CN116917730A - 超声波检查装置 - Google Patents

超声波检查装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116917730A
CN116917730A CN202180094530.5A CN202180094530A CN116917730A CN 116917730 A CN116917730 A CN 116917730A CN 202180094530 A CN202180094530 A CN 202180094530A CN 116917730 A CN116917730 A CN 116917730A
Authority
CN
China
Prior art keywords
probe
unit
reception
inspection apparatus
receiving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180094530.5A
Other languages
English (en)
Inventor
铃木睦三
高丽友辅
大野茂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Power Solutions Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Power Solutions Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Power Solutions Co Ltd filed Critical Hitachi Power Solutions Co Ltd
Publication of CN116917730A publication Critical patent/CN116917730A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/11—Analysing solids by measuring attenuation of acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G01N29/2437—Piezoelectric probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/48—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by amplitude comparison
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/01—Indexing codes associated with the measuring variable
    • G01N2291/015—Attenuation, scattering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/0289—Internal structure, e.g. defects, grain size, texture
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/052—Perpendicular incidence, angular propagation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明提供能够提高缺陷部的检测性能、例如能够减小可检测的缺陷尺寸下限的超声波检查装置。为了解决该课题，超声波检查装置(Z)具备：扫描测量装置(1)，其进行至被检查体的超声波束的扫描及测量；以及控制装置(2)，其控制扫描测量装置(1)的驱动，扫描测量装置(1)具备：发送探针(110)，其放出超声波束；以及偏心配置接收探针(120)，其接收超声波束，偏心配置接收探针(120)配置成使发送探针(110)的发送声轴与偏心配置接收探针(120)的接收声轴的偏心距离大于零，偏心配置接收探针(120)具备具有多个单位入射部的入射部，所述单位入射部具备具有多个法线的表面形状。

Description

超声波检查装置
技术领域
本发明涉及一种超声波检查装置。
背景技术
已知使用了超声波束的被检查体的缺陷部的检查方法。例如，在被检查体的内部存在空气等声阻抗小的缺陷部(空洞等)的情况下，由于在被检查体的内部产生声阻抗的间隙，因此，超声波束的透过量变小。因此，通过测量超声波束的透过量，能够检测被检查体内部的缺陷部。
对于超声波检查装置，已知专利文献1所记载的技术。在专利文献1所记载的超声波检查装置中，将由连续的预定个数的负的矩形波构成的矩形波突发信号施加于与被检体隔着空气对置配设的发送超声波探头。通过与被检体隔着空气对置配设的接收超声波探头将在被检体中传播的超声波转换成透过波信号。基于该透过波信号的信号电平，判定被检体的缺陷的有无。另外，发送超声波探头及接收超声波探头比抵接于被检体使用的接触型超声波探头将振子及安装于该振子的超声波的收发侧的前面板的声阻抗设定得低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008－128965号公报(特别是摘要)
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1所记载的超声波检查装置中，具有如下课题：在被检查体中的缺陷部微小的情况下，难以检测出。该课题特别是在要检测的缺陷部的尺寸比超声波束的大小(束直径)小的情况下特别显著。
本公开所要解决的课题在于提供一种缺陷部的检测性能、例如最小可检测尺寸优异的超声波检查装置。
用于解决课题的方案
本公开的超声波检查装置通过经由流体向被检查体入射超声波束，进行所述被检查体的检查，该超声波检查装置的特征在于，具备：扫描测量装置，其进行至所述被检查体的所述超声波束的扫描及测量；以及控制装置，其控制所述扫描测量装置的驱动，所述扫描测量装置具备：发送探针，其放出所述超声波束；以及偏心配置接收探针，其接收超声波束，所述偏心配置接收探针配置成，使所述发送探针的发送声轴与所述偏心配置接收探针的接收声轴的偏心距离大于零，所述偏心配置接收探针具备具有多个单位入射部的入射部，所述单位入射部具备具有多个法线的表面形状。
发明效果
根据本公开，能够提供一种缺陷部的检测性能、例如最小可检测尺寸优异的超声波检查装置。
附图说明
图1是表示第一实施方式的超声波检查装置的结构的图。
图2A是说明发送声轴、接收声轴以及偏心距离的图，且是发送声轴及接收声轴沿铅垂方向延伸的情况。
图2B是说明发送声轴、接收声轴以及偏心距离的图，且是发送声轴及接收声轴倾斜地延伸的情况。
图3是表示发送探针的构造的截面示意图。
图4A是来自偏心配置接收探针的接收波形，且是表示被检查体E的健全部N处的接收波形的图。
图4B是来自偏心配置接收探针的接收波形，且是表示被检查体E的缺陷部D处的接收波形的图。
图5是表示信号强度数据的标绘的例子的图。
图6A是第一实施方式的超声波束的传播路径，且是表示超声波束射入健全部的情况的图。
图6B是第一实施方式的超声波束的传播路径，且是表示超声波束射入缺陷部的情况的图。
图7A是表示现有的超声波检查方法中的超声波束的传播路径的图，且是表示向健全部射入时的图。
图7B是表示现有的超声波检查方法中的超声波束的传播路径的图，且是表示向缺陷部射入时的图。
图8是表示现有的超声波检查方法中的信号强度数据的标绘的图。
图9A是表示被检查体内的缺陷部与超声波束的相互作用的图，且是表示接收直达的超声波束的样子的图。
图9B是表示被检查体内的缺陷部与超声波束的相互作用的图，且是表示接收散射波的样子的图。
图10A是说明偏心配置接收探针的构造的图，且是从侧方观察的图。
图10B是图10A的俯视图。
图11是将图10A所示的偏心配置接收探针的表面放大表示的图。
图12是表示向单位入射部的入射角与入射的散射波的相对于接收声轴的角度为零时的中心角的关系的图表。
图13是控制装置的功能块图。
图14是表示控制装置的硬件结构的图。
图15是表示第一实施方式的超声波检查方法的流程图。
图16是表示第二实施方式的超声波检查装置的扫描测量装置的结构的图。
图17是说明产生第二实施方式的效果的理由的图。
图18是表示具备不具有入射部的偏心配置接收探针的超声波检查装置的图。
图19是测定偏心配置接收探针的角度与信号强度的关系的图。
图20A是说明第三实施方式的偏心配置接收探针的构造的图，且是从侧方观察的图。
图20B是将图20A所示的偏心配置接收探针的表面放大表示的图。
图21是说明第四实施方式的偏心配置接收探针的构造的图，且是从侧方观察的图。
图22是说明第五实施方式的偏心配置接收探针的构造的图，且是从侧方观察的图。
图23是说明第六实施方式的偏心配置接收探针的构造的图，且是从侧方观察的图。
图24是说明第七实施方式的偏心配置接收探针的构造的图，且是从侧方观察的图。
图25A是说明第八实施方式的偏心配置接收探针的构造的图，且是从侧方观察的图。
图25B是图25A的俯视图。
图26是说明第九实施方式的偏心配置接收探针的构造的俯视图。
图27是表示第十实施方式的超声波检查装置的结构的图。
图28是第十实施方式的超声波检查装置的功能块图。
图29是表示第十一实施方式的超声波检查装置的结构的图。
图30是表示第十二实施方式的超声波检查装置的结构的图。
图31是第十二实施方式的超声波检查装置的功能块图。
图32是表示第十三实施方式的偏心配置接收探针的配置的图，且是将单位探针倾斜地配置的图。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本公开的方式(称为实施方式)进行说明。但是，本公开不局限于以下的实施方式，例如，能够将不同的实施方式彼此组合，或者在不显著地损害本公开的效果的范围内任意变形。另外，对相同的部件标注相同的符号，且省略重复的说明。而且，具有相同的功能的部分标注相同的名称。图示的内容终究只是示意性的内容，为了图示，有时在不显著地损害本公开的效果的范围内从实际的结构进行变更。
