JP2018054354A - Ultrasonic flaw detector, data processing device and ultrasonic flaw detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、超音波探傷装置、データ処理装置および超音波探傷方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to an ultrasonic flaw detection apparatus, a data processing apparatus, and an ultrasonic flaw detection method.
超音波探傷試験(UT:Ultrasonic Testing)は、非破壊で構造材の表面および内部の健全性を確認できる技術であり、様々な分野で欠かせない検査技術となっている。小型の超音波送受信用の圧電素子を並べ、圧電素子ごとにタイミング(遅延時間)をずらして超音波発信することにより任意の波形を形成できるフェーズドアレイ超音波探傷試験(PAUT:Phased Array UT)は、工業用途でも広く用いられている。 Ultrasonic testing (UT) is a technique that enables non-destructive confirmation of the surface and internal soundness of a structural material, and is an indispensable inspection technique in various fields. Phased array ultrasonic flaw test (PAUT: Phased Array UT) that can form arbitrary waveforms by arranging small piezoelectric elements for ultrasonic transmission / reception and transmitting ultrasonic waves by shifting the timing (delay time) for each piezoelectric element is It is also widely used in industrial applications.
フェーズドアレイ超音波探傷技術は、所定の角度でしか超音波を発信できない単眼プローブに比べ、1回の探傷で広範囲を探傷したり、複数の角度で探傷したり、複雑形状に対応できる可能性があり、作業工数低減が可能な点が大きな魅力となっている。フェーズドアレイ超音波探傷技術は、さらに検査を高速化するために、さまざまな取り組みがなされている。本来、フェーズドアレイ超音波探傷試験では複数個の素子群にそれぞれ時間的な遅延をかけて励起することで、自由に探傷屈折角や焦点深さを制御するものである。 Phased array ultrasonic flaw detection technology can detect a wide area with a single flaw detection, flaw detection at multiple angles, or support complex shapes compared to a monocular probe that can emit ultrasonic waves only at a predetermined angle. There is a great attraction that the work man-hours can be reduced. In the phased array ultrasonic flaw detection technology, various efforts have been made to further speed up the inspection. Originally, in a phased array ultrasonic flaw detection test, a plurality of element groups are excited with a time delay, thereby freely controlling the flaw detection refraction angle and the focal depth.
この場合、1つの素子群に1セットの遅延時間を与えて1波形の探傷結果を得る(以後これを1シーケンスと呼称する)が、シーケンス数が複数例えば1000を超えるようになってくると、測定時間が長くなってしまう。そこで、超音波を送受信する回数をなるべく減らして、測定時間を減らす試みがなされている。 In this case, one set of delay time is given to one element group to obtain a flaw detection result of one waveform (hereinafter referred to as one sequence). When the number of sequences exceeds, for example, 1000, Measurement time becomes longer. Thus, attempts have been made to reduce the measurement time by reducing the number of times of transmitting and receiving ultrasonic waves as much as possible.
そもそも上述のフェーズドアレイ超音波探傷試験では、送受信素子がn個のとき、1送信素子につき受信素子n個分の生波形すなわちn×n個の生波形が収録できていれば、遅延時間に従って波形の時間軸をずらし、足し合わせることで全条件がオフラインで再構成できる。この考え方を利用して、フェーズドアレイ超音波探傷試験を高速化する試みはいくつかなされてきた。 In the first place, in the above-described phased array ultrasonic testing, when there are n transmission / reception elements, if there are n reception waveforms for each transmission element, that is, n × n raw waveforms can be recorded, the waveform follows the delay time. All conditions can be reconfigured offline by shifting and adding the time axes. Several attempts have been made to speed up the phased array ultrasonic testing using this concept.
例えば、超音波送受信を一度だけ行い、そこで得た受信信号を任意の探傷条件で合成する技術や、1つの素子で超音波を送信して複数の素子で超音波を受信するシーケンスを、超音波を送信する素子を変えて繰返して、得られた波形を合成することで擬似的な送受信フォーカスが可能となる技術が知られている。 For example, a technique for performing ultrasonic transmission / reception only once and synthesizing received signals obtained there under an arbitrary flaw detection condition, or a sequence for transmitting ultrasonic waves with one element and receiving ultrasonic waves with multiple elements, A technique is known in which a pseudo transmission / reception focus is made possible by changing the element for transmitting the signal repeatedly and synthesizing the obtained waveforms.
また、溶接部など、異方性があったり結晶粒が粗大化していたりする検査対象においてノイズを欠陥と誤認識することを防ぐため、信号ノイズ比(SN比)の向上が課題とされている。例えば溶接部検査において、データベースやシミュレーションを用いる技術のほか、専用のプローブを設計する技術なども知られている。また、最近では、アレイ素子の大きさなどを変化させた探傷法も知られている。 Further, in order to prevent erroneous recognition of noise as a defect in an inspection object such as a welded portion where there is anisotropy or crystal grains are coarsened, improvement of the signal-to-noise ratio (SN ratio) is a problem. . For example, in a welded part inspection, a technique for designing a dedicated probe is known in addition to a technique using a database or a simulation. Recently, a flaw detection method in which the size of the array element is changed is also known.
しかしながら、上述の、ノイズを欠陥に誤認識することを防ぐ種々の対策は、あくまでファンダメンタルな信号ノイズ比(SN比)の向上を目指したもので、欠陥エコー(欠陥で反射した超音波の反射波)とノイズを効果的に判別することは、依然困難である。 However, the above-mentioned various measures for preventing erroneous recognition of noise as a defect are aimed only at improving the fundamental signal-to-noise ratio (S / N ratio), and the defect echo (the reflected wave of the ultrasonic wave reflected by the defect). ) And noise are still difficult to distinguish effectively.
以上を踏まえ、本発明の実施形態は、探傷条件を変更した際のノイズの信号強度変化と欠陥エコーの信号強度変化の挙動が異なることを利用することで、溶接部等の超音波探傷上のノイズの大きな対象においても欠陥エコーとノイズの判別を事前の調査やデータベースとの比較を行うことなく効果的に可能とすることを目的とする。 Based on the above, the embodiment of the present invention is based on the fact that the behavior of the noise signal strength change and the defect echo signal strength change when the flaw detection conditions are changed is different from that on ultrasonic flaw detection such as a welded portion. An object of the present invention is to enable effective discrimination of a defect echo and noise even in a noisy object without prior investigation or comparison with a database.
上述の目的を達成するため、本実施形態に係る超音波探傷装置は、検査対象に超音波を送信し検査対象で反射した超音波を受信する複数の互いに並列に配された超音波素子を有する超音波アレイプローブと、前記超音波素子に振動を生ぜしめる電位差を印加可能な電位差印加部と、前記超音波素子が前記超音波を送受信するタイミングをずらすための遅延時間を算出する遅延時間演算部と、前記電位差印加部が前記超音波素子に電位差を印加した状態と、前記電位差印加部が前記超音波素子に電位差を印加しない状態とを切り替える切り替え部と、前記超音波素子が受信した受信波を前記遅延時間にしたがって合成した合成エコーに関する特徴量を算出する特徴量算出部と、前記検査対象への前記超音波の探傷条件の変化に対する前記特徴量の変化を算出する特徴量変化算出部と、算出した特徴量変化を表示する表示部と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the ultrasonic flaw detection apparatus according to the present embodiment includes a plurality of ultrasonic elements arranged in parallel to transmit ultrasonic waves to an inspection target and receive ultrasonic waves reflected by the inspection target. An ultrasonic array probe, a potential difference applying unit capable of applying a potential difference causing vibration to the ultrasonic element, and a delay time calculating unit for calculating a delay time for shifting the timing at which the ultrasonic element transmits and receives the ultrasonic wave A switching unit that switches between a state in which the potential difference applying unit applies a potential difference to the ultrasonic element and a state in which the potential difference applying unit does not apply a potential difference to the ultrasonic element, and a received wave received by the ultrasonic element A feature amount calculation unit that calculates a feature amount related to a synthesized echo that is synthesized according to the delay time; and A feature quantity variation calculating unit for calculating a change, a display unit for displaying the calculated feature quantity variation, characterized in that it comprises a.
また、本実施形態は、複数の超音波素子を有する超音波アレイプローブによって検査対象に送信され受信された信号データを処理するデータ処理装置において、前記超音波素子が超音波を送受信するタイミングをずらすための遅延時間を算出する遅延時間演算部と、電位差印加部が前記超音波素子に電位差を印加した状態と、前記電位差印加部が前記超音波素子に電位差を印加しない状態とを切り替える切り替え部と、前記超音波素子が受信した受信波を前記遅延時間にしたがって合成した合成エコーに関する特徴量を算出する特徴量算出部と、前記検査対象への前記超音波の探傷条件の変化に対する前記特徴量の変化を算出する特徴量変化算出部と、算出した特徴量変化を表示する表示部と、を備えることを特徴とする。 Further, according to the present embodiment, in a data processing apparatus that processes signal data transmitted to and received by an ultrasonic array probe having a plurality of ultrasonic elements, the timing at which the ultrasonic elements transmit and receive ultrasonic waves is shifted. A delay time calculating unit that calculates a delay time for the switching, a switching unit that switches between a state in which the potential difference applying unit applies a potential difference to the ultrasonic element and a state in which the potential difference applying unit does not apply a potential difference to the ultrasonic element. A feature amount calculation unit that calculates a feature amount related to a synthesized echo obtained by synthesizing the received wave received by the ultrasonic element according to the delay time; and a feature amount of the feature amount with respect to a change in a flaw detection condition of the ultrasonic wave to the inspection target A feature amount change calculation unit that calculates a change and a display unit that displays the calculated feature amount change are provided.
