JP7091191B2 - Ultrasonic flaw detector and ultrasonic flaw detector method - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、超音波探傷装置および超音波探傷方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to an ultrasonic flaw detector and an ultrasonic flaw detector.

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欠陥を探査することにより、構造材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することが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、検査の際の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 technology that can confirm the soundness of structural materials by exploring defects on the surface and inside of structural materials in a non-destructive manner, and is an indispensable inspection technology in various fields. It has become. Phased array ultrasonic flaw detection test 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. (PAUT: 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. For this reason, the phased array ultrasonic flaw detection technique is very attractive in that it can reduce the work man-hours during inspection.

特許第5797375号公報Japanese Patent No. 5797375

昨今、原子力発電所や火力発電所等の大規模発電プラントや社会インフラ設備は高経年化が進み、検査対象となる部位や検出すべき欠陥の種類が、従来に比べて拡大されてきている。 In recent years, large-scale power plants such as nuclear power plants and thermal power plants and social infrastructure equipment have become older, and the parts to be inspected and the types of defects to be detected have been expanded compared to the past.

これまで求められていた割れや減肉といった連続した長い界面を持つ欠陥は、その位置同定および形状同定に超音波波形の時間情報を用いることが一般的である。一方で、いわゆる溶接や鋳造で生じる融合不良、ブローホールといった球に近い体積欠陥を超音波で測定する場合は位置同定に時間情報を、形状同定には超音波エコーの強度を用いる場合が多い。 For defects with continuous long interfaces such as cracks and wall thinning that have been sought so far, it is common to use time information of ultrasonic waveforms for position identification and shape identification. On the other hand, when measuring volume defects close to a sphere such as fusion defects and blow holes caused by so-called welding and casting by ultrasonic waves, time information is often used for position identification, and ultrasonic echo intensity is often used for shape identification.

時間情報を用いる判定では、被検査対象における音速を参照することで一意にその位置を割り出すことができる。一方で、強度を用いた判定では欠陥径に応じた信号強度データベースのような比較対象と照らし合わせて欠陥形状を判定することとなる。 In the determination using the time information, the position can be uniquely determined by referring to the speed of sound in the object to be inspected. On the other hand, in the determination using the intensity, the defect shape is determined by comparing it with a comparison target such as a signal intensity database according to the defect diameter.

しかしながら、体積欠陥は形状が一様でないため、データベースで判定した欠陥形状と実際の欠陥形状に乖離が生じる場合がある。また、複数の小さな欠陥が群として存在した場合には、大きな単体欠陥なのか欠陥群なのかの識別がきわめて困難となる。 However, since the shape of the volume defect is not uniform, there may be a discrepancy between the defect shape determined by the database and the actual defect shape. Further, when a plurality of small defects exist as a group, it is extremely difficult to distinguish between a large single defect and a defect group.

例えば、電縫鋼管の製造において接合面に生じる群欠陥を検出するための装置が知られているが、これはあくまで界面に生じるのが群欠陥であることを前提とした構成であり、大きな単体欠陥と群欠陥を識別するための技術ではない。 For example, a device for detecting group defects occurring on a joint surface in the manufacture of electrosewn steel pipes is known, but this is a configuration on the premise that group defects occur at the interface to the last, and is a large unit. It is not a technique for distinguishing between defects and group defects.

そこで本発明の実施形態は、超音波探傷において単体欠陥と群欠陥を識別するなど、高精度な探傷検査を行うことを目的とする。 Therefore, an embodiment of the present invention aims to perform a highly accurate flaw detection inspection such as discriminating between a single defect and a group defect in ultrasonic flaw detection.

上述の目的を達成するため、本実施形態に係る超音波探傷装置は、検査対象に超音波を送信し前記検査対象で反射した超音波を受信する所定の方向に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、被駆動素子群を構成する複数の前記超音波素子を選択し、選択した前記超音波素子のそれぞれによる超音波の送受信のタイミングを相互にずらすための遅延時間を算出し、算出した前記遅延時間に基づいて送受信された前記超音波に基づいて前記検査対象に内在する欠陥の存在状況を判別する演算部と、を備え、前記演算部は、前記検査対象内の所定の位置への超音波ビームの態様が第1態様となるような第1条件と、前記第1態様とは異なる第2態様となるような第2条件を切り替え可能に構成され、前記超音波ビームの前記第1態様と前記第2態様とはビーム径が異なり、前記演算部はビーム径を切り替えるビーム径設定切り替え部をさらに有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the ultrasonic flaw detector according to the present embodiment is a plurality of ultrasonic elements arranged in a predetermined direction that transmit ultrasonic waves to an inspection target and receive ultrasonic waves reflected by the inspection target. The ultrasonic array probe having the above and the plurality of the ultrasonic elements constituting the driven element group are selected, and the delay time for shifting the timing of transmission / reception of ultrasonic waves by each of the selected ultrasonic elements is calculated. A calculation unit for determining the existence status of defects inherent in the inspection target based on the ultrasonic waves transmitted and received based on the calculated delay time is provided, and the calculation unit is provided with a predetermined unit in the inspection target. The ultrasonic beam is configured to be able to switch between a first condition such that the mode of the ultrasonic beam to the position is the first mode and a second condition such that the mode of the ultrasonic beam is different from the first mode. The first aspect and the second aspect are different in beam diameter, and the calculation unit further includes a beam diameter setting switching unit for switching the beam diameter .

また、本実施形態に係る超音波探傷装置方法は、超音波アレイプローブの被駆動素子群を構成する複数の超音波素子のそれぞれが検査対象に超音波を送信し、複数の前記超音波素子が前記検査対象からの反射波を受信する超音波受発信ステップと、設定切り替え部が、複数の前記超音波素子のそれぞれから送信された超音波により形成された超音波ビームの態様が第1態様となる第1条件と前記第1態様とは異なる第2態様となる第2条件を設定する設定ステップと、欠陥判別部が、前記第1態様の前記超音波ビームの第1反射信号と、前記第2態様の前記超音波ビームの第2反射信号に基づいて欠陥を判別する欠陥判別ステップと、を有し、前記超音波ビームの前記第1態様と前記第2態様とは当該超音波ビームのビーム径が異なり、当該ビーム径を変化させるビーム径切り替えステップをさらに有する、ことを特徴とする。
Further, in the ultrasonic flaw detector method according to the present embodiment, each of the plurality of ultrasonic elements constituting the driven element group of the ultrasonic array probe transmits ultrasonic waves to the inspection target, and the plurality of ultrasonic elements are used. The first aspect is an ultrasonic beam in which the ultrasonic receiving / transmitting step for receiving the reflected wave from the inspection target and the setting switching unit are formed by ultrasonic waves transmitted from each of the plurality of ultrasonic elements. The setting step for setting the first condition and the second condition, which is a second aspect different from the first aspect, and the defect discriminating unit are the first reflected signal of the ultrasonic beam of the first aspect and the said. The second aspect comprises a defect determination step of determining a defect based on the second reflected signal of the ultrasonic beam, and the first aspect and the second aspect of the ultrasonic beam are of the ultrasonic beam. It is characterized by further having a beam diameter switching step in which the beam diameter is different and the beam diameter is changed .

本発明の実施形態によれば、超音波探傷において高精度な検査が可能となる。 According to the embodiment of the present invention, high-precision inspection is possible in ultrasonic flaw detection.

実施形態に係る超音波探傷装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the ultrasonic flaw detector which concerns on embodiment. 実施形態に係る超音波探傷方法の手順を示すフロ―図である。It is a flow figure which shows the procedure of the ultrasonic flaw detection method which concerns on embodiment. 実施形態に係る超音波探傷方法における超音波の各送受信の状態を示し、(a)は体系図、(b)は第1の超音波素子から送信した場合の各超音波素子での受信信号を示す図である。The state of each transmission and reception of ultrasonic waves in the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment is shown, (a) is a system diagram, and (b) is a reception signal in each ultrasonic element when transmitted from the first ultrasonic element. It is a figure which shows. 実施形態に係る超音波探傷方法における超音波の各送受信の状態を示し、(a)は体系図、(b)は第2の超音波素子から送信した場合の各超音波素子での受信信号を示す図である。The state of each transmission and reception of ultrasonic waves in the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment is shown, (a) is a system diagram, and (b) is a reception signal in each ultrasonic element when transmitted from the second ultrasonic element. It is a figure which shows. 実施形態に係る超音波探傷方法における超音波の各送受信の状態を示し、(a)は体系図、(b)は第Nの超音波素子から送信した場合の各超音波素子での受信信号を示す図である。The state of each transmission and reception of ultrasonic waves in the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment is shown, (a) is a system diagram, and (b) is a reception signal in each ultrasonic element when transmitted from the Nth ultrasonic element. It is a figure which shows. 実施形態に係る超音波探傷方法における遅延時間演算を説明する概念的構成図である。It is a conceptual block diagram explaining the delay time calculation in the ultrasonic flaw detection method which concerns on embodiment. 実施形態に係る超音波探傷方法における推定遅延時間演算を説明する第1のグラフである。It is a 1st graph explaining the estimated delay time calculation in the ultrasonic flaw detection method which concerns on embodiment. 実施形態に係る超音波探傷方法における推定遅延時間演算を説明する第2のグラフである。It is a 2nd graph explaining the estimated delay time calculation in the ultrasonic flaw detection method which concerns on embodiment. 実施形態に係る超音波探傷方法における到達時間演算を説明する図であって、(a)は、体系図、(b)は、第1ないし第3の超音波素子から送信した場合の各超音波素子での受信信号を示す図である。It is a figure explaining the arrival time calculation in the ultrasonic flaw detection method which concerns on embodiment, (a) is a system diagram, (b) is each ultrasonic wave when it is transmitted from the 1st to 3rd ultrasonic element. It is a figure which shows the received signal in an element. 実施形態に係る超音波探傷方法における遅延時間を考慮した各超音波素子での受信信号を示す図である。It is a figure which shows the received signal in each ultrasonic element which considered the delay time in the ultrasonic flaw detection method which concerns on embodiment. 実施形態に係る超音波探傷方法において得られた合成波形を示す図である。It is a figure which shows the synthetic waveform obtained by the ultrasonic flaw detection method which concerns on embodiment. 実施形態に係る超音波探傷方法において、焦点深さの影響を説明する概念的な断面図であり、焦点深さが測定座標深さより大きな場合を示す。It is a conceptual cross-sectional view explaining the influence of the focal depth in the ultrasonic flaw detection method which concerns on embodiment, and shows the case where the focal depth is larger than the measured coordinate depth. 実施形態に係る超音波探傷方法において、焦点深さの影響を説明する概念的な断面図であり、焦点深さが測定座標深さに等しい場合を示す。It is a conceptual cross-sectional view explaining the influence of the focal depth in the ultrasonic flaw detection method which concerns on embodiment, and shows the case where the focal depth is equal to the measured coordinate depth. 実施形態に係る超音波探傷方法において、焦点深さの影響を説明する概念的な断面図であり、焦点深さが測定座標深さより小さな場合を示す。It is a conceptual cross-sectional view explaining the influence of the focal depth in the ultrasonic flaw detection method which concerns on embodiment, and shows the case where the focal depth is smaller than the measured coordinate depth. 実施形態に係る超音波探傷方法において、被駆動素子群の被駆動素子の数の影響を説明する概念的な断面図であり、被駆動素子群の被駆動素子の数が8個の場合を示す。It is a conceptual sectional view explaining the influence of the number of driven elements of a driven element group in the ultrasonic flaw detection method which concerns on embodiment, and shows the case where the number of driven elements of a driven element group is eight. .. 実施形態に係る超音波探傷方法において、被駆動素子群の被駆動素子の数の影響を説明する概念的な断面図であり、被駆動素子群の被駆動素子の数が4個の場合を示す。It is a conceptual sectional view explaining the influence of the number of driven elements of a driven element group in the ultrasonic flaw detection method which concerns on embodiment, and shows the case where the number of driven elements of a driven element group is four. .. 実施形態に係る超音波探傷方法において、2つのビーム径による違いを説明する概念的な断面図であり、単体欠陥が存在する場合であって、ビーム径が小さい場合を示す。In the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment, it is a conceptual cross-sectional view explaining the difference between two beam diameters, and shows the case where a single defect is present and the beam diameter is small. 実施形態に係る超音波探傷方法において、2つのビーム径による違いを説明する概念的な断面図であり、単体欠陥が存在する場合であって、ビーム径が大きい場合を示す。In the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment, it is a conceptual cross-sectional view explaining the difference between two beam diameters, and shows the case where a single defect is present and the beam diameter is large. 実施形態に係る超音波探傷方法において、2つのビーム径による違いを説明する概念的な断面図であり、2つの小欠陥が存在する場合であって被駆動素子群の被駆動素子の数が8個の場合を示す。It is a conceptual cross-sectional view explaining the difference between two beam diameters in the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment, and the number of driven elements in the driven element group is 8 even when two small defects are present. The case of pieces is shown. 実施形態に係る超音波探傷方法において、2つのビーム径による違いを説明する概念的な断面図であり、2つの小欠陥が存在する場合であって被駆動素子群の被駆動素子の数が4個の場合を示す。It is a conceptual cross-sectional view explaining the difference between two beam diameters in the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment, and the number of driven elements in the driven element group is 4 even when two small defects are present. The case of pieces is shown. 実施形態に係る超音波探傷方法において、2つのビーム径による違いを説明する概念的な断面図であり、小欠陥が1つの場合であって被駆動素子群の被駆動素子の数が8個の場合を示す。It is a conceptual cross-sectional view explaining the difference between two beam diameters in the ultrasonic flaw detection method which concerns on embodiment, and it is the case where there is one small defect, and the number of driven elements of a driven element group is eight. Show the case. 実施形態に係る超音波探傷方法において、2つのビーム径による違いを説明する概念的な断面図であり、小欠陥が1つの場合であって被駆動素子群の被駆動素子の数が8個の場合を示す。It is a conceptual cross-sectional view explaining the difference between two beam diameters in the ultrasonic flaw detection method which concerns on embodiment, and it is the case where there is one small defect, and the number of driven elements of a driven element group is eight. Show the case. 実施形態に係る超音波探傷方法において、ビーム径を変化させた場合の規格化信号強度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the normalized signal intensity when the beam diameter is changed in the ultrasonic flaw detection method which concerns on embodiment. 実施形態に係る超音波探傷方法において、2つの小欠陥が存在する場合であって、第1のビーム径で、測定位置による違いを説明する概念的な断面図であり、第1の測定位置の場合を示す。In the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment, it is a conceptual cross-sectional view explaining the difference depending on the measurement position at the first beam diameter when two small defects are present, and is a conceptual cross-sectional view of the first measurement position. Show the case. 実施形態に係る超音波探傷方法において、2つの小欠陥が存在する場合であって、第1のビーム径で、測定位置による違いを説明する概念的な断面図であり、第2の測定位置の場合を示す。In the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment, it is a conceptual cross-sectional view explaining the difference depending on the measurement position at the first beam diameter when two small defects are present, and is the second measurement position. Show the case. 実施形態に係る超音波探傷方法において、2つの小欠陥が存在する場合であって、第2のビーム径で、測定位置による違いを説明する概念的な断面図であり、第1の測定位置の場合を示す。In the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment, it is a conceptual cross-sectional view explaining the difference depending on the measurement position at the second beam diameter when two small defects are present, and is a conceptual cross-sectional view of the first measurement position. Show the case. 実施形態に係る超音波探傷方法において、2つの小欠陥が存在する場合であって、第2のビーム径で、測定位置による違いを説明する概念的な断面図であり、第2の測定位置の場合を示す。In the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment, it is a conceptual cross-sectional view explaining the difference depending on the measurement position at the second beam diameter when two small defects are present, and is a conceptual cross-sectional view of the second measurement position. Show the case. 実施形態に係る超音波探傷方法において、2つの小欠陥が存在する場合の、測定座標の変化に対する規格化信号強度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the normalized signal strength with respect to the change of the measurement coordinates when two small defects are present in the ultrasonic flaw detection method which concerns on embodiment. 実施形態に係る超音波探傷方法において、1つの大欠陥が存在する場合の、測定座標の変化に対する規格化信号強度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the normalized signal strength with respect to the change of the measurement coordinates when one big defect exists in the ultrasonic flaw detection method which concerns on embodiment.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る超音波探傷装置および超音波探傷方法について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重畳説明は省略する。 Hereinafter, the ultrasonic flaw detector and the ultrasonic flaw detector 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.

