JP2013148597A - 超音波探傷方法とその装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本願発明に係る装置は、ボリュームフォーカス探傷法を用い、被検材mの断面視において、アレイプローブ10の一つについて被検材が呈する矩形の一辺に沿って、アレイプローブ10の他の一つについて上記一辺と隣接する辺の一方に沿って、アレイプローブ10夫々の複数の振動子1…1が配列される。励振手段は、アレイプローブの夫々に、当該アレーが沿う夫々の辺を入射辺として超音波を、垂直探傷法及び斜角探傷法により、複数の振動子の1回の振動にて、入射辺の各位置から被検材内部へ入射させ、垂直探傷法により入射させた超音波を入射辺と対向する対向辺に到達させ、斜角探傷法により入射させた超音波を入射辺と隣接する隣接辺の一方に到達させるものであり、被検材内部に超音波の現実の焦点を設定しない。
【選択図】 図1
Description
このため、上記において、被検材の辺に沿って機械的に走査するのに代えて、電気的に走査することが行われている。
これは、個々の振動子自身を物理的に移動させるのではなく、特許文献1の図4に示す通り、配列した振動子を、振動子を所定個数の単位毎に、時分割に順次振動させるものである。即ち、走査方向に配列された振動子のうち、連続する所定グループから超音波を発信し、次に走査方向にシフトして次のグループから超音波の発信を行う。このようなシフトによって、物理的に振動子を走査するのと同様の効果を得ることができる。
上記のフェイズドアレイ探傷法は、この10年余りで著しい進歩を遂げポータブルタイプの探傷器から自動探傷装置まで数多くの装置が使用されるようになった。これは半導体技術、コンピュータ技術の進歩により探傷器の高性能、低価格化が可能となり、またコンポジット振動子の出現により高性能で品質のそろったアレイ探触子(アレイプロープ)が製作可能となったことによる。
その応用範囲は、原子力発電プラントのISI(In Service Inspection )、航空機の機体や翼の検査、鉄鋼関係のオンライン装置など幅広く応用されるようになった。また規格化、標準化の動きも活発になっており(非特許文献2)、国内においてはPD(Performance Demonstration )における超音波認証制度においてもフェイズドアレイ法が用いられ実績を上げている。
ボリュームフォーカスは、これらのアプリケーションにおいてさらに高速で検出能力、分解能の高い探傷を可能とする技術である。
ボリュームフォーカス超音波探傷装置としては、デスクトップ型とオンライン対応型の装置とが提案されている。
デスクトップ型の装置は、フィールド用途或いは研究目的に適し、探傷データの解析機能を持ち、後述のマトリクスプローブの対応が可能である。
オンライン対応型の装置は、オンライン自動探傷に必要な機能を持ち、高速判定機能があり、並列運転により複数のプローブの使用が可能である。
従来のフェイズドアレイ検査技術は、振動子群( 同時に送信、受信している振動子グループ:バーチャルプローブ) が集束レンズと同じ結果を得るようバーチャルプローブにディレイパターンを設定することが基本である。アレイ探傷器の電気回路は、各送信パルス(サイクルまたはタイムスロットと呼ばれる)をそれぞれ異なる設定で高速で走査する。この動作は異なる設定のバーチャルプローブを順繰りに走査して探傷すると考えればよい。従って、このようなアレイ探傷は、シングルプローブの探傷に比べ非常にアドバンテージが高い。
即ち、超音波を送受信した後、電子走査して更に超音波を送受信することを繰り返すものであるため、先の超音波の発信によって生じたゴーストエコーが減衰してその影響がなくなるまで、次の超音波の送受信が行えず、先の超音波の送受信から次の超音波の送受信までのサイクルを長くせざるを得なかったのである。
ボリュームフォーカスが高速探傷に適しているのは、このためである。
図10の、T1は1回目の超音波の送信波を示し、図10のT2は2回目の超音波の送信波を示す。1回目2回目の何れにおいても、S1は被検材表面における反射エコーであり、B1は被検材底面における反射エコーであり、S2はB1が上記被検材表面にて再び反射することによって生じた反射エコーである。S2〜Snは、上記のゴーストエコーと呼ばれるものである。
ここでは、従来のゾーンフォーカス探傷として、128個の振動素子(振動子)を備えるアレイプローブを用い、32素子の同時励振を行い深さ方向に3階層を持たせる場合を考える。
具体的には、図11(A)の上方の升目の夫々は、アレイプローブの素子の夫々を示しており、左端の升目が示す素子を、1番目の素子として、その右隣を2番目、更にその右隣を3番目の素子とする。この場合、右端の素子は128番目の振動子となる。各素子は、送信と受信とを行う。
探傷する各階層について、第1番目乃至第32番目の素子を振動させて第1回の超音波の送受信を行い、次に、第2番目乃至第33番目の素子を振動させて第2回の超音波の送受信を行い、次に、第3番目乃至第34番目の素子を振動させて第3回の超音波の送受信を行う。このように、同時発信する32素子のグループを右側へシフトしてゆき、最後に第126番目乃至第128番目の素子を振動させて合計第97回の送受信を行う。このような動作がアレイプローブの電子走査である。
そして、被検材の深さ方向について、第1階層となる位置z−1にアレイのフォーカスを設定して、図11(A)の矢印方向へ向けて上記の電子走査を行う(被検材の深さ方向を図11(A)では上下方向とし、矢印方向は図示の通り図の左右方向となる)。上記の第1階層において矢印方向の各位置の探傷が終わると、次に第1階層より深い第2階層となる位置z−2へアレイのフォーカスを設定して、上記と同様矢印方向へ電子走査を行う。この第2階層の探傷が終わると、次に第2階層より深い第3階層となる位置z−3へアレイのフォーカスを設定して、上記と同様矢印方向へ電子走査を行う。
このように、この例において、ゾーンフォーカス探傷では、3回の電子走査が必要となる。
従って、この例では、素子方向に97回、深さ方向に3回のスキャニングが必要であり97×3= 291回、実際の超音波の送受信が行われている。
具体的に説明する。
図11(B)中、アレイプローブから出て下方に伸びる複数の平行な縦線は、全チャンネル同時励振の平面波を表し、破線は、受信のフォーカスビームを示す。黒丸点は受信側のフォーカス(焦点)を示す。即ち、ボリュームフォーカス探傷において、上記の128個の素子から同時に超音波を発信するものであり、当該送信時はフォーカスさせず、受信時において、ディレイ処理により、仮想的に焦点を得るのである。
