JPS6336465B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は傷の検出、特徴明示及び調査に関する
ものであり、特に、音響エネルギの反響測距及び
ホログラフイツク処理による傷の検出に関係して
いる。音響による傷の検出は金属中の傷の検出に
有効無比であり、原子炉の圧力容器の傷の検出に
広く応用しうることが分かつていた。そのため、
傷の大きさ及び位置を明らかにすべく高解像度の
超音波映像システムが開発されてきた。傷検出の
際、音響エネルギが傷の検査を受ける製品即ち標
本を走査する。 音波即ち音響による映像化の一つのモードで
は、表面上の或は表面に近い走査パターンのいろ
いろの点に音響エネルギを集束させる。音響エネ
ルギをこのように集束させれば、観察される領域
は、この音響エネルギが当たる製品表面の全て或
は一部か、この表面に平行な製品内の任意の平面
の全て或は一部となる。各点で製品に当たる音響
エネルギはこの点から拡散する広ビームパターン
ないしは指向性パターンを生じさせる。この走査
モードから、Ｃスコープ像もしくはＣスキヤン図
形が得られる。Ｃスコープ像は、表面の像或は、
走査する音響エネルギの伝播方向に垂直な製品内
の任意の平面の像である。傷は製品内に不連続部
をつくり、この不連続部に出会う拡散ビームの波
がエコー、即ち反響波として反射される。製品の
反響波パターンの表示は、感知器が反響波に対し
て応答し該反響波を検出することにより形成しう
る。この反響波パターンを、音響参照波の電気的
アナログ信号と信号変調の方法で重ね合わせて、
音響干渉パターン即ちホログラムを形成するのが
適当である。このホログラムはレーザービームの
使用によつて再生し認知可能の光学像とすること
ができ、Ｃスコープ像を表示する。 音響による映像化の別のモードでは、音響エネ
ルギは製品を走査する線に沿つて集束され、各点
で音響エネルギが製品中へ伝播される。このよう
な走査で作成される映像は線集束映像と言われて
いる。前記線に沿つた任意の点で傷に当たる音響
エネルギは反響波として反射される。かかる走査
によつて、Ｂスコープ像もしくはＢスキヤン図形
と言われている一連の音像を形成しうる。Ｂスコ
ープは音響エネルギの伝播方向に平行な平面にお
ける走査である。線集束像の鮮明度は前述のよう
にホログラフイツク手法で形成したものと同等で
ある。線集束音響エネルギから得た像は陰極線管
オシロスコープに表示してもよく、或は後から表
示するために記憶装置に記憶させておいてもよ
い。また、線集束音響エネルギは、製品中の所定
深度のみから受信した反響波情報を選択すること
によつてＣスコープ像を生じさせるように使用し
てもよい。 簡略に述べると、本発明に従つて提供される、
傷を検出し、その特徴を明らかにし且つ調査する
装置においては、前述した異なるモードの音響映
像化とそれ等の前述した異なる表示とが組み合わ
されている。具体的には、製品の外面上或は製品
の外面近くの平面上の点に集束された音響エネル
ギで走査が行なわれ、表示はホログラムである点
集束映像、即ちＣスコープ像と、線に沿つて集束
された音響エネルギで走査が行なわれ、表示は陰
極線管オシロスコープに行なわれる線集束映像、
即ちＢスコープ像とが組み合わされている。ま
た、点集束音響エネルギ及び線集束音響エネルギ
に共通の製品走査手段が設けられている。この組
み合わせは、走査サイクルを分け合うことによつ
て、即ち、走査サイクルの前半を点集束音響エネ
ルギに割り当て、後半を線集束音響エネルギに割
り当てることによつて行なわれる。線集束音響エ
ネルギの伝播からの情報の受信及び処理は、点集
束音響エネルギの伝播に割り当てられた走査サイ
クルの前半の間、走査手段の位置に応答して停止
されており、また、点集束音響エネルギの伝播か
らの情報の受信及び処理は、走査サイクルの後半
の間停止されている。伝播のモード及び該モード
の対応する映像は互いに緊密に関連し合つてい
る。伝播された音響エネルギ及び表示は整合され
