JPH0749338A - 超音波探傷評価方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】欠陥エコーと形状エコーとの判別が明確に行
え、これにより熟練を必要としないで反射源が欠陥であ
るか非欠陥であるかの判定を容易かつ確実に行えるとと
もに、欠陥の超音波探触子からの正確な深さ位置を高精
度で検知することができ、かつ探傷範囲を被検査用材料
の板厚全体に亘って拡大できる超音波探傷評価方法およ
び装置を提供することを目的とする。 【構成】被検査用材料１１の表面に沿って超音波探触子
１２を走査させ、反射源ａからのエコー検出、超音波探
触子の位置検出および超音波探触子から反射源までのビ
ーム路程検出を一定パルス幅で同期的に進めてゆき、各
エコー検出位置毎に前回エコー検出位置からの超音波探
触子の位置変化量、ビーム路程の変化量およびエコー高
さの変化量をそれぞれ求め、その求めたデータ中のエコ
ー高さのピーク点が被検査用材料中の一定領域内にある
場合にはその反射源が欠陥と評価し、そのピーク点が前
記領域外にある場合には非欠陥と評価する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は溶接欠陥検査等に適用さ
れる超音波探傷評価方法および装置に係り、特に自動探
傷を行う場合の超音波エコーに基づく反射源の位置検出
の高精度化、ひいては欠陥等の評価精度の向上が図れる
超音波探傷評価方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波探傷法に基づく鋼材溶接部等の欠
陥検査等においては、超音波探触子を鋼材等の材料表面
に沿って走査させ、その超音波探触子から発せられる超
音波ビームのエコー高さの検出により欠陥位置の特定を
行っている。

【０００３】すなわち、超音波ビームの反射エコーは材
料中の溶接欠陥部等で大きくなるので、エコー高さが大
きく現れる位置を、超音波探触子の位置情報に基づいて
検出することにより特定するものである。

【０００４】この超音波探傷の原理を図８に模式的に示
す。同図（Ａ）に示すように、超音波探触子１から発し
た超音波ビーム２は、被検査材料３中を伝播するとき
に、ビーム中心Ｏの周りに外方に向って徐々に音波エネ
ルギが弱くなる形で、一定の立体的な指向角で矢印ａの
如く三次元的に束状に広がりながら進む。

【０００５】そして同図（Ａ）に示すように、被検査材
料３中に欠陥４がある場合、エコー高さを縦軸に、また
超音波探触子１の移動距離を横軸にとったグラフ５にお
いて、ビーム２の広がりＡと同様の広がりＡ´を持つエ
コー曲線Ｂが得られ、このエコー曲線Ｂとその位置情報
等とに基づいて、被検査材料３中の欠陥位置が求められ
る。

【０００６】但し、この場合の欠陥は、同図（Ｂ）に４
´で示すように、エコー曲線Ｂの広がりＡ´に基づき、
被検査材料３中で上下に一定の長さを有するものとして
認識されることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の方法で実際に溶
接欠陥検査等を行う場合、超音波ビームの広がりに起因
して、反射源が真の欠陥か否かの評価について問題が生
じることがある。すなわち、図９（Ａ）は超音波探触子
１として斜角探触子を用い、溶接部の探傷を行う様子を
模式的に示したものである。

【０００８】超音波探触子１が一定の走査範囲Ｃで移動
する途中で、被検査材料３である鋼板の突合せ溶接部６
内に欠陥４（反射源）があると、同図に示すように、欠
陥４からの反射エコー７が得られるが、欠陥ではない溶
接端部８も反射源となって、ここでも反射エコー９，１
０が得られる。

【０００９】これらの反射エコー９，１０は、前述した
超音波ビームの広がりのため、反射源が接近している場
合には、図９（Ｂ）に示すように、複数のピーク点Ｐ1
，Ｐ2 ，Ｐ3 を持つ連続波Ｄとして検出される。

【００１０】このように、複数のピーク点Ｐ1 ，Ｐ2 ，
Ｐ3 を持つ連続波Ｄのデータが得られた場合、Ｐ1 は欠
陥の反射エコーであるが、Ｐ1 ，Ｐ2 は欠陥でない反射
源からのエコー（以下、形状エコーという）であるとい
う判定は、手動探傷では多くの経験を積まなければでき
ない。一方、自動探傷において検査部を断面表示する場
合には、図９（Ｃ）に示すように、反射源が各包絡線に
対応して実際より幅広い像Ｅ，Ｆが現れる。この場合、
Ｆは形状エコーであるにも拘らず、溶接部まで入り込
み、欠陥か否か不明確である。

【００１１】そこで従来、省力化等の点から進められて
いる超音波探傷技術においては、図９（Ｂ）に示す１つ
のピーク点Ｐ1 をもつ包絡線と２つのピーク点Ｐ2 ，Ｐ
3 をもつ包絡線とが現れた場合、各ピーク点Ｐ1 ，Ｐ2
，Ｐ3 の連続・不連続を特に考慮することなく、包絡
線の幅Ａ1 ，Ａ2 に基づいて反射源があるものと推定し
ている。つまり、図９（Ｃ）に示すように、溶接部６の
一定範囲内に反射源Ｅ，Ｆの像が認識される場合を想定
し、実際の板厚Ｔから一定の領域ｔを除去した狭い範囲
を検査範囲として定め、この形状エコー９，１０を欠陥
エコーではないとする処理等を行っている。ところが、
この場合に、誤検出を避けようとすると、同図の仮想線
Ｇから外側（図の下側）の領域を除外するなどの方法を
とらざるを得ず、それだけ試験範囲が狭まることにな
る。

【００１２】なお、前記のグラフ画像を反射源毎に色分
けする、いわゆるカラー化により、反射エコーの高さを
忠実に画像化し、色分け状態の把握により人の目で判断
することは可能である。しかし、これを自動化するする
ためには、複雑な画像処理技法が必要になり、設備や操
作の複雑化あるいはコスト等の観点から、探傷試験の実
用には適さないものとなり、高速処理を行う際にも障害
となる。