図11(B)の上記縦線で示すように、上記の一回に全素子同時の超音波の発信を行うことにより、各素子が受信したエコーについて、ディレイをかけて仮想的にフォーカスを作り、例えば、第1番目乃至第32番目の素子が受信した超音波について、図11(B)の左側端の上下6個の黒丸点の夫々を焦点とする受信処理を一度に行え、次の受信処理によって、上記左端の右隣の上下6個の黒丸点の夫々を焦点とする受信処理を一度に行うことができる。このような受信処理を、97回行うことによって、深さ方向の各階層の処理を完了することができる。
ゾーンフォーカスとダイナミックフォーカスの、何れの探傷においても、図10のS1と、B1(実際にはB1よりもやや右側のB2寄りの位置)との間において、欠陥エコーの有無を調べるものである。ボリュームフォーカスでは、このS1とB1間について、Aスコープ取り込み処理を行う(B1よりも、右側に現れるB2等のピーク波形はゴーストエコーによるものなので、不要であり、取り込まない)。
しかし、ゾーンフォーカスでは、被検材のT1を送信したのと同じ断面について次のT2を送信するものであるため、T1についてのゴーストエコーがなくなるまで、T2の送信が行えないのである。
また、ゾーンフォーカスでは送受信とも焦点をしぼることができるため分解能に優れていることが確認できた。一方、ボリュームフォーカスでは、DDFの効果により深さ方向でビームが広がらず、焦点を持っていることが確認できた。ボリュームフォーカスでは、この探傷のBスコープが一度の送信により得られる。
この点について、詳述する。
上記のボリュームフォーカスを利用する探傷として、断面視において、角ビレット断面の四角形の一辺に沿って、ほぼ当該一辺の幅に渡り、複数の振動子が配列されるように、1本のアレイプローブを配置し、入射辺として当該一辺に対して、各振動子から同時に超音波を発信することで発生させた擬似平面波を垂直に入射させる所謂垂直探傷法を行えば、角ビレットの内部全域の探傷を1回の送受信で済ませることができるように思えるかもしれない。
更に、上記入射辺におけるデッドゾーンに比べると遥かに小さいものの、入射辺と対向する対向辺(底辺)において発生する反射エコー(底面エコー)により、角ビレット内部において当該対向辺付近にも僅かにデッドゾーンが生じる。
また、断面視四角形の角ビレットの、上記入射辺と隣接する2つの隣接辺付近においても、前述の図11(B)の左右端を見れば分かる通り、受信処理にてフォーカスを形成することができない領域が存在する。
即ち、この装置は、断面が略矩形の被検材の内部探傷を行うものであり、上記のアレイプローブを少なくとも2つ備える。被検材の断面視において、アレイプローブの一方について被検材が呈する矩形の一辺に沿って、アレイプローブの他の一方について上記一辺と隣接する辺の一方に沿って、アレイプローブ夫々の複数の振動子が配列される。励振手段は、各アレイプローブについて、振動子の夫々を同時に励振することにより、垂直探傷法にて、被検材の探傷を行わせることができ、更に振動子の夫々を漸次タイミングをずらして励振することにより、斜角探傷法にて、被検材の探傷を行わせることができる。励振手段は、アレイプローブの夫々に、当該アレーが沿う夫々の辺を入射辺として超音波を、垂直探傷法及び斜角探傷法により、複数の振動子の1回の振動にて、入射辺の各位置から同時に被検材内部へ入射させ、垂直探傷法により入射させた超音波を入射辺と対向する対向辺に到達させ、斜角探傷法により入射させた超音波を入射辺と隣接する隣接辺の一方に到達させる。励振手段は、垂直及び斜角探傷法にて入射させた超音波の現実の焦点を、上記対向辺又は隣接辺の外側に設定するか、或いは焦点させないことにより、被検材内部に超音波の現実の焦点を設定しないものである。
即ち、この装置は、断面が略矩形の被検材の内部探傷を行うものであり、垂直探傷装置と、斜角探傷装置とを備える。両探傷装置は、何れも、被検材表面に沿って配列可能な複数の振動子を有するアレイプローブと、アレイプローブの各振動子を励振する励振手段と、各振動子で受信した超音波受信エコーを振動子ごとの波形データとして記憶する波形メモリと、振動子ごとの波形データが記憶された前記波形メモリの内容を読み出し位相合成する位相合成手段と、上記波形メモリの読み出しにおいて、その各波形メモリのアドレスを擬似走査範囲内の任意位置に対するダイナミックフォーカスのビーム路程距離に相当するアドレスとして与える焦点手段とを備え、被検材に対して、アレイプローブの全振動子から一度に超音波を送信し、その反射エコーを、全振動子で受信し、波形メモリにメモリされた各素子のAスコープ波形を位相合成手段にて合成し評価する。両探傷装置のアレイプローブは、被検材の断面視において、被検材が呈する矩形の一辺に沿って、複数の振動子を配列する。少なくとも垂直探傷装置の励振手段は、各アレイプローブについて、振動子の夫々を同時に励振することにより、当該アレーが沿う夫々の辺を入射辺として当該入射辺から超音波を、複数の振動子の1回の振動にて、入射辺の各位置から同時に被検材内部へ超音波を入射させ、被検材内部で超音波を収束させずに、入射させた超音波を入射辺と対向する対向辺に到達させる。少なくとも斜角探傷装置の励振手段は、振動子の夫々を漸次タイミングをずらして励振することにより、当該アレーが沿う夫々の辺を入射辺として当該入射辺から超音波を、複数の振動子の1回の振動にて、斜めに被検材内部へ超音波を入射させ、被検材内部で超音波を収束させずに、入射させた超音波を入射辺と隣接する隣接辺に到達させる。斜角探傷装置は、上記波形メモリの読み出しにおいて、入射角度に応じて受信タイミングを漸次ずらす補正値を各アドレスに加算した後、焦点手段に上記処理をさせる、角度補正手段を備える。
即ち、この方法は、断面が略矩形の被検材の内部探傷を行うものであり、上記のアレイプローブを少なくとも2つ用意し、被検材の断面視において、アレイプローブの一方について被検材が呈する矩形の一辺に沿って、アレイプローブの他の一方について上記一辺と隣接する辺の一方に沿って、アレイプローブ夫々の複数の振動子を配列し、励振手段にて、各アレイプローブについて、振動子の夫々に同時に励振することにより、垂直探傷法にて、被検材の探傷を行わせることができ、更に振動子の夫々に漸次タイミングをずらして励振することにより、斜角探傷法にて、被検材の探傷を行わせるものである。そして、この方法は、励振手段で、アレイプローブの夫々に、当該アレーが沿う夫々の辺を入射辺として超音波を、垂直探傷法及び斜角探傷法により、複数の振動子の1回の振動にて、入射辺の各位置から同時に被検材内部へ入射させ、垂直探傷法により入射させた超音波を入射辺と対向する対向辺に到達させ、斜角探傷法により入射させた超音波を入射辺と隣接する隣接辺の一方に到達させるものであり、垂直及び斜角探傷法にて入射させた超音波の現実の焦点を、上記対向辺又は隣接辺の外側に設定するか、或いは焦点させないことにより、被検材内部に超音波の現実の焦点を設定しないものである。
本願第8の発明は、本願の上記第4の発明にあって、次の構成を採る超音波探傷装置を提供する。
