CN108693254A - 超声波探伤装置、超声波探伤方法以及产品的制造方法 - Google Patents

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Abstract

在超声波探伤装置(10)中具备：阵列探头(34)，具备能够针对检查对象(35)分别收发超声波的多个压电元件(33)；元件群定义部(16)，定义元件群(13)并运算超声波束的传输路径；延迟时间计算部(11)，计算构成元件群(13)的压电元件(33)的各自的延迟时间(21)；以及合成信号生成部(31)，基于延迟时间(21)将检测信号(25)合成，而生成为与具有传输路径的超声波束有关的合成信号。

Description

超声波探伤装置、超声波探伤方法以及产品的制造方法
技术领域
本发明的实施方式涉及相控阵方式的超声波探伤技术、以及使用该技术的产品的制造方法。
背景技术
超声波探伤试验是能够非破坏地确认成为产品的构造件等的表面及内部的致密性的检查技术，被利用于各个领域中。
相控阵方式的超声波探伤试验，使将进行超声波的收发的小型的压电元件排列多个而构成的阵列探头，相对于检查对象直接或间接地接触而实施。并且，通过错开定时来驱动排列的多个压电元件，能够从阵列探头将超声波以任意角度向检查对象进行内部发送。
因此，相控阵方式与仅能够以规定的角度发送超声波的单眼探头方式相比，能够在保持将阵列探头固定的状态下大范围及多个角度地进行探伤。因此，在相控阵方式的超声波探伤试验中，能够以复杂形状的构造件为对象，或者能够降低作业工数。
作为这样的技术，有日本国的公开专利公报特开2011－002360号公报(以下，称为专利文献1)。
但是，在对如焊接部那样的具有各向异性、粗大化的晶粒的检查对象进行超声波探伤的情况下等，以降低噪声影响为目的，将对检查对象的内部发送的超声波的频率设定得较小的情况存在。在以相控阵方式对检查对象的内部发送低频率的超声波的情况下，为了确保缺陷的检测灵敏度，要求增大构成阵列探头的压电元件的尺寸。
作为相控阵方式的压电元件的驱动方法之一，有如下方法，即，使对检查对象的内部发送的超声波束的方向(即探伤方向)一定并使超声波束的波束线的位置(即基准位置或对检查对象的入射位置)沿着检查对象的表面移动的线性扫描法。在实施该线性扫描法的情况下，若增大压电元件的尺寸，则其排列间距也变大。由此，相应于压电元件的尺寸而离散地配置的超声波束的间隔扩展，缺陷检测的空间分辨率低下的课题存在。
为了解决这种课题，而减小压电元件的尺寸时，为了确保检测灵敏度需要将多个元件同时驱动，压电元件的控制通道庞大化的课题存在。
发明内容
本发明的实施方式鉴于上述情况而做出，其目的在于，提供使缺陷检测的空间分辨率提高的超声波探伤技术以及使用该技术的产品的制造方法。
用于解决课题的手段
在实施方式的超声波探伤装置中，其特征在于，具备：阵列探头，具备能够针对检查对象分别收发超声波的多个压电元件；元件群定义部，从构成上述阵列探头的多个压电元件中将连续的多个上述压电元件定义为元件群，基于构成该元件群的多个上述压电元件的配置信息及上述压电元件的各自的加权设定该元件群的基准位置，基于上述基准位置及预先确定的探伤角，运算来自该元件群的超声波束的传输路径；计算部，以来自上述元件群的上述超声波束成为上述传输路径的方式，计算构成上述元件群的上述压电元件的各自的延迟时间；信号接收部，接收由上述压电元件各自接收到的上述超声波作为检测信号；以及生成部，基于上述延迟时间将上述检测信号合成，而生成为与具有上述传输路径的上述超声波束有关的合成信号。
发明的效果
根据本发明的实施方式，提供使缺陷检测的空间分辨率提高的超声波探伤技术以及使用该技术的产品的制造方法。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的超声波探伤装置的框图。
图2A、图2B、图2C、图2D是超声波的传输路径、检测信号、第1合成信号的说明图。
图3A是检测信号的波形曲线，图3B、图3C是第1合成信号的波束线的说明图。
图4A及图4B是第2合成信号的波束线的说明图，图4C是检查对象的内部图像。
图5是第1实施方式的超声波探伤装置的动作说明图。
图6是第2实施方式的超声波探伤装置的框图。
图7是第3实施方式的超声波探伤装置的框图。
图8A、图8B、图8C是第3实施方式中的超声波的线性扫描的说明图。
