JP2001041944A - 超音波検査装置 - Google Patents
超音波検査装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 母材の厚み、底面状態、内部状況等によら
ず、被検体の端部まで高い精度で被検体表層の健全性を
評価可能な超音波検査装置を提供する。 【解決手段】 水などの超音波媒体Ｗを介して被検体Ｓ
の表面に超音波を二次元走査する超音波プローブ１を備
えた超音波走査部１０と、当該超音波走査部の駆動部２
０と、当該駆動部を介して前記超音波走査部を制御し、
被検体である母材表面に形成された皮膜の欠陥検査を実
行する演算処理部３０とから超音波検査装置を構成す
る。超音波プローブ１から被検体Ｓに漏洩弾性表面波を
励起させる斜角入射波の送信を送信し、被検体Ｓからの
漏洩波を超音波プローブ１にて受信する。密着性が良好
である場合には、漏洩波の受信レベルは小さくなり、密
着性が悪い場合には、漏洩波の受信レベルが大きくな
る。演算処理部３０は、漏洩波の受信レベルから母材に
対する溶射皮膜の密着度を評価する。
ず、被検体の端部まで高い精度で被検体表層の健全性を
評価可能な超音波検査装置を提供する。 【解決手段】 水などの超音波媒体Ｗを介して被検体Ｓ
の表面に超音波を二次元走査する超音波プローブ１を備
えた超音波走査部１０と、当該超音波走査部の駆動部２
０と、当該駆動部を介して前記超音波走査部を制御し、
被検体である母材表面に形成された皮膜の欠陥検査を実
行する演算処理部３０とから超音波検査装置を構成す
る。超音波プローブ１から被検体Ｓに漏洩弾性表面波を
励起させる斜角入射波の送信を送信し、被検体Ｓからの
漏洩波を超音波プローブ１にて受信する。密着性が良好
である場合には、漏洩波の受信レベルは小さくなり、密
着性が悪い場合には、漏洩波の受信レベルが大きくな
る。演算処理部３０は、漏洩波の受信レベルから母材に
対する溶射皮膜の密着度を評価する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属材料の非破壊
検査に適用される超音波検査装置に係り、特に、被検体
表層の健全性を評価するに好適な超音波検査装置に関す
る。
検査に適用される超音波検査装置に係り、特に、被検体
表層の健全性を評価するに好適な超音波検査装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、例えば特開平４−２３８２６
５号公報等に記載されているように、超音波を用いて金
属材料の表面に形成された溶射皮膜の密着性を非破壊で
評価する技術が知られている。
５号公報等に記載されているように、超音波を用いて金
属材料の表面に形成された溶射皮膜の密着性を非破壊で
評価する技術が知られている。
【０００３】一般に、２つの材料の界面部の密着性を評
価するについては、集束型の超音波プローブを被検体と
対向に配置して、当該超音波プローブから送信される超
音波の焦点を２つの材料の界面に合致し、界面からのエ
コー強度を検出するという方法がとられる。しかしなが
ら、被検体が母材の表面に形成された溶射皮膜である場
合には、溶射皮膜が０．１〜０．３ｍｍ程度の薄い膜で
あるため、溶射皮膜側から超音波を被検体に送信した場
合、溶射皮膜の表面からのエコーと界面からのエコーと
を分離することが事実上不可能であり、母材に対する溶
射皮膜の密着性を評価することができない。例えば、母
材の表面に形成された厚さ０．１ｍｍのＷＣ系溶射皮膜
について考察すると、当該溶射皮膜は高周波減衰が大き
く、かつ表面に数μｍ〜数十μｍ程度の凹凸があるため
に周波数が５〜２０ＭＨｚの超音波（周期にして２００
〜５０ｎｓ）しか検査に適用できないところ、当該溶射
皮膜の縦波音速は約４２００ｍ／ｓであって、皮膜表面
からのエコーと界面からのエコーの時間差は４７．６ｎ
ｓに過ぎないので、両エコーを分離できないことがわか
る。
価するについては、集束型の超音波プローブを被検体と
対向に配置して、当該超音波プローブから送信される超
音波の焦点を２つの材料の界面に合致し、界面からのエ
コー強度を検出するという方法がとられる。しかしなが
ら、被検体が母材の表面に形成された溶射皮膜である場
合には、溶射皮膜が０．１〜０．３ｍｍ程度の薄い膜で
あるため、溶射皮膜側から超音波を被検体に送信した場
合、溶射皮膜の表面からのエコーと界面からのエコーと
を分離することが事実上不可能であり、母材に対する溶
射皮膜の密着性を評価することができない。例えば、母
材の表面に形成された厚さ０．１ｍｍのＷＣ系溶射皮膜
について考察すると、当該溶射皮膜は高周波減衰が大き
く、かつ表面に数μｍ〜数十μｍ程度の凹凸があるため
に周波数が５〜２０ＭＨｚの超音波（周期にして２００
〜５０ｎｓ）しか検査に適用できないところ、当該溶射
皮膜の縦波音速は約４２００ｍ／ｓであって、皮膜表面
からのエコーと界面からのエコーの時間差は４７．６ｎ
ｓに過ぎないので、両エコーを分離できないことがわか
る。
【０００４】そこで、前記公知例に記載の溶射皮膜評価
方法においては、図１８に示すように、母材１０１の表
面に溶射皮膜１０２が形成された被検体１００と集束型
の超音波プローブ２００とを水中（図中の符号Ｗは、超
音波媒質としての水を示す。）において対向に配置し、
超音波プローブ２００の焦点を母材１０１の底面に合致
して溶射皮膜１０２側から超音波２０１を被検体１００
に送信し、底面エコーの強度から母材１０１に対する溶
射皮膜１０２の密着度を判定する。この方法によると、
界面部の密着性が悪い場合には界面部における超音波の
反射量が多くなって母材底面からのエコーが低下し、界
面部の密着性が良好である場合には母材１０１を通過す
る超音波が増加して母材底面からのエコーが増加するの
で、界面の密着性を判定することができる。また、超音
波プローブ２００を被検体１００の表面に沿って二次元
走査し、適当な走査ピッチで底面エコーレベルを取り込
み、Ｃスコープ画像化することにより、溶射皮膜１０２
の密着性分布を得ることができる。
方法においては、図１８に示すように、母材１０１の表
面に溶射皮膜１０２が形成された被検体１００と集束型
の超音波プローブ２００とを水中（図中の符号Ｗは、超
音波媒質としての水を示す。）において対向に配置し、
超音波プローブ２００の焦点を母材１０１の底面に合致
して溶射皮膜１０２側から超音波２０１を被検体１００
に送信し、底面エコーの強度から母材１０１に対する溶
射皮膜１０２の密着度を判定する。この方法によると、
界面部の密着性が悪い場合には界面部における超音波の
反射量が多くなって母材底面からのエコーが低下し、界
面部の密着性が良好である場合には母材１０１を通過す
る超音波が増加して母材底面からのエコーが増加するの
で、界面の密着性を判定することができる。また、超音
波プローブ２００を被検体１００の表面に沿って二次元
走査し、適当な走査ピッチで底面エコーレベルを取り込
み、Ｃスコープ画像化することにより、溶射皮膜１０２
の密着性分布を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】然るに、前記公知例に
記載の溶射皮膜評価方法は、溶射皮膜１０２側から超音
波２０１を被検体１００に送信して、母材１０１の底面
エコーレベルを検出するので、図１９（ａ）に示すよう
に、母材１０１の厚みｈが大きくなるほど溶射皮膜１０
２の表面における超音波ビームの照射径ｄが大きくなっ
て、欠陥の検出能が低下する。
記載の溶射皮膜評価方法は、溶射皮膜１０２側から超音
波２０１を被検体１００に送信して、母材１０１の底面
エコーレベルを検出するので、図１９（ａ）に示すよう
に、母材１０１の厚みｈが大きくなるほど溶射皮膜１０
２の表面における超音波ビームの照射径ｄが大きくなっ
て、欠陥の検出能が低下する。
【０００６】また、前記公知例に記載の溶射皮膜評価方
法は、上記と同様の理由から、超音波プローブ２００を
被検体１００の表面に沿って二次元走査した場合に、図
１９（ｂ）に示すように、超音波ビームの照射範囲が被
検体１００の端部ｅから外れる比較的大きな領域につい
て欠陥検査不能領域を生じる。被検体１００の端部ｅ
は、溶射皮膜１０２の欠陥が生じやすい箇所であり、検
査箇所として特に重要であるので、このような大きな欠
陥検査不能領域を有することは、欠陥検査の信頼性を高
める上で特に問題である。
法は、上記と同様の理由から、超音波プローブ２００を
被検体１００の表面に沿って二次元走査した場合に、図
１９（ｂ）に示すように、超音波ビームの照射範囲が被
検体１００の端部ｅから外れる比較的大きな領域につい
て欠陥検査不能領域を生じる。被検体１００の端部ｅ
は、溶射皮膜１０２の欠陥が生じやすい箇所であり、検
査箇所として特に重要であるので、このような大きな欠
陥検査不能領域を有することは、欠陥検査の信頼性を高
める上で特に問題である。
【０００７】さらに、前記公知例に記載の溶射皮膜評価
方法は、母材１０１の底面エコーレベルから母材１０１
と溶射皮膜１０２との密着性を間接的に評価する方法で
あるところ、母材１０１の底面エコーには、溶射皮膜１
０２の密着性を表す情報のほかに、母材１０１の内部や
底面の状態を示す各種の情報、例えば底面の凹凸や底面
に付着した錆等の情報それに母材内部の欠陥情報等が含
まれているので、それらの情報と溶射皮膜１０２の密着
性に関する情報とを分離することができず、溶射皮膜の
評価を正確に行うことができないという問題もある。
方法は、母材１０１の底面エコーレベルから母材１０１
と溶射皮膜１０２との密着性を間接的に評価する方法で
あるところ、母材１０１の底面エコーには、溶射皮膜１
０２の密着性を表す情報のほかに、母材１０１の内部や
底面の状態を示す各種の情報、例えば底面の凹凸や底面
に付着した錆等の情報それに母材内部の欠陥情報等が含
まれているので、それらの情報と溶射皮膜１０２の密着
性に関する情報とを分離することができず、溶射皮膜の
評価を正確に行うことができないという問題もある。
【０００８】加えて、前記公知例に記載の溶射皮膜評価
方法は、上記と同様の理由から、母材１０１がニッケル
基の超合金のように超音波の減衰が大きな材料からなる
場合には、十分な、又は完全な底面エコーが得られず、
実用上十分な溶射皮膜の欠陥検査を行うことができな
い。
方法は、上記と同様の理由から、母材１０１がニッケル
基の超合金のように超音波の減衰が大きな材料からなる
場合には、十分な、又は完全な底面エコーが得られず、
