JPH09133657A - 超音波探傷方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 探傷分解能及びＳ／Ｎを向上させ、且つ探傷
時間の短縮を可能にした超音波探傷方法及び装置を提供
する。 【解決手段】 複数の振動子３１からなり、被検体内部
において超音波の平面波を形成するように超音波の送信
を行い、かつ被検体内部からの反射波を受信するアレイ
探触子３０と、アレイ探触子３０で受信した反射波の
内、所定数の隣接する振動子群からの反射波を出力し、
且つ振動子群を順次シフトさせる走査回路３４と、走査
回路３４から出力された所定数の振動子群からの反射波
を、測定部位に対応して予め設定した遅延パターンにて
遅延処理する遅延回路３６と、遅延回路３６からの反射
波を加算処理する加算回路３７とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数個の振動子か
らなるアレイ探触子により被検体に対し超音波ビームを
送信してその反射波を受信することにより被検体に内在
する欠陥の探傷を行う超音波探傷方法及びその装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図１５は一般的な超音波探傷装置の基本
構成を示すブロック図である。同図において、アレイ探
触子１０には複数の振動子１１が直線状に配列されてい
る。送信トリガは振動子１１に対応して設けられた遅延
素子２０からなる遅延回路２１において、制御部２９ｃ
において予め設定された遅延時間だけ遅延された後に、
同じく振動子１１に対応して設けられた送信パルサー２
２からなる送信パルサー群２３に出力される。送信パル
サー２２は、送信トリガに同期して該当する振動子１１
を励振するための送信パルスを発生する。励振された振
動子１１は、超音波ビームを発生し、超音波ビームは被
検体中を伝搬する。ここで、スイッチ２４の開閉は、送
信トリガに同期して制御部２９ｃにより設定可能に構成
されている。また、遅延回路２１の各遅延素子２０の遅
延時間も、送信トリガに同期して制御部２９ｃより設定
可能に構成されている。

【０００３】各振動子１１は、振動子の配列方向に非常
に小さい幅を有しているため、１つの振動子から発生す
る超音波ビームの波面は、その振動子を中心とする同心
円状に広がる。そして複数の振動子からそれぞれ発生し
た超音波ビームの波面は、各振動子からの波面が重なる
場所で、ホイヘンスの原理により合成され一つの波面を
形成する。このとき、遅延回路２１における遅延特性を
変化させることにより、或る特定の場所で各振動子から
の波面を集束させることも可能である。例えば、スイッ
チ２４の開閉により励振する所定数の振動子１１を順次
シフトし、送信トリガに同期して、各振動子１１からの
超音波ビームの波面の集束位置を探触子から同心円状と
なる位置で変化させることにより、扇形走査も可能であ
る。

【０００４】アレイ探触子１０の振動子から送信された
超音波ビームの反射波は、アレイ探触子１０の振動子１
１により受信され、受信プリアンプ２５からなる受信プ
リアンプ群２６で増幅された後に遅延回路２８及びスイ
ッチ２９を介して加算回路２９ａに入力される。加算結
果はメインアンプ２９ｂで所定の電圧レベルに増幅され
る。

【０００５】この超音波探傷装置の使用例として、特開
昭５７−２１１０６１号公報に開示されているものがあ
る。これは、送信側の遅延回路２１と受信側の遅延回路
２８の遅延特性とが互いに同一の特性となるように、各
遅延素子２０と２７の遅延時間がそれぞれ設定される。

【０００６】図１６は上記の特開昭５７−２１１０６１
号公報に開示された動作を概念的に示した図である。ア
レイ探触子１０の振動子１１を励振する際に、遅延回路
２１は、各振動子１１からの超音波ビームが所定の測定
部位で全て集束するような遅延特性を持っており、ま
た、受信側の遅延回路２８に関しても、送信側で定めた
測定部位に微小反射源が存在した場合には、同心円状に
拡がる反射波が各振動子１１で受信されたときの受信波
形における波面が遅延処理を行うことにより時間軸上で
一致するような遅延特性を持つようにしている。つま
り、送信側と受信側の両方でフォーカス処理を行ってい
るため、非常に高精度な探傷が可能である。