图9是第3实施方式中的检查信号的处理的说明图。
图10是实施方式的超声波探伤方法的流程图。
具体实施方式
(第1实施方式)
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。如图1所示，第1实施方式的超声波探伤装置10具备：阵列探头34，具备能够针对检查对象35分别收发超声波的多个压电元件33；元件群定义部16；延迟时间计算部11及合成信号生成部31。
元件群定义部16，从构成阵列探头34的多个压电元件33中将连续的多个压电元件33定义为元件群13(131，132，…13M)，基于构成该元件群13的多个压电元件33的配置信息及压电元件33的各自的加权，设定该元件群13的基准位置C(图3B)，基于基准位置C及预先确定的探伤角，运算来自该元件群13的超声波束的传输路径。
延迟时间计算部11，以来自元件群13的超声波束成为传输路径的方式，计算构成元件群13的压电元件33的各自的延迟时间21。
信号接收部23接收由压电元件33分别接收到的超声波作为检测信号25。
合成信号生成部31，基于延迟时间21将检测信号25合成，而生成为与具有传输路径的超声波束有关的合成信号。
压电元件33，用陶瓷、高分子膜或复合材料等，根据压电效应，输入电压信号并输出超声波或输入超声波并输出检测信号25。并且，阵列探头34中，除了压电元件33以外，作为省略了图示的构成部件，设置有使超声波衰减的衰减部件、安装于超声波的振荡面的前面板等。
在本实施方式中，采用压电元件33以一维排列的线性阵列探头，但可应用的阵列探头34没有特别限定。作为阵列探头34，只要是多个压电元件33以规定的间隔按一定的间距排列的阵列探头即可，能够适当采用。
作为能够应用的阵列探头，具体而言，例示出在线性阵列探头的进深方向上将压电元件33以不均匀的尺寸分割的1.5维阵列探头、压电元件33二维地排列的矩阵阵列探头、环状的压电元件33以同心圆状排列的环状阵列探头、将环状阵列探头的压电元件33在圆周方向上分割的分割型环状阵列探头、压电元件33不均匀地配置的不均匀阵列探头、在圆弧的圆周方向位置配置有元件的圆弧状阵列探头、在球面的表面配置有元件的球状阵列探头等。
并且，本实施方式，也能够应用于与上述阵列探头的种类无关地组合多个而使用的连续探伤。另外，上述的阵列探头也包括由于凿密或填密而无论气体中还是水中都能够利用的阵列探头。
另外，在本实施方式中省略了配置，但在对检查对象35设置阵列探头34时，通过介入楔，能够以指向性高的角度入射超声波。作为该楔，采用能够传输超声波且能够把握声阻抗的各项同性材料。具体而言，列举出丙烯酸、聚酰亚胺、凝胶、其他的高分子等，能够使用声阻抗与前面板相近或相同的材质，还能够使用声阻抗与检查对象35相近或相同的材质。另外，也可以使用声阻抗阶梯状地或逐渐地变化的复合材料，还能够使用其他的材料。
另外，为了避免这样的楔内的多次反射波对探伤结果造成影响，有时也在楔内外配置衰减部件、或设定山型的消波形状或具备多次反射降低机构。
另外，在对检查对象35设置阵列探头34时，有时以减轻接触阻抗为目的，而介入声接触介质38(图3)。
声接触介质38例示出例如水、甘油、机油、蓖麻油、丙烯酸、聚苯乙烯、凝胶等，但并不限定于此，只要是抑制衰减的同时传输超声波的介质，能够适当采用。
元件驱动部18，对构成阵列探头34的压电元件33的每个压电元件施加任意波形的电压信号，驱动压电元件33使输出超声波。该电压信号的波形，考虑正弦波、锯齿波、矩形波、尖峰脉冲等，既可以是具有正负两极的值的双极的，也可以是在正负某一方脉动的单极的。另外，也可以对正负某一方附加偏移。另外，波形也能够是单脉冲、脉冲串或连续波等使施加时间、反复波数增减。
在第1实施方式中，元件驱动部18，对多个压电元件33的每个压电元件进行驱动的顺序，与排列无关而为随机的，并不特别限定。另外，驱动压电元件33的驱动延迟时间也是，只要如左右缺陷判定那样的影响加载于图像那样的干扰不在检测信号25中发生，就是任意的。
元件群定义部16，保存从构成阵列探头34的多个压电元件33中将规定数N的连续的多个压电元件定义为元件群13(131，132，…13M)的信息。并且，元件群定义部16保存探伤角及探伤深度的信息。也可以构成为，代替探伤角及探伤深度的信息，元件群定义部16保存对与元件群13(131，132，…13M)的每个元件群对应的焦点位置F(F1，F2，…FM)进行定义的信息。
