JP2017167107A - 超音波探傷センサ、及び超音波探傷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】曲面状に配置された超音波素子を備え、曲面形状を有する検査対象物に配置してもＳ／Ｎと超音波の信号強度との低下を防止できる超音波探傷センサと、この超音波探傷センサを用いた超音波探傷方法を提供する。【解決手段】複数の超音波素子１１を備え、曲面を持つ検査対象物２の曲面上に設置される超音波探傷センサ１０において、検査対象物２は、曲面が凸状であり、超音波探傷センサ１０は、超音波素子１１が曲面状に並んで配置されており、少なくとも１つの超音波素子１１を含む曲面状の複数の領域ｄｉに分割され、各領域ｄｉの曲率半径ｒ（ｉ）は、検査対象物２の、各領域ｄｉが対面する部分Ｄｉ内の最大の曲率半径Ｒｉ以上である。【選択図】図４

Description

本発明は、超音波探傷センサ及び超音波探傷方法に関する。

超音波探傷センサには、複数の超音波素子を備え、超音波素子から発信される超音波を用いて検査対象物の欠陥の有無を検査するセンサがあり、例えば、蒸気タービンのロータの動翼を検査するのに使用される。

図１は、蒸気タービンのロータのうち、動翼２とディスク１との組み合わせ部の構成を示す概念図である。図１には、動翼２とディスク１との組み合わせ部（翼植込部）の代表例として、フォーク型植込部を示している。

動翼２は、ディスク１と係合するように設けられた翼植込部を一端に備える。動翼２の翼植込部は、ディスク１と係合するための複数のフォーク６と複数のピン穴７を備える。なお、図１には１つの動翼２を示しているが、通常、ロータは複数の動翼２を備える。

ディスク１は、ロータの回転軸の外周側に取り付けられた円盤状の部材であり、複数のディスクフォーク４とピン穴５を持つ。なお、図１は、ディスク１の一部のみを示しており、ディスク１の部分的な断面形状も示している。

ディスクフォーク４は、動翼２の翼植込部のフォーク６と係合するようにディスク１に設けられる。すなわち、ディスクフォーク４は、フォーク６の間隔に対応する間隔で、ディスク１の外縁部上にロータの軸方向に沿って配置されている。

ディスク１のピン穴５と動翼２のピン穴７は、直径が互いに略同一であり、動翼２のフォーク６がディスク１のディスクフォーク４に係合したときに、それぞれの中心位置が互いに略同一となるように製作されている。

ディスク１のピン穴５には、動翼２をディスク１に固定するためのピン３が挿入される。応力を分散してディスク１の耐久性を向上するため、ピン穴５は、１つのディスクフォーク４に対して複数設けられている。

動翼２のピン穴７には、ピン３が挿入される。ピン穴７は、挿入されたピン３が複数のフォーク６をロータの軸方向に貫通するように設けられている。

タービンの回転に伴ってピン穴７の周囲に応力がかかるため、ピン穴７の周囲にはき裂（以下、き裂を「欠陥」と称する。）が生じることがある。また、フォーク６は、段差１２を持つ形状であることが多いが、この段差１２にも欠陥が生じることがある。このため、供用中の動翼２の信頼性を確認するために、フォーク６の欠陥検査が重要視されている。フォーク６の欠陥検査には、超音波探傷センサを使用する超音波探傷が用いられる。以下、超音波探傷センサを「センサ」とも称する。

図２は、動翼２の翼植込部のフォーク６を超音波探傷する方法の概念図である。図２には、動翼２の一部のみを示している。動翼２を形成する曲面上に超音波探傷センサ１０を設置し、センサ１０からピン穴７の周囲や段差１２に生じた欠陥に超音波１３を入射させ、欠陥で反射された超音波を検出することで探傷をし、フォーク６の欠陥検査を行う。

動翼２とディスク１との組み合わせ部（翼植込部）には、フォーク型以外にも鞍型やアキシャル型等の構造があるが、これらの構造でも図２に示したのと同様の方法で翼植込部を超音波探傷する。

