JP2013104787A - 超音波探傷装置及び超音波探傷プログラム - Google Patents
超音波探傷装置及び超音波探傷プログラム Download PDFInfo
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Abstract
【課題】反射源の特徴を高精度で取得し、形状分析のための情報を提供する超音波探傷装置を提供する。
【解決手段】超音波探傷装置１０００は、探触子１（１０３）、探触子２（２０３）に、超音波を送信させるタイミング制御部１、２と、探触子１（１０３）が送信した超音波のエコー信号であって探触子１（１０３）自身が受信したエコー信号を記憶する波形データ保存部１（１０７）と、探触子２（２０３）が送信した超音波のエコー信号であって探触子２（２０３）自身が受信したエコー信号を記憶する波形データ保存部２（２０７）と、波形データ保存部１（１０７）のエコー信号と、波形データ保存部２（２０７）のエコー信号とを比較し、予め指定されている比較結果を生成するデータ比較部３００と、データ比較部３００によって生成された比較結果を表示する画像表示部５００とを備えた。
【選択図】図２
【解決手段】超音波探傷装置１０００は、探触子１（１０３）、探触子２（２０３）に、超音波を送信させるタイミング制御部１、２と、探触子１（１０３）が送信した超音波のエコー信号であって探触子１（１０３）自身が受信したエコー信号を記憶する波形データ保存部１（１０７）と、探触子２（２０３）が送信した超音波のエコー信号であって探触子２（２０３）自身が受信したエコー信号を記憶する波形データ保存部２（２０７）と、波形データ保存部１（１０７）のエコー信号と、波形データ保存部２（２０７）のエコー信号とを比較し、予め指定されている比較結果を生成するデータ比較部３００と、データ比較部３００によって生成された比較結果を表示する画像表示部５００とを備えた。
【選択図】図２
Description
本発明は、２チャンネルの送受信部を備えた非破壊検査を行うためのデジタル超音波探傷器（超音波探傷装置）に関する。特に超音波探傷の反射源に関する解析と解析結果を表示する超音波探傷装置、超音波探傷プログラムに関する。
１チャンネル又は複数チャンネルの送受信回路を備えたデジタル超音波探傷器と探触子とを使用して検査計測する方法には、受信したエコー波形、または透過法にて受信したエコー波形を表示器に表示し、各チャンネル別にエコー波形を解析、欠陥判定などの信号処理をするものがある（例えば特許文献１〜４）。
従来の方法では一つ反射源について、受信したエコー信号から反射源のエコー高さ、長さ、幅、及び面積から、反射源（キズ）の検出と欠陥判定とを行っている。
また、複数チャンネルの探触子を組み合わせた探傷装置、例えばフェイズドアレイ探傷器では反射源の画像化を行っている。
また、複数チャンネルの探触子を組み合わせた探傷装置、例えばフェイズドアレイ探傷器では反射源の画像化を行っている。
しかし従来の超音波探傷では、反射源の形状分析は行っていない。
また従来では、反射源が複数個隣接して存在する場合には、一つの大きな反射源として抽出することがあり、反射源の特定精度が十分とはいえない。
また従来では、反射源が複数個隣接して存在する場合には、一つの大きな反射源として抽出することがあり、反射源の特定精度が十分とはいえない。
この発明は、反射源の特徴を高精度で取得し、形状分析のための情報を提供する超音波探傷装置の提供を目的とする。
この発明の超音波探傷装置は、
超音波を発し、発した超音波のエコーである反射信号を受信する第１探触子による超音波送信を指令する第１超音波送信指令信号を入力した場合に前記第１探触子に超音波を送信させる第１送信部と、
超音波を発し、発した超音波のエコーである反射信号を受信する第２探触子による超音波送信を指令する第２超音波送信指令信号を入力した場合に前記第２探触子に超音波を送信させる第２送信部と、
前記第１送信部と前記第２送信部とに、それぞれ前記第１超音波送信指令信号と前記第２超音波送信指令信号とを出力することにより、前記第１探触子と、前記第２探触子とに、超音波を送信させるタイミング制御部と、
前記タイミング制御部によって出力された前記第１超音波送信指令信号に起因して前記第１探触子の送信した超音波の反射信号であって前記第１探触子の受信した反射信号である第１反射信号と、前記タイミング制御部によって出力された前記第２超音波送信指令信号に起因して前記第２探触子の送信した超音波の反射信号であって前記第２探触子の受信した反射信号である第２反射信号とを記憶する反射信号記憶部と、
前記反射信号記憶部に記憶された前記第１反射信号と前記第２反射信号とを比較し、予め指定されている比較結果を生成する比較結果生成部と、
前記比較結果生成部によって生成された比較結果を出力する比較結果出力部と
を備えたことを特徴とする。
超音波を発し、発した超音波のエコーである反射信号を受信する第１探触子による超音波送信を指令する第１超音波送信指令信号を入力した場合に前記第１探触子に超音波を送信させる第１送信部と、
超音波を発し、発した超音波のエコーである反射信号を受信する第２探触子による超音波送信を指令する第２超音波送信指令信号を入力した場合に前記第２探触子に超音波を送信させる第２送信部と、
前記第１送信部と前記第２送信部とに、それぞれ前記第１超音波送信指令信号と前記第２超音波送信指令信号とを出力することにより、前記第１探触子と、前記第２探触子とに、超音波を送信させるタイミング制御部と、
前記タイミング制御部によって出力された前記第１超音波送信指令信号に起因して前記第１探触子の送信した超音波の反射信号であって前記第１探触子の受信した反射信号である第１反射信号と、前記タイミング制御部によって出力された前記第２超音波送信指令信号に起因して前記第２探触子の送信した超音波の反射信号であって前記第２探触子の受信した反射信号である第２反射信号とを記憶する反射信号記憶部と、
前記反射信号記憶部に記憶された前記第１反射信号と前記第２反射信号とを比較し、予め指定されている比較結果を生成する比較結果生成部と、
前記比較結果生成部によって生成された比較結果を出力する比較結果出力部と
を備えたことを特徴とする。
前記比較結果生成部は、
前記反射信号記憶部に記憶された前記第１反射信号と前記第２反射信号との周波数を解析し、周波数の解析結果を用いて、前記第１反射信号と前記第２反射信号との予め指定されている周波数特性の比較結果を生成する周波数特性比較部を備え、
前記比較結果出力部は、
前記周波数特性比較部による周波数特性の比較結果を出力することを特徴とする。
前記反射信号記憶部に記憶された前記第１反射信号と前記第２反射信号との周波数を解析し、周波数の解析結果を用いて、前記第１反射信号と前記第２反射信号との予め指定されている周波数特性の比較結果を生成する周波数特性比較部を備え、
前記比較結果出力部は、
前記周波数特性比較部による周波数特性の比較結果を出力することを特徴とする。
前記周波数特性比較部は、
予め指定されている周波数特性として、前記第１反射信号と前記第２反射信号との中心周波数、最大周波数、最低周波数、帯域幅の４つのうちの少なくとも一つを比較することを特徴とする。
予め指定されている周波数特性として、前記第１反射信号と前記第２反射信号との中心周波数、最大周波数、最低周波数、帯域幅の４つのうちの少なくとも一つを比較することを特徴とする。
前記比較結果生成部は、さらに、
前記反射信号記憶部に記憶された前記第１反射信号と前記第２反射信号とを前記第１反射信号の波形形状の画像データを示す第１波形画像データと、前記第２反射信号の波形形状の画像データを示す第２波形画像データとに変換し、前記第１波形画像データと、前記第２波形画像データとの波形形状における相違箇所を特定し、特定した相違箇所の情報を比較結果として生成する波形形状比較部を備え、
前記比較結果出力部は、
前記波形形状比較部によって生成された前記相違箇所の情報を出力することを特徴とする。
前記反射信号記憶部に記憶された前記第１反射信号と前記第２反射信号とを前記第１反射信号の波形形状の画像データを示す第１波形画像データと、前記第２反射信号の波形形状の画像データを示す第２波形画像データとに変換し、前記第１波形画像データと、前記第２波形画像データとの波形形状における相違箇所を特定し、特定した相違箇所の情報を比較結果として生成する波形形状比較部を備え、
前記比較結果出力部は、
前記波形形状比較部によって生成された前記相違箇所の情報を出力することを特徴とする。
前記比較結果生成部は、さらに、
前記反射信号記憶部に記憶された前記第１反射信号と前記第２反射信号との位相差を比較結果として算出する位相差検出部を備え、
