JPWO2018180697A1 - 欠陥検出装置、欠陥検出方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

フェイズドアレイ探触子（１１０）の一部のｎ個の超音波振動子（１１１）からなる送信超音波振動子（１１２）から溶接部（２１０）に向けて超音波ビーム（１１３）を送信する送信部（１３１）と、溶接部（２１０）を含む溶接鋼管（２００）で反射した反射超音波ビームを、送信超音波振動子（１１２）に係るｎ個の超音波振動子を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子（１１１）で構成された受信超音波振動子（１１４）を介して受信する受信部（１３２）と、受信部（１３２）で受信した反射超音波ビームに基づいて溶接部（２１０）に欠陥が存在するか否かを判定する欠陥判定部（１２４）を備える。

Description

本発明は、溶接鋼管の管軸方向に沿って形成された溶接部に存在する欠陥を検出する欠陥検出装置及び欠陥検出方法、当該欠陥検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。

電縫鋼管等の溶接鋼管では、溶接部（溶接面）の品質が非常に重要である。この溶接鋼管の溶接部に欠陥が存在するか否かを判定する技術として、例えば、特許文献１に記載の技術がある。具体的に、特許文献１には、フェイズドアレイ探触子を構成する複数の超音波振動子のうちの一部の超音波振動子からなる探傷用超音波振動子群から、溶接鋼管の外表面を介して溶接部に向けて超音波ビームを送信し、溶接部を含む溶接鋼管で反射した超音波ビームを、当該超音波ビームを送信した探傷用超音波振動子群を介して受信し、当該受信した超音波ビームに基づき溶接部に欠陥が存在するか否かを判定する技術が記載されている。

特開２０１６−３８３６１号公報

溶接鋼管の製造工程において溶接部の欠陥検査を行う際に、溶接鋼管によっては溶接部の位置が溶接鋼管の周方向にずれることがある。この点、特許文献１に記載の技術では、溶接部に向けて超音波ビームを送信した超音波振動子群と同じ超音波振動子群を用いて、溶接部を含む溶接鋼管で反射した反射超音波ビームを受信しているため、溶接部の位置が想定していた位置に対して溶接鋼管の周方向にずれていた場合には、溶接部に存在する欠陥からの反射超音波ビームを適切に受信することが困難であった。即ち、特許文献１に記載の技術では、溶接部の位置が想定していた位置に対して溶接鋼管の周方向にずれていた場合には、欠陥の検出精度が低下してしまうという問題があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、フェイズドアレイ探触子を用いて溶接鋼管の溶接部の欠陥検査を行う際に、溶接部の位置が想定していた位置に対して溶接鋼管の周方向にずれていた場合に欠陥の検出精度の低下を抑制できる仕組みを提供することを目的とする。

本発明の欠陥検出装置は、溶接鋼管の管軸方向に沿って形成された溶接部に存在する欠陥を検出する欠陥検出装置であって、前記溶接鋼管の外表面の外側に設置され、複数の超音波振動子が配列されたフェイズドアレイ探触子と、前記フェイズドアレイ探触子を構成する前記複数の超音波振動子のうちの一部のｎ個の超音波振動子を送信超音波振動子とし、前記送信超音波振動子から前記溶接鋼管の外表面を介して前記溶接部に向けて超音波ビームを送信する送信手段と、前記溶接部を含む前記溶接鋼管で反射した前記超音波ビームである反射超音波ビームを、前記フェイズドアレイ探触子を構成する前記複数の超音波振動子の中から、前記ｎ個の超音波振動子を含み且つ前記ｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子で構成された受信超音波振動子を介して受信する受信手段と、前記受信手段で受信した前記反射超音波ビームに基づいて、前記溶接部に欠陥が存在するか否かを判定する欠陥判定手段と、を有する。
また、本発明は、上述した欠陥検出装置による欠陥検出方法、及び、当該欠陥検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを含む。

本発明によれば、フェイズドアレイ探触子を用いて溶接鋼管の溶接部の欠陥検査を行う際に、溶接部の位置が想定していた位置に対して溶接鋼管の周方向にずれていた場合に欠陥の検出精度の低下を抑制することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置の概略構成の一例を示す図である。 図２Ａは、本発明の実施形態を示し、図１に示す溶接部の位置の特定方法の一例を示す図である。 図２Ｂは、本発明の実施形態を示し、図１に示す溶接部の位置の特定方法の一例を示す図である。 図２Ｃは、本発明の実施形態を示し、図１に示す溶接部の位置の特定方法の一例を示す図である。 図３Ａは、図２Ｃに示す方法で特定した溶接部の位置に対して、図１に示すフェイズドアレイ探触子から超音波ビームを送信した場合の様子を示す図である。 図３Ｂは、図２Ｃに示す方法で特定した溶接部の位置に対して、図１に示すフェイズドアレイ探触子から超音波ビームを送信した場合の様子を示す図である。 図４は、本発明の実施形態を示し、図１の送受信制御部による超音波ビームの送信に係る送信超音波振動子の送信遅延パターン及び反射超音波ビームの受信に係る受信超音波振動子の受信遅延パターンの設定例を示す図である。 図５は、本発明の実施形態を示し、図１の溶接鋼管を校正するための校正管に対して図１のフェイズドアレイ探触子から超音波ビームを送信する様子を示す図である。 図６は、参考例を示し、図５に示す送信超音波振動子の数ｎを逐次変更するとともに、受信超音波振動子を送信超音波振動子と同じとした場合の、人工欠陥からの反射超音波ビームに係るＳＮ比を示す図である。 図７は、本発明の実施形態を示し、図５に示す送信超音波振動子の数ｎを所定数とするとともに、フェイズドアレイ探触子の各超音波振動子で受信した反射超音波ビームに係るＢスキャン画像を示す図である。 図８は、本発明の実施形態を示し、図７の場合においてフェイズドアレイ探触子の各超音波振動子（素子番号が１ｃｈ〜６４ｃｈ）で受信した欠陥エコーの最大信号強度を欠陥エコー強度として示した図である。 図９Ａは、本発明の実施形態を示し、図１の記憶部に記憶するＳＮ比情報の取得処理の一例を示す図である。 図９Ｂは、本発明の実施形態を示し、図１の記憶部に記憶するＳＮ比情報の取得処理の一例を示す図である。 図９Ｃは、本発明の実施形態を示し、図１の記憶部に記憶するＳＮ比情報の取得処理の一例を示す図である。 図９Ｄは、本発明の実施形態を示し、図１の記憶部に記憶するＳＮ比情報の取得処理の一例を示す図である。 図１０は、本発明の実施形態を示し、図１の記憶部に記憶されているＳＮ比情報の一例を示す図である。 図１１は、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置による欠陥検出方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１２Ａは、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置において、溶接鋼管の厚み方向における所定の集束領域に超音波ビームを集束させて欠陥検出処理を行う場合の第１例を示す図である。 図１２Ｂは、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置において、溶接鋼管の厚み方向における所定の集束領域に超音波ビームを集束させて欠陥検出処理を行う場合の第１例を示す図である。 図１２Ｃは、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置において、溶接鋼管の厚み方向における所定の集束領域に超音波ビームを集束させて欠陥検出処理を行う場合の第１例を示す図である。 図１３Ａは、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置において、溶接鋼管の厚み方向における所定の集束領域に超音波ビームを集束させて欠陥検出処理を行う場合の第２例を示す図である。 図１３Ｂは、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置において、溶接鋼管の厚み方向における所定の集束領域に超音波ビームを集束させて欠陥検出処理を行う場合の第２例を示す図である。 図１３Ｃは、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置において、溶接鋼管の厚み方向における所定の集束領域に超音波ビームを集束させて欠陥検出処理を行う場合の第２例を示す図である。 図１４は、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子の第１の設定処理の詳細な処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１５は、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子の第２の設定処理の詳細な処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１６は、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子の第３の設定処理の詳細な処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１７は、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子の第４の設定処理の詳細な処理手順の一例を示すフローチャートである。

以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置１００の概略構成の一例を示す図である。この欠陥検出装置１００は、電縫鋼管等の溶接鋼管２００の管軸方向に沿って形成された溶接部（溶接面）２１０に存在する欠陥２１１を検出するための装置である。また、図１には、溶接鋼管２００の断面（より詳細には、溶接鋼管２００の断面のうちの溶接部２１０付近）を示している。なお、図１では、説明を分かりやすくするために、溶接部２１０の内部に欠陥２１１が存在している例を示しているが、溶接鋼管２００によっては溶接部２１０の内部に欠陥２１１が存在していないものもある。また、本実施形態においては、溶接鋼管２００の外径は、例えば３８．１ｍｍ〜１１４．３ｍｍが好適であり、溶接鋼管２００の厚み（外表面２００Ｇと内表面２００Ｎとの間の長さ）は、例えば１．６ｍｍ〜１０ｍｍが好適である。

本実施形態に係る欠陥検出装置１００は、図１に示すように、フェイズドアレイ探触子１１０、制御・処理部１２０、送受信部１３０、記憶部１４０、入力部１５０、及び、表示部１６０を有して構成されている。

フェイズドアレイ探触子１１０は、溶接鋼管２００の外表面２００Ｇの外側に設置され、複数の超音波振動子１１１が配列されて形成されている。具体的に、図１には、フェイズドアレイ探触子１１０を構成する複数の超音波振動子１１１として、ｃｈ１からｃｈＮまでのＮ個の超音波振動子が形成されている例を示している。また、図１には、フェイズドアレイ探触子１１０を構成する複数の超音波振動子１１１のうち、溶接鋼管２００の外表面２００Ｇを介して溶接部２１０に向けて超音波ビーム１１３を送信する送信超音波振動子１１２が示されている。この際、図１に示す超音波ビーム１１３は、溶接部２１０の１点に集束するように描かれているが、これは飽くまでも設定上の経路を示しているものであり、実際にはフェイズドアレイ探触子１１０の仕様（例えば、超音波振動子１１１の幅や周波数、個数等）によっては、溶接部２１０の１点に集束しないこともあり得る。そのため、本実施形態では、溶接鋼管２００の厚み方向において、超音波ビーム１１３が溶接部２１０に集束する部分を集束領域として記載する。さらに、図１には、フェイズドアレイ探触子１１０を構成する複数の超音波振動子１１１のうち、溶接部２１０を含む溶接鋼管２００で反射した超音波ビーム１１３である反射超音波ビーム（以下、単に「反射超音波ビーム」と記載することがある。）を受信する受信超音波振動子１１４が示されている。また、フェイズドアレイ探触子１１０と溶接鋼管２００の外表面２００Ｇとの間には、超音波ビーム１１３を効率的に伝播させるための媒体として、例えば水が存在している。

