JP2005147770A

JP2005147770A - 超音波探傷装置

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Publication number: JP2005147770A
Application number: JP2003383066A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Sakaigawa; 洋聖境川; Haruyuki Hanawa; 晴行塙; Kenichi Katsumata; 健一勝又; Kazuyoshi Matsuoka; 一祥松岡
Original assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; National Maritime Research Institute
Current assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; National Maritime Research Institute
Priority date: 2003-11-12
Filing date: 2003-11-12
Publication date: 2005-06-09

Abstract

【課題】
被検査体の正確な合否判定を安定して行うことができる超音波探傷装置を実現する。
【解決手段】
底面からの反射エコー強度ビーム路程と界面（剥離）からの反射エコー強度とビーム路程の値を計測し、探傷面積のうちで剥離がない界面部位からのエコー強度と剥離からのエコー強度の和を界面エコー強度とし、これと底面からの反射である底面エコー強度との比で表される評価演算式をもとに健全率を演算し、この健全率の値を判定基準値と比較して被検査体の合否判定を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波探傷装置に関する。

被検査体内部の傷（剥離）の有無を検査する超音波探傷探傷方法として、対比試験方式と底面エコー方式が知られている。

対比試験片方式は、検査範囲の代表的深さ１点または数点に合否判定基準の剥離（傷）と同じ大きさの模擬剥離欠陥を付与した試験片について、予め垂直探傷方法で超音波探傷してエコー強度を計測する。剥離が１点の場合このエコー強度を基準エコー強度とする。剥離が数点の模擬剥離欠陥がある場合には、各剥離についてそれぞれ計測し、横軸に深さ、縦軸にエコー強度（高さ）をプロットして各プロット点を直線または曲線で結んで基準エコー曲線とする。そして、被検査体を探傷したときに基準のエコー強度または基準エコー曲線を超えるエコーが検出された場合に該部に剥離有りと判定する。このときのエコー強度の検出は、超音波探傷器のモニター画面にエコー計測波形を表示し、この波形を検査員が目視で観察して剥離からのエコーか否かを判断する構成である。

底面エコー方式は、超音波探傷器のモニター画面に表示されるエコー計測波形を検査員が目視で観察して剥離からのエコーか否かを判断し、剥離からエコー波高値Ｆを読み取る。次に、同様にして、検査員が底面からのエコーか否かを判断して底面からのエコー波高値Ｂを読み取る。そして、剥離からのエコー波高値Ｆと底面からのエコー波高値Ｂとの比Ｆ／Ｂを計算し、予め決められた合否判定基準値をもとに合否を決める方法である。

非破壊検査技術シリーズ超音波探傷試験II 編集および発行所社団法人日本非破壊検査協会

従来の超音波探傷装置は、被検査体内に放射した超音波のエコー計測波形をモニター画面に表示し、その波形の高さ（エコー強度）を検査員が目視観察して判定する工程を含む構成であことから、検査結果の正確性や安定性に欠ける問題がある。

また、エコー強度は、被検査体内での超音波の減衰率（減衰定数）によって異なることから、合否判定基準が同じであっても、合否を決めるＦ／Ｂ値は被検査体の材質によって異なることになる。更に、被検査体内での超音波の減衰量が該超音波の伝播路程によって異なることから、エコーの反射深さが異なると、浅いところでは過大評価し、深いところでは過少評価する傾向となる。従って、被検査体が接着積層板のように積層境界面からも超音波が反射する部材に対する検査では、健全部材であっても板材と接着材の音響インピーダンスの差によって接着境界面からもエコーが発生することから、接着積層板を被検査体とする超音波探傷では、モニター画面に表示されたエコー計測波形を目視で観察して剥離からのエコーと境界面からのエコーを識別することが困難になることがあり、正確な検査（合否判定）を行うことができなくなる。

本発明の１つの目的は、安定して正確な超音波探傷を実現することができる超音波探傷装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、内部に接着境界面を有する接着積層板のような被検査体において接着境界に発生する剥離傷による該被検査体の合否を正確に判定することができる超音波探傷装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、内部に接着境界面を有する接着積層板のような被検査体において接着境界に発生する剥離傷による該被検査体の合否を自動的に判定することができる超音波探傷装置を提供することにある。

