JP2019203722A - 超音波探傷の方法、システム、プログラム及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】汎用的なＵＴ装置を用いて大型センサによるＵＴを効率的に実行する。【解決手段】複数の素子３１を含むセンサ３０を複数の領域１，２に区分し、切換器４０を介してＵＴ装置２０をセンサ３０の各領域に接続し、探傷点のセンサ３０に対する位置関係に応じてＵＴに用いるセンサ３０の領域を探傷点毎に少なくとも１つ選択し、切換器４０によりセンサ３０の選択した領域にＵＴ装置を接続し、選択した領域が１つである探傷点については選択した１つの領域を用いてＵＴを実行し、選択した領域が複数である探傷点については選択した複数の領域を用いて領域数に応じて必要な回数の超音波探傷を実行し結果を加算処理する。【選択図】図４Ａ

Description

本発明は、フェーズドアレイ超音波探傷（以下、超音波探傷をＵＴと称する）を実施するためのＵＴ方法等に関する。

フェーズドアレイＵＴでは、アレイセンサ（以下、センサ）に備わった複数の超音波素子（以下、素子）が超音波を送信するタイミングを調整し、各素子から送信された超音波が同時に到達する点（焦点）を変えていく（特許文献１参照）。センサの各素子は、フェーズドアレイＵＴ装置（以下、ＵＴ装置）に備わった送信回路（パルサ）に接続される。各素子は結線されたパルサで励振されることで超音波を送信する。ＵＴ装置には一度に一群の各超音波素子の超音波発信開始の時間差（遅延時間）のデータが書き込まれ、ＵＴ装置は書き込まれた遅延時間毎に順次ＵＴを実行する。

特開２０１４−１０６１３０号公報

大型センサには、一般的な汎用のＵＴ装置の端子数よりも多くの素子を備えたものがある。このような大型センサを用いる場合、センサの素子数以上の端子を備えた専用の大型ＵＴ装置を用意することで、大型センサの全素子を用いたＵＴを実行することができる。但し、このような大型ＵＴ装置をセンサに合わせて都度用意するのは非効率である。そこで、汎用的なＵＴ装置の各端子に切換器を介して大型センサを構成する複数の素子を接続することが考えられる。この場合、大型センサを複数の領域に区分し、ＵＴ装置に接続する領域を切換器で切り換えて超音波を送受信する領域を順番に切り換えることで、大型センサの全素子を活用したＵＴを実行することができる。

しかし、素子数よりも端子数が少ない汎用的なＵＴ装置を大型センサに切換器を介して接続した場合、大型ＵＴ装置を用いた場合と同等の検出感度を得るためには、同一焦点に対してセンサの領域区分数の２乗回のＵＴを実行しなければならない。同一焦点について、１つの領域から超音波を送信して１つの領域で反射波を受信するＵＴを、超音波を送信する領域と受信する領域の組み合わせ分だけ実行する必要があるためである。そのため、ＵＴ装置に一度に書き込まれる一群の遅延時間で探傷できる焦点数（言い換えれば探傷範囲）がセンサの領域区分数の２乗分の１に減少する。つまり大型ＵＴ装置を用意した場合と同等の領域を対象として理論上同等の検査感度のＵＴを実行するためには、センサの領域区分数の２乗倍の数の遅延時間をＵＴ装置に書き込む必要がある。同じ探傷範囲を対象としてＵＴを実行するにしても、ＵＴ装置への遅延時間の書き込み回数が大型ＵＴ装置を用意した場合に比べて増えてＵＴの所要時間が長くなる傾向にある。

本発明の目的は、汎用的なＵＴ装置を用いて大型センサによるＵＴを効率的に実行することができるＵＴ方法等を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、複数の超音波素子を含むアレイセンサを複数の領域に区分し、切換器を介してフェーズドアレイ超音波探傷装置を前記アレイセンサの各領域に接続し、探傷点の前記アレイセンサに対する位置関係に応じて超音波探傷に用いる前記アレイセンサの領域を探傷点毎に前記複数の領域から少なくとも１つ選択し、前記切換器により前記アレイセンサの選択した領域に前記フェーズドアレイ超音波探傷装置を接続し、前記選択した領域が１つである探傷点については、選択した１つの領域を用いて超音波探傷を実行し、前記選択した領域が複数である探傷点については、選択した複数の領域を用いて領域数に応じて必要な回数の超音波探傷を実行しＵＴ結果を加算する。