図1は、実施形態に係る超音波探傷装置の構成を示すブロック図である。また、図2は、実施形態に係る超音波探傷方法の手順を示すフロ―図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic flaw detector according to an embodiment. Further, FIG. 2 is a flow diagram showing the procedure of the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment.

超音波探傷装置100は、検査対象1に内在する欠陥2を超音波により非破壊的に検出する。図1に示すように、超音波探傷装置100は、試験盤110と、超音波アレイプローブ10と、超音波アレイプローブ10を駆動する移動駆動部15とを有する。 The ultrasonic flaw detector 100 non-destructively detects the defect 2 inherent in the inspection target 1 by ultrasonic waves. As shown in FIG. 1, the ultrasonic flaw detector 100 includes a test board 110, an ultrasonic array probe 10, and a moving drive unit 15 for driving the ultrasonic array probe 10.

超音波アレイプローブ10は、複数の超音波素子11と、これらを保持する保持部12とを有する。超音波素子11は、セラミクス製や複合材料製でその圧電効果により超音波を送受信することができる圧電素子、あるいは高分子フィルムによる圧電素子、あるいはそれ以外でも超音波を送受信できる素子である。それぞれの超音波素子11は、超音波をダンピングするダンピング部材と、前面に取り付けられた前面板を有する、たとえば、一般的に超音波探触子と呼ばれるものでよい。 The ultrasonic array probe 10 has a plurality of ultrasonic elements 11 and a holding portion 12 for holding them. The ultrasonic element 11 is a piezoelectric element made of ceramics or a composite material that can transmit and receive ultrasonic waves due to its piezoelectric effect, a piezoelectric element made of a polymer film, or an element that can transmit and receive ultrasonic waves other than that. Each ultrasonic element 11 may have a damping member for damping ultrasonic waves and a front plate attached to the front surface, for example, generally called an ultrasonic probe.

超音波アレイプローブ10では、検査対象1に超音波を送信し、検査対象1や欠陥2で反射、散乱された超音波を受信するN個(N:自然数)の超音波素子11が所定の位置に配されている。 In the ultrasonic array probe 10, N (N: natural number) ultrasonic elements 11 that transmit ultrasonic waves to the inspection target 1 and receive the ultrasonic waves reflected and scattered by the inspection target 1 and the defect 2 are positioned at predetermined positions. It is arranged in.

以下では、超音波アレイプローブ10において、超音波素子11が所定の位置に配されている場合として、一般的にリニアアレイプローブと呼ばれる場合、すなわち超音波素子11が第1の方向に1次元的に配列された場合を例にとって示すが、これに限定されない。所定の位置に配されている場合として、超音波アレイプローブ10が、他のタイプの構成のアレイプローブであってもよい。あるいは複数のタイプを組み合せて使用するいわゆるタンデム探傷でもよい。 In the following, in the ultrasonic array probe 10, when the ultrasonic element 11 is arranged at a predetermined position, it is generally called a linear array probe, that is, the ultrasonic element 11 is one-dimensional in the first direction. The case where they are arranged in is shown as an example, but the present invention is not limited to this. The ultrasonic array probe 10 may be an array probe having another type of configuration, as long as it is arranged at a predetermined position. Alternatively, so-called tandem flaw detection may be performed in which a plurality of types are used in combination.

他のタイプとしては、リニアアレイプローブの奥行き方向(第1の方向に垂直な第2の方法)に超音波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、超音波素子11が互いに異なる第1の方向および第2の方向に2次元的に配列されたマトリクスアレイプローブ、第1の方向がリング状であり第2の方向が径方向である超音波素子11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複数の超音波素子11を周方向で分割した分割型リングアレイプローブなどがある。さらには、超音波素子11が不均一に配置された不均一アレイプローブ、第1の方向が円弧状でありその周方向位置に超音波素子11を配置した円弧状アレイプローブ、球面の表面に超音波素子11を配置した球状アレイプローブなどが挙げられる。 Other types include a 1.5-dimensional array probe in which the ultrasonic element is divided into non-uniform sizes in the depth direction of the linear array probe (the second method perpendicular to the first direction), and the ultrasonic element 11. Matrix array probes two-dimensionally arranged in different first and second directions, and ultrasonic elements 11 having a ring shape in the first direction and a radial direction in the second direction are arranged concentrically. There are a ring array probe, a split type ring array probe in which a plurality of ultrasonic elements 11 of the ring array probe are divided in the circumferential direction, and the like. Further, a non-uniform array probe in which the ultrasonic element 11 is non-uniformly arranged, an arc-shaped array probe in which the first direction is arcuate and the ultrasonic element 11 is arranged at the circumferential position thereof, and a super on the surface of the spherical surface. Examples thereof include a spherical array probe in which the ultrasonic element 11 is arranged.

なお、超音波アレイプローブ10は、コーキングやパッキングを用いることにより、気中環境、液中環境を問わず利用可能なものを含むものとする。 The ultrasonic array probe 10 includes those that can be used regardless of the air environment or the liquid environment by using caulking or packing.

移動駆動部15は、たとえば保持部12を把持しながらあるいは保持部12の一部を収納しながら、超音波アレイプローブ10を、検査対象1のまわりで移動駆動させる。 The mobile drive unit 15 moves and drives the ultrasonic array probe 10 around the inspection target 1, for example, while gripping the holding unit 12 or accommodating a part of the holding unit 12.

超音波を指向性の高い角度で検査対象1へ入射させるために、楔(図示せず)を用いる場合がある。楔には、アクリル、ポリイミド、ゲル、その他の高分子など、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。また、楔には、前面板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。あるいは、楔には、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。 A wedge (not shown) may be used to inject ultrasonic waves into the inspection target 1 at a high directivity angle. For the wedge, an isotropic material such as acrylic, polyimide, gel, or other polymer, which can propagate ultrasonic waves and whose acoustic impedance can be grasped, is used. Further, the wedge may be made of a material having an acoustic impedance close to or the same as that of the front plate. Alternatively, the wedge may be made of 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.

さらに、楔内の多重反射波が探傷結果に影響を与えないように、楔の内外にダンピング材を配置したり、山型の波消し形状の部材を設けたり、多重反射を低減する機構を有することでもよい。なお、以下の説明において、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楔の記載、図示は省略している。 Furthermore, it has a mechanism to reduce multiple reflections by arranging damping materials inside and outside the wedge, providing a mountain-shaped wave-dissipating member, so that the multiple reflection waves in the wedge do not affect the flaw detection result. It may be that. In the following description, the description and illustration of the wedge when the ultrasonic wave is incident from the ultrasonic array probe 10 to the inspection target 1 are omitted.

超音波アレイプローブ10と楔との間、楔と検査対象1との間、あるいは超音波アレイプローブ10と検査対象1との間は、音響接触媒質5により、音響的に結合、すなわち音響がほぼ全量通過可能となる。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、ゲル等であるが、超音波を伝搬できる媒質であればこれら以外も使用できる。なお、以下の説明においては、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に音響接触媒質5の記載を省略している場合もある。 The acoustic contact medium 5 acoustically couples, that is, almost acoustically, between the ultrasonic array probe 10 and the wedge, between the wedge and the inspection target 1, or between the ultrasonic array probe 10 and the inspection target 1. The entire amount can be passed. The acoustic contact medium 5 is, for example, water, glycerin, machine oil, castor oil, acrylic, polystyrene, gel, or the like, but other media can be used as long as they can propagate ultrasonic waves. In the following description, the description of the acoustic contact medium 5 may be omitted when the ultrasonic waves are incident on the inspection target 1 from the ultrasonic array probe 10.

試験盤110は、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。試験盤110は、いわゆるPC(Personal Computer)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を含み、搭載された各部分を内包し、あるいは通信ケーブルで接続できる構成である。 The test board 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. The test board 110 includes a device having a function of performing general-purpose calculation and data communication such as a so-called PC (Personal Computer), and includes each mounted part or can be connected by a communication cable. be.

受発信部20は、電位差印加部21、切り替え部22、およびAD変換部23を有する。 The transmitting / receiving unit 20 includes a potential difference applying unit 21, a switching unit 22, and an AD conversion unit 23.