制御・処理部１２０は、例えば入力部１５０から入力された入力情報に基づいて、欠陥検出装置１００の各構成部を制御し、欠陥検出装置１００の動作を統括的に制御する。また、制御・処理部１２０は、例えば入力部１５０から入力された入力情報に基づいて、各種の処理を行う。この制御・処理部１２０は、図１に示すように、送信超音波振動子設定部１２１、受信超音波振動子設定部１２２、送受信制御部１２３、欠陥判定部１２４、及び、表示制御部１２５を有して構成されている。

送信超音波振動子設定部１２１は、例えば入力部１５０から入力された入力情報に基づいて、フェイズドアレイ探触子１１０を構成する複数（図１に示す例ではＮ個）の超音波振動子１１１のうちの一部のｎ個の超音波振動子を送信超音波振動子１１２として設定する。

受信超音波振動子設定部１２２は、例えば入力部１５０から入力された入力情報に基づいて、フェイズドアレイ探触子１１０を構成する複数の超音波振動子１１１の中から、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子を受信超音波振動子１１４として設定する。この際、受信超音波振動子設定部１２２は、記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１を考慮して、受信超音波振動子１１４を設定する。

送受信制御部１２３は、例えば入力部１５０から入力された入力情報、並びに、送信超音波振動子設定部１２１及び受信超音波振動子設定部１２２で設定された情報に基づいて、送受信部１３０の制御を行う。具体的に、送受信制御部１２３は、送受信部１３０の送信部１３１に対して、送信超音波振動子設定部１２１で設定された送信超音波振動子１１２から超音波ビーム１１３を送信させる制御を行う。また、送受信制御部１２３は、送受信部１３０の受信部１３２に対して、受信超音波振動子設定部１２２で設定された受信超音波振動子１１４に反射超音波ビームを受信させる制御を行う。

欠陥判定部１２４は、送受信部１３０の受信部１３２で受信した反射超音波ビームに基づいて、溶接部２１０に欠陥２１１が存在するか否かを判定する。

表示制御部１２５は、欠陥判定部１２４による欠陥２１１の判定結果を表示部１６０に表示する制御を行う。さらに、表示制御部１２５は、必要に応じて、各種の情報を表示部１６０に表示する制御を行う。

送受信部１３０は、送受信制御部１２３の制御に基づいて、溶接鋼管２００との間で超音波ビームの送受信を行う。この送受信部１３０は、送信部１３１、及び、受信部１３２を有して構成されている。送信部１３１は、フェイズドアレイ探触子１１０を構成する複数の超音波振動子１１１のうち、送信超音波振動子設定部１２１で設定された送信超音波振動子１１２から、超音波ビーム１１３を送信する処理を行う。本実施形態では、送信部１３１は、送受信制御部１２３の制御に基づいて、溶接鋼管２００の外表面２００Ｇから溶接鋼管内に入射した超音波ビーム１１３が溶接鋼管２００の内表面２００Ｎで反射することなく溶接部２１０に対して略垂直に直接入射し且つ溶接部２１０で集束するように、送信超音波振動子１１２から超音波ビーム１１３を送信する処理を行う。具体的に、本実施形態では、送信部１３１は、送信超音波振動子１１２から超音波ビーム１１３を送信して、この超音波ビーム１１３を、溶接鋼管２００の外表面２００Ｇにおける入射軸１１３ａに対して角度θ（図１に示す例では、約７０°）で屈折させて、溶接鋼管２００の内表面２００Ｎで反射させることなく直接溶接部２１０に略垂直に入射させる。また、受信部１３２は、フェイズドアレイ探触子１１０を構成する複数の超音波振動子１１１のうち、受信超音波振動子設定部１２２で設定された受信超音波振動子１１４を介して、反射超音波ビームを受信する処理を行う。

記憶部１４０は、受信超音波振動子設定部１２２が受信超音波振動子１１４を設定する際に用いるＳＮ比情報１４１を記憶している。このＳＮ比情報１４１については、図１０を用いて後述する。さらに、記憶部１４０は、制御・処理部１２０で用いる各種の情報やプログラム等、また、制御・処理部１２０の処理で得られた各種の情報等を記憶する。

入力部１５０は、例えば、ユーザにより操作入力された入力情報を制御・処理部１２０に入力する。

表示部１６０は、表示制御部１２５の制御に基づいて、欠陥判定部１２４による欠陥２１１の判定結果を表示する。さらに、表示部１６０は、表示制御部１２５の制御に基づいて、各種の情報を表示する。

次に、溶接鋼管２００の周方向における溶接部２１０の位置ずれについて、図２Ａ〜図２Ｃ、図３を用いて説明する。

図２Ａ〜図２Ｃは、本発明の実施形態を示し、図１に示す溶接部２１０の位置の特定方法の一例を示す図である。図２Ａは、例えば帯状の鋼板（帯鋼）を溶接部２１０で溶接して溶接鋼管２００を製造した場合の一例を示す模式図である。この図２Ａに示すように、溶接時には、溶接部２１０にビードと呼ばれる盛り上がった部分が形成される。

図２Ｂは、溶接部２１０の位置を特定するための一例として、図２Ａに示すビードを切削して当該切削面に対して光照射を行った上で当該切削面をラインカメラで撮影する様子を示す図である。また、図２Ｃは、図２Ｂに示すラインカメラで撮影された切削面画像の輝度プロファイルの一例を示す図である。この際、切削面の中心点では、照射した光がより乱反射すること等に起因して輝度が低下するため、この図２Ｃに示す例では、輝度が最も低下する位置を溶接部２１０の位置として特定する。即ち、この図２Ｃでは、切削面における切削幅の中心点を溶接部２１０の位置として特定する例を示している。この図２Ａ〜図２Ｃに示す方法で溶接部２１０の位置を特定するのは、ビードを切削した後に溶接部２１０の位置を直接計測して決定することが困難である場合が多いからである。

図３Ａ及び図３Ｂは、図２Ｃに示す方法で特定した溶接部２１０の位置に対して、図１に示すフェイズドアレイ探触子１１０から超音波ビーム１１３を送信した場合の様子を示す図である。図３Ａは、図２Ｃに示す方法で特定した溶接部２１０の位置（切削幅中心）に、実際に溶接部２１０が位置する場合を示している。この図３Ａに示す場合、図２Ｃに示す方法で特定した溶接部２１０の位置に実際に溶接部２１０が位置しているため、図２Ｃに示す方法で特定した溶接部２１０の位置に超音波ビーム１１３が集束するように制御することにより、実際の溶接部２１０の位置に超音波ビーム１１３の集束位置１１３ｂを設定することができる。これに対して、図３Ｂは、図２Ｃに示す方法で特定した溶接部２１０の位置（切削幅中心）に対して、実際の溶接部２１０の位置が溶接鋼管２００の周方向にずれている場合を示している。この図３Ｂに示す場合、図２Ｃに示す方法で特定した溶接部２１０の位置に対して実際の溶接部２１０の位置が溶接鋼管２００の周方向にずれているため、図２Ｃに示す方法で特定した溶接部２１０の位置に超音波ビーム１１３が集束するように制御すると、実際の溶接部２１０の位置に超音波ビーム１１３の集束位置１１３ｂを設定することができない。このため、この図３Ｂに示す場合には、欠陥２１１の検出精度の低下が懸念される。そして、この図３Ｂに示す場合において欠陥２１１の検出精度の低下を抑制すべく、本実施形態においては、受信超音波振動子設定部１２２において、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子を受信超音波振動子１１４として設定するようにしている。

次に、送受信制御部１２３による超音波ビーム１１３の送信に係る送信超音波振動子１１２の送信遅延パターン及び反射超音波ビームの受信に係る受信超音波振動子１１４の受信遅延パターンの設定について、図４を用いて説明する。

図４は、本発明の実施形態を示し、図１の送受信制御部１２３による超音波ビーム１１３の送信に係る送信超音波振動子１１２の送信遅延パターン４１０及び反射超音波ビームの受信に係る受信超音波振動子１１４の受信遅延パターン４２０の設定例を示す図である。なお、図４に示す送信遅延パターン４１０及び受信遅延パターン４２０は、飽くまでも一例を示したものであり、本実施形態においては、この図４に示す態様に限定されるものではない。

具体的に、送受信制御部１２３は、例えば以下の要素を考慮して、送信遅延パターン４１０及び受信遅延パターン４２０を設定する。
・送信超音波振動子１１２の数（ｎ）
・受信超音波振動子１１４の数（ｍ）
・溶接鋼管２００の外径
・溶接鋼管２００の厚み（外表面２００Ｇと内表面２００Ｎとの間の長さ）
・フェイズドアレイ探触子１１０と溶接鋼管２００の幾何学的位置関係
・角度θと超音波ビーム１１３の集束位置１１３ｂ
・フェイズドアレイ探触子１１０の仕様（周波数、ピッチ、素子数、素子サイズ等）
・フェイズドアレイ探触子１１０と溶接鋼管２００の外表面２００Ｇとの間に存在する媒体（水）の物性値（超音波ビーム１１３が伝搬する音速等）
・溶接鋼管２００の鋼材の物性値（超音波ビーム１１３が伝搬する音速等）

具体的に、本実施形態では、送受信制御部１２３は、超音波ビーム１１３を、溶接鋼管２００の外表面２００Ｇにおける入射軸１１３ａに対して角度θ（図４に示す例では、約７０°）で屈折させて、溶接鋼管２００の内表面２００Ｎで反射させることなく直接溶接部２１０に略垂直に入射させるべく、送信遅延パターン４１０を設定する。