本発明によれば、汎用的なＵＴ装置を用いて大型センサによるＵＴを効率的に実行することができる。

フェーズドアレイＵＴにおける超音波の送信の様子を表す図 フェーズドアレイＵＴにおける反射波の受信の様子を表す図 フェーズドアレイＵＴにおける走査原理を表す図 フェーズドアレイＵＴにおける走査原理を表す図 本発明の一実施形態に係るＵＴシステムの模式図 本発明の一実施形態に係るＵＴシステムのブロック図 本発明の一実施形態に係るＵＴシステムのブロック図 本発明の一実施形態の変形例に係るＵＴシステムのブロック図 本発明の一実施形態の変形例に係るＵＴシステムのブロック図 図４Ａ及び図４ＢのＵＴシステムで大型ＵＴ装置を使用した場合と理論上同等の検出感度を得るためのＵＴ方法を示す図 本発明の一実施形態の変形例に係るＵＴシステムが好適に適用できる検査対象の一例を表す図 本発明の一実施形態に係るＵＴシステムに備えられた制御装置のブロック図 本発明の一実施形態に係るＵＴシステムに備えられた制御装置で設定されたセンサの使用領域を表すインターフェース画面の一例 本発明の一実施形態に係るＵＴシステムに備えられた制御装置によるＵＴ手順を表したフローチャート

以下に図面を用いて本発明の実施形態を説明する。

−フェーズドアレイＵＴ−
まずフェーズドアレイＵＴ（フェーズドアレイ超音波探傷）の基本原理を説明する。

図１ＡはフェーズドアレイＵＴにおける超音波の送信の様子を表す図である。同図に示すようにセンサ（アレイセンサ）１３０は被検査物Ａの表面に設置され固定される。センサ１３０にはピエゾ素子等の複数（図では５つ）の素子（超音波素子）１３１ａ−１３１ｅが備わっている。各素子１３１ａ−１３１ｅはＵＴ装置（フェーズドアレイＵＴ装置）１２０に複数備えられたパルサ（不図示）に個別に接続され、パルサから短時間（一定時間）出力される電圧信号によって励振されて超音波Ｂを送信する。ＵＴ装置１２０はＰＣ等の制御装置１１０に接続されている。ＵＴ装置１２０には遅延回路が備わっている。遅延回路は、制御装置１１０によりＵＴ装置１２０のメモリに書き込まれた一群のＵＴ条件に従って各パルサが電圧を出力し始める時刻（タイミング）をずらす。制御装置１１０からＵＴ装置１２０に入力されるＵＴ条件は、所望の焦点（探傷点）Ｄに集束する合成波面Ｃ（後述）を形成するために各素子１３１が超音波Ｂを送信し始める時刻のずれ、つまり遅延時間のデータである。図１Ａでは素子１３１ａ，１３１ｅが同時に超音波Ｂを送信してから時間ΔＴ１後に素子１３１ｂ，１３１ｄが、時間ΔＴ２（＞ΔＴ１）後に素子１３１ｃが超音波Ｂを送信する例を示している。ΔＴ１、ΔＴ２が遅延時間のデータ（ＵＴ条件）である。素子１３１ａ−１３１ｅから送信された各超音波Ｂが目標となる焦点Ｄに同時に到達するように、焦点Ｄの位置によって遅延時間が設定される。素子１３１ａ−１３１ｅから送信された各超音波Ｂが同時に到達することで焦点Ｄにおける音圧が向上する。一群のＵＴ条件に含まれる複数のＵＴ条件を順次実行し焦点Ｄを変えていくことで、被検査物Ａの内部の指定の探傷箇所をスキャンすることができる。

