JP6989416B2 - Linear scan ultrasonic flaw detector and linear scan ultrasonic flaw detector method - Google Patents

Linear scan ultrasonic flaw detector and linear scan ultrasonic flaw detector method Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、リニアスキャン超音波探傷装置およびリニアスキャン超音波探傷方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a linear scan ultrasonic flaw detector and a linear scan ultrasonic flaw detector 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超音波素子として圧電素子を並べ、圧電素子ごとにタイミング(遅延時間)をずらして超音波を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。フェーズドアレイ超音波探傷技術は、所定の角度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、複雑形状に対応したりすることができる可能性がある。このため、フェーズドアレイ超音波探傷技術は、作業工数を低減することが可能な点が大きな魅力となっている。 Ultrasonic testing (UT) is a non-destructive technology that can confirm the soundness of the surface and inside of structural materials, and is an indispensable inspection technology in various fields. A phased array ultrasonic flaw detection test (PAUT:) that can form an arbitrary waveform by arranging piezoelectric elements as small ultrasonic elements for transmitting and receiving ultrasonic waves and transmitting ultrasonic waves by shifting the timing (delay time) for each piezoelectric element. The Phased Array UT) is also widely used in industrial applications. Compared to monocular probes that can emit ultrasonic waves only at a predetermined angle, phased array ultrasonic flaw detection technology can detect a wide range with a single flaw detection, detect flaws at multiple angles, and handle complex shapes. There is a possibility that it can be done. Therefore, the phased array ultrasonic flaw detection technology is very attractive in that it can reduce the work man-hours.

特許第5889742号公報Japanese Patent No. 5889742

リニアスキャン法においては、フェーズドアレイで一定方向に超音波ビームを形成しながら、駆動させる素子を電子走査させていく。このリニアスキャン法を用いる場合、アレイプローブのチャンネル数が多いほど、得られるリニアスキャン結果の深さ方向画像の面積が広く、より明瞭な評価が可能となる。 In the linear scanning method, the element to be driven is electronically scanned while forming an ultrasonic beam in a fixed direction with a phased array. When this linear scan method is used, the larger the number of channels of the array probe, the larger the area of the image in the depth direction of the obtained linear scan result, and the clearer the evaluation becomes possible.

しかし、プローブ設置位置の制限などから素子数の少ないアレイプローブを用いざるを得ない場合は、評価に十分な面積のリニアスキャン結果が得られない。そのため、アレイプローブを中心にしてビームを扇状に走査するセクタスキャンでの運用が主体となる。セクタスキャンの場合、例えば異方性を持った材料などでは、ビームを走査する角度によって音速が異なってくるため、揃った角度で測定が可能なリニアスキャンの方が有効な場合がある。 However, if an array probe with a small number of elements has to be used due to restrictions on the probe installation position, a linear scan result with a sufficient area for evaluation cannot be obtained. Therefore, the main operation is sector scan, which scans the beam in a fan shape around the array probe. In the case of sector scan, for example, in the case of anisotropy material, the speed of sound differs depending on the angle at which the beam is scanned, so a linear scan that can measure at the same angle may be more effective.

そこで本発明の実施形態では、広範囲のリニアスキャンを可能とすることを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to enable a wide range of linear scans.

上述の目的を達成するため、本実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置は、検査対象に超音波を送信し前記検査対象で反射した超音波を受信する第1の方向に沿って配された複数の超音波素子を有する超音波アレイプローブと、前記複数の超音波素子のそれぞれに超音波を発生する振動を生ぜしめる電位差を印加可能な電位差印加部と、前記検査対象の表面に沿った第1プローブ設置位置において前記超音波アレイプローブにより得られディジタル化された第1のディジタル超音波波形データ、および前記第1プローブ設置位置と重畳する領域を含む第2プローブ設置位置において前記超音波アレイプローブにより得られディジタル化された第2のディジタル超音波波形データを記憶する信号処理情報記憶部と、前記超音波アレイプローブの設置位置に関する設置位置情報データを外部から受け入れる入力部と、記第1のディジタル超音波波形データ、前記第2のディジタル超音波波形データ、および前記検査対象の前記設置位置情報データを受け入れて、前記検査対象の表面形状である取得形状を算出する表面形状演算部と、前記表面形状演算部が算出した前記取得形状を受け入れて、超音波を、焦点に集束して照射および受信するための遅延時間を算出し、前記遅延時間を出力する遅延時間演算部と、前記遅延時間を前記遅延時間演算部より受け入れ、前記超音波素子が受信した超音波波形を受け入れ、前記遅延時間にしたがって前記超音波アレイプローブにより得られディジタル化されたディジタル超音波波形データを時間軸移動して、合成信号を得る、合成演算部と、前記第1の方向に互いにずれた前記超音波アレイプローブの前記第1プローブ設置位置と前記第2プローブ設置位置との前記重畳する領域における重畳画像を得るための条件を設定する重畳領域調整部と、前記合成演算部により演算された前記合成信号および前記設定された条件に基づいて前記重畳する領域を含む前記第1プローブ設置位置および前記第2プローブ設置位置に対応する探傷画像用データを生成する統合画像演算部と、を備え、前記重畳領域調整部は、前記遅延時間演算部が前記遅延時間の算出に用いる前記表面形状を、前記表面形状演算部により算出された前記第1プローブ設置位置における第1取得形状および前記第2プローブ設置位置における第2取得形状を用いて調整形状を算出し前記遅延時間演算部に出力する、あるいは、前記第1取得形状を用いて前記統合画像演算部により生成された第1統合画像と前記第2取得形状を用いて前記統合画像演算部により生成された第2統合画像の両者に基づき、いずれかを調整画像として選択する方法、両者を用いて前記調整画像を算出する方法のいずれかにより設定する、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the linear scan ultrasonic flaw detector according to the present embodiment is arranged along the first direction of transmitting ultrasonic waves to the inspection target and receiving the ultrasonic waves reflected by the inspection target. An ultrasonic array probe having a plurality of ultrasonic elements, a potential difference applying portion capable of applying a potential difference that causes vibration to generate ultrasonic waves to each of the plurality of ultrasonic elements, and a third along the surface of the inspection target. The first digital ultrasonic waveform data obtained and digitized by the ultrasonic array probe at one probe installation position, and the ultrasonic array probe at a second probe installation position including a region overlapping with the first probe installation position. an input unit obtained receiving signal processing information storage unit for storing the digitized second digital ultrasound waveform data, the installation position information data regarding the installation position of the previous SL ultrasonic array probe externally by, before Symbol first A surface shape calculation unit that accepts the digital ultrasonic waveform data of 1 , the second digital ultrasonic waveform data , and the installation position information data of the inspection target, and calculates an acquired shape that is the surface shape of the inspection target. , The delay time calculation unit that accepts the acquired shape calculated by the surface shape calculation unit, calculates the delay time for irradiating and receiving ultrasonic waves focused on the focal point, and outputs the delay time, and the above. The delay time is received from the delay time calculation unit, the ultrasonic waveform received by the ultrasonic element is received, and the digital ultrasonic waveform data obtained by the ultrasonic array probe is moved along the time axis according to the delay time. The superimposed image in the overlapping region of the first probe installation position and the second probe installation position of the ultrasonic array probe displaced from each other in the first direction and the composition calculation unit that obtains the composition signal. The first probe installation position and the second probe including the superposed region adjusting unit for setting the conditions for obtaining, the combined signal calculated by the synthetic calculation unit, and the superposed region based on the set conditions. An integrated image calculation unit that generates data for a flaw detection image corresponding to a probe installation position is provided, and the superimposing region adjustment unit uses the surface shape used by the delay time calculation unit to calculate the delay time as the surface shape. The adjustment shape is calculated using the first acquisition shape at the first probe installation position and the second acquisition shape at the second probe installation position calculated by the calculation unit, and is output to the delay time calculation unit. Alternatively, based on both the first integrated image generated by the integrated image calculation unit using the first acquired shape and the second integrated image generated by the integrated image calculation unit using the second acquired shape. It is characterized in that it is set by either a method of selecting one as an adjustment image or a method of calculating the adjustment image using both.

また、本実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷方法は、検査対象の表面に沿った第1プローブ設置位置において、複数の超音波素子を有する超音波アレイプローブにより得られディジタル化された第1のディジタル超音波波形データ信号処理情報記憶部記憶する第1ディジタル超音波波形データ取得ステップと、前記第1プローブ設置位置と重畳する領域を含む第2プローブ設置位置において、前記超音波アレイプローブにより得られディジタル化された第2のディジタル超音波波形データを前記信号処理情報記憶部記憶する第2ディジタル超音波波形データ取得ステップと、力部が、前記超音波アレイプローブの設置位置に関する設置位置情報データを受け入れる位置情報受け入れステップと、表面形状演算部が、前記第1のディジタル超音波波形データ、前記第2のディジタル超音波波形データ、および前記検査対象の前記設置位置情報データを受け入れて、前記検査対象の表面形状である取得形状を算出する取得形状算出ステップと、前記重畳する領域における画像データの作成のための条件を重畳領域調整部が設定する条件設定ステップと、遅延時間演算部が、前記表面形状演算部が算出した前記取得形状を受け入れて、超音波を、焦点に集束して照射および受信するための遅延時間を算出し、前記遅延時間を出力する遅延時間演算ステップと、合成演算部が、前記遅延時間を前記遅延時間演算部より受け入れ、前記超音波アレイプローブにより得られディジタル化されたディジタル超音波波形データを受け入れ、前記遅延時間にしたがって。前記ディジタル超音波波形データを時間軸移動して、合成信号を得る合成演算ステップと、前記合成演算ステップで得られた前記合成信号および前記設定された条件に基づいて前記重畳する領域を含む前記第1プローブ設置位置および前記第2プローブ設置位置に対応する探傷画像データを統合画像演算部が演算する画像データ作成ステップと、を有し、前記条件設定ステップは、前記重畳領域調整部が、前記遅延時間演算部が前記遅延時間の算出に用いる前記表面形状を、前記表面形状演算部により算出された前記第1プローブ設置位置における第1取得形状および前記第2プローブ設置位置における第2取得形状を用いて調整形状を算出し前記遅延時間演算部に出力する、あるいは、前記第1取得形状を用いて前記統合画像演算部により生成された第1統合画像と前記第2取得形状を用いて前記統合画像演算部により生成された第2統合画像の両者に基づき、いずれかを調整画像として選択する方法、両者を用いて前記調整画像を算出する方法のいずれかにより設定する、ことを特徴とする。 Further, the linear scan ultrasonic flaw detection method according to the present embodiment is a first digitized data obtained by an ultrasonic array probe having a plurality of ultrasonic elements at a position where the first probe is installed along the surface of an inspection target. The ultrasonic array probe is used at the first digital ultrasonic waveform data acquisition step in which the signal processing information storage unit stores the digital ultrasonic waveform data and the second probe installation position including the area overlapping with the first probe installation position. the resulting second digital ultrasonic waveform data acquiring step of the signal processing information storage unit stores the digitized second digital ultrasound waveform data, input unit, the installation for the installation position of the ultrasonic array probe receiving a position information receiving step of receiving the location data, the surface shape calculation unit, before Symbol first digital ultrasound waveform data, said second digital ultrasound waveform data, and the installation position information data of said object The acquisition shape calculation step for calculating the acquisition shape which is the surface shape of the inspection target, the condition setting step for setting the conditions for creating the image data in the superimposing region by the superimposing region adjusting unit, and the delay time calculation. A delay time calculation step in which the unit accepts the acquired shape calculated by the surface shape calculation unit, calculates the delay time for focusing the ultrasonic waves on the focal point, irradiating and receiving the ultrasonic waves, and outputs the delay time. The synthesis calculation unit receives the delay time from the delay time calculation unit, receives the digital ultrasonic waveform data obtained by the ultrasonic array probe, and receives the digitized digital ultrasonic waveform data according to the delay time. The first unit including a synthesis calculation step of moving the digital ultrasonic waveform data on the time axis to obtain a synthesis signal, and the superimposing region based on the synthesis signal obtained in the synthesis calculation step and the set conditions. It has an image data creation step in which the integrated image calculation unit calculates the flaw detection image data corresponding to the probe installation position and the second probe installation position. For the surface shape used by the time calculation unit to calculate the delay time, the first acquisition shape at the first probe installation position and the second acquisition shape at the second probe installation position calculated by the surface shape calculation unit are used. The adjusted shape is calculated and output to the delay time calculation unit, or the integrated image generated by the integrated image calculation unit using the first acquisition shape and the integrated image using the second acquisition shape. It is characterized in that it is set by either a method of selecting one as an adjustment image based on both of the second integrated images generated by the calculation unit or a method of calculating the adjustment image using both.

本発明の実施形態によれば、広範囲のリニアスキャンが可能となる。 According to the embodiment of the present invention, a wide range of linear scans is possible.

第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the linear scan ultrasonic flaw detector which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置におけるアレイプローブ駆動装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the array probe driving apparatus in the linear scan ultrasonic flaw detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置の形状取得部の例を示す縦断面図である。It is a vertical cross-sectional view which shows the example of the shape acquisition part of the linear scan ultrasonic flaw detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置の形状取得部の例を示す側面図である。It is a side view which shows the example of the shape acquisition part of the linear scan ultrasonic flaw detector which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷方法における手順を示すフロー図である。It is a flow chart which shows the procedure in the linear scan ultrasonic flaw detection method which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置の超音波アレイプローブと平板状の検査対象との第1の組み合わせを示す縦断面図である。It is a vertical cross-sectional view which shows the 1st combination of the ultrasonic array probe of the linear scan ultrasonic flaw detector which concerns on 1st Embodiment, and the plate-shaped inspection object. 第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置の超音波アレイプローブと平板状の検査対象との第2の組み合わせを示す縦断面図である。It is a vertical cross-sectional view which shows the 2nd combination of the ultrasonic array probe of the linear scan ultrasonic flaw detector which concerns on 1st Embodiment, and the plate-shaped inspection object. 第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置の超音波アレイプローブと平板状の検査対象との第3の組み合わせを示す縦断面図である。It is a vertical cross-sectional view which shows the 3rd combination of the ultrasonic array probe of the linear scan ultrasonic flaw detector which concerns on 1st Embodiment, and the plate-shaped inspection object. 第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷方法における超音波の各送受信の状態を示す、左側は、ブロック図、右側は、第1の圧電素子から送信した場合の各圧電素子での受信信号を示す図である。The state of each transmission / reception of ultrasonic waves in the linear scan ultrasonic flaw detection method according to the first embodiment is shown. The left side is a block diagram, and the right side is a reception signal in each piezoelectric element when transmitted from the first piezoelectric element. It is a figure which shows. 第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷方法における超音波の各送受信の状態を示す、左側は、ブロック図、右側は、第2の圧電素子から送信した場合の各圧電素子での受信信号を示す図である。The state of each transmission / reception of ultrasonic waves in the linear scan ultrasonic flaw detection method according to the first embodiment is shown. The left side is a block diagram, and the right side is a reception signal in each piezoelectric element when transmitted from the second piezoelectric element. It is a figure which shows. 第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷方法における超音波の各送受信の状態を示す、左側は、ブロック図、右側は、第Nの圧電素子から送信した場合の各圧電素子での受信信号を示す図である。The state of each transmission / reception of ultrasonic waves in the linear scan ultrasonic flaw detection method according to the first embodiment is shown. The left side is a block diagram, and the right side is a reception signal at each piezoelectric element when transmitted from the Nth piezoelectric element. It is a figure which shows. 第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷方法における超音波の送信受信の状態を示す、左側は、ブロック図、右側は、エコー波形の一部を示す波形図である。The left side is a block diagram, and the right side is a waveform diagram showing a part of an echo waveform, showing a state of transmission and reception of ultrasonic waves in the linear scan ultrasonic flaw detection method according to the first embodiment. 第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷方法における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。It is a waveform diagram explaining the delay time at the time of transmission and reception of ultrasonic waves in the linear scan ultrasonic flaw detection method which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷方法によるエコーの合成波形を示す波形図である。It is a waveform diagram which shows the synthetic waveform of the echo by the linear scan ultrasonic flaw detection method which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置の超音波の進行方向を説明するための概念的な縦断面図である。It is a conceptual vertical sectional view for demonstrating the traveling direction of the ultrasonic wave of the linear scan ultrasonic flaw detector which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置による探傷結果の例を示す長手方向深さ探傷画像である。It is a longitudinal depth flaw detection image which shows the example of the flaw detection result by the linear scan ultrasonic flaw detector which concerns on 1st Embodiment. 超音波アレイプローブの2つの設置位置で検査対象の表面形状データが得られた場合の画像の統合を説明する概念的な縦断面図である。It is a conceptual vertical sectional view explaining the integration of images when the surface shape data of an inspection object is obtained at two installation positions of an ultrasonic array probe. 重畳領域調整部の機能を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the function of the superimposition area adjustment part. 超音波アレイプローブの2つの設置位置で検査対象の表面形状データが得られた場合の画像の統合に関して超音波の進行状態を示す概念的な縦断面図である。It is a conceptual vertical sectional view which shows the progress state of an ultrasonic wave with respect to the integration of an image when the surface shape data of an inspection object is obtained at two installation positions of an ultrasonic array probe. 第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置による探傷画像の第1の重畳方法を説明する概念的な縦断面図である。It is a conceptual vertical sectional view explaining the 1st superposition method of the flaw detection image by the linear scan ultrasonic flaw detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置による探傷画像の第2の重畳方法を説明する概念的な縦断面図である。It is a conceptual vertical sectional view explaining the 2nd superimposition method of the flaw detection image by the linear scan ultrasonic flaw detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置による探傷画像の第3の重畳方法を説明する概念的な縦断面図である。It is a conceptual vertical sectional view explaining the third superimposition method of the flaw detection image by the linear scan ultrasonic flaw detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置による探傷画像の第4の重畳方法を説明する概念的な縦断面図である。It is a conceptual vertical sectional view explaining the 4th superimposition method of the flaw detection image by the linear scan ultrasonic flaw detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置による探傷画像の第5の重畳方法を説明する概念的な縦断面図である。It is a conceptual vertical sectional view explaining the 5th superimposition method of the flaw detection image by the linear scan ultrasonic flaw detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置による曲面状の表面を有する検査対象についての第1の探傷方法を説明する概念的な縦断面図である。It is a conceptual vertical sectional view explaining the 1st flaw detection method about the inspection object which has a curved surface by the linear scan ultrasonic flaw detector according to 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置による曲面状の表面を有する検査対象についての第2の探傷方法を説明する概念的な縦断面図である。It is a conceptual vertical sectional view explaining the 2nd flaw detection method about the inspection object which has a curved surface by the linear scan ultrasonic flaw detector according to 1st Embodiment. 第2の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the linear scan ultrasonic flaw detector which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置による長手方向、奥行方向深さ探傷画像の第1の例を概念的に示す説明図である。It is explanatory drawing which conceptually shows 1st example of the depth flaw detection image in the longitudinal direction and the depth direction by the linear scan ultrasonic flaw detector which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置による長手方向、奥行方向深さ探傷画像の第2の例を概念的に示す説明図である。It is explanatory drawing which conceptually shows the 2nd example of the depth flaw detection image in the longitudinal direction and the depth direction by the linear scan ultrasonic flaw detector which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置によるノズルの探傷を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the flaw detection of a nozzle by the linear scan ultrasonic flaw detector which concerns on 2nd Embodiment. ノズルの周方向の探索の場合を示す概念的な説明図である。It is a conceptual explanatory drawing which shows the case of the search in the circumferential direction of a nozzle. ノズルの軸方向の探索の場合を示す概念的な説明図である。It is a conceptual explanatory drawing which shows the case of the search in the axial direction of a nozzle.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置、およびリニアスキャン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、重畳説明は省略する。 Hereinafter, the linear scan ultrasonic flaw detector and the linear scan ultrasonic flaw detector method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, common reference numerals are given to parts that are the same as or similar to each other, and the description of superimposition will be omitted.

