JPS6014166A

JPS6014166A - 超音波探傷方法及びその装置

Info

Publication number: JPS6014166A
Application number: JP59119798A
Authority: JP
Inventors: Kuniharu Uchida; 内田　邦治; Ichiro Furumura; 古村　一朗; Satoshi Nagai; 敏長井; Taiji Hirasawa; 平沢　泰治
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-07-05
Filing date: 1984-06-13
Publication date: 1985-01-24

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］本几明は金層、非金属材料の表面及び内部欠陥寸法を高
τΔ度に測定づ−る超音波探傷方法及びその装置に関す
る。

［発明の技術的背廚とその問題点］全屈材料及び非金属？１料の内部を検査する方法として
、従来より超音波を用いた超音波探傷装置が一般に利用
されている。また人体等の医療診断技術としても超音波
ビームが適用されている。このような超音波ビームに用
いる超音波探傷装置は、第１図に示づ“ように超音波送
受波用の複数個の振動子からなるアレイ型探触子１を用
い、これらの振動子による超音波送波および受波タイミ
ングを電子的に制御する（戊構を順えている。このよう
な探旧法を−’１２に電子走査法というが、この電子走
査法には第″１図（ａ）に示すように超音波送受波用の
複数個の振動子群を順次切換えながら超音波ビーム２を
被探傷材３上で直棒状に走査する直線走査法と、第１図
（Ｃ）に示すように複数個の振動子群による超音波送受
信タイミングを順次変更しながら超音波ビームを被探傷
材２の内部に扇形状に走査させる扇形走査法とがある。

そして、被探傷材３中の欠陥４が、直線走査法では第１
図（ｂ）に示すように、扇形走査法では第１図（（１）
に示すようにＣＲＴ５上の欠陥像６としてＢスコープ表
示される。

また、上記方法以外に超音波探傷では、被探傷オオの表
面および内部の欠陥寸法の推定には端部ピークエコー法
がある。すなわち、第２図（ａ）に示すごとく、通常の
超音波探触子７による超音波ビーム２が欠陥４の端部８
で散乱され、そして、第２図（ｂ）に示すようにＣＲＴ
５上に受信波形９に散乱エコー１０が生じたＡスフ−１
表示を得るようにしたものである。この場合、探触子７
の移動ｆｆ１Ｘとこの散乱エコー１０に対応するビーム
伝播路程とを用い、欠陥寸法を算定することができる。

しかし乍ら、上記端部ビークエコー法の如く欠陥４の先
端部８での超音波の散乱エコーを検出し、欠陥４の寸法
を符定する方法では、探傷前にあっては被探信（第３の
内部における欠陥の位顕は不明であるため、欠陥４の先
端部８に精度よく超音波を入射するよう探触子７を精密
に移動させることが必要であり、このため、１１ｉ密な
探触子走査冶具を用いな１プればならながった。さらに
、欠陥先端部からの散乱エコーは、先端部に入射する角
度によっては十分高い散乱エコーは得られず、また、散
乱エコーを最も高感度で検出し得る方向も異なる。した
がって、高い精度で欠陥の散乱エコーを検出し、欠陥寸
法を芹定するためには、各種の送受波角度をイ１した探
触子を少数個準備し、種々に相合ゼて探１ｎシなｔプれ
ばならないという欠点があった。

「発明の目的」本冗明は上記事情に基づいてなされたもので、その目的
とするところは、被検（カ材の表面および内部の欠陥の
寸法を高精度に把握することを可能とした超音波探傷方
法及びその装置を提供することにある。

［発明の概要Ｊ本発明の第１の特徴は、超音波主ビームの送受偏向角度
の組合せを種々に変更しながら、受信波形に設定された
ゲートと信号弁別レベルとから所定のゲート範囲内の最
大値と、ビーム伝播路程とを検出し、前記組合せの種々
の変更に伴うこの最大値とビーム伝播路程の推移をデー
タとして登録し、この登録データを基に前記最大値変化
の極大値における送波又は受波の土ビームの偏向角度の
いずれか一方の値と送受波点間の距離とその時のビーム
伝播路程とを用いて欠陥寸法を算定する方法である。

本発明の第２の特徴は、前記欠陥寸法を、前記最大値変
化の極大値を示す時の超音波主ビームの送受波の偏向角
度と送受波点間の相対距離を用いて欠陥寸法を算定する
方法である。

本発明の第３の特徴は、アレイ型探触子を用い、被探傷
材の８スコープ像を表示づ−る手段とともに受信波形に
グー１〜と信号弁別レベルを設定し、このゲート内の受
１２波形の最大値とビーム伝播路程を検出するに能を持
つ信号処理器を有し、この信号処理器からの最大値とビ
ーム伝播路程ど受信波形とを表示するＡスコープ表示装
置を備えた超音波探傷装置である。

本発明の第４の特徴は、第４の特１欺を備えた装置の信
号処理器に第１の特徴に記したデータを登録し、この登
録データを用いて設定グー１〜内の受信波形の最大（直
の変化が極大を示す時の送受波主ビームの偏向角度と送
受波点間の距離どビーム伝播路程を用いて欠陥別法を算
定する１２！能を持たゼ、前記登録データと前記Ｒｆ′
された欠陥寸法を記録表示する記録表示器を鴎えた超音
波探傷方法である。

［発明の実施例］以下、この発明の一実ＤＮ例を図面に基づいて詳細に説
明する。

第３図は、この発明の一１″：側倒を示ず（ｈ成因であ
る。

１はｎ個の超音波振動子１１からなるアレイ型探触子で
ある。

１２はこれらの超音波振動子１１に結合されそれぞれへ
送信パルスを与える「１個の超音波送信器である。

１３は超音波送信器１２に送信パルス発生用１〜リガ信
号を与える送信遅延設定器である。上記超音波送信器１
２は、上記！−リカ信号によって１１個全部あるいは数
個の送信器カー選定されて、それぞれの対応する超音波
振動子１１／＼送信パルスを送り、これに応答して超音
波振動子１１が超音波を送波するように構成されている
。一方、超音波振動子１１は可逆性を有しており、圧力
変化に応じて電気信号を発生することもでき、これによ
り超音波振動子１１は、受信門能をも有している。

１４はそれぞれの超音波振動子１１で検出した受信信号
夫々を増幅する１１個の超音波受信器である。

１５はｎ個の超音波受信器１４によつ−Ｃ増幅した受信
信号を夫々デジクル口に変換する１１個のＡ／Ｄ変換器
である。このＡ／Ｄ変１プ器１５は超音波受信信号を高
速でデジタル変換するものであり、受信波形を忠実にデ
ィジタルりに変換することができる。

１ＧはＡ／Ｄ変換器１５に受信信号のディジタル変換開
始用１〜リガ信号を与える受信遅延設定器である。この
１−リカ信号を受けた１１個全部あるいは一部のＡ　／
’　Ｄ変換器１５はトリガ信号の入力時点に同期して、
超音波受信波形がディジタル信号波形化される。

１７は、受信ｊツ延設定器１６、送信遅延設定器１３に
対して超音波受信にかかわる振動子群と送信にかかわる
振動子群を）■択し、あらかじめ設定された超音波ビー
ムの送波および受波方向、および焦点距離に応じた１−
リカ信号出力のタイミングを与える信号制御器である。

１８は各Ａ／Ｄ変換器１５の出力を波形加算して記憶す
る加算メモリである。ここで、Ａ／Ｄ変換器１５に一担
保持された超音波受信信号のディジタル波形は、ディジ
タル信号波形化時点をそろえて各超音波振動子１１によ
る受信信号がディジタル加算されて記憶されることにな
る。これらの操作は、信号制御器１７によって制御され
ている。

１９は加算メモリ１８の加算された受信波形を取込み、
後述する所定の信号処理を施こす信号処理器である。こ
の信号処理器１９は、あらかじめ設定された送波および
受波の超音波主ビームの偏向角度と送受波点を信号制御
器１７から受（プ、Ｂスフ−１表示の画ｍＷ引の起点と
方向を定め、Ｂスコープ表示器２０へ出力している。