前記比較結果出力部は、
前記位相差検出部によって算出された位相差を出力することを特徴とする。
前記反射信号記憶部に記憶された前記第１反射信号と前記第２反射信号との位相差を比較結果として算出する位相差検出部を備え、
前記比較結果出力部は、
前記位相差検出部によって算出された位相差を出力することを特徴とする。
前記タイミング制御部は、
前記第１探触子の連続的な超音波送信を前記第１送信部に指令する第１連続送信指令信号を前記第１送信部に出力し、前記第２探触子の連続的な超音波送信を前記第２送信部に指令する第２連続送信指令信号を前記第２送信部に出力し、
前記反射信号記憶部は、
前記第１探触子が前記第１連続送信指令信号に基づき超音波を連続的に送信しつつ試験体の所定の範囲の表面に沿って動かされた際に受信した反射信号である第１連続反射信号と、前記第２探触子が前記第２連続送信指令信号に基づき超音波を連続的に送信しつつ試験体の所定の範囲の表面に沿って動かされた際に受信した反射信号である第２連続反射信号とを記憶し、
前記超音波探傷装置は、さらに、
前記反射信号記憶部に記憶された前記第１連続反射信号と前記第２連続反射信号とのそれぞれのエコー高さを検出するエコー高さ抽出部を備え、
前記反射信号記憶部は、
前記エコー高さ抽出部によって検出された前記所定の範囲の表面における前記第１連続反射信号と前記第２連続反射信号とのそれぞれの前記エコー高さをもとに特定された前記試験体の表面における前記第１探触子に対応する第１ピーク位置と前記第２探触子に対応する第２ピーク位置であって、前記第１連続反射信号と前記第２連続反射信号とのそれぞれの前記エコー高さのほぼピーク値が検出された前記試験体の表面における前記第１ピーク位置と前記第２ピーク位置とに設置された前記第１探触子と前記第２探触子とから、前記第１超音波送信指令信号と前記第２超音波送信指令信号とに基づき送信された超音波に起因する前記第１反射信号であるピーク位置第１反射信号と前記第２反射信号であるピーク位置第２反射信号とを記憶し、
前記比較結果生成部は、さらに、
前記第１ピーク位置に設置された前記第１探触子が超音波を送信してから、送信されたこの超音波に対応する前記ピーク位置第１反射信号を受信するまでの時間を示す第１伝搬時間と、前記第２ピーク位置に設置された前記第２探触子が超音波を送信してから、送信されたこの超音波に対応する前記ピーク位置第２反射信号を受信するまでの時間を示す第２伝搬時間とを計測し、前記第１伝搬時間と前記第２伝搬時間とを比較し、前記第１伝搬時間と前記第２伝搬時間との時間差を比較結果として算出する伝搬時間計測比較部を備え、
前記比較結果出力部は、
前記伝搬時間計測比較部によって算出された時間差を出力することを特徴とする。
前記第１探触子の連続的な超音波送信を前記第１送信部に指令する第１連続送信指令信号を前記第１送信部に出力し、前記第２探触子の連続的な超音波送信を前記第２送信部に指令する第２連続送信指令信号を前記第２送信部に出力し、
前記反射信号記憶部は、
前記第１探触子が前記第１連続送信指令信号に基づき超音波を連続的に送信しつつ試験体の所定の範囲の表面に沿って動かされた際に受信した反射信号である第１連続反射信号と、前記第２探触子が前記第２連続送信指令信号に基づき超音波を連続的に送信しつつ試験体の所定の範囲の表面に沿って動かされた際に受信した反射信号である第２連続反射信号とを記憶し、
前記超音波探傷装置は、さらに、
前記反射信号記憶部に記憶された前記第１連続反射信号と前記第２連続反射信号とのそれぞれのエコー高さを検出するエコー高さ抽出部を備え、
前記反射信号記憶部は、
前記エコー高さ抽出部によって検出された前記所定の範囲の表面における前記第１連続反射信号と前記第２連続反射信号とのそれぞれの前記エコー高さをもとに特定された前記試験体の表面における前記第１探触子に対応する第１ピーク位置と前記第２探触子に対応する第２ピーク位置であって、前記第１連続反射信号と前記第２連続反射信号とのそれぞれの前記エコー高さのほぼピーク値が検出された前記試験体の表面における前記第１ピーク位置と前記第２ピーク位置とに設置された前記第１探触子と前記第２探触子とから、前記第１超音波送信指令信号と前記第２超音波送信指令信号とに基づき送信された超音波に起因する前記第１反射信号であるピーク位置第１反射信号と前記第２反射信号であるピーク位置第２反射信号とを記憶し、
前記比較結果生成部は、さらに、
前記第１ピーク位置に設置された前記第１探触子が超音波を送信してから、送信されたこの超音波に対応する前記ピーク位置第１反射信号を受信するまでの時間を示す第１伝搬時間と、前記第２ピーク位置に設置された前記第２探触子が超音波を送信してから、送信されたこの超音波に対応する前記ピーク位置第２反射信号を受信するまでの時間を示す第２伝搬時間とを計測し、前記第１伝搬時間と前記第２伝搬時間とを比較し、前記第１伝搬時間と前記第２伝搬時間との時間差を比較結果として算出する伝搬時間計測比較部を備え、
前記比較結果出力部は、
前記伝搬時間計測比較部によって算出された時間差を出力することを特徴とする。
前記比較結果生成部は、さらに、
前記反射信号記憶部に記憶された前記ピーク位置第１反射信号と前記ピーク位置第２反射信号とのエコー高さを比較し、比較結果としてエコー高さの差を算出するエコー高さ比較部を備え、
前記比較結果出力部は、
前記エコー高さ比較部によって算出された前記ピーク位置第１反射信号と前記ピーク位置第２反射信号とのエコー高さの差を出力することを特徴とする。
前記反射信号記憶部に記憶された前記ピーク位置第１反射信号と前記ピーク位置第２反射信号とのエコー高さを比較し、比較結果としてエコー高さの差を算出するエコー高さ比較部を備え、
前記比較結果出力部は、
前記エコー高さ比較部によって算出された前記ピーク位置第１反射信号と前記ピーク位置第２反射信号とのエコー高さの差を出力することを特徴とする。
前記超音波探傷装置は、さらに、
ＴＯＦＤ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法により、前記第１探触子と前記第２探触子とのそれぞれによって受信された回折波の伝搬時間を計測し、前記第１探触子と前記第２探触子とに対する反射源位置からのラテラル波の差、試験体の上端、下端及び底面からの伝搬時間の差を求めるＴＯＦＤ処理部を備えたことを特徴とする。
ＴＯＦＤ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法により、前記第１探触子と前記第２探触子とのそれぞれによって受信された回折波の伝搬時間を計測し、前記第１探触子と前記第２探触子とに対する反射源位置からのラテラル波の差、試験体の上端、下端及び底面からの伝搬時間の差を求めるＴＯＦＤ処理部を備えたことを特徴とする。
この発明の超音波探傷プログラムは、
コンピュータを、
超音波を発し、発した超音波のエコーである反射信号を受信する第１探触子による超音波送信を指令する第１超音波送信指令信号を入力した場合に前記第１探触子に超音波を送信させる第１送信部、
超音波を発し、発した超音波のエコーである反射信号を受信する第２探触子による超音波送信を指令する第２超音波送信指令信号を入力した場合に前記第２探触子に超音波を送信させる第２送信部、
前記第１超音波送信指令信号と、前記第２超音波送信指令信号とを、それぞれ、前記第１送信部と前記第２送信部とに出力することにより、前記第１探触子と、前記第２探触子とに、超音波を送信させるタイミング制御部、
前記第１超音波送信指令信号に起因して前記第１探触子の送信した超音波の反射信号であって前記第１探触子の受信した反射信号である第１反射信号と、前記第２超音波送信指令信号に起因して前記第２探触子の送信した超音波の反射信号であって前記第２探触子の受信した反射信号である第２反射信号とを記憶する反射信号記憶部、
前記反射信号記憶部に記憶された前記第１反射信号と前記第２反射信号とを比較し、予め指定されている比較結果を生成する比較結果生成部、
前記比較結果生成部によって生成された比較結果を出力する比較結果出力部、
として機能させることを特徴とする。
コンピュータを、
超音波を発し、発した超音波のエコーである反射信号を受信する第１探触子による超音波送信を指令する第１超音波送信指令信号を入力した場合に前記第１探触子に超音波を送信させる第１送信部、
超音波を発し、発した超音波のエコーである反射信号を受信する第２探触子による超音波送信を指令する第２超音波送信指令信号を入力した場合に前記第２探触子に超音波を送信させる第２送信部、