并且，元件群定义部16如图3B所示，还保存对与元件群13(131，132，…13M)的每个元件群对应的基准位置C(C1，C2，…CM)进行定义的信息。该基准位置C一般被称为元件群中心，在各实施方式的说明中，被设定为元件群13的坐标重心位置，但并不特别限定于坐标重心。尤其在本实施方式中，除了元件群13的位置、构成元件群13(131，132，…13M)的各压电元件33的(例如排列间距P、排列顺序等位置关系等的)配置信息以外，还基于各压电元件33的开口幅度(加权)，决定基准位置C。即，构成为，对元件群定义部16，能够分别输入与构成元件群13(131，132，…13M)的各压电元件33的配置有关的信息以及与各压电元件33的开口幅度(加权)有关的系数。在此，所谓的压电元件33的各自的开口幅度，表示压电元件33分别发送或接收的超声波信号的比例即加权，通过调整各个压电元件33的发送输出或调整由各个压电元件33接收到的信号的增益，能够适当设定。
基于压电元件33的配置信息和各压电元件33的加权，确定与元件群13(131，132，…13M)分别对应的基准位置C后，基于各个基准位置C和预先确定的探伤角(入射角、折射角)及焦点深度，确定与元件群13(131，132，…13M)分别对应的焦点位置F(F1，F2，…FM)。
元件群定义部16，基于排列成元件群13的压电元件33中的输入输出超声波的一个或二个压电元件的组合，运算经由检查对象35内的焦点位置F的超声波的传输路径14。该传输路径14的运算，以检查对象35及声接触介质38的表面形状、密度等为基础来执行。
如图2A所示，在将构成元件群13的N个压电元件33中的某一个(图中为1号)作为发送元件，并将包括该发送元件在内的全部压电元件设定为接收元件的情况下，能够设定N种传输路径14。并且，在将全部压电元件依次作为发送元件的情况下，元件群13中，可设定N×N种传输路径14。
计算部11，基于各个传输路径14，计算压电元件33的组合中的超声波的延迟时间21。传输路径14的射程与超声波的到达时间相对应。在此，在以将在基准位置C设定的压电元件33作为发送元件及接收元件而组合的传输路径为基准的情况下，该成为基准的传输路径与其他的传输路径14的差分相当于延迟时间21。另外，该成为基准的传输路径，并不限定与将相同的压电元件33组合为发送元件及接收元件，能够采用任意的位置的一个或二个压电元件的组合后的传输路径作为基准。
通过计算部11计算出的超声波的延迟时间21，与对应的压电元件33的组合相关联，并被保存于保存部。
将从构成元件群13(131，132，…13M)的压电元件33分别收发的超声波按照通过计算部11计算出的延迟时间21合成而得到的合成波，成为来自基准位置C(C1，C2，…CM)的元件群13(131，132，…13M)的预先确定的探伤角的超声波束。在此，来自元件群13(131，132，…13M)的超声波束，是将以从各压电元件33扩展的方式传输的超声波合成而得到的具有指向性的合成波。在本实施方式中，将该超声波束的传输路径定义为按照预先确定的探伤角(入射角、折射角)的自基准位置C(C1，C2，…CM)起的路径，该传输路径到达焦点F。另外，关于超声波束的传输路径，也可以基于与元件群13(131，132，…13M)分别对应的基准位置C(C1，C2，…CM)以及焦点位置F(F1，F2，…FM)来定义。
这样，预先定义用于确定与元件群13(131，132，…13M)有关的基准位置C的基准位置设定规则、与确定合成波即超声波束的传输路径有关的传输超声波束设定规则，并基于这些基准位置设定规则、传输超声波束设定规则，确定元件群13(131，132，…13M)的基准位置C和来自元件群13(131，132，…13M)的超声波束的传输路径，从而能够将来自构成各个元件群13(131，132，…13M)的多个压电元件33的超声波的合成波即超声波束，分别处理成具有指向性的1个传输路径的波。
信号接收部23，接收入射到各压电元件33的超声波由于压电效应而被变换为电压信号后的检测信号25(图3A)。
从压电元件33入射到声接触介质38及检查对象35的超声波，首先在检查对象35的表面大幅反射·散射，然后，由于在检查对象35的表面开口的裂纹、在内部存在的介入物等的缺陷而被反射·散射。这样，反射·散射后的超声波，入射到排列为阵列探头34的压电元件33的每个压电元件，从各压电元件33输出的检测信号25，单独被对应的信号接收部23的通道接收。
