CN102216767A - 超声波计测装置及超声波计测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超声波计测装置及超声波计测方法。超声波计测装置具备：收发单元(11、12)，使超声波探测器(10)形成的焦点相对于被检测体相对地扫描，同时朝向所述被检测体发送超声波，并接收来自所述被检测体的内部缺陷的反射波；及孔径合成处理单元(14)，使用将在所述超声波探测器和内部缺陷之间传播的超声波的波形作为在整个收发面上合成的超声波的波形进行处理而求出的参照传播时间，进行在各测定点接收到的信号的孔径合成处理。

Description

超声波计测装置及超声波计测方法

技术领域

本发明涉及超声波计测装置及超声波计测方法，特别是涉及使用作为非破坏检查法的一种的超声波探伤法而对由金属、树脂等构成的板、管、圆柱等各种形状的被检测体中存在的内部缺陷进行的计测。

背景技术

一直以来作为非破坏检查法的一种的超声波探伤法广泛用于钢材等的内部缺陷探伤。该内部缺陷探伤中，为了得到更详细的内部缺陷的信息，要求超声波影像的高分辨率化，作为超声波影像的高分辨率化的方法，有以下的现有技术。

(1)C扫描超声波探伤法

有使收发聚焦波束的超声波收发元件相对于被检测体进行二维扫描的C扫描超声波探伤法(例如参照非专利文献1)，在需要高分辨率的内部缺陷检测中，大多使用该探伤法。

(2)孔径合成法

除上述C扫描超声波探伤法以外，作为以高分辨率的影像化为目的的技术，有孔径合成法(例如参照专利文献1及专利文献2)。以使图30所示的振子阵列120与被检测体110的表面接触而进行缺陷影像化的情况为例，说明该孔径合成法的原理。从振子阵列120的各个振子发送超声波并检测缺陷回波，根据从超声波的发送到回波接收为止的时间来测定缺陷回波在被检测体110中的波束路程。从各个振子120p(p＝1，2，……)发送并接收的超声波在空间存在扩散，因此设通过振子120p检测到的回波的波束路程为Wp(p＝1，2，……)，则在半径Wp的中空的球Sp(p＝1，2，……)中、振子120p收发的超声波的指向角范围的某处存在反射源。使用全部振子来检测回波，求出中空的球Sp的交点后，该交点成为缺陷影像。图30的例中，表示了根据振子阵列120中A、B、C、D、E检测的回波的波束路程合成缺陷影像的形态。

在使用这种阵列型超声波探测器的孔径合成法中，在与阵列振子的配置、形状对应的一定区域上能够进行缺陷影像的合成，不需要超声波探测器的机械扫描，能够高速地进行超声波探伤。而且，若在某深度位置设定焦点而进行孔径合成处理，则能够进行与上述(1)的使用聚焦波束的C扫描超声波探伤法同等的探伤。

(3)使用聚焦波束的孔径合成法

作为组合所述(1)(2)的方法，有使用聚焦波束的孔径合成法(例如参照专利文献3)。该方法是，使聚焦型超声波探测器进行扫描，将在各测定点接收的信号进行孔径合成处理，实现更高的分辨率。该方法的特征是，如图31所示，将被检测体的重构影像分成相同大小的微小要素，从对每个测定点P_i，j计测的波束路程W_i，j选出可成为缺陷回波源的微小要素PF_k，l，m，通过该方法在使用聚焦波束的探伤中能够提高分辨率。

此外，若将通过使用阵列型超声波探测器、且在某位置设定焦点并使用各振子的信号进行上述(2)的孔径合成而得到的波形，看作与通过使用了聚焦型超声波探测器的聚焦波束的探伤得到的波形同等，则能够与使用了阵列型超声波探测器的孔径合成法组合。

专利文献

专利文献1：JP特开平8-62191号公报

专利文献2：JP特开2000-65808号公报

专利文献3：JP特开2004-150875号公报

非专利文献

非专利文献1：(社)日本非破壊検查協会(日本非破坏检查协会)编辑、《超音波探傷試验II》、(社)日本非破壊検查協会(2000)、p.151～152

上述(1)～(3)的探伤方法中分别存在如下问题。

(1)C扫描超声波探伤法

使用聚焦波束的探伤的分辨率由焦点处的波束直径dw表达。若使用超声波束的焦距F、波长λ、振子(超声波收发元件)的直径D，则波束直径dw可由(1)式近似表达。

dw＝(Fλ)/D    …(1)

因此，为了提高分辨率，有如下三个方法：

(a)缩短焦距F；

(b)缩短波长λ；

(c)增大超声波收发元件的直径D。

但是，(a)的方法中，产生只能对接近被检测体的表面的部分进行探伤的问题。(b)的方法中，产生超声波的衰减变大、缺陷的检测变得困难的问题。而在(c)的方法中，产生超声波收发元件的电气阻抗变得过低而不能使用的问题。因此，基于聚焦波束的使用的高分辨率化存在限制。

(2)孔径合成法

该孔径合成法如图30所示，为了在较宽范围上检测缺陷回波，超声波收发元件需要较大的指向角，与使超声波束在狭窄区域中聚焦而进行测定的C扫描探伤法是不相容的技术。

(3)使用聚焦波束的孔径合成法

该方法中也有在使用高聚焦的超声波束时不能提高分辨率的问题。具体地说，在以下情况下存在问题：使用超声波振子较大的聚焦型超声波探测器、用于孔径合成处理的超声波振子阵列的区域较大的阵列型超声波探测器，且焦距、到被检测体的距离、距离探测器的接触介质换算距离相对于超声波探测器的尺寸不够长时。

以下展示其原因。

该方法中，假定超声波的收发在超声波振子的中心的一点进行，如图32所示，将从超声波探测器到微小要素的往复传播时间作为超声波在从收发点到微小要素的唯一路径上传播的往复传播时间而算出。但是，实际上超声波的收发在超声波振子的整个面上进行。因此，特别是在使用超声波振子较大而焦距较短的聚焦型超声波探测器时，与在一点收发的假定有较大偏差，因此上述专利文献3所记载的技术中，难以提高内部缺陷影像化的分辨率。

发明内容

本发明的目的在于，在使用了超声波振子大而焦距短的聚焦型超声波探测器、用于孔径合成处理的超声波振子阵列的面积大而焦距短的孔径合成的探伤中，提高内部缺陷的计测分辨率。

为了实现上述目的，本发明提供包括以下构成的超声波计测装置：

收发单元，使超声波探测器形成的焦点相对于被检测体相对地扫描，同时朝向所述被检测体发送超声波，并接收来自所述被检测体的内部缺陷的反射波；及

孔径合成处理单元，使用将在所述超声波探测器和内部缺陷之间传播的超声波的波形作为在整个收发面上合成的超声波的波形进行处理而求出的参照传播时间，进行在各测定位置接收到的信号的孔径合成处理。

此外，本发明的超声波计测装置优选：

具备传播时间测定单元，所述传播时间测定单元在各测定位置基于所述反射波测定到内部缺陷为止的传播时间，

所述孔径合成处理单元，与由所述传播时间测定单元测定出的传播时间相对应地提取将所述参照传播时间相等的被检测体内部位置连接而形成的等传播时间面，将等传播时间面的位置作为缺陷位置。

此外，本发明的超声波计测装置优选：具备显示单元，所述显示单元对每个由所述孔径合成处理单元求出的缺陷候补位置，算出在进行所述扫描的期间被提取的次数，并使该算出的次数与缺陷候补位置相对应地进行显示。