图1是表示第一实施方式的超声波检查装置Z的结构的图。在图1中，扫描测量装置1以剖视示意图示出。在图1中示出正交三轴坐标系，该正交三轴坐标系包括作为纸面左右方向的x轴、作为纸面正交方向的y轴、作为纸面上下方向的z轴。
超声波检查装置Z经由流体F向被检查体E入射超声波束U(图3)，从而进行被检查体E的检查。流体F是例如水等液体W(图29)、空气等气体G，被检查体E存在于流体F中。在第一实施方式中，使用空气(气体G的一例)作为流体F。因此，扫描测量装置1的壳体101的内部是被空气填满的空洞。如图1所示，超声波检查装置Z具备扫描测量装置1、控制装置2以及显示装置3。显示装置3与控制装置2连接。
扫描测量装置1进行至被检查体E的超声波束U的扫描及测量，具备固定于壳体101的试样台102，在试样台102载置被检查体E。被检查体E由任意的材料构成。被检查体E为例如固体材料，更具体而言，为例如金属、玻璃、树脂材料、或CFRP(碳纤维强化塑料、Carbon-Fiber Reinforced Plastics)等复合材料料等。另外，在图1的例中，被检查体E在内部具有缺陷部D。缺陷部D为空洞等。缺陷部D的例子是空洞、与本来应存在的材料不同的异物材料等。在被检查体E中，将缺陷部D以外的部分称为健全部N。
缺陷部D和健全部N由于构成的材料不同，因此两者之间声阻抗不同，超声波束U的传播特性发生变化。超声波检查装置Z观测该变化，检测缺陷部D。
扫描测量装置1具有放出超声波束U的发送探针110和偏心配置接收探针120。偏心配置接收探针120的具体的构造参照图10A等在后面叙述。发送探针110经由发送探针扫描部103设置于壳体101，且放出超声波束U。偏心配置接收探针120是相对于被检查体E设置在发送探针110的相反侧并接收超声波束U的接收探针121。偏心配置接收探针120在与发送探针110的发送声轴AX1不同的位置具有接收声轴AX2。发送声轴AX1与接收声轴AX2的距离为偏心距离L。偏心配置接收探针120经由接收探针扫描部104设置于壳体101。
此外，在本说明书中，将接收超声波束U的接收探针121中的配置于偏心距离L大于零的位置的探针定义为偏心配置接收探针120，将配置于偏心距离L为零的位置的探针定义为同轴配置接收探针140(图2A等)。换言之，接收探针121是包括偏心配置接收探针120和同轴配置接收探针140的术语，与偏心距离L无关，表示接收超声波的探针的名称。
在此，“发送探针110的相反侧”是指由被检查体E划分开的两个空间中的与发送探针110所在的空间相反的侧(在z轴方向上相反的侧)的空间，并非x、y坐标相同的相反侧(即关于xy平面面对称的位置)。如图1所示，发送探针110及偏心配置接收探针120设置成，发送声轴AX1和接收声轴AX2偏离偏心距离L。此外，发送声轴AX1、接收声轴AX2、偏心距离L的具体的内容在后面叙述。
通过接收探针扫描部104移动，偏心配置接收探针120在x轴及y轴方向上扫描试样台102。发送探针110和偏心配置接收探针120夹着被检查体E相对于x轴方向、或y轴方向一边保持偏心距离L一边扫描(粗双箭头)。
此外，在扫描测量装置1中，详情均在后面叙述，但偏心距离L如以下那样设定。即，偏心距离L设定为可接收超声波束U的、因在被检查体E的缺陷部D处的散射而产生的散射波U1(图6B)的距离。或者，偏心距离L设定为，射入到被检查体E的缺陷部D时的偏心配置接收探针120的接收信号强度比射入到被检查体E的健全部N时的偏心配置接收探针120的接收信号强度大。或者，偏心距离L设定为向被检查体E的健全部N照射时不会检测到噪声以外的接收信号的距离。
扫描测量装置1具备偏心距离调整部105，该偏心距离调整部105调整发送探针110及偏心配置接收探针120的至少一方的位置，以使发送声轴AX1与接收声轴AX2的偏心距离L大于零。偏心距离调整部105配备于在壳体101所设置的接收探针扫描部104。而且，在偏心距离调整部105具备偏心配置接收探针120。通过偏心距离调整部105，能够从接收探针扫描部104的位置独立地移动偏心配置接收探针120，能够设定成使接收声轴AX2与发送声轴AX1的偏离为偏心距离L。此外，偏心距离调整部105也可以设于发送探针扫描部103侧。即，只要能设定成使接收声轴AX2与发送声轴AX1的偏离为偏心距离L即可，因此，将偏心距离调整部105也可以设于接收探针121侧，也可以设于发送探针110侧。
在扫描测量装置1连接有控制装置2。控制装置2控制扫描测量装置1的驱动，通过对发送探针扫描部103及接收探针扫描部104进行指示，控制发送探针110及偏心配置接收探针120的移动(扫描)。通过发送探针扫描部103及接收探针扫描部104在x轴及y轴方向同步移动，发送探针110及偏心配置接收探针120在x轴及y轴方向上扫描被检查体E。进一步地，控制装置2基于从发送探针110放出超声波束U(图3)且从偏心配置接收探针120获取到的信号进行波形解析。
此外，在第一实施方式中示出了如下例：在被检查体E经由试样台102固定于壳体101的状态下、即被检查体E相对于壳体101固定的状态下，使发送探针110和偏心配置接收探针120扫描。也可以构成为，与此相反地，使发送探针110和偏心配置接收探针120相对于壳体101固定，通过被检查体E移动而进行扫描。
在图示的例中，在发送探针110与被检查体E之间、以及偏心配置接收探针120与被检查体E之间夹设有气体G(流体F的一例。也可以为液体W(图29))。因此，发送探针110及偏心配置接收探针120能够与被检查体E非接触地检查，因此，能够顺畅且高速地改变xy面内方向的相对位置。即，通过在发送探针110及偏心配置接收探针120与被检查体E之间夹设流体F，能够进行顺畅的扫描。
发送探针110为会聚型的发送探针110。另一方面，偏心配置接收探针120为非会聚型的探针。通过使用非会聚型的偏心配置接收探针120，能够对较宽的范围收集缺陷部D的信息。对于偏心配置接收探针120的会聚性，之后详细地描述。
在第一实施方式中，相对于发送探针110，偏心配置接收探针120在图1的x轴方向偏离偏心距离L地配置，但也可以以在图1的y轴方向偏离的状态配置偏心配置接收探针120。或者，也可以将偏心配置接收探针120在x轴方向上配置于L1，在y轴方向上配置于L2(即，如果以发送探针110的xy平面的位置为原点，则为(L1、L2)的位置)。
图2A是说明发送声轴AX1、接收声轴AX2以及偏心距离L的图，且是发送声轴AX1及接收声轴AX2沿铅垂方向延伸的情况。图2B是说明发送声轴AX1、接收声轴AX2以及偏心距离L的图，且是发送声轴AX1及接收声轴AX2倾斜地延伸的情况。
声轴定义为超声波束U的中心轴。在此，发送声轴AX1定义为发送探针110放出的超声波束U的传播路径的声轴。换言之，发送声轴AX1是发送探针110放出的超声波束U的传播路径的中心轴。如图2B所示，发送声轴AX1包含被检查体E的界面引起的折射。即，如图2B所示，在从发送探针110放出的超声波束U在被检查体E的界面折射的情况下，该超声波束U的传播路径的中心(声轴)为发送声轴AX1。
另外，接收声轴AX2定义为假定偏心配置接收探针120放出超声波束U的情况下的假想超声波束的传播路径的声轴。换言之，接收声轴AX2为假定偏心配置接收探针120放出超声波束U的情况下的假想超声波束的中心轴。其中，详情在后面叙述，但偏心配置接收探针120的探头面作为宏观的形状，具有平面状，但作为微观的形状，例如在表面具有大量微小的突起(单位入射部1331)。因此，接收声轴AX2是在通过不具备该微小的突起(单位入射部1331)而使表面(探头面)平滑不具备该突起的情况下的从表面延伸的法线。
作为具体例，为了简化说明，列举探头面为平面状的非会聚型的接收探针121的情况，对偏心距离L进行说明。在平面状的情况下，接收声轴AX2的方向为探头面的法线方向，通过探头面的中心点的轴为接收声轴AX2。在探头面为长方形的情况下，其中心点定义为长方形的对角线的交点。
接收声轴AX2的方向为探头面的法线方向的理由是因为从该接收探针121放射的假想的超声波束U沿探头面的法线方向射出。在接收超声波束U的情况下，也能够灵敏度良好地接收以探头面的法线方向入射的超声波束U。
偏心距离L由发送声轴AX1与接收声轴AX2的偏离的距离定义。因此，如图2B所示，在从发送探针110放出的超声波束U折射的情况下，偏心距离L由折射的发送声轴AX1与接收声轴AX2的偏离的距离定义。第一实施方式的超声波检查装置Z以使这样定义的偏心距离L为大于零的距离的方式，通过偏心距离调整部105(图1)调整发送探针110及偏心配置接收探针120。由此，能够减少从发送探针110放出且透过缺陷部D(图1)的周围的超声波束U(图3)，容易通过接收探针121检测缺陷部D引起的信号变化。
其中，在第一实施方式中，作为优选的例子，如上述地，偏心配置接收探针120接收因缺陷部D处的超声波束U的散射而产生的散射波U1(图6B)。因缺陷部D的存在而生成散射波U1，因此，通过散射波U1的检测，能够进一步提高缺陷部D的检测精度。在以下的例子中，为了简化说明，举出设置于可接收散射波U1的位置的偏心配置接收探针120为例，对第一实施方式进行说明。
图2A示出了将发送探针110沿被检查体E的表面的法线方向配置的情况。在图2A及图2B中，用实线箭头表示发送声轴AX1。另外，用单点划线的箭头表示接收声轴AX2。此外，在图2A及图2B中，用虚线表示的接收探针121的位置是偏心距离L为零的位置，发送声轴AX1和接收声轴AX2一致的接收探针121是同轴配置接收探针140。另外，用实线表示的接收探针121是配置于大于零的偏心距离L的位置的偏心配置接收探针120。在以发送声轴AX1相对于水平面(图1的xy平面)垂直的方式设置发送探针110的情况下，超声波束U的传播路径不会折射。即，发送声轴AX1不会折射。
图2B是表示将发送探针110从被检查体E的表面的法线方向倾斜角度α地配置的情况的图。在图2B中也与图2A同样地，用实线的箭头表示发送声轴AX1，用单点划线的箭头表示接收声轴AX2。在图2B所示的例子的情况下，如上述，在被检查体E与流体F的界面，超声波束U的传播路径以折射角β折射。因此，发送声轴AX1如图2B的实线箭头所示那样折弯(折射)。在该情况下，用虚线表示的同轴配置接收探针140的位置由于位于发送声轴AX1上，因此是偏心距离L为零的位置。而且，如上述，即使在超声波束U折射的情况下，偏心配置接收探针120也以发送声轴AX1与接收声轴AX2的距离为L的方式配置。此外，在图1所示的例子中，将发送探针110沿被检查体E的表面的法线方向设置，因此偏心距离L为图2A所示的距离。