本発明は、被検査体に当接させて超音波を発信および受信する超音波探触子と、パルス電圧を発生して前記超音波探触子に印加することによって該超音波探触子から超音波を発信させると共に前記超音波探触子が被検査体から受信した超音波に基づいて該超音波探触子から発生する受信信号を増幅する超音波送受信回路と、受信信号をデジタル化するＡ/Ｄ変換手段と、デジタル化した受信信号を演算処理する信号処理演算手段と、演算結果を表示する表示手段とを備えた超音波探傷装置において、
前記信号処理演算手段に、被検査体内の界面から反射する超音波の界面エコー強度と該超音波のビーム路程の値を計測する界面エコー計測部と、底面から反射する超音波の底面エコー強度と該超音波のビーム路程を計測する底面エコー計測部と、界面エコー計測部と底面エコー計測部で得た計測データから評価演算式に従って健全率を演算する健全率演算部と、予め評価基準値を設定しておく評価基準値設定部と、健全率演算部で算出した健全率と評価基準値設定部に設定された評価基準値を比較して被検査体の合否を判定する合否判定部を設けたことを特徴とする。

本発明の超音波探傷装置は、安定して正確な超音波探傷を実現することができ、内部に接着境界面を有する接着積層板のような被検査体において接着境界に発生する剥離傷に起因する該被検査体の合否をも正確に自動的に判定することができる。

被検査体内に剥離（傷）が含まれる探傷部位に発信された探傷用超音波で該被検査体の底面から反射してくる超音波（エコー）である底面エコー強度をＥ_Ｂとし、界面および剥離（傷）から反射してくる超音波（エコー）である界面エコー強度をＥ_ｆとする。被検査体が接着積層板の場合には、健全な接着境界面から反射してくる超音波（エコー）も界面エコー強度Ｅ_ｆに含まれる。

探傷面積Ｓなる探触子を用いて超音波探傷を行う場合、剥離が含まれる探傷部位で底面から反射してくる超音波の底面エコー強度は、Ｓ_ｇｅ^{-2α・ｘＢ}で表される。ここで、Ｓ_ｇは剥離がない健全部の面積、αは被検査体の減衰定数、Ｘ_Ｂは底面エコーのビーム路程である。すなわち、探傷面積Ｓのうちで剥離のない健全部の面積Ｓ_ｇの範囲の探傷用超音波が底面に到達し、この底面から反射してくる底面エコーの強度は、減衰係数αと伝播距離Ｘ_Ｂの関数で表される。

また、剥離部位から反射してくる超音波のエコー強度は、剥離がない健全界面部位からの反射と剥離面からの反射との和となる。剥離がない健全界面部位から反射してくる界面エコー強度は、Ｓ_ｇｒ_ｉｆｅ^{-2α・ｘｆ}となる。ここで、Ｓ_ｇは剥離がない健全部の面積、ｒ_ｉｆは界面での反射率、αは被検査体の減衰定数、Ｘ_ｆは剥離がある部位からの界面エコーのビーム路程である。一方、剥離から反射してくる超音波の剥離エコー強度は（Ｓ−Ｓ_ｇ）ｅ^{-2α・ｘｆ}で表せる。すなわち、剥離部〔面積（Ｓ−Ｓ_ｇ）〕に超音波が到達し、剥離面から反射してくる超音波の剥離エコー強度は、減衰係数αと伝播路程Ｘ_ｆの関数で表される。

従って、剥離がある部位で底面から反射する超音波のエコー強度Ｅ_Ｂと、剥離から反射する超音波のエコー強度Ｅ_ｆの比は、次式で表される。
Ｅ_Ｂ／Ｅ_ｆ＝
(Ｓ_ｇｅ^-2α・ｘB)/(Ｓ_ｇｒ_ｉｆｅ^{-2α・ｘｆ}＋（Ｓ−Ｓ_ｇ）ｅ^{-2α・ｘｆ}）…（数１）
ここでＥ_Ｂ：底面エコー強度、Ｅ_ｆ：界面エコー強度、α：減衰係数、Ｘ_ｆ：界面エコーの路程（時間的位置）、Ｘ_Ｂ：底面エコーの路程（時間的位置）、Ｓ：探傷面積（探触子の接触面積）、Ｓ_ｇ：Ｓにおける健全界面面積、ｒ_ｉｆ：界面反射率である。