强度检测部26，将接收到的检测信号25的电压波形通过A/D变换而数字数据化。另外，强度检测部26也可以具有使检测信号25放大的功能、仅提取规定频率的成分的滤波功能。另外，数字数据化后的检测信号25，使接收到压电元件33的通道信息与接收时间相关联并存储在数据存储部(图示略)中。
在图2A、图2B、图2C的右侧，示出了将特定的一个或二个压电元件33作为发送元件及接收元件的情况下输出的检测信号25的时间图U(a，b)(在此，a表示发送元件的编号，b表示接收元件的编号)。
生成部31，将由构成元件群13(131，132，…13M)的压电元件33分别接收到的超声波按照由计算部11计算出的延迟时间21合成。即，生成部31，使与这些各压电元件33输出的超声波有关的检测信号25，在时间轴方向移动与对应的压电元件33的组合相关联地保存的延迟时间21。并且，将这样延迟处理后的检测信号25的群，以元件群13为单位进行合成，生成第1合成信号41(图2D)。即，第1合成信号41为，与通过基于延迟时间21将检测信号25合成而获得的、具有以从基准位置C(C1，C2，…CM)的元件群13(131，132，…13M)起的预先确定的探伤角确定的传输路径的超声波束有关的合成波。另外，该以元件群13(131，132，…13M)为单位的检测信号25的合成，除了应用上述的加法平均的方法的情况以外，也能够应用其他的周知方法。
在此，在本实施方式中，对于构成元件群13的各压电元件33，分别设定加权(即开口幅度)。如上所述，关于该加权(开口幅度)，除了能够通过调整从各压电元件33发送的超声波的输出来反映以外，还能够通过不按每个压电元件33改变来自各压电元件33的发送超声波的输出、而调整各压电元件33接收到的信号的增益来反映。在这样调整各压电元件33接收到的信号的增益来调整各压电元件33的加权(开口幅度)的情况下，生成部31进行如下处理，即，对于各压电元件33接收到的超声波的检测信号25，分别进行作为加权(开口幅度)的增益的调整，将增益已被调整的检测信号25按照延迟时间21合成并作为第1合成信号41的处理。另外，在通过从各压电元件33发送的超声波的输出的调整来进行对各压电元件33的加权(开口幅度)的情况下，生成部31只要进行对于与压电元件33分别接收到的超声波有关的检测信号25不进行增益的调整而按照延迟时间21来合成的处理即可。
图3B所示的将基准位置C与焦点位置F连结的线，表示从元件群13向检查对象35入射并以相同的轨迹反射的与第1合成信号41相当的超声波束的波束线(传输路径)。在图3B以及图3C中，例示了将构成元件群13的压电元件33的数量(规定数N)设为5，并将各压电元件33的加权(开口幅度)都设为100％的情况。
基于压电元件33的配置信息和各压电元件33的加权确定的基准位置C，与超声波束对声接触介质38的入射位置相当。另外，在图3B的例子中，通过对压电元件33的各中心位置坐标乘以各自的加权(都为100％)并进行加权平均的基准位置设定规则来确定基准位置C的坐标。
在基准位置C以入射角α入射到声接触介质38的超声波束，在与检查对象35的界面折射，并以折射角β入射到检查对象35内。另外，入射角α及折射角β，以相对于声接触介质38、检查对象35的表面的法线方向的、与第1合成信号41相当的超声波束的波束线的角度来定义。在此，将通过上述基准位置C处的入射角α及检查对象内35内的折射角β确定的超声波束的波束线的朝向总称为探伤角。
图3C表示使构成元件群13(131，132，…13M)的压电元件33，在使加权为一定(即例如100％)而不变的状态下一个间距一个间距地移动而定义的多个元件群13(131，132，…13M)的每个元件群生成的与第1合成信号41(411，412，…41M)相当的超声波束的波束线(传输路径)。即，第1合成信号41(411，412，…41M)都具有相等的入射角α及折射角β，因此，与这些第1合成信号41(411，412，…41M)相当的超声波束的波束线，互相平行且探伤角相等，并且，随着构成元件群13(131，132，…13M)的压电元件33一个间距一个间距地偏离，元件群中心的基准位置C成为各偏离了压电元件33的排列的一个间距量(距离P)的离散的配置。另外，构成元件群13(131，132，…13M)的压电元件33的数量即规定数N与图3B同样都为5，如上所述各压电元件33的加权的值相等，所以构成元件群131，132，…13M的各压电元件33的加权的合计值都与元件群131，132，…13M无关地成为相等的值(一定)。