実用上十分な溶射皮膜の欠陥検査を行うことができな
い。
【０００９】なお、前記においては、溶射皮膜の欠陥検
査を例にとって説明したが、被検体の表層におけるクラ
ックの有無や、被検体表層の応力分布、破壊靭性値、熱
脆化又は粒界腐蝕の検出といった、被検体表層に関する
他の健全性を評価する場合にも、同様の不都合がある。
査を例にとって説明したが、被検体の表層におけるクラ
ックの有無や、被検体表層の応力分布、破壊靭性値、熱
脆化又は粒界腐蝕の検出といった、被検体表層に関する
他の健全性を評価する場合にも、同様の不都合がある。
【００１０】本発明は、かかる従来技術の不備を解消す
るためになされたものであって、その目的は、母材の厚
みや底面状態さらには素材の種類等によらず、しかも被
検体の端部まで高い精度で被検体表層の健全性を評価可
能な超音波検査装置を提供することにある。
るためになされたものであって、その目的は、母材の厚
みや底面状態さらには素材の種類等によらず、しかも被
検体の端部まで高い精度で被検体表層の健全性を評価可
能な超音波検査装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
達成するため、水などの超音波媒体を介して被検体の表
面に超音波を二次元走査する超音波走査部と、当該超音
波走査部の駆動部と、当該駆動部を介して前記超音波走
査部を制御し、被検体の欠陥検査を実行する演算処理部
とを備えた超音波検査装置において、前記超音波走査部
に前記被検体への漏洩弾性表面波を励起させる斜角入射
波の送信と前記被検体からの漏洩波の受信とを行う超音
波プローブを備え、当該超音波プローブによる前記漏洩
波の受信レベルから前記被検体の表層の健全性を前記演
算処理部にて評価するという構成にした。
達成するため、水などの超音波媒体を介して被検体の表
面に超音波を二次元走査する超音波走査部と、当該超音
波走査部の駆動部と、当該駆動部を介して前記超音波走
査部を制御し、被検体の欠陥検査を実行する演算処理部
とを備えた超音波検査装置において、前記超音波走査部
に前記被検体への漏洩弾性表面波を励起させる斜角入射
波の送信と前記被検体からの漏洩波の受信とを行う超音
波プローブを備え、当該超音波プローブによる前記漏洩
波の受信レベルから前記被検体の表層の健全性を前記演
算処理部にて評価するという構成にした。
【００１２】図６に示すように、超音波プローブ１から
送信された超音波のうち、斜角経路Ａ→Ｂ→Ｃを通って
溶射皮膜Ｓ2 の表面にレーリー臨界角θL で入射した斜
角入射波は、漏洩弾性表面波に変換され、溶射皮膜Ｓ2
の表面に沿って進行する。この漏洩弾性表面波は、入射
点Ｃから溶射皮膜Ｓ2 の表面を伝搬する間にレーリー臨
界角θL で漏洩し、被検体表面のＤ点で漏洩した漏洩波
は、経路Ｄ→Ｅ→Ｆを通って振動子２に受信される。な
お、漏洩弾性表面波は、被検体Ｓの表面（本例の場合に
は、溶射皮膜Ｓ2 の表面）から１波長程度、被検体Ｓの
内部に浸透するとされている。
送信された超音波のうち、斜角経路Ａ→Ｂ→Ｃを通って
溶射皮膜Ｓ2 の表面にレーリー臨界角θL で入射した斜
角入射波は、漏洩弾性表面波に変換され、溶射皮膜Ｓ2
の表面に沿って進行する。この漏洩弾性表面波は、入射
点Ｃから溶射皮膜Ｓ2 の表面を伝搬する間にレーリー臨
界角θL で漏洩し、被検体表面のＤ点で漏洩した漏洩波
は、経路Ｄ→Ｅ→Ｆを通って振動子２に受信される。な
お、漏洩弾性表面波は、被検体Ｓの表面（本例の場合に
は、溶射皮膜Ｓ2 の表面）から１波長程度、被検体Ｓの
内部に浸透するとされている。
【００１３】母材Ｓ1 に対する溶射皮膜Ｓ2 の密着性が
良好である場合には、被検体Ｓの内部に浸透した漏洩弾
性表面波の母材Ｓ1 への浸透量が大きくなるため、振動
子２にて受信される漏洩波のレベルが低くなる。これに
対して、母材Ｓ1 に対する溶射皮膜Ｓ2 の密着性が悪い
場合には、母材Ｓ1 と溶射皮膜Ｓ2 との間に剥離により
空気層が生じ、当該空気層と溶射皮膜Ｓ2 との界面で漏
洩弾性表面波が反射されるために漏洩弾性表面波の母材
Ｓ1 への浸透量が小さくなり、相対的に振動子２にて受
信される漏洩波のレベルが大きくなる。したがって、超
音波プローブ１における漏洩波の受信レベルより演算処
理部にて母材Ｓ1 に対する溶射皮膜Ｓ2の密着性の良否
を判定することができる。
良好である場合には、被検体Ｓの内部に浸透した漏洩弾
性表面波の母材Ｓ1 への浸透量が大きくなるため、振動
子２にて受信される漏洩波のレベルが低くなる。これに
対して、母材Ｓ1 に対する溶射皮膜Ｓ2 の密着性が悪い
場合には、母材Ｓ1 と溶射皮膜Ｓ2 との間に剥離により
空気層が生じ、当該空気層と溶射皮膜Ｓ2 との界面で漏
洩弾性表面波が反射されるために漏洩弾性表面波の母材
Ｓ1 への浸透量が小さくなり、相対的に振動子２にて受
信される漏洩波のレベルが大きくなる。したがって、超
音波プローブ１における漏洩波の受信レベルより演算処
理部にて母材Ｓ1 に対する溶射皮膜Ｓ2の密着性の良否
を判定することができる。
【００１４】一方、溶射皮膜等の被膜を有しない被検体
においては、これとは逆に、被検体Ｓの表層にクラック
等の欠陥が存在すると、被検体Ｓの表層における漏洩弾
性表面波の伝搬がクラック等によって妨げられるため
に、振動子２にて受信される漏洩波のレベルが低くな
る。これに対して、被検体Ｓの表層にクラック等の欠陥
が存在しない場合には、被検体Ｓの表層における漏洩弾
性表面波の伝搬がクラック等によって妨げられないた
め、振動子２にて受信される漏洩波のレベルが高くな
る。したがって、この場合にも、超音波プローブ１にお
ける漏洩波の受信レベルより演算処理部にて被検体Ｓの
健全性を判定することができる。
においては、これとは逆に、被検体Ｓの表層にクラック
等の欠陥が存在すると、被検体Ｓの表層における漏洩弾
性表面波の伝搬がクラック等によって妨げられるため
に、振動子２にて受信される漏洩波のレベルが低くな
る。これに対して、被検体Ｓの表層にクラック等の欠陥
が存在しない場合には、被検体Ｓの表層における漏洩弾
性表面波の伝搬がクラック等によって妨げられないた
め、振動子２にて受信される漏洩波のレベルが高くな
る。したがって、この場合にも、超音波プローブ１にお
ける漏洩波の受信レベルより演算処理部にて被検体Ｓの
健全性を判定することができる。
【００１５】前記超音波プローブとしては、被検体への
漏洩弾性表面波を励起させる斜角入射波の送信と、被検
体からの漏洩波の受信とを行えるものであれば良く、図
６、図８、図９、図１０、図１２、図１３、図１４、図
１５、図１６、図１７に示す如きものが考えられる。
漏洩弾性表面波を励起させる斜角入射波の送信と、被検
体からの漏洩波の受信とを行えるものであれば良く、図
６、図８、図９、図１０、図１２、図１３、図１４、図
１５、図１６、図１７に示す如きものが考えられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】まず、本発明に係る超音波検査装
置の全体構成を、図１及び図２に基づいて説明する。図
１は超音波検査装置のブロック図、図２は超音波検査装
置における超音波走査部の一部断面した斜視図である。
置の全体構成を、図１及び図２に基づいて説明する。図
１は超音波検査装置のブロック図、図２は超音波検査装
置における超音波走査部の一部断面した斜視図である。
【００１７】これらの図に示すように、本例の超音波検
査装置は、被検体Ｓの表面に沿って超音波を二次元走査
する超音波走査部１０と、当該超音波走査部１０の駆動
部２０と、当該駆動部２０を介して前記超音波走査部１
０を制御し、適当な走査ピッチで取り込まれた漏洩波の
受信レベルをＣスコープ画像化して溶射皮膜Ｓ2 の密着
性分布やクラックの有無といった被検体表層の健全性を
求める演算処理部３０と、超音波検査結果であるＣスコ
ープ画像を表示する表示部４０とから主に構成されてい
る。
査装置は、被検体Ｓの表面に沿って超音波を二次元走査
する超音波走査部１０と、当該超音波走査部１０の駆動
部２０と、当該駆動部２０を介して前記超音波走査部１
０を制御し、適当な走査ピッチで取り込まれた漏洩波の
受信レベルをＣスコープ画像化して溶射皮膜Ｓ2 の密着
性分布やクラックの有無といった被検体表層の健全性を
求める演算処理部３０と、超音波検査結果であるＣスコ
ープ画像を表示する表示部４０とから主に構成されてい
る。
【００１８】超音波走査部１０は、図２に示すように、
超音波プローブ１と、当該超音波プローブ１及び被検体
Ｓを収納する水Ｗが貯えられた水槽１１と、超音波プロ
ーブ１を三次元方向に駆動する機械式スキャナ１２とか
らなる。機械式スキャナ１２は、水槽１１の相平行な２
辺に沿ってＹ−Ｙ方向に配置された一対のＹ軸ガイド１
３と、当該Ｙ軸ガイド１３によってＹ−Ｙ方向に案内さ
れるＹ軸スライダ１４と、当該Ｙ軸スライダ１４に両端
が固定され、Ｘ−Ｘ方向に配置されたＸ軸ガイド１５
と、当該Ｘ軸ガイド１５によってＸ−Ｘ方向に案内され
るＸ軸スライダ１６と、当該Ｘ軸スライダ１６に垂直に
固定されたＺ軸ガイド１７と、前記超音波プローブ１を
保持し、前記Ｚ軸ガイド１７によってＺ−Ｚ方向に案内
されるＺ軸スライダ１８を有しており、前記各スライダ
１４，１６，１８は、３つのモータＭ１〜Ｍ３によって
駆動される。これらの各モータには、ロータリーエンコ
ーダ等の位置信号出力装置が備えられており、各スライ
ダ１４，１６，１８の座標信号を演算処理部３０にて検
出できるようになっている。
超音波プローブ１と、当該超音波プローブ１及び被検体
Ｓを収納する水Ｗが貯えられた水槽１１と、超音波プロ
ーブ１を三次元方向に駆動する機械式スキャナ１２とか
らなる。機械式スキャナ１２は、水槽１１の相平行な２
辺に沿ってＹ−Ｙ方向に配置された一対のＹ軸ガイド１
３と、当該Ｙ軸ガイド１３によってＹ−Ｙ方向に案内さ
れるＹ軸スライダ１４と、当該Ｙ軸スライダ１４に両端
が固定され、Ｘ−Ｘ方向に配置されたＸ軸ガイド１５
と、当該Ｘ軸ガイド１５によってＸ−Ｘ方向に案内され
るＸ軸スライダ１６と、当該Ｘ軸スライダ１６に垂直に
固定されたＺ軸ガイド１７と、前記超音波プローブ１を
保持し、前記Ｚ軸ガイド１７によってＺ−Ｚ方向に案内
されるＺ軸スライダ１８を有しており、前記各スライダ
１４，１６，１８は、３つのモータＭ１〜Ｍ３によって
駆動される。これらの各モータには、ロータリーエンコ
ーダ等の位置信号出力装置が備えられており、各スライ
ダ１４，１６，１８の座標信号を演算処理部３０にて検
出できるようになっている。