探触子を被検査体に当接して超音波を発信し、そのエコーを検出することによって、界面エコー計測部と底面エコー計測部によってＥ_Ｂ，Ｅ_ｆ，Ｘ_ｆ，Ｘ_Ｂを計測する。また、α，ｒ_ｉｆは、被検査体に特有の定数であるので、設定手段によって設定する。

そこで、健全率をＳ_ｇ／Ｓと定義すれば、健全率は次式で表される。
Ｓ_ｇ／Ｓ＝−Ｅ_ｓｅ^{-2α・ｘｆ}/Ａ……（数２）
ここでＡおよびＥ_ｓは、
Ａ＝Ｅ_ｓｒ_ｉｆｅ^{-2α・ｘｆ}−Ｅ_ｓｅ^{-2α・ｘｆ}−ｅ^-2α・ｘB
Ｅ_ｓ＝Ｅ_Ｂ／Ｅ_ｆ
である。

そして、計測したＥ_Ｂ，Ｅ_ｆ，Ｘ_ｆ，Ｘ_Ｂに基づいて健全率演算部において健全率Ｓ_ｇ／Ｓを算出し、予め評価基準値設定部に設定しておいた健全率Ｓ_ｇ／Ｓの評価基準（判定基準）値と健全率Ｓ_ｇ／Ｓを合否判定部において比較することによって剥離（傷）による被検査体の合否（傷の有無）を判定する。

本発明の実施例１を図面を参照して説明する。

図１は、小型船舶やモーターボート等の船体に用いられているＦＲＰ接着積層板の剥離傷を検査する超音波探傷装置の機能ブロック図である。

この実施例１における超音波探傷装置は、被検査体に当接させて超音波を送受信する超音波探触子１と、パルス電圧を発生して前記超音波探触子１に印加することによって該超音波探触子１から超音波を発信させると共に前記超音波探触子１が被検査体から受信した超音波（エコー）に基づいて該超音波探触子１から発生する受信信号を増幅する超音波送受信回路２と、超音波送受信回路２から出力する受信信号をデジタル化するＡ/Ｄ変換回路３と、デジタル化された受信信号を演算処理する信号処理演算部４と、演算結果を表示する表示回路５と、モニター６と、設定入力部７と、記憶装置８を備える。

前記超音波探触子１は、超音波の送受信する電気機械変換素子である振動子１０１と、被検査体との接触性を良くするために前記振動子１０１の前面に取り付けたシリコン系の遅延材である接触子１０２と、これらを保持するハウジング１０３を備える。この超音波探触子１は、接触子１０２の先端面（探傷面積Ｓ）を被検査体である接着積層板９の探傷面（表面）に当接させた状態で、振動子１０１にパルス電圧を印加して該振動子１０１を振動させて探傷用の超音波を発生させると、この超音波は、振動子１０１から接触子１０２を介して接着積層板９に伝播する（探傷用の超音波の発信）。接着積層板９に伝播した超音波は、接着積層板９の表面９０１，内部の接着界面９０２と底面９０３で反射して接触子１０２に戻り、この接触子１０２を介して振動子１０１に戻る（エコー超音波の受信）。振動子１０１は、受信した超音波（エコー）を電気信号に変換して受信信号として出力する。ここで、振動子１０１から発信した超音波を探傷用超音波１０４、接着積層板９の表面９０１で反射して振動子１０１に戻った超音波を表面エコー１０４１、内部の接着界面（剥離面を含む）９０２で反射して振動子１０１に戻った超音波を界面エコー１０４２、底面９０３で反射して振動子１０１に戻った超音波を底面エコー１０４３と定義する。

前記超音波送受信回路２は、超音波探触子１の振動子１０１に超音波を発生させるために該振動子１０１に印加するパルス電圧を発生し、振動子１０１が各エコー１０４１〜１０４３を受信することによって該振動子１０１に発生する受信信号を増幅して出力する。この受信信号は、エコー強度に応じた大きさのアナログ信号である。