前記第１超音波送信指令信号と、前記第２超音波送信指令信号とを、それぞれ、前記第１送信部と前記第２送信部とに出力することにより、前記第１探触子と、前記第２探触子とに、超音波を送信させるタイミング制御部、
前記第１超音波送信指令信号に起因して前記第１探触子の送信した超音波の反射信号であって前記第１探触子の受信した反射信号である第１反射信号と、前記第２超音波送信指令信号に起因して前記第２探触子の送信した超音波の反射信号であって前記第２探触子の受信した反射信号である第２反射信号とを記憶する反射信号記憶部、
前記反射信号記憶部に記憶された前記第１反射信号と前記第２反射信号とを比較し、予め指定されている比較結果を生成する比較結果生成部、
前記比較結果生成部によって生成された比較結果を出力する比較結果出力部、
として機能させることを特徴とする。
本発明の超音波探傷装置によれば、２チャンネルの各チャンネルによる受信エコー信号を対象として、比較処理を実行するので、反射源の特徴を高精度で取得し、形状分析のための情報を提供する超音波探傷装置を提供できる。
実施の形態１．
図１〜図６を参照して、実施の形態１の超音波探傷装置１０００を説明する。
図１は、超音波探傷装置１０００によって、試験体１０を検査する様子を示す図である。超音波探傷装置１０００は、超音波探傷装置本体１００１と、第１チャンネル側の探触子１（１０３）と、第２チャンネル側の探触子２（２０３）とを備えている。
図１〜図６を参照して、実施の形態１の超音波探傷装置１０００を説明する。
図１は、超音波探傷装置１０００によって、試験体１０を検査する様子を示す図である。超音波探傷装置１０００は、超音波探傷装置本体１００１と、第１チャンネル側の探触子１（１０３）と、第２チャンネル側の探触子２（２０３）とを備えている。
（探触子の周波数及び試験体１０への設置箇所）
探触子１（１０３）と探触子２（２０３）とは、同じ周波数の超音波（例えば、いずれも５ＭＨｚ）を送信するものであってもよいし、異なる周波数を送信するものであってもよい（例えば、一方が５ＭＨｚで他方が１ＭＨｚ）。また、探触子１（１０３）と探触子２（２０３）との試験体１０に対する設置箇所は、想定される同一の欠陥１１に対して、探触子１（１０３）と探触子２（２０３）とによる超音波のエコーが得られる位置である。
探触子１（１０３）と探触子２（２０３）とは、同じ周波数の超音波（例えば、いずれも５ＭＨｚ）を送信するものであってもよいし、異なる周波数を送信するものであってもよい（例えば、一方が５ＭＨｚで他方が１ＭＨｚ）。また、探触子１（１０３）と探触子２（２０３）との試験体１０に対する設置箇所は、想定される同一の欠陥１１に対して、探触子１（１０３）と探触子２（２０３）とによる超音波のエコーが得られる位置である。
図１に示すように、探触子１（１０３）は、送信超音波１０３−１を送信し、欠陥１１による送信超音波１０３−１の反射信号であるエコー信号１０３−２を受信する。同様に、探触子２（２０３）は、送信超音波２０３−１を送信し、欠陥１１による送信超音波２０３−１の反射信号であるエコー信号２０３−２を受信する。
図２は、探触子１（１０３）、探触子２（２０３）の送信信号、受信信号を示す図である。縦軸は電圧を示し横軸は時間を示す。図２（ａ）は、探触子１（１０３）（第１チャンネル側）を示し、（ｂ）は探触子２（２０３）（第２チャンネル側）を示す。図２に示すように、探触子１（１０３）は送信部１（１０２）からパルス電圧を入力すると送信超音波１０３−１を送信し、所定の時間経過後にエコー信号１０３−２を受信する。探触子２（２０３）も同様である。なお、後述のように、送信超音波１０３−１と送信超音波２０３−１とは、同時に（ほぼ同じタイミングで）又は任意の遅延タイミングで送信される。
「任意のタイミング」とは、以下の意味である。
例えば、第１チャネル側の探触子１（１０３）が送信超音波１０３−１を送信した時点から予め設定された遅延時間ΔＴ（秒）経過後に、第２チャネル側の探触子２（２０３）が送信超音波２０３−１を送信するという意味である。もちろん、第２チャネル側の探触子２（２０３）が先に送信してもよい。第１チャネル側の探触子１（１０３）と第２チャネル側の探触子２（２０３）とは、同時又は任意の遅延タイミングで送信するように、ＣＰＵ４００によって同期がとられている。なお、ΔＴ＝０という設定も含めるとすれば「同時送信」の場合も遅延タイミングの一種と考えることもできる。
「任意のタイミング」とは、以下の意味である。
例えば、第１チャネル側の探触子１（１０３）が送信超音波１０３−１を送信した時点から予め設定された遅延時間ΔＴ（秒）経過後に、第２チャネル側の探触子２（２０３）が送信超音波２０３−１を送信するという意味である。もちろん、第２チャネル側の探触子２（２０３）が先に送信してもよい。第１チャネル側の探触子１（１０３）と第２チャネル側の探触子２（２０３）とは、同時又は任意の遅延タイミングで送信するように、ＣＰＵ４００によって同期がとられている。なお、ΔＴ＝０という設定も含めるとすれば「同時送信」の場合も遅延タイミングの一種と考えることもできる。
（超音波探傷装置１０００の構成）
図３は、超音波探傷装置１０００のブロック構成図である。図３に示すように、超音波探傷装置１０００は、第１チャンネル側探傷部１００、第２チャンネル側探傷部２００、データ比較部３００、ＣＰＵ４００、画像表示部５００（比較結果出力部）、入力装置５１０を備えている。
図３は、超音波探傷装置１０００のブロック構成図である。図３に示すように、超音波探傷装置１０００は、第１チャンネル側探傷部１００、第２チャンネル側探傷部２００、データ比較部３００、ＣＰＵ４００、画像表示部５００（比較結果出力部）、入力装置５１０を備えている。
第１チャンネル側探傷部１００は、タイミング制御部１（１０１）、送信部１（１０２）、探触子１（１０３）、受信部１（１０４）、信号増幅部１（１０５）、Ａ／Ｄ変換部１ １０、波形データ保存部１（１０７）、高速フーリエ変換部１（１０８）、位相分析部１（１０９）、エコー高さ抽出部１（１１０）を備えている。これらの機能は、動作の説明で後述する。
（エコー信号１０３−２の保存までの動作）
第１チャンネル側探傷部１００について、探触子１（１０３）の送信した送信超音波１０３−１のエコー信号１０３−２を探触子１（１０３）自身が受信し、このエコー信号１０３−２が波形データ保存部１（１０７）に保存されるまでの処理を説明する。なお、第２チャンネル側探傷部２００によるエコー信号２０３−２の保存も同様である。
（１）まず入力装置５１０において、操作者が計測開始ボタン（図示していない）を押す。
（２）ＣＰＵ４００は計測開始ボタンが押されたことを検出し、タイミング制御部１（１０１）、タイミング制御部２（２０１）に送信を指示する。この場合、ＣＰＵ４００は、同時タイミングと任意の遅延タイミングとのいずれかの同期設定に応じて、タイミング制御部１（１０１）、タイミング制御部２（２０１）に送信指示を送る。
（３）タイミング制御部１（１０１）は、ＣＰＵ４００から送信指示されると、探触子１（１０３）による超音波送信を指令する第１超音波送信指令信号を送信部１（１０２）に出力する。
（４）送信部１（１０２）はタイミング制御部１（１０１）から第１超音波送信指令信号を入力すると、探触子１（１０３）に送信超音波１０３−１を送信させる。
（５）なお、第２チャンネル側探傷部２００のタイミング制御部２（２０１）も、ＣＰＵ４００からタイミング制御部１（１０１）と同時に送信指示されるので、探触子１（１０３）と探触子２（２０３）とは、ほぼ同時タイミング又は任意の遅延タイミングで超音波を送信する。「ほぼ同時に超音波を送信」とは、物理的な意味での「完全同一の送信」は困難である意味である。
（６）探触子１（１０３）が送信超音波１０３−１のエコーであるエコー信号１０３−２を受信すると、エコー信号１０３−２は、受信部１（１０４）から信号増幅部１（１０５）に送られ、信号増幅部１（１０５）によって増幅される。
（７）信号増幅部１（１０５）によって増幅されたエコー信号１０３−２は、Ａ／Ｄ変換部１（１０６）によってアナログデータからデジタルデータに変換される。
（８）そして、デジタルデータに変換さたエコー信号１０３−２（第１反射信号）は、波形データ保存部１（１０７）に保存される。
（９）なお、第２チャンネル側探傷部２００についてのエコー信号２０３−２の保存も同様である。第２チャンネル側探傷部２００では、Ａ／Ｄ変換部２（２０６）によってアナログデータからデジタルデータに変換されたエコー信号２０３−２（第２反射信号）が波形データ保存部２（２０７）に保存される。上記のように、波形データ保存部２（２０７）に保存されたエコー信号２０３−２のもととなる送信超音波２０３−１と、波形データ保存部１（１０７）に保存されたエコー信号１０３−２のもととなる送信超音波１０３−１とは、ＣＰＵ４００の同期設定（ほぼ同時タイミングと任意の遅延タイミングとのいずれか）に応じて送信されたものである。なお、波形データ保存部１（１０７）と波形データ保存部２（２０７）とは、反射信号記憶部を構成する。