電位差印加部21は、超音波素子11に振動を生ぜしめる電位差を印加可能である。切り替え部22は、選択された超音波素子11と電位差印加部21とを導通状態とし、また、非導通状態とするよう、すなわち、超音波素子11に電位差を印加した状態と印加しない状態との切り替えを行う。 The potential difference application unit 21 can apply a potential difference that causes vibration to the ultrasonic element 11. The switching unit 22 makes the selected ultrasonic element 11 and the potential difference applying unit 21 conductive and non-conducting, that is, a state in which the potential difference is applied to the ultrasonic element 11 and a state in which the potential difference is not applied. Make a switch.

電位差印加部21は、切り替え部22によって導通状態とされた超音波素子11に対して、任意波形の電圧を印加する。印加電圧の波形は、正弦波、鋸歯状波、矩形波、スパイクパルス等があり、正負両極の値をもついわゆるバイポーラの波形でもよいし、正負どちらか一方の極性のユニポーラの波形でもよい。また、正負どちらかの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でもよく、さらに、印加時間や繰り返し波数を増減可能とすることでもよい。 The potential difference applying unit 21 applies a voltage having an arbitrary waveform to the ultrasonic element 11 which has been brought into a conductive state by the switching unit 22. The waveform of the applied voltage includes a sine wave, a serrated wave, a square wave, a spike pulse, and the like, and may be a so-called bipolar waveform having both positive and negative pole values, or a unipolar waveform having either positive or negative polarity. Moreover, either positive or negative offset may be added. Further, the waveform may be a single pulse, a burst, a continuous wave, or the like, and the application time or the number of repeated waves may be increased or decreased.

なお、以降、導通状態とされ電圧を印加される超音波素子11を被駆動素子と呼び、また、同一の焦点を形成するように駆動された複数の超音波素子11を、被駆動素子群と呼ぶものとする。なお、ある被駆動素子群を構成する超音波素子11は、後述する遅延時間を付されて互いに同一時期に駆動され、焦点を結ぶことでもよい。あるいは、実際に同一時期に駆動されれば、所定の焦点を結ぶ複数の超音波素子11について、超音波の送信が個別になされて、その反射波がデータとして信号処理情報記憶部41に記憶され、後述するように、それぞれの遅延時間を考慮して反射波データが合成される場合のこれらの複数の超音波素子11も、被駆動素子群と呼ぶものとする。 Hereinafter, the ultrasonic element 11 which is in a conductive state and is applied with a voltage is referred to as a driven element, and a plurality of ultrasonic elements 11 driven so as to form the same focal point are referred to as a driven element group. It shall be called. It should be noted that the ultrasonic elements 11 constituting a certain driven element group may be driven at the same time as each other with a delay time described later and may be focused. Alternatively, if they are actually driven at the same time, ultrasonic waves are individually transmitted to the plurality of ultrasonic elements 11 that connect a predetermined focus, and the reflected waves are stored in the signal processing information storage unit 41 as data. As will be described later, these plurality of ultrasonic element 11s when the reflected wave data is synthesized in consideration of the respective delay times are also referred to as a driven element group.

超音波素子11が受信した反射波が、アナログ信号、すなわち時間に対して連続的な信号である。このため、AD変換部23は、アナログ信号をディジタル信号に変換し、演算部30でのディジタル処理を可能とする。 The reflected wave received by the ultrasonic element 11 is an analog signal, that is, a signal continuous with time. Therefore, the AD conversion unit 23 converts the analog signal into a digital signal, and enables the arithmetic unit 30 to perform digital processing.

入力部70は、外部からの入力を受け入れる。入力としては、検査対象1の形状、寸法、材質等の検査対象1の属性に関する情報、検査対象1の温度などの検査対象1の状態に関する情報などである。また、送信に用いられる超音波素子11および受信に用いられる超音波素子11の選択指示も併せて入力される。さらに、詳細は後述するが、予め検査対象1とは別の対象物を使用して事前に試験的に把握した特性データの外部入力を受け入れる。 The input unit 70 accepts an input from the outside. The inputs include information on the attributes of the inspection target 1 such as the shape, dimensions, and materials of the inspection target 1, and information on the state of the inspection target 1 such as the temperature of the inspection target 1. Further, the selection instruction of the ultrasonic element 11 used for transmission and the ultrasonic element 11 used for reception is also input. Further, although the details will be described later, an external input of characteristic data grasped in advance by using an object different from the inspection target 1 in advance is accepted.

表示部60は、受発信部20、演算部30および記憶部40からの情報に基づいて、検査結果の画像を始め、検査員などのために必要とされる情報を、進行順序に基づいて計画的に、あるいは、要求に応じて表示する。表示部60は、ディジタルデータを表示できるものであればよく、液晶表示装置、プロジェクタ、ブラウン管等でもよい。また、表示部60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 plans the information required for the inspector and the like based on the progress order, including the image of the inspection result, based on the information from the transmission / reception unit 20, the calculation unit 30, and the storage unit 40. Display as requested or as requested. The display unit 60 may be a liquid crystal display device, a projector, a cathode ray tube, or the like, as long as it can display digital data. Further, the display unit 60 may have a user interface function of generating an alarm by sound or light emission according to a set condition or inputting an operation as a touch panel.

記憶部40は、信号処理情報記憶部41および依存特性記憶部42を有する。 The storage unit 40 has a signal processing information storage unit 41 and a dependent characteristic storage unit 42.

信号処理情報記憶部41は、超音波アレイプローブ10が受信した反射波を受発信部20のAD変換部23がAD変換した後の反射波の情報すなわち反射波のディジタルデータ、および、演算部30においてそれぞれの要素において演算処理された結果を、保存する。 The signal processing information storage unit 41 is the information of the reflected wave after the AD conversion unit 23 of the transmission / reception unit 20 AD-converts the reflected wave received by the ultrasonic array probe 10, that is, the digital data of the reflected wave, and the calculation unit 30. The result of arithmetic processing in each element is saved in.

依存特性記憶部42は、複数の欠陥2が互いに近い距離に存在する場合、あるいは、単一の欠陥が存在する場合などにおいて、測定座標P(図15)でのビーム径dに対する反射波の強度のそれぞれの依存特性を予め検査対象1とは別の対象物を使用して試験的に把握しデータ化したものを、入力部70を介して受け入れて記憶する。また、以下に説明するように、検査対象1について行った探傷の結果により得られたビーム径dあるいは測定座標Pに対する反射波の強度の依存特性を記憶する。 The dependent characteristic storage unit 42 has the intensity of the reflected wave with respect to the beam diameter d at the measurement coordinates P (FIG. 15) when a plurality of defects 2 are present at close distances to each other or when a single defect is present. Each of the dependent characteristics of the above is grasped in advance using an object different from the inspection target 1 and converted into data, which is received and stored via the input unit 70. Further, as described below, the dependent characteristic of the intensity of the reflected wave with respect to the beam diameter d or the measurement coordinate P obtained as a result of the flaw detection performed on the inspection target 1 is stored.

ここで、超音波ビームとは、複数の超音波素子11からそれぞれ送信された超音波同士が重なることにより形成される帯状または棒状の領域、すなわち、後述する方法によりそれぞれの超音波が合成されたものの空間的な集合を言うものとする。また、ビーム径とは、超音波ビームの進行方向のそれぞれの位置における超音波ビームの断面の代表的な幅を言うものとする。代表的な幅とは、たとえば、円形であれば直径、楕円形状であれば長径または短径、ほぼ長方形であれば長辺または短辺の長さなどを言うものとする。 Here, the ultrasonic beam is a band-shaped or rod-shaped region formed by overlapping ultrasonic waves transmitted from a plurality of ultrasonic elements 11, that is, each ultrasonic wave is synthesized by a method described later. It shall refer to a spatial set of things. Further, the beam diameter refers to a typical width of a cross section of the ultrasonic beam at each position in the traveling direction of the ultrasonic beam. The typical width is, for example, a diameter if it is circular, a major axis or minor axis if it is elliptical, and a long side or short edge length if it is almost rectangular.

なお、超音波ビームは、現実にビームが実現されていなくともよい。すなわち、被駆動素子群を形成するそれぞれの超音波素子11から個別に送信された超音波によるそれぞれの反射波が事前に反射波データとして収集された場合に、遅延時間、すなわちそれぞれの超音波素子11と測定座標Pとの関係から算出されてそれぞれの超音波素子11に割り当てられた遅延時間を考慮して合成されることにより仮想的に得られる超音波ビームでもよい。 The ultrasonic beam does not have to be actually realized. That is, when each reflected wave by ultrasonic waves individually transmitted from each ultrasonic element 11 forming the driven element group is collected as reflected wave data in advance, the delay time, that is, each ultrasonic element It may be an ultrasonic beam virtually obtained by calculating from the relationship between 11 and the measurement coordinate P and synthesizing in consideration of the delay time assigned to each ultrasonic element 11.

制御部50は、試験盤110内の各構成要素におけるそれぞれの処理が、全体として整合をとりながら進められるように、試験盤110内の各構成要素の進行状態を監視し、それぞれの処理のタイミング等を制御する。 The control unit 50 monitors the progress state of each component in the test board 110 so that each process in each component in the test board 110 can proceed while maintaining consistency as a whole, and the timing of each process. Etc. are controlled.

図2に示すように、超音波探傷方法においては、まず、被駆動素子群の超音波素子11から、それぞれ個別に超音波を発し、信号処理情報記憶部41が、それぞれの反射波データを保存する(ステップS01)。 As shown in FIG. 2, in the ultrasonic flaw detection method, first, ultrasonic waves are individually emitted from the ultrasonic elements 11 of the driven element group, and the signal processing information storage unit 41 stores the reflected wave data. (Step S01).

図3ないし図5は、本実施形態に係る超音波探傷方法における超音波の各送受信の状態を示し、(a)は体系図、(b)各超音波素子での受信信号を示す図であり、図3は第1の超音波素子、図4は第2の超音波素子、図5は第Nの超音波素子から送信した場合を示す。超音波探傷装置100は、超音波素子11が、x方向に並ぶような方向を長手方向として設置されている。それぞれの超音波素子11からは、検査対象1の深さ方向(z方向)に向けて超音波が送信され、送信された超音波は、時間とともに拡がっていく。 3 to 5 are diagrams showing the state of each transmission / reception of ultrasonic waves in the ultrasonic flaw detection method according to the present embodiment, (a) is a system diagram, and (b) is a diagram showing a reception signal in each ultrasonic element. 3, FIG. 3 shows a case where the first ultrasonic wave element, FIG. 4 shows the case where the second ultrasonic wave element is transmitted, and FIG. 5 shows the case where the sound wave is transmitted from the Nth ultrasonic wave element. The ultrasonic flaw detector 100 is installed with the direction in which the ultrasonic elements 11 are arranged in the x direction as the longitudinal direction. From each ultrasonic element 11, ultrasonic waves are transmitted in the depth direction (z direction) of the inspection target 1, and the transmitted ultrasonic waves spread with time.

なお、超音波探傷装置100においては、この場合、3つで一組の超音波素子11が、たとえば、まずは(1,2,3)、次は(2,3,4)、次は(3,4,5)、・・・、(N-2,N-1,N)と順次1つずつずれていくことにより、長手方向(x方向)にスキャンする。 In the ultrasonic flaw detector 100, in this case, a set of three ultrasonic elements 11 is, for example, first (1,2,3), then (2,3,4), and then (3). , 4, 5), ..., (N-2, N-1, N) are sequentially shifted by one to scan in the longitudinal direction (x direction).

なお、それぞれの(b)において、Uf(i,j)の表示は、第i番目の超音波素子11から送信し、第j番目の超音波素子11で受信した反射波の波形であることを表わす。また、以下において、Uf(i,j)をUfi,jと表す場合もある。 In each (b), the display of Uf (i, j) is the waveform of the reflected wave transmitted from the i-th ultrasonic element 11 and received by the j-th ultrasonic element 11. Represent. Further, in the following, Uf (i, j) may be expressed as Ufi, j.

以上のような超音波送受信では、1つの超音波素子で超音波を送信し、複数の超音波素子で超音波を受信し、超音波素子ごとに独立した状態で超音波波形Uf(i,j)を保持する。N個の超音波素子から成る超音波アレイプローブを使用した場合、送信素子を変えていくと最大でN×Nパターンの超音波波形が収録される。ここで、受信は圧電素子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、送信に用いる素子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。 In the above ultrasonic transmission / reception, one ultrasonic element transmits ultrasonic waves, a plurality of ultrasonic elements receive ultrasonic waves, and each ultrasonic element is independent and has an ultrasonic waveform Uf (i, j). ). When an ultrasonic array probe composed of N ultrasonic elements is used, the ultrasonic waveform of a maximum N × N pattern is recorded by changing the transmitting element. Here, it is also possible to have a plurality of elements used for transmission while maintaining the function of holding the waveform independently for each piezoelectric element. In this case, the ultrasonic waves can be made into a plane wave, focused, diffused, or the like over a delay time.

