CN106233134A - 超声波检查装置以及超声波检查方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够对金属材料中存在的微小的缺陷或者夹杂物高精度地进行检测的超声波检查装置以及检查方法。为了达成上述目的，本发明的超声波检查装置的特征在于，具有：偏振控制探头，其产生具有第一振动方向的横波超声波与具有第二振动方向的横波超声波；波形生成部，其对具有第一振动方向的横波超声波与具有第二振动方向的横波超声波的各个的相位差进行控制；波形解析部，其根据偏振控制探头的接收波形，对具有第一振动方向的横波超声波与具有第二振动方向的横波超声波进行运算来计算合成波形；以及显示器，其显示通过波形解析部获得的合成波形。

Description

超声波检查装置以及超声波检查方法

技术领域

本发明涉及超声波检查装置以及超声波检查方法。

背景技术

作为本技术领域的背景技术，具有日本特开2001-83125号公报(专利文献1)。层叠在正交的两个方向上进行振动的压电材料，对这些压电材料施加电压，从而产生振动，使在两个方向上正交的偏振波重叠，由此产生具有任意的偏振状态的横波超声波。记载了使用具有该任意的偏振状态的横波超声波来对具有声学的各向异性的材料的声学各向异性进行测定的测定方法以及利用了该声学各向异性测定方法的材料劣化诊断装置。

另外，在日本特开2008-139325号公报(专利文献2)中记载了一种超声波探伤装置，其使用以往所使用的具有纵波用超声波振子的超声波探头，分别从两个超声波探头向被检查材料内部，在垂直方向、斜向或者沿着探伤面的方向上发送不伴有模式转换的在同一方向上进行振动的横波，在参照时间延迟的值修正了各水平偏振横波的接收时间后，进行相加并进行解析，由此能够通过低频的超声波执行被检查材料的探伤或者板厚测定。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-83125号公报

专利文献2：日本特开2008-139325号公报

发明要解决的课题

专利文献1所记载的装置同时产生具有正交的偏振波的两个超声波，对声学各向异性进行测定，根据底面回波与试验体厚度测定横波音速，由此进行材料劣化诊断，但不具有用于对微小缺陷或夹杂物等反射体进行检测的聚焦功能。为了检测来自微小缺陷或夹杂物的反射波，需要能够与来自其他的存在于周围的超声波反射体的噪声进行区别，因此需要聚焦功能。专利文献1所记载的装置因为未考虑聚焦，所以在用于进行S/N(信噪比)良好的检查的方面存在问题。

另外，专利文献2所记载的装置在探伤面上排列多个纵波探头，产生纵波超声波，并且作为延迟回波产生横波超声波，通过干涉来增强波，但是没有使横波超声波聚焦的效果，存在无法与来自检测对象的微小缺陷或夹杂物的周围存在的超声波反射体的噪声进行区别从而S/N良好地进行探伤的课题。另外，未考虑声学各向异性，因此音速因产生的超声波振动方向而不同，从而存在通过测量传播时间来确定反射体位置的确定精度降低的课题。

发明内容

因此，本发明是鉴于上述课题而做出的，其目的在于提供一种能够对金属材料中存在的微小的缺陷或者夹杂物高精度地进行检测的超声波检查装置以及超声波检查方法。

为了实现上述目的，本发明的特征在于，具有：偏振控制探头，其产生具有第一振动方向的横波超声波以及具有第二振动方向的横波超声波；波形生成部，其对具有第一振动方向的横波超声波与具有第二振动方向的横波超声波的各个相位差进行控制；波形解析部，其根据偏振控制探头的接收波形，运算具有第一振动方向的横波超声波和具有第二振动方向的横波超声波来计算合成波形；以及显示器，其显示通过波形解析部得到的合成波形。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种可高精度地检测被检查体的内在缺陷或夹杂物的超声波检查装置以及超声波检查方法。