【００１３】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、欠陥エコーと形状エコーとの判別が明確に行
え、これにより熟練を必要としないで反射源が欠陥であ
るか非欠陥であるかの判定を容易かつ確実に行えるとと
もに、欠陥の超音波探触子からの正確な深さ位置を高精
度で検知することができ、かつ探傷範囲を被検査用材料
の板厚全体に亘って拡大できる超音波探傷評価方法およ
び装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段および作用】発明者におい
て、反射エコのピーク点が現われる位置とビーム路程と
の関係についての検討を行なった結果、次のような傾向
が存在することが判明した。

【００１５】即ち、図７は、縦軸にエコー高さＨおよび
ビーム路程Ｗをとり、横軸にプローブ位置Ｙをとってこ
れらの関係を示したものである。超音波探触子を超音波
ビームの入射方向に沿って走査してゆくと、反射源から
超音波探触子が遠ざかるに連れてビーム路程Ｗは一次関
数的に漸増してゆく。また、エコー高さＨは反射源があ
るごとに、それぞれピーク値Ｈｍ，Ｈｎをもつ緩かな包
絡線を描く。そしてこのような場合、ビーム路程Ｗは一
連に漸増してゆくのではなく、１つの包絡線から別の包
絡線に移行する段階でステップ状態で大きく変化する
（Ｗ1 ）。

【００１６】このことから、発明者は、エコー高さＨと
ともにビーム路程Ｗの変化を観察することによって、反
射源の異同が判別可能となることを見出した。即ち、ビ
ーム路程Ｗの変化量が被検査体の板厚、超音波探触子の
種類その他の要素に基づいて定められる一定の基準値Δ
Ｗよりも大きい場合には、反射源が独立したものと推定
でき、逆にビーム路程Ｗの変化量が基準値ΔＷよりも小
さい場合には反射源が一連のものと推定できる。

【００１７】このことは超音波探触子の位置Ｙの変化量
についても同様であり、反射エコー検出時の超音波探触
子の位置Ｙの変化量が基準値ΔＹよりも大きい場合には
反射源が独立、小さい場合には一連のものと推定でき
る。

【００１８】さらに、発明者においては、反射源が近接
配置の独立のものか一体のものかの判定を、反射エコー
のエコー高さＨの連続性評価によっても行なえることが
わかった。

【００１９】即ち、ピーク点を基にして、反射エコーを
グループ化する方法である。例えば独立した１つの反射
源が他の隣接するものなく単独で存在する場合には、エ
コー曲線として１つのピーク値Ｈｍを有し両裾のエコー
高さが小さい包絡線が現われ、また、複数の反射源が隣
接して存在するような場合には１つの包絡線に複数のピ
ーク値Ｈｎ，Ｈｌを有するエコー形状が現われる。この
ような場合には、上述の如く従来技術では反射源の独立
性判定が困難であった。

【００２０】しかるに、発明者においては、このように
連続するエコー群の中に複数のピーク値Ｈｍ，Ｈｎ，Ｈ
ｌが含まれているとき、各ピーク値Ｈｍ，Ｈｎ，Ｈｌと
その裾の部分である前後の極小値までのエコー高さの変
化量Ｈ1 ，Ｈ2 ，Ｈ3 ，Ｈ4を一定の基準値ΔＨと比較
すると、そのエコー高さＨの変化量Ｈ1 ，Ｈ2 ，Ｈ3，
Ｈ4 が基準値ΔＨより大きい場合には反射源が独立した
ものであり、小さい場合には一連の反射源であるという
関係が存在することを見出した。この基準値は、溶接材
料や形態、超音波探触子の種類等の条件に基づいて設定
することができる。

【００２１】しかして、請求項１の発明に係る超音波探
傷評価方法は、被検査用材料の表面に沿って超音波探触
子を走査させ、反射源からのエコー検出、超音波探触子
の位置検出および超音波探触子から反射源までのビーム
路程検出を一定パルス幅で同期的に進めてゆき、各エコ
ー検出位置毎に前回エコー検出位置からの超音波探触子
の位置変化量、ビーム路程の変化量およびエコー高さの
変化量をそれぞれ求め、その求めたデータ中のエコー高
さのピーク点が被検査用材料中の一定領域内にある場合
にはその反射源が欠陥と評価し、そのピーク点が前記領
域外にある場合には非欠陥と評価することを特徴とす
る。

【００２２】本発明によれば、超音波探触子の移動距
離、または超音波探触子と超音波の反射源との間のビー
ム路程に基づき、反射エコーのピーク点が現われる反射
源位置が特定され、その特定された反射源の位置が被検
査体の一定領域内にある場合には、その反射源が欠陥と
評価され、同領域外にある場合には非欠陥と評価され
る。

【００２３】したがって、本発明によれば、ピーク点に
対応する反射源位置を直接的に割出し、これにより欠陥
・非欠陥の評価を行なうので、反射エコーのピーク点を
含むエコー波形のうち一定幅の部分を反射源として概略
的に評価する従来の方法に比べて、非欠陥として消去す
る範囲をより少なくすることができる。

