекта) и т.д. Другими словами, расчетные времена задержки являются временами задержки, которые рассчитываются на основе геометрического профиля объекта 1 испытаний и на основе предположения о том, что как расчетная скорость Vs звука в акустической среде 5 распространения, так и расчетная скорость Vs звука в объекте 1 испытаний, имеют соответствующие постоянные значения.
[0111] Со ссылкой на фиг. 8, поскольку Е1 расположен наиболее удаленно от фокуса 3, время распространения волны до фокуса 3 становится наибольшим, когда Е1 является ультразвуковым элементом 11, который передает ультразвуковую волну, в то время как время распространения волны до фокуса 3, когда каждый из элементов Е2-Е7 работает в качестве ультразвукового элемента 11, который передает ультразвуковую волну, является меньшим, чем время распространения для Е1. На фиг. 13, время распространения для каждого из ультразвуковых элементов 11 указано сплошной линией, и расчетное время задержки для Ei, которое является значением, получаемым посредством вычитания времени распространения для Ei из времени распространения для Е1, указано пунктирной линией.
[0112] Фиг. 14 показывает второй график для объяснения вычисления расчетного времени задержки в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления. Этот график показывает расчетное время задержки для каждого из ультразвуковых элементов 11, которое показано пунктирной линией на фиг. 13.
[0113] В результате назначения расчетных времен задержки, соответственно, для множества ультразвуковых элементов 11 ультразвукового решеточного зонда 10, теперь можно для множества ультразвуковых элементов 11, соответственно, передавать и принимать ультразвуковые волны, которые сходятся в фокус 3, при условии, что предполагается, что расчетная скорость Vs звука в акустической среде 5 распространения является постоянной, а также предполагается, что расчетная скорость Vs звука в объекте 1 испытаний является постоянной. Следует отметить, что для этой операции можно заранее определить точку отсчета на основе позиционного соотношения множества ультразвуковых элементов 11, которые должны работать. Дополнительно, когда должна быть определена точка отсчета, ультразвуковым решеточным зондом 10 можно управлять таким образом, чтобы ультразвуковые лучи передавались от точки отсчета к фокусу 3 и принимались в точке отсчета каждым из множества ультразвуковых элементов 11.
[0114] Затем, экстрактор 34 фактического времени прихода отраженных-формой волн получает (этап S23) фактическое время прихода отраженных-формой волн.
[0115] Фиг. 15 является схематичной иллюстрацией для объяснения получения времени прихода в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления. Как показано на фиг. 15, на основе формы Uf(i,j) фактической отраженной-формой волны Rr(i,j), запоминаемой в секции 51 запоминания данных обработки сигналов, экстрактор 34 фактического времени прихода отраженных-формой волн получает информацию, относящуюся к времени прихода ультразвуковой волны, которая включает в себя эту форму волны, и определяет время прихода.
[0116] Теперь, в качестве примера возьмем пример, в котором типичная форма фактической отраженной-формой волны Rr(i,j) является импульсной волной, которая имеет простую форму волны, и импульсная волна поднимается на положительной стороне и затем опускается к отрицательной стороне. Технологии, которые могут быть использованы для определения времени прихода, будут описаны ниже.
[0117] В случае первой технологии, время, когда первый импульс на положительной стороне достигает порогового значения первый раз, выбирают в качестве времени Tr1 прихода фактической отраженной-формой волны Rr(i,j).
[0118] В случае второй технологии, время, когда первый импульс на положительной стороне доходит до максимального значения, выбирают в качестве времени Tr2 прихода фактической отраженной-формой волны Rr(i,j).
[0119] В случае третьей технологии, время, когда первый импульс на положительной стороне переходит на отрицательную сторону, которое является, более конкретно, временем, когда первый импульс на положительной стороне пересекает стационарный средний уровень принимаемого сигнала, выбирают в качестве времени Tr3 прихода фактической отраженной-формой волны Rr(i,j).