此外，本发明的超声波计测装置优选：所述孔径合成处理单元通过基于所述参照传播时间算出的延迟时间，使由所述收发单元接收到的反射波延迟后，进行加法计算而生成信号。

此外，本发明的超声波计测装置优选：具备显示单元，所述显示单元显示由所述孔径合成处理单元生成的信号数据。

此外，本发明的超声波计测装置中，优选以下述方式算出所述参照传播时间：

将超声波探测器的整个收发面分割为多个区域，

求出在该分割后的各区域和内部缺陷之间收发的超声波的波形，

并根据将该波形对所述超声波探测器整个面合成后的波形算出参照传播时间。

此外，本发明的超声波计测装置中，优选以下述方式算出所述参照传播时间：

使用具有预先人工制成的内部缺陷的被检测体，使所述超声波探测器形成的焦点和所述被检测体相对地扫描，同时朝向所述被检测体发送超声波，并接收来自所述被检测体的内部缺陷的反射波，由此求出所述参照传播时间。

此外，本发明的超声波计测装置中优选，所述超声波探测器是聚焦型超声波探测器。

此外，本发明的超声波计测装置中优选，所述超声波探测器是排列有多个振子的阵列型超声波探测器。而且，本发明的超声波计测装置优选：具备信号处理单元，所述信号处理单元使所述各振子的信号通过孔径合成处理形成焦点，而成为在所述各测定点接收到的信号。

此外，本发明的超声波计测装置优选：具备缺陷判断单元，所述缺陷判断单元使用由所述孔径合成处理单元进行孔径合成处理后的信号进行缺陷判断。

此外，本发明的超声波计测方法包括以下步骤：

收发步骤，朝向被检测体发送超声波，并接收来自所述被检测体的内部缺陷的反射波；及

孔径合成处理步骤，使用将在所述超声波探测器和内部缺陷之间传播的超声波的波形作为在整个收发面上合成的超声波的波形进行处理而求出的参照传播时间，进行在各测定点接收到的信号的孔径合成处理。

发明效果

本发明具备：收发单元，使超声波探测器形成的焦点相对于被检测体相对地扫描，同时朝向所述被检测体发送超声波，并接收来自所述被检测体的内部缺陷的反射波；及孔径合成处理单元，使用将在所述超声波探测器和内部缺陷之间传播的超声波的波形作为在整个收发面上合成的超声波的波形进行处理而求出的参照传播时间，进行在各测定位置接收到的信号的孔径合成处理。因此，能够提高内部缺陷的计测分辨率。

附图说明

图1是本发明实施方式1的基于超声波的内部缺陷影像化装置的构成图。

图2是本发明的等传播时间面的说明图。

图3是表示用于通过超声波传播解析得到超声波传播时间的处理方法的流程图。

图4A～图4C是表示得到传播时间的方法的流程的说明图。

图5是表示准备等传播时间面时的处理方法的流程图。

图6是表示传播时间的变化量和等传播时间面的关系的说明图。

图7是等传播时间面的数据的例子。

图8是表示合成缺陷影像时的处理的流程图。

图9是水传播时间和被检查体传播时间的说明图。

图10是使用一个等传播时间面描绘不同传播时间的等传播时间面的方法的说明图。

图11是影像化处理的说明图。

图12A～图12C是将本发明实施例的效果与现有方法的结果对比而表示的图。

图13是本发明实施方式2的孔径合成的说明图。

图14是本发明实施方式3的基于超声波的内部缺陷影像化装置的构成图。

图15是本发明的等传播时间面的说明图。

图16是表示用于通过超声波传播解析得到超声波传播时间的处理方法的流程图。

图17是表示用于取得缺陷位置的超声波波形的处理方法的流程图。

图18是表示用于通过阵列型超声波探测器接收、进行孔径合成处理而取得输出波形的处理方法的流程图。

图19是表示得到传播时间的方法的流程的说明图。

图20是表示准备等传播时间面时的处理方法的流程图。

图21是表示传播时间的变化量和等传播时间面的关系的说明图。

图22是等传播时间面的数据的例子。

图23是表示合成缺陷影像时的处理的流程图。

图24是水传播时间和被检查体传播时间的说明图。

图25是使用一个等传播时间面描绘不同传播时间的等传播时间面的方法的说明图。

图26是影像化处理的说明图。

图27A～图27C是将本发明实施例的效果与现有方法的结果对比表示的图。

图28是在本发明实施方式4中根据传播时间变化量的曲线构成延迟时间而进行波形再合成的方法的说明图。

图29是表示线聚焦型线性阵列型超声波探测器的图。

图30是现有的孔径合成方法的原理说明图。

图31是现有技术(专利文献3)的缺陷影像合成方法的说明图。

图32是表示现有技术中的超声波探测器和微小要素的路径的说明图。

具体实施方式

本发明人得到如下见解：为了以高分辨率计测内部缺陷、特别是以数10～数100μm程度的分辨率计测缺陷形状，在使用计测超声波振子大的聚焦型超声波探测器、用于孔径合成处理的超声波振子阵列的区域大的阵列型超声波探测器，且焦距、到被检测体的距离、距离超声波探测器的接触介质换算距离相对于进行超声波探测器的收发的振子区域的尺寸不够长时，在现有技术中，不能以高分辨率进行计测。

具体地说，如果是专利文献3的实施例所示的条件(焦距、被检测体距离、接触介质换算距离相对于振子区域(进行收发的振子区域的尺寸)约为8倍)，则即使是专利文献3的技术，在分辨率上也没有问题。但是，若相比该条件，焦距、被检测体距离、接触介质换算距离相对于振子区域之比减小，则分辨率变差。

另外，所谓接触介质换算距离L由下式表达，当超声波在多个介质中传播时，是将超声波探测器和任意位置(例如，到内部缺陷的距离等)的实际距离换算成在探测器的振子所接触的介质中的距离而表达的距离，换算是考虑折射而几何学地进行。实质上，是与焦距同等的值。

L＝L1+L2x(C2/C1)+L3x(C3/C1)+……

其中，L1，L2，L3…：介质1，2，3，…(介质1是接触介质)中的实际传播距离；

C1，C2，C3…：介质1，2，3，…(介质1是接触介质)中的声速

其分辨率较差的原因是，在现有的方法中，假定超声波的收发在超声波探测器中进行收发的区域的中心的一点上进行，以从该区域的中心到微小要素的传播时间为基础，算出传播距离，认为在以该传播距离为半径的球面上具有存在反射源(内部缺陷)的可能性，进行孔径合成。但是，焦距、被检测体距离、接触介质距离相对于振子区域之比减小时，内部缺陷和超声波探测器的中心的距离、与内部缺陷和超声波探测器的中心以外的点(从中心周边到端部的区域)的距离不同时的差，相对于传播距离，其比率增大。

此外，超声波的收发在超声波探测器的整个面上进行，在整个面的各区域上接收的信号被合成后，成为接收信号。即，现有的孔径合成处理中，将传播时间本身作为传播距离，从超声波探测器中心的一点以其传播距离为半径描绘球面，将其作为可能存在作为反射源的缺陷的位置，因此，忽略了超声波探测器的中心以外的周边区域中的收发的影响，从而在上述条件下高分辨率的计测变得困难。

因此，得到了如下见解：在焦距、被检测体距离、接触介质距离相对于振子区域之比减小的条件下，为了进行高分辨率的计测，需要考虑超声波探测器的中心以外的从周边到端部的区域中的收发的影响。