【００２４】請求項２の発明は、被検査用材料の表面に
沿って超音波探触子を走査させ、反射源からのエコー検
出および超音波探触子から反射源までのビーム路程検出
を一定パルス幅で同期的に進めてゆき、各エコー検出位
置毎に前回エコー検出位置からのビーム路程の変化量お
よびエコー高さの変化量をそれぞれ求め、その各変化量
に基づいて、（１）前回エコー検出位置から今回エコー
検出位置までのビーム路程の変化量を一定の基準値と比
較して、ビーム路程変化量が基準値より小さい場合には
連続する一連のエコー群を同一グループと判別し、大き
い場合には別グループと判別する、（２）ビーム路程変
化量に基づく前記（１）の操作により同一グループとさ
れた場合において、連続するエコー群の中に複数のピー
ク値が含まれているとき、各ピーク値とその前後の極小
値とのエコー高さの変化量を一定の基準値と比較して、
エコー高さ変化量が基準値より小さい場合には連続する
一連のエコー群を同一グループと判別し、大きい場合に
は別グループと判別する、という前記（１）および
（２）の操作を行い、これにより、グループ分けされた
各グループのエコー群毎に独立した反射源が存在すると
評価するとともに、その各反射源の位置を、それぞれ超
音波探触子の位置情報およびビーム路程情報に基づいて
特定されるエコー高さのピーク点に対応する被検査材料
中の位置と評価することを特徴とする。

【００２５】本発明によれば、まず（１）の操作により
ビームの変化量が基準値よりも大きい場合には、その部
分に対応する位置を境界としてエコー群が別グループと
判別でき、そのエコー群毎に独立した反射源が存在する
ことがわかる。

【００２６】また、（１）の操作により同一グループと
判別された場合でも、（２）の操作により補追的にエコ
ー高さの包絡線毎に判別を行うことにより、複数の各ピ
ーク点の落差が一定以上であることが発見される場合が
あり、このときは、複数のエコー群にグループ分けさ
れ、各ピーク点に対応して互いに異なる反射源が存在す
ることがわかる。

【００２７】請求項３の発明は、被検査用材料の表面に
沿って超音波探触子を走査させ、反射源からのエコー検
出、超音波探触子の位置検出および超音波探触子から反
射源までのビーム路程検出を一定パルス幅で同期的に進
めてゆき、各エコー検出位置毎に前回エコー検出位置か
らの超音波探触子の位置変化量、ビーム路程の変化量お
よびエコー高さの変化量をそれぞれ求め、その各変化量
に基づいて、（１）前回エコー検出位置から今回エコー
検出位置までの超音波探触子の位置変化量を一定の基準
値と比較して、位置変化量が基準値より小さい場合には
連続する一連のエコー群を同一グループと判別し、大き
い場合には別グループと判別する、（２）超音波探触子
の位置変化量に基づく前記（１）の操作により同一グル
ープとされた場合において、前回エコー検出位置から今
回エコー検出位置までのビーム路程の変化量を一定の基
準値と比較して、ビーム路程変化量が基準値より小さい
場合には連続する一連のエコー群を同一グループと判別
し、大きい場合には別グループと判別する、（３）超音
波探触子の位置変化量およびビーム路程変化量に基づく
前記（１）および（２）の操作により同一グループとさ
れた場合において、連続するエコー群の中に複数のピー
ク値が含まれているとき、各ピーク値とその前後の極小
値とのエコー高さの変化量を一定の基準値と比較して、
エコー高さ変化量が基準値より小さい場合には連続する
一連のエコー群を同一グループと判別し、大きい場合に
は別グループと判別する、という前記（１）〜（３）の
操作を行い、これにより、グループ分けされた各グルー
プのエコー群毎に独立した反射源が存在すると評価する
とともに、その各反射源の位置を、それぞれ超音波探触
子の位置情報およびビーム路程情報に基づいて特定され
るエコー高さのピーク点に対応する被検査材料中の位置
と評価することを特徴とする。

【００２８】本発明では、請求項２の発明と同様のビー
ム路程の変化量に基づく判定に先だって、超音波探触子
の位置変化量に基づくグループ判別が行なわれる。この
位置変化による判別段階でエコー群が別グループと判別
された場合には、ビーム路程およびエコー高さに基づく
判別を行なうまでもなく、反射源の特定が容易に行なえ
る。

【００２９】請求項４の発明は、請求項２または３に記
載の超音波探傷評価方法において、反射源が被検査用材
料中の一定領域内にあると判断された場合にはその反射
源が欠陥と評価し、その反射源が前記領域外にあると判
断された場合には非欠陥と評価することを特徴とする。

【００３０】本発明においては、例えば試験範囲を被検
査用材料の断面形状の全体に亘って設定しておき、請求
項１または２の発明の方法によって抽出されたピーク点
の位置を超音波試験の計算手法に基づいて求め、そのピ
ーク点の位置が設定された試験範囲に含まれない場合に
は、対応するエコーの反射源を被欠陥と評価する。

【００３１】本発明によれば、反射エコーのピーク点の
グループ化の方法によって材料中の反射源の位置を点と
して明確に把握した上で、形状エコーその他の不要エコ
ーとなる反射源を非欠陥として除外するものであるか
ら、例えば被検査材料の板厚全体に亘って試験領域を拡
大することができる。

【００３２】したがって、欠陥エコーと形状エコーとの
判別が明確に行え、これにより熟練を必要としないで反
射源が欠陥であるか非欠陥であるかの判定を容易かつ確
実に行えるとともに、欠陥の超音波探触子からの正確な
深さ位置を高精度で検知することができ、かつ探傷範囲
を被検査用材料の板厚全体に亘って拡大できる。