【０００７】また、図１５の探傷装置において受信側の
遅延回路を省略した超音波探傷装置も提案されており、
これは例えば特開昭６０−２２８０５７号公報において
提案されている。図１７はその動作原理図である。受信
側には遅延回路が無く、そのまま加算処理されているの
で、結果として反射波が平面波を形成するものと仮定し
て、各振動子にて受信したものを加算処理している。こ
のような探傷装置の使用例として、特開平４−２７４７
５６号公報にて提案されているものがある。これは、電
縫管の溶接部の探傷のように、周方向に超音波ビームを
入射させて鋼管の溶接部を探傷するようにしたものであ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の超
音波探傷装置による被検体中の探傷領域の探傷におい
て、次のような問題点がある。 １）特開昭５７−２１１０６１号公報に提案された探傷
装置では、送信側において超音波ビームを狭い測定範囲
に集束し、更に受信側に関しても同じ位置にフォーカス
を設定しているために、測定範囲のみの反射波のみが強
調されるため、測定範囲以外の探傷が不可能である。こ
れに対して受信側のフォーカスを行わない特開昭６０−
２２８０５７号公報に提案された探傷装置においても、
送信された超音波ビームの収束により測定範囲をはずれ
た位置からの反射波については、超音波ビームの集束が
不完全であるため、反射波の強度は低下する。特に集束
範囲から離れた位置に関しては、超音波ビームは拡散
し、且つその反射波も拡散するため、強度は急激に低下
する。このため、この装置においても超音波ビームの集
束範囲以外での探傷精度の確保は限界があるといえる。 ２）また、各測定部位での超音波ビームの集束が必要で
あるため、探傷メッシュ（ビーム集束範囲）と探傷時間
の取り合いが生ずる。図１８はその状態を示した説明図
であり、探傷メッシュを細かく設定すると、超音波ビー
ムの集束範囲が小さくなり、高い探傷分解能が実現でき
るが、その分探傷時間が長くなる。一方、探傷時間を短
くしようとすると、超音波ビームの集束範囲を拡大し探
傷メッシュを大きくしなければならず、探傷分解能は低
下する。

【０００９】本発明は、高精度な探傷を必要とする場合
において、上述の問題点を解決するためになされたもの
であり、探傷分解能及びＳ／Ｎを向上させ、且つ探傷時
間の短縮を可能にした超音波探傷方法及び装置を提案す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波探傷
方法及び装置は、図２に示されるように、送信側は平面
波送信とし、受信側は受信信号を測定部位の深さに応じ
た遅延処理を施すことによりフォーカスするものであ
り、特に、次のような着眼点により構成されている。 ａ）欠陥の微小領域からの反射波を考えた場合には、図
３（Ａ）に示されるように、反射波面は球面波４１とし
て把握することができる。なお、平面的に考えた場合に
は、反射面は傷を中心とする円形の波面となり、この波
面を本発明においは球面波と称するものとする。 ｂ）被検体を微小領域の集合体と考えた場合には、図３
（Ｂ）に示されるように、球面波４１の集合と見なせ
る。 ｃ）そして、被検体の内部に平面波を送信するため、探
傷領域全体への超音波ビームの送信が可能であり、それ
に対する受信信号は、深さ方向の全ての情報を含むこと
になる。そして、受信信号に測定部位の深さに対応した
遅延処理を施すことにより、或る深さ方向の情報（欠陥
信号）が抽出される。

【００１１】本発明は、上記のような着眼点に基づいて
いるが、具体的には次のように構成される。本発明の一
つの態様に係る超音波探傷方法は、複数の振動子からな
るアレイ探触子から被検体内部に超音波の平面波が形成
されるように、超音波を送信する工程と、その平面波に
対する、被検体内部からの反射波をアレイ探触子の各振
動子によりそれぞれ受信する工程と、各振動子で受信し
た反射波の内、所定数の隣接する振動子群からの反射波
を出力し、且つ、その振動子群を順次シフトさせる工程
と、振動子群からの反射波を、測定部位に対応して予め
設定した遅延パターンにて遅延処理して出力する工程
と、遅延処理後の反射波を加算する工程とを有する。本
発明の他の態様に係る超音波探傷装置は、複数の振動子
からなり、被検体内部に超音波の平面波が形成されるよ
うに超音波の送信を行い、且つ被検体内部からの反射波
を受信するアレイ探触子と、アレイ探触子で受信した反
射波の内、所定数の隣接する振動子群からの反射波を出
力し、且つ、その振動子群を順次シフトさせる走査回路
と、走査回路から出力された所定数の振動子群からの反
射波を、測定部位に対応して予め設定した遅延パターン
にて遅延処理する遅延回路と、遅延回路からの反射波を
加算処理する加算回路とを有する。本発明の他の態様に
係る超音波探傷装置において、遅延回路は、並列接続さ
れ、それぞれ深さ方向に異なった測定部位に対応して予
め設定された遅延パターンを有する複数の遅延回路から
構成される。複数の遅延回路において深さが異なる測定
部位についての探傷が同時に並行して行われるので、探
傷時間が著しく短縮される。本発明の他の態様に係る超
音波探傷装置において、遅延回路は、所定の深さの測定
部位に対応して予め設定した遅延パターンを有する遅延
回路から構成される。これは振動子から測定部位までの
距離が等しい、例えば、電縫管溶接部の探傷のような場
合に適用される。