如上所述，本发明着眼于超声波探测器中超声波的收发在超声波探测器的整个面上进行这一点，基于如下见解而形成：根据超声波探测器的位置和内部缺陷的位置，预先对来自内部缺陷的反射波的传播时间如何变化进行解析，进行使用了该解析结果的信号处理，由此，能够在使用了大口径、短焦点的超声波探测器的探伤中组合孔径合成法。将其具体例作为实施方式1及实施方式2分别进行说明。

实施方式1

图1是表示本发明实施方式1的超声波计测装置的一例的超声波影像化装置的构成的框图。

图1中，1表示作为检查对象的被检测体。该例中被检测体1是静止被检测体，介质使用水，使用液浸法而进行内部缺陷的成像。10是收发聚焦波束的聚焦型超声波探测器(以下也简称为“超声波探测器”)，通过来自发送电路11的一定周期的电脉冲朝向被检测体1发送超声波聚焦波束，并且，接收来自被检测体1的表面及内部的反射波(回波)。接收的信号通过接收放大器12放大到适于之后的信号处理的适宜电平。

另外，发送电路11及接收放大器12相当于本发明的收发单元。超声波探测器10通过适当的扫描单元在被检测体1上进行二维扫描(x-y扫描)，其位置分别通过x方向位置检测单元21及y方向位置检测单元22检测出，向反射波形数据部13发送。另外，收发聚焦波束的超声波探测器10也可以构成为通过具有曲面形状的收发面的一个超声波振子形成聚焦波束，还可以构成为使多个超声波振子具有曲率地排列从而形成聚焦波束。

反射波形数据部13根据接收放大器12、x方向位置检测单元21及y方向位置检测单元22的输出，检测与各位置P_i，j对应的反射波形数据，将其输出发送到缺陷影像合成处理部14。缺陷影像合成处理部14相当于本发明的孔径合成单元，计测超声波的传播时间。计测发送脉冲和直到接收到在被检测体表面上反射的表面回波51的定时(时刻)之差、即水传播时间，并计测表面回波51和缺陷回波52的接收定时(时刻)之差、即超声波的被检测体传播时间。另外，若被检测体表面和超声波探测器10的扫描面大致平行，则可认为水传播时间为恒定，因此若测定1次水传播时间(或也可以根据配置关系求取)，则以后仅测定表面回波51和缺陷回波52的接收定时之差即被检测体传播时间即可。将计测的各传播时间(以下称为“测定传播时间”)与此时的超声波探测器10的中心的位置P_i，j(i为x方向的位置、j为y方向的位置)建立对应而记录。

此外，等传播时间面数据部15由存储装置构成，例如用于保存通过超声波传播解析而预先求出的等传播时间面的数据。该等传播时间面是指，如图2所示将从探测器的表面到位于相应点的微小缺陷为止的往复传播时间相等的点连接而作成的面。该等传播时间面根据超声波探测器10到被检测体表面的距离及距离被检测体表面的缺陷深度而变化，因此准备每个缺陷深度的多个等传播时间面的数据。

本实施方式1中，在缺陷影像合成处理之前进行基于超声波传播解析的等传播时间面的作成。另外，本发明不限于此，等传播时间面的作成也可以在缺陷影像合成中进行。

图2所示的等传播时间面的作成是必要的，作为其一例，基于图3的流程图及图4的说明图来说明基于超声波传播解析的传播时间的计算流程。

图3是通过超声波传播解析得到超声波传播时间(以下称为“参照传播时间”)的方法的流程图，图4是表示得到参照传播时间的方法的流程的说明图。此处，图4中为了简单而以二维示出探测器、路径，但在本实施方式1中，是将探测器、路径处于三维空间中进行解析。但是，本发明不限于此，也可以在二维上进行处理。

(S1)将超声波探测器表面分成微小面积的区域(以下称为“微小要素”)。

(S2)设定从微小要素发送的超声波波形。

(S3)求出从超声波探测器的表面上的各区域到预先设定的微小缺陷(相当于本发明的设定内部缺陷)的路径。在图4的上段，对于4个区域A-D示出了其路径。此处在微小要素的中心，看作在点上进行收发而求出路径。另外，为了便于说明，对A-D示出了微小要素的一部分。

(S4)求出从一个区域发送的超声波在路径上传播并到达微小缺陷时的波形。此时考虑在路径上传播时的传播时间和衰减。

(S5)如图4的中段所示，依次对于全部的微小要素(图中以A～D的顺序)进行上述(S4)的计算，并将依次求出的波形加在一起。

(S6)直到对于全部区域进行计算为止重复进行上述(S4)及(S5)的处理，当对于全部区域的计算结束后转移到处理(S7)。

(S7)使通过上述(S5)得到的波形的超声波从微小缺陷出射。

(S8)然后，求出此时一个区域上接收的波形。

(S9)将得到的超声波波形加在一起。

(S10)如图4的下段所示，重复进行上述(S8)及(S9)的计算直至对全部区域进行过为止。

(S11)根据通过上述(S9)得到的合成波形读取到达时刻。此时，读取时刻的方法包括设定阈值而取得上升时刻、同样地取得阈值而取得下降时刻、取得波形达到峰值的时刻等，从其中选择适当的方法。

(S12)根据从探测器的出射时刻和到达时刻之差求出传播时间。此时，读取时刻的方法包括设定阈值而取得上升时刻、同样地取得阈值而取得下降时刻、取得波形达到峰值的时刻等，从其中选择适当的方法。

接着，对使用上述方法准备等传播时间面的数据的方法进行说明。图5是表示该方法的流程图。该流程如以下所示。

(S21)设定水距离(参照图4的上段)。

(S22)设定被检测体距离(参照图4的上段)。

(S23)设定被检测体内部缺陷和探测器中心轴的偏离(参照图4上段)。

(S24)计算参照传播时间(参照图3的流程图)。

(S25)在可接收缺陷信号的范围中改变与探测器中心轴的偏离，直至得到足以作成等传播时间面的数据为止，重复进行上述(S23)(S24)的操作。另外，使被检测体和探测器中心轴的偏离改变一次的量(移动间距)，例如可以设定为测定所要求的空间分辨率程度以下，使探测器移动直至得到来自内部缺陷的信号的范围即可。

(S26)根据通过上述(S23)(S24)(S25)得到的与探测器中心轴的偏离和参照传播时间的变化量的关系，使用超声波的传播速度求出参照传播时间相等的位置，连接这些位置，作成等传播时间面的数据。例如，以被检测体内部缺陷和探测器中心轴的偏离为0时为基准，根据探测器中心轴的各位置上的参照传播时间的差，使用传播速度，求出深度方向的距离之差，根据该距离之差求出深度位置即可。如图6所示，作为结果以抵消参照传播时间的增减的方式调整微小缺陷的深度，从而得到等传播时间面的数据。此时，本实施方式1中，参照传播时间及等传播时间面作为与和探测器中心轴的偏离为0时的值之差求出。另外，上述等传播时间面的计算流程只是一例，并不限定于此。例如也可以除了探测器中心轴的位置以外，将内部缺陷深度也作为变量，在多个内部缺陷深度求出参照传播时间，根据其结果连接参照传播时间相等的位置，作为等传播时间面。此外，可以通过计算求出，也可以通过实验求出。

(S27)直到与可能需要的(例如在测定对象中可能设想的)全部水距离、被检测体距离对应的等传播时间面齐全为止，重复进行上述(S21)至(S26)的操作。

通过上述方法，能够准备可能需要的全部水距离、被检测体距离的等传播时间面。但是本发明的等传播时间面的作成方法不限于使用上述超声波传播解析的等传播时间面的作成方法，也可以使用其他解析方法，还可以通过实验求出。