【００３３】請求項５の発明は、被検査用材料の表面に
沿って走査される超音波探触子と、前記超音波探触子の
位置を検出する位置検出器と、反射源からのエコー高さ
を検出するエコー検出器と、前記超音波探触子から反射
源までのビーム路程を検出するビーム路程検出器と、前
記位置検出器から出力される位置信号を入力し、各エコ
ー検出位置毎に前回エコー検出位置からの超音波探触子
の位置変化量を求め、その位置変化量を一定の基準値と
比較して、その基準値より小さい場合には両エコーを同
一反射源に属する同一グループ、その基準値より大きい
場合には両エコーを互いに異る反射源に属する非同一グ
ループとするプローブ位置変化量連続性評価手段と、前
記ビーム路程検出器から出力されるビーム路程信号を入
力し、各エコー検出位置毎に前回エコー検出位置からの
ビーム路程の変化量を求め、そのビーム路程変化量を一
定の基準値と比較して、その基準値より小さい場合には
両エコーを同一反射源に属する同一グループ、その基準
値より大きい場合には両エコーを互いに異る反射源に属
する非同一グループとするビーム路程変化量連続性評価
手段と、前記エコー検出器から出力されるエコー信号を
入力し、連続するエコー群の中に複数のピーク値が含ま
れているとき、各ピーク値からその後の極小値までのエ
コー高さの変化量を求め、その各エコー高さ変化量をそ
れぞれ一定の基準値と比較して、その基準値より小さい
場合には両エコーを同一反射源に属する同一グループ、
その基準値より大きい場合には両エコーが互いに異る反
射源に属する非同一グループとするエコー高さ変化量連
続性評価手段と、これら各評価手段からの連続性評価信
号を入力し、各グループ毎に、エコー高さのピーク値に
対応する超音波探触子の位置情報およびビーム路程情報
に基づいて被検査用材料中の反射源の位置を求め、その
反射源が前記被検査材料中の一定領域内にある場合には
欠陥と評価し、同領域外にある場合には非欠陥と評価す
る欠陥評価手段とを備えたことを特徴とする。

【００３４】本発明によれば、請求項１〜４の方法を自
動的に実施することができ、自動超音波探傷装置として
溶接欠陥検査等に有効的に利用することができる。

【００３５】しかも、本発明の装置は特別に複雑な画像
処理機構等を必要としないものであるから、実施化が極
めて容易に図れるようになる。

【００３６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図７を参照
して説明する。

【００３７】図１は本実施例による自動超音波探傷評価
装置の概略構成、図２および図３は同装置の詳細な回路
構成を示す。また、図４〜図６は本実施例による自動超
音波探傷評価方法の手順を示し、図７は作用を示す。

【００３８】本実施例の自動超音波探傷評価装置は図１
に示すように、被検査用材料１１の表面に沿って自動走
査される超音波探触子（プローブ）１２と、この超音波
探触子１２の位置Ｙを検出する位置検出器１３と、超音
波探触子１２から反射源ａまでのビーム路程Ｗを検出す
るビーム路程検出器１４と、反射源ａからのエコー高さ
Ｈを検出するエコー検出器１５とを備えている。

【００３９】そして、各検出器１３，１４，１５からの
検出信号に基づいてプローブ位置Ｙ，ビーム路程Ｗ，エ
コー高さＨの変化量を求め、これらの連続・非連続性の
評価を行なうプローブ位置変化量連続性評価手段１６、
ビーム路程連続性評価手段１７およびエコー高さ変化量
連続性評価手段１８を備えるとともに、これら各評価手
段１６，１７，１８からの評価信号を入力し、反射源ａ
が欠陥であるか否かの評価を行なう欠陥評価手段１９お
よびその表示を行なう表示手段２０を備えている。

【００４０】次に図２および図３によって各評価手段１
６，１７，１８，１９を詳細に説明する。

【００４１】図２に示すように、プローブ位置変化量連
続性評価手段１６は、超音波探触子１２の位置信号Ｙｉ
を反射エコーの検出に伴なって入力する入力レジスタ２
１と、前回の位置信号Ｙi-1 を入力する前回値レジスタ
２２と、今回と前回との位置変化量｜Ｙｉ−Ｙi-1 ｜の
演算を行なう減算回路２３と、その変化量を一定の基準
値ΔＹと比較する比較回路２４とを有している。

【００４２】入力レジスタ２１および前回値レジスタ２
２には各位置信号Ｙｉ，Ｙi-1 とともに、初期化信号Ｒ
および同期信号（クロック）Ｃが入力され、それぞれス
タート時にデータがクリアされるとともに、スタート
後、同一周期で逐次に今回値信号Ｙｉと前回値信号Ｙi-
1 とが減算回路２３に出力されて、その差｜Ｙｉ−Ｙi-
1 ｜が求められるようになっている。そして、この求め
られた差の値が、比較回路２４において基準値ΔＹと比
較され、｜Ｙｉ−Ｙi-1 ｜＞ΔＹの場合、即ち前回のエ
コー検出時のプローブ位置から今回のエコー検出時のプ
ローブ位置までの変化量が一定値ΔＹよりも大きい場合
に、各エコーが互いに別グループに属する（非連続）と
の判別信号１０１を出力するようになっている。

【００４３】また、ビーム路程連続性検出手段１７は、
反射エコー検出に伴なって超音波探触子１２と反射源ａ
との間のビーム路程信号Ｗｉを入力する入力レジスタ２
５と、前回のビーム路程信号Ｗi-1 を入力する前回値レ
ジスタ２６と、今回と前回とのビーム路程変化量｜Ｗｉ
−Ｗi-1 ｜の演算を行なう減算回路２７と、その変化量
を一定の基準値ΔＷと比較する比較回路２８とを有して
いる。

【００４４】そして、入力レジスタ２５および前回値レ
ジスタ２６には、ビーム路程信号Ｗｉ，Ｗi-1 ともに初
期化信号Ｒおよび同期信号Ｃとが入力され、それぞれス
タート時にデータがクリアされるとともに、スタート
後、同一周期で逐次に今回値信号Ｗｉと前回値信号Ｗi-
1 とが減算回路２７に出力されて、その差｜Ｗｉ−Ｗi-
1 ｜が求められるようになっている。そして、この求め
られた差の値が、比較回路２８において基準値ΔＷと比
較され、｜Ｗｉ−Ｗi-1 ｜＞ΔＷの場合、即ち前回のエ
コー検出時のビーム路程と今回のエコー検出時のビーム
路程との差が一定値ΔＷよりも大きい場合に、各エコー
が互いに別グループに属する（非連続）との判別信号１
０２を出力するようになっている。