[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置の構成を示すブロック図である。リニアスキャン超音波探傷装置100は、超音波アレイプローブ10、アレイプローブ駆動装置80、形状取得部90、および監視盤110を有する。超音波アレイプローブ10と監視盤110とは、伝送部10aで結ばれている。また、形状取得部90は監視盤110の入力部70に接続されている。リニアスキャン超音波探傷装置100は、検査対象1に内在する欠陥2を非破壊的に検出することを目的としている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a linear scan ultrasonic flaw detector according to the first embodiment. The linear scan ultrasonic flaw detector 100 includes an ultrasonic array probe 10, an array probe driving device 80, a shape acquisition unit 90, and a monitoring panel 110. The ultrasonic array probe 10 and the monitoring panel 110 are connected by a transmission unit 10a. Further, the shape acquisition unit 90 is connected to the input unit 70 of the monitoring panel 110. The linear scan ultrasonic flaw detector 100 aims to non-destructively detect the defect 2 inherent in the inspection target 1.

超音波アレイプローブ10は、複数(N個)の超音波素子11およびこれらを保持する保持部12を有する。超音波素子11は、互いに所定の間隔である素子ピッチにしたがって長手方向に1次元的に配列されている。 The ultrasonic array probe 10 has a plurality of (N) ultrasonic elements 11 and a holding unit 12 for holding them. The ultrasonic elements 11 are one-dimensionally arranged in the longitudinal direction according to the element pitch which is a predetermined interval from each other.

超音波素子11は、セラミクス製や複合材料、またはそれ以外の材料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れ以外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一部、または全てを有する構成とし、一般的に超音波探触子と称されるものとする。 The ultrasonic element 11 is a piezoelectric element capable of generating ultrasonic waves by the piezoelectric effect of a ceramic, composite material, or other material, a piezoelectric element made of a polymer film, or a mechanism capable of generating ultrasonic waves other than that. It is configured to have a damping material for damping ultrasonic waves, a part or all of the front plate attached to the oscillating surface of ultrasonic waves, and is generally called an ultrasonic probe.

超音波素子11は、電位差を印加すると超音波を発するとともに、超音波を受けると電圧信号を発生させる。したがって、超音波素子11は、超音波の発信機能とともに受信機能も有する。 The ultrasonic element 11 emits an ultrasonic wave when a potential difference is applied, and also generates a voltage signal when the ultrasonic wave is received. Therefore, the ultrasonic element 11 has a receiving function as well as an ultrasonic transmitting function.

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。 Although the example in which the ultrasonic array probe 10 has the ultrasonic element 11 that is arranged one-dimensionally has been described, the present invention is not limited to this. For example, a 1.5-dimensional array probe in which piezoelectric elements are divided into non-uniform sizes in the depth direction of a linear array probe, a matrix array probe in which piezoelectric elements are arranged in two dimensions, and ring-shaped piezoelectric elements are concentric. Arranged ring array probe, split type ring array probe in which the piezoelectric element of the ring array probe is divided in the circumferential direction, non-uniform array probe in which the piezoelectric element is non-uniformly arranged, and a circle in which the element is arranged in the circumferential position of the arc. An arc-shaped array probe, a spherical array probe in which an element is arranged on the surface of a spherical surface, or the like may be used.

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。 Further, so-called tandem flaw detection may be performed in which a plurality of these array probes are used in combination regardless of the type. In addition, the above array probes include those that can be used in 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。 At the time of inspection of the inspection target 1, an acoustic propagation medium 5 also called a wedge is provided between the ultrasonic array probe 10 and the inspection target 1. The acoustic propagation medium 5 is for incidenting ultrasonic waves on the inspection target 1 at an angle having high directivity. As the acoustic propagation medium 5, an isotropic material capable of propagating ultrasonic waves and whose acoustic impedance can be grasped is used. When the surface of the inspection target 1 is flat, the acoustic propagation medium 5 may not be used.

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 acoustic propagation medium 5 include acrylic, polyimide, gel, and other polymers. It is possible to use a material having an acoustic impedance close to or the same as that of the front plate (not shown) of the ultrasonic element 11, or a material having an acoustic impedance close to or the same as that of the inspection target 1. Further, a composite material may be used in which the acoustic impedance is gradually or gradually changed.

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 reflection waves in the acoustic propagation medium 5 from affecting the flaw detection result, a damping material is arranged inside and outside the acoustic propagation medium 5, a mountain-shaped wave canceling shape is provided, and a multiple reflection reduction mechanism is provided. May have. In the following description, the display of the acoustic propagation medium 5 may be omitted in the explanatory diagram when the ultrasonic waves are incident on the inspection target 1 from the ultrasonic array probe 10.

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5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 portion of the path from the ultrasonic array probe 10 to the inspection target 1, that is, the contact portion between the ultrasonic array probe 10 and the acoustic propagation medium 5, the contact portion between the acoustic propagation medium 5 and the inspection target 1, or the acoustic. An acoustic contact medium (not shown) is used for propagating ultrasonic waves at the contact portion between the ultrasonic array probe 10 and the inspection target 1 when the propagation medium 5 is not used. The acoustic contact medium 5 is a medium capable of propagating ultrasonic waves, such as water, glycerin, machine oil, castor oil, acrylic, polystyrene, and gel.

図2は、第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置におけるアレイプローブ駆動装置の構成を示す斜視図である。図2においては、形状取得部90の図示を省略している。 FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of an array probe driving device in the linear scan ultrasonic flaw detector according to the first embodiment. In FIG. 2, the shape acquisition unit 90 is not shown.

リニアスキャン超音波探傷装置100の超音波アレイプローブ10が、検査対象1上に設置されている。アレイプローブ駆動装置80が、超音波アレイプローブ10を駆動する。アレイプローブ駆動装置80は、超音波アレイプローブ100を、検査対象1の探傷のための所定の設置位置に固定支持する。また、複数の設置位置で探勝する際の、設置位置間の移動駆動を行う。移動の際は、基本的に、超音波の受発信は停止している。 The ultrasonic array probe 10 of the linear scan ultrasonic flaw detector 100 is installed on the inspection target 1. The array probe driving device 80 drives the ultrasonic array probe 10. The array probe driving device 80 fixes and supports the ultrasonic array probe 100 at a predetermined installation position for flaw detection of the inspection target 1. In addition, when searching at a plurality of installation positions, the movement drive between the installation positions is performed. When moving, the transmission and reception of ultrasonic waves are basically stopped.

アレイプローブ駆動装置80は、駆動軸82、第1支持部83、第1支持部駆動軸83a、第1支持部駆動部83b、第2支持部84、第2支持部駆動軸84a、第2支持部駆動部84b、およびこれらを支持する架構81を有する。 The array probe drive device 80 includes a drive shaft 82, a first support unit 83, a first support unit drive shaft 83a, a first support unit drive unit 83b, a second support unit 84, a second support unit drive shaft 84a, and a second support. It has a unit drive unit 84b and a frame 81 that supports them.

今、説明のための座標軸を設定する。具体的には、超音波アレイプローブ10の長手方向をx方向(第1の方向)、超音波アレイプローブ10から検査対象1に向かう深さ方向をz方向、x方向およびz方向に垂直な奥行き方向をy方向(第2の方向)とする。以下、検査対象1は、その広い側の一方の表面をxy平面に沿うような方向に設置されているものとして説明する。 Now set the axis for explanation. Specifically, the longitudinal direction of the ultrasonic array probe 10 is the x direction (first direction), and the depth direction from the ultrasonic array probe 10 toward the inspection target 1 is the z direction, the depth perpendicular to the x direction and the z direction. The direction is the y direction (second direction). Hereinafter, the inspection target 1 will be described assuming that one surface on the wide side thereof is installed in a direction along the xy plane.

超音波アレイプローブ10は、z方向に延びた駆動軸82の一端にパッド82aを介して結合している。駆動軸82が直接に超音波アレイプローブ10と結合可能であれば、パッド82aは不要である。駆動軸82は、x方向に延びた第1支持部83とy方向に延びた第2支持部84の交わる部分で、x方向およびy方向に拘束されるように支持されている。駆動軸82は、軸方向すなわちz方向に移動可能である。 The ultrasonic array probe 10 is coupled to one end of a drive shaft 82 extending in the z direction via a pad 82a. If the drive shaft 82 can be directly coupled to the ultrasonic array probe 10, the pad 82a is unnecessary. The drive shaft 82 is supported so as to be constrained in the x direction and the y direction at the intersection of the first support portion 83 extending in the x direction and the second support portion 84 extending in the y direction. The drive shaft 82 is movable in the axial direction, that is, in the z direction.

第1支持部83は、棒状にy方向に延びた第1支持部駆動軸83aを介して第1支持部駆動部83bによってy方向に移動可能である。第2支持部84は、棒状にx方向に延びた第2支持部駆動軸84aを介して第2支持部駆動部84bによってx方向に移動可能である。第1支持部83と第2支持部84とが互いに交わる部分においては、第1支持部83と第2支持部84とが互いにスライド可能である。なお、第1支持部83と第2支持部84とが互いに交わる部分が一定箇所、すなわち互いにある箇所で固定していて、全体が平行移動することでもよい。 The first support portion 83 can be moved in the y direction by the first support portion drive portion 83b via the first support portion drive shaft 83a extending in the y direction in a rod shape. The second support portion 84 can be moved in the x direction by the second support portion drive portion 84b via the second support portion drive shaft 84a extending in the x direction in a rod shape. At the portion where the first support portion 83 and the second support portion 84 intersect with each other, the first support portion 83 and the second support portion 84 can slide with each other. It should be noted that the portion where the first support portion 83 and the second support portion 84 intersect with each other may be fixed at a certain place, that is, at a certain place with each other, and the whole may move in parallel.

監視盤110は、図1に示すように、受発信部20、演算部30、記憶部40、制御部50、表示部60および入力部70を有する。 As shown in FIG. 1, the monitoring panel 110 includes a transmission / reception unit 20, a calculation unit 30, a storage unit 40, a control unit 50, a display unit 60, and an input unit 70.

受発信部20は、電位差印加部21、入り切り部22、およびAD変換部23を有する。電位差印加部21は、電位差を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。 The transmitting / receiving unit 20 includes a potential difference applying unit 21, an on / off unit 22, and an AD conversion unit 23. The potential difference application unit 21 applies a potential difference that causes vibration to the ultrasonic element 11 to the ultrasonic element 11 connected so that the potential difference can be applied.

入り切り部22は、制御部50からの指令に基づいて、超音波素子11の1つまたは複数について、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、すなわち、電位差を印加した状態と印加しない状態との間の相互の切り替え、すなわち電位差の印加の入り切りを行う。1つの超音波素子11から送信して、各超音波素子11がその反射波を受信し、減衰すれば、次の超音波素子11からの送信が行われても、前回との識別が可能である。したがって、超音波アレイプローブ10がある設置場所において固定されている場合、入り切り部22による入り切りの間隔は、電子回路で自動的に実施できるので、たとえば、それぞれの超音波素子11の送信間隔を0.1秒程度とすれば、N=20の場合で、その設置場所での送受信時間は2秒程度と言うことになる。 Based on a command from the control unit 50, the on / off unit 22 applies a potential difference to one or more of the ultrasonic elements 11 in a state of being connected to the potential difference applying unit 21 and a state of not being connected to the potential difference applying unit 21, that is, a potential difference is applied. Switching between the applied state and the non-applied state, that is, switching the application of the potential difference on and off is performed. If transmission is performed from one ultrasonic element 11 and each ultrasonic element 11 receives and attenuates the reflected wave, even if transmission from the next ultrasonic element 11 is performed, it is possible to distinguish from the previous time. be. Therefore, when the ultrasonic array probe 10 is fixed at the installation location, the on / off interval by the on / off portion 22 can be automatically performed by the electronic circuit. Therefore, for example, the transmission interval of each ultrasonic element 11 is set to 0. If it is about 1 second, it means that the transmission / reception time at the installation location is about 2 seconds when N = 20.

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 AD conversion unit 23 digitizes the signal (echo signal) received by each of the ultrasonic elements 11 and outputs the digital ultrasonic waveform to the storage unit 40.

なお、電位差印加部21は、入り切り部22によって導通された超音波素子11に対して、任意波形の電位差、電圧を印加させる機能を有している。印加電圧の波形は、正弦波、のこぎり波、矩形波、スパイクパルス等が考えられ、正負両極の値をもついわゆるバイポーラでもよいし、正負どちらか一方のユニポーラでもよい。また、正負どちらかにオフセットを付加してもよい。また、波形は単パルス、バーストもしくは連続波など印加時間や繰り返し波数を増減させることもできる。 The potential difference applying unit 21 has a function of applying a potential difference and a voltage of an arbitrary waveform to the ultrasonic element 11 conducted by the on / off unit 22. The waveform of the applied voltage may be a sine wave, a sawtooth wave, a square wave, a spike pulse, or the like, and may be a so-called bipolar having both positive and negative pole values, or may be a unipolar of either positive or negative. Further, an offset may be added to either positive or negative. Further, the waveform can be increased or decreased in the applied time and the number of repeated waves such as a single pulse, a burst or a continuous wave.

演算部30は、設置位置演算部31、表面形状演算部32、遅延時間演算部33、合成演算部34、統合画像演算部35、および重畳領域調整部36を有する。 The calculation unit 30 includes an installation position calculation unit 31, a surface shape calculation unit 32, a delay time calculation unit 33, a composition calculation unit 34, an integrated image calculation unit 35, and a superimposition area adjustment unit 36.

設置位置演算部31は、検査対象1と超音波アレイプローブ10との相対位置を演算する。ここで、相対位置とは検査対象1と超音波アレイプローブ10との間の相対的な位置である。具体的には、アレイプローブ長手方向をx軸とした座標軸(図2)を設定した場合の、x方向、y方向、z方向のそれぞれにおける間隔、あるいは、x軸、y軸およびz軸それぞれの周りの回転角度差などである。 The installation position calculation unit 31 calculates the relative position between the inspection target 1 and the ultrasonic array probe 10. Here, the relative position is a relative position between the inspection target 1 and the ultrasonic array probe 10. Specifically, when the coordinate axes (FIG. 2) with the longitudinal direction of the array probe as the x-axis are set, the intervals in each of the x-direction, y-direction, and z-direction, or the x-axis, y-axis, and z-axis respectively. The difference in rotation angle around it.

これらの座標および角度に関わる設置位置情報データは、後述する記憶部40の信号処理情報記憶部41あるいは設置位置情報記憶部42に保存されており、設置位置演算部31は、これらから設置位置情報データを読み出し、検査対象1と超音波アレイプローブ10との相対位置を演算する。 The installation position information data related to these coordinates and angles are stored in the signal processing information storage unit 41 or the installation position information storage unit 42 of the storage unit 40, which will be described later, and the installation position calculation unit 31 can use the installation position information from these. The data is read out, and the relative position between the inspection target 1 and the ultrasonic array probe 10 is calculated.

表面形状演算部32は、超音波アレイプローブ10の設置位置近傍の検査対象1の表面形状を演算する。表面形状の演算に当たっては、必要な情報を外部から得る必要がある。 The surface shape calculation unit 32 calculates the surface shape of the inspection target 1 in the vicinity of the installation position of the ultrasonic array probe 10. In calculating the surface shape, it is necessary to obtain necessary information from the outside.

表面形状演算部32が検査対象1の表面形状を算出するための情報源は、基本的に、設置位置演算部31と同様である。すなわち、第1は、形状取得部90によって取得され、設置位置情報記憶部42に保存された形状情報データである。また、第2は、信号処理情報記憶部41に保存されたディジタル超音波波形データ(エコー波形信号データ)に含まれる表面波に関する情報である。これらのいずれか、あるいは両者を用いて、表面形状演算部32は、検査対象1の表面形状である取得形状を算出する。 The information source for the surface shape calculation unit 32 to calculate the surface shape of the inspection target 1 is basically the same as that of the installation position calculation unit 31. That is, the first is the shape information data acquired by the shape acquisition unit 90 and stored in the installation position information storage unit 42. The second is information on the surface wave included in the digital ultrasonic waveform data (echo waveform signal data) stored in the signal processing information storage unit 41. Using either or both of these, the surface shape calculation unit 32 calculates the acquired shape which is the surface shape of the inspection target 1.

図3は、第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置の形状取得部の例を示す縦断面図である。また、図4は、図3の装置の側面図である。形状取得部90は、検査対象1の表面形状に関する情報、および検査対象1と超音波アレイプローブ10との位置関係に関する情報を取得するために設けられている。 FIG. 3 is a vertical sectional view showing an example of a shape acquisition portion of the linear scan ultrasonic flaw detector according to the first embodiment. Further, FIG. 4 is a side view of the device of FIG. The shape acquisition unit 90 is provided to acquire information on the surface shape of the inspection target 1 and information on the positional relationship between the inspection target 1 and the ultrasonic array probe 10.

図3、図4は、形状取得部90として、2つのカメラ8が、超音波アレイプローブ10の保持部12の端部に取り付けられている場合を示している。カメラ8の映像信号は、入力部70に受け入れられて、設置位置情報記憶部42に保存される。 3 and 4 show a case where two cameras 8 are attached to the end portion of the holding portion 12 of the ultrasonic array probe 10 as the shape acquisition portion 90. The video signal of the camera 8 is received by the input unit 70 and stored in the installation position information storage unit 42.