この際、フェイズドアレイ探触子１１０の位置は、例えば以下のようにして設定する。
まず、指定された超音波ビーム１１３の集束位置１１３ｂに基づき溶接部２１０に直交する線を溶接鋼管２００の外表面２００Ｇに向かって延長する。そして、溶接鋼管２００の外表面２００Ｇにおいてスネルの法則に基づく屈折角度θで線をフェイズドアレイ探触子１１０の方向に延長する。そして、当該延長線上にフェイズドアレイ探触子１１０の中心が位置し、且つ、当該延長線と超音波振動子１１１の配置面とが直交するように、フェイズドアレイ探触子１１０を配置する。

また、フェイズドアレイ探触子１１０と溶接鋼管２００の外表面２００Ｇとの間の距離（水距離）は、溶接部２１０に存在する欠陥２１１からの反射超音波ビームの伝搬時間によって影響される検査時間（水距離が長ければ伝搬時間、即ち検査時間が長くなる）や、フェイズドアレイ探触子１１０と溶接鋼管２００の外表面２００Ｇとの間で往復する残響エコーの影響が無視できること等を考慮して決定する。

次に、記憶部１４０に記憶するＳＮ比情報１４１について、図５〜図１０を用いて説明する。

図５は、本発明の実施形態を示し、図１の溶接鋼管２００を校正するための校正管３００に対して図１のフェイズドアレイ探触子１１０から超音波ビーム１１３を送信する様子を示す図である。この図５に示す校正管（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｐｉｐｅ）３００は、図１に示す溶接鋼管２００を校正するための鋼管であって、溶接鋼管２００の溶接部２１０に相当する第２溶接部３１０に人工欠陥３１１を形成した鋼管である。この際、人工欠陥３１１としては、所定の大きさの貫通穴を形成する。

図６は、参考例を示し、図５に示す送信超音波振動子１１２の数ｎを逐次変更するとともに、受信超音波振動子１１４を送信超音波振動子１１２と同じとした場合の、人工欠陥３１１からの反射超音波ビームに係るＳＮ比を示す図である。この図６の縦軸のＳＮ比に関して、第１レベル値〜第６レベル値が示されているが、第ｋレベル値のｋの値が大きくなる程、ＳＮ比が大きいことを示している。

一般的に、集束型のフェイズドアレイ探触子１１０と集束位置１１３ｂにおける音圧・感度の関係は、フェイズドアレイ探触子１１０から集束位置１１３ｂまでの距離が一定であれば、駆動させる超音波振動子１１１の数（送受信ｃｈ数）が大きいほど音圧・感度が高くなると考えられる。即ち、駆動させる超音波振動子１１１の数（送受信ｃｈ数）が大きいほど、ＳＮ比が大きくなると予想される。しかしながら、図６では、駆動させる超音波振動子１１１の数（送受信ｃｈ数）が増加するにつれてある範囲ではＳＮ比が増加して最大となるが、その後は、駆動させる超音波振動子１１１の数（送受信ｃｈ数）が増加するにつれてＳＮ比が減少している。これは、駆動させる超音波振動子１１１の数（送受信ｃｈ数）を増加させることに伴ってフェイズドアレイ探触子１１０の中心から離れる方向に駆動させる超音波振動子１１１を増やすことになり、そのため、ある範囲を超えて増加する超音波振動子１１１はＳＮ比の向上に寄与せずに、むしろノイズの増加の要因になっていると考えられる。また、駆動させる超音波振動子１１１の位置によっては、発信する超音波が図５の外表面３００Ｇに入射する角度が異なり、それによる往復音圧通過率が変化することも要因の１つである（例えば、入射角度が大きくなる外側（具体的にはｃｈＮに向かう方向）の超音波振動子１１１では通過率が小さくなる）。

図７は、本発明の実施形態を示し、図５に示す送信超音波振動子１１２の数ｎを所定数とするとともに、フェイズドアレイ探触子１１０の各超音波振動子１１１で受信した反射超音波ビームに係るＢスキャン画像を示す図である。具体的に、図７では、フェイズドアレイ探触子１１０として、超音波振動子１１１の総数が６４のものを使用した。また、図７では、送信超音波振動子１１２を、２４個の超音波振動子１１１（具体的には、素子番号が２１ｃｈ〜４４ｃｈ）とした。また、図７では、校正管３００の厚み方向の中央部に対して、屈折角度θ＝７０°で超音波ビーム１１３が集束するように設定した送信遅延パターン４１０で送信超音波振動子１１２から超音波ビーム１１３を送信した。そして、図７は、上述した条件で、フェイズドアレイ探触子１１０の各超音波振動子１１１（素子番号が１ｃｈ〜６４ｃｈ）において受信した反射超音波ビームの波形に基づくＢスキャン画像を示したものである。

図７において、外表面エコーと記載された領域において色の付された部分が、フェイズドアレイ探触子１１０の各超音波振動子１１１において、校正管３００の外表面３００Ｇからの反射超音波ビームを受信したことを示している。また、図７において、欠陥エコーと記載された領域において色の付された部分が、フェイズドアレイ探触子１１０の各超音波振動子１１１において、φ０．５ｍｍの人工欠陥３１１からの反射超音波ビームを受信したことを示している。

図８は、本発明の実施形態を示し、図７の場合においてフェイズドアレイ探触子１１０の各超音波振動子１１１（素子番号が１ｃｈ〜６４ｃｈ）で受信した欠陥エコーの最大信号強度を欠陥エコー強度として示した図である。具体的に、図８では、横軸をフェイズドアレイ探触子１１０の各超音波振動子１１１（素子番号が１ｃｈ〜６４ｃｈ）とし、縦軸を欠陥エコー強度としている。

図８によれば、送信超音波振動子１１２として設定した素子番号が２１ｃｈ〜４４ｃｈ）において信号強度が大きい欠陥エコーが観測されるが、それ以外の超音波振動子１１１（ｃｈ１〜ｃｈ２０，ｃｈ４５〜ｃｈ６４）においても、一定以上の信号強度の欠陥エコーが観測されることがわかる。このことは、送信超音波振動子１１２として設定した超音波振動子１１１に加えて、送信超音波振動子１１２以外の超音波振動子１１１を受信超音波振動子１１４に含めることにより、人工欠陥３１１からの反射超音波ビーム（欠陥エコー）に係るＳＮ比の向上に寄与しうることが推測される。

図９Ａ〜図９Ｄは、本発明の実施形態を示し、図１の記憶部１４０に記憶するＳＮ比情報１４１の取得処理の一例を示す図である。

図９Ａは、図１の溶接鋼管２００を校正するための校正管３００に対して図１のフェイズドアレイ探触子１１０から超音波ビーム１１３を送信する様子を示す図である。この図９Ａにおいて、図５に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。また、この図９Ａでは、第２溶接部３１０の位置が校正管３００の周方向にずれた場合も示しており、フェイズドアレイ探触子１１０に対する第２溶接部３１０の基準位置を第１位置９０１とし、第２溶接部３１０の位置が第１位置９０１から校正管３００の周方向に時計回りに角度α（時計回りを＋方向とすると、角度＋α）だけずれた位置を第２位置９０２とし、第２溶接部３１０の位置が第１位置９０１から校正管３００の周方向に反時計回りに角度β（時計回りを＋方向とすると、角度−β）だけずれた位置を第３位置９０３としている。また、超音波ビーム１１３の集束位置１１３ｂは、第２溶接部３１０が第１位置９０１にある場合に第２溶接部３１０に位置するように設定している。

図９Ｂは、図９Ａに示す第１位置９０１に第２溶接部３１０が存在する場合（即ち、フェイズドアレイ探触子１１０に対する第２溶接部３１０の基準位置からのずれ角度が０°の場合）に、フェイズドアレイ探触子１１０の各超音波振動子１１１（素子番号が１ｃｈ〜６４ｃｈ）で受信した欠陥エコーの最大信号強度を欠陥エコー強度として示した図である。この図９Ｂでは、図８の場合と同様に、送信超音波振動子１１２としては、素子番号が２１ｃｈ〜４４ｃｈの２４個の超音波振動子１１１を用いている。

図９Ｃは、図９Ａに示す第２位置９０２に第２溶接部３１０が存在する場合（即ち、フェイズドアレイ探触子１１０に対する第２溶接部３１０の基準位置からのずれ角度が＋αの場合）に、フェイズドアレイ探触子１１０の各超音波振動子１１１（素子番号が１ｃｈ〜６４ｃｈ）で受信した欠陥エコーの最大信号強度を欠陥エコー強度として示した図である。この図９Ｃでは、図８の場合と同様に、送信超音波振動子１１２としては、素子番号が２１ｃｈ〜４４ｃｈの２４個の超音波振動子１１１を用いている。また、この図９Ｃでは、ずれ角度＋αを＋４°としている。このずれ角度＋α＝＋４°は、例えば、溶接鋼管２００の製造工程における溶接部２１０とフェイズドアレイ探触子１１０との位置関係に基づく誤差を考慮したものである。

図９Ｄは、図９Ａに示す第３位置９０３に第２溶接部３１０が存在する場合（即ち、フェイズドアレイ探触子１１０に対する第２溶接部３１０の基準位置からのずれ角度が−βの場合）に、フェイズドアレイ探触子１１０の各超音波振動子１１１（素子番号が１ｃｈ〜６４ｃｈ）で受信した欠陥エコーの最大信号強度を欠陥エコー強度として示した図である。この図９Ｄでは、図８の場合と同様に、送信超音波振動子１１２としては、素子番号が２１ｃｈ〜４４ｃｈの２４個の超音波振動子１１１を用いている。また、この図９Ｄでは、ずれ角度−βを−４°（＝−α）としている。このずれ角度−β＝−４°は、例えば、溶接鋼管２００の製造工程における溶接部２１０とフェイズドアレイ探触子１１０との位置関係に基づく誤差を考慮したものである。

図９Ｂに示す、第１位置９０１に第２溶接部３１０が存在する場合（即ち、フェイズドアレイ探触子１１０に対する第２溶接部３１０の基準位置からのずれ角度が０°の場合）には、欠陥エコー強度のピークは、フェイズドアレイ探触子１１０の中心付近の超音波振動子１１１に存在している。
また、図９Ｃに示す、第２位置９０２に第２溶接部３１０が存在する場合（即ち、フェイズドアレイ探触子１１０に対する第２溶接部３１０の基準位置からのずれ角度が＋αの場合）には、欠陥エコー強度のピークは、フェイズドアレイ探触子１１０の中心付近よりも素子番号が小さい超音波振動子１１１に存在している。
また、図９Ｄに示す、第３位置９０３に第２溶接部３１０が存在する場合（即ち、フェイズドアレイ探触子１１０に対する第２溶接部３１０の基準位置からのずれ角度が−β（＝−α）の場合）には、欠陥エコー強度のピークは、フェイズドアレイ探触子１１０の中心付近よりも素子番号が大きい超音波振動子１１１に存在している。
以上のことから、従来技術のように受信超音波振動子１１４として送信超音波振動子１１２と同じ超音波振動子１１１を用いた場合には、この図９Ｂ〜図９Ｄに示す欠陥エコー強度のピークの移動に伴い、欠陥からの反射超音波ビーム（欠陥エコー）に係るＳＮ比が低下してしまうことがわかった。そこで、本実施形態では、この図９Ｂ〜図９Ｄに示す欠陥エコー強度のピークの移動を考慮して、受信超音波振動子設定部１２２は、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子を受信超音波振動子１１４として設定し、欠陥からの反射超音波ビーム（欠陥エコー）に係るＳＮ比の低下を抑制することとした。この受信超音波振動子設定部１２２が受信超音波振動子１１４を設定する際に用いるＳＮ比情報１４１について、図１０を用いて説明する。

図１０は、本発明の実施形態を示し、図１の記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１の一例を示す図である。この図１０の縦軸のＳＮ比に関して、第１レベル値〜第６レベル値が示されているが、第ｋレベル値のｋの値が大きくなる程、ＳＮ比が大きいことを示している。この図１０では、ＳＮ比情報１４１として、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子１１１に対して受信超音波振動子１１４に係るｍ個の超音波振動子１１１におけるｍの値を変更して取得したＳＮ比に係る情報を示している。具体的に、図１０では、図９に示した場合と同様に、フェイズドアレイ探触子１１０としては６４個の超音波振動子１１１（素子番号が１ｃｈ〜６４ｃｈ）を備えたものを使用し、また、送信超音波振動子１１２としては素子番号が２１ｃｈ〜４４ｃｈの２４個（即ち、ｎ＝２４）の超音波振動子１１１を用いている。

また、図１０では、受信超音波振動子１１４に係るｍ個の超音波振動子１１１として、素子番号が２７ｃｈ〜３８ｃｈの１２個の超音波振動子１１１を用いた場合、素子番号が２１ｃｈ〜４４ｃｈの２４個の超音波振動子１１１を用いた場合（即ち、送信超音波振動子１１２と同じ超音波振動子１１１を用いた場合）、素子番号が１７ｃｈ〜４８ｃｈの３２個の超音波振動子１１１を用いた場合、素子番号が９ｃｈ〜５６ｃｈの４８個の超音波振動子１１１を用いた場合、素子番号が１ｃｈ〜６４ｃｈの６４個の超音波振動子１１１を用いた場合のそれぞれについてのＳＮ比に係る情報を示している。

また、図１０では、受信超音波振動子１１４に係るｍ個の超音波振動子１１１におけるｍの値を、上述した１２，２４，３２，４８，６４のそれぞれに変更して取得したＳＮ比に係る情報として、図９Ａに示す第２溶接部３１０を校正管３００の周方向の第１位置９０１（ずれ角度＝０°）に配置した場合の人工欠陥３１１からの反射超音波ビームに係るＳＮ比である第１のＳＮ比１００１と、図９Ａに示す第２溶接部３１０を校正管３００の周方向に第１位置９０１から時計回りに角度α（ずれ角度＝＋α＝＋４°）だけずらした第２位置９０２に配置した場合の人工欠陥３１１からの反射超音波ビームに係るＳＮ比である第２のＳＮ比１００２と、図９Ａに示す第２溶接部３１０を校正管３００の周方向に第１位置９０１から反時計回りに角度β（ずれ角度＝−β＝−４°（＝−α））だけずらした第３位置９０３に配置した場合の人工欠陥３１１からの反射超音波ビームに係るＳＮ比である第３のＳＮ比１００３を示している。また、図１０では、受信超音波振動子１１４に係るｍ個の超音波振動子１１１におけるｍの値を、上述した１２，２４，３２，４８，６４のそれぞれに変更したそれぞれの場合について、第１のＳＮ比１００１と第２のＳＮ比１００２との差、及び、第１のＳＮ比１００１と第３のＳＮ比１００３との差も、記載している。

この図１０によれば、受信超音波振動子１１４として送信超音波振動子１１２と同じ超音波振動子１１１を用いた場合（送信超音波振動子１１２がｎ＝２４で受信超音波振動子１１４がｍ＝２４の場合）よりも、受信超音波振動子１１４として送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子を用いた場合（送信超音波振動子１１２がｎ＝２４で受信超音波振動子１１４がｍ＝３２の場合や、送信超音波振動子１１２がｎ＝２４で受信超音波振動子１１４がｍ＝４８の場合、送信超音波振動子１１２がｎ＝２４で受信超音波振動子１１４がｍ＝６４の場合）の方が、第１のＳＮ比１００１と第２のＳＮ比１００２または第３のＳＮ比１００３との差が小さくなることがわかった。このことから、受信超音波振動子設定部１２２において、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子を受信超音波振動子１１４として設定すれば、第２溶接部３１０（換言すれば、溶接部２１０）の位置が校正管３００（換言すれば、溶接鋼管２００）の周方向にずれていた場合においても、人工欠陥３１１（換言すれば、欠陥２１１）からの反射超音波ビーム（欠陥エコー）に係るＳＮ比の低下を抑制できることがわかる。

なお、図１０では、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子１１１として、ｎ＝２４の場合のＳＮ比情報を示したが、本実施形態においては、図１の記憶部１４０にＳＮ比情報１４１として記憶されているＳＮ比情報はこのｎ＝２４の場合に限定されるものではなく、このｎ＝２４の場合のＳＮ比情報に加えて、他のｎの値（例えば、ｎの値が１２や３２等）の場合のＳＮ比情報も記憶されているものとする。そして、受信超音波振動子設定部１２２は、この記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１を使用して、ｍ個の超音波振動子１１１からなる受信超音波振動子１１４を設定する。この受信超音波振動子設定部１２２による受信超音波振動子１１４の具体的な設定例については、図１４〜図１７を用いて後述する。

また、図９及び図１０に示す例では、ずれ角度βをずれ角度αと同じ角度とした例について説明を行ったが、本発明においてはこの形態に限定されるものではなく、ずれ角度βをずれ角度αと異なる角度とする形態も、本発明に含まれるものである。

次に、本実施形態に係る欠陥検出装置１００による欠陥検出方法の処理手順について説明する。

図１１は、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置１００による欠陥検出方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。

まず、図１１のステップＳ１において、送受信制御部１２３は、例えば入力部１５０から入力された入力情報に基づいて、溶接鋼管２００の厚み方向において超音波ビーム１１３を集束させる集束領域の数を示す集束領域数Ｒを設定する。

図１２Ａ〜図１２Ｃは、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置１００において、溶接鋼管２００の厚み方向における所定の集束領域に超音波ビーム１１３を集束させて欠陥検出処理を行う場合の第１例を示す図である。

この図１２Ａ〜図１２Ｃでは、溶接鋼管２００の厚み方向を３つの集束領域ｒ１〜ｒ３に分けて超音波ビーム１１３を走査（スキャン）する場合を示しており、この場合、上述した図１１のステップＳ１において集束領域数Ｒが３と設定されることになる。具体的に、図１２Ａは、３つの集束領域ｒ１〜ｒ３のうち、溶接鋼管２００の外表面２００Ｇに近い集束領域ｒ１の欠陥検出処理を行うために、フェイズドアレイ探触子１１０の素子番号が小さい側（ｃｈ１側）のｎ個の超音波振動子１１１で構成される送信超音波振動子１１２から超音波ビーム１１３を送信する場合を示している。また、図１２Ｂは、３つの集束領域ｒ１〜ｒ３のうち、溶接鋼管２００の厚み方向の中央部に位置する集束領域ｒ２の欠陥検出処理を行うために、フェイズドアレイ探触子１１０の中心付近のｎ個の超音波振動子１１１で構成される送信超音波振動子１１２から超音波ビーム１１３を送信する場合を示している。また、図１２Ｃは、３つの集束領域ｒ１〜ｒ３のうち、溶接鋼管２００の内表面２００Ｎに近い集束領域ｒ３の欠陥検出処理を行うために、フェイズドアレイ探触子１１０の素子番号が大きい側（ｃｈＮ側）のｎ個の超音波振動子１１１で構成される送信超音波振動子１１２から超音波ビーム１１３を送信する場合を示している。即ち、図１２Ａ〜図１２Ｃに示す第１例では、フェイズドアレイ探触子１１０における送信超音波振動子１１２の位置を順次変更することによって、溶接鋼管２００の厚み方向における各集束領域ｒ１〜ｒ３に超音波ビーム１１３を走査（スキャン）する場合を示している。

この図１２Ａ〜図１２Ｃに示す第１例の場合、図１の記憶部１４０には、集束領域ｒ１〜ｒ３ごとに、図１０に示すＳＮ比情報１４１が記憶されている形態を採る。

図１３Ａ〜図１３Ｃは、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置１００において、溶接鋼管２００の厚み方向における所定の集束領域に超音波ビーム１１３を集束させて欠陥検出処理を行う場合の第２例を示す図である。