【００１９】超音波プローブ１としては、被検体Ｓへの
漏洩弾性表面波を励起させる斜角入射波の送信と被検体
Ｓからの漏洩波の受信とが可能で、振動子にて漏洩波の
エコー波形のみが可能なものか、振動子にて検出される
漏洩波のエコー波形と垂直反射波のエコー波形が時間軸
上で分離できる構成のものが用いられる。超音波プロー
ブ１の具体的な構成については、後に詳細に説明する。
漏洩弾性表面波を励起させる斜角入射波の送信と被検体
Ｓからの漏洩波の受信とが可能で、振動子にて漏洩波の
エコー波形のみが可能なものか、振動子にて検出される
漏洩波のエコー波形と垂直反射波のエコー波形が時間軸
上で分離できる構成のものが用いられる。超音波プロー
ブ１の具体的な構成については、後に詳細に説明する。
【００２０】駆動部２０には、超音波プローブ１からの
超音波の発信と超音波プローブ１による超音波の受信と
を行うパルサー／レシーバー２１と、当該パルサー／レ
シーバー２１の受信信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換
器２２と、前記機械式スキャナ１２に備えられた３つの
モータＭ１〜Ｍ３を駆動するモータドライバ２３とが備
えられている。
超音波の発信と超音波プローブ１による超音波の受信と
を行うパルサー／レシーバー２１と、当該パルサー／レ
シーバー２１の受信信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換
器２２と、前記機械式スキャナ１２に備えられた３つの
モータＭ１〜Ｍ３を駆動するモータドライバ２３とが備
えられている。
【００２１】また、演算処理部３０には、ＣＰＵ３１
と、キーボードやマウス等の入力手段３２と、当該入力
手段３２からの指令によって駆動するトリガー３３及び
モータコントローラ３４と、Ａ／Ｄ変換された受信信号
をモータドライバ２３及びモータコントローラ３４を介
してモータＭ１〜Ｍ３から取り込まれた座標信号と共に
蓄積する第１のメモリ３５と、トリガー３３からの信号
によって起動されＣＰＵ３１による信号処理のゲートを
設定するタイマー３６と、ＣＰＵ３１による信号処理の
手順を記憶した第２のメモリ３７とが備えられている。
と、キーボードやマウス等の入力手段３２と、当該入力
手段３２からの指令によって駆動するトリガー３３及び
モータコントローラ３４と、Ａ／Ｄ変換された受信信号
をモータドライバ２３及びモータコントローラ３４を介
してモータＭ１〜Ｍ３から取り込まれた座標信号と共に
蓄積する第１のメモリ３５と、トリガー３３からの信号
によって起動されＣＰＵ３１による信号処理のゲートを
設定するタイマー３６と、ＣＰＵ３１による信号処理の
手順を記憶した第２のメモリ３７とが備えられている。
【００２２】以下、前記のように構成された超音波検査
装置を用いた超音波検査方法の一例を、図１乃至図４を
参照して説明する。ここに、図３は超音波プローブ１の
Ｚ方向への位置決め方法を示す説明図であり、図４は超
音波検査方法の手順を示すフローチャートである。
装置を用いた超音波検査方法の一例を、図１乃至図４を
参照して説明する。ここに、図３は超音波プローブ１の
Ｚ方向への位置決め方法を示す説明図であり、図４は超
音波検査方法の手順を示すフローチャートである。
【００２３】まず、図４の手順Ｓ１において、入力手段
３２を操作し、機械式スキャナ１２に備えられたモータ
Ｍ１，Ｍ２を駆動して、水槽１１内に設定された被検体
Ｓに対する超音波プローブ１のＸ−Ｙ方向の位置決めを
行う。このときの超音波プローブ１のＸ−Ｙ座標は、モ
ータドライバ２３及びモータコントローラ３４を介して
第１のメモリ３５に取り込まれ、超音波プローブ１の現
在位置が特定される。
３２を操作し、機械式スキャナ１２に備えられたモータ
Ｍ１，Ｍ２を駆動して、水槽１１内に設定された被検体
Ｓに対する超音波プローブ１のＸ−Ｙ方向の位置決めを
行う。このときの超音波プローブ１のＸ−Ｙ座標は、モ
ータドライバ２３及びモータコントローラ３４を介して
第１のメモリ３５に取り込まれ、超音波プローブ１の現
在位置が特定される。
【００２４】次いで、図４の手順Ｓ２に移行し、入力手
段３２を操作して機械式スキャナ１２に備えられたモー
タＭ３を駆動し、機械式スキャナ１２のＺ軸スライダ１
８に取り付けられた超音波プローブ１をＺ方向に移動す
ることにより、図３に１点鎖線で示すように、音響レン
ズ３の焦点を被検体Ｓの表面より所要のデフォーカス量
ΔＺだけ下方に合致させる。即ち、図３に実線で示すよ
うに、音響レンズ３の焦点が被検体Ｓの表面に合致する
と漏洩波のエコーレベルが最大になるので、超音波プロ
ーブ１をＺ方向に移動しつつ、漏洩波のエコーレベルを
連続的に検知することによって、音響レンズ３の焦点を
被検体Ｓの表面に合致させることができ、その位置から
所要のデフォーカス量ΔＺだけ超音波プローブ１を下降
することによって、音響レンズ３の焦点を所定の位置に
合致させることができる。この操作は、演算処理部３０
に備えられた第２のメモリ３７に記憶されたプログラム
に基づいて自動的に行わせることができる。
段３２を操作して機械式スキャナ１２に備えられたモー
タＭ３を駆動し、機械式スキャナ１２のＺ軸スライダ１
８に取り付けられた超音波プローブ１をＺ方向に移動す
ることにより、図３に１点鎖線で示すように、音響レン
ズ３の焦点を被検体Ｓの表面より所要のデフォーカス量
ΔＺだけ下方に合致させる。即ち、図３に実線で示すよ
うに、音響レンズ３の焦点が被検体Ｓの表面に合致する
と漏洩波のエコーレベルが最大になるので、超音波プロ
ーブ１をＺ方向に移動しつつ、漏洩波のエコーレベルを
連続的に検知することによって、音響レンズ３の焦点を
被検体Ｓの表面に合致させることができ、その位置から
所要のデフォーカス量ΔＺだけ超音波プローブ１を下降
することによって、音響レンズ３の焦点を所定の位置に
合致させることができる。この操作は、演算処理部３０
に備えられた第２のメモリ３７に記憶されたプログラム
に基づいて自動的に行わせることができる。
【００２５】なお、デフォーカス量ΔＺが大きいほど垂
直反射波の検出タイミングと漏洩波の検出タイミングと
がずれて漏洩波レベルの検出が容易になるが、その反面
溶射皮膜Ｓ2 による漏洩弾性表面波の減衰が大きくなっ
て漏洩波レベルが低下するため、両者を勘案して、膜厚
が０．１ｍｍの溶射皮膜の場合、デフォーカス量ΔＺを
０．２ｍｍ程度とすることが好ましい。
直反射波の検出タイミングと漏洩波の検出タイミングと
がずれて漏洩波レベルの検出が容易になるが、その反面
溶射皮膜Ｓ2 による漏洩弾性表面波の減衰が大きくなっ
て漏洩波レベルが低下するため、両者を勘案して、膜厚
が０．１ｍｍの溶射皮膜の場合、デフォーカス量ΔＺを
０．２ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００２６】次いで、図４の手順Ｓ３に移行し、入力手
段３２を操作して所要の範囲で超音波プローブ１をＸ−
Ｙ方向に二次元走査しつつ、所要の走査ピッチで漏洩波
のエコー像を超音波プローブ１の座標信号と共に演算処
理部３０に備えられた第１のメモリ３５に取り込む。こ
の操作も、演算処理部３０に備えられた第２のメモリ３
７に記憶されたプログラムに基づいて自動的に行わせる
ことができる。
段３２を操作して所要の範囲で超音波プローブ１をＸ−
Ｙ方向に二次元走査しつつ、所要の走査ピッチで漏洩波
のエコー像を超音波プローブ１の座標信号と共に演算処
理部３０に備えられた第１のメモリ３５に取り込む。こ
の操作も、演算処理部３０に備えられた第２のメモリ３
７に記憶されたプログラムに基づいて自動的に行わせる
ことができる。
【００２７】最後に、図４の手順Ｓ４に移行し、第１の
メモリ３５に蓄積されたデータを順次ＣＰＵ３１に取り
込んでＣスコープ画像化し、その結果を表示部４０に表
示する。この操作も、演算処理部３０に備えられた第２
のメモリ３７に記憶されたプログラムに基づいて自動的
に行わせることができる。
メモリ３５に蓄積されたデータを順次ＣＰＵ３１に取り
込んでＣスコープ画像化し、その結果を表示部４０に表
示する。この操作も、演算処理部３０に備えられた第２
のメモリ３７に記憶されたプログラムに基づいて自動的
に行わせることができる。
【００２８】図５に、前記実施形態例に係る装置にて得
られた漏洩波のＣスコープ画像を示す。図５（ａ）は、
溶射皮膜Ｓ2 の形成前に母材Ｓ1 に当然施されるべき前
処理としてのブラスト処理を中央部にのみ施さないで溶
射皮膜Ｓ2 が形成された被検体より得られた漏洩波のＣ
画像であり、図５（ｂ）は、母材Ｓ1 の表面に正常に溶
射皮膜Ｓ2 が形成され、溶射皮膜Ｓ2 の形成後に曲げ応
力が負荷された被検体より得られた漏洩波のＣ画像であ
る。
られた漏洩波のＣスコープ画像を示す。図５（ａ）は、
溶射皮膜Ｓ2 の形成前に母材Ｓ1 に当然施されるべき前
処理としてのブラスト処理を中央部にのみ施さないで溶
射皮膜Ｓ2 が形成された被検体より得られた漏洩波のＣ
画像であり、図５（ｂ）は、母材Ｓ1 の表面に正常に溶
射皮膜Ｓ2 が形成され、溶射皮膜Ｓ2 の形成後に曲げ応
力が負荷された被検体より得られた漏洩波のＣ画像であ
る。
【００２９】図５（ａ）の例では、ブラスト処理が施さ
れなかった母材Ｓ1 の中央部における漏洩波のエコーレ
ベルが周囲の正常部分に比べて明らかに高くなってお
り、前記実施形態例に係る装置にて溶射皮膜Ｓ2 の剥離
若しくは密着不足を鮮明に映像化できることが判る。ま
た、図５（ｂ）の例では、母材Ｓ1 の中央部に漏洩波の
エコーレベルが周囲の正常部分に比べて明らかに低い縞
状のエコー像が現れており、肉眼では観察できない微小
（幅２〜５μｍ）なクラックも鮮明に映像化できること
が判る。また、いずれの場合にも、被検体Ｓの端部ｅ
（図３参照）まで欠陥検査を実行することができた。
れなかった母材Ｓ1 の中央部における漏洩波のエコーレ
ベルが周囲の正常部分に比べて明らかに高くなってお
り、前記実施形態例に係る装置にて溶射皮膜Ｓ2 の剥離
若しくは密着不足を鮮明に映像化できることが判る。ま
た、図５（ｂ）の例では、母材Ｓ1 の中央部に漏洩波の
エコーレベルが周囲の正常部分に比べて明らかに低い縞
状のエコー像が現れており、肉眼では観察できない微小
（幅２〜５μｍ）なクラックも鮮明に映像化できること
が判る。また、いずれの場合にも、被検体Ｓの端部ｅ
（図３参照）まで欠陥検査を実行することができた。
【００３０】なお、超音波プローブ１として、被検体Ｓ
