JP2015040697A - 超音波探傷センサおよび超音波探傷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】３次元超音波探傷の高感度化と高Ｓ／Ｎ化が可能であり、検査対象ごとにセンサの開発を不要とし、センサ開発コストを低減した超音波探傷センサおよび超音波探傷方法を提供する。
【解決手段】超音波素子を２次元配列した超音波探傷センサを用いて、１つの励振器で一括励振する超音波素子の超音波走査方向と平行方向の長さｄを２ｄｓｉｎθ＝ｎλ（λ：超音波波長、ｎ：整数、θ：超音波入射角）においてｎ＝１〜２の範囲で調整することを特徴とする超音波探傷方法。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、３次元超音波検査に用いる超音波探傷センサおよび３次元超音波検査における超音波探傷方法に関する。

検査対象の内部を非破壊にて検査可能な超音波探傷検査に関する開発が進められている。近年開発されている超音波探傷検査では、マトリクス状に２次元配列した超音波素子（以下、素子と記述）から構成されるマトリクスアレイセンサを用い、遅延時間を調整して超音波を３次元走査する３次元超音波探傷検査が一般的になってきている。マトリクスアレイセンサでは素子の分割方向に焦点方向を変更可能なため、２次元配列した素子により構成されるマトリクスアレイセンサは２方向に超音波を走査可能である。また、焦点距離も変更可能であるため、２軸走査と合わせることで３次元走査が可能となる。

特許文献１にはこのような超音波探傷検査において、センサ開口の大型化を行なうことで深部の検査を行えるとともに、ＳＮ比を向上した超音波センサについて記載されている。この文献では、マトリクスアレイセンサの素子ピッチをλ／２より広くした場合にはメインローブに加えて、グレーティングローブが発生するため、素子の大型化によりアレイセンサを大開口化した際には、探傷範囲外にノイズが出現するように素子を配列することでノイズの影響を低減させている。

特開２０１２−１１７８２５

従来のセンサは素子間隔をλ／２以下としてグレーティングローブが発生しないセンサを用いてきた。これに対して、前述の特許文献１のように３次元超音波探傷（以下、３Ｄ−ＵＴと記述する。）においてセンサの開口口径を大きくするために超音波素子間隔がλ／２以上となるマトリクスアレイセンサが開発されている。

しかし、特許文献１で記載されたマトリクスアレイセンサでは一括励振数増加時の副極を超音波走査範囲外へとすることが記載されているが、弱い入射強度の副極を超音波走査範囲内へ入射させつつ信号強度を向上することについては考慮されていない。また、一括励振数増加時のグレーティングローブを探傷範囲外へとするために、検査対象に合わせて、その都度、マトリクスアレイセンサの開発が必要になる。

そこで本発明では、３次元超音波探傷の高感度化と高Ｓ／Ｎ化が可能であり、検査対象ごとにセンサの開発を不要とし、開発コストを低減した超音波探傷センサおよび超音波探傷方法を提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明はマトリクスアレイセンサを用いて、１つの励振器で一括励振する超音波素子の超音波走査方向と平行方向の長さｄを２ｄｓｉｎθ＝ｎλ（λ：超音波波長、ｎ：整数、θ：超音波入射角）においてｎ＝１〜２の範囲で調整することを特徴とする。

本発明によれば、超音波走査範囲内に入射するグレーティングローブの発生強度を制御しながら超音波探傷することが可能なため、３次元超音波探傷の高感度化と高Ｓ／Ｎ化が可能となる。また、同一のセンサと探傷器でグレーティングローブの発生強度を制御可能なため、検査対象ごとにセンサの開発を不要とし、開発コストが低減される。