ており、各モードの伝播と表示とが他のものを補
完するので、傷の位置及び形を精確に測定するこ
とができる。 本発明をその構成と動作態様とについてその他
の目的及び利点と共に一層よく理解するために
は、添付図面に関する以下の説明を参照するとよ
い。 第１図〜第６図は製品Ｗ中の傷２３を検出する
ための傷検出装置２１を示す。製品Ｗは直角平行
六面体の形状である。本発明の説明の便宜上、製
品の表面は、Ｘ及びＺ軸が上面３１の側辺に沿
い、Ｙ軸がこの上面に垂直な縁、即ち製品Ｗの深
さに沿う３次元の座標系であると考える。Ｃスコ
ープ像は平らなＸ−Ｚ座標表面或は該表面に平行
な任意の表面を走査して得られる像である。Ｂス
コープ像はＸ−Ｙ又はＸ−Ｚ座標表面に平行な深
さにおける走査で得られる像である。 傷検出装置２１は変換器サブアセンブリ２５を
含む。このサブアセンブリは製品Ｗを走査するた
め走査器２７で駆動される。また、傷検出装置２
１は、ホログラフイツクモードの音響映像化のた
めのホログラフイツクエコー処理用サブアセンブ
リ２９と、音響エネルギを上面３１に対して垂直
な線に沿つて集束させる線集束モードの音響映像
化のための反響測距用サブアセンブリ３３とを含
む。走査器２７は駆動され、その走査は、走査制
御論理回路３４（第１図及び第２図）によつて、
ホログラフイツクエコー処理用サブアセンブリ２
９反響測距用サブアセンブリ３３の動作と関連し
て行なわれる。製品Ｗは水中に沈められており、
また、変換器サブアセンブリ２５は水中に延び
て、音響エネルギを水を通して製品に伝播させ
る。 変換器サブアセンブリ２５は、代表的には慣用
の音響レンズ変換器（第１の伝播手段及び第１集
束手段）３５でありうる点集束変換器と、アーク
集束変換器（第２の伝播手段及び第２集束手段）
３７とを含む。音響レンズ変換器の代わりに、点
集束変換器として、音響エネルギをある点に集中
させる反射材を備えた変換器か、音響エネルギを
ある点に集中させるように形成した凹形の変換器
か、或は複数の小さな集束変換器のアレイを用い
てもよい。音響レンズ変換器３５は音響エネルギ
のビーム（第１音響エネルギ）を出し、このビー
ムが製品の上面３１に又はその近くに集束されて
いる。広ビームパターンないしは指向性パターン
が集点から拡散して製品中に入る。製品中の傷は
反響波（第１反響波）を反射し、この反響波が音
響レンズ変換器３５（或は別の受信変換器）へ伝
播され、そして処理される。代表的には、音響レ
ンズ変換器３５によつて伝播された音響エネルギ
の周波数は１〜5MHzである。 アーク集束変換器３７の動作は第５図を見れば
理解されよう。第５図に示した３次元座標軸Ｘ、
Ｙ、Ｚ及びそれ等が画定する諸平面は、第１図に
おける製品Ｗの縁沿いの軸Ｘ、Ｙ、Ｚに対し及び
これ等の軸が画定する製品の表面を含む諸平面に
対し平行であると仮定する。また、中心Ｏを有す
るＸ−Ｚ平面の円即ち輪Ｃに沿つて複数の音響感
知器S₁，S₂等があると仮定する。これ等の感知器
S₁，S₂等は円即ち輪Ｃの円周全体に広がつていて
も、或は円周の任意の一つ又は複数の円弧に広が
つていてもよい。これ等の感知器S₁，S₂等が音響
的に励振されると、感知器S₁，S₂等はあらゆる方
向に音響エネルギ（第２音響エネルギ）を放射す
る。感知器S₁，S₂等が同相で放射するような感知
器の励振であれば、円Ｃの円周の全ての点からＹ
軸に沿つた任意の点Ｐまでの距離Ｌが等しいの
で、全ての感知器から任意の点Ｐに到達する音響
エネルギは同相である。感知器S₁，S₂等から点Ｐ
に到達する音響波は互いに強め合う。感知器S₁，
S₂等からの音響エネルギはＹ軸に沿う全ての点に
集束される。逆に言えば、Ｙ軸に沿う任意の点Ｐ
から伝送された音、即ち点Ｐから反射した反響波
（第２反響波）は円Ｃに沿つて配置された受信感
知器に同相で到達し、該受信感知器を励振する。
これ等の感知器の全てで受信された信号は加算さ
れると互いに強め合い、そして強い積算信号が生
じる。 Ｙ軸に沿う任意の点Ｐからの到達時間は、感知