なお、カメラ8の設置台数は2台に限らず、1台あるいは3台以上でもよい。また、カメラ8は、保持部12の他の位置に設けてもよいし、あるいは、超音波アレイプローブ10以外、たとえば、アレイプローブ駆動装置80の駆動軸82あるいはその他の部分に取付けてもよい。2台のカメラ8によるステレオ視等を用いれば、複数画像の特徴量が画角のどの位置に存在するかで、撮像前後での位置関係が推定できる。また、画角の範囲から超音波アレイプローブ10と検査対象1がどれだけ離れているかの計測も可能となる。 The number of cameras 8 installed is not limited to two, and may be one or three or more. Further, the camera 8 may be provided at another position of the holding portion 12, or may be attached to a drive shaft 82 or other portion of the array probe driving device 80, for example, other than the ultrasonic array probe 10. By using stereoscopic viewing by two cameras 8, it is possible to estimate the positional relationship before and after imaging depending on the position of the angle of view where the feature quantities of the plurality of images are present. It is also possible to measure how far the ultrasonic array probe 10 and the inspection target 1 are from the range of the angle of view.

その他、形状取得部90として、規定ピッチで駆動可能なスキャナや、エンコーダを用いてもよい。これらを用いることにより、基準となる開始位置から超音波アレイプローブ10がどれだけ移動したかが判別できる。これらの形状取得部90により取得された形状情報データは、入力部70により読み込まれ、設置位置情報記憶部42に保存される。あるいは、既存の図面等の形状情報データを、入力部70が読み込んで設置位置情報記憶部42が保存することでもよい。なお、形状情報データは、検査対象1の表面形状に関する情報を含んでいる。 In addition, a scanner or an encoder that can be driven at a specified pitch may be used as the shape acquisition unit 90. By using these, it is possible to determine how much the ultrasonic array probe 10 has moved from the reference start position. The shape information data acquired by these shape acquisition units 90 is read by the input unit 70 and stored in the installation position information storage unit 42. Alternatively, the input unit 70 may read the shape information data such as an existing drawing and the installation position information storage unit 42 may store the data. The shape information data includes information on the surface shape of the inspection target 1.

設置位置演算部31および表面形状演算部32は、設置位置情報記憶部42から必要な形状情報データを読み出して、それぞれ、設置位置の演算および表面形状の演算を行い、取得形状を得る。 The installation position calculation unit 31 and the surface shape calculation unit 32 read necessary shape information data from the installation position information storage unit 42, perform an installation position calculation and a surface shape calculation, respectively, to obtain an acquired shape.

あるいは、超音波アレイプローブ10から照射した超音波により生じ、信号処理情報記憶部41に保存されたディジタル超音波波形データを用いてもよい。図6ないし図8を引用して後述するように、検査対象1の厚さに傾きがある場合は、均一な平板であれば各超音波素子11で共通した伝搬パスになるはずのエコーに時間差が生じる。このため、音響伝搬媒質5の音速と遅れ時間の積で圧電素子間にどの程度距離差が発生しているかが判定できる。同様に平板に設置した超音波アレイプローブがどのような傾きを持つかも測定が可能である。 Alternatively, digital ultrasonic waveform data generated by ultrasonic waves emitted from the ultrasonic array probe 10 and stored in the signal processing information storage unit 41 may be used. As will be described later with reference to FIGS. 6 to 8, when the thickness of the inspection target 1 is inclined, there is a time difference in the echo that should be a common propagation path for each ultrasonic element 11 if it is a uniform flat plate. Occurs. Therefore, it is possible to determine how much the distance difference is generated between the piezoelectric elements by the product of the sound velocity of the acoustic propagation medium 5 and the delay time. Similarly, it is possible to measure the inclination of the ultrasonic array probe installed on the flat plate.

また、ディジタル超音波波形データに含まれる表面エコーに関する情報を用いれば、検査対象1と超音波アレイプローブ10との間の距離の分布を算出できる。表面形状演算部32は、信号処理情報記憶部41からディジタル超音波波形データを読み出し、検査対象1の表面形状である取得形状を演算できる。 Further, by using the information on the surface echo included in the digital ultrasonic waveform data, the distribution of the distance between the inspection target 1 and the ultrasonic array probe 10 can be calculated. The surface shape calculation unit 32 can read digital ultrasonic waveform data from the signal processing information storage unit 41 and calculate an acquired shape which is the surface shape of the inspection target 1.

以上のように、記憶部40の信号処理情報記憶部41に保存されたディジタル超音波波形データ、設置位置情報記憶部42に保存された形状情報データのいずれか、あるいは両者を、必要に応じて読み出して、設置位置演算部31は設置位置の演算を、また、表面形状演算部32は、取得形状を得るための演算を行う。 As described above, either or both of the digital ultrasonic waveform data stored in the signal processing information storage unit 41 of the storage unit 40 and the shape information data stored in the installation position information storage unit 42, as needed. After reading the data, the installation position calculation unit 31 calculates the installation position, and the surface shape calculation unit 32 performs a calculation for obtaining the acquired shape.

遅延時間演算部33は、超音波ビームを、焦点に集束して照射および受信するための遅延時間を演算する。実際に複数の超音波素子11を時間差で照射する場合には、この遅延時間に基づいて、入り切り部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。また、超音波素子11を個別に駆動する場合には、後述する合成演算部34が、この遅延時間を加味した上で各ディジタル超音波波形の合成を行う。 The delay time calculation unit 33 calculates the delay time for irradiating and receiving the ultrasonic beam focused on the focal point. When actually irradiating a plurality of ultrasonic elements 11 with a time difference, the on / off portion 22 is switched based on this delay time, and each ultrasonic element 11 is put into a voltage application state. Further, when the ultrasonic element 11 is individually driven, the synthesis calculation unit 34, which will be described later, synthesizes each digital ultrasonic waveform after taking this delay time into consideration.

遅延時間演算部33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(座標軸方向の差と角度差)、探傷屈折角β、フォーカス深さ(焦点)、検査対象1についての取得形状、音響伝搬媒質5および検査対象1における音速に基づいて、遅延時間を算出する。 The delay time calculation unit 33 acquires the relative positional relationship (difference in coordinate axis direction and angle difference) between the ultrasonic array probe 10 and the inspection target 1, the flaw detection refraction angle β, the focus depth (focus), and the inspection target 1. , The delay time is calculated based on the sound velocity in the acoustic propagation medium 5 and the inspection target 1.

この際、検査対象1についての取得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、前述のように、表面形状演算部32が、超音波素子11から発せられた超音波の伝搬時間を用いて計算してもよいし、既存の図面等の形状情報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形状取得部90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み込んで使用することもできる。 At this time, even if the acquired shape of the inspection target 1 is not a general plane or an inclined plane but has a curvature or an uneven portion, it is possible to perform geometric calculation in consideration of it. As described above, the surface shape of the inspection target 1 may be calculated by the surface shape calculation unit 32 using the propagation time of the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic element 11, or the shape information of an existing drawing or the like. You can also read the data. Further, the shape acquisition unit 90 such as a camera or a laser rangefinder may be attached to the ultrasonic array probe 10 or may be separately provided near the ultrasonic array probe 10. Further, the delay time itself, which has been calculated in advance, can be read and used.

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内の全超音波素子11の場合であってもよい。 When inspecting the inspection target 1, for example, there is a case where the inspection is performed for each region of the inspection target 1, and instead of using all the ultrasonic elements 11 possessed by the ultrasonic array probe 10, some ultrasonic elements thereof are used. 11 may be used simultaneously as the same group, and the groups may be moved sequentially. As described above, the ultrasonic element 11 used in the same group is referred to as a drive element group. The drive element group may be the case of all ultrasonic elements 11 in the ultrasonic array probe 10.

また、遅延時間演算部33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。遅延時間は、設定された焦点と駆動素子群を形成するそれぞれの超音波素子11との相対的な位置座標および傾きに基づいて、この焦点に超音波を収束した後に受信するための遅延時間を演算する。ここで、焦点の位置は、例えば、超音波アレイプローブ10からみて検査対象1の裏側の面の位置に設定してもよい。あるいは、それよりも十分に遠い位置に設定してもよい。焦点の位置は、このように、状況に応じて適切に選択することができる。 Further, the delay time calculation unit 33 also calculates the delay time for shifting the timing on the receiving side in the same manner. The delay time is the delay time for receiving the ultrasonic wave after converging the ultrasonic wave at this focal point based on the relative position coordinates and inclination of the set focal point and each ultrasonic wave element 11 forming the driving element group. Calculate. Here, the position of the focal point may be set to, for example, the position of the back surface of the inspection target 1 as viewed from the ultrasonic array probe 10. Alternatively, it may be set at a position sufficiently farther than that. In this way, the position of the focal point can be appropriately selected according to the situation.

合成演算部34は、駆動素子群の超音波素子11が受信して信号処理情報記憶部41に保存されたそれぞれのディジタル超音波波形のデータを用いて信号を合成する。具体的には、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。 The synthesis calculation unit 34 synthesizes a signal using the data of each digital ultrasonic waveform received by the ultrasonic element 11 of the drive element group and stored in the signal processing information storage unit 41. Specifically, each digital ultrasonic waveform data received according to the delay time on the receiving side of each ultrasonic element 11 is moved on the time axis, and the combined signal (combined echo signal) is added or averaged. obtain. The composition may be a method other than addition or addition averaging.

統合画像演算部35は、検査対象1についての超音波アレイプローブ10の互いに重畳する2つ以上のx方向の設置位置で、それぞれ得られた波形を用いて、それぞれのx−z断面の画像用、すなわち長手方向深さ探傷画像用のデータを演算する。また、次に述べる重畳領域調整部36により設定された方法により重畳領域についての長手方向深さ探傷画像を演算した上で、統合された一つの長手方向深さ統合画像用のデータを演算する。すなわち、x軸およびz軸に平行な平面に沿った探傷画像(長手方向深さ位置画像)の表示用の長手方向深さ統合画像データを作成する。 The integrated image calculation unit 35 uses the obtained waveforms at two or more x-direction installation positions of the ultrasonic array probes 10 superimposed on each other for the inspection target 1 for an image of each x-z cross section. That is, the data for the longitudinal depth flaw detection image is calculated. Further, after calculating the longitudinal depth flaw detection image for the superimposed region by the method set by the superimposed region adjusting unit 36 described below, the data for one integrated longitudinal depth integrated image is calculated. That is, the longitudinal depth integrated image data for displaying the flaw detection image (longitudinal depth position image) along the plane parallel to the x-axis and the z-axis is created.

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 by the refractive angle and the flaw detection refraction angle according to the flaw detection conditions at the time of flaw detection. The following example will be described using B-scan.

重畳領域調整部36は、2つ以上の設置位置における超音波アレイプローブ10による探索領域に重畳する領域があるときに、超音波アレイプローブ10のそれぞれの設置位置で得られた検査対象1についての取得形状に基づいて、すなわち、それぞれの受発信位置による信号に基づく検査対象1についての取得形状を参照して、重畳する領域についての探傷画像の作成方式を決定する。この結果、統合画像演算部35が、それぞれの設置位置における探索の結果である2つ以上の長手方向深さ探傷画像を1つに統合した長手方向深さ統合画像を得ることができる。 The superimposition area adjusting unit 36 relates to the inspection target 1 obtained at each installation position of the ultrasonic array probe 10 when there is a superimposing area on the search area by the ultrasonic array probe 10 at two or more installation positions. The method of creating the flaw detection image for the superimposed region is determined based on the acquired shape, that is, with reference to the acquired shape for the inspection target 1 based on the signal of each transmission / reception position. As a result, the integrated image calculation unit 35 can obtain an integrated longitudinal depth image in which two or more longitudinal depth flaw detection images, which are the results of the search at each installation position, are integrated into one.

ここで、超音波アレイプローブ10の異なる位置において得られた同一領域についての取得形状は、必ずしも完全には一致しない。すなわち、検査対象1の表面に曲面が存在する、あるいは、超音波素子11の長手方向(x方向)の配列と検査対象1の表面が互いに平行ではない、といった場合は、同一領域についてのそれぞれの場合における超音波探傷は、超音波素子11と入射角の関係が互いに逆になることから、その影響により、互いに異なる結果を与えることになる。したがって、両者のそれぞれにおける超音波の伝搬経路、遅延時間が異なってくる。 Here, the acquired shapes for the same region obtained at different positions of the ultrasonic array probe 10 do not always completely match. That is, if there is a curved surface on the surface of the inspection target 1, or if the arrangement in the longitudinal direction (x direction) of the ultrasonic element 11 and the surface of the inspection target 1 are not parallel to each other, the respective regions are the same. In the case of ultrasonic flaw detection, since the relationship between the ultrasonic element 11 and the incident angle is opposite to each other, the influence thereof gives different results to each other. Therefore, the propagation path and delay time of ultrasonic waves in each of the two are different.

遅延時間の計算には、同時に駆動したい超音波素子11のグループ、すなわち駆動素子群の設定、駆動素子群を形成するそれぞれの超音波素子11の位置についての座標と角度、超音波が入射する位置の検査対象1の表面形状情報が必要である。超音波素子11の座標および角度は、設置位置演算部31により、検査対象1の表面形状Sは、表面形状演算部32により得られる。 For the calculation of the delay time, the group of ultrasonic elements 11 to be driven at the same time, that is, the setting of the driving element group, the coordinates and angles with respect to the position of each ultrasonic element 11 forming the driving element group, and the position where the ultrasonic wave is incident. The surface shape information of the inspection target 1 is required. The coordinates and angles of the ultrasonic element 11 are obtained by the installation position calculation unit 31, and the surface shape S of the inspection target 1 is obtained by the surface shape calculation unit 32.

それぞれの座標をもとに、検査対象1において形成したい焦点の座標に各超音波素子11から最短で超音波が到達する時間を算出し、超音波素子11のグループを形成する各超音波素子11間で生じる時間差分が遅延時間として得られる。この遅延時間計算時に、超音波アレイプローブ10が隣に置かれたときのディジタル超音波波形データから得られた取得形状を用いることもできる。 Based on each coordinate, the time for the ultrasonic wave to reach the coordinate of the focal point to be formed in the inspection target 1 from each ultrasonic element 11 in the shortest time is calculated, and each ultrasonic element 11 forming a group of the ultrasonic element 11 is formed. The time difference between them is obtained as the delay time. At the time of this delay time calculation, it is also possible to use the acquired shape obtained from the digital ultrasonic waveform data when the ultrasonic array probe 10 is placed next to it.

記憶部40は、信号処理情報記憶部41、および設置位置情報記憶部42を有する。 The storage unit 40 has a signal processing information storage unit 41 and an installation position information storage unit 42.

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をAD変換部23が処理して得られたディジタル超音波波形データを記憶する。 The signal processing information storage unit 41 stores digital ultrasonic waveform data obtained by processing the ultrasonic echo signal received by the transmission / reception unit 20 by the AD conversion unit 23.

設置位置情報記憶部42は、検査対象1と超音波アレイプローブ10との相対位置関係に関わる設置位置情報データ、および検査対象1についての取得形状を含む形状に関する形状情報データを、入力部70を介して外部から受け入れて記憶する。また、設置位置演算部31に出力する。 The installation position information storage unit 42 inputs the installation position information data related to the relative positional relationship between the inspection target 1 and the ultrasonic array probe 10 and the shape information data related to the shape including the acquired shape for the inspection target 1 to the input unit 70. Accept and memorize from the outside through. Further, it is output to the installation position calculation unit 31.

表示部60は、信号処理情報記憶部41および設置位置情報記憶部42に保存されているデータ、演算部30の各部分での演算結果を表示する。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、探傷屈折角等の探傷条件などをさらに表示してもよい。表示部60は、超音波アレイプローブ10の、ある設置位置における長手方向深さ探傷画像、長手方向深さ統合画像、検査対象1についての取得形状の1つ以上、もしくはその組合せを表示可能とする。 The display unit 60 displays the data stored in the signal processing information storage unit 41 and the installation position information storage unit 42, and the calculation results in each part of the calculation unit 30. The display unit 60 further has a flaw detection condition such as an ultrasonic echo synthesis signal, a visualization result, coordinates of the ultrasonic array probe 10 and a relative position with respect to the inspection target 1, delay time, focal depth, and flaw detection / refraction angle. Etc. may be further displayed. The display unit 60 can display one or more or a combination of the longitudinal depth flaw detection image, the longitudinal depth integrated image, and the acquired shape for the inspection target 1 of the ultrasonic array probe 10 at a certain installation position. ..

表示部60は、デジタルデータを表示できるものであればよく、いわゆるPCモニタ、テレビ、プロジェクタ等が考えられ、ブラウン管のように一度アナログ信号化してから表示させるものでもよい。また、表示部60には、設定した条件に応じて音や発光によりアラームを生じさせたり、タッチパネルとして操作を入力したりするユーザインタフェース機能を有してもよい。 The display unit 60 may be any one that can display digital data, and may be a so-called PC monitor, a television, a projector, or the like, and may be one such as a cathode ray tube that is once converted into an analog signal and then displayed. Further, the display unit 60 may have a user interface function for generating an alarm by sound or light emission according to a set condition or inputting an operation as a touch panel.

入力部70は、前述の設置位置情報データおよび形状情報データを外部から受け入れるとともに、演算部30における演算に必要な物性に関するデータ、音響特性に関するデータ等を外部から受け入れる。 The input unit 70 receives the above-mentioned installation position information data and shape information data from the outside, and also receives data on physical properties and acoustic characteristics necessary for the calculation in the calculation unit 30 from the outside.

制御部50は、受発信部20、演算部30、記憶部40、表示部60、および入力部70を制御し、これらの相互間のタイミングの整合を図る。制御部50は、いわゆるPC(パーソナルコンピュータ)に代表されるような汎用的に演算やデータ通信を行える機能を有する装置でよい。この場合、PCは、超音波アレイプローブ10、アレイプローブ駆動装置80および形状取得部90を除く部分、すなわち、監視盤110が有するものを、内包もしくは通信ケーブルで接続できる構成とする。 The control unit 50 controls the transmission / reception unit 20, the calculation unit 30, the storage unit 40, the display unit 60, and the input unit 70 to match the timing between them. The control unit 50 may be a device having a function of performing general-purpose calculation and data communication as typified by a so-called PC (personal computer). In this case, the PC has a configuration in which a portion other than the ultrasonic array probe 10, the array probe driving device 80, and the shape acquisition unit 90, that is, the one possessed by the monitoring panel 110 can be connected by inclusion or a communication cable.

図5は、第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷方法における手順を示すフロー図である。以下、本実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷方法について、順次、説明する。 FIG. 5 is a flow chart showing a procedure in the linear scan ultrasonic flaw detection method according to the first embodiment. Hereinafter, the linear scan ultrasonic flaw detection method according to the present embodiment will be sequentially described.

