JPS6085365A - 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、非金属材料の内部欠陥特に面状欠陥の
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。

［発明の技術的背景とその問題点］ 構造材料の内部に存在する欠陥において特に面状の欠陥
は、構造強度上、重大な欠陥と見做される場合が多い。

また部分層は込み溶接法などで意図的に構造部材に未溶
着部を残す場合があるが、上記欠陥及び未溶着部いずれ
の場合に於いても破壊力学的評価を行なう上でその寸法
推定精度を高めることは非破壊検査技術の分野で重要な
課題とされ祭いる。

このため、従来より、被検体として構造材料における内
部の欠陥寸法を超音波探傷法により推定するために、第
１図（ａ）に示すように、被検体Ｍの表面に超音波探触
子ＰＢを接触させ、垂直探傷法により被検体Ｍの表面に
平行な面状欠陥ＣＬからの超音波反射波（エコー）ＵＡ
を捕え、第１図（１））に示すようにブラウン管等の表
示装置ＤＰにＡスコープを表示させ、超音波探触子ＰＢ
の前後走査による、面状欠陥からのエコー高さの変化を
表示装置ＤＰよりめ、第１図（Ｃ）に示すように最大エ
コー高さの１．／２のエコー高さになる超音波探触子位
置ｘ１．ｘ２を締出し、このＸＩ　、ｘ２から欠陥の寸
法を推定する方法などが試みられている。

しかし乍らこの方法では、第１図（ａ）に示す欠陥ＣＬ
の端部近くでのエコー高さの変化の程度か使用する超音
波ビームの指向特性に大きく依存し、かつ、超音波探触
子ＰＢを機械的に走査するために、被検体Ｍとの接触状
態によってエコー高さが影響を受ける等により第１図＜
Ｃ）に示す超音波探触子位置ｘｌ　、ｘ２は正確といえ
ず、従って限られた条件下でしか十分な寸法精度で推定
し得ない。

また、第２図（ａ＞’（ｂ）に示すように、欠陥ＣＬの
端部では、エコーが高くなるということに注目した端部
ピークエコー法により、欠陥ＣＬの先端部を検出する方
法も用いられているが、欠陥Ｃし面への超音波ビーム入
射角度αによっては十分な端部ビークエコーＵＬＩ　、
ＵＬ２を検出てきない。従って第２図（ｂ　＞に示す超
音波探触子位置Ｘ１．Ｘ２も正確とはいえない。

またこの方法に於いても超音波探触子ＰＢを前後走査し
て行なうため、プローブの接触状態の影響により端部ビ
ークエコーＵＬ１．ＵＬ２の検出される超音波探触子位
置を正確に測定することは困難である。

