JP2014174012A

JP2014174012A - 測定装置、測定方法、プログラム及び記憶媒体

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Publication number: JP2014174012A
Application number: JP2013047148A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Nagata; 泰昭永田
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2013-03-08
Filing date: 2013-03-08
Publication date: 2014-09-22
Anticipated expiration: 2033-03-08
Also published as: JP6089805B2

Abstract

【課題】Ｔ字形状の被測定材の第２部材における溶接部の溶け込み深さを測定する際に、第２部材の厚みの測定を必要とせずに、且つ、安定した測定を実現する。
【解決手段】第１部材２１００の裏面２１０２側に配置されたフェイズドアレイ探触子１１００から送信する超音波ビーム１１０２を用いて、第２部材２２００における非溶接部の端部位置Ａ及び第２部材２２００における溶接止端部の位置Ｂを検出し、当該検出した非溶接部の端部位置Ａ及び溶接止端部の位置Ｂに基づいて、第２部材２２００における溶接部２３００の溶け込み深さＤを算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、第１部材の表面に第２部材の端面が突き当てられてなり、第１部材の表面と第２部材の端面とが交わる領域に溶接部が形成されたＴ字形状の被測定材において、第２部材における溶接部の溶け込み深さを測定する測定装置及び測定方法、当該測定方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、当該プログラムを記憶するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関するものである。

従来から、第１部材の表面に第２部材の端面が突き当てられてなり、第１部材の表面と第２部材の端面とが交わる領域に溶接部が形成されたＴ字形状の被測定材において、第２部材における溶接部の溶け込み深さを測定する技術が提案されている（例えば、下記の非特許文献１、下記の特許文献１参照）。この溶け込み深さを測定することで、溶接状態を把握することができるためである。

ここで、従来例を含む一般的な溶け込み深さの測定方法の一例について説明を行う。
図１１は、従来例を含む一般的な溶け込み深さの測定方法の一例を示す図である。ここで、図１１には、測定対象の被測定材２０００として、第１部材２１００の表面２１０１に第２部材２２００の端面が突き当てられてなり、第１部材２１００の表面２１０１と第２部材２２００の端面とが交わる領域（図１１に示す例では第２部材２２００の表面２２０１側の領域）に溶接部２３００が形成されたＴ字形状の被測定材が示されている。

図１１（ａ）には、下記の非特許文献１に示す溶け込み深さの測定方法が示されている。具体的には、まず、第１部材２１００の表面２１０１上であって第２部材２２００の表面２２０１側に第２部材２２００の表面２２０１から所定距離だけ離れた位置に超音波プローブ３００１を設置する。即ち、図１１（ａ）では、第２部材２２００よりも上側に超音波プローブ３００１を設置する。そして、超音波プローブ３００１から第２部材２２００の方向に第１部材２１００の表面２１０１を伝播する表面ＳＨ波を送信し、第２部材２２００における非溶接部の端部位置Ａで反射した反射エコーと、第２部材２２００の裏面２２０２側の端部位置で反射した反射エコーを超音波プローブ３００１で受信する。そして、受信したそれぞれの反射エコーの時間差から非溶接部長さＣを算出し、予め測定した第２部材２２００の厚みＬから非溶接部長さＣを引くことにより、第２部材２２００における溶接部２３００の溶け込み深さを測定する。

図１１（ｂ）に示す測定方法では、まず、第１部材２１００の表面２１０１上であって第２部材２２００の裏面２２０２側に第２部材２２００の裏面２２０２に密着させて超音波プローブ３００２を設置する。即ち、図１１（ｂ）では、第２部材２２００よりも下側に超音波プローブ３００２を設置する。そして、超音波プローブ３００２から第２部材２２００の方向に第１部材２１００の表面２１０１（或いは第２部材２２００の端面）を伝播する表面ＳＨ波を送信し、第２部材２２００における非溶接部の端部位置Ａで反射した反射エコーを超音波プローブ３００２で受信する。そして、受信した反射エコーの時間から非溶接部長さＣを算出し、予め測定した第２部材２２００の厚みＬから非溶接部長さＣを引くことにより、第２部材２２００における溶接部２３００の溶け込み深さを測定する。

図１１（ｃ）に示す測定方法では、まず、接触式の超音波プローブ（ソフトプローブ）３００３を溶接部２３００に直接接触させて設置する。そして、超音波プローブ３００３から第２部材２２００の方向に超音波を送信し、第２部材２２００における非溶接部の端部位置Ａで反射した反射エコーと、第２部材２２００の裏面２２０２側の端部位置で反射した反射エコーを超音波プローブ３００３で受信する。そして、受信したそれぞれの反射エコーの時間差から非溶接部長さＣを算出し、予め測定した第２部材２２００の厚みＬから非溶接部長さＣを引くことにより、第２部材２２００における溶接部２３００の溶け込み深さを測定する。

また、下記の特許文献１には、下記の非特許文献１と類似する測定技術が記載されている。

また、下記の特許文献２には、第１部材の表面と第２部材の端面とが溶接により接合されたＬ字形状の被測定材に対して、第１部材の裏面側に設けられた超音波センサから超音波を送信して、第１部材の裏面からのエコー信号、及び、第１部材と第２部材との界面からのエコー信号を受信し、これらのエコー信号に基づいて溶接部の溶け込み深さを算出する技術が記載されている。

特開２０１２−３７５０５号公報特開２０１０−１４５５４号公報

サクラダ技報，Ｎｏ．１３，Ｐ．７８〜Ｐ．８０

しかしながら、上述した図１１に示す測定技術や特許文献１に記載された測定技術では、非溶接部の端部位置Ａで反射した反射エコーの信号が非常に微弱であるため、当該非溶接部の端部位置Ａを検出することが困難である場合が多く、第２部材２２００における溶接部２３００の溶け込み深さを安定して測定することが難しいという問題があった。

また、特許文献２に記載された測定技術を用いて、図１１に示すようなＴ字形状の被測定材２０００の第２部材２２００における溶接部２３００の溶け込み深さを測定する場合には、第２部材２２００の厚みＬを予め測定しておく必要があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、Ｔ字形状の被測定材の第２部材における溶接部の溶け込み深さを測定する際に、第２部材の厚みの測定を必要とせずに、且つ、安定した測定を実現する仕組みを提供することを目的とする。