３Ｄ−ＵＴ方法の説明図 フェーズドアレイＵＴ検査におけるマトリクスアレイセンサの素子間隔の制約因子の説明図 フェーズドアレイＵＴ検査におけるマトリクスアレイセンサの高感度化方法の説明図 ３Ｄ−ＵＴにおける走査方向の定義の説明図 実施例１におけるグレーティングローブ発生方向制御方法の説明図 グレーティングローブ発生角の素子間隔依存性を示す図 実施例１における素子間隔決定のアルゴリズムを示す図 実施例１の超音波探傷システムのブロック図 実施例１の励振器と素子との接続の切り替え機の構成図 実施例１の超音波探傷方法のフロー図 実施例２におけるグレーティングローブ発生方向制御方法の説明図 グレーティングローブ発生方向制御を容易とする素子配列の説明図 グレーティングローブ発生方向制御を容易とする他の素子配列の説明図 実施例２の超音波探傷システムのブロック図 実施例２の超音波探傷方法のフロー図 実施例２における超音波走査方向の関係を示す説明図

図１（ａ）にフェーズドアレイ法の原理を示す。設定した焦点に同時に超音波が到達するように超音波探傷センサを構成する平行配列された１次元配列した素子５の超音波の発信開始時間差（以下、遅延時間と記述する。）を調整することで、各素子５から焦点に同時に超音波を到達させることで焦点の音圧を高めて探傷を行う。焦点位置に合わせて遅延時間を調整することで、超音波を走査する。

図１（ｂ）に３次元超音波探傷方法を示す。マトリクス状に２次元配列した素子５から構成されるマトリクスアレイセンサ１を用い、遅延時間を調整して探傷を行う。素子の分割方向に焦点方向を変更可能なため、２次元配列した素子５により構成されるマトリクスアレイセンサ１は２方向に超音波３を走査可能である。また、焦点距離も変更可能であるため、２軸走査と合わせることで３次元走査が可能となる。

図２にこの構成のセンサの素子間隔の制約因子を示す。焦点に超音波を収束させた際に、焦点以外にも超音波の位相が揃うグレーティングローブが生じる。グレーティングローブの焦点に対する発生方向θは数式（１）で記述される。
２ｄ・ｓｉｎθ＝ｎ・λ 数式（１）
ここで、
ｄ：超音波素子間隔 ［ｍｍ］
ｎ：整数
λ：超音波波長 ［ｍｍ］
を表す。

グレーティングローブが検査における超音波走査範囲に入射し、入射方向に反射源がある場合、疑似信号が発生する。このため、これまでのセンサの超音波素子間隔は数式（１）より導かれた数式（２）で記述されるグレーティングローブが発生しない範囲に限定されていた。
ｎ・λ÷２ｄ＝ｓｉｎθ＞１
λ÷２＞ｄ （ｎ＝１） 数式（２）

素子５を２１次元配列したセンサを用いた２次元超音波探傷においては、超音波の走査方向が１方向のみなので、数式（２）で記述される素子間隔は、超音波走査方向と平行方向の素子間隔が数式（２）で制限される。しかし、超音波走査方向と垂直方向の素子間隔は任意とすることが可能であり、４λとしている例が見られる。一方、マトリクスアレイセンサでは、２次元配列された素子の各辺の長さがλ／２に制約されるため、センサ面積が、前述の４λのセンサに対して１／８となり、感度が低下するという問題がある。

これに対し特許文献１では複数の素子からなるマトリクスアレイセンサを用いて、１つの励振器で一括励振する超音波走査方向と垂直方向の超音波素子数を増加させることで有効なセンサ面積を増加させている。しかし、特許文献１で記載されたセンサは図３（ｂ）に示すように一括励振数増加時のグレーティングローブを超音波走査範囲外とするもので、図３（ｃ）に示すように弱い入射強度のグレーティングローブが超音波走査範囲内へ入射させつつ信号強度を向上することについては考慮されていない。

本発明は超音波走査範囲内に一定強度以下のグレーティングローブの入射を許容する超音波探傷方法を提供するものであり、以下に図面を用いて本発明の実施例について説明する。