偏心距离L设定于被检查体E的缺陷部D处的接收信号强度比健全部N处的接收信号强度大的位置。对于这一点，在后面叙述。
图3是表示发送探针110的构造的剖视示意图。图3中，为了简化，仅图示了放出的超声波束U的外廓，但实际上，遍及探头面114的全域，沿探头面114的法线矢量方向放出多个超声波束U。
发送探针110构成为将超声波束U会聚。由此，能够高精度地检测被检查体E中的微小的缺陷部D。能够检测微小的缺陷部D的理由在后面叙述。发送探针110具备发送探针壳体115，在发送探针壳体115的内部具备背衬112、压电转换元件111(例如振子)以及整合层113。在压电转换元件111安装有电极(未图示)，电极通过引线118与连接器116连接。而且，连接器116通过引线117与电源装置(未图示的)及控制装置2连接。
在本说明书中，发送探针110的探头面114在具备整合层113的情况下定义为整合层113的表面，在不具备整合层113的情况下定义为压电转换元件111的表面。即，探头面114是放出超声波束U的面。
图4A是来自偏心配置接收探针120的接收波形，且是表示被检查体E的健全部N处的接收波形的图。图4B是来自偏心配置接收探针120的接收波形，且是表示被检查体E的缺陷部D处的接收波形的图。图4B表示将发送探针110配置于在被检查体E内所设置的宽度2mm宽的空洞(缺陷部D)的xy坐标位置时的接收信号。此外，在图4A及图4B中，时间表示从突发波施加于发送探针110起的经过时间，且使用厚度2mm的不锈钢板作为被检查体E。对发送探针110施加频率800KHz的突发波。更具体而言，将由十波的正弦波构成的突发波以恒定周期施加于被检查体E。
在图4A中未观测到有效的信号，但在图4B中，从突发波施加于发送探针110起，在90微秒后观测到有效的信号。直至观测到该有效的信号的90微秒的延迟是因为从超声波束U的放出到散射波U1到达偏心配置接收探针120，耗费时间。具体而言，相对于空气中的声速为340(m/s)，在构成被检查体E的不锈钢中，声速为6000(m/s)左右，因此产生90微秒的延迟。
图5是表示信号强度数据的标绘的例子的图。在该例子中，对于宽度2mm的缺陷部D，使发送探针110和偏心配置接收探针120在x轴方向上扫描，并标绘从在x轴位置处的接收信号(图4B所示的接收信号)所抽出的信号强度数据(每个扫描位置的信号振幅)。在第一实施方式中，信号强度数据的抽出通过图4B所示的接收信号的Peak To Peak值、即适当的时间区域中的最大值与最小值的差的抽出进行。作为信号强度数据的抽出方法的其它例子，也可以将图4B所示的接收信号通过短时间傅立叶变换等信号处理变换成频率成分，将适当的频率成分的强度抽出。而且，也可以是，以适当的参照波为基准，计算相关函数，作为信号强度数据。这样，与发送探针110的各扫描位置对应地获取信号强度数据。
在图5所示的信号强度数据的标绘中，2mm宽的空洞(缺陷部D)对应于图5的符号D1。可知，相对于在被检查体E的健全部N(符号D1以外的部分)为噪声电平的信号，在内部具有缺陷部D的位置(符号D1)，接收信号显著变大。
因此，偏心距离调整部105优选调整偏心距离L，以使入射到缺陷部D时的在偏心配置接收探针120的接收信号强度比入射到健全部N时的接收信号强度大。由此，能够基于接收信号强度检测缺陷部D。这种偏心距离L例如是配置于可接收散射波U1(图6B)的位置的偏心配置接收探针120的接收声轴AX2与发送探针110的发送声轴AX1的距离。虽然均未图示，但偏心距离调整部105例如由促动器、马达等构成。
另外，偏心距离调整部105优选将偏心距离L调整为在照射到健全部N时不会检测到噪声以外的接收信号的距离。即，偏心距离调整部105优选以在被检查体E的健全部N处不出现有效的接收信号的方式设定偏心距离L。由此，使SN比(Signal to Noise比、信号噪声比)增大，能够将检测到噪声以外的接收信号的场所判断为缺陷部D，能够检测缺陷部D。
偏心距离L例如能够使用由与被检查体E相同的材料构成且在内部具有缺陷部D的标准试样来确定。然后，向标准试样的缺陷部D照射超声波束U，基于可接收超声波束U或散射波U1的位置，确定偏心距离L。
在使发送探针110以仅x轴方向的一维扫描的情况下，在显示装置3显示图5所示的信号强度数据的图表。对于发送探针110的扫描方向为x轴方向及y轴方向的二维的情况下，通过标绘信号强度数据，将缺陷部D的位置显示为二维图像，且将其显示于显示装置3。
图6A是第一实施方式的超声波束U的传播路径，且是表示超声波束U射入健全部N的情况的图。图6B是第一实施方式的超声波束U的传播路径，且是表示超声波束U射入缺陷部D的情况的图。
如图6A及图6B所示，从发送探针110放出的超声波束U向被检查体E射入。如图6A所示，在超声波束U射入健全部N的情况下，超声波束U以朝向发送声轴AX1会聚的方式通过。因此，在保持偏心距离L而配置的偏心配置接收探针120中观测不到接收信号。与之相对，如图6B所示，在超声波束U射入缺陷部D的情况下，超声波束U在缺陷部D散射，该散射波U1被偏心设置的偏心配置接收探针120接收。因此，观测到有效的接收信号。
这样，通过被检查体E的缺陷部D散射的散射波U1被偏心配置接收探针120观测。因此，缺陷部D处的接收信号比健全部N处的接收信号大。即，判定为在信号大的位置存在缺陷部D。因此，偏心距离调整部105优选将偏心距离L调整为可接收所照射的超声波束U的、因被检查体E的缺陷部D处的散射而产生的散射波U1的距离。由此，能够在缺陷部D检测到特有的散射波U1，能够提高缺陷部D的检测精度。
偏心距离L优选为仅能够选择性地接收散射波U1而不接收从发送探针110放出的超声波束U的长度。由此，能够增大SN比，提高缺陷部D的检测性能、特别是检测灵敏度。在此，“检测灵敏度高”是指与现有方法相比能够检测到更小的缺陷部D。即，可检测的缺陷部D的尺寸的下限比现有方法小。
在此，作为比较例，对现有的超声波检查的手法进行说明。
图7A是表示现有的超声波检查方法的超声波束U的传播路径的图，且是表示向健全部N射入时的图。图7B是表示现有的超声波检查方法的超声波束U的传播路径的图，且是表示向缺陷部D射入时的图。在现有的超声波检查方法中，如例如专利文献1记载的那样，以发送声轴AX1和接收声轴AX2一致的方式，配置发送探针110及作为接收探针121的同轴配置接收探针140。
如图7A所示，在超声波束U射入被检查体E的健全部N的情况下，超声波束U通过被检查体E而到达同轴配置接收探针140。因此，接收信号变大。另一方面，如图7B所示，在超声波束U射入缺陷部D的情况下，因缺陷部D而使超声波束U的透过被阻止，因此接收信号减少。这样，通过接收信号的减少来检测缺陷部D。这如专利文献1所示的那样。
在此，对于将如图7A及图7B所示的那样、由于在缺陷部D超声波束U的透过被阻止，接收信号减少而检测缺陷部D的方法，在此称为“阻止法”。另一方面，将如第一实施方式那样检测缺陷部D处的散射波U1的检查方法称为“散射法”。
图8是表示现有的超声波检查方法下的信号强度数据的标绘的图。该图是发明人等以图7A及图7B所示的阻止法的超声波检查方法、即使发送声轴AX1和接收声轴AX2一致的配置，检查具有与在上述的图5中所使用的被检查体E相同的缺陷部D的被检查体E的信号强度图表。在图8中，符号D1的部分是相当于缺陷部D的部分。
在图8中，在缺陷部D的中心位置(位置为0mm)确认信号的减少，但该减少量较小。这被认为是因为在小于超声波束U的大小的缺陷部D，在其周围透过的超声波束U较多。因此，在使发送声轴AX1和接收声轴AX2一致的阻止法中，难以检测到缺陷部D引起的信号变化，检测灵敏度低。
与之相对，通过将发送声轴AX1和接收声轴AX2偏离，能够减少偏心配置接收探针120所接收的信号强度中的在小于超声波束U的大小的缺陷部D的周围透过的超声波束U的信号。由此，能够相对增大缺陷部D引起的信号强度的减少量，提高缺陷部D的检测性能、特别是检测灵敏度。其中，如上述的图5所示，可知，根据适用于第一实施方式的散射法的结构，与基于阻止法的图8的结果相比，能够明确地检测到缺陷部D的位置。即，将作为比较例的图8所示的接收结果和图5所示的第一实施方式的手法的接收结果比较，图5所示的第一实施方式的手法可获得更高的SN比。
参照图9A及图9B对第一实施方式的散射法获得更高的SN比的理由进行说明。
图9A是表示被检查体E内的缺陷部D与超声波束U的相互作用的图，且是表示接收直达的超声波束U(以下，称为“直达波U3”)的样子的图。对于直达波U3，在后面叙述。图9B是表示被检查体E内的缺陷部D与超声波束U的相互作用的图，且是表示接收散射波U1的样子的图。在此，考察缺陷部D的大小比超声波束U的宽度(以下，称为束宽BW)小的情况。这里的束宽BW是到达缺陷部D时的超声波束U的宽度。
另外，图9A及图9B示意性地示出了缺陷部D附近的微小区域处的超声波束U的形状，因此，虽然将超声波束U平行地描绘，但实际上是会聚的超声波束U。而且，图9A及图9B中的接收探针121的位置是为了便于说明而标记出概念性的位置，接收探针121的位置和形状未正确地定标。即，如果以缺陷部D和超声波束U的形状的放大比例来考虑，则接收探针121位于比图9A及图9B所示的位置在图面上下方向上更远离的位置。在此，接收探针121在图9A中是同轴配置接收探针140，在图9B中是指偏心配置接收探针120。
超声波束U即使会聚后入射，在缺陷部D附近也具有某种有限的宽度。将其设为缺陷部D的位置处的束宽BW。此外，在图9A及图9B中示出了缺陷部D的位置处的束宽BW比缺陷部D的大小宽的情况。
图9A是表示使发送声轴AX1和接收声轴AX2一致的阻止法的情况的图。在缺陷部D比束宽BW小的情况下，一部分超声波束U被阻止，因此接收信号减少，但不会成为零。例如，在缺陷部D的截面积为由束宽BW规定的束截面积的20％的情况下，接收信号仅减少20％，因此难以实现缺陷部D的检测。即，在图9A所示的情况下，在缺陷部D存在的部位，接收信号仅减少20％(参照图8)。
图9B是表示第一实施方式的优选的手法的情况、即散射法的情况的图。在散射法中，在超声波束U不触及缺陷部D的情况下，超声波束U不会射入偏心配置接收探针120，因此接收信号为零。而且，如图9B所示，即使在超声波束U的一部分触及缺陷部D的情况下，由于散射波U1被偏心配置接收探针120观测到，因此与阻止法相比，容易实现缺陷部D的检测。即，如果不存在缺陷部D，则接收信号为零，如果存在缺陷部D，即使其微小，则接收信号也不是零。因此，能够提高SN比(参照图5)。