【００１２】本発明においては、上述のように、各振動
子で受信した反射波の内、所定数の隣接する振動子群か
らの反射波を出力し、且つ、その振動子群を順次シフト
させて、振動子群からの反射波を測定部位に対応して予
め設定した遅延パターンにて遅延処理して出力するよう
にしており、これを概念的に図示すれば図４（ａ）に示
されるようになる。従って、受信信号は測定部位の深さ
に応じた遅延処理によりフォーカスされ、そして、振動
子群が順次シフトされることで、その測定部位が電子走
査される。

【００１３】更に、本発明の他の態様に係る超音波探傷
方法は、複数の振動子からなるアレイ探触子から、一定
周期で発生する同期信号に同期して、被検体内部におい
て超音波の平面波が形成されるように超音波を送信する
工程と、その平面波に対する、被検体からの反射波をア
レイ探触子により受信する工程と、測定部位とアレイ探
触子との距離に応じて求められた遅延特性から、同期信
号に同期して、アレイ探触子の全振動子幅に相当する範
囲を順次シフトしながら切り出し遅延パターンを生成す
る工程と、アレイ探触子にて受信された反射波を、前記
の遅延パターンにより遅延処理して出力する工程と、遅
延処理後の反射波を加算して出力する工程とを有する。
本発明の他の態様に係る超音波探傷装置は、複数の振動
子からなり、一定周期で発生する同期信号に同期して、
被検体内部において超音波の平面波が形成されるように
超音波の送信を行い、且つ被検体内部からの反射波を受
信するアレイ探触子と、アレイ探触子で受信した反射波
を、予め設定された遅延パターンにて遅延処理を行う遅
延回路と、測定部位とアレイ探触子との距離に応じて求
められた遅延特性を記憶する遅延特性記憶部と、遅延特
性記憶部に記憶された遅延特性から、同期信号に同期し
て、全振動子幅に相当する範囲を順次シフトしながら切
り出して遅延パターンを生成して、それを遅延回路に設
定する遅延パターン設定回路と、遅延回路からの反射波
を加算出力する加算回路とを有する。本発明の他の態様
に係る超音波探傷装置において、遅延回路は並列接続さ
れた複数の遅延回路から構成され、そして、遅延パター
ン設定回路はそれぞれの深さ方向に異なった測定部位に
対応した複数の遅延特性から複数の遅延パターンを生成
して、遅延回路にそれぞれ設定する。本発明の他の態様
に係る超音波探傷装置において、遅延パターン設定回路
は、所定の深さの測定部位と最短距離を有する振動子と
の距離に対応した遅延特性にから遅延パターンを生成し
て遅延回路に設定する。本発明の他の態様に係る超音波
探傷装置において、遅延回路は並列接続された複数の遅
延回路から構成され、そして、遅延パターン設定回路
は、測定部位とアレイ探触子との距離に応じて設定され
た遅延特性から、振動子の走査方向に異なった測定部位
に対応した複数の遅延パターンを生成して、それを遅延
回路にそれぞれ設定する。

【００１４】本発明においては、上述のように、予め測
定部位とアレイ探触子との距離に応じて求められ、各振
動子で受信され、測定部位からの各反射波の波面を整合
するために各反射波を所定の時間だけ遅延させるため
に、各振動子に対応した遅延回路に設定される遅延時間
補正量の配列からなる遅延特性から、同期信号に同期し
て、全振動子幅に相当する配列の範囲を順次シフトしな
がら切り出し、それを遅延パターンとして遅延回路に設
定する。従って、受信信号（探傷信号）は測定部位の深
さに応じた遅延パターンにてフォーカスされ、そして、
遅延パターンを遅延特性に沿って、順次シフトすること
により、測定部位が電子走査されることになる。このよ
うに、遅延パターンを順次変化させることにより、上述
のアレイ探触子からの所定数の振動子における反射波を
出力し、順次シフトさせる走査工程と同等の処理を行う
ことが可能となり、また、走査工程を省略することがで
き、装置の簡略化につながる。