図４〜図１０及び数式（１）を用いて本発明の実施例１について説明する。
図４に実施例１のマトリクスアレイセンサ１の素子５の配列と、超音波走査方向の定義を示す。本発明においては長方形の素子５を２次元配列した従来のマトリクスアレイセンサを用いる。上面から見て長方形の１辺と平行で上面と垂直な面を正面と定義し、他の１辺と平行で上面と垂直な面を側面と定義する。走査方向は正面上の角度と（正面走査角）、側面上の角度（側面走査角）の２つの角度で一意に決定される。

図５にグレーティングローブ発生方向の制御方法の概念図を示す。図５（ａ）は従来の超音波探傷検査における１つの励振器で１つの素子を励振する場合の概念図で、正面、側面とも広範囲の超音波探傷範囲となっている場合の励振パターンである。図中の素子に記載された○付きの数字はその素子を励振する励振器に対応する。この場合、１つの励振器で１つの素子を励振している。図５（ａ）においては、素子の間隔が狭いため、グレーティングローブは超音波走査範囲外となっている。図５（ｂ）は２つ走査範囲とも図５（ａ）に対して狭い場合の励振パターンを示す。この場合、正面方向、側面方向とも１つの励振器で一括励振する素子数を９倍に増加させ、Ｓ／Ｎを低下させることなく感度を向上させる。送受信強度はセンサ面積の２乗に比例するため、図５（ｂ）の励振パターンは図５（ａ）の励振パターンに較べ、ノイズを増加させることなく送受信強度を８１倍としている。ただし、一括励振する素子の間隔が広くなるため、図５（ａ）の場合と比較して、グレーティングローブの発生する角度は狭くなっているので、超音波走査範囲内にグレーティングローブが発生しないように、超音波走査範囲もそれに従って、狭くなっている。

図５（ｃ）は正面、図５（ｄ）は側面の走査範囲が図５（ａ）に対して狭い場合の励振パターンである。図５（ｃ）では正面方向、図５（ｄ）では側面方向の１つの励振器で一括励振する素子数を３倍に増やす。このように走査範囲に応じて一括励振素子を変更することで、ノイズを増加させることなく送受信強度を９倍向上させることが可能である。ただし、正面方向、側面方向それぞれでの一括励振する素子の間隔は広くなるため、グレーティングローブの発生角度もそれに従って狭くなっている。

図６にグレーティングローブ発生方向の素子間隔依存性を示す。濃い灰色の領域はメインローブに対するグレーティングローブの相対強度比が−２０ｄＢ以上と強い範囲となる。薄い灰色の領域は相対強度が−２０〜−４０ｄＢと濃い灰色に対し低下する。白色の領域は相対強度が−４０ｄＢ以下とグレーティングローブを考慮しなくてもよい範囲となる。白色の領域は従来の検査に用いられており、薄い灰色の領域は欠陥からの反射信号強度と欠陥信号検出時におけるグレーティングローブで生じるノイズとの強度比で使用可否が分かれる領域となる。この使用可否が分かれる薄い灰色の領域は数式（１）で記述されるグレーティングローブ発生方向の理論値のｎ＝１からｎ＝２の範囲に生じる。そこで、図７に示すように、本発明においては一括励振素子数を順次変更してグレーティングローブ発生角を変化させたときのＳ／Ｎを測定し、発生したグレーティングローブの強度が探傷に影響しない値以下となるよう一括励振素子数を決定する。