图7是如上求出的等传播时间面的数据的一例，其存储于图1的等传播时间面数据部15，在缺陷影像合成处理部14中合成缺陷影像时使用。另外，在图7中，与计测时计测出的传播时间进行比较参照的参照传播时间是与和探测器中心的偏离为0的栏对应的传播时间。

接着，对使用如上求出的等传播时间面进行计测的、图1的超声波影像化装置的动作进行说明。

图8是表示在图1的超声波影像化装置中合成缺陷影像时的处理的流程图。

(S31)操作超声波探测器10进行C扫描探伤，反射波形数据部13根据接收放大器12、x方向位置检测单元21及y方向位置检测单元22的输出，检测与各位置P_i，j对应的反射波形数据。

(S32)缺陷影像合成处理部14根据反射波形数据中缺陷回波最大的P_i，j上的反射波形，如图9所示，检测出水传播时间和被检测体传播时间，根据这些测定传播时间取得水距离/被检测体距离(缺陷深度)。

(S33)缺陷影像合成处理部14在存储于等传播时间面数据部15而准备的等传播时间面的数据(图7参照)中选择水距离/被检测体距离与上述(S32)中得到的水距离/被检测体距离接近的数据。本实施方式1中，如图10所示，仅使用此处选择的一个等传播时间面形状数据进行以后的处理。另外，图10中，表示了使用一个等传播时间面数据而描绘(求出)不同参照传播时间的等传播时间面的方法，相对于参照传播时间T2的等传播时间面数据，即使在参照传播时间不同的情况下(T1、T3)，若误差不大，则仅通过改变深度位置，就能够利用与参照传播时间T2的等传播时间面相同形状的等传播时间面。该情况下，有一个等传播时间面的数据就足够。另外，在作为检测对象的内部缺陷存在的深度范围较大、等传播时间面不能作为相同形状处理时，参照与计测的传播时间对应的参照传播时间，使用对应的等传播时间面的数据即可。

(S34)缺陷影像合成处理部14使用在上述(S33)中选择的等传播时间面的数据进行影像化处理。图11表示本实施方式1的影像化处理方法。此处，在图11中为了简单以二维进行描述，但在本实施方式1中以三维进行处理。但是，本发明不限于此，也可以以二维进行处理。本实施方式1的影像化处理方法的流程如以下所示。另外，使缺陷影像合成处理部14具有与图11的构成相当的图像存储器。

(a)对于在各位置P_i，j中可检测出缺陷回波的探测器中心位置P_i，j，如图11所示检测传播时间(以下也称为“测定传播时间”)。

(b)将被检测体1中可能存在缺陷的区域分为微小体积要素，对各个微小体积要素标注三维的地址Pf_k，l，m(k：x方向的位置，l：y方向的位置，m：Z方向的位置)。

(c)根据各位置P_i，j上的测定传播时间算出水距离和被检测体距离，算出假定缺陷位于探测器中心轴上时的缺陷位置(深度)，将与该缺陷位置对应的Pf_k，l，m设定为如图11所示与测定传播时间对应的等传播时间面的中心。

(d)从上述(c)中设定的等传播时间面的中心形成等传播时间面(参照图10)，对于与该等传播时间面的位置对应的各微小要素Pf_k，l，m，对设于Pf_k，l，m的计数器C_k，l，m加上计数1。

(e)对于可检测出缺陷回波的全部位置P_i，j进行上述(c)、(d)的操作。

(S35)使上述(S34)中得到的数据影像化。本实施方式1的影像化方法如下所示。

(a)对于全部(k，l)，分别求出固定了(k，l)时的C_k，l，m的最大值C_max(k，l)。

(b)对于C_max(k，l)为阈值以上的各(k，l)，确定另一阈值，并设在从m较小一侧检查计数器C_k，l，m时首次为阈值以上的m为m(k，l)。

(c)使用在上述(b)中得到的m(k，l)，将与各(k，l，m(k，l))对应的各微小要素的相邻中心彼此用线连接而构成多边形。

(d)将在上述(c)中得到的多边形以三维显示。

另外，影像化方法不限于上述三维多边形显示方法，也可以是其他三维显示方法或二维显示方法。

此处，在图12(b)中表示了如下例子：使用频率50MHz、收发元件直径6mm、水中焦距15mm的超声波探测器，在钢片样品中开出直径300μm的人工孔，如图12(a)所示对该孔进行C扫描探伤，通过上述缺陷影像合成方法影像化，并显示在缺陷影像显示装置16中。图12(c)是通过上述专利文献3记载的方法进行影像化处理并用上述缺陷影像合成法(S35)的方法进行三维显示的图。该实施例中，水中焦距、接触介质换算距离L是振子区域(振子直径)的约2.5倍。图12(c)中人工孔的影像在z方向上变得平直，与此相对，在图12(b)中人工孔的曲面被再现，由此可知，形状的分辨率得到提高。

另外，上述说明中，对于通过缺陷影像合成方法进行影像化并在缺陷影像显示装置16中显示的例子进行了说明，但本实施方式1中，除此之外，缺陷判断装置17根据通过缺陷影像合成处理部14进行了孔径处理后的上述信号进行缺陷判断。此外，若仅进行缺陷判断，则也可以不一定有将合成结果影像化而显示的缺陷影像显示装置16，也可以构成为缺陷判断装置17输入来自缺陷影像合成处理部14的合成结果、仅输出其判断结果。相反地，若不进行缺陷自动判断，则也可以没有缺陷判断装置17。

如上所述，本实施方式1中，提供一种内部缺陷的超声波影像化装置，具备：发送电路11/接收放大器12(收发单元)，使水介于聚焦型超声波探测器10和被检测体1之间，并使聚焦型超声波探测器10相对于被检测体1相对地扫描，朝向被检测体1发送超声波，并接收来自被检测体1的内部缺陷的反射波；反射波形数据部13(传播时间测定单元)，在各测定点基于反射波测定到内部缺陷为止的传播时间；缺陷影像合成处理部14(缺陷位置提取单元)，使用与该测定的传播时间对应的等传播时间面数据，提取缺陷候补的位置；及缺陷影像显示装置16(显示单元)，对每个所述位置，算出在进行扫描期间提取的次数，在与显示用图像存储器的位置对应的地址上写入算出的次数，并进行图像显示。在缺陷影像合成处理部14(缺陷位置提取单元)中，所述等传播时间面数据中，将所述聚焦型超声波探测器10的整个收发面分割成多个区域，求出在该分割成的各区域和设定内部缺陷之间收发的超声波的波形，根据对于所述聚焦型超声波探测器10的整个面将该波形合成后的信号波形算出在所述聚焦型超声波探测器10和设定内部缺陷之间传播的超声波的传播时间，求出与聚焦型超声波探测器10和设定内部缺陷的相对位置对应的传播时间的变化量，根据传播时间的变化量求出将传播时间相等的位置连接而形成的数据，通过该数据，能够以高分辨率将内部缺陷的形状影像化。

实施方式2

本实施方式2是使图1的缺陷影像合成处理部14进行与上述运算处理不同的处理的例子。本实施方式2的缺陷影像合成处理部14替代上述等传播时间面数据而使用延迟时间数据。因此，替代等传播时间面数据部15，设置用于存储延迟时间数据的存储装置(未图示)。该延迟时间数据(延迟时间组)根据传播时间的变化量数据(进行图6的变换前的数据)求出，如图13的概念图所示，是传播时间的变化量数据越长则使延迟时间越小、变化量数据越短则使延迟时间越大的数据。与等传播时间面数据同样地，对应于水距离/缺陷深度的各值求取，并存储于存储装置。