演算部30は、超音波素子11からの超音波の発信のタイミングの決定や、受信された波形に基づいて合成画像データの作成などを行う。演算部30は、測定座標設定切り替え部31、遅延時間演算部32、合成演算部33、探傷画像描画部34、ビーム径設定切り替え部35、規格化信号強度算出部36、および欠陥判別部37を有する。 The calculation unit 30 determines the timing of transmission of ultrasonic waves from the ultrasonic element 11, and creates composite image data based on the received waveform. The calculation unit 30 includes a measurement coordinate setting switching unit 31, a delay time calculation unit 32, a synthesis calculation unit 33, a flaw detection image drawing unit 34, a beam diameter setting switching unit 35, a standardized signal intensity calculation unit 36, and a defect determination unit 37. Have.

なお、測定座標設定切り替え部31とビーム径設定切り替え部35は、設定切り替え部を構成する。設定切り替え部は、後述する超音波ビームの態様を切り替える。超音波ビームの態様としては、たとえば、測定座標設定切り替え部31により設定、変更される測定座標、あるいは、ビーム径設定切り替え部35により設定、変更されるビーム径がある。 The measurement coordinate setting switching unit 31 and the beam diameter setting switching unit 35 form a setting switching unit. The setting switching unit switches the mode of the ultrasonic beam described later. As an embodiment of the ultrasonic beam, for example, there are measurement coordinates set and changed by the measurement coordinate setting switching unit 31, or a beam diameter set and changed by the beam diameter setting switching unit 35.

測定座標設定切り替え部31は、検査対象1において注目する位置としての測定座標Pの座標位置を設定し、あるいは、変更する。測定座標Pは、たとえば、x-z平面における座標、3次元空間における座標の形式でもよいし、あるいは、メッシュ分割した上で、それらの全てに順次一貫番号を付して1次元的に表現したものでもよい。 The measurement coordinate setting switching unit 31 sets or changes the coordinate position of the measurement coordinate P as the position of interest in the inspection target 1. The measured coordinates P may be, for example, in the form of coordinates in the xz plane or coordinates in a three-dimensional space, or after being divided into meshes, all of them are sequentially assigned consistent numbers and expressed one-dimensionally. It may be a thing.

図2に示すように、超音波探傷方法においては、次に、設定切り替え部のうちの測定座標設定切り替え部31が、測定座標Pを選択する(ステップS02)。 As shown in FIG. 2, in the ultrasonic flaw detection method, the measurement coordinate setting switching unit 31 of the setting switching units next selects the measurement coordinate P (step S02).

遅延時間演算部32は、それぞれの超音波素子11から送信した超音波が、焦点3(図3)に集束するようにするために必要な、送受信するタイミングを相互にずらすための遅延時間を算出する。 The delay time calculation unit 32 calculates the delay time for shifting the transmission / reception timing, which is necessary for the ultrasonic waves transmitted from the respective ultrasonic elements 11 to be focused on the focal point 3 (FIG. 3). do.

図2に示すように、超音波探傷方法においては、次に、遅延時間演算部32が、遅延時間を演算する(ステップS03)。図6は、遅延時間演算を説明する概念的構成図である。図7は、推定遅延時間演算を説明する第1のグラフ、図8は、第2のグラフである。 As shown in FIG. 2, in the ultrasonic flaw detection method, the delay time calculation unit 32 next calculates the delay time (step S03). FIG. 6 is a conceptual configuration diagram illustrating a delay time operation. FIG. 7 is a first graph illustrating the estimated delay time operation, and FIG. 8 is a second graph.

遅延時間は、被駆動素子群の中心C(図12)と焦点F(図6)の位置関係から算出される。ここで焦点Fは、合成波形Mを構成するための被駆動素子群の中心Cから入射角α、屈折角βの経路を通過してある深さに至った座標である。被駆動素子群の中心Cから焦点Fまでの直線距離を被検査対象の音速で除することにより、図7に示すような各超音波素子から照射された超音波が焦点Fに達するまでの伝播時間がそれぞれ得られる。図8に示されるように、全ての超音波素子11の伝播時間を、伝播時間のうち最も長いもので減じ、正負を反転させたものが各超音波素子11に付加される遅延時間となる。 The delay time is calculated from the positional relationship between the center C (FIG. 12) and the focal point F (FIG. 6) of the driven element group. Here, the focal point F is a coordinate that reaches a certain depth from the center C of the driven element group for forming the composite waveform M through the path of the incident angle α and the refraction angle β. By dividing the linear distance from the center C of the driven element group to the focal point F by the speed of sound of the object to be inspected, the ultrasonic waves emitted from each ultrasonic element as shown in FIG. 7 propagate until the focal point F is reached. You get each time. As shown in FIG. 8, the propagation time of all the ultrasonic elements 11 is subtracted by the longest propagation time, and the positive / negative inverted time is the delay time added to each ultrasonic element 11.

たとえば、実際に超音波を焦点に収束させるために送信する場合を例にとると、それぞれの超音波素子11から、それぞれに割り振られた送信側の遅延時間分だけ遅らせて送信すると、結果として所定の焦点に収束することになる。すなわち、被駆動素子群を構成するそれぞれの超音波素子11から送信側の遅延時間を考慮して送信された超音波は、同じタイミングに焦点を通過する。 For example, in the case of actually transmitting ultrasonic waves to converge on the focal point, if the ultrasonic waves are transmitted from each ultrasonic element 11 with a delay by the delay time of the transmitting side assigned to each, the result is predetermined. Will converge to the focus of. That is, the ultrasonic waves transmitted from each ultrasonic element 11 constituting the driven element group in consideration of the delay time on the transmitting side pass through the focal point at the same timing.

音響接触媒質5を超音波アレイプローブ10と検査対象1の間に設ける場合は、スネルの法則を用いて各超音波素子11から検査対象1に超音波が入射する点を算出し、音響接触媒質5と検査対象1の音速をそれぞれ用いて、それぞれの伝搬に要する伝播時間を演算してから遅延時間を算出する。 When the acoustic contact medium 5 is provided between the ultrasonic array probe 10 and the inspection target 1, the point at which the ultrasonic wave is incident on the inspection target 1 from each ultrasonic element 11 is calculated using Snell's law, and the acoustic contact medium 5 is provided. Using the sound waves of 5 and the sound wave of the inspection target 1, the propagation time required for each propagation is calculated, and then the delay time is calculated.

遅延時間は、送信と受信の双方の経路で演算される。この時用いる検査対象1の表面形状は一般的な平面や傾いた平面だけに限らず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。これは、スネルの法則を用いる入射点の計算時に、超音波が入射する表面の点の角度情報(接線角度)を反映することで可能となる。検査対象1の表面形状は、超音波アレイプローブ10から発せられた超音波の伝播時間を用いて計算してもよいし、既存の図面等の形状データを読み込んでもよい。また、カメラやレーザ距離計等の検査対象1の表面形状を計測する手段を、超音波アレイプローブ10に付属させたり、その近くに別途設けたりしてもよい。 The delay time is calculated on both the transmit and receive paths. The surface shape of the inspection target 1 used at this time is not limited to a general flat surface or an inclined flat surface, and even if there is a curvature or uneven portion, geometric calculation can be performed in consideration of the curvature or uneven portion. This is possible by reflecting the angle information (tangential angle) of the point on the surface on which the ultrasonic wave is incident when calculating the incident point using Snell's law. The surface shape of the inspection target 1 may be calculated using the propagation time of the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic array probe 10, or shape data such as an existing drawing may be read. Further, a means for measuring the surface shape of the inspection target 1 such as a camera or a laser range finder may be attached to the ultrasonic array probe 10 or separately provided near the ultrasonic array probe 10.

合成演算部33は、受信するそれぞれの超音波素子11で得られた受信信号を遅延時間分だけ時間軸方向にずらし、ずらし終わった各超音波素子11の同一時刻における信号を合成することによって、合成波形Mを得る。以下、具体的な内容を説明する。 The synthesis calculation unit 33 shifts the received signal obtained by each of the received ultrasonic elements 11 in the time axis direction by the delay time, and synthesizes the signals of the shifted ultrasonic elements 11 at the same time. A synthetic waveform M is obtained. The specific contents will be described below.

図9は、実施形態に係る超音波探傷方法における到達時間演算を説明する図であって、(a)は、体形図、(b)は、第1ないし第3の超音波素子から送信した場合の各超音波素子での受信信号を示す図である。図9に示すように、第1ないし第3の超音波素子11のそれぞれから順次、超音波を送信し、それぞれの送信について、第1ないし第3の超音波素子11のそれぞれが超音波を受信する。この結果、送信側(i=1~3)の超音波素子11と受信側(j=1~3)の超音波素子11との組み合わせにより9通りの波形が得られる。 9A and 9B are diagrams for explaining the arrival time calculation in the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment, in which FIG. 9A is a body diagram and FIG. 9B is a case where the first to third ultrasonic elements are used for transmission. It is a figure which shows the received signal in each ultrasonic element of. As shown in FIG. 9, ultrasonic waves are sequentially transmitted from each of the first to third ultrasonic elements 11, and for each transmission, each of the first to third ultrasonic elements 11 receives ultrasonic waves. do. As a result, nine types of waveforms can be obtained by combining the ultrasonic element 11 on the transmitting side (i = 1 to 3) and the ultrasonic element 11 on the receiving side (j = 1 to 3).

図9の(b)は、それぞれの送信側の超音波素子11からの送信のタイミングを合わせた超音波信号Ufi,jの基本波形を示している。それぞれの波形において、欠陥2で反射した部分が、有意な形状として現れている。欠陥2以外であっても、検査対象1の底面など外形を形成する不連続部分などでも、有意な反射が生ずる。反射波において、このような有意な反射による部分を以下、形状反射部分と呼ぶこととする。 FIG. 9B shows the basic waveforms of the ultrasonic signals Ufi and j in which the transmission timings from the ultrasonic elements 11 on the transmitting side are matched. In each waveform, the portion reflected by the defect 2 appears as a significant shape. Significant reflection occurs not only in the defect 2 but also in the discontinuous portion forming the outer shape such as the bottom surface of the inspection target 1. In the reflected wave, the portion due to such significant reflection is hereinafter referred to as a shape reflection portion.

図10は、実施形態に係る超音波探傷方法における遅延時間を考慮した各超音波素子での受信信号を示す図である。斜線で塗りつぶした長方形の横方向の長さが、送信用遅延時間、すなわち各超音波素子11から焦点3あるいは欠陥2までの到達時間の時間差を示す。白抜きの長方形の横方向の長さが、受信用遅延時間、すなわち焦点3あるいは欠陥2から各超音波素子11までの到達時間の時間差を示す。このように遅延時間を加味すると、それぞれの反射波の超音波信号Ufi,jにおける形状反射部分のタイミングはほぼ一致する。 FIG. 10 is a diagram showing a reception signal in each ultrasonic element in consideration of the delay time in the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment. The lateral length of the rectangle filled with diagonal lines indicates the transmission delay time, that is, the time difference in the arrival time from each ultrasonic element 11 to the focal point 3 or the defect 2. The lateral length of the white rectangle indicates the reception delay time, that is, the time difference in the arrival time from the focal point 3 or the defect 2 to each ultrasonic element 11. When the delay time is taken into consideration in this way, the timings of the shape-reflected portions in the ultrasonic signals Ufi and j of the respective reflected waves are almost the same.

合成演算部33は、以上のように、受信するそれぞれの超音波素子11で得られた超音波信号Ufi,jを遅延時間分だけ時間軸方向にずらした後に、超音波信号Ufi,jを1つの合成波形Mに合成する。ここで、合成は、たとえば、各信号レベルの加算あるいは平均化により行うが、他の方法を用いてもよい。 As described above, the synthesis calculation unit 33 shifts the ultrasonic signals Ufi, j obtained by the received ultrasonic elements 11 in the time axis direction by the delay time, and then sets the ultrasonic signals Ufi, j to 1. Combine into two composite waveforms M. Here, the synthesis is performed by, for example, addition or averaging of each signal level, but other methods may be used.