への漏洩弾性表面波を励起させる斜角入射波の送信と被
検体Ｓからの漏洩波の受信とが可能ではあるが、振動子
にて検出される漏洩波のエコー波形と垂直反射波のエコ
ー波形が時間軸上で分離できないものを用いて同様の検
査を行った場合には、正常部分と欠陥部のエコーレベル
のレベル差が小さく、欠陥を検出することが困難であっ
た。
への漏洩弾性表面波を励起させる斜角入射波の送信と被
検体Ｓからの漏洩波の受信とが可能ではあるが、振動子
にて検出される漏洩波のエコー波形と垂直反射波のエコ
ー波形が時間軸上で分離できないものを用いて同様の検
査を行った場合には、正常部分と欠陥部のエコーレベル
のレベル差が小さく、欠陥を検出することが困難であっ
た。
【００３１】以下、本発明の超音波検査装置に備えられ
る超音波プローブの実施形態例を、図６乃至図１６に基
づいて説明する。
る超音波プローブの実施形態例を、図６乃至図１６に基
づいて説明する。
【００３２】〈超音波プローブの第１例〉本発明の超音
波検査装置に備えられる超音波プローブの第１例を、図
６及び図７に基づいて説明する。図６は本例に係る超音
波プローブの要部断面図及び平面図であり、図７は振動
子によって受信される漏洩波及び垂直反射波のエコー波
形である。
波検査装置に備えられる超音波プローブの第１例を、図
６及び図７に基づいて説明する。図６は本例に係る超音
波プローブの要部断面図及び平面図であり、図７は振動
子によって受信される漏洩波及び垂直反射波のエコー波
形である。
【００３３】図６（ａ），（ｂ）から明らかなように、
本例の超音波プローブ１Ａは、平面形状が円形に形成さ
れた単一型の振動子２と、当該振動子２から送信された
超音波を収束して被検体Ｓに入射する凹レンズ型の音響
レンズ３とを備えた構成になっており、音響レンズ３の
中央部には、振動子２が設定される平面部３ａからレン
ズ曲率面３ｂまで貫通する透孔４が開設されている。振
動子２は、上下面にそれぞれ上部電極２Ｕと下部電極２
Ｌが設けられた圧電薄膜をもって構成される。一方、音
響レンズ３は、アルミニウム等の超音波伝搬速度が大き
な物質をもって構成され、振動子対向面が平面状に、レ
ンズ曲率面が球面状に形成されている。
本例の超音波プローブ１Ａは、平面形状が円形に形成さ
れた単一型の振動子２と、当該振動子２から送信された
超音波を収束して被検体Ｓに入射する凹レンズ型の音響
レンズ３とを備えた構成になっており、音響レンズ３の
中央部には、振動子２が設定される平面部３ａからレン
ズ曲率面３ｂまで貫通する透孔４が開設されている。振
動子２は、上下面にそれぞれ上部電極２Ｕと下部電極２
Ｌが設けられた圧電薄膜をもって構成される。一方、音
響レンズ３は、アルミニウム等の超音波伝搬速度が大き
な物質をもって構成され、振動子対向面が平面状に、レ
ンズ曲率面が球面状に形成されている。
【００３４】なお、前記超音波プローブ１Ａの上部電極
２Ｕ側には、必要以上の振動の発生を抑制するためのダ
ンパ材が取り付けられることがあり、また下部電極２Ｌ
側には、振動子２の保護板が取り付けられることもあ
る。
２Ｕ側には、必要以上の振動の発生を抑制するためのダ
ンパ材が取り付けられることがあり、また下部電極２Ｌ
側には、振動子２の保護板が取り付けられることもあ
る。
【００３５】また、透孔４の直径は、経路Ｇ→Ｈ→Ｉで
示される垂直入射波、及び経路Ｉ→Ｈ→Ｇで示される垂
直反射波の伝搬範囲以上に設定すれば足りるが、雑音の
受信を極力抑制するため、経路Ａ→Ｂ→Ｃで示される斜
角入射波及び経路Ｄ→Ｅ→Ｆで示される漏洩波の伝搬を
阻害しない範囲内で可能な限り大きくする方が好まし
い。
示される垂直入射波、及び経路Ｉ→Ｈ→Ｇで示される垂
直反射波の伝搬範囲以上に設定すれば足りるが、雑音の
受信を極力抑制するため、経路Ａ→Ｂ→Ｃで示される斜
角入射波及び経路Ｄ→Ｅ→Ｆで示される漏洩波の伝搬を
阻害しない範囲内で可能な限り大きくする方が好まし
い。
【００３６】前記したように、超音波プローブは、被検
体Ｓの評価に際して、被検体Ｓと共に水中に配置され
る。したがって、音響レンズ３の中央部に透孔４が開設
された本実施形態例の超音波プローブ１Ａを用いると、
図６（ａ）に示すように、振動子２の斜角経路Ａ→Ｂ→
Ｃ及びＤ→Ｅ→Ｆと被検体Ｓとの間には、超音波の伝搬
速度が高いアルミニウム製の音響レンズ３（音速＝約６
４００ｍ／ｓ）と超音波の伝搬速度が低い水（１９℃で
約１４８０ｍ／ｓ、２６℃で約１５００ｍ／ｓ）とが介
在するのに対して、振動子２の垂直経路Ｇ→（Ｈ）→Ｉ
及びＩ→（Ｈ）→Ｇと被検体Ｓとの間には、超音波の伝
搬速度が低い水のみが介在することになるので、経路Ａ
→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆを通る斜角入射波、漏洩弾性表面
波及び漏洩波の伝搬時間よりも経路Ｇ→（Ｈ）→Ｉ→
（Ｈ）→Ｇを通る垂直入射波及び垂直反射波の伝搬時間
の方が長くなり、図７に示すように、垂直反射波のエコ
ー波形Ｖと漏洩波のエコー波形Ｌとが分離し、かつ漏洩
波のエコー波形Ｌの方が表面反射波のエコー波形Ｖより
も先行した受信信号が得られる。したがって、漏洩波の
エコー波形Ｌからそのレベル（振幅）を求めることがで
き、この値から母材Ｓ1に対する溶射皮膜Ｓ2 の密着性
の良否やクラックの有無等を判定することができる。
体Ｓの評価に際して、被検体Ｓと共に水中に配置され
る。したがって、音響レンズ３の中央部に透孔４が開設
された本実施形態例の超音波プローブ１Ａを用いると、
図６（ａ）に示すように、振動子２の斜角経路Ａ→Ｂ→
Ｃ及びＤ→Ｅ→Ｆと被検体Ｓとの間には、超音波の伝搬
速度が高いアルミニウム製の音響レンズ３（音速＝約６
４００ｍ／ｓ）と超音波の伝搬速度が低い水（１９℃で
約１４８０ｍ／ｓ、２６℃で約１５００ｍ／ｓ）とが介
在するのに対して、振動子２の垂直経路Ｇ→（Ｈ）→Ｉ
及びＩ→（Ｈ）→Ｇと被検体Ｓとの間には、超音波の伝
搬速度が低い水のみが介在することになるので、経路Ａ
→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆを通る斜角入射波、漏洩弾性表面
波及び漏洩波の伝搬時間よりも経路Ｇ→（Ｈ）→Ｉ→
（Ｈ）→Ｇを通る垂直入射波及び垂直反射波の伝搬時間
の方が長くなり、図７に示すように、垂直反射波のエコ
ー波形Ｖと漏洩波のエコー波形Ｌとが分離し、かつ漏洩
波のエコー波形Ｌの方が表面反射波のエコー波形Ｖより
も先行した受信信号が得られる。したがって、漏洩波の
エコー波形Ｌからそのレベル（振幅）を求めることがで
き、この値から母材Ｓ1に対する溶射皮膜Ｓ2 の密着性
の良否やクラックの有無等を判定することができる。
【００３７】一例として、母材の表面に厚さ０．１ｍｍ
のＷＣ系溶射皮膜が施された被検体とレンズのど厚（図
６（ａ）のＧＨ間）が５ｍｍのアルミニウム製（音速＝
６４００ｍ／ｓ）の音響レンズとを用い、デフォーカス
量ΔＺを０．２ｍｍ、使用周波数を１０ＭＨｚ、ＷＣ系
溶射皮膜を伝搬する漏洩弾性表面波の音速を２３００ｍ
／ｓ（表面を研磨した同種の溶射皮膜を用いて予め計測
した値）、レーリー臨界角を４１度として垂直反射波の
エコー波形Ｖと漏洩波のエコー波形Ｌの時間差を求める
と、経路Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆを伝搬する超音波の伝
搬時間が約１０μｓであるのに対して、経路Ｇ→（Ｈ）
→Ｉ→（Ｈ）→Ｇを伝搬する超音波の伝搬時間は約１５
μｓであり、その差が５μｓ（使用周波数の周期の５０
倍）となって、両エコー波形を時間軸上で明確に分離で
きることが判る。なお、前例においては、使用周波数を
１０ＭＨｚとしたが、５〜２０ＭＨｚの範囲で変更した
場合にも同様の結果が得られた。
のＷＣ系溶射皮膜が施された被検体とレンズのど厚（図
６（ａ）のＧＨ間）が５ｍｍのアルミニウム製（音速＝
６４００ｍ／ｓ）の音響レンズとを用い、デフォーカス
量ΔＺを０．２ｍｍ、使用周波数を１０ＭＨｚ、ＷＣ系
溶射皮膜を伝搬する漏洩弾性表面波の音速を２３００ｍ
／ｓ（表面を研磨した同種の溶射皮膜を用いて予め計測
した値）、レーリー臨界角を４１度として垂直反射波の
エコー波形Ｖと漏洩波のエコー波形Ｌの時間差を求める
と、経路Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆを伝搬する超音波の伝
搬時間が約１０μｓであるのに対して、経路Ｇ→（Ｈ）
→Ｉ→（Ｈ）→Ｇを伝搬する超音波の伝搬時間は約１５
μｓであり、その差が５μｓ（使用周波数の周期の５０
倍）となって、両エコー波形を時間軸上で明確に分離で
きることが判る。なお、前例においては、使用周波数を
１０ＭＨｚとしたが、５〜２０ＭＨｚの範囲で変更した
場合にも同様の結果が得られた。
【００３８】これに対して、図８に示すように、透孔４
を有しない音響レンズ３を備えた超音波プローブ２００
を用いた場合には、振動子２の斜角経路Ａ→Ｂ→Ｃ及び
Ｄ→Ｅ→Ｆと被検体Ｓとの間にも、また振動子２の垂直
経路Ｇ→（Ｈ）→Ｉ及びＩ→（Ｈ）→Ｇと被検体Ｓとの
間にも超音波の伝搬速度が高いアルミニウム製の音響レ
ンズ３と超音波の伝搬速度が低い水とが介在するので、
経路Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆを通る斜角入射波、漏洩弾
性表面波及び漏洩波の伝搬時間と経路Ｇ→（Ｈ）→Ｉ→
（Ｈ）→Ｇを通る垂直入射波及び垂直反射波の伝搬時間
とがほぼ同じになって、垂直反射波のエコー波形Ｖに漏
洩波のエコー波形Ｌが埋没して両エコー波形を分離でき
ず、漏洩波のエコーレベルを求めることができない。
を有しない音響レンズ３を備えた超音波プローブ２００
を用いた場合には、振動子２の斜角経路Ａ→Ｂ→Ｃ及び
Ｄ→Ｅ→Ｆと被検体Ｓとの間にも、また振動子２の垂直
経路Ｇ→（Ｈ）→Ｉ及びＩ→（Ｈ）→Ｇと被検体Ｓとの
間にも超音波の伝搬速度が高いアルミニウム製の音響レ
ンズ３と超音波の伝搬速度が低い水とが介在するので、
経路Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆを通る斜角入射波、漏洩弾
性表面波及び漏洩波の伝搬時間と経路Ｇ→（Ｈ）→Ｉ→
（Ｈ）→Ｇを通る垂直入射波及び垂直反射波の伝搬時間
とがほぼ同じになって、垂直反射波のエコー波形Ｖに漏
洩波のエコー波形Ｌが埋没して両エコー波形を分離でき
ず、漏洩波のエコーレベルを求めることができない。
【００３９】即ち、実施形態品と同一の条件下で、両エ