缺陷影像合成处理部14，在图8所示的流程图中等传播时间面选择的处理(S33)和数据影像化处理(S34)的具体的内容不同，但其他的处理相同。

等传播时间面选择的处理(S33)成为延迟时间数据选择处理。具体地说，进行选择与由超声波探测器测定的接收波形的水距离/缺陷深度对应的延迟时间数据(延迟时间组)的处理。

数据影像化处理(S34)使用通过该延迟时间数据选择处理选择的延迟时间数据，如图13所示进行孔径合成处理。

具体地说，选择探测器扫描的多点中、相邻的规定数的探测器位置(图29的例子中为10点)，对于在该10点测定的反射波形数据，与选择的延迟时间数据(延迟时间组)相对应，在各探测器位置对波形进行延迟处理。在图13所示的情况下，在外侧的探测器对信号减小延迟时间，在内侧的探测器增大延迟时间。由此，若在规定数的检测器中位于其中心的探测器的下方存在缺陷，则通过使缺陷波形对齐，能够增强缺陷信号而检测出缺陷的存在。另一方面，若在位于中心的探测器的下方没有缺陷，例如在外侧的探测器的正下方存在缺陷，则由各探测器接收的缺陷的信号，即使延迟相位也不会对齐，因此，相互抵消而不会增强，从而检测不到缺陷信号。即，成为在位于中心的探测器的正下方没有缺陷的情况。

对于多点测定的数据，使选择范围移动并依次选择规定数的数据，重复进行上述处理，由此得到孔径合成波形。而且，在选择延迟时间数据(延迟时间组)时，分别选择与多个深度对应的延迟时间数据(延迟时间组)，重复上述运算处理。然后，以适当的方法(A示波器、B示波器、C示波器、三维显示)显示得到的波形。

另外，本实施方式2也对于通过缺陷影像合成方法进行影像化并在缺陷影像显示装置16中显示的例子进行了说明，但除此之外，缺陷判断装置17根据通过缺陷影像合成处理部14进行了孔径处理的上述信号进行缺陷判断。此外，若仅进行缺陷判断，则也可以不一定有将合成结果影像化并进行显示的缺陷影像显示装置16，也可以构成为缺陷判断装置17输入来自缺陷影像合成处理部14的合成结果、仅输出其判断结果。相反地，若不进行缺陷自动判断，则也可以没有缺陷判断装置17。

如上所述，本实施方式2中，提供一种内部缺陷的超声波影像化装置，具备：发送电路11/接收放大器12(收发单元)，使水介于聚焦型超声波探测器10和被检测体1之间，使聚焦型超声波探测器10相对于被检测体1相对地扫描，同时朝向被检测体1发送超声波，接收来自被检测体1的内部缺陷的反射波；缺陷影像合成处理部14(信号生成单元)，在使该接收的反射波延迟后进行加法运算而生成信号；及缺陷影像合成处理部14(显示单元)，将该生成的信号数据向图像存储器输出并显示。在缺陷影像合成处理部14(信号生成单元)中，将聚焦型超声波探测器10的整个收发面分割成多个区域，求出在该分割成的各区域和设定内部缺陷之间进行收发的超声波的波形，根据对于所述聚焦型超声波探测器10的整个面合成该波形后的信号波形，算出在聚焦型超声波探测器10和设定内部缺陷之间传播的超声波的传播时间，求出与聚焦型超声波探测器10和设定内部缺陷的相对位置对应的传播时间的变化量，根据该传播时间的变化量求出延迟时间，通过该延迟时间使反射波延迟而生成内部缺陷的影像信号，由此能够高分辨率地将内部缺陷影像化。

接着，说明将本发明适用于阵列型超声波探测器的实施方式。

在下述的实施方式3、4中，替代使实施方式的1、2的聚焦型超声波探测器扫描而得到各测定点的接收信号，而使阵列型超声波探测器的各振子的信号通过孔径合成处理形成焦点并成为各测定点上的接收信号。而且，对上述各测定点上的接收信号进一步进行孔径合成处理。即，与实施方式1及2同样地，着眼于阵列型超声波探测器中超声波的收发通过多个振子的阵列进行这一点，基于下述见解而形成：根据阵列型超声波探测器通过孔径合成或聚焦而形成的焦点的位置和内部缺陷的位置，预先解析来自内部缺陷的反射波的传播时间如何变化，进行使用了该解析结果的信号处理，由此能够提高使用了超声波振子阵列整体的面积大而焦距短的探测器及孔径合成的设定的探伤的分辨率。作为实施方式3及实施方式4而分别说明其具体例。

实施方式3

图14是表示本发明的实施方式3的超声波计测装置的一例的、超声波影像化装置的构成的框图。图14中，1表示作为检查对象的被检测体。该例中，被检测体1是静止被检测体，介质使用水，使用液浸法进行内部缺陷的成像。10是收发超声波的阵列型超声波探测器，通过来自发送电路111的一定周期的电脉冲经过驱动元件选择电路112向各振子发送的电信号，朝向被检测体1发送超声波束，并且接收来自被检测体1的表面及内部的反射波(回波)。接收的信号由接收电路113及阵列信号处理电路114进行孔径合成处理，并被放大到适于之后的信号处理的适宜电平。阵列型超声波探测器10a通过适当的扫描单元在被检测体1上进行二维扫描(x-y扫描)或一维扫描(y扫描)，其位置通过x方向位置检测单元21及y方向位置检测单元22分别检测出，向输出波形数据部115发送。

输出波形数据部115根据阵列信号处理电路114、x方向位置检测单元21及y方向位置检测单元22的输出，检测与此时的阵列型超声波探测器10a通过孔径合成形成的焦点P_i，j(i：x方向的位置、j：y方向的位置)对应的输出波形数据(相当于实施方式1、2中的聚焦型超声波探测器的输出波形数据)，其输出被送至缺陷影像合成处理部116。缺陷影像合成处理部116计测发送时刻与缺陷回波52的接收时刻之差、即超声波的传播时间。此处计测的传播时间是发送时刻与被检测体表面上反射的表面回波51的接收时刻之差即水传播时间、和表面回波51与缺陷回波52的接收定时之差即超声波的被检测体传播时间。另外，若被检测体表面与阵列型超声波探测器10a的扫描面大致平行，则可以认为水传播时间为恒定，若测定1次水传播时间(或也可以根据配置关系求取)，则以后仅测定表面回波51与缺陷回波52的接收定时之差即被检测体传播时间即可。将计测的各传播时间(以下也称为“测定传播时间”)与各位置P_i，j建立对应而记录。

此外，等传播时间面数据部117是存储装置，用于保存例如通过超声波传播解析预先求出的等传播时间面的数据。该等传播时间面是指，如图15所示将通过孔径合成得到的、到位于相应点的微小缺陷的往复传播时间相等的点连接而作成的面。该等传播时间面根据与阵列型超声波探测器10a的焦点相对的缺陷深度而变化，因此准备每个缺陷深度的多个等传播时间面的数据。另外，上述输出波形数据部115、缺陷影像合成处理部116及等传播时间面数据部117构成缺陷影像重构信号处理部200。

另外，阵列信号处理电路114和缺陷影像合成处理部116在进行孔径合成处理这一点上具有相同功能，但阵列信号处理电路114在各测定点对于阵列型超声波探测器的各振子接收的信号进行孔径合成处理，由此在各测定点得到通过聚焦波束接收到的信号，对应于技术方案9记载的信号处理单元(信号处理单元使所述各振子的信号通过孔径合成处理形成焦点而成为在所述各测定点接收到的信号)。另一方面，缺陷影像合成处理部116对在各测定点由该阵列信号处理电路114进行了孔径合成处理的信号进行孔径合成处理，而合成缺陷影像。该缺陷影像合成处理部116中，本发明的等传播时间面数据是必需的，但在阵列信号处理电路114中，由于振子较小，因此即使不使用本发明的等传播时间面数据，使用现有方法的合成孔径处理(距离振子中心等距离地存在反射源而处理)即可。