従来の超音波探傷センサの例として、特許文献１には、複数の振動子を有し、各振動子は長手方向に所定の曲率で湾曲しており、複数の振動子の湾曲方向と異なる方向に湾曲する曲面状の配列で配置されているフェーズドアレイプローブが記載されている。特許文献２には、超音波を発する振動子および振動子を配置するセンサ設置部材（ウェッジ）の振動子面が曲率をもって湾曲しており、振動子面の曲率をなす円の中心は、ウェッジを円柱状試験体に対向配置させた時の円柱状試験体の側にあり、振動子面は、ウェッジの試験体側面で、入射する超音波が円柱状試験体の円周方向に広がらないように曲率を有する超音波探傷の探触子が記載されている。

特開２００４−３４０８０９号公報 特開２０１４−１８５８９５号公報

図３Ａと図３Ｂは、動翼の翼植込部を超音波探傷する際の、従来の超音波探傷センサが持つ課題を示す図である。図３Ａと図３Ｂには、簡単のために、曲面を持つ動翼２と、動翼２の曲面上に設置された超音波探傷センサ６０、７０とを、模式的に示す。センサ６０、７０は、複数の超音波素子１１を備える。

図３Ａは、従来の、超音波素子１１が平面状に配置されている超音波探傷センサ６０（平面センサ）が持つ課題を示す図である。平面センサであるセンサ６０を動翼２の曲面上に配置すると、センサ６０と動翼２との間に隙間１４ができることで、センサと検査対象との間での超音波伝達効率が低下したり、隙間で生じる多重反射がノイズとなって感度やＳ／Ｎが低下したりするという問題が生じる。このため、感度やＳ／Ｎの向上といった課題が生じる。例えば、使用する超音波が縦波でその周波数が５ＭＨｚの場合には、センサ６０と動翼２との間に０．５ｍｍ以上の隙間１４ができると、感度やＳ／Ｎが低下するという問題が生じる。

図３Ｂは、従来の、超音波素子１１が定曲率の曲面状に配置されている超音波探傷センサ７０（曲面センサ）が持つ課題を示す図である。特許文献１に記載されているフェーズドアレイプローブは、このようなセンサ７０である。定曲率の曲面状のセンサ７０は、複数の形状の動翼に対応するのが困難であるという課題を持つ。すなわち、定曲率の曲面状のセンサ７０を用いると、ある動翼２では、動翼２の曲面との間に隙間なくセンサ７０を配置できても（図３Ｂの左図）、形状が異なり曲面の曲率が異なる他の動翼２ａでは、センサ７０と動翼２ａの曲面との間に０．５ｍｍ以上の隙間１４ができることで感度やＳ／Ｎが低下し（図３Ｂの右図）、感度やＳ／Ｎの向上という課題が生じる。センサと検査対象との間に隙間１４ができると、平面センサ６０を用いた場合と同様の理由で感度やＳ／Ｎの低下が生じる。

このため、特許文献２に記載されているように、動翼２の曲面に密着可能な形状を持つセンサ設置部材（ウェッジ）を備えるセンサが開発されている。しかし、このようなセンサ設置部材を用いると、センサと動翼を直接接触させた場合と較べて、超音波の入射率が低下するため、感度が低下する。このため、感度向上が課題となる。

本発明は、曲面状に配置された超音波素子を備え、曲面形状を有する検査対象物に配置してもＳ／Ｎと超音波の信号強度との低下を防止できる超音波探傷センサと、この超音波探傷センサを用いた超音波探傷方法を提供することを目的とする。

本発明による超音波探傷センサは、複数の超音波素子を備え、曲面を持つ検査対象物の前記曲面上に設置される超音波探傷センサであり、前記検査対象物は、前記曲面が凸状であり、前記超音波探傷センサは、前記超音波素子が曲面状に並んで配置されており、少なくとも１つの前記超音波素子を含む曲面状の複数の領域に分割され、複数の前記領域の各領域の曲率半径は、前記検査対象物の、前記各領域が対面する部分内の最大の曲率半径以上である。