［発明の目的コ 本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、高精度
に被検体内部の欠陥の位置及び寸法を検知することので
きる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］ 本発明による超音波探傷装置は、多数の超音波振動子を
並設してなる超音波探触子と、この超音波探触子の夫々
の超音波振動子で超音波の送・受信を行なわせる超音波
送信器群及び超音波受信器群と、前記超音波探触子の中
で作動すべき複数の超音波振動子を一単位として選定す
る選択制御手段と、前記選定された超音波振動子犬々に
対し、所望の超音波ビーム角度及び超音波集束点を得る
ように遅延時間を持たせた送信パルスを与える遅延制御
手段と、前記選定された超音波振動子犬々の受波出力が
、前記送信時の超音波ビームと同じ受超音波ビーム角度
及び超音波集束点となるように遅延時間をもって加算合
成する遅延加締手段と、この遅延加算手段により加算合
成された受波出力における所定時間領域内に存在する最
大信号レベルとその最大信号レベルを示す受波信号の伝
播時間とを検出する信号処理手段と、前記選定された単
位超音波振動子からの超音波ビームを扇状走査させるべ
く超音波ビーム角度を切換える制御信号を前記遅延制御
手段及び遅延加算手段に対し与える第１の制御信号出力
手段と、前記扇状走査終了毎に、前記超音波探触子の中
で作動すべき単位超音波探触子を振動子配列方向に順次
切換えることにより前記選定された単位超音波振動子か
らの超音波ビーム入射点位置を前記振動子配列方向に変
化させる制御信号、或いは前記超音波探触子の中で作動
すべき単位超音波振動子を振動子配列方向に順次切換え
て前記選定された単位超音波振動子からの超音波ビーム
入射点位置を前記振動子配列方向に変化させる毎に、前
記扇状走査させる制御信号を、前記遅延制御手段及び遅
延加算手段に対して与える第２の制御信号出力手段と、
前記信号処理手段からの前記最大信号レベルとその最大
信号レベルを示す受波信号の伝播時間とに基づいて前記
各超音波ビーム入射点位置毎に、最大受波信号レベルを
示す超音波ビーム角度とその最大受波信号の伝播時間と
を算出する第１のデータ処理手段と、超音波ビーム入射
点位置、超音波ビーム角度及びそのビーム伝播時間が超
音波反射点位置と幾何学的関係にあることを利用し前記
第１のデータ処理手段からの出力データに基づき前記超
音波ビーム入射点位置毎の超音波最大受波信号レベルの
極大点に於ける夫々の超音波ビーム角度、その最大受波
信号の伝搬時間及び超音波ビーム入射点位置を用いて被
検体内の欠陥の位置を標定すると共に欠陥部寸法を算定
する第２のデータ処理手段とから構成し、送受信兼用の
超音波振動子群を被検体の表面上に配置し、被検体内部
へ超音波ビームを所定の走査、例えば扇状電子走査する
と共に直線状電子走査をも合せて行ない、扇状電子走査
による超音波ビーム角度に対するエコーレベルの変化を
、直線状電子走査による超音波ビーム入射点位置毎に調
べ被検体内に欠陥部があれば、欠陥部の面からの反則及
び欠陥部端部での散乱が生じ、前記超音波ビーム角度に
対するエコーレベル特性に極大点が複数生じ、かつこの
時の極大点を示す超音波ど一ム角度、及びその伝播時間
、超音波ビーム入射点位置と欠陥部での超音波反射点位
置とが幾何学的関係にあることを利用してこれらより欠
陥部の位置標定と寸法の算定するようにしたことを特徴
としている。

［発明の実施例］ 以下、本発明の実施例について第３図ないし第７図を参
照して説明する。

先づ、本発明に係る超音波探触方式についての概略を説
明する。本発明においては、電子走査（電子スキャン）
方式の超音波装置を用いて探傷を行なうようにしたもの
である。ここで、電子走査方式とは、複数の超音波振動
子を並列に配設してなる超音波探触子群を用い、リニア
電子スキャンモード（直線状走査モード）であれば、前
記超音波振動子の複数個を一単位としてこの１単位の超
音波振動子について励振を行ない超音波ビームの送波を
行なう。そして、例えば順次１振動子分づつピッチをず
らしながら１単位の素子の位置が順々に変わるようにし
て励振してゆくことにより、超音波ビームの送波点位置
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、ど−ムの中心部に位置するも
のと側方に位置するものとでその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
の位相差を利用し反射される超音波を集束させる。これ
を電子フォーカスという。

また、セクタ電子スキャンモード（扇状走査モード）で
あれば、励振させる１単位の超音波振動子群に対し、超
音波ビームの散開方向が超音波ビーム１パルス分毎に順
次扇形に変るように各振動子の励振タイミングを所望の
方向に応して変化させてゆくものである。

更に、前記リニア電子スキャンモー１・及びセクタ電子
スキャンモード両者を複合して行なう方式をコンパウン
ド電子スキャンモード（複合走査モード）と云う。

このような電子走査方式の超音波装置は、基本的には励
振された超音波振動子にて超音波のエコーを捕え、これ
を電気信号に変換して超音波像を得るようにしたもので
ある。