【００１５】更に、上述の図４（ａ）に示されるような
場合には、１回の電子走査により走査工程で抽出され遅
延処理後加算処理されて最終的に出力される加算信号の
数は、次の（１）式に示されるように、アレイ探触子の
振動子数より少なく、一回の電子走査では、アレイ探触
子の全振動子幅に相当する範囲を測定することが難し
い。 Ｎ＝Ａ−Ｂ＋１ …（１） Ｎ：一回の電子走査により得られる加算信号の数 Ａ：アレイ探触子の振動子数 Ｂ：走査工程で抽出されるチャネル数

【００１６】しかし、図４（ｂ）に示されるように、遅
延特性を順次シフトして遅延パターンを変化させた場合
には、前記のような探傷範囲の欠損は起こらず、１回の
電子走査により、全振動子の幅に相当する探傷範囲の測
定が可能であり、探傷時間の短縮化につながる。更に、
全振動子で受信された反射波を加算するため、加算チャ
ネル増加に伴う加算後の信号レベルの増大により受信信
号のＳ／Ｎ向上も期待できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】

（発明の実施の形態１．）図１は本発明の実地の形態の
一例に係る超音波探傷装置の構成を示すブロック図であ
る。この探傷装置においては、アレイ探触子３０には複
数の振動子３１が直線状に配列されている。送信トリガ
は遅延回路を経由せずに、送信パルサー群３２に直接送
り出され、振動子３１はそれぞれ駆動され、超音波を送
信する。このように振動子３１は同時に駆動されるの
で、送信波は平面波となる。そして、その反射波はアレ
イ探触子３０の振動子３１によってそれぞれ検出され、
受信信号は受信プリアンプ３３にて増幅された後に走査
回路３４を経由して遅延回路３６に入力する。そして、
この遅延回路３６にて所定の遅延処理が施された後に、
加算回路３７にて加算演算がなされ、加算結果はメイン
アンプ３８にて増幅されて出力される。

【００１８】ここで、走査回路３４は、受信プリアンプ
３３からの受信信号の内、隣接した所定数の信号を所定
の時間ずつずらしながら遅延回路３６に出力するための
ものであり、最初のタイミングにおいては、例えばチャ
ネルＣＨ１〜ＣＨ１６の振動子からの受信信号を遅延回
路３６に出力し、次のタイミングにおいては、チャネル
ＣＨ２〜ＣＨ１７の振動子からの受信信号を遅延回路３
６に出力するというように、遅延回路３６に出力する受
信信号を順次シフトさせていく。そして、この遅延回路
３６の各遅延素子３５の遅延時間は測定部位の深さに対
応して設定されており、測定部位の球面波に対して逆波
面を形成するように設定される。このような構成から、
この探傷装置においては、送信波は平面波となっている
が、受信波においては、測定部位の情報がフォーカス処
理されて取り込まれ、測定部位の状態を高精度に把握す
ることができる。

【００１９】図５は図１の超音波探傷装置の動作を模式
的に示した図である。図示のように、振動子３１から平
面波が送信され、欠陥４０があると、この欠陥４０から
の反射波、即ち、球面波４１が振動子３１に向かって進
む。そして、この球面波４１は振動子３１によって受信
され、その受信信号は遅延回路３６にて遅延され位相が
制御される。遅延処理後の受信信号は加算回路３７にて
加算されるが、加算後の信号は図示のように、欠陥４０
に最も近い振動子に対応した加算信号のレベルが最大値
を示し、それ以外の振動子の該当する出力との差異が著
しく大きいことが分かる。

【００２０】図６は図１の超音波探傷装置におけるテス
ト結果を示した説明図である。テストの概要としては、
アレイ探触子は、水浸型の探触子を用い、振動子には３
２個の振動子が配列され、各振動子のサイズは、配列方
向に０．８ｍｍ、配列とは垂直の方向に１２．５ｍｍで
ある（０．８ｍｍ×１２．５ｍｍ）。傷としては水中に
探触子から２５ｍｍの深さに没したφ２ｍｍの鋼製の球
状ターゲットを用いた。このターゲットに対し、探触子
の３２個の振動子を同時励振し平面波を発生させ、遅延
回路への出力する受信信号の数を１６にして、遅延特性
に関しては、水距離２５ｍｍの位置からの球面波の波面
を用いた。本発明によれば特定のラインにおけるレベル
が他のラインよりも高く、従って、傷がどこに有るかを
容易に把握することができる。