这样，根据第一实施方式的手法(散射法)，能够高灵敏度地检测比束宽BW小的缺陷部D。在此，“能够高灵敏度地检测”是指能够检测比现有方法小的缺陷部D。即，可检测的缺陷部D的尺寸的下限比现有的方法小。
另外，如图9A所示，在阻止法中，以与健全部N对应的接收信号量为基准，根据与其相差的减少量判定缺陷部D。因此，优选健全部N处的接收信号为恒定值。但是，在流体F中、特别是在气体G中传播的超声波中，与在液体W(图29)中传播的超声波比较，到达接收探针121的强度极小。因此，优选接收信号以高的放大率(增益)放大。因此，为了保持增益恒定，优选高精度的信号放大电路。另一方面，在第一实施方式的散射法中，如图5所示，在健全部N，信号大致为零，在缺陷部D，观测到信号，因此能够减小对信号放大电路的增益稳定性的要求。其中，在上述的图5中，信号强度的值提高了偏移值的量。
另外，在第一实施方式中，得到正像。即，在散射法中，在健全部N不产生信号，或者即使产生，也较小，而在缺陷部D，新产生信号，或者信号变大。即，得到缺陷部D的正像。与之相对，在阻止法中，在健全部N，信号较大，在缺陷部D，信号减少。即，得到缺陷部D的负像。
图10A是说明偏心配置接收探针120的构造的图，且是从侧方观察的图。偏心配置接收探针120从散射波U1的接收面(探头面)即表面侧起，具备声透镜部130、整合层131以及压电转换元件132。散射波U1(图6B)向声透镜部130入射。此外，通过由同一部件构成声透镜部130和整合层131，它们也可以一体地构成为不能区分。即，也可以使还具有整合层131的功能的声透镜部130与压电转换元件132接触。即使这样，也起到本公开的效果。
压电转换元件132是将超声波转换成电信号的元件，能够由例如振子、MEMS(Micro－Electro－MechanicalSystems)型的元件等构成。作为振子的例子，可举出由陶瓷等材料构成的压电振子，通过压电效应(压电效应)将超声波转换成电信号。作为MEMS型的压电转换元件的例子，举出静电电容压电转换元件(CMUT、CapacitiveMicro－machinedUltrasonicTransducer)。静电电容压电转换元件为具备微小薄膜的静电电容元件，通过测量因超声波而使微小薄膜振动时的电容的变化量，能够测量超声波强度。
如上所述，通过偏心配置接收探针120检测到散射波U1(图6B)，能够检测微小的缺陷部D。在检测时，由接收到的散射波U1引起的接收信号强度越大，检测精度越高。散射波U1的入射方向越靠近压电转换元件132的法线方向(接收声轴AX2的方向)，接收信号强度越高。因此，偏心配置接收探针120在表面具备入射部133，通过入射部133能够将散射波U1沿着压电转换元件132的法线方向入射。在此所说的沿着法线方向可以为法线方向(与接收声轴AX2同方向)，也可以是在不显著损害本公开的效果的程度下相对于法线方向(接收声轴AX2)具有倾斜的入射。具体而言，例如，作为相对于接收声轴AX2的角度(后面叙述的角度(图11))，为例如0°以上且3°以下。
入射部133在表面具备多个单位入射部1331。单位入射部1331呈具有多个法线的表面形状。在此所说的法线沿例如预定方向延伸，具体而言，是指单位入射部1331的局部的表面的法线NL(图11)，在例如图10A中，是延伸方向根据表面位置而变化的直线。例如，在图示的例子中，单位入射部1331在剖视时具有曲线的表面形状。因此，从表面延伸的法线的延伸方向根据表面的位置变化。通过具有多个沿预定方向延伸的法线NL，虽然详情参照图11在后面叙述，但能够使以各种入射角γ(图11)向射入到单位入射部1331的散射波U1沿着压电转换元件132的法线方向向压电转换元件132入射。由此，能够增强接收信号强度。
单位入射部1331的表面形状在包含接收声轴AX2的剖视中(例如图10A)包含曲线。通过包含曲线，能够增多法线NL的数量，能够扩大可增强接收信号强度的入射角γ的范围。
声透镜部130在表面侧以例如与声透镜部130成为一体的方式具备入射部133。由此，能够抑制射入到入射部133的散射波U1的大的衰减地传递到压电转换元件132。但是，入射部133也可以构成为与声透镜130不同的部件。
声透镜部130由比流体F(例如空气等气体G)中的声速大的材料构成。由此，基于式(1)及式(2)等，能够将散射波U1沿着压电转换元件132的法线方向向压电转换元件132入射。
在压电转换元件132的对应的探头面配置有至少两个单位入射部1331。在此所说的对应的探头面在图示的例子中为声透镜部130的上表面。由此，射入到各个单位入射部1331的散射波U1能够以适当的角度向压电转换元件132入射。因此，能够遍及偏心配置接收探针120的接收面的大的范围扩大接收允许角度，能够实现接收面积大且接收允许角度大的接收探针121。而且，在本公开的超声波检查装置Z中，偏心配置接收探针120的接收面上的散射波U1的入射位置根据缺陷部D的深度、形状等而不同。因此，通过使用接收面积大且接收允许角度大的接收探针121，能够提高接收信号的接收效率，能够提高检测性能。
此外，也可以构成为，接收探针121具备多个压电转换元件132，各个压电转换元件在其对应的探头面配置有至少两个单位入射部1331。显而易见，即使在该情况下，也可得到本公开的效果。
图10B是图10A的俯视图。单位入射部1331在表面具有作为假想的圆柱的假想圆柱1342的侧面形状的一部分。在图示的例子中，单位入射部1331例如以凸状具备作为正圆柱的假想圆柱1342的侧面形状中的以包含中心轴的方式切断一半(圆的直径的1/2)的正圆柱(半正圆柱)的侧面形状。但是，不需要为一半，也可以为比一半多的量(例如具有该圆的直径的2/3的高度的单位入射部1331)、或者比一半少的量(例如具有该圆的直径的1/3的高度的单位入射部1331)等。此外，在此所说的正圆不需要为严谨的正圆，只要是通过通常的测定方法测定到的直径在圆周方向上相等的圆即可。
此外，在图10A中，用双点划线所示的假想圆柱1342为假想的圆柱，从入射部133的表面伸出的部分(图10A中用实线显示)具有实体。假想圆柱1342中的在图10A中用双点划线示于入射部133的内部的线是用于说明的假想的线，而不是实体。即，图10A所示的入射部133的形状表示具备多个单位入射部1331即凸形状的形状。
假想圆柱1342、1343的意思在图20A、图23、图24等中也是同样的。
通过在表面具有圆柱的侧面形状的一部分，即使在射入例如在图10A中的与纸面垂直的方向具有宽度的散射波U1的情况下，也能够接收散射波U1。
在图示的例子中，在水平面沿将发送声轴AX1(图1)和接收声轴AX2(图10A)连接的假想的线段的方向(散射波U1的传播方向。纸面左右方向)连续地配置有多个单位入射部1331。另外，单位入射部1331在水平面内从与该线段垂直的方向(纸面上下方向)的一方向向另一方向延伸。
图11是将图10A所示的偏心配置接收探针120的表面放大表示的图。图11表示散射波U1以入射角γ射入到入射部133的情况。成为在此所说的入射角γ的基准的直线是压电转换元件132的法线方向即接收声轴AX2。在图示的例子中，接收声轴AX2和法线NL在表面位置P1交叉。在表面位置P1处散射波U1相对于法线NL的入射角为角度α1。接收声轴AX2和法线NL形成的角度为入射角γ与角度α1的和。到达表面位置P1的散射波U1相对于法线NL具有角度α3地折射而入射。另外，散射波U1入射的单位入射部1331的表面位置P1由相对于由半圆柱构成的单位入射部1331处的与接收声轴AX2同方向的直线(单点划线)的中心角ω定义。
角度α1和角度α3根据斯涅尔定律，满足下述式(1)。
[式1]
在式(1)中，声速c1是在流体F中的声速，声速c3是在单位入射部1331中的声速。在第一实施方式中，流体F为空气，包含单位入射部1331的声透镜部130为硅橡胶树脂，因此，声速c1为340m/s，声速c3为1000m/s。因此，声速c3比声速c1大，角度α3比角度α1大。
在此，单位入射部1331内的散射波U1的角度当以接收声轴AX2为基准时，为从中心角ω减去角度α3的角度。入射角γ和角度/>满足下述式(2)。
[式2]
图12均是表示如图11所示地至单位入射部1331(图11)的入射角γ与射入的散射波U1的相对于接收声轴AX2的角度为零时的中心角ω的关系的图表。角度/>为零、即散射波U1沿压电转换元件132(图10A)的法线方向入射时，信号强度最大。因此，如图12所示，无论入射角γ为0°～20°的哪一个，都存在角度/>成为零的中心角ω。根据该结果，具有束宽地入射的散射波U1中的在角度/>为零的中心角ω的位置射入的散射波U1与接收声轴AX2同方向地行进，且相对于例如板状或箔状的压电转换元件132垂直地入射。由此，信号强度成为最大，能够提高检测灵敏度。
这样，通过在偏心配置接收探针120的表面具备入射部133，能够在偏心配置接收探针120的接收面的宽幅的位置检测以宽幅的入射角γ射入的散射波U1，由此，能够扩大偏心配置接收探针120的设置角度的界限，能够提高由散射波U1引起的超声波信号的检测灵敏度。
根据图11可知，在使用假想圆柱1342的一部分的形状作为单位入射部1331的情况下，局部的法线NL的方向与中心角ω相等。因此，根据图12可知，作为预定方向的法线NL的方向的范围，如果设为0°～10°，则对应的入射角γ的范围为接收角度范围，0°～7°成为接收角度范围。而且，作为预定方向的法线NL的方向的范围，如果设为0°～15°以上的范围，则接收角度范围扩展至0°～10°。另外，作为预定方向的法线NL的方向的范围，如果设为0°～30°以上的范围，则接收角度范围扩展至0°～20°。
这样，通过使用式(2)，能够知道满足期望的接收角度范围的单位入射部的法线方向的范围。然后，以此为基础，能够设计单位入射部1331的适当的形状。
另外，需要注意的是，图12所示的中心角ω与入射角γ的关系根据单位入射部1331的材料(声速)而改变。通过使用式(2)，能够根据单位入射部1331的声速c3了解中心角ω与入射角γ的关系。
图13是控制装置2的功能块图。控制装置2具备发送系统210、接收系统220、数据处理部201、扫描控制器204、驱动部202以及位置测量部203。
