JP2001305115A - フェーズドアレイ式超音波探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 探傷面が平面ではなく、複雑形状の曲面をな
す場合でも適切な超音波ビームの制御が可能なフェーズ
ドアレイ式超音波探傷装置を提供する。 【解決手段】 フェーズドアレイ超音波探傷プローブの
各振動子を１軸方向に移動可能に弾性体を介して支持す
るとともに、各振動子の移動量を検出して移動量に応じ
た信号を発信する検出器を備え、各振動子の移動量に応
じて、各振動子により発生される超音波ビームを集束さ
せるための各振動子に対する遅延時間を算出する演算回
路を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種プラント等の
容器や配管の非破壊検査に用いられるフェーズドアレイ
式超音波探傷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のフェーズドアレイ方式超音波探触
子の各振動子は探触子枠体に対して固定されており、被
検体中のターゲットに超音波ビームを集束することがで
きず、傷の検出性能が低かった。これを改善するため
に、各振動子が探触子枠体に固定されたフェーズドアレ
イ超音波探傷探触子を用いる超音波探傷装置で、夫々の
振動子から発せられる超音波ビームを被検体のターゲッ
トに集束させる方式のものが特開平１０−３１８９８９
及び特開平１０−３１８９９０に開示されている。これ
らは電磁超音波探触子を用いるもので、原理及び構成を
図１０乃至図１４に示す。

【０００３】図１０は電磁超音波探触子の原理を示す
図、図１１、１２は斜角電磁超音波探触子の原理を示す
図、図１３はアレイ式電磁超音波探触子の各エレメント
(振動子)の配置の例を示す図、図１４はアレイ式電磁超
音波探傷装置の例を示す図である。電磁超音波探触子は
導電性検体の非破壊検査に用いられる超音波探触子の一
種で、その原理は、図１０に示す如く、永久磁石もしく
は電磁石からなる磁石１０６から発生する磁束Ｂと、導
電性の被検体１１２の表面に生じた渦電流Ｊとの相互作
用により生じるローレンツ力Ｆを振動源として超音波Ｕ
を発生し、受信についてはその逆の過程で受信した超音
波を電気信号に変換する。

【０００４】電磁超音波探触子において、導電性被検体
の表面に渦電流を生じさせる手段としては、磁石１０６
と被検体１１２の表面に近接して置かれたコイル１０７
にパルス状の高周波電流Ｉを流し渦電流Ｊを誘発する方
法がよく知られている。そして、電磁超音波探触子は、
磁石の磁極やコイルの構成によりＳＨ波と呼ばれる振動
モードの超音波を発生することができる。図１２に示さ
れる如く、磁石セグメント１０６を多数組合せ、夫々の
磁石セグメント１０６と被検体１１２の間にコイル１０
７を配設し、該コイル１０７にパルス状高周波電流を流
すことにより、一定の周期で磁界方向が変化する周期磁
界が発生する。

【０００５】前記磁石セグメント１０６は磁極が交互に
逆にして並べられているので、隣合うセグメントに対応
する被検体表面からは位相が１８０°ずれた超音波が発
信される。該各磁石セグメント１０６に対応する被検体
表面から発信される超音波の屈折角θは下に示す式１か
ら求められる。 Ｗ・ｓｉｎθ＝λ／２＝Ｓｖ／ｆ／２ …（１） ここに、Ｗは磁石の幅、λは超音波の波長、Ｓｖは被検
体中での超音波の音速、ｆは周波数である。したがっ
て、Ｗ及び／或はｆを変えることによりθを変えること
ができる。

【０００６】前記特開平１０−３１８９８９ではＷを変
えることにより、特開平１０−３１８９９０ではｆを変
えることによりθを変えて前記各点から発信される超音
波を被検体中のターゲットに集束させている。そして、
図１３には、４エレメントのアレイ式電磁超音波探触子
における各エレメントの配置の例が示され、送信側と受
信側の各エレメントはその中心が被検体上面からみて角
度αで交叉する直線上にあるように配設されている。