【００２１】（発明の実施の形態２．）図７は本発明の
実施の形態の他の例に係る超音波探傷装置の概念図であ
る。この超音波探傷装置においては、遅延特性の異なっ
た遅延回路（探傷回路）を並列に接続して、受信信号の
位相をそれぞれ制御することによりそれぞれ異なった深
さの測定部位について同時に探傷するようにしている。
図示の例においては、探傷回路３６Ａは深さＡの部位を
走査して探傷する。同様にして、探傷回路３６Ｂは深さ
Ｂの部位を、探傷回路３６Ｃは深さＣの部位を、更に、
探傷回路３６Ｄは深さＤの測定部位をそれぞれ走査して
探傷する。

【００２２】このように探傷回路を並列に接続したこと
により深さの異なった部位についての走査を平行処理す
るようにしたので、その処理時間が短縮され、探傷時間
が短くなる。なお、ここでは、遅延回路を並列配置した
が、同様な処理をソフトウェアにより処理してもよい。

【００２３】（発明の実施の形態３．）図８（Ａ）
（Ｂ）は電縫管を探傷するアレイ探触子の配置例及び本
発明の実地の形態の更に他の例に係る超音波探傷装置の
概念図である。この電縫管４３の探傷においては、アレ
イ探触子３０の各振動子から測定部位である溶接部４４
までの距離は等しいものとして扱うことができ、図７の
実施の形態との関係では１種類の深さの部位についての
み走査すればよいので、１個の遅延回路３６にて受信信
号を遅延処理することにより被測定部位の欠陥の有無を
把握することができる。特に、この電縫管４３の場合に
はブローホール状の傷の検出能が向上する。

【００２４】（発明の実施の形態４．）図９は本発明の
実施の形態の他の例に係る超音波探傷装置の構成を示す
ブロック図である。この探傷装置においては、アレイ探
触子３０には複数の振動子３１が直線状に配列されてい
る。同期信号発生器５５にて発生された送信トリガは遅
延回路を経由せずに、送信パルサー群３２に直接送り出
される、振動子３１はそれぞれ励振されて超音波を送信
する。このように振動子３１は同時に励振されるので、
送信波は平面波となる。そして、その反射波はアレイ探
触子３０の振動子３１によりそれぞれ検出され、受信信
号は受信プリアンプ３３にて増幅された後に、遅延回路
５２に入力される。そして、この遅延回路５２において
各振動子３１からの反射波に対して所定の遅延処理が施
された後に、加算回路３８で加算演算がなされ、加算結
果はメインアンプ３８にて増幅されて出力される。

【００２５】ここで、遅延回路５２は、各振動子３１に
対応した遅延素子５１から構成されており、各遅延素子
５１には遅延パターン設定部５４によって各振動子３１
に対応した遅延時間が設定される。この遅延パターン設
定部５４は、同期信号発生部５５で発生される同期信号
に同期して、遅延特性記憶部５３に記憶されている遅延
特性を順次シフトしながら遅延パターンの生成に必要な
範囲だけ切り出して遅延回路５２に設定する。ここで、
遅延特性記憶部５３に記憶される遅延特性は、測定部位
の深さに対応して求められたものであり、測定部位の球
面波を形成するように設定される（詳細は後述する）。
このような構成から、この超音波探傷装置においては、
送信波は平面波となっているが、受信波においては、測
定部位の情報がフォーカス処理され取り込まれ、測定部
位の状態を高精度に把握することができる。

【００２６】図１０は遅延特性と遅延パターンとの関係
を示した説明図である。ここで、同図を参照しながら、
遅延回路５２、遅延特性記憶部５３及び遅延パターン設
定部５４の詳細について説明する。遅延回路５２の遅延
素子５１は、各振動子３１により受信された受信信号
（探傷信号）に対して所定の遅延時間分遅延させ、後の
加算時において各振動子３１からの探傷信号中の反射波
がの波面が揃うように補正する素子である。この点につ
いては上述の実施の形態についても同じであるが、この
実施の形態においては遅延素子５１の個数は振動子３１
の個数と一致する。遅延パターン設定部５４により生成
される遅延パターンは、各振動子３１に対応した遅延素
子５１に設定される遅延時間補正量からなるパターンで
ある。これは、遅延素子５１と同一の数の配列からな
り、遅延特性の配列から遅延素子５１の数分だけ切り出
されて設定される。