Ａ/Ｄ変換回路３は、超音波送受信回路２から出力するアナログ信号形態の受信信号をデジタル信号に変換して出力する。

信号処理演算部４は、界面エコー計測部４１と、底面エコー計測部４２と、健全率演算部４３と、評価基準値設定部４４と、合否判定部４５を備える。この信号処理演算部４の前記各機能部４１〜４５は、マイクロコンピュータと信号処理プログラムによって実行する演算処理機能によって実現する。また、この信号処理演算部４は、前記各機能部４１〜４５の他にも探傷条件設定機能部（図示省略）を実現する。

界面エコー計測部４１は、界面エコー１０４２を計測してエコー強度Ｅ_ｆとビーム路程Ｘ_ｆの値を演算して求める。

底面エコー計測部４２は、底面エコー１０４３を計測してエコー強度Ｅ_Ｂとビーム路程Ｘ_Ｂの値を演算して求める。

健全率演算部４３は、界面エコー計測部４１で求めた界面エコー１０４２のエコー強度Ｅ_ｆとビーム路程Ｘ_ｆの値と、底面エコー計測部４２で求めた底面エコー１０４３のエコー強度Ｅ_Ｂとビーム路程Ｘ_Ｂの値に基づいて（数２）で示される演算を実行してＳ_ｇ/Ｓの値（健全率）を求める。ここで、減衰係数αと界面反射率ｒ_ｉｆは、設定入力部７から設定される。

合否判定部４５は、健全率演算部４３で求めた健全率Ｓ_ｇ／Ｓを評価基準値設定部４４に設定してある評価基準値と比較し、健全率Ｓ_ｇ/Ｓが評価基準値以上であれば合格とする。ここで、評価基準値は、予め設定入力部７から設定される。

表示回路５は、入力設定部７からの設定画面と、Ａ／Ｄ変換回路３から受信したエコー受信信号と、信号処理演算部４で判定した合否判定結果をモニター６に表示する処理を行う。

記憶装置８は、信号処理演算部４で取り扱う受信信号や各種のデータや信号処理プログラムを記憶して保持する。

図２は、この実施例１における超音波探傷装置によって剥離傷がない健全な接着積層板９を超音波探傷している状態を示す模式図である。図１のブロック図に示した超音波送受信回路２〜設定入力部７は、超音波探傷器本体１０に実装される。そして、超音波探触子１から発信した超音波ビーム１０４は、その一部が被検査体である接着積層板９の表面９０１で反射し、他の一部は内部に伝播して健全な接着界面９０２と底面９０３で反射し、その各反射波がエコーとして超音波探触子１で受信される。受信したエコー受信信号は、超音波探傷器本体１０のモニター６にオシログラフ波形６０１として表示される。表面エコー１０４１は、オシログラフ波形６０１における表面エコー部６０１１に該当し、界面エコー１０４２は界面エコー部６０１２に該当し、底面エコー１０４３は底面エコー部６０１３に該当する。

図３は、接着積層板９の構造と探傷用超音波の反射の様子を示す模式図である。この接着積層板９は、複数枚の薄板材９０４を接着剤９０５で張り合わせた構造物である。薄板材９０４と接着剤９０５の音響インピーダンスを各々Ｚ₁，Ｚ₂とすると、その境界面では、
（Ｚ₁−Ｚ₂）/（Ｚ₁＋Ｚ₂）……（数３）
の界面反射（界面エコー）１０４２が発生する。複数枚の薄板材９０４を積層した構造の接着積層板９では、次々に境界面があり、超音波探触子１から発信した超音波が各界面で反射および再反射を繰り返すことから、超音波探触子１に戻ってくる界面エコー１０４２が時間的にずれたり重畳したりする。

図４は、この実施例１における超音波探傷装置によって剥離傷を含んだ接着積層板９を超音波探傷している状態を示す模式図である。被検査体である接着積層板９の接着境界面に剥離傷９０６がある場合には、その剥離傷面で超音波が反射する剥離エコー１０４４が発生する。この剥離エコー１０４４は、モニター６に表示されるオシログラフ波形６０１では、剥離エコー部６０１４として表示される。