この図１３Ａ〜図１３Ｃにおいても、上述した図１２Ａ〜図１２Ｃの場合と同様に、溶接鋼管２００の厚み方向を３つの集束領域ｒ１〜ｒ３に分けて超音波ビーム１１３を走査（スキャン）する場合を示しており、この場合、上述した図１１のステップＳ１において集束領域数Ｒが３と設定されることになる。具体的に、図１３Ａは、３つの集束領域ｒ１〜ｒ３のうち、溶接鋼管２００の外表面２００Ｇに近い集束領域ｒ１の欠陥検出処理を行うために送信遅延パターン４１０を調整して、フェイズドアレイ探触子１１０の中心付近のｎ個の超音波振動子１１１で構成される送信超音波振動子１１２から超音波ビーム１１３を送信する場合を示している。また、図１３Ｂは、３つの集束領域ｒ１〜ｒ３のうち、溶接鋼管２００の厚み方向の中央部に位置する集束領域ｒ２の欠陥検出処理を行うために送信遅延パターン４１０を調整して、フェイズドアレイ探触子１１０の中心付近のｎ個の超音波振動子１１１で構成される送信超音波振動子１１２から超音波ビーム１１３を送信する場合を示している。また、図１３Ｃは、３つの集束領域ｒ１〜ｒ３のうち、溶接鋼管２００の内表面２００Ｎに近い集束領域ｒ３の欠陥検出処理を行うために送信遅延パターン４１０を調整して、フェイズドアレイ探触子１１０の中心付近のｎ個の超音波振動子１１１で構成される送信超音波振動子１１２から超音波ビーム１１３を送信する場合を示している。即ち、図１３Ａ〜図１３Ｃに示す第２例では、フェイズドアレイ探触子１１０における送信超音波振動子１１２の位置を中央部に固定して送信遅延パターン４１０を順次変更することによって、溶接鋼管２００の厚み方向における各集束領域ｒ１〜ｒ３に超音波ビーム１１３を走査（スキャン）する場合を示している。

この図１３Ａ〜図１３Ｃに示す第２例の場合、図１の記憶部１４０には、集束領域ｒ１〜ｒ３ごとに、図１０に示すＳＮ比情報１４１が記憶されている形態を採る。

ここで、再び、図１１の説明に戻る。
ステップＳ１の処理が終了すると、続いて、ステップＳ２において、送受信制御部１２３は、溶接鋼管２００の厚み方向における送信対象の集束領域を表す変数ｒに１を設定する。これにより、送信対象の集束領域ｒに１が設定される。例えば、図１２Ａ〜図１２Ｃに示す第１例の場合には図１２Ａに示す集束領域ｒ１が設定され、図１３Ａ〜図１３Ｃに示す第２例の場合には図１３Ａに示す集束領域ｒ１が設定されることになる。

続いて、ステップＳ３において、送信超音波振動子設定部１２１は、例えば入力部１５０から入力された入力情報に基づいて、集束領域ｒにおける送信超音波振動子１１２を設定する。具体的に、送信超音波振動子設定部１２１は、フェイズドアレイ探触子１１０を構成する複数（図１に示す例ではＮ個）の超音波振動子１１１のうちの一部のｎ個の超音波振動子を送信超音波振動子１１２として設定する。ここでは、図１０の説明と整合を図るため、フェイズドアレイ探触子１１０を構成するｃｈ１〜ｃｈ６４の６４個の超音波振動子１１１のうち、素子番号が２１ｃｈ〜４４ｃｈの２４個の超音波振動子１１１を送信超音波振動子１１２として設定するものとする。

続いて、ステップＳ４において、受信超音波振動子設定部１２２は、記憶部１４０に記憶されている集束領域ｒのＳＮ比情報１４１を用いて、集束領域ｒにおける受信超音波振動子１１４を設定する。具体的に、受信超音波振動子設定部１２２は、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子１１１を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子１１１を受信超音波振動子１１４として設定する。この受信超音波振動子設定部１２２による受信超音波振動子１１４の具体的な設定例については、図１４〜図１７を用いて後述する。

続いて、ステップＳ５において、送信部１３１は、送受信制御部１２３の制御に基づいて、ステップＳ３で設定された送信超音波振動子１１２から、溶接鋼管２００の外表面２００Ｇを介して溶接部２１０の集束領域ｒに向けて超音波ビーム１１３を送信する処理を行う。具体的に、送信部１３１は、例えば図１２Ａ〜図１２Ｃ或いは図１３Ａ〜図１３Ｃに示すように、超音波ビーム１１３を、溶接鋼管２００の内表面２００Ｎで反射させることなく直接溶接部２１０に略垂直に入射させる。

続いて、ステップＳ６において、受信部１３２は、送受信制御部１２３の制御に基づいて、溶接部２１０を含む溶接鋼管２００で反射した超音波ビーム１１３である反射超音波ビームを、ステップＳ４で設定された受信超音波振動子１１４を介して受信する処理を行う。

続いて、ステップＳ７において、欠陥判定部１２４は、ステップＳ６で受信した反射超音波ビームに基づいて、溶接部２１０の集束領域ｒに欠陥２１１が存在するか否かを判定する。この欠陥判定部１２４による反射超音波ビームに基づく欠陥２１１の判定は、例えば特許文献１にも記載されているように公知の技術であるため、その詳細な説明は省略する。一例としては、例えば図７に示す欠陥エコーの時間帯領域に、反射超音波ビームに基づく信号を受信したか否かに応じて、溶接部２１０の集束領域ｒに欠陥２１１が存在するか否かを判定することが考えられる。なお、例えば、図１２Ａ〜図１２Ｃ或いは図１３Ａ〜図１３Ｃに示す例では、集束領域ｒ２の欠陥検出処理の際に欠陥２１１が存在すると判定され、集束領域ｒ１及びｒ３の欠陥検出処理の際に欠陥２１１が存在しないと判定されることになる。

続いて、ステップＳ８において、表示制御部１２５は、ステップＳ７による欠陥２１１の有無に関する判定結果を表示部１６０に表示する制御を行う。

続いて、ステップＳ９において、送受信制御部１２３は、送信対象の集束領域を表す変数ｒが、ステップＳ１で設定した集束領域数Ｒ未満であるか否かを判断する。

ステップＳ９の判断の結果、送信対象の集束領域を表す変数ｒが、ステップＳ１で設定した集束領域数Ｒ未満である場合には（Ｓ９／ＹＥＳ）、全ての集束領域については未だ欠陥検出処理を行っていないと判断し、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０に進むと、送受信制御部１２３は、溶接鋼管２００の厚み方向における送信対象の集束領域を表す変数ｒに１を加算する。これにより、新たな送信対象の集束領域ｒが設定される。その後、ステップＳ３に戻り、ステップＳ１０において新たに設定された集束領域ｒについて、ステップＳ３以降の処理を行う。

一方、ステップＳ９の判断の結果、送信対象の集束領域を表す変数ｒが、ステップＳ１で設定した集束領域数Ｒ未満でない場合には（Ｓ９／ＮＯ）、全ての集束領域について欠陥検出処理を行ったと判断し、図１１のフローチャートの処理を終了する。

次に、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子１１４の設定処理の詳細な処理手順について、図１４〜図１７を用いて説明する。

図１４は、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子１１４の第１の設定処理の詳細な処理手順の一例を示すフローチャートである。

図１４に示す第１の設定処理では、まず、ステップＳ４１１おいて、受信超音波振動子設定部１２２は、記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１の中から、図１１のステップＳ３で設定された送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子に対応するＳＮ比情報を取得する。上述した図１１のステップＳ３の説明では、素子番号が２１ｃｈ〜４４ｃｈの２４個の超音波振動子１１１を送信超音波振動子１１２として設定するものとしたため、ここでは、送信超音波振動子１１２に係るｎ＝２４個の超音波振動子に対応するＳＮ比情報である図１０に示すＳＮ比情報を取得するものとする。また、このＳＮ比情報を取得するのに際しては、送信対象の集束領域ｒも考慮して取得する。

続いて、ステップＳ４１２において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１１で取得したＳＮ比情報において、第１のＳＮ比が所定の閾値以上となるｍの値を抽出する。具体的に、ここでは、図１０に示すＳＮ比情報において、第１のＳＮ比１００１が所定の閾値である第４レベル値以上となるｍの値として、ｍ＝２４，３２，４８，６４を抽出する。この際、所定の閾値として設定した第４レベル値は、欠陥２１１の検出精度の観点から定めたＳＮ比の一例である。

続いて、ステップＳ４１３において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１２で抽出したｍの値の中から、第１のＳＮ比と第２のＳＮ比との差及び第１のＳＮ比と第３のＳＮ比との差のうちの少なくともいずれか一方の差が最も小さくなるｍの値を選択する。ここで、図１０に示す例では、ステップＳ４１２で抽出したｍ（ｍ＝２４，３２，４８，６４）の値の中から、第１のＳＮ比１００１と第２のＳＮ比１００２との差及び第１のＳＮ比１００１と第３のＳＮ比１００３との差のうちの少なくともいずれか一方の差が最も小さくなるｍの値を選択する。具体的に、図１０に示す例では、ｍ＝６４の場合、第１のＳＮ比１００１と第３のＳＮ比１００３との差が０．６ｄＢと最も小さくなるため、本ステップでは、ｍ＝６４が選択される。

続いて、ステップＳ４１４において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１３で選択したｍの値に基づいて、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子１１１を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子１１１を受信超音波振動子１１４として設定する。上述したステップＳ４１３では、図１０においてｍ＝６４を選択しているため、ここでは、受信超音波振動子１１４として、ｃｈ１〜ｃｈ６４のｍ＝６４個の超音波振動子１１１が設定されることになる。このステップＳ４１４の処理が終了すると、図１４に示す受信超音波振動子１１４の第１の設定処理が終了する。

図１５は、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子１１４の第２の設定処理の詳細な処理手順の一例を示すフローチャートである。

図１５に示す第２の設定処理では、まず、図１４のステップＳ４１１と同様に、受信超音波振動子設定部１２２は、記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１の中から、図１１のステップＳ３で設定された送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子に対応するＳＮ比情報を取得する。ここでは、図１４のステップＳ４１１で説明したものと同様に、送信超音波振動子１１２に係るｎ＝２４個の超音波振動子に対応するＳＮ比情報である図１０に示すＳＮ比情報を取得するものとする。また、このＳＮ比情報を取得するのに際しては、送信対象の集束領域ｒも考慮して取得する。

続いて、ステップＳ４２１において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１１で取得したＳＮ比情報において、第１のＳＮ比、第２のＳＮ比及び第３のＳＮ比が所定の閾値以上となるｍの値を抽出する。具体的に、ここでは、図１０に示すＳＮ比情報において、第１のＳＮ比１００１、第２のＳＮ比１００２及び第３のＳＮ比１００３が所定の閾値である第４レベル値以上となるｍの値として、ｍ＝４８，６４を抽出する。この際、所定の閾値として設定した第４レベル値は、欠陥２１１の検出精度の観点から定めたＳＮ比の一例である。