【０００７】図１４はアレイ式電磁超音波探傷装置の回
路構成の例をしめす。各エレメント(振動子)ａ、ｂ、
ｃ、ｄにより発生される超音波ビームの周波数を変えて
各超音波ビームを被検体中のターゲットに集束させると
ともに、各超音波ビームが同時にターゲットに到着する
ように、超音波発信点からターゲットまでの距離に応じ
て発信時期を変えるディレイ回路が備えられている。各
エレメント(振動子)の位置は固定されており、各エレメ
ント(振動子)の周波数と遅延時間はそれぞれ組としてタ
ーゲットの位置に応じて変えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術では、超音波探触子は被検体の探傷面が平面
の場合は有効であるが、探傷面が局面をなす場合は各振
動子によって発信される超音波の発信点が平面上ではな
くなるので、発信点が平面からずれた分だけ各超音波ビ
ームをターゲットに集束させるための各振動子に対する
所要遅延時間や所要周波数の設定に誤差が生じ、各超音
波ビームがターゲットに集束しない問題がある。本発明
は、上記問題点に鑑み、被検体の探傷面が複雑な曲面を
なす場合でも超音波ビームを被検体中のターゲットに集
束させることが可能なフェーズドアレイ式超音波探傷装
置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
複数個の振動子を列状に並べてなるフェーズドアレイ超
音波探傷プローブを用いるフェーズドアレイ式超音波探
傷装置において、前記夫々の振動子を前記プローブに弾
性体を介して前記夫々の振動子が曲面をなす探傷面に接
触できるように１軸方向に移動可能に支持するととも
に、前記夫々の振動子の基準位置からの移動量を検出し
て該移動量に応じた出力信号を発信する検出器を備えた
ことを特徴とする。

【００１０】かかる発明は、被検体の探傷面がｘ方向に
対してｚ座標が変るが、ｙ方向に対してはｚ座標が一定
な曲面である場合に適用できるもので、プローブ内でｘ
方向に１列に並べられた各振動子が夫々弾性体によって
ｚ方向に移動可能に支持されているので、前記各振動子
は探傷面に追随してｚ方向に移動し、各振動子のｚ方向
基準位置からのｚ方向移動量は前記プローブ内の検出手
段によって検出して前記移動量に応じた信号に変換して
出力される。

【００１１】請求項２記載の発明は、複数個の振動子を
行列状に並べてなるフェーズドアレイ超音波探傷プロー
ブを用いるフェーズドアレイ式超音波探傷装置におい
て、前記各振動子を前記プローブに弾性体を介して前記
各振動子が曲面をなす探傷面に接触できるように１軸方
向に移動可能に支持するとともに、前記各振動子の基準
位置からの移動量を検出して該移動量に応じた出力信号
を発信する検出器を備えたことを特徴とする。

【００１２】かかる発明は、被検体の探傷面が、たとえ
ば円筒面のように、探傷面上のｚ座標がｘ方向に対して
は変らずｙ方向に対して変る曲面や、或は球面のよう
に、探傷面上のｚ座標がｘ方向とｙ方向に対して変化す
る曲面である場合に適用できるもので、振動子が探傷プ
ローブ内にマトリックス状に、即ち行と列をなして配置
され、夫々の振動子は弾性体を介してｚ方向に移動可能
に支持されているので、前記各振動子は探傷面に追随し
てｚ方向に移動し、各振動子のｚ方向基準位置からのｚ
方向移動量は前記プローブ内の検出手段によって検出し
て前記移動量に応じた信号に変換して出力される。

【００１３】請求項３記載の発明は、前記各振動子が曲
面をなす探傷面に接して前記各振動子の基準位置からの
移動量が異なる場合でも、前記各振動子から被検体内の
ターゲットまでの距離を計算し、前記各振動子によって
発せられる超音波ビームを同時に前記ターゲットに到達
させるための前記各振動子に対する所要遅延時間を求め
る演算回路を備えたことを特徴とする。

【００１４】かかる発明によれば、前記夫々の振動子の
ｚ方向基準位置からのｚ方向移動量と被検体内のターゲ
ットの位置を入力して前記各振動子から被検体中のター
ゲットまでの距離が計算され、前記各振動子により発信
された超音波ビームが同時に前記ターゲットに到着する
ように前記距離に応じた発信時期、即ち遅延時間が演算
される演算回路を有するので、前記夫々の振動子による
夫々の超音波ビームの発信時期を前記遅延時間だけずら
して発信することにより、該夫々の超音波ビームを同時
に前記ターゲットに到達させることができる。