図７（ａ）はグレーティングローブが走査範囲に入射しない一括励振数の場合で、この場合は、超音波探傷範囲のすべての領域に対して探傷が可能である。ただし、一括励振する超音波素子数は少ないため、感度は低くなっている。図７（ｂ）に示すように一括励振数を増やすと低強度のグレーティングローブが走査範囲に入射する。ただし、一括励振する超音波素子数は多くすることができるため、感度は向上する。図７（ｃ）に示すように更に一括励振数を増やすと高強度のグレーティングローブが走査範囲に入射する。本実施例では、図７（ｂ）の入射状況で一括励振することにより、Ｓ／Ｎを低下させることなく欠陥信号強度を向上させる。また、図６に示したように素子間隔が２λ以上になるとグレーティングローブ発生方向の素子間隔依存性が小さくなる。すなわち、素子間隔が２λ以上の場合は、２λ以下の場合と比較して、素子の間隔を変化させてもグレーティングローブ発生角度の変化は小さくなる。このため、２つの隣り合う素子サイズの合計を２λ以下としなければグレーティングローブ発生方向の制御範囲が狭くなる。従って、本実施例では素子間隔を２λ以下としている。この場合には一括励振する複数の素子の合計の長さを２λ以下とするため、１つの素子の最大長はλ以下となる。

図８に示した実施例１の超音波探傷システムのブロック図、図９に示した素子の励振器と素子との接続の切り替え機の構成図及び図１０に示した実施例１の超音波探傷方法のフロー図を用いて本実施例の超音波探傷方法について説明する。

ステップ１０１は超音波走査方向と焦点距離といった超音波探傷条件と、センサの素子サイズ、構成素子数、素子配列、周波数（波長）といったセンサ情報の入力ステップである。パソコン９のキーボード２６、記録メディア２７のうち１つ以上の装置を用いてそれらの情報を入力し、パソコンのＩ／Ｏポート２５を介してＣＰＵ２１に伝達し、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２３、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２２のうち１つ以上の記憶媒体に記録する。記録メディアとしてはＤＶＤ、ブルーレイ等を用いる。また、ＨＤＤとしては磁気記憶媒体、ＳＳＤ等を用いる。

ステップ１０２は、１つの励振器で一括励振する素子の超音波走査方向と平行方向の長さｄの解析ステップである。リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）２４、ＲＡＭ、ＨＤＤのうち１つ以上の記憶媒体に数式（１）の計算プログラムを格納し、ｄを数式（１）においてｎ＝１〜２の範囲とする。計算上のｄを、実際の素子間隔で割った商が超音波走査方向と平行方向の一括励振素子数となる。この値は半整数となるため、焦点以下を四捨五入、切り捨て、あるいは切り上げした値が初期の一括励振素子数となる。計算結果はＲＡＭ、ＨＤＤのうち１つ以上の記憶媒体に記憶するとともに、Ｉ／Ｏポートを介してモニタ２８に表示する。

ステップ１０３はステップ１０２の一括励振素子の解析に基づき励振器と素子の接続を切り替えるステップである。図９は励振器と素子との接続の切り替え機の構成を示す図で、励振器となるＤ／Ａコンバータ３０をｍ個持つ超音波探傷装置８の各励振器に、ｎ個の素子５で構成されるマトリクスアレイセンサ１を接続した場合について例示している。各励振器に接続素子切り替え器１０のリレースイッチ３１を介して素子を接続している。リレースイッチのオンオフで、励振器と素子の接続を切り替える。ステップ１０２でモニタに表示された解析結果に基づき、このリレースイッチのオンオフを切り替える。

ステップ１０４はステップ１０１で入力された走査条件と、ステップ１０２の励振パターンの解析結果を用い、遅延時間を計算するステップである。遅延時間を解析するプログラムをリードオンリーメモリ、ＨＤＤのうち１つ以上の記憶媒体に格納し、ＣＰＵで計算する。遅延時間の計算結果はＲＡＭ、ＨＤＤのうちの１つ以上の記憶媒体に記憶させる。