検査対象1を検査するに際して、超音波アレイプローブ10を設置して超音波の受発信を行う。この場合、超音波アレイプローブ10に比べて検査対象が大きな場合、超音波アレイプローブ10をx方向の複数個所に順次移動して測定を行うことになる。したがって、まず、超音波アレイプローブ10の設置位置を選定する(ステップS01)。次に、選定された箇所に超音波アレイプローブ10を設置する(ステップS02)。 When inspecting the inspection target 1, an ultrasonic array probe 10 is installed to transmit and receive ultrasonic waves. In this case, when the inspection target is larger than that of the ultrasonic array probe 10, the ultrasonic array probe 10 is sequentially moved to a plurality of locations in the x direction for measurement. Therefore, first, the installation position of the ultrasonic array probe 10 is selected (step S01). Next, the ultrasonic array probe 10 is installed at the selected location (step S02).

次に、設置位置および表面形状の演算を行う(ステップS03)。すなわち、設置位置演算部31が、検査対象1と超音波アレイプローブ10との相対位置を演算する。また、表面形状演算部32が、超音波アレイプローブ10に対向する範囲の検査対象の表面形状を演算し、取得形状を得る。以下、設置された超音波アレイプローブ10による超音波を用いた場合の例を用いて、ステップS03について具体的に説明する。 Next, the installation position and the surface shape are calculated (step S03). That is, the installation position calculation unit 31 calculates the relative position between the inspection target 1 and the ultrasonic array probe 10. Further, the surface shape calculation unit 32 calculates the surface shape of the inspection target in the range facing the ultrasonic array probe 10 to obtain the acquired shape. Hereinafter, step S03 will be specifically described with reference to an example in which ultrasonic waves are used by the installed ultrasonic array probe 10.

図6は、第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置の超音波アレイプローブと平板状の検査対象との第1の組み合わせを示す縦断面図である。 FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing a first combination of an ultrasonic array probe of a linear scan ultrasonic flaw detector according to a first embodiment and a flat plate-shaped inspection target.

図7は、第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置の超音波アレイプローブと平板状の検査対象との第2の組み合わせを示す縦断面図である。図7に示す場合は、検査対象1の厚さが長手方向(x方向)に変化している。 FIG. 7 is a vertical cross-sectional view showing a second combination of the ultrasonic array probe of the linear scan ultrasonic flaw detector according to the first embodiment and a flat plate-shaped inspection target. In the case shown in FIG. 7, the thickness of the inspection target 1 changes in the longitudinal direction (x direction).

また、図8は、第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置の超音波アレイプローブと平板状の検査対象との第3の組み合わせを示す縦断面図である。図8に示す場合は、超音波アレイプローブ10がx軸方向にx軸に対して傾いて設置されている。 Further, FIG. 8 is a vertical cross-sectional view showing a third combination of the ultrasonic array probe of the linear scan ultrasonic flaw detector according to the first embodiment and a flat plate-shaped inspection target. In the case shown in FIG. 8, the ultrasonic array probe 10 is installed so as to be tilted with respect to the x-axis in the x-axis direction.

まず、超音波アレイプローブ10は、音響伝搬媒質5を介して検査対象1の面に対向するように設置される。次に、N個の超音波素子11の1つずつに順次、電位差を印加し、反射波を、N個の超音波素子11で受信する。ここで、n番目(n=1,2,・・・,N)の超音波素子11から発信し、同じn番目の超音波素子11が検査対象1の表面からの反射波を受信するまでの時間間隔を対表面時間間隔t1nとする。また、n番目の超音波素子11から発信し、同じn番目の超音波素子11が、検査対象1の底部すなわち、検査対象1における超音波の入射面(表側の面)と反対側の面(裏側の面)からの反射波を受信するまでの時間間隔を対裏面時間間隔t2nとする。 First, the ultrasonic array probe 10 is installed so as to face the surface of the inspection target 1 via the acoustic propagation medium 5. Next, a potential difference is sequentially applied to each of the N ultrasonic elements 11, and the reflected wave is received by the N ultrasonic elements 11. Here, the sound is transmitted from the nth (n = 1, 2, ..., N) ultrasonic element 11 until the same nth ultrasonic element 11 receives the reflected wave from the surface of the inspection target 1. The time interval is set to the surface time interval t 1n . Further, the n-th ultrasonic element 11 emits light, and the same n-th ultrasonic element 11 is at the bottom of the inspection target 1, that is, the surface opposite to the incident surface (front surface) of the ultrasonic waves in the inspection target 1 (front surface). The time interval until the reflected wave from the back surface) is received is defined as the back surface time interval t 2n .

この結果、たとえば、全てのn(n=1,2,・・・,N)について、対表面時間間隔t1nのそれぞれ、および対裏面時間間隔t2nのそれぞれが測定精度の範囲内で一致する場合は、図6に示すような、超音波アレイプローブ10と検査対象1の表側の面1aおよび裏側の面1bとの間隔が一定の場合に相当する。 As a result, for example, for all n (n = 1, 2, ..., N), each of the anti-front surface time interval t 1n and each of the anti-back surface time interval t 2n match within the range of measurement accuracy. This corresponds to the case where the distance between the ultrasonic array probe 10 and the front surface 1a and the back surface 1b of the inspection target 1 is constant as shown in FIG.

たとえば、nが1からNに近づくにつれて、対表面時間間隔t1nが単調に減少する一方、対裏面時間間隔t2nはそれほど変化しない場合は、検査対象1の表側の面1aとの間隔はnが1からNに近づくにつれて狭まる一方、検査対象1の裏側の面1bとの間隔はnが1からNとなっても変化しないことになる。これは、図7に示すように、nが1からNに近づくにつれて、検査対象1の厚みが増大しており、かつ、超音波アレイプローブ10が検査対象1の裏側の面1bと平行に設置されている場合に相当する。 For example, if the time interval t 1n with respect to the front surface decreases monotonically as n approaches from 1 to N, while the time interval t 2n with respect to the back surface does not change so much, the interval between the front surface surface 1 a of the inspection target 1 is n. While it narrows as it approaches N from 1, the distance from the surface 1b on the back side of the inspection target 1 does not change even if n changes from 1 to N. This is because, as shown in FIG. 7, as n approaches N from 1, the thickness of the inspection target 1 increases, and the ultrasonic array probe 10 is installed in parallel with the surface 1b on the back side of the inspection target 1. Corresponds to the case where it is done.

たとえば、nが1からNに近づくにつれて、対表面時間間隔t1nが単調に減少し、かつ、対裏面時間間隔t2nも同じ傾きをもって単調に減少する場合は、検査対象1の表側の面1aおよび裏側の面1bとの間隔はnが1からNに近づくにつれて狭まっており、かつ、検査対象1の厚みは変化していないことになる。これは、図8に示すように、厚みが一定の検査対象1に対して、超音波アレイプローブ10が傾いて設置されている場合に相当する。 For example, if the time interval t 1n with respect to the front surface decreases monotonically as n approaches from 1 to N, and the time interval t 2n with respect to the back surface also decreases monotonically with the same slope, the front surface surface 1a of the inspection target 1 decreases. And the distance from the back surface 1b becomes narrower as n approaches from 1 to N, and the thickness of the inspection target 1 does not change. This corresponds to the case where the ultrasonic array probe 10 is tilted and installed with respect to the inspection target 1 having a constant thickness, as shown in FIG.

超音波アレイプローブ10の超音波素子11は長手方向(n=1からNの配列の方向)に凹凸なく配列されているので、以上のように、超音波アレイプローブ10に対向する範囲において、検査対象1の表側の面1aおよび裏側の面1bの凹凸、すなわち、長手方向の表面形状を計測することができる。また、同様に、超音波アレイプローブ10と検査対象1との相対的な位置関係も計測できることになる。 Since the ultrasonic elements 11 of the ultrasonic array probe 10 are arranged without unevenness in the longitudinal direction (direction of arrangement from n = 1 to N), the inspection is performed in the range facing the ultrasonic array probe 10 as described above. The unevenness of the front surface 1a and the back surface 1b of the object 1, that is, the surface shape in the longitudinal direction can be measured. Similarly, the relative positional relationship between the ultrasonic array probe 10 and the inspection target 1 can be measured.

対表面時間間隔t1nおよび対裏面時間間隔t2nは、受発信部20のAD変換部23からのディジタル超音波波形を保存する信号処理情報記憶部41に収納されたデータに基づいて、設置位置演算部31および表面形状演算部32が算出する。 The front surface time interval t 1n and the back surface time interval t 2n are installed positions based on the data stored in the signal processing information storage unit 41 that stores the digital ultrasonic waveform from the AD conversion unit 23 of the transmission / reception unit 20. The calculation unit 31 and the surface shape calculation unit 32 calculate.

いま、図7および図8に示す場合のn=1の箇所の超音波素子11から超音波アレイプローブ10の長手方向に垂直な方向(z方向)に向かう超音波の、検査対象1の表側の面1aにおける反射を考える。この場合、反射に関する法線が長手方向の外側(図7における左側)にあるため、反射波は長手方向の外側(図7および図8の左側)に向かうことになる。 Now, on the front side of the inspection target 1, the ultrasonic waves directed in the direction perpendicular to the longitudinal direction (z direction) of the ultrasonic array probe 10 from the ultrasonic element 11 at n = 1 in the case shown in FIGS. 7 and 8. Consider the reflection on surface 1a. In this case, since the normal for reflection is on the outside in the longitudinal direction (left side in FIG. 7), the reflected wave is directed to the outside in the longitudinal direction (left side in FIGS. 7 and 8).

この場合、n=1の超音波素子11からの超音波の反射波の戻りが相対的に他より弱くなる。したがって、この場合の、n=1の超音波素子11から発信する超音波については、設置位置演算部31および表面形状演算部32での演算用のデータとしては信頼性がない場合がある。検査対象1の表面の凹凸の程度が大きな場合には、さらにn=1に隣接するn=2等も信頼性がない場合も出てくる。 In this case, the return of the reflected wave of the ultrasonic wave from the ultrasonic element 11 with n = 1 is relatively weaker than the others. Therefore, in this case, the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic element 11 with n = 1 may not be reliable as the data for calculation by the installation position calculation unit 31 and the surface shape calculation unit 32. When the degree of unevenness on the surface of the inspection target 1 is large, there are cases where n = 2 or the like adjacent to n = 1 is also unreliable.

このように、検査対象1の表側の面1aおよび裏側の面1bの凹凸、すなわち、長手方向の表面形状を計測する上では、超音波アレイプローブ10の端部に対応する検査対象1の領域についての測定をどのように行うかが重要となってくる。このため、超音波アレイプローブ10を長手方向にずらした次の設置位置とするにあたり、前回の設置位置との間で、互いに重畳する領域(重畳領域)を生ずるように設置位置を設定する。このため、重畳領域については、複数の取得形状データが得られる。 As described above, in measuring the unevenness of the front surface 1a and the back surface 1b of the inspection target 1, that is, the surface shape in the longitudinal direction, the region of the inspection target 1 corresponding to the end portion of the ultrasonic array probe 10 How to measure is important. Therefore, when the ultrasonic array probe 10 is set to the next installation position shifted in the longitudinal direction, the installation position is set so as to generate a region (superimposition region) that overlaps with the previous installation position. Therefore, a plurality of acquired shape data can be obtained for the superimposed region.

図9は、超音波の各送受信の状態を示す、左側はブロック図、右側は、第1の圧電素子から送信した場合の各圧電素子での受信信号を示す図である。図10は、超音波の各送受信の状態を示す、左側はブロック図、右側は、第2の圧電素子から送信した場合の各圧電素子での受信信号を示す図である。また、図11は、超音波の各送受信の状態を示す、左側はブロック図、右側は、第Nの圧電素子から送信した場合の各圧電素子での受信信号を示す図である。 FIG. 9 is a block diagram showing the state of each transmission / reception of ultrasonic waves, and the right side is a diagram showing a reception signal in each piezoelectric element when transmitted from the first piezoelectric element. FIG. 10 is a block diagram showing the state of each transmission / reception of ultrasonic waves, and the right side is a diagram showing a reception signal in each piezoelectric element when transmitted from the second piezoelectric element. 11 is a block diagram showing the state of each transmission / reception of ultrasonic waves, and FIG. 11 is a diagram showing a reception signal at each piezoelectric element when transmitted from the Nth piezoelectric element.

超音波を送信する際には、超音波アレイプローブ10の中の1つ以上の超音波素子11から超音波を送信し、1つ以上の超音波素子11でそれぞれ超音波を受信するシーケンスを、超音波を送信する超音波素子11を変えながら、送受信を行うことにより、応答波形を得ることができる。すなわち、使用する超音波素子11は、図9に示すように超音波アレイプローブ10の有する超音波素子11の全てのN個であってもよいし、その一部であってもよい。 When transmitting ultrasonic waves, a sequence in which ultrasonic waves are transmitted from one or more ultrasonic elements 11 in the ultrasonic array probe 10 and ultrasonic waves are received by one or more ultrasonic elements 11 respectively. A response waveform can be obtained by transmitting and receiving while changing the ultrasonic element 11 that transmits ultrasonic waves. That is, as shown in FIG. 9, the ultrasonic element 11 to be used may be all N elements of the ultrasonic element 11 included in the ultrasonic array probe 10, or may be a part thereof.

図9では、受発信部20の入り切り部22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場合を示している。 FIG. 9 shows a case where the on / off portion 22 of the transmitting / receiving unit 20 transmits ultrasonic waves one by one to all the ultrasonic elements 11 used, that is, the first element to the Nth element. ..

図9のように第1素子からの送信を行うと、n=1からNまでの各超音波素子11は、図9の右側に示す信号を受信する。次に、図10のように第2素子からの送信を行うと、n=1からNまでの各超音波素子11は図10の右側に示す信号を受信する。最後に図11のように第N素子からの送信を行うと、n=1からNまでの各超音波素子11は図11の右側に示す信号を受信する。 When transmission is performed from the first element as shown in FIG. 9, each ultrasonic element 11 from n = 1 to N receives the signal shown on the right side of FIG. Next, when transmission is performed from the second element as shown in FIG. 10, each ultrasonic element 11 from n = 1 to N receives the signal shown on the right side of FIG. Finally, when transmission is performed from the Nth element as shown in FIG. 11, each ultrasonic element 11 from n = 1 to N receives the signal shown on the right side of FIG.

N個の超音波素子11を有する超音波アレイプローブ10を使用した場合、送信する超音波素子11を変えていくと、最大でN×Nパタンの基本波形が収録される。ここで、受信は超音波素子11ごとに独立した状態で波形を保持する機能を維持したまま、送信に用いる超音波素子11だけを複数化することも可能である。この場合、遅延時間をかけて超音波の平面波化、集束、拡散などを行うこともできる。 When the ultrasonic array probe 10 having N ultrasonic elements 11 is used, the basic waveform of N × N pattern is recorded at the maximum by changing the ultrasonic element 11 to be transmitted. Here, it is also possible to have a plurality of ultrasonic elements 11 used for transmission while maintaining the function of holding the waveform independently for each ultrasonic element 11. In this case, the ultrasonic waves can be made into a plane wave, focused, diffused, or the like over a delay time.

検査対象1に入射された超音波は、検査対象1の表面、検査対象1の内部や表面に存在するき裂や介在物などに代表される欠陥2によって反射・散乱され、その反射された超音波は超音波アレイプローブ10の超音波素子11で受信される。 The ultrasonic waves incident on the inspection target 1 are reflected and scattered by the defect 2 represented by the surface of the inspection target 1, cracks and inclusions existing inside or on the surface of the inspection target 1, and the reflected ultrasonic waves are reflected. The sound wave is received by the ultrasonic element 11 of the ultrasonic array probe 10.

それぞれの超音波素子11から送信し、送信した超音波素子11自身を含めて全ての超音波素子11が受信した波形は、その都度、処理されて、記憶部40の信号処理情報記憶部41が記憶する。 The waveform transmitted from each ultrasonic element 11 and received by all the ultrasonic elements 11 including the transmitted ultrasonic element 11 itself is processed each time, and the signal processing information storage unit 41 of the storage unit 40 processes it. Remember.

図12は、超音波の送信受信の状態を示す、左側は、ブロック図、右側は、エコー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12に示すように素子の数が3つの場合で説明する。また、検査対象1に欠陥2が存在する場合で、かつ、超音波が欠陥2の方向に出された場合を示す。ここで、第1素子ないし第3素子からの超音波は、ある方向のある個所に収束するように、互いに時間遅れをもって送信される。あるいは、個々に送信されその都度、AD変換部23で処理され、信号処理情報記憶部41に保存されたエコー波形に、信号処理が施された後に、互いに時間遅れをもって合成される。 FIG. 12 is a waveform diagram showing a state of transmission and reception of ultrasonic waves, a block diagram on the left side, and a part of an echo waveform on the right side. For the sake of brevity, the case where the number of elements is three as shown in FIG. 12 will be described. Further, the case where the defect 2 is present in the inspection target 1 and the ultrasonic wave is emitted in the direction of the defect 2 is shown. Here, the ultrasonic waves from the first element to the third element are transmitted with a time delay from each other so as to converge at a certain point in a certain direction. Alternatively, the echo waveforms individually transmitted, processed by the AD conversion unit 23 each time, and stored in the signal processing information storage unit 41 are signal-processed and then combined with each other with a time delay.

超音波の送受信については、以下では、実際に互いに時間遅れをもって3つの超音波素子11から送信されるものとして説明するが、個々に送信された後に応答波形を合成してもよい。いずれの場合においても、この3つの超音波素子11からの送信の相互の時間遅れによって、方向と収束箇所(焦点)が決定される。なお、一緒に送信される超音波素子11の数は、3つに限定されず4つ以上でもよい。あるいは2つであってもよい。 The transmission and reception of ultrasonic waves will be described below assuming that they are actually transmitted from the three ultrasonic elements 11 with a time delay from each other, but response waveforms may be synthesized after being individually transmitted. In any case, the direction and the convergence point (focus) are determined by the mutual time delay of the transmission from the three ultrasonic elements 11. The number of ultrasonic elements 11 transmitted together is not limited to three, and may be four or more. Alternatively, there may be two.

この場合の焦点の位置は、前述のように、例えば、超音波アレイプローブ10からみて検査対象1の裏側の面1b上のある位置に設定するか、あるいは、それよりも十分に遠い位置に設定する等、状況に応じて適切に設定することができる。 In this case, the focal position is set to a certain position on the surface 1b on the back side of the inspection target 1 as viewed from the ultrasonic array probe 10, or is set to a position sufficiently far from it, as described above. It can be set appropriately according to the situation.

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。以下、超音波送受信にて得た超音波波形の信号を、送信した超音波素子11の番号をp、受信した超音波素子11の番号をqとして、基本波形Ufp,qとして記述する。 First, the waveform as it is is called the basic waveform without considering the delay time. Hereinafter, the ultrasonic waveform signal obtained by ultrasonic transmission / reception is described as basic waveforms Ufp, q, where the number of the transmitted ultrasonic element 11 is p and the number of the received ultrasonic element 11 is q.