【００１５】請求項４記載の発明は、前記各振動子が曲
面をなす探傷面に接して前記各振動子の基準位置からの
移動量が異なる場合でも、前記各振動子から被検体中の
ターゲットに至る超音波ビームの所要屈折角を計算して
前記各振動子によって発せられる超音波ビームを被検体
のターゲットに集束させるための前記各振動子駆動周波
数を計算するとともに、前記各振動子から前記ターゲッ
トまでの距離を計算して前記各振動子によって発せられ
る超音波ビームを同時に前記ターゲットに到達させるた
めの前記各振動子に対する所要遅延時間を計算する演算
回路を備えたことを特徴とする。

【００１６】かかる発明によれば、前記夫々の振動子の
ｚ方向基準位置からのｚ方向移動量と被検体中のターゲ
ットの位置座標を入力し、前記各振動子により発信され
る超音波ビームが被検体中のターゲットに至る経路の傾
斜角を計算して前記各振動子により発信される超音波ビ
ームが前記ターゲットに集束するための前記各振動子駆
動周波数が計算され、前記各振動子から前記ターゲット
までの距離を計算して前記各振動子から発信される超音
波ビームが同時に前記ターゲットに到達するための前記
各振動子による超音波発信時期、即ち遅延時間が計算さ
れる演算回路を有するので、前記ターゲットの位置に応
じて前記演算回路で求められた前記夫々の振動子に対す
る周波数及び遅延時間で該夫々の振動子を駆動すること
により、超音波ビームをターゲットに集束させ、同時に
到達させることができる。

【００１７】請求項５記載の発明は、探傷面形状、屈
折、反射、モード変換等の伝播特性、及び音源位置を入
力してコンピュータ上でシュミレーションを行ない、前
記音源からの音波の各振動子への到達時間を計算して前
記各振動子に対する所要遅延時間を求め、該遅延時間で
探傷プローブの各振動子を駆動することを特徴とする。
通常のレイトレースシュミレーションは、振動子からの
音波の伝播をレイトレース線として解析するが、本請求
項の発明は、逆に音源を被検体中の任意の位置に置い
て、該音源から放射された音波がプローブの各振動子に
到着するまでの路程と到達時間を解析して各振動子に必
要な遅延時間を計算し、該計算遅延時間で各振動子を駆
動するものであり、各振動子に対する遅延時間の精度が
向上する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る寸法、材質、形状、その相対位置などは特に特定的な
記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する
趣旨ではなく単なる説明例にすぎない。

【００１９】図１は、本発明の第１実施例に係わるフェ
ーズドアレイ式超音波探傷装置の探傷プローブ(探触子)
の構成を示す図で(Ａ)は縦断面図,(Ｂ)は(Ａ)における
Ｘ矢視図であり、図２はプローブが探傷面上に置かれた
状態を示す図で、(Ａ)は探傷面が平面の場合を、(Ｂ)は
探傷面が紙面に平行方向に対してのみ変化する曲面上に
置かれた状態を示す。

【００２０】図１において、探傷プローブ１０の枠体１
内に複数個の振動子２が１列に配置され、該振動子は夫
々弾性体３によって下方に押されて上下方向に移動でき
るように支持されている。該弾性体は例えばコイルスプ
リング、或はその他の形状のばね、或は前記各振動子の
必要な移動量を過大な抵抗なく確保できるゴム等であっ
てもよい。前記各弾性体３の上側に配置された振動子移
動量検出器４は前記各振動子２の基準位置からの移動量
を検出し、該移動量に応じた信号を発信する。前記各振
動子２は前記弾性体３を介して前記枠体１に支持されて
いるので、図２(B)に示すように、探傷面５が平面では
ない場合にも、前記各振動子は、前記弾性体の弾発力に
押されて、その下端側が探傷面に常に当接する。前記各
振動子の移動量はエンコーダ或は超音波等により測定さ
れる。なお、６は超音波を効率良く被検体中へ伝播させ
るために探傷面に塗布されるグリセリン等の接触媒質で
ある。