図11は、実施形態に係る超音波探傷方法において得られた合成波形を示す図である。合成演算部33による合成演算の結果得られた合成波形Mにおいては、形状反射部分が強調され、存在が明確となる。また、形状反射部分の発生時刻Trから、形状反射部分を生ぜしめた反射の位置の範囲を特定することができる。 FIG. 11 is a diagram showing a synthetic waveform obtained by the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment. In the composite waveform M obtained as a result of the composite calculation by the composite calculation unit 33, the shape reflection portion is emphasized and the existence is clarified. Further, it is possible to specify the range of the position of the reflection that caused the shape reflection portion from the occurrence time Tr of the shape reflection portion.

探傷画像描画部34は、検査対象1についての超音波アレイプローブ10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。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。 The flaw detection image drawing unit 34 uses the waveforms obtained at the installation positions of the ultrasonic array probe 10 for the inspection target 1 in the x direction for an image of each xz cross section, that is, depth flaw detection in the longitudinal direction. Calculate the data for the image. Imaging is a method generally called B-scan or S-scan. This image is reconstructed by the refraction angle and the refraction angle for flaw detection according to the flaw detection conditions at the time of flaw detection.

図2に示すように、超音波探傷方法においては、次に、設定切り替え部のうちのビーム径設定切り替え部35が、超音波ビームの一態様であるビーム径を設定する(ステップS04)。 As shown in FIG. 2, in the ultrasonic flaw detection method, next, the beam diameter setting switching unit 35 of the setting switching units sets the beam diameter, which is one aspect of the ultrasonic beam (step S04).

ビーム径設定切り替え部35は、測定座標Pにおける超音波のビーム径d(m,n)を変化させることで、検査対象1内の所定の位置を通過する超音波ビームの態様を、第1態様および第1態様とは異なる第2態様に切り替えることができるように構成されている。ここでmはビーム径の番号、nは測定座標Pの番号を表す。測定座標Pの番号n(以下、測定座標番号n)は、たとえば、x-z平面(2次元平面)を2次元的にメッシュ分割した上で、それらの全てに順次一貫番号を付して1次元的に表現したものである。nに代えてたとえば(k,l)のよう座標を2次元的に表わしてもよい。 The beam diameter setting switching unit 35 changes the beam diameter d (m, n) of the ultrasonic wave at the measurement coordinate P to change the mode of the ultrasonic beam passing through a predetermined position in the inspection target 1, according to the first aspect. And it is configured so that it can be switched to the second aspect different from the first aspect. Here, m represents the number of the beam diameter, and n represents the number of the measurement coordinate P. The number n of the measurement coordinate P (hereinafter referred to as the measurement coordinate number n) is, for example, a two-dimensional mesh division of the xz plane (two-dimensional plane), and all of them are sequentially assigned consistent numbers to 1 It is a three-dimensional expression. Instead of n, the coordinates may be represented two-dimensionally, for example, (k, l).

ある測定における超音波ビームの態様を規定するビーム径は、遅延時間および被駆動素子群の数のどちらかもしくは両方の制御により可能となる。すなわち、本実施形態における演算部30のビーム径設定切り替え部35は、検査対象1内の所定の位置への超音波ビームの態様(ビーム径)が第1態様(第1のビーム径)となるような第1条件と、検査対象1内の所定の位置への超音波ビームの態様(ビーム径)が第1態様(第1のビーム径)とは異なる第2態様(第2のビーム径)となるような第2条件を、被駆動素子群を構成する超音波素子11の選択、および選択した複数の超音波素子11のそれぞれに対する遅延時間、の少なくともいずれかによって設定する。 The beam diameter that defines the embodiment of the ultrasonic beam in a measurement is made possible by controlling the delay time and / or the number of driven elements. That is, in the beam diameter setting switching unit 35 of the calculation unit 30 in the present embodiment, the mode (beam diameter) of the ultrasonic beam to a predetermined position in the inspection target 1 is the first mode (first beam diameter). A second mode (second beam diameter) in which the mode (beam diameter) of the ultrasonic beam to a predetermined position in the inspection target 1 is different from the first mode (first beam diameter). The second condition is set by at least one of the selection of the ultrasonic element 11 constituting the driven element group and the delay time for each of the selected plurality of ultrasonic elements 11.

まず、図12ないし図14を用いて、遅延時間により超音波ビーム径を制御する場合を示す。 First, the case where the ultrasonic beam diameter is controlled by the delay time is shown with reference to FIGS. 12 to 14.

図12は、実施形態に係る超音波探傷方法において、焦点深さの影響を説明する概念的な断面図であり、焦点深さが測定座標深さより大きな場合、図13は、焦点深さが測定座標深さに等しい場合、また、図14は、焦点深さが測定座標深さより小さな場合を示す。 FIG. 12 is a conceptual cross-sectional view illustrating the effect of the focal depth in the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment, and when the focal depth is larger than the measured coordinate depth, FIG. 13 shows the focal depth measured. If it is equal to the coordinate depth, and FIG. 14 shows the case where the focal depth is smaller than the measured coordinate depth.

すなわち、測定座標Pの位置を固定して、焦点3の位置を変化させている。焦点3の位置は、遅延時間をこれに対応するように設定することにより調整できる。 That is, the position of the measurement coordinate P is fixed and the position of the focal point 3 is changed. The position of the focal point 3 can be adjusted by setting the delay time corresponding to this.

図12ないし図14に示すように、焦点3の深さ位置が測定座標Pの深さ位置と同じ場合(図13)が、測定座標Pにおける超音波ビームのビーム径dが最小であり、焦点3の深さ位置がこれより深い場合も浅い場合もビーム径dは大きくなる。このように、測定座標Pの深さを基準として焦点3の深さを変化させることにより、測定座標Pにおける超音波ビームのビーム径dを調節することができる。 As shown in FIGS. 12 to 14, when the depth position of the focal point 3 is the same as the depth position of the measurement coordinate P (FIG. 13), the beam diameter d of the ultrasonic beam at the measurement coordinate P is the minimum, and the focal point is the focal point. The beam diameter d becomes large regardless of whether the depth position of 3 is deeper or shallower than this. In this way, the beam diameter d of the ultrasonic beam at the measurement coordinate P can be adjusted by changing the depth of the focal point 3 with reference to the depth of the measurement coordinate P.

次に、図15および図16を用いて、被駆動素子数、すなわち被駆動素子群を構成する超音波素子11の個数によりビーム径dを制御する場合を示す。図15は、実施形態に係る超音波探傷方法において、被駆動素子数の影響を説明する概念的な断面図であり、被駆動素子数が8個の場合を示し、図16は、被駆動素子数が4個の場合を示す。 Next, with reference to FIGS. 15 and 16, a case where the beam diameter d is controlled by the number of driven elements, that is, the number of ultrasonic elements 11 constituting the driven element group will be shown. FIG. 15 is a conceptual cross-sectional view illustrating the influence of the number of driven elements in the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment, and shows a case where the number of driven elements is eight, and FIG. 16 shows a case where the number of driven elements is eight. The case where the number is four is shown.

焦点3における超音波ビームのビーム径dは、次の式(1)により得られる。
d=k・Lf・λ/D ・・・(1)
ここで、Lfは焦点距離、λは超音波の波長、Dは有効開口であり被駆動素子群の径あるいは被駆動素子数に比例する。すなわち、被駆動素子数が大きいほど有効開口が大きくなり収束性が向上する。このように、超音波のビーム径dは、被駆動素子数に逆比例する。
The beam diameter d of the ultrasonic beam at the focal point 3 is obtained by the following equation (1).
d = k ・ Lf ・ λ / D ・ ・ ・ (1)
Here, Lf is the focal length, λ is the wavelength of the ultrasonic wave, and D is the effective aperture, which is proportional to the diameter of the driven element group or the number of driven elements. That is, the larger the number of driven elements, the larger the effective opening and the better the convergence. In this way, the ultrasonic beam diameter d is inversely proportional to the number of driven elements.

図15に示す超音波ビームと図16に示す超音波ビームは、同じ深さに焦点3を設定しており両者で焦点距離Lfは同じである。したがって、図16に示す被駆動素子数が4個の場合に比べて、図15に示す被駆動素子数が8個の場合の方が、小さいビーム径dが得られる。 The ultrasonic beam shown in FIG. 15 and the ultrasonic beam shown in FIG. 16 have the focal length 3 set at the same depth, and the focal length Lf is the same for both. Therefore, a smaller beam diameter d can be obtained when the number of driven elements shown in FIG. 15 is 8 as compared with the case where the number of driven elements shown in FIG. 16 is 4.

図17は、実施形態に係る超音波探傷方法において、2つのビーム径による違いを説明する概念的な断面図であり、大きな単体欠陥が存在する場合であって、ビーム径が小さい場合を、また、図18は、ビーム径が大きい場合を示す。すなわち、大きな単体欠陥2aに焦点を当てた測定の際に、ビーム径を変化させた場合の例を示している。 FIG. 17 is a conceptual cross-sectional view illustrating the difference between the two beam diameters in the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment, in the case where a large single defect is present and the beam diameter is small. , FIG. 18 shows a case where the beam diameter is large. That is, an example is shown in which the beam diameter is changed during the measurement focusing on the large single defect 2a.

超音波ビームのビーム径dが小さな場合(図17)および大きな場合(図18)のいずれにおいても、大きな単体欠陥2aが超音波ビームの断面より大きな場合は、超音波ビームの全てが大きな単体欠陥2aの範囲内にあるため、基本的に大きな単体欠陥2aにおいて超音波が全て反射、散乱されることとなる。 In both cases where the beam diameter d of the ultrasonic beam is small (FIG. 17) and large (FIG. 18), when the large single defect 2a is larger than the cross section of the ultrasonic beam, all of the ultrasonic beams are large single defects. Since it is within the range of 2a, basically all the ultrasonic waves are reflected and scattered in the large single defect 2a.

規格化信号強度算出部36は、超音波ビームの反射波に基づいて、規格化信号強度R(m,n)を算出する。具体的には、超音波ビームの反射波の強度、あるいは、被駆動素子群を構成するそれぞれの超音波素子11による超音波が反射された反射波の合成波の強度を、被駆動素子群に属する超音波素子11の個数で除した規格化信号強度R(m,n)を算出する。 The normalized signal intensity calculation unit 36 calculates the normalized signal intensity R (m, n) based on the reflected wave of the ultrasonic beam. Specifically, the intensity of the reflected wave of the ultrasonic beam or the intensity of the combined wave of the reflected wave reflected by the ultrasonic elements 11 constituting the driven element group is applied to the driven element group. The standardized signal strength R (m, n) divided by the number of ultrasonic elements 11 to which the ultrasonic element belongs is calculated.

規格化信号強度算出部36により、規格化信号強度の算出がなされる(ステップS05)と、被駆動素子群の数が異なることで単体欠陥2aに照射される音圧が異なる。しかしながら、いずれも、単体欠陥2aにおいて超音波が全て反射、散乱されるため、被駆動素子群数で除して規格化することにより、算出されたビーム径番号1の超音波ビームに対応する規格化信号強度R(1,n)とビーム径番号2の超音波ビームに対応する規格化信号強度R(2,n)は、ほぼ同じ値を取ると考えられる。なお、図17、18では規格化信号強度R(i,n)の値は正ピーク対負ピークの差分を示したが、それぞれ片方のピークで求めてもよいし、もしくは波形の積分値で求めてもよい。 When the normalized signal intensity is calculated by the normalized signal intensity calculation unit 36 (step S05), the sound pressure applied to the single defect 2a is different due to the difference in the number of driven elements. However, in each case, since all ultrasonic waves are reflected and scattered in the single defect 2a, the standard corresponding to the ultrasonic beam having the calculated beam diameter number 1 by dividing by the number of driven element groups and standardizing. It is considered that the standardized signal intensity R (1, n) corresponding to the ultrasonic beam having the beam diameter number 2 and the standardized signal intensity R (2, n) take almost the same value. In FIGS. 17 and 18, the value of the normalized signal intensity R (i, n) shows the difference between the positive peak and the negative peak, but each of them may be obtained by one of the peaks or by the integrated value of the waveform. You may.