図１ＢはフェーズドアレイＵＴにおける反射波の受信の様子を表す図である。焦点Ｄ（同図では焦点Ｄに反射源がある場合を例示している）から各素子１３１ａ−１３１ｅまでの距離はそれぞれ異なるため、焦点Ｄで反射された超音波（反射波）が各素子１３１ａ−１３１ｅに到達する時刻にはずれがある。そのためＵＴ装置１２０では、各素子１３１ａ−１３１ｅが受信した反射波の強度信号を焦点Ｄからの距離差を加味し加算して受信強度を強める。図１Ａ及び図１Ｂでは、最初に時刻Ｔ０に素子１３１ｃで反射波Ｅが受信されてから時間ΔＴ３後に素子１３１ｂ，１３１ｄが、時間ΔＴ４（＞ΔＴ３）後に素子１３１ａ，１３１ｅが反射波Ｅを受信する例を示している。この場合、ＵＴ装置１２０は、時刻Ｔ０に素子１３１ｃで受信した信号に、時間ΔＴ３後に素子１３１ｂ，１３１ｄで受信した信号及び時間ΔＴ４後に素子１３１ａ，１３１ｅで受信した信号を加算し、これを探傷データとして制御装置１１０に出力する。この処理はＵＴ装置１２０に備わった遅延回路によってＵＴ条件に基づいて実行される。

以上のように探傷点（焦点Ｄ）における超音波強度と反射波の受信強度が強くなるように遅延時間を制御することで探傷点の検出感度が向上する点がフェーズドアレイＵＴの特徴である。

図２Ａ及び図２ＢはフェーズドアレイＵＴにおける走査原理を表す図である。これらの図に示したように、フェーズドアレイＵＴにおいては、個々のＵＴの遅延時間を変えて焦点Ｄの位置（三次元座標）を移動させいくことで被検査物Ａの内部を走査する。図２Ａに示した例では、素子１３１ｅ，１３１ｄ，１３１ｃ，１３１ｂ，１３１ａの順に超音波Ｂを送信することで、図１Ａに示した例に比べて焦点Ｄが図中の左側に変位している。反対に図２Ｂに示した例では、素子１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄ，１３１ｅの順に超音波Ｂを送信することで、図１Ａに示した例に比べて焦点Ｄが図中の右側に変位している。図１Ｂで先に説明したように、各素子１３１ａ−１３１ｅで受信した反射波Ｅを加算も時間差を付けて実行される。このように焦点Ｄの位置を移動させていくことで、被検査物Ａの内部の傷等に焦点Ｄが近付くと受信信号の強度が高まる。このように信号強度の探傷データを取ることで、傷等の位置や大きさ、形状等を推定することができる。

−ＵＴシステム−
本発明の一実施形態に係るＵＴシステム（フェーズドアレイ超音波探傷システム）について説明する。

図１Ａ等に示したシステムでは、センサ１３０としてＵＴ装置１２０の入出力端子数を超える数の素子１３１を備えた大型のアレイセンサを用いると、センサ１３０の全ての素子１３１を使用することはできない。１回のＵＴでセンサ１３０の全ての素子１３１を使用するためには、素子１３１の数以上の端子数（正確には後述するパルサの数）がＵＴ装置１２０に必要となる。この場合、センサ１３０が大型であるほどＵＴ装置１２０に要求される端子数は増加する。このような多数の入出力端子数を備えた大型のＵＴ装置をセンサ１３０の素子１３１の数に応じて都度用意することは、工数面でも経済面でも非効率である。

そこで、本実施形態ではＵＴ装置に切換器を介してセンサを接続する。図３は本実施形態のＵＴシステムの模式図である。同図ではＵＴ装置２０の端子数よりも多数の素子３１を持つ単一のセンサ３０（大型アレイセンサ）を複数（本例では２つ）の領域１，２に区分し、切換器４０によりＵＴ装置２０の接続相手が領域１，２のうちで切り換えられるように構成してある。センサ３０の全ての素子３１は切換器４０を介してＵＴ装置２０の複数（好ましくは全て）の入出力端子に選択的に接続可能である。なお、図３では直線状の境界線で領域１，２を区分した場合を例示したが、本質的には素子３１が複数のグループに分かれれば良いため、隣接する領域間の境界線は直線状である必要はなく、また場合によって複数の領域が互いに入り組んだ構成とすることもできる。