以下本発明に係る超音波探傷装置を第３図に示す一実施
例に従い説明する。

第３図に於いて１は、超音波の送信及び受信を兼ねる超
音波探触子であり、その中には多数の超音波振動子が並
列に配設されて超音波振動子群２が形成されている。超
音波振動子群２は、超音波送信器群３及び超音波受信器
群４に夫々結合されている。

超音波送信器群３及び超音波受信器群４は、作動（送受
波動作）されるべき複数個の超音波振動子を１単位とし
て選択するように、送受信チャンネル選択制御器５と結
合されると共に、送信パルス遅延制御器６からの互いに
遅延されたパルス群により夫々駆動され、前記選択され
た１単位の超音波振動子を［ｄＪＨし、これら１単位の
超音波振動子から超音波を送波する。

また超音波受信器群４は、超音波の送波の時点と同期さ
せて前記１単位の超音波振動子によって検出される受波
信号を増幅するものであり、増幅後の夫々の受渡信号波
形は受信号遅延加算器７（〔入力される。

受信号遅延加算器７は、前記夫々の受波信号波形を送波
時の送波遅延時間と同じ時間だけ遅延させ、その遅延後
の夫々の受波信号波形を時間軸上で加算し、一つの受波
信号として出力する機能を有している。

信号処理器８は、前記遅延加算器７で加算してｊｑられ
た受波信号波形の所定時間軸上にゲートを付し、このゲ
ート内のエコー高さにスレッショルドレベルを付し、こ
のスレッショルドレベルを越えるエコーのエコー高さＰ
とビーム伝播時間（ビーム路程）王を検出することを可
能としている。

また、本実施例においては、作動する１単位の超音波振
動子の選淀を行なう送受信チャンネル選択うリ陣器５へ
のチャンネル選択設定及びそのチャンネル選択変更と、
超音波送波時の送信パルス遅延制御器６への遅延時間設
定及びその遅延時間変更と、受信号遅延加算器７への遅
延時間設定及びその遅延時間変更と、加算されて得られ
た受波信号波形への時間軸上のゲート設定（時間ゲート
設定）とスレッショルドレベル設定とは全てコンピュー
ター９により、この］］ンピ１−ターに内蔵されたプロ
グラムによって行なうようにしている。

更に時間ゲート内のスレッショルドレベルを越えたエコ
ーのエコー高さＰ及びビーム路程下も、コンピューター
９のプログラムによって演算されることにより検出し、
記録表示器１０へ出力させるようにしている。

次に上記構成の本実施例の動作について説明する。即ち
、本実施例に於いては、先ず超音波探触子を被検体Ｍに
配置し、超音波振動子群２の中で作動される複数個の超
音波振動子を１単位として選択すべく、超音波送信器群
３及び超音波受信器群４は、送受信チャンネル選択制御
器５により、前記１単位の超音波振動子群々と結合され
る超音波送信器及び超音波受信器を選択するように制御
される。

そして、送信パルス遅延制御器６から互いに遅延された
パルス群を前記選択された夫々の超音波送信器に供給し
、これによって前記１単位の超音波振動子を励振して超
音波ビームを送波する。

このようにして送波された超当波ビームは、被検体Ｍ内
を伝播して反射し、その反射波（エコー）は、送波と同
じ超音波振動子群２の中の前記選択された複数の超音波
振動子により受波される。

そしてこれら選択された複数の超音波振動子で検出され
た受波信号は、超音波送波時と同期して前記選択された
夫々の超音波受信器により増幅され、これら増幅された
夫々の受波信号は受信号遅延加算器７に入力される。

ここで受信号遅延加算器７は夫々の受波信号波形を送波
時の送信遅延時間と同じ時間だｔプｊ工延させ、遅延さ
れた夫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。