次に、2つの小欠陥2b(図19、図20)に焦点を当てた測定の際に、ビーム径dを変化させた場合の例を示す。すなわち、図19は、実施形態に係る超音波探傷方法において、2つのビーム径による違いを説明する概念的な断面図であり、2つの小欠陥が存在する場合であって被駆動素子数が8個の場合を示し、図20は、被駆動素子数が4個の場合を示す。 Next, an example will be shown in which the beam diameter d is changed during the measurement focusing on the two small defects 2b (FIGS. 19 and 20). That is, FIG. 19 is a conceptual cross-sectional view illustrating the difference between the two beam diameters in the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment, and the number of driven elements is 8 in the case where two small defects are present. A case of four is shown, and FIG. 20 shows a case where the number of driven elements is four.

超音波ビームが絞れている図19に示す場合のビーム径番号1の超音波ビームのビーム径d(1,n)では、2つの小欠陥2bの間を超音波ビームのほとんどが通過してしまうため、図17に示す大きな単体欠陥2aの場合に比べて反射波の規格化信号強度R(1,n)は大きく低下してしまう。 In the case where the ultrasonic beam is narrowed down and the beam diameter d (1, n) of the ultrasonic beam having the beam diameter number 1 is shown in FIG. 19, most of the ultrasonic beam passes between the two small defects 2b. Therefore, the normalized signal intensity R (1, n) of the reflected wave is significantly lowered as compared with the case of the large single defect 2a shown in FIG.

一方、超音波ビームがあまり絞れていない図20に示す場合のビーム径番号2の超音波ビームのビーム径d(2,n)では、広がった超音波ビームの多くが両方の小欠陥2bに照射されるため、ある程度の規格化信号強度R(2,n)を有する反射波が得られる。 On the other hand, in the beam diameter d (2, n) of the ultrasonic beam having the beam diameter number 2 in the case where the ultrasonic beam is not so narrowed down, most of the spread ultrasonic beams irradiate both small defects 2b. Therefore, a reflected wave having a certain standardized signal intensity R (2, n) can be obtained.

次に、1つの小欠陥2c(図21、図22)に焦点を当てた測定の際に、ビーム径dを変化させた場合の例を示す。すなわち、図21は、実施形態に係る超音波探傷方法において、2つのビーム径による違いを説明する概念的な断面図であり、1つの小欠陥が存在する場合であって被駆動素子数が8個の場合を示し、図22は、被駆動素子数が4個の場合を示す。 Next, an example will be shown in which the beam diameter d is changed during the measurement focusing on one small defect 2c (FIGS. 21 and 22). That is, FIG. 21 is a conceptual cross-sectional view illustrating the difference between the two beam diameters in the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment, and the number of driven elements is 8 even when one small defect is present. A case of four is shown, and FIG. 22 shows a case where the number of driven elements is four.

図21に示したビーム径dが小さく、小欠陥2cとほぼ同じ大きさの場合、超音波ビームのほぼ全量が反射する。一方、図22に示したビーム径dが大きく、小欠陥2cより大きな場合、小欠陥2cで反射する超音波ビームは、超音波ビームの全量の一部のみとなり、それ以外は小欠陥2cを通過してしまう。したがって、規格化した場合、小欠陥2cの場合、ビーム径dが小さい場合は、ビーム径dが大きい場合より、反射波の規格化信号強度R(1,n)が大きくなる。 When the beam diameter d shown in FIG. 21 is small and has substantially the same size as the small defect 2c, almost the entire amount of the ultrasonic beam is reflected. On the other hand, when the beam diameter d shown in FIG. 22 is large and larger than the small defect 2c, the ultrasonic beam reflected by the small defect 2c is only a part of the total amount of the ultrasonic beam, and the other parts pass through the small defect 2c. Resulting in. Therefore, in the case of normalization, in the case of the small defect 2c, when the beam diameter d is small, the standardized signal intensity R (1, n) of the reflected wave is larger than when the beam diameter d is large.

図23は、実施形態に係る超音波探傷方法において、ビーム径を変化させた場合の規格化信号強度の変化を示すグラフである。横軸は超音波のビーム径d(m,n)であり、縦軸は、規格化信号強度R(m,n)である。前述のように、mはビーム径の番号、nは測定座標Pの番号(測定座標番号)を表す。 FIG. 23 is a graph showing the change in the normalized signal intensity when the beam diameter is changed in the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment. The horizontal axis is the ultrasonic beam diameter d (m, n), and the vertical axis is the normalized signal intensity R (m, n). As described above, m represents the beam diameter number, and n represents the measurement coordinate P number (measurement coordinate number).

実線Aは、大きな単体欠陥2a(図17および図18)の場合である。図17に示したビーム径番号m1の小さなビーム径d(m1,n)の場合と、図18に示したビーム径番号m2の大きなビーム径d(m2,n)の場合においては、いずれも超音波ビームの全量が反射されることから、それぞれの規格化信号強度R(m1,n)および規格化信号強度R(m2,n)は、ほぼ等しい値となる。 The solid line A is the case of a large single defect 2a (FIGS. 17 and 18). In the case of the small beam diameter d (m1, n) of the beam diameter number m1 shown in FIG. 17 and the case of the large beam diameter d (m2, n) of the beam diameter number m2 shown in FIG. Since the entire amount of the ultrasonic beam is reflected, the standardized signal intensities R (m1, n) and the normalized signal intensities R (m2, n) are almost equal values.

破線Bは、2つの小欠陥2b(図19および図20)の場合である。図19に示した小さなビーム径d(m1,n)の場合は超音波ビームの大半が2つの小欠陥2bの間を通過するため規格化信号強度R(m1,n)が小さくなる。一方、図20に示した大きなビーム径d(m2,n)の場合においては、超音波ビームの大半が反射されることから、規格化信号強度R(m2,n)は、小さなビーム径d(m1,n)の場合の規格化信号強度R(m1,n)より大きくなる。 The broken line B is the case of two small defects 2b (FIG. 19 and 20). In the case of the small beam diameter d (m1, n) shown in FIG. 19, most of the ultrasonic beam passes between the two small defects 2b, so that the normalized signal intensity R (m1, n) becomes small. On the other hand, in the case of the large beam diameter d (m2, n) shown in FIG. 20, since most of the ultrasonic beam is reflected, the normalized signal intensity R (m2, n) has a small beam diameter d (m2, n). It is larger than the standardized signal strength R (m1, n) in the case of m1, n).

点線Gは、1つの小欠陥2c(図21および図22)の場合である。図21に示した小さなビーム径d(m1,n)の場合は超音波ビームの大部分が小欠陥2cで反射されるため規格化信号強度R(m1,n)は大きい。一方、図22に示した大きなビーム径d(m1,n)の場合においては、超音波ビームの一部は反射されるが多くは小欠陥2cの外側を通過するため規格化信号強度R(m2,n)は、小さくなる。 The dotted line G is the case of one small defect 2c (FIG. 21 and 22). In the case of the small beam diameter d (m1, n) shown in FIG. 21, the normalized signal intensity R (m1, n) is large because most of the ultrasonic beam is reflected by the small defect 2c. On the other hand, in the case of the large beam diameter d (m1, n) shown in FIG. 22, a part of the ultrasonic beam is reflected, but most of it passes outside the small defect 2c, so that the normalized signal intensity R (m2). , N) becomes smaller.

図2に示すように、超音波探傷方法においては、次に、所定のビーム径の変更範囲のすべてのビーム径についての測定が終了したか否かを判定する(ステップS06)。終了していないと判定された場合(ステップS06 NO)には、ステップS04ないしステップS06を繰り返す。終了したと判定された場合(ステップS06 YES)には、次のステップに進む。 As shown in FIG. 2, in the ultrasonic flaw detection method, it is next determined whether or not the measurement for all the beam diameters in the change range of the predetermined beam diameter is completed (step S06). If it is determined that the process has not been completed (step S06 NO), steps S04 to S06 are repeated. If it is determined that the process has been completed (YES in step S06), the process proceeds to the next step.

次に、依存特性記憶部42が、規格化信号強度Rのビーム径dへの依存性を取得する(ステップS07)。すなわち、各ビーム径dと、それぞれのビーム径dにおける規格化信号強度Rとの関係を所定の形式で保存する。 Next, the dependency characteristic storage unit 42 acquires the dependence of the normalized signal intensity R on the beam diameter d (step S07). That is, the relationship between each beam diameter d and the normalized signal intensity R at each beam diameter d is stored in a predetermined format.

以上に示したように、大きな単体欠陥2a、2つの小欠陥2b、および1つの小欠陥2cのそれぞれの場合においては、たとえば、小さなビーム径d(m1,n)と大きなビーム径d(m2,n)のように、超音波のビーム径dに対する規格化信号強度R(m,n)の依存性が異なるという結果が得られる。すなわち、ビーム径d(m,n)に対する規格化信号強度R(m,n)の特性は、図23に示すように、大きな単体欠陥2aの場合は変化なし、2つの小欠陥2bの場合は増加、また、1つの小欠陥2cの場合は減少という特性となる。 As shown above, in each case of the large single defect 2a, the two small defects 2b, and the one small defect 2c, for example, the small beam diameter d (m1, n) and the large beam diameter d (m2, m2). As in n), the result is that the dependence of the normalized signal intensity R (m, n) on the beam diameter d of the ultrasonic wave is different. That is, as shown in FIG. 23, the characteristics of the normalized signal intensity R (m, n) with respect to the beam diameter d (m, n) do not change in the case of the large single defect 2a, and in the case of the two small defects 2b. It has the characteristics of increasing and decreasing in the case of one small defect 2c.

なお、前述のように、ビーム径d(m,n)に対する規格化信号強度R(m,n)の特性は、欠陥2の大きさを想定し、あるいはパラメータとすることにより、あらかじめ試験データとして採取しておくことができる。また、図23では、ある大きさの大欠陥と小欠陥についての特性を示しているが、欠陥2の径を、さらに詳細化すれば、それぞれに対応する特性曲線が得られる。 As described above, the characteristic of the normalized signal intensity R (m, n) with respect to the beam diameter d (m, n) can be used as test data in advance by assuming the size of the defect 2 or by using it as a parameter. It can be collected. Further, FIG. 23 shows the characteristics of a large defect and a small defect of a certain size, but if the diameter of the defect 2 is further refined, a characteristic curve corresponding to each can be obtained.

事前に採取された依存特性データおよび当該探傷試験で採取された依存特性データは、外部入力として入力部70を介して受け入れられ、依存特性記憶部42に依存特性データベースとして収納される。依存特性データベースは、2次元的データ(R,d)のセットでもよいし、図23に示すような特性曲線を多項式近似等により近似する関数形式でもよい。 The dependent characteristic data collected in advance and the dependent characteristic data collected in the flaw detection test are accepted as external inputs via the input unit 70, and are stored in the dependent characteristic storage unit 42 as a dependent characteristic database. The dependent characteristic database may be a set of two-dimensional data (R, d), or may be a function format that approximates the characteristic curve as shown in FIG. 23 by polynomial approximation or the like.

図2に示すように、超音波探傷方法においては、次に、測定座標範囲の測定を終了したか否かの判定を行う(ステップS08)。すなわち、複数の測定座標Pについて探傷を行う場合、全ての測定座標Pについて探傷を終了したか否かを判定する。終了していないと判定された場合(ステップS08 NO)には、ステップS02ないしステップS08を繰り返す。 As shown in FIG. 2, in the ultrasonic flaw detection method, it is next to determine whether or not the measurement of the measurement coordinate range is completed (step S08). That is, when the flaw detection is performed on a plurality of measurement coordinates P, it is determined whether or not the flaw detection is completed for all the measurement coordinates P. If it is determined that the process has not been completed (step S08 NO), steps S02 to S08 are repeated.

全ての測定座標Pについて探傷を終了したと判定された場合(ステップS08 YES)には、依存特性記憶部42が、さらに、規格化信号強度R(m2,n)の測定座標Pへの依存特性を保存する(ステップS09)。ステップS09の詳細については、次のステップS10についての説明の後に説明する。 When it is determined that the flaw detection has been completed for all the measured coordinates P (step S08 YES), the dependent characteristic storage unit 42 further determines the dependent characteristic of the normalized signal strength R (m2, n) to the measured coordinates P. Is saved (step S09). The details of step S09 will be described after the description of the next step S10.

最後に、欠陥判別部37が、欠陥を判定する(ステップS10)。 Finally, the defect determination unit 37 determines the defect (step S10).