【００４５】また、エコー高さ変化量連続性評価手段１
８は、超音波探触子１２で得られた反射エコーのエコー
高さ信号Ｈｉを入力する入力レジスタ２９と、位置信号
Ｙｉ、ビーム路程信号Ｗｉおよびエコー高さ信号Ｈｉの
それぞれピーク値を取込んで一時記憶を行なうピークレ
ジスタ３０と、このピークレジスタ３０中のエコー高さ
のピーク値Ｐ（Ｈ）と入力レジスタ２９からのエコー高
さ信号Ｈｉとを比較するピーク値更新用の比較回路３１
とを備え、今回の入力値Ｈｉがピーク値Ｐ（Ｈ）よりも
高い場合には、Ｈｉが新たなエコー高さのピーク値とな
り、このＨｉが更新パルスとしてピークレジスタ３０に
入力され、一時記憶されるようになっている。

【００４６】また、このエコー高さ変化量連続性評価手
段１８は、逐次更新されたエコー高さのピーク値Ｐ
（Ｈ）と、新たに入力されたエコー高さＨi-1 との差を
求める減算回路３２と、その差Ｐ（Ｈ）−Ｈi-1 を一定
のエコー高さの落差の基準値ΔＨと比較する比較回路３
３とを備え、Ｐ（Ｈ）−Ｈi-1 ＞ΔＨの場合に落差信号
１０３を出力するようになっている。

【００４７】さらに、このエコー高さ変化量連続性評価
手段１８は、極小出力回路３４を備えている。この極小
出力回路３４は、前回入力したエコー高さの値、即ち前
回値Ｈi-1 を保持する前回値レジスタ３５と、この前回
値Ｈi-1 と今回入力したエコー高さＨｉとを比較する比
較回路３６と、今回値Ｈｉが前回値Ｈi-1 以下であると
きにその値を入力する極小値レジスタ３７とを有し、常
に極小値が求められて、極小値信号１０４が出力される
ようになっている。

【００４８】この極小値信号１０４と前記の落差信号１
０３とが、共にアンド回路３８に入力された時、判別信
号１０５が出力されるようになっている。

【００４９】また、前述したピークレジスタ３０から、
プローブ位置Ｙ、ビーム路程Ｗ、エコー高さＨのそれぞ
れのピーク値を示すピーク信号１０６，１０７，１０８
も出力されるようになっている。

【００５０】欠陥評価手段１９は、グループメモリ３９
と、判定回路４０とを有している。グループメモリ３８
には前述した判別信号１０１〜１０５がオア回路４１を
介して所定の優先順位に従い、書込み信号１０９として
入力されるとともに、前述したピーク信号１０６〜１０
８も入力され、記憶される。そして、グループメモリ３
８から判定回路４０に、ピークグループデータ信号Ｇｊ
（Ｈ），Ｇｊ（Ｗ），Ｇｊ（Ｙ）が出力される。

【００５１】判定回路４０はビーム路程ピークグループ
データ信号Ｇｊ（Ｗ）およびプローブ位置ピークグルー
プデータ信号Ｇｊ（Ｙ）に基づいて反射源の位置を求
め、その求めた位置が一定の領域内にあるか否かによっ
て欠陥・非欠陥の判定を行なうもので、図３に示すよう
に、被検査材料中の反射源の深さ位置を求めて判定を行
なう乗算回路４２および範囲比較回路４３と、プローブ
走査方向に沿う横方向位置を求めて判定を行なう乗算回
路４４、減算回路４５および範囲比較回路４６と、前記
の両方向の判定により共に設定領域内に反射源位置が存
在する場合に欠陥信号を出力するアンド回路４７とを備
えている。なお、判定内容については後に詳述する。

【００５２】次に図４〜図７によって作用を説明する。

【００５３】図４は、図２の構成に基づいてグループ判
別を行なうまでの手順を示している。

【００５４】装置スタート後、まず入出力系統で初期化
処理が行なわれ（ステップＳ１，Ｓ２）、次いで入力系
統へのデータ入力が行なわれる（ステップＳ３）。

【００５５】入力系統としては図２の各レジスタ２１，
２２，２５，２６，２９，３５が主なものであり、各入
力データＹ，Ｗ，Ｈ（Ｙ：プローブ位置，Ｗ：ビーム路
程，Ｈ：エコー高さ）に添字ｉが０から設定される。出
力系統としてはグループメモリ３９が主なものであり、
添字ｊが０から設定される。

【００５６】なお、データ入力の際には入力レジスタ２
１…およびピークレジスタ３０等が初期化するタイミン
グか否かのチェックが常に行なわれ（ステップＳ４）、
初期化を行なう場合（ＹＥＳ，図示（Ｙ））には、ｉ＝
０からスタートする（ステップＳ５，Ｓ６）。なお、本
実施例ではｉ＝１からが今回入力値となり、ｉ＝０は前
回値データに相当するものとなる。

【００５７】探傷操作がスタートした後は、ステップＳ
４の判断がＮＯ（図示Ｎ）であるから、各計算段階に入
る。プローブ位置連続性評価手段１６では、まず減算回
路２３によりプローブ位置の変化量の計算が行なわれ
（ステップＳ７）、現在の位置（Ｙｉ）と１回前の位置
（Ｙi-1 ）との差の絶対値｜Ｙｉ−Ｙi-1 ｜が求められ
る。