此外，对于阵列型超声波探测器10a使收发的区域范围中包含的各振子全部进行工作而说明，但也可以不使其全部工作，而是以1个间隔或2个间隔等空出间隙而选择进行收发的振子，使用它们进行收发。

在本实施方式3中，在缺陷影像合成处理之前进行基于超声波传播解析的等传播时间面的作成。另外，本发明不限于此，等传播时间面的作成也可以在缺陷影像合成中进行。

图15所示的等传播时间面的作成，可通过基于超声波传播解析的传播时间W(称为“参照传播时间”)的计算来进行。基于图16、图17、图18的流程图及图19的说明图对此进行说明。

图16是通过超声波传播解析得到参照传播时间的方法整体的流程图，图17是详细表示图16的处S43(取得缺陷位置上的超声波波形)的流程图，图18是详细表示图16的处S44(取得由阵列探测器接收并进行了孔径合成处理的超声波波形)的流程图，图19是表示得到参照传播时间的方法的流程的说明图。此处，图19中表示线性阵列探测器的二维上的解析。但是，本发明不限于此，阵列探测器的形状也可以不是线性，解析也可以在三维上进行。

(S41)设定从振子发送的超声波波形。

(S42)求出从超声波探测器的各振子到预先设定的微小缺陷(相当于本发明的设定内部缺陷)的路径。在图19的上段，对于两个振子示出了其路径。

(S43)取得缺陷位置上的超声波波形。

作为(S43)的详细的处理，如图17的流程图所示进行以下的处理。

(S43-1)输出用超声波波形数据的初始化。

(S43-2)确定计算的振子。

(S43-3)计算基于计算的振子的微小缺陷位置上的超声波波形。此时由振子发送的定时不同的情况下，如图19所示设定成在与振子对应的时刻发送。此外，考虑在路径上传播时的传播时间和衰减。(参照图19)。

(S43-4)将得到的超声波波形依次与输出用超声波波形数据加到一起。

(S43-5)直到对用于发送的全部振子进行计算为止，重复进行从(S43-2)到(S43-4)的处理。

(S43-6)将输出用超声波波形数据作为缺陷位置上的超声波波形输出。

进行这种图17的处理后，转移到图16的处理(S44)。

(S44)取得由阵列探测器接收并进行了孔径合成处理的输出波形。

作为(S44)的详细处理，如图18的流程图所示进行下述处理。

(S44-1)使缺陷位置上的超声波波形从微小缺陷位置出射。

(S44-2)将用于接收的全部振子的接收波形数据初始化。

(S44-3)确定计算的振子。

(S44-4)计算通过计算的振子接收的超声波波形(参照图19)。

(S44-5)直到对用于接收的全部振子进行计算为止，重复进行从(S44-3)到(S44-4)的处理。

(S44-6)将聚焦波束处理后的输出波形数据初始化。

(S44-7)对全部振子的接收波形数据，进行符合实际的聚焦波束处理的延迟处理(参照图19)。

(S44-8)将进行了延迟处理的全部振子的接收波形数据分别与输出波形数据加到一起(参照图19)。

进行这种图18的处理后，转移到图16的处理(S45)。

(S45)根据通过上述(S44)得到的输出波形读取到达时刻。此时，读取时刻的方法有设定阈值而取得上升时刻、设定阈值而取得下降时刻、取得波形达到峰值的时刻等，但没有特别限定，根据得到的波形等使用适当的方法。

(S46)根据从探测器的出射时刻和到达时刻之差求取参照传播时间。此时，读取时刻的方法有设定阈值而取得上升时刻、同样地取得阈值而取得下降时刻、取得波形达到峰值的时刻等，从其中选择适当的方法。

接着，说明使用上述方法准备等传播时间面的数据的方法。

图20是表示该方法的流程图。该流程如以下所示。

(S51)设定水距离(参照图19的上段)。

(S52)设定被检测体距离(参照图19的上段)。

(S53)设定孔径合成焦点深度(例如被检测体内的深度位置，参照图19的上段)。

(S54)设定被检测体内部缺陷和孔径合成焦点的偏离(与深度方向正交的面内)。

(S55)根据孔径合成处理后的波形计算参照传播时间(参照图16、图17及图18的流程图)。

(S56)在可接收缺陷信号的范围内改变和孔径合成焦点在与深度方向正交的面内的偏离，直到得到足以作成等传播时间面的数据为止，重复进行上述处理(S54)(S55)的操作。另外，使被检测体和孔径合成焦点的偏离改变1次的量(移动间距)例如为测定所要求的空间分辨率程度以下即可，在得到来自内部缺陷的信号的范围内使探测器移动即可。

(S57)根据上述处理(S54)(S55)(S56)中得到的参照传播时间的变化量相对于被检测体和孔径合成焦点在与深度方向正交的面内的偏离的关系，使用超声波的传播速度求出参照传播时间相等的位置，连接这些位置，作成等传播时间面的数据。例如，以被检测体内部缺陷和孔径合成焦点的偏离为0时为基准，根据探测器中心轴的各位置上的参照传播时间之差，使用传播速度求出深度方向的距离之差，根据该距离之差求出深度位置即可。对于等传播时间面的数据，如图21所示，作为结果，以抵消参照传播时间的增减的方式调整微小缺陷的深度，从而得到。此时，在本实施方式3中，参照传播时间及等传播时间面作为与和孔径合成焦点轴的偏离为0时的值之差求出。另外，上述等传播时间面的计算流程是一例，并不限定于此。例如，除孔径合成焦点的位置之外，还可以将内部缺陷深度作为变量，在多个内部缺陷深度求出参照传播时间，根据其结果连接参照传播时间相等的位置，作为等传播时间面。

(S58)直到与可能需要的(例如在测定对象中可能设想的)全部水距离、被检测体距离及孔径合成焦点深度对应的等传播时间面齐全为止，重复从上述(S51)到(S57)的操作。

通过上述方法，可准备可能需要的全部水距离、被检测体距离及孔径合成焦点深度的等传播时间面。但是，本发明的等传播时间面的作成方法不限于上述方法，也可以利用基于实际测定的数据、超声波传播模拟。此外，参照传播时间的计算方法不限于图16、图17、图18及图19所示的方法。

此外，各振子的面积在相对于被检测体足够大时，进一步将振子分割成多个微小区域，以各振子单位加算各微小区域的信号从而进行处理即可。

此外，在与阵列列方向正交的方向(图20的纸面进深方向)上面积较大时，也在该正交方向上分割成微小区域而进行处理即可。(例如通过图17的探测器相对于Y方向分割成多个。)

此外，以振子仅在一维方向上排列为例进行了说明，但对于二维地排列的阵列型探测器也能够适用。

图22是如上求出的等传播时间面的数据的例子，其存储于图14的等传播时间面数据部117，在缺陷影像合成处理部116中合成缺陷影像时使用。另外，图22中，与计测的传播时间进行比较参照的参照传播时间是与和孔径合成焦点的偏离为0的栏对应的传播时间。

接着，对使用如上求出的等传播时间面的数据而进行计测的图14的超声波影像化装置的动作进行说明。

图23是表示在图14的超声波影像化装置中合成缺陷影像时的处理的流程图。

(S61)操作阵列型超声波探测器10a、驱动元件选择电路及阵列信号处理电路，使通过孔径合成形成的焦点扫描而进行探伤，输出波形数据部115根据驱动元件选择电路112、接收电路113、阵列信号处理电路114、x方向位置检测单元21及y方向位置检测单元22的输出，检测与各位置P_i，j对应的输出波形数据。