また、信号処理器１９は前記受信波形の大きさに従い画
像掃引に輝度変調をかける。この輝度変調の信号は加算
メモリー１８からの加算受信波形を検波した検波波形に
、信号処理器１つで設定された信号弁別レベルを付し、
この信号弁別レベルを越える波形の大きさに応じて信号
処理器１９内で作られる。

更に、信号処理器１９は前記検波波形にグー１〜を設定
し、このゲーＩ〜内で前記信号弁別レベルを越える波形
の最大値とビーム伝播路程を検出し、この最大値とビー
ム伝（番路程を数値化して前記加０受信波形又は１１波
波形とともにＡスコープ表示器２１に出力り゛る。ここ
で、上記検波波形に設定され信号弁別しｌ＼ルどケート
から１９られたグー１−内の最大値とヒ〜ム伝播路程は
記録表示器２２へ出力される。

この記録表示器２２は、ＯｊＪ記ゲート内の波形の最大
値とじ−ム伝播路捏ど送波および受波超音波主ビームの
１θ向角度と送受波点の信号とを信号処理器１つから受
け、送受波方向角度の組合せに対応させて、前記最大値
どビーム１云播路程とをデータとして登録し、この登録
データに基づき前記最大値の推移が極大を示す時の送波
方向角度と受波方向角度またはビーム伝播路程の推移か
極小を示づ時の送波方向角度と受波方向角度又はこれら
の組合せと送受波主ビームの送受波点間の距離を用いて
欠陥寸法を演算する。さらに、記録表示器２２は前記登
録データおよび演算された欠陥寸法をブラウン管又はプ
ロッター等に出力させ表示させるものである。

ここで、上述した構成の超音波探１ね装置は、超音波主
ビームの送受波点および主ビーム方向の変更毎に上記各
ブロックの操作を行う。

次に、上記構成の電子走査型超音波探傷装置の動作と、
その作用について説明する。

第４図は本発明による装置を用いて平板の裏面から入っ
た欠陥の寸法を推定する手順を示すフローチャートであ
る。また、このフローヂャ−１〜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（銹材３の表面に適宜
なる間隔をおいて送波用アレイ型探触子１ａと受波用ア
レイ型探触子１ｂを前筒し、信号制御器１７を作動させ
て第４図の第１のステップＳ１を実行させる。これによ
り信号制御器１９はαなる送波角度で超音波ビーム２を
送波させるべく、送信遅延設定器１３を制御する。これ
により、超音波送信器１２はαなる送波方向となるよう
なｉＮ延時間をもって送波用アレイ型探触子１ａに送信
パルスを与え、これを駆動させる。

これにより、送波用アレイ型探触子１ａから送波方向角
度αで被ＪＰＶ　（Ｂ材３内に超音波ビーム２が送波さ
れる。

次に、信号制御器１７は第２のステップＳ２を実行し、
超音波受波方向角度βを与えて、Ａ／Ｄ変換器１５に受
波方向がβなる角度方向からの超音波が遅延されたデジ
タル波形として１ｑられるように遅延時間を設定する。

従って、受波用アレイ型探触子１１）により（テられた
超音波受信信号は超音波受信？３１４により増幅された
後、Ａ　／　Ｄ変換器１５で遅延され、さらに加算メモ
リー１８で加算された後信号処理器１９に与えられる。

この加粁Ｊ３よび遅延後の信号は受波方向角度βなる方
向の超音波の受波を行うような遅延時間に設定されてい
るため、被検１具材３内のβ方向からのエコーのレベル
；こ対応したものとなる。

次に１君号処理器１つは第３のステップＳ３を実行し、
グー［・内の受信波形の最大波高値Ｐを検出する。これ
（ま第６図のＡスフ−１表示例に示すように信号処理器
１つにおいて前記遅延および加算された信号波形の所定
時間軸上にゲート２３を付し、ゲート内の最大波高値Ｐ
を調へることによって行う。

最大波高値Ｐが得られたならば信号処理器１９は第４の
ステップＳ４に移り、これが既にｉｑられた波高値より
大きいか否かを判別する。そして小さい場合には第８の
ステップＳ８の終了に移るが、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、ゲート内における
受信波形のビーム伝播路程Ｔの検出を行う。これは第６
図に示すように、グー１−２３内の受信波形が設定され
た信号弁別レベル２４を越える詩の超音波発信時点ＳＴ
から受信までの時間Ｔを検出するこことにより行える。

そして、次に第６のステップＳ６を実行してこの得られ
たビーム伝播路程王が既に得られたビーム伝播路程より
小さいか否かを調べ、大きければ第８のステップＳ８の
終了に移り、小さければ第７のステップＳ７に移ってゲ
ート内の受信波形のビーム伝播路程Ｔ、、、及び受波方
向角度βＭＴの記憶を行った後、第８のステップＳ８の
終了に移る。

そして、第４のステップＳ４において最大波高ｉＧ　Ｐ
が既にＩ７ら１１ているものより大であれば、第８のス
テップＳ８を実行し、グーｌ−内の最大波高＋直Ｐ　、
イ及び受波方向角度β、４ρの記憶を行う。その後、ビ
ーム１云播路稈の調査ステップである＄６および＄７の
終了を確りヱして、第９のステップＳ９に９る。

・第９のステップＳ９では、超音波の受波方向の走査か
完了しているか否かを調べ、完了していな（プれば第２
のステップＳ２に移って、前）ボの受波方向角度βの設
定を次の予定角度に切換えて、再び前述の動作を行わせ
る。

即ち、ここては超音波の送波方向角度をαに設定して、
このα方向への超音波の送波毎に、受信側では受波方向
を１４次切換えながら、最大波高値Ｐの最大値Ｐ７５．
と最小のビーム伝播路程Ｔ　Ｍを調べてゆく。

そして、超音波の送波方向は特定方向とし、その送波毎
に受波のみ（１白色度の変更走査＜ｍ形走査）を行って
ゲート内受信波形の波高値の最大値Ｐ□と最小のビーム
伝播路程Ｔ８をめてゆく。

このようにして最小のビーム伝播路程ＴＭ、！＝ａ大値
ＰＭがめられたならば次に第１０のステップ８１０に移
り、このめられた最大値ｐ　ｉ、Ａと最小のビーム伝播
路程ＴＭ及びこれらの得られた受波方向β３ρ、０Ｍ　
Ｔを記憶して第１１のステップ８１１に移る。第１１の
ステップ８１１では、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
了していなければ第１のステップＳ１に移って前）ホの
作業を再び繰り返す。

以上述べた処理により、送信側での送波角度方向を順に
所定の角度ずつ変えてゆき、各送波方向毎に受信側では
扇形走査を行って最大値Ｐ、４と最小のビーム伝播路程
ＴＩＪ及びそれらが１９られる受波方向β２ρ、βＭＴ
をめることができる。

第５図（ｂ）は無欠陥の深傷例を示すもので、第５図（
ａ　）のように超音波ビーム、受波用のアレイ型探触子
１ａ、１ｂを配設し、上）ホ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値ＰＭ
の変化の様子を示す図である。

この図かられかるＪ：うに、本発明の方法においては、
一定の送波方向毎に受波方向の扇形走査を行って、各種
の送受波方向を組合わせるので、送受波角度方向か一致
する角度α口＝β０ρで最大ｆａ　Ｐ　ｏが得られる。

また、最小のビーム伝播路程ＴＭについＣも第５図（Ｃ
）に示す如く、送受波方向角度が一致したα０−βＯＴ
の時最小値Ｔ。

が（ｑられる。

一方、第７図（ａ　）のように、被探傷材３の裏面に存
在丈る欠陥４に送波用アレイ型探触子１ａと受波用アレ
イ型探触子１１〕からの送受波ビームが到達するように
して探傷すると、送波方向角度α対最大、値Ｐ　Ｍおよ
び受波方向角度β□ρの関係は第７図（１））の如くな
る。また、送波方向角度α対最小ビーム伝播路稈Ｔ２５
．および受波方向角度βＭＴの関係は第７図（Ｃ）の如
くなる。

即ち、神探旧４第３の底面による反則及び欠陥４の端部
８での散乱により、最大値ＰＭにはＰｉ。

Ｐ２　、Ｐ３など幾つかの極大点が生ずる。これは被探
傷材３の底面での反射、き裂先端での散乱、被探傷材３
の底面で１回反射した後のき裂先端での散乱、これらに
よる超音波モードの変換などによって種々の伝播経路を
持つ波が生じるためである。

一方、ビーム伝播路程ＴＭについても、ＴＩ。

Ｔ２．７３など幾つかの極小値を生じるが、これも上記
したと同様な理由による。

また、受渡角度βＭＰＩβＭ　Ｔについては、第７図（
ｂ）、（ｃ）に示したように、欠陥４の端部８からの散
乱波を受波する場合には送波方向角度を変更しても、受
波の主ビームが方向がき裂先端８に一致した受波方向角
度８丁をほぼ一定に保つ。

以上の第７図（ｂ）、（ｃ）の表示は記録表示器２２に
よって実施される。

次に、第７図（ｂ）および（ｃ）の結果に基づき、第７
図（ａ　）に示した欠陥４の寸法ｄの締定手段について
説明する。ここで、−ｎｅｔ、に各送波方向角度αおよ
び受波方向角度βの組合せにより受波波形は洩数個の受
信エコーが生じる。すなわち、第８図（ａ　＞に示す條
に、送波ビームは一般に音波の広がりを有しているため
、例えば、被探傷材３の底面で反則して直接受波される
ビーム経路１（１、底面で反射した後欠陥４の先端に入
射して先端部の散乱波を受波する経路１り２、欠陥４の
先端に直接入射し先端の散乱波を受波する経路に３、お
よび、被検１）材の底面でモー１〜変換を生じ、表面波
等になって欠陥４の先端に到達した後、散乱波となって
受波される経路１（４などがある。

このため、本発明においては、これらの複数個の受信エ
コー２５を分ｎ１するため、第８図（１））のＡスコー
プ表示に示すように、ビーム伝播路程上のグー１−２３
を被探傷材３の板厚ｔを知り、被探傷？Ｊ　３の底面反
射エコーを受波する時のビーム伝播路程Ｔｏ　と送受波
用アレイ型探触子１ａ、１１）間を直線的にビーム伝播
するビーム路程Ｔｉ　との間に設定している。これによ
り、第７図（ｌ））および第７図（Ｃ）において、送波
方向角度かにコのビーム経路をもつαＴ近傍の値だ（プ
、すなわちＰ３およびＴ３近傍の値だ（プが記録表示器
２２に表示される。したがって、この時には極大値Ｐ３
を生じる時の送波角度α丁と受波角度βＭＴおよび最小
ビーム伝播路程Ｔ３を生じる時の送波角度αＴと受波角
度βＴＴが検出される。

ここで、欠陥寸法（１の値は送受波の主ビーム点間距離
りと板厚ｔを用い以下に示す各式によって算定すること
ができる。

すなわち送受波方向角度０丁、βｖ　（＝βＴρまたは
βＴＴ）を知れば、次の式（１）で欠陥寸法αが算定で
きる。

ｄ＝ｔ−□　・・・・・・（１）【帽へれ冗α１また送波方向角度αＴとビーム路程Ｔ３を知れば次の式
（２）で欠陥寸法ｄが算定できる。

で算定できる。

もらろん、受波方向角度β「Ｔどビーム路稈Ｔ３を知れ
ば（２）式のα丁をβＴＴとし次の（３）式が得られ欠
陥１法（１か算定できる。（ここで（１）　、　ｆ２１　、　（３）　ｌま全ビーム
詫程が同一の音速Ｕであることを前提どするが、もちろ
ん、送波時の音速（Ｉ　丁ど欠陥４の端部で散乱を生じ
た後の音速１１Ｒが知れれば容易に欠陥寸法（１を算定
できることは明らか”Ｃある。

なあ、以上の（１）、　＋２＋、　（３）式に、ｌ１５
いて、第７図（’ＩＩ　）　Ｉこ、１５　ｉプるＲ７．
１の１〜大１直Ｐ３を１痒る口前のαＴ。

βＴρよひ極小のビーム伝播路行Ｔ３をｉりる時のα丁
、βＴ［を用いることにＪ：す、高楯度て欠陥寸法ｄを
知ることができるが、もちろん、Ｒ３又はＴヨの近１労
でのａ、、、β１．Ｒ２βｈ、Ｔを用いて欠陥寸法（１
をめても良い。さらに、算定された欠陥寸法ｄは記録表
示器２２に別途出力表示させる。

本発明の方法の実施例どして、送波角度αの設定毎に受
波角度βを扇形走査したが、もちろん、受波角度βの設
定毎に送波角度αを扇形走査し−Ｃも同様な結果が得ら
れ、この場合には受波方向角度を変更しても送波の主ビ
ーム方向が欠陥先端に一致した角度α王をほぼ一定に保
つ。したがって、この２つの手順を組合せれば、第９図
に示″ｇ様にαＴとβＴ　（＝βＴρ又はβ丁Ｔ）をよ
り精度よくめることもできる。また最大（１１ｉＰ、、
、を得る詩のα２とβＭｐだけを検出しているが、この
時のビーム伝播路ｆ￥Ｔ　ＩＪも検出し、欠陥寸法ｄの
締定に用いてもよいことはもちろんである。

また、本発明では、受波信号にイ」シたゲートは単一で
あったが、もちろん複￥１個のグー］へを組合せてもよ
く、この場合には、個々のグー１〜範囲毎に、第７図（
ｂ）、（ｃ）の表示が得られ、欠陥が複数個被探傷材中
に生じている場合に有効である。さらに、単一ゲートで
あっても、ゲート内に入る複数個の受信エコーそれぞれ
についてα１４、およびβＭＰＩ　βＭＴを検出しても
よい。

また、本発明の実施例はアレイ型探触子を２飼用いるよ
うにしたが、第１０図（ａ　）に示すように１つのアレ
イ型探触子１の一部の振動子群１Ａを送信用に、他の振
動子群１日を受信用に使用して実施づ゛れば１つのアレ
イ型探触子でも実施可能となる。

もちろｌυ、第１０図（１））に示ず様に送波用と受波
用の振動子群が互いに用袴しても良い。さらに、第１１
図（ａ　＞、（１）　）、（０）に示すように送波用ア
レイ型探触子１ａと受波用アレイ型探触子１１］の一部
のＪＩＮ動子肝１Ａａおよび１．ｂを用いて深旧し、順
次１ＡａおよびＩ　Ｂ　ｔｌを構成する振動子を変更し
ても良い（この居合第１１図（ａ　＞、（１＋　）、（
ｃ　）の順に振動子が変更されていることを示している
）。またこの場合には、各振動子群の重合ｉ！毎に超音
波主ヒ〜ムの送受波点が寮なり、あたかも探触子の前二
を変更したと同等の効果どなり、これら条件で探（期し
た結果を平均化処理して精度向上を計ってもよい。

また、第１２図に示す保に、送波用探触子として、送波
用アレイ型探触子を構成する振動子の１コだけを用い、
送波ビームの指向性を無指向性に近くすることにより、
送波方向角度の変更が不要となり、探傷に要する時間は
低減される。さらに、第１２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
の順に示す様に、前記送波用の振動子の選定と順次変更
し、各探傷条件で算定された欠陥寸法値を平均化するこ
とにより、より高精度に欠陥寸法が算定される。もちろ
ん、この時の算定式としては送波方向角度αＴを含まな
い（３）式が適用できる。また、送波と受波の探触子を
入れ換えれは（２）式が適用できる。

以上の、送受用振動子の組合せのｉｌＪ定は、既に記し
たように、本発明の装置の渦成例では信号制御器１７か
らの受信遅延設定器１６および送信遅延設定器１３への
１〜リガー（ｉ号出力のタイミング設定により実現可能
としている。

更に本発明によれば第１３図（ａ　＞に示すように被検
１算材３の内部にある欠陥４の寸法或いは第１３図（ｂ
）に示すように被露（ｎ材３の表面に生じた欠陥４の寸
法も同様に測定できることは容易にできる。

尚、本発明は電子走査型の超音波探傷装置を用いている
ため、送波詩の超音波ビームを集束させたり、受波性の
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東京度を高め
れば分解能を向上させることができるので、高精度で欠
陥の位置寸法を検出することができる。

また、本実前例では、アレイ型探触子１を被検（ｎ材３
に垂直に接融させた場合を示したが、もちろん、アレイ
型探触子１の送受合口がクサビシュー等を付（プられた
場合、水浸法で探信する場合などにも、本発明がａ用で
きることは明らかである。

［発明の効果〕以上述べたように本発明によれば、送波および受波の主
ヒ゛−ム四向角度を各種組合せることがでさるため、被
検ｆｉ”Ｓ　ｊＡの内部の反射源の検出に最適な探（切
角度をｊ■定できるという効果がある。

また、これら各秤探（易角度の組合せを変更していった
時の所定のビーム伝播路程範囲の受信波形の最大（直と
ビーム伝１１５２δ程の推拶を表示でき、受信波形が最
も高い時の送受波方向角度とビーム伝播路程が容易に検
出できるため、被探傷材の表面および内部欠陥の寸法が
精度よく算定できるという効果がある。

さらにまた、各種探傷角度の組合せだ【プでなく、主ビ
ームの送受波点も、アレイ型探触子の振動子構成を変更
することによって、各ｆＩ組合せを選定でき、探触子を
被探傷材上に固定したままで、より探傷精度向上を計れ
るという１ユれた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電子走査による超音波探傷法を説明する
図、第２図は従来の超音波探傷法による欠陥寸法測定法
を説明する図、第３図は本発明による超音波探傷装置の
実施例を示すブロック図、第４図は送受波方向角度の組
合せによる受信波形の最大値と最小のビーム伝播路程を
める流れを示す流れ図、第５図は無欠陥材へ本発明を適
用した場合を説明する図、第６図はＡスフ−１表示例を
示す図、第７図は欠陥を有する材料に本発明を適用した
場合を説明する図、第８図は欠陥材を探ＩＱ　ｂだ時の
ビーム伝播経路を説明する図、第９図は本発明により送
受波角度０丁、βＴを精度よく検出する図、１１０図は
１つのアレイ型探触子の振動子を送受波用に相合せて使
用する方法を説明する図、第１１図はアレイ型探触子の
１！肋子椙成と順次変更させた探閂方法を説明する図、
第１２図は一方のアレイ型ＩＺ触子を１振動子として送
波する方法を説明する図、第１３図は本発明を内部欠陥
および表面欠陥へ適用した図である。１・・・アレイ型探触子、２・・・超音波ビーム、３・
・・被探傷＋オ、４・・・欠陥、５・・・ＣＲＴ、６・
・・欠陥像、７・・・通常の探触子、８・・・欠陥端部
、９・・・受信波形、１０・・・散乱エコー、１１・・
・振動子、１２・・・超音波送信器、１３・・・送信遅
延設定器、１４・・・超音波受信器、１５・・・△、／
　［）変換器、１６・・・受信遅延設定器、１７・・・
信号制御器、１８・・・前線メモリー、１９・・・信号
処理Ｆ３．２０・・・Ｂスコープ表示器、２１・・・Ａ
スコープ表示器、２２・・・記録表示器、２３・・・表
示ゲー１〜．２４・・・表示信号弁別レベル、２５・・
・受信エコー。第４図第　５図＜　ａ　）（ｂ）　（Ｃ）第　６図第９図第１０図（ｂ）第１１図（ａ）（ｃ）第１２図（Ｃ）第１３図（ａ）（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）超音波のｊｘ波及び受波指向性が制御可能な超音
波送受波手段を用い、超音波ビーム伝播路程上にグー１
−を付し、受信波物に信号弁別レベルを設定し、前記ゲ
ート内での受信波形の最大値と、この受信波形のビーム
伝播路程とをめ、前記最大値が送波Ｊ３よび受波の扇面
角度の組合せによって極大を示す詩の送波角度と受波角
度とをめ、送波角度又は受波角度のいずれか一方の値と
、その時のビーム伝播路程と、送受超音波主ビームの送
受波点間の距離とを用いて被探（ｎ材の欠陥寸法をｇヤ
定することを特徴とする超音波探傷方法。
（２）超音波の送波及び受波指向性が制御可能な超音波
送受波手段を用い、超音波ヒーム伝播路程上にゲートを
付し、受信波物に信号弁別レベルを設定し、前記グー１
〜内での受信波形の最大値と、この受信波形のビーム伝
播路程とをめ、前記最大値が送波および受波のい同角度
の組合せによって極大を示す時の送波角度と受波角度と
をめ、送波角度比及び受波角度と、その時の送受超音波
主ビームの送受波点間の距離とを用いで被探傷材の欠陥
寸法を算定することを特徴とする超音波探傷方法。
（３）超音波送受波手段は、少数の超音波振動子を配列
してなり、各超音波振動子の送波及び受波のタイミング
を電子的に制御することにより、超音波の送波及び受波
指向性が制御可能となるアレイ型探触子であることを特
徴とする特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項記載
の超音波探傷方法。
（４）超音波送受波手段は、単一の超音波振動子からな
ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項又は第（
２項記載の超音波探傷方法。
（５）被探傷材の欠陥寸法の算定は、上記超音波送受波
手段における異なる送受波条件毎に１ｑられる欠陥寸法
の値を平均することを特徴とする特許請求の範囲第（１
）項又は第（２）項記載の超音波探傷方法。
（６）超音波の送受信を行う複数の振動子からなるアレ
イ型探用Ｉ子と、前記複数の振動子に位相制御された信
号を供給し、任意の方向へ超音波ビームを送波する送信
器と、前記複数の振動子のうち任意のものによって受信
された受信信号を遅延して加算合成する加算合成装置と
、加算受信波形に対しグー１〜を与えるどともに、波形
信号弁別レベルを設定し、このゲート範囲内で得られる
波形信号のうち前記波形信号弁別レベル以上の波形の最
大値及びビーム伝播路程と超音波の送波および受波時の
超音波ビ−ムの送受波点とをめる信号処理器と、この信
号処理器からの信号を基に被検（ｎ４４の断面画像を表
示する第１の表示手段ど、前記信号処理器からの最大値
とビーム伝播路程と加算受信波形とを表示する第２の表
示手段とから偶成されたことを特徴とする超音波探１１
装働。
（７）超音波の送受信を行う複数の振動子からなるアレ
イ型探触子と、前記複数の振動子に位相制御された信号
を供給し、任意の方向へ超音波ビームを送波する送信器
と、前記複数の振動子のうち任意のものによって受信さ
れた受信信号を遅延して加算合成する加算合成装置と、
加算受信波形に対しゲートを与えるとともに、波形信号
弁別レベルを設定し、このゲート範囲内で得られる波形
信号のうち前記波形信号弁別レベル以上の波形の最大値
及びビーム伝播路程と超音波の送波および受波時の超音
波主ビームの送受波点とをめる信号処理器と、この信号
処理器からの信号を基に被探傷材の断面画像を表示する
第１の表示手段と、前記信号処理器からの最大値とビー
ム伝播路程と加算受信波形とを表示する第２の表示手段
と、前記信号処理器からの信号を受け、送受波方向角度
の組合せを変更した時の所定ゲート内での受信波形の最
大値の推移と、この時のビーム伝播路程の推移と、この
時の受波又は送波方向角度の推移とをめる手段と、前記
受信波形の最大値が極大を示す時のビーム伝播路程と受
波および受波方向角度と送受波主ビームの送受波点間の
距離とをめて欠陥寸法を算定する手段と、これら最大値
の推移とビーム伝播路程の推移と受波又は送波方向角度
の推移どｔ、７定された欠陥寸法とを記録表示する手段
とｈｌ　１ろ侶成されたことを特徴とする超音波探傷方
法。