发送系统210是生成至发送探针110的施加电压的系统。发送系统210具备波形产生器211及信号放大器212。由波形产生器211产生突发波信号。然后，产生的突发波信号被信号放大器212放大。从信号放大器212输出的电压施加于发送探针110。
接收系统220是检测从偏心配置接收探针120输出的接收信号的系统。从偏心配置接收探针120输出的信号输入信号放大器222被放大。放大的信号输入波形解析部221。波形解析部221根据接收信号生成信号强度数据(图5)。生成的信号强度数据发送至数据处理部201。
数据处理部201将与被检查体E的缺陷部D相关的信息图像化、或者检测有无缺陷部D的存在，将获取到的信息处理成期望的形式。此外，由数据处理部201所生成的图像及信息显示于显示装置3。
扫描控制器204驱动控制图1所示的发送探针扫描部103及接收探针扫描部104。发送探针扫描部103及接收探针扫描部104的驱动控制通过驱动部202进行。另外，扫描控制器204经由位置测量部203测量发送探针110及偏心配置接收探针120的位置信息(x轴方向及y轴方向的各扫描位置。xy坐标)。
数据处理部201基于从扫描控制器204接收的发送探针110及偏心配置接收探针120的位置信息，将各个位置处的信号强度数据标绘而图像化，并显示于显示装置3。如上述，在缺陷部D所获取的信号强度数据比健全部N的信号强度数据大。因此，当对发送探针110的扫描位置标绘信号强度数据时，能够获取表示在何处存在缺陷部D的图像。显示装置3显示该图像。
图14是表示控制装置2的硬件结构的图。控制装置2具备RAM(Random AccessMemory)等存储器251、CPU(Central Processing Unit)252、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)等存储装置253、NIC(Network Interface Card)等通信装置254、I/F(Interface)255等而构成。
控制装置2将储存于存储装置253的预定的控制程序载入存储器251，且由CPU252执行。由此，图3的数据处理部201、位置测量部203、扫描控制器204、数据处理部201等具体化。
图15是表示第一实施方式的超声波检查方法的流程图。第一实施方式的超声波检查方法能够由上述的超声波检查装置Z执行，适当参照图1及图10进行说明。第一实施方式的超声波检查方法通过经由气体G(图1)向被检查体E(图1)入射超声波束U，进行被检查体E的检查。此外，对在该超声波检查方法中使用气体G作为流体F的实施方式进行说明，当然，该超声波检查方法对于使用液体W作为流体F的实施方式也是有效的。
首先，根据控制装置2(图10)的指令，进行从发送探针110(图1)放出超声波束U(图6B)的步骤S101。接着，进行在偏心配置接收探针120(图1)接收超声波束U(在该例子中为散射波U1)的步骤S102。
然后，进行基于偏心配置接收探针120所接收到的超声波束U(在该例子中为散射波U1)的信号(例如波形信号)，提取信号的振幅等信号强度信息的步骤S103。
波形解析部221(图10)的输出信号输入数据处理部201(图10)。在步骤S104中，参照从扫描控制器204(图10)发送的扫描位置信息(坐标位置)，将扫描位置的信号强度图像化，生成缺陷图像。步骤S104通过数据处理部201进行。
数据处理部201(图10)判定扫描是否完成(步骤S111)。在扫描完成时(Yes)，控制装置2(图10)使处理结束。在扫描未完成时(No)，数据处理部201向驱动部202(图10)输出指令，由此使发送探针110及偏心配置接收探针120移动至下一扫描位置(步骤S112)，将处理返回步骤S101。
根据以上的超声波检查装置Z及超声波检查方法，能够提高缺陷部D的检测性能。例如能够缩小可检测的缺陷尺寸。
图16是表示第二实施方式的超声波检查装置Z的扫描测量装置1的结构的图。在第二实施方式中，扫描测量装置1具备调整偏心配置接收探针120的倾度的设置角度调整部106。由此，能够增大接收信号的强度，能够增大信号的SN比。设置角度调整部106例如虽然均未图示，但由促动器、马达等构成。
在此，将发送声轴AX1和接收声轴AX2形成的角度θ定义为接收探针设置角度。在图16的情况下，发送探针110沿铅垂方向设置，因此发送声轴AX1为铅垂方向，因此，作为接收探针设置角度的角度θ是发送声轴AX1(即铅垂方向)与从构成偏心配置接收探针120的压电转换元件132(图10A)的表面延伸的法线所形成的角度。而且，通过设置角度调整部106，使角度θ向发送声轴AX1所在的侧倾斜，将角度θ设定为大于零的值。即，将偏心配置接收探针120倾斜配置。具体而言，偏心配置接收探针120以满足0°＜角度θ＜90°的方式倾斜配置，角度θ为例如10°，但不局限于此。
另外，如下定义将偏心配置接收探针120倾斜配置时的偏心距离L。定义接收声轴AX2与偏心配置接收探针120的声透镜部130(图10A)的交点C2。另外，定义发送声轴AX1与发送探针110的探头面的交点C1。将使交点C1的位置投影到xy平面的坐标位置(x4、y4)与使交点C2的位置投影到xy平面的坐标位置(x5、y5)的距离定义为偏心距离L。
图17是说明产生第二实施方式实现的效果的理由的图。散射波U1沿从发送声轴AX1偏离的方向传播。因此，如图17所示，散射波U1在到达被检查体E的外侧时，与被检查体E表面的法线矢量具有非零的角度α2地向被检查体E与外部的界面入射。而且，从被检查体E的表面出来的散射波U1的角度相对于被检查体E表面的法线方向具有非零的射出角即角度β2。在使偏心配置接收探针120的压电转换元件132(图10A)的法线矢量与散射波U1的行进方向一致时，能够效率良好地接收散射波U1。即，通过将偏心配置接收探针120倾斜配置，能够增大接收信号强度。
图18是表示具备不具有入射部133(图11)的偏心配置接收探针150的超声波检查装置的图。在第二实施方式中，在以下的记述中，对于具备多个单位入射部1331(图11)的入射部133(图11)，一边与使用不具备这种入射部133(图11)的偏心配置接收探针150的情况进行比较一边进行描述。偏心配置接收探针150的接收面是平坦的。偏心配置接收探针120(图17)和偏心配置接收探针150除了入射部133的有无，具有相同的结构。
在偏心配置接收探针150中，如果从被检查体E射出的超声波束U的角度β2和发送声轴AX1与接收声轴AX2所成的角度θ一致，则接收效果变得最高。但是，即使在角度β2和角度θ不完全一致的情况下，也可得到接收信号增大的效果，因此如图18所示，角度β2和角度θ也可以不完全一致。在该情况下，根据参照上述的图11等所说明的作用机构，也能够增大接收信号。
图19是测定偏心配置接收探针120的角度θ与信号强度的关系的图。在该测定中，使用偏心配置接收探针150(图18)。在该测定条件下，如果将设置偏心配置接收探针150的角度θ设为8°，则信号强度最大，此时的强度为角度θ为0°时的信号强度的约9倍。因此，在使信号强度最大的观点下，在图示的例子中，角度θ优选为8°。但是，在图示的例子中，只要角度θ超过0°(即不倾斜)且为17°以下，就可得到比不倾斜时的信号强度大的信号强度，能够提高检测精度。此外，即使在角度θ为0°以下及超过17°的情况下，信号也被检测到，因此，能够检测散射波U1。
另一方面，如果角度θ从最佳的角度即8°偏移例如±2°，则信号强度大幅降低至1/2～1/3。这表示在角度β2(图18)为与角度θ(图18)一致的8°时示出最大信号强度，通过角度β2从角度θ偏移，信号强度降低。
散射波U1的方向如上述那样具有某种程度的扩展性，因此，角度α2也具有扩展性。因此，从被检查体E射出的散射波U1的角度β2也具有扩展性。另一方面，以从偏心配置接收探针150的接收面的法线即接收声轴AX2偏移的角度入射的散射波U1因偏心配置接收探针120的指向性，接收灵敏度降低。因此，难以接收散射波U1的一部分成分。
但是，在本公开的超声波检查装置Z中，由于具备具有多个单位入射部1331的入射部133，因此，如参照上述的图10A、图10B、图11等所说明的那样，偏心配置接收探针120的接收允许角度扩大。因此，能够抑制散射波U1的接收泄漏，能够提高由缺陷部D引起的信号的检测精度。
对接收允许角度进一步进行详细叙述。如上述那样，接收探针121能够灵敏度最良好地接收压电转换元件132(图10A)的表面的法线方向(与上述的宏观的探头面的法线方向同义)的超声波束U。灵敏度良好是指在输入强度相同的超声波束U时，可得到更高的信号电压。如上述，向接收探针121入射的超声波束U的入射角为入射角γ。入射角γ以压电转换元件132的表面的法线即接收声轴AX2为基准。即，在超声波束U沿法线方向入射的情况下，入射角γ为0°。
在压电转换元件132的宽度为长度a(例如图10A所示的剖视下的横向宽度)的接收探针121的情况下，信号强度降低至1/2的入射角γ(－6dB)用下述式(3)表示。式(3)是在不具备入射部133的接收探针121、即如偏心配置接收探针150那样的、接收面平坦的接收探针121的情况下成立的数式。
[式3]
Λ是超声波束U的波长，f是超声波束U的频率，c是声速。根据数式(3)可知，在接收探针121中，长度a的值越大，则指向性越高，超声波束U的波长λ的值越小，则指向性越高。
如上述，超声波束U即散射波U1的路径根据缺陷部D的深度位置等而改变。因此，优选压电转换元件132的长度a较大，由此，能够抑制在宽幅的压电转换元件132(图10A)处的散射波U1的接收泄漏。另一方面，成为宽幅的结果，接收散射波U1的偏心配置接收探针150的指向性变高。
进一步地，若将介质中的声速c进行比较，则空气中的声速(340m/s)比水中声速(1400m/s)慢，因此，在空气中接收超声波束U的情况下，指向性进一步变高。另外，在使用气体G作为流体F的情况下，偏心配置接收探针150的角度θ引起的接收灵敏度变化进一步显著。因此，在接收散射波U1的偏心配置接收探针150中，接收灵敏度根据角度θ的设定而变化。
特别是，在偏心配置接收探针150的指向性较高的情况下，如果角度θ偏离最佳的角度，则接收信号强度降低，因此优选使用高精度的设置角度调整部106(图16)。
目前为止，结合使用偏心配置接收探针150的情况进行了叙述。