接着，下面使用图4，对在各偏离了压电元件33的排列的一个间距量(距离P)的2个第1合成信号41n、41n+1之间设定超声波束的波束线(传输路径)并获得的第2合成信号42n进行说明。
如图4A所示，2个第1合成信号41n、41n+1分别是关于来自元件群13n、13n+1的超声波束的合成信号，与图3B的例子同样地、将分别构成元件群13n、13n+1的压电元件33的数量(规定数N)设为第1规定数即5，将各压电元件33的加权(开口幅度)都设为100％；而设定元件群13n、13n+1的基准位置Cn、Cn+1，并基于元件群13n、13n+1的基准位置Cn、Cn+1及预先确定的探伤角(入射角α、折射角β)设定传输路径。
此时，将构成元件群13n或元件群13n+1的压电元件33设定为元件群13n+0.5。构成元件群13n+0.5的压电元件33的数量(规定数N)为比第1规定数即5多1的第2规定数即6。并且，例如，将构成元件群13n+0.5的6个压电元件33中的两端的压电元件33的加权设为50％，将其他的4个压电元件33的加权设定为100％。这样将构成元件群13n+0.5的压电元件33的数量即规定数N设为比第1规定数多的第2规定数，并且使构成元件群13n+0.5的压电元件33的各自的加权从相同的值起变化，由此元件群13n+0.5的基准位置Cn+0.5被设定于元件群13n、13n+1的基准位置Cn、Cn+1的中间的位置。
元件群13n+0.5的基准位置Cn+0.5的位置确定后，基于预先确定的探伤角(入射角α、折射角β)和探伤深度，确定焦点位置Fn+0.5。在此，来自元件群13n、13n+1的超声波束的探伤角与来自元件群13n+0.5的超声波束的探伤角相同。因此，焦点位置Fn+0.5，被设定于使焦点位置F在排列方向上移动了比压电元件33的排列的一个间距量的距离P短的距离后的虚拟的位置。另外，在实施方式中，焦点位置Fn+0.5被设定在距来自元件群13n、13n+1的超声波束的焦点位置Fn、Fn+1的任一个焦点位置都正好偏离了距离P/2后的中央位置，但通过对于元件群13n+0.5的规定数N、构成元件群13n+0.5的各压电元件33的加权分别进行适当地设定，也能够设定在将一个间距量的距离P进一步细致地划分后的位置。另外，也可以不使元件群13n+0.5的规定数N从第1规定数变化而仅调整各压电元件33的加权的值，来将基准位置Cn+0.5的位置设定在元件群13n、13n+1的基准位置Cn、Cn+1之间的位置。另外，关于元件群13n、13n+1的各压电元件33的加权的合计值、及构成元件群13n+0.5的各压电元件33的加权的合计值(或者平均值)，优选与元件群13n、13n+0.5、13n+1的规定数N无关而设为相等。但是，不需要使每个元件群13n、13n+0.5、13n+1的各压电元件的加权的合计值、平均值严格地相等，只要使加权的合计值、平均值在不影响探伤结果的程度的预先确定的范围内即可。例如关于构成上述的元件群13n+0.5的6个压电元件33的加权，可以将一端的压电元件的加权设为40％、60％，将另一端设为50％并将其他的中央的4个设定为100％等。每个元件群13n、13n+0.5、13n+1的压电元件33的加权的合计值、平均值的偏离的容许度，根据检查对象的材质、构造、以及要检测的缺陷的最小尺寸等而不同，但关于平均值，±50％程度多被容许，如果平均值落入该范围内，则一般认为是足够的。
在将基准位置设为Cn+0.5的元件群13n+0.5的焦点位置Fn+0.5确定后，运算经由所设定的焦点位置F的来自构成元件群13n+0.5的压电元件33的每个压电元件的超声波的传输路径14。该超声波的传输路径14的运算，以构成元件群13n+0.5的压电元件33的每个压电元件为对象，与参照图2所示的方法同样地，基于排列为元件群13n+0.5的压电元件33中的输入输出超声波的一个或二个压电元件的组合，运算为经由检查对象35内的焦点位置Fn+0.5的超声波的传输路径14。该超声波的传输路径14的运算，以检查对象35及声接触介质38的表面形状、密度等为基础来执行。
计算部11，基于各个超声波的传输路径14，同样地计算构成元件群13n+0.5的压电元件33的组合中的超声波的延迟时间21。通过计算部11计算出的超声波的延迟时间21，与元件群13n+0.5的对应的压电元件33的组合相关联并同样保存在保存部中。