即ち、上記の角度補正手段は、入射辺に対し斜めとなる入射角度θでプローブから被検材へ入射するまでの各振動子の発信ビーム間の入射辺への到達時間差と、屈折角θ'にて入射後入射辺から隣接辺まで各ビーム間の隣接辺への到達時間差と、隣接辺にて反射後隣接辺から入射辺までの各ビーム子間の入射辺への到達時間差と、入射辺からプローブに至るまでの各ビーム間のプローブへの到達時間差とにて確定した補正量のパターンを、焦点手段に提供するものであることを特徴とする。
本願第9の発明は、本願の上記第8の発明にあって、次の構成を採る超音波探傷装置を提供する。
即ち、上記の焦点手段は、擬似電子走査位置yを示すY 方向カウンタ51と、フォーカスの深さ位置dを示すD 深さ方向カウンタ52と、ダイナミックフォーカス法における各フォーカス位置での位相補正量がメモリされるダイナミックフォーカス位相補正メモリ414とを備える。Y 方向カウンタ51と、D深さ方向カウンタ52のデータをこのダイナミックフォーカス位相補正メモリ414のアドレスに供給することにより、フォーカス位置(y,d)での位相補正量が得られるものである。上記の角度補正手段は、ダイナミックフォーカス位相補正メモリ414のアドレスに供給される上記のカウンタのデータに、上記の入射角度θについての補正量のパターンを加算するものである。
本願第10の発明は、本願の上記第9の発明にあって、次の構成を採る超音波探傷装置を提供する。
即ち、角度補正手段は、受信ディレイパターン保持部と、受信側選択保持部とを備え、受信ディレパターン保持部は、入射角度に応じた補正量のディレイパターンを保持するものであり、受信側選択保持部は、入射角度の選択により、受信ディレイパターン保持部中の対応するディレイパターンを特定するものであることを特徴とする。
本願第11の発明は、本願の上記第10の発明にあって、次の構成を採る超音波探傷装置を提供する。
受信側において、斜角探傷中、入射角度を一定とする隣接辺に向けた探傷と連続して、当該隣接辺と対向辺とがなすコーナー内部に向けた探傷を行うものであり、当該コーナー内部の探傷については、電子走査中入射角度を漸次変化させるセクタスキャニングを、実際の電子走査に代え、波形メモリにメモリされた波形の合成により、擬似的に行うものであることを特徴とする。
本願発明は、ボリュームフォーカスによる斜角探傷法を、上記垂直探傷法と共に第1のアレイプローブにて行うことにより、隣接辺の少なくとも一方に向けて、超音波の送信とその受信を行い、隣接辺付近の欠陥エコーの確実な検出を可能とする。そして、上記と別途の第2のアレイプローブを、上記の隣接辺の一方に沿って配置し、上記の隣接辺を入射辺として、上記と同様に垂直探傷法及び斜角探傷法にて、超音波の送受信を行うことにより、第1のアレイプローブではデッドゾーンとなった入射辺付近や当該入射辺と対向する対向辺を、第2のアレイプローブにおける入射辺に隣接する隣接辺として、第2のアレイプローブによる斜角探傷にて、反射波の影響を受けることなく、第1のアレイプローブでの入射辺付近とその対向辺付近の欠陥エコーの検出を可能せしめた。
また、向きを変えた複数のアレイプローブにより、方向性を有する欠陥に対し、その評価が可能となった。
そして、検査範囲内の反射源からの反射エコーは、超音波変換器アレーの各振動子で受信され、波形データとして各波形メモリに記憶される。この波形メモリには、波形データとして、全検査範囲内の欠陥(超音波反射源)の位置とその大きさ(反射量)の情報が位相拡散して記憶される。即ち、1回の超音波の送信とそれに続く超音波の受信により、その全検査空間内の欠陥分布状況が位相拡散されて波形メモリに記憶されていることになる。この位相拡散された各波形メモリの内容から、検査空間内の任意位置の欠陥分布状況を高速に逆演算する手段があれば、全検査空間内の欠陥分布状況を再合成可能となり、検査時間は飛躍的に短縮され、検査スピードは向上する。これは、各波形メモリのアドレスを擬似電子走査範囲内の任意位置に対するダイナミックフォーカスのビーム路程距離に相当するアドレスとして与える焦点手段と、各波形メモリの内容を読み出し、加算器にて位相合成する位相合成手段により可能となる。
図1乃至図9へ、本願発明の一実施の形態を示す。
図1は、本願発明の一実施の形態に係る装置のアレイプローブの配置を示す略断面図である。図2は、上記の配置を示す略側面図である。図3は、この装置のブロック図である。図4は図3のプロック図の要部を拡大したブロック図である。図5は、上記装置の一つのアレイプローブの被検材に対する超音波の発信状態を示す略断面図である。図6は、上記装置の斜角探傷についての説明図である。図7は、上記の超音波探傷装置の制御手順を示すフローチャートである。図8は、この超音波探傷装置の擬似電子走査のイメージを示す説明図である。図9は、この超音波探傷装置の波形メモリ上の垂直探傷における位相合成曲線のイメージを示す説明図である。
この装置は、断面が略矩形の被検材の内部探傷を行うものである。ここでは、角ビレットと呼ばれる、断面が略正方形の角柱材を被検材とする場合を例に採って説明する。
この装置は、図3へ示す通り、第1乃至第4の4つの探傷手段k1〜k4と、統括制御部100と、画面表示部110とを備える。
この実施の形態において、探傷手段k1〜k4の夫々は、垂直探傷装置と斜角探傷装置とを兼ねる。
探傷手段kは、被検材表面に沿って配列可能な複数の振動子1…1を有するアレイプローブ10(以下必要に応じて超音波変換器アレー10と呼ぶ。)と、アレイプローブ10の各振動子1…1を励振する励振手段と、波形メモリと、位相合成手段と、焦点手段と、角度補正手段と、ゲート処理手段と、Aスコープメモリ手段とを備え、垂直探傷と斜角探傷の夫々において、被検材に対して、アレイプローブの全振動子から一度に超音波を送信し、その反射エコーを、全振動子で受信し、波形メモリにメモリされた各素子のAスコープ波形を位相合成手段にて合成し評価するボリュームフォーカス探傷法を行うことができる。
角度補正手段は、上記波形メモリの読み出しにおいて、入射角度に応じて受信タイミングを漸次ずらす補正値を各アドレスに加算した後、焦点手段に上記処理をさせる。
即ち、被検材mの断面視において、図1に示す通り、第1探傷手段k1のアレイプローブ10aは、対面する辺を第1辺m1として当該第1辺m1に沿って配置され、第2探傷手段k2のアレイプローブ10bが、対面する辺を第2辺m2として当該第2辺m2に沿って配置され、第3探傷手段k3のアレイプローブ10cが、対面する辺を第3辺m3として当該第3辺m3に沿って配置され、第4探傷手段k4のアレイプローブ10dが、対面する辺を第4辺m4として当該第4辺m4に沿って配置される。
上記において、各アレイプローブ10が備える複数の振動子1…1は、被検材mの対向する各辺と平行に配列される。