図12に示すように、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は、それぞれUf1,1、Uf1,2、Uf1,3と表記される。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は、それぞれUf2,1、Uf2,2、Uf2,3と表記される。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は、それぞれUf3,1、Uf3,2、Uf3,3と表記される。 As shown in FIG. 12, the ultrasonic waves transmitted from the first element and received by the first element to the third element are referred to as Uf1, 1, Uf1, 2, and Uf1, 3, respectively. The ultrasonic waves transmitted from the second element and received by the first element to the third element are referred to as Uf2,1, Uf2,2, and Uf2,3, respectively. Similarly, the ultrasonic waves transmitted from the third element and received by the first element to the third element are referred to as Uf3,1, Uf3,2, and Uf3,3, respectively.

図13は、第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷方法における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。ここで遅延時間として図示されているのは、送信した超音波を焦点に集束させるのに必要な送信側遅延時間と、受信した超音波を集束するのに必要な受信側遅延時間の合算分である。このとき、送信で使用する超音波素子11と、受信で使用する超音波素子11は必ずしも同一でなくともよい。 FIG. 13 is a waveform diagram illustrating a delay time during transmission and reception of ultrasonic waves in the linear scan ultrasonic flaw detection method according to the first embodiment. The delay time shown here is the sum of the transmitter delay time required to focus the transmitted ultrasonic waves and the receiver delay time required to focus the received ultrasonic waves. be. At this time, the ultrasonic element 11 used for transmission and the ultrasonic element 11 used for reception do not necessarily have to be the same.

ステップS03の後に、遅延時間演算部33は、設置位置演算部31により算出された検査対象1と超音波アレイプローブ10の駆動素子群との相対位置(座標、角度)、および焦点に基づいて、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、送信用遅延時間と受信用遅延時間の合計値の、基準となる時間(基準時間)に対する増減分を、遅延時間Tとして算出する(ステップS04)。 After step S03, the delay time calculation unit 33 determines the relative position (coordinates, angles) and focus between the inspection target 1 and the drive element group of the ultrasonic array probe 10 calculated by the installation position calculation unit 31. For each combination of the transmitted ultrasonic element 11 and the received ultrasonic element 11, the increase / decrease of the total value of the transmission delay time and the reception delay time with respect to the reference time (reference time) is defined as the delay time T. Calculate (step S04).

ステップS04に続いて、探傷条件に応じた超音波の送受信を行う(ステップS05)。具体的には、ステップS04おいて遅延時間演算部33が算出したそれぞれの遅延時間分だけ互いにタイミングをずらして超音波が送信される。たとえば、まず、超音波素子11の第1素子ないし第3素子から互いに所定の時間遅れをもって発信する。次に、第2素子ないし第4素子から互いに所定の時間遅れをもって送信する。このように順次、超音波アレイプローブ10の長手方向に沿って順次送信する超音波素子11の組を移動させ、最後に、第(N−2)素子ないし第N素子から互いに時間遅れをもって送信する。 Following step S04, ultrasonic waves are transmitted and received according to the flaw detection conditions (step S05). Specifically, the ultrasonic waves are transmitted by shifting the timing from each other by the respective delay times calculated by the delay time calculation unit 33 in step S04. For example, first, the first to third elements of the ultrasonic element 11 transmit with a predetermined time delay from each other. Next, the second element to the fourth element transmit each other with a predetermined time delay. In this way, the set of ultrasonic elements 11 that are sequentially transmitted along the longitudinal direction of the ultrasonic array probe 10 are sequentially moved, and finally, they are transmitted from the (N-2) element to the Nth element with a time lag from each other. ..

次に、合成演算部34は、このようにして得られた各ディジタル超音波波形データを合成する(ステップS06)。具体的には、図13に示すように、遅延時間演算部33で得たそれぞれの遅延時間Tを、あるいは、遅延時間の基準値との差である相対遅延時間を、それぞれの基本波形にあてはめて時間軸方向にずらす。このずらし終わった同一時間における各波形を合成することにより、合成波形Mを得る。このような操作により、結果として、反射波が生ずるタイミングが互いに揃うことになる。 Next, the synthesis calculation unit 34 synthesizes each digital ultrasonic waveform data thus obtained (step S06). Specifically, as shown in FIG. 13, each delay time T obtained by the delay time calculation unit 33 or the relative delay time which is the difference from the reference value of the delay time is applied to each basic waveform. And shift in the time axis direction. A synthesized waveform M is obtained by synthesizing each waveform at the same time after the shift. As a result of such an operation, the timings at which the reflected waves are generated are aligned with each other.

図14は、第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷方法によるエコーの合成波形を示す波形図である。この合成方法としては、加算や平均化などを用いることができるがこれに限定されず、他の合成法でもよい。 FIG. 14 is a waveform diagram showing a composite waveform of echoes by the linear scan ultrasonic flaw detection method according to the first embodiment. As this synthesis method, addition, averaging, or the like can be used, but the synthesis method is not limited to this, and other synthesis methods may be used.

なお、この合成波形Mを得る方法は、これに限定されず、たとえば、一般的なフェーズドアレイUTに代表されるように、駆動する素子群とそれに付与する送受信用遅延時間を定め、送信および受信時に回路上で時間遅れを与えて励起、合成する手段を用いてもよい。 The method for obtaining this composite waveform M is not limited to this, and for example, as typified by a general phased array UT, a group of elements to be driven and a delay time for transmission / reception given to the group are determined, and transmission and reception are performed. Occasionally, a means for exciting and synthesizing with a time delay on the circuit may be used.

ディジタル超音波波形データを合成して合成波形データを作成した結果、反射波についてのS/N比が十分に大きくなり、反射波の発生時刻Tr、その結果、欠陥2の位置を精度よく求めることができる。 As a result of synthesizing the digital ultrasonic waveform data to create the synthesized waveform data, the S / N ratio of the reflected wave becomes sufficiently large, and the time Tr of the reflected wave generation, and as a result, the position of the defect 2 is accurately obtained. Can be done.

次に、制御部50が、超音波アレイプローブ10による走査が、全ての所定の位置で行われ、走査が完了したか否かを確認する(ステップS07)。走査が完了していないと判定された場合(ステップS07 NO)には、ステップS01に戻り、超音波アレイプローブ10の位置を、長手方向に移動した位置に選定し、ステップS02以下を実施する。この際、超音波アレイプローブ10の新たな設置位置における超音波アレイプローブ10が検査対象1をカバーする領域と、それまでの設置位置における超音波アレイプローブ10が検査対象1をカバーする領域との間に、共通する領域すなわち重畳領域が生ずるようにする。 Next, the control unit 50 confirms whether or not the scanning by the ultrasonic array probe 10 is performed at all predetermined positions and the scanning is completed (step S07). When it is determined that the scanning is not completed (step S07 NO), the process returns to step S01, the position of the ultrasonic array probe 10 is selected to the position moved in the longitudinal direction, and step S02 or lower is performed. At this time, the area where the ultrasonic array probe 10 covers the inspection target 1 at the new installation position of the ultrasonic array probe 10 and the area where the ultrasonic array probe 10 at the previous installation position covers the inspection target 1. A common region, that is, a superposed region, is created between them.

走査が完了したと判定された場合(ステップS07 YES)には、合成波形データの画像化を行う(ステップS08)。すなわち、ステップS06において合成演算部34により算出された合成波形データに基づいて、統合画像演算部35が、表示部60が統合画像を表示するための表示用の長手方向深さ画像データを導く。表示部60は、この長手方向深さ探傷画像データに基づいて統合画像を表示する。 When it is determined that the scanning is completed (step S07 YES), the composite waveform data is imaged (step S08). That is, based on the composite waveform data calculated by the composite calculation unit 34 in step S06, the integrated image calculation unit 35 guides the longitudinal depth image data for display for the display unit 60 to display the integrated image. The display unit 60 displays an integrated image based on the longitudinal depth flaw detection image data.

図15は、第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置の超音波の進行方向を説明するための概念的な縦断面図である。探傷空間領域6のx方向の長さは、超音波アレイプローブ10の超音波素子11がカバーする範囲より長くなっている。 FIG. 15 is a conceptual vertical sectional view for explaining the traveling direction of ultrasonic waves of the linear scan ultrasonic flaw detector according to the first embodiment. The length of the flaw detection space region 6 in the x direction is longer than the range covered by the ultrasonic element 11 of the ultrasonic array probe 10.

リニアスキャン結果である、長手方向深さ探傷画像を画像化して得るには、合成波形Mに加えて合成波形が伝搬した経路である、超音波ビーム伝搬経路Lの情報を用いる。合成波形を生成するために使用した送信元の超音波素子11が複数ある場合は、たとえば、中央の超音波素子11からの径路を合成波形の伝搬経路として使用する。 In order to obtain an image of the depth flaw detection image in the longitudinal direction, which is the result of the linear scan, the information of the ultrasonic beam propagation path L, which is the path through which the composite waveform is propagated, is used in addition to the composite waveform M. When there are a plurality of transmission source ultrasonic elements 11 used to generate the composite waveform, for example, the path from the central ultrasonic element 11 is used as the propagation path of the composite waveform.

超音波ビーム伝搬経路Lは、合成波形Mの入射角α、探傷屈折角βによって定められる。 The ultrasonic beam propagation path L is determined by the incident angle α and the flaw detection refraction angle β of the composite waveform M.

図16は、第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置による探傷結果の例を示す長手方向深さ探傷画像である。このように、長手方向深さ探傷画像は、統合画像演算部35の演算により得られた長手方向深さ探傷画像用データに基づいて、表示部60により図16に示されるように映像化され表示される。また、超音波アレイプローブ10の2つの設置位置で探傷を行った場合には、統合画像演算部35は、それぞれについて長手方向深さ探傷画像を演算する。 FIG. 16 is a longitudinal depth flaw detection image showing an example of flaw detection results by the linear scan ultrasonic flaw detector according to the first embodiment. As described above, the longitudinal depth flaw detection image is visualized and displayed by the display unit 60 as shown in FIG. 16 based on the longitudinal depth flaw detection image data obtained by the calculation of the integrated image calculation unit 35. Will be done. Further, when flaw detection is performed at two installation positions of the ultrasonic array probe 10, the integrated image calculation unit 35 calculates a longitudinal depth flaw detection image for each of them.

次に、重畳領域調整部36は、重畳領域についての長手方向深さ探傷画像を演算する条件の調整、設定を行う(ステップS09)。 Next, the superimposing area adjusting unit 36 adjusts and sets the conditions for calculating the longitudinal depth flaw detection image for the superimposing area (step S09).

図17は、超音波アレイプローブの2つの設置位置で検査対象の表面形状データが得られた場合の画像の統合を説明する概念的な縦断面図である。超音波アレイプローブ10の設置位置が、第1プローブ設置位置にある場合に超音波素子11がカバーする長手方向(x方向)の領域と、第2プローブ設置位置にある場合に超音波素子11がカバーする長手方向(x方向)の領域とに重畳した部分がある場合を示している。 FIG. 17 is a conceptual vertical cross-sectional view illustrating image integration when surface shape data to be inspected is obtained at two installation positions of the ultrasonic array probe. When the installation position of the ultrasonic array probe 10 is in the first probe installation position, the region in the longitudinal direction (x direction) covered by the ultrasonic element 11 and when the installation position of the second probe is in the second probe installation position, the ultrasonic element 11 It shows the case where there is a portion overlapped with the area in the longitudinal direction (x direction) to be covered.

遅延時間は、送信用遅延時間と受信用遅延時間の合計である。ここで、送信用遅延時間は、送信した超音波素子11から検査対象1に入射するまでの径路、および入射してから検査対象1内の欠陥2までの径路を、超音波が伝搬する時間である。また、受信用遅延時間は、反射源から検査対象1内を伝搬し検査対象1外に抜けるまでの径路、および検査対象1を抜けてから受信した超音波素子11までの径路を、超音波が伝搬する時間である。 The delay time is the sum of the transmission delay time and the reception delay time. Here, the transmission delay time is the time for the ultrasonic wave to propagate along the path from the transmitted ultrasonic element 11 to the path incident on the inspection target 1 and the path from the incident to the defect 2 in the inspection target 1. be. Further, the reception delay time is determined by the ultrasonic wave traveling along the route from the reflection source to the inspection target 1 propagating in the inspection target 1 and exiting the inspection target 1, and the route from passing through the inspection target 1 to the received ultrasonic element 11. It is time to propagate.

これらの時間は、検査対象の表面形状に依存する。すなわち、表面形状が変化すれば、検査対象1までの距離が変化する、あるいは、法線の角度が変化することにより、伝搬経路が変化する。 These times depend on the surface shape of the object to be inspected. That is, if the surface shape changes, the distance to the inspection target 1 changes, or the angle of the normal changes, so that the propagation path changes.

遅延時間演算部33が遅延時間を計算するためには、前述のように、同時に駆動する超音波素子11のグループを形成するそれぞれの超音波素子11の座標と角度、および超音波が入射する位置の検査対象1についての取得形状Sを用いる。検査対象1の表面形状Sは、表面形状演算部32により算出される。それぞれの座標をもとに、検査対象1に形成したい焦点の座標に各超音波素子11から最短で超音波が到達する時間を算出し、超音波素子11のグループを形成する各超音波素子11の間で生じる時間差分が遅延時間として得られる。 In order for the delay time calculation unit 33 to calculate the delay time, as described above, the coordinates and angles of each ultrasonic element 11 forming a group of ultrasonic elements 11 driven at the same time, and the position where the ultrasonic waves are incident are incident. The acquired shape S for the inspection target 1 of the above is used. The surface shape S of the inspection target 1 is calculated by the surface shape calculation unit 32. Based on each coordinate, the time for the ultrasonic wave to reach the coordinate of the focal point to be formed in the inspection target 1 from each ultrasonic element 11 in the shortest time is calculated, and each ultrasonic element 11 forming a group of the ultrasonic element 11 is formed. The time difference that occurs between them is obtained as the delay time.

この結果、第1プローブ設置位置において得られた合成波形データに基づいて表面形状演算部32が算出した検査対象1についての第1取得形状Saと、第2プローブ設置位置において得られた合成波形データに基づいて表面形状演算部32が算出した検査対象1についての第2取得形状Sbとの間に、領域的に重畳する範囲が生ずる。したがって、この部分の検査対象1の表面形状Scを設定する必要があり、重畳領域調整部36が、表面形状Scを決定する。 As a result, the first acquired shape Sa for the inspection target 1 calculated by the surface shape calculation unit 32 based on the synthetic waveform data obtained at the first probe installation position, and the synthetic waveform data obtained at the second probe installation position. A range that overlaps with the second acquired shape Sb for the inspection target 1 calculated by the surface shape calculation unit 32 based on the above is generated. Therefore, it is necessary to set the surface shape Sc of the inspection target 1 in this portion, and the superimposing region adjusting unit 36 determines the surface shape Sc.

したがって、超音波アレイプローブ10の長手方向(x方向)に沿って、超音波アレイプローブ10を、互いに一部を重畳させながら超音波アレイプローブ10の位置を順次移動する場合には、遅延時間演算部33は、ステップS04で決定された重畳領域の表面形状に基づいて遅延時間を演算する。 Therefore, when the ultrasonic array probes 10 are sequentially moved along the longitudinal direction (x direction) of the ultrasonic array probes 10 while partially superimposing each other, the delay time calculation is performed. The unit 33 calculates the delay time based on the surface shape of the superimposed region determined in step S04.

図18は、重畳領域調整部の機能を説明するブロック図である。図18は、重畳領域調整部36が調整する段階、および、重畳領域調整部36により設定された条件ごとの機能的な手順を示すためのものであることから、各演算部については複数の表示がされている。 FIG. 18 is a block diagram illustrating the function of the superimposed area adjusting unit. Since FIG. 18 is for showing the stage of adjustment by the superimposing area adjusting unit 36 and the functional procedure for each condition set by the superimposing area adjusting unit 36, a plurality of display units are displayed for each arithmetic unit. Has been done.

重畳領域調整部36は、第1プローブ設置位置および第2プローブ設置位置のいずれか一方においてまたは両方において遅延時間演算部33が遅延時間の算出に用いる表面形状を、第1プローブ設置位置において得られた第1取得形状および第2プローブ設置位置において得られた第2取得形状の両者を用いて設定する。 The superimposing area adjusting unit 36 obtains the surface shape used by the delay time calculation unit 33 to calculate the delay time at either or both of the first probe installation position and the second probe installation position at the first probe installation position. Both the first acquired shape and the second acquired shape obtained at the second probe installation position are used for setting.

図18に示すように、重畳領域調整部36が調整を行う段階は、図18に示す調整Aと調整Bの2回ある。 As shown in FIG. 18, there are two stages of adjustment by the superimposing area adjusting unit 36, adjustment A and adjustment B shown in FIG.

調整Aは、ステップS03とステップS04の間の段階である。前述のように、ステップS03において、表面形状演算部32により、2つの互いに重複したプローブ設置位置である第1プローブ設置位置と第2プローブ設置位置のそれぞれにおける第1取得形状Saと第2取得形状Sbとが得られる。したがって、第1取得形状Saと第2取得形状Sbとをどのように用いて、重畳領域における画像を取得するかを決定する必要がある。 Adjustment A is a step between steps S03 and S04. As described above, in step S03, the surface shape calculation unit 32 determines the first acquisition shape Sa and the second acquisition shape at the first probe installation position and the second probe installation position, which are two overlapping probe installation positions, respectively. Sb and are obtained. Therefore, it is necessary to determine how to acquire the image in the superimposed region by using the first acquired shape Sa and the second acquired shape Sb.

ここで、重畳領域については、調整Aにおいて、重畳領域調整部36は、第1取得形状Saと第2取得形状Sbに基づいて、調整形状をどのように導き出すかについて、次の3つの選定方式の中から選定する。 Here, regarding the superposed region, in the adjustment A, the superposed region adjusting unit 36 has the following three selection methods regarding how to derive the adjusted shape based on the first acquired shape Sa and the second acquired shape Sb. Select from.

第1選定方式は、図18の白抜き矢印1aおよび2aで示すように、第1取得形状Saを第1調整形状、第2取得形状Sbを第2調整形状として、第1調整形状と第2調整形状の両者それぞれについて、ステップS04以降を実施するという手順である。この場合は、第1取得形状Saに基づいて第1統合画像が得られ、第2取得形状Sbに基づいて第2統合画像が得られる。したがって、重畳領域については、第1統合画像と第2統合画像の2種類の画像が得られることになるので、調整Bにおいて、重畳領域調整部36が、後述するような複数の方法の中からこれらをさらに統合する方法を選択することになる。図5に示したフロー図は、この流れに基づいた手順を示している。 In the first selection method, as shown by the white arrows 1a and 2a in FIG. 18, the first adjustment shape Sa is the first adjustment shape, the second acquisition shape Sb is the second adjustment shape, and the first adjustment shape and the second are The procedure is to carry out step S04 and subsequent steps for each of the adjusted shapes. In this case, the first integrated image is obtained based on the first acquired shape Sa, and the second integrated image is obtained based on the second acquired shape Sb. Therefore, with respect to the superimposed region, two types of images, a first integrated image and a second integrated image, can be obtained. Therefore, in the adjustment B, the superimposed region adjusting unit 36 is selected from a plurality of methods as described later. You will choose a method to further integrate these. The flow chart shown in FIG. 5 shows a procedure based on this flow.