また、本実施形態に係る超音波探傷方法は、映像化部が、超音波アレイプローブの超音波素子から検査対象に送信した超音波の受信波の合成波形に基づいて前記検査対象の内部の映像を作成する映像作成ステップと、特徴量算出部が、前記映像に基づいて、特徴量を算出する特徴量算出ステップと、特徴量変化算出部が、探傷条件の変化に対して前記特徴量の変化を算出する特徴量変化算出ステップと、表示部が、前記特徴量の変化を表示する表示ステップと、を有することを特徴とする。 Further, in the ultrasonic flaw detection method according to the present embodiment, an image inside the inspection object is based on a composite waveform of an ultrasonic wave received from the ultrasonic element of the ultrasonic array probe to the inspection object by the imaging unit. A video creation step for creating a feature quantity, a feature quantity calculation section for calculating a feature quantity based on the video, and a feature quantity change calculation section for changing the feature quantity in response to a change in flaw detection conditions. A feature amount change calculating step for calculating the feature amount, and a display unit displaying the change in the feature amount.
本発明の実施形態によれば、欠陥エコーとノイズの判別を効果的に行うことができる。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to effectively determine a defect echo and noise.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る超音波探傷装置、データ処理装置および超音波探傷方法について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。 Hereinafter, an ultrasonic flaw detection apparatus, a data processing apparatus, and an ultrasonic flaw detection method according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the same or similar parts are denoted by common reference numerals, and redundant description is omitted.
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係る超音波探傷装置の構成を示すブロック図である。超音波探傷装置100は、超音波アレイプローブ10、受発信部20、演算部30、記憶部40、制御演算部50、表示部60および入力部70を有する。超音波探傷装置100は、検査対象1に内在する欠陥2を検出することを目的としている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic flaw detector according to the first embodiment. The
超音波アレイプローブ10は、複数の超音波素子11を有する。超音波素子11は、互いに一定の間隔をあけて1次元的(一方向)に配列されている。超音波素子11は、セラミクス製や複合材料、またはそれ以外の圧電効果により超音波を発生することができる圧電素子や高分子フィルムによる圧電素子またはその他の超音波を発生できる機構、超音波をダンピングするダンピング材、超音波の発振面に取り付けられた前面板のいずれかの構成、もしくはその組み合わせからなる構成とし、一般的に超音波探触子と称されるものとする。
The
なお、超音波アレイプローブ10が、1次元的に配列されている超音波素子11を有する例を説明したが、これに限定されない。たとえば、リニアアレイプローブの奥行き方向に圧電素子を不均一な大きさで分割した1.5次元アレイプローブ、圧電素子が2次元的に配列されたマトリクスアレイプローブ、リング状の圧電素子が同心円状に配列されたリングアレイプローブ、リングアレイプローブの圧電素子を周方向で分割した分割型リングアレイプローブ、圧電素子が不均一に配置された不均一アレイプローブ、円弧の周方向位置に素子を配置した円弧状アレイプローブ、球面の表面に素子を配置した球状アレイプローブなどでもよい。
In addition, although the example which has the
また、これらのアレイプローブを、種類を問わずに複数組合せて使用する所謂タンデム探傷でもよい。また上記のアレイプローブはコーキングやパッキングにより気中、水中を問わず利用できるものも含まれる。 Also, so-called tandem flaw detection using a combination of a plurality of these array probes regardless of the type may be used. The above array probes include those that can be used regardless of whether in the air or underwater by caulking or packing.
検査対象1の検査時に、超音波アレイプローブ10と検査対象1との間に、楔ともよばれる音響伝搬媒質5が設けられている。音響伝搬媒質5は、指向性の高い角度で超音波を検査対象1へ入射するためのものである。音響伝搬媒質5としては、超音波が伝搬可能で音響インピーダンスが把握できている等方材を用いる。なお、検査対象1の面が平坦である場合などでは、音響伝搬媒質5は使用しなくともよい。
When the
音響伝搬媒質5として用いる等方材としては、たとえば、アクリル、ポリイミド、ゲル、その他高分子などがある。超音波素子11の前面板(図示せず)と音響インピーダンスが近い、もしくは同じ材質を用いることもできるし、検査対象1と音響インピーダンスが近い、もしくは同じ材質を用いることもできる。また、段階的もしくは漸次的に音響インピーダンスを変化させる複合材料でもよい。
Examples of the isotropic material used as the
また、音響伝搬媒質5内の多重反射波が探傷結果に影響を与えないように、音響伝搬媒質5内外にダンピング材を配置したり、山型の波消し形状を設けたり、多重反射低減機構を有する場合もある。なお、以下の説明では、超音波アレイプローブ10から検査対象1へ超音波を入射させる際の説明図において音響伝搬媒質5の表示を省略している場合もある。
Further, in order to prevent the multiple reflected waves in the
超音波アレイプローブ10から検査対象1に至る経路の接触部、すなわち、超音波アレイプローブ10と音響伝搬媒質5との接触部、および音響伝搬媒質5と検査対象1との接触部、あるいは、音響伝搬媒質5を使用しない場合の超音波アレイプローブ10と検査対象1との接触部には、超音波を伝搬させるために音響接触媒質(図示せず)が用いられる。音響接触媒質は、例えば水やグリセリン、マシン油、ひまし油、アクリル、ポリスチレン、ゲル等、超音波を伝搬できる媒質である。
The contact part of the path from the
受発信部20は、電位差印加部21、切り替え部22、およびAD変換部23を有する。電位差印加部21は、印加可能に接続された超音波素子11に対して、超音波素子11に振動を生ぜしめる電位差を印加する。切り替え部22は、制御演算部50からの指令に基づいて、超音波素子11のそれぞれについて、電位差印加部21に接続される状態と電位差印加部21に接続されない状態との間の相互の切り替えを行う。AD変換部23は、超音波素子11のそれぞれが受信した信号(エコー信号)のディジタル化を行い、ディジタル超音波波形として記憶部40に出力する。
The transmission /
記憶部40は、信号処理情報記憶部41およびパラメータ記憶部42を有する。信号処理情報記憶部41は受発信部20が受信した超音波のエコー信号(ディジタル超音波波形データ)を記憶する。また、演算部30における演算処理結果を処理情報として記憶する。パラメータ記憶部42は、後述する演算部30の欠陥判定部37での判定に使用する判定用パラメータを記憶する。判定用パラメータは、入力部70から入力される。
The
図2は、超音波の送信を示す概念的縦断面図である。一般的なフェーズドアレイを用いた場合の探傷を示す。検査対象1の内部に、超音波を任意の探傷屈折角βおよび焦点位置で入射させるために、超音波アレイプローブ10内に定義した駆動素子群を構成する各超音波素子11に適切な時間遅延を付与し発振させていく。これにより、超音波の検査対象1への入射角αや焦点位置(図示、説明せず)の制御が可能になる。
FIG. 2 is a conceptual longitudinal sectional view showing transmission of ultrasonic waves. This shows flaw detection using a general phased array. In order to make an ultrasonic wave enter the
超音波アレイプローブ10内の駆動素子群を走査していくことで、超音波素子11の並んでいる方向の断面図を得るリニアスキャン法、駆動素子群の位置を固定して探傷屈折角βのみを走査して扇状の断面図を得るセクタスキャン法等がある。本実施形態では、代表的にリニアスキャン法を例に取って説明するが、セクタスキャン法に加え、測定したい領域に合わせて焦点深さを変化させるDynamic Depth Focusing(DDF)等、複数の超音波素子11を遅延時間制御して実施する他の探傷方法でもよい。
The scanning element group in the
演算部30は、遅延時間演算部31、信号合成部32、映像化部33、抽出部34、特徴量算出部35としての強度分布算出部35a、特徴量変化算出部36としての強度分布変化算出部36a、および欠陥判定部37を有する。
The
遅延時間演算部31は、超音波を、所定の探傷屈折角βおよび焦点深さに集束させるために、駆動素子群としての複数の超音波素子11に、電位差印加部21から電圧を印加するように切り替えるタイミング、すなわち超音波の発信のタイミングをずらすための遅延時間を計算する。この遅延時間に基づいて、切り替え部22は切り替えを行い、それぞれの超音波素子11を、電圧印加状態とする。すなわち、遅延時間演算部31において所望の探傷条件から算出した遅延時間に基づいてそれぞれの超音波素子11を駆動することによって、超音波アレイプローブ10により所望の探傷条件での探傷を行うことができる。なお、探傷条件とは、超音波探傷を行う際の探傷パラメータであり、本実施形態においては少なくとも探傷屈折角βおよび焦点深さのいずれかを含むが、探傷を行なう際に必要なこの他の探傷パラメータであっても構わない。
The delay
遅延時間の算出は、超音波アレイプローブ10と検査対象1との相対位置関係、探傷屈折角β、フォーカス深さ、検査対象1の表面形状、音響伝搬媒質5および検査対象1における音速から求められる。
The delay time is calculated from the relative positional relationship between the
この際、検査対象1の表面形状が一般的な平面や傾いた平面でなく曲率や凹凸部があっても、それを考慮した幾何計算を行うこともできる。検査対象1の表面形状は、超音波素子11から発せられた超音波の飛行時間を用いて計算してもよいし、既存の図面等の形状データを読み込むことでもできる。また、カメラやレーザ距離計等の検査対象表面形状計測手段を、超音波アレイプローブ10に付属させたり、その近くに別途設けたりしてもよい。また、遅延時間自体、予め計算してあるものを読込んで使用することもできる。
At this time, even if the surface shape of the
検査対象1を検査するにあたって、たとえば、検査対象1の領域ごとに検査する場合があり、超音波アレイプローブ10が有する全ての超音波素子11を使用するのではなく、
その一部の超音波素子11を同じグループとして同時に用い、グループを順次移動する場合がある。このように、同じグループに用いられる超音波素子11のことを、前述のように、駆動素子群と呼ぶこととする。なお、駆動素子群が、超音波アレイプローブ10内の全ての超音波素子11の場合であってもよい。
In inspecting the
Some of the
また、遅延時間演算部31は、受信側のタイミングをずらすための遅延時間も同様に計算する。
In addition, the delay
信号合成部32は、駆動素子群の超音波素子11が受信したそれぞれのディジタル超音波波形(エコー波形)のデータを用いて、それぞれの超音波素子11の受信側の遅延時間にしたがって受信したそれぞれのディジタル超音波波形データ(エコー波形信号)を時間軸移動して、加算もしくは加算平均して合成信号(合成エコーの信号)を得る。なお、合成は、加算や加算平均以外の方法であってもよい。信号合成部32での合成結果は、信号処理情報記憶部41に保存される。
The
図3は、第1の実施形態に係る超音波探傷装置の超音波の進行状態を示す概念図である。超音波の経路を示すそれぞれの線は、それぞれの駆動素子群に属する複数の超音波素子11のそれぞれに、遅延時間演算部31で算出した遅延時間分を遅らせて発信したものである。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing the progress of ultrasonic waves of the ultrasonic flaw detector according to the first embodiment. Each line indicating the path of the ultrasonic wave is transmitted to each of the plurality of
図4は、超音波の進行方向を説明するための概念図である。今、駆動素子群に属する超音波素子11が4つある場合を例に説明する。超音波素子11のそれぞれから超音波が発せられる発信位置をP1、P2、P3およびP4、これらの発信位置から発せられた超音波をC1、C2、C3およびC4とする。
FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining the traveling direction of ultrasonic waves. Now, a case where there are four
遅延時間を設けなければ超音波は、超音波アレイプローブ10の正面、すなわち、超音波素子11の並びの直線L0に平行のままに進行しながら伝搬する。
If no delay time is provided, the ultrasonic wave propagates while traveling parallel to the front surface of the
一方、それぞれの発信位置からの発信時刻が、Δtずつずれているとすると、それぞれの超音波の進む距離が段々遅れてくる。すなわち、P1から発せられた超音波はC1まで進行するが、最も遅くP4から発せられた超音波はC4までしか進行しない。この結果、包絡線LCは、超音波素子11の並びの直線L0から傾く。駆動素子群に属する超音波素子11の中央から、包絡線LCに垂直の方向に延びたベクトルを主ビームL1とすると、主ビームL1は、直線L0に垂直な方向から傾いている。このように順次遅延時間を設けることによって、合成された超音波の方向に角度を付けることができる。
On the other hand, if the transmission time from each transmission position is shifted by Δt, the distance traveled by each ultrasonic wave is gradually delayed. That is, the ultrasonic wave emitted from P1 proceeds to C1, but the latest ultrasonic wave emitted from P4 proceeds only to C4. As a result, the envelope LC is inclined from the straight line L0 in which the
なお、以上が、リニアスキャン法であるが、前述のように、駆動素子群の位置を固定して探傷屈折角βのみを走査して扇状の断面図を得るセクタスキャン法、あるいはDDF等、複数の超音波素子を遅延時間制御して実施する他の探傷方法でもよい。 The above is the linear scan method. As described above, the sector scan method in which the position of the drive element group is fixed and only the flaw detection refraction angle β is scanned to obtain a fan-shaped cross-sectional view, or a plurality of DDF, etc. Other flaw detection methods may be used in which the ultrasonic element is controlled by delay time control.