返回图17，偏心配置接收探针120具备具有多个单位入射部1331的入射部133。因此，即使由设置角度调整部106调整的角度θ的精度没有那么高，至偏心配置接收探针120的入射角γ偏离期望角度，也例如如参照图10A、图10B、图11等所说明的那样，能够提高接收信号强度。由此，能够提高缺陷部D的检测精度。
通过偏心配置接收探针120具备入射部133，接收允许角度扩大，但如果将偏心配置接收探针120的角度θ设置成与角度β2(图17)大致一致，则即使在入射角γ的狭窄的范围，也能够接收音波。因此，即使偏心配置接收探针120的接收允许角度的扩大幅度小，也能够有效地接收。因此，即使在使用了偏心配置接收探针120的情况下，通过适当设定角度θ，也具有能够有效地接收的效果。
特别是，通过具备多个单位入射部1331，偏心配置接收探针120的接收允许角度扩展，因此，角度θ的调整界限扩展，也具有调整变得容易的效果。
返回图16，在扫描测量装置1中，设置有设置角度调整部106，通过设置角度调整部106设置偏心配置接收探针120。通过设置角度调整部106，能够调整偏心配置接收探针120的接收探针设置角度。由于散射波U1的路径因被检查体E的材料、厚度等略微变化，因此偏心配置接收探针120的设置角度的最佳值也变化。因此，通过能够利用设置角度调整部106调整接收探针设置角度，能够根据被检查体E的材料、厚度等适当调整偏心配置接收探针120的设置角度。
另外，在第二实施方式中，偏心配置接收探针120以相对于水平面倾斜的状态配置，但发送探针110也可以以倾斜的状态配置。或者，也可以是，发送探针110以相对于水平面倾斜的状态配置，偏心配置接收探针120的探头面配置为相对于水平面(xy平面)成为并行。在任意情况下，都如上述图2B所示，发送声轴AX1和接收声轴AX2以偏离的状态配置。
图20A是说明第三实施方式的偏心配置接收探针120的构造的图，且是从侧方观察的图。第三实施方式的偏心配置接收探针120除了具备入射部134代替第一实施方式的入射部133(图10A)，与第一实施方式相同。另外，入射部134除了具备单位入射部1341代替单位入射部1331(图10A)，与第一实施方式相同。
单位入射部1341与单位入射部1331同样地，在表面具有假想的圆柱即假想圆柱1342的侧面形状的一部分。但是，单位入射部1331以例如凹状具备作为正圆柱的假想圆柱1342的侧面形状中的以包含中心轴的方式切断成一半的正圆柱(半正圆柱)的表面形状。即使为这种形状，也能够在单位入射部1341产生多个沿预定方向延伸的法线NL(图20B)。
图20B是将图20A所示的偏心配置接收探针的表面放大表示的图。若与上述的图11同样地考虑，则在图示的例子中，接收声轴AX2和法线NL在表面位置P2交叉，它们所形成的角度是入射角γ与角度α1的和。到达表面位置P2的散射波U1相对于法线NL具有角度α3地折射而入射。而且，在图20B所示的例子中，上述式(1)也成立。因此，作为以角度为零的方式使散射波U1向压电转换元件132(图20A)入射时的入射角与中心角ω的关系，上述的图12所示的图表成立。
这样，通过在偏心配置接收探针120的表面具备入射部134，在偏心配置接收探针120的接收面的宽幅的位置，能够检测以宽幅的入射角γ射入的散射波U1。由此，能够扩大偏心配置接收探针120的设置角度的界限，能够提高由散射波U1引起的超声波信号的检测灵敏度。
图21是说明第四实施方式的偏心配置接收探针120的构造的图，且是从侧方观察的图。第四实施方式的偏心配置接收探针120所具备的入射部135除了具备单位入射部1351代替单位入射部1331(图10A)，与第一实施方式的入射部133(图10A)相同。
单位入射部1351至少在发送探针110的配置侧具备具有多个法线NL(图11)的表面形状。因此，单位入射部1351在表面具有以下形状：将在表面具有假想圆柱1342(图10A)的侧面形状的一部分的单位入射部1331(图10A)中的与发送探针110(图1)的配置侧为相反的侧(在图示的例子中为左侧)的至少一部分切出。在图示的例子中，通过将正半圆柱中的左侧一半切出，与发送探针110的配置侧相反的侧(图示的例子中为左侧)全部被切出。
根据这种入射部135，除了发送探针110的配置侧即斜右方向，还能够有效地检测从垂直方向入射的散射波U1。此外，能够预先设想散射波U1从斜右方向入射或从斜左方向入射。例如，如图17所示，在以接收声轴AX2成为发送声轴AX1的左侧的方式配置偏心配置接收探针120的情况下，散射波U1从斜右方向入射。换言之，角度β2为正或零。这在角度β2为正时对应于从斜右方向的入射，在角度β2为零时对应于从垂直方向的入射。
图22是说明第五实施方式的偏心配置接收探针120的构造的图，且是从侧方观察的图。第五实施方式的偏心配置接收探针120所具备的入射部136除了具备单位入射部1361代替单位入射部1341(图20A)，与第三实施方式的入射部134(图20A)相同。
单位入射部1361至少在发送探针110的配置侧具备具有多个法线NL(图20B)的表面形状。因此，单位入射部1361在表面具有以下形状：将在表面具有假想圆柱1342(图20A)的侧面形状的一部分的单位入射部1341中的发送探针1108(图1)的配置侧(图示的例子中为右侧)的至少一部分切出。在图示的例子中，通过将正半圆柱中的右侧一半切出，发送探针110的配置侧(图示的例子中为右侧)全部被切出。
根据这种入射部136，除了发送探针110的配置侧即斜右方向，还能够有效地检测从垂直方向入射的散射波U1。
图23是说明第六实施方式的偏心配置接收探针120的构造的图，且是从侧方观察的图。第六实施方式的偏心配置接收探针120所具备的入射部137除了具备单位入射部1371代替单位入射部1331(图10A)，与第一实施方式的入射部133(图10A)相同。
单位入射部1371在表面具有假想的圆柱即假想圆柱1343的侧面形状的一部分。假想圆柱1343与作为正圆柱的假想圆柱1342(图10C)不同，为椭圆柱。在图示的例子中，单位入射部1371以例如凸状具备作为椭圆柱的假想圆柱1343的侧面形状中的以包含中心轴及长径的方式切断成一半的椭圆圆柱(半椭圆柱)的表面形状。但是，不需要为一半，也可以为比一半多的量(例如具有椭圆的短径或长径的2/3的高度的单位入射部1371)、或者比一半少的量(例如具有椭圆的短径或长径的1/3的高度的单位入射部1371)等。
通过在表面具有椭圆柱的侧面形状的一部分，即使在例如图23中的与纸面垂直的方向具有宽度的散射波U1入射的情况下，也能够接收散射波U1。
图24是说明第七实施方式的偏心配置接收探针120的构造的图，且是从侧方观察的图。第七实施方式的入射部138除了具备单位入射部1381代替单位入射部1341(图20A)，与第三实施方式的入射部134(图20A)同样。
单位入射部1381在表面具有作为假想的圆柱的假想圆柱1343的侧面形状的一部分。假想圆柱1343与作为正圆柱的假想圆柱1342(图20A)不同，为椭圆柱。在图示的例子中，单位入射部1381以例如凹状具备作为椭圆柱的假想圆柱1343的侧面形状中的以包含中心轴及长径的方式切断成一半的椭圆柱(半椭圆柱)的表面形状。
通过在表面具有椭圆柱的侧面形状的一部分，即使在例如图24中的与纸面垂直的方向具有宽度的散射波U1入射的情况下，也能够接收散射波U1。
图25A是说明第八实施方式的偏心配置接收探针120的构造的图，且是从侧方观察的图。第八实施方式的偏心配置接收探针120所具备的入射部139除了具备单位入射部1391代替单位入射部1331(图10A)，与第一实施方式的入射部133(图10A)相同。单位入射部1391的表面形状在包含接收声轴AX2的剖视下，包含曲线。
图25B是图25A的俯视图。单位入射部1391在表面具有假想球1344(图25A)的表面形状的一部分。在图示的例子中，单位入射部1391以例如凸状具备假想球1344的侧面形状中的以包含球的中心的方式切断成一半的正圆球(半正圆球)的表面形状。但是，不需要一半，也可以为比一半多的量(例如具有圆的直径的2/3的高度的单位入射部1391)、或者比一半少的量(例如具有圆的直径的1/3的高度的单位入射部1391)等。此外，在此所说的正圆不需要是严谨的正圆，是指通过通常的测定方法测定的直径在全范围内相等的球。另外，单位入射部1391可以为凹状代替凸状，也可以为椭圆球(椭圆体)的一部分代替正圆球的一部分。
在散射波U1的传播方向(纸面左右方向)上配置有多个单位入射部1391。另外，在与散射波U1的传播方向正交的方向中的水平方向(纸面上下方向)上也配置有多个单位入射部1391。单位入射部1391配置于构成格子的各交点上。
根据入射部139，能够扩大偏心配置接收探针120的允许接收角度，能够抑制散射波U1的接收泄漏。
图26是说明第九实施方式的偏心配置接收探针120的构造的俯视图。第九实施方式的偏心配置接收探针120所具备的入射部141具备多个第八实施方式的单位入射部1391(图25B)。但是，单位入射部1391的配置方式与第八实施方式不同。
入射部141具备通过交错配置而配置成锯齿状的多个单位入射部1391。由此，能够增大偏心配置接收探针120的接收面中的单位入射部1391所占的比例，能够提高接收灵敏度。
图27是表示第十实施方式的超声波检查装置Z的结构的图。在第十实施方式中，扫描测量装置1除了偏心配置接收探针120，还具备同轴配置接收探针140。在此，同轴配置接收探针140是配置于偏心距离L为零的位置的接收探针121。即，同轴配置接收探针140的接收声轴AX2与发送探针110的发送声轴AX1相同。在第十实施方式中，从较小的缺陷部D到较大的缺陷部D，能够检测宽幅的尺寸的缺陷部D。
如上述，通过利用偏心配置接收探针120检测散射波U1的测量方法，能够容易检测微小的缺陷部D。另一方面，较大的缺陷部D通过现有的方法即阻止法也能够检测。因此，在第十实施方式中，通过偏心配置接收探针120与同轴配置接收探针140的并用，也进行利用阻止法的缺陷部D的检测。具体而言，比超声波束U的形状及尺寸大的缺陷部D也能够通过同轴配置接收探针140检测。在第十实施方式中，通过使用以两种测量方法得到的信号，小的缺陷部D和大的缺陷部D都能够容易检测。
图28是第十实施方式的超声波检查装置Z的功能块图。偏心配置接收探针120的输出信号输入接收系统220a，在由信号放大器222放大后，由波形解析部224提取信号的振幅信息(信号强度信息)。信号强度信息输入数据处理部201。