この遅延加算されて得た受波信号波形は、信号処理器８
に送られ、ここでこの受渡信号波形における所定時間軸
上にゲート（時間ゲート）を付してこのゲート内のエコ
ー高さにスレッショルドレベルを付し、このスレッショ
ルドレベルを越えるエコーのエコー高さＰと、そのエコ
ーのビーム伝播時間（ビーム路程）Ｔが検出される。そ
してこれら時間ゲート内のエコーのエコー高さＰ・及び
ビーム路程下は記録表示器１０へ出力され、記録表示さ
れる。

以上述べた動作は本実施例の基本動作を示すものである
が、本実施例は、上記基本動作に基づいて、選択された
１単位の超音波振動子の位置で、超音波ビーム扇状走査
による超音波の送波・受波を行ない、この扇状走査時の
超音波ビーム方向変化に伴なうエコー高さの変化及びビ
ーム路程の変化の推移をめ、さらに既に選定された１単
位の超音波振動子での扇状走査が終了する毎に１単位の
超音波振動子の選択を、例えば１振動子分ずらし、上記
した走査動作をくり返すようにする。

これにより、欠陥等の反射点位置に対し多角度的に得ら
れた複数の扇状走査に伴なうエコー高さの変化及びビー
ム路程変化から被検体内部の欠陥寸法を知ることを可能
としている。

次に上記動作の詳細を説明づる。第４図は、上記実施例
の構成により平板内部に存在する面状欠陥の寸法を推定
する場合に於ける、コンピューター９のプログラム内容
を示すフローチャートの一例である。またこのフローチ
ャー１〜に従い無欠陥の平板を探傷した例を第５図に示
す。

即ち、第５図（ａ　）に示すように、被検体Ｍの表面に
超音波探触子１を配置し、コンピューター９を作動させ
て第１ステツプＳ１を実行させる。

この第１ステツプＳ１によりコンビコーター９は、Ｘな
る超音波ビーム入射点位置にて、超音波送受作動可能な
、複数個で１単位の超音波振動子を選択するように、送
受信チャンネル選択制御器５を制御する。これにより前
記作動する１単位の超音波探触子夫々に接続された超音
波受信器及び超音波送信器は動作可能状態となる。

次ｔこコンピユークー９は、第２のステップＳ２を実行
し、θなる超音波ビーム角度にて超音波の送信・受信を
行なうべく送信パルス遅延制御器６及び受信号遅延加算
器７を制御する。これに°より前記選択された超音波送
信器群３は、θなる送波超音波ビーム角度となるような
遅延時間をもって各超音波振動子に遅延パルスを与え、
これらを駆動する。これにより、超音波ビーム入射点位
置Ｘより送波時の超音波ビーム角度θで被検体Ｍ内に超
音波ビームが送波される。

同断に、送波時に使用した１単位の超音波振動子により
被検体Ｍの内部からのエコーを夫々受波してその各受信
信号は超音波受信器群４へ入力される。超音波受信器群
４へ入力された受信信号は、夫々増幅されたのち前記受
信号遅延加算器７により送波時と同じ超音波ビーム角度
となるよう同じ遅延時間で夫々の受信信号を遅延加算し
、その遅延加算されて得た受波信号波形は信号処理器８
へ与えられる。

この遅延加算して得た受渡信号波形は、送波時の超音波
ビーム角度θと同じ受波超音波ビーム角度θなる方向か
らの超音波エコーの受波が行なえるような遅延時間に設
定されているため、角度θ方向からのエコーレベルに対
応したものとなる。

次にコンピューター９は、第３のステップＳ３を実行し
、グー１〜内最大エコー高さＰと、そのエコーのビーム
路程下を検出する。この検出動作は、信号処理器８に於
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
ゲートを付し、さらにゲート内エコーに対しスレッショ
ルドレベルを付し、このスレッショルドレベルを越えた
エコーの最大エコー高さを調べることによって検出可能
である。

さらに、エコー高さが最大となるエコーのビーム路程す
なわち、超音波発振から受信までの時間を算出する。そ
してコンピューター９は、超音波ビーム入射点位置×と
超音波ビーム角度θとの対応のもとに前記ゲート内最大
エコー高さＰおよびビーム路程Ｔを一時記憶する。