第１チャンネル側探傷部１００について、探触子１（１０３）の送信した送信超音波１０３−１のエコー信号１０３−２を探触子１（１０３）自身が受信し、このエコー信号１０３−２が波形データ保存部１（１０７）に保存されるまでの処理を説明する。なお、第２チャンネル側探傷部２００によるエコー信号２０３−２の保存も同様である。
（１）まず入力装置５１０において、操作者が計測開始ボタン（図示していない）を押す。
（２）ＣＰＵ４００は計測開始ボタンが押されたことを検出し、タイミング制御部１（１０１）、タイミング制御部２（２０１）に送信を指示する。この場合、ＣＰＵ４００は、同時タイミングと任意の遅延タイミングとのいずれかの同期設定に応じて、タイミング制御部１（１０１）、タイミング制御部２（２０１）に送信指示を送る。
（３）タイミング制御部１（１０１）は、ＣＰＵ４００から送信指示されると、探触子１（１０３）による超音波送信を指令する第１超音波送信指令信号を送信部１（１０２）に出力する。
（４）送信部１（１０２）はタイミング制御部１（１０１）から第１超音波送信指令信号を入力すると、探触子１（１０３）に送信超音波１０３−１を送信させる。
（５）なお、第２チャンネル側探傷部２００のタイミング制御部２（２０１）も、ＣＰＵ４００からタイミング制御部１（１０１）と同時に送信指示されるので、探触子１（１０３）と探触子２（２０３）とは、ほぼ同時タイミング又は任意の遅延タイミングで超音波を送信する。「ほぼ同時に超音波を送信」とは、物理的な意味での「完全同一の送信」は困難である意味である。
（６）探触子１（１０３）が送信超音波１０３−１のエコーであるエコー信号１０３−２を受信すると、エコー信号１０３−２は、受信部１（１０４）から信号増幅部１（１０５）に送られ、信号増幅部１（１０５）によって増幅される。
（７）信号増幅部１（１０５）によって増幅されたエコー信号１０３−２は、Ａ／Ｄ変換部１（１０６）によってアナログデータからデジタルデータに変換される。
（８）そして、デジタルデータに変換さたエコー信号１０３−２（第１反射信号）は、波形データ保存部１（１０７）に保存される。
（９）なお、第２チャンネル側探傷部２００についてのエコー信号２０３−２の保存も同様である。第２チャンネル側探傷部２００では、Ａ／Ｄ変換部２（２０６）によってアナログデータからデジタルデータに変換されたエコー信号２０３−２（第２反射信号）が波形データ保存部２（２０７）に保存される。上記のように、波形データ保存部２（２０７）に保存されたエコー信号２０３−２のもととなる送信超音波２０３−１と、波形データ保存部１（１０７）に保存されたエコー信号１０３−２のもととなる送信超音波１０３−１とは、ＣＰＵ４００の同期設定（ほぼ同時タイミングと任意の遅延タイミングとのいずれか）に応じて送信されたものである。なお、波形データ保存部１（１０７）と波形データ保存部２（２０７）とは、反射信号記憶部を構成する。
（超音波探傷装置１０００による比較処理の種類）
超音波探傷装置１０００では、波形データ保存部１（１０７）、波形データ保存部２（２０７）に保存されたエコー信号１０３−２とエコー信号２０３−２との特性を比較することによって、試験体１０の欠陥１１を高い精度で探傷する点が特徴である。超音波探傷装置１０００は、以下のＡ〜Ｅの特性の比較処理を実行する。
Ａ．周波数特性の比較、
Ｂ．波形形状の比較、
Ｃ．位相の比較、
Ｄ．送信超音波の伝搬時間及びエコー高さの比較、
Ｅ．ＴＯＦＤ法による回折波の伝搬時間の比較。
以下に、これらＡ〜Ｅの比較処理を説明する。なお、超音波探傷装置１０００はＡ〜Ｅの全部を実行してもよいし、これらのうちの任意の組合せを実行する構成でもよいし、いずれか一つを実行する構成でも構わない。
超音波探傷装置１０００では、波形データ保存部１（１０７）、波形データ保存部２（２０７）に保存されたエコー信号１０３−２とエコー信号２０３−２との特性を比較することによって、試験体１０の欠陥１１を高い精度で探傷する点が特徴である。超音波探傷装置１０００は、以下のＡ〜Ｅの特性の比較処理を実行する。
Ａ．周波数特性の比較、
Ｂ．波形形状の比較、
Ｃ．位相の比較、
Ｄ．送信超音波の伝搬時間及びエコー高さの比較、
Ｅ．ＴＯＦＤ法による回折波の伝搬時間の比較。
以下に、これらＡ〜Ｅの比較処理を説明する。なお、超音波探傷装置１０００はＡ〜Ｅの全部を実行してもよいし、これらのうちの任意の組合せを実行する構成でもよいし、いずれか一つを実行する構成でも構わない。
（Ａ．周波数特性の比較）
まず「Ａ．周波数特性の比較」について説明する。「Ａ．周波数特性の比較」は、高速フーリエ変換部１（１０８）、高速フーリエ変換部２（２０８）及び周波数比較部３０１により構成される周波数特性比較部によって実行される。
（１）波形データ保存部１（１０７）に記憶されたエコー信号１０３−２は、高速フーリエ変換部１（１０８）によって高速フーリエ変換され、周波数解析される。また、波形データ保存部２（２０７）に記憶されたエコー信号２０３−２は、高速フーリエ変換部２（２０８）によって高速フーリエ変換され、周波数解析される。
（２）周波数比較部３０１は、高速フーリエ変換部１（１０８）、高速フーリエ変換部２（２０８）によってフーリエ変換され、周波数解析されたそれぞれのデータを用いて、エコー信号１０３−２と、エコー信号２０３−２との予め指定された周波数特性を比較する。「予め指定された周波数特性」とは、例えば、エコー信号１０３−２と、エコー信号２０３−２との、中心周波数、最大周波数、最低周波数、帯域幅等である。周波数比較部３０１は、これら４つの特性を個別に比較する。「個別に比較する」とは、エコー信号１０３−２と、エコー信号２０３−２とについて中心周波数、最大周波数、最低周波数、帯域幅の４つのうちのいずれか一つどうしを比較してもよいし、４つのうちのいずれか二つどうしを比較してもよいし、４つのうちのいずれか三つどうしを比較してもよいし、四つの全部どうしを比較してもよいという意味である。
図４は、エコー信号１０３−２を示す図である。図４（ａ）は、波形データ保存部１（１０７）に記憶された第１チャンネル側のエコー信号１０３−２を示す図である。横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。なお時間情報はタイミング制御部１（１０１）が取得する。図４（ｂ）は、高速フーリエ変換部１（１０８）によるエコー信号１０３−２に対する周波数解析結果の例を示す図である。横軸は周波数を示し、縦軸は振幅を示す。高速フーリエ変換部２（２０８）も、図４（ｂ）と同じ周波数解析を実行する。周波数比較部３０１は、図４（ｂ）のような周波数解析結果をもとに、エコー信号１０３−２と、エコー信号２０３−２との予め指定された周波数特性、例えば、中心周波数、最大周波数、最低周波数、帯域幅を比較する。
（３）データ比較部３００の周波数比較部３０１による周波数特性の比較結果はＣＰＵ４００に送られ、ＣＰＵ４００の表示処理を介して、周波数特性の比較結果が画像表示部５００によって表示される。
まず「Ａ．周波数特性の比較」について説明する。「Ａ．周波数特性の比較」は、高速フーリエ変換部１（１０８）、高速フーリエ変換部２（２０８）及び周波数比較部３０１により構成される周波数特性比較部によって実行される。
（１）波形データ保存部１（１０７）に記憶されたエコー信号１０３−２は、高速フーリエ変換部１（１０８）によって高速フーリエ変換され、周波数解析される。また、波形データ保存部２（２０７）に記憶されたエコー信号２０３−２は、高速フーリエ変換部２（２０８）によって高速フーリエ変換され、周波数解析される。
（２）周波数比較部３０１は、高速フーリエ変換部１（１０８）、高速フーリエ変換部２（２０８）によってフーリエ変換され、周波数解析されたそれぞれのデータを用いて、エコー信号１０３−２と、エコー信号２０３−２との予め指定された周波数特性を比較する。「予め指定された周波数特性」とは、例えば、エコー信号１０３−２と、エコー信号２０３−２との、中心周波数、最大周波数、最低周波数、帯域幅等である。周波数比較部３０１は、これら４つの特性を個別に比較する。「個別に比較する」とは、エコー信号１０３−２と、エコー信号２０３−２とについて中心周波数、最大周波数、最低周波数、帯域幅の４つのうちのいずれか一つどうしを比較してもよいし、４つのうちのいずれか二つどうしを比較してもよいし、４つのうちのいずれか三つどうしを比較してもよいし、四つの全部どうしを比較してもよいという意味である。