図４Ａ及び図４Ｂは本実施形態のＵＴシステムのブロック図である。図４Ａはパルサと超音波素子との接続関係を、図４Ｂはレシーバと超音波素子との接続関係を表している。これらの図に示したように、本実施形態のＵＴシステムは、制御装置１０、ＵＴ装置２０、センサ３０及び切換器４０を備えている。センサ３０はＵＴ装置２０の入出力端子数よりも多くの素子３１を備えた大型のアレイセンサであり、被検査物Ａ（図１Ａ等）に設置される。制御装置１０はＵＴ装置２０及び切換器４０を制御する。制御装置１０の構成及び機能については後述する。

ＵＴ装置２０には、図１Ａ等に示したＵＴ装置１２０と同様のもの（例えば市販の汎用的なもの）を用いることができる。このＵＴ装置２０は、遅延回路２１、パルサ２２（図４Ａ）及びレシーバ２３（図４Ｂ）を備えている。パルサ２２は例えばＤ／Ａコンバータを含み、単一のＵＴ装置２０に複数備わっている。各パルサ２２は遅延回路２１及びＵＴ装置２０の出力端子（不図示）を接続し、遅延回路２１からのデジタル信号を電圧信号に変換して出力端子に出力する。レシーバ２３（図４Ａ等）は例えばＡ／Ｄコンバータであり、単一のＵＴ装置２０にパルサ２２と同数以上備わっている。各レシーバ２３は遅延回路２１及びＵＴ装置２０の入力端子（不図示）を接続し、入力端子に入力された電圧信号をデジタル信号に変換して遅延回路２１に出力する。

切換器４０はパルサ２２及びレシーバ２３とセンサ３０の素子３１との接続関係を例えばリレー回路で切り換える装置（例えばマルチプレクサ）である。切換器４０の一端側の端子にＵＴ装置２０の全ての超音波の送信端子及び超音波の受信端子が一対一の関係で接続され、他端側の端子にセンサ３０の素子３１が一対一の関係で接続されている。この切換器４０によって個々のパルサ２２を全ての素子３１の中から任意に選択された少なくとも１つに選択的に接続できる。同じく切換器４０によって個々のレシーバ２３も全ての素子３１の中から任意に選択された少なくとも１つに選択的に接続できる。例えば１回のＵＴで同一遅延時間（超音波の送信タイミングが同一）の素子３１が複数ある場合、ＵＴ装置２０の１つの出力端子に複数の素子３１を接続することも可能である。

図４Ｃ及び図４Ｄに示した例は、切換器４０のセンサの素子との接続端子を複数に分岐させて複数の大型のセンサ３０を複数切り換え可能に接続した一変形例である。このような構成とすることで、複数のセンサを繋いでもリレー回路の数が抑えられる。図４Ｃ及び図４Ｄの例では、切換器４０によって個々のパルサ２２を複数のセンサ３０ａ，３０ｂ，３０ｃの全ての素子３１の中から任意に選択された少なくとも１つに選択的に接続できる。同じく切換器４０によって個々のレシーバ２３も複数のセンサ３０ａ，３０ｂ，３０ｃの全ての素子３１の中から任意に選択された少なくとも１つに選択的に接続できる。図４Ｃ及び図４Ｄの変形例の切換器４０は複数の切換器を組み合わせて構成しても良い。