一方、調整Aにおける第2選定方針は、重畳領域も含めた第1プローブ設定位置での遅延時間演算の基となる表面形状の設定を、図18の白抜き矢印1bで示すように、第1取得形状Saおよび第2取得形状Sbの両者に基づいて行うものである。この場合は、調整C1において、重畳領域調整部36は、いくつかの選択肢の中から、表面形状の調整の結果としての第1調整形状を決定する。重畳領域調整部36が決定する第1調整形状については、例えば重畳領域外の部分については第1取得形状Saを用い、調整C1における選択肢として、重畳領域において第1取得形状Saを用いずに第2取得形状Sbを用いる方法、重畳領域において第1取得形状Saと第2取得形状Sbとを平均する方法、あるいは重畳領域において第1取得形状Saと第2取得形状Sbとを重み付けをして加算する方法などがある。この例では、調整C1において重畳領域の表面形状の取得方法を選択肢としているが、重畳領域に限らず、例えば第1取得形状Saの範囲における第2取得形状Sb側の予め定められた割合などの範囲を表面形状の取得方法の選択を行う部分として設定しておいてもよい。このように、特に第1取得形状Saのうちの端部側の位置で第2取得形状Sbを用いることで、第1調整形状をより正確に与えることが可能となる。第2選定方針を選択した場合は、遅延時間演算部33、合成演算部34、および統合画像演算部35での演算は、第1取得形状Saおよび第2取得形状Sbの両者を用いて設定した第1調整形状のみに基づいて行われ、最終的な調製画像も、単独で得られる。 On the other hand, in the second selection policy in the adjustment A, the setting of the surface shape which is the basis of the delay time calculation at the first probe setting position including the superposed region is shown by the white arrow 1b in FIG. This is performed based on both the acquired shape Sa and the second acquired shape Sb. In this case, in the adjustment C1, the superimposing region adjusting unit 36 determines the first adjustment shape as a result of the adjustment of the surface shape from among several options. Regarding the first adjustment shape determined by the superimposing area adjusting unit 36, for example, the first acquired shape Sa is used for the portion outside the superimposing region, and as an option in the adjustment C1, the first acquired shape Sa is not used in the superimposing region. 2 A method using the acquired shape Sb, a method of averaging the first acquired shape Sa and the second acquired shape Sb in the superimposed region, or a method of weighting and adding the first acquired shape Sa and the second acquired shape Sb in the superimposed region. There is a way to do it. In this example, the method of acquiring the surface shape of the superposed region is selected in the adjustment C1, but the method is not limited to the superposed region, for example, a predetermined ratio on the second acquired shape Sb side in the range of the first acquired shape Sa. The range may be set as a part for selecting the surface shape acquisition method. As described above, by using the second acquired shape Sb particularly at the position on the end side of the first acquired shape Sa, the first adjusted shape can be given more accurately. When the second selection policy is selected, the calculation in the delay time calculation unit 33, the composition calculation unit 34, and the integrated image calculation unit 35 is set using both the first acquisition shape Sa and the second acquisition shape Sb. It is done based only on the first adjusted shape and the final prepared image is also obtained alone.

また、調整Aにおける第3選定方針は、重畳領域も含めた第2プローブ設定位置での遅延時間演算の基となる表面形状の設定を、図18の白抜き矢印2bで示すように、第1取得形状Saおよび第2取得形状Sbの両者に基づいて行うものである。この場合は、調整C2において、重畳領域調整部36は、いくつかの選択肢の中から、表面形状の調整の結果としての第2調整形状を決定する。重畳領域調整部36が決定する第2調整形状については、例えば重畳領域外の部分については第2取得形状Sbを用い、調整C2における選択肢として、重畳領域において第2取得形状Sbを用いずに第1取得形状Saを用いる方法、重畳領域において第1取得形状Saと第2取得形状Sbとを平均する方法、あるいは重畳領域において第1取得形状Saと第2取得形状Sbとを重み付けをして加算する方法などがある。第2選定方針と同様、調整C2においての表面形状の取得方法の選択肢の対象とする範囲は重畳領域に限らず、例えば第2取得形状Sbの範囲における第1取得形状Sa側の予め定められた割合などの範囲を表面形状の取得方法の選択を行う部分として設定しておいてもよい。このように、特に第2取得形状Sbのうちの端部側の位置で第1取得形状Saを用いることで、第2調整形状をより正確に与えることが可能となる。第3選定方針を選択した場合は、遅延時間演算部33、合成演算部34、および統合画像演算部35での演算は、第2調整形状のみに基づいて行われ、最終的な調製画像も、単独で得られる。 Further, in the third selection policy in the adjustment A, as shown by the white arrow 2b in FIG. 18, the setting of the surface shape which is the basis of the delay time calculation at the second probe setting position including the overlapping region is the first. This is performed based on both the acquired shape Sa and the second acquired shape Sb. In this case, in the adjustment C2, the superimposing region adjusting unit 36 determines the second adjustment shape as a result of the adjustment of the surface shape from among several options. Regarding the second adjustment shape determined by the superimposing area adjusting unit 36, for example, the second acquired shape Sb is used for the portion outside the superimposing region, and as an option in the adjustment C2, the second acquired shape Sb is not used in the superimposing region. A method using 1 acquired shape Sa, a method of averaging the first acquired shape Sa and the second acquired shape Sb in the superimposed region, or a method of weighting and adding the first acquired shape Sa and the second acquired shape Sb in the superimposed region. There is a way to do it. Similar to the second selection policy, the range targeted for the choice of the surface shape acquisition method in the adjustment C2 is not limited to the superposed region, and is determined in advance on the first acquisition shape Sa side in the range of the second acquisition shape Sb, for example. A range such as a ratio may be set as a part for selecting a surface shape acquisition method. As described above, by using the first acquired shape Sa particularly at the position on the end side of the second acquired shape Sb, the second adjusted shape can be given more accurately. When the third selection policy is selected, the calculation in the delay time calculation unit 33, the composition calculation unit 34, and the integrated image calculation unit 35 is performed based only on the second adjustment shape, and the final prepared image is also displayed. Obtained alone.

なお、第2選定方針と第3選定方針を同時に選択しても構わない。または、第1調整形状については第2選定方針を選択し、第2調整形状のみについて第1選定方針を選択してもよく、もしくその逆に、第1調整形状についてのみ第1選定方針を選択し、第2調整形状については第3選定方針を選択しても構わない。なお、このように、第2選定方針もしくは第3選定方針に対して第1選定方針を組み合わせる場合、後に説明する調整Bにおいて調製画像を得る際には、重畳領域の画像については、第1選定方針を用いて統合した画像ではなく、第2選定方針または第3選定方針を用いて統合した統合画像を用いることが好ましい。 The second selection policy and the third selection policy may be selected at the same time. Alternatively, the second selection policy may be selected for the first adjustment shape and the first selection policy may be selected only for the second adjustment shape, or conversely, the first selection policy may be selected only for the first adjustment shape. You may select and select the third selection policy for the second adjustment shape. In this way, when the first selection policy is combined with the second selection policy or the third selection policy, when the prepared image is obtained in the adjustment B described later, the first selection is made for the image of the superimposed region. It is preferable to use the integrated image integrated using the second selection policy or the third selection policy instead of the integrated image using the policy.

以下、図5に示して手順に沿って、すなわち、先に述べたように、調整Aにおいて重畳領域調整部36が第1選定方針を選定した場合の流れに沿って説明する。 Hereinafter, the procedure will be described according to the procedure shown in FIG. 5, that is, according to the flow when the superimposing area adjusting unit 36 selects the first selection policy in the adjustment A as described above.

図19は、超音波アレイプローブの2つのプローブ設置位置で検査対象の表面形状データが得られた場合の画像の統合に関して超音波の進行状態を示す概念的な縦断面図である。遅延時間の演算の対象の範囲に、リニアスキャン超音波探傷装置の重畳部分を含む場合には、重畳領域調整部36は、外部からの指示内容あるいは自身が有する方針に基づいて、重畳部分の表面形状を決定する。 FIG. 19 is a conceptual vertical cross-sectional view showing the progress state of ultrasonic waves with respect to image integration when surface shape data to be inspected is obtained at two probe installation positions of the ultrasonic array probe. When the range to be calculated for the delay time includes the superposed portion of the linear scan ultrasonic flaw detector, the superimposed area adjusting unit 36 is the surface of the superposed portion based on the content of an external instruction or its own policy. Determine the shape.

この重畳領域について、重畳領域調整部36により設定された表面形状に基づいて、統合画像演算部35は、長手方向深さ統合画像用のデータを演算する。表示部60は、この結果に基づいて長手方向深さ統合画像を表示する(ステップS10)。 With respect to this superimposed region, the integrated image calculation unit 35 calculates data for the depth integrated image in the longitudinal direction based on the surface shape set by the superimposed region adjusting unit 36. The display unit 60 displays the longitudinal depth integrated image based on this result (step S10).

なお、重畳領域についての長手方向深さ探傷画像を演算する条件を設定することとして、表面形状を設定する場合について説明したが、これに限らない。重畳領域についての長手方向深さ探傷画像を演算する条件の設定方針は、入力部70を介して外部から指定されてもよいし、重畳領域調整部36内が保有していてもよい。 Although the case of setting the surface shape as setting the condition for calculating the longitudinal depth flaw detection image for the superimposed region has been described, the present invention is not limited to this. The setting policy of the condition for calculating the longitudinal depth flaw detection image for the superimposed region may be specified from the outside via the input unit 70, or may be owned by the inside of the superimposed region adjusting unit 36.

設定としては、たとえば、一方の長手方向深さ探傷画像を選択する、適切な方の結果を用いる、あるいは、両者の平均値とするなどである。適切な方の例としては、超音波素子11から検査対象1へ発信される超音波の入射方向が内側に向かっている、すなわち、図7や図8に示すような場合において、図7のn=1や図8のn=1の側ではなく、図7のn=Nや図8のn=Nの側に相当するものを採用するなどが考えられる。 The settings include, for example, selecting one longitudinal depth flaw detection image, using the appropriate result, or averaging both. As a suitable example, when the incident direction of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic element 11 to the inspection target 1 is inward, that is, as shown in FIGS. 7 and 8, n in FIG. It is conceivable to adopt the one corresponding to the side of n = N in FIG. 7 or the side of n = N in FIG. 8 instead of the side of = 1 or n = 1 in FIG.

以下に、重畳領域についての長手方向深さ探傷画像を演算する条件の設定について、いくつかの具体的な例を説明する。 Below, some specific examples of setting the condition for calculating the longitudinal depth flaw detection image for the superimposed region will be described.

ここで一部重畳する2つ以上の超音波アレイプローブ10のプローブ設置位置が存在する場合、各々の座標系に基づいて長手方向深さ探傷画像が描画される。その2つの長手方向深さ探傷画像の連なりが長手方向深さ統合画像であり、それぞれの長手方向深さ探傷画像の一部が重畳した部分が長手方向深さ重畳画像となる。このような、長手方向深さ統合画像の表示用のデータは統合画像演算部35によって得られる。 If there are probe installation positions of two or more ultrasonic array probes 10 that are partially overlapped here, a longitudinal depth flaw detection image is drawn based on each coordinate system. A series of the two longitudinal depth flaw detection images is a longitudinal depth integrated image, and a portion where a part of each longitudinal depth flaw detection image is superimposed is a longitudinal depth superimposed image. Such data for displaying the depth integrated image in the longitudinal direction is obtained by the integrated image calculation unit 35.

ここで、統合画像は、超音波アレイプローブ10の設置および移動の位置のy方向の中心に沿った、x方向およびz方向に拡がる平面状の領域についての長手方向深さ探傷画像となる。この画像のx方向の幅は、超音波アレイプローブ10の設置および移動の位置に対応する領域に対応する。また、この画像のz方向の幅は、検査対象1の表側の面1aおよび裏側の面1bに挟まれた範囲に対応する。 Here, the integrated image is a longitudinal depth flaw detection image for a planar region extending in the x and z directions along the center of the y direction of the position of installation and movement of the ultrasonic array probe 10. The width of this image in the x direction corresponds to the area corresponding to the position of installation and movement of the ultrasonic array probe 10. Further, the width of this image in the z direction corresponds to the range sandwiched between the front surface 1a and the back surface 1b of the inspection target 1.

ステップS03ないしステップS08において、検査対象1のそれぞれの重畳領域については、超音波アレイプローブ10の互いに隣接する2つのプローブ設置位置における合成波形データがそれぞれ存在する。これら2つの合成波形データは、互いに異なるプローブ設置位置における測定の手順におけるステップS03でなされた別個の測定、演算により得られることから、表面形状は同一ではなく基本的に互いに異なるものである。 In steps S03 to S08, for each superimposed region of the inspection target 1, synthetic waveform data at two probe installation positions adjacent to each other of the ultrasonic array probe 10 are present. Since these two synthetic waveform data are obtained by separate measurements and calculations made in step S03 in the measurement procedure at different probe installation positions, the surface shapes are not the same but basically different from each other.

したがって、ステップS08までの手順の結果、検査対象1のそれぞれの重畳領域については、2種類の長手方向深さ探傷画像が得られている。 Therefore, as a result of the procedure up to step S08, two types of longitudinal depth flaw detection images are obtained for each superimposed region of the inspection target 1.

図18に示す調整Bにおいて重畳領域調整部36が以下に示す5つの方針の中から1つを選定することにより、重畳領域における探傷画像が得られる。なお、5つは例示であって、これに限定するものではなく、合成方法として他の適切な方法も用いることができる。 In the adjustment B shown in FIG. 18, the superimposed region adjusting unit 36 selects one of the following five policies to obtain a flaw detection image in the superimposed region. Note that the five are examples, and the present invention is not limited to this, and other appropriate methods can be used as the synthesis method.

図20は、第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置による探傷画像の第1の重畳方法を説明する概念的な縦断面図である。図20のように超音波アレイプローブ10の2つの第1プローブ設置位置および第2プローブ設置位置の間に重畳領域が存在する場合に、長手方向深さ重畳画像が、双方の探傷結果情報を有する。すなわち、個別には、超音波アレイプローブ10の第1プローブ設置位置での探傷結果情報に基づいて点線で示す長手方向深さ探傷画像Gaが作成され、超音波アレイプローブ10の第2プローブ設置位置での探傷結果情報に基づいて破線で示す長手方向深さ探傷画像Gbが作成される。 FIG. 20 is a conceptual vertical sectional view illustrating a first superimposing method of flaw detection images by the linear scan ultrasonic flaw detector according to the first embodiment. When there is a superimposition region between the two first probe installation positions and the second probe installation position of the ultrasonic array probe 10 as shown in FIG. 20, the longitudinal depth superimposition image has both flaw detection result information. .. That is, individually, a longitudinal depth flaw detection image Ga shown by a dotted line is created based on the flaw detection result information at the first probe installation position of the ultrasonic array probe 10, and the second probe installation position of the ultrasonic array probe 10 is created. The longitudinal depth flaw detection image Gb shown by the broken line is created based on the flaw detection result information in.

長手方向深さ探傷画像Gaと長手方向深さ探傷画像Gbとの間の重畳する領域については、すなわち両方の合成波形Mに基づいて、長手方向深さ重畳画像が作成され、2点鎖線で示すような全体の長手方向深さ統合画像Gtが作成される。 For the overlapping region between the longitudinal depth flaw detection image Ga and the longitudinal depth flaw detection image Gb, that is, a longitudinal depth overlap image is created based on both composite waveforms M and is shown by a two-dot chain line. Such an overall longitudinal depth integrated image Gt is created.

図21は、第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置による探傷画像の第2の重畳方法を説明する概念的な縦断面図である。この例では、超音波アレイプローブ10の2つの第1プローブ設置位置および第2プローブ設置位置の間に重畳領域が存在する場合に、長手方向深さ重畳画像が、一方の探傷結果情報のみを有する。すなわち2つの合成波形Mのうち、一方の合成波形Mに基づいて、長手方向深さ重畳画像が作成される。この際、超音波アレイプローブ10の第1プローブ設置位置の結果か超音波アレイプローブ10の第2プローブ設置位置の結果のいずれかが選択される。 FIG. 21 is a conceptual vertical sectional view illustrating a second method of superimposing a flaw detection image by the linear scan ultrasonic flaw detector according to the first embodiment. In this example, when there is a superimposition region between the two first probe installation positions and the second probe installation position of the ultrasonic array probe 10, the longitudinal depth superimposition image has only one flaw detection result information. .. That is, a longitudinal depth superimposed image is created based on one of the two composite waveforms M. At this time, either the result of the first probe installation position of the ultrasonic array probe 10 or the result of the second probe installation position of the ultrasonic array probe 10 is selected.

重畳する領域を含めて、超音波アレイプローブ10の第2プローブ設置位置での探傷結果情報に基づいて破線で示すような長手方向深さ探傷画像Gbが作成される。また、重畳する領域を除いて、超音波アレイプローブ10の第1プローブ設置位置での探傷結果情報に基づいて点線で示すような長手方向深さ探傷画像Gaが作成される。長手方向深さ探傷画像Gaと長手方向深さ探傷画像Gbが、2点鎖線で示すような長手方向深さ統合画像Gtを構成する。 A longitudinal depth flaw detection image Gb as shown by a broken line is created based on the flaw detection result information at the second probe installation position of the ultrasonic array probe 10 including the overlapping region. Further, except for the overlapping region, a longitudinal depth flaw detection image Ga as shown by a dotted line is created based on the flaw detection result information at the first probe installation position of the ultrasonic array probe 10. The longitudinal depth flaw detection image Ga and the longitudinal depth flaw detection image Gb constitute the longitudinal depth integrated image Gt as shown by the two-dot chain line.

図22は、第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置による探傷画像の第3の重畳方法を説明する概念的な縦断面図である。超音波アレイプローブ10の2つの第1プローブ設置位置および第2プローブ設置位置の間に重畳領域が存在する場合に、それぞれの合成波形Mの加算平均や、ピークホールド等両者の情報を統合する処理を設けることもできる。 FIG. 22 is a conceptual vertical sectional view illustrating a third method of superimposing a flaw detection image by the linear scan ultrasonic flaw detector according to the first embodiment. When there is a superposed region between the two first probe installation positions and the second probe installation position of the ultrasonic array probe 10, the process of integrating both information such as the averaging of each composite waveform M and the peak hold. Can also be provided.