剥離傷９０６は、一般に空気層であり、空気の音響インピーダンスをＺ₃とすると、剥離傷９０６の界面では、
（Ｚ₁−Ｚ₃）/（Ｚ₁＋Ｚ₃）……（数４）
の超音波の反射が発生することになる。このとき、健全な積層界面９０２では（数３）で表される界面エコー１０４２が発生するが、積層する薄板材９０４の材質や組成と接着剤９０５の組み合わせによっては健全な積層界面９０２からの界面エコー１０４２の強度が大きくなり、剥離傷９０６からの剥離エコー１０４４の有無を目視で識別することが困難になる。

因に、剥離エコー１０４４は、強さ（モニター６に表示されるオシログラフ波形６０１の波形の高さ）が異なるだけで、健全な積層界面９０２で発生する界面エコー１０４２と同様に発生する。そこで、強い界面エコー１０４２を剥離エコー１０４４とみなして評価（合否判定）するようにする。

このような合否判定は、界面エコー１０４２や剥離エコー１０４４を受信するタイミングで発生するエコー受信信号と、底面エコー１０４３を受信するタイミングで発生するエコー受信信号に限って識別処理するための界面ゲートと底面ゲートを界面エコー計測部４１と底面エコー計測部４２に設定しておき、各ゲート内のエコー受信信号において最も高い波高値のエコーを剥離エコーＥ_ｆ、底面エコーＥ_Ｂと判定することによって実現することができる。

図５は、このようにして剥離エコーＥ_ｆと底面エコーＥ_Ｂを計測するために設定したゲートとエコー受信信号波形を表示したモニター６の表示画面の模式図である。

界面エコー１０４２や剥離エコー１０４４が受信される位置（時間的な範囲）に界面エコー１０４２や剥離エコー１０４４の受信信号を取り込んで処理する界面ゲート４１１を界面エコー計測部４１に設定し、底面エコー１０４３が受信される位置（時間的な範囲）に底面エコー１０４３の受信信号を取り込んで処理する底面ゲート４２１を底面エコー計測部４１に設定する。そして、界面エコー計測部４１と底面エコー計測部４２は、各ゲート４１１，４２１内で受信するエコー受信信号における最も高い波高値をもつエコー受信信号を剥離エコー１０４４としてそのエコー強度Ｅ_ｆ、底面エコー１０４３のエコー強度Ｅ_Ｂとしてそれぞれ識別し、そのときの剥離エコー１０４４のビーム路程Ｘ_ｆと底面エコー１０４３のビーム路程Ｘ_Ｂをそれぞれ計測する。

ここで、底面エコー１０４３と剥離エコー１０４４の比Ｅ_Ｂ／Ｅ_ｆは、
Ｅ_Ｂ／Ｅ_ｆ＝
(Ｓ_ｇｅ^{-2α・ｘＢ})/(Ｓ_ｇｒ_ｉｆｅ^{-2α・ｘｆ}＋（Ｓ−Ｓ_ｇ）ｅ^{-2α・ｘｆ}）……（数１）
となる。ここで、Ｅ_Ｂは底面エコー強度、Ｅ_ｆは剥離エコー強度、αは減衰係数、Ｘ_ｆは剥離エコーの時間的位置、Ｘ_Ｂは底面エコーの時間的位置、Ｓは探傷面積（接触子１０２の接触面積）、Ｓ_ｇはＳにおける健全界面面積、ｒ_ｉｆは界面反射率である。

この（数１）において、Ｅ_Ｂ，Ｅ_ｆ，Ｘ_ｆ，Ｘ_Ｂがエコー計測に基づいて求められることになる。また、α，ｒ_ｉｆは、被検査体９に特有の定数であり、設定入力部７からの入力によって設定される。

そこで、健全率をＳ_ｇ／Ｓと定義すれば、
Ｓ_ｇ／Ｓ＝−Ｅ_ｓｅ^{-2α・ｘｆ}/Ａ……（数２）
ここで、ＡおよびＥ_ｓは、
Ａ＝Ｅ_ｓｒ_ｉｆｅ^{-2α・ｘｆ}−Ｅ_ｓｅ^{-2α・ｘｆ}−ｅ^{-2α・ｘＢ}
Ｅ_ｓ＝Ｅ_Ｂ／Ｅ_ｆ
である。