本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。

本発明の測定装置は、第１部材の表面に第２部材の端面が突き当てられてなり、前記第１部材の表面と前記第２部材の端面とが交わる領域に溶接部が形成されたＴ字形状の被測定材の測定を行う測定装置であって、前記溶接部が形成された前記第１部材の表面とは逆側の面である裏面側に設置され、前記第１部材の裏面から前記第１部材の表面に向かう方向に超音波ビームを送信するフェイズドアレイ探触子と、前記フェイズドアレイ探触子から送信する超音波ビームの集束深さを変化させながら、前記フェイズドアレイ探触子で反射超音波ビームを受信し、振幅が最大となる反射超音波ビームを前記第１部材の表面で反射した表面反射超音波ビームとして検出する表面反射超音波ビーム検出手段と、前記表面反射超音波ビームが検出された際に前記フェイズドアレイ探触子から送信された超音波ビームの集束深さで前記第２部材の厚み方向を走査し、前記第２部材における非溶接部の端部位置を検出する非溶接部端部位置検出手段と、前記フェイズドアレイ探触子から送信する超音波ビームの集束深さを変化させながら前記第２部材の厚み方向を走査し、前記第２部材における溶接止端部の位置を検出する溶接止端部位置検出手段と、前記非溶接部端部位置検出手段で検出した非溶接部の端部位置と前記溶接止端部位置検出手段で検出した溶接止端部の位置とに基づいて、前記第２部材における前記溶接部の溶け込み深さを算出する溶け込み深さ算出手段とを有する。

本発明の測定方法は、第１部材の表面に第２部材の端面が突き当てられてなり、前記第１部材の表面と前記第２部材の端面とが交わる領域に溶接部が形成されたＴ字形状の被測定材の測定を行うものであり、前記溶接部が形成された前記第１部材の表面とは逆側の面である裏面側に設置され、前記第１部材の裏面から前記第１部材の表面に向かう方向に超音波ビームを送信するフェイズドアレイ探触子を備える測定装置による測定方法であって、前記フェイズドアレイ探触子から送信する超音波ビームの集束深さを変化させながら、前記フェイズドアレイ探触子で反射超音波ビームを受信し、振幅が最大となる反射超音波ビームを前記第１部材の表面で反射した表面反射超音波ビームとして検出する表面反射超音波ビーム検出ステップと、前記表面反射超音波ビームが検出された際に前記フェイズドアレイ探触子から送信された超音波ビームの集束深さで前記第２部材の厚み方向を走査し、前記第２部材における非溶接部の端部位置を検出する非溶接部端部位置検出ステップと、前記フェイズドアレイ探触子から送信する超音波ビームの集束深さを変化させながら前記第２部材の厚み方向を走査し、前記第２部材における溶接止端部の位置を検出する溶接止端部位置検出ステップと、前記非溶接部端部位置検出ステップで検出した非溶接部の端部位置と前記溶接止端部位置検出ステップで検出した溶接止端部の位置とに基づいて、前記第２部材における前記溶接部の溶け込み深さを算出する溶け込み深さ算出ステップとを有する。

本発明のプログラムは、第１部材の表面に第２部材の端面が突き当てられてなり、前記第１部材の表面と前記第２部材の端面とが交わる領域に溶接部が形成されたＴ字形状の被測定材の測定を行うものであり、前記溶接部が形成された前記第１部材の表面とは逆側の面である裏面側に設置され、前記第１部材の裏面から前記第１部材の表面に向かう方向に超音波ビームを送信するフェイズドアレイ探触子を備える測定装置による測定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記フェイズドアレイ探触子から送信する超音波ビームの集束深さを変化させながら、前記フェイズドアレイ探触子で反射超音波ビームを受信し、振幅が最大となる反射超音波ビームを前記第１部材の表面で反射した表面反射超音波ビームとして検出する表面反射超音波ビーム検出ステップと、前記表面反射超音波ビームが検出された際に前記フェイズドアレイ探触子から送信された超音波ビームの集束深さで前記第２部材の厚み方向を走査し、前記第２部材における非溶接部の端部位置を検出する非溶接部端部位置検出ステップと、前記フェイズドアレイ探触子から送信する超音波ビームの集束深さを変化させながら前記第２部材の厚み方向を走査し、前記第２部材における溶接止端部の位置を検出する溶接止端部位置検出ステップと、前記非溶接部端部位置検出ステップで検出した非溶接部の端部位置と前記溶接止端部位置検出ステップで検出した溶接止端部の位置とに基づいて、前記第２部材における前記溶接部の溶け込み深さを算出する溶け込み深さ算出ステップとをコンピュータに実行させるためのものである。

本発明のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、前記プログラムを記憶したものである。

本発明によれば、Ｔ字形状の被測定材の第２部材における溶接部の溶け込み深さを測定する際に、第２部材の厚みの測定を必要とせずに、且つ、安定した測定を実現することができる。

本発明の実施形態に係る測定装置の概略構成の一例を示す図である。本発明の実施形態に係る測定装置による測定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。本発明の実施形態を示し、第２部材における非溶接部の端部位置の検出方法の一例を説明するための図である。本発明の実施形態を示し、第２部材における溶接止端部の位置の検出方法の一例を説明するための図である。本発明に係る実施形態の実施例を示し、第２部材における溶接部の溶け込み深さの測定に用いた被測定材を示す図である。本発明に係る実施形態の実施例を示し、サンプル［１］及びサンプル［２］を用いて第２部材における溶接部の溶け込み深さを測定した測定結果を示す図である。サンプル［１］を用いて横板（第２部材）における溶接部の溶け込み深さを測定した測定結果を数値で示した図である。サンプル［２］を用いて横板（第２部材）における溶接部の溶け込み深さを測定した測定結果を数値で示した図である。サンプル［１］を用いて横板（第２部材）における溶接部の溶け込み深さを測定した測定結果をグラフで示した図である。サンプル［２］を用いて横板（第２部材）における溶接部の溶け込み深さを測定した測定結果をグラフで示した図である。従来例を含む一般的な溶け込み深さの測定方法の一例を示す図である。

以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る測定装置１０００の概略構成の一例を示す図である。
この測定装置１０００は、被測定材２０００の測定を行うものである。被測定材２０００は、第１部材２１００の表面２１０１に第２部材２２００の端面が突き当てられてなり、第１部材２１００の表面２１０１と第２部材２２００の端面とが交わる領域（図１に示す例では第２部材２２００の表面２２０１側の領域）に溶接部２３００が形成されたＴ字形状の被測定材である。具体的に、本実施形態に係る測定装置１０００は、第２部材２２００の厚み方向（Ｌ方向）における溶接部２３００の溶け込み深さＤを測定するものである。また、溶接部２３００は、いわゆる、すみ肉溶接により形成されたものである。

なお、本実施形態においては、第１部材２１００の表面２１０１と第２部材２２００の表面２２０１及び裏面２２０２とが直角に交わるＴ字形状の被測定材２０００の例を用いて説明を行うが、本発明においてはこれに限定されるものではない。例えば、被測定材２０００として、第１部材２１００の表面２１０１と第２部材２２００の表面２２０１及び裏面２２０２とが非直角（鋭角や鈍角）に交わるＴ字形状の被測定材を適用することも、本発明に含まれる。