同轴配置接收探针140的输出信号输入接收系统220b，在由信号放大器223放大后，由波形解析部221提取信号的振幅信息(信号强度信息)。同轴配置接收探针140的接收声轴AX2设置为与发送探针110的发送声轴AX1一致，因此，在缺陷部D，超声波束U的透过量被切断，因此，同轴配置接收探针140的接收信号的振幅在缺陷部D减少。这是利用现有技术的“阻止法”的缺陷检测方法。连接有同轴配置接收探针140的接收系统220b的波形解析部221的输出信号输入数据处理部201。
数据处理部201将从接收系统220a所输入的信号和从接收系统220b所输入的信号适当组合，从而生成缺陷图像。生成的缺陷图像显示于显示装置3。
对从接收系统220a、220b分别输出的两个信号的组合方法的一例进行说明。在某个扫描位置，在满足由偏心配置接收探针120接收到的信号增加、以及来自同轴配置接收探针140的信号减少的至少任一方条件时，能够认为在该扫描位置具有缺陷。
图29是表示第十一实施方式的超声波检查装置Z的结构的图。在第十一实施方式中，除了使用例如水等液体W作为流体F，与第一实施方式相同。在本公开的超声波检查装置Z中，流体F可以如上述那样为气体G(图1)，也可以如第十一实施方式那样为液体W。但是，根据以下的理由，作为由本公开起到的效果，在使用空气等气体G作为流体F的情况下给与更优选的效果。
与在液体W中比较，在气体G中，超声波的声速小(音波的传播慢)。如上述那样，声速越慢，接收探针121的指向性越高，接收允许角度越窄。因此，通过使用上述那样的偏心配置接收探针120，提高接收允许角度的效果更大。
第十一实施方式的超声波检查装置Z通过经由作为流体F的液体W向被检查体E入射超声波束U，从而进行被检查体E的检查。被检查体E配置于液体W的液面L0下，且浸入液体W。
在第十一实施方式中使用的偏心配置接收探针120中，声透镜部130(图10A)由比作为流体F的例如水中的声速大的材料构成，具体而言，由例如聚苯乙烯构成。聚苯乙烯中的声速c2为2350m/s，水中的声速c1为1490m/s，因此声透镜部130(图10A)由比水中的声速大的材料构成。
图30是表示第十二实施方式的超声波检查装置Z的结构的图。在第十实施方式中，偏心配置接收探针120包含多个单位探针120a(单位的偏心配置接收探针)。在图示的例子中，单位探针120a为三个。单位探针120a分别配置于偏心距离L(相距发送声轴AX1的距离)不同的位置。单位探针120a除了名称不同，具有与偏心配置接收探针120相同的结构及功能，虽然均未图示，但在表面具备入射部，该入射部具备多个单位入射部，该单位入射部具备具有多个沿预定方向延伸的法线的表面形状。
散射波U1的路径根据缺陷部D的深度、形状、倾度等略有变化。例如，散射时的散射角(散射波U1相对于发送声轴AX1形成的角度)通常为同程度。因此，缺陷部D越深，则散射波U1到达越靠近发送声轴AX1的场所，缺陷部D越浅，则散射波U1到达越远离发送声轴AX1的场所。因此，使用多个单位探针120a，通过使用由哪个位置的单位探针120a接收到这样的信息，能够得到与缺陷部D相关的信息(缺陷部D的深度等)。
图31是第十二实施方式的超声波检查装置Z的功能块图。多个单位探针120a连接于与各自对应的接收系统220c、220d、220e。各个接收系统220c、220d、220e的结构与图13所示的接收系统220的结构相同。即，接收系统220c、220d、220e虽然均在图31中未图示，但如图13所示，具备信号放大器222和波形解析部221。来自各个单位探针120a的信号由信号放大器222放大，并输入波形解析部221。波形解析部221输出接收信号(散射波U1)的振幅。来自这些接收系统220c、220d、220e各自的输出输入至缺陷信息判定部205。
缺陷信息判定部205配备于控制装置2，基于多个单位探针120a中的接收到所照射的超声波束U的因被检查体E的缺陷部D处的散射而产生的散射波U1的单位探针120a的接收信号，判定与被检查体E的缺陷部D相关的信息(缺陷部D的深度等)。具体而言，缺陷信息判定部205基于来自接收系统220c、220d、220e各自的波形解析部221(图13)的振幅信息，判断最适于观测散射波U1的接收系统220。在第十实施方式中，缺陷信息判定部205选择振幅最大的接收系统220。而且，将该选择的接收系统220的接收信号输出至数据处理部201。
缺陷信息判定部205基于接收系统220c、220d、220e各自的波形解析结果，判定与缺陷部D相关的信息。基于接收信号是指由哪个单位探针120a探测到哪种程度的接收信号(散射波U1)。由此，能够提高缺陷部D的位置信息的精度。
缺陷信息判定部205的输出输入至数据处理部201。数据处理部201通过与来自使探针扫描的扫描控制器204的扫描位置信息结合，将与扫描位置对应的缺陷信息图像化，并显示于显示装置3。
此外，缺陷信息判定部205也可以设置为数据处理部201的一部分。
图32是表示第十三实施方式的偏心配置接收探针120的配置的图，且是将在第十二实施方式中沿铅垂方向配置的单位探针120a倾斜地配置的图。多个单位探针120a相对于发送声轴AX1对称地配置。因此，在偏心距离L相同的位置至少配置有两个单位探针120a。在图示的例子中，在包含发送声轴AX1的俯视下，在发送声轴AX1的两侧，对称地各配置有三个单位探针120a。而且，在三个不同的偏心距离L各自的位置各配置有两个单位探针120a。此外，单位探针120a与上述的第二实施方式(图16)同样地倾斜地配置。
对将具备设置角度调整部(未图示)的单位探针120a(偏心配置接收探针120)倾斜配置的效果进行描述。若使用图17进行说明，则考虑散射波U1的角度β2以例如8°为中心具有±5°的扩展的情况。在该情况下，只要使单位探针120a的角度θ为8°即可。如上述，在单位探针120a中，接收允许角度扩展，因此，能够效率良好地接收以角度β＝8°为中心扩展的散射波U1。另外，由于接收允许角度扩展，因此，单位探针120a的角度θ的界限扩展，能够容易地执行角度θ的设定。
此外，在第十三实施方式及上述第十二实施方式中，进一步地，扫描测量装置1也可以还具备同轴配置接收探针140(图27)。通过还具备同轴配置接收探针140，无论缺陷部D大还是小，都能够有效且容易地检测。
在以上的各实施方式中记载了缺陷部D为空洞的例子，但作为缺陷部D，也可以是混入与被检查体E的材质不同的材质的异物。在该情况下，在不同的材料相接的界面具有声阻抗的差(Gap)，因此产生散射波U1，因此上述各实施方式的结构是有效的。本实施方式的超声波检查装置Z以超声波缺陷映像装置为前提，但也可以应用于非接触在线内部缺陷检查装置。
本公开不限定于上述的实施方式，包含各种变形例。例如，上述的实施方式是为了容易理解地说明本公开而详细的说明的内容，并非限定于必须具有所说明的全部的结构。另外，能够将某实施方式的结构的一部分替换为其它实施方式的结构，也能够对某实施方式的结构添加其它实施方式的结构。另外，关于各实施方式的结构的一部分，能够进行其它结构的追加、删除、替换。
另外，构成上述的各结构、功能、块图的各部等也可以将它们的一部分或者全部通过利用例如集成电路设计等而由硬件实现。另外，如图14所示，上述的各结构、功能等也可以通过CPU252等处理器解释并执行实现各个功能的程序，而以软件实现。实现各功能的程序、表、文件等信息除了储存于HDD，还能够储存于存储器、SSD(Solid State Drive)等存储装置、或IC(Integrated Circuit)卡、SD(Secure Digital)卡、DVD(Digital VersatileDisc)等存储介质。
另外，在各实施方式中，控制线及信息线示出了在说明上被认为必要的部分，不限定于在产品上必须示出全部的控制线及信息线。实际上也可以认为几乎全部的结构相互连接。
符号说明
1—扫描测量装置，101—壳体，102—试样台，103—发送探针扫描部，104—接收探针扫描部，105—偏心距离调整部，106—设置角度调整部，110—发送探针，111—压电转换元件，112—背衬，113—整合层，114—探头面，115—发送探针壳体，116—连接器，117、118—引线，119—收发探针，120—偏心配置接收探针，120a—单位探针，121—接收探针，130—声透镜部，131—整合层，132—压电转换元件，133、134、135、136、137、138、139、141—入射部，1331、1341、1351、1361、1371、1381、1391—单位入射部，1342、1343—假想圆柱，1344—假想球，140—同轴配置接收探针，150—偏心配置接收探针，2—控制装置，201—数据处理部，202—驱动部，203—位置测量部，204—扫描控制器，205—缺陷信息判定部，210—发送系统，211—波形产生器，212—信号放大器，220、220a、220b、220c、220d、220e—接收系统，221、224—波形解析部，222、223—信号放大器，225—图像合成部，231—相位抽出部，232—相位变化量计算部，235—开关，251—存储器，252—CPU，253—存储装置，254—通信装置，255—I/F，3—显示装置，AX1—发送声轴，AX2—接收声轴，D—缺陷部，E—被检查体，F—流体，G—气体，G1、G2、G3、G4、G5—图表，L—偏心距离，N—健全部，NL—法线，S101、S102、S103、S104、S105—步骤，U—超声波束，U1—散射波，U2—超声波束，U3—直达波，Z—超声波检查装置。

Claims (15)

1.一种超声波检查装置，其通过经由流体向被检查体入射超声波束，进行所述被检查体的检查，
该超声波检查装置的特征在于，具备：
扫描测量装置，其进行至所述被检查体的所述超声波束的扫描及测量；以及控制装置，其控制所述扫描测量装置的驱动，
所述扫描测量装置具备：
发送探针，其放出所述超声波束；以及偏心配置接收探针，其接收超声波束，
所述偏心配置接收探针配置成，使所述发送探针的发送声轴与所述偏心配置接收探针的接收声轴的偏心距离大于零，
所述偏心配置接收探针具备入射部，该入射部具备多个单位入射部，
所述单位入射部具备具有多个法线的表面形状。
2.根据权利要求1所述的超声波检查装置，其特征在于，
所述偏心距离设定为能够接收所述超声波束的、因所述被检查体的缺陷部的散射而产生的散射波的距离。