図４は、エコー信号１０３−２を示す図である。図４（ａ）は、波形データ保存部１（１０７）に記憶された第１チャンネル側のエコー信号１０３−２を示す図である。横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。なお時間情報はタイミング制御部１（１０１）が取得する。図４（ｂ）は、高速フーリエ変換部１（１０８）によるエコー信号１０３−２に対する周波数解析結果の例を示す図である。横軸は周波数を示し、縦軸は振幅を示す。高速フーリエ変換部２（２０８）も、図４（ｂ）と同じ周波数解析を実行する。周波数比較部３０１は、図４（ｂ）のような周波数解析結果をもとに、エコー信号１０３−２と、エコー信号２０３−２との予め指定された周波数特性、例えば、中心周波数、最大周波数、最低周波数、帯域幅を比較する。
（３）データ比較部３００の周波数比較部３０１による周波数特性の比較結果はＣＰＵ４００に送られ、ＣＰＵ４００の表示処理を介して、周波数特性の比較結果が画像表示部５００によって表示される。
（Ｂ．波形形状の比較）
次に、「Ｂ．波形形状の比較」について説明する。「Ｂ．波形形状の比較」は、波形形状比較部３０２によって実行される。波形形状比較部３０２は、波形データ保存部１（１０７）のエコー信号１０３−２と、波形データ保存部２（２０７）のエコー信号２０３−２とを元に、以下のように、波形形状の比較を行う。
（１）波形形状比較部３０２は、波形データ保存部１（１０７）のエコー信号１０３−２を、例えば図４（ａ）のように表示可能な、エコー信号１０３−２の波形形状の画像データを示す第１波形画像データに変換する。同様に、波形形状比較部３０２は、波形データ保存部２（２０７）のエコー信号２０３−２を、エコー信号２０３−２の波形形状の画像データを示す第２波形画像データに変換する。波形形状比較部３０２は、第１波形画像データと、第２波形画像データとの波形形状における相違箇所を特定する。
（２）データ比較部３００の波形形状比較部３０２による波形形状の比較結果はＣＰＵ４００に送られ、ＣＰＵ４００の表示処理を介して、波形形状の相違箇所が画像表示部５００によって表示される。
次に、「Ｂ．波形形状の比較」について説明する。「Ｂ．波形形状の比較」は、波形形状比較部３０２によって実行される。波形形状比較部３０２は、波形データ保存部１（１０７）のエコー信号１０３−２と、波形データ保存部２（２０７）のエコー信号２０３−２とを元に、以下のように、波形形状の比較を行う。
（１）波形形状比較部３０２は、波形データ保存部１（１０７）のエコー信号１０３−２を、例えば図４（ａ）のように表示可能な、エコー信号１０３−２の波形形状の画像データを示す第１波形画像データに変換する。同様に、波形形状比較部３０２は、波形データ保存部２（２０７）のエコー信号２０３−２を、エコー信号２０３−２の波形形状の画像データを示す第２波形画像データに変換する。波形形状比較部３０２は、第１波形画像データと、第２波形画像データとの波形形状における相違箇所を特定する。
（２）データ比較部３００の波形形状比較部３０２による波形形状の比較結果はＣＰＵ４００に送られ、ＣＰＵ４００の表示処理を介して、波形形状の相違箇所が画像表示部５００によって表示される。
（Ｃ．位相の比較）
次に、「Ｃ．位相の比較」について説明する。
「Ｃ．位相の比較」は、位相分析部１（１０９）、位相分析部２（２０９）、位相比較部３０３によって構成される位相差検出部が実行する。位相差検出部は、波形データ保存部１（１０７）のエコー信号１０３−２と、波形データ保存部２（２０７）のエコー信号２０３−２とを元に、以下のように、波形形状の比較を行う。
（１）位相分析部１（１０９）は、波形データ保存部１（１０７）のエコー信号１０３−２の位相を分析する。同様に、位相分析部２（２０９）は、波形データ保存部２（２０７）のエコー信号２０３−２の位相を分析する。
（２）位相比較部３０３は、位相分析部１（１０９）、位相分析部２（２０９）による位相の分析結果を用いて、エコー信号１０３−２と、エコー信号２０３−２との位相差を求める。
（３）データ比較部３００の位相比較部３０３の求めた位相差はＣＰＵ４００に送られ、ＣＰＵ４００の表示処理を介して、位相差が画像表示部５００によって表示される。
次に、「Ｃ．位相の比較」について説明する。
「Ｃ．位相の比較」は、位相分析部１（１０９）、位相分析部２（２０９）、位相比較部３０３によって構成される位相差検出部が実行する。位相差検出部は、波形データ保存部１（１０７）のエコー信号１０３−２と、波形データ保存部２（２０７）のエコー信号２０３−２とを元に、以下のように、波形形状の比較を行う。
（１）位相分析部１（１０９）は、波形データ保存部１（１０７）のエコー信号１０３−２の位相を分析する。同様に、位相分析部２（２０９）は、波形データ保存部２（２０７）のエコー信号２０３−２の位相を分析する。
（２）位相比較部３０３は、位相分析部１（１０９）、位相分析部２（２０９）による位相の分析結果を用いて、エコー信号１０３−２と、エコー信号２０３−２との位相差を求める。
（３）データ比較部３００の位相比較部３０３の求めた位相差はＣＰＵ４００に送られ、ＣＰＵ４００の表示処理を介して、位相差が画像表示部５００によって表示される。
（Ｄ．送信超音波の伝搬時間及びエコー高さの比較）
次に、「Ｄ．送信超音波の伝搬時間及びエコー高さの比較」について説明する。
「Ｄ．送信超音波の伝搬時間及びエコー高さの比較」は、タイミング制御部１（１０１）、タイミング制御部２（２０１）及び伝搬時間比較部３０４から構成される伝搬時間計測比較部と、エコー高さ抽出部１（１１０）及びエコー高さ抽出部２（２１０）及びエコー高さ比較部３０５とによって実行される。
（１）タイミング制御部１（１０１）は、ＣＰＵ４００からの送信指示によって、探触子１（１０３）の連続的な超音波送信を送信部１（１０２）に指令する第１連続送信指令信号を送信部１（１０２）に出力する。また、タイミング制御部２（２０１）は、ＣＰＵ４００からの送信指示によって、探触子２（２０３）の連続的な超音波送信を送信部２（２０２）に指令する第２連続送信指令信号を送信部１（１０２）に出力する。
（２）送信部１（１０２）は、第１連続送信指令信号を入力すると、探触子１（１０３）に超音波を連続的に送信させる。送信部２（２０２）も同様である。この場合、探触子１（１０３）、探触子２（２０３）の送信開始のタイミングは同時でなくても構わない。これは試験体１０の表面におけるエコー高さのピーク位置（後述）を特定するためだからである。
（３）波形データ保存部１（１０７）は、探触子１（１０３）が第１連続送信指令信号に基づき超音波を連続的に送信しつつ試験体１０の「所定の範囲の表面」に沿って例えば手動で動かされた際に受信したエコー信号である第１連続反射信号を保存する。同様に、波形データ保存部２（２０７）は、探触子２（２０３）が第２連続送信指令信号に基づき超音波を連続的に送信しつつ試験体１０の「所定の範囲の表面」（探触子１（１０３）が動かされる範囲の近傍）に沿って例えば手動で動かされた際に受信したエコー信号である第２連続反射信号を保存する。
（４）エコー高さ抽出部１（１１０）は、波形データ保存部１（１０７）に記憶された第１連続反射信号のエコー高さを検出する。この検出結果はＣＰＵ４００に出力され、ＣＰＵ４００の表示処理を介して、図５のような画面が表示される。
図５は、探触子１（１０３）が、第１連続送信指令信号に基づき超音波を連続的に送信しつつ試験体１０の「所定の範囲の表面」に沿って動かされた際に受信した第１連続反射信号におけるエコー高さと、試験体１０の表面における位置との関係を概念的に示す図である。横軸は試験体１０の表面における位置を示し、縦軸はエコー高さを示す。図５の様に、エコー高さは、試験体１０の表面のある位置で、ほぼピーク値となる。このように探触子１（１０３）に関してほぼピーク値となる試験体１０の表面位置を「第１ピーク位置」と呼ぶこととする。同様に、探触子２（２０３）に関しもほぼピーク値となる位置が存在し、試験体１０のこの表面位置を「第２ピーク位置」と呼ぶこととする。つまり、図５は、探触子１（１０３）が超音波を送信している最中に、人が試験体１０の表面に沿って探触子１（１０３）を移動させた結果、画像表示部５００に表示される画面である。操作者はこの画面から「第１ピーク位置」を特定する。「第２ピーク位置」も同様である。