1つのアレイプローブ10の、振動子1…1の列の長さは、対応する辺の長さの60%以上とするのが好ましい。但し、このような数値は、変更可能である。
図1に示す通り、各アレイプローブ10a…10dと被検材m表面との間には、間隔(ギャップ)が開けられ、両者の間は、超音波の媒介となる探傷水Tが介される。
この探傷装置において、周知の水浸法又は局部水浸法を採用することができる。
例えば、角柱棒(角ビレット)である被検材mは、その製造ラインにおいて、棒の長手方向即ち、棒の軸方向に沿って移送される。図2に示す通り、この移送方向Eの異なる位置に、アレイプローブ10a…10dの夫々を配置しておくのである。
また、このように、当該移送ラインの途中に、上記各アレイプローブ10a…10dを配置し、その振動子1…1の列を、上記移送ラインと交差するように配置することによって、プローブを、角ビレットの生産ラインにおいて、オンラインで、機械的に走査することができる。
但し、オンライン探傷を行わない場合は、上記のように、被検材の軸方向について、被検材に対して相対的に、移動させる別途プローブの物理的な走査手段を、この探傷装置が備えるものとして実施することができる。
具体的には、図1に示す4つのアレイプローブ10a〜10dは、夫々、対向する辺を入射辺として、1回の超音波の発信により、上記の擬似平面波を、当該入射辺から被検材内部へ入射させ、入射辺と対向する対向辺へ到達させることにより垂直探傷を行う。更に、4つのアレイプローブ10a〜10dは、夫々他の1回の超音波の発信により、上記の擬似平面波を、当該入射辺から被検材内部へ入射させ、上記入射辺と隣接する一方の隣接辺に到達させることにより斜角探傷を行う。そして、4つのアレイプローブ10a〜10dは、夫々更に他の1回の超音波の発信により、上記の擬似平面波を、当該入射辺から被検材内部へ入射させ、上記入射辺と隣接する他方の隣接辺に到達させることにより斜角探傷を行う。
例えば、第1探傷手段k1のアレイプローブ10aについて見ると、図5へ示す通り、1回の超音波の発信により、第1辺m1を入射辺として第1辺m1から超音波を入射させ、第1辺m1と対向する第3辺m3に擬似平面波を到達させるものであり、他の1回の超音波の発信により、第1辺m1を入射辺として第1辺m1から超音波を入射させ、第1辺m1と隣接する第2辺m2に擬似平面波を到達させるものであり、更に他の1回の超音波の発信により、第1辺m1を入射辺として第1辺m1から超音波を入射させ、第1辺m1と隣接する第3辺m3に擬似平面波を到達させるものである。3回の超音波の送信の送信の順は、何れでもよい。
図示は省略するが、上記において、第2アレイプローブ10bでは第2片m2が入射辺となり、第3アレイプローブ10cでは第3片m3が入射辺となり、第4アレイプローブ10dでは第4片m4が入射辺となる。
また、この場合、図5において示していないが、対向辺(第3辺m3)付近にも、僅かではあるがデッドゾーンが存在する。
第1探傷手段k1の、斜角探傷における探傷領域は、図5に示す、黒丸の点が分布する領域、即ち、夫々楕円(仮想線)に囲まれた領域e2,e3,e4,e5である。
但し、通常、隣接辺の夫々と対向辺とがなすコーナー部分、即ち、領域e4,e5については、受信処理における平面波のみのスキャンでは、デッドゾーンとなり、確実な欠陥エコーの検出はできない。
図5において、第1探傷手段k1のプローブを例に採って説明したが、他の探傷手段k2〜k4においても、第1〜第4辺の何れを入射辺とするか等の配置の向きが異なるだけであり、入射辺、両隣接辺、対向辺に対する探傷領域、デッドゾーンの相対的な位置関係は、図5に示す場合と同様である。
一方、垂直探傷のみでは、入射辺付近と対向辺付近のデッドゾーンについては、向きの異なる他の探傷手段のプローブによってもカバーすることはできないので、夫々の探傷装置の斜角探傷によって、カバーを行う。
以下、図4を用いて、各探傷手段kの構成について、具体的に説明する。
図4へ示す通り、1つの探傷手段kは、複数の振動子1…1を備えた超音波変換器アレー10と、パルサー部20と、レシーバー部30と、超音波変換器アレー10の複数の振動子1…1の夫々に対応する複数の信号処理部40…40と、路程カウンタ50と、Y方向カウンタ51と、D深さ方向カウンタ52と、加算器53と、検波回路54と、ゲート回路60と、波形ピーク保存回路70と、制御部90とを有する。
図4に示す、この装置が有する、上記の、ビーム路程カウンタ50、Y 方向カウンタ51、D 深さ方向カウンタ52、及び、制御部90において、各カウンタは、制御部90の信号により、クリアされたり、カウントアップされたりすることが可能である。
制御部90は、少なくとも、CPU、メモリ、プログラムROM、画面表示部、通信部で構成され、各種タイミングを作成し各部各回路に送り、各部にデータを与え、又、各部よりのデータを読み出し、その結果を表示し、他装置に通信することが可能な装置である。この制御部90には、市販のコンピュータを用いることが可能である。
パルサー部20は、超音波変換器アレー10の素子数nと同じ個数のスパイクパルサー回路より構成され、制御部90よりのパルス発信タイミング信号により、スパイクパルサー回路は一斉に動作し、超音波変換器アレー10が励振される。
制御部90は、送信処理設定部91と、受信処理設定部92と、焦点設定部(図示せず。)と、ゲート位置記憶部(図示せず。)とを備える。
送信処理設定部91は、入射辺に対する入射角度θ或いは隣接辺に対する角度φ(図6)に応じた、各振動子に与える励振信号のタイミングの遅延量(ディレイ量)のパターンを保持する送信ディレイパターン保持部(図示せず。)と、選択保持部(図示せず。)とを備える。オペレータは、探傷前に、隣接辺に対する角度φを入力することにより、送信処理設定部91において、送信ディレイパターン保持部から、当該角度に応じた、補正量のパターンを選択することができ、当該選択結果を選択保持部に保持しておくことができる。
上記の隣接辺m2と反対側の隣接辺m4に対する斜角探傷の設定についても、上記の角度θ,θ'φは、図6に示すものと、左右対称となる(ある入射角θの正負が逆になる)だけであり、上記と同様に設定される。
超音波の送信時、制御部90は、送信処理設定部91の、送信ディレイパターン保持部と選択保持部とから、選択された上記のディレイパターンを参照して、ディレイパターンに応じたタイミング信号を、スパイクパルサー回路に与える。
プローブから擬似平面波を発信させるため、送信処理設定部91の上記ディレイパターンは、各振動子が略同一の入射角θにて超音波を発するように、配列された振動子群の一端から他端にかけて、隣接する振動子間の夫々において、略等しい励振の時間差を与えるものである。
また、垂直探傷の場合、入射角度θを0とする、即ち、隣接する振動子間の夫々において、各振動子の励振の時間差が0となる、ディレイパターンを、事前に、送信処理設定部91において、送信ディレイパターン保持部から選択し、選択保持部に保持させればよい。