図１に示すように、測定装置１０００は、フェイズドアレイ探触子１１００と、制御処理装置１２００を備えて構成されている。

フェイズドアレイ探触子１１００は、溶接部２３００が形成された第１部材２１００の表面２１０１とは逆側の面である裏面２１０２側に設置され、複数の超音波振動子１１０１を有して構成されている。このフェイズドアレイ探触子１１００は、制御処理装置１２００による制御に基づいて、第１部材２１００の裏面２１０２から第１部材２１００の表面２１０１に向かう方向に超音波ビーム１１０２を送信する。本実施形態においては、フェイズドアレイ探触子１１００は、第１部材２１００の表面２１０１における溶接部２３００の形成領域と対向する第１部材２１００の裏面２１０２に接触して配置され、超音波ビーム１１０２として縦波の超音波ビームを送信する。また、フェイズドアレイ探触子１１００は、制御処理装置１２００による制御に基づいて、反射した超音波ビームである反射超音波ビームを受信する。即ち、フェイズドアレイ探触子１１００は、第１部材２１００の厚み方向について、超音波ビーム１１０２を送受信可能に構成されている。なお、超音波ビーム１１０２は、フェイズドアレイ探触子１１００に構成された複数の超音波振動子１１０１のうちの一部又は全部の複数の超音波振動子から送信されるため、集束可能なものである。

制御処理装置１２００は、送受信条件設定部１２１０と、送受信制御処理部１２２０と、送信部１２３０と、受信部１２４０と、溶け込み深さ算出部１２５０と、第２部材厚み取得部１２６０と、溶接状態評価部１２７０と、記録・表示部１２８０を有して構成されている。

送受信条件設定部１２１０は、例えば測定者から入力された送受信条件に基づいて、送受信条件を設定する処理を行う。例えば、送受信条件設定部１２１０は、１回の超音波ビーム１１０２の送受信で使用する超音波振動子１１０１（以降、必要に応じて「チャネル（ｃｈ）」と呼ぶ）の数や、送信波のエネルギー値、集束深さ（焦点深さ）の範囲、走査（スキャン）する範囲、受信信号の増幅度、１回の受信で受信信号を収録する時間幅、ｎ回目と（ｎ＋１）回目の送受信を行う時間間隔等を設定する。

送受信制御処理部１２２０は、送受信条件設定部１２１０で設定された送受信条件に基づいて、送信部１２３０による送信処理、及び、受信部１２４０による受信処理を制御する。

以下の表１に、送受信条件設定部１２１０で設定される送受信条件の一例と、その送受信条件に応じた送受信制御処理部１２２０による制御内容の一例を示す。

また、送受信制御処理部１２２０は、表面反射超音波ビーム検出部１２２１と、非溶接部端部位置検出部１２２２と、溶接止端部位置検出部１２２３を有している。

表面反射超音波ビーム検出部１２２１は、フェイズドアレイ探触子１１００から送信する超音波ビーム１１０２の集束深さを変化させながら（例えば集束深さを徐々に深くしながら）、フェイズドアレイ探触子１１００で反射超音波ビームを受信し、振幅（ｐ−ｐ値）が最大となる反射超音波ビームを第１部材２１００の表面２１０１で反射した表面反射超音波ビームとして検出する。

非溶接部端部位置検出部１２２２は、表面反射超音波ビーム検出部１２２１において表面反射超音波ビームが検出された際にフェイズドアレイ探触子１１００から送信された超音波ビーム１１０２の集束深さで第２部材２２００の厚み方向（Ｌ方向）を走査し、第２部材２２００における非溶接部の端部位置Ａを検出する。

溶接止端部位置検出部１２２３は、フェイズドアレイ探触子１１００から送信する超音波ビーム１１０２の集束深さを変化させながら（例えば集束深さを徐々に深くしながら）第２部材２２００の厚み方向（Ｌ方向）を走査し、第２部材２２００における溶接止端部の位置Ｂを検出する。

送信部１２３０は、送受信制御処理部１２２０による制御に基づいて、フェイズドアレイ探触子１１００から超音波ビーム１１０２を送信する処理を行う。

受信部１２４０は、送受信制御処理部１２２０による制御に基づいて、反射した超音波ビームを、フェイズドアレイ探触子１１００を介して受信する処理を行う。

例えば、ｍ番目の超音波振動子１１０１から（ｍ＋９）番目の超音波振動子１１０１までの１０個の超音波振動子で送受信を行う設定の場合、送信部１２３０は、当該１０個の超音波振動子を用いて超音波ビーム１１０２を送信する処理を行い、受信部１２４０は、当該１０個の超音波振動子を介して反射した超音波ビームを受信する処理を行う。この際、受信部１２４０は、当該１０個の超音波振動子で受信した反射した超音波ビームの波形データを加算して、１つの波形データ（受信信号）にする。

溶け込み深さ算出部１２５０は、非溶接部端部位置検出部１２２２で検出した非溶接部の端部位置Ａと、溶接止端部位置検出部１２２３で検出した溶接止端部の位置Ｂとに基づいて、第２部材２２００（より詳細には、第２部材２２００の厚み方向（Ｌ方向））における溶接部２３００の溶け込み深さＤを算出する処理を行う。

第２部材厚み取得部１２６０は、例えば測定者から入力された情報に基づいて、第２部材２２００の厚みＬを取得する処理を行う。

溶接状態評価部１２７０は、溶け込み深さ算出部１２５０で算出した溶け込み深さＤと、第２部材厚み取得部１２６０で取得した第２部材２２００の厚みＬとに基づいて、溶接部２３００の溶接状態を評価する処理を行う。例えば、溶接状態評価部１２７０は、まず、第２部材２２００の厚みＬと溶け込み深さＤとの差を求めて非溶接部長さＣを算出し、溶け込み深さＤと非溶接部長さＣとの比（或いは、第２部材２２００の厚みＬに対する溶け込み深さＤの割合）等から、溶接部２３００の溶接状態を評価する。

記録・表示部１２８０は、送受信制御処理部１２２０からの情報（例えば、送受信の制御内容情報や、表面反射超音波ビーム検出部１２２１で検出した表面反射超音波ビームの情報、非溶接部端部位置検出部１２２２で検出した非溶接部の端部位置Ａの情報、溶接止端部位置検出部１２２３で検出した溶接止端部の位置Ｂの情報）、受信部１２４０で受信した受信信号の情報、溶け込み深さ算出部１２５０で算出した溶け込み深さＤの情報、第２部材厚み取得部１２６０で取得した第２部材２２００の厚みＬの情報、溶接状態評価部１２７０の評価処理により得られた溶接部２３００の溶接状態の情報などを記録し、また、表示する処理を行う。