図5は、本実施形態に係る超音波探傷装置の超音波素子11の受信信号であるエコー信号の合成信号(合成エコーの信号)の時間的変化を示すグラフである。横軸は時間を、また縦軸は、受信波(エコー)である超音波の合成波形(合成エコー)の振動強度を示す。時間変化の前半は、音響伝搬媒質5内での伝搬、後半は検査対象1内での伝搬を示す。
FIG. 5 is a graph showing temporal changes in a composite signal (synthetic echo signal) of an echo signal that is a reception signal of the
映像化部33は、超音波アレイプローブ10と、検査対象1の相対位置関係および検査対象1の形状に基づいて、駆動素子群の中心から超音波の主ビームL1が伝搬する音線を計算し、その音線に従って合成信号の強度を検査対象1の探傷空間領域にプロットする。駆動素子群を順次走査することにより、探傷空間領域における信号強度のコンター図あるいは探傷画像を生成する。映像化部33での計算結果およびコンター図生成用の情報は、信号処理情報記憶部41に保存される。
The
図6は、探傷空間領域内に欠陥がある場合を示す概念図である。欠陥2が検査対象1内に存在している場合である。この画像化の際には、振動の振幅、あるいは振動の振幅の二乗を、輝度に置き換えることが行われている。
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a case where there is a defect in the flaw detection space region. This is a case where the
画像化は、一般的にB−scanやS−scanと呼ばれる方法である。この画像は、探傷時の超音波の検査対象への入射条件などの探傷条件に応じた屈折角や探傷屈折角により再構成される。以下の実施例についてはB−scanを用いて説明する。 Imaging is a method generally called B-scan or S-scan. This image is reconstructed based on a refraction angle or a flaw detection refraction angle corresponding to a flaw detection condition such as an incident condition of ultrasonic waves to an inspection object during flaw detection. The following examples will be described using B-scan.
図6に示すように、超音波アレイプローブ10と検査対象1の間に音響伝搬媒質5がある場合、その伝播位置も合わせて映像化することができる。音響伝搬媒質5中の伝播速度はたとえば水の場合、約1500m/秒である。また、検査対象1の材質がたとえば鉄の場合、検査対象1中の伝播速度は約5900m/秒である。
As shown in FIG. 6, when there is an
音響伝搬媒質5の寸法、入射角α、探傷屈折角βは既知であり、音響伝搬媒質5および検査対象1内での超音波の伝搬速度も既知である。したがって、合成波形に関する各時刻は、探傷空間領域における、音響伝搬媒質5内の伝搬位置および検査対象1内の伝搬位置と一対一に対応し、合成波形の時間的変化は、探傷空間領域における各位置に置き換えることができる。
The dimensions of the
図7は、探傷空間領域内に欠陥がある場合の探傷空間領域の映像化結果である。映像化部33は、B−scanの場合、このように、超音波アレイプローブ10内の超音波素子11の並びに平行な面内において、超音波の伝搬の過程における超音波信号の強弱を輝度の変化で示すものである。図7のEdで表示している部分が欠陥に対応している。
FIG. 7 shows the imaging result of the flaw detection space area when there is a defect in the flaw detection space area. In the case of B-scan, the
図8は、探傷空間領域内に欠陥の他に溶接部がある場合を示す概念図である。また、図9は、この場合の探傷空間領域の映像化結果である。図9のEdで表示している部分が欠陥2に対応している。一方、Enで表示している部分は、溶接部3に対応している。このように、映像化結果を一見しては、欠陥2と溶接部3の区別をするのは非常に難しい。
FIG. 8 is a conceptual diagram showing a case where there is a weld in addition to a defect in the flaw detection space region. FIG. 9 shows the imaging result of the flaw detection space area in this case. The portion indicated by Ed in FIG. 9 corresponds to the
図1に示した抽出部34は、合成信号もしくは映像化結果に基づいて、探傷空間領域において、受信波であるエコーを合成した合成エコーの強度が所定以上となる(または、所定の強度を超える)領域(エコー領域)を有意エコー領域として抽出する。所定の強度のしきい値は、たとえば、内部状態が既知の試験体を用いた試験でのエコー強度分布などの経験に基づいて設定することができる。
In the flaw detection space region, the
図10は、第1の実施形態に係る超音波探傷方法における探傷空間領域の映像化結果からの有意エコー領域の抽出を説明する第1の画像であり、(a)は有意エコー領域の抽出前、(b)は有意エコー領域の抽出後を示す。このように、しきい値を設けてそれに満たないエコーを全て消去する。 FIG. 10 is a first image for explaining extraction of a significant echo area from the imaging result of the flaw detection space area in the ultrasonic flaw detection method according to the first embodiment, and FIG. , (B) shows after extraction of the significant echo area. In this way, a threshold value is provided and all echoes less than that are erased.
図11は、第1の実施形態に係る超音波探傷方法における探傷空間領域の映像化結果からの有意エコー領域の抽出を説明する第2の画像であり、(a)は有意エコー領域の抽出前、(b)は有意エコー領域の抽出後を示す。これも、しきい値を設けてそれに満たないエコーを全て消去するものである。 FIG. 11 is a second image for explaining extraction of a significant echo area from the imaging result of the flaw detection space area in the ultrasonic flaw detection method according to the first embodiment, and (a) is before extraction of the significant echo area. , (B) shows after extraction of the significant echo area. This also sets a threshold value and erases all echoes less than that.
図1に示す特徴量算出部35としての強度分布算出部35aは、映像化部33で映像化された画像の輝度、すなわち合成信号の各位置における強度分布を算出する。特徴量変化算出部36としての強度分布変化算出部36aは、探傷条件の変化に対応する強度分布の変化を算出する。
The intensity
あるエコー領域Ejにおけるエコー強度をEIjとする。このときjは自然数で、ある探傷空間領域におけるエコー領域のインデックスを表す。合成エコーの強度は、たとえば、画像化された状態での輝度で表すことができる。インデックスjのエコー領域内のそれぞれの点の輝度は、その点における超音波の振動の振幅、あるいは振幅の二乗などに比例して設定される。インデックスjのエコー領域Ejのエコー強度EIjは、エコー領域Ej内の各点での輝度の加算、加算平均、ピーク値、またはその他の代表値などで定義される。このエコー強度EIjは、探傷屈折角βや、焦点の位置などの探傷条件によって変化するため、これらを変数として探傷条件θとすると、各探傷条件におけるエコー強度EIj(θ)と表される。 Let EIj be the echo intensity in a certain echo area Ej. At this time, j is a natural number and represents an index of an echo area in a certain flaw detection space area. The intensity of the synthesized echo can be expressed, for example, by the brightness in the imaged state. The luminance of each point in the echo area of the index j is set in proportion to the amplitude of the ultrasonic vibration at that point or the square of the amplitude. The echo intensity EIj of the echo area Ej of the index j is defined by luminance addition, addition average, peak value, or other representative value at each point in the echo area Ej. Since the echo intensity EIj changes depending on the flaw detection conditions such as the flaw detection refraction angle β and the focal position, the flaw detection conditions θ are expressed as the echo intensity EIj (θ) in each flaw detection condition.