統括制御部100は、上記のオペレータの統括制御部100の操作により、各探傷手段k1〜k4の制御部90における送受信のディレイパターンの選択を一括して行うことができる。また、オペレータは、受信処理におけるコーナー部の探傷の設定も、上記統括制御部100の操作により行うことができる。
受信処理設定部92は、受信側における、斜角探傷の補正量のパターンを保持する受信ディレイパターン保持部と、選択保持部とを備える。
オペレータによる前述の統括制御部100の事前の操作により、受信処理設定部92において、受信ディレイパターン保持部から、角度φに応じた、受信側におけるディレイパターンを選択することができ、当該選択結果を選択保持部に保持しておくことができる。
信号処理部40は、超音波変換器アレー10の素子数nと同じ個数の信号処理回路41−1〜41―nで構成される。各信号処理回路41はAD変換器411、超音波波形メモリ412、切替器413、ダイナミックフォーカス位相補正メモリ414で構成される。
AD変換器411は、レシーバー部30から送られる超音波信号をAD変換し、AD変換された信号は、超音波波形メモリ412に書き込まれる。AD変換のサンプリング周波数は超音波振動子の公称周波数の8倍以上である。このサンプリング信号は、制御部90から第1信号線(図示しない。)で供給される。
この実施の形態において、超音波探傷装置の、前記の励振手段は、主としてパルサー部20にて構成されている。前記の波形メモリは、上記のレシーバー部30と、このAD変換器411と、超音波波形メモリ412とにて構成されている。また、前記の位相合成手段は、加算器53にて構成されている。そして前記の焦点手段は、上記のY 方向カウンタ51と、上記のD 深さ方向カウンタ52と、各ダイナミックフォーカス位相補正メモリ414とにて構成されている。
上記のビーム路程カウンタ50は、波形メモリに取り込むデータの深さ方向の範囲を特定するカウンタである。
また、Y 方向カウンタ51の擬似電子走査位置yは、振動子の配列位置と対応する。
即ち、制御部90は、上記の焦点設定部に対して、受信処理設定部92にて予め設定された角度(角度φ)についての補正量(ディレイパターン)を与えておき、上記フォーカスに必要な位相補正量(ディレイパターン)を加算して、加算後の補正量を焦点設定部に保持させる。
前述の通り、受信処理設定部92の受信ディレイパターン保持部は、被検材の材料、探傷水の温度、及び、材斜角探傷における前述の角度φに応じて受信処理のディレイパターンを保持しており、オペレータの統括制御部100への事前の操作により、被検材の材料、探傷水の温度、材斜角探傷における前述の角度φの入力を受付け、保持しているディレイパターンのうち、対応する受信ディレイパターンが選択され、当該選択された結果即ちパターンの設定が受信処理設定部92の選択保持部に保持される。
上記の焦点設定部への角度についての補正量の付与については、当該角度の設定後探傷前に、制御部90が、受信処理設定部92の受信ディレイパターン保持部及び選択保持部から、選択された角度補正用のディレイパターンを参照して行う。
1振動子のビームに相当するメモリに、一つの補正量が付与される。従って、斜角探傷を行う複数のビームに相当するメモリに与えられる、補正量夫々にて1つの(角度補正用)ディレイパターンが構成される。また、一つの角度に一つの(角度補正用)ディレイパターンが与えられる。
上記の角度の補正に用いる受信処理のディレイパターンは、図6に示す、探傷水中のプローブから入射辺(第1辺m1)への入射角度θに応じた各発信ビーム間の到達時間差と、被検材中の入射辺(第1辺m1)から隣接辺(第2辺m2)への上記角度φ(θ+θ')に応じた各ビーム間の到達時間差と、被検材中の隣接辺(第2辺m2)から入射辺(第1辺m1)への上記角度φ(θ+θ')に応じた各反射ビーム間の到達時間差と、探傷水中の入射辺(第1辺m1)からプローブへの入射角度θに応じた各反射ビーム間の到達時間差とによって、定まるものである。
上記の通り、制御部90は、このような角度補正のディレイパターンに、所望の位置(図5の黒丸点)に焦点させるための上記の補正パターンを加算したディレイパターンを焦点設定部に保持させるのである。角度補正用ディレイパターンは、ダイナミックフォーカスを形成するフォーカルロー毎の焦点用ディレイパターンに加算される。フォーカルロー毎の焦点ディレイパターンは、深さに応じた複数の角度に対応するディレイパターンである。
上記擬似セクタースキャンのパターンの設定は、コーナー部(図5の領域e4,e5)に対する擬似セクタースキャンを行う際の中心角の設定により行う。
例えば、受信側の処理において、図5の第2辺m2向けた超音波による領域e2の処理と連続して、上記の擬似セクタースキャンで領域e4の探傷処理を行うものであり、仮に角度φを40度として受信側において領域e2の斜角探傷の処理を行い、領域e4については、35度を中心角として±5度の範囲、即ち、30〜40度の範囲にて、個々の振動子の受信波の角度を漸次変化させて、領域e2と領域e4を対象とする、受信側におけるボリュームフォーカスを行うことができる。この場合、領域e2を対象とするディレイパターンは、1つの角度φに対応するものとなるが、領域e4を対象とするセクタースキャンの角度補正用ディレイパターンは、複数の角度分必要となる。従って、セクタースキャンに必要な複数のディレイパターンが、受信処理設定部92にて設定される。即ち、このような設定を受信処理設定部92(の選択保持部)が保持する。
コーナー部(図5の領域e4,e5)の探傷は、上記のセクタースキャン以外に、領域e2,e3に対する斜角探傷と異なる角度に固定した斜角探傷とするものであってもよい。例えば、領域e2の探傷において、上記の角度φを、35度とすると、領域e4の探傷は、角度φを40度に固定して行うものとしても実施できる。
上記の焦点設定部は、この30のフォーカルロー夫々に与える焦点用ディレイのパターンを、補正量のパターンとして保持するのである。
ゲート回路60は、検波回路54にて検波された波形データの、ビーム路程中において、欠陥の有無を判定する範囲を定めると共に、当該範囲内にて、欠陥の有無の判定を行う。
ゲート回路60は、各読み出しステップS13,S23,S33(図7)の時のみ能動的に機能し、制御部更新ステップS15,S27,S37(図7)ではメモリ61、メモリ64のアクセスのみ行われる。