まず、超音波アレイプローブ10の第1プローブ設置位置での探傷結果情報に基づいて、所定の間隔daをおいて点線で示すように合成波形Maを作成し、また、超音波アレイプローブ10の第2プローブ設置位置での探傷結果情報に基づいて、所定の間隔dbをおいて破線で示すように合成波形Mbを作成する。この際、特に重畳する領域においては、所定の間隔daと所定の間隔dbの値を合わせ、かつ、合成波形Maと合成波形Mbとを生ずる位置も同一位置となるようにし、同じ位置での両者の合成波形Mc、あるいは、合成波形を作成するための情報を用いて、情報の統合を行い、重畳部での長手方向深さ探傷画像Gcを作成する。 First, based on the flaw detection result information at the first probe installation position of the ultrasonic array probe 10, a synthetic waveform Ma is created as shown by a dotted line at a predetermined interval da, and the ultrasonic array probe 10 is the first. 2 Based on the flaw detection result information at the probe installation position, a synthetic waveform Mb is created as shown by a broken line at a predetermined interval db. At this time, especially in the overlapping region, the values of the predetermined interval da and the predetermined interval db are matched, and the positions where the synthetic waveform Ma and the synthetic waveform Mb are generated are also set to be the same position, and both at the same position. Information is integrated using the composite waveform Mc of the above or the information for creating the composite waveform, and the longitudinal depth flaw detection image Gc at the superposed portion is created.

図23は、第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置による探傷画像の第4の重畳方法を説明する概念的な縦断面図である。図23に示すように、超音波アレイプローブ10の第1プローブ設置位置での探傷結果による合成波形Maと、超音波アレイプローブ10の第2プローブ設置位置での探傷結果による合成波形Mbとを並列して表示することもできる。 FIG. 23 is a conceptual vertical sectional view illustrating a fourth superimposing method of flaw detection images by the linear scan ultrasonic flaw detector according to the first embodiment. As shown in FIG. 23, the composite waveform Ma based on the flaw detection result at the first probe installation position of the ultrasonic array probe 10 and the composite waveform Mb based on the flaw detection result at the second probe installation position of the ultrasonic array probe 10 are arranged in parallel. Can also be displayed.

まず、超音波アレイプローブ10の第1プローブ設置位置での探傷結果情報に基づいて、所定の間隔daをおいて点線で示すように合成波形Maを作成する。また、超音波アレイプローブ10の第2プローブ設置位置での探傷結果情報に基づいて、所定の間隔dbをおいて破線で示すように合成波形Mbを作成する。この際、特に重畳する領域において、合成波形Maと合成波形Mbとを生ずる位置が互いに異なる位置となるようにする。この結果、重畳する領域においては、合成波形Mcは、合成波形Maおよび合成波形Mbの両者を有する。重畳部での長手方向深さ探傷画像Gcは、合成波形Maおよび合成波形Mbを用いて作成される。 First, based on the flaw detection result information at the first probe installation position of the ultrasonic array probe 10, a synthetic waveform Ma is created as shown by a dotted line at a predetermined interval da. Further, based on the flaw detection result information at the second probe installation position of the ultrasonic array probe 10, a synthetic waveform Mb is created as shown by a broken line at a predetermined interval db. At this time, especially in the overlapping region, the positions where the synthetic waveform Ma and the synthetic waveform Mb are generated are set to be different from each other. As a result, in the overlapping region, the synthetic waveform Mc has both the synthetic waveform Ma and the synthetic waveform Mb. The longitudinal depth flaw detection image Gc at the superimposition portion is created by using the composite waveform Ma and the composite waveform Mb.

図24は、第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置による探傷画像の第5の重畳方法を説明する概念的な縦断面図である。 FIG. 24 is a conceptual vertical sectional view illustrating a fifth superimposition method of flaw detection images by the linear scan ultrasonic flaw detector according to the first embodiment.

超音波アレイプローブ10の第1プローブ設置位置において点線で示すように合成波形Ma1などの探傷結果情報を得た後に、超音波アレイプローブ10中に配列された超音波素子11のピッチの半分、すなわち互いに隣接する超音波素子11同士の間隔の半分だけずらした第1Aプローブ設置位置において実線で示すように合成波形Ma2などの探傷結果情報を取得する。このようにすることにより第1プローブ設置位置のみの場合に比べて2倍の密度で合成波形を得ることができる。 Half the pitch of the ultrasonic element 11 arranged in the ultrasonic array probe 10 after obtaining the flaw detection result information such as the synthetic waveform Ma1 as shown by the dotted line at the first probe installation position of the ultrasonic array probe 10, that is, As shown by the solid line, the flaw detection result information such as the synthetic waveform Ma2 is acquired at the first A probe installation position shifted by half the distance between the ultrasonic elements 11 adjacent to each other. By doing so, it is possible to obtain a synthetic waveform with twice the density as compared with the case where only the first probe is installed.

同様に、第1プローブ設置位置と一部重畳する領域の超音波アレイプローブ10の第2プローブ設置位置において破線で示すように合成波形Mb1などの探傷結果情報を得た後に、超音波アレイプローブ10中に配列された超音波素子11のピッチの半分だけずらした第2Aプローブ設置位置において2点鎖線で示すように合成波形Mb2などの探傷結果情報を取得する。このようにすることにより第2プローブ設置位置のみの場合に比べて2倍の密度で合成波形を得ることができる。 Similarly, after obtaining flaw detection result information such as the synthetic waveform Mb1 at the second probe installation position of the ultrasonic array probe 10 in the region partially overlapping with the first probe installation position as shown by the broken line, the ultrasonic array probe 10 As shown by the two-dot chain line at the second A probe installation position shifted by half the pitch of the ultrasonic elements 11 arranged inside, the flaw detection result information such as the synthetic waveform Mb2 is acquired. By doing so, it is possible to obtain a synthetic waveform with twice the density as compared with the case where only the second probe is installed.

重畳領域における統合方法は、これまで示しているいずれかの方法によるが、いずれの場合でも、疑似的に2倍の密度の音線を持つ長手方向深さ統合画像Gtを得ることができる。 The integration method in the superimposed region is any of the methods shown so far, but in any case, it is possible to obtain a longitudinal depth integrated image Gt having a sound line having a pseudo-double density.

図25は、第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置による曲面状の表面を有する検査対象についての第1の探傷方法を説明する概念的な縦断面図である。 FIG. 25 is a conceptual vertical sectional view illustrating a first flaw detection method for an inspection target having a curved surface by the linear scan ultrasonic flaw detector according to the first embodiment.

曲面状の方面を有する検査対象1の周方向に、超音波アレイプローブ10のプローブ設置位置を順次移動している。第1プローブ設置位置において合成波形Maを得て、第2プローブ設置位置において合成波形Mbを得ており、第3プローブ設置位置において合成波形Mcを得ている。 The probe installation position of the ultrasonic array probe 10 is sequentially moved in the circumferential direction of the inspection target 1 having a curved surface. The synthetic waveform Ma is obtained at the first probe installation position, the synthetic waveform Mb is obtained at the second probe installation position, and the synthetic waveform Mc is obtained at the third probe installation position.

ここで、合成波形Ma、合成波形Mbおよび合成波形Mcの検査対象1における方向が、揃っている。このように、長手方向深さ統合画像Gtは、超音波アレイプローブ10のある基準となるプローブ設置位置(たとえばB)における探傷屈折角に基づき、超音波アレイプローブ10のどのプローブ設置位置で得た結果であっても、検査対象1の内部で平行な音線を描くように描画する。 Here, the directions of the synthetic waveform Ma, the synthetic waveform Mb, and the synthetic waveform Mc in the inspection target 1 are aligned. As described above, the longitudinal depth integrated image Gt was obtained at which probe installation position of the ultrasonic array probe 10 based on the flaw detection refraction angle at a reference probe installation position (for example, B) of the ultrasonic array probe 10. Even if it is the result, it is drawn so as to draw parallel sound lines inside the inspection target 1.

図26は、第1の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置による曲面状の表面を有する検査対象についての第2の探傷方法を説明する概念的な縦断面図である。 FIG. 26 is a conceptual vertical sectional view illustrating a second flaw detection method for an inspection target having a curved surface by the linear scan ultrasonic flaw detector according to the first embodiment.

図26に示すように、超音波アレイプローブ10の各々のプローブ設置位置において定義された屈折方向を、統一して描画する。 As shown in FIG. 26, the refraction directions defined at each probe installation position of the ultrasonic array probe 10 are drawn in a unified manner.

以上の図25および図26で示した例の場合に、長手方向深さ統合画像Gtの表示の際に、超音波アレイプローブ10のある基準となるプローブ設置位置について表示指定する角度に連動して、他のプローブ設置位置の結果も、連動して追従する機能を設けることもできる。もちろん、各アレイプローブプローブ設置位置の各々で任意の探傷屈折角を設定することもできる。 In the case of the above examples shown in FIGS. 25 and 26, when the longitudinal depth integrated image Gt is displayed, the position of the reference probe of the ultrasonic array probe 10 is displayed and specified in conjunction with the specified angle. , It is also possible to provide a function to follow the results of other probe installation positions in conjunction with each other. Of course, any flaw detection refraction angle can be set for each array probe probe installation position.

以上のように、本実施形態によるリニアスキャン超音波探傷装置100によれば、チャンネル数が少ない超音波アレイプローブ10を用いる場合でも、順次、重畳領域を設けながら超音波アレイプローブ10を移動させて超音波探傷を行えば、重畳領域の画像を適切に調整することにより、全体画像を作成することができ、広範囲のリニアスキャンが可能となる。 As described above, according to the linear scan ultrasonic flaw detector 100 according to the present embodiment, even when the ultrasonic array probe 10 having a small number of channels is used, the ultrasonic array probe 10 is sequentially moved while providing a superposed region. If ultrasonic flaw detection is performed, the entire image can be created by appropriately adjusting the image of the superimposed region, and a wide range of linear scanning becomes possible.

[第2の実施形態]
図27は、第2の実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置の構成を示すブロック図である。
[Second Embodiment]
FIG. 27 is a block diagram showing a configuration of a linear scan ultrasonic flaw detector according to a second embodiment.

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超音波アレイプローブ10は、x方向(第1の方向)に1列に配列された複数の超音波素子11を有する構成であるのに対して、本第2の実施形態における超音波アレイプローブ10は、x方向およびy方向(第2の方向)の2次元的に配列された複数の超音波素子11を有する。すなわち、奥行き方向へもビーム制御が可能な2次元アレイ(例えばマトリクスアレイ等)を用いている。このため、入り切り部22も2次元的に切り替えを行う。また、演算部30は、2次元配列の奥行き画像演算部37をさらに有する。この結果、表示部60は、奥行き画像までを表示可能である。その他の点では、第1の実施形態と同様である。 This embodiment is a modification of the first embodiment. The ultrasonic array probe 10 in the first embodiment has a configuration having a plurality of ultrasonic elements 11 arranged in a row in the x direction (first direction), whereas the ultrasonic array probe 10 in the second embodiment has a plurality of ultrasonic elements 11. The ultrasonic array probe 10 in the above has a plurality of ultrasonic elements 11 that are two-dimensionally arranged in the x-direction and the y-direction (second direction). That is, a two-dimensional array (for example, a matrix array or the like) capable of beam control in the depth direction is used. Therefore, the on / off portion 22 is also two-dimensionally switched. Further, the calculation unit 30 further includes a depth image calculation unit 37 having a two-dimensional array. As a result, the display unit 60 can display up to the depth image. In other respects, it is the same as the first embodiment.

図28は、本実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置による長手方向、奥行方向深さ探傷画像の第1の例を概念的に示す説明図である。図27に示す構成を有する本実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置100によれば、2次元配列の超音波アレイプローブ10により、x方向のみならずy方向にも探傷が可能となっている。図28は、y方向に、リニアスキャンのように互いに平行なビーム走査が行われた場合を示している。 FIG. 28 is an explanatory diagram conceptually showing a first example of a depth flaw detection image in the longitudinal direction and the depth direction by the linear scan ultrasonic flaw detector according to the present embodiment. According to the linear scan ultrasonic flaw detector 100 according to the present embodiment having the configuration shown in FIG. 27, the ultrasonic array probe 10 having a two-dimensional array enables flaw detection not only in the x direction but also in the y direction. .. FIG. 28 shows a case where beam scanning parallel to each other is performed in the y direction, such as a linear scanning.

統合画像演算部35が、長手方向深さ探傷画像、すなわち、x方向およびz方向の断面(x−z方向断面)における探傷画像を表示するための長手方向深さ探傷画像データを作成するのと同様に、奥行き画像演算部37は、y方向およびz方向の断面(y−z方向断面)における探傷画像である奥行き方向深さ探傷画像Gyzの表示用の奥行き方向深さ画像データを作成する。 The integrated image calculation unit 35 creates longitudinal depth flaw detection images, that is, longitudinal depth flaw detection image data for displaying flaw detection images in x-direction and z-direction cross sections (x-z-direction cross sections). Similarly, the depth image calculation unit 37 creates depth direction depth image data for displaying the depth direction depth flaw detection image Gyz, which is a flaw detection image in the y direction and z direction cross sections (yz direction cross section).

この結果、本第2の実施形態においては、検査対象1内のスキャンされた範囲については、3次元的に探傷画像データが作成されている。これらの探傷画像データは、信号処理情報記憶部41に保存される。 As a result, in the second embodiment, the flaw detection image data is three-dimensionally created for the scanned range in the inspection target 1. These flaw detection image data are stored in the signal processing information storage unit 41.

図28の(a)は、長手方向深さ探傷画像、すなわち、x方向およびz方向の断面(x−z方向断面)における探傷画像であり、超音波アレイプローブ10の第1プローブ設置位置における長手方向深さ探傷画像Gxzaおよび超音波アレイプローブ10の第2プローブ設置位置における長手方向深さ探傷画像Gxzbを示している。統合画像演算部35は、信号処理情報記憶部41から目的とするx−z方向断面についての探傷画像データを読み出して、長手方向深さ探傷画像データを作成し、表示部60が表示する。 FIG. 28A is a longitudinal depth flaw detection image, that is, a flaw detection image in the x-direction and z-direction cross sections (x-z direction cross sections), and is the longitudinal length of the ultrasonic array probe 10 at the first probe installation position. The directional depth flaw detection image Gxza and the longitudinal depth flaw detection image Gxzb at the second probe installation position of the ultrasonic array probe 10 are shown. The integrated image calculation unit 35 reads out the flaw detection image data for the target x-z direction cross section from the signal processing information storage unit 41, creates the longitudinal depth flaw detection image data, and displays it on the display unit 60.

長手方向深さ探傷画像Gxzaと長手方向深さ探傷画像Gxzbは、互いに重畳する部分を有しており、重畳する部分については、第1の実施形態と同様に、統合画像演算部35が長手方向深さ重畳画像Gxzd用のデータを作成する際の作成条件が、重畳領域調整部36によって決定される。 The longitudinal depth flaw detection image Gxza and the longitudinal depth flaw detection image Gxzb have a portion that overlaps with each other. The creation conditions for creating data for the depth superimposed image Gxzd are determined by the superimposed area adjusting unit 36.

図28の(b)は、長手方向深さ探傷画像Gxzaのある部分においての合成波形Mを含むy軸に平行な平面上の奥行き方向深さ探傷画像Gyzaを示す。なお、この画像はy−z平面上ではなくy−z平面から傾いた平面状であるが、便宜的にGyzのように表記している。すなわち、奥行き方向深さ探傷画像Gyzaは、x−z平面に垂直で音線Paを含む平面に広がる画像データを、x方向に投影した図である。 FIG. 28B shows a depth flaw detection image Gyza on a plane parallel to the y-axis containing the composite waveform M at a portion of the longitudinal depth flaw detection image Gxza. It should be noted that this image is not on the yz plane but on a plane inclined from the yz plane, but is described as Gyz for convenience. That is, the depth flaw detection image Gyza in the depth direction is a diagram in which image data perpendicular to the x-z plane and spreading on a plane including the sound line Pa is projected in the x direction.

図28の(c)は、図26の(b)と同様の図であり、長手方向深さ探傷画像Gxzbのある部分においての合成波形Mを含むy軸の平行な平面上の奥行き方向深さ探傷画像Gyzbを示す。奥行き方向深さ探傷画像Gyzbは、奥行き方向深さ探傷画像Gyzaと同様に、x−z平面に垂直で音線Pbを含む平面に広がる画像データを、x方向に投影した図である。 (C) of FIG. 28 is a diagram similar to (b) of FIG. 26, and is a depth direction depth on a plane parallel to the y-axis including the composite waveform M at a certain portion of the longitudinal depth flaw detection image Gxzb. The flaw detection image Gyzb is shown. The depth-direction depth flaw detection image Gyzb is a diagram in which image data extending in the x-direction is projected on a plane including the sound line Pb, which is perpendicular to the x-z plane and is similar to the depth-direction depth flaw detection image Gyzb.

図29は、長手方向、奥行方向深さ探傷画像の第2の例を概念的に示す説明図である。図29は、図28と同様であるが、y方向に、セクタスキャンのように、扇状のビーム走査が行われた場合を示している。 FIG. 29 is an explanatory diagram conceptually showing a second example of a depth flaw detection image in the longitudinal direction and the depth direction. FIG. 29 is similar to FIG. 28, but shows a case where a fan-shaped beam scan is performed in the y direction as in a sector scan.

図30は、本実施形態に係るリニアスキャン超音波探傷装置によるノズルについての探傷を説明する概念図である。ノズル4の中心軸方向をz方向、径方向をr方向、周方向をθ方向としている。 FIG. 30 is a conceptual diagram illustrating flaw detection of a nozzle by the linear scan ultrasonic flaw detector according to the present embodiment. The central axis direction of the nozzle 4 is the z direction, the radial direction is the r direction, and the circumferential direction is the θ direction.

ノズル4の付け根部は、3次元的な曲面であり、超音波アレイプローブ10は、その長手方向をθ方向にして、設定されている。超音波アレイプローブ10は、所定のz方向位置において、θ方向に互いに重畳した領域を設けながら移動させる。θ方向に一周したら、z方向に重畳した領域を設けながら移動して、再びθ方向に移動させる。これを繰り返して、ノズル4の必要範囲の探索を行う。 The base of the nozzle 4 is a three-dimensional curved surface, and the ultrasonic array probe 10 is set with its longitudinal direction set to the θ direction. The ultrasonic array probe 10 is moved at a predetermined position in the z direction while providing regions that overlap each other in the θ direction. After going around in the θ direction, move while providing a region superimposed in the z direction, and move in the θ direction again. This is repeated to search for the required range of the nozzle 4.