欠陥判別部37は、ビーム径設定切り替え部35により切り替えられた複数のビーム径d(m,n)の超音波ビームによるそれぞれの反射波の規格化信号強度R(m,n)、あるいは規格化信号強度R(m,n)の相対値を、依存特性記憶部42に収納されたビーム径依存性データベースと照合して、欠陥2の状況、すなわち、欠陥2の大きさ等を判別する。 The defect discrimination unit 37 normalizes the signal intensity R (m, n) of each reflected wave by the ultrasonic beam having a plurality of beam diameters d (m, n) switched by the beam diameter setting switching unit 35, or standardizes the signal intensity R (m, n). The relative value of the signal intensity R (m, n) is collated with the beam diameter dependence database stored in the dependency characteristic storage unit 42, and the situation of the defect 2, that is, the size of the defect 2 and the like are determined.

この際、たとえば、検査対象1について取得され依存特性記憶部42に保存されている特性データと、事前に入力部70を経由して依存特性記憶部42が受け入れて保存している特性データベース内の特性データ間の対応関係を、たとえばパターン認識により判別してもよい。あるいはたとえば、最小二乗法により特性データベース内の最も近い特性データを選択してもよい。 At this time, for example, the characteristic data acquired for the inspection target 1 and stored in the dependent characteristic storage unit 42 and the characteristic data in the characteristic database that the dependent characteristic storage unit 42 accepts and stores in advance via the input unit 70. The correspondence between the characteristic data may be determined by, for example, pattern recognition. Alternatively, for example, the closest characteristic data in the characteristic database may be selected by the least squares method.

なお、欠陥判別部37は、ビーム径d(m,n)の変化に対する規格化信号強度R(m,n)の変化傾向から欠陥の判別を行ってもよい。 The defect discrimination unit 37 may discriminate defects from the tendency of the normalized signal intensity R (m, n) to change with respect to the change in the beam diameter d (m, n).

図23に示すように、ビーム径dの変化に対する規格化信号強度R(m,n)の変化、すなわち規格化信号強度R(m,n)のビーム径dへの依存特性によって、欠陥の大小の判別が可能である。 As shown in FIG. 23, the magnitude of the defect depends on the change in the normalized signal intensity R (m, n) with respect to the change in the beam diameter d, that is, the dependent characteristic of the normalized signal intensity R (m, n) on the beam diameter d. Can be determined.

以上は、ビーム径設定切り替え部35によるビーム径dの切り替えによる規格化信号強度R(m,n)の変化に基づく判定方法であるが、前記のステップS09およびステップS10による測定座標への依存特性による方法を用いてもよい。すなわち、以下に説明するように、ビーム径dの切り替えと併せて、測定座標設定切り替え部31が測定座標番号nを切り替え、これによる規格化信号強度R(m,n)の変化に基づく判定方法である。 The above is the determination method based on the change in the normalized signal intensity R (m, n) due to the switching of the beam diameter d by the beam diameter setting switching unit 35. The method according to the above may be used. That is, as described below, the measurement coordinate setting switching unit 31 switches the measurement coordinate number n in addition to the switching of the beam diameter d, and the determination method based on the change in the normalized signal intensity R (m, n) due to this switching. Is.

すなわち、本実施形態において、演算部30の測定座標設定切り替え部31が測定座標番号nを切り替えることで、検査対象1内の所定の位置を通過する超音波ビームの態様である測定座標番号nが第1の測定座標番号n1となるような第1条件と、検査対象1内の所定の位置を通過する超音波ビームの態様である測定座標番号nが第1の測定座標番号n1とは異なる第2の測定座標番号n2となるような第2条件を設定するように構成することもできる。 That is, in the present embodiment, when the measurement coordinate setting switching unit 31 of the calculation unit 30 switches the measurement coordinate number n, the measurement coordinate number n, which is an aspect of the ultrasonic beam passing through the predetermined position in the inspection target 1, is The first condition such that the first measurement coordinate number n1 and the measurement coordinate number n, which is an aspect of the ultrasonic beam passing through a predetermined position in the inspection target 1, are different from the first measurement coordinate number n1. It is also possible to set a second condition such that the measurement coordinate number n2 of 2 is obtained.

測定座標設定切り替え部31による測定座標番号nの切り替えは、被駆動素子群を構成する超音波素子11の選択、および選択した複数の超音波素子11のそれぞれに対する遅延時間、の少なくともいずれかによって設定可能である。 The switching of the measurement coordinate number n by the measurement coordinate setting switching unit 31 is set by at least one of the selection of the ultrasonic element 11 constituting the driven element group and the delay time for each of the selected plurality of ultrasonic elements 11. It is possible.

なお、測定座標設定切り替え部31が測定座標番号nの切り替えに代えて、超音波アレイプローブ10全体を走査してもよいし、リニアアレイのように被駆動素子群を変化させていってもよい。 Instead of switching the measurement coordinate number n, the measurement coordinate setting switching unit 31 may scan the entire ultrasonic array probe 10 or may change the driven element group as in the linear array. ..

図24は、実施形態に係る超音波探傷方法において、2つの小欠陥が存在する場合であって、第1のビーム径で、測定位置による違いを説明する概念的な断面図であり、第1の測定位置Paの場合を示し、また、図25は、第2の測定位置Pbの場合を示す。2つの小欠陥2bが存在している場合を例にとって示している。 FIG. 24 is a conceptual cross-sectional view illustrating the difference between the first beam diameter and the measurement position in the case where two small defects are present in the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment. The case of the measurement position Pa of the above is shown, and FIG. 25 shows the case of the second measurement position Pb. The case where two small defects 2b are present is shown as an example.

また、図26は、実施形態に係る超音波探傷方法において、2つの小欠陥が存在する場合であって、第2のビーム径で、測定位置による違いを説明する概念的な断面図であり、第1の測定位置Paの場合を示し、また、図27は、第2の測定位置Pbの場合を示す。 Further, FIG. 26 is a conceptual cross-sectional view illustrating the difference between the second beam diameter and the measurement position in the case where two small defects are present in the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment. The case of the first measurement position Pa is shown, and FIG. 27 shows the case of the second measurement position Pb.

なお図24および図25で示すビーム径番号m1の超音波ビームのビーム径d(m1,n1)およびd(m1,n2)は、図26および図27で示すビーム径番号m2の超音波ビームのビーム径d(m1,n1)およびd(m1,n2)より小さい。 The beam diameters d (m1, n1) and d (m1, n2) of the ultrasonic beam having the beam diameter number m1 shown in FIGS. 24 and 25 are the ultrasonic beams having the beam diameter number m2 shown in FIGS. 26 and 27. It is smaller than the beam diameters d (m1, n1) and d (m1, n2).

まず、図24および図25に示すビーム径が小さい方のビーム径番号m1の場合について説明する。今、図24に示すように、第1の測定座標番号n1においては、ビーム径d(m1、n1)が2つの小欠陥2bの一方の大きさとほぼ等しく、超音波ビームのほぼ全量が反射される。一方、図25に示すように、測定座標番号n2においては、超音波ビームが一方の小欠陥2bの中心からずれるため、ごく一部が反射されるにとどまる。なお、さらに測定座標番号nがずれると、他の小欠陥2cでの反射が生ずるため、再び規格化信号強度R(m1,n1)は増加する。 First, the case of the beam diameter number m1 having the smaller beam diameter shown in FIGS. 24 and 25 will be described. Now, as shown in FIG. 24, at the first measurement coordinate number n1, the beam diameter d (m1, n1) is substantially equal to the size of one of the two small defects 2b, and almost the entire amount of the ultrasonic beam is reflected. To. On the other hand, as shown in FIG. 25, at the measurement coordinate number n2, the ultrasonic beam deviates from the center of one of the small defects 2b, so that only a small part is reflected. If the measurement coordinate number n is further deviated, reflection occurs in another small defect 2c, so that the normalized signal intensity R (m1, n1) increases again.

したがって、ビーム径番号m1の超音波ビームのビーム径d(m1,n1)の場合において、測定座標番号n1の場合の規格化信号強度R(m1,n1)は、測定座標番号n2の場合の規格化信号強度R(m1,n2)より大きい。 Therefore, in the case of the beam diameter d (m1, n1) of the ultrasonic beam having the beam diameter number m1, the normalized signal intensity R (m1, n1) in the case of the measurement coordinate number n1 is the standard in the case of the measurement coordinate number n2. Normalized signal strength R (m1, n2) is larger.

次に、図26および図27に示すビーム径が大きいビーム径番号m2の場合について説明する。今、図26に示すように、第1の測定座標番号n1においては、ビーム径d(m2、n1)が2つの小欠陥2bの一方の大きさとほぼ等しく、超音波ビームのほぼ全量が反射される。一方、図27に示すように、測定座標番号n2においては、超音波ビームが一方の小欠陥2b全てをカバーしなくなる代わりに、他方の小欠陥2bの一部をカバーするようになる。したがって、2つの小欠陥2bそれぞれからの反射分の合計は、ほぼ一定となる。 Next, the case of the beam diameter number m2 having a large beam diameter shown in FIGS. 26 and 27 will be described. Now, as shown in FIG. 26, at the first measurement coordinate number n1, the beam diameter d (m2, n1) is substantially equal to the size of one of the two small defects 2b, and almost the entire amount of the ultrasonic beam is reflected. To. On the other hand, as shown in FIG. 27, at the measurement coordinate number n2, the ultrasonic beam does not cover all the small defects 2b on one side, but covers a part of the small defects 2b on the other side. Therefore, the total of the reflections from each of the two small defects 2b is almost constant.

したがって、ビーム径d(m1,n1)すなわちビーム径番号m1の超音波ビームの場合においては、測定座標番号n1の場合の規格化信号強度R(m1,n1)は、測定座標番号n2の場合の規格化信号強度R(m1,n2)より大きい。 Therefore, in the case of an ultrasonic beam having a beam diameter d (m1, n1), that is, a beam diameter number m1, the normalized signal intensity R (m1, n1) in the case of the measurement coordinate number n1 is the case of the measurement coordinate number n2. It is larger than the standardized signal strength R (m1, n2).

図28は、実施形態に係る超音波探傷方法において、2つの小欠陥が存在する場合の、測定座標の変化に対する規格化信号強度の変化を示すグラフである。横軸は、測定座標Pの座標の値(測定座標番号)nであり、縦軸は、規格化信号強度R(m,n)である。 FIG. 28 is a graph showing a change in normalized signal strength with respect to a change in measurement coordinates when two small defects are present in the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment. The horizontal axis is the coordinate value (measurement coordinate number) n of the measurement coordinate P, and the vertical axis is the normalized signal strength R (m, n).

実線の曲線Eは超音波のビーム径d(1、n)が小欠陥2bのそれぞれの径と同程度の場合、点線の曲線Fは超音波のビーム径d(2、n)が小欠陥2bのそれぞれの径より大きな場合を示す。 In the solid line curve E, when the ultrasonic beam diameter d (1, n) is about the same as the respective diameters of the small defects 2b, in the dotted line curve F, the ultrasonic wave beam diameter d (2, n) is the small defect 2b. The case where it is larger than each diameter of is shown.

超音波のビーム径d(1、n)が小欠陥2bのそれぞれの径と同程度の場合、測定座標Pの値nが小欠陥2bの一方の位置に対応する値に近づくと徐々に反射量が増える。さらに、小欠陥2bの一方の位置に対応する値になると、超音波ビームのほぼ全量が反射する。さらに座標nを変化させると、超音波ビームが2つの小欠陥2bの間を通過するため、反射成分が低下する。さらに、小欠陥2bの他方の位置に対応する値になると、再び、超音波ビームのほぼ全量が反射する。さらに位置がずれると、反射量が低下する。 When the beam diameter d (1, n) of the ultrasonic wave is about the same as the diameter of each of the small defects 2b, the amount of reflection gradually increases as the value n of the measurement coordinates P approaches the value corresponding to one position of the small defect 2b. Will increase. Further, when the value corresponds to one position of the small defect 2b, almost the entire amount of the ultrasonic beam is reflected. When the coordinates n are further changed, the ultrasonic beam passes between the two small defects 2b, so that the reflection component is reduced. Further, when the value corresponds to the other position of the small defect 2b, almost the entire amount of the ultrasonic beam is reflected again. If the position is further displaced, the amount of reflection decreases.

以上のような変化から、横軸の測定座標Pの変化に対して、規格化信号強度R(m,n)には、2つのピークが発生する。 From the above changes, two peaks are generated in the normalized signal intensity R (m, n) with respect to the change in the measurement coordinate P on the horizontal axis.