器S₁，S₂等からの点Ｐの距離に比例する。点Ｐが
輪Ｃから長距離のところにある場合、この到達時
間は非常に近似して距離P0に比例する。Ｙ軸に
沿わない点に到達する感知器S₁，S₂等からの音響
エネルギは位相を異にしており、相互の強化作用
はない。そのような時にこの音響エネルギはＹ軸
に沿うものより実質的にその大きさが小さい。逆
に言えば、Ｙ軸に沿わない点からの反響波は円又
は輪Ｃに沿う感知器に異なる位相で到達し、そし
てこれ等の感知器で受信された個々の信号を加算
することによつて得られた受信信号は、Ｙ軸に沿
う反響波からの信号よりも実質的に弱い。 アーク集束変換器３７は円形の列ないしはアレ
イに配置された複数の感知器４１（第３図及び第
４図）を含む。この円形のアレイは音響レンズ変
換器３５と同心でもよいし、また、音響レンズ変
換器に関して偏心していてもよい、即ち、音響レ
ンズ変換器の軸心が円形のアレイの軸心から半径
方向に変位していてもよい。同心の配列が有する
利点は、任意の瞬間にアーク集束変換器と音響レ
ンズ変換器とが同一の走査領域をカバーすること
である。音響レンズ変換器３５及び円形のアレイ
に沿う感知器４１は双方とも音響エネルギを送信
し、そして反響波を受信するよう動作する。音響
レンズ変換器３５からの音響エネルギは上面３１
の或はその近くの点４３に集束されている。アー
ク集束変換器３７からの音響エネルギは製品Ｗの
深さに沿つて上面３１に対し垂直に延びる線４５
に沿つて集束されている。音響エネルギが伝播さ
れる上面３１の各点において、音響エネルギは対
応する線４５に沿つて斬進的に集束される。表面
を走査する速度は音響エネルギが線４５に沿つて
進む速度と比較して遅いのが典型的であるから、
焦点の運動は、上面に対して認識可能なある角度
をもつ線というよりも、むしろ、上面３１に垂直
な線に沿つて行なわれると考えてよい。線４５に
沿つて伝播した音響エネルギに出会う傷２３は反
響波を生じさせ、反射された反響波はアーク集束
変換器３７へ戻り処理される。アーク集束変換器
３７によつて送信され且つ受信される音響エネル
ギは１〜5MHzの周波数を有するのが典型的であ
る。 アーク集束変換器の種々の感知器は送信及び受
信の役目を果たしうる。例えば、１つの象限にあ
る感知器が送信の役目を果たし、別の象限にある
感知器が受信の役目を果たしうる。或は、同心の
輪状或は円形列状に感知器を設け、一つの輪の感
知器を送信用とし別の輪の感知器を受信用として
もよい。 走査器２７（第２図）は矩形フレーム５１を含
む。材峙してフレーム５１を形成する一対の部材
５３は、一方向に沿つて製品Ｗの走査を行うため
動かされる軸受５４及び５５の軌道又は案内の作
用をする。また、対峙してフレームを形成する部
材５７は、垂直方向における走査を行うため動か
される軸受５８及び５９の軌道又は案内の作用を
する。軸受５４は、ステツプモータＢで駆動され
るねじ６３と噛み合うナツト６１を支持し、軸受
５８は、ステツプモータＡで駆動されるねじ６７
と噛み合うナツト６５を支持する。 軸受５４及び５５は横断棒７３を支持し、軸受
５８及び５９は横断棒７１を支持する。横断棒７
１及び７３はそこに係合するブロツク７５の軌道
又は案内の作用を行い、ブロツク７５からは吊下
げ棒７６（第３図）によつて変換器サブアセンブ
リ２５が吊り下げられている。軸受５４及び５５
は各々リミツトスイツチ７７及び７９を支持し、
軸受５８及び５９は各々リミツトスイツチ８１及
び８３を支持する。ステツプモータＢによるねじ
６３の回転は軸受５４，５５、横断棒７３、ブロ
ツク７５及び変換器サブアセンブリ２５第２図に
示すように上下に一方の或は他方の方向に進め
る。ブロツク７５がその下限に達する時に、スイ
ツチ８１がブロツク７５によつて付勢され、上限
に達する時に、スイツチ８３が付勢される。ねじ
６７の回転は軸受５８，５９、横断棒７１、ブロ
ツク７５及び変換器サブアセンブリ２５を第２図
で見て右側又は左側へ進める。ブロツク７５が右