（５）波形データ保存部１（１０７）、波形データ保存部２（２０７）は、それぞれ、第１ピーク位置に設置された探触子１（１０３）と、第２ピーク位置に設置された探触子２（２０３）とから、第１超音波送信指令信号、第２超音波送信指令信号に基づき、ＣＰＵ４００の同期設定（ほぼ同じタイミングと任意の遅延タイミングとのいずれか一方の設定）に応じて送信された送信超音波１０３−１、送信超音波２０３−１に起因するエコー信号１０３−２（ピーク位置第１反射信号）、エコー信号２０３−２（ピーク位置第２反射信号）を記憶する。つまり、「第１ピーク位置」、「第２ピーク位置」が特定された後に、この位置にそれぞれ探触子１（１０３）、探触子２（２０３）を設置し、超音波探傷装置１０００は「エコー信号１０３−２の保存までの動作」で説明したのと同様の処理により、エコー信号１０３−２（ピーク位置第１反射信号）、エコー信号２０３−２（ピーク位置第２反射信号）を取得して記憶する。
（６）この記憶の際は、タイミング制御部１（１０１）は、第１ピーク位置に設置された探触子１（１０３）が超音波を送信してから、この超音波に対応するエコー信号１０３−２（ピーク位置第１反射信号）を受信するまでの時間を示す第１伝搬時間を計測し、伝搬時間比較部３０４に出力する。同様に、タイミング制御部２（２０１）は、第２ピーク位置に設置された探触子２（２０３）が超音波を送信してから、この超音波に対応するエコー信号２０３−２（ピーク位置第２反射信号）を受信するまでの時間を示す第２伝搬時間を計測し、伝搬時間比較部３０４に出力する。これらの伝搬時間は、タイミング制御部１（１０１）が、自身の第１超音波送信指令信号の出力から、受信部１（１０４）によるエコー信号１０３−２受信までの時間を計測することで得ることができる。タイミング制御部２（２０１）も同様である。伝搬時間比較部３０４は、第１伝搬時間と第２伝搬時間とを比較し、第１伝搬時間と第２伝搬時間との差を算出する。
（７）データ比較部３００の伝搬時間比較部３０４の求めた時間差はＣＰＵ４００に送られ、ＣＰＵ４００の表示処理を介して、時間差が画像表示部５００によって表示される。
（８）エコー高さ抽出部１（１１０）、エコー高さ抽出部２（２１０）は、それぞれ、波形データ保存部１（１０７）のエコー信号１０３−２（ピーク位置第１反射信号）と、波形データ保存部２（２０７）のエコー信号２０３−２（ピーク位置第２反射信号）とのエコー高さを抽出する。
（９）エコー高さ比較部３０５は、比較結果として、エコー高さ抽出部１（１１０）、エコー高さ抽出部２（２１０）によって抽出されたエコー高さを用いて、エコー高さの差を算出する。
（１０）データ比較部３００のエコー高さ比較部３０５の求めたエコー高さの差はＣＰＵ４００に送られ、ＣＰＵ４００の表示処理を介して、高さの差が画像表示部５００によって表示される。
次に、「Ｄ．送信超音波の伝搬時間及びエコー高さの比較」について説明する。
「Ｄ．送信超音波の伝搬時間及びエコー高さの比較」は、タイミング制御部１（１０１）、タイミング制御部２（２０１）及び伝搬時間比較部３０４から構成される伝搬時間計測比較部と、エコー高さ抽出部１（１１０）及びエコー高さ抽出部２（２１０）及びエコー高さ比較部３０５とによって実行される。
（１）タイミング制御部１（１０１）は、ＣＰＵ４００からの送信指示によって、探触子１（１０３）の連続的な超音波送信を送信部１（１０２）に指令する第１連続送信指令信号を送信部１（１０２）に出力する。また、タイミング制御部２（２０１）は、ＣＰＵ４００からの送信指示によって、探触子２（２０３）の連続的な超音波送信を送信部２（２０２）に指令する第２連続送信指令信号を送信部１（１０２）に出力する。
（２）送信部１（１０２）は、第１連続送信指令信号を入力すると、探触子１（１０３）に超音波を連続的に送信させる。送信部２（２０２）も同様である。この場合、探触子１（１０３）、探触子２（２０３）の送信開始のタイミングは同時でなくても構わない。これは試験体１０の表面におけるエコー高さのピーク位置（後述）を特定するためだからである。
（３）波形データ保存部１（１０７）は、探触子１（１０３）が第１連続送信指令信号に基づき超音波を連続的に送信しつつ試験体１０の「所定の範囲の表面」に沿って例えば手動で動かされた際に受信したエコー信号である第１連続反射信号を保存する。同様に、波形データ保存部２（２０７）は、探触子２（２０３）が第２連続送信指令信号に基づき超音波を連続的に送信しつつ試験体１０の「所定の範囲の表面」（探触子１（１０３）が動かされる範囲の近傍）に沿って例えば手動で動かされた際に受信したエコー信号である第２連続反射信号を保存する。
（４）エコー高さ抽出部１（１１０）は、波形データ保存部１（１０７）に記憶された第１連続反射信号のエコー高さを検出する。この検出結果はＣＰＵ４００に出力され、ＣＰＵ４００の表示処理を介して、図５のような画面が表示される。
図５は、探触子１（１０３）が、第１連続送信指令信号に基づき超音波を連続的に送信しつつ試験体１０の「所定の範囲の表面」に沿って動かされた際に受信した第１連続反射信号におけるエコー高さと、試験体１０の表面における位置との関係を概念的に示す図である。横軸は試験体１０の表面における位置を示し、縦軸はエコー高さを示す。図５の様に、エコー高さは、試験体１０の表面のある位置で、ほぼピーク値となる。このように探触子１（１０３）に関してほぼピーク値となる試験体１０の表面位置を「第１ピーク位置」と呼ぶこととする。同様に、探触子２（２０３）に関しもほぼピーク値となる位置が存在し、試験体１０のこの表面位置を「第２ピーク位置」と呼ぶこととする。つまり、図５は、探触子１（１０３）が超音波を送信している最中に、人が試験体１０の表面に沿って探触子１（１０３）を移動させた結果、画像表示部５００に表示される画面である。操作者はこの画面から「第１ピーク位置」を特定する。「第２ピーク位置」も同様である。
（５）波形データ保存部１（１０７）、波形データ保存部２（２０７）は、それぞれ、第１ピーク位置に設置された探触子１（１０３）と、第２ピーク位置に設置された探触子２（２０３）とから、第１超音波送信指令信号、第２超音波送信指令信号に基づき、ＣＰＵ４００の同期設定（ほぼ同じタイミングと任意の遅延タイミングとのいずれか一方の設定）に応じて送信された送信超音波１０３−１、送信超音波２０３−１に起因するエコー信号１０３−２（ピーク位置第１反射信号）、エコー信号２０３−２（ピーク位置第２反射信号）を記憶する。つまり、「第１ピーク位置」、「第２ピーク位置」が特定された後に、この位置にそれぞれ探触子１（１０３）、探触子２（２０３）を設置し、超音波探傷装置１０００は「エコー信号１０３−２の保存までの動作」で説明したのと同様の処理により、エコー信号１０３−２（ピーク位置第１反射信号）、エコー信号２０３−２（ピーク位置第２反射信号）を取得して記憶する。
（６）この記憶の際は、タイミング制御部１（１０１）は、第１ピーク位置に設置された探触子１（１０３）が超音波を送信してから、この超音波に対応するエコー信号１０３−２（ピーク位置第１反射信号）を受信するまでの時間を示す第１伝搬時間を計測し、伝搬時間比較部３０４に出力する。同様に、タイミング制御部２（２０１）は、第２ピーク位置に設置された探触子２（２０３）が超音波を送信してから、この超音波に対応するエコー信号２０３−２（ピーク位置第２反射信号）を受信するまでの時間を示す第２伝搬時間を計測し、伝搬時間比較部３０４に出力する。これらの伝搬時間は、タイミング制御部１（１０１）が、自身の第１超音波送信指令信号の出力から、受信部１（１０４）によるエコー信号１０３−２受信までの時間を計測することで得ることができる。タイミング制御部２（２０１）も同様である。伝搬時間比較部３０４は、第１伝搬時間と第２伝搬時間とを比較し、第１伝搬時間と第２伝搬時間との差を算出する。
（７）データ比較部３００の伝搬時間比較部３０４の求めた時間差はＣＰＵ４００に送られ、ＣＰＵ４００の表示処理を介して、時間差が画像表示部５００によって表示される。
（８）エコー高さ抽出部１（１１０）、エコー高さ抽出部２（２１０）は、それぞれ、波形データ保存部１（１０７）のエコー信号１０３−２（ピーク位置第１反射信号）と、波形データ保存部２（２０７）のエコー信号２０３−２（ピーク位置第２反射信号）とのエコー高さを抽出する。
（９）エコー高さ比較部３０５は、比較結果として、エコー高さ抽出部１（１１０）、エコー高さ抽出部２（２１０）によって抽出されたエコー高さを用いて、エコー高さの差を算出する。
（１０）データ比較部３００のエコー高さ比較部３０５の求めたエコー高さの差はＣＰＵ４００に送られ、ＣＰＵ４００の表示処理を介して、高さの差が画像表示部５００によって表示される。
（Ｅ．ＴＯＦＤ法による回折波の伝搬時間の比較）