ゲート位置メモリ66の内容は、第3信号線(図示しない。)を通じて、制御部90から与えられるものであり、制御部90のゲート記憶部に、予め記憶される。制御部90は、統括制御部100により、受信処理設定部92の選択保持部において、角度φに応じたディレイパターンが設定されると、当該受信処理設定部92の受信ディレイパターン保持部と角度保持部とを参照して、ゲート記憶部の深さ方向のゲート起点位置データとゲート終点位置データに、当該受信ディレイパターンを反映させる。具体的には、斜角探傷の場合、図6に示す、角度φが与えられた矢印の長さdwをビーム路程の長さとするように、ゲート記憶部の内容が補正される。垂直探傷では、ゲート記憶部のデータに与える補正値は0である。
評価部は、欠陥エコーとされるピーク高さのデータを保持し、ゲート位置の間において、エコー高さメモリ61のゲート内ピークエコー高さと、保持している上記のピーク高さとを比較して、欠陥の有無を判定する。評価部は、判定結果の信号を、生産ラインの角ビレットの良・不良の選別手段に出力する。
コンパレータ72は、検波回路54のエコー高さ値と、波形ピーク保存メモリ71の内容を比較し、検波回路54のエコー高さ値の方が高いときは、書き込み制御回路75に書き込み信号を送る。
コンパレータ74は、レジスタ73の内容(ys)と、電子走査位置yを示すY 方向カウンタ51とを比較し、一致しているとき、書き込み制御回路75に電子走査位置一致信号を送る。
この図7において、1つの探傷手段kにおけるフロー(工程図)を示している。各探傷手段k1〜k4の夫々において、この図7に示すのと同様のフローを採る。
以下、図7を、第1探傷手段k1のフローとして説明する。
即ち、垂直探傷についての工程として、垂直探傷発信ステップS11と、垂直探傷書込みステップS12と、垂直探傷読出しステップS13と、垂直探傷ゲート評価処理ステップS14と、制御部更新ステップS15と備える。また、一方の斜角探傷(+斜角探傷)の工程として、+斜角探傷発信ステップS21と、+斜角探傷書込みステップS22と、+斜角探傷読出しステップS23と、+斜角探傷ゲート評価処理ステップS24と、+コーナー部読出しステップS25と、+コーナー部探傷ゲート評価処理ステップS26と、制御部更新ステップS27とを備える。更に、他方の斜角探傷(−斜角探傷)の工程として、−斜角探傷発信ステップS31と、−斜角探傷書込みステップS32と、−斜角探傷読出しステップS33と、−斜角探傷ゲート評価処理ステップS34と、−コーナー部読出しステップS35と、−コーナー部探傷ゲート評価処理ステップS36と、制御部更新ステップS37とを備える。
このように、第1探傷手段k1は、被検材mの入射辺(第1辺m1)の垂直探傷、一方の隣接辺(第2辺m2)の斜角探傷、他方の隣接辺(第4辺m4)の斜角探傷の順で、探傷処理を行うものとして説明する。但し、この順は、変更できる。
この図7へ示す通り、ステップS11〜S37の各ステップの処理が一巡すれば、被検材mの軸方向(図2のE方向)の他の位置の探傷に移行し、再び、ステップS11〜S37を繰り返す。
表示及び通信ステップS40については、必要に応じて遂行する。
垂直探傷発信ステップS 11では、制御部90より、送信処理設定部91の、送信ディレイパターン保持部と選択保持部とを参照して、1つのパルス発信タイミング信号が作られ、パルサー部20に送られる。垂直探傷では、角度φ或いは入射角度θが0のパターンが設定されている。
パルサー部20では、この信号を受け、超音波変換器アレー10のn素子の超音波振動子に同時にスパイクパルスを送る。これにより、各超音波振動子は同時に励振され、超音波は、超音波変換器アレー10の放射面方向、即ち対向辺に向けて、擬似平面波状に放射される。超音波は検査空間を伝播するが、欠陥等の音響反射面に遭遇すると、超音波の一部は反射され、超音波変換器アレー10で受信される。
通常、ビーム路程カウンタ50は、超音波発信タイミングで0クリアされ、その後AD変換器のクロックでカウントされるが、電子走査範囲の始点が遠方である場合、0クリアされるタイミングは制御部により適切にコントロールされる。これにて、超音波波形メモリ412の容量を有効に利用することができる。このステップは電子走査範囲の最大ビーム路程伝播時間まで行われる。
このビーム路程位置は、図8の擬似電子走査イメージ上における擬似電子走査位置P1の2つの矢印L1、L2で例示される。ここでL1は擬似電子走査位置P1で超音波が最初にくる伝搬経路を示し、通常は擬似電子走査位置P1ともっとも近い振動子との距離となる。また、L2は擬似電子走査位置P1で超音波が反射された場合の各振動子(図8では振動子位置nで例示)で受信される超音波の伝搬経路を示す。この2つの伝播経路の和(L1+L2)を擬似電子走査位置P1での振動子nにおける位相合成時のビーム路程位置となる。よって、超音波波形メモリ412からは、その擬似電子走査位置(y、d)で位相合成される各超音波振動子での超音波波形データが出力される。この超音波波形データは各信号処理回路41−1〜41―nで超音波振動子素子数分出力され、これが、加算器53に送られ位相合成が行われる。上記手順により、Y 方向カウンタ51、D 深さ方向カウンタ52で示される擬似電子走査位置(y、d)での位相合成された波形が加算器53で出力される、上記の関係は図8、図9で示される。図8のP1点、P2点は電子走査されている平面上の2点を示し、その2点のアドレス(y1、d1)、(y2、d2)はその時のD 深さ方向カウンタ52、Y 方向カウンタ51を示す。図9は各超音波波形メモリ412のアドレスとメモリを示し、擬似電子走査平面上の2点P1,P2での各超音波波形メモリ412の位相合成曲線を示し、位相合成ではこの曲線にそって、各メモリ412の内容が同時に読み出され、加算器53で位相合成される。ここでは、このような方法を擬似電子走査平面によるダイナミックフォーカス法と言う。この擬似電子走査平面によるダイナミックフォーカスが行われている間、加算器53は各々擬似電子走査位置での位相合成結果データを出力し、検波回路54を経由し、ゲート回路60と波形ピーク保存回路70に送られる。
ゲートがオンの間、コンパレータ62では、エコー高さメモリ61に記憶されている前回のゲート内ピークエコー高さと、検波回路54からの現擬似電子走査位置のエコー高さを比較し、現擬似電子走査位置のエコー高さの方が大きいときは、現擬似電子走査位置のエコー高さをエコー高さメモリ61に書き込み、また、その現擬似電子走査位置のd位置を示すD 深さ方向カウンタ52のデータをエコー深さメモリ64に書き込む。
エコー高さメモリ61、エコー深さメモリ64のアドレスには、擬似電子走査平面のy位置を示すY 方向カウンタ51が与えられているので、y位置毎にゲート内の波形ピークエコー高さとその深さ方向位置の保存が出来る。
尚、図8は、擬似電子走査の時間関係のイメージを示すものであり、実際にメモリー上に、図8に示すようなゲートが設定されるのではない。
+斜角探傷発信ステップS21では、制御部90より、送信処理設定部91の、送信ディレイパターン保持部と選択保持部とを参照して、1つのパルス発信タイミング信号が作られ、パルサー部20に送られる。+斜角探傷では、角度φ或いは入射角度θに応じたパターンが設定されている。