本発明によれば、曲面状に配置された超音波素子を備え、曲面形状を有する検査対象物に配置してもＳ／Ｎと超音波の信号強度との低下を防止できる超音波探傷センサと、この超音波探傷センサを用いた超音波探傷方法を提供することができる。

蒸気タービンのロータのうち、動翼とディスクとの組み合わせ部（フォーク型植込部）の構成を示す概念図。 動翼の翼植込部のフォークを超音波探傷する方法の概念図。 従来の、超音波素子が平面状に配置されている超音波探傷センサが持つ課題を示す図。 従来の、超音波素子が定曲率の曲面状に配置されている超音波探傷センサが持つ課題を示す図。 本発明の実施例１による超音波探傷センサの構成を説明するための図。 本発明の実施例１による超音波探傷センサの効果を説明するための図。 本実施例による超音波探傷センサを用いた超音波探傷装置の構成図。 本発明の実施例１による超音波探傷方法のフロー図。 本発明の実施例２による超音波探傷センサの構成を説明するための図。 本発明の実施例２による超音波探傷センサの効果を説明するための図。

本発明による超音波探傷センサは、曲面状に並んで配置された複数の超音波素子を備え、曲面形状を有する検査対象物に対面するように（接する場合も含む）設置され、検査対象物の欠陥の有無を検査する。本発明による超音波探傷センサには、例えば、リニアアレイセンサやマトリクスアレイセンサのようなアレイセンサを用いることができる。検査対象物は任意であるが、以下では、蒸気タービンのロータの動翼を検査する例を説明する。

以下、本発明の実施例による超音波探傷センサと超音波探傷方法を説明する。なお、本明細書で用いる図面において、同一の要素には同一の符号を付け、これらの要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。

図４は、本発明の実施例１による超音波探傷センサの構成を説明するための図である。図４には、凸状の曲面を持つ動翼２と、動翼２の凸状の曲面上に設置された超音波探傷センサ１０とを、模式的に示す。センサ１０は、動翼２の曲面に沿って曲面状に並んで配置された複数の超音波素子１１を備える。動翼２は、動翼２の部分により曲率半径が異なるものとする。

センサ１０は、曲面状の複数の領域ｄｉ（１≦ｉ≦ｎ、ｎは２以上の整数）に分割される。領域ｄ１〜領域ｄｎは、この順に並んでおり、領域ｄ１は、センサ１０の一端にあり、領域ｄｎは、センサ１０の他端にあるものとする。領域ｄｉは、少なくとも１つの超音波素子１１を含む。各領域ｄｉ内の超音波素子１１の数は、任意に定めることができ、互いに等しくても等しくなくてもよい。

領域ｄｉは、動翼２に対面し、動翼２の曲面に沿う曲面状である。図４に示した例では、領域ｄｉの曲率半径ｒ（ｉ）は、領域ｄ１から領域ｄｎに向かって単調に小さくなっており、ｒ（１）＞ｒ（２）＞……＞ｒ（ｎ）である。

各領域ｄｉの曲率半径ｒ（ｉ）は、動翼２のうち、各領域ｄｉが対面する部分Ｄｉ内の最大の曲率半径Ｒｉ以上である（ｒ（ｉ）≧Ｒｉ）。このようにすると、センサ１０の各領域ｄｉの曲率半径ｒ（ｉ）が、各領域ｄｉが対面する動翼２の曲面の曲率半径以上であるので、センサ１０と動翼２の曲面との間に０．５ｍｍ以上の隙間が生じる範囲が狭くなり、Ｓ／Ｎと超音波の信号強度との低下を防止できる。

前述したように、各領域ｄｉの曲率半径ｒ（ｉ）は、領域ｄｉの位置がセンサ１０の一端から他端に向かうにつれて（図４に示した例では、領域ｄ１から領域ｄｎに向かって）単調に減少する。この曲率半径ｒ（ｉ）の減少割合は、任意に定めることができる。例えば、各領域ｄｉの曲率半径ｒ（ｉ）は、センサ１０の一端から領域ｄｉまでの距離に比例して減少するように定めることができる。