生成部31，对于构成元件群13n+0.5的压电元件33分别接收到的超声波也同样地按照通过计算部11计算出的延迟时间21合成。即，生成部31，使通过信号接收部23的通道分别接收到的检测信号25，在时间轴方向上移动与对应的压电元件的组合相关联地保存的延迟时间21。并且，将这样延迟处理后的检测信号25的群，以元件群13为单位进行合成，生成第2合成信号42(图4A)。即，第2合成信号42为，与通过基于延迟时间21将检测信号25合成而获得的、具有以从基准位置Cn+0.5的元件群13n+0.5起的预先确定的探伤角确定的传输路径的超声波束有关的合成波。
图4B除了示出了对于来自使构成元件群13n、13n+1等的压电元件33一个间距一个间距地移动而得到的多个元件群13n、13n+1，…的超声波束分别生成的与第1合成信号41(411，412，…41M：实线)相当的波束线以外，还示出了对于来自使构成元件群13n+0.5的压电元件33一个间距一个间距地移动而得到的多个元件群13n+0.5的超声波束分别生成的与第2合成信号42(421，422，…42M：虚线)相当的波束线。
图5A、图5E示出了以彼此偏离了一个间距的规定数N＝4构成的元件群13n、13n+1。在该情况下，驱动的压电元件33的开口幅度(加权)全部设定为100％，因此从各个检测信号25，以100％的贡献率，通过生成部31生成处理过的第1合成信号41。此时第1合成信号41的波束线如已叙述那样，被设定为贯穿所定义的焦点位置Fn、Fn+1的每个焦点位置。
接着，在图5B、图5F中，将位于元件群的一端的压电元件的开口幅度(加权)设定为75％，将位于另一端的压电元件的开口幅度(加权)设定为25％。位于该两端的压电元件的开口幅度(加权)，需要设定为驱动的全部压电元件的开口幅度(加权)的合计成为一定值。这是为了，使对检查对象规定的第1合成信号41及第2合成信号42的全部波束线的缺陷的检测灵敏度平均化。
在该情况下，在生成部31，与开口幅度(加权)100％的各压电元件的组合对应的检测信号25按100％的贡献率来处理，与此外的压电元件的组合对应的检测信号25，以赋予将二个开口幅度(加权)的值相乘后的值的贡献率的方式赋予加权系数，来生成第2合成信号42。此时，第2合成信号42的波束线，被设定为贯穿比所定义的焦点位置Fn、Fn+1向排列方向平行移动了P/4后的位置。
接着，图5C、图5D是，保证驱动的全部压电元件的开口幅度(加权)的合计达到一定值，并且使位于两端的压电元件的开口幅度(加权)进一步各增减P/4后的例子。在各个情况下，基于对应的加权系数被保存于保存部的各压电元件的开口幅度(加权)，处理检测信号25，生成第2合成信号42。该第2合成信号42的波束线被设定为，贯穿比所定义的焦点位置Fn向排列方向平行移动了P/2、3P/4后的位置。
另外，在上述的说明中，示出了使位于两端的压电元件的开口幅度(加权)各偏离了P/4后的例子，但关于偏离量，没有特别限定。
由此，检查对象35的内部图像，基于第1合成信号41和从该第1合成信号41虚拟地导出的第2合成信号42来描绘，因此像素密度高且空间分辨率佳。
描绘部36，基于以多个元件群13(131，132，…13M)的每个元件群为单位由生成部31生成的第1合成信号41及第2合成信号42，将检查对象35的内部图像化(图4C)。
第1合成信号41及第2合成信号42的时间轴，与检查对象35的坐标空间中规定的波束线的射程对应。并且，根据第1合成信号41及第2合成信号42的波形的强度，设定波束线上的像素的亮度，由此形成图像。
在各实施方式中，基于第1合成信号41和从该第1合成信号41虚拟地导出的第2合成信号42，波束线被设定为细密，因此检查对象35的内部图像，像素密度高且空间分辨率佳。该描绘部36除了上述的检查对象35的内部图像以外，能够显示检测信号25的波形(图3A)、第1合成信号41及第2合成信号42的波束线(图4B)、超声波的传输路径14(图2)、虚拟传输路径、元件群的基准位置C、焦点位置F等。
这种描绘部36，只要能够显示数字数据即可，考虑所谓的PC监视器、电视机、投影仪等，也可以是如阴极射线管那样一次模拟信号化后进行显示的部件。另外，也可以具有根据设定的条件、通过声音或发光产生警报、或作为触摸屏而输入操作的所谓用户界面功能。