このような角度の設定により、超音波は、入射辺から一方の隣接辺に向け、擬似平面波状に放射される。このステップS21において、上記以外の点については、前述のステップS11と同様である。
なお、この実施例ではゲート回路60は1組のみであるが、これに限定されるものではなく、複数のゲート回路を用意し、複数のゲート範囲でのゲート処理を付加することも可能である。
また、上記の実施の形態において、超音波変換器アレー10は、超音波発信に際し、全ての振動子1…1を振動させるものである。但し、交差方向における探傷予定(希望)範囲を超える長さを有するものであって、一部の振動子1…1のみで(一度の超音波の発信にて)上記探傷予定面全面をカバーすることが可能であれば、全ての振動子1…1を振動するものに限定しない。更に、生産ライン上で探傷(オンライン探傷)を行わない場合、超音波変換器アレー10を走査可能として、当該走査により全面探傷する位置を順次変えるものとしても実施可能である(尚、上記の通り全面探傷を行っても、通常、その範囲中、検査作業者が観察したい場所にのみに、ゲートが設定される)。また、この場合探傷予定の全範囲を一度に探傷するもの(全面探傷)に限らず、探傷予定の範囲を複数回の探傷で行うものとしてもよい。このように設定しても、従来に比して一度の超音波の発射でカバーできる範囲は広いので、探傷回数を低減されることができる。但し、一度の超音波の発射で全面探傷を行うものとするのが、最も能率がよく、また、オンライン探傷に適する。
上述の通り、この装置は、ボリュームフォーカス探傷として、超音波送信時の超音波の現実のフォーカスを排除して、探傷する被検材内部の各位置(座標)を、区画された波形メモリーのアドレスと対応させておき、実際の受信時の電気的な処理による各波形メモリー位置における波形データの位相合成とを比べ、異常ある波形メモリーのアドレスを知得することにより、対応する被検材の内部欠陥の位置を検出するものであり、これにて、疑似平面波による広範な探傷範囲を獲得し、探傷サイクルを低減させて、高速な探傷を可能としたものである。
即ち、ボリュームフォーカス法は、送信側において、一度のプローブの励振で被検材に対して超音波を幅広く発信させ、受信側において実際のスキャン(電子走査)を行わずに擬似電子走査を行い、Aスコープ波形を位相合成し評価するものである。
本願発明において、このようなボリュームフォーカスを、垂直探傷法のみならず、斜角探傷法へ応用したものであり、ボリュームフォーカスによる垂直探傷法では十分カバーできていなかった、断面視略矩形の被検材について、ボリュームフォーカスによる斜角探傷法を用いて、処理の高速性を損なわずに確実に行えるものとした。
またコーナー部に対しては斜角の送信に対して、受信側の処理でセクタースキャンまたは屈折角を変えるなどの方法で探傷するため、コーナー用に専用の送信を行う必要がない。このため3回の送信で探傷が可能なためゴーストの影響を受けることなくビレット長手方向のパルス密度を上げることが可能である。またDDFの併用が可能なため、全断面に渡り検出能力を高めることが出来る。搬送速度30m/mimでパルス密度5mm以下が可能である。ボリュームフォーカス探傷の採用により従来法に比べ検出能力および処理能力の非常に高い検査が可能となった。
この実施の形態の装置による、図12(A)〜(C)へ示すAスコープの画像を見れば、図1に示す被検材の断面中央部の欠陥v1がw1として現れ、隣接辺付近の欠陥v2がw2として現れ、欠陥コーナー部の欠陥v3がw3として現れているのが分かる。
また、上記の実施の形態において、斜角探傷装置が、垂直探傷装置を兼ねるものとしたが、夫々別々の装置とし、夫々の装置が備えるアレイプローブを別々に被検材表面に配置するものとしても実施できる。
更に、上記の実施の形態において、k1〜k4の4つの探傷手段kを用いるものとしたが、探傷手段kを1〜3つ用意するものとして、実施することもできる。例えば探傷手段k1,k2の2つのみ用意するものとして、被検材の4つの辺を2回に分けて探傷を行うものとしても実施できる。この場合プローブは、隣接する辺同士に夫々配置するものとしてもよく、また、対向する辺の夫々に配置するものとしてもよい。但し、デッドゾーンの確実な排除という点では、隣接する辺同士に夫々配置するのが望ましい。
10 アレイプローブ
Claims (11)
- 被検材表面に沿って配列可能な複数の振動子を有するアレイプローブと、アレイプローブの各振動子を励振する励振手段と、各振動子で受信した超音波受信エコーを振動子ごとの波形データとして記憶する波形メモリと、振動子ごとの波形データが記憶された前記波形メモリの内容を読み出し位相合成する位相合成手段と、上記波形メモリの読み出しにおいて、その各波形メモリのアドレスを擬似電子走査範囲内の任意位置に対するダイナミックフォーカスのビーム路程距離に相当するアドレスとして与える焦点手段とを備え、被検材に対して、アレイプローブの全振動子から一度に超音波を送信し、その反射エコーを、全振動子で受信し、波形メモリにメモリされた各素子のAスコープ波形を位相合成手段にて合成し評価するボリュームフォーカス探傷法を用いた超音波探傷装置において、
断面が略矩形の被検材の内部探傷を行うものであり、
上記のアレイプローブを少なくとも2つ備え、
被検材の断面視において、アレイプローブの一方について被検材が呈する矩形の一辺に沿って、アレイプローブの他の一方について上記一辺と隣接する辺の一方に沿って、アレイプローブ夫々の複数の振動子が配列され、
励振手段は、各アレイプローブについて、振動子の夫々を同時に励振することにより、垂直探傷法にて、被検材の探傷を行わせることができ、更に振動子の夫々を漸次タイミングをずらして励振することにより、斜角探傷法にて、被検材の探傷を行わせることができ、
励振手段は、アレイプローブの夫々に、当該アレーが沿う夫々の辺を入射辺として超音波を、垂直探傷法及び斜角探傷法により、複数の振動子の1回の振動にて、入射辺の各位置から被検材内部へ入射させ、垂直探傷法により入射させた超音波を入射辺と対向する対向辺に到達させ、斜角探傷法により入射させた超音波を入射辺と隣接する隣接辺の一方に到達させるものであり、
励振手段は、垂直及び斜角探傷法にて入射させた超音波の現実の焦点を、上記対向辺又は隣接辺の外側に設定するか、或いは焦点させないことにより、被検材内部に超音波の現実の焦点を設定しないものであることを特徴とする超音波探傷装置。 - アレイプローブを4つ備え、
各アレイプローブを、断面視矩形の被検材の各辺に対して、配置したことを特徴とする請求項1記載の超音波探傷装置。 - 上記の斜角探傷法による隣接辺に向けた探傷に際し、当該隣接辺と対向辺とがなすコーナー内部について、位相合成手段は、電子走査により屈折角を変化させるセクタスキャニングを、実際の電子走査に代え、波形メモリにメモリされた波形の合成により、擬似的に行うことを特徴とする請求項1又は2記載の超音波探傷装置。