図12は、第1の実施形態に係る超音波探傷方法における探傷屈折角βを変化させた場合の、探傷空間領域の映像化によるエコー強度分布の画像であり、(a)はβが20°、(b)はβが30°、(c)はβが40°の場合である。すなわち、探傷条件を探傷屈折角とした場合である。図12では、エコー領域として、E1およびE2が表示されている。探傷屈折角βを20°から40°まで増加させると、いずれも輝度の代表値に対応するエコー強度が減少する。 FIG. 12 is an image of an echo intensity distribution by imaging the flaw detection space region when the flaw detection refraction angle β is changed in the ultrasonic flaw detection method according to the first embodiment. (B) shows the case where β is 30 °, and (c) shows the case where β is 40 °. That is, this is a case where the flaw detection condition is the flaw detection refraction angle. In FIG. 12, E1 and E2 are displayed as echo areas. When the flaw detection refraction angle β is increased from 20 ° to 40 °, the echo intensity corresponding to the representative value of luminance decreases.
図13は、第1の実施形態に係る超音波探傷方法における探傷屈折角βを変化させた場合の、エコー強度の変化の例を示すグラフである。横軸は、探傷条件θとしての探傷屈折角β、縦軸は、特徴量としてのエコー領域のエコー強度EIである。曲線E1、曲線E2はそれぞれ、図12のエコー領域E1、E2に対応する。 FIG. 13 is a graph showing an example of changes in echo intensity when the flaw detection refraction angle β is changed in the ultrasonic flaw detection method according to the first embodiment. The horizontal axis represents the flaw detection refraction angle β as the flaw detection condition θ, and the vertical axis represents the echo intensity EI of the echo area as the feature amount. Curves E1 and E2 correspond to echo areas E1 and E2 in FIG. 12, respectively.
探傷屈折角βを20°から40°まで1°刻みで連続的に変化する場合、θは0から20までの全21パターンあることになり、探傷条件θとしての探傷屈折角βの変化に対するエコー強度EIj(θ)の変化は、図13のようなグラフで表される。このように、探傷条件θの変化に対する変化傾向がE1とE2とで明瞭に異なることから、この2つのエコー領域において抽出された有意エコー領域はその由来が異なることが認識できる。 When the flaw detection refraction angle β changes continuously in increments of 1 ° from 20 ° to 40 °, θ has a total of 21 patterns from 0 to 20, and an echo for a change in the flaw detection refraction angle β as the flaw detection condition θ. The change in the intensity EIj (θ) is represented by a graph as shown in FIG. Thus, since the change tendency with respect to the change in the flaw detection condition θ is clearly different between E1 and E2, it can be recognized that the origin of the significant echo areas extracted in these two echo areas is different.
表示部60は、強度分布変化算出部36aで算出した探傷条件θの変化に対するエコー強度の変化を表示する。なお、表示部60は、さらに、超音波エコーの合成信号、映像化結果、超音波アレイプローブ10の座標および検査対象1との相対位置、遅延時間、焦点深さ、探傷屈折角β等の探傷条件θなどをさらに表示してもよい。
The
制御演算部50は、受発信部20、演算部30、記憶部40、および表示部60を制御し、これらの相互間のタイミングの整合を図る。
The
図14は、第1の実施形態に係る超音波探傷方法における手順を示すフロー図である。まず、検査対象1に超音波アレイプローブ10を設置する(ステップS01)。次に、遅延時間演算部31が探傷条件に応じた遅延時間を算出する(ステップS02)。発信側の遅延時間にしたがって、順次、各超音波素子11から超音波を発信する(ステップS03)。
FIG. 14 is a flowchart showing a procedure in the ultrasonic flaw detection method according to the first embodiment. First, the
次に、信号合成部32が、超音波素子11で受信した波形を、受信側の遅延時間に従って合成し、合成波形を導出する(ステップS04)。次に、各合成波形データに基づいて、映像化部33が、映像化により画像を作成する(ステップS05)。次に、必要な走査が完了したか否かを判定する(ステップS06)。判定は、たとえば、全ての駆動素子群について完了したかを判定する。完了していない場合(ステップS06 NO)は、ステップS02以降を繰り返す。
Next, the
走査が完了していると判定された場合(ステップS06 YES)は、次に、抽出部34が、抽出処理を行う(ステップS07)。次に、特徴量算出部35である強度分布算出部35aが、強度分布を算出する。また、特徴量変化算出部36である強度分布変化算出部36aが、探傷条件の変化に対しての、特徴量である強度分布の変化を算出する(ステップS08)。表示部60はこの特徴量の変化である強度分布の変化を、探傷条件をパラメータにして表示する。あるいは、特定部分ごとに横軸に探傷条件、縦軸に強度をとったグラフの形式で探傷条件の変化に対する強度の変化を表示する(ステップS09)。次に、探傷条件の変化に対する強度の変化に基づいて、欠陥の判定評価を行う(ステップS10)。
If it is determined that the scanning has been completed (YES in step S06), the
図13で示したように、探傷条件θとしての探傷屈折角βの変化に対する特徴量としてのエコー強度EIの変化傾向が、E1とE2とで明瞭に異なることから、この2つのエコー領域において抽出された有意エコー領域は、前述のようにその由来が異なることが認識できる。 As shown in FIG. 13, since the change tendency of the echo intensity EI as the feature quantity with respect to the change of the flaw detection refraction angle β as the flaw detection condition θ is clearly different between E1 and E2, the two echo areas are extracted. As described above, it can be recognized that the derived significant echo area has a different origin.
例えば、各探傷条件で測定したエコー強度EIが、探傷条件に依存関係のない、あるいは探傷条件に依存関係が小さい場合には、不確定要素の大きいノイズであり、探傷条件に依存関係があると想定されるE2は安定した散乱源である欠陥であると想定される。このように、エコー強度の強い領域を抽出し、探傷条件を変化させて、その変化傾向を調査することで、E1はノイズ、E2は欠陥エコーという判別も可能となる。 For example, if the echo intensity EI measured under each flaw detection condition has no dependency on the flaw detection condition or has a small dependency on the flaw detection condition, it is a noise with a large uncertain factor, and there is a dependency on the flaw detection condition. The assumed E2 is assumed to be a defect that is a stable scatter source. Thus, by extracting a region having a high echo intensity, changing the flaw detection conditions, and investigating the change tendency, it is possible to determine that E1 is noise and E2 is defect echo.
なお、図13でE2の信号は探傷屈折角βが20°から40°まで変化するに従って、単調に増加後に最大値をとった後に単調に減少する例を記したが、エコー強度の変化は、欠陥の形状や傾きに依存するものであり、単調に減少、あるいは増加するなど、探傷屈折角とエコー強度の関係が有意なものであることを判断できれば欠陥のエコーと判別が可能となる。 In addition, although the signal of E2 described the example in which the signal of E2 decreases monotonically after taking the maximum value after monotonously increasing as the flaw detection refraction angle β changes from 20 ° to 40 °, If it can be determined that the relationship between the flaw detection refraction angle and the echo intensity is significant, such as monotonously decreasing or increasing, depending on the shape and inclination of the defect, it is possible to determine the defect as an echo.
図15は、欠陥判定部における欠陥の有無の判定内容の例を説明するグラフである。横軸は探傷条件としての探傷屈折角β、縦軸は特徴量としてのエコー強度EIを示す。 FIG. 15 is a graph for explaining an example of determination contents of the presence / absence of a defect in the defect determination unit. The horizontal axis represents the flaw detection refraction angle β as the flaw detection condition, and the vertical axis represents the echo intensity EI as the feature amount.
この例は、探傷屈折角βの増加に対してエコー強度EIが単調に増加後に最大値をとった後に単調に減少する場合である。エコー強度の最大値Emを与える探傷屈折角を基準探傷条件としての基準角度βmとする。基準角度βmが、判定の際の探傷条件の基準となる。 This example is a case where the echo intensity EI monotonously increases and then decreases monotonously after taking a maximum value with respect to the increase in the flaw detection refraction angle β. The flaw detection refraction angle that gives the maximum value Em of the echo intensity is set as a reference angle βm as a reference flaw detection condition. The reference angle βm is a reference for flaw detection conditions in the determination.
今、エコー強度が最大値Emより判定用特徴量変化幅ΔEd、たとえば3dBあるいは6dBなどの値だけ低下するエコー強度Edを与える探傷屈折角は、図15よりそれぞれβd1、βd2(ただし、βd1<βd2)として得られる。この探傷屈折角βd1およびβd2が、所定の幅の中にあれば当該エコーを欠陥エコーであると判定する。 Now, the flaw detection refraction angles that give the echo intensity Ed that the echo intensity is reduced from the maximum value Em by a value for determination feature amount change ΔEd, for example, 3 dB or 6 dB, are βd1 and βd2 (where βd1 <βd2 ). If the flaw detection refraction angles βd1 and βd2 are within a predetermined width, the echo is determined to be a defect echo.
具体的には、所定の値をもつ2つの判定用探傷条件変化幅Δβ1およびΔβ2に基づいて、β1、β2、β3、およびβ4(β1<β2<β3<β4)を次の式(1)ないし式(4)により設定する。ただし、0<Δβ1<Δβ2とする。
β1=βm−Δβ2 …(1)
β2=βm―Δβ1 …(2)
β3=βm+Δβ1 …(3)
β4=βm+Δβ2 …(4)
Specifically, β1, β2, β3, and β4 (β1 <β2 <β3 <β4) are expressed by the following formulas (1) to (1) based on two determination flaw detection condition change widths Δβ1 and Δβ2 having predetermined values. It sets with Formula (4). However, 0 <Δβ1 <Δβ2.
β1 = βm−Δβ2 (1)
β2 = βm−Δβ1 (2)
β3 = βm + Δβ1 (3)
β4 = βm + Δβ2 (4)
ここで、次の式(5)および式(6)が成立すれば、当該エコーを欠陥エコーであると判定する。
β1<βd1<β2 …(5)
β3<βd2<β3 …(6)
Here, if the following expressions (5) and (6) hold, the echo is determined to be a defective echo.
β1 <βd1 <β2 (5)
β3 <βd2 <β3 (6)
例えば、判定用特徴量変化幅ΔEdを3dB、判定用探傷条件変化幅Δβ1およびΔβ2をそれぞれ5°および15°とした場合は、ピーク値からエコー強度が3dB低下する屈折探傷角βをβd1、βd2(βd1<βd2)とする。このとき、次の式(7)および式(8)成立すれば、当該エコーを欠陥エコーであると判定する。
βm−15°<β1<βm−5° …(7)
βm+5°<β2<βm+15° …(8)
For example, if the determination feature amount change width ΔEd is 3 dB and the determination flaw detection condition change widths Δβ1 and Δβ2 are 5 ° and 15 °, respectively, the refractive flaw detection angle β at which the echo intensity decreases by 3 dB from the peak value is set to βd1, βd2. (Βd1 <βd2). At this time, if the following equations (7) and (8) hold, the echo is determined to be a defect echo.