図５は、本実施例による超音波探傷センサの効果を説明するための図であり、検査対象物である動翼２の曲率半径に対する、センサ１０の接触面積の依存性を示すグラフである。ここでいう接触面積とは、センサ１０のうち、動翼２との距離（隙間）が０．５ｍｍより小さい領域ｄｉの面積である。

図５のグラフは、動翼２の曲率半径が、センサ１０の設置位置の一端から他端に向かって小さくなる例について、動翼２の曲率半径とセンサ１０の接触面積との関係を計算により求めたものである。

図５では、センサ１０の領域ｄｉの数が１０（ｎ＝１０）であり、領域ｄｉの曲率半径ｒ（ｉ）は、
ｒ（１）＝１００ｍｍ
ｒ（ｎ）＝５０ｍｍ
ｒ（ｉ）＝ｒ（１）−（ｒ（１）−ｒ（ｎ））×（ｉ―１）÷（ｎ−１）
と近似している。

センサ１０は、上述したｒ（ｉ）＞Ｒｉの関係を満たすものとし、
ｒ（１）÷ｒ（ｎ）＝２
の関係を保ちながら、動翼２の各部分Ｄｉの曲率半径Ｒｉが５０ｍｍから１００ｍｍの範囲である場合の、センサ１０の接触面積を評価した。この接触面積は、検査対象の曲率半径Ｒｉが１００ｍｍで一定のときの値を１として規格化して表示している。

図５には、曲率半径ｒ（ｉ）が一定の従来のセンサを用いた場合の、センサの接触面積を１点破線で示した。一例として、各領域ｄｉの曲率半径ｒ（ｉ）が７５ｍｍで一定であるセンサを用いた場合の、センサの接触面積を求めた。

図５からわかるように、本実施例によるセンサ１０は、いずれの動翼２の曲率半径に対しても、従来のセンサより接触面積が大きい。このため、本実施例によるセンサ１０は、超音波の入射強度が向上され、Ｓ／Ｎが向上される。

図６は、本実施例による超音波探傷センサを用いた超音波探傷装置の構成図である。超音波探傷装置８は、Ｉ／Ｏポート３１、Ａ／Ｄコンバータ２９、及びＤ／Ａコンバータ３０を備え、制御コンピュータ９及び本実施例によるセンサ１０に接続される。センサ１０は、検査対象物に超音波を入射して、検査対象物の超音波探傷を行う。

制御コンピュータ９は、ＣＰＵ２１、Ｉ／Ｏポート２５、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２３、及びリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）２４を備える。ＣＰＵ２１は、Ｉ／Ｏポート２５、ＨＤＤ２２、ＲＡＭ２３、及びＲＯＭ２４に接続される。Ｉ／Ｏポート２５は、入力装置であるキーボード２６、出力装置であるモニタ２８、記録媒体駆動装置２７、及び超音波探傷装置８のＩ／Ｏポート３１に接続される。記録媒体駆動装置２７が情報を読み書きする記録媒体には、ＤＶＤやブルーレイ等を用いることができる。また、磁気記憶媒体であるＨＤＤ２２の代わりに、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）を用いることもできる。

図７は、本発明の実施例１による超音波探傷方法のフロー図である。本実施例による超音波探傷方法は、図６に示した超音波探傷装置を用いる。

ステップ１０１は、センサ１０が備える超音波素子１１の全てを用いて超音波探傷を行うステップである。検査員は、初めに、検査対象物の形状、検査対象物での超音波の音速、検査対象物の超音波探傷を行う位置、検査対象物に設置したセンサ１０の位置、及びセンサ１０が備える超音波素子１１の数とサイズ等の超音波探傷条件を、制御コンピュータ９に入力する。超音波探傷条件は、キーボード２６及び記録媒体駆動装置２７のうちの１つ以上の装置を用いて制御コンピュータ９に入力され、Ｉ／Ｏポート２５を介してＣＰＵ２１に伝達され、ＲＡＭ２３及びＨＤＤ２２のうちの１つ以上に記憶される。