3.根据权利要求1或2所述的超声波检查装置，其特征在于，
所述偏心距离设定为，使入射到所述被检查体的缺陷部时的在所述偏心配置接收探针的接收信号强度比入射到所述被检查体的健全部时的所述接收信号强度大。
4.根据权利要求1或2所述的超声波检查装置，其特征在于，
所述偏心距离设定为在照射到所述被检查体的健全部时不会检测到噪声以外的接收信号的距离。
5.根据权利要求1或2所述的超声波检查装置，其特征在于，
具备偏心距离调整部，该偏心距离调整部调整所述发送探针及所述偏心配置接收探针的至少一方的位置。
6.根据权利要求1或2所述的超声波检查装置，其特征在于，
所述流体为气体。
7.根据权利要求1或2所述的超声波检查装置，其特征在于，
所述偏心配置接收探针具备压电转换元件，
在所述压电转换元件的对应的探头面至少配置有两个所述单位入射部。
8.根据权利要求1或2所述的超声波检查装置，其特征在于，
所述偏心配置接收探针具备声透镜部，该声透镜部具备所述入射部。
9.根据权利要求8所述的超声波检查装置，其特征在于，
所述声透镜部由声速比所述流体中的声速大的材料构成。
10.根据权利要求1或2所述的超声波检查装置，其特征在于，
所述单位入射部的表面形状在包含所述接收声轴的剖视中包含曲线。
11.根据权利要求10所述的超声波检查装置，其特征在于，
所述单位入射部在表面具有圆柱的侧面形状的一部分。
12.根据权利要求10所述的超声波检查装置，其特征在于，
所述单位入射部在表面具有球的表面形状的一部分。
13.根据权利要求11或12所述的超声波检查装置，其特征在于，
所述单位入射部至少在所述发送探针的配置侧具有所述表面形状。
14.根据权利要求1或2所述的超声波检查装置，其特征在于，
所述扫描测量装置具备设置角度调整部，该设置角度调整部以使所述发送声轴与所述接收声轴所形成的角度θ满足0°＜θ＜90°的方式调整所述偏心配置接收探针的倾度。
15.根据权利要求1或2所述的超声波检查装置，其特征在于，
所述偏心配置接收探针包含多个单位探针。
CN202180094530.5A 2021-02-26 2021-11-30 超声波检查装置 Pending CN116917730A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-029814 2021-02-26
JP2021029814A JP7489345B2 (ja) 2021-02-26 2021-02-26 超音波検査装置
PCT/JP2021/043849 WO2022180972A1 (ja) 2021-02-26 2021-11-30 超音波検査装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116917730A true CN116917730A (zh) 2023-10-20

Family

ID=83047948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180094530.5A Pending CN116917730A (zh) 2021-02-26 2021-11-30 超声波检查装置

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP7489345B2 (zh)
KR (1) KR20230133375A (zh)
CN (1) CN116917730A (zh)
TW (1) TWI813121B (zh)
WO (1) WO2022180972A1 (zh)

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57110932A (en) * 1980-12-27 1982-07-10 Toyota Motor Corp Leakage detection of sealed container and device thereof
JP3367841B2 (ja) * 1996-03-06 2003-01-20 三菱重工業株式会社 超音波センサ
JP4538629B2 (ja) 2004-04-27 2010-09-08 国立大学法人東北大学 閉じたき裂の定量評価法、及び閉じたき裂の定量評価装置
JP4903032B2 (ja) 2006-11-24 2012-03-21 ジャパンプローブ株式会社 空中超音波探傷システム
JP4726983B2 (ja) 2009-10-30 2011-07-20 住友化学株式会社 欠陥検査システム、並びに、それに用いる、欠陥検査用撮影装置、欠陥検査用画像処理装置、欠陥検査用画像処理プログラム、記録媒体、および欠陥検査用画像処理方法
JP2012013447A (ja) 2010-06-29 2012-01-19 Hitachi Cable Ltd 半導体単結晶中の欠陥検査方法
FR2963443B1 (fr) * 2010-07-28 2012-08-17 Commissariat Energie Atomique Procede de commande de transducteurs d'une sonde a ultrasons, programme d'ordinateur correspondant et dispositif de sondage a ultrasons
WO2013023987A1 (en) 2011-08-17 2013-02-21 Empa, Eidgenössische Materialprüfungs- Und Forschungsanstalt Air coupled ultrasonic contactless method for non-destructive determination of defects in laminated structures
JP5873773B2 (ja) * 2012-07-19 2016-03-01 株式会社日立パワーソリューションズ 測定周波数可変超音波映像装置
CN104374828A (zh) * 2014-11-18 2015-02-25 上海岩土工程勘察设计研究院有限公司 一种隐患探测的超声波层析成像方法
TWI539152B (zh) * 2015-05-14 2016-06-21 Univ Chang Gung Biological sensor and the method of detecting the concentration of the analyte in the sample
US20190361103A1 (en) 2018-05-25 2019-11-28 Pva Tepla Analytical Systems Gmbh Ultrasonic Microscope and Carrier for carrying an acoustic Pulse Transducer
JP2020143938A (ja) 2019-03-04 2020-09-10 中道鉄工株式会社 超音波式漏れ検査装置
JP7214560B2 (ja) 2019-05-09 2023-01-30 株式会社日立パワーソリューションズ 超音波検査装置及び超音波検査システム
TWI699525B (zh) * 2019-05-21 2020-07-21 中華學校財團法人中華科技大學 三維相位移瑕疵檢測方法及系統

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022180972A1 (ja) 2022-09-01
JP2022131075A (ja) 2022-09-07
JP7489345B2 (ja) 2024-05-23
TW202234059A (zh) 2022-09-01
TWI813121B (zh) 2023-08-21
KR20230133375A (ko) 2023-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109313164B (zh) 检测缺陷的装置及其检测缺陷的方法
US11073498B2 (en) Detection system, detection device, and detection method
WO2021039640A1 (ja) 超音波検査装置及び超音波検査方法
JP5846367B2 (ja) Ｔｏｆｄ法を用いた溶接部の探傷方法および探傷装置
CN116917730A (zh) 超声波检查装置
JP7463202B2 (ja) 超音波検査装置及び超音波検査方法
WO2014126023A1 (ja) 超音波探触子
JP7428616B2 (ja) 超音波検査装置及び超音波検査方法
WO2023058292A1 (ja) 超音波検査装置及び超音波検査方法
KR20160129782A (ko) 공간분해능이 향상된 분리형 초음파 탐촉자
JP3096304B2 (ja) フォイル材料の特性を測定するための構造
JP2000131297A (ja) 漏洩弾性表面波測定用探触子
JP7355899B1 (ja) 超音波検査装置及び超音波検査方法
KR101558922B1 (ko) 빔크기 조절이 가능한 분할형 초음파 센서
JP3362484B2 (ja) 焦点近接型複合ａｅセンサ
Pettersson et al. On the verification of the applicability of the orthotropic plate wave theory to paper
KR101264589B1 (ko) 판파 모드 필터링 웨지 및 이를 이용하는 초음파 검사 장치
KR20200110890A (ko) 링 어레이의 초음파 트랜스듀서를 이용한 물성 측정 시스템
JPH08220079A (ja) 超音波探触子
JPS59184859A (ja) 超音波斜角探触子
JPH023454B2 (zh)
JPH09297125A (ja) 超音波臨界角探傷装置
JP2001255309A (ja) 超音波探傷装置及び超音波探傷方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination