JPS59109860A - 超音波探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は金属、非金属材料の表面及び内部欠陥寸法を超
音波探傷法によって測定する超音波探傷装置に関するも
のである。

〔発明の技術的背景〕

構造材料の表面及び内部欠陥は、構造強度上、重大な欠
陥と見做される場合が多く、従ってこれらの欠陥の寸法
の推定を行ううえでその精度を高めることは非破壊検査
技術の分野で重要な課題となっている。

このため、従来より材料の表面及び内部欠陥寸法を超音
波探傷法で推定するため、第１図（ａ）。

（ｂ）に示すように、検査対象材料即ち、被検体Ｍの表
面に表面波探触子ＰＢを接触させ、この表面波探触子Ｐ
Ｂによシ表面波Ｗを発生させてそのエコーを捕え、ブラ
ウン管等の表示装置ＤｐにＡスフ−１表示させ、表面波
Ｗのビーム路程変化から推定する方法や欠陥先端部での
超音波散乱エコーを捕えて推定する方法などが試みられ
ている。（尚、ＣＬは被検体表面のき裂を示している。

） しかしながら、表面波を用いる方法では第１図（ｂ）の
如く欠陥面が密着している場合には欠陥ノ 面に沿った超音波の伝播が十分ではなく、欠陥端からの
表面波の反射が十分な感度で検出し得ない。

また、欠陥先端での超音波散乱エコーを二探触子法で検
出して推定する方法では欠陥先端部位置が不明であるた
め、欠陥端部に精度良く超音波を入射させるには超音波
探触子を高精度に走査させる必要があシ、送受信用の探
触子の走査に複雑な治具を必要としていた。

さらに従来、−探触子法による欠陥端部での超音波反射
波（エコー）が高くなることに注目した端部ビークエコ
ー法にょシ、欠陥先端部を検出する方法も用いられてい
るが、欠陥面への超音波ビームの入射角度によっては十
分な端部ビークが検出できない。

また、欠陥が被検体裏面よシ生じている場合には第２図
に示すように欠陥である表面き裂ＣＬと被検体裏側面で
形成されるコーナ部ＣｎからのエコーＵＥ　ｌがき裂Ｃ
Ｌの末端部側からのエコーＵＥ２よシ強く、従って、欠
陥長さが短い場合には探触子走査に伴う欠陥端部でのエ
コーめビークは分離して検出し得ない。

尚、第２図において表示装置Ｄｐ上のＡスコープ像ＳＡ
１．　ＳＡ２は前者がＸ１位置において検出したエコー
ＵＥｌの像、後者がＸ２位置において検出したエコーＵ
Ｅｚ像である。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に艦みて成されたもので１、材料の表
面および内部の欠陥寸法を超音波送信用および受信用の
二つの探触子を固定したまま、超音波ビームの送波方向
および受波方向を電子的に順次変更して超音波ビームの
送受方向及び最大エコー高さの推移、最小ビーム路程の
推移およびそれらの値を測定してこれらをもとに高精度
に欠陥寸法の値を知ることができるようにした超音波探
傷装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

即ち、本発明は上記目的を達成するだめ、複数の超音波
振動子を並設して成シ、所定の間隔を隔てて被検体表面
に配される電子走査法による超音波送信用の振動子群及
び受信用の振動子群と、前記送信用振動子群の各々の振
動子に送信パルスを与えられた超音波送波方向角度を得
ることのできる遅延時間で各々与える超音波送信制御手
段と、前記受信側振動子群の各々の振動子の受波出力を
与えられた超音波受波方向角となる遅延時間をもって加
算合成する遅延加算手段と、この加算合成された受波出
力の所定時間の領域内に−ある最大レベルまたは該最大
レベルと最小伝播時間を検出する信号処理手段と、前記
遅延加算手段に超音波送波に対応して順次受波方向角度
を変えるべく該受波方向角度を切換えて与え受波方向を
扇状に変化さする手段と、この扇状の受波方向変化を終
了する毎に超音波送波方向角度を切換えてこれを前記超
音波送信制御手段に与え、送波方向全扇状に変化させる
手段と、前記信号処理手段の検出出力をもとに前記各送
波方向毎の最大受波信号レベルが得られる送波方向角度
または送波方向角度及び最小伝播時間を知シ、これらを
データとして登録する手段と、これらデータをもとに被
検体厚、送受信用の超音波振動子群間の配設距離及び送
、受波方向角度が超音波反射点位置と幾何学的関係が得
られることを利用して前記最大受波信号レベルの複数の
極大点における各々の送波方向角度または送受波方向角
度または送受波方向角度及び超音波ビームの最小伝播時
間を用いて核検体内の欠陥部寸法を算定する手段とよシ
構成し、送信用、受信用の各々異なる超音波振動子群を
被検体表面に所定間隔を置いて配設し、両超音波振動子
群はともに扇状電子走査を行って超音波の反射経路を変
えつつエコーの大きな反射経路を各送受方向角度別に調
べ、被検体内に欠陥部があれば欠陥部の端部での散乱が
生じ、被検体底面での反射とともに前記送波方向角度毎
の最大受波レベル特性に極大点が複数生じ、且つこのと
きの送受波方向角度、送受信用超音波振動子群の配設間
隔、被検体厚、超音波の最小伝播時間と欠陥の寸法との
間に幾何学的な関係があることを利用してこれらよシ欠
陥部の寸法を算定するようにする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例についてｇ３図〜第９図を参照
しながら説明する。

本発明は電子走査（電子スキャン）方式の超音波装置を
用いて採湯を行うようにしたものである。

ここで、電子走査方式とは複数の超音波振動子を並列に
配設した超音波探触子を用い、リニア・電子スキャン・
単一ドであれば、前記超音波振動子を複数素子で１単位
としてこの１単位の超音波振動子について励振を行い、
超音波発振を行う。

そして例えば順次１振動子分ずつピッチをずらしながら
１単位の素子の位置が順に変わるようにして励振してゆ
くことによシ、超音波ビームの送波位置を電子的にずら
してゆくものである。

そして、超音波ビームがビームとして集束するように、
励振される超音波振動子はビームの中心側に位置するも
のと側方に位置するものでは励振のタイミングをずらし
、これによって生ずる超音波振動子の各発生超音波の位
相差を利用して放射される超音波を集束させる。これを
電子フォーカスと云う。

また、セクタ電子スキャン・モード（扇形走査モード）
であれば、励振させる１単位の超音波振動子群に対し、
超音波ビームの放射方向が超音波ビームト臂ルス分毎に
順次扇形に変るように各振動子の励振タイミングを方向
に応じて変化させてゆく。

このような電子走査方式の超音波装置は基本的には励振
させた超音波振動子にて超音波の工コーを捕え、これを
電気信号に変換して超音波像を得る。

本発明の一実施例を第３図に示す。

図において、１ａは超音波の送信用振動子群、１ｂは受
信用振動子群であり、本発明においては送波専用、受波
専用として用いるようにしている。これらのうち、送信
用振動子群１ａは超音波送信器群２にまた、受信用振動
子群１ｂは超音波受信器群３に結合されている。

超音波送信器群２は送信パルス遅延制御器４からの互い
に遅延されたパルス群によシ各々駆動され、各超音波送
信器に対応した送信用振動子群ｌａ中の振動子を励振し
て超音波を送波させるものである。

また、超音波受信器群３は超音波送波の時点と同期させ
て受信用振動子群１ｂにおける各々の受信用振動子に検
出される受波信号を増幅するものであり、増幅後の各々
の受波信号波形は受信信号遅延加算器５に入力される。

ここで、受信信号遅延加算器５は各々の受波信号波形を
予め設定した時間だけ遅延させ、遅延後の各々の受波信
号波形を時間軸上で加算し、−・つの受波信号として出
力する機能を有している。

さらに本装置においては信号処理器６を設け、この信号
処理器６で前記遅延加算器５により加算されて得られた
受波信号波形の所定時間軸上にダートを付し、このｒ−
ト内の最大エコー高さＰを検出すると共にダート内の。

エコー高さにスレショールドレベルヲ付シ、スレショー
ルドレベル越えるエコーのビーム伝播時間（ビーム路程
）Ｔを検出することを可能としている。また、これらの
デート内最大エコー高さＰお；び超音波のビーム路程Ｔ
は記録表示器７に出力することを可能としている。

なお、本発明の実施例においては、超音波送波時の送信
パルス遅延制御器４への遅延時間設定ならびにその変更
、また、受信信号遅延加算器５への遅延時間設定ならび
にその変更、さらに加算されて得られだ受波信号波形へ
の時間軸上のダート設定（時間ダート設定）とスレショ
ールドレベル設定はすべてコンピュータ８によシノロダ
ラムによって行うことができるようにしており、時間ダ
ート内の最大エコー高さＰおよび超音波のビーム路程Ｔ
もコンピータ８のプログラムに従って検出し、記録表示
器７に出力させるものである。

次に上記構成の本装置の動作について説明する。

本装置においては送信用振動子群１ａと受信用振動子群
１ｂを所望間隔を離して被検体Ｍの表側面上に配設する
。

そして、送信パルス遅延制御器４から互いに遅延された
パルス群を超音波送信器群２に送り、これら超音波送信
器群２の各超音波送信器を各々駆動し、これによって各
超音波送信器に対応した送信用振動子を〃）振して超音
波ビームを送波する。

このようにして送波された超音波ビームは被検体Ｍ内を
伝播して反射し、その反射波即ちエコーは受信用振動子
群１ｂに入射して各々の振動子によシ受波される。そし
て、受信用振動子群１ｂの各振動子出力、は超音波受信
器３の対応する受信器に入力される。

超音波受信器群３は超音波送波時点と同期して各々の受
信用振動子に検出される受波信号を増幅するものであシ
、各々の受波信号は受信信号遅延加算器５に入力される
。

ここで、受信信号遅延加算器５は各々の受波信号波形を
予め設定した時間だけ遅延させ、遅延された各々の受波
信号波形を時間軸上で加算し、一つの受波信号波形とし
て出力する。

この遅延加算された信号は信号処理器６に送゛られ、こ
こで、この加算されて得られた受波信号波形の所定時間
軸上にダート（時間ダート）を付して該ダート内の最大
エコー高さＰを検出すると共に時間ダート内のエコー高
さにスレショールドレベルーｅ付Ｌ、スレショールドレ
ベルを越えるエコーのビーム伝播時間（ビーム路程）Ｔ
が検出される。

そして、これら時間ダート内最大エコー高さＰおよびビ
ーム路程Ｔは記録表示器７に出力され、記録、表示され
る。

なお、超音波送波時の送信ノクルス遅延制御器４への遅
延時間設定、並びにその変更、また、受信信号遅延加算
器５への遅延時間設定ならびにその変更、更に加算され
て得られた受信信号波形への時間軸上のダート設定とス
レショールドレベル設定はすべてコンピュータ８のプロ
グラムによって設定可能としておυ、上記ｒ−）内の最
大エコー高さＰおよび超音波ビーム伝播４間Ｔもコンビ
ーータ８のノログラムに従って検出し、記録表示器７に
出力させるものである。

以上は本装置の基本的動作を示すものであるが本発明は
このような装置を用い、送、受波ともセクタスキャンを
行うようにするが、一つのビーム送波方向角度−に受波
側は扇形走査で受波を行って（その逆でも可能）、扇形
走査時の受波方向に伴うエコー高さ変化或いはビーム路
程の変化から被検体表面或いは内部の欠陥寸法を知るも
のである。

次にその詳細を説明する。

第４図は本発明による装置を用いて平板の裏面からの欠
陥寸法を推定する場合におけるコンピュータ８のグロダ
ラム内容を示すフローチャート例である。

このフローチャート例に従い無欠陥の平板を探傷した例
を第５図に示す。

第５図（ａ）に示すように被検体Ｍの表面に適宜なる間
隔をおいて送信用振動子群１ａと受信用振動子群１ｂを
配置し、そのコンビーータ８を作動させて第１のステッ
プ８１を実行させる。

これによりコンビーータ８はαなる送波方向で超音波ビ
ームＵＢ１を送波させるべく、送信ノソルス遅延制御器
４を制御する。これにより、超音波送信器群２はαなる
送波方向となるような遅延時間をもって各送信用振動子
に遅延・クルレスを与え、これを駆動させる。

これによ）、送信用振動子群１ａから送波方向角度αで
被検体Ｍ内に超音波ビームＵＢ、が送波される。　　゛ 次にコンビーータ８は第２のステップＳ２を実行し、超
音波受波方向角度θを与えて受信信号遅延加算器５に受
波方向がθなる角度方向からの超音波が得られるように
遅延時間を設定する。従って、受信用振動子群１ｂによ
シ得られた反射超音波は超音波受信器群３によシ増幅さ
れた後、受信信号遅延加算器５で遅延加算され信号処理
器６に与えられる。

この遅延加算後の信号は受波方向角度θなる方向の超音
波エコーの受波を行うような遅延時間に設定されている
ため、このθ方向からのエコーのレベルに対応したもの
となる。

次にコンピュータ８は第３のステラｆＳ３を実行し、ダ
ート内最大エコー高さを検出する。

これは信号処理器６において前記遅延加算された信号波
形の所定時間軸上に時間ケ８−トを付し、ダート内の最
大エコー高さＰを調べることによって行う。

最大エコー高さＰが得られたならばコンビー−タ８はこ
れをα及びｊとの対応のもとに一時記憶すると共に第４
のステラ７°Ｓ４に移シ、これが既に得られたエコー高
さよシ大きいか否かを判別する。そして小さい場合には
第２のステップＳ２に戻るが、第３のステップＳ３と平
行して第５のステップＳ５も実行し、時間ダート内にお
けるエコーの最小ビーム路程Ｔの検出を行う。これは超
音波発振時点から受信までの間の最大エコー到来に要す
る時間を検出するなどの方法によシ行える。そして、次
に第６のステップＳ６を実行してこの得られたビーム路
程が既に得られたビーム路程よシ小さいか否かを調べ、
小さければ前述の８４に移シ、大きければ第７のステツ
ノＳ７に移っ、て時間ダート内最小ビーム路程及び受波
方向角度の記憶を行った後、前述の８４に移る。

そして、Ｓ４において最大エコー高さＰが既に得られて
いるものよシ小であればＳ２に移って、前述の受波方向
角度θの設定を次の予定角度に切換え設定しなおして、
再び前述の動作を行わせる。

即ち、ここでは超音波の送波方向角度をαに設定してこ
のα方向に超音波の送波を繰シ返ｌし、各送波毎に受信
側では受波方向を順次切換えながら、最大エコー高さＰ
と最小ビーム路程を調べてゆく。

即ち、超音波の送波方向は特定方向とし、その送波毎に
セクタ位置を変え、これによって受波のみセクタスキャ
ン（扇状走査）を行って最大エコー高さと最小ビーム路
程を求めてゆく。

このようにして最小ビーム路程と最大エコー高さＰが求
められたならば次に第８のステップＳ８に移シ、この求
められた最大エコー高さＰと最小ビーム路程及びこれら
の得られた受波方向θを記憶して第９のステップＳ９に
移る。

Ｓ９では超音波受波方向の走査完了か否かを調べ受波方
向の走査即ち、セクタスキャンが終了していなければＳ
２に戻シ、終了していれば第１０のステップｓｉｏに移
る。

これによシある送波方向における最大エコー高さＰと最
小ビーム路程及びこれらの得られた受波方向がわかる。

従って、次に８２ではこれらを記録し、次に第１１のス
テップ８１１に郡って超音波送波方向の走査が完了した
か否かを調べ、完了しているならば作業を終了させ、完
了していなければＳｌに移って前述の作業を再び繰シ返
すＯ即ち、これによシ、送信側での送波方向を順に所定
の角度ずつ変えてゆき、各送波方向毎に受信側ではセク
タスキャンを行って最大エコー高さと最小ビーム路程及
びそれらが得られる受波方向を求める。

第５図（ｂ）は無欠陥平板Ｍの探傷例を示すもので、無
欠陥平板に対し、第５図（、）のように超音波送、受用
の振動子群１ｍ、ｌｂを配設し、上述のようにして超音
波送波方向角度αを所定の角度範囲だけ変更した時の最
大エコー高さの変化の様子を示す図である。

この図かられかるように各送波方向毎にセクタスキャン
を行いつつ送波方向もセクタスキャンさせる本方式によ
って最大エコー高さＰはエコーの反射方向との関係で送
受波方向によって変わることになシ、送受波方向が一致
する角度α０で最大値ｐｏが得られる。また、各送受波
方向別の最大エコー高さＰの得られた時点のビーム路程
は第５図（Ｃ）に示す如く、送波方向角度αの変化とと
もに長くなる。

尚、Ｐｏの得られるα０なる角度でのビームＭの場合、
超音波送信用振動子群１ａと受信用の振動子群１ｂの設
置間隔を第５図（、）と同一の状態で、且つき裂ＣＬが
両振動子群１ａ、１ｂのほぼ中間位置に来るようにして
探傷すると送波方向角度α−最大エコー高さＰの関係は
第６図（ｂ）の如きとなり、また、送波方向角度α−最
小ビーム路程の関係は第６図（ｃ）の如きとなる。

七と 即ち、平板Ｍの底面による反射及びき裂ｒの端部での乱
反射によＪ）ｐＨＰ２なる２つの極大点が生ずる。これ
は平坦な平板Ｍの底面での乱れの少ない反射による強い
エコーの反射方向と受波方向が一致する送波方向角度で
強い最大エコー高さＰｌが得られることになること及び
き裂の端部で生ずる乱反射を生ずる送波方向角度でＰｌ
　よシもレベルの低い最大エコー高さＰ２が得られるこ
とによるもので、き襞部分による乱反射や減衰が伴なう
ため、欠陥のない平板Ｍの場合のようにレベルの大きな
単一のビークｐｏは表われない。

また、ビーム路程についても第６図（ｃ）のように、き
裂ＣＬの端部での反射時などでは路程が短くなシ、特に
縦方向に伸びる第６図（ａ）の場合のようなき裂ＣＬで
は送波方向角度αに応じて反射が複雑に変わることによ
って’ｒ１　、’ｒ２の少なくとも二つの極小点が表わ
れる。

即ち、第６図（ｂ）に示した最大エコー高さＰの極大点
および最小ビーム路程の極小点が２回生ずる時の振動子
群１ａ、１ｂ及び欠陥（き裂ＣＬ　）及び超音波送受波
方向の幾何学的関係を示すと第７図の如きとなる。

図に示す如くα１及びα２なる送波方向角度で最大エコ
ー高さの極太点が得られるが、α２なる送波方向角度は
き裂ＣＬ端部での反射によるものである。このき裂ＣＬ
があるためにα１からα２までの送波方向角度の間では
き装面での反射によシビーム路程が複雑に変化して路程
が伸びることから最小ビーム路程の極小点Ｔ１゜Ｔ２が
この間の両はしてそれぞれ表われることが理解できる。

ここでａはき裂ＣＬの深さ寸法であり、またθ１　、θ
２はそれぞれ最大エコー高さＰの極太値が得られる受波
方向角度を示している。

更にｔおよびｄはそれぞれ被検体である平板Ｍの板厚お
よび送信用、受信用の振動子群１ａ。

ｌｂ間の距離を示している。

従ってき裂ＣＬの深さ寸法ａは以下に示す各々の式によ
って表わすことができる。

ａ＝１−□　　　　・・・・・・（１）−α２十−０２ ここで、ＣＴおよびＣＲは超音波送波時の音速およびき
裂ＣＬ先端で散乱を生じた時の受波時の音速でるるが、
直接接触方式の電子走査型超音波探傷法においては縦波
を用いることができ、超音波振動子群にシー−を付加し
て用いる場合にはシー−の傾きと電子走査にょる送波及
び受波方向角度に応じて横波または縦波の音波が用いら
れる。

また、第７図に示されるように最大エコー高さＰの極大
点が得られる受波方向角度θ１．θ２はθ１ユθ２であ
り、従って上記式の場合はθ１−０２として扱うように
しても差しつがえない。

このように上記関係式第１式から第６式のうちの一つを
用いてき裂ＣＬの深さａｉ求めることができる。

即ち、き裂ＣＬの形状や進展状況等に応じ、最も顕著に
測定できる項目を含む関係式を用いてき裂ＣＬの深さａ
を求めて推定するようにすれば良いが、通常、最大エコ
ー高さのピーク値が容易に検出し得る場合には第３式を
用いるのが有効であシ、またビーム路程が明瞭に検出し
得る場合は第６式が肴効である。

尚、このような計算は得られた項目別の値を用いてコン
ビーータ８にょシ自動的に或いはマニュアル操作により
行わせるようにしても良く、また計算式は第１〜第６式
までの全部について或いは選択した式について行わせる
ようにすることもでき、また、得られた解答は記録表示
器７に記録或いは表示させるようにしても良い。

また、第４式〜第６式を用いない場合にはビーム路程の
項目は必要がないのでこの場合にはビーム路程を求める
プログラムステッグハ不必要となる。

また、超音波探触子を２個用いるようにしたが、超音波
探触子の幅と被検体の板厚によっては超音波探触子の片
側の振動子群を送信用に、他方の側の振動子群を受信用
に使用して実施すれば一つの超音波探触子でも実施可能
となる。

以上は本発明の一例として平板Ｍの裏面にき裂がある場
合について説明しだが本発明は被検体として平板に限ら
れるものではなく裏面が傾いた面を有した板にも容易に
適用し得る。

更に本発明によれば第８図に示すように被検体の内部に
ある欠陥Ｄｆの寸法或いは第９図に示すように被検体の
表面に生じた欠陥ＣＬの深さも同様に測定できることは
容易に理解できる。

尚、本発明は電子走査型の超音波装置を用いているため
、送波時の超音波ビームを集束させたシ、受波時の超音
波ビームを集束させたりすることが電子的に自在に行え
、これによって所望位置でのビームの集束度を高めれば
分解能を向上させることができるので、欠陥の寸法推定
精度を向上させることができる。

また、本装置を用い送波時の超音波ビームを広範囲に広
げることが可能であシ、最大エコー高さの検出される受
波方向角度、すなわち第７図におけるθｌおよびθ２　
（但しθｌユθ２　）において、第７図における送波方
向角度α１とα２方向からのエコーがビーム路程Ｔ１お
よびＴ２を持って検出されるため、単にθｌ　またはθ
２の値とビーム路程Ｔ１およびＴ２の値から幾何学的関
係により欠陥深さａを推定することも可能としている。

以上の結果、本装置によれば表面欠陥さらには内部欠陥
の寸法推定に際し、探触子を固定したまま角度を変えて
欠陥の端に音波を入射でき、且つ欠陥先端で生じた散乱
音波を見逃すことなく効率良く検出できるため、超音波
の送波方向角度、受波方向角度、ビーム路程の値をもと
にこれらのうちの最も顕著な検出結果の得られる項目を
利用した関係式を用いることによって、き裂などの欠陥
の深さく大きさ）などが算定できる。したがって、各検
出結果を見て、或いは欠陥先端の形状、き裂進展状況を
知ってこれらに応じて高精度なき裂（欠陥）の深さく寸
法）が算定できる関係式を選び、算定を行うことによっ
て高精度に欠陥寸法を知ることができ、また、各関係式
を併用することによっても更に算定精度を向上させるこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明は複数の超音波振動子を並設
して成シ、所定の間隔を隔てて被検体表面に配される電
子走査法による超音波送信用の振動子群及び受信用の振
動子群と、前記送信用振動子群の各々の振動子に送信パ
ルスを与見られた超音波送波方向角度を得ることのでき
る遅延時間で各々与える超音波送信制御手段と、前記受
信側振動子群の各々の振動子の受波出力を与えられた超
音波受波方向角となる遅延時間をもって加算合成する遅
延加算手段と、この加算合成された受波出力の所定時間
の領域内にある最大レベルを検出する信号処理手段と、
前記遅延加算手段に超音波送波に対応して順次受波方向
角度を変えるべく該受波方向角度を切換えて与え受波方
向を扇状に変化させる手段と、この扇状の受波方向変化
を終了する毎に超音波送波方向角度を切換えてこれを前
記超音波送信制御手段に与え、送波方向を扇状に変化さ
せる手段と、前記信号処理手段の検出出力をもとに前記
各送波方向毎の最大受波信号レベルが得られる送波方向
角度または送波方向角度及び最小伝播時間を知シ、これ
らをデータとして登録する手段と、これらデータをもと
に被検体厚、送、受信用の超音波振動子群間の配設距離
及び送、受波方向角度が超音波反射点位置と幾何学的関
係が得られることを利用して前記最大受波信号レベルの
複数の硯大点における各々の送波方向角度または送受波
方向角度または送受波方向角度及び超音波ビームの最小
伝播時間を用いて被検体内の欠陥部寸法を算定する手段
とよシ構成し、送信用、受信用の各々異なる超音波振動
子群を被検体表面に所定間隔を置いて配設し、両超音波
振動子群はともに扇状電子走査を行って超音波の反射経
路を変えつつエコーの大きな反射経路を各送波方向角度
側に調べ、被検体内に欠陥部があれば欠陥部の端部での
散乱が生じ、被検体底面での反射とともに前記送波方向
角度毎の最大受波レベル特性に極大点が複数生じ、且つ
このときの送受波方向角度、送受信用超音波振動子群の
配設間隔、被検体厚、超音波の最小伝播時間と欠陥の寸
法との間に幾何学的な関□係゛があることを利用してこ
れらよシ欠陥部の寸法を算定するようにしたので、欠陥
部の寸法を容易にしかも高精度に得ることができ、しか
も電子走査方式を用いておシ、送受信用ともそれぞれ扇
状電子走査を行わせることによって超音波振動子群は送
、受信用を所定間隔を介して配すれば超音波伝播方向は
電子的に変えることができ、超音波の該方向別の最大受
波レベル及び最小伝播時間を超音波振動子群の位置固定
のまま測定でき、取扱いが容易で且つ欠陥部で生じた散
乱音波を見逃すことなくしかもその方向を含めて正確に
探知し得ることから、欠陥部の存在を見逃す心配もなく
高精度に探傷し得るなど優れた特徴を有する超音波探傷
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の表面波法によるき裂寸法の推定法を説明
するだめの図、第２図は従来の端部ビークエコー法によ
シき裂寸法を推定する方法を説明するだめの図、第３図
は本発明の一実施例を示すブロック図、′第４図は本発
明装置のコンピュータのプログラムにおけるフローチャ
ートを示す図、第５図、第６図は本発明装置の動作例を
説明するだめの図、第７図、第８図、第９図は欠陥部と
音波の経路との関係を説明するための図である。 １ａ・・・送信用振動子群、１ｂ・・・受信用振動子群
、２・・・超音波送信器群、３・・・超音波受信器群、
４・・・送信パルス遅延制御器、５・・・受信信号遅延
加算器、６・・・信号処理器、７・・・記録表示器、８
・・・コンピュータ、Ｍ・・・被検体、ＣＬ・・・き裂
、Ｄｆ・・・内部欠陥。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第５図 （ｂ）　　　、（Ｃ） 牙６図 （ｂ）　　　　　　（Ｃ） ｃｌ、ｄ＝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の超音波振動子を並設して成シ、所定の間隔
   を隔てて被検体表面に配される電子走査法による超音波
   送信用の振動子群及び受信用の振動子群と、前記送信用
   振動子群の各々の振動子に送信パルスを、与えられた超
   音波送波方向角度を得ることのできる遅延時間で各々与
   える超音波送信制御手段と、前記受信側振動子群の各々
   の振動子の受波出力を与えられた超音波受波方向角とな
   る遅延時間をもって加算合成する遅延加算手段と、この
   加算合成されだ受波出力の所定時間の領域内にある最大
   レベルを検出する信号処理手段と、前記遅延加算手段に
   超音波送波に対応して順次受波方向角度を変えるべく該
   受波方向角度を切換えて与え受波方向を扇状に変化させ
   る手段と、この扇状の受波方向変化を終了する毎に超音
   波送波方向角度を切換えてこれを前記超音波送信制御手
   段に与え、送波方向を扇状に変化させる手段と、前記信
   号処理手段の検出出力をもとに前記各送波方向毎の最大
   受波信号レベルが得られる送波方向角度を知υ、これら
   をデータとして登録する手段と、これらデータをもとに
   被検体厚、送、受信用の超音波振動子群間の配設距離及
   び送、受波方向角度が超音波反射点位置と幾何学的関係
   があることを利用して前記最大受波信号レベルの複数し
   極大点における各々の送波角度または送受波角度を用い
   て被検体内の欠陥部寸法を算定する手段とより構成した
   ことを特徴とする超音波探傷装置。
2. （２）　　複数の超音波振動子を並設して成シ、所定の
   間隔を隔てて被検体表面に配される電子走査法による超
   音波送信用の振動子群及び受信用の振動子群と、前記送
   信用振動子群の各々の振動子に送信・ぐルスを与えられ
   た超音波送波方向角度を得ることのできる遅延時間で各
   々与える超音波送信制御手段と、前記受信側振動子群の
   各々の振動子の受波出力を与えられた超音波受′汲方向
   角となる遅延時間をもって加算合成する遅延加算手段と
   、この加算合成された受波出力の所定時間の領域内にあ
   る最大レベル及びその最小伝播時間を検出する信号処理
   手段と、前記遅延加算手段に超音波送波に対応して順次
   受波方向角度を変えるべく該受波方向角度を切換えて与
   え受波方向を扇状に変化させる手段と、この扇状の受波
   方向変化を終了する毎に超音波送波方向角度を切換えて
   これを前記超音波送信制御手段に与え、送波方向を扇状
   に変化させる手段と、前記信号処理手段の検出出力をも
   とに前記各送波方向毎の最大受波信号レベルが得られる
   送波方向角度及び最小伝播時間を知り、これらをデータ
   として登録する手段と、これらデータをもとに被検体厚
   、送、受信用の超音波振動子群間の配設距離及び送、受
   波方向角度が超音波反射点位置と幾何学的関係があるこ
   とを利用して前記最大受波信号レベルの複数の極大点に
   おける各々の送受波方向角度及び最小伝播時間を用いて
   被検体内の欠陥部寸法を算定する手段とより構成したこ
   とを特徴とする超音波探傷装置。