【００５８】次に、求められた変化量と基準値ΔＹとの
比較ΔＹ≧｜Ｙｉ−Ｙi-1 ｜が行なわれる（ステップＳ
８）。変化量が基準値より小さい場合（ＹＥＳ）には、
今回値Ｙｉと前回値Ｙi-1 との各位置で検出されている
反射エコーが反射源の共通な同一グループに属するもの
と判別され、次のビーム路程の変化量計算のステップ
（Ｓ９）に移る。つまり、この場合には、図２の判別信
号１０１が出力されない。逆に変化量が基準値より大き
い場合（ＮＯ）には、今回値Ｙｉと前回値Ｙi-1との各
位置で検出されている反射エコーが反射源の異なる別グ
ループに属するものと判別され、図２の判別信号１０１
が出力されて、ビーム路程の変化等に基づく判別信号１
０２，１０５に優先して、欠陥評価手段１９のグループ
メモリ３９に入力され（ステップ１６）、その後、次の
位置（Ｙi+1 ）での変化量の計算へと進む。

【００５９】ステップＳ８の判断が（ＹＥＳ）で、ビー
ム路程の変化量計算のステップＳ９に移った場合には、
まず減算回路２７により現在のビーム路程Ｗｉと１回前
のビーム路程Ｗi-1 との差の絶対値｜Ｗｉ−Ｗi-1 ｜が
求められる。

【００６０】次に、この変化量と基準値ΔＷとの比較Δ
Ｗ≧｜Ｗｉ−Ｗi-1 ｜が行なわれる（ステップＳ１
０）。変化量が基準値より小さい場合（ＹＥＳ）には、
今回値Ｗｉと前回値Ｗi-1 とに対応する反射エコーが同
一グループに属するものと判別され、次のエコー高さ比
較のステップ（Ｓ１１）に移る。この場合にも、図２の
判別信号１０２は出力されない。逆に、変化量が基準値
より大きい場合（ＮＯ）には、今回値Ｗｉと前回値Ｗi-
1 との各位置で検出されている反射エコーが別グループ
に属するものと判別され、グループメモリ３９に入力さ
れ（ステップＳ１６）、その後、次のビーム路程（Ｗi+
1 ）の変化量の計算へと進む。

【００６１】ステップＳ１０の判断が（ＹＥＳ）でエコ
ー高さ比較のステップＳ１１に移った場合には、まず比
較回路３１により現在のエコー高さＨｉと、以前のピー
ク値Ｐ（Ｈ）との比較Ｈｉ＞Ｐ（Ｈ）が行なわれる。こ
の判断が（ＹＥＳ）であると、ピークレジスタ３０のピ
ーク値が更新され（ステップＳ１２）、その後、次回値
Ｈi+1 の入力へと進む（ステップＳ１９）。

【００６２】一方、このステップＳ１１の判断が（Ｎ
Ｏ）の場合、つまりピーク値Ｐ（Ｈ）より今回値Ｈｉが
小さい場合には、まず前回値Ｈi-1 が極小であるか否か
の判断が行なわれる（ステップＳ１３）。この判断が(N
O)であると、次回値Ｈi+1 の入力へと進み（ステップＳ
１９）、（ＹＥＳ）であると、前回値Ｈi-1 についての
ピーク値Ｐ（Ｈ）からの落差計算Ｐ（Ｈ）−Ｈi-1 が行
なわれ（ステップＳ１４）、次いで落差比較ΔＨ≧Ｐ
（Ｈ）−Ｈi-1 が行なわれる（ステップＳ１５）。

【００６３】つまり、エコー高さの極小値が現れる都
度、その前のピーク値からの落差が求められ、基準値と
の比較によって、１つの包絡線に含まれている複数のピ
ーク点に対応する反射源が独立か否か評価されるもので
ある。

【００６４】ステップＳ１５の判断が（ＹＥＳ）の場合
には、その前のピーク点に対応する反射源が独立ではな
いと評価され、次回値Ｈi+1 の入力へと進む（ステップ
Ｓ１９）。

【００６５】ステップＳ１５の判断が（ＮＯ）の場合に
は、その前のピーク点に対応する反射源が独立と評価さ
れ、その際のＹ，Ｗ，Ｈの値がグループデータとしてグ
ループメモリ３９に記憶される（ステップＳ１６）。こ
の場合には、前回値レジスタ２２，２６，３５に前回値
レジスタ初期化信号１１０が入力されることにより、そ
の各レジスタ２２，２６，３５に今回値データＹｉ，Ｗ
ｉ，Ｈｉが入力され、初期化が行なわれる（ステップＳ
１７）とともに、ピークレジスタ３０にピークレジスタ
初期化信号１１１が入力されてピークレジスタ３０の初
期化も行なわれる（ステップＳ１８）。この後は、次回
値Ｈi+1 の入力へと進む（テップＳ１９）。

【００６６】その後、ｉが最後か否かの判断（ステップ
Ｓ２０）が行なわれ、（ＮＯ）であればデータ入力（ス
テップＳ３）を繰返し、（ＹＥＳ）であれば終了とな
る。

【００６７】以上の操作により、グループ分けされた各
エコー群には、それぞれ独立した反射源が存在すると評
価される。次いで、各反射源位置の特定、および反射源
の欠陥・非欠陥の判定等が行なわれる。

【００６８】図５は図３の判定回路４０に基づく欠陥判
定の手順を示し、図６は欠陥判定用領域等の例を示して
いる。

【００６９】まず、図６および図３によって領域設定お
よび位置特定の方法等を説明する。

【００７０】図６には、被検査材料１１としての一対の
板材の溶接部１１ａの断面形状を示している。本実施例
では、反射源ａが欠陥と評価される領域Ａが、破線で囲
まれる範囲、即ち、溶接部１１ａにおける深さＳ（ｄ1
からｄ2 まで）および横方向長さＴ（Ｔ0 からＴ1 ま
で）の範囲とされている。反射源ａがこの領域Ａ内にあ
れば欠陥、同領域Ａ外にあれば非欠陥と評価される。

【００７１】また、反射源ａの位置を座標的に示すと、
深さｄ、横方向ｚの位置となり、この反射源ａの座標
は、超音波探触子１２の位置Ｙ、これより放出される超
音波ビーム２のビーム路程Ｗ、屈折角θ等によって次の
ように表わすことができる。