次に、本実施形態に係る測定装置１０００による測定方法の処理手順について説明する。

図２は、本発明の実施形態に係る測定装置１０００による測定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。この図２に示すフローチャートの説明においては、図１に示す測定装置１０００の構成を用いて説明を行う。

まず、ステップＳ１０１において、送受信条件設定部１２１０は、例えば測定者から入力された送受信条件に基づいて、送受信条件を設定する処理を行う。ここでは、例えば、送受信条件設定部１２１０は、表１に示す送受信条件を設定する。その後、送受信制御処理部１２２０は、送受信条件設定部１２１０で設定された送受信条件に基づいて、送信部１２３０による送信処理、及び、受信部１２４０による受信処理を制御することになる。例えば、送受信制御処理部１２２０は、表１に示す制御内容における制御を行うことになる。

続いて、ステップＳ１０２において、送受信制御処理部１２２０（表面反射超音波ビーム検出部１２２１）は、第２部材２２００の裏面２２０２の厚み方向外側に位置する、第１部材２１００の領域に対して、フェイズドアレイ探触子１１００から送信する超音波ビーム１１０２の集束深さを変化させながら（例えば集束深さを徐々に深くしながら）、超音波ビームを送受信する。

続いて、ステップＳ１０３において、送受信制御処理部１２２０の表面反射超音波ビーム検出部１２２１は、フェイズドアレイ探触子１１００で受信した反射超音波ビームのうち、その振幅が最大となる反射超音波ビームを、第１部材２１００の表面２１０１で反射した表面反射超音波ビームとして検出する。そして、表面反射超音波ビーム検出部１２２１は、表面反射超音波ビームの振幅の大きさをＰ_Oとして検出する。

続いて、ステップＳ１０４において、送受信制御処理部１２２０（非溶接部端部位置検出部１２２２）は、各地点において超音波ビーム１１０２の集束深さを一定にして（即ち、表面反射超音波ビーム検出部１２２１において表面反射超音波ビームが検出された際にフェイズドアレイ探触子１１００から送信された超音波ビーム１１０２の集束深さで）、第２部材２２００の厚み方向（具体的には、第２部材２２００の裏面２２０２の厚み方向外側から第２部材２２００の厚み方向内側に向かう方向、即ち、図１にて上に向かう方向）を走査する。

続いて、ステップＳ１０５において、送受信制御処理部１２２０の非溶接部端部位置検出部１２２２は、各地点における反射超音波ビームを検出し、反射超音波ビームの振幅の大きさが、前記表面反射超音波ビームの振幅の大きさＰ_Oの半分であるＰ_O／２（広範に解釈すれば、Ｐ_Oの半分以下であるＰ_O／２以下）となる位置を、第２部材２２００における非溶接部の端部位置Ａとして検出する。

図３は、本発明の実施形態を示し、第２部材２２００における非溶接部の端部位置Ａの検出方法の一例を説明するための図である。図３（ａ）において、図１に示す構成と同様の構成には、同じ符号を付している。ここで、図３（ａ）は、フェイズドアレイ探触子１１００と、被測定材２０００のうちの溶接部２３００付近の拡大図を示している。

また、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す地点Ｏ（具体的には、第２部材２２００の裏面２２０２の厚み方向外側に位置する、第１部材２１００の表面上の地点）における超音波ビーム１１０２の送信波及び受信波の波形を示している。
また、図３（ｃ）は、図３（ａ）に示す地点Ａ（具体的には、第２部材２２００における非溶接部の端部位置Ａ）における超音波ビーム１１０２の送信波及び受信波の波形を示している。
また、図３（ｄ）は、図３（ａ）に示す地点Ｅ（具体的には、溶接部２３００の内部の地点）における超音波ビーム１１０２の送信波及び受信波の波形を示している。

以下、図３（ｂ）〜図３（ｄ）の受信波の波形について説明を行う。

図３（ｂ）の受信波の波形は、地点Ｏにおいて超音波ビーム１１０２の集束深さが第１部材２１００の表面２１０１に集束した状態で得られた表面反射超音波ビームの波形であり、その振幅の大きさはＰ_Oとなっている。この受信波の波形及びその振幅の大きさＰ_Oは、ステップＳ１０３において、送受信制御処理部１２２０の表面反射超音波ビーム検出部１２２１で検出されるものである。

図３（ｃ）の受信波の波形は、第２部材２２００における非溶接部の端部位置Ａの反射超音波ビームの波形である。この地点Ａでは、超音波ビーム１１０２の集束幅に対して、図３（ａ）に示す下側半分は、第１部材２１００の表面２１０１と第２部材２２００の端面（ミクロの世界では、第１部材２１００の表面２１０１と隙間）との界面であるため、反射超音波ビームが得られ、一方、図３（ａ）に示す上側半分は、溶接部２３００に属するため、反射超音波ビームが得られない。即ち、地点Ａでは、図３（ｂ）に示す受信波の振幅の大きさであるＰ_Oの半分（−６ｄＢ）の大きさＰ_O／２の振幅の受信波が得られることになる。この受信波の波形及びその振幅の大きさＰ_O／２は、ステップＳ１０５において、送受信制御処理部１２２０の非溶接部端部位置検出部１２２２で検出されるものである。

なお、図３（ａ）の地点Ｏから地点Ａの手前までの各地点は、第１部材２１００の表面２１０１と第２部材２２００の端面（ミクロの世界では、第１部材２１００の表面２１０１と隙間）との界面であるため、反射超音波ビームが得られることから、図３（ｂ）に示す受信波の波形と同等の受信波の波形が得られることになる。

図３（ｄ）の受信波の波形は、地点Ｅの反射超音波ビームの波形である。この地点Ｅは、溶接部２３００の内部に属するため、反射超音波ビームがほとんど得られず、その振幅の大きさはほぼ０となっている。

このように、本実施形態では、第１部材２１００の表面２１０１に集束する超音波ビーム１１０２で、第２部材２２００の厚み方向（具体的には、地点Ｏから地点Ｅに向かう方向）を走査し、反射超音波ビームの振幅の大きさが、前記表面反射超音波ビームの振幅の大きさＰ_Oの半分であるＰ_O／２（広範に解釈すれば、Ｐ_Oの半分以下であるＰ_O／２以下）となる位置を、第２部材２２００における非溶接部の端部位置Ａとして検出する。

ここで、再び図２の説明に戻る。
ステップＳ１０５の処理が終了すると、続いて、ステップＳ１０６において、送受信制御処理部１２２０（溶接止端部位置検出部１２２３）は、各地点において超音波ビーム１１０２の集束深さを変化させながら（例えば集束深さを徐々に深くしながら）、第２部材２２００の厚み方向（具体的には、第２部材２２００の表面２２０１の厚み方向外側から第２部材２２００の厚み方向内側に向かう方向）を走査する。