附图说明

图1是表示实施例1的超声波检查装置的整体结构的框图。

图2(a)是表示在本实施例中使用的超声波检查的原理的概念图。

图2(b)是表示在本实施例中使用的超声波检查的原理的概念图。

图2(c)是表示在本实施例中使用的超声波检查的原理的波形的一个例子的图表。

图3(a)是表示在本实施例中使用的纵波超声波检查的频率的效果的概念图。

图3(b)是表示在本实施例中使用的横波超声波检查的频率的效果的概念图。

图4(a)是表示在本实施例中使用的超声波检查的声学各向异性的效果的概念图。

图4(b)是表示在本实施例中使用的超声波检查的声学各向异性的效果的波形的一个例子的图表。

图4(c)是在本实施例中使用的具有声学各向异性的材料的横波超声波的传播的概念图。

图5是实施例1的检查方式的立体图。

图6是表示实施例1的动作顺序的流程图。

图7是实施例1的偏振控制探头的立体图。

图8是本实施例的波形生成部所包含的波形生成器的详细图。

图9是在本实施例中使用的偏振控制探头产生的偏振状态的一个例子的图。

图10(a)是本实施例的探头输出波形以及合成波形的一个例子的图表。

图10(b)是本实施例的探头输出波形以及合成波形的一个例子的图表。

图11是本实施例的波形解析部所包含的运算器的详细图。

图12是表示实施例2的超声波检查装置的整体结构的框图。

图13是实施例2的偏振控制探头的立体图。

图14是表示实施例3的超声波检查装置的整体结构的框图。

图15是实施例3的检查方式的立体图。

图16是表示实施例3的动作顺序的流程图。

图17是表示实施例4的超声波检查装置的整体结构的框图。

图18是实施例4的检查方式的立体图。

具体实施方式

为了对金属材料的内在缺陷或者夹杂物进行非破坏检查，而应用超声波探伤检查。在产生在与被检查材料的探伤面垂直的方向上行进的超声波(纵波超声波)的以往的超声波探伤检查中，为了提高来自作为检查对象的内在缺陷或者夹杂物的反射波的S/N(信噪比)，对于浸入水中的被检查体，机械扫描更高频的纵波超声波，由此进行点聚焦来进行探伤。

然而，在利用这样的纵波超声波的高频超声波探伤检查中，存在如下课题：当超声波的频率增高时，振荡器的成本增大，被检查材料中的纵波超声波的衰减增大从而导致信号的S/N降低，或者难以提高用于向缺陷或者夹杂物进行聚焦的机械扫描的精度。

为了解决该课题，考虑利用横波超声波。若使用横波超声波，则横波超声波的音速为纵波超声波的音速的大致一半，因此具有以纵波超声波的大致一半的频率获得相同程度的测定精度的优点。

然而，当在例如具有声学各向异性的金属材料中使用横波超声波的情况下，具有声学各向异性的金属材料具有如下特征：横波音速在每个振动方向(偏振波：此处的偏振波表示振动方向以及相位被指定的横波超声波。)上不同，若不考虑声学各向异性，则难以精度良好地确定内在缺陷或夹杂物的位置。作为一个例子，在轧制成型的碳钢中，在轧制方向产生组织各向异性以及应力各向异性。当在这样的钢材中对横波的传播时间进行测定时，测量到因超声波的振动方向而不同的传播时间。因此，为了对具有声学各向异性的金属材料中的微小缺陷或者夹杂物进行检测，要求进行考虑了与横波偏振波的振动方向相关的音速的探伤检查。

在背景技术所记载的专利文献1以及专利文献2中，虽记载了使用横波超声波的探伤检查，但未记载聚焦功能。此处，所谓聚焦功能是指，发送接收具有两个方向的振动方向成分的横波超声波即偏振波，进行控制以使这些偏振波在检查对象内部的预定的位置进行干涉，从而在想要检测的预定的位置使超声波信号增强，使其他位置的不需要的信号减弱。

首先，使用图2～图4简单地对在本发明中使用的超声波检查法进行说明。

图2是超声波检查法的概念图。超声波检查法通过将电压转换成物理的力的纵波探头110或者横波探头111，使该力针对被检查体7作为音波振动进行传播。关于超声波模式，在与传播方向相同的方向上进行振动的纵波112以及在与传播方向垂直的方向上进行振动的横波113都被使用(图2(a))。此时，当在被检查体7中传播的声音的路径中存在缺陷或者夹杂物等反射体72时，检测通过该反射体反射的反射体回波101b。若在被检查体7的内部不存在反射体，则由于被检查体的底面71仅检测到底面回波101c(图2(b))。利用发送波101a与反射体回波101b的时间间隔102以及试验体中的超声波音速，来测定反射体的位置。根据发送波101a与底面回波101c的时间间隔103以及试验体中的超声波音速，测定试验体厚度。也存在检测到在被检查体7中反复进行反射的多重反射信号的情况。例如，反射体回波101d是底面回波在表面进行反射，并通过反射体72再次进行了反射的回报，第二次底面回波101e是第一次底面回波在表面进行反射，并再次在底面进行了反射的回波。相同地，检测到第三次及以后的底面回波(图2(c))。

图3是表示超声波检查的频率的效果的概念图。当频率高时，被检查材料7中的超声波113的衰减增大，并且回波114在传播至探头111的期间衰减，信号的S/N降低(图3(a))。因此，若使用横波超声波，则由于横波超声波的音速为纵波超声波的音速的大致一半，因此具有以纵波超声波的大致一半的频率得到同程度的测定精度的优点。然而，低频率的横波超声波115对于微小的反射体72的反射率小，因此仅获得小的振幅的反射回波116，从而信号的S/N降低(图3(b))。因此，为了对存在于金属材料中的微小的缺陷或者夹杂物高精度地进行检测，当在利用横波超声波的情况下使用聚焦功能时，能够更加鲜明地捕捉到缺陷或者夹杂物。

图4(a)是被检查体具有声学各向异性时的使用了横波的超声波探伤的检查的概念图。若使用横波探头111，则在被检查体7具有声学各向异性的情况下，由于发送的超声波113与被检查体7的声学各向异性的方向，超声波113分离成在两个方向的主轴上进行振动的偏振波113a与偏振波113b来独立地传播，因此接收波形成为将这两个偏振波重叠后的反射体回波101b，从而通过传播时间测量进行的反射体位置确定的精度降低。图4(b)是表示声学各向异性的效果的波形的一个例子的图表。在图4(b)中当从横波探头111发送了发送波101a时，由于被检查体7的声学各向异性而被划分成偏振波113a与偏振波113b。偏振波113a与偏振波113b的传播的速度不同，因此相位产生偏移104。在使偏振波113a与偏振波113b重叠时，该偏移将反射体回波101b的接收波形拉伸，通过干涉效果合成后的接收波形变弱。在底面回波101c相位的偏移105变得更大，因此其影响变得更大。