βm-15 ° <β1 <βm-5 ° (7)
βm + 5 ° <β2 <βm + 15 ° (8)
以上は、探傷屈折角βの増加に対してエコー強度EIが単調に増加後に最大値をとった後に単調に減少する場合であるが、探傷屈折角βの増加に対してエコー強度EIが単調に減少後に最小値をとった後に単調に増加する場合も、エコー強度の最小値Eminおよびこのときの探傷屈折角を基準探傷条件としての基準角度βminとして、同様の判定を行うことが可能である。 The above is a case where the echo intensity EI monotonously increases and increases monotonously after taking a maximum value with respect to the increase in the flaw detection refraction angle β, but the echo intensity EI decreases monotonously with respect to the increase in the flaw detection refraction angle β. Even when the value monotonously increases after taking the minimum value after the decrease, the same determination can be made with the minimum value Emin of the echo intensity and the flaw detection refraction angle at this time as the reference angle βmin as a reference flaw detection condition.
また、探傷屈折角βの増加に対してエコー強度EIが単調に減少する場合も同様な方法で判定することができる。具体的には、探傷屈折角βの角度領域がβmからβnの場合、基準探傷条件としての基準角度βmでエコー強度の最大値Emをとるため、たとえば、エコー強度の低下幅を判定用特徴量変化幅ΔEd、判定用探傷条件変化幅をΔβ1およびΔβ2(ただし、Δβ1<Δβ2)とする。また、エコー強度の最大値Emから判定用特徴量変化幅ΔEdだけ低下するエコー強度Edを与える探傷屈折角βをβdとする。 The same method can be used when the echo intensity EI decreases monotonously with an increase in the flaw detection refraction angle β. Specifically, when the angle region of the flaw detection refraction angle β is βm to βn, the maximum value Em of the echo intensity is taken at the reference angle βm as the reference flaw detection condition. It is assumed that the change width ΔEd and the determination flaw detection condition change width are Δβ1 and Δβ2 (where Δβ1 <Δβ2). Further, the flaw detection refraction angle β that gives the echo intensity Ed that decreases by the determination feature amount change width ΔEd from the maximum value Em of the echo intensity is assumed to be βd.
このとき、次の式(9)が成立する場合は、当該エコーを欠陥エコーであると判定する。
βm+Δβ1<βd<βm+Δβ2 …(9)
At this time, if the following equation (9) holds, the echo is determined to be a defective echo.
βm + Δβ1 <βd <βm + Δβ2 (9)
探傷屈折角βの増加に対してエコー強度EIが単調に増加する場合も同様な方法で判定することができる。また、エコー強度の最小値に基づいて判定してもよい。すなわち、探傷屈折角βの角度領域がβminからβnの場合、エコー強度の最小値Eminをとる探傷屈折角を基準探傷条件としての基準角度βminとする。たとえば、エコー強度の増加幅を判定用特徴量変化幅ΔEd、判定用探傷条件変化幅をΔβ1およびΔβ2(ただし、Δβ1<Δβ2)とする。また、エコー強度の最小値Emから判定用特徴量変化幅ΔEdだけ増加するエコー強度Edを与える探傷屈折角βをβdとする。 A similar method can be used when the echo intensity EI increases monotonously with respect to the increase in the flaw detection refraction angle β. The determination may be made based on the minimum value of the echo intensity. That is, when the angle region of the flaw detection refraction angle β is from βmin to βn, the flaw detection refraction angle at which the echo intensity has the minimum value Emin is set as the reference angle βmin as the reference flaw detection condition. For example, it is assumed that the increase width of the echo intensity is the determination feature amount change width ΔEd, and the determination flaw detection condition change width is Δβ1 and Δβ2 (where Δβ1 <Δβ2). Further, the flaw detection refraction angle β that gives the echo intensity Ed that increases by the determination feature amount change width ΔEd from the minimum value Em of the echo intensity is assumed to be βd.
このとき、次の式(9)が成立する場合は、当該エコーを欠陥エコーであると判定する。
βmin+Δβ1<βd<βmin+Δβ2 …(10)
At this time, if the following equation (9) holds, the echo is determined to be a defective echo.
βmin + Δβ1 <βd <βmin + Δβ2 (10)
以上のように、欠陥判定部37は、探傷条件である探傷屈折角βに対する特徴量としてのエコー強度EIの変化のパターンに応じた判定式で、欠陥エコーか否かを判定する。なお、以上の例において用いられた判定用特徴量変化幅ΔEd、判定用探傷条件変化幅Δβ1およびΔβ2などの判定用パラメータについては、記憶部40のパラメータ記憶部42に保存されている。パラメータ記憶部42は、入力部70から入力された判定用パラメータを記憶する。
As described above, the
これらの判定用パラメータは、たとえば、探傷条件である探傷屈折角βに対する特徴量としてのエコー強度EIの変化が、最大値あるいは最小値をとるか、単調増加であるかあるいは単調減少であるか等のパターンにより異なるものを用いてよい。また、検査対象の材質、あるいは検査対象が受けた履歴などの検査対象部に関する情報に基づいて、経験的により適切なものを判定用パラメータとして使用することができる。 These determination parameters include, for example, whether the change in the echo intensity EI as the characteristic amount with respect to the flaw detection refraction angle β, which is a flaw detection condition, takes a maximum value or a minimum value, is monotonously increased, or is monotonously decreased. Different patterns may be used. Further, based on information on the inspection target part such as the material to be inspected or the history received by the inspection target, an empirically more appropriate one can be used as the determination parameter.
以上のケースは、探傷条件が探傷屈折角の場合を例にとって示したが、その他の探傷条件に対する特徴量の変化の場合についても、同様の方法により、欠陥エコーであるか否かの判定を行うことができる。 In the above cases, the case where the flaw detection condition is the flaw detection refraction angle is shown as an example, but also in the case of the change in the feature amount with respect to the other flaw detection conditions, the same method is used to determine whether or not it is a defect echo. be able to.
図16は、超音波探傷方法における判定の手順を示すフロー図である。図14に示すように、特徴量変化算出部36である強度分布変化算出部36aが強度分布の変化を算出し(ステップS08)、表示部60が、特定部分ごとに、たとえば横軸に探傷条件、縦軸に強度をとったグラフの形式で探傷条件の変化に対する強度の変化として表示する(ステップS09)。この後に、判定評価ステップS10として、それぞれの特定部分について、欠陥エコーか否かの判定が行われる。以下に判定評価ステップS10の詳細な手順を示す。
FIG. 16 is a flowchart showing a determination procedure in the ultrasonic flaw detection method. As shown in FIG. 14, the intensity distribution
まず、欠陥判定部37は、変化パターンの選択を行う(ステップS11)。すなわち、たとえば、探傷条件の増加に対して、特徴量が単調増加した後に最大値をとりその後は単調減少するパターンや、探傷条件の増加に対して特徴量が単調減少するパターンなどの、どのタイプに属するかを、特徴量変化算出部36が表示部60に与えたグラフ作成用のデータに基づいて区分する。
First, the
次に、欠陥判定部37は、区分したパターンに応じた判定用パラメータを、パラメータ記憶部42から読み出す(ステップS12)。この際、入力部70を経由して検査対象の材質、あるいは検査対象が受けた履歴などの検査対象部に関する情報を取得している場合は、その情報に応じて適切な判定用パラメータを選択する。
Next, the
次に、欠陥判定部37は、グラフ作成用のデータに基づいて、基準探傷条件を決定する(ステップS13)。たとえば、探傷条件の増加に対して、特徴量が単調増加した後に最大値をとりその後は単調減少するパターンであれば、特徴量の最大値を与える探傷条件を基準探傷条件とする。
Next, the
次に、欠陥判定部37は、選択した判定用パラメータを用いて、グラフ作成用のデータから、たとえば、図15に示した方法によって、注目する部分が、欠陥エコーによるものか否かを判定する(ステップS14)。欠陥判定部37は、この判定の結果を、表示部60に出力し、表示部60は、判定結果を表示する(ステップS15)。
Next, the
以上のように、本実施形態は、探傷屈折角の変化に対するエコー強度変化を表示することで、溶接部等の超音波探傷上ではノイズの大きな対象における欠陥エコー(検査対象の欠陥で反射した超音波の反射波)とノイズの判別を行うことができる。 As described above, the present embodiment displays the echo intensity change with respect to the change in the flaw detection refraction angle, so that on the ultrasonic flaw detection such as the welded part, the defect echo (the superflect reflected by the defect to be inspected) in the noisy object. It is possible to discriminate between reflected waves of sound waves and noise.
図17は、第1の実施形態に係る超音波探傷方法の変形例における焦点深さFを変化させた場合の、エコー強度の変化の例を示すグラフである。本実施形態では探傷角度を変化させたが、当然、変化させるものは探傷角度に限定されるものではなく、例えばこの図17に示すように、焦点の位置などの探傷条件を変化させその際のエコー強度の変化を表示することでも良い。 FIG. 17 is a graph showing an example of a change in echo intensity when the focal depth F is changed in the modification of the ultrasonic flaw detection method according to the first embodiment. In this embodiment, the flaw detection angle is changed. Of course, what is changed is not limited to the flaw detection angle. For example, as shown in FIG. 17, the flaw detection conditions such as the focus position are changed. A change in echo intensity may be displayed.