続いて、ステップＳ１０７において、送受信制御処理部１２２０の溶接止端部位置検出部１２２３は、各地点における反射超音波ビームを検出し、反射超音波ビームの振幅の大きさが、前記表面反射超音波ビームの振幅の大きさＰ_Oの半分であるＰ_O／２（広範に解釈すれば、Ｐ_Oの半分以下であるＰ_O／２以下）となる位置を、第２部材２２００における溶接止端部の位置Ｂとして検出する。

図４は、本発明の実施形態を示し、第２部材２２００における溶接止端部の位置Ｂの検出方法の一例を説明するための図である。図４（ａ）において、図１に示す構成と同様の構成には、同じ符号を付している。ここで、図４（ａ）は、フェイズドアレイ探触子１１００と、被測定材２０００のうちの溶接部２３００付近の拡大図を示している。

また、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す地点Ｏ'（具体的には、第２部材２２００の表面２２０１の厚み方向外側且つ溶接部２３００の上端部に位置する、第１部材２１００の表面上の地点）における超音波ビーム１１０２の送信波及び受信波の波形を示している。
また、図４（ｃ）は、図４（ａ）に示す地点Ｂ（具体的には、第２部材２２００における溶接止端部の位置Ｂ）における超音波ビーム１１０２の送信波及び受信波の波形を示している。

以下、図４（ｂ）〜図４（ｃ）の受信波の波形について説明を行う。

図４（ｂ）の受信波の波形は、地点Ｏ'において超音波ビーム１１０２の集束深さが第１部材２１００の表面２１０１に集束した状態で得られた表面反射超音波ビームの波形であり、その振幅の大きさはＰ_Oとなっている。この受信波の波形及びその振幅の大きさＰ_Oは、送受信制御処理部１２２０の表面反射超音波ビーム検出部１２２１で検出されるものである。
なお、図２に示すフローチャートにおいては、この地点Ｏ'における受信波の振幅の大きさＰ_Oを検出することは特に行っていないが、本発明においてはこの形態に限定されるものではない。即ち、表面反射超音波ビーム検出部１２２１において、ステップＳ１０３で図３（ａ）に示す地点Ｏにおける受信波の振幅の大きさＰ_Oを検出することに加えて、更に、図４（ａ）に示す地点Ｏ'における受信波の振幅の大きさＰ_Oを検出する形態も本発明に含まれる。

図４（ｃ）の受信波の波形は、第２部材２２００における溶接止端部の位置Ｂの反射超音波ビームの波形である。この地点Ｂでは、超音波ビーム１１０２の集束深さを変化（例えば集束深さを徐々に深く）させていった際に得られる受信波の振幅の大きさの最大値として、図４（ｂ）（或いは図３（ｂ））に示す受信波の振幅の大きさＰ_Oの半分（−６ｄＢ）の大きさＰ_O／２の受信波が得られる。これは、地点Ｂにおいて、図４（ａ）に示す超音波ビーム１１０２の集束深さの場合に、超音波ビーム１１０２の集束幅に対して、図４（ａ）に示す上側半分は、溶接部２３００と大気との界面であるため、反射超音波ビームが得られ、一方、図４（ａ）に示す下側半分は、溶接部２３００と第２部材２２００との界面であるため、反射超音波ビームがほぼ得られないためである。この受信波の波形及びその振幅の大きさＰ_O／２は、ステップＳ１０７において、送受信制御処理部１２２０の溶接止端部位置検出部１２２３で検出されるものである。

なお、図４（ａ）の地点Ｏ'から地点Ｂの手前までの各地点（例えば、図４（ａ）の地点Ｆ）では、超音波ビーム１１０２の集束深さを変化させていくことによって（例えば集束深さを徐々に深くしていくことによって）、超音波ビーム１１０２の集束深さが溶接部２３００と大気との界面となるときに得られる受信波の振幅の大きさの最大値として、図４（ｂ）に示す受信波の振幅とほぼ同等の受信波の振幅が得られることになる。
また、図４（ａ）の地点Ｂと地点Ａとの間の各地点（地点Ｂ及び地点Ａは含まない）では、超音波ビーム１１０２の集束深さを深くしていっても、溶接部２３００の内部、溶接部２３００と第２部材２２００との界面、或いは、第２部材２２００の内部に属するため、反射超音波ビームはほとんど得られない（受信波の振幅の大きさはほぼ０である）。

このように、本実施形態では、各地点において超音波ビーム１１０２の集束深さを変化させながら（例えば集束深さを徐々に深くしながら）、第２部材２２００の厚み方向（具体的には、地点Ｏ'から地点Ａに向かう方向）を走査し、反射超音波ビームの振幅の大きさが、前記表面反射超音波ビームの振幅の大きさＰ_Oの半分であるＰ_O／２（広範に解釈すれば、Ｐ_Oの半分以下であるＰ_O／２以下）となる位置を、第２部材２２００における溶接止端部の位置Ｂとして検出する。

ここで、再び図２の説明に戻る。
ステップＳ１０７の処理が終了すると、続いて、ステップＳ１０８において、溶け込み深さ算出部１２５０は、ステップＳ１０５で検出した非溶接部の端部位置Ａと、ステップＳ１０７で検出した溶接止端部の位置Ｂとに基づいて、第２部材２２００における溶接部２３００の溶け込み深さＤを算出する処理を行う。具体的に、溶け込み深さ算出部１２５０は、｜Ａ−Ｂ｜を求めて、第２部材２２００の厚み方向（Ｌ方向））における溶接部２３００の溶け込み深さＤを算出する。

以上のステップＳ１０１〜Ｓ１０８の処理を行うことにより、本実施形態では、第２部材の厚みＬの測定を行うこと無く、第２部材２２００の厚み方向（Ｌ方向））における溶接部２３００の溶け込み深さＤを算出することができる。
なお、本実施形態では、溶接部２３００の溶け込み深さＤを算出することに加えて、更に、第２部材の厚みＬの測定を行うことで、溶接部２３００の溶接状態の評価を行うことも想定している。この溶接部２３００の溶接状態の評価方法について、以下のステップＳ１０９〜Ｓ１１０で説明を行う。

ステップＳ１０８の処理が終了すると、続いて、ステップＳ１０９において、第２部材厚み取得部１２６０は、例えば測定者から入力された情報に基づいて、第２部材２２００の厚みＬを取得する処理を行う。