一方、超音波のビーム径d(2,n)が、2つの小欠陥2bが存在する範囲よりも大きく、2つの小欠陥2bをカバーしている場合は、これらをカバーしている範囲では、測定座標が変化しても、反射波強度はほとんど変化しないため、幅の広い1つのピークとなる。 On the other hand, when the beam diameter d (2, n) of the ultrasonic wave is larger than the range in which the two small defects 2b exist and covers the two small defects 2b, in the range covering these, the range is covered. Even if the measured coordinates change, the reflected wave intensity hardly changes, so that one peak has a wide width.

図29は、実施形態に係る超音波探傷方法において、1つの大欠陥が存在する場合の、測定座標の変化に対する規格化信号強度の変化を示すグラフである。すなわち、測定座標を変化させた場合の規格化信号強度の変化を示すグラフであり、単体欠陥の場合である。図28と同様に、横軸は、測定座標Pであり、縦軸は、規格化信号強度R(m,n)である。また、実線の曲線Eは超音波のビーム径d(1、n)が大欠陥2a(図17)の径と同程度の場合、点線の曲線Fは超音波のビーム径d(2、n)が大欠陥2aの径より大きな場合を示す。 FIG. 29 is a graph showing a change in normalized signal strength with respect to a change in measurement coordinates when one major defect is present in the ultrasonic flaw detection method according to the embodiment. That is, it is a graph showing a change in the normalized signal strength when the measurement coordinates are changed, and is a case of a single defect. Similar to FIG. 28, the horizontal axis is the measurement coordinate P, and the vertical axis is the normalized signal strength R (m, n). Further, in the solid line curve E, when the ultrasonic beam diameter d (1, n) is about the same as the diameter of the large defect 2a (FIG. 17), the dotted line curve F is the ultrasonic wave beam diameter d (2, n). Is larger than the diameter of the large defect 2a.

図29では、欠陥が、図28では2つの小欠陥2cの場合であるのに対して、大欠陥2aが1つ存在する場合である点が異なる。 29 shows the case where the defect is two small defects 2c in FIG. 28, whereas FIG. 29 shows the case where one large defect 2a is present.

ビーム径dが大きい場合は、図29に示したように信号強度に大きな変化は発生しない。これはビーム径dに対して欠陥2aの大きさが大きいため、超音波ビームが欠陥2aのどこかに照射され、ほぼ全量が反射するためである。 When the beam diameter d is large, the signal intensity does not change significantly as shown in FIG. 29. This is because the size of the defect 2a is larger than the beam diameter d, so that the ultrasonic beam is irradiated to somewhere in the defect 2a and almost the entire amount is reflected.

ステップS09の次には、前述のように、欠陥判別部37が欠陥を判別する(ステップS10)。 After step S09, as described above, the defect determination unit 37 determines the defect (step S10).

欠陥判別部37は、測定座標設定切り替え部31により切り替えられた複数の測定座標Pについての超音波ビームによるそれぞれの反射波の規格化信号強度R(m,n)、あるいは規格化信号強度R(m,n)の相対値を、依存特性記憶部42に収納されたビーム径依存性データベースと照合して、欠陥2の状況、すなわち、欠陥2の大きさ等を判別する。 The defect determination unit 37 has a standardized signal intensity R (m, n) or a standardized signal intensity R (m, n) of each reflected wave by the ultrasonic beam for a plurality of measurement coordinates P switched by the measurement coordinate setting switching unit 31. The relative values of m and n) are collated with the beam diameter dependence database stored in the dependency characteristic storage unit 42 to determine the situation of the defect 2, that is, the size of the defect 2.

以上のように、測定座標Pの変化に対する規格化信号強度R(m,n)の変化、すなわち規格化信号強度R(m,n)の測定座標への依存特性によっても、欠陥の大小の判別が可能である。 As described above, the magnitude of the defect is discriminated by the change in the normalized signal strength R (m, n) with respect to the change in the measured coordinate P, that is, the dependent characteristic of the normalized signal strength R (m, n) depending on the measured coordinate. Is possible.

以上のように、本実施形態によれば、超音波探傷において単体欠陥と群欠陥を識別するなど、高精度な探傷検査が可能となる。 As described above, according to the present embodiment, highly accurate flaw detection inspection is possible, such as distinguishing between single defects and group defects in ultrasonic flaw detection.

[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.

たとえば、実施形態においては、被駆動素子群を構成する超音波素子11のそれぞれから、個別に超音波を送信しその反射波をそれぞれ個別に収集し、その後、信号処理として合成し、仮想的な超音波ビームを形成するものとして扱っているが、これに限定されない。すなわち、被駆動素子群を構成する超音波素子11について、実際にそれぞれの遅延時間を考慮して送信を行い、実際に超音波ビームを形成し、反射波を得ることでもよい。 For example, in the embodiment, ultrasonic waves are individually transmitted from each of the ultrasonic elements 11 constituting the driven element group, the reflected waves are individually collected, and then synthesized as signal processing to be virtual. It is treated as forming an ultrasonic beam, but is not limited to this. That is, the ultrasonic element 11 constituting the driven element group may be actually transmitted in consideration of the delay time of each, and an ultrasonic beam may be actually formed to obtain a reflected wave.

また、前述の式(1)で示したように、超音波のビーム径dは(Lf・λ/D)に比例することから、超音波の波長λを変更することにより超音波のビーム径dを調製する方法を用いてもよい。波長λの変更は、超音波素子11の振動子の面積あるいは厚みを変更することにより可能であり、これらを変更した超音波素子11を有する超音波アレイプローブに交換して行う方法などがある。 Further, as shown by the above equation (1), since the ultrasonic beam diameter d is proportional to (Lf · λ / D), the ultrasonic beam diameter d can be changed by changing the wavelength λ of the ultrasonic wave. You may use the method of preparing. The wavelength λ can be changed by changing the area or thickness of the vibrator of the ultrasonic element 11, and there is a method of exchanging these with an ultrasonic array probe having the changed ultrasonic element 11.

また、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。 In addition, the 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、2…欠陥、2a…単体欠陥、2b、2c…小欠陥、3…焦点、5…音響接触媒質、10…超音波アレイプローブ、11…超音波素子、12…保持部、15…移動駆動部、20…受発信部、21…電位差印加部、22…切り替え部、23…AD変換部、30…演算部、31…測定座標設定切り替え部(設定切り替え部)、32…遅延時間演算部、33…合成演算部、34…探傷画像描画部、35…ビーム径設定切り替え部(設定切り替え部)、36…規格化信号強度算出部、37…欠陥判別部、40…記憶部、41…信号処理情報記憶部、42…依存特性記憶部、50…制御部、60…表示部、70…入力部、100…超音波探傷装置、110…試験盤、C…被駆動素子群の中心、P…測定座標 1 ... Inspection target, 2 ... Defect, 2a ... Single defect, 2b, 2c ... Small defect, 3 ... Focus, 5 ... Acoustic contact medium, 10 ... Ultrasonic array probe, 11 ... Ultrasonic element, 12 ... Holding part, 15 ... Moving drive unit, 20 ... Transmission / reception unit, 21 ... Potential difference application unit, 22 ... Switching unit, 23 ... AD conversion unit, 30 ... Calculation unit, 31 ... Measurement coordinate setting switching unit (setting switching unit), 32 ... Delay time Calculation unit, 33 ... Composite calculation unit, 34 ... Damage detection image drawing unit, 35 ... Beam diameter setting switching unit (setting switching unit), 36 ... Standardized signal strength calculation unit, 37 ... Defect discrimination unit, 40 ... Storage unit, 41 ... Signal processing information storage unit, 42 ... Dependent characteristic storage unit, 50 ... Control unit, 60 ... Display unit, 70 ... Input unit, 100 ... Ultrasonic flaw detector, 110 ... Test board, C ... Center of driven element group, P ... Measurement coordinates

Claims (5)

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所定の方向に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、
被駆動素子群を構成する複数の前記超音波素子を選択し、選択した前記超音波素子のそれぞれによる超音波の送受信のタイミングを相互にずらすための遅延時間を算出し、算出した前記遅延時間に基づいて送受信された前記超音波に基づいて前記検査対象に内在する欠陥の存在状況を判別する演算部と、
を備え、
前記演算部は、前記検査対象内の所定の位置への超音波ビームの態様が第1態様となるような第1条件と、前記第1態様とは異なる第2態様となるような第2条件を切り替え可能に構成され
前記超音波ビームの前記第1態様と前記第2態様とはビーム径が異なり、前記演算部はビーム径を切り替えるビーム径設定切り替え部をさらに有することを特徴とする超音波探傷装置。
An ultrasonic array probe having a plurality of ultrasonic elements arranged in a predetermined direction for transmitting ultrasonic waves to the inspection target and receiving the ultrasonic waves reflected by the inspection target.
A plurality of the ultrasonic elements constituting the driven element group are selected, a delay time for mutually shifting the timing of transmission / reception of ultrasonic waves by each of the selected ultrasonic elements is calculated, and the calculated delay time is set to the calculated delay time. A calculation unit that determines the existence status of defects inherent in the inspection target based on the ultrasonic waves transmitted and received based on the above.
Equipped with
The calculation unit has a first condition in which the mode of the ultrasonic beam to a predetermined position in the inspection target is the first mode, and a second condition in which the mode is different from the first mode. Is configured to be switchable ,
The ultrasonic flaw detector is characterized in that the beam diameter is different from the first aspect and the second aspect of the ultrasonic beam, and the calculation unit further includes a beam diameter setting switching unit for switching the beam diameter .
前記ビーム径設定切り替え部は、前記被駆動素子群を構成する前記超音波素子の数により前記ビーム径を設定することを特徴とする請求項1に記載の超音波探傷装置。 The ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein the beam diameter setting switching unit sets the beam diameter according to the number of ultrasonic elements constituting the driven element group . 前記ビーム径設定切り替え部は、前記超音波ビームの焦点深さを変更することにより前記ビーム径を設定することを特徴とする請求項に記載の超音波探傷装置。 The ultrasonic flaw detector according to claim 1 , wherein the beam diameter setting switching unit sets the beam diameter by changing the focal depth of the ultrasonic beam . 前記超音波ビームの前記第1態様と前記第2態様は、前記超音波ビームを照射する測定座標が異なり、当該測定座標を設定し切り替える測定座標設定切り替え部をさらに有することを特徴とする請求項に記載の超音波探傷装置。 The first aspect and the second aspect of the ultrasonic beam are characterized in that the measurement coordinates for irradiating the ultrasonic beam are different and the measurement coordinate setting switching unit for setting and switching the measurement coordinates is further provided. The ultrasonic flaw detector according to 1 . 超音波アレイプローブの被駆動素子群を構成する複数の超音波素子のそれぞれが検査対象に超音波を送信し、複数の前記超音波素子が前記検査対象からの反射波を受信する超音波受発信ステップと、
設定切り替え部が、複数の前記超音波素子のそれぞれから送信された超音波により形成された超音波ビームの態様が第1態様となる第1条件と前記第1態様とは異なる第2態様となる第2条件を設定する設定ステップと、
欠陥判別部が、前記第1態様の前記超音波ビームの第1反射信号と、前記第2態様の前記超音波ビームの第2反射信号に基づいて欠陥を判別する欠陥判別ステップと、
を有し、
前記超音波ビームの前記第1態様と前記第2態様とは当該超音波ビームのビーム径が異なり、当該ビーム径を変化させるビーム径切り替えステップをさらに有する、
ことを特徴とする超音波探傷方法
Each of the plurality of ultrasonic elements constituting the driven element group of the ultrasonic array probe transmits ultrasonic waves to the inspection target, and the plurality of the ultrasonic elements receive the reflected waves from the inspection target. Steps and
The setting switching unit has a first condition in which the mode of the ultrasonic beam formed by ultrasonic waves transmitted from each of the plurality of ultrasonic elements is the first mode, and a second mode different from the first mode. The setting step to set the second condition and
The defect discriminating unit determines the defect based on the first reflected signal of the ultrasonic beam of the first aspect and the second reflected signal of the ultrasonic beam of the second aspect, and a defect discriminating step.
Have,
The first aspect and the second aspect of the ultrasonic beam have different beam diameters of the ultrasonic beam, and further include a beam diameter switching step for changing the beam diameter.
An ultrasonic flaw detection method characterized by this.
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