センサ３０の全ての素子３１に一対一の関係で接続できるだけの入出力端子を持つ大型のＵＴ装置を用いた場合と理論上同等の検査感度を本実施形態のＵＴシステムで得るためには、図５に示したように複数回のＵＴを実行しＵＴ結果を足し合わせる（加算処理）必要がある。具体的には、センサ３０の超音波を送信する領域と受信する領域の全組み合わせの数、つまりセンサ３０の区分領域数の２乗回数のＵＴを実行する必要があり、センサ３０を２つの領域１，２に区分した場合は４回のＵＴの実行を要する。本例の場合、例えば次の４回のＵＴを実行し、それらの結果を加算処理する。
１回目：領域１から送信／領域１で受信
２回目：領域１から送信／領域２で受信
３回目：領域２から送信／領域１で受信
４回目：領域２から送信／領域２で受信

被検査物Ａが金属製であれば、金属材料中の超音波は線形独立なので重ね合わせの原理が成立する。そのため、送受信に用いる素子３１を切替えて探傷した結果を足し合わせることで、大型のＵＴ装置を用いた場合と同等の検査感度が得られる。この信号処理が加算処理である。

但し、加算処理を施す場合、上記の通り１つの探傷点（焦点）についてセンサ３０の区分領域数の２乗回数分のＵＴを実行する必要がある。そのため、制御装置１０からＵＴ装置２０に一度に書き込まれる一群のＵＴ条件で探傷できる探傷点の数はセンサ３０の領域数の２乗分の１（区分数２であれば１／４）に制限される。

−適用例−
図６は本実施形態が好適に適用できる検査対象の一例を表す図である。同図に示した被検査物Ａはガスタービンや蒸気タービンにおいてタービンディスク（不図示）に嵌め込まれる動翼の根元部分である。動翼のブレード（翼部）は図示省略してあるが、同図に示した被検査物Ａの上面からタービンディスクの径方向外側（図中の上方向）に実際にはブレードが延びている。この例ではタービンディスクに軸方向から嵌め込まれるタイプの動翼の根元部を例示しているが、径方向から挿し込まれるタイプの根元部も本実施形態のＵＴ装置により探傷可能である。図６に例示した被検査物Ａは、タービンディスクの周方向に突出した複数の突部（フック）をタービンディスクの径方向に複数段備えた形状をしており、これらフックの嵌め合いによってタービンディスクに取り付けられる。上下に隣接する突部間のくびれ部分にタービン運転に伴って高応力が作用するため、被検査物Ａの各段のくびれ部分を通る複数の断面を検査ラインＡ１，Ａ２，Ａ３（この例では検査ラインが３つの場合を例示している）に設定してＵＴを実行する。図６の被検査物Ａを検査する場合、ブレードを適宜避けて同図に示したように被検査物Ａの上面にセンサ３０を設置する。この場合、センサ３０から各検査ラインＡ１−Ａ３までの距離はそれぞれ異なる。本例ではセンサ３０を３つの領域１，２，３に区分した場合を例示している。

本実施形態では、この例のように探傷点のセンサ３０からの距離が異なる場合に、距離による反射強度の違いに着目してＵＴに使用するセンサ領域及び領域数を変更する。反射波の強度はセンサ３０からの距離の短い探傷点で反射した反射波ほど強い。反射強度の強い探傷点については、大型のセンサ３０の全領域の探傷データを加算処理しなくても必要十分な探傷精度が確保できる。従って、図６の例では、例えば最もセンサ３０から近い検査ラインＡ１のＵＴについてはセンサ３０の使用する領域を１つに止め、次に近い検査ラインＡ２については２つの領域を用いる。最もセンサ３０から遠い検査ラインＡ３については、３つ全ての領域を用いて万全に探傷する。このように比較的センサ３０から近い探傷点についてはセンサ３０の一部の領域のみを用いることで、加算処理の回数は減少する。遅延時間が同一となる複数の素子３１をＵＴ装置２０の同一のパルサ２２に接続することで、加算処理の回数は更に減少し得る。検査ラインＡ１，Ａ２のようにセンサ３０の一部の領域のみで探傷する場合、選択する領域は検査ラインと各領域との位置関係による。例えば検査波の入射角が小さくなる領域を優先して選択する。