続いて、ステップＳ４２２において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４２１で抽出したｍの値の中から、第１のＳＮ比と第２のＳＮ比との差及び第１のＳＮ比と第３のＳＮ比との差のうちの少なくともいずれか一方の差が最も小さくなるｍの値を選択する。ここで、図１０に示す例では、ステップＳ４２１で抽出したｍ（ｍ＝４８，６４）の値の中から、第１のＳＮ比１００１と第２のＳＮ比１００２との差及び第１のＳＮ比１００１と第３のＳＮ比１００３との差のうちの少なくともいずれか一方の差が最も小さくなるｍの値を選択する。具体的に、図１０に示す例では、ｍ＝６４の場合、第１のＳＮ比１００１と第３のＳＮ比１００３との差が０．６ｄＢと最も小さくなるため、本ステップでは、ｍ＝６４が選択される。

続いて、ステップＳ４２３において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４２２で選択したｍの値に基づいて、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子１１１を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子１１１を受信超音波振動子１１４として設定する。上述したステップＳ４２２では、図１０においてｍ＝６４を選択しているため、ここでは、受信超音波振動子１１４として、ｃｈ１〜ｃｈ６４のｍ＝６４個の超音波振動子１１１が設定されることになる。このステップＳ４２３の処理が終了すると、図１５に示す受信超音波振動子１１４の第２の設定処理が終了する。

図１６は、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子１１４の第３の設定処理の詳細な処理手順の一例を示すフローチャートである。

図１６に示す第３の設定処理では、まず、図１４のステップＳ４１１と同様に、受信超音波振動子設定部１２２は、記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１の中から、図１１のステップＳ３で設定された送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子に対応するＳＮ比情報を取得する。ここでは、図１４のステップＳ４１１で説明したものと同様に、送信超音波振動子１１２に係るｎ＝２４個の超音波振動子に対応するＳＮ比情報である図１０に示すＳＮ比情報を取得するものとする。また、このＳＮ比情報を取得するのに際しては、送信対象の集束領域ｒも考慮して取得する。

続いて、図１４のステップＳ４１２と同様に、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１１で取得したＳＮ比情報において、第１のＳＮ比が所定の閾値以上となるｍの値を抽出する。具体的に、ここでは、図１０に示すＳＮ比情報において、第１のＳＮ比１００１が所定の閾値である第４レベル値以上となるｍの値として、ｍ＝２４，３２，４８，６４を抽出する。

続いて、ステップＳ４３１において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１２で抽出したｍの値の中から、第１のＳＮ比と第２のＳＮ比との差及び第１のＳＮ比と第３のＳＮ比との差における合計が最も小さくなるｍの値を選択する。ここで、図１０に示す例では、ステップＳ４１２で抽出したｍ（ｍ＝２４，３２，４８，６４）の値の中から、第１のＳＮ比１００１と第２のＳＮ比１００２との差及び第１のＳＮ比１００１と第３のＳＮ比１００３との差における合計が最も小さくなるｍの値を選択する。具体的に、図１０に示す例では、ｍ＝６４の場合、第１のＳＮ比１００１と第２のＳＮ比１００２との差が０．８ｄＢであり、また、第１のＳＮ比１００１と第３のＳＮ比１００３との差が０．６ｄＢであり、これらの差の合計が１．４ｄＢと最も小さくなるため、本ステップでは、ｍ＝６４が選択される。

続いて、ステップＳ４３２において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４３１で選択したｍの値に基づいて、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子１１１を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子１１１を受信超音波振動子１１４として設定する。上述したステップＳ４３１では、図１０においてｍ＝６４を選択しているため、ここでは、受信超音波振動子１１４として、ｃｈ１〜ｃｈ６４のｍ＝６４個の超音波振動子１１１が設定されることになる。このステップＳ４３２の処理が終了すると、図１６に示す受信超音波振動子１１４の第３の設定処理が終了する。

図１７は、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子１１４の第４の設定処理の詳細な処理手順の一例を示すフローチャートである。

図１７に示す第４の設定処理では、まず、図１４のステップＳ４１１と同様に、受信超音波振動子設定部１２２は、記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１の中から、図１１のステップＳ３で設定された送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子に対応するＳＮ比情報を取得する。ここでは、図１４のステップＳ４１１で説明したものと同様に、送信超音波振動子１１２に係るｎ＝２４個の超音波振動子に対応するＳＮ比情報である図１０に示すＳＮ比情報を取得するものとする。また、このＳＮ比情報を取得するのに際しては、送信対象の集束領域ｒも考慮して取得する。

続いて、図１５のステップＳ４２１と同様に、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１１で取得したＳＮ比情報において、第１のＳＮ比、第２のＳＮ比及び第３のＳＮ比が所定の閾値以上となるｍの値を抽出する。具体的に、ここでは、図１０に示すＳＮ比情報において、第１のＳＮ比１００１、第２のＳＮ比１００２及び第３のＳＮ比１００３が所定の閾値である第４レベル値以上となるｍの値として、ｍ＝４８，６４を抽出する。

続いて、ステップＳ４４１において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４２１で抽出したｍの値の中から、第１のＳＮ比と第２のＳＮ比との差及び第１のＳＮ比と第３のＳＮ比との差における合計が最も小さくなるｍの値を選択する。ここで、図１０に示す例では、ステップＳ４２１で抽出したｍ（ｍ＝４８，６４）の値の中から、第１のＳＮ比１００１と第２のＳＮ比１００２との差及び第１のＳＮ比１００１と第３のＳＮ比１００３との差における合計が最も小さくなるｍの値を選択する。具体的に、図１０に示す例では、ｍ＝６４の場合、第１のＳＮ比１００１と第２のＳＮ比１００２との差が０．８ｄＢであり、また、第１のＳＮ比１００１と第３のＳＮ比１００３との差が０．６ｄＢであり、これらの差の合計が１．４ｄＢと最も小さくなるため、本ステップでは、ｍ＝６４が選択される。

続いて、ステップＳ４４２において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４４１で選択したｍの値に基づいて、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子１１１を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子１１１を受信超音波振動子１１４として設定する。上述したステップＳ４４１では、図１０においてｍ＝６４を選択しているため、ここでは、受信超音波振動子１１４として、ｃｈ１〜ｃｈ６４のｍ＝６４個の超音波振動子１１１が設定されることになる。このステップＳ４４２の処理が終了すると、図１７に示す受信超音波振動子１１４の第４の設定処理が終了する。

なお、図１０に示すＳＮ比情報１４１は、図９Ａに示すように校正管３００の厚み方向の中央部に超音波ビーム１１３を送信した場合のＳＮ比情報であるため、図１２Ｂ或いは図１３Ｂに示す集束領域ｒ２の欠陥検出処理を行うために用いられるＳＮ比情報に相当する。この場合、図１２Ａ或いは図１３Ａに示す集束領域ｒ１の欠陥検出処理を行うために用いられるＳＮ比情報や、図１２Ｃ或いは図１３Ｃに示す集束領域ｒ３の欠陥検出処理を行うために用いられるＳＮ比情報は、図１０に示す集束領域ｒ２の欠陥検出処理を行うために用いられるＳＮ比情報とは異なる場合があり得る。例えば、送信超音波振動子１１２の素子数ｎと受信超音波振動子１１４の素子数ｍとの関係は、図１０に示す集束領域ｒ２の場合と異なる場合があり得る（即ち、ｍが変わる可能性がある）。また、上述した図１２Ａ〜図１２Ｃや図１３Ａ〜図１３Ｃでは、集束領域数Ｒが３である場合の例を示したが、本実施形態においてはこの態様に限定されるものではなく、例えば、集束領域数Ｒとして３以外の複数を使用する態様も、本実施形態に適用可能である。

以上説明しましたように、本実施形態に係る欠陥検出装置１００では、送信部１３１は、フェイズドアレイ探触子１１０を構成する複数の超音波振動子１１１のうちの一部のｎ個の超音波振動子１１１を送信超音波振動子１１２とし、送信超音波振動子１１２から溶接鋼管２００の外表面２００Ｇを介して溶接部２１０に向けて超音波ビーム１１３を送信するようにしている。また、受信超音波振動子設定部１２２は、フェイズドアレイ探触子１１０に対して溶接部２１０が溶接鋼管２００の周方向にずれた場合の反射超音波ビームに係るＳＮ比を考慮して（具体的には、記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１（例えば、図１０に示すＳＮ比情報）を参照して）、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子１１１を受信超音波振動子１１４として設定するようにしている。そして、受信部１３２は、溶接部２１０を含む溶接鋼管２００で反射した超音波ビーム１１３である反射超音波ビームを受信超音波振動子１１４を介して受信し、欠陥判定部１２４は、受信部１３２で受信した反射超音波ビームに基づいて溶接部２１０に欠陥２１１が存在するか否かを判定するようにしている。
かかる構成によれば、フェイズドアレイ探触子１１０に対して溶接部２１０が溶接鋼管２００の周方向にずれた場合の反射超音波ビームに係るＳＮ比を考慮して受信超音波振動子１１４を設定しているため、図１０を用いて説明したように、溶接部２１０の位置が想定していた位置に対して溶接鋼管２００の周方向にずれていた場合に欠陥２１１の検出精度の低下を抑制することができる。

≪本実施形態の変形例≫
上述した本発明の実施形態では、受信超音波振動子設定部１２２は、フェイズドアレイ探触子１１０に対して溶接部２１０が溶接鋼管２００の周方向にずれた場合の反射超音波ビームに係るＳＮ比を考慮して（具体的には、記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１（例えば、図１０に示すＳＮ比情報）を参照して）、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子１１１を受信超音波振動子１１４として設定するものであった。しかしながら、本発明においてはこの形態に限定されるものではない。例えば、上述した反射超音波ビームにおけるノイズレベルが極めて低く、ノイズを無視できると見なせる場合には、上述した本発明の実施形態における反射超音波ビームに係るＳＮ比に換えて、反射超音波ビームに係るエコー強度を適用することが可能である。以下、本実施形態の変形例として、この反射超音波ビームに係るエコー強度を適用する場合について説明する。