【００２７】遅延特性記憶部５３に記憶される遅延特性
は、振動子３１の個数の２倍−１の数の配列からなり、
振動子３１と探傷しようとする範囲との音響的な距離ｒ
を半径として、真ん中の配列を中心とする円弧の逆数に
よって表現される。この遅延特性の設定の具体例につい
て説明すると次のとおりである。 遅延特性の配列数：振動子の２倍−１（振動子１６個
の場合：配列数３１個） 遅延特性の中心 ：配列の真ん中の番号の配列（振動
子１６個の場合：１６番目の配列） 遅延特性の曲率半径：振動子と探傷範囲の音響的な最
短距離（振動子から探傷範囲との垂線の距離）ここで
は、材料により超音波の音速が異なるため、伝搬時間を
距離とする。

【００２８】図１０において、例えば遅延特性の配列の
内、最初はＤ（１）〜Ｄ（１６）の範囲を切り出してそ
れを遅延パターンａとするとその遅延パターンａを遅延
回路５２に設定し、その次には、Ｄ（２）〜Ｄ（１
７）、Ｄ（３）〜Ｄ（１８）…Ｄ（１６）〜Ｄ（３１）
と順次切り出して遅延パターンｂ，ｃ…ｑを順次生成し
て遅延回路５２に設定していく。なお、Ｄ（ｉ）（ｉ＝
１〜３１）は遅延特性配列である。

【００２９】図１１は遅延パターンと探傷部位との関係
を示した説明図であり、表１は遅延特性、遅延パターン
及び探傷部位の関係を示した表である。

【００３０】

【表１】

【００３１】走査順序においてはＤ（１）〜Ｄ（１
６）の配列が切り出されて遅延パターンが生成され、こ
れは探傷部位Ｐを探傷する。また、例えば走査順序に
おいてはＤ（９）〜Ｄ（２４）の配列が切り出されて遅
延パターンが生成され、これは探傷部位Ｈを探傷する。
同様にして、走査順序(16)においてはＤ（１６）〜Ｄ
（３１）の配列が切り出されて遅延パターンが生成さ
れ、これは探傷部位Ａを探傷する。このように走査順序
に従って、探傷部位Ｐ，Ｏ，Ｎ，…Ａと順次探傷範囲を
探傷していく。

【００３２】図１２は図９の探傷装置の動作を模式的に
示した図である。図示のように、振動子３１から平面波
が送信され、欠陥４０があると、この欠陥４０からの反
射波、すなわち球面波４１が振動子３１に向かって進
む。そして、この球面波４１は振動子３１によって受信
され、その受信信号は遅延回路５２に設定された上述の
遅延パターンに基づいて遅延処理されて同一位相に合わ
される。遅延処理後の受信信号は加算回路３７にて加算
された後メインアンプ３８にて増幅されて出力するが、
メインアンプ３８の加算後の信号は図示のように、欠陥
４０に最も近い振動子に対応した加算信号のレベルが最
大値を示し、それ以外の振動子に該当する加算信号のレ
ベルとの差異が大きいことが分かる。

【００３３】（発明の実施の形態５．）図１３は本発明
の実地の形態の他の例に係る超音波探傷装置のブロック
図であり、これは図９のアレイ探触子３０及び送信パル
サー群３２の図示が省略された状態で図示されている。
この実施の形態は上述の実施の形態２．に対応したもの
である。この超音波探傷装置においては、それぞれ異な
った遅延特性を記憶する複数の遅延特性記憶部５３，…
５３Ｎと、この遅延特性記憶部５３，…５３Ｎに対応し
た複数の遅延パターン設定部５４，…５４Ｎと、この遅
延パターン設定部５４，…５４Ｎにより遅延パターンが
設定される複数の遅延回路５２，…５２Ｎとを備えてい
る。更に、この複数の遅延回路５２，…５２Ｎの出力を
それぞれ加算する加算回路３７，…３７Ｎと、その出力
を増幅するメインアンプ３８，…３８ｎとを備えてい
る。このようにそれぞれ異なった複数の遅延特性から遅
延パターンを順次生成して遅延処理をすることにより、
それぞれ異なった深さの測定部位について同時に探傷す
ることができる。

【００３４】このように遅延回路（探傷回路）を並列に
接続したことにより深さの異なった部位についての走査
を平行処理するようにしたので、その処理時間が短縮さ
れ、探傷時間が短くなる。なお、ここでも、遅延回路を
並列配置したが、同様な処理をソフトウェアにより処理
してもよい。