コー波形の伝搬時間の差を求めると、図８（ａ）に示し
た経路Ｇ→Ｈ→Ｉ→Ｈ→Ｇを伝搬する垂直入射波及び垂
直反射波の伝搬時間が１０．０５μＳであるのに対し
て、図８（ａ）に示した経路Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆ経
路を伝搬する斜角入射波、漏洩弾性表面波及び漏洩波の
伝搬時間は１０．１μＳであり、その差が５０ｎｓとな
って使用周波数の周期（１００ｎｓ）の半分しかないの
で、仮に微弱な漏洩波が受信されていても、垂直反射波
のエコー波形Ｖに漏洩波のエコー波形Ｌが埋没してしま
い、漏洩波のエコーレベルを求めることができない。
コー波形の伝搬時間の差を求めると、図８（ａ）に示し
た経路Ｇ→Ｈ→Ｉ→Ｈ→Ｇを伝搬する垂直入射波及び垂
直反射波の伝搬時間が１０．０５μＳであるのに対し
て、図８（ａ）に示した経路Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆ経
路を伝搬する斜角入射波、漏洩弾性表面波及び漏洩波の
伝搬時間は１０．１μＳであり、その差が５０ｎｓとな
って使用周波数の周期（１００ｎｓ）の半分しかないの
で、仮に微弱な漏洩波が受信されていても、垂直反射波
のエコー波形Ｖに漏洩波のエコー波形Ｌが埋没してしま
い、漏洩波のエコーレベルを求めることができない。
【００４０】〈超音波プローブの第２例〉次に、本発明
の超音波検査装置に備えられる超音波プローブの第２例
を、図９に基づいて説明する。
の超音波検査装置に備えられる超音波プローブの第２例
を、図９に基づいて説明する。
【００４１】第２例の超音波プローブ１Ｂは、図９に示
すように、音響レンズ３の中央部（（垂直入射波及び垂
直反射波の伝搬経路）に透孔４を開設する構成に代え
て、音響レンズ３のレンズ曲率面３ｂの中央部にくぼみ
５を形成したことを特徴とする。
すように、音響レンズ３の中央部（（垂直入射波及び垂
直反射波の伝搬経路）に透孔４を開設する構成に代え
て、音響レンズ３のレンズ曲率面３ｂの中央部にくぼみ
５を形成したことを特徴とする。
【００４２】この超音波プローブ１を用いた場合にも、
第１例に係る超音波プローブと同様に、経路Ａ→Ｂ→Ｃ
→Ｄ→Ｅ→Ｆを通る超音波の伝搬時間よりも経路Ｇ→Ｉ
→Ｇを伝搬する超音波の伝搬時間を相対的に遅らせるこ
とができるので、垂直反射波のエコー波形Ｖと漏洩波の
エコー波形Ｌの分離が可能になる。その他、図９の音響
レンズ３は、振動子設定面３ａが閉じているので、振動
子２の設定を容易かつ確実に行うことができるという効
果もある。
第１例に係る超音波プローブと同様に、経路Ａ→Ｂ→Ｃ
→Ｄ→Ｅ→Ｆを通る超音波の伝搬時間よりも経路Ｇ→Ｉ
→Ｇを伝搬する超音波の伝搬時間を相対的に遅らせるこ
とができるので、垂直反射波のエコー波形Ｖと漏洩波の
エコー波形Ｌの分離が可能になる。その他、図９の音響
レンズ３は、振動子設定面３ａが閉じているので、振動
子２の設定を容易かつ確実に行うことができるという効
果もある。
【００４３】〈超音波プローブの第３例〉次に、本発明
の超音波検査装置に備えられる超音波プローブの第３例
を、図１０に基づいて説明する。
の超音波検査装置に備えられる超音波プローブの第３例
を、図１０に基づいて説明する。
【００４４】第３例の超音波プローブ１は、音響レンズ
３の中央部に単に透孔４を開設するかくぼみ５を形成す
る構成に代えて、開設された透孔４内又は形成されたく
ぼみ５内に音響レンズ３を構成する素材とは超音波の伝
搬速度が異なる素材からなる充填物６を充填したことを
特徴とする。図１０（ａ）は音響レンズ３の中央部に開
設された透孔４内に充填物６を充填した場合、図１０
（ｂ）は音響レンズ３の平面部（振動子設定面）３ａに
形成されたくぼみ５内に充填物６を充填した場合、図１
０（ｃ）は音響レンズ３のレンズ曲率面３ｂに形成され
たくぼみ５内に充填物６を充填した場合を示している。
３の中央部に単に透孔４を開設するかくぼみ５を形成す
る構成に代えて、開設された透孔４内又は形成されたく
ぼみ５内に音響レンズ３を構成する素材とは超音波の伝
搬速度が異なる素材からなる充填物６を充填したことを
特徴とする。図１０（ａ）は音響レンズ３の中央部に開
設された透孔４内に充填物６を充填した場合、図１０
（ｂ）は音響レンズ３の平面部（振動子設定面）３ａに
形成されたくぼみ５内に充填物６を充填した場合、図１
０（ｃ）は音響レンズ３のレンズ曲率面３ｂに形成され
たくぼみ５内に充填物６を充填した場合を示している。
【００４５】音響レンズ３を構成する素材と充填物６と
は、超音波の伝搬速度の差が大きいほど好ましく、音響
レンズ３がアルミニウム（音速＝６４００ｍ／ｓ）をも
って構成される場合には、充填物６としてはアクリル樹
脂等の樹脂材料（音速＝２０００〜２５００ｍ／ｓ）が
好適に用いられ、反対に音響レンズ３が樹脂材料をもっ
て構成される場合には、充填物６としてはアルミニウム
が好適に用いられる。充填部６として樹脂を用いる場合
には、開設された透孔４又は形成されたくぼみ５内に充
填物である樹脂をポッティングすることによって音響レ
ンズ３を製造することができる。また、充填部６として
固体を用いる場合には、開設された透孔４又は形成され
たくぼみ５内に充填物である固体を圧入することによっ
ても音響レンズ３を製造することができる。さらに、音
響レンズ３が樹脂材料から構成される場合には、アルミ
ニウム等の充填物６の周囲に樹脂をアウトサート成形す
ることによっても所望の音響レンズ３を製造することが
できる。
は、超音波の伝搬速度の差が大きいほど好ましく、音響
レンズ３がアルミニウム（音速＝６４００ｍ／ｓ）をも
って構成される場合には、充填物６としてはアクリル樹
脂等の樹脂材料（音速＝２０００〜２５００ｍ／ｓ）が
好適に用いられ、反対に音響レンズ３が樹脂材料をもっ
て構成される場合には、充填物６としてはアルミニウム
が好適に用いられる。充填部６として樹脂を用いる場合
には、開設された透孔４又は形成されたくぼみ５内に充
填物である樹脂をポッティングすることによって音響レ
ンズ３を製造することができる。また、充填部６として
固体を用いる場合には、開設された透孔４又は形成され
たくぼみ５内に充填物である固体を圧入することによっ
ても音響レンズ３を製造することができる。さらに、音
響レンズ３が樹脂材料から構成される場合には、アルミ
ニウム等の充填物６の周囲に樹脂をアウトサート成形す
ることによっても所望の音響レンズ３を製造することが
できる。
【００４６】勿論、音響レンズ３を構成する素材よりも
超音波の伝搬速度が低い充填物６を充填した場合には、
経路Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆを通る超音波の伝搬時間よ
りも経路Ｇ→Ｉ→Ｇを伝搬する超音波の伝搬時間が相対
的に遅くなって、前出の図７に示すように漏洩波のエコ
ー波形Ｌの方が垂直反射波のエコー波形Ｖより先行した
形になり、逆に、音響レンズ３を構成する素材よりも超
音波の伝搬速度が高い充填物６を充填した場合には、経
路Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆを通る超音波の伝搬時間より
も経路Ｇ→Ｉ→Ｇを伝搬する超音波の伝搬時間が相対的
に速くなって、図１１に示すように垂直反射波のエコー
波形Ｖの方が漏洩波のエコー波形Ｌより先行した形にな
る。
超音波の伝搬速度が低い充填物６を充填した場合には、
経路Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆを通る超音波の伝搬時間よ
りも経路Ｇ→Ｉ→Ｇを伝搬する超音波の伝搬時間が相対
的に遅くなって、前出の図７に示すように漏洩波のエコ
ー波形Ｌの方が垂直反射波のエコー波形Ｖより先行した
形になり、逆に、音響レンズ３を構成する素材よりも超
音波の伝搬速度が高い充填物６を充填した場合には、経
路Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆを通る超音波の伝搬時間より
も経路Ｇ→Ｉ→Ｇを伝搬する超音波の伝搬時間が相対的
に速くなって、図１１に示すように垂直反射波のエコー
波形Ｖの方が漏洩波のエコー波形Ｌより先行した形にな
る。
【００４７】本例の超音波プローブは、音響レンズ３に
おける垂直入射波及び垂直反射波の伝搬経路Ｇ→Ｉ及び
Ｉ→Ｇと斜角入射波及び漏洩波の伝搬経路Ａ→Ｂ→Ｃ及
びＤ→Ｅ→Ｆとを音速が異なる素材で構成したので、各
経路を通る超音波の伝搬時間の差が大きくなって、垂直
反射波のエコー波形Ｖと漏洩波のエコー波形Ｌの分離が
可能になると共に、音響レンズ３の振動子設定面が閉じ
た形になるので、振動子２の設定を容易かつ確実に行う
ことができる。
おける垂直入射波及び垂直反射波の伝搬経路Ｇ→Ｉ及び
Ｉ→Ｇと斜角入射波及び漏洩波の伝搬経路Ａ→Ｂ→Ｃ及
びＤ→Ｅ→Ｆとを音速が異なる素材で構成したので、各
経路を通る超音波の伝搬時間の差が大きくなって、垂直
反射波のエコー波形Ｖと漏洩波のエコー波形Ｌの分離が
可能になると共に、音響レンズ３の振動子設定面が閉じ
た形になるので、振動子２の設定を容易かつ確実に行う
ことができる。
【００４８】〈超音波プローブの第４例〉次に、本発明
の超音波検査装置に備えられる超音波プローブの第４例
を、図１２（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。図１２
（ａ），（ｂ）は第４例に係る超音波プローブの平面方
向から見た要部斜視図及び底面方向から見た要部斜視図
である。
の超音波検査装置に備えられる超音波プローブの第４例
を、図１２（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。図１２
（ａ），（ｂ）は第４例に係る超音波プローブの平面方
向から見た要部斜視図及び底面方向から見た要部斜視図
である。
【００４９】第４例の超音波プローブ１Ｄは、図１２
（ａ）に示すように、音響レンズ３としてシリンドリカ
ルレンズを用いると共に、振動子２として複数個の振動
子２ａ〜２ｎが隣接して一方向に配列されたアレイ型の
振動子を備えたことを特徴とする。このシリンドリカル
レンズの底面の垂直入射波及び垂直反射波の伝搬経路に
は、図１２（ｂ）に示すように、透孔４が開設されてい
る。なお、シリンドリカルレンズの底面に透孔４を開設
する構成に代えてくぼみを形成することも可能であり、
さらには、開設された透孔又は形成されたくぼみ内に、
斜角入射波及び漏洩波の伝搬経路とは超音波の伝搬速度