[0120] Следует однако отметить, что может быть выбрана любая технология, отличная от вышеупомянутых технологий, если она сможет надежно определять время прихода. Способ получения обычно используют для группы форм Uf(i,j) волн, где (i, j=1, …, N), которые получают в единственном сеансе измерения. В то время как желательно, чтобы такой способ получения мог быть также обычным образом использован для форм Uf(i,j) волн, которые получают во взаимно отличающихся сеансах измерения, настоящее изобретение никоим образом не ограничено таким обычным использованием способа получения. Поскольку способ определения не нормируется, компонент секции 30 вычисления, который используется для этого этапа, называется экстрактором 34 фактического времени прихода отраженных-формой волн.
[0121] Фиг. 16 является схематичной иллюстрацией, показывающей фактическое время прихода отраженных-формой волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления, где номером i передающего элемента является 1. Фиг. 17 является схематичной иллюстрацией, где номером i передающего элемента является 5. Фиг. 18 является схематичной иллюстрацией, где номером i передающего элемента является 10. В каждой из фиг. 16, 17 и 18, фактическое время прихода отраженных-формой волн указано сплошной линией, и расчетное время прихода отраженных-формой волн указано пунктирной линией для легкости сравнения. Поскольку предполагается, что каждая из расчетной скорости Vs звука в акустической среде 5 распространения и расчетной скорости Vs звука в объекте 1 испытаний имеет постоянное значение, длина пути является единственным определяющим фактором времени распространения, так что расчетное время Ts(i,j) прихода отраженных-формой волн для ультразвукового элемента 11, у которого номером приемного элемента является j, выражается сравнительно простой формулой соотношения.
[0122] С другой стороны, когда объект 1 испытаний изготовлен из анизотропного материала, который вносит отклонения в скорость звука в зависимости от положения и направления, или когда объект 1 испытаний имеет внутри него распределение температуры, фактическая скорость Va звука в объекте 1 испытаний может немного изменяться в зависимости от положения в объекте 1 испытаний. Если это так, то путь ультразвуковой волны будет отклоняться от линейного пути. Тогда, в результате, фактическое время Tr(i,j) прихода отраженных-формой волн каждого ультразвукового элемента 11, имеющего номер j приемного элемента, которое получают на основе фактической ответной формы Uf(i,j) волны, будет также отклоняться от соответствующего расчетного времени Ts(i,j) прихода отраженных-формой волн.
[0123] После этого, вычислитель 35 разности времен прихода отраженных-формой волн вычисляет (этап S24) разность времен прихода отраженных-формой волн. Более точно, вычислитель 35 разности времен прихода отраженных-формой волн вычисляет разность Td(i,j) времен прихода отраженных-формой волн между расчетным временем Ts(i,j) прихода отраженных-формой волн, получаемым вычислителем 33 расчетного времени прихода отраженных-формой волн, и фактическим временем Tr(i,j) прихода отраженных-формой волн, получаемым экстрактором 34 фактического времени прихода отраженных-формой волн. Более конкретно, вычислитель 35 разности времен прихода отраженных-формой волн вычисляет разность времен между фактическим временем Tr(i,j) прихода отраженных-формой волн и расчетным временем Ts(i,j) прихода отраженных-формой волн каждой комбинации одних и тех же элементов для получения разности Td(i,j) времен прихода отраженных-формой волн для данной комбинации элементов.
[0124] Фиг. 19 является иллюстрацией разности времен прихода отраженных-формой волн для передающего элемента с номером i=1. Подобным образом, фиг. 20 является иллюстрацией разности времен прихода отраженных-формой волн для передающего элемента с номером i=5, и фиг. 21 является иллюстрацией разности времен прихода отраженных-формой волн для передающего элемента с номером i=10. Как видно из фиг. 19-21, разность Td(i,j) времен прихода отраженных-формой волн может иметь как значения положительной полярности, так и значения отрицательной полярности.
[0125] Полученная разность Td(i,j) времен прихода отраженных-формой волн может быть отражена в схеме для получения синтетической формы М волны. Как описано выше, поскольку расчетное время задержки вычисляют на основе расчетной скорости Vs звука, которую получают на основе предположения о том, что объект 1 испытаний изготовлен из изотропного материала, невозможно получить идеальную синтетическую волну М, если объект 1 испытаний имеет анизотропию. По этой причине, вычислитель 32 времени задержки вычисляет время задержки после выполнения корректирующей операции сложения разности Td(i,j) времен прихода отраженных-формой волн с расчетным временем задержки или вычитания разности Td(i,j) времен прихода отраженных-формой волн из расчетного времени задержки. Таким образом, вычислитель 32 времени задержки вычисляет время задержки с учетом разности Td(i,j) времен прихода отраженных-формой волн в расчетном времени задержки, и синтезирующий вычислитель 40 выполняет арифметическую операцию синтеза на основании принятых волн, принимаемых соответствующими ультразвуковыми элементами 11, согласно времени задержки таким образом, чтобы в результате можно было получить синтетическую форму М волны, где влияние анизотропии минимизировано.