次に、超音波素子１１のそれぞれから発信された超音波が超音波の焦点に同時に届くように、超音波素子１１間の超音波の発信開始時間の差をＣＰＵ２１で計算し、超音波探傷を行う。超音波探傷装置８のＤ／Ａコンバータ３０がセンサ１０に電圧を印加してセンサ１０が検査対象物に超音波を送信し、検査対象物内で反射された超音波をセンサ１０が受信することで、超音波探傷を行う。センサ１０が受信した超音波の信号は、超音波探傷装置８のＡ／Ｄコンバータ２９とＩ／Ｏポート３１と制御コンピュータ９のＩ／Ｏポート２５を介して、制御コンピュータ９のＣＰＵ２１に伝達される。ＣＰＵ２１は、超音波探傷結果を、ＲＡＭ２３及びＨＤＤ２２のうちの１つ以上に記憶するとともに、Ｉ／Ｏポート２５を介してモニタ２８に表示する。

ステップ１０２は、センサ１０が備える超音波素子１１の全てを用いて超音波探傷を行ったときのＳ／Ｎを評価するステップである。ステップ１０２では、ステップ１０１で行った超音波探傷の結果を利用する。ＣＰＵ２１は、検査対象物内で反射された超音波の強度をＳとし、センサ１０と検査対象物との間の隙間で生じた多重反射信号等をノイズＮとして、Ｓ／Ｎを求める。例えば、検査対象物が蒸気タービンのロータの動翼の場合には、翼植込部の欠陥や凹凸形状部で反射された超音波の強度（反射波強度）をＳとし、センサ１０と動翼との間の隙間で生じる多重反射信号等をノイズＮとする。ＣＰＵ２１は、Ｓ／Ｎの評価結果を、ＲＡＭ２３及びＨＤＤ２２のうちの１つ以上に記憶するとともに、Ｉ／Ｏポート２５を介してモニタ２８に表示する。

ステップ１０３は、センサ１０が備える超音波素子１１のうち、Ｓ／Ｎが大きい超音波素子１１を求めるステップである。ステップ１０３は、ステップ１０３ａとステップ１０３ｂとステップ１０３ｃという３つのステップからなり、ＣＰＵ２１が実施する。ステップ１０３ａとステップ１０３ｂは、後述するように繰り返し行われる。

ステップ１０３ａは、センサ１０が備える超音波素子１１のうち、一部の超音波素子１１を用いて超音波探傷を行うステップである。ステップ１０３ａで用いる一部の超音波素子１１は、検査対象物の形状（曲面の曲率半径）や超音波素子１１の位置などに応じて任意に選んで組み合わせることができる。ステップ１０３ａで用いる一部の超音波素子１１は、１つでも複数でもよい。ステップ１０３ａでの超音波探傷は、このようにして選んだ一部の超音波素子１１の組み合わせ（超音波素子１１が１つの場合も含む。）を用いて、ステップ１０１での超音波探傷と同様にして行う。

ステップ１０３ｂは、ステップ１０３ａで行った超音波探傷のＳ／Ｎを評価するステップである。ステップ１０３ｂでのＳ／Ｎの評価は、ステップ１０２でのＳ／Ｎの評価と同様にして行う。ＣＰＵ２１は、Ｓ／Ｎの評価結果を、ＲＡＭ２３及びＨＤＤ２２のうちの１つ以上に記憶するとともに、Ｉ／Ｏポート２５を介してモニタ２８に表示する。

ステップ１０３ｂが終わったら、再びステップ１０３ａに進み、センサ１０が備える超音波素子１１のうち、これまでのステップ１０３ａでの超音波探傷で用いた超音波素子１１の組み合わせと異なる組み合わせの超音波素子１１を用いて、超音波探傷を行う。そして、再びステップ１０３ｂに進み、直前に行ったステップ１０３ａでの超音波探傷のＳ／Ｎを評価する。このようにして、センサ１０が備える超音波素子１１の全てに対し、超音波素子１１の組み合わせごとに、ステップ１０３ａとステップ１０３ｂの処理を行う。