が異なる充填物を充填することも勿論可能である。
（ａ）に示すように、音響レンズ３としてシリンドリカ
ルレンズを用いると共に、振動子２として複数個の振動
子２ａ〜２ｎが隣接して一方向に配列されたアレイ型の
振動子を備えたことを特徴とする。このシリンドリカル
レンズの底面の垂直入射波及び垂直反射波の伝搬経路に
は、図１２（ｂ）に示すように、透孔４が開設されてい
る。なお、シリンドリカルレンズの底面に透孔４を開設
する構成に代えてくぼみを形成することも可能であり、
さらには、開設された透孔又は形成されたくぼみ内に、
斜角入射波及び漏洩波の伝搬経路とは超音波の伝搬速度
が異なる充填物を充填することも勿論可能である。
【００５０】本例の超音波プローブ１Ｄは、音響レンズ
３としてシリンドリカルレンズを用いると共に、振動子
２としてアレイ型の振動子を備えたので、被検体Ｓの表
面を面状にトレースすることができ、円筒形の音響レン
ズに単一型の振動子を備えた場合に比べて、被検体Ｓの
検査効率を高めることができる。
３としてシリンドリカルレンズを用いると共に、振動子
２としてアレイ型の振動子を備えたので、被検体Ｓの表
面を面状にトレースすることができ、円筒形の音響レン
ズに単一型の振動子を備えた場合に比べて、被検体Ｓの
検査効率を高めることができる。
【００５１】〈超音波プローブの第５例〉次に、本発明
の超音波検査装置に備えられる超音波プローブの第５例
を、図１３に基づいて説明する。図１３は第５例に係る
超音波プローブの平面方向から見た要部斜視図である。
の超音波検査装置に備えられる超音波プローブの第５例
を、図１３に基づいて説明する。図１３は第５例に係る
超音波プローブの平面方向から見た要部斜視図である。
【００５２】第５例の超音波プローブ１Ｅは、図１３に
示すように、音響レンズ３としてシリンドリカルレンズ
を用いると共に、振動子２として単一型の振動子を備え
たことを特徴とする。このシリンドリカルレンズの底面
の垂直入射波及び垂直反射波の伝搬経路には、図１２
（ｂ）に示したと同様に、透孔４が開設される。勿論、
シリンドリカルレンズの底面に透孔４を開設する構成に
代えてくぼみを形成することも、開設された透孔又は形
成されたくぼみ内に、斜角入射波及び漏洩波の伝搬経路
とは超音波の伝搬速度が異なる充填物を充填することも
可能である。
示すように、音響レンズ３としてシリンドリカルレンズ
を用いると共に、振動子２として単一型の振動子を備え
たことを特徴とする。このシリンドリカルレンズの底面
の垂直入射波及び垂直反射波の伝搬経路には、図１２
（ｂ）に示したと同様に、透孔４が開設される。勿論、
シリンドリカルレンズの底面に透孔４を開設する構成に
代えてくぼみを形成することも、開設された透孔又は形
成されたくぼみ内に、斜角入射波及び漏洩波の伝搬経路
とは超音波の伝搬速度が異なる充填物を充填することも
可能である。
【００５３】本例の超音波プローブ１Ｅは、音響レンズ
３としてシリンドリカルレンズを用いると共に、振動子
２として単一型の振動子を備えたので、被検体Ｓの表面
に超音波ビームを線状に照射することができるので、円
筒形の音響レンズに単一型の振動子を備えた場合に比べ
て、被検体Ｓの検査効率を高めることができる。
３としてシリンドリカルレンズを用いると共に、振動子
２として単一型の振動子を備えたので、被検体Ｓの表面
に超音波ビームを線状に照射することができるので、円
筒形の音響レンズに単一型の振動子を備えた場合に比べ
て、被検体Ｓの検査効率を高めることができる。
【００５４】〈超音波プローブの第６例〉次に、本発明
の超音波検査装置に備えられる超音波プローブの第６例
を、図１４に基づいて説明する。
の超音波検査装置に備えられる超音波プローブの第６例
を、図１４に基づいて説明する。
【００５５】第６例の超音波プローブ１Ｆは、図１４
（ａ），（ｂ）に示すように、平面形状が円形に形成さ
れた振動子２を備える構成に代えて、平面形状がリング
状に形成された振動子２を備えたことを特徴とする。こ
の場合、振動子２を構成する圧電薄膜の形状自体をリン
グ状に形成することもできるし、圧電薄膜を円形に形成
したまま、当該圧電薄膜の表裏両面に設けられる電極の
少なくともいずれか一方をリング状に形成することもで
きる。振動子２の内径及び外径は、音響レンズ３を介し
て被検体Ｓに漏洩弾性表面波を励起可能な斜角入射波を
送信可能で、被検体Ｓに垂直入射波を送信しない大きさ
に調整される。その他については、第１例に係る超音波
プローブ１Ａと同じであるので、重複を避けるために説
明を省略する。
（ａ），（ｂ）に示すように、平面形状が円形に形成さ
れた振動子２を備える構成に代えて、平面形状がリング
状に形成された振動子２を備えたことを特徴とする。こ
の場合、振動子２を構成する圧電薄膜の形状自体をリン
グ状に形成することもできるし、圧電薄膜を円形に形成
したまま、当該圧電薄膜の表裏両面に設けられる電極の
少なくともいずれか一方をリング状に形成することもで
きる。振動子２の内径及び外径は、音響レンズ３を介し
て被検体Ｓに漏洩弾性表面波を励起可能な斜角入射波を
送信可能で、被検体Ｓに垂直入射波を送信しない大きさ
に調整される。その他については、第１例に係る超音波
プローブ１Ａと同じであるので、重複を避けるために説
明を省略する。
【００５６】本例の超音波プローブを用いると、第１〜
第４例に係る超音波プローブ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを
用いた場合とは異なり、垂直反射波が受信されず、漏洩
波のみが受信されるので、漏洩波レベルの検出がより容
易になる。
第４例に係る超音波プローブ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを
用いた場合とは異なり、垂直反射波が受信されず、漏洩
波のみが受信されるので、漏洩波レベルの検出がより容
易になる。
【００５７】〈超音波プローブの第７例〉次に、本発明
の超音波検査装置に備えられる超音波プローブの第７例
を、図１５に基づいて説明する。
の超音波検査装置に備えられる超音波プローブの第７例
を、図１５に基づいて説明する。
【００５８】第７例の超音波プローブ１Ｇは、図１５
（ａ），（ｂ）に示すように、平面形状がリング状に形
成された振動子２を備える構成に代えて、平面形状が円
形に形成された振動子２の中央部前方にこれよりも小径
の超音波遮蔽部材７を配置することによって、垂直入射
波及び垂直反射波の伝搬を制限し、斜角入射波及び漏洩
波の伝搬のみを可能にしたことを特徴とする。この場合
にも、振動子２の内径及び外径は、音響レンズ３を介し
て被検体Ｓに漏洩弾性表面波を励起可能な斜角入射波を
送信可能で、被検体Ｓに垂直入射波を送信しない大きさ
に調整される。その他については、第６例に係る超音波
プローブと同じであるので、重複を避けるために説明を
省略する。
（ａ），（ｂ）に示すように、平面形状がリング状に形
成された振動子２を備える構成に代えて、平面形状が円
形に形成された振動子２の中央部前方にこれよりも小径
の超音波遮蔽部材７を配置することによって、垂直入射
波及び垂直反射波の伝搬を制限し、斜角入射波及び漏洩
波の伝搬のみを可能にしたことを特徴とする。この場合
にも、振動子２の内径及び外径は、音響レンズ３を介し
て被検体Ｓに漏洩弾性表面波を励起可能な斜角入射波を
送信可能で、被検体Ｓに垂直入射波を送信しない大きさ
に調整される。その他については、第６例に係る超音波
プローブと同じであるので、重複を避けるために説明を
省略する。
【００５９】本例の超音波プローブを用いた場合にも、
第６例に係る超音波プローブを用いた場合と同様の効果
を得ることができる。
第６例に係る超音波プローブを用いた場合と同様の効果
を得ることができる。
【００６０】〈超音波プローブの第８例〉次に、本発明
の超音波検査装置に備えられる超音波プローブの第８例
を、図１６に基づいて説明する。
の超音波検査装置に備えられる超音波プローブの第８例
を、図１６に基づいて説明する。
【００６１】第８例の超音波プローブ１Ｈは、振動子２
を音響レンズ３の平面部３ａに設定する構成に代えて、
図１６（ａ），（ｂ）に示すように、ダンパ材等で構成
されるプローブ本体１ｘにレンズ曲率面に相当する球面
部１ａを形成して、当該球面部１ａにリング状の振動子
２を設定し、振動子２の表面を保護材８にて覆ったこと
を特徴とする。その他については、第６例に係る超音波
プローブ１Ｆと同じであるので、重複を避けるために説
明を省略する。
を音響レンズ３の平面部３ａに設定する構成に代えて、
図１６（ａ），（ｂ）に示すように、ダンパ材等で構成
されるプローブ本体１ｘにレンズ曲率面に相当する球面
部１ａを形成して、当該球面部１ａにリング状の振動子
２を設定し、振動子２の表面を保護材８にて覆ったこと
を特徴とする。その他については、第６例に係る超音波
プローブ１Ｆと同じであるので、重複を避けるために説
明を省略する。
【００６２】本例の超音波プローブ１Ｈは、第６例に係
る超音波プローブと同様の効果を有するほか、音響レン
ズ３を省略できるので、超音波プローブの小型化と低コ
スト化を図ることができる。
る超音波プローブと同様の効果を有するほか、音響レン
ズ３を省略できるので、超音波プローブの小型化と低コ
スト化を図ることができる。
【００６３】〈超音波プローブの第９例〉次に、本発明
の超音波検査装置に備えられる超音波プローブの第９例
を、図１７に基づいて説明する。
の超音波検査装置に備えられる超音波プローブの第９例
を、図１７に基づいて説明する。
【００６４】第９例の超音波プローブ１Ｉは、図１７
（ａ），（ｂ）に示すように、ダンパ材等で構成される
プローブ本体１ｘにレンズ曲率面に相当する球面部１ａ
を形成し、当該球面部１ａに平面形状が円形の振動子２
を設定すると共に、その中心部にそれよりも小径の超音
波遮蔽部材７を設け、これら振動子２及び超音波遮蔽部
材７の表面を保護材８にて覆ったことを特徴とする。そ
の他については、第６例に係る超音波プローブと同じで
あるので、重複を避けるために説明を省略する。
（ａ），（ｂ）に示すように、ダンパ材等で構成される
プローブ本体１ｘにレンズ曲率面に相当する球面部１ａ
を形成し、当該球面部１ａに平面形状が円形の振動子２
を設定すると共に、その中心部にそれよりも小径の超音
波遮蔽部材７を設け、これら振動子２及び超音波遮蔽部
材７の表面を保護材８にて覆ったことを特徴とする。そ
の他については、第６例に係る超音波プローブと同じで