側限界に達すると、スイツチ７７が付勢される。 上述した諸要素Ａ，Ｂ，６１，６３，６５，６
７，７１，７３，７５，７６等が、前記音響レン
ズ変換器３５及びアーク集束変換器３７に共通で
あつて、音響エネルギにより製品を走査させる走
査手段を構成している。 走査制御論理回路３４（第２図）は、ラツチ９
３及び９５と、ステツプモータＡ及びＢの逆転及
び鎖錠用ユニツト９７と、走査制御論理電気回路
９８とを含む。走査制御論理電気回路９８はステ
ツプモータＡ及びＢ駆動用のパルスを出し、ま
た、ラツチ９３及び９５と協同して、ホログラフ
イツクエコー処理用サブアセンブリ２９及び反響
測距用サブアセンブリ３３が、これ等のサブアセ
ンブリ２９，３３による走査サイクルの別々の部
分の間における走査と信号の処理とを整合させ
る。また、走査制御論理電気回路９８は導体１０
８（第１図）を介して、ホログラフイツクエコー
処理用サブアセンブリ２９のホログラフイツク信
号処理ユニツト９１に対し、音響参照波の電気的
アナログ信号の位相調整のための情報を伝送す
る。参照波のアナログ信号自体は、送信出力増幅
器を含むホログラフイツク信号処理ユニツト９１
中の発振器から出される。 ステツプモータＡ及びＢへのパルスの印加並び
にそれ等の極性は電子的ラツチ９３及び９５によ
つて制御する。ラツチ９３及び９５はリミツトス
イツチ７７及び７９の作動の際に付勢されて、そ
れ等の付勢設定値にロツクないしは鎖錠される。
これ等のリミツトスイツチ７７，７９は第２図で
見て各水平掃引の末端でブロツク７５により作動
される。該ラツチは垂直掃引の末端でのリミツト
スイツチ８１及び８３の作動の際に動作する。 走査器２７の動作時には、ブロツク７５がフレ
ーム５１の頂部にありリミツトスイツチ８３をす
でに作動させたと仮定してよい。逆転及び鎖錠用
ユニツト９７は、第２図で見てステツプモータＢ
がブロツク７５を上方へ駆動するのを許容するた
めの信号を走査制御論理電気回路９８に送つてい
る。また、ブロツク７５はその掃引の右側末端に
あると仮定する。ラツチ９３は、リミツトスイツ
チ７７の作動によつてすでに付勢されている。ラ
ツチ９３は、導体９９を通じて、走査制御論理電
気回路９８が導体１０１を介してのステツプモー
タＡによるブロツク７５の右側への駆動を行えな
いようにしており、且つブロツク７５の左側への
移動を行えるようにしている。導体１０３を介し
てラツチ９３はラツチ９５をリセツトする。ま
た、ラツチ９３は導体１０５を通じて、走査制御
論理電気回路９８がホログラフイツクエコー処理
用サブアセンブリ２９のゲート１０７を設定し
て、音響レンズ変換器３５への音響エネルギの送
信か、或はアーク集束変換器３７の送信に由来す
る反響波のサブアセンブリ２９による処理を防止
できるようにしている。使用可能な時のラツチ９
５は導体１０９を通じて、走査制御論理電気回路
９８が反響測距用サブアセンブリ３３のゲート１
１１を設定して、アーク集束変換器３７への電気
パルスの送信とこれ等のパルスからの反響波の処
理を行えるようにしている。 今度は、走査制御論理電気回路９８がステツプ
モータＡにパルスを送つてブロツク７５及び変換
器サブアセンブリ２５を左側へ移動させる。ゲー
ト１１１は開いているので、音響エネルギは反響
測距用サブアセンブリ３３に送信され、且つ該サ
ブアセンブリにより受信されるが、ゲート１０７
は閉じているのでホログラフイツクエコー処理用
サブアセンブリ２９は休止している。 ブロツク７５がその左側掃引の末端に達する時
に、リミツトスイツチ７９が作動されて、ラツチ
９５を付勢する。今度はゲート１１１が閉じて、
アーク集束変換器への音響エネルギの送信並びに
該変換器からの反響波の受信を抑止する。走査制
御論理電気回路９８は、ブロツク７５が左側へ移
動するようにステツプモータＡのステツプ動作を
中断したり、ブロツク７５が右側へ移動するよう
にこのモータのステツプ動作を可能にしたりする
ため、導体１１３を通じて設定される。また、ラ
ツチ９３は、音響エネルギが音響レンズ変換器３