全ての超音波素子１１に対してステップ１０３ａとステップ１０３ｂの処理が終わったら、ステップ１０３ｃに進む。

ステップ１０３ｃでは、ステップ１０２で求めたＳ／Ｎよりも大きいＳ／Ｎをステップ１０３ａで与えた超音波素子１１の組み合わせを求める。すなわち、全ての超音波素子１１を用いたときのＳ／Ｎよりも一部の超音波素子１１を用いたときのＳ／Ｎが大きければ、このときの一部の超音波素子１１の組み合わせを求める。ステップ１０３ｃで求めた超音波素子１１の組み合わせを、Ｓ／Ｎが大きい（高い）超音波素子１１の組み合わせと呼ぶ。

このように、ステップ１０３では、センサ１０が備える超音波素子１１を任意の複数の組み合わせ（超音波素子１１が１つの場合も含む。）に分け、この超音波素子１１の組み合わせを用いてステップ１０３ａとステップ１０３ｂを行い、ステップ１０３ａとステップ１０３ｂを繰り返すことで、センサ１０が備える全ての超音波素子１１に対して組み合わせごとにＳ／Ｎを求める。そして、ステップ１０３ｃで、Ｓ／Ｎが大きい超音波素子１１の組み合わせ（全ての超音波素子１１を用いた場合よりもＳ／Ｎが大きい超音波素子１１の組み合わせ）を求める。

なお、ステップ１０３では、センサ１０が備える超音波素子１１の全てに対して、ステップ１０３ａとステップ１０３ｂの処理を行わなくてもよい。例えば、センサ１０の接触面積が大きい（センサ１０と検査対象物との間の隙間が０．５ｍｍより小さい）と推測できる領域にある超音波素子１１のみに対して、ステップ１０３ａとステップ１０３ｂの処理を行ってもよい。

ステップ１０４は、ステップ１０３で求めたＳ／Ｎが大きい超音波素子１１の組み合わせを用いて超音波探傷を行うステップである。Ｓ／Ｎが大きい超音波素子１１の組み合わせが複数ある場合には、Ｓ／Ｎが最も大きい超音波素子１１の組み合わせを用いて超音波探傷を行うことが好ましい。ステップ１０４での超音波探傷は、ステップ１０１での超音波探傷と同様にして行う。

ステップ１０４は、省略することもできる。この場合は、ステップ１０３ａでの超音波探傷の結果を、ＲＡＭ２３及びＨＤＤ２２のうちの１つ以上に記憶しておく。そして、ステップ１０３ｃで求めた超音波素子１１の組み合わせ（すなわち、Ｓ／Ｎが大きい超音波素子１１の組み合わせ）を用いたときのステップ１０３ａでのいずれか１つ以上の超音波探傷の結果を、検査対象物の超音波探傷の結果とする。Ｓ／Ｎが大きい超音波素子１１の組み合わせが複数ある場合には、Ｓ／Ｎが最も大きい超音波素子１１の組み合わせを用いたときの、ステップ１０３ａでの超音波探傷の結果を、検査対象物の超音波探傷の結果とすることが好ましい。

本実施例による超音波探傷センサと超音波探傷方法は、以上のように構成されているため、曲面形状を有する検査対象物に対して超音波探傷を実施しても感度とＳ／Ｎの低下率を低減できる。また、センサの配置を検査対象物の曲面形状に合わせるためのセンサ設置部材を用いる必要がないので、超音波の信号強度の低下も低減できる。

実施例１では、動翼２が凸状の曲面を持ち、超音波探傷センサ１０が動翼２の凸状の曲面上に設置された例を説明した。実施例２では、動翼２が凹状の曲面を持ち、超音波探傷センサ１０が動翼２の凹状の曲面上に設置された例を説明する。

図８は、本発明の実施例２による超音波探傷センサの構成を説明するための図である。図８には、凹状の曲面を持つ動翼２と、動翼２の凹状の曲面上に設置された超音波探傷センサ１０とを、模式的に示す。センサ１０は、動翼２の曲面に沿って曲面状に並んで配置された複数の超音波素子１１を備える。