【００３５】（発明の実施の形態６．）図９の探傷装置
は、実施の形態３．の場合と同様に、電縫管を探傷する
アレイ探触子にも適用することができる。電縫管の探傷
においては、アレイ探触子の各振動子から測定部位であ
る溶接部までの距離は等しいものとして扱うことがで
き、図１３の実施形態との関係では１種類の深さの部位
についてのみ走査すればよいので、１個の遅延回路５２
にて受信信号を遅延処理して被測定部位の欠陥の有無を
把握することができる。特に、この電縫管の場合にはブ
ローホール状の傷の検出能が向上する。

【００３６】（発明の実施の形態７．）図１４は本発明
の実施の形態の他の例に係る超音波探傷装置のブロック
図であり、これは図９のアレイ探触子３０及び送信パル
サー群３２の図示が省略された状態で図示されている。
この実施の形態は上述の実施の形態２．に対応したもの
である。この超音波探傷装置においては、遅延特性を記
憶した遅延特性記憶部５３に対応した複数の遅延パター
ン設定部５４，…５４Ｎと、遅延パターン設定部５４，
…５４Ｎにより遅延パターンが設定される複数の遅延回
路５２，…５２Ｎの出力をそれぞれ加算する加算回路３
７，…３７Ｎと、その出力を増幅するメインアンプ３
８，…３８Ｎとを備えている。このように１つの遅延特
性から、それぞれ異なった複数の遅延パターンを順次生
成して遅延処理することにより、同一の測定部位を高速
に探傷することが可能である。さらに、遅延パターン設
定部および遅延回路の数Ｎを振動子数と同じにすること
により、１回の超音波の送受信で全振動子幅に相当する
範囲の探傷を行うことができる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、被検体の
内部に超音波の平面波を送信し、その反射波の内、所定
数の隣接した振動子群からの反射波を出力し、且つ振動
子群を順次シフトさせていき、そして、その振動子群か
らの反射波を、測定部位に対応した遅延パターンにて遅
延処理して出力するようにしたので、探傷分解能及びＳ
／Ｎが向上し、且つ、高速走査を可能になっている。更
に、本発明によれば、被検体の内部に超音波の平面波を
送信し、その反射波を、測定部位とその最短距離をなす
振動子との距離に応じて求め遅延特性から振動子幅に相
当する範囲を順次シフトしながら切出して生成した遅延
パターンによって、遅延処理して出力するようにしたの
で、探傷分解能及びＳ／Ｎが更に向上し、且つ、走査処
理が不要になっている。更に、受信側のフォーカス特性
は任意に可変設定することができ、自由度が高く、分解
能を上げることができる。また、深さ方向の複数の測定
部位について平行処理（探傷）することもでき、この点
からも高速処理が可能になっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例（発明の実施の形態
１．）に係る超音波探傷装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】本発明の基本的な構成を示した概念図である。