图4(c)表示具有声学各向异性的材料中的横波超声波的传播的概要(表示了从纸面近前向里侧的方向发送了横波超声波的情况)。当在与具有声学各向异性的材料的主轴平行的方向发送超声波113时，仅发送单一的偏振波，因此在接收的超声波信号中不产生相位差。此处表示的主轴是指，具有横波超声波最快传播的速度的被检查体内的轴向或者具有横波超声波最慢传播的速度的被检查体内的轴向。在向与具有声学各向异性的材料的主轴方向倾斜45度的方向发送超声波113时，超声波被分离成偏振波113a与偏振波113b，横波的传播速度在各轴向上不同，因此关于接收波形，接收具有某相位差来将偏振波113a与偏振波113b合成后的波形。在相位偏移的情况下，波形被减弱地合成，因此即使发送相同的超声波，接收波形的强度也会因被检查体7的晶体的轴向和超声波的发送方向而不同。因此，若使用该原理，则能够求出被检查体7的声学各向异性的方向(主轴方向)。另外，如果利用横波的传播速度在各轴向上不同的原理，来对偏振波113a与偏振波113b的相位差进行控制，则能够仅在预定的位置增强合成波形，从而能够实现聚焦功能。

本发明使用上述原理，提供一种在使用了横波的超声波检查中，为了执行S/N良好的微小反射体检测，使用了能够进行偏振控制的探头的检查装置。

实施例1

使用图1、图5～图11，对本实施例的检查装置的整体结构进行说明。

图1是表示使用了本实施例的偏振控制探头与超声波探伤装置的系统的结构的框图。图5是本发明的一实施例的超声波探伤装置以及基于偏振控制探头的缺陷或者夹杂物的测定方式的说明图。此外，在图1、图5中，相同附图标记表示同一部分。其中，图5所示的例子并不限定本发明的实施例。

使用输入部2向探伤装置1输入相位差31、振幅3a、振幅3b。利用波形生成部3所具备的波形生成器32，基于相位差、振幅a、振幅b生成电压波形a以及电压波形b。此时的电压波形可为脉冲波，也可以为突发波(burst wave)。其中，脉冲宽度、突发宽度根据目的而适当地设定。另外，横波超声波的两个方向振动成分的相位差例如能够在各个发送定时通过时间差来指定。在此，例如通过对个人计算机的键盘、平板电脑所显示的滑块、探伤装置1所具备的旋钮进行操作，从而输入部2向探伤装置1输入数据。

分别对偏振控制探头所具备的第一压电元件4a以及第二压电元件4b施加电压波形a以及电压波形b，在被检查体7中重叠产生超声波。然后，偏振控制探头4接收来自被检查体7的回波，将接收波形a以及接收波形b输入给探伤装置1所具备的波形解析部5。在此，第一压电元件4a或第二压电元件4b例如是PZT(锆钛酸铅压电陶瓷)等，能够将电信号转换成振动，且相反地将振动转换成电信号。

接下来，使用图1以及图6的流程图对本实施例的波形解析部5的动作顺序进行说明。波形解析部具有：接收波形传送路50，其取入通过偏振控制探头取得的两个接收波形；运算器52，其对上述两个接收波形进行运算；存储器51；比较器53；以及控制信号生成部54，其生成用于向波形生成部3发送反馈信号的相位31、振幅3a、振幅3b。控制信号生成部54例如能够通过个人计算机上的软件进行安装。

使用该波形解析部5，首先，对音速成为最大或者最小的主轴方向进行测定。在该处理中，首先，在步骤S101，使偏振控制探头4以适当的压力与被检查体7接触。接下来，在步骤S102，对振幅1、振幅2设定适当的初始值，通过输入部2向探伤装置1输入产生来自被检体7的特定的回波的位置。关于该回波，为了使S/N良好，优选设为第一次的底面回波101c。其中，也可以从输入部2指定第二次的底面回波101e或其后的多重反射的回波，以便在之后的步骤中容易进行振幅的比较。

然后，在步骤S103中，使初始的相位差31为0，在波形解析部5中，在存储器51中预先存储接收波形a与接收波形b的合成振幅。在步骤S104，运算器52将接收波形a与接收波形b分别通过振幅3a、振幅3b进行加权来进行相加，在步骤S105，通过比较器53将回波的合成波形的振幅与存储器51中存储的值进行比较。在求出了回波的合成波形的振幅的最大值的情况下，进入步骤S107，在未求出的情况下，进入步骤S106，执行第二次及以后的步骤。在第二次及以后的步骤中，在步骤S106，控制信号生成部54在全部振幅恒定的条件下，使振幅3a与振幅3b的比率变化，来向波形生成部3进行传送，与第一步骤同样地重复进行比较，计算回波的合成波形的振幅成为最大的振幅3a与振幅3b的比率。即，通过使振幅3a与振幅3b的比率变化，从而能够发送对振动方向进行了控制的偏振波。此处的偏振波能够称为直线偏振波。作为振幅3a/振幅3b＝tanθ而计算出的θ是偏振控制探头4的一个剪切振动方向与被检查体7的一个主轴方向所成的角度。另外，作为合成回波振幅成为最小的振幅3a与振幅3b的比率，即振幅3a/振幅3b＝tanθ而计算出的θ是偏振控制探头4的一个剪切振动方向与被检查体7的主轴成为45度的朝向所成的角度。控制信号生成部54将主轴方向的测定结果传送至显示器6，显示器6显示测定结果。此外，本实施例中的被检查体表示了以具有90度的角度的各向异性材料为对象的情况。