センサ１０は、実施例１のセンサ１０と同様に、曲面状の複数の領域ｄｉ（１≦ｉ≦ｎ、ｎは２以上の整数）に分割される。領域ｄｉは、動翼２に対面する曲面状である。領域ｄｉの曲率半径ｒ（ｉ）は、領域ｄｉによって異なり、領域ｄｉの位置がセンサ１０の一端から他端に向かうにつれて単調に小さくなるものとする。図８に示した例では、領域ｄｉの曲率半径ｒ（ｉ）は、領域ｄ１から領域ｄｎに向かって単調に小さくなっており、ｒ（１）＞ｒ（２）＞……＞ｒ（ｎ）である。

各領域ｄｉの曲率半径ｒ（ｉ）は、動翼２のうち、各領域ｄｉが対面する部分Ｄｉ内の最大の曲率半径Ｒｉ以下である（ｒ（ｉ）≦Ｒｉ）。このようにすると、センサ１０の各領域ｄｉの曲率半径ｒ（ｉ）が、各領域ｄｉが対面する動翼２の曲面の曲率半径以下であるので、センサ１０と動翼２の曲面との間に０．５ｍｍ以上の隙間ができにくくなり、Ｓ／Ｎと超音波の信号強度との低下を防止できる。

図９は、本実施例による超音波探傷センサの効果を説明するための図であり、検査対象物である動翼２の曲率半径に対する、センサ１０の接触面積の依存性を示すグラフである。ここでいう接触面積とは、センサ１０のうち、動翼２との距離（隙間）が０．５ｍｍより小さい領域ｄｉの面積である。図９のグラフは、図５のグラフと同一の条件で得られた。

図９には、曲率半径ｒ（ｉ）が７５ｍｍで一定の従来のセンサを用いた場合の、センサの接触面積を１点破線で示した。

図９からわかるように、本実施例によるセンサ１０は、いずれの動翼２の曲率半径に対しても、従来のセンサより接触面積が大きい。このため、本実施例によるセンサ１０は、超音波の入射強度が向上され、Ｓ／Ｎが向上されている。このため、同一のセンサ１０を用いて探傷可能な動翼の形状が増える。

本実施例による超音波探傷方法は、実施例１による超音波探傷方法と同様であるので、説明を省略する。

本実施例による超音波探傷センサと超音波探傷方法は、以上のように構成されているため、実施例１による超音波探傷センサと超音波探傷方法と同様に、曲面形状を有する検査対象物に対して超音波探傷を実施してもＳ／Ｎの低下を低減できる。また、センサの配置を検査対象物の曲面形状に合わせるためのセンサ設置部材を用いる必要がないので、超音波の信号強度の低下も低減できる。

実施例３では、動翼２が鞍型の曲面を持ち、超音波探傷センサ１０が動翼２の鞍型の曲面上に設置された例を説明する。鞍型の曲面は、凸状の曲面部分と凹状の曲面部分とを持ち、ある方向では凸状で他の方向では凹状の曲面である。このような形状の曲面を持つ動翼２に対しては、方形の超音波探傷センサ１０を用い、鞍型の曲面に方形の超音波探傷センサ１０を設置する。

センサ１０のうち、動翼２の凸状の曲面部分上に設置された部分については、実施例１と同様に、各領域ｄｉの曲率半径ｒ（ｉ）は、各領域ｄｉが対面する動翼２の部分Ｄｉ内の最大の曲率半径Ｒｉ以上である（ｒ（ｉ）≧Ｒｉ）。センサ１０のうち、動翼２の凹状の曲面部分上に設置された部分については、実施例２と同様に、各領域ｄｉの曲率半径ｒ（ｉ）は、各領域ｄｉが対面する動翼２の部分Ｄｉ内の最大の曲率半径Ｒｉ以下である（ｒ（ｉ）≦Ｒｉ）。

このような構成のセンサ１０を用いると、鞍型の曲面を持つ形状の動翼２に対しても、実施例１、２と同様に、Ｓ／Ｎの低下と超音波の信号強度の低下とを低減できる。

なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記の実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様に限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、削除したり、他の構成を追加・置換したりすることが可能である。