あるので、重複を避けるために説明を省略する。
【００６５】本例の超音波プローブ１Ｉも、第８例に係
る超音波プローブと同様の効果を有する。
る超音波プローブと同様の効果を有する。
【００６６】なお、前記実施形態例においては、溶射皮
膜の超音波検査を例にとって説明したが、その他、被検
体の表層におけるクラックの有無や、被検体表層の応力
分布、破壊靭性値、熱脆化又は粒界腐蝕の検出といった
他の被検体表層の健全性評価についても同様の方法で実
行することができる。
膜の超音波検査を例にとって説明したが、その他、被検
体の表層におけるクラックの有無や、被検体表層の応力
分布、破壊靭性値、熱脆化又は粒界腐蝕の検出といった
他の被検体表層の健全性評価についても同様の方法で実
行することができる。
【００６７】
【発明の効果】本発明の超音波検査装置は、超音波走査
部に被検体への漏洩弾性表面波を励起させる斜角入射波
の送信と被検体からの漏洩波の受信とを行う超音波プロ
ーブを備え、当該超音波プローブによる漏洩波の受信レ
ベルから被検体表層の健全性を評価するので、被検体の
厚みや被検体の底面状態それに被検体の内部状態等によ
らず、しかも被検体の端部まで、高い精度で被検体表層
の健全性を評価することができる。
部に被検体への漏洩弾性表面波を励起させる斜角入射波
の送信と被検体からの漏洩波の受信とを行う超音波プロ
ーブを備え、当該超音波プローブによる漏洩波の受信レ
ベルから被検体表層の健全性を評価するので、被検体の
厚みや被検体の底面状態それに被検体の内部状態等によ
らず、しかも被検体の端部まで、高い精度で被検体表層
の健全性を評価することができる。
【図１】本発明に係る超音波検査装置のブロック図であ
る。
る。
【図２】超音波検査装置における超音波走査部の構成図
である。
である。
【図３】超音波プローブ１のＺ方向への位置決め方法を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図４】本発明に係る超音波検査方法の手順を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図５】本発明に係る超音波検査装置で得られる漏洩波
のＣ画像データである。
のＣ画像データである。
【図６】第１実施形態例に係る超音波プローブの要部断
面図及び平面図である。
面図及び平面図である。
【図７】第１実施形態例に係る超音波プローブにて受信
される漏洩波及び垂直反射波のエコー波形である。
される漏洩波及び垂直反射波のエコー波形である。
【図８】比較例に係る超音波プローブの要部断面図及び
平面図である。
平面図である。
【図９】第２実施形態例に係る超音波プローブの要部断
面図である。
面図である。
【図１０】第３実施形態例に係る超音波プローブの要部
断面図である。
断面図である。
【図１１】第３実施形態例に係る超音波プローブにて受
信される漏洩波及び垂直反射波のエコー波形図である。
信される漏洩波及び垂直反射波のエコー波形図である。
【図１２】第４実施形態例に係る超音波プローブの平面
方向から見た要部斜視図及び底面方向から見た要部斜視
図である。
方向から見た要部斜視図及び底面方向から見た要部斜視
図である。
【図１３】第５実施形態例に係る超音波プローブの平面
方向から見た要部斜視図である。
方向から見た要部斜視図である。
【図１４】第６実施形態例に係る超音波プローブの要部
断面図及び平面図である。
断面図及び平面図である。
【図１５】第７実施形態例に係る超音波プローブの要部
断面図及び平面図である。
断面図及び平面図である。
【図１６】第８実施形態例に係る超音波プローブの要部
断面図及び平面図である。
断面図及び平面図である。
【図１７】第９実施形態例に係る超音波プローブの要部
断面図及び平面図である。
断面図及び平面図である。
【図１８】従来より知られている溶射皮膜の超音波検査
方法を示す説明図である。
方法を示す説明図である。
【図１９】従来技術の不備を示す説明図である。
１ 超音波プローブ １Ａ 第１例に係る超音波プローブ １Ｂ 第２例に係る超音波プローブ １Ｃ 第３例に係る超音波プローブ １Ｄ 第４例に係る超音波プローブ １Ｅ 第５例に係る超音波プローブ １Ｆ 第６例に係る超音波プローブ １Ｇ 第７例に係る超音波プローブ １Ｈ 第８例に係る超音波プローブ １Ｉ 第９例に係る超音波プローブ ２ 振動子 ３ 音響レンズ ３ａ 平面部（振動子設定面） ３ｂ レンズ曲率面 ４ 透孔 ５ くぼみ ６ 充填物 ７ マスク部材 ８ 保護材 １０ 超音波走査部 １１ 水槽 １２ 機械式スキャナ １３ Ｙ軸ガイド １４ Ｙ軸スライダ １５ Ｘ軸ガイド １６ Ｘ軸スライダ １７ Ｚ軸ガイド １８ Ｚ軸スライダ ２０ 駆動部 ２１ パルサー／レシーバー ２２ Ａ／Ｄ変換器 ２３ モータドライバ ３０ 演算処理部 ３１ ＣＰＵ ３２ 入力手段 ３３ トリガー ３４ モータコントローラ ３５ 第１のメモリ ３６ タイマー ３７ 第２のメモリ ４０ 表示部 Ｓ 被検体 Ｓ1 母材 Ｓ2 溶射皮膜
【手続補正書】
【提出日】平成１１年８月３日（１９９９．８．３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】一方、溶射皮膜等の被膜を有しない被検体
において、被検体Ｓの表層にクラック等の欠陥が存在す
る場合には、被検体Ｓの表層における漏洩弾性表面波の
伝搬がクラック等によって妨げられるために、振動子２
にて受信される漏洩波のレベルが低くなる。これに対し
て、被検体Ｓの表層にクラック等の欠陥が存在しない場
合には、被検体Ｓの表層における漏洩弾性表面波の伝搬
がクラック等によって妨げられないため、振動子２にて
受信される漏洩波のレベルが高くなる。したがって、こ
の場合にも、超音波プローブ１における漏洩波の受信レ
ベルより演算処理部にて被検体Ｓの健全性を判定するこ
とができる。
において、被検体Ｓの表層にクラック等の欠陥が存在す
る場合には、被検体Ｓの表層における漏洩弾性表面波の
伝搬がクラック等によって妨げられるために、振動子２
にて受信される漏洩波のレベルが低くなる。これに対し
て、被検体Ｓの表層にクラック等の欠陥が存在しない場
合には、被検体Ｓの表層における漏洩弾性表面波の伝搬
がクラック等によって妨げられないため、振動子２にて
受信される漏洩波のレベルが高くなる。したがって、こ
の場合にも、超音波プローブ１における漏洩波の受信レ
ベルより演算処理部にて被検体Ｓの健全性を判定するこ
とができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２８】図５に、前記実施形態例に係る装置にて得
られた漏洩波のＣスコープ画像を示す。図５（ａ）は、
溶射皮膜Ｓ2 の形成前に母材Ｓ1 に当然施されるべき前
処理としてのブラスト処理を中央部にのみ施さないで溶
射皮膜Ｓ2 が形成された被検体より得られた漏洩波のＣ
スコープ画像であり、図５（ｂ）は、母材Ｓ1 の表面に
正常に溶射皮膜Ｓ2 が形成され、溶射皮膜Ｓ2 の形成後
に曲げ応力が負荷された被検体より得られた漏洩波のＣ
スコープ画像である。
られた漏洩波のＣスコープ画像を示す。図５（ａ）は、
溶射皮膜Ｓ2 の形成前に母材Ｓ1 に当然施されるべき前
処理としてのブラスト処理を中央部にのみ施さないで溶
射皮膜Ｓ2 が形成された被検体より得られた漏洩波のＣ
スコープ画像であり、図５（ｂ）は、母材Ｓ1 の表面に
正常に溶射皮膜Ｓ2 が形成され、溶射皮膜Ｓ2 の形成後
に曲げ応力が負荷された被検体より得られた漏洩波のＣ
スコープ画像である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３８】これに対して、図８に示すように、透孔４
を有しない音響レンズ１０３を備えた超音波プローブ１
０１を用いた場合には、振動子２の斜角経路Ａ→Ｂ→Ｃ
及びＤ→Ｅ→Ｆと被検体Ｓとの間にも、また振動子１０
２の垂直経路Ｇ→（Ｈ）→Ｉ及びＩ→（Ｈ）→Ｇと被検
体Ｓとの間にも超音波の伝搬速度が高いアルミニウム製
の音響レンズ３と超音波の伝搬速度が低い水とが介在す
るので、経路Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆを通る斜角入射
波、漏洩弾性表面波及び漏洩波の伝搬時間と経路Ｇ→
（Ｈ）→Ｉ→（Ｈ）→Ｇを通る垂直入射波及び垂直反射
波の伝搬時間とがほぼ同じになって、垂直反射波のエコ
ー波形Ｖに漏洩波のエコー波形Ｌが埋没して両エコー波
形を分離できず、漏洩波のエコーレベルを求めることが
できない。なお、図８において、符号１０３ａは音響レ
ンズ１０３の振動子対向面、符号１０３ｂは音響レンズ
１０３のレンズ曲率面を示している。
を有しない音響レンズ１０３を備えた超音波プローブ１
０１を用いた場合には、振動子２の斜角経路Ａ→Ｂ→Ｃ
及びＤ→Ｅ→Ｆと被検体Ｓとの間にも、また振動子１０
２の垂直経路Ｇ→（Ｈ）→Ｉ及びＩ→（Ｈ）→Ｇと被検
体Ｓとの間にも超音波の伝搬速度が高いアルミニウム製
の音響レンズ３と超音波の伝搬速度が低い水とが介在す
るので、経路Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆを通る斜角入射
波、漏洩弾性表面波及び漏洩波の伝搬時間と経路Ｇ→
（Ｈ）→Ｉ→（Ｈ）→Ｇを通る垂直入射波及び垂直反射
波の伝搬時間とがほぼ同じになって、垂直反射波のエコ
ー波形Ｖに漏洩波のエコー波形Ｌが埋没して両エコー波
形を分離できず、漏洩波のエコーレベルを求めることが
できない。なお、図８において、符号１０３ａは音響レ
ンズ１０３の振動子対向面、符号１０３ｂは音響レンズ
１０３のレンズ曲率面を示している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５８】第７例の超音波プローブ１Ｇは、図１５
（ａ），（ｂ）に示すように、平面形状が円形に形成さ
れた振動子２の中央部前方にこれよりも小径の超音波遮
蔽部材７を配置することによって、垂直入射波及び垂直
反射波の伝搬を制限し、斜角入射波及び漏洩波の伝搬の
みを可能にしたことを特徴とする。この場合にも、振動
子２の内径及び外径は、音響レンズ３を介して被検体Ｓ
に漏洩弾性表面波を励起可能な斜角入射波を送信可能
で、被検体Ｓに垂直入射波を送信しない大きさに調整さ
れる。その他については、第６例に係る超音波プローブ
と同じであるので、重複を避けるために説明を省略す
る。
（ａ），（ｂ）に示すように、平面形状が円形に形成さ