つぎにコンピューター９は、第４のステップＳ４を実行
し、超音波ビーム角度θの走査完了か否かを調べ、この
超音波ビーム角度θの走査、即ちセクタスキャンが終了
していなければ第２ステツプＳ２に戻り、終了していれ
ば第５ステツプＳ５に移る。

上記ステップ８１〜Ｓ４により、第５図（ｂ）に示すよ
うに、ある超音波ビーム入射点位置をパラメータとし、
超音波ビーム角度を変数とした走査によって推移する最
大エコー高さＰ及びそのビーム路程Ｔが得ることができ
る。

従って第５ステツプＳ５ではコンピュータ９により超音
波ビーム角度θに対する最大エコー高さＰの推移を調べ
第５図（ｂ　）　（ｃ　）　（ｄ　）に示すように１つ
乃至複数の極大点（ｔρ１．ｔρ２゜ＣＬ）を示す超音
波ビーム角度をめるとともに、第５図（ｅ）（ｆ）（Ｑ
）に示すようにそのビーム路程をもめ、超音波ビーム入
射点位置と共にこれらを記録する。これら超音波ビーム
入射点位置Ｘ１．Ｘ２．Ｘ３．最大エコー高さの極大点
を示す超音波ビーム角度θおよびそのビーム路程下と、
そのエコーの超音波反射点位置ｔρ工。

ｔρ２．ＣＬとは幾何学的な関係にあることから記録表
示器１０に第６図に示すように超音波反射点位置標定結
果として出力される。

次にコンピューター９は第６ステツプＳ６で超音波ビー
ム入射点位置の変更完了か否かを調べ、超音波ビーム入
射点位置の走査即ちリニアスキャンが完了していれば作
業を終了し完了していなければ第１ステツプＳ１に戻り
、超音波ビーム入射点位置を変更するように設定し、前
述の作業をくり返す。

これにより、超音波反射源に対しさまざまな超音波入射
点位置での最大エコー高さの推移が得られると共に超音
波反射点位置標定を行ない、記録表示器１０上に表示記
録される。

ここで最大エコー高さの極大点を用いた超音波反射源の
位置標定方法について第５図、第６図により説明する。

まず、超音波ビーム入射点位置Ｘは、個々の超音波振動
子の配列の間隔をｄとし、選択された１単位の超音波振
動子群が配列方向に移動した振動子数をｎとすれば、ｘ
＝ｎ−ｄで表わされ、エコー高さが極大を、呈する超音
波ビーム角度をθとし、その時のビーム路程を王とし、
被検体Ｍの板厚方向の距離をｔで表わすと、標定位置Ｌ
Ｐは次のように表わされる Ｌｐ（Ｘ、ｔ） ×←ｘ＋Ｔ−ｓｉｎθ し　←　Ｔ　−ＣＯ３θ ここでＴ＝ｃ−ｆ／２ （ｃ＝被被検体中中音速、 １−超音波送波から受波されるまでの 伝播時間、：） それゆえ、記録表示器１０上には被検体Ｍの探傷部位と
対応した第６図に示すような表示画像が得られる。

以上述べたように本実施例によれば被検体Ｍに対して電
子的に超音波ビーム入射点位置Ｘを変えながら、夫々の
入射点位置×で超音波ビーム角度θを変更し、超音波ビ
ーム角度θに対するエコー高さＰの推移を検知し、その
エコー高さＰが極大値をとる超音波ビーム角度θとその
ビーム路程Ｔから超音波反射点の位置標定を夫々行ない
、標定位置ＬＰ（Ｘ、ｔ）を記録表示するようにしたの
でつぎのような効果が得られる。