(S62)阵列信号处理电路114或缺陷影像合成处理部116根据输出波形数据中缺陷回波的最大的P_i，j上的反射波形，如图24所示，检测水传播时间和被检测体传播时间，根据这些传播时间取得水距离/被检测体距离(缺陷深度)。

(S63)缺陷影像合成处理部116在存储于等传播时间面数据部117而准备的等传播时间面的数据(参照图22)中选择水距离/被检测体距离和孔径合成焦点深度的设定值与上述(S62)中得到的水距离/被检测体距离、孔径合成焦点深度接近的值。本实施方式3中，如图25所示，仅使用在此处选择的一个等传播时间面形状进行以后的处理。另外，图25中，表示了使用一个等传播时间面而描绘(求出)不同的参照传播时间的等传播时间面的方法，相对于参照传播时间T2的等传播时间面，即使在参照传播时间不同时(T1、T3)，若传播时间之差不大，则仅通过改变深度位置，就能够利用与参照传播时间T2的等传播时间面相同形状的等传播时间面(该情况下，有一个等传播时间面的数据就足够)。另外，在作为检测对象的内部缺陷存在的深度范围较大、等传播时间面不能作为相同形状处理时，参照与计测的传播时间对应的参照传播时间，使用对应的等传播时间面的数据即可。

(S64)缺陷影像合成处理部116使用在上述(S63)中选择的等传播时间面的数据进行影像化处理。图26表示本实施方式3的影像化处理方法。此处，图26中为了简单以二维进行描述，但本实施方式3中三维地进行处理。但是，本发明并不限定与此，也可以二维地进行处理。本实施方式1的影像化处理方法的流程如以下所示。

(a)对于各焦点位置P_i，j(是与深度方向正交的面内的坐标，也相当于进行收发的振子组的中心位置)中可检测出缺陷回波的焦点位置P_i，j，如图24所示检测出传播时间(以下也称为“测定传播时间”)。测定传播时间的检测可以通过图14的阵列信号处理电路114进行，也可以通过缺陷影像合成处理部116进行，本实施方式中通过阵列信号处理电路114进行。

(b)将被检测体1中可能存在缺陷的区域分成微小体积要素，对各个微小体积要素标注三维的地址Pf_k，l，m(k：x方向的位置，l：y方向的位置，m：z方向的位置)。

(c)根据各位置P_i，j上的测定传播时间算出水距离和被检测体距离，算出假定缺陷位于进行收发的振子组的中心轴上(与深度方向正交的面内的坐标为P_i，j)时的缺陷位置(深度)，将与该缺陷位置对应的Pf_k，l，m设定为如图26所示与测定传播时间对应的等传播时间面的中心。

(d)从上述(c)中设定的等传播时间面的中心形成等传播时间面(参照图25)，对于与该等传播时间面的位置对应的各微小区域Pf_k，l，m，对设于Pfk，l，m的计数器C_k，l，m加上计数1。

(e)对于可检测出缺陷回波的全部位置P_i，j进行上述(c)、(d)的操作。

(S65)将上述(S64)中得到的数据影像化。本实施方式3的影像化的方法如以下所示。

(a)对于全部(k，l)，分别求出固定了(k，l)时的C_k，l，m的最大值C_max(k，l)。

(b)对于C_max(k，l)为阈值以上的各(k，l)，确定另一阈值，并设在从m较小一侧检查计数器C_k，l，m时首次为阈值以上的m为m(k，l)。

(c)使用在上述(b)中得到的m(k，l)，将与各(k，l，m(k，l))对应的各微小要素的相邻中心彼此用线连接而构成多边形。

(d)将在上述(c)中得到的多边形以三维显示。

另外，影像化方法不限于上述三维多边形显示方法，也可以是其他三维显示方法或二维显示方法。

此处，在图27(b)中表示了如下例子：使用频率50MHz、阵列间距100μm、用于孔径合成的沟道数量为32、线聚焦波束的水中焦距15mm的超声波线聚焦型阵列探测器(在与图29所示的阵列排列方向正交的方向上尺寸10mm的振子面具有曲率，向该方向聚焦)，在钢片样品中开出直径300μm的人工孔，如图27(a)所示对该孔进行探伤，通过所述缺陷影像合成方法影像化。另外，图27(b)使用将各振子进一步分割成微小区域而作成的等传播时间面。图27(c)是通过上述专利文献3记载的方法进行影像化处理并用所述缺陷影像合成法(S65)的方法进行三维显示的图。该实施例中，水中焦距、接触介质换算距离L是振子区域(振子直径)的约1.5倍。图27(c)中人工孔的影像在z方向上变得平直，与此相对，图27(b)中人工孔的曲面得到再现，由此可知，形状的分辨率得到提高。

另外，本实施方式3也对通过缺陷影像合成方法进行影像化而在缺陷影像显示装置16中显示的例子进行了说明，但除此之外，缺陷判断装置17根据通过缺陷影像合成处理部116进行了孔径处理的上述信号进行缺陷判断。此外，若仅进行缺陷判断，则也可以不一定有将合成结果影像化而显示的缺陷影像显示装置16，也可以构成为由缺陷判断装置17输入来自缺陷影像合成处理部116的合成结果、仅输出其判断结果。相反地，若不进行缺陷自动判断，则也可以没有缺陷判断装置17。

如上所述，本实施方式3中，提供一种内部缺陷的超声波影像方法，包括：收发工序，使水介于阵列型超声波探测器10a和被检测体1之间，使对阵列型超声波探测器10a的接收信号进行孔径合成处理而形成的焦点相对于被检测体1相对地扫描，同时朝向被检测体1发送超声波，并接收来自被检测体1的内部缺陷的反射波；信号处理工序，对由阵列型超声波探测器10a的各振子接收到的信号进行孔径合成处理；信号生成工序，使得到的孔径合成波形通过设定的延迟时间延迟后进行加法运算而生成信号；及显示工序，进行该生成的信号的显示。所述延迟时间，根据孔径合成波形算出传播时间，求出与对阵列型超声波探测器10a的各振子的接收信号进行的孔径合成处理的焦点和设定内部缺陷的相对位置相对应的传播时间的变化量，根据该传播时间的变化量生成内部缺陷的影像化信号，能够高分辨率地将内部缺陷影像化。

实施方式4

本实施方式4是使图14的缺陷影像合成处理部116进行与上述运算处理不同的处理的例子。本实施方式4的缺陷影像合成处理部116替代上述等传播时间面数据，使用延迟时间数据。因此，替代等传播时间面数据部117，设置用于存储延迟时间数据的存储装置(未图示)。该延迟时间数据(延迟时间组)根据传播时间的变化量数据(进行图21的变换前的数据)求出，如图28的概念图所示，是传播时间的变化量越大则延迟时间越小、变化量越小则延迟时间越大的数据。与等传播时间面数据同样地，与水距离/被检测体距离/孔径合成焦点深度的各值对应而求出，并存储于存储装置。

缺陷影像合成处理部116中，图23所示的流程图中等传播时间面选择的处理(S63)与数据影像化处理(S64)的具体内容不同，但除此以外的处理相同。

等传播时间面选择的处理(S63)作为延迟时间数据的选择处理。具体地说，进行选择与通过阵列型超声波探测器测定的接收波形的水距离/缺陷深度对应的延迟时间数据(延迟时间组)的处理。