れた振動子２の中央部前方にこれよりも小径の超音波遮
蔽部材７を配置することによって、垂直入射波及び垂直
反射波の伝搬を制限し、斜角入射波及び漏洩波の伝搬の
みを可能にしたことを特徴とする。この場合にも、振動
子２の内径及び外径は、音響レンズ３を介して被検体Ｓ
に漏洩弾性表面波を励起可能な斜角入射波を送信可能
で、被検体Ｓに垂直入射波を送信しない大きさに調整さ
れる。その他については、第６例に係る超音波プローブ
と同じであるので、重複を避けるために説明を省略す
る。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１４】
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１６】
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１７】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１８】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１９】
Claims (11)
- 【請求項１】 水などの超音波媒体を介して被検体の表
面に超音波を走査する超音波走査部と、当該超音波走査
部の駆動部と、当該駆動部を介して前記超音波走査部を
制御し、被検体表層の欠陥検査を実行する演算処理部と
を備えた超音波検査装置において、前記超音波走査部に
前記被検体への漏洩弾性表面波を励起させる斜角入射波
の送信と前記被検体からの漏洩波の受信とを行う超音波
プローブを備え、当該超音波プローブによる前記漏洩波
の受信レベルから前記被検体表層の健全性を前記演算処
理部にて評価することを特徴とする超音波検査装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の超音波検査装置におい
て、前記超音波プローブとして、振動子と、前記被検体
への垂直入射波及び斜角入射波の伝搬経路並びに前記被
検体からの垂直反射波及び漏洩波の伝搬経路を有し、前
記垂直入射波及び垂直反射波の伝搬経路における超音波
の伝搬速度と前記斜角入射波及び漏洩波の伝搬経路にお
ける超音波の伝搬速度とが異なる音響レンズとを備えた
ものを用いたことを特徴とする超音波検査装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載の超音波検査装置におい
て、前記音響レンズとして、前記垂直入射波及び垂直反
射波の伝搬経路に前記振動子の設定面からこれと対向す
るレンズ曲率面まで貫通する透孔を開設するか、前記レ
ンズ曲率面の前記垂直入射波及び垂直反射波の伝搬経路
にくぼみを形成したものを用いることを特徴とする超音
波検査装置。 - 【請求項４】 請求項２に記載の超音波検査装置におい
て、前記音響レンズとして、前記垂直入射波及び垂直反
射波の伝搬経路に前記振動子の設定面からこれと対向す
るレンズ曲率面まで貫通する透孔を開設するか、前記振
動子の設定面又はレンズ曲率面の前記垂直入射波及び垂
直反射波の伝搬経路にくぼみを形成し、これら透孔内又
はくぼみ内に前記斜角入射波及び漏洩波の伝搬経路を構
成する素材とは超音波の伝搬速度が異なる素材からなる
充填物を充填したことを特徴とする超音波検査装置。 - 【請求項５】 請求項２に記載の超音波検査装置におい
て、前記音響レンズとして、前記振動子の設定面が平面
状に形成されかつレンズ曲率面が球面状に形成された凹
レンズを用いたことを特徴とする超音波検査装置。 - 【請求項６】 請求項２に記載の超音波検査装置におい
て、前記音響レンズとして、前記振動子の設定面が平面
状に形成されかつレンズ曲率面が弧面状に形成されたシ
リンドリカルレンズを用いたことを特徴とする超音波検
査装置。 - 【請求項７】 請求項１に記載の超音波検査装置におい
て、前記超音波プローブとして、前記被検体への斜角入
射波の送信と前記被検体からの漏洩波の受信とが可能
で、前記被検体への垂直入射波の送信と前記被検体から
の垂直反射波の受信とが不可能なものを用いたことを特
徴とする超音波検査装置。 - 【請求項８】 請求項７に記載の超音波検査装置におい
て、前記超音波プローブに、平面形状がリング状に形成
された振動子を備えたことを特徴とする超音波検査装
置。 - 【請求項９】 請求項７に記載の超音波検査装置におい
て、前記超音波プローブに、平面形状が円形に形成され
た振動子と、当該振動子の送受信面の中央部に配置され
た超音波遮蔽部材とを備えたことを特徴とする超音波検
査装置。 - 【請求項１０】 請求項８又は９に記載の超音波検査装
置において、前記振動子を、超音波プローブの平面部に
設けたことを特徴とする超音波検査装置。 - 【請求項１１】 請求項８又は９に記載の超音波検査装
置において、前記振動子を、超音波プローブの球面部に
設けたことを特徴とする超音波検査装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21790599A JP3777071B2 (ja) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | 超音波検査装置 |
| TW089115113A TW490559B (en) | 1999-07-30 | 2000-07-28 | Ultrasonic inspection apparatus and ultrasonic detector |
| KR10-2000-0044085A KR100373416B1 (ko) | 1999-07-30 | 2000-07-29 | 초음파 검사 장치 및 초음파 프로브 |
| US09/629,840 US6588278B1 (en) | 1999-07-30 | 2000-07-31 | Ultrasonic inspection device and ultrasonic probe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21790599A JP3777071B2 (ja) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | 超音波検査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001041944A true JP2001041944A (ja) | 2001-02-16 |
| JP3777071B2 JP3777071B2 (ja) | 2006-05-24 |
Family
ID=16711598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21790599A Expired - Fee Related JP3777071B2 (ja) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | 超音波検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3777071B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007315935A (ja) * | 2006-05-26 | 2007-12-06 | Neomax Material:Kk | 探傷検査方法 |
| JP2009150692A (ja) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Kanmeta Eng Kk | 溶射皮膜の検査方法及びその装置 |
| KR20180070661A (ko) * | 2015-11-27 | 2018-06-26 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 수소 유기 균열 측정 방법 및 측정 장치 |
-
1999
- 1999-07-30 JP JP21790599A patent/JP3777071B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007315935A (ja) * | 2006-05-26 | 2007-12-06 | Neomax Material:Kk | 探傷検査方法 |
| JP2009150692A (ja) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Kanmeta Eng Kk | 溶射皮膜の検査方法及びその装置 |
| KR20180070661A (ko) * | 2015-11-27 | 2018-06-26 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 수소 유기 균열 측정 방법 및 측정 장치 |
| CN108351326A (zh) * | 2015-11-27 | 2018-07-31 | 杰富意钢铁株式会社 | 氢致裂纹测定方法及测定装置 |
| EP3382387A4 (en) * | 2015-11-27 | 2018-11-14 | JFE Steel Corporation | Method and device for measuring hydrogen-induced cracking |
| KR102137066B1 (ko) * | 2015-11-27 | 2020-07-23 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 수소 유기 균열 측정 방법 및 측정 장치 |
| US10788461B2 (en) | 2015-11-27 | 2020-09-29 | Jfe Steel Corporation | Method and apparatus for measuring hydrogen-induced cracking |
| CN108351326B (zh) * | 2015-11-27 | 2021-05-07 | 杰富意钢铁株式会社 | 氢致裂纹测定方法及测定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3777071B2 (ja) | 2006-05-24 |
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