[0126] Разность Td(i,j) времен прихода отраженных-формой волн получают посредством вычитания расчетного времени Ts(i,j) прихода отраженных-формой волн из фактического времени Tr(i,j) прихода отраженных-формой волн. Таким образом, когда разность Td(i,j) времен прихода отраженных-формой волн имеет отрицательное значение, это означает, что фактическая отраженная-формой волна, по-видимому, приходит раньше расчетного времени прихода, и, следовательно, время задержки будет получено в виде приращения. Когда, наоборот, фактическая отраженная-формой волна, по-видимому, приходит позже расчетного времени прихода, время задержки будет получено в виде отрицательного приращения. Разность Td(i,j) времен прихода отраженных-формой волн может быть использована в качестве корректирующего значения для арифметической операции синтеза.
[0127] Когда расстояния от ультразвуковых элементов 11 до фокуса 3 являются значительно меньшими, чем расстояния от ультразвуковых элементов 11 до указывающего-на-форму места, которое обуславливает расчетные отраженные-формой волны Rr(i,j), например, когда глубина фокуса 3 является малой относительно задней поверхности, и разность Td(i,j) времен прихода отраженных-формой волн просто добавляется к расчетному времени задержки или вычитается из него, корректирующее значение, которое получают посредством учета разности Td(i,j) времен прихода отраженных-формой волн, может стать слишком большим. Если это так, то разность Td(i,j) времен прихода отраженных-формой волн может быть умножена на весовой коэффициент перед ее добавлением к расчетному времени задержки или вычитанием из него, для вычисления времени задержки вычислителем 32 времени задержки. Такой весовой коэффициент может быть определен на основе отношения расстояния от ультразвукового элемента 11 до фокуса 3 к расстоянию от ультразвукового элемента 11 до указывающего-на-форму места. Иначе, он может быть соответствующим образом определен заранее посредством экспериментов или моделей. Весовой коэффициент может быть обеспечен в виде функции отношения расстояния от ультразвукового элемента 11 до указывающего-на-форму места к расстоянию от ультразвукового элемента 11 до фокуса 3.
[0128] Затем, вычислитель 36 фактической скорости звука вычисляет (этап S25) фактическую скорость звука.
[0129] Как отраженная волна, для которой расчетное время Ts(i,j) прихода отраженных-формой волн получают на этапе S21, так и отраженная волна, для которой фактическое время Tr(i,j) прихода отраженных-формой волн получают на этапе S23, проходят по существу по одному и тому же пути распространения, с точки зрения приближенного выражения, когда номер i передающего элемента и номер j приемного элемента совпадают друг с другом. Таким образом, вычислитель 36 фактической скорости звука может рассчитать фактическую скорость Va(i,j) звука на основании соотношения фактического времени Tr(i,j) прихода отраженных-формой волн и расчетного времени Ts(i,j) прихода отраженных-формой волн.
[0130] Когда значение, полученное посредством нормирования фактического времени Tr(i,j) прихода отраженных-формой волн посредством расчетного времени Ts(i,j) прихода отраженных-формой волн, равно 2, например, фактическая скорость Va(i,j) звука может быть определена (0,5 Vi) посредством умножения Vi на обратную величину от этого значения. Если путь распространения обеспечен таким образом, что он имеет часть, где скорость звука достоверно является постоянной (например, акустическая среда распространения), то это соотношение должно быть определено с использованием значения, полученного посредством вычитания времени распространения в акустической среде распространения. Поскольку полученная фактическая скорость Va(i,j) звука соответствует комбинации передающего ультразвукового элемента и приемного ультразвукового элемента, фактическая скорость Va(i,j) звука может быть использована для вычисления времени задержки в примерах, где используется передаваемая форма волны и принимаемая форма волны соответствующих ультразвуковых элементов.