【００７２】

【数１】 上記の式において、Ｗは図４に示した欠陥評価手段１９
の判定回路４０に入力されるビーム路程ピークグループ
データ信号Ｇｊ（Ｗ）より求められ、Ｙは同様にプロー
ブ位置ピークグループデータ信号Ｇｊ（Ｙ）より求めら
れる。

【００７３】即ち、判定回路４０の乗算回路４２ではＧ
ｊ（Ｗ）と cosθとの乗算が行なわれ、その乗算数値で
ある深さｄが範囲比較回路４３に入力される。範囲比較
回路４３では、深さｄがｄ1 〜ｄ2 の範囲内にあるか否
かの比較が行なわれる。

【００７４】また、判定回路４０の別の乗算回路４４で
はＧｊ（Ｗ）と sinθとの乗算が行なわれ、その乗算値
が減算回路３４でＧｊ（Ｙ）から減算される。そして、
その減算値が範囲比較回路４６に入力されて、横方向位
置ｚがＴ0 〜Ｔ1 の範囲内にあるか否かの比較Ｔ0 ≦ｚ
≦Ｔ1 が行なわれる。

【００７５】これらの両比較の結果、深さおよび横方向
位置とも領域Ａ内にある場合には、アンド回路４７を経
て反射源ａが欠陥であるとの欠陥信号が出力される。

【００７６】この手順を図５によって説明すると以下の
通りである。

【００７７】スタート後、まずグループメモリ３９の初
期化が行なわれ（ステップＳ５１）、Ｇｊ（Ｙ）および
Ｇｊ（Ｗ）に基づいて反射源位置の計算が行なわれる
（ステップＳ５２）。

【００７８】次に、得られた位置が領域Ａの深さＳおよ
び横方向位置−Ｔ0 からＴ1 までの範囲にあるか否かの
判定（ステップＳ５３，Ｓ５４）が順次に行なわれ、両
判定のいずれかが（ＮＯ）であるとＧｊで示される反射
源は欠陥ではないと評価され（ステップＳ５６）、共に
（ＹＥＳ）であると欠陥と評価される（ステップＳ５
５）。

【００７９】これらの判断の後は、次のグループデータ
Ｇj+1 への移行（ステップＳ５７）および終了か否かの
判断（ステップＳ５８）を経て、全てのデータについて
の評価後、作業は終了する。

【００８０】以上の実施例によると、超音波探触子１２
の位置変化量に基づくグループ判別が、ビーム路程の変
化量によるグループ判別、およびエコー高さの判別によ
り、複数のエコー群毎にグループ分けを行ない、これに
より、各ピーク点に対応して互いに異なる反射源が存在
することがわかる。

【００８１】また、反射エコーのピーク点のグループ化
の方法によって材料中の反射源の位置を点として明確に
把握した上で、形状エコーその他の不要エコーとなる反
射源を非欠陥として除外することにより被検査材料の板
厚全体に亘って試験領域を拡大することができる。

【００８２】したがって、欠陥エコーと形状エコーとの
判別が明確に行え、これにより熟練を必要としないで反
射源が欠陥であるか非欠陥であるかの判定を容易かつ確
実に行えるとともに、欠陥の超音波探触子からの正確な
深さ位置を高精度で検知することができ、かつ探傷範囲
を被検査用材料の板厚全体に亘って拡大できる。

【００８３】しかも、自動超音波探傷装置として溶接欠
陥検査等に有効的に利用することができ、特別に複雑な
画像処理機構等を必要としないものであるから、実施化
が極めて容易に図れるようになる。

【００８４】

【発明の効果】以上の実施例で説明したように、本発明
によれば、反射エコーのピーク点のグループ化の方法に
よって材料中の反射源の位置を点として明確に把握した
上で、形状エコーその他の不要エコーとなる反射源を非
欠陥として除外することにより、例えば被検査材料の板
厚全体に亘って試験領域を拡大することが設定でき、欠
陥エコーと形状エコーとの判別が明確に行え、これによ
り熟練を必要としないで反射源が欠陥であるか非欠陥で
あるかの判定を容易かつ確実に行えるとともに、欠陥の
超音波探触子からの正確な深さ位置を高精度で検知する
ことができ、かつ探傷範囲を被検査用材料の板厚全体に
亘って拡大できる等の効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すシステム構成図。