５へ送信されるように且つ該変換器から反響波が
受信されるように、走査制御論理電気回路９８に
ゲート１０７を開かせている。この段階で、ステ
ツプモータＢは付勢され、第２図で見て下方へブ
ロツク７５を一つの増分移動させる。 ブロツク７５及び変換器サブアセンブリ２５は
今度は右側へ移動する。ブロツク７５が右側への
掃引の末端に達する時に、リミツトスイツチ７７
が作動される。ラツチ９３は前述した動作を繰り
返し、そして走査制御論理電気回路９８は、ブロ
ツク７５が別の増分で下方へ動かされるように付
勢されてステツプモータＢをステツプ動作させ
る。右側及び左側へのブロツク７５の移動は繰り
返される。前述した動作はブロツク７５がリミツ
トスイツチ８１を作動するまで続く。この時点
で、逆転及び鎖錠用ユニツト９７は付勢されて下
方へのステツプ動作を防止し、また、ステツプモ
ータＢはステツプ動作されてブロツク７５をフレ
ーム５１の頂部へリセツトする。 ホログラフイツクエコー処理用サブアセンブリ
（第１表示手段）２９は、ゲート１０７の他にホ
ログラフイツク信号処理ユニツト９１と、出力増
幅器１２１と、送受信（TR）スイツチ１２３
と、受信増幅器１２５とを含む。送信及び受信の
ため別々の変換器が備えられていれば、TRスイ
ツチ１２３は省くことができる。ホログラフイツ
ク信号処理ユニツト９１は音響レンズ変換器を励
振させる波を出す発振器（図示せず）と、音響参
照波の電気的アナログ信号及び受信した反響波信
号を重ね合わせる装置（図示せず）とを含む。ま
た、ホログラフイツク信号処理ユニツト９１は、
音響レンズ変換器３５により送信されるべき前記
発振器からの波をパルス変調するためのパルスを
出すと共に、受信した反響波信号のサンプル・ア
ンド・ホールド回路を含む。送信パルスを変調す
る発振器は、音響参照波の電気的アナログ信号を
発生し、このアナログ信号が受信した反響波信号
により加えられてホログラムを形成する。右側へ
のブロツク７５及び変換器サブアセンブリ２５の
移動中にゲート１０７が開いている時、ホログラ
フイツク信号処理ユニツト９１は導体１２７，１
２９及びゲート１０７を介して出力増幅器１２１
を付勢し、TRスイツチ１２３を通じてパルスを
送信して音響レンズ変換器３５を付勢する。音響
レンズ変換器３５はその走査輪郭線に沿う点４３
に集束される音響エネルギを送信する。この音響
エネルギは製品Ｗの表面に拡がつて、傷２３のよ
うな所で反響波を生じ、反響波が音響レンズ変換
器で受信され、そして、反響波信号がTRスイツ
チ１２３及び受信増幅器１２５を介してホログラ
フイツク信号処理ユニツト９１へ送信される。ホ
ログラフイツク信号処理ユニツト９１において、
受信反響波信号は、走査中の音響レンズ変換器３
５の瞬間的位置に従つて同相に調節された音響参
照波の電気的アナログ信号と重ね合わされる、即
ち復調される。その結果得られた信号はホログラ
ムユニツト１３１に送信されてフイルム上に干渉
パターンの形態の像（第１反響波のＣスコープ
像）を形成する。走査中、ゲート１１１は閉じて
いるので、アーク集束変換器は音響エネルギを送
信しないし且つ反響測距用サブアセンブリ３３へ
の反響波を送信できない。 ホログラムユニツト１３１（第６図）は、光源
１３３と、カメラ１３５と、可撓性ライトパイプ
１３７とを含む。カメラ１３５はブラケツト１３
９により走査器２７に固定され吊り下げられてい
る。光源１３３は走査器の固定位置に取り付けら
れている。ライトパイプは光源１３３からカメラ
１３５の焦点面の位置まで延びる。この位置にお
いて、ライトパイプの端１４５は吊下げ棒７６に
固定されているので、ブロツク７５が走査動作を
行う時に前記端もまたブロツク７５により動かさ
れる。可撓性の光密ベロー１４７は、カメラ１３
５から吊下げ棒７６まで延びて端１４５を囲む。 反響波の音響エネルギは、音響レンズ変換器３
５から導体１４１とTRスイツチ１２３とを通つ
て、走査器２７に設けた前置増幅器１４３（受信