[0131] Полученная фактическая скорость Va(i,j) звука может быть также использована в качестве скорости звука в объекте 1 испытаний для арифметической операции для получения изображения дефекта. Другими словами, изменение с течением времени формы волны в каждом из положений в объекте 1 испытаний может быть вычислено с использованием фактической скорости Va(i,j) звука и длины пути до каждого из положений после передачи ультразвуковой волны в это положение.
[0132] С другой стороны, для вычисления (этап S30) связанного с интенсивностью корректирующего значения, сначала, вычислитель 37 расчетной интенсивности отраженных-формой волн вычисляет (этап S31) расчетную интенсивность отраженных-формой волн.
[0133] Вычислитель 37 расчетной интенсивности отраженных-формой волн предполагает, что объект 1 испытаний изготовлен из изотропного материала, имеющего однородную акустическую характеристику, которая не зависит от направления и положения. Затем, вычислитель 37 расчетной интенсивности отраженных-формой волн рассчитывает интенсивность ультразвуковой волны, передаваемой от каждого из ультразвуковых элементов 11 и принимаемой каждым из ультразвуковых элементов 11 в качестве отраженной-формой волны, на основе координат каждого из ультразвуковых элементов 11, используемых для передачи и приема ультразвуковой волны, и позиционного соотношения между расчетной отраженной волной Rs(i,j) и отражателем.
[0134] В этом расчете учитывают частоту ультразвуковой волны, которая входит в объект 1 испытаний, ослабление при распространении согласно характеристике упругости объекта 1 испытаний, диффузное ослабление вследствие расширения звукового поля, форму указывающего-на-форму места, где в результате отражения создается расчетная отраженная-формой волна Rs(i,j), и эффективность преобразования мод вследствие преобразования продольной волны в поперечную волну, и другие факторы. Технологией, используемой для расчета, может быть технология отслеживания лучей, которая обычно используется для отслеживания источников звука, или технология численного анализа, такая как анализ методом конечных элементов. Источник звука расчетной отраженной-формой волны Rs(i,j), используемый для вычисления, не ограничен волной, отраженной от нижней поверхности, показанной выше в качестве примера, а может быть волнами, отраженными от угла или отверстия (охлаждающего отверстия и т.п.), обеспеченного в объекте 1 испытаний, как в случае вычислителя 33 расчетного времени прихода отраженных-формой волн, описанного выше для этапа S21. Таким образом, вычислитель 37 расчетной интенсивности отраженных-формой волн вычисляет расчетную интенсивность Is(i,j) отраженных-формой волн.
[0135] Фиг. 22 является схематичной иллюстрацией, показывающей результаты вычисления расчетной интенсивности отраженных-формой волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления, где номером i передающего элемента является 1. Фиг. 23 является схематичной иллюстрацией, где номером i передающего элемента является 5. Фиг. 24 является схематичной иллюстрацией, где номером i передающего элемента является 10. Как видно из фиг. 22, 23 и 24, когда предполагается эхо от нижней поверхности плоской пластины, длина пути, которая способствует ослаблению и другим явлениям, является минимальной, и расчетная интенсивность Is(i,j) отраженных-формой волн является максимальной, когда i=1.
[0136] Затем, экстрактор 38 фактической интенсивности отраженных-формой волн получает (этап S32) фактическую интенсивность Ir(i,j) отраженных-формой волн.
[0137] Фиг. 25 является схематичной иллюстрацией для объяснения вычисления интенсивности отраженных волн на этапе получения интенсивности отраженных волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления.
[0138] Как показано на фиг. 25, экстрактор 38 фактической интенсивности отраженных-формой волн вычисляет интенсивность Ir(i,j) части отраженной волны формы Uf(i,j) фактической отраженной-формой волны Rf(i,j) на основе формы Uf(i,j) фактической отраженной-формой волны Rf(i,j), запоминаемой в секции 51 запоминания данных обработки сигналов.
[0139] Предположим, что импульсная волна поднимается на положительной стороне и затем опускается к отрицательной стороне, в виде формы волны, получаемой посредством упрощения типичной формы Uf(i,j) фактической отраженной-формой волны Rr(i,j), как на этапе S23. Технологии, которые могут быть использованы для определения интенсивности, будут описаны ниже в нескольких примерах.