１…ディスク、２、２ａ…動翼、３…ピン、４…ディスクフォーク、５…ディスクのピン穴、６…フォーク、７…動翼のピン穴、８…超音波探傷装置、９…制御コンピュータ、１０…超音波探傷センサ、１１…超音波素子、１２…段差、１３…超音波、１４…隙間、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…記録媒体駆動装置、２８…モニタ、２９…Ａ／Ｄコンバータ、３０…Ｄ／Ａコンバータ、３１…Ｉ／Ｏポート、６０、７０…超音波探傷センサ。

Claims (5)

1. 複数の超音波素子を備え、曲面を持つ検査対象物の前記曲面上に設置される超音波探傷センサにおいて、
   前記検査対象物は、前記曲面が凸状であり、
   前記超音波探傷センサは、前記超音波素子が曲面状に並んで配置されており、少なくとも１つの前記超音波素子を含む曲面状の複数の領域に分割され、
   複数の前記領域の各領域の曲率半径は、前記検査対象物の、前記各領域が対面する部分内の最大の曲率半径以上である、
   ことを特徴とする超音波探傷センサ。
2. 複数の超音波素子を備え、曲面を持つ検査対象物の前記曲面上に設置される超音波探傷センサにおいて、
   前記検査対象物は、前記曲面が凹状であり、
   前記超音波探傷センサは、前記超音波素子が曲面状に並んで配置されており、少なくとも１つの前記超音波素子を含む曲面状の複数の領域に分割され、
   複数の前記領域の各領域の曲率半径は、前記検査対象物の、前記各領域が対面する部分内の最大の曲率半径以下である、
   ことを特徴とする超音波探傷センサ。
3. 複数の超音波素子を備え、曲面を持つ検査対象物の前記曲面上に設置される超音波探傷センサにおいて、
   前記検査対象物は、前記曲面が鞍型の曲面で凸状の曲面部分と凹状の曲面部分とを持ち、
   前記超音波探傷センサは、前記超音波素子が曲面状に並んで配置されており、少なくとも１つの前記超音波素子を含む曲面状の複数の領域に分割され、
   複数の前記領域のうち前記検査対象物の前記凸状の曲面部分に設置される各領域の曲率半径は、前記検査対象物の、前記各領域が対面する部分内の最大の曲率半径以上であり、
   複数の前記領域のうち前記検査対象物の前記凹状の曲面部分に設置される各領域の曲率半径は、前記検査対象物の、前記各領域が対面する部分内の最大の曲率半径以下である、
   ことを特徴とする超音波探傷センサ。
4. 超音波探傷センサを用いて検査対象物の超音波探傷を行う超音波探傷方法において、
   前記超音波探傷センサは、請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波探傷センサであり、
   前記超音波探傷センサが備える前記超音波素子の全てを用いて、前記検査対象物の超音波探傷を行う全素子探傷ステップと、
   前記全素子探傷ステップで行った超音波探傷のＳ／Ｎを求める全素子Ｓ／Ｎ評価ステップと、
   前記超音波探傷センサが備える前記超音波素子のうち一部の前記超音波素子を用いて、前記検査対象物の超音波探傷を行う一部素子探傷ステップと、
   前記一部素子探傷ステップで行った超音波探傷のＳ／Ｎを求める一部素子Ｓ／Ｎ評価ステップと、
   前記全素子Ｓ／Ｎ評価ステップで求めたＳ／Ｎよりも大きいＳ／Ｎを前記一部素子探傷ステップで与えた一部の前記超音波素子を求める高Ｓ／Ｎ素子特定ステップと、
   前記高Ｓ／Ｎ素子特定ステップで求めた一部の前記超音波素子を用いて、前記検査対象物の超音波探傷を行う高Ｓ／Ｎ素子探傷ステップと、
   を備えることを特徴とする超音波探傷方法。
5. 請求項４に記載の超音波探傷方法において、
   前記高Ｓ／Ｎ素子探傷ステップを備えず、
   前記高Ｓ／Ｎ素子特定ステップで求めた一部の前記超音波素子を用いて前記一部素子探傷ステップで超音波探傷を行ったときの超音波探傷の結果を、前記検査対象物の超音波探傷の結果とする超音波探傷方法。

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