−制御装置−
図７は本実施形態に係るＵＴシステムに備えられた制御装置の機能ブロック図を関連要素と共に表す図である。パルサ２２及びレシーバ２３は各１つにまとめて図示してある。本実施形態における制御装置１０は、予め用意されたプログラム（後述するＵＴプログラム）に従ってＵＴ装置２０及び切換器４０を制御する機能を有する。ＵＴ装置２０は切換器４０を制御する機能を持たない。

制御装置１０は、Ｉ／Ｏポート１３、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１４、ＲＯＭ（リードオンメモリ）１５、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）１６及びＣＰＵ（中央演算処理装置）１７を備えている。制御装置１０には、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）を用いることができる。デスクトップ、ノート型、タブレット型等、コンピュータの形態は限定されない。

Ｉ／Ｏポート１３は制御装置１０のハードウェアインターフェースであり、このＩ／Ｏポート１３を介して制御装置１０にＵＴ装置２０や切換器４０が接続される。切換器４０を介してＵＴ装置２０がセンサ３０の各領域１−３に接続されている。また、キーボード１１や記憶媒体１２等の入力装置やモニタ１８等の出力装置もＩ／Ｏポート１３を介して制御装置１０に接続される。モニタ１８はタッチパネル式であれば入力装置を兼ねることができる。記憶媒体１２は、そのドライブがＩ／Ｏポート１３に接続される場合もあるし、ドライブが制御装置１０に実装されている場合もある。記憶媒体１２には、ＣＤやＤＶＤ、ブルーレイ等のディスクの他、ＵＳＢメモリ等のＩ／Ｏポート１３に接続可能な各種の記録媒体を用いることができる。また出力装置としては、モニタ１８の他、プリンタ等もＩ／Ｏポート１３に接続できる。接続方式は有線接続が想定されるが、無線接続を採用することもできる。

ＲＡＭ１４、ＲＯＭ１５、ＨＤＤ１６は制御装置１０に実装された記憶装置である。ＨＤＤ１６の代表例は、磁気記憶媒体、ＳＳＤ等である。これら記憶装置及び上記の記憶媒体１２のうちの少なくとも１つにＵＴ装置２０から入力される探傷データが記録される。以下、単に「記憶装置」と記載した場合には、ＲＡＭ１４、ＲＯＭ１５及びＨＤＤ１６の１つ以上を指すこととする。上記の記憶媒体１２はＵＴシステムには属さない記録メディアである。また、記憶装置には、本実施形態に係るＵＴシステムを制御してフェーズドアレイＵＴを実行するＵＴプログラム（後述）が格納されている。このＵＴプログラムは制御装置１０を用いてプログラミングしても良いが、予め記憶媒体１２又はネットワーク上のサーバに記録しておき、ＲＡＭ１４、ＲＯＭ１５、ＨＤＤ１６の少なくとも１つにインストールすることができる。

ＣＰＵ１７は演算処理装置であり、記憶装置からＵＴプログラムを読み込み、読み込んだＵＴプログラムを実行してＵＴ装置２０及び切換器４０に指令を出力し、ＵＴ装置２０及び切換器４０を制御する機能を果たす。

−ＵＴプログラム−
上記ＵＴプログラムに従って実行される手順には、データ入力手順、領域選択手順、遅延時間設定手順、切換手順、探傷手順、加算処理手順及び出力手順が含まれる。これらの手順は、記憶装置からＵＴプログラムを読み込んだＣＰＵ１７により実行される。

データ入力手順は、被検査物の形状、被検査物の音速、被検査物の探傷位置、センサの設置位置、センサの素子数、素子サイズ等のデータを入力する手順である。これらのデータはキーボード１１等の入力装置によって入力され、記憶装置等に記憶される。

領域選択手順は、探傷位置のセンサ３０に対する位置関係に応じて、ＵＴに用いるセンサ領域を探傷点毎に複数の領域（図７では領域１−３）から少なくとも１つ選択する手順である。入力されたデータから探傷点における反射波の反射強度が推定され、反射強度を基に探傷（き裂の検出）に必要な素子３１の数が演算され、これにより使用する領域数が設定される。反射強度は、き裂形状、き裂サイズ、き裂面の向き等を考慮して、探傷点に入射する超音波の入射角、伝播距離から演算可能である。ここで設定された選択領域は制御装置１０から出力装置に出力され、例えば図８に例示したインターフェース画面のように探傷点の位置（センサ３０に対する距離や角度）毎にモニタ１８に表示される。各検査点のＵＴに使用する領域は事前に決定しておき、キーボード１１や記憶媒体１２等で制御装置１０に入力するようにしても良い。