増幅器１２５の一部）へ、そしてホログラフイツ
ク信号処理ユニツト９１へ送信される。受信され
た各反響波信号は、次の反響波が受信されるまで
ホログラフイツク信号処理ユニツト９１のサンプ
ル・アンド・ホールド回路によつて保持される。
光源１３３はホログラフイツク信号処理ユニツト
９１の前述したサンプル・アンド・ホールド回路
の出力から付勢される。その強度は、参照波の電
気的アナログ信号と重ね合わされる受信反響波信
号によつて変調される。ライトパイプ１３７は光
源１３３からの変調光をカメラ１３５の焦点面へ
運び、そこで変調光はカメラ１３５に撮影され
る。カメラはフイルム上にホログラム形成する。
このホログラムは、レーザービームを照射するこ
とによつて再生器１５０（第１図）において後か
ら再生される干渉パターンである。レーザービー
ムはヘリウム・ネオンレーザーで生じさせるのが
典型的である。 従つて、以上のことを要約すると、ホログラフ
イツク信号処理ユニツト９１は、参照波の電気的
アナログ信号を発生する発信器（図示せず）と、
この電気的アナログ信号に傷２３（第１図）を表
す音響レンズ変換器３５からの反響波信号を加え
る装置（図示さず）とを含んでおり、その結果得
られた信号はホログラムユニツト１３１に送られ
る。ホログラムユニツト１３１は、カメラ１３５
の焦点面まで延びるライトパイプ１３７に接続さ
れた光源１３３を含んでおり、光源１３３の強度
は、上記反響波信号に従つて変調されているの
で、ホログラフイツク信号処理ユニツト９１から
の出力に応じて変化する。従つて、カメラ１３５
のフイルム上にホログラムが形成される。このホ
ログラムは、レーザービームを照射することによ
つて再生器１５０（第１図）において後から再生
される。 第２表示手段である反響測距用サブアセンブリ
３３（第１図）は、ゲート１１１の他に、アーク
集束変換器３７を付勢するパルスを発生するパル
サー１５１と、別々の感知器４１を使用する場合
には省略してもよい別の送受信用TRスイツチ１
５３と、受信増幅器１５５とを含む。また、表示
制御装置１５７、代表的には陰極線管である表示
装置１５９、後から表示するため受信情報を記憶
しておく記憶装置１６２も設けられている。ゲー
ト１１１が開いている時、TRスイツチ１５３を
介してパルスがアーク集束変換器３７に印加さ
れ、該変換器３７が製品の上面３１を走査する時
に線４５に沿つて集束され且つ伝播される音響エ
ネルギが生じる。反響波はTRスイツチ１５３を
介して受信増幅器１５５に伝送され、ここから表
示制御装置１５７及び記憶装置１６２へ伝送され
る。また、表示制御装置１５７は、走査制御論理
回路３４から同期信号も受信する。反響波信号
は、代表的には陰極線管の陰極のグリツドに印加
されて、陰極線ビームを変調する。走査信号は、
表示制御装置１５７によつて極板１６１と１６３
と１６５と１６７との間に印加され、走査器２７
の走査に同期して陰極線管の走査掃引を行う。 第７図は陰極線管１５９への表示（第２反響波
のＢスコープ像の表示）と、この表示を生じさせ
る方法とを図式的に示す。製品Ｗのスライスない
しは断片１７１が観察を受ける。製品Ｗの下の略
図は音響エネルギによつて形成されたパターン１
７０の方位を示す。陰極線管１５９のビーム強度
は受信反響波に従つて変えられる。 第７図の垂直偏向板は第１図の極板１６１，１
６３に対応し、水平偏向板は第１図の極板１６
５，１６７に対応するものとする。極板１６５，
１６７間の掃引は、略図的に電池１７５及び分圧
器１７７として示されている可変電圧源１７３に
よつて起こされる。変化状態は、断片１７１の垂
直走査（第７図で見て）に同期しており、そして
アーク集束変換器３７と分圧器１７３のワイパー
との間のリンク機構１７９により生じさせられ
る。信号は電子ビームの前進掃引（走査器２７の
右側）の間だけ受信される。復掃掃引の間は、送
信及び信号はゲート１１１により防止される。極
板１６１，１６３間の掃引は、第２図で見て垂直
方向に起こる走査器の対応する走査に同期したレ