（１）ＣＰＵ４００の反射源分析解析ソフトウェア４１０のＴＯＦＤ処理部４１１は、第１チャンネル側探傷部１００のデータ、第２チャンネル側探傷部２００のデータ及びデータ比較部３００のデータを用いて、ＴＯＦＤ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法により、各チャンネル（探触子１（１０３）、探触子２（２０３））の回折波の伝搬時間を計測し、各チャンネルの反射源位置からのラテラル波、上端、下端及び底面からの伝搬時間を計測し、その差を求める機能を有する。
（２）ＴＯＦＤ処理部４１１は表示処理を実行し、ＴＯＦＤ法の処理結果を、画像表示部５００に表示する。
（１）ＣＰＵ４００の反射源分析解析ソフトウェア４１０のＴＯＦＤ処理部４１１は、第１チャンネル側探傷部１００のデータ、第２チャンネル側探傷部２００のデータ及びデータ比較部３００のデータを用いて、ＴＯＦＤ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法により、各チャンネル（探触子１（１０３）、探触子２（２０３））の回折波の伝搬時間を計測し、各チャンネルの反射源位置からのラテラル波、上端、下端及び底面からの伝搬時間を計測し、その差を求める機能を有する。
（２）ＴＯＦＤ処理部４１１は表示処理を実行し、ＴＯＦＤ法の処理結果を、画像表示部５００に表示する。
図６は、上記で説明したＡ〜Ｅの超音波探傷装置１０００により実行可能な分析内容の一例を表形式にまとめた図である。図６に示すように、「Ａ．周波数特性の比較」及び「Ｂ．波形形状の比較」は、「同一欠陥かどうかの判別」に好適である。「Ｃ．位相の比較」は、「同一欠陥かどうかの判別」、「横穴形状かどうかの判別」及び「割れ形状かどうかの判別」のいずれにも好適である。「Ｄ．送信超音波の伝搬時間及びエコー高さの比較」は、「横穴形状かどうかの判別」及び「割れ形状かどうかの判別」に好適である。「Ｅ．ＴＯＦＤ法による回折波の伝搬時間の比較」は、「同一欠陥かどうかの判別」、「横穴形状かどうかの判別」及び「割れ形状かどうかの判別」のいずれにも好適である。これらのＡ〜Ｅの処理は、上記で述べたように、単独で用いてもよいし、互いに組合せて使用することができる。つまり、単独でもよいし、いずれか２組、いずれか３組、いずれか４組、あるいは、Ａ〜Ｅの全部を用いてもよい。
実施の形態１の超音波探傷装置１０００は、探触子１（１０３）と探触子２（２０３）とがほぼ同時又は任意の遅延のタイミングで送信して各探触子自身（信号の送受の探触子が同一）が受信したエコー信号どうしを対象に、「Ａ．周波数特性比較」、「Ｂ．波形形状の比較」、「Ｃ．位相の比較」、「Ｄ．送信超音波の伝搬時間及びエコー高さの比較」及び「Ｅ．ＴＯＦＤ法による回折波の伝搬時間の比較」を実行する。よって、超音波探傷装置１０００によれば、反射源の形状分析が可能となる。
なお、上記で述べたＡ〜Ｅの比較処理において、タイミング制御部１、２、高速フーリエ変換部１、２、位相分析部１、２及びデータ比較部３００は、比較結果生成部を構成する。
実施の形態１で述べた超音波探傷装置１０００は、第１チャンネル側探傷部１００と、これと同じ構成の第２チャンネル側探傷部２００を備えているが、探触子１（１０３）、探触子２（２０３）以外の「〜部」と表記している構成要素は、共通化が可能なものは共通化しても構わない。例えば、タイミング制御部１（１０１）とタイミング制御部２（２０１）、波形データ保存部１（１０７）と波形データ保存部２（２０７）、高速フーリエ変換部１（１０８）と高速フーリエ変換部２（２０８）、位相分析部１（１０９）と位相分析部２（２０９）、エコー高さ抽出部１（１１０）とエコー高さ抽出部２（２１０）等は、並列処理可能な一つの機能部としても構わない。また波形データ保存部１（１０７）と波形データ保存部２（２０７）とは、一つの記憶装置としても構わない。
以上の実施の形態１では、反射源の分析に必要なデータを抽出し、一次集約処理を実行する超音波探傷装置を説明した。この超音波探傷装置は、２チャンネルの送信部と受信部を有し、各チャンネルからの受信エコー信号に対して比較処理を実行する周波数比較部、波形比較部、位相検出部、伝搬時間比較部、エコー高さ比較部を備えるものである。また、超音波探傷装置は、これらの信号処理部から出力される情報を基に反射源の分析を行う演算処理部（ＣＰＵ）、結果の記憶部、表示器及び入力装置等を備えるものである。
実施の形態２．
図７を用いて実施の形態２を説明する。実施の形態２は、実施の形態１の超音波探傷装置１０００の動作を、プログラム及びプログラムを記録した記録媒体により実施する実施形態である。
図７を用いて実施の形態２を説明する。実施の形態２は、実施の形態１の超音波探傷装置１０００の動作を、プログラム及びプログラムを記録した記録媒体により実施する実施形態である。
前記の実施の形態１においては、超音波探傷装置１０００における「〜部」として示した各構成要素の動作は互いに関連しており、これらの動作は、コンピュータである超音波探傷装置１０００に実施させる一連の処理（プログラム）に置き換えることができる。つまり、各構成要素の動作を一連の処理に置き換えることにより、超音波探傷プログラムの実施形態とすることができる。また、この超音波探傷プログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録させることで、プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の実施の形態とすることができる。
図７は、コンピュータである超音波探傷装置１０００のハードウェア構成の一例である。図７において、コンピュータである超音波探傷装置１０００は、プログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）８１０を備えている。ＣＰＵ８１０は、バス８２５を介してＲＯＭ８１１、ＲＡＭ８１２、液晶ディスプレイなどの表示８１３、操作キー８１４、探触子１（１０３）、探触子２（２０３）複合探触子１３、プリンタ装置８１５、及びフラッシュメモリ８２０等と接続されている。
フラッシュメモリ８２０には、オペレーティングシステム（ＯＳ）８２１、プログラム群８２３、ファイル群８２４が記憶されている。プログラム群８２３は、ＣＰＵ８１０、ＯＳ８２１により実行される。
上記プログラム群８２３には、実施の形態１の説明において「〜部」として説明した機能を実行する超音波探傷プログラム、反射源分析解析ソフトウェアが記憶されている。プログラムは、ＣＰＵ８１０により読み出され実行される。
また、ファイル群８２４にはエコー信号１０３−２、エコー信号２０３−２などが記憶される。
例えば図２において「〜部」として説明したものは、ＲＯＭ８１１に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェアのみ、或いは、ハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。
プログラムの実施の形態及びプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の実施の形態における各処理は、プログラムで実行されるが、このプログラムは、前述のようにプログラム群８２３に記録されている。そして、プログラム群８２３からＣＰＵ８１０に読み込まれ、ＣＰＵ８１０によって、プログラムの各処理が実行される。また、ソフトウェア、あるいはプログラムは、ＲＯＭ８１１に記憶されたファームウェアで実行されても構わない。あるいは、ソフトウェアとファームウェアとハードウェアの組み合わせでプログラムを実行しても構わない。
このように実施の形態２の超音波探傷プログラムにより、反射源の形状分析が可能となる。超音波探傷プログラムの形態であれば、他の超音波探傷装置本体にこのプログラムを組み込むことで、実施の形態１の超音波探傷装置１０００を実現できる。
１０ 試験体、１１ 欠陥、１００ 第１チャンネル側探傷部、１０１ タイミング制御部１、１０２ 送信部１、１０３ 探触子１、１０３−１，２０３−１ 送信超音波、１０３−２，２０３−２ エコー信号、１０４ 受信部１、１０５ 信号増幅部１、１０６ Ａ／Ｄ変換部１、１０７ 波形データ保存部１、１０８ 高速フーリエ変換部１、１０９ 位相分析部１、１１０ エコー高さ抽出部１、２００ 第２チャンネル側探傷部、２０１ タイミング制御部２、２０２ 送信部２、２０３ 探触子２、２０４ 受信部２、２０５ 信号増幅部２、２０６ Ａ／Ｄ変換部２、２０７ 波形データ保存部２、２０８ 高速フーリエ変換部２、２０９ 位相分析部２、２１０ エコー高さ抽出部２、３００ データ比較部、３０１ 周波数比較部、３０２ 波形形状比較部、３０３ 位相比較部、３０４ 伝搬時間比較部、３０５ エコー高さ比較部、４００ ＣＰＵ、４１０ 反射源分析解析ソフトウェア、４１１ ＴＯＦＤ処理部、５００ 画像表示部、５１０ 入力装置、１０００ 超音波探傷装置、１００１ 超音波探傷装置本体。