【００２１】図３は、本発明の第２実施例に係わるフェ
ーズドアレイ式超音波探傷装置のプローブ(探触子)を示
す図で、探傷プローブ１０ａの枠体１ａ内には複数個の
振動子２がマトリックス状、即ち行列状に配置され、各
振動子は図１に示されたものと同様に夫々弾性体を介し
てｚ方向に移動可能に支持されている。これら振動子の
基準位置からのｚ方向移動量は前記プローブに装着され
た振動子移動量検出器によって検出され、移動量に応じ
た信号に変換されて出力される。各振動子２は前述した
ように弾性体を介して前記プローブ１０ａの枠体１ａに
支持されているので、前記各振動子２の下端部は、探傷
面５が三次元曲面の場合でも該探傷面５に常に当接す
る。

【００２２】図４は、本発明の第３実施例に係わるフェ
ーズドアレイ式超音波探傷装置の構成を概略的に示す図
で、２は複数個の振動子、４は前記各振動子２の基準位
置からの移動量を検出し、該移動量に応じた信号を発信
する振動子移動量検出器である。２０は探傷面が平面で
ある場合の前記各振動子から被検体中のターゲットまで
の超音波ビームの路程距離を計算して、前記各振動子に
より発信される超音波ビームを同時に前記ターゲットに
到達させるための前記各振動子に対する発信遅延時間を
算定する平面探傷時遅延時間設定回路である。３０は遅
延時間演算回路で、探傷面が平面でない場合に、前記振
動子移動量検出器４から入力される前記各振動子２の移
動量から前記平面探傷面の場合について求められた遅延
時間に対して加減すべき時間を算定して前記平面探傷面
について求められた遅延時間に加減し、該加減された遅
延時間を振動子駆動回路１１に送って前記核振動子２を
駆動する。

【００２３】図５に前記各振動子から被検体中のターゲ
ットまでの超音波ビームの路程距離計算方法の概略を示
す。図５において、基準位置を座標の原点にとり、ター
ゲットＰの座標を（Ｘ_Ｔ、Ｙ_Ｔ）、各振動子の座標を
（Ｘ_ｉ、Ｙ_ｉ）、各振動子間距離をＳ、各振動子の基準
位置からの移動量即ちＹ座標をＬ_ｉ、基準位置からの路
程距離をＷ_０、各路程距離をＷ_ｉ、被検体中の音速をＳ
ｖ、各振動子の基準振動子に対する遅延時間をΔＴ_ｉと
すると、 Ｗ_０＝√（Ｘ_Ｔ＋Ｙ_Ｔ）² Ｗ_ｉ＝√（（Ｘ_Ｔ＋ｉ＊Ｓ）² ＋（Ｙ_Ｔ＋Ｌ_ｉ）²） であり、探傷面が平面の場合の各振動子の遅延時間をΔ
ＰＴ_ｉとすると、平面の場合Ｌ_ｉ＝０であるから、 ΔＰＴ_ｉ＝（√（（Ｘ_Ｔ＋ｉ＊Ｓ）² ＋（Ｙ_Ｔ＋Ｌ_ｉ）
²））／Ｓｖ となる。探傷面が曲面の場合と平面の場合の各振動子の
遅延時間の差をＤ_ｉとすると、 Ｄ_ｉ＝（√（（Ｘ_Ｔ＋ｉ＊Ｓ）² ＋（Ｙ_Ｔ＋Ｌ_ｉ）²）
−√（（Ｘ_Ｔ＋ｉ＊Ｓ）² ＋（Ｙ_Ｔ＋Ｌ_ｉ）²））／Ｓ
ｖ となる。基準位置はどの振動子にとってもよく、例えば
図５において振動子Ｅ ₃を基準にとると、Ｅ₁、Ｅ₂、
Ｅ₃、Ｅ₄、Ｅ₅に対してそれぞれｉ＝−２、ｉ＝−１、
ｉ＝０、ｉ＝１、ｉ＝２となる。

【００２４】図６は上記の関係を図に表したものであ
り、(Ａ)は探傷面が平面の場合の各振動子に対する遅延
時間ΔＰＴ_ｉの一例を示し、(Ｂ)は前記平面に対する遅
延時間ΔＰＴ_ｉに、探傷面が曲面で各振動子がＬ_ｉだけ
それぞれ移動した場合の前記Ｄ_ｉを加えて曲面の場合の
各振動子に対する遅延時間が得られることを示してい
る。以上は二次元の場合について説明したが、振動子を
マトリックス状に配置して探傷面のｚ座標がｘ、ｙ座標
に対して変化する曲面の場合についても同様にして各振
動子に対する遅延時間を求めることができる。