即ち、超音波ビーム角度θによって推移するエコー高さ
Ｐの極大点で超音波反射点ＩＰ１゜ｔρ２．ＣＬの位置
標定をするように構成したので、使用する超音波ビーム
のビーム幅の影響を受けないため、超音波反射点ｔρ１
．ｔＰ２．ＣＬ位置を精度よく画像表示することができ
る。

また、従来ワレ等のような面状欠陥の場合送波時の超音
波ビーム角度θによっては、欠陥面からのエコーと、欠
陥端部からのエコーとの分離がされない場合が多く、ざ
らに、超音波探触子を機械的に走査しなければならない
ことから十分な精度で欠陥寸法を推定することは困難で
あった。これに対し本実施例によれば、超音波探触子を
機械的に走査することなく、面状欠陥に対し多方向から
の超音波ビームを入射させ、前記超音波ビーム角度θに
対するエコー高さＰの推移の極大点での超音つている。

従って欠陥端から反射する端部エコービ〜りを容易に検
出することができると共に、端部エコーが欠陥端部から
放射される性質とあいまってその標定位置は、超音波ビ
ーム入射点Ｘの位置によらず同一場所に標定されるため
容易に欠陥端部を知ることができる。

また、独立した点状欠陥に対しても精度よく検出できる
ことはもちろんのことである。例えば、第７図（ａ）に
示すように被検体Ｍに複数個の点状欠陥Ｆ１．Ｆ２が存
在する場合に対しては、通常の端部ピークエコー法では
、面状欠陥の端部によるものなのか、独立した点状欠陥
なのであるが識別することは困難である。これに対して
も本実施例によれば、第５図、第６図及び第７図（ａ　
）（ｂ　）　（ｃ　）　（ｄ’　）　ニ示ｔヨウニ（ｉ
　７図（ｂ　）（Ｃ）は位置Ｘにおける探傷である）超
音波ビームの入射点位置（Ｘｌ、Ｘ２．Ｘ３）を変えな
がら多方向へ超音波ビームを変化させて探傷するため、
面状欠陥であれば、その面からの超音波ビームも検出可
、能であり、第６図に示すように欠陥の端部の位置標定
と共に欠陥面をも線状に位置標定される。また第７図（
ａ　）に示すような独立した点状欠陥Ｆｌ　、Ｆ２に対
しては、前記線状の位置標定は得られず、第７図（ｄ）
に示されるよう欠陥に対応して点状に位置標定され標定
値ＬＰが検出されるため、欠陥の性状をも評価できる効
果がある。

なお、本発明は上記実施例に限定されものではなく、例
えば第８図（ａ　）　（ｂ　）に示すように、被検体Ｍ
表面上に開口している面状欠陥ＣＬに対しても、超音波
探触子１を第８図（ａ　）及び第８図（１））に示すよ
うに配置することで実施可能である。また第９図に示す
ように被検体Ｍの表面に超音波探触子１を配置し、探１
易面と反対面で反射させたのち欠陥部ＣＬに超音波ビー
ムを入射させる場合に於いても、超音波ビーム角度の変
更と、超音波ビーム路程の演算を変更するだけで上記実
施例と同様の動作及び効果を得ることが出来る。

また、上記実施例では、超音波ビーム入射点の位置変更
毎に超音波ビーム角度の走査を行なっているが、超音波
ビーム角度の変更毎に、その超音波ビーム角度で超音波
ビーム入射点位置の変更すなわちリニアスキャンとする
方法もコンピュータ９の若干のプログラム変更により実
施可能であり上記実施例と同様の効果が得られる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明による超音波探傷装置は、多数
の超音波振動子を並設してなる超音波探触子と、この超
音波探触子の夫々の超音波振動子で超音波の送・受信を
行なわせる超音波送信器群及び超音波受信器群と、前記
超音波探触子の中で作動すべき複数の超音波振動子を一
単位として選定する選択制御手段と、前記選定された超
音波振動子犬々に対し、所望の超音波角度及び超音波集
束点を得るように遅延時間を持たせた送信パルスを与え
る遅延制御手段と、前記選定された超音波振動子犬々の
受波出力が、前記送信時の超音波ビームと同じ超音波ど
一ム角度及び受超音波ビーム集束点となるように遅延時
間をもって加算合成する遅延加算手段と、この遅延加算
手段により加算合成された受波出力における所定時間領
域内に存在する最大信号レベルとその最大信号レベルを
示す受波信号の伝播時間とを検出する信号処理手段と、
前記選定された単位超音波振動子からの超音波ビームを
扇状走査させるべく超音波ビーム角度を切換える制御信
号を前記遅延制御手段及び遅延加算手段に対し与える第
１の制御信号出力手段と、前記扇状走査終了毎に、前記
超音波探触子の中で作動すべき単位超音波探触子を振動
子配列方向に順次切換えることにより前記選定された単
位超音波振動子からの超音波ビーム入射点位置を前記振
動子配列方向に変化させる制御信号、或いは前記超音波
探触子の中で作動７１ｔｌ＼き単位超音波振動子を振動
子配列方向に順次切換えて前記選定された単位超音波振
動子からの超音波ビーム入射点位置を前記振動子配列方
向に変化させる毎に、前記扇状走査させる制御信号を、
前記遅延制御手段及び遅延加算手段に対して与える第２
の制御信号出力手段と、前記信号処理手段からの前記最
大信号しベルとその最大信号レベルを示す受波信号の伝
播時間とに基づいて前記各超音波ビーム入射点位置毎に
、最大受波信号レベルを示す超音波ビーム角度とその最
大受波信号の伝播時間とを算出する第１のデータ処理手
段と、超音波ビーム入射点位置、超音波ビーム角度及び
そのビーム伝播時間が超音波反射点位置と幾何学的関係
にあることを利用し前記第１のデータ処理手段からの出
力データに基づき前記超音波ビーム入射点位置毎の最大
受波信号レベルの極大点に於ける夫々の超音波ビーム角
度、その最大受波信号の伝搬時間及び超音波ビーム入射
点位置を用いて被検体内の欠陥の位置を標定すると共に
欠陥部寸法を算定する第２のデータ処理手段とから構成
されている。