続いて、ステップＳ１１０において、溶接状態評価部１２７０は、ステップＳ１０８で算出した溶け込み深さＤと、ステップＳ１０９で取得した第２部材２２００の厚みＬとに基づいて、溶接部２３００の溶接状態を評価する処理を行う。例えば、溶接状態評価部１２７０は、まず、第２部材２２００の厚みＬと溶け込み深さＤとの差を求めて非溶接部長さＣを算出し、溶け込み深さＤと非溶接部長さＣとの比（或いは、第２部材２２００の厚みＬに対する溶け込み深さＤの割合）等から、溶接部２３００の溶接状態を評価する。この場合、例えば、溶け込み深さＤ／非溶接部長さＣの値が大きい程（或いは、第２部材２２００の厚みＬに対する溶け込み深さＤの割合が大きい程）、溶接部２３００の溶接状態が良好であると評価する。

続いて、ステップＳ１１１において、記録・表示部１２８０は、ステップＳ１０８で算出した溶け込み深さＤの情報や、ステップＳ１１０の評価処理により得られた溶接部２３００の溶接状態の情報などを記録し、また、表示する処理を行う。その他、記録・表示部１２８０は、例えば測定者からの指示に応じて、送受信制御処理部１２２０からの情報（例えば、送受信の制御内容情報や、ステップＳ１０３で検出した表面反射超音波ビームの情報、ステップＳ１０５で検出した非溶接部の端部位置Ａの情報、ステップＳ１０７で検出した溶接止端部の位置Ｂの情報）や、受信部１２４０で受信した受信信号の情報、ステップＳ１０９で取得した第２部材２２００の厚みＬの情報などを記録し、また、表示する処理を行う。その後、図２のフローチャートの処理を終了する。

以上のステップＳ１０１〜Ｓ１１１の処理を得ることにより、本実施形態に係る測定装置１０００による測定方法の処理が終了する。

［実施例］
次に、上述した本発明の実施形態を踏まえた具体的な実施例について説明を行う。

図５は、本発明に係る実施形態の実施例を示し、第２部材２２００における溶接部２３００の溶け込み深さＤの測定に用いた被測定材２０００を示す図である。本実施例では、第１部材２１００として立板を適用し、第２部材２２００として横板を適用した例について説明する。

図５（ａ）は、被測定材２０００の板厚断面図を示し、図５（ｂ）は、図５（ａ）の右側から見た被測定材２０００の平面図である。本実施例では、図５に示す大きさの被測定材２０００を用いた。また、本実施例では、以下の表２に示す２つのサンプルを作製し、溶接部２３００の溶け込み深さＤの測定を行った。ここで、被測定材２０００の、図５（ａ）における奥行方向位置をｘで表す。

具体的には、表２に示すように、立板実測板厚が１３．８ｍｍ、横板実測板厚が１３．７ｍｍ、ｘ＝０ｍｍの位置でのメジャー（精度０．１ｍｍ）を用いた目視による溶け込み深さが３．７ｍｍ、ｘ＝１５５ｍｍの位置でのメジャーを用いた目視による溶け込み深さが３．２ｍｍのサンプル［１］と、立板実測板厚が１３．７ｍｍ、横板実測板厚が１３．８ｍｍ、ｘ＝０ｍｍの位置でのメジャーを用いた目視による溶け込み深さが５．８ｍｍ、ｘ＝１５５ｍｍの位置でのメジャーを用いた目視による溶け込み深さが５．８ｍｍのサンプル［２］を作製し、本発明の実施形態に係る測定方法等を用いて溶接部２３００の溶け込み深さＤの測定を行った。なお、サンプル［２］では、本発明の実施形態に係る測定方法等を用いた溶接部２３００の溶け込み深さＤの測定を行った後に図５（ｂ）の破線で示すｘ＝１２０ｍｍの位置で切断を行って、その位置での溶け込み深さをメジャーを用いて目視で測定した結果、５．３ｍｍであった。

また、本実施例では、以下の表３に示す仕様のフェイズドアレイ探触子１１００を用いた。

具体的には、表３に示すように、励振モードが縦波、周波数が１０ＭＨｚ、超音波振動子１１０１の素子サイズが０．２ｍｍ×７ｍｍ、超音波振動子１１０１の総素子数が６４素子（各素子間のキャップは０．０５ｍｍ）であるフェイズドアレイ探触子１１００を用いた。なお、実測定では、３２素子を用いて超音波ビーム１１０２の送受信を行った。即ち、図１に示すように、第２部材２２００の厚み方向（Ｌ方向）に超音波ビーム１１０２を走査する場合には、１番目〜６４番目の超音波振動子１１０１のうち、１回目の超音波ビーム１１０２の送受信では、例えば１番目〜３２番目の超音波振動子１１０１を用いて送受信を行い、２回目の超音波ビーム１１０２の送受信では、例えば２番目〜３３番目の超音波振動子１１０１を用いて送受信を行う、というようにして送受信を行った。

図６は、本発明に係る実施形態の実施例を示し、サンプル［１］及びサンプル［２］を用いて第２部材２２００における溶接部２３００の溶け込み深さＤを測定した測定結果を示す図である。ここで、図６（ａ）は、サンプル［１］について、図５（ｂ）に示すｘ座標系においてｘ＝１２０ｍｍの位置での第２部材２２００における溶接部２３００の溶け込み深さＤの測定結果を示す。また、図６（ｂ）は、サンプル［１］について、図５（ｂ）に示すｘ座標系においてｘ＝１４０ｍｍの位置での第２部材２２００における溶接部２３００の溶け込み深さＤの測定結果を示す。さらに、図６（ｃ）は、サンプル［２］について、図５（ｂ）に示すｘ座標系においてｘ＝１２０ｍｍの位置での第２部材２２００における溶接部２３００の溶け込み深さＤの測定結果を示す。また、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示す画像は、縦軸が立板（第１部材２１００）の厚み方向の位置を示し、横軸が横板（第２部材２２００）の厚み方向の位置を示している。

図６（ａ）に示す測定結果から、サンプル［１］のｘ＝１２０ｍｍの位置での横板（第２部材２２００）における溶接部２３００の溶け込み深さＤが２．１ｍｍである結果が得られた。また、図６（ｂ）に示す測定結果から、サンプル［１］のｘ＝１４０ｍｍの位置での横板（第２部材２２００）における溶接部２３００の溶け込み深さＤが３．２ｍｍである結果が得られた。さらに、図６（ｃ）に示す測定結果から、サンプル［２］のｘ＝１２０ｍｍの位置での横板（第２部材２２００）における溶接部２３００の溶け込み深さＤが５．０ｍｍである結果が得られた。