【００２５】図７は、本発明を前記特開平１０−３１８
９９０のアレイ式電磁超音波探傷装置に適用した場合の
効果を説明する図で、(A)は探傷面が平面で各振動子に
より発信される超音波ビームが被検体５中のターゲット
Ｐに集束する場合を、(Ｂ)は探傷面が平面ではなく超音
波ビームがターゲットＰに集束しない場合を、そして、
(Ｃ)は探傷面が平面でない場合でも超音波ビームがター
ゲットに集束する場合を示している。

【００２６】図７(Ａ)は、前記従来の探傷装置による場
合で、ターゲットＰの位置とプローブ１０の位置が決ま
れば、各振動子により発信される超音波ビームが前記タ
ーゲットに至る屈折角と距離が計算され、前記屈折角か
ら各超音波ビームが前記ターゲットに集束するための各
振動子駆動周波数が算出され、前記距離から各振動子か
ら発信される超音波ビームが同時に前記ターゲットに到
達するための各振動子に対する遅延時間が算出され、得
られた周波数と遅延時間で各振動子を駆動することによ
り前記ターゲットに同時に集束する超音波ビームが得ら
れる。本発明の装置を適用した場合も全く同様に作動す
る。

【００２７】図７(Ｂ)は、各振動子がｚ軸方向に移動可
能なプローブを用いて探傷する場合でも、本発明による
演算回路を有しない装置の場合は、各振動子の探傷曲面
に倣った移動によって平面探傷時とは異なる各振動子位
置からターゲットに至る超音波ビームの屈折角及び路程
距離を算出することができないので、探傷面の平面部に
ある振動子２ａ、２ｂによる超音波ビームをターゲット
Ｐに集束させても、探傷面の曲面部にある振動子による
超音波ビームは前記ターゲットに集束しないことを示
す。

【００２８】図７(Ｃ)は、本発明による演算回路を有す
る装置で探傷する場合を示し、各振動子の探傷曲面に倣
った移動によって平面探傷時とは異なる各振動子位置か
らターゲットに至る超音波ビームの屈折角及び路程距離
を算出して、ターゲットＰに同時に集束する各振動子に
対する遅延時間と周波数算出して各振動子を駆動するの
で、各振動子による超音波ビームは同時にターゲットＰ
に集束する。

【００２９】図８は本発明に係わる第４実施例の回路構
成を示す図で,４個の探触子エレメント(振動子)がｚ方
向に移動可能に支持されているアレイ式電磁超音波探触
子を用いた場合を示す。基本的には、各電磁超音波探触
子エレメント(振動子)の配置は図１３に示すように、送
受信間角度αで交わる直線上に送信側と受信側それぞれ
のエレメント(振動子)の中心線を合わせ、ターゲットと
する位置に対し、被検体の上面から見てＶ字の対称に配
置する。

【００３０】図８において、タイミングをとるためトリ
ガ装置５１からタイミング信号が発信回路５２と受信装
置６０に出される。前記発信回路５２は電磁超音波探触
子(プローブ)５５の各振動子(ａ〜ｄ)に対する発信器を
有し、夫々の振動子(ａ〜ｄ)に対する周波数(ｆａ〜ｆ
ｄ)の送信パルス信号を送信ディレイ回路５３に送る。
一方周波数及び遅延時間演算回路６４は、平面探傷時条
件設定回路６１から平面探傷時の夫々のエレメントに対
する周波数と遅延時間の入力を受けるとともに、振動子
移動量検出回路６３から各振動子(ａ〜ｄ)の移動量の入
力を受けて、夫々の振動子(ａ〜ｄ)に対する周波数と遅
延時間を計算し、発信回路５２と送信ディレイ回路５３
及び受信ディレイ回路５８に出力する。送信ディレイ回
路５３からはターゲットに応じて前記演算回路６４で設
定された周波数と遅延時間を有するパルス信号がパルサ
・レシーバ回路５４に出力され、該パルサ・レシーバ回
路５４は送信ディレイ回路５３から受けたパルス信号を
駆動信号に変えて電磁超音波探触子５５の各振動子(ａ
〜ｄ)を駆動する。