ステップ１０５で超音波探傷を実施する。パソコンのＩ／Ｏポート、超音波探傷器のＩ／Ｏポートを介してＤ／Ａコンバータで励振開始のデジタル信号を電圧に変換し、マトリクスアレイセンサに電圧を印加する。電圧は振動に変換され、検査対象２内で反射された振動がセンサに到達する。マトリクスアレイセンサに到達した振動は再び電圧に変換され、Ａ／Ｄコンバータ２９でデジタル信号に変換され、超音波探傷器のＩ／Ｏポート、パソコンのＩ／Ｏポートを介してＣＰＵに伝達される。ＣＰＵではＲＡＭ、ＨＤＤのうち１つ以上の記憶媒体に探傷データを記録するとともに、Ｉ／Ｏポートを介してモニタに探傷結果を表示する。

ステップ１０６はステップ１０５の探傷結果からＳ／Ｎを評価するステップである。欠陥検出データや応力解析により欠陥が検出されると予測される焦点距離と屈折角におけるノイズが基準強度以下となる場合、ステップ１０７に移行して記録した探傷データをＲＡＭ、ＨＤＤのうち１つ以上の記憶媒体に記憶して探傷を終了する。欠陥信号強度は健全性維持のために許容される欠陥サイズに基づき概算する。この基準Ｓ／Ｎは欠陥信号の識別が容易な６ｄＢ以上となるよう決定するのが良い。また、グレーティングローブによって生じるノイズが基準強度よりも強い場合にはステップ１０２に戻り一括励振素子数を減少させ、グレーティングローブによって生じるノイズ強度が基準強度よりも弱い場合ステップ１０２に戻り一括励振素子数を増加させ、ステップ１０６にいたるステップを再び実施する。また、グレーティングローブの強度が許容範囲になる一括励振素子数を事前評価している場合には、ステップ１０６を省略してもよい。

ステップ１０７は超音波探傷結果のデータ収録ステップで、ステップ１０６でＳ／Ｎが基準範囲となった場合にステップ１０５で記録したデータを探傷結果として記録する。

屈折角の走査範囲が±２０°の場合のＳ／Ｎ向上の最大値は、図６のグレーティングローブの発生角２０°を与える白色と薄い灰色の境界である従来の素子ピッチ１．６λと、薄い灰色と濃い灰色の境界となる本発明の最大素子ピッチ２．２λから、
（２．２÷１．６）²＝１．９倍
となる。また、屈折角の走査範囲が±４０°の場合のＳ／Ｎ向上値の最大値は、従来の素子ピッチ０．７λと本発明の最大素子ピッチ１．３λから、
（１．３÷０．７）²＝３．４倍
となる。

このように本発明は構成されているため、一定強度以下のグレーティングローブの入射を許容することで、センサの開口を広くすることが可能となり、３次元超音波探傷の高感度化と高Ｓ／Ｎ化が可能となる。また、検査対象が変わっても、同一のセンサと探傷器で検査が可能なため、検査対象ごとにセンサの開発が不要となり、開発コストが低減される。

図１１〜図１６、数式（１）及び数式（３）を用いて本発明の実施例２について説明する。

図１１は本実施例の励振パターン決定のアルゴリズムである。本実施例においては上面から見た超音波走査方向と垂直方向の同時励振素子数を増やし、上面から見た走査方向と水平方向の一括励振する素子群の幅が数式（１）においてｎ＝１〜２で記述される範囲とすることによりＳ／Ｎを低下させることなく感度を向上する。

検査対象によってはセンサ設置可能面積が制限されるためこの発明の探傷においても、素子と素子の間に隙間が生じないように素子を配列することが望ましい。隙間が生じない素子形状としては４角形、６角形、３角形がある。

図１２に６角形の超音波素子配列を示す。上面から見た超音波走査方向が変化した場合でも超音波送信方向の一括励振素子間隔の変化が４角形に較べて小さいため、同一素子間隔における単一の素子の面積が増加する。このため、同一素子数でセンサ面積を大きくできるというメリットがある。一方、素子面積が増えるため、複数の超音波送信方向の一括励振素子間隔を表す線３３（以下、素子間隔線と称す。）が同じ素子を通過する回数が増えるため、いずれの一括励振素子群で励振しても、超音波走査方向と平行方向の一括励振素子間隔が長くなるためグレーティングローブ強度が強くなる。