数据影像化处理(S64)使用通过该延迟时间数据选择处理选择的延迟时间数据，如图28所示进行波形再合成处理。

具体地说，选择进行焦点扫描的多点中相邻的规定数的焦点位置(图28的例中为10点)，相对于在该10点测定的反射波形数据(是对阵列型超声波探测器的各振子的信号进行用于形成焦点的孔径合成处理后的信号，相当于实施方式1、2中的聚焦型超声波探测器的输出波形数据)，与选择的延迟时间数据(延迟时间组)对应，在各探测器位置对波形进行延迟处理。如图28所示，外侧的焦点的信号中延迟时间减小，内侧的焦点中延迟时间增大。由此，若在规定数的焦点位置中位于其中心的焦点的上下方存在缺陷，则通过使缺陷波形对齐，能够增强缺陷信号而检测出缺陷的存在。另一方面，若在位于中心的焦点的上下方没有缺陷，例如若在外侧的焦点的正上方或正下方存在缺陷，则在各焦点接收到的缺陷的信号，即使延迟相位也不会对齐，因此相互抵消而不会增强，从而检测不到缺陷信号。即，成为在位于中心的焦点的正上方或正下方没有缺陷的情况。

对于多点测定后的数据，使选择范围移动并依次选择规定数的数据，重复这种处理，由此得到孔径合成波形。而且，在选择延迟时间数据(延迟时间组)时，分别选择与多个深度对应的延迟时间数据(延迟时间组)，重复上述运算处理。然后，将得到的波形以适当的方法(A示波器、B示波器、C示波器、三维显示)显示。

另外，本实施方式4也对通过缺陷影像合成方法进行影像化并在缺陷影像显示装置16中显示的例子进行了说明，但除此之外，缺陷判断装置17根据通过缺陷影像合成处理部116进行了孔径处理的上述信号进行缺陷判断。此外，若仅进行缺陷判断，则也可以不一定有将合成结果影像化并显示的缺陷影像显示装置16，也可以构成为由缺陷判断装置17输入来自缺陷影像合成处理部116的合成结果、仅输出其判断结果。相反地，若不进行缺陷自动判断，则也可以没有缺陷判断装置17。

如上所述，本实施方式4中，提供一种内部缺陷的超声波影像方法，具备：发送电路111/驱动元件选择电路112/接收电路113(收发单元)，使水介于阵列型超声波探测器10a和被检测体1之间，使对阵列型超声波探测器10a的接收信号进行孔径合成处理而形成的焦点相对于被检测体1相对地进行扫描，同时朝向被检测体1发送超声波，并接收来自被检测体的内部缺陷的反射波；阵列信号处理电路114(信号处理单元)，对由阵列型超声波探测器10a的各振子接收到的信号进行孔径合成处理；缺陷影像合成处理部116(信号生成单元)，使得到的孔径合成波形通过设定的延迟时间数据延迟后进行加法运算而生成信号；及缺陷影像显示装置16(显示单元)，将该生成的信号数据向图像存储器输出并显示。所述延迟时间数据，根据孔径合成波形算出传播时间，并根据与对阵列型超声波探测器10a的各振子的接收信号进行的孔径合成处理的焦点和设定内部缺陷的相对位置相对应的传播时间的变化量而求出，根据该传播时间的变化量生成内部缺陷的影像化信号，能够高分辨率地将内部缺陷影像化。

另外，上述实施方式1至4所示的本发明，即使在焦距、被检测体距离、接触介质距离相对于振子区域之比非常大时，也可以适用，但在焦距、被检测体距离、接触介质距离相对于振子区域之比较小的条件下，其效果变得显著。具体地说，在焦距相对于进行收发的振子的尺寸之比大于0.5、小于8的范围内可以适用，优选的是在大于0.5、小于6的范围内适用，更优选的是在大于0.5、小于3的范围内适用。另外，本发明应用的被检测体距离、接触介质距离相对于进行收发的振子的尺寸之比的范围也与焦距相同。

此外，上述实施方式1至4的说明，对作为超声波计测装置的一中形式的影像化装置进行了说明，但本发明的适用不限于此，也可适用于输入通过求出的计数器的值及延迟时间而合成的波形数据、使用这些数据判断缺陷的种类及程度而进行缺陷的检测的缺陷检测装置等。

Claims (11)

1.一种超声波计测装置，具备：

收发单元，使超声波探测器形成的焦点相对于被检测体相对地扫描，同时朝向所述被检测体发送超声波，并接收来自所述被检测体的内部缺陷的反射波；及

孔径合成处理单元，使用将在所述超声波探测器和内部缺陷之间传播的超声波的波形作为在整个收发面上合成的超声波的波形进行处理而求出的参照传播时间，进行在各测定位置接收到的信号的孔径合成处理。

2.如权利要求1所述的超声波计测装置，其特征在于，

具备传播时间测定单元，所述传播时间测定单元在各测定位置基于所述反射波测定到内部缺陷为止的传播时间，

所述孔径合成处理单元，与由所述传播时间测定单元测定出的传播时间相对应地提取将所述参照传播时间相等的被检测体内部位置连接而形成的等传播时间面，将等传播时间面的位置作为缺陷候补位置。

3.如权利要求2所述的超声波计测装置，其中，

具备显示单元，所述显示单元对每个由所述孔径合成处理单元求出的缺陷候补位置，算出在进行所述扫描的期间被提取的次数，并使该算出的次数与位置相对应地进行显示。

4.如权利要求1所述的超声波计测装置，其特征在于，

所述孔径合成处理单元通过基于所述参照传播时间算出的延迟时间，使由所述收发单元接收到的反射波延迟后，进行加法计算而生成信号。

5.如权利要求4所述的超声波计测装置，其中，

具备显示单元，所述显示单元显示由所述孔径合成处理单元生成的信号数据。

6.如权利要求1～5中任意一项所述的超声波计测装置，其特征在于，

所述参照传播时间如下算出：将超声波探测器的整个收发面分割为多个区域，求出在该分割后的各区域和内部缺陷之间收发的超声波的波形，并根据将该波形对所述超声波探测器整个面合成后的波形算出所述参照传播时间。

7.如权利要求1～5中任意一项所述的超声波计测装置，其特征在于，

所述参照传播时间如下求出：使用具有预先人工制成的内部缺陷的被检测体，使所述超声波探测器形成的焦点和所述被检测体相对地扫描，同时朝向所述被检测体发送超声波，并接收来自所述被检测体的内部缺陷的反射波，由此求出所述参照传播时间。

8.如权利要求1～7中任意一项所述的超声波计测装置，其特征在于，

所述超声波探测器是聚焦型超声波探测器。

9.如权利要求1～7中任意一项所述的超声波计测装置，其特征在于，

所述超声波探测器是排列有多个振子的阵列型超声波探测器，

所述超声波计测装置具备信号处理单元，所述信号处理单元使所述各振子的信号通过孔径合成处理形成焦点，而成为在所述各测定点接收到的信号。

10.如权利要求1～9中任意一项所述的超声波计测装置，其中，

具备缺陷判断单元，所述缺陷判断单元使用由所述孔径合成处理单元进行孔径合成处理后的信号进行缺陷判断。

11.一种超声波计测方法，包括以下步骤：

收发步骤，朝向被检测体发送超声波，并接收来自所述被检测体的内部缺陷的反射波；及

孔径合成处理步骤，使用将在所述超声波探测器和内部缺陷之间传播的超声波的波形作为在整个收发面上合成的超声波的波形进行处理而求出的参照传播时间，进行在各测定点接收到的信号的孔径合成处理。

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