(第2实施方式)
接着，参照图6对本发明的第3实施方式进行说明。另外，在图6中具有与图1共通的构成或功能的部分，以同一符号示出，并将重复的说明省略。
第2实施方式的超声波探伤装置10，还具备切换部37，该切换部37对于与元件驱动部18连接的元件群13，一边使压电元件的排列一个间距一个间距地移动，一边进行线性扫描。
在第2实施方式中，每当获得一组第1合成信号41及第2合成信号42，驱动的元件群13就一个间距一个间距地连续地扫描。由此，元件驱动部18及信号接收部23中的控制通道，只要设置构成元件群13的压电元件33的数量即可，因此能够简化电路。
(第3实施方式)
接着，参照图7对本发明的第3实施方式进行说明。另外，图7中的具有与图6共通的构成或功能的部分，以同一符号示出，并将重复的说明省略。
第4实施方式的超声波探伤装置10中的元件驱动部18，基于从元件群13输出的超声波束的入射角度θ及根据焦点深度d计算的驱动延迟时间22，驱动压电元件33并输出超声波。
在计算部12中，按照由波束定义部17定义的条件，计算驱动延迟时间22。该驱动延迟时间22，相对于驱动的压电元件33的元件群13中的相对位置为固有的值，因此与元件驱动部18的控制通道相关联地保存在存储部中。
如图8A所示，超声波束的照射为，以基于驱动延迟时间22的定时来驱动构成初始的元件群131的压电元件33的排列。由此，超声波束一边朝向焦点收敛一边照射。
并且，如图8B～图8C所示，对于一个间距一个间距地移动而得到的元件群132，…13M，也是同样地，以基于驱动延迟时间22的定时来驱动构成的压电元件33的排列。由此，能够使超声波束与收敛点一起线性移动。并且，如图9所示，在生成部31，基于对该驱动延迟时间22加法运算后的延迟时间21，生成第1合成信号41及第2合成信号42。
接着，基于图10，对实施方式的超声波探伤方法进行说明(适当参照图1、5、7、8)。首先，从构成阵列探头34的多个压电元件33中将规定数N的压电元件定义为元件群13(131，132，…13M)。并且定义与该元件群13对应的焦点位置F(S11)。然后，对这样定义的元件群13及焦点位置F的信息进行数据保存。
接着，基于排列为元件群13的压电元件33中的输入输出超声波的压电元件的组合，运算经由检查对象35内的焦点位置F的超声波的传输路径14(图2)(S12)。
然后，基于各个传输路径14，计算上述压电元件的组合中的超声波的延迟时间21(S13)。
接着，驱动压电元件33，输出超声波(S14)。
然后，接收由检测到在检查对象35中进行内部反射的超声波的各个压电元件33输出的检测信号25(图2)(S15)。
接着，生成基于延迟时间21将检测信号25的群合成而得到的第1合成信号41(411，412，…41M)(图2D，图3)(S16)。并且，通过虚拟处理，生成第2合成信号42(421，422，…42M)(图4)(S17)。
然后，基于对一个间距一个间距移动而定义的多个元件群13(131，132，…13M)分别生成的第1合成信号41及第2合成信号42，将检查对象35的内部图像化(图4C)(S18，S19，结束)。
通过以上所述的至少一个实施方式的超声波探伤装置，根据现实地生成的第1合成信号和虚拟地生成的第2合成信号，使构成阵列探头的压电元件的尺寸保持原样不变，就能够使缺陷检测的空间分辨率提高。
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子提示的，无意限定发明的范围。这些实施方式，能够以其他各种各样的方式实施，在不脱离发明的宗旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更、组合。这些实施方式及其变形，包含在发明的范围、宗旨中，同样地包含在权利要求书记载的发明及其等同的范围中。另外，超声波探伤装置的构成要素，也能够通过计算机的处理器实现，且能够通过超声波探伤程序来动作。
以上说明的超声波探伤装置，具备使专用的芯片、FPGA(Field ProgrammableGate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)或CPU(Central Processing Unit)等的处理器高集成化的控制装置、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等的存储装置、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等的外部存储装置、显示器等的显示装置、鼠标、键盘等输入装置、通信I/F，能够用利用了通常的计算机的硬件构成来实现。