図１３に３角形の超音波素子配列を示す。上面から見た超音波走査方向が変化した場合でも超音波送信方向の同時励振素子間隔の変化が４角形に較べて大きいため、同一素子間隔における単一素子の面積が減少する。このため、同一素子数ではセンサ面積小さくなるというデメリットがある。しかし、１つの４角形を２つの三角形、１つの６角形を６個の３角形で構成して代用することがで、素子間隔線が４角形または６角形では１素子に対し２つ通過する場合でも、３角素子では複数の素子間隔線が同一素子を通過することが減るため、４角形や６角形の素子に対しグレーティングローブの強度を低減できるというメリットを持つ。

これらの素子配列のセンサを用い、図１１のアルゴリズムに従った超音波探傷方法を、図１４の超音波探傷システムのブロック図及び図１５の超音波探傷方法のフロー図を用いて説明する。

ステップ２０１はステップ１０１と同様の超音波探傷条件と副極強度の許容値及びセンサ情報の入力ステップである。このステップではステップ１０１では入力しなかった上面から見た超音波走査方向を超音波探傷条件の入力項目に加えてもよい。

ステップ２０２はステップ２０１の入力条件に基づき同時励振パターンを決定するステップである。正面の走査角φと側面の走査角θから、数式（３）で記述される上面から見た走査方向αを解析する（図１６参照）。
ｔａｎ（α）＝ｔａｎ（θ）／ｔａｎ（φ） 数式（３）
数式（３）でαを計算するプログラムを、ＨＤＤ、ＲＯＭのうち１つ以上の記憶装置に格納し、ＣＰＵで計算を実施する。また、上面から見た走査方向をステップ２０１の入力条件としてこの計算を省略してもよい。

次に、１つの励振器で一括励振する素子の超音波走査方向と平行方向の素子間隔線間距離ｄの解析ステップである。リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）２４、ＲＡＭ、ＨＤＤのうち１つ以上の記憶媒体に数式（１）の計算プログラムを格納し、ｄを数式（１）においてｎ＝１〜２の範囲とする。計算上のｄを、実際の素子間隔で割った商が超音波走査方向と平行方向の一括励振素子数となる。この値は半整数となるため、少数点以下を四捨五入、切り捨て、あるいは切り上げした値が初期の一括励振素子数となる。こうして計算した超音波走査方向と、超音波素子間隔から一括励振素子をＣＰＵで決定する。

ステップ２０３は励振器と素子の接続の切り替え器の操作ステップである。本実施例においては図９のリレースイッチをリレー回路とし、パソコンのＣＰＵからＩ／Ｏポートを介してリレー回路オンオフの信号を切り替え器のＤ／Ａコンバータ３３に伝達し、切り替え信号を電気出力に変換してリレー回路３２のオンオフを制御する。

ステップ２０４は遅延時間解析ステップである。解析方法はステップ１０４と同様である。

ステップ２０５は探傷ステップである。探傷手順はステップ１０５と同様である。

ステップ２０６はグレーティングローブ強度評価（ノイズ評価）ステップである。グレーティングローブ強度の強弱に応じて一括励振素子を増減させてグレーティングローブ強度が適正強度となるまで２０２〜２０６のステップを繰り返す。

ステップ２０７は探傷結果の表示と収録ステップである。実施例１では測定ごとに探傷結果を表示してグレーティングローブ強度の大小を比較するが、本実施例ではグレーティングローブ強度を自動調整して最終的な探傷結果のみを表示する。

本発明は以上説明したように構成されているため、第１実施例と同様に一定強度以下のグレーティングローブの入射を許容することで、３次元超音波探傷の高感度化と高Ｓ／Ｎ化が可能となる。また、検査対象が変わっても、同一のセンサと探傷器で検査が可能なため、検査対象ごとにセンサの開発が不要となり、開発コストが低減される。更に、励振器と素子の接続切り替えを電気的に行うため、第１実施例に対して探傷を高速化できるというメリットを持つ。