【００３１】各振動子(ａ〜ｄ)は前記駆動信号を受けて
被検体６２に超音波ビームを発生させる。各振動子(ａ
〜ｄ)により発生させた超音波ビームは、前記演算回路
６４によりターゲットとする位置に同時に集束するよう
に設定された周波数と遅延時間を有する超音波ビームで
あるから、ターゲットとする位置に傷等の反射源が存在
すると、図１３に示されるように、反射源と対称に配置
された受信側の振動子(ａ'〜ｄ')で反射信号を夫々受信
する。この反射源の有無で傷の有無等が判別される。受
信側の各振動子(ａ'〜ｄ')で受信された反射波は、電気
信号に変換されて前記パルサ・レシーバ回路５４に出力
され、増幅やフィルタ処理が行なわれて受信ディレイ回
路５８に出力される。該受信ディレイ回路５８では前記
受信信号を送信ディレイ回路５３で遅らせた分だけ夫々
進めて加算回路５９に出力し、該加算回路５９でこれら
を加算して一つの受信信号として受信装置６０に出力す
る。受信装置６０では、トリガ装置５１からのタイミン
グ信号を基準にして、加算回路５９からの信号を表示す
る。

【００３２】この受信信号の波形から反射信号の有無を
調べることにより、傷の有無等の検査、評価を行なう。
図８に示すように、周波数及び遅延時間演算回路６４
に、探傷面が曲面の場合でも探傷プローブにｚ方向に移
動可能に支持された各振動子が探傷面の曲面に倣って移
動した移動量を入力して、各振動子による超音波ビーム
が同時にターゲットとされる位置に集束するように制御
するので、超音波ビームのパワーを集中でき、小さな傷
からの反射信号でも高い精度で検出できる。ターゲット
位置は各振動子の列中心線を含む探傷面に直角な平面上
に、或は図１３のように送信側と受信側の振動子がＶ字
をなす直線上にそれぞれ配置されている場合はＶ字の中
心線を含む探傷面に直角な平面上に任意に選定すること
ができる。また、主な超音波の伝播方向が集まるので、
ターゲットとする位置以外にある反射源からの反射信号
を誤って検出することが少なく、信頼性の高い検出が可
能となる。

【００３３】図９は、本発明に係わる第５実施例の逆レ
イトレースシュミレーションの状況を示す図で、被検体
の平面でない探傷面５上に置かれた探傷プローブ１０の
各振動子２は前記探傷面５に倣って基準位置から夫々異
なった量の移動をしている。前記探傷面５の形状と屈
折、反射、モード変化等の伝播特性を与え、被検体中の
音源Ｐの位置を変えて音波に相当する波動を発信させ、
前記各振動子２に到達する路程と時間を解析し、その結
果から各振動子２の所要遅延時間を逆算し、この逆算し
た遅延時間で各振動子２を駆動する。

【００３４】各振動子により発信される超音波ビームの
路程は前述したような幾何学的関係のみで正確に算定す
ることはできないので、探傷面の形状が既知の場合は本
シュミレーション回路を装着することにより、探傷面が
複雑な曲面の場合でも、超音波ビームを正確にターゲッ
トに同時に集束させることができる。なお、本シュミレ
ーション回路で前記伝播特性を種種変えてシュミレーシ
ョンを行なうことにより、適切な伝播特性を見出すこと
ができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
探傷面が曲面の場合でも、フェーズドアレイ式超音波探
傷プローブにより発信される超音波ビームをターゲット
に同時に集束させることができるので、複雑な曲面の探
傷面の場合においても、被検体中の傷等の反射源からの
反射波のレベルを高くでき、ターゲットとする位置以外
の反射源からの信号を受けにくくなって誤検出の可能性
が低くなり、傷の検出性が向上し、信頼性の高い探傷検
査が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例に係わるフェーズドアレ
イ式超音波探傷装置の探傷プローブの構成図である。