図７は、サンプル［１］を用いて横板（第２部材２２００）における溶接部２３００の溶け込み深さＤを測定した測定結果を数値で示した図である。
図７において、「表面ＳＨ波（上側）」は図１１（ａ）に示す測定方法に相当し、「表面ＳＨ波（下側）」は図１１（ｂ）に示す測定方法に相当し、「ソフトプローブ」は図１１（ｃ）に示す測定方法に相当し、「フェイズドアレイ」は本発明の実施形態に係る測定方法に相当するものである。また、図７には、図５（ｂ）に示すｘ座標系において、ｘ＝２０ｍｍ、４０ｍｍ、６０ｍｍ、８０ｍｍ、１００ｍｍ、１２０ｍｍ、１４０ｍｍの各位置（即ち、被測定材２０００の内部）での横板（第２部材２２００）における溶接部２３００の溶け込み深さＤの測定結果を示している。この図７に示す測定結果において、「−」は測定困難である旨を示している。

図７に示す測定結果から、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）の測定方法（即ち、「表面ＳＨ波（上側）」、「表面ＳＨ波（下側）」及び「ソフトプローブ」）では、非溶接部の端部位置Ａで反射した反射エコーの信号が非常に微弱であるため、当該非溶接部の端部位置Ａを検出することが困難であり、横板（第２部材２２００）における溶接部２３００の溶け込み深さＤを安定して測定することが難しいという結果が得られた。
これに対して、本発明の実施形態に係る測定方法（即ち、「フェイズドアレイ」）では、横板（第２部材２２００）における溶接部２３００の溶け込み深さＤを安定して測定することが可能であるという結果が得られた。

図８は、サンプル［２］を用いて横板（第２部材２２００）における溶接部２３００の溶け込み深さＤを測定した測定結果を数値で示した図である。
図８において、「表面ＳＨ波（上側）」は図１１（ａ）に示す測定方法に相当し、「表面ＳＨ波（下側）」は図１１（ｂ）に示す測定方法に相当し、「ソフトプローブ」は図１１（ｃ）に示す測定方法に相当し、「フェイズドアレイ」は本発明の実施形態に係る測定方法に相当するものである。また、図８には、図５（ｂ）に示すｘ座標系において、ｘ＝２０ｍｍ、４０ｍｍ、６０ｍｍ、８０ｍｍ、１００ｍｍ、１２０ｍｍ、１４０ｍｍの各位置（即ち、被測定材２０００の内部）での横板（第２部材２２００）における溶接部２３００の溶け込み深さＤの測定結果を示している。この図８に示す測定結果において、「−」は測定困難である旨を示している。

図８に示す測定結果から、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）の測定方法（即ち、「表面ＳＨ波（上側）」、「表面ＳＨ波（下側）」及び「ソフトプローブ」）では、非溶接部の端部位置Ａで反射した反射エコーの信号が非常に微弱であるため、当該非溶接部の端部位置Ａを検出することが困難であり、横板（第２部材２２００）における溶接部２３００の溶け込み深さＤを安定して測定することが難しいという結果が得られた。
これに対して、本発明の実施形態に係る測定方法（即ち、「フェイズドアレイ」）では、横板（第２部材２２００）における溶接部２３００の溶け込み深さＤを安定して測定することが可能であるという結果が得られた。

図９は、サンプル［１］を用いて横板（第２部材２２００）における溶接部２３００の溶け込み深さＤを測定した測定結果をグラフで示した図である。即ち、図９は、図７に示す数値をグラフ化したものである。さらに、図９には、図５（ｂ）に示すｘ座標系において、ｘ＝０ｍｍ及び１５５ｍｍの位置でメジャーを用いた目視による測定結果も示している。

図１０は、サンプル［２］を用いて横板（第２部材２２００）における溶接部２３００の溶け込み深さＤを測定した測定結果をグラフで示した図である。即ち、図１０は、図８に示す数値をグラフ化したものである。さらに、図１０には、図５（ｂ）に示すｘ座標系において、ｘ＝０ｍｍ、１２０ｍｍ及び１５５ｍｍの位置でメジャーを用いた目視による測定結果も示している。上述したように、ｘ＝１２０ｍｍの位置でのメジャーを用いた目視による測定結果が５．３ｍｍであり、また、本発明の実施形態に係る測定方法を用いた測定結果が５．０ｍｍであるため、本発明の実施形態に係る測定方法は、ある程度の確度をもって、横板（第２部材２２００）における溶接部２３００の溶け込み深さＤを測定できることが分かった。

本発明の実施形態によれば、第１部材２１００の裏面側に配置されたフェイズドアレイ探触子１１００から送信する超音波ビーム１１０２を用いて、第２部材２２００における非溶接部の端部位置Ａ及び第２部材２２００における溶接止端部の位置Ｂを検出し、当該検出した非溶接部の端部位置Ａ及び溶接止端部の位置Ｂに基づいて第２部材２２００における溶接部２３００の溶け込み深さＤを算出するようにしたので、Ｔ字形状の被測定材２０００の第２部材２２００における溶接部２３００の溶け込み深さＤを測定する際に、第２部材２２００の厚みＬの測定を必要とせずに、且つ、安定した測定を実現することができる。

（その他の実施形態）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。
即ち、上述した本発明の実施形態の制御処理装置１２００の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。このプログラム及び当該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、本発明に含まれる。

なお、上述した本発明の実施形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１０００：測定装置、１１００：フェイズドアレイ探触子、１１０１：超音波振動子、１１０２：超音波ビーム、１２００：制御処理装置、１２１０：送受信条件設定部、１２２０：送受信制御処理部、１２２１：表面反射超音波ビーム検出部、１２２２：非溶接部端部位置検出部、１２２３：溶接止端部位置検出部、１２３０：送信部、１２４０：受信部、１２５０：溶け込み深さ算出部、１２６０：第２部材厚み取得部、１２７０：溶接状態評価部、１２８０：記録・表示部、２０００：被測定材、２１００：第１部材、２１０１：第１部材の表面、２１０２：第１部材の裏面、２２００：第２部材、２２０１：第２部材の表面、２２０２：第２部材の裏面、２３００：溶接部、Ａ：第２部材における非溶接部の端部位置、Ｂ：第２部材２２００における溶接止端部の位置、Ｃ：第２部材２２００における非溶接部長さ、Ｄ：第２部材２２００における溶接部の溶け込み深さ