１：マトリクスアレイセンサ
２：検査対象
３：超音波
５：素子
８：超音波探傷装置
９：パソコン
１０：接続素子切り替え器
２１：ＣＰＵ
２２：ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）
２３：ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
２４：リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）
２５：Ｉ／Ｏポート
２６：キーボード
２７：記録メディア
２８：モニタ
２９：Ａ／Ｄコンバータ
３０：Ｄ／Ａコンバータ
３１：リレースイッチ
３２：リレー回路
３３：一括励振素子間隔を表す線
ステップ１０１：超音波探傷条件とセンサ情報の入力ステップ
ステップ１０２：励振パターンの解析ステップ
ステップ１０３：接続素子切替ステップ
ステップ１０４：遅延時間解析ステップ
ステップ１０５：探傷ステップ
ステップ１０６：グレーティングローブ強度評価ステップ
ステップ１０７：探傷結果表示・収録ステップ
ステップ２０１：超音波探傷条件とセンサ情報の入力ステップ
ステップ２０２：励振パターンの解析ステップ
ステップ２０３：励振器接続素子切替ステップ
ステップ２０４：遅延時間解析ステップ
ステップ２０５：探傷ステップ
ステップ２０６：グレーティングローブ強度評価ステップ
ステップ２０７：探傷結果表示ステップ
ステップ２０８：データ収録ステップ

Claims (8)

1. 長方形の超音波素子を２次元配列することにより構成した超音波探傷センサにおいて、
   超音波素子の最長の辺の長さを送信超音波の波長以下とすることを特徴とする超音波探傷センサ。
2. ６角形の超音波素子を２次元配列することにより構成した超音波探傷センサにおいて、
   超音波素子の最長の対角線の長さを送信超音波の波長以下とすることを特徴とする超音波探傷センサ。
3. ３角形の超音波素子を２次元配列することにより構成した超音波探傷センサにおいて、
   超音波素子の最長の辺の長さを送信超音波の波長以下とすることを特徴とする超音波探傷センサ。
4. 請求項３の超音波探傷センサにおいて、
   超音波素子の最長の辺の長さを送信超音波の波長以下として、隣接する２個の三角形で請求項１の長方形を構成することを特徴とする超音波探傷センサ。
5. 請求項３の超音波探傷センサにおいて、
   超音波素子の最長の辺の長さを送信超音波の波長の半分以下として、隣接する６個の３角形で請求項２のセンサの１つの６角形を構成することを特徴とする超音波探傷センサ。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかの超音波探傷センサを用い、
   超音波探傷条件とセンサの素子形状、素子間隔、素子数、素子配列を入力するステップと、
   １つの励振器で同時に励振する素子を決定するステップと、
   超音波を送受信して探傷を実施するステップと、
   探傷結果のＳＮ比から１つの励振器で同時に励振する素子配列の妥当性を評価するステップと、
   ＳＮ比が不適の場合に１つの励振器で同時に励振する素子を再決定するステップを有し、
   この１つの励振器で一括励振する素子の超音波走査方向と平行方向の長さｄを２ｄｓｉｎθ＝ｎλ（λ：超音波波長、ｎ：整数、θ：超音波入射角）においてｎ＝１〜２の範囲で調整することを特徴とする超音波探傷方法。
7. 請求項６の超音波探傷方法において、
   １つの励振器で同時に励振する素子の計算結果に基づき１つの励振器で同時に励振する素子を切り替えることを特徴とする超音波探傷方法。
8. 請求項６の超音波探傷方法において、
   グレーティングローブ強度の測定値に基づき、グレーティングローブ強度を設定範囲とするとするまで繰り返し探傷して１つの励振器で同時に励振する素子を変更することを特徴とする超音波探傷方法。