此处，在回波的合成波形的振幅成为最大值的情况下，被发送的超声波与材料的主轴方向一致，因此超声波成为单一的波形，接收基本上从发送波形的强度开始以在材料中衰减的量而减弱的波形。这成为在接收的回波中最大的回波。但是，在超声波的发送方向与主轴方向不一致的情况下，发送波形被分离成两个偏振波，产生相位差，因此接收减弱的合成波形。使用该原理，从而能够求得声学各向异性材料的主轴方向。

接下来，使用在主轴方向测定中使用的来自被检查体7的回波，决定初始相位差。此时，优选在步骤S107，使偏振控制探头4旋转，而使偏振控制探头4的轴与被检查体7的主轴一致。在步骤S108，预先以振幅3a与振幅3b相等的方式进行设定，以使相位差31为0，将合成振幅存储在存储器51。在步骤S109，发送接收超声波，计算合成回波振幅。在步骤S110，通过比较器53将回波的合成波形的振幅与存储器51中存储的值进行比较。在求出了回波的合成波形的振幅的最大值的情况下，进入步骤S112，在未求出的情况下，进入步骤S111，执行第二次及以后的步骤。在步骤S111，使相位差31依次变化，再次执行步骤S109，在步骤S110，求出回波的合成波形的振幅成为最大的相位差31。在偏振控制探头4的轴与被检查体7的主轴一致的情况下，通过下述的(式1)赋予回波的合成波形的振幅成为最大的条件。

v₁t-v₂t＝nλ+(φ/2π)λ (式1)

v₁、v₂是两个主轴的朝向的偏振波的音速，(φ/2π)成为该偏振波的相位差，因此在满足(式1)时成为最大。若置换该数式的各值，则成为(式2)。

ΔV/V₀ ²＝(n+φ/2π)/fz (式2)

此处，V₀是两个主轴的各自的朝向的偏振波的平均音速，ΔV(＝v₁－v₂)是两个主轴的朝向的偏振波的音速差，f(＝V₀/λ)是超声波频率，z是从检查面至产生特定回波的反射体的距离的2倍，φ是初始相位，n是干涉次数。使n为0，但根据需要也可以使用除此以外的整数值。

以上，进行探伤的准备完成，因此在步骤S112开始探伤。在此，预先进行了准备以便在被检体的底面干涉成为最大，但也可以根据测定对象，适当地变更该位置。

对探伤进行记载。当从通过上述顺序设定的振幅3a、振幅3b、相位差31中，使相位差31变化时，波形在(式2)的条件成立的位置进行干涉从而增强信号。当在该位置存在反射体的情况下，观测进行干涉而增强的合成波形。成为周围噪声的回波进行干涉而进行削弱，因此合成波形减弱，强调显示增强的合成波形。即，在(式2)中z的位置变化，因此在该z上的位置，波形干涉而增强，在其他的位置减弱。通过减小相位差，干涉位置z从被检体的底面向内部方向移动，当在该位置存在缺陷或者夹杂物的情况下，能够更加鲜明地捕捉缺陷或者夹杂物。将干涉波形从运算器52向显示器6发送，来进行显示。

通过以上所述，能够进行聚焦在指定位置的探伤。

使用图7对偏振控制探头4进行说明。偏振控制探头4成为层叠了剪切振动方向相差90度的第一压电元件4a以及第二压电元件4b的构造。各压电元件具备用于施加或者读取电压波形的第一输入输出传送路41a以及第二输入输出传送路41b。

接下来，使用图8、图9对波形生成部3进行说明。图8是波形生成器32的详细结构图。在触发器321生成输入给延迟脉冲生成器的，在发送定时具有指定的相位差的两个触发脉冲。任意波形生成器323a以及任意波形生成器323b基于输入的振幅3a、振幅3b生成相同波形，并分别与从延迟脉冲生成器发送来的触发脉冲同步地输出电压波形a以及电压波形b。由此，能够生成对偏振控制探头进行控制的具有任意的偏振状态的电压波形。此外，将电压波形a以及电压波形b经由放大器321a、放大器321b根据需要进行放大，然后分别从第一电压波形端子324a与第二电压波形端子324b进行发送。

图9表示了偏振控制探头4生成的偏振状态的样子。偏振控制探头4生成在正交的两个轴向上进行振动的偏振波，将各个轴向的振幅3a、振幅3b以及相位差31作为偏振状态，由显示器6进行显示。将上述的偏振波称为椭圆偏振波。此外，关于该处理，由波形解析部进行处理。

所显示的椭圆的轴长3c与轴长3d的比为tan(φ/2)中的φ是相位差31。另外，箭头3e表示偏振波的旋转方向，在0＜φ＜π时，成为逆时针旋转，在π＜φ＜2π时，成为顺时针旋转。