[0140] Что касается первой технологии, абсолютное значение Irl разности между первым положительным побочным максимальным значением и стационарным средним уровнем формы Uf(i,j) волны выбирают в качестве значения интенсивности Ir(i,j).
[0141] Что касается второй технологии, абсолютное значение Ir2 разности между стационарным средним уровнем и отрицательным побочным максимальным значением формы Uf(i,j) волны выбирают в качестве значения интенсивности Ir(i,j).
[0142] Что касается третьей технологии, абсолютное значение Ir3 разности между положительным побочным максимальным значением и отрицательным побочным максимальным значением формы Uf(i,j) волны выбирают в качестве значения интенсивности Ir(i,j).
[0143] Что касается четвертой технологии, в форме Uf(i,j) волны, абсолютное значение Ir4 результата, получаемого посредством интегрирования по времени некоторой временной области, выбирают в качестве значения интенсивности Ir(i,j). Либо интервал времени, продолжающийся от начала до конца такта появления положительного побочного максимального значения, либо интервал времени, продолжающийся от начала до конца такта появления отрицательного побочного максимального значения, может быть использован для интегрирования по времени.
[0144] Любая технология, отличная от вышеупомянутых технологий, может быть альтернативно использована, если такая технология может обеспечить такие результаты, которые выбираются стабильно. Один и тот же способ получения интенсивности обычно используют для группы форм Uf(i,j) волн, где (i, j=1, …, N), получаемых в единственном сеансе измерения. Тот же самый способ получения интенсивности предпочтительно, но не обязательно, используют для форм Uf(i,j) волны, получаемых в разных сеансах измерения. Поскольку способ определения интенсивности не нормируется, компонент секции 30 вычисления, который работает на этом этапе, называется экстрактором 38 фактической интенсивности отраженных-формой волн.
[0145] Фиг. 26 является схематичной иллюстрацией, показывающей фактическую интенсивность отраженных-формой волн, полученную посредством этапа получения фактической интенсивности отраженных-формой волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления, где номером i передающего элемента является 1. Фиг. 27 является схематичной иллюстрацией, где номером i передающего элемента является 5. Фиг. 28 является схематичной иллюстрацией, где номером i передающего элемента является 10.
[0146] В каждой из фиг. 26, 27 и 28, фактическая интенсивность Ir(i,j) отраженных-формой волн указана сплошной линией, и расчетная интенсивность Is(i,j) отраженных-формой волн указана пунктирной линией с целью сравнения. Как показано на фиг. 26, 27 и 28, когда объект 1 испытаний изготовлен из анизотропного материала, который вносит отклонения в скорость звука в зависимости от положения и направления, кривая фактической интенсивности Ir(i,j) отраженных-формой волн и кривая расчетной интенсивности Is(i,j) отраженных-формой волн не совпадают друг с другом.
[0147] Компаратор 39 соотношения интенсивностей отраженных-формой волн затем вычисляет (этап S33) соотношение интенсивностей отраженных-формой волн. Более конкретно, компаратор 39 соотношения интенсивностей отраженных-формой волн вычисляет соотношение Ir(i,j), получаемой экстрактором 38 фактической интенсивности отраженных-формой волн, и Is(i,j), получаемой вычислителем 37 расчетной интенсивности отраженных-формой волн. Значение, получаемое посредством нормирования Ir(i,j) посредством Is(i,j) для комбинации одних и тех же элементов, используют в качестве соотношения Id(i,j) интенсивностей отраженных-формой волн.
[0148] Фиг. 29 показывает соотношение Id(i,j) интенсивностей отраженных-формой волн. Фиг. 29 показывает пример, в котором номер i передающего элемента равен 1, фиг. 30 показывает пример, в котором номер i передающего элемента равен 5, и фиг. 31 показывает пример, в котором номер i передающего элемента равен 10. Как видно из фиг. 29-31, соотношение Id(i,j) интенсивностей отраженных-формой волн может иметь положительные значения, которые центрированы относительно 1.