そして、計測したＥ_Ｂ，Ｅ_ｆ，Ｘ_ｆ，Ｘ_Ｂと材料固有の定数であるα、ｒ_ｉｆを用いて信号処理演算部４の健全率演算部４３において（数２）に従った演算処理によって健全率Ｓ_ｇ／Ｓの値を求める。この値を、合否判定部４５において、予め設定した合否判定基準の値と比較することによって、剥離の有無による被検査体９の合否を判定し、判定結果をモニター６に表示する。

このようにすることによって、剥離傷による被検査体９の正確な合否を容易に且つ安定して判定（評価）することが可能となる。

次に、接着積層板９の製造のばらつきにより、界面エコー強度の計測ばらつきが大きい場合の補正方法を説明する。製造のばらつきが界面エコー強度に与える影響は、界面反射率ｒ_ｉｆのばらつきである。この界面反射率ｒ_ｉｆばらつきは、健全部における界面エコー１０４２の強度Ｅ_ｆと底面エコー１０４３の強度Ｅ_Ｂの比であるＥ_Ｂ／Ｅ_ｆを初期値として計測し、その値で界面反射率ｒ_ｉｆを補正することによって解消する方法を採用すると良い。

健全部においては、（数１）における分母の第２項がないことになるので、底面エコー１０４３と界面エコー１０４２の比で表される評価演算式は、
Ｅ_Ｂ／Ｅ_ｆ＝Ｓ_ｇｅ^{-2α・ｘＢ}/Ｓ_ｇｒ_ｉｆｅ^{-2α・ｘｆ}……（数５）
となる。

ここで、界面反射率ｒ_ｉｆは、材料固有の定数であるが、これを実態に合わせて補正することにする。

すなわち、
ｒ_ｉｆ‘＝Ｃ・ｒ_ｉｆ
とすると、
Ｅ_Ｂ／Ｅ_ｆ＝Ｓ_ｇｅ^{-2α・ｘＢ}/Ｓ_ｇｒ_ｉｆ‘ｅ^{-2α・ｘｆ}……（数６）
となる。ここで、健全部での計測値Ｅ_Ｂ，Ｅ_ｆ，Ｘ_ｆ，Ｘ_Ｂと材料固有の定数であるαから、ｒ_ｉｆ‘＝Ｃ・ｒ_ｉｆ＝ｅ^{-2α・ｘＢ}/Ｅ_ｇｅ^{-2α・ｘｆ}……（数７）
となる。

ここで、Ｅ_ｇ＝Ｅ_Ｂ／Ｅ_ｆ
従って、
Ｃ＝ｅ^{-2α・ｘＢ}/ｒ_ｉｆＥ_ｇｅ^{-2α・ｘｆ}……（数８）
が得られる。

この補正係数Ｃを用いると、評価演算式は、
Ｅ_Ｂ／Ｅ_ｆ＝
(Ｓ_ｇｅ^{-2α・ｘＢ})/(Ｓ_ｇＣｒ_ｉｆｅ^{-2α・ｘｆ}＋（Ｓ−Ｓ_ｇ）ｅ^{-2α・ｘｆ}）……（数９）
となる。

そこで、健全率をＳ_ｇ／Ｓと定義すれば、
Ｓ_ｇ／Ｓ＝−Ｅ_ｇｅ^{-2α・ｘｆ}/Ｂ……（数１０）
ここで、Ｂは、
Ｂ＝Ｅ_ｇＣｒ_ｉｆｅ^{-2α・ｘｆ}−Ｅ_ｇｅ^{-2α・ｘｆ}−ｅ^{-2α・ｘＢ}
である。