[第2の実施形態]
図18は、第2の実施形態に係る超音波探傷装置の構成を示すブロック図である。本第2の実施形態は、第1の実施形態の変形である。本実施形態においては、特徴量算出部35としての中心位置算出部35bを有し、特徴量変化算出部36としての中心位置変化算出部36bを有する。すなわち、第1の実施形態においては特徴量をエコー強度としたが、本実施形態においては、特徴量をエコー領域の中心位置としている。
[Second Embodiment]
FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic flaw detector according to the second embodiment. The second embodiment is a modification of the first embodiment. In the present embodiment, a center
あるエコー領域Ejにおけるエコー領域の中心位置(エコー中心位置)はEPjで表す。このときjは自然数で、ある探傷空間領域におけるエコーのインデックスを表す。エコー中心位置は2次元の探傷画像であれば(Xj、Zj)、3次元の座標であれば(Xj、Yj、Zj)で表される。エコー中心位置は、エコー領域Ejの中心位置を用いる。ただし、特徴量として探傷条件の変化に対応する変化が確認できるものであれば、必ずしもそのエコー領域Ejの中心である必要はない。たとえば、エコー領域Ejのそれぞれの点のうち合成エコーが最大強度を持つ座標でもよいし、あるしきい値を超える画素群の重心を用いてもよい、また、それぞれX、Y、Zの最大値や最小値、中心値などを用いてもよい。すなわち特定のロジックによって一意に求められるものであればよい。 The center position (echo center position) of the echo area in a certain echo area Ej is represented by EPj. At this time, j is a natural number and represents an echo index in a certain flaw detection space region. The echo center position is represented by (Xj, Zj) for a two-dimensional flaw detection image and (Xj, Yj, Zj) for a three-dimensional coordinate. The center position of the echo area Ej is used as the echo center position. However, if the change corresponding to the change in the flaw detection condition can be confirmed as the feature amount, it is not always necessary to be at the center of the echo area Ej. For example, the coordinates at which the combined echo has the maximum intensity among the respective points in the echo area Ej may be used, or the center of gravity of a pixel group exceeding a certain threshold value may be used, and the maximum values of X, Y, and Z respectively. Alternatively, a minimum value, a center value, or the like may be used. In other words, it may be anything that is uniquely determined by specific logic.
各探傷条件におけるエコー中心位置を、EPj(θ)と表わし、座標としては、Xj(θ)、Yj(θ)、Zj(θ)と表わす。 The echo center position under each flaw detection condition is expressed as EPj (θ), and the coordinates are expressed as Xj (θ), Yj (θ), and Zj (θ).
たとえば、探傷条件θが探傷屈折角βの場合の例を示す。図19は、第2の実施形態に係る超音波探傷方法における探傷屈折角βを変化させた場合の、探傷空間領域のエコー領域の中心位置の変化の例を示す画像であり、(a)はβが20°、(b)はβが30°、(c)はβが40°の場合である。破線は、エコー中心位置を表す。 For example, an example in which the flaw detection condition θ is a flaw detection refraction angle β is shown. FIG. 19 is an image showing an example of a change in the center position of the echo area in the flaw detection space area when the flaw detection refraction angle β is changed in the ultrasonic flaw detection method according to the second embodiment. β is 20 °, (b) is when β is 30 °, and (c) is when β is 40 °. A broken line represents the echo center position.
図20は、第2の実施形態に係る超音波探傷方法における探傷屈折角βを変化させた場合の、探傷空間領域のエコー領域の中心位置の変化の例を示すグラフである。βが20°から40°までたとえば1°刻みで連続的に変化させた場合、θは0から20までの全21パターンあることになり、エコー中心位置EPj(θ)のXj(θ)変化は図20のような模式図で表される。 FIG. 20 is a graph showing an example of a change in the center position of the echo area in the flaw detection space area when the flaw detection refraction angle β is changed in the ultrasonic flaw detection method according to the second embodiment. When β is continuously changed from 20 ° to 40 °, for example, in increments of 1 °, θ has a total of 21 patterns from 0 to 20, and the Xj (θ) change in the echo center position EPj (θ) is It is represented by a schematic diagram as shown in FIG.
探傷屈折角βが大きくなる、すなわち図19では探傷条件θが大きくなるにつれて、エコー領域E1の位置は大きくに移動している、あるいは、ところどころ不連続となる点がある。一方、エコー領域E2の位置は大きくは移動していない。この傾向を用いると例えば、探傷条件に依存して大きくその中心位置が変化するE1は材料固有のノイズであると推定される。一方、探傷条件を変更してもその中心位置があまり変化しないE2は安定した散乱源である欠陥と推定される。このように、E1はノイズ、E2は欠陥エコーという判別が可能となる。 As the flaw detection refraction angle β is increased, that is, in FIG. 19, as the flaw detection condition θ is increased, the position of the echo region E1 is largely moved or is discontinuous. On the other hand, the position of the echo area E2 has not moved significantly. When this tendency is used, for example, E1 whose center position largely changes depending on the flaw detection conditions is estimated to be noise inherent to the material. On the other hand, E2 whose center position does not change much even if flaw detection conditions are changed is presumed to be a stable scatter source defect. Thus, it is possible to determine that E1 is noise and E2 is defect echo.
[第3の実施形態]
図21は、第3の実施形態に係る超音波探傷装置の構成を示すブロック図である。本第3の実施形態は、第1の実施形態の変形である。本実施形態においては、特徴量算出部35としての輝度値頻度分布算出部35cを有し、特徴量変化算出部36としての輝度値頻度分布変化算出部36cを有する。すなわち、本実施形態においては、探傷空間領域内の各画素における輝度値を特徴量としたものである。
[Third Embodiment]
FIG. 21 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic flaw detector according to the third embodiment. The third embodiment is a modification of the first embodiment. In this embodiment, it has the luminance value frequency
図22は、第3の実施形態に係る超音波探傷方法における探傷屈折角βを変化させた場合の、探傷空間領域内の各画素(各点)における輝度値(すなわち合成エコーの強度)の頻度分布の変化の例であって、ノイズの場合を示すグラフである。ここで、輝度値の頻度分布は、注目するエコー領域の画像領域中の画素のそれぞれについての輝度値の、その画像領域中の出現頻度の分布である。図23は、第3の実施形態に係る超音波探傷方法における探傷屈折角βを変化させた場合の、探傷空間領域内の各画素(各点)における輝度値(すなわち合成エコーの強度)の頻度分布の変化の例であって、欠陥の場合を示すグラフである。 FIG. 22 shows the frequency of the luminance value (that is, the intensity of the synthesized echo) at each pixel (each point) in the flaw detection space region when the flaw detection refraction angle β is changed in the ultrasonic flaw detection method according to the third embodiment. It is an example of a change of distribution, Comprising: It is a graph which shows the case of noise. Here, the frequency distribution of luminance values is a distribution of the frequency of appearance of luminance values for each pixel in the image area of the echo area of interest in the image area. FIG. 23 shows the frequency of the luminance value (that is, the intensity of the synthesized echo) at each pixel (each point) in the flaw detection space area when the flaw detection refraction angle β is changed in the ultrasonic flaw detection method according to the third embodiment. It is an example of a change of distribution, Comprising: It is a graph which shows the case of a defect.
このように、たとえば、位置や強度がビーム方向の影響を受けやすいノイズは、E1のように不規則な変化傾向をとる。これに対し、比較的安定した散乱源である欠陥エコーはE2で見られるように変化量が安定的に推移するなどの推定が可能となる。 Thus, for example, noise whose position and intensity are easily affected by the beam direction tends to vary irregularly as E1. On the other hand, it is possible to estimate that the variation amount of the defect echo, which is a relatively stable scatter source, changes stably as seen in E2.
この時変化傾向の比較には、相関量計算やピーク数、ピーク位置、オフセット量などが比較できるほか、フィルタによるグラフの平滑化、ガウス関数や指数対数関数の重ね合わせ等を用いた近似値化を行い、計算負荷を低減してもよい。 For comparison of the change tendency at this time, correlation amount calculation, peak number, peak position, offset amount, etc. can be compared, smoothing of graph by filter, approximation using Gaussian function and exponential logarithmic function superposition, etc. To reduce the calculation load.
なお、第1の実施形態から第3の実施形態において、特徴量をそれぞれ、エコー強度、エコー領域の中心位置、また探傷空間領域内の各画素における輝度値とした実施形態を示したが、特徴量については、受信した超音波から得られる各種の情報を用いることができ、またこれらの特徴量となりうる情報を適宜組み合わせて用いることも可能である。 In the first to third embodiments, the feature amounts are set as the echo intensity, the center position of the echo area, and the luminance value in each pixel in the flaw detection space area. Regarding the amount, various kinds of information obtained from the received ultrasonic waves can be used, and information that can be these feature amounts can be used in appropriate combination.
[第4の実施形態]
図24は、第4の実施形態に係る超音波探傷装置の構成を示すブロック図である。本第4の実施形態は、第1の実施形態の変形であり、演算部30が、統合演算部38をさらに有する。統合演算部38は、映像化部33による処理の結果で得られた探傷画像のうち、任意の複数個を用いて統合処理を行い、よりSN比の高い統合画像を得る。以下に、統合化の内容について述べる。
[Fourth Embodiment]
FIG. 24 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic flaw detector according to the fourth embodiment. The fourth embodiment is a modification of the first embodiment, and the
図25は、探傷屈折角βを変化させた場合の、エコー強度の変化を示すグラフである。映像化部33で生成する探傷画像は、それぞれの探傷条件(例えば探傷屈折角β)につき1つ得られる。ここで、複数の探傷画像を選択する場合、それらは任意の探傷条件から選択可能だが、図25に示すように探傷条件を参考に選択してもよい。ここでは探傷条件を探傷屈折角βにした例で説明するが、焦点深さ等、この他の探傷条件を用いてもよい。統合範囲は、たとえば、図25に示したようにβsからβeの範囲とする。この場合、この範囲の値の全てを統合化に用いてもよいし、複数点だけ間引いて用いてもよい。
FIG. 25 is a graph showing changes in echo intensity when the flaw detection refraction angle β is changed. One flaw detection image generated by the
図26は、統合について説明するための概念的説明図である。探傷条件としての探傷屈折角をβsからβeの範囲とした場合で、(a)は探傷屈折角がβsのとき、(b)は探傷屈折角がβeの場合、(c)は統合した結果を示す。 FIG. 26 is a conceptual explanatory diagram for explaining integration. When the flaw detection refraction angle as a flaw detection condition is in the range of βs to βe, (a) is the flaw detection refraction angle βs, (b) is the flaw detection refraction angle βe, (c) is the integrated result. Show.