まず、本実施形態の変形例の場合、図１に示す記憶部１４０には、ＳＮ比情報１４１に換えてエコー強度情報を記憶する形態を採る。そして、このエコー強度情報を採用する場合、図１０に示す縦軸は、ＳＮ比に換えてエコー強度を採る。この際、このエコー強度は、図８や図９Ｂ〜図９Ｄの縦軸に示すエコー強度と同じ概念である。

次に、本実施形態の変形例を採用した場合の、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子１１４の設定処理の詳細な処理手順について、図１４〜図１７を用いて説明する。

始めに、図１４を用いて、本実施形態の変形例において、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子１１４の第１の設定処理の詳細な処理手順について説明する。

図１４に示す第１の設定処理では、まず、ステップＳ４１１おいて、受信超音波振動子設定部１２２は、記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１に換えて適用したエコー強度情報の中から、図１１のステップＳ３で設定された送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子に対応するエコー強度情報を取得する。上述した図１１のステップＳ３の説明では、素子番号が２１ｃｈ〜４４ｃｈの２４個の超音波振動子１１１を送信超音波振動子１１２として設定するものとしたため、ここでは、送信超音波振動子１１２に係るｎ＝２４個の超音波振動子に対応するエコー強度情報である、図１０に示すＳＮ比情報に換えて適用したエコー強度情報を取得するものとする。また、このエコー強度情報を取得するのに際しては、送信対象の集束領域ｒも考慮して取得する。

続いて、ステップＳ４１２において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１１で取得したエコー強度情報において、上述した第１のＳＮ比に換えて適用した第１のエコー強度が所定の閾値以上となるｍの値を抽出する。具体的に、ここでは、図１０に示す第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度が所定の閾値である第４レベル値以上となるｍの値として、ｍ＝２４，３２，４８，６４を抽出する。この際、所定の閾値として設定した第４レベル値は、欠陥２１１の検出精度の観点から定めたエコー強度の一例である。

続いて、ステップＳ４１３において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１２で抽出したｍの値の中から、第１のＳＮ比に換えて適用した第１のエコー強度と第２のＳＮ比に換えて適用した第２のエコー強度との差及び第１のエコー強度と第３のＳＮ比に換えて適用した第３のエコー強度との差のうちの少なくともいずれか一方の差が最も小さくなるｍの値を選択する。ここで、図１０に示す例では、ステップＳ４１２で抽出したｍ（ｍ＝２４，３２，４８，６４）の値の中から、第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第２のＳＮ比１００２に換えて適用した第２のエコー強度との差及び第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第３のＳＮ比１００３に換えて適用した第３のエコー強度との差のうちの少なくともいずれか一方の差が最も小さくなるｍの値を選択する。具体的に、図１０に示す例では、ｍ＝６４の場合、第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第３のＳＮ比１００３に換えて適用した第３のエコー強度との差が最も小さくなるため、本ステップでは、ｍ＝６４が選択される。

続いて、ステップＳ４１４において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１３で選択したｍの値に基づいて、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子１１１を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子１１１を受信超音波振動子１１４として設定する。上述したステップＳ４１３では、図１０においてｍ＝６４を選択しているため、ここでは、受信超音波振動子１１４として、ｃｈ１〜ｃｈ６４のｍ＝６４個の超音波振動子１１１が設定されることになる。このステップＳ４１４の処理が終了すると、図１４に示す受信超音波振動子１１４の第１の設定処理が終了する。

次に、図１５を用いて、本実施形態の変形例において、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子１１４の第２の設定処理の詳細な処理手順について説明する。

図１５に示す第２の設定処理では、まず、図１４のステップＳ４１１と同様に、受信超音波振動子設定部１２２は、記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１に換えて適用したエコー強度情報の中から、図１１のステップＳ３で設定された送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子に対応するエコー強度情報を取得する。ここでは、図１４のステップＳ４１１で説明したものと同様に、送信超音波振動子１１２に係るｎ＝２４個の超音波振動子に対応するエコー強度情報である、図１０に示すＳＮ比情報に換えて適用したエコー強度情報を取得するものとする。また、このエコー強度情報を取得するのに際しては、送信対象の集束領域ｒも考慮して取得する。

続いて、ステップＳ４２１において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１１で取得したエコー強度情報において、上述した第１のＳＮ比に換えて適用した第１のエコー強度、第２のＳＮ比に換えて適用した第２のエコー強度及び第３のＳＮ比に換えて適用した第３のエコー強度が所定の閾値以上となるｍの値を抽出する。具体的に、ここでは、図１０に示す第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度、第２のＳＮ比１００２に換えて適用した第２のエコー強度及び第３のＳＮ比１００３に換えて適用した第３のエコー強度が所定の閾値である第４レベル値以上となるｍの値として、ｍ＝４８，６４を抽出する。この際、所定の閾値として設定した第４レベル値は、欠陥２１１の検出精度の観点から定めたＳＮ比の一例である。

続いて、ステップＳ４２２において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４２１で抽出したｍの値の中から、第１のＳＮ比に換えて適用した第１のエコー強度と第２のＳＮ比に換えて適用した第２のエコー強度との差及び第１のエコー強度と第３のＳＮ比に換えて適用した第３のエコー強度との差のうちの少なくともいずれか一方の差が最も小さくなるｍの値を選択する。ここで、図１０に示す例では、ステップＳ４２１で抽出したｍ（ｍ＝４８，６４）の値の中から、第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第２のＳＮ比１００２に換えて適用した第２のエコー強度との差及び第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第３のＳＮ比１００３に換えて適用した第３のエコー強度との差のうちの少なくともいずれか一方の差が最も小さくなるｍの値を選択する。具体的に、図１０に示す例では、ｍ＝６４の場合、第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第３のＳＮ比１００３に換えて適用した第３のエコー強度との差が最も小さくなるため、本ステップでは、ｍ＝６４が選択される。

続いて、ステップＳ４２３において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４２２で選択したｍの値に基づいて、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子１１１を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子１１１を受信超音波振動子１１４として設定する。上述したステップＳ４２２では、図１０においてｍ＝６４を選択しているため、ここでは、受信超音波振動子１１４として、ｃｈ１〜ｃｈ６４のｍ＝６４個の超音波振動子１１１が設定されることになる。このステップＳ４２３の処理が終了すると、図１５に示す受信超音波振動子１１４の第２の設定処理が終了する。

次に、図１６を用いて、本実施形態の変形例において、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子１１４の第３の設定処理の詳細な処理手順について説明する。

図１６に示す第３の設定処理では、まず、図１４のステップＳ４１１と同様に、受信超音波振動子設定部１２２は、記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１に換えて適用したエコー強度情報の中から、図１１のステップＳ３で設定された送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子に対応するエコー強度情報を取得する。ここでは、図１４のステップＳ４１１で説明したものと同様に、送信超音波振動子１１２に係るｎ＝２４個の超音波振動子に対応するエコー強度情報である、図１０に示すＳＮ比情報に換えて適用したエコー強度情報を取得するものとする。また、このエコー強度情報を取得するのに際しては、送信対象の集束領域ｒも考慮して取得する。

続いて、図１４のステップＳ４１２と同様に、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１１で取得したエコー強度情報において、上述した第１のＳＮ比に換えて適用した第１のエコー強度が所定の閾値以上となるｍの値を抽出する。具体的に、ここでは、図１０に示す第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度が所定の閾値である第４レベル値以上となるｍの値として、ｍ＝２４，３２，４８，６４を抽出する。

続いて、ステップＳ４３１において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１２で抽出したｍの値の中から、第１のＳＮ比に換えて適用した第１のエコー強度と第２のＳＮ比に換えて適用した第２のエコー強度との差及び第１のエコー強度と第３のＳＮ比に換えて適用した第３のエコー強度との差における合計が最も小さくなるｍの値を選択する。ここで、図１０に示す例では、ステップＳ４１２で抽出したｍ（ｍ＝２４，３２，４８，６４）の値の中から、第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第２のＳＮ比１００２に換えて適用した第２のエコー強度との差及び第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第３のＳＮ比１００３に換えて適用した第３のエコー強度との差における合計が最も小さくなるｍの値を選択する。具体的に、図１０に示す例では、ｍ＝６４の場合、第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第２のＳＮ比１００２に換えて適用した第２のエコー強度との差及び第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第３のＳＮ比１００３に換えて適用した第３のエコー強度との差における合計が最も小さくなるため、本ステップでは、ｍ＝６４が選択される。

続いて、ステップＳ４３２において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４３１で選択したｍの値に基づいて、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子１１１を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子１１１を受信超音波振動子１１４として設定する。上述したステップＳ４３１では、図１０においてｍ＝６４を選択しているため、ここでは、受信超音波振動子１１４として、ｃｈ１〜ｃｈ６４のｍ＝６４個の超音波振動子１１１が設定されることになる。このステップＳ４３２の処理が終了すると、図１６に示す受信超音波振動子１１４の第３の設定処理が終了する。

次に、図１７を用いて、本実施形態の変形例において、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子１１４の第４の設定処理の詳細な処理手順について説明する。

図１７に示す第４の設定処理では、まず、図１４のステップＳ４１１と同様に、受信超音波振動子設定部１２２は、記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１に換えて適用したエコー強度情報の中から、図１１のステップＳ３で設定された送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子に対応するエコー強度情報を取得する。ここでは、図１４のステップＳ４１１で説明したものと同様に、送信超音波振動子１１２に係るｎ＝２４個の超音波振動子に対応するエコー強度情報である、図１０に示すＳＮ比情報に換えて適用したエコー強度情報を取得するものとする。また、このエコー強度情報を取得するのに際しては、送信対象の集束領域ｒも考慮して取得する。

続いて、図１５のステップＳ４２１と同様に、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１１で取得したエコー強度情報において、上述した第１のＳＮ比に換えて適用した第１のエコー強度、第２のＳＮ比に換えて適用した第２のエコー強度及び第３のＳＮ比に換えて適用した第３のエコー強度が所定の閾値以上となるｍの値を抽出する。具体的に、ここでは、図１０に示す第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度、第２のＳＮ比１００２に換えて適用した第２のエコー強度及び第３のＳＮ比１００３に換えて適用した第３のエコー強度が所定の閾値である第４レベル値以上となるｍの値として、ｍ＝４８，６４を抽出する。