【図２】同実施例による回路図。

【図３】同実施例による評価手段の回路図。

【図４】同実施例による作用を示すフロチャート。

【図５】同実施例による評価手段の作用を示すフロチャ
ート。

【図６】同実施例による欠陥・非欠陥の判別用領域を示
す図。

【図７】本発明の原理を示す説明図。

【図８】（Ａ），（Ｂ）は従来例を示す説明図。

【図９】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は従来例を示す説明
図。

【符号の説明】

１１ 被検査用材料 １２ 超音波探触子 １３ 位置検出器 １４ ビーム路程検出器 １５ エコー検出器 １６ プローブ位置変化量連続性評価手段 １７ ビーム路程連続性評価手段 １８ エコー高さ変化量連続性評価手段 １９ 欠陥評価手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査用材料の表面に沿って超音波探触
   子を走査させ、反射源からのエコー検出、超音波探触子
   の位置検出および超音波探触子から反射源までのビーム
   路程検出を一定パルス幅で同期的に進めてゆき、各エコ
   ー検出位置毎に前回エコー検出位置からの超音波探触子
   の位置変化量、ビーム路程の変化量およびエコー高さの
   変化量をそれぞれ求め、その求めたデータ中のエコー高
   さのピーク点が被検査用材料中の一定領域内にある場合
   にはその反射源が欠陥と評価し、そのピーク点が前記領
   域外にある場合には非欠陥と評価することを特徴とする
   超音波探傷評価方法。
2. 【請求項２】 被検査用材料の表面に沿って超音波探触
   子を走査させ、反射源からのエコー検出および超音波探
   触子から反射源までのビーム路程検出を一定パルス幅で
   同期的に進めてゆき、各エコー検出位置毎に前回エコー
   検出位置からのビーム路程の変化量およびエコー高さの
   変化量をそれぞれ求め、その各変化量に基づいて、 （１）前回エコー検出位置から今回エコー検出位置まで
   のビーム路程の変化量を一定の基準値と比較して、ビー
   ム路程変化量が基準値より小さい場合には連続する一連
   のエコー群を同一グループと判別し、大きい場合には別
   グループと判別する、 （２）ビーム路程変化量に基づく前記（１）の操作によ
   り同一グループとされた場合において、連続するエコー
   群の中に複数のピーク値が含まれているとき、各ピーク
   値とその前後の極小値とのエコー高さの変化量を一定の
   基準値と比較して、エコー高さ変化量が基準値より小さ
   い場合には連続する一連のエコー群を同一グループと判
   別し、大きい場合には別グループと判別する、 という前記（１）および（２）の操作を行い、これによ
   り、グループ分けされた各グループのエコー群毎に独立
   した反射源が存在すると評価するとともに、その各反射
   源の位置を、それぞれ超音波探触子の位置情報およびビ
   ーム路程情報に基づいて特定されるエコー高さのピーク
   点に対応する被検査材料中の位置と評価することを特徴
   とする超音波探傷評価方法。
3. 【請求項３】 被検査用材料の表面に沿って超音波探触
   子を走査させ、反射源からのエコー検出、超音波探触子
   の位置検出および超音波探触子から反射源までのビーム
   路程検出を一定パルス幅で同期的に進めてゆき、各エコ
   ー検出位置毎に前回エコー検出位置からの超音波探触子
   の位置変化量、ビーム路程の変化量およびエコー高さの
   変化量をそれぞれ求め、その各変化量に基づいて、 （１）前回エコー検出位置から今回エコー検出位置まで
   の超音波探触子の位置変化量を一定の基準値と比較し
   て、位置変化量が基準値より小さい場合には連続する一
   連のエコー群を同一グループと判別し、大きい場合には
   別グループと判別する、 （２）超音波探触子の位置変化量に基づく前記（１）の
   操作により同一グループとされた場合において、前回エ
   コー検出位置から今回エコー検出位置までのビーム路程
   の変化量を一定の基準値と比較して、ビーム路程変化量
   が基準値より小さい場合には連続する一連のエコー群を
   同一グループと判別し、大きい場合には別グループと判
   別する、 （３）超音波探触子の位置変化量およびビーム路程変化
   量に基づく前記（１）および（２）の操作により同一グ
   ループとされた場合において、連続するエコー群の中に
   複数のピーク値が含まれているとき、各ピーク値とその
   前後の極小値とのエコー高さの変化量を一定の基準値と
   比較して、エコー高さ変化量が基準値より小さい場合に
   は連続する一連のエコー群を同一グループと判別し、大
   きい場合には別グループと判別する、 という前記（１）〜（３）の操作を行い、これにより、
   グループ分けされた各グループのエコー群毎に独立した
   反射源が存在すると評価するとともに、その各反射源の
   位置を、それぞれ超音波探触子の位置情報およびビーム
   路程情報に基づいて特定されるエコー高さのピーク点に
   対応する被検査材料中の位置と評価することを特徴とす
   る超音波探傷評価方法。
4. 【請求項４】 請求項２または３に記載の超音波探傷評
   価方法において、反射源が被検査用材料中の一定領域内
   にあると判断された場合にはその反射源が欠陥と評価
   し、その反射源が前記領域外にあると判断された場合に
   は非欠陥と評価することを特徴とする超音波探傷評価方
   法。
5. 【請求項５】 被検査用材料の表面に沿って走査される
   超音波探触子と、前記超音波探触子の位置を検出する位
   置検出器と、反射源からのエコー高さを検出するエコー
   検出器と、前記超音波探触子から反射源までのビーム路
   程を検出するビーム路程検出器と、前記位置検出器から
   出力される位置信号を入力し、各エコー検出位置毎に前
   回エコー検出位置からの超音波探触子の位置変化量を求
   め、その位置変化量を一定の基準値と比較して、その基
   準値より小さい場合には両エコーを同一反射源に属する
   同一グループ、その基準値より大きい場合には両エコー
   を互いに異る反射源に属する非同一グループとするプロ
   ーブ位置変化量連続性評価手段と、前記ビーム路程検出
   器から出力されるビーム路程信号を入力し、各エコー検
   出位置毎に前回エコー検出位置からのビーム路程の変化
   量を求め、そのビーム路程変化量を一定の基準値と比較
   して、その基準値より小さい場合には両エコーを同一反
   射源に属する同一グループ、その基準値より大きい場合
   には両エコーを互いに異る反射源に属する非同一グルー
   プとするビーム路程変化量連続性評価手段と、前記エコ
   ー検出器から出力されるエコー信号を入力し、連続する
   エコー群の中に複数のピーク値が含まれているとき、各
   ピーク値からその後の極小値までのエコー高さの変化量
   を求め、その各エコー高さ変化量をそれぞれ一定の基準
   値と比較して、その基準値より小さい場合には両エコー
   を同一反射源に属する同一グループ、その基準値より大
   きい場合には両エコーが互いに異る反射源に属する非同
   一グループとするエコー高さ変化量連続性評価手段と、
   これら各評価手段からの連続性評価信号を入力し、各グ
   ループ毎に、エコー高さのピーク値に対応する超音波探
   触子の位置情報およびビーム路程情報に基づいて被検査
   用材料中の反射源の位置を求め、その反射源が前記被検
   査材料中の一定領域内にある場合には欠陥と評価し、同
   領域外にある場合には非欠陥と評価する欠陥評価手段と
   を備えたことを特徴とする超音波探傷評価装置。