[0149] Затем, корректирующий коэффициент Gc(i,j) усиления каждой формы Uf(i,j) волны, используемый для арифметической операции получения синтетической формы М волны, вычисляют на основе соотношения Id(i,j) интенсивностей отраженных-формой волн. Например, обратная величина соотношения Id(i,j) интенсивностей отраженных-формой волн может быть выбрана в качестве корректирующего коэффициента Gc(i,j) усиления. Затем, величина ослабления может быть уменьшена в зависимости от пути распространения посредством выбора формы Uf(i,j) волны и умножения ее на корректирующий коэффициент усиления.
[0150] Следует отметить, что арифметическая операция для временной коррекции (этап S20) не зависит от арифметической операции для связанной с интенсивностью коррекции (этап S30), и связанная с интенсивностью коррекция не является необходимой для синтеза формы Uf(i,j) фактической отраженной-формой волны Rr(i,j) синтезирующим вычислителем 40. Другими словами, синтезирующий вычислитель 40 может эффективно работать для синтеза, даже если связанная с интенсивностью коррекция не была выполнена.
[0151] После выполнения описанным выше методом как арифметической операции для временной коррекции (этап S20), так и арифметической операции для связанной с интенсивностью коррекции (этап S30), выполняют (этап S40) операцию синтеза формы Uf(i,j) волны и операцию визуализации данных синтетической формы волны.
[0152] Сначала, синтезирующий вычислитель 40 корректирует форму волны, чья интенсивность была скорректирована согласно скорректированному времени задержки, и затем синтезирующий вычислитель 40 выполняет (этап S41) операцию синтеза. В отношении связанной с интенсивностью коррекции, синтезирующий вычислитель 40 выполняет операцию коррекции посредством корректирующего коэффициента Gc(i,j) усиления, получаемого компаратором 39 соотношения интенсивностей отраженных-формой волн на этапе S33 вычисления соотношения интенсивностей отраженных-формой волн. Следует отметить, что технологии суммирования, технологии усреднения или некоторые другие технологии синтеза могут быть использованы для операции синтеза.
[0153] В отношении временной коррекции, синтезирующий вычислитель 40 сначала распределяет времена задержки, которые были скорректированы вычислителем 36 фактической скорости звука на этапе S25 вычисления фактической скорости звука, для ультразвуковых элементов 11, которые образуют группу приводимых в действие элементов. Затем синтезирующий вычислитель 40 выполняет операцию синтеза для получения синтетической формы М волны посредством соответствующего смещения принимаемых сигналов, получаемых ультразвуковыми элементами 11, на времена задержки, распределенные для ультразвуковых элементов 11, в направлении оси времени.
[0154] Фиг. 32 является схематичной иллюстрацией, показывающей сигналы, принимаемые ультразвуковыми элементами в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления, для объяснения состояния, в котором интенсивность принимаемых волн корректируют на основе разности времен прихода отраженных-формой волн после коррекции интенсивности принимаемых волн. Левая часть фиг. 32 показывает формы Uf(i,j) волны перед выполнением связанных с интенсивностью коррекций для соответствующих ультразвуковых элементов 11. Правая часть фиг. 32 показывает формы Uf(i,j) волны после выполнения коррекций посредством корректирующих коэффициентов Gc(i,j) усиления для соответствующих ультразвуковых элементов 11.
[0155] Фиг. 33 является схематичной иллюстрацией, показывающей волны, синтезированные на основе разности времен прихода отраженных-формой волн, после коррекции интенсивности принимаемых волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления. Фиг. 34 является схематичной иллюстрацией, показывающей коррекцию принимаемых волн после коррекции интенсивности принимаемых волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления. Поскольку принимаемые сигналы смещены в направлении оси времени на сумму времени задержки для передачи и времени задержки для приема, времена волн, отраженных в виде указывающих-на-дефект эх, которые могут быть отнесены к дефекту 2, выровнены, и интенсивности сигналов увеличены, в результате операции синтеза.
[0156] Фиг. 35 является схематичной иллюстрацией, показывающей синтез принимаемых волн после коррекции интенсивности принимаемых волн в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления.
[0157] Затем выполняют (этап S42) операцию визуализации данных синтетической формы волны.