接下来，使用图10、图11对波形解析部5进行说明。图10是指定的回波的接收波形的一个例子。来自被检查体7的反射波分别由第一压电元件4a以及第二压电元件4b接收，并被发送至运算器52进行运算，从而生成合成波形。

如图10(a)所示，经过了具有超声波各向异性的被试验体的超声波的接收波形7a以及接收波形7b使相位差81变化，在相位差81恰好进行了超声波的波长的整数倍的变化的情况下，接收波形7a与接收波形7b的合成波形7c增强。另一方面，如图10(b)所示，在接收波形8a与接收波形8b的相位差81恰好为半整数倍的情况下，这些接收波形的合成波形8c减弱。通过对初始相位差31进行控制，从而能够对获得进行增强干涉的合成波形的超声波声程进行控制。将合成波形传送至显示器6，来进行显示。

图11是运算器52的详细结构。通过加权相加521，对接收波形进行运算。通过使用该运算器52对同一接收时间的波高进行加权相加来计算合成波形。使权重52a以及权重52b分别为向上述波形生成部3输入的振幅3a以及振幅3b，由此能够计算接收偏振波相对于发送偏振波的变化量，但是，根据需要通过将其他的值作为权重，能够获得接收波形向任意方向的射影。

这样，检查人员使用显示器6显示的主轴方向、偏振状态、合成波形，根据与健全部分的差异，能够对被检查体中的微小的反射体进行评价。

实施例2

接下来，使用图12～图13，对基于本发明的实施例2的超声波探伤检查进行说明。

图12是表示本发明的实施例2的检查装置的整体结构的框图。在该实施例中，通过使用了第一线圈14a、第二线圈14b以及永久磁铁14c的偏振控制探头来替代在实施例1中图1所示的使用了压电元件的偏振控制探头。针对图12的检查装置中的具有与已说明的图1所示的标注了同一附图标记的结构相同功能的部分，省略说明。

图13是表示本发明的一实施例的偏振控制探头的内部构造的立体图。一般作为EMAT已知由永久磁铁与单一线圈构成的超声波探头。在本实施例中，成为为了能够进行偏振控制在永久磁铁14c的正下方层叠了电流方向相差90度的第一线圈14a以及第二线圈14b的构造。各线圈具备用于施加或者读取电流波形的输入输出传送路141a以及输入输出端子141b。

通过使用本实施例的偏振控制探头，能够进行不需要接触介质的非接触探伤。此外，在图12～图13中，相同附图标记表示相同部分。其中，图13所示的例子并非限定本发明的实施例。

实施例3

接下来，使用图14～图16对本发明的实施例3的超声波探伤检查进行说明。

图14是表示本发明的实施例3的检查装置的整体结构的框图。图15是本发明的一实施例的超声波探伤装置与基于偏振控制探头的缺陷或者夹杂物的测定方式的说明图。其中，图15所示的例子并非限定本发明的实施例。

在该实施例中，具有使用了发送用偏振控制探头24和接收用偏振控制探头34的双探头探伤检查的功能，从而替代在实施例1中图1所示的进行收发的偏振控制探头4。图14表示了一框图，在该框图中采用使用了压电元件的偏振控制探头，但也可以代替使用了压电元件的偏振控制探头，而通过使用了EMAT的偏振控制探头14来构成。针对图14的检查装置中的具有与已说明的图1所示的标注了同一附图标记的结构相同功能的部分，省略说明。

接下来，使用图16的流程图，对本实施例的波形解析部5的动作顺序进行说明。

首先，测定音速成为最大或者最小的主轴方向。在该处理中，首先，在步骤S201，使发送用偏振控制探头24以及接收用偏振控制探头34以适当的压力与被检查体7接触。接下来，在步骤S202，通过输入部2向探伤装置1输入产生来自被检体7的特定的回波的位置。关于该回波，为了使S/N良好，优选为第一次的底面回波。其中，也可以指定第二次及以后的底面回波，以便在之后的步骤中容易进行振幅的比较。

然后，在步骤S203，使初始的相位差31为0，将振幅3a与振幅3b设定为适当的值。在波形解析部5中，在存储器51存储接收波形a与接收波形b的合成振幅。在S204，运算器52对接收波形a与接收波形b以适当的权重52a以及权重52b进行加权相加，在步骤S205，通过比较器53将回波振幅与存储器51中存储的值进行比较。在求出了回波的合成波形的振幅的最大值的情况下，进入步骤S207，在未求出的情况下，进入步骤S206，执行第二次及以后的步骤。在第二及以后的步骤中，在步骤S206，在全部振幅恒定的条件下，使振幅3a与振幅3b的比率变化，并且在全部权重恒定的条件下，使权重52a与权重52b的比率变化，与第一步骤相同地重复进行比较，使用登山法等极值探索算法，计算回波振幅成为最大的振幅3a、振幅3b的比率以及权重52a、权重52b的比率。作为振幅3a/振幅3b＝tanθ而计算的θ是发送用偏振控制探头24的一个剪切振动方向与被检查体7的一个主轴方向所成的角度。另外，权重52a/权重52b＝tanψ的ψ是接收偏振控制探头34与被检查体7的一个主轴方向所成的角度。将主轴方向的测定结果传送至显示器6来进行显示。