遅延時間設定手順は、各探傷点のＵＴに使用するセンサ領域の素子３１の超音波の送受信のタイミングを計算する手順である。各探傷点について遅延時間を計算し、一群のＵＴ条件としてＩ／Ｏポート１３を介してＵＴ装置２０の遅延回路２１にまとめて書き込む。その際、必要であれば記憶装置等にもＵＴ条件が記録される。

切換手順は、切換器４０を制御してＵＴ装置２０に接続するセンサ３０を切り換え、選択した領域にＵＴ装置２０を接続する手順である。探傷手順は、ＵＴ装置２０に指令してＵＴを実行する手順である。この手順は切換手順と同期して実行される。加算処理手順は、同一の探傷点について複数のセンサ領域を用いて探傷した場合に各探傷結果を加算処理するステップである。選択した領域が１つである探傷点については選択した１つの領域を用いてＵＴが実行され、選択した領域が複数である探傷点については選択した複数の領域を用いて領域数に応じて必要な回数のＵＴが実行され、その結果が加算処理される。出力手順は、探傷データを記憶装置及び記憶媒体１２の少なくとも１つに記録したりモニタ１８に表示したりする手順である。

−ＵＴ方法−
図９は本実施形態に係るＵＴシステムに備えられた制御装置によるＵＴ手順を表したフローチャートである。同図を用いて本実施形態に係るＵＴ手順をＵＴ方法として説明する。

本実施形態に係るフェーズドアレイＵＴを始めるに当たり、まず、オペレータは、制御装置１０、ＵＴ装置２０、切換器４０及びセンサ３０を結線し、センサ３０を被検査物Ａに設置する。その後、キーボード１１等の入力装置により、被検査物の形状、被検査物の音速、被検査物における探傷位置（点又は範囲）、センサの設置位置、各センサの素子数、素子サイズ等のデータを制御装置１０に入力する（Ｓ１０１）。キーボード１１等の入力装置により制御装置１０にＵＴ開始の指示を与えると、ＵＴプログラムに従ってＣＰＵ１７により前述した領域選択手順（Ｓ１０２）、遅延時間設定手順（Ｓ１０３，Ｓ１０４）が順次実行される。

ＵＴ装置２０に対する一群のＵＴ条件の書き込みが完了したら、ＣＰＵ１７は前述した切換手順、探傷手順を実行する（Ｓ１０５）。ＣＰＵ１７は一群のＵＴ条件のうち未実行のＵＴがないかを判定し（Ｓ１０６）、未実行のＵＴがなくなるまでＳ１０５の手順を繰り返す。一群のＵＴ条件のＵＴを全て完了したら、ＣＰＵ１７は探傷データを記憶装置等に記録して図９のフローを終了する。記憶装置等に記録された探傷データは、入力装置を介して制御装置１０に与えられるオペレータの指示入力に従って、モニタ１８等の出力装置に探傷結果として出力することができる。

−効果−
本実施形態においては、センサ３０に対する探傷点の距離に応じて使用するセンサ３０の領域（つまり素子３１及びその数）を変更する。例えばセンサ３０からの距離が短く多数の素子３１を使用しなくても十分な検査感度で探傷できる探傷点については、センサ３０の一部の素子３１のみを使用する。センサ３０に対する探傷点の位置関係に応じて使用する素子数を減少させることで、大型のセンサ３０を汎用的なＵＴ装置２０に接続した場合でも加算処理回数を減少させつつ一定の検査感度を確保することができる。これにより一度にＵＴ装置２０に書き込まれる一群のＵＴ条件により探傷できる焦点数が増加し、汎用的なＵＴ装置２０を用いて大型のセンサ３０によるＵＴを効率的に実行することができる。勿論、センサ３０から遠い探傷点については素子３１を全て用いることで、大型のセンサ３０の強みを生かして感度の高いＵＴを実行できる。特に遅延時間が同一となる複数の素子３１をＵＴ装置２０の同一のパルサ２２に接続することで、加算処理の回数は更に減少し得る。