この（数１０）を用いて演算することにより、接着積層板８の製造のばらつきによる計測ばらつきを補正することができる。

図６は、前述したような超音波探傷を実行するために実施例１における超音波探傷装置が実行するＦＲＰ劣化診断のための探傷処理のフローチャートである。

ステップＳ１
探傷条件を設定する。この探傷条件の設定は、設定入力部７からの指示入力によって、探傷条件設定機能部を機能させて図７に示すような探傷条件設定画面をモニター６に表示させ、減衰定数αと界面反射率ｒ_ｉｆと評価定数（判定基準値＝Ｓ_ｇ／Ｓの合否判定基準値）を設定することによって行う。

ステップＳ２
超音波探触子１の接触子１０２を接着積層板９の探傷面に押し当てて超音波探傷を開始する。

ステップＳ３
界面エコーのエコー強度Ｅ_ｆとビーム路程Ｘ_ｆを読み込む。

ステップＳ４
底面エコーのエコー強度Ｅ_Ｂとビーム路程Ｘ_Ｂを読み込む。

ステップＳ５
読み込んだ界面エコーデータＥ_ｆ，Ｘ_ｆと底面エコーデータＥ_Ｂ，Ｘ_Ｂに基づいて（数２）または（数１０）を用いて健全率Ｓ_ｇ/Ｓの値を演算する。

ステップＳ６
剥離による被検査体９の合否を判定する。これは、予め設定する評価定数の値（合否判定基準値）と健全率Ｓ_ｇ/Ｓの値を比較し、Ｓ_ｇ/Ｓの値が評価定数値以上であれば合格と判定する。この例では、評価定数値は０．５に設定されており、探傷面積Ｓの半分の面積未満の剥離まで許容（合格）する。

ステップＳ７
このような信号処理の内容であるエコー受信信号波形６０１，Ｅ_Ｂ／Ｅ_ｆ，健全率Ｓ_ｇ／Ｓ，良否（合否判定結果）等を、図８に示すように、モニター６に表示する。合否判定結果（良否）は、○（合格）×（不合格）で表示している。

ステップＳ８
探傷データＥ_ｆ，Ｘ_ｆ，Ｅ_Ｂ，Ｘ_Ｂ，合否結果を記憶装置８に格納する。これで、１カ所の超音波探傷を終了する。

ステップＳ９
超音波探傷を更に行うかどうかを判断して処理を分岐する。更に行う場合にはステップＳ３に戻って同様に実行する。

ステップＳ１０
超音波探傷を終了する。

図９は、このようなＦＲＰ劣化診断に好ましい形態のＦＲＰ劣化診断装置として構成した実施例１の超音波探傷装置における超音波探傷器本体１０の外観図である。この超音波探傷器本体１０は、携帯して超音波探触子（図示省略）を小型船舶あるいはモーターボート等のＣＦＲＰ船体（被検査体である接着積層板）に当接してＣＦＲＰの剥離による劣化の程度を診断するのに好適な形態に構成してある。

因に、この実施例１における設定入力部７は、電源スイッチ７０１と設定画面を表示させる画面スイッチ７０２とゲートを設定するゲートスイッチ７０３と設定値を選択する選択スイッチ７０４を備える。

図１０は、被検査体に対する超音波探触子の接触位置（探傷位置）を移動させながら超音波探傷を繰り返す自動スキャン方式の超音波探傷装置の機能ブロック図である。

この実施例２の超音波探傷装置は、実施例１と同様の超音波探触子１と超音波送受信回路２とＡ／Ｄ変換回路３と信号処理演算部４と表示回路５とモニター６と設定入力部７と記憶装置８を備え、更に、前記超音波探触子１の接触位置（被検査体表面上のＸ座標とＹ座標）を移動させるために該超音波探触子１を移動する駆動機構１１と該駆動機構１１を制御する駆動制御回路１２を備える。

駆動制御回路１２は、超音波探触子１における接触子１０２の接触位置（探傷位置）が所定の距離で順次にずれるように駆動機構１１を制御すると共に各探傷位置情報（Ｘ座標とＹ座標情報）を超音波送受信回路２と信号処理演算部４に与える。