接下来，使用在主轴方向测定中所使用的来自被检查体7的回波，决定初始相位差。此时，优选在步骤S207，使发送偏振控制探头24、接收偏振控制探头34旋转，而使各探头的轴与被检查体7的主轴一致。在权重52a＝振幅3a，权重52b＝振幅3b的条件下，在步骤S208，设定合成回波振幅成为最小的振幅3a与振幅3b，使相位差31为0，将合成振幅存储在存储器51。在步骤S209，发送接收超声波，计算合成回波振幅。在求出了回波的合成波形的振幅的最大值的情况下，进入步骤S212，在未求出的情况下，进入步骤S211，执行第二次及以后的步骤。在步骤S211，使相位差31依次变化，测定回波的合成波形的振幅成为最大的相位差31。在发送偏振控制探头24以及接收偏振控制探头34的轴与被检查体7的主轴一致的情况下，通过(式2)赋予回波的合成波形的振幅成为最大的条件。其中，z表示从发送偏振控制探头24至接收偏振控制探头34的声程，其他的符号与实施例1所记载的情况相同。以上，进行探伤的准备完成，因此在步骤S212开始探伤。

通过使用本实施例的结构，能够通过双探头透射法进行探伤。

实施例4

接下来，使用图17～图18，对本发明的实施例4的超声波探伤检查进行说明。

图17是表示本发明的实施例4的检查装置的整体结构的框图。图18是本发明的一实施例的超声波探伤装置与基于偏振控制探头4的缺陷或者夹杂物的测定方式的说明图。其中，图18所示的例子并非限定本发明的实施例。本实施例具备使探头对于检查面自动地进行扫描的扫描机构9。该扫描机构9具备：输出用于指定探头位置的信号的位置指定器91；保存每个测定位置的波形的存储器92。按照位置指定器91把接收到的波形与指定的位置一同存储在存储器92内。将存储的波形发送至显示器16来进行显示。显示器16具有以下功能：基于指定位置和存储器中存储的波形，显示二维的探伤图像。

根据以上所述，在宽范围内高速地进行探伤，利用一般被称为B型显示器(Bscope)或者C型显示器(C scope)的方法显示结果，从而检查人员能够容易发现缺陷或者夹杂物。

此外，本发明不限于上述的实施例，包含各种变形例。例如，也可以由具有单一的振动方向的压电元件构成偏振控制探头4，根据想要进行振动的方向，使该压电元件移动(旋转)。在该情况下，能够由单一的压电元件构成探头，因此削减成本。另外，上述的实施例是为了容易理解本发明而详细进行的说明，并非限定为必须具备说明的全部结构。另外，针对各实施例的结构的一部分，能够追加/删除/置换其他的构成。

附图标记说明

1 探伤装置

2 输入部

3 波形生成部

3a、3b 振幅

4 偏振控制探头

4a 第一压电装置

4b 第二压电元件

5 波形解析部

6 显示器

7 被检查体

7a、7b、8a、8b 接收波形

8c 合成波形

31 相位差

32 波形生成器

51 存储器

52 运算器

53 比较器

54 控制信号生成部。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种超声波检查装置，其特征在于，具有：