另外，超声波探伤装置执行的程序，预先装入到ROM等中来提供。或者，该程序也可以以可安装的格式或可执行的格式的文件存储在CD－ROM、CD－R、存储卡、DVD、闪存器(FD)等的计算机可读取的存储介质中存储来提供。
另外，本实施方式的超声波探伤装置执行的程序，也可以保存在与因特网等网络连接的计算机上，并通过经由网络下载来提供。
符号说明
10…超声波探伤装置，11…延迟时间的计算部，13…元件群，14…传输路径，16…元件群定义部，17…束定义部，18…元件驱动部，21…延迟时间，22…驱动延迟时间，23…信号接收部，25…检测信号，26…强度检测部，31…合成信号的生成部，33…压电元件，34…阵列探头，35…检查对象，36…描绘部，38…声接触介质，40…虚拟处理手段，41…第1合成信号，42…第2合成信号。

Claims (7)

1.一种超声波探伤装置，其特征在于，具备：
阵列探头，具备能够针对检查对象分别收发超声波的多个压电元件；
元件群定义部，从构成上述阵列探头的多个压电元件中将连续的多个上述压电元件定义为元件群，基于构成该元件群的多个上述压电元件的配置信息及上述压电元件的各自的加权，设定该元件群的基准位置，基于上述基准位置及预先确定的探伤角，运算来自该元件群的超声波束的传输路径；
计算部，以来自上述元件群的上述超声波束成为上述传输路径的方式，计算构成上述元件群的上述压电元件的各自的延迟时间；
信号接收部，接收由上述压电元件各自接收到的上述超声波作为检测信号；以及
生成部，基于上述延迟时间将上述检测信号合成，而生成为与具有上述传输路径的上述超声波束有关的合成信号。
2.根据权利要求1所述的超声波探伤装置，其特征在于，
将构成上述元件群的多个上述压电元件的各自的上述加权合计而得到的合计值以及上述加权的平均值中的某一个值，被设定为预先设定的范围内的值。
3.根据权利要求1或2所述的超声波探伤装置，其特征在于，
上述生成部构成为，能够分别生成第1合成信号及第2合成信号作为上述合成信号，该第1合成信号是以与将构成上述元件群的上述压电元件的数量设为第1规定数的情况下的上述传输路径对应的方式将上述检测信号合成而得到的合成信号，该第2合成信号是以将构成上述元件群的上述压电元件的数量设为比上述第1规定数多的第2规定数的情况下的上述传输路径对应的方式将上述检测信号合成而得到的合成信号。
4.一种超声波探伤方法，其特征在于，
从构成阵列探头的多个压电元件中将连续的多个上述压电元件定义为元件群，
对构成上述元件群的多个上述压电元件分别设定加权，
基于该加权及构成该元件群的多个上述压电元件的配置信息，设定该元件群的基准位置，
基于上述基准位置及预先确定的探伤角，运算来自该元件群的超声波束的传输路径，
以来自上述元件群的上述超声波束成为上述传输路径的方式，计算构成上述元件群的上述压电元件的各自的延迟时间，
接收由上述压电元件分别从检查对象接收到的超声波作为检测信号，
基于上述延迟时间将上述检测信号合成，而生成为与具有上述传输路径的上述超声波束有关的合成信号。
5.根据权利要求4所述的超声波探伤方法，其特征在于，
构成上述元件群的多个上述压电元件的各自的上述加权，被设定为其合计值以及平均值中的某一个值成为预先设定的范围内的值。
6.根据权利要求4或5所述的超声波探伤方法，其特征在于，
分别生成第1合成信号及第2合成信号作为上述合成信号，该第1合成信号是以与将构成上述元件群的上述压电元件的数量设为第1规定数的情况下的上述传输路径对应的方式将上述检测信号合成而得到的合成信号，该第2合成信号是以将构成上述元件群的上述压电元件的数量设为比上述第1规定数多的第2规定数的情况下的上述传输路径对应的方式将上述检测信号合成而得到的合成信号。
7.一种产品的制造方法，其特征在于，具备：
准备构造物的工序；
将上述构造物作为上述检查对象而执行权利要求4至6中任一项所述的超声波探伤方法的工序；以及
使实施了上述超声波探伤方法的上述构造物成为产品的工序。
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