【図３】本発明における着眼点を示した説明図である。

【図４】本発明の動作概念図である。

【図５】図１の超音波探傷装置の動作を模式的に示した
図である。

【図６】図１の超音波探傷装置におけるテスト結果を示
した説明図である。

【図７】本発明の実地の形態の他の例（発明の実施の形
態２．）に係る超音波探傷装置の概念図である。

【図８】電縫管を探傷するアレイ探触子の配置例及び本
発明の実地の形態の他の例（発明の実施の形態３．）に
に係る超音波探傷装置の概念図である。

【図９】本発明の実地の形態の他の例（発明の実施の形
態４．）に係る超音波探傷装置の構成を示すブロック図
である。

【図１０】図９の超音波探傷装置の遅延特性と遅延パタ
ーンとの関係を示した説明図である。

【図１１】図９の超音波探傷装置の遅延パターンと探傷
部位との関係を示した説明図である。

【図１２】図９の超音波探傷装置の動作を模式的に示し
た図である。

【図１３】本発明の実地の形態の他の例（発明の実施の
形態５．）に係る超音波探傷装置の構成を示すブロック
図である。

【図１４】本発明の実施の形態の他の例（発明の実施の
形態７．）に係る超音波探傷装置のブロック図である。

【図１５】従来の超音波探傷装置の基本構成を示したブ
ロック図である。

【図１６】図１４の超音波探傷装置の動作を概念的に示
した説明図である。

【図１７】図１４の受信側の遅延回路を省略した超音波
探傷装置の動作説明図である。

【図１８】探傷範囲とメッシュとの関係を示した説明図
である。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の振動子からなるアレイ探触子か
   ら、被検体内部において超音波の平面波が形成されるよ
   うに超音波を送信する工程と、 その平面波に対する、被検体内部からの反射波を前記ア
   レイ探触子の各振動子によりそれぞれ受信する工程と、 前記の各振動子で受信した反射波の内、所定数の隣接す
   る振動子群からの反射波を出力し、且つ前記振動子群を
   順次シフトさせる工程と、 前記振動子群からの反射波を、測定部位に対応して予め
   設定した遅延パターンにて遅延処理して出力する工程
   と、 前記遅延処理後の反射波を加算する工程とを有すること
   を特徴とする超音波探傷方法。
2. 【請求項２】 複数の振動子からなるアレイ探触子か
   ら、一定周期で発生する同期信号に同期して、被検体内
   部において超音波の平面波が形成されるように超音波を
   送信する工程と、 その平面波に対する、被検体からの反射波を前記アレイ
   探触子により受信する工程と、 測定部位とアレイ探触子との距離に応じて求められた遅
   延特性から前記同期信号に同期して、前記アレイ探触子
   の全振動子幅に相当する範囲を順次シフトしながら切り
   出して遅延パターンを生成する工程と、 前記アレイ探触子にて受信された反射波を、前記遅延パ
   ターンにより遅延処理して出力する工程と、 前記遅延処理後の反射波を加算して出力する工程とを有
   することを特徴とする超音波探傷方法。
3. 【請求項３】 複数の振動子からなり、被検体内部にお
   いて超音波の平面波を形成するように超音波の送信を行
   い、且つ被検体内部からの反射波を受信するアレイ探触
   子と、 前記アレイ探触子で受信した反射波の内、所定数の隣接
   する振動子群からの反射波を出力し、且つ前記振動子群
   を順次シフトさせる走査回路と、 前記走査回路から出力された所定数の振動子群からの反
   射波を、測定部位に対応して予め設定した遅延パターン
   にて遅延処理する遅延回路と、 前記遅延回路からの反射波を加算処理する加算回路とを
   有することを特徴とする超音波探傷装置。
4. 【請求項４】 前記遅延回路は、並列接続され、それぞ
   れ深さ方向に異なった測定部位に対応して予め設定され
   た遅延パターンを有する複数の遅延回路から構成される
   ことを特徴とする請求項３記載の超音波探傷装置。
5. 【請求項５】 前記遅延回路は、所定の深さの測定部位
   に対応して予め設定された遅延パターンを有することを
   特徴とする請求項３記載の超音波探傷装置。
6. 【請求項６】 複数の振動子からなり、一定周期で発生
   する同期信号に同期して、被検体内部において超音波の
   平面波が形成されるように超音波の送信を行い、且つ被
   検体内部からの反射波を受信するアレイ探触子と、 前記アレイ型探触子で受信した反射波を、予め設定され
   た遅延パターンにて遅延処理を行う遅延回路と、 測定部位とアレイ探触子との距離に応じて求められた遅
   延特性を記憶する遅延特性記憶部と、 前記遅延特性記憶部に記憶された遅延特性から、同期信
   号に同期して、前記アレイ探触子の全振動子幅に相当す
   る範囲を順次シフトしながら切り出して遅延パターンを
   生成して、それを前記遅延回路に設定する遅延パターン
   設定回路と、 前記遅延回路からの反射波を加算出力する加算回路とを
   有することを特徴とする超音波探傷装置。
7. 【請求項７】 前記遅延回路は並列接続された複数の遅
   延回路から構成され、そして、前記遅延パターン設定回
   路はそれぞれの深さ方向に異なった測定部位に対応した
   複数の遅延特性から複数の遅延パターンを生成して、前
   記複数の遅延回路にそれぞれ設定することを特徴とする
   請求項６記載の超音波探傷装置。
8. 【請求項８】 前記遅延パターン設定回路は、所定の深
   さの測定部位と最短距離を有する振動子との距離に対応
   した遅延特性から遅延パターンを生成して前記遅延回路
   に設定することを特徴とする請求項６記載の超音波探傷
   装置。
9. 【請求項９】 前記遅延回路は、並列接続した複数の遅
   延回路から構成され、そして、前記遅延パターン設定回
   路は測定部位とアレイ探触子との距離に応じて設定され
   た遅延特性から、それぞれ振動子の走査方向に異なった
   測定部位に対応した複数の遅延パターンを生成して、そ
   れを前記遅延回路にそれぞれ設定することを特徴とする
   請求項６記載の超音波探傷装置。