図31は、ノズルの周方向の探索の場合を示す概念的な説明図である。すなわち、r−θ方向の第1プローブ設置位置、第2プローブ設置位置(基準)および第3プローブ設置位置の各プローブ設置位置での探索の場合を示す。また、図32は、ノズルの軸方向の探索の場合を示す概念的な説明図である。すなわち、r−θ方向でのそれぞれのプローブ設置位置において、プローブ設置位置BおよびB1というr−z方向の探索の場合を示す。 FIG. 31 is a conceptual explanatory diagram showing the case of searching in the circumferential direction of the nozzle. That is, the case of searching at each probe installation position of the first probe installation position, the second probe installation position (reference), and the third probe installation position in the r−θ direction is shown. Further, FIG. 32 is a conceptual explanatory view showing the case of searching in the axial direction of the nozzle. That is, the case of searching in the r-z direction of the probe installation positions B and B1 at each probe installation position in the r-θ direction is shown.

θ方向については統合画像演算部35が画像生成演算を行い、z方向については奥行き画像演算部37が画像生成演算を行う。θ方向に重畳した領域については、重畳領域調整部36が条件を決定し、統合画像演算部35に出力する。また、z方向に重畳した領域については、重畳領域調整部36が条件を決定し、奥行き画像演算部37に出力する。 The integrated image calculation unit 35 performs an image generation calculation in the θ direction, and the depth image calculation unit 37 performs an image generation calculation in the z direction. Regarding the region superimposed in the θ direction, the superimposed region adjusting unit 36 determines the conditions and outputs the condition to the integrated image calculation unit 35. Further, for the region superimposed in the z direction, the superimposed region adjusting unit 36 determines the condition and outputs the condition to the depth image calculation unit 37.

条件の決定方法については、一方のプローブ設置位置において得られた表面形状を用いて遅れ時間演算移行を行う方法、両方のプローブ設置位置において得られた合成波形を用いて重畳画像を作成する方法、両方のプローブ設置位置において得られた合成波形の同一位置のもの同士を合成する方法などから、第1の実施形態で説明したように、入力部70を介して受け入れた外部からの条件、あるいは重畳領域調整部36に保管されている条件にもとづいて、適正な方法が選択される。 Regarding the method of determining the conditions, a method of performing a delay time calculation transition using the surface shape obtained at one probe installation position, a method of creating a superimposed image using the composite waveform obtained at both probe installation positions, and a method of creating a superimposed image using the composite waveform obtained at both probe installation positions. As described in the first embodiment, from the method of synthesizing the composite waveforms obtained at both probe installation positions at the same position, external conditions or superimposition received via the input unit 70. An appropriate method is selected based on the conditions stored in the area adjusting unit 36.

以上のように、本第2の実施形態によるリニアスキャン超音波探傷装置100によれば、チャンネル数の少ない超音波アレイプローブを用いながら、3次元的なリニアスキャンが可能となる。 As described above, according to the linear scan ultrasonic flaw detector 100 according to the second embodiment, three-dimensional linear scanning is possible while using an ultrasonic array probe having a small number of channels.

[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]
Although some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention.

また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。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。 Moreover, you may combine the features of each embodiment. Furthermore, these embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof, as are included in the scope and gist of the invention.

1…検査対象、1a…表側の面、1b…裏側の面、2…欠陥、4…ノズル、5…音響伝搬媒質、6…探傷空間領域、8…カメラ、10…超音波アレイプローブ、10a…伝送部、11…超音波素子、12…保持部、20…受発信部、21…電位差印加部、22…入り切り部、23…AD変換部、30…演算部、31…設置位置演算部、32…表面形状演算部、33…遅延時間演算部、34…合成演算部、35…統合画像演算部、36…重畳領域調整部、37…奥行き画像演算部、40…記憶部、41…信号処理情報記憶部、42…設置位置情報記憶部、50…制御部、60…表示部、70…入力部、80…アレイプローブ駆動装置、81…架構、82…駆動軸、82a…パッド、83…第1支持部、83a…第1支持部駆動軸、83b…第1支持部駆動部、84…第2支持部、84a…第2支持部駆動軸、84b…第2支持部駆動部、90…形状取得部、100…リニアスキャン超音波探傷装置、110…監視盤、Gxza、Gxzb…長手方向深さ探傷画像、Gxzd…長手方向深さ重畳画像、Gt…長手方向深さ統合画像、Gyz、Gyza、Gyzb…奥行き方向深さ探傷画像 1 ... Inspection target, 1a ... Front side surface, 1b ... Back side surface, 2 ... Defect, 4 ... Nozzle, 5 ... Acoustic propagation medium, 6 ... flaw detection space area, 8 ... Camera, 10 ... Ultrasonic array probe, 10a ... Transmission unit, 11 ... Ultrasonic element, 12 ... Holding unit, 20 ... Transmission / reception unit, 21 ... Potential difference application unit, 22 ... On / off unit, 23 ... AD conversion unit, 30 ... Calculation unit, 31 ... Installation position calculation unit, 32 ... Surface shape calculation unit, 33 ... Delay time calculation unit, 34 ... Composite calculation unit, 35 ... Integrated image calculation unit, 36 ... Superimposition area adjustment unit, 37 ... Depth image calculation unit, 40 ... Storage unit, 41 ... Signal processing information Storage unit, 42 ... Installation position information storage unit, 50 ... Control unit, 60 ... Display unit, 70 ... Input unit, 80 ... Array probe drive device, 81 ... Frame, 82 ... Drive shaft, 82a ... Pad, 83 ... First Support unit, 83a ... 1st support unit drive shaft, 83b ... 1st support unit drive unit, 84 ... 2nd support unit, 84a ... 2nd support unit drive shaft, 84b ... 2nd support unit drive unit, 90 ... shape acquisition Unit, 100 ... Linear scan ultrasonic flaw detector, 110 ... Monitoring panel, Gxza, Gxzb ... Longitudinal depth flaw detection image, Gxzd ... Longitudinal depth superimposed image, Gt ... Longitudinal depth integrated image, Gyz, Gyza, Gyzb … Depth flaw detection image in the depth direction

Claims (8)

検査対象に超音波を送信し前記検査対象で反射した超音波を受信する第1の方向に沿って配された複数の超音波素子を有する超音波アレイプローブと、
前記複数の超音波素子のそれぞれに超音波を発生する振動を生ぜしめる電位差を印加可能な電位差印加部と、
前記検査対象の表面に沿った第1プローブ設置位置において前記超音波アレイプローブにより得られディジタル化された第1のディジタル超音波波形データ、および前記第1プローブ設置位置と重畳する領域を含む第2プローブ設置位置において前記超音波アレイプローブにより得られディジタル化された第2のディジタル超音波波形データを記憶する信号処理情報記憶部と、
記超音波アレイプローブの設置位置に関する設置位置情報データを外部から受け入れる入力部と、
記第1のディジタル超音波波形データ、前記第2のディジタル超音波波形データ、および前記検査対象の前記設置位置情報データを受け入れて、前記検査対象の表面形状である取得形状を算出する表面形状演算部と、
前記表面形状演算部が算出した前記取得形状を受け入れて、超音波を、焦点に集束して照射および受信するための遅延時間を算出し、前記遅延時間を出力する遅延時間演算部と、
前記遅延時間を前記遅延時間演算部より受け入れ、前記超音波素子が受信した超音波波形を受け入れ、前記遅延時間にしたがって前記超音波アレイプローブにより得られディジタル化されたディジタル超音波波形データを時間軸移動して、合成信号を得る、合成演算部と、
前記第1の方向に互いにずれた前記超音波アレイプローブの前記第1プローブ設置位置と前記第2プローブ設置位置との前記重畳する領域における重畳画像を得るための条件を設定する重畳領域調整部と、
前記合成演算部により演算された前記合成信号および前記設定された条件に基づいて前記重畳する領域を含む前記第1プローブ設置位置および前記第2プローブ設置位置に対応する探傷画像用データを生成する統合画像演算部と、
を備え、
前記重畳領域調整部は、前記遅延時間演算部が前記遅延時間の算出に用いる前記表面形状を、前記表面形状演算部により算出された前記第1プローブ設置位置における第1取得形状および前記第2プローブ設置位置における第2取得形状を用いて調整形状を算出し前記遅延時間演算部に出力する、あるいは、前記第1取得形状を用いて前記統合画像演算部により生成された第1統合画像と前記第2取得形状を用いて前記統合画像演算部により生成された第2統合画像の両者に基づき、いずれかを調整画像として選択する方法、両者を用いて前記調整画像を算出する方法のいずれかにより設定する、
ことを特徴とするリニアスキャン超音波探傷装置。
An ultrasonic array probe having a plurality of ultrasonic elements arranged along a first direction for transmitting ultrasonic waves to an inspection target and receiving ultrasonic waves reflected by the inspection target.
A potential difference application unit capable of applying a potential difference that causes vibration that generates ultrasonic waves to each of the plurality of ultrasonic elements, and a potential difference application unit.
A second including a first digital ultrasonic waveform data obtained and digitized by the ultrasonic array probe at a first probe installation position along the surface of the inspection target, and a region overlapping with the first probe installation position. A signal processing information storage unit that stores the second digital ultrasonic waveform data obtained by the ultrasonic array probe at the probe installation position and digitized.
An input unit for receiving the installation position information data regarding the installation position of the previous SL ultrasonic array probe from the outside,
Before SL first digital ultrasound waveform data, said second digital ultrasound waveform data, and receives the installation position information data of the test object, the surface shape calculating the acquisition geometry is a surface shape of said object The arithmetic unit and
A delay time calculation unit that accepts the acquired shape calculated by the surface shape calculation unit, calculates a delay time for irradiating and receiving ultrasonic waves at a focal point, and outputs the delay time.
The delay time is received from the delay time calculation unit, the ultrasonic waveform received by the ultrasonic element is received, and the digital ultrasonic waveform data obtained by the ultrasonic array probe according to the delay time is used as a time axis. A synthetic calculation unit that moves and obtains a synthetic signal,
A superimposing area adjusting unit for setting conditions for obtaining a superimposing image in the superimposing region between the first probe installation position and the second probe installation position of the ultrasonic array probe deviated from each other in the first direction. ,
Integration to generate data for flaw detection images corresponding to the first probe installation position and the second probe installation position including the superimposed region based on the composite signal calculated by the synthesis calculation unit and the set conditions. Image calculation unit and
Equipped with
The superimposition area adjusting unit uses the surface shape used by the delay time calculation unit to calculate the delay time as the first acquisition shape and the second probe at the first probe installation position calculated by the surface shape calculation unit. The adjusted shape is calculated using the second acquired shape at the installation position and output to the delay time calculation unit, or the first integrated image and the first integrated image generated by the integrated image calculation unit using the first acquired shape. 2 Set by either a method of selecting either as an adjustment image based on both of the second integrated images generated by the integrated image calculation unit using the acquired shape, or a method of calculating the adjusted image using both. do,
A linear scan ultrasonic flaw detector characterized by this.
前記重畳領域調整部は、前記重畳する領域について、
前記第1プローブ設置位置において得られた第1の合成波形および前記第2プローブ設置位置において得られた第2の合成波形を用いて前記重畳画像を作成することを特徴とする請求項1に記載のリニアスキャン超音波探傷装置。
The superimposing area adjusting unit refers to the superimposing area.
The first aspect of claim 1, wherein the superimposed image is created by using the first composite waveform obtained at the first probe installation position and the second composite waveform obtained at the second probe installation position. Linear scan ultrasonic flaw detector.
前記第2プローブ設置位置は、前記重畳する領域における前記第2の合成波形の超音波ビーム伝搬経路が、当該重畳する領域における前記第1の合成波形の前記超音波ビーム伝搬経路と重なるような位置に設定されることを特徴とする請求項2に記載のリニアスキャン超音波探傷装置。 The second probe installation position is such that the ultrasonic beam propagation path of the second synthetic waveform in the superimposed region overlaps with the ultrasonic beam propagation path of the first synthetic waveform in the superimposed region. The linear scan ultrasonic flaw detector according to claim 2, wherein the linear scan ultrasonic flaw detector is set to. 前記重畳領域調整部は、前記第1のディジタル超音波波形データおよび前記第2のディジタル超音波波形データに基づいて前記第1取得形状および前記第2取得形状を得ることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のリニアスキャン超音波探傷装置。 The superimposing region adjusting unit is characterized in that the first acquired shape and the second acquired shape are obtained based on the first digital ultrasonic waveform data and the second digital ultrasonic waveform data. The linear scan ultrasonic flaw detector according to any one of claims 3. 前記第1取得形状および前記第2取得形状を得て前記表面形状演算部に出力する形状取得部をさらに備えることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のリニアスキャン超音波探傷装置。 The linear scan according to any one of claims 1 to 3, further comprising a shape acquisition unit that obtains the first acquired shape and the second acquired shape and outputs the shape to the surface shape calculation unit. Ultrasonic flaw detector. 前記超音波アレイプローブを、前記検査対象を探傷する複数のプローブ設置位置に位置決めし、前複数のプローブ設置位置間を移動駆動するアレイプローブ駆動装置をさらに備え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リニアスキャン超音波探傷装置。 The ultrasonic array probe, is positioned on a plurality of probe installation position for testing the test object, claims 1, characterized in that between pre-Symbol plurality of probe installation positions further comprises an array probe driving device moving drive The linear scan ultrasonic flaw detector according to any one of claims 5. 前記超音波アレイプローブは、前記第1の方向および前記第1の方向とは異なる第2の方向に2次元的に配列された複数の超音波素子を有し、
前記第1の方向および前記検査対象の深さ方向に垂直な前記第2の方向に拡がる平面上の奥行き方向深さ画像データを生成する奥行き画像演算部をさらに備えることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載のリニアスキャン超音波探傷装置。
The ultrasonic array probe has a plurality of ultrasonic elements two-dimensionally arranged in the first direction and a second direction different from the first direction.
1. The first aspect of the present invention is characterized by further comprising a depth image calculation unit that generates depth image data in the depth direction on a plane extending in the second direction perpendicular to the depth direction of the first direction and the inspection target. The linear scan ultrasonic flaw detector according to any one of claims 6.
検査対象の表面に沿った第1プローブ設置位置において、複数の超音波素子を有する超音波アレイプローブにより得られディジタル化された第1のディジタル超音波波形データ信号処理情報記憶部記憶する第1ディジタル超音波波形データ取得ステップと、
前記第1プローブ設置位置と重畳する領域を含む第2プローブ設置位置において、前記超音波アレイプローブにより得られディジタル化された第2のディジタル超音波波形データを前記信号処理情報記憶部記憶する第2ディジタル超音波波形データ取得ステップと、
力部が、前記超音波アレイプローブの設置位置に関する設置位置情報データを受け入れる位置情報受け入れステップと、
表面形状演算部が、前記第1のディジタル超音波波形データ、前記第2のディジタル超音波波形データ、および前記検査対象の前記設置位置情報データを受け入れて、前記検査対象の表面形状である取得形状を算出する取得形状算出ステップと、
前記重畳する領域における画像データの作成のための条件を重畳領域調整部が設定する条件設定ステップと、
遅延時間演算部が、前記表面形状演算部が算出した前記取得形状を受け入れて、超音波を、焦点に集束して照射および受信するための遅延時間を算出し、前記遅延時間を出力する遅延時間演算ステップと、
合成演算部が、前記遅延時間を前記遅延時間演算部より受け入れ、前記超音波アレイプローブにより得られディジタル化されたディジタル超音波波形データを受け入れ、前記遅延時間にしたがって。前記ディジタル超音波波形データを時間軸移動して、合成信号を得る合成演算ステップと、
前記合成演算ステップで得られた前記合成信号および前記設定された条件に基づいて前記重畳する領域を含む前記第1プローブ設置位置および前記第2プローブ設置位置に対応する探傷画像データを統合画像演算部が演算する画像データ作成ステップと、
を有し、
前記条件設定ステップは、前記重畳領域調整部が、前記遅延時間演算部が前記遅延時間の算出に用いる前記表面形状を、前記表面形状演算部により算出された前記第1プローブ設置位置における第1取得形状および前記第2プローブ設置位置における第2取得形状を用いて調整形状を算出し前記遅延時間演算部に出力する、あるいは、前記第1取得形状を用いて前記統合画像演算部により生成された第1統合画像と前記第2取得形状を用いて前記統合画像演算部により生成された第2統合画像の両者に基づき、いずれかを調整画像として選択する方法、両者を用いて前記調整画像を算出する方法のいずれかにより設定する、
ことを特徴とするリニアスキャン超音波探傷方法。
At the first probe installation position along the surface of the inspection target, the signal processing information storage unit stores the first digital ultrasonic waveform data obtained and digitized by the ultrasonic array probe having a plurality of ultrasonic elements. 1 Digital ultrasonic waveform data acquisition step and
At the second probe installation position including the region overlapping with the first probe installation position, the signal processing information storage unit stores the second digital ultrasonic waveform data obtained and digitized by the ultrasonic array probe. 2 Digital ultrasonic waveform data acquisition step and
Input unit includes a positional information receiving step of receiving the installation position information data regarding the installation position of the ultrasonic array probe,
Obtaining surface shape calculation unit, before Symbol first digital ultrasound waveform data, said second digital ultrasound waveform data, and receives the installation position information data of said object is a surface shape of said object The acquisition shape calculation step to calculate the shape and
A condition setting step in which the superimposing area adjusting unit sets conditions for creating image data in the superimposing area, and
The delay time calculation unit accepts the acquired shape calculated by the surface shape calculation unit, calculates the delay time for irradiating and receiving the ultrasonic waves focused on the focal point, and outputs the delay time. Calculation steps and
The synthesis calculation unit receives the delay time from the delay time calculation unit, receives the digital ultrasonic waveform data obtained by the ultrasonic array probe, and receives the digitized digital ultrasonic waveform data according to the delay time. A synthesis calculation step of moving the digital ultrasonic waveform data on the time axis to obtain a composite signal, and
The integrated image calculation unit integrates the flaw detection image data corresponding to the first probe installation position and the second probe installation position including the overlapping region based on the composite signal obtained in the synthesis calculation step and the set conditions. Image data creation step calculated by
Have,
In the condition setting step, the superimposing region adjusting unit obtains the surface shape used by the delay time calculation unit for calculating the delay time in the first probe installation position calculated by the surface shape calculation unit. The adjusted shape is calculated using the shape and the second acquired shape at the second probe installation position and output to the delay time calculation unit, or the first acquired shape is generated by the integrated image calculation unit. 1 A method of selecting one as an adjustment image based on both an integrated image and a second integrated image generated by the integrated image calculation unit using the second acquired shape, and calculating the adjusted image using both. Set by one of the methods,
A linear scan ultrasonic flaw detection method characterized by this.
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