ート発生器１８３から制御されるＸ線掃引ユニツ
ト１８１によつて生じさせられる。垂直走査（第
７図から見て）及び極板１６５，１６７間の掃引
は高速であり、また、極板１６１，１６３間の掃
引の際の水平走査は低速である。垂直に掃引する
時の電子ビームは、各垂直掃引の間、水平方向に
若干の距離だけ偏向される。第７図は形成される
パターンを示す。製品Ｗは鋼の被覆ブロツクであ
る。左側の斜線片１９１は被覆と水との間の境界
に対応する。斜線片１９１の右側にある幅広の白
色領域１９３は被覆に対応する。大きな斜線領域
１９５は鋼に対応する。また、領域１９５内の白
色領域１９７は傷に対応する。領域１９５右側の
狭い白色片１９９は、鋼と、製品Ｗが設置されて
いる容器の基台との間の境界に対応する。 第８図は傷にシユミレートするホールパターン
を有する試験標本ないしは製品Ｗの断面を示す。
参考写真イは第８図に示した標本Ｗについてアー
ク集束変換器３７で生じさせたＣスコープ像の写
真である。音響エネルギはホールパターンを通る
第８図の平面に対して平行に上面３１に投射し
た。ホールとホールとの間の0.08inの肉厚が解像
されることを強調しておく。 参考写真ロは、原子炉の被覆圧力容器からの、
アーク集束変換器で検査した溶接標本の組合わせ
Ｂスコープ像の代表例を示す。写真Ａは参考写真
ロで見て右側から左側へ音響エネルギを被覆に投
射して生じた像を示す。広い灰色帯域は被覆に対
応している。写真Ｂは音響エネルギを未被覆表面
に左側から右側へ投射して生じた像を示す。参考
写真ロは標本を0.1inの間隔の諸断片で測定して
生じた多数組のＢスコーブ像の代表例を示す。 音響レンズ変換器３５及びホログラフイツクエ
コー処理用サブアセンブリでは、製品の種々の深
さに対応するＣスコープ像を再生の調節によつて
焦点合わせしうる。また、再生ホログラムは陰極
線管に表示しうる。陰極線管は、走査器の設置及
び操作を簡単にするため、走査器２７から遠くに
離れていてもよい。 参考写真ハは、原子炉容器のノズルから切り取
つた4inの鋼にある中心間距離約0.2in、直径1/8in
の一連の平底付きホールをもつ試験標本について
音響レンズ変換器を使つて得たホログラムの再生
を示す。このパターンは第８図に示したパターン
に類似する。また、同じ再生ホログラム上には標
本の表面から45゜傾斜した直径1/4inの一連の平底
ホールの像がある。これ等の像は傷の鮮明度を正
確に示している。像は音響エネルギを標本の未被
覆側に投射して生じた。ステンレス鋼被覆による
エネルギの減衰は被覆側から良好なホログラムを
得ることを阻害した。この問題を克服するための
変換器３５の出力を増大しうる。 本発明においては、製品Ｗの表面上或はその近
くの点４３集束する音響エネルギを用いるＣスキ
ヤン及びその結果得られるＣスコープ像のホログ
ラフイツクな表示は、製品中に入る線４５に沿つ
て集束する音響エネルギを用いるＢスキヤン及び
その結果得られるＢスコープ像のCRT（陰極線
管）或は記憶装置による表示と組み合わされてい
る。Ｂ、Ｃスキヤン及びＢ、Ｃスコープ像の表示
のこれ等のモードは互いに緊密に関連していて、
一方が他方を補完する。関係は次の通りである。 １ ホログラフイツクな表示をするのが典型的な
音響レンズ変換器による映像システムはアーク
集束映像システムの走査器及び制御装置の影響
を受けない走査器及び制御装置を有し、そして
この走査器及び制御装置は走査掃引サイクルを
分け合うことによつて、線モードのアーク集束
映像の使用に適応する。 ２ アーク集束変換器を使う線モード映像は狭音
響ビームを有し、設定した走査で欠陥又は傷を
見付けるのが難しい。しかし、広範囲に拡散す
るビームを用いる音響レンズ変換器は視野が広
く、従つて、音響レンズ変換器によるホログラ
フイツク映像は線集束映像に対して傷の探知手
段もしくはフアインダーとして作用する。 ３ アーク集束変換器は平行なＢスコープ像群を
形成し、音響レンズ変換器はＢスコープ像に対
して直角なＣスコープをもたらす。一方のモー