続いて、ステップＳ４４１において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４２１で抽出したｍの値の中から、第１のＳＮ比に換えて適用した第１のエコー強度と第２のＳＮ比に換えて適用した第２のエコー強度との差及び第１のエコー強度と第３のＳＮ比に換えて適用した第３のエコー強度との差における合計が最も小さくなるｍの値を選択する。ここで、図１０に示す例では、ステップＳ４２１で抽出したｍ（ｍ＝４８，６４）の値の中から、第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第２のＳＮ比１００２に換えて適用した第２のエコー強度との差及び第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第３のＳＮ比１００３に換えて適用した第３のエコー強度との差における合計が最も小さくなるｍの値を選択する。具体的に、図１０に示す例では、ｍ＝６４の場合、第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第２のＳＮ比１００２に換えて適用した第２のエコー強度との差及び第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第３のＳＮ比１００３に換えて適用した第３のエコー強度との差における合計が最も小さくなるため、本ステップでは、ｍ＝６４が選択される。

続いて、ステップＳ４４２において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４４１で選択したｍの値に基づいて、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子１１１を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子１１１を受信超音波振動子１１４として設定する。上述したステップＳ４４１では、図１０においてｍ＝６４を選択しているため、ここでは、受信超音波振動子１１４として、ｃｈ１〜ｃｈ６４のｍ＝６４個の超音波振動子１１１が設定されることになる。このステップＳ４４２の処理が終了すると、図１７に示す受信超音波振動子１１４の第４の設定処理が終了する。

以上説明した本実施形態の変形例においても、上述した本発明の実施形態と同様に、図１０を用いて説明したように、溶接部２１０の位置が想定していた位置に対して溶接鋼管２００の周方向にずれていた場合に欠陥２１１の検出精度の低下を抑制することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
このプログラム及び当該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、本発明に含まれる。

なお、上述した本発明の実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、または、その主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

Claims (14)

1. 溶接鋼管の管軸方向に沿って形成された溶接部に存在する欠陥を検出する欠陥検出装置であって、
   前記溶接鋼管の外表面の外側に設置され、複数の超音波振動子が配列されたフェイズドアレイ探触子と、
   前記フェイズドアレイ探触子を構成する前記複数の超音波振動子のうちの一部のｎ個の超音波振動子を送信超音波振動子とし、前記送信超音波振動子から前記溶接鋼管の外表面を介して前記溶接部に向けて超音波ビームを送信する送信手段と、
   前記溶接部を含む前記溶接鋼管で反射した前記超音波ビームである反射超音波ビームを、前記フェイズドアレイ探触子を構成する前記複数の超音波振動子の中から、前記ｎ個の超音波振動子を含み且つ前記ｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子で構成された受信超音波振動子を介して受信する受信手段と、
   前記受信手段で受信した前記反射超音波ビームに基づいて、前記溶接部に欠陥が存在するか否かを判定する欠陥判定手段と、
   を有することを特徴とする欠陥検出装置。
2. 前記受信超音波振動子は、
   前記溶接鋼管を校正するための鋼管であって前記溶接部に相当する第２溶接部に人工欠陥を形成した校正管を用いて、前記送信超音波振動子に係る前記ｎ個の超音波振動子に対して前記受信超音波振動子に係る前記ｍ個の超音波振動子におけるｍの値を変更して取得した前記反射超音波ビームに係るＳＮ比であって、前記ｍの値ごとに、前記フェイズドアレイ探触子に対して前記第２溶接部を前記校正管の周方向の第１位置に配置した場合の前記人工欠陥からの前記反射超音波ビームに係るＳＮ比である第１のＳＮ比と、前記フェイズドアレイ探触子に対して前記第２溶接部を前記校正管の周方向に前記第１位置から時計回りに角度αだけずらした第２位置に配置した場合の前記人工欠陥からの前記反射超音波ビームに係るＳＮ比である第２のＳＮ比と、前記フェイズドアレイ探触子に対して前記第２溶接部を前記校正管の周方向に前記第１位置から反時計回りに角度βだけずらした第３位置に配置した場合の前記人工欠陥からの前記反射超音波ビームに係るＳＮ比である第３のＳＮ比とに基づいて、設定されたことを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出装置。
3. 前記受信超音波振動子は、前記第１のＳＮ比と前記第２のＳＮ比との差および前記第１のＳＮ比と前記第３のＳＮ比との差のうちの少なくともいずれか一方の差が最も小さくなる前記ｍの値に基づいて、設定されたことを特徴とする請求項２に記載の欠陥検出装置。
4. 前記受信超音波振動子は、前記第１のＳＮ比と前記第２のＳＮ比との差および前記第１のＳＮ比と前記第３のＳＮ比との差における合計が最も小さくなる前記ｍの値に基づいて、設定されたことを特徴とする請求項２に記載の欠陥検出装置。
5. 前記受信超音波振動子は、前記第１のＳＮ比が所定の閾値以上となる前記ｍの値を抽出し、当該抽出したｍの値の中から前記最も小さくなるｍの値を選択し、当該選択したｍの値に基づいて、設定されたことを特徴とする請求項３または４に記載の欠陥検出装置。
6. 前記受信超音波振動子は、前記第１のＳＮ比、前記第２のＳＮ比および前記第３のＳＮ比が所定の閾値以上となる前記ｍの値を抽出し、当該抽出したｍの値の中から前記最も小さくなるｍの値を選択し、当該選択したｍの値に基づいて、設定されたことを特徴とする請求項３または４に記載の欠陥検出装置。
7. 前記受信超音波振動子は、
   前記溶接鋼管を校正するための鋼管であって前記溶接部に相当する第２溶接部に人工欠陥を形成した校正管を用いて、前記送信超音波振動子に係る前記ｎ個の超音波振動子に対して前記受信超音波振動子に係る前記ｍ個の超音波振動子におけるｍの値を変更して取得した前記反射超音波ビームに係るエコー強度であって、前記ｍの値ごとに、前記フェイズドアレイ探触子に対して前記第２溶接部を前記校正管の周方向の第１位置に配置した場合の前記人工欠陥からの前記反射超音波ビームに係るエコー強度である第１のエコー強度と、前記フェイズドアレイ探触子に対して前記第２溶接部を前記校正管の周方向に前記第１位置から時計回りに角度αだけずらした第２位置に配置した場合の前記人工欠陥からの前記反射超音波ビームに係るエコー強度である第２のエコー強度と、前記フェイズドアレイ探触子に対して前記第２溶接部を前記校正管の周方向に前記第１位置から反時計回りに角度βだけずらした第３位置に配置した場合の前記人工欠陥からの前記反射超音波ビームに係るエコー強度である第３のエコー強度とに基づいて、設定されたことを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出装置。
8. 前記受信超音波振動子は、前記第１のエコー強度と前記第２のエコー強度との差および前記第１のエコー強度と前記第３のエコー強度との差のうちの少なくともいずれか一方の差が最も小さくなる前記ｍの値に基づいて、設定されたことを特徴とする請求項７に記載の欠陥検出装置。
9. 前記受信超音波振動子は、前記第１のエコー強度と前記第２のエコー強度との差および前記第１のエコー強度と前記第３のエコー強度との差における合計が最も小さくなる前記ｍの値に基づいて、設定されたことを特徴とする請求項７に記載の欠陥検出装置。
10. 前記受信超音波振動子は、前記第１のエコー強度が所定の閾値以上となる前記ｍの値を抽出し、当該抽出したｍの値の中から前記最も小さくなるｍの値を選択し、当該選択したｍの値に基づいて、設定されたことを特徴とする請求項８または９に記載の欠陥検出装置。
11. 前記受信超音波振動子は、前記第１のエコー強度、前記第２のエコー強度および前記第３のエコー強度が所定の閾値以上となる前記ｍの値を抽出し、当該抽出したｍの値の中から前記最も小さくなるｍの値を選択し、当該選択したｍの値に基づいて、設定されたことを特徴とする請求項８または９に記載の欠陥検出装置。
12. 前記送信手段は、前記溶接鋼管の外表面から前記溶接鋼管内に入射した超音波ビームが前記溶接鋼管の内表面で反射することなく前記溶接部に対して略垂直に直接入射し且つ前記溶接部で集束するように、前記超音波ビームを送信することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の欠陥検出装置。
13. 溶接鋼管の外表面の外側に設置され、複数の超音波振動子が配列されたフェイズドアレイ探触子を備え、前記溶接鋼管の管軸方向に沿って形成された溶接部に存在する欠陥を検出する欠陥検出装置による欠陥検出方法であって、
    前記フェイズドアレイ探触子を構成する前記複数の超音波振動子のうちの一部のｎ個の超音波振動子を送信超音波振動子とし、前記送信超音波振動子から前記溶接鋼管の外表面を介して前記溶接部に向けて超音波ビームを送信する送信ステップと、
    前記溶接部を含む前記溶接鋼管で反射した前記超音波ビームである反射超音波ビームを、前記フェイズドアレイ探触子を構成する前記複数の超音波振動子の中から、前記ｎ個の超音波振動子を含み且つ前記ｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子で構成された受信超音波振動子を介して受信する受信ステップと、
    前記受信ステップで受信した前記反射超音波ビームに基づいて、前記溶接部に欠陥が存在するか否かを判定する欠陥判定ステップと、
    を有することを特徴とする欠陥検出方法。
14. 溶接鋼管の外表面の外側に設置され、複数の超音波振動子が配列されたフェイズドアレイ探触子を備え、前記溶接鋼管の管軸方向に沿って形成された溶接部に存在する欠陥を検出する欠陥検出装置による欠陥検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記フェイズドアレイ探触子を構成する前記複数の超音波振動子のうちの一部のｎ個の超音波振動子を送信超音波振動子とし、前記送信超音波振動子から前記溶接鋼管の外表面を介して前記溶接部に向けて超音波ビームを送信する送信ステップと、
    前記溶接部を含む前記溶接鋼管で反射した前記超音波ビームである反射超音波ビームを、前記フェイズドアレイ探触子を構成する前記複数の超音波振動子の中から、前記ｎ個の超音波振動子を含み且つ前記ｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子で構成された受信超音波振動子を介して受信する受信ステップと、
    前記受信ステップで受信した前記反射超音波ビームに基づいて、前記溶接部に欠陥が存在するか否かを判定する欠陥判定ステップと、
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。