Claims

第１部材の表面に第２部材の端面が突き当てられてなり、前記第１部材の表面と前記第２部材の端面とが交わる領域に溶接部が形成されたＴ字形状の被測定材の測定を行う測定装置であって、
前記溶接部が形成された前記第１部材の表面とは逆側の面である裏面側に設置され、前記第１部材の裏面から前記第１部材の表面に向かう方向に超音波ビームを送信するフェイズドアレイ探触子と、
前記フェイズドアレイ探触子から送信する超音波ビームの集束深さを変化させながら、前記フェイズドアレイ探触子で反射超音波ビームを受信し、振幅が最大となる反射超音波ビームを前記第１部材の表面で反射した表面反射超音波ビームとして検出する表面反射超音波ビーム検出手段と、
前記表面反射超音波ビームが検出された際に前記フェイズドアレイ探触子から送信された超音波ビームの集束深さで前記第２部材の厚み方向を走査し、前記第２部材における非溶接部の端部位置を検出する非溶接部端部位置検出手段と、
前記フェイズドアレイ探触子から送信する超音波ビームの集束深さを変化させながら前記第２部材の厚み方向を走査し、前記第２部材における溶接止端部の位置を検出する溶接止端部位置検出手段と、
前記非溶接部端部位置検出手段で検出した非溶接部の端部位置と前記溶接止端部位置検出手段で検出した溶接止端部の位置とに基づいて、前記第２部材における前記溶接部の溶け込み深さを算出する溶け込み深さ算出手段と
を有することを特徴とする測定装置。
前記表面反射超音波ビーム検出手段は、前記表面反射超音波ビームの振幅の大きさを検出し、
前記非溶接部端部位置検出手段は、前記溶接部が形成された前記第２部材の表面とは逆側の面である裏面の当該第２部材の厚み方向外側から当該第２部材の厚み方向内側に向かう方向に前記走査し、前記フェイズドアレイ探触子で受信する反射超音波ビームの振幅の大きさが前記表面反射超音波ビームの振幅の大きさの半分以下となる位置を前記非溶接部の端部位置として検出し、
前記溶接止端部位置検出手段は、前記第２部材の表面の当該第２部材の厚み方向外側から当該第２部材の厚み方向内側に向かう方向に前記走査し、前記フェイズドアレイ探触子で受信する反射超音波ビームの振幅の大きさが前記表面反射超音波ビームの振幅の大きさの半分以下となる位置を前記溶接止端部の位置として検出することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
前記第２部材の厚みを取得する第２部材厚み取得手段と、
前記溶け込み深さ算出手段で算出した溶け込み深さと前記第２部材厚み取得手段で取得した前記第２部材の厚みとに基づいて、前記溶接部の溶接状態を評価する溶接状態評価手段と
を更に有することを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。
前記フェイズドアレイ探触子は、前記第１部材の裏面に接触して設置され、縦波の前記超音波ビームを送信することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の測定装置。
第１部材の表面に第２部材の端面が突き当てられてなり、前記第１部材の表面と前記第２部材の端面とが交わる領域に溶接部が形成されたＴ字形状の被測定材の測定を行うものであり、前記溶接部が形成された前記第１部材の表面とは逆側の面である裏面側に設置され、前記第１部材の裏面から前記第１部材の表面に向かう方向に超音波ビームを送信するフェイズドアレイ探触子を備える測定装置による測定方法であって、
前記フェイズドアレイ探触子から送信する超音波ビームの集束深さを変化させながら、前記フェイズドアレイ探触子で反射超音波ビームを受信し、振幅が最大となる反射超音波ビームを前記第１部材の表面で反射した表面反射超音波ビームとして検出する表面反射超音波ビーム検出ステップと、
前記表面反射超音波ビームが検出された際に前記フェイズドアレイ探触子から送信された超音波ビームの集束深さで前記第２部材の厚み方向を走査し、前記第２部材における非溶接部の端部位置を検出する非溶接部端部位置検出ステップと、
前記フェイズドアレイ探触子から送信する超音波ビームの集束深さを変化させながら前記第２部材の厚み方向を走査し、前記第２部材における溶接止端部の位置を検出する溶接止端部位置検出ステップと、
前記非溶接部端部位置検出ステップで検出した非溶接部の端部位置と前記溶接止端部位置検出ステップで検出した溶接止端部の位置とに基づいて、前記第２部材における前記溶接部の溶け込み深さを算出する溶け込み深さ算出ステップと
を有することを特徴とする測定方法。
前記表面反射超音波ビーム検出ステップでは、前記表面反射超音波ビームの振幅の大きさを検出し、
前記非溶接部端部位置検出ステップでは、前記溶接部が形成された前記第２部材の表面とは逆側の面である裏面の当該第２部材の厚み方向外側から当該第２部材の厚み方向内側に向かう方向に前記走査し、前記フェイズドアレイ探触子で受信する反射超音波ビームの振幅の大きさが前記表面反射超音波ビームの振幅の大きさの半分以下となる位置を前記非溶接部の端部位置として検出し、
前記溶接止端部位置検出ステップでは、前記第２部材の表面の当該第２部材の厚み方向外側から当該第２部材の厚み方向内側に向かう方向に前記走査し、前記フェイズドアレイ探触子で受信する反射超音波ビームの振幅の大きさが前記表面反射超音波ビームの振幅の大きさの半分以下となる位置を前記溶接止端部の位置として検出することを特徴とする請求項５に記載の測定方法。
前記第２部材の厚みを取得する第２部材厚み取得ステップと、
前記溶け込み深さ算出ステップで算出した溶け込み深さと前記第２部材厚み取得ステップで取得した前記第２部材の厚みとに基づいて、前記溶接部の溶接状態を評価する溶接状態評価ステップと
を更に有することを特徴とする請求項５または６に記載の測定方法。
前記フェイズドアレイ探触子は、前記第１部材の裏面に接触して設置され、縦波の前記超音波ビームを送信することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の測定方法。
第１部材の表面に第２部材の端面が突き当てられてなり、前記第１部材の表面と前記第２部材の端面とが交わる領域に溶接部が形成されたＴ字形状の被測定材の測定を行うものであり、前記溶接部が形成された前記第１部材の表面とは逆側の面である裏面側に設置され、前記第１部材の裏面から前記第１部材の表面に向かう方向に超音波ビームを送信するフェイズドアレイ探触子を備える測定装置による測定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記フェイズドアレイ探触子から送信する超音波ビームの集束深さを変化させながら、前記フェイズドアレイ探触子で反射超音波ビームを受信し、振幅が最大となる反射超音波ビームを前記第１部材の表面で反射した表面反射超音波ビームとして検出する表面反射超音波ビーム検出ステップと、
前記表面反射超音波ビームが検出された際に前記フェイズドアレイ探触子から送信された超音波ビームの集束深さで前記第２部材の厚み方向を走査し、前記第２部材における非溶接部の端部位置を検出する非溶接部端部位置検出ステップと、
前記フェイズドアレイ探触子から送信する超音波ビームの集束深さを変化させながら前記第２部材の厚み方向を走査し、前記第２部材における溶接止端部の位置を検出する溶接止端部位置検出ステップと、
前記非溶接部端部位置検出ステップで検出した非溶接部の端部位置と前記溶接止端部位置検出ステップで検出した溶接止端部の位置とに基づいて、前記第２部材における前記溶接部の溶け込み深さを算出する溶け込み深さ算出ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
請求項９に記載のプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。