ド或は他方のモードだけの映像によるよりも、
一層完全な傷の観察が行える。 ４ ホログラフイツクな表示がなされる音響レン
ズ変換器の映像は優れた解像力を有し、一方線
モード映像は、製品中への透過深度の点で優れ
ており、傷の深さを一層良く検知することがで
きる。 ５ 音響レンズ変換器がアーク集束変換器と同心
であると、像の比較が容易になる。 本発明の好適な実施例を開示したが、その様々
な改変が可能である。本発明は、先行技術の精神
によつて当然必要とされる程度のものを除いて、
限定されるべきではない。 概して第１図、第２図及び第７図のブロツク図
の諸ブロツクは、構造的に別々の構成要素という
よりむしろ、本発明に従う装置の諸作用に対応し
ている。これ等の作用は、ブロツク図の諸ブロツ
クに従つて物理的に分割しえないかも知れない統
合した構造、即ちソリツドステート論理回路或は
クンピユータから得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロツク図、第
２図は本発明の実施に用いる際に異なる映像モー
ドを組み合わせる走査機構を一部ブロツク図で示
す平面図、第３図は第１図に示した実施例の変換
器サブアセンブリと、それを吊り下げる方法とを
示す側面図、第４図は第１図に示した変換器サブ
アセンブリの平面図、第５図は線集束伝播におい
て使用されるアーク集束変換器が本発明の実施の
際に動作する態様を説明する図、第６図は、本発
明の実施の際に動作してホログラムを生じさせ
る、第１図に示した装置のサブアセンブリと、関
連した諸構成要素とを示す略図的な側面図、第７
図はＢスキヤンを行う際のアーク集束変換器の動
作を説明する図、第８図は本発明の実施の際に用
いる標本のホールパターンを示す略図である。 Ｗ……製品、２１……傷検出装置、２３……
傷、２９……ホログラフイツクエコー処理用サブ
アセンブリ（第１表示手段）、３１……上面（製
品の表面）、３３……反響測距用サブアセンブリ
（第２表示手段）、３５……音響レンズ変換器（第
１の伝播手段及び第１集束手段）、３７……アー
ク集束変換器（第２の伝播手段及び第２集束手
段）、４３……点、４５……線、Ａ，Ｂ，６１，
６３，６５，６７，７１，７３，７５，７６……
走査手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 反響波の処理により製品の傷を検出し、その
   特徴を明らかにし且つ調査すべく、前記製品の傷
   からの第１反響波を得るため前記製品に第１音響
   エネルギを伝播させる第１の伝播手段と、前記製
   品の傷からの第２反響波を得るため前記製品に第
   ２音響エネルギを伝播させる第２の伝播手段とを
   備え、前記第１伝播手段は、前記第１音響エネル
   ギの伝播方向に対し大体直角をなす製品の外面上
   或は製品の外面近くの平面上の点に前記第１音響
   エネルギを集束させる第１集束手段を有し、前記
   第２伝播手段は、前記第２音響エネルギの伝播方
   向に沿う線上の点に前記第２音響エネルギを集束
   させる第２集束手段を有しており、更に、前記第
   １及び第２伝播手段に共通であつて、前記第１及
   び第２音響エネルギにより前記製品を走査させる
   走査手段と、該走査手段並びに前記第１及び第２
   伝播手段に接続されていて、前記走査のサイクル
   の前半に前記第１伝播手段によつて伝播された第
   １音響エネルギのみから前記第１反響波のＣスコ
   ープ像の表示を作成する第１表示手段と、前記走
   査手段並びに前記第１及び第２伝播手段に接続さ
   れていて、前記走査のサイクルの後半に前記第２
   伝播手段によつて伝播された前記第２音響エネル
   ギから、前記第１反響波のＣスコープ像の表示と
   は別に前記第２反響波のＢスコープ像の表示のみ
   を作成する第２表示手段とを備える、反響波の処
   理により製品の傷を検出し、その特徴を明らかに
   し且つ調査する装置。