統合化は、複数の探傷画像における特徴量を、検査対象の各位置において重ね合わせることにより行う。統合化の具体的手法としては、加算平均や総乗など、任意のものでよい。探傷屈折角をβsからβeまで、順次増加させた場合、(a)に示す探傷屈折角がβsのときに入射する超音波にカバーされる範囲と、(b)に示す探傷屈折角がβeの時に入射する超音波にカバーされる範囲が重なる範囲は、(c)の太線で囲まれた領域であり、これを統合画像領域と表示している。この統合画像領域は、探傷屈折角がβs以上でβe以下の超音波のいずれにもカバーされる範囲である。 Integration is performed by superimposing feature quantities in a plurality of flaw detection images at each position to be inspected. As a specific method of integration, any method such as addition average or sum of squares may be used. When the flaw detection refraction angle is sequentially increased from βs to βe, the range covered by the ultrasonic wave incident when the flaw detection refraction angle shown in (a) is βs, and the flaw detection refraction angle shown in (b) is βe. The range covered by the ultrasonic waves that are sometimes incident is an area surrounded by a thick line in (c), which is displayed as an integrated image area. This integrated image area is an area covered by any ultrasonic wave having a flaw detection refraction angle of not less than βs and not more than βe.
たとえば、図25に示すよう場合を例にとると、破線E1で示されるノイズの場合は、特徴量としてのエコー強度EIは、探傷条件としての探傷屈折角βの変化により大きく変化する。このため、たとえば加算平均した場合の加算平均値は、探傷屈折角βの変化によりあまり変動しない実線E2で示される欠陥エコーの加算平均値に比べて小さくなる。このようにして、統合化によりSN比が増大することになる。 For example, taking the case shown in FIG. 25 as an example, in the case of the noise indicated by the broken line E1, the echo intensity EI as the feature amount changes greatly due to the change in the flaw detection refraction angle β as the flaw detection condition. For this reason, for example, the addition average value in the case of the addition average becomes smaller than the addition average value of the defect echo indicated by the solid line E2 that does not vary so much due to the change in the flaw detection refraction angle β. In this way, the SN ratio increases due to the integration.
図27は、統合の効果を説明する比較用の図であり、(a)は統合しない場合、(b)は統合した場合を示す。(a)で示す1角度のみの場合は、SN比が極めて小さく、実質的に、欠陥とノイズの判別がほとんどできない画像となっている。一方、(b)に示す統合画像は、6つを統合したもので、欠陥が明確に判別できる高いSN比を有する統合画像が得られている。 FIGS. 27A and 27B are comparative diagrams for explaining the effect of integration. FIG. 27A shows a case where integration is not performed, and FIG. 27B shows a case where integration is performed. In the case of only one angle shown in (a), the SN ratio is extremely small, and the image is substantially incapable of discriminating between defects and noise. On the other hand, the integrated image shown in (b) is an integrated image of six, and an integrated image having a high S / N ratio that can clearly identify defects is obtained.
なお、一般に、探傷屈折角βにより感度が変化する。したがって、あらかじめ、感度の探傷屈折角βへの依存性を確認し、感度データを取得しておけば、各探傷屈折角についての探傷画像の特徴量を感度校正した上で、統合化を行うことができる。感度校正値は、それぞれの探傷画像に対して、角度に依存した感度校正値を、係数としてかけたりオフセット値として足したりしてもよい。また、超音波の周波数によっても感度が変化する。したがって、複数の周波数を用いた場合には、同様に、各周波数についての探傷画像の感度校正をした上で統合化を行ってもよい。 In general, the sensitivity varies depending on the flaw detection refraction angle β. Therefore, if the dependence of the sensitivity on the flaw detection angle β is confirmed in advance and the sensitivity data is acquired, the feature values of the flaw detection image for each flaw detection angle are calibrated and integrated. Can do. The sensitivity calibration value may be obtained by multiplying each flaw detection image by an angle-dependent sensitivity calibration value as a coefficient or adding it as an offset value. The sensitivity also changes depending on the frequency of the ultrasonic waves. Therefore, when a plurality of frequencies are used, integration may be performed after the sensitivity calibration of the flaw detection image for each frequency is similarly performed.
また、探傷画像の生成過程で、ピクセル抜け等によるピクセルごとのがたつきが発生する場合がある。このような状況を抑えるために、ガウシアンフィルタをかける等のスムージング処理を設けてもよい。 Further, in the process of generating a flaw detection image, there may be a case where rattling occurs for each pixel due to missing pixels or the like. In order to suppress such a situation, a smoothing process such as applying a Gaussian filter may be provided.
以上のように、本実施形態による統合化を行うことにより、欠陥エコーとノイズの判別をさらに確実に行うことができる。 As described above, by performing the integration according to the present embodiment, it is possible to more reliably determine the defect echo and the noise.
[第5の実施形態]
図28は、第5の実施形態に係る超音波探傷装置の構成を示すブロック図である。本実施形態は、第1の実施形態の変形である。第1の実施形態における切り替え部22、遅延時間演算部31および信号合成部32に代えて、本第5の実施形態は、切り替え部22a、遅延時間演算部31aおよび信号合成部32aを有する。それぞれの内容は、後述する。
[Fifth Embodiment]
FIG. 28 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic flaw detector according to the fifth embodiment. This embodiment is a modification of the first embodiment. Instead of the switching
図29は、第5の実施形態に係る超音波探傷方法における手順を示すフロー図である。本実施形態は、第1の実施形態の変形である。第1の実施形態と内容の同じステップは、第1の実施形態と同じ番号を付している。以下、第1の実施形態と異なるステップについて説明する。 FIG. 29 is a flowchart showing a procedure in the ultrasonic flaw detection method according to the fifth embodiment. This embodiment is a modification of the first embodiment. Steps having the same contents as those in the first embodiment are given the same numbers as those in the first embodiment. Hereinafter, steps different from those of the first embodiment will be described.
図30は、第5の実施形態に係る超音波探傷方法における超音波の各送信の状態を示すブロック図である。超音波アレイプローブ10の有する超音波素子11のうち、使用するものは、第1素子ないし第N素子のN個であるとする。使用する超音波素子11は、超音波アレイプローブ10の有する超音波素子11の全てであってもよい。
FIG. 30 is a block diagram illustrating states of ultrasonic transmissions in the ultrasonic flaw detection method according to the fifth embodiment. Among the
ステップS01の後に、受発信部20の切り替え部22aは、使用する全ての超音波素子11、すなわち、第1素子ないし第N素子について、1つずつ順番に超音波の送信を行う(ステップS11)。図30の(a)は第1素子からの送信、(b)は第2素子からの送信、(c)は第N素子からの送信を示す。それぞれから送信した超音波は、超音波素子11自身を含めて、全ての超音波素子11が受信する。第1素子ないし第N素子からの送信の都度、全ての超音波素子11が受信した波形を、記憶部40の信号処理情報記憶部41が記憶する。
After step S01, the
次に、受発信部20は、全ての超音波素子11についての送信を完了したか否かを判定する(ステップS12)。完了していないと判定した場合(ステップS12 NO)は、ステップS11を繰り返す。すべてについて完了したと判定した場合(ステップS12 YES)は、次のステップに進む。
Next, the transmission /
次に、遅延時間演算部31aは、検査対象1を分割した部分ごとに、送信した超音波素子11と受信した超音波素子11のそれぞれの組合せについて、送信から受信までの時間の、基準となる時間(基準時間)に対する増減分を遅延時間として算出する(ステップS13)。このようにして得られた各波形データを合成する(ステップS14)。
Next, the delay
図31は、第5の実施形態に係る超音波探傷方法における超音波の送信によるエコー波形(受信波形)の一部を示す波形図である。説明を簡略化するために、図31に示すように素子の数が3つの場合で説明する。いま、検査対象1を分割した部分が欠陥2の場合を示す。すなわち、第1素子から送信し欠陥2に到達し第1素子で受信する場合、あるいは、第3素子から送信し欠陥2に到達し第3素子で受信する場合など、9つの組合せがある。
FIG. 31 is a waveform diagram showing a part of an echo waveform (received waveform) due to transmission of ultrasonic waves in the ultrasonic flaw detection method according to the fifth embodiment. In order to simplify the description, a case where the number of elements is three as shown in FIG. 31 will be described. Now, the case where the portion obtained by dividing the
まず、遅延時間を考慮せず、そのままの波形を基本波形と呼ぶこととする。第1素子から送信し第1素子ないし第3素子で受信した超音波を、それぞれUf1,1、Uf1,2、Uf1,3と表記する。第2素子から送信し第1素子ないし第3素子で受信した超音波を、それぞれUf2,1、Uf2,2、Uf2,3と表記する。同様に、第3素子から送信し第1素子ないし第3素子で受信した超音波を、それぞれUf3,1、Uf3,2、Uf3,3と表記する。 First, the waveform as it is without considering the delay time is called a basic waveform. The ultrasonic waves transmitted from the first element and received by the first element to the third element are denoted as Uf1,1, Uf1,2, Uf1,3, respectively. The ultrasonic waves transmitted from the second element and received by the first element to the third element are denoted as Uf2,1, Uf2,2, Uf2,3, respectively. Similarly, ultrasonic waves transmitted from the third element and received by the first element to the third element are denoted as Uf3, 1, Uf3, 2, and Uf3, 3, respectively.