- 断面が略矩形の被検材の内部探傷を行うものであり、
垂直探傷装置と、斜角探傷装置とを備え、
両探傷装置は、何れも、被検材表面に沿って配列可能な複数の振動子を有するアレイプローブと、アレイプローブの各振動子を励振する励振手段と、各振動子で受信した超音波受信エコーを振動子ごとの波形データとして記憶する波形メモリと、振動子ごとの波形データが記憶された前記波形メモリの内容を読み出し位相合成する位相合成手段と、上記波形メモリの読み出しにおいて、その各波形メモリのアドレスを擬似電子走査範囲内の任意位置に対するダイナミックフォーカスのビーム路程距離に相当するアドレスとして与える焦点手段とを備え、被検材に対して、アレイプローブの全振動子から一度に超音波を送信し、その反射エコーを、全振動子で受信し、波形メモリにメモリされた各素子のAスコープ波形を位相合成手段にて合成し評価するものであり、
両探傷装置のアレイプローブは、被検材の断面視において、被検材が呈する矩形の一辺に沿って、複数の振動子を配列するものであり、
少なくとも垂直探傷装置の励振手段は、各アレイプローブについて、振動子の夫々を同時に励振することにより、当該アレーが沿う夫々の辺を入射辺として当該入射辺から超音波を、複数の振動子の1回の振動にて、入射辺の各位置から同時に被検材内部へ超音波を入射させ、被検材内部で超音波を収束させずに、入射させた超音波を入射辺と対向する対向辺に到達させるものであり、
少なくとも斜角探傷装置の励振手段は、振動子の夫々を漸次タイミングをずらして励振することにより、当該アレーが沿う夫々の辺を入射辺として当該入射辺から超音波を、複数の振動子の1回の振動にて、斜めに被検材内部へ超音波を入射させ、被検材内部で超音波を収束させずに、入射させた超音波を入射辺と隣接する隣接辺に到達させるものであり、
斜角探傷装置は、上記波形メモリの読み出しにおいて、入射角度に応じて受信タイミングを漸次ずらす補正値を各アドレスに加算した後、焦点手段に上記処理をさせる、角度補正手段を備えるものであることを特徴とする超音波探傷装置。 - 上記斜角探傷装置は、上記の垂直探傷装置を兼ねるものであり、
励振手段による、少なくとも2回の、各振動子の励振により、上記垂直探傷と斜角探傷とを行うことができ、
角度補正手段において、波形メモリのアドレス夫々に対する補正値を、0とすることにより、垂直探傷を可能とするものである請求項4記載の超音波探傷装置。 - 被検材表面に沿って配列可能な複数の振動子を有するアレイプローブと、アレイプローブの各振動子を励振する励振手段と、各振動子で受信した超音波受信エコーを振動子ごとの波形データとして記憶する波形メモリと、振動子ごとの波形データが記憶された前記波形メモリの内容を読み出し位相合成する位相合成手段とを用い、被検材に対して、アレイプローブの全振動子から一度に超音波を送信し、その反射エコーを、全振動子で受信し、波形メモリにメモリされた各素子のA スコープ波形を位相合成手段にて合成し評価するものである、ボリュームフォーカス探傷法による超音波探傷方法において、
断面が略矩形の被検材の内部探傷を行うものであり、
上記のアレイプローブを少なくとも2つ用意し、
被検材の断面視において、アレイプローブの一方について被検材が呈する矩形の一辺に沿って、アレイプローブの他の一方について上記一辺と隣接する辺の一方に沿って、アレイプローブ夫々の複数の振動子を配列し、
励振手段にて、各アレイプローブについて、振動子の夫々に同時に励振することにより、垂直探傷法にて、被検材の探傷を行わせることができ、更に振動子の夫々に漸次タイミングをずらして励振することにより、斜角探傷法にて、被検材の探傷を行わせ、
励振手段で、アレイプローブの夫々に、当該アレーが沿う夫々の辺を入射辺として超音波を、垂直探傷法及び斜角探傷法により、複数の振動子の1回の振動にて、入射辺の各位置から被検材内部へ入射させ、垂直探傷法により入射させた超音波を入射辺と対向する対向辺に到達させ、斜角探傷法により入射させた超音波を入射辺と隣接する隣接辺の一方に到達させるものであり、
垂直及び斜角探傷法にて入射させた超音波の現実の焦点を、上記対向辺又は隣接辺の外側に設定するか、或いは焦点させないことにより、被検材内部に超音波の現実の焦点を設定しないものであることを特徴とする超音波探傷方法。 - 上記の探傷後、上記のアレイプローブを被検査材断面と交差する方向へ物理的に走査することにより、当該交差方向の他の位置にて上記の探傷を行うことを特徴とする請求項6記載の超音波探傷方法。
- 上記の角度補正手段は、入射辺に対して斜めとなる入射角度θでプローブから被検材へ入射するまでの各振動子の発信ビーム間の入射辺への到達時間差と、屈折角θ'にて入射後入射辺から隣接辺まで各ビーム間の隣接辺への到達時間差と、隣接辺にて反射後隣接辺から入射辺までの各ビーム子間の入射辺への到達時間差と、入射辺からプローブに至るまでの各ビーム間のプローブへの到達時間差とにて確定した補正量のパターンを、焦点手段に提供するものであることを特徴とする請求項4記載の超音波探傷装置。
- 上記の焦点手段は、擬似電子走査位置yを示すY 方向カウンタと、フォーカスの深さ位置dを示すD 深さ方向カウンタと、ダイナミックフォーカス法における各フォーカス位置での位相補正量がメモリされるダイナミックフォーカス位相補正メモリとを備え、
Y 方向カウンタと、D深さ方向カウンタのデータをこのダイナミックフォーカス位相補正メモリのアドレスに供給することにより、フォーカス位置での位相補正量が得られるものであり、
上記の角度補正手段は、ダイナミックフォーカス位相補正メモリのアドレスに供給される上記のカウンタのデータに、上記の入射角度についての補正量のパターンを加算するものであることを特徴とする請求項8記載の超音波探傷装置。 - 角度補正手段は、受信ディレイパターン保持部と、受信側選択保持部とを備え、受信ディレパターン保持部は、入射角度に応じた補正量のディレイパターンを保持するものであり、受信側選択保持部は、入射角度の選択により、受信ディレイパターン保持部中の対応するディレイパターンを特定するものであることを特徴とする請求項9記載の超音波探傷装置。
- 受信側において、斜角探傷中、入射角度を一定とする隣接辺に向けた探傷と連続して、当該隣接辺と対向辺とがなすコーナー内部に向けた探傷を行うものであり、当該コーナー内部の探傷については、電子走査中入射角度を漸次変化させるセクタスキャニングを、実際の電子走査に代え、波形メモリにメモリされた波形の合成により、擬似的に行うものであることを特徴とする請求項10記載の超音波探傷装置。
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