【図２】 前記探傷プローブが探傷面上に置かれた状態
を示す図である。

【図３】 本発明の第２実施例に係わるフェーズドアレ
イ式超音波探傷装置の探傷プローブが探傷面上に置かれ
た状態を示す図である。

【図４】 本発明の第３実施例に係わるフェーズドアレ
イ式超音波探傷装置の構成を示す概略図である。

【図５】 超音波ビームの路程距離と遅延時間の計算方
法を説明するための図である。

【図６】 曲面探傷面の場合の遅延時間を求める方法を
説明する図である。

【図７】 平面探傷面と曲面探傷面の場合の超音波ビー
ムの集束状況を示す図である。

【図８】 本発明の第４実施例に係わるフェーズドアレ
イ式超音波探傷装置の回路構成図である。

【図９】 本発明の第５実施例に係わる逆レイトレース
シュミレーションの状況を示す図である。

【図１０】 電磁超音波探触子の原理を示す図である。

【図１１】 斜角電磁超音波探触子の原理を示す図であ
る。

【図１２】 斜角電磁超音波探触子の原理を示す図であ
る。

【図１３】 アレイ式電磁超音波探触子の各エレメント
の配置の一例を示す図である。

【図１４】 従来のアレイ式電磁超音波探傷装置の回路
構成図である。

【符号の説明】

１ 枠体 ２ 振動子 ３ 弾性体 ４ 振動子移動量検出器 ５ 探傷面 ６ 接触媒質 １０ 探傷プローブ １１ 振動子駆動回路 ２０ 平面探傷時遅延時間設定回路 ３０ 遅延時間演算回路 ５１ トリガ装置 ５２ 発信回路 ５３ 送信ディレイ回路 ５４ パルサ・レシーバ回路 ５５ 電磁超音波探触子 ５６ 磁石 ５７ コイル ５８ 受信ディレイ回路 ５９ 加算回路 ６０ 受信装置 ６１ 平面探傷時条件設定回路 ６２ 被検体 ６３ 振動子移動量検出回路 ６４ 周波数及び遅延時間演算回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 五輪男 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 東 正剛 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 Ｆターム(参考） 2G047 AA07 BC07 BC18 CA02 DB17 EA11 GA05 GA19 GB02 GF18 GF22

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の振動子を列状に並べてなるフェ
   ーズドアレイ超音波探傷プローブを用いるフェーズドア
   レイ式超音波探傷装置において、 前記各振動子を前記プローブに弾性体を介して前記各振
   動子が曲面をなす探傷面に接触できるように１軸方向に
   移動可能に支持するとともに、 前記各振動子の基準位置からの移動量を検出して該移動
   量に応じた出力信号を発信する検出器を備えたことを特
   徴とするフェーズドアレイ式超音波探傷装置。
2. 【請求項２】複数個の振動子を行列状に並べてなるフェ
   ーズドアレイ超音波探傷プローブを用いるフェーズドア
   レイ式超音波探傷装置において、 前記各振動子を前記プローブに弾性体を介して前記各振
   動子が曲面をなす探傷面に接触できるように１軸方向に
   移動可能に支持するとともに、 前記各振動子の基準位置からの移動量を検出して該移動
   量に応じた出力信号を発信する検出器を備えたことを特
   徴とするフェーズドアレイ式超音波探傷装置。
3. 【請求項３】 前記各振動子から被検体内のターゲット
   までの距離を計算し、前記各振動子によって発せられる
   超音波ビームを同時に前記ターゲットに到達させるため
   の前記各振動子に対する所要遅延時間を求める演算回路
   を備えたことを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１
   項に記載のフェーズドアレイ式超音波探傷装置。
4. 【請求項４】 前記各振動子から被検体中のターゲット
   に至る超音波ビームの所要屈折角を計算して前記各振動
   子によって発せられる超音波ビームを被検体のターゲッ
   トに集束させるための前記各振動子駆動周波数を計算す
   るとともに、前記各振動子から前記ターゲットまでの距
   離を計算して前記各振動子によって発せられる超音波ビ
   ームを同時に前記ターゲットに到達させるための前記各
   振動子に対する所要遅延時間を計算する演算回路を備え
   たことを特徴とする請求項１乃至２項のいずれか１項に
   記載のフェーズドアレイ式超音波探傷装置。
5. 【請求項５】 探傷面形状、屈折、反射、モード変換等
   の伝播特性、及び音源位置を入力してコンピュータ上で
   シュミレーションを行ない、前記音源からの音波の各振
   動子への到達時間を計算して前記各振動子に対する所要
   遅延時間を求め、該遅延時間で探傷プローブの各振動子
   を駆動することを特徴とする請求項１乃至２のいずれか
   １項に記載のフェーズドアレイ式超音波探傷装置。