Claims (9)
- 超音波を発し、発した超音波のエコーである反射信号を受信する第１探触子による超音波送信を指令する第１超音波送信指令信号を入力した場合に前記第１探触子に超音波を送信させる第１送信部と、
超音波を発し、発した超音波のエコーである反射信号を受信する第２探触子による超音波送信を指令する第２超音波送信指令信号を入力した場合に前記第２探触子に超音波を送信させる第２送信部と、
前記第１送信部と前記第２送信部とに、それぞれ前記第１超音波送信指令信号と前記第２超音波送信指令信号とを出力することにより、前記第１探触子と、前記第２探触子とに、超音波を送信させるタイミング制御部と、
前記タイミング制御部によって出力された前記第１超音波送信指令信号に起因して前記第１探触子の送信した超音波の反射信号であって前記第１探触子の受信した反射信号である第１反射信号と、前記タイミング制御部によって出力された前記第２超音波送信指令信号に起因して前記第２探触子の送信した超音波の反射信号であって前記第２探触子の受信した反射信号である第２反射信号とを記憶する反射信号記憶部と、
前記反射信号記憶部に記憶された前記第１反射信号と前記第２反射信号とを比較し、予め指定されている比較結果を生成する比較結果生成部と、
前記比較結果生成部によって生成された比較結果を出力する比較結果出力部と
を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。 - 前記比較結果生成部は、
前記反射信号記憶部に記憶された前記第１反射信号と前記第２反射信号との周波数を解析し、周波数の解析結果を用いて、前記第１反射信号と前記第２反射信号との予め指定されている周波数特性の比較結果を生成する周波数特性比較部を備え、
前記比較結果出力部は、
前記周波数特性比較部による周波数特性の比較結果を出力することを特徴とする請求項１記載の超音波探傷装置。 - 前記周波数特性比較部は、
予め指定されている周波数特性として、前記第１反射信号と前記第２反射信号との中心周波数、最大周波数、最低周波数、帯域幅の４つのうちの少なくとも一つを比較することを特徴とする請求項２記載の超音波探傷装置。 - 前記比較結果生成部は、さらに、
前記反射信号記憶部に記憶された前記第１反射信号と前記第２反射信号とを前記第１反射信号の波形形状の画像データを示す第１波形画像データと、前記第２反射信号の波形形状の画像データを示す第２波形画像データとに変換し、前記第１波形画像データと、前記第２波形画像データとの波形形状における相違箇所を特定し、特定した相違箇所の情報を比較結果として生成する波形形状比較部を備え、
前記比較結果出力部は、
前記波形形状比較部によって生成された前記相違箇所の情報を出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の超音波探傷装置。 - 前記比較結果生成部は、さらに、
前記反射信号記憶部に記憶された前記第１反射信号と前記第２反射信号との位相差を比較結果として算出する位相差検出部を備え、
前記比較結果出力部は、
前記位相差検出部によって算出された位相差を出力することを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の超音波探傷装置。 - 前記タイミング制御部は、
前記第１探触子の連続的な超音波送信を前記第１送信部に指令する第１連続送信指令信号を前記第１送信部に出力し、前記第２探触子の連続的な超音波送信を前記第２送信部に指令する第２連続送信指令信号を前記第２送信部に出力し、
前記反射信号記憶部は、
前記第１探触子が前記第１連続送信指令信号に基づき超音波を連続的に送信しつつ試験体の所定の範囲の表面に沿って動かされた際に受信した反射信号である第１連続反射信号と、前記第２探触子が前記第２連続送信指令信号に基づき超音波を連続的に送信しつつ試験体の所定の範囲の表面に沿って動かされた際に受信した反射信号である第２連続反射信号とを記憶し、
前記超音波探傷装置は、さらに、
前記反射信号記憶部に記憶された前記第１連続反射信号と前記第２連続反射信号とのそれぞれのエコー高さを検出するエコー高さ抽出部を備え、
前記反射信号記憶部は、
前記エコー高さ抽出部によって検出された前記所定の範囲の表面における前記第１連続反射信号と前記第２連続反射信号とのそれぞれの前記エコー高さをもとに特定された前記試験体の表面における前記第１探触子に対応する第１ピーク位置と前記第２探触子に対応する第２ピーク位置であって、前記第１連続反射信号と前記第２連続反射信号とのそれぞれの前記エコー高さのほぼピーク値が検出された前記試験体の表面における前記第１ピーク位置と前記第２ピーク位置とに設置された前記第１探触子と前記第２探触子とから、前記第１超音波送信指令信号と前記第２超音波送信指令信号とに基づき送信された超音波に起因する前記第１反射信号であるピーク位置第１反射信号と前記第２反射信号であるピーク位置第２反射信号とを記憶し、
前記比較結果生成部は、さらに、
前記第１ピーク位置に設置された前記第１探触子が超音波を送信してから、送信されたこの超音波に対応する前記ピーク位置第１反射信号を受信するまでの時間を示す第１伝搬時間と、前記第２ピーク位置に設置された前記第２探触子が超音波を送信してから、送信されたこの超音波に対応する前記ピーク位置第２反射信号を受信するまでの時間を示す第２伝搬時間とを計測し、前記第１伝搬時間と前記第２伝搬時間とを比較し、前記第１伝搬時間と前記第２伝搬時間との時間差を比較結果として算出する伝搬時間計測比較部を備え、
前記比較結果出力部は、
前記伝搬時間計測比較部によって算出された時間差を出力することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の超音波探傷装置。 - 前記比較結果生成部は、さらに、
前記反射信号記憶部に記憶された前記ピーク位置第１反射信号と前記ピーク位置第２反射信号とのエコー高さを比較し、比較結果としてエコー高さの差を算出するエコー高さ比較部を備え、
前記比較結果出力部は、
前記エコー高さ比較部によって算出された前記ピーク位置第１反射信号と前記ピーク位置第２反射信号とのエコー高さの差を出力することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の超音波探傷装置。 - 前記超音波探傷装置は、さらに、
ＴＯＦＤ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法により、前記第１探触子と前記第２探触子とのそれぞれによって受信された回折波の伝搬時間を計測し、前記第１探触子と前記第２探触子とに対する反射源位置からのラテラル波の差、試験体の上端、下端及び底面からの伝搬時間の差を求めるＴＯＦＤ処理部を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の超音波探傷装置。 - コンピュータを、
超音波を発し、発した超音波のエコーである反射信号を受信する第１探触子による超音波送信を指令する第１超音波送信指令信号を入力した場合に前記第１探触子に超音波を送信させる第１送信部、
超音波を発し、発した超音波のエコーである反射信号を受信する第２探触子による超音波送信を指令する第２超音波送信指令信号を入力した場合に前記第２探触子に超音波を送信させる第２送信部、
前記第１超音波送信指令信号と、前記第２超音波送信指令信号とを、それぞれ、前記第１送信部と前記第２送信部とに出力することにより、前記第１探触子と、前記第２探触子とに、超音波を送信させるタイミング制御部、
前記第１超音波送信指令信号に起因して前記第１探触子の送信した超音波の反射信号であって前記第１探触子の受信した反射信号である第１反射信号と、前記第２超音波送信指令信号に起因して前記第２探触子の送信した超音波の反射信号であって前記第２探触子の受信した反射信号である第２反射信号とを記憶する反射信号記憶部、
前記反射信号記憶部に記憶された前記第１反射信号と前記第２反射信号とを比較し、予め指定されている比較結果を生成する比較結果生成部、
前記比較結果生成部によって生成された比較結果を出力する比較結果出力部、
として機能させるための超音波探傷プログラム。
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