従ってこの構成によれば、多数の振動子を並設して成る
超音波探触子を被検体表面に配置し、その超音波探触子
の作動する複数の超音波振動子を１単位として超音波ビ
ームを扇状走査して、被検体内部へ入射すると共に、超
音波ビーム角度毎のエコー高さの推移を調べ、被検体内
部に欠陥があれば、超音波ビーム角度に対するエコー高
さの推移曲線に複数の極大点が生じ、且つこの時の超音
波ビーム角度及び超音波ビーム伝播時間を調べ、超音波
ビーム入射点位置と超音波ビーム角度及びそのビーム伝
播時間と超音波反射点位置との間に幾何学的な関係があ
ることを利用し、それらより超音波反射点の位置標定を
行ない、前記超音波ビーム入射点位置を順次変更しかつ
超音波ビーム入射点位置変更毎に前述した動作をくり返
し行なうことができるので、欠陥部に対し、超音波探触
子を機械的に走査することなく、多方向からの超音波ビ
ームにより探傷ができ、かつ超音波入射点位置毎に、そ
れぞれ超音波ビーム角度に対する最大エコー高さの推移
を調べその推移曲線が極大を示す超音波ビーム角度及び
そのビーム路程か′ら超音波反射点の位置標定を行なう
ことから、使用する超音波ビームのビーム幅あるいは超
音波探触子の接触状態によるエコー高さの変動の影響を
受けにくく、また異なる超音波ビーム入射点位置での位
置標定結果をも同時に表示しうるので、欠陥部からの散
乱エコーを見逃がすことなく、その位置を正確に探知し
得ると共に多数の位置標定結果力〜らその欠陥の性状を
も推定し得、かつ取り扱し）も容易である等の優れた特
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図は従来の垂直探傷法による欠陥の寸法推定を説明
するための図、第２図は従来の端部ビークエコー法によ
る欠陥の寸法推定を説明するための図、第３図は本発明
に係る超音波探傷装置の一実施例を示すブロック図、第
４図は同実施例におけるコンピューターの動作の一例を
示す流れ図、第５図、第６図及び第７図は夫々本実施例
の動イ乍例を説明するための図、第８図及び第９図は夫
々本発明の他の実施例を説明するための図である。 １・・・超音波探触子、２・・・超音波振動子群、３・
・・超音波送信器群、４・・・超音波受信器群、５・・
・送受信チャンネル選択制御器、６・・・送信パルス遅
延制御器、７・・・受信号遅延カロ算器、８・・・信号
処理器、９・・・コンピューター、１０・・・記録表示
器、へ４・・・被検体、ＣＬ・・・面状欠陥、ＰＢ・・
・通常超音波探触子、Ｐ・・・エコー高さ、Ｔ・・・ビ
ーム路程、θ・・・ビーム方向角度、×・・・ビーム入
側点位置、ＬＰ・・・標定位置。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第６　； 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多数の超音波振動子を並設してなる超音波探触子と、こ
   の超音波探触子の夫々の超音波振動子で超音波の送・受
   信を行なわせる超音波送信器群及び超音波受信器群と、
   前記超音波探触子の中で作動すべき複数の超音波振動子
   を一単位として選定する選択制御手段と、前記選定され
   た超音波振動子夫々に対し、所望の超音波ビーム角度及
   び超音波ビーム集束点を得るように遅延時間を持たせた
   送信パルスを与える遅延制御手段と、前記選定された超
   音波振動子夫々の受波出力が、前記送信時の超音波ビー
   ムと同じ受超音波ビーム角度及び受超音波ビーム集束点
   となるように遅延時間をもって加算合成する遅延加算手
   段と、この遅延加算手段により加算合成された受波出力
   における所定時間領域内に存在する最大信号レベルとそ
   の最大信号レベルを示す受波信号の伝播時間とを検出す
   る信号処理手段と、前記選定された単位超音波振動子か
   らの超音波ビームを扇状走査させるべく超音波ビーム角
   度を切換える制御信号を前記遅延制御手段及び遅延加算
   手段に対し与える第１の制御信号出力手段と、前記扇状
   走査終了毎に、前記超音波探触子の中で作動すべき単位
   超音波探触子を振動子配列方向に順次切換えることによ
   り前記選定された単位超音波撮動子からの超音波ヒーム
   人制点位置を前記振動子配列方向に変化させる制御信号
   、或いは前記超音波探触子の中で作動すべき単位超音波
   振動子を振動子配列方向に順次切換えて前記選定された
   単位超音波振動子からの超音波ビーム入射点位置を前記
   振動子配列方向に変化させる毎に、前記所定のモードで
   走査させる制御信号を、前記遅延制御手段及び遅延加算
   手段に対して与える第２の制御信号出力手段と、前記信
   号処理手段からの前記最大信号し／＼ルとその゛最大信
   号レベルを示す受波信号の伝播時間とに基づいて前記各
   超音波ビーム入射点位置毎に、最大受波信号レベルを示
   す超音波ビーム角度とその最大受波信号の伝播時間とを
   算出する第１のデータ処理手段と、超音波ビーム入射点
   位置、超音波ビーム角度及びそのビーム伝播時間が超音
   波反射点位置と幾何学的関係にあることを利用し前記第
   １のデータ処理手段からの出力データに基づき前記超音
   波ビーム入射点位置毎の最大受波信号レベルの極大点に
   於ける夫々の超音波ビーム角度、その最大受波信号の伝
   搬時間及び超音波ビーム入射点位置を用いて被検体内の
   欠陥の位置を標定すると共に欠陥部寸法を算定する第２
   のデータ処理手段とから構成されたことを特徴とする超
   音波探傷装置。