図32は、超音波の送信および受信時の遅延時間を説明する波形図である。図32は、第1素子から送信し、欠陥2に到達し、欠陥2で反射したエコーを第1素子が受信する場合の往復の所要時間を基準にしている。
FIG. 32 is a waveform diagram for explaining delay times during transmission and reception of ultrasonic waves. FIG. 32 is based on the time required for a round trip when the first element receives an echo transmitted from the first element, reaching the
図31に示すように、第1素子から欠陥2までの距離に比べて、第2素子から欠陥2までの距離は短く、第3素子から欠陥2までの距離は更に短い。したがって、各素子からの超音波が同時に欠陥2に到達するには、第1素子からの送信の時点より、第2素子からの送信の時点を遅らせる必要がある。また、第3素子からの送信の時点はさらに遅らせる必要がある。
As shown in FIG. 31, the distance from the second element to the
復路についても同様に、欠陥2から第1素子までの距離に比べて、欠陥2から第2素子までの距離は短く、欠陥2から第3素子までの距離は更に短い。この結果、それぞれの波を重ね合わせるためには、第2素子の受信の時点を遅らせる必要がある。また、第3素子の受信の時点はさらに遅らせる必要がある。
Similarly, on the return path, the distance from the
図32に示す送信用遅延時間、受信用遅延時間は、以上のように導き出された遅延時間である。また、図33は、エコーの合成波形を示す波形図である。遅延時間演算部31aで到達時点を一致させているため、信号合成部32aでの合成は、大きなSN比の下に合成波形を算出できる。
The transmission delay time and the reception delay time shown in FIG. 32 are the delay times derived as described above. FIG. 33 is a waveform diagram showing a composite waveform of echoes. Since the arrival time is matched in the delay
本実施形態においては、各超音波素子11について1回ずつ送信を実施することによって、その後の演算部30での信号処理によって、探傷屈折角βやフォーカス深さなどを変化させた探傷条件を網羅的に得られる。具体的には、遅延時間演算部31aで目的に応じた遅延時間を設定すれば、信号合成部32aにより合成波形を得ることができる。
In the present embodiment, by performing transmission once for each
すなわち、実際に検査対象1についてのオンラインの検査は、各超音波素子11についての送信を1回ずつ実施するのみであり、かつ、その都度の演算等が不要であるため、連続して実施することができる。その後の処理はオフラインで行うことができ、現場での検査作業の時間を大幅に短縮することができる。
That is, the on-line inspection for the
[第6の実施形態]
図34は、第6の実施形態に係る超音波探傷装置の構成を示すブロック図である。本実施形態は、第1の実施形態の変形である。本第6の実施形態における超音波探傷装置100の演算部30は、検査対象表面形状算出部39を有する。
[Sixth Embodiment]
FIG. 34 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic flaw detector according to the sixth embodiment. This embodiment is a modification of the first embodiment. The
検査対象表面形状算出部39は、検査対象1の表面が平面でなく複雑な曲面や凹凸面を持つ場合に、検査対象1の表面形状を取得する。具体的には、基本波形を用いた開口合成法などによって表面形状を映像化して、その結果から検査対象1の表面形状を得ることでよい。あるいは、設計図面から表面形状を読込んでもよい。もしくは、カメラやレーザ距離計等の検査対象表面形状計測手段を、超音波アレイプローブ10に付属させたり、その近くに別途設けたりしてもよい。1度表面形状を得れば、遅延時間計算に繰り返し使用できる。
The inspection target surface
[その他の実施形態]
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
[Other Embodiments]
As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention.
また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。たとえば、第4の実施形態の特徴を他の実施形態の特徴と組み合わせてもよい。あるいは第6の実施形態の特徴を、第1ないし第4の実施形態と組み合わせてもよい。あるいは、第5と第6の実施形態をさらに組合せてもよい。 Moreover, you may combine the characteristic of each embodiment. For example, the features of the fourth embodiment may be combined with the features of other embodiments. Alternatively, the features of the sixth embodiment may be combined with the first to fourth embodiments. Alternatively, the fifth and sixth embodiments may be further combined.
さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Furthermore, these embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…検査対象、2…欠陥、3…溶接部、5…音響伝搬媒質、10…超音波アレイプローブ、11…超音波素子、20…受発信部、21…電位差印加部、22、22a…切り替え部、23…AD変換部、30…演算部、31、31a…遅延時間演算部、32、32a…信号合成部、33…映像化部、34…抽出部、35…特徴量算出部、35a…強度分布算出部、35b…中心位置算出部、35c…輝度値頻度分布算出部、36…特徴量変化算出部、36a…強度分布変化算出部、36b…中心位置変化算出部、36c…輝度値頻度分布変化算出部、37…欠陥判定部、38…統合演算部、39…検査対象表面形状算出部、40…記憶部、41…信号処理情報記憶部、42…パラメータ記憶部、50…制御演算部、60…表示部、70…入力部、100…超音波探傷装置
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記超音波素子に振動を生ぜしめる電位差を印加可能な電位差印加部と、
前記超音波素子が前記超音波を送受信するタイミングをずらすための遅延時間を算出する遅延時間演算部と、
前記電位差印加部が前記超音波素子に電位差を印加した状態と、前記電位差印加部が前記超音波素子に電位差を印加しない状態とを切り替える切り替え部と、
前記超音波素子が受信した受信波を前記遅延時間にしたがって合成した合成エコーに関する特徴量を算出する特徴量算出部と、
前記検査対象への前記超音波の探傷条件の変化に対する前記特徴量の変化を算出する特徴量変化算出部と、
算出した特徴量変化を表示する表示部と、
を備えることを特徴とする超音波探傷装置。 An ultrasonic array probe having a plurality of ultrasonic elements arranged in parallel to transmit ultrasonic waves to the inspection object and receive ultrasonic waves reflected from the inspection object;
A potential difference applying unit capable of applying a potential difference that causes vibration in the ultrasonic element;
A delay time calculator that calculates a delay time for shifting the timing at which the ultrasonic element transmits and receives the ultrasonic wave;
A switching unit that switches between a state in which the potential difference applying unit applies a potential difference to the ultrasonic element and a state in which the potential difference applying unit does not apply a potential difference to the ultrasonic element;
A feature amount calculation unit that calculates a feature amount related to a synthesized echo obtained by combining the received wave received by the ultrasonic element according to the delay time;
A feature amount change calculation unit for calculating a change in the feature amount with respect to a change in a flaw detection condition of the ultrasonic wave on the inspection target;
A display unit for displaying the calculated feature amount change;
An ultrasonic flaw detector characterized by comprising:
前記表示部は、さらに前記統合演算部で統合された画像データに基づいて統合画像を表示可能であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の超音波探傷装置。 Further comprising an integrated calculation unit that integrates feature quantities of the synthesized echo obtained by a plurality of flaw detection conditions,
The ultrasonic flaw detection apparatus according to claim 1, wherein the display unit can further display an integrated image based on the image data integrated by the integrated arithmetic unit.
前記切り替え部は、前記遅延時間なしに、前記超音波素子それぞれが、順番に超音波の送信を行うように切り替え、
前記信号合成部が、前記超音波素子それぞれからの超音波の送信により前記超音波素子が受信した受信波を、それぞれの前記受信波に対応した前記遅延時間だけずらして合成する、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の超音波探傷装置。 A signal synthesis unit;
The switching unit performs switching so that each of the ultrasonic elements sequentially transmits ultrasonic waves without the delay time,
The signal synthesizer synthesizes the received waves received by the ultrasonic elements by transmitting ultrasonic waves from the respective ultrasonic elements, shifted by the delay time corresponding to each of the received waves,
The ultrasonic flaw detector according to any one of claims 1 to 5, wherein
前記超音波素子が超音波を送受信するタイミングをずらすための遅延時間を算出する遅延時間演算部と、
電位差印加部が前記超音波素子に電位差を印加した状態と、前記電位差印加部が前記超音波素子に電位差を印加しない状態とを切り替える切り替え部と、
前記超音波素子が受信した受信波を前記遅延時間にしたがって合成した合成エコーに関する特徴量を算出する特徴量算出部と、
前記検査対象への前記超音波の探傷条件の変化に対する前記特徴量の変化を算出する特徴量変化算出部と、
算出した特徴量変化を表示する表示部と、
を備えることを特徴とするデータ処理装置。 In a data processing apparatus that processes signal data transmitted to and received by an ultrasonic array probe having a plurality of ultrasonic elements,
A delay time calculator that calculates a delay time for shifting the timing at which the ultrasonic element transmits and receives ultrasonic waves;
A switching unit that switches between a state in which the potential difference applying unit applies a potential difference to the ultrasonic element and a state in which the potential difference applying unit does not apply a potential difference to the ultrasonic element;
A feature amount calculation unit that calculates a feature amount related to a synthesized echo obtained by combining the received wave received by the ultrasonic element according to the delay time;
A feature amount change calculation unit for calculating a change in the feature amount with respect to a change in a flaw detection condition of the ultrasonic wave on the inspection target;
A display unit for displaying the calculated feature amount change;
A data processing apparatus comprising:
特徴量算出部が、前記映像に基づいて、特徴量を算出する特徴量算出ステップと、
特徴量変化算出部が、探傷条件の変化に対して前記特徴量の変化を算出する特徴量変化算出ステップと、
表示部が、前記特徴量の変化を表示する表示ステップと、
を有することを特徴とする超音波探傷方法。 The imaging unit creates an image inside the inspection object based on a composite waveform of the ultrasonic wave received from the ultrasonic element of the ultrasonic array probe to the inspection object; and
A feature amount calculating unit that calculates a feature amount based on the video;
A feature amount change calculating unit that calculates a change in the feature amount with respect to a change in flaw detection conditions; and
A display step for displaying a change in the feature value;
An ultrasonic flaw detection method comprising:
前記欠陥判定部が、前記選択されたパターンに基づいてパラメータ記憶部から対応するパラメータを読み出すパラメータ読み出しステップと、
前記欠陥判定部が、前記特徴量変化算出ステップにおける算出結果に基づいて、基準探傷条件を決定する探傷条件決定ステップと、
前記欠陥判定部が、前記特徴量変化算出ステップにおける算出結果、前記パラメータ、および前記基準探傷条件から欠陥に基づくエコーであるか否かを判定する判定ステップと、
を有することを特徴とする請求項10に記載の超音波探傷方法。 A pattern selection step in which the defect determination unit selects a change pattern based on a calculation result in the feature amount change calculation step;
A parameter reading step in which the defect determination unit reads a corresponding parameter from a parameter storage unit based on the selected pattern;
The defect determination unit determines a reference flaw detection condition based on a calculation result in the feature amount change calculation step;
A determination step for determining whether the defect determination unit is an echo based on a defect from the calculation result in the feature amount change calculation step, the parameter, and the reference flaw detection condition;
The ultrasonic flaw detection method according to claim 10, comprising:
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