[0158] Фиг. 36 является схематичной иллюстрацией, показывающей единственный луч для объяснения визуализации в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления. Фиг. 37 является схематичной иллюстрацией, показывающей синтезированную волну в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления. Как показано на фиг. 36, синтетическую форму М волны, показанную на фиг. 37, получают посредством вышеупомянутой последовательности операций на основе результатов передач ультразвуковых волн, которые фокусируются в заданном положении в объекте 1 испытаний, например, на задней поверхности 1а, в качестве указывающей-на-форму части объекта 1 испытаний, как показано на фиг. 36.
[0159] Фиг. 38 является схематичной иллюстрацией, показывающей множество лучей при линейном сканировании, объясняющей визуализацию в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления.
На фиг. 38, для иллюстрации операции визуализации, показано множество лучей, создаваемых посредством операции линейного сканирования. Ультразвуковые лучи последовательно смещают в продольном направлении для операции линейного сканирования и получают синтетическую форму М волны в каждом из положений луча.
[0160] Для подготовки данных визуализации на основе результатов операции линейного сканирования, генератор 41 изображений использует информацию в отношении времени задержки каждого из ультразвуковых элементов 11, используемых для вышеупомянутого синтеза форм волны, в отношении пути L распространения ультразвукового луча, который является путем, по которому распространяется синтетическая форма М волны, и в отношении фактической скорости Va звука в области, где проходит путь L распространения ультразвукового луча, среди прочего, дополнительно к синтетической форме М волны. Путь L распространения ультразвукового луча является линией распространения звука, которая проходит из координат центра С ультразвукового элемента 11, используемого для синтеза, до фокуса 3 в объекте 1 испытаний, и точка, в которой ультразвуковая волна переходит из акустической среды 5 распространения в объект 1 испытаний, может быть определена посредством закона Снеллиуса, как в примере вычислений времен задержки. Синтетическая форма М волны перемещается по пути L распространения ультразвукового луча с течением времени. Другими словами, можно считать, что синтетическая форма М волны распространяется вдоль пути L распространения ультразвукового луча.
[0161] Таким образом, интенсивность ультразвуковой волны в произвольно выбранном положении в объекте 1 испытаний может быть вычислена на основе синтетической формы М волны для пути L распространения ультразвукового луча, который проходит через это положение Р. Более конкретно, изменение с течением времени формы передаваемой ультразвуковой волны в положении Р в объекте 1 испытаний может быть вычислительно определено с использованием фактической скорости Va(i,j) звука и длины пути до положения Р на пути L распространения ультразвукового луча после передачи.
[0162] Основная часть синтетической формы М волны, показанная на фиг. 36 и 37, является ее частью, которая распространяется через акустическую среду 5 распространения, и фактическая скорость Va звука в акустической среде 5 распространения является низкой по сравнению с фактической скоростью Va звука в объекте 1 испытаний. Таким образом, если синтетическая форма М волны будет вычерчена вдоль пути L распространения ультразвукового луча, то ее часть, находящаяся в акустической среде 5 распространения, будет меньшей, чем ее часть, находящаяся в объекте 1 испытаний.
[0163] Фиг. 39 является схематичной иллюстрацией, показывающей изображение для объяснения визуализации в способе ультразвуковой дефектоскопии согласно упомянутому варианту осуществления. Визуальные данные подготавливаются генератором 41 изображений, и изображение, показанное на фиг. 39, может быть отображено на дисплее 70.
[0164] Как описано выше, устройство 100 ультразвуковой дефектоскопии согласно настоящему варианту осуществления, может уменьшить влияние анизотропии объекта испытаний при ультразвуковой дефектоскопии.
[0165] [Другие варианты осуществления]
В то время как выше были описаны варианты осуществления настоящего изобретения, эти варианты осуществления представлены в качестве примеров и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения.
[0166] Кроме того, вышеупомянутые варианты осуществления могут быть реализованы различными другими путями, и в случае целесообразности любые их компоненты могут быть опущены, заменены или изменены различными другими путями, не выходя за рамки сущности и объема настоящего изобретения. Все вышеупомянутые варианты осуществления и модификации, реализуемые в них, находятся в пределах сущности и объема настоящего изобретения, которое конкретно определено прилагаемой формулой изобретения, а также ее эквивалентами.