偏振控制探头，其产生具有第一振动方向的横波超声波与具有第二振动方向的横波超声波；

波形生成部，其对具有所述第一振动方向的横波超声波与具有所述第二振动方向的横波超声波的各个相位差进行控制；

波形解析部，其根据所述偏振控制探头的接收波形，对具有所述第一振动方向的横波超声波与具有所述第二振动方向的横波超声波进行运算来计算合成波形；以及

显示器，其显示通过所述波形解析部得到的合成波形。

2.根据权利要求1所述的超声波检查装置，其特征在于，

所述波形生成部具有：

相位差端子，其输入具有所述第一振动方向的横波超声波与具有所述第二振动方向的横波超声波的初始相位差；

第一振幅端子，其输入具有所述第一振动方向的横波超声波的振幅；

第二振幅端子，其输入具有所述第二振动方向的横波超声波的振幅；

第一电压波形端子，其输出基于所述相位差与所述第一横波超声波的振幅生成的波形；以及

第二电压波形端子，其输出基于所述相位差与所述第二横波超声波的振幅生成的波形。

3.根据权利要求2所述的超声波检查装置，其特征在于，

所述超声波检查装置具有显示器，该显示器显示根据所述波形解析部得到的所述合成波形的振幅而获得的被检查体的各向异性主轴方向。

4.根据权利要求1所述的超声波检查装置，其特征在于，

所述波形解析部计算在被检查体中的至少一个深度的超声波的偏振状态，

所述超声波检查装置具有显示所述偏振状态的显示器。

5.根据权利要求1所述的超声波检查装置，其特征在于，

所述波形解析部具有：

接收波形传送路，其取入具有所述第一振动方向的横波超声波与具有所述第二振动方向的横波超声波的接收波形；

运算器，其对两个所述接收波形进行运算；

存储器，其保存所述运算器的运算结果；

比较器，其将所述运算器的运算结果与所述存储器中保存的振幅进行比较；以及

控制信号生成部，其基于所述比较器的结果生成向所述波形生成部发送的相位与振幅。

6.(修改后)根据权利要求1～5中的任意一项所述的超声波检查装置，其特征在于，

所述偏振控制探头具有：

第一压电元件，其生成与被检查体的检查面垂直地传播的横波超声波；

第二压电元件，其层叠在所述第一压电元件上，并且生成在所述第一压电元件的振动方向的正交方向上进行振动的横波超声波；

第一输出端子，其对所述第一压电元件输出电压波形；以及

第二输出端子，其对所述第一压电元件输出电压波形。

7.(修改后)根据权利要求1～5中的任意一项所述的超声波检查装置，其特征在于，

所述偏振控制探头具有：

永久磁铁，其在被检查体的检查面的表层赋予与检查面垂直的磁场；

第一线圈，其流过在所述检查面的表层产生与检查面平行的朝向的涡流的电流；

第二线圈，其流过在所述检查面的表层产生与检查面平行且在与所述第一线圈产生的涡流正交的方向上流动的涡流的电流；

第一输入端子，其对所述第一线圈输入电流波形；以及

第二输入端子，其对所述第二线圈输入电流波形。

8.根据权利要求1～5中的任意一项所述的超声波检查装置，其特征在于，

所述偏振控制探头由发送用偏振控制探头以及用于发送接收超声波的接受用偏振控制探头构成。

9.根据权利要求1～7中的任意一项所述的超声波检查装置，其特征在于，

所述超声波检查装置具备位置指定器，该位置指定器指定将所述偏振控制探头进行扫描的扫描机构和位置，

所述显示器显示所述偏振控制探头的位置信息。

10.一种超声波探伤装置，其特征在于，具有：

波形生成器，其产生具有第一振动方向的横波超声波与具有第二振动方向的横波超声波；

波形生成部，其对具有所述第一振动方向的横波超声波与具有所述第二振动方向的横波超声波的各个相位差进行控制；

接收波形传送路，其取入具有所述第一振动方向的横波超声波与具有所述第二振动方向的横波超声波的接收波形；以及

波形解析部，其对具有所述第一振动方向的横波超声波与具有所述第二振动方向的横波超声波进行运算来计算合成波形。

11.(修改后)根据权利要求10所述的超声波探伤装置，其特征在于，

所述波形解析部根据所述合成波形的振幅求出被检查体的各向异性主轴方向。

12.(修改后)根据权利要求10所述的超声波探伤装置，其特征在于，

所述波形解析部计算在被检查体中的至少一个深度的超声波的偏振状态。

13.一种超声波检查方法，其特征在于，

向被检查体中发送对具有第一振动方向的横波超声波与具有第二振动方向的横波超声波的相位差进行了控制的偏振波，

接收经过了所述被检查体内的所述偏振波回波，

对所述接收到的偏振波回波进行合成，

显示所述合成后的偏振波回波。

14.(修改后)根据权利要求13所述的超声波检查方法，其特征在于，

通过使所述横波超声波的振动方向变化，来比较来自被检查体的回波的振幅从而测定所述被检查体的主轴方向，

显示所述主轴方向。

15.(修改后)根据权利要求13所述的超声波检查方法，其特征在于，

在相对于所述主轴方向固定了发送具有所述第一振动方向的横波超声波以及具有所述第二振动方向的横波超声波的各个发送角度后，向所述被检查体中发送对所述相位差进行了控制的具有所述第一振动方向的横波超声波和具有所述第二振动方向的横波超声波。

16.(修改后)根据权利要求13所述的超声波检查方法，其特征在于，

对于所述超声波的发送位置在所述被检查体的探伤面上进行扫描，

一边记录发送了所述超声波的位置信息一边执行检查，

基于所述位置信息对所述合成后的偏振波回波进行合成并显示。

说明或声明(按照条约第19条的修改)

1.修改内容

在权利要求6中，将“进行输入输出的第一输入输出端子”以及“进行输入输出的第二输入输出端子”修改为“进行输出的第一输出端子”以及“进行输出的第二输出端子”。本修改的依据是本申请图8以及0035段落。在权利要求6、7中删除了“所述被检查体”的“所述”。在权利要求11、12、14～16中，修改了引用的权利要求的编号。

2.说明

在任何专利文献中都没有公开“具有：偏振控制探头，其产生具有第一振动方向的横波超声波与具有第二振动方向的横波超声波；波形生成部，其对具有所述第一振动方向的横波超声波与具有所述第二振动方向的横波超声波的各个相位差进行控制；波形解析部，其根据所述偏振控制探头的接收波形，对具有所述第一振动方向的横波超声波与具有所述第二振动方向的横波超声波进行运算来计算合成波形；以及显示器，其显示通过所述波形解析部得到的合成波形”，并且没有给出启示也没有带来动机。

Claims (16)