超音波送受信回路２は、各探傷位置（Ｘ座標とＹ座標）で実施例１と同様に超音波の送受信を行うように超音波探触子１と連係する。

信号処理演算部４は、各探傷位置（Ｘ座標とＹ座標）で実施例１と同様のエコー受信信号の処理を行って各探傷位置での合否判定とデータ格納を行う。すなわち、各探傷位置でＥ_Ｂ，Ｅ_ｆ，Ｘ_ｆ，Ｘ_Ｂを計測して（数２）または（数１０）で演算処理し、Ｘ座標とＹ座標上に表示させる。

図１１は、複数の超音波探触子によって超音波探傷を実行するマルチ探触子方式の超音波探傷装置の機能ブロック図である。

この実施例３における超音波探触子１３は、実施例１における超音波探触子１と同様な１６個の超音波探触子１ａ〜１ｑを４（Ｘ軸）×４（Ｙ軸）個の配列で一体化した超音波マルチ探触子として構成し、スイッチング回路であるマルチプレクサ１４で各超音波探触子１ａ〜１ｑを選択的に切り替えて超音波探傷する構成である。超音波送受信回路２〜記憶装置８は、実施例１または実施例２と同様に構成する。

このマルチ探触子方式の超音波探傷装置は、被検査体に超音波探触子１３を押し当てることにより、広い範囲（実施例１の１６倍の探傷面積）を計測して探傷する処理を短時間に実現することが可能となる。

本発明の実施例１の超音波探傷装置の機能ブロック図である。本発明の実施例１の超音波探傷装置によって剥離傷がない健全な接着積層板を超音波探傷している状態を示す模式図である。接着積層板の構造と探傷用超音波の反射の様子を示す模式図である。本発明の実施例１の超音波探傷装置によって剥離傷を含んだ接着積層板を超音波探傷している状態を示す模式図である。本発明の実施例１の超音波探傷装置において剥離エコーと底面エコーを計測するために設定したゲートとエコー受信信号波形を表示したモニターの表示画面の模式図である。本発明の実施例１における超音波探傷装置が実行するＦＲＰ劣化診断のための探傷処理のフローチャートである。本発明の実施例１における超音波探傷装置が実行するＦＲＰ劣化診断のための探傷処理においてモニターに表示する探傷条件設定画面である。本発明の実施例１における超音波探傷装置が実行するＦＲＰ劣化診断のための探傷処理においてモニターに表示する探傷結果表示画面である。画面表示本発明の実施例１の超音波探傷装置の超音波探傷器本体の外観図である。本発明の実施例２の自動スキャン方式の超音波探傷装置の機能ブロック図である。本発明の実施例３のマルチ探触子方式の超音波探傷装置の機能ブロック図である。

符号の説明

１…超音波探触子、１０１…振動子、１０２…接触子、１０４…探傷用超音波（ビーム）、１０４１…表面エコー、１０４２…界面エコー、１０４３…底面エコー、２…超音波送受信回路、３…Ａ／Ｄ変換部、４…信号処理演算部、４１…界面エコー計測部、４２…底面エコー計測部、４３…健全率演算部、４４…評価基準値設定部、４５…合否判定部、５…表示回路、６…モニター、７…設定入力部、８…記憶装置、９…被検査体（積層接着板）。

Claims

被検査体に当接させて超音波を発信および受信する超音波探触子と、パルス電圧を発生して前記超音波探触子に印加することによって該超音波探触子から超音波を発信させると共に前記超音波探触子が被検査体から受信した超音波に基づいて該超音波探触子から発生する受信信号を増幅する超音波送受信回路と、受信信号をデジタル化するＡ/Ｄ変換手段と、デジタル化した受信信号を演算処理する信号処理演算手段と、演算結果を表示する表示手段とを備えた超音波探傷装置において、
前記信号処理演算手段に、被検査体内の界面から反射する超音波の界面エコー強度と該超音波のビーム路程の値を計測する界面エコー計測部と、底面から反射する超音波の底面エコー強度と該超音波のビーム路程を計測する底面エコー計測部と、界面エコー計測部と底面エコー計測部で得た計測データから評価演算式に従って健全率を演算する健全率演算部と、予め評価基準値を設定しておく評価基準値設定部と、健全率演算部で算出した健全率と評価基準値設定部に設定された評価基準値を比較して被検査体の合否を判定する合否判定部を設けたことを特徴とする超音波探傷装置。