−産業上の利用可能性−
本実施形態は、検査対象を問わず、センサの素子数に対してＵＴ装置の端子数が不足する場合に適用し、上記の通りの効果を得ることができる。例えば発電等に用いられるタービンは運転中に掛かる応力が高い部位の検査に適用され得るが、例えば発電用途に用いるタービンを長期に亘って停止させることは避けなければならず、短時間で探傷をしなければならない。このような場合に本実施形態を適用して大型のセンサを用いて効率的にＵＴを実行することにより、タービンの稼働停止時間の短縮にも貢献し得る。タービンの動翼の根元部の探傷に好適に適用できることは前述した通りである。

１，２，３…領域、１０…制御装置、１２…記憶媒体、２０…ＵＴ装置（フェーズドアレイ超音波探傷装置）、３０…センサ（アレイセンサ）、３１…超音波素子、４０・・切換器、Ａ…被検査物、Ｄ…焦点（探傷点）

Claims (7)

1. 複数の超音波素子を含むアレイセンサを複数の領域に区分し、
   切換器を介してフェーズドアレイ超音波探傷装置を前記アレイセンサの各領域に接続し、
   探傷点の前記アレイセンサに対する位置関係に応じて超音波探傷に用いる前記アレイセンサの領域を探傷点毎に前記複数の領域から少なくとも１つ選択し、
   前記切換器により前記アレイセンサの選択した領域に前記フェーズドアレイ超音波探傷装置を接続し、
   前記選択した領域が１つである探傷点については、選択した１つの領域を用いて超音波探傷を実行し、
   前記選択した領域が複数である探傷点については、選択した複数の領域を用いて領域数に応じて必要な回数の超音波探傷を実行し結果を加算処理する超音波探傷方法。
2. 請求項１の超音波探傷方法において、１つの探傷点について実行する超音波探傷で同一のタイミングで超音波を送信する複数の超音波素子を前記フェーズドアレイ超音波探傷装置の同一の端子に接続する超音波探傷方法。
3. フェーズドアレイ超音波探傷装置と、
   前記フェーズドアレイ超音波探傷装置に接続された切換器と、
   複数の超音波素子を含み被検査物に設置されるアレイセンサと、
   前記フェーズドアレイ超音波探傷装置及び前記切換器を制御する制御装置を用い、
   前記アレイセンサを複数の領域に区分し、
   前記切換器を介して前記フェーズドアレイ超音波探傷装置を前記アレイセンサの各領域に接続した超音波探傷システムであって、
   前記制御装置は、予め用意されたプログラムに従い、
   探傷点の前記アレイセンサに対する位置関係に応じて超音波探傷に用いる前記アレイセンサの領域を探傷点毎に前記複数の領域から少なくとも１つ選択し、
   前記切換器により前記アレイセンサの選択した領域に前記フェーズドアレイ超音波探傷装置を接続し、
   前記選択した領域が１つである探傷点については、選択した１つの領域を用いて超音波探傷を実行し、
   前記選択した領域が複数である探傷点については、選択した複数の領域を用いて領域数に応じて必要な回数の超音波探傷を実行し結果を加算処理する超音波探傷システム。
4. 請求項３の超音波探傷システムにおいて、１つの探傷点について実行する超音波探傷で同一のタイミングで超音波を送信する複数の超音波素子を前記フェーズドアレイ超音波探傷装置の同一の端子に接続した超音波探傷システム。
5. 請求項３の超音波探傷システムにおいて、前記選択した領域を表示するモニタを備えている超音波探傷システム。
6. 請求項３のプログラム。
7. 請求項３のプログラムを記憶した記憶媒体。

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