1.一种超声波检查装置，其特征在于，具有：

偏振控制探头，其产生具有第一振动方向的横波超声波与具有第二振动方向的横波超声波；

波形生成部，其对具有所述第一振动方向的横波超声波与具有所述第二振动方向的横波超声波的各个相位差进行控制；

波形解析部，其根据所述偏振控制探头的接收波形，对具有所述第一振动方向的横波超声波与具有所述第二振动方向的横波超声波进行运算来计算合成波形；以及

显示器，其显示通过所述波形解析部得到的合成波形。

2.根据权利要求1所述的超声波检查装置，其特征在于，

所述波形生成部具有：

相位差端子，其输入具有所述第一振动方向的横波超声波与具有所述第二振动方向的横波超声波的初始相位差；

第一振幅端子，其输入具有所述第一振动方向的横波超声波的振幅；

第二振幅端子，其输入具有所述第二振动方向的横波超声波的振幅；

第一电压波形端子，其输出基于所述相位差与所述第一横波超声波的振幅生成的波形；以及

第二电压波形端子，其输出基于所述相位差与所述第二横波超声波的振幅生成的波形。

3.根据权利要求2所述的超声波检查装置，其特征在于，

所述超声波检查装置具有显示器，该显示器显示根据所述波形解析部得到的所述合成波形的振幅而获得的被检查体的各向异性主轴方向。

4.根据权利要求1所述的超声波检查装置，其特征在于，

所述波形解析部计算在被检查体中的至少一个深度的超声波的偏振状态，

所述超声波检查装置具有显示所述偏振状态的显示器。

5.根据权利要求1所述的超声波检查装置，其特征在于，

所述波形解析部具有：

接收波形传送路，其取入具有所述第一振动方向的横波超声波与具有所述第二振动方向的横波超声波的接收波形；

运算器，其对两个所述接收波形进行运算；

存储器，其保存所述运算器的运算结果；

比较器，其将所述运算器的运算结果与所述存储器中保存的振幅进行比较；以及

控制信号生成部，其基于所述比较器的结果生成向所述波形生成部发送的相位与振幅。

6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的超声波检查装置，其特征在于，

所述偏振控制探头具有：

第一压电元件，其生成与所述被检查体的检查面垂直地传播的横波超声波；

第二压电元件，其层叠在所述第一压电元件上，并且生成在所述第一压电元件的振动方向的正交方向上进行振动的横波超声波；

第一输入输出端子，其对所述第一压电元件输入输出电压波形；以及

第二输入输出端子，其对所述第一压电元件输入输出电压波形。

7.根据权利要求1～5中的任意一项所述的超声波检查装置，其特征在于，

所述偏振控制探头具有：

永久磁铁，其在所述被检查体的检查面的表层赋予与检查面垂直的磁场；

第一线圈，其流过在所述检查面的表层产生与检查面平行的朝向的涡流的电流；

第二线圈，其流过在所述检查面的表层产生与检查面平行且在与所述第一线圈产生的涡流正交的方向上流动的涡流的电流；

第一输入端子，其对所述第一线圈输入电流波形；以及

第二输入端子，其对所述第二线圈输入电流波形。

8.根据权利要求1～5中的任意一项所述的超声波检查装置，其特征在于，

所述偏振控制探头由发送用偏振控制探头以及用于发送接收超声波的接受用偏振控制探头构成。

9.根据权利要求1～7中的任意一项所述的超声波检查装置，其特征在于，

所述超声波检查装置具备位置指定器，该位置指定器指定将所述偏振控制探头进行扫描的扫描机构和位置，

所述显示器显示所述偏振控制探头的位置信息。

10.一种超声波探伤装置，其特征在于，具有：

波形生成器，其产生具有第一振动方向的横波超声波与具有第二振动方向的横波超声波；

波形生成部，其对具有所述第一振动方向的横波超声波与具有所述第二振动方向的横波超声波的各个相位差进行控制；

接收波形传送路，其取入具有所述第一振动方向的横波超声波与具有所述第二振动方向的横波超声波的接收波形；以及

波形解析部，其对具有所述第一振动方向的横波超声波与具有所述第二振动方向的横波超声波进行运算来计算合成波形。

11.根据权利要求9所述的超声波探伤装置，其特征在于，

所述波形解析部根据所述合成波形的振幅求出被检查体的各向异性主轴方向。

12.根据权利要求9所述的超声波探伤装置，其特征在于，

所述波形解析部计算在被检查体中的至少一个深度的超声波的偏振状态。

13.一种超声波检查方法，其特征在于，

向被检查体中发送对具有第一振动方向的横波超声波与具有第二振动方向的横波超声波的相位差进行了控制的偏振波，

接收经过了所述被检查体内的所述偏振波回波，

对所述接收到的偏振波回波进行合成，

显示所述合成后的偏振波回波。

14.根据权利要求12所述的超声波检查方法，其特征在于，

通过使所述横波超声波的振动方向变化，来比较来自被检查体的回波的振幅从而测定所述被检查体的主轴方向，

显示所述主轴方向。

15.根据权利要求12所述的超声波检查方法，其特征在于，

在相对于所述主轴方向固定了发送具有所述第一振动方向的横波超声波以及具有所述第二振动方向的横波超声波的各个发送角度后，向所述被检查体中发送对所述相位差进行了控制的具有所述第一振动方向的横波超声波和具有所述第二振动方向的横波超声波。

16.根据权利要求12所述的超声波检查方法，其特征在于，

对于所述超声波的发送位置在所述被检查体的探伤面上进行扫描，

一边记录了发送所述超声波的位置信息一边执行检查，

基于所述位置信息对所述合成后的偏振波回波进行合成并显示。