KR20100057651A

KR20100057651A - 초음파 검사 장치, 초음파 검사 장치에 사용되는 초음파 프로브 장치, 및 초음파 검사 방법

Info

Publication number: KR20100057651A
Application number: KR1020107006119A
Authority: KR
Inventors: 히데오 이소베; 다카히로 이케다; 료이치 아라이
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2007-09-21
Filing date: 2008-09-18
Publication date: 2010-05-31
Also published as: CN101842700A; DE112008002545T5; SG184770A1; US20100212429A1; JP2009092650A; DE112008002545B4; JP5582689B2; US8960006B2; CN101842700B; CA2700220A1; CA2700220C

Abstract

초음파 검사 장치는, 초음파 트랜스듀서를 구비한 초음파 프로브 장치와; 초음파 트랜스듀서의 필요한 압전 진동자를 선택하는 구동 소자 선택부와; 선택된 압전 진동자로부터 발진되는 초음파의 반사 에코에 의존하는 전기 신호를 검출하는 신호 검출 회로와; 검출된 반사 에코에 의거하는 검사 대상물의 내부의 화상 데이터를 생성하는 신호 처리부와, 신호 처리부에서 받아들인 복수의 화상 데이터를 결합해서 일체화한 화상화 데이터 결과를 표시하는 제 2 표시 장치와, 검사의 개시 또는 종료 지시 입력 혹은 검사 조건의 설정 입력 등의 조작 지시를 행하는데 이용되는 제 2 입력 장치를 구비한 것이다.

Description

초음파 검사 장치, 초음파 검사 장치에 사용되는 초음파 프로브 장치, 및 초음파 검사 방법{ULTRASONOGRAPHIC DEVICE, ULTRASONIC PROBE USED IN THE ULTRASONOGRAPHIC DEVICE, AND ULTRASONOGRAPHIC METHOD}

본 발명은, 검사 대상물의 내부 구조, 결함 상태나 접합부의 상태를 초음파를 이용하여 비파괴 검사하는 초음파 검사 기술에 관한 것이고, 특히 검사 대상물 내의 결함, 박리 또는 보이드(void)의 상태나 접합부의 떨어짐 등의 상태를 가시화하는 초음파 검사 장치, 초음파 검사 장치에 사용되는 초음파 프로브 장치, 및 초음파 검사 방법에 관한 것이다.

이 종류의 초음파 검사 기술을 나타내는 예로는, 일본국 특개2003-149213호 공보(특허문헌 1), 일본국 특개2004-53360호 공보(특허문헌 2), 및 일본국 특개2006-317417호 공보(특허문헌 3), 및 일본국 특개평8-122309호 공보(특허문헌 4)에 개시된 초음파 검사 장치를 포함한다.

이 초음파 검사 장치는, 다수의 압전 변환 소자(압전 진동자)가 매트릭스 형상 혹은 어레이 형상(리니어(linear) 형상)으로 평면 배치된 초음파 트랜스듀서(transducer)를 구비하고, 이 초음파 트랜스듀서로부터 검사 대상물에 송수신되는 초음파를 이용하여 검사 대상물의 내부 구조나 결함(손상), 보이드, 산화막, 박리 등의 상태를 가시화하여, 검사 대상물을 파괴하지 않고 검사할 수 있다.

일반적으로, 초음파 검사 장치의 장치 본체와 초음파 트랜스듀서는 수 미터의 길이를 가지는 신호 케이블을 통해 접속되어 있다. 이러한 초음파 검사 장치를 이용하여 검사 대상물의 검사를 행할 때에는, 초음파 검사 장치를 사용하는 조작자(검사원)는, 검사 대상물의 표면에 초음파 트랜스듀서의 정밀한 얼라인먼트 및 적절한 주사(scanning)를 하면서, 검사 대상물의 검사 위치로부터 떨어진 장소에 배치된 초음파 검사 장치의 장치 본체가 가지는 표시 장치의 표시를 확인하면서 초음파 검사를 행해야 한다.

초음파 트랜스듀서의 정밀한 위치 조정, 주사 등의 조작은 적절한 주의가 필요하다. 검사 대상물(피검사 대사물)로부터 떨어진 장소에 배치된 초음파 검사 장치의 장치 본체가 가지는 표시 장치의 표시를 확인하면서 초음파 트랜스듀서의 조작을 행하는 것은, 초음파 검사 장치의 사용시 조작자(검사원)에게 매우 곤란하다. 또한, 이 표시 장치를 검사 대상물의 근방에 배치해도, 초음파 검사 장치를 사용하는 조작자(검사원)는, 초음파 트랜스듀서와 표시 장치 사이에 번갈아 시선을 바꿔 초음파 트랜스듀서의 조작과 표시 장치의 표시의 확인을 행할 필요가 있다. 그러므로, 기본적인 작업 또는 활동의 번잡함 및 곤란함을 해소할 수 없다.

특히, 초음파 검사 장치를 사용하는 조작자(검사원)가 수동으로 초음파 트랜스듀서를 조작하여 검사 대상물의 검사를 행할 경우에는, 정확하고 정밀한 검사의 결과를 얻기 위해서는 많은 수고가 든다. 따라서, 초음파 검사 장치를 이용하는 검사는 반드시 용이하지는 않다.

그래서, 종래 기술로서, 초음파 트랜스듀서를 구비한 초음파 프로브 장치에, 표시 장치와, 표시 장치에 표시된 화상의 전환 스위치를 일체로 구비한 초음파 검사 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 4).

종래의 초음파 검사 장치에는, 다수의 압전 변환 소자를 포함하는 압전 변환부로 구성되는 초음파 트랜스듀서를 사용하고 있다. 이 종래의 초음파 검사 장치를 이용하여 검사 대상물의 검사를 행할 경우, 조작자는 종래의 초음파 검사 장치의 장치 본체가 가지는 표시 장치의 표시를 확인하면서 초음파 트랜스듀서를 조작하지 않으면 안 된다.

예를 들면, 종래의 초음파 검사 장치에서는, 검사 대상물의 표면을 초음파 트랜스듀서로 주사하여 검사를 행할 경우, 초음파 트랜스듀서와 장치 본체가 가지는 표시 장치 사이에서 번잡하게 시선을 바꿔 초음파 트랜스듀서의 조작과 표시 장치의 표시의 확인을 할 필요가 있어, 많은 수고가 든다. 결과적으로, 표시 장치를 확인하고 있는 동안에 초음파 트랜스듀서의 주사 위치가 벗어나는 혹은 초음파 트랜스듀서에 주목한 나머지 표시 장치의 표시가 이상한 것을 알아차리지 못하고 검사를 계속할 경우를 야기할 수 있다. 즉, 검사 대상물에 초음파 트랜스듀서를 사용한 초음파 검사에서는, 검사 대상물의 내부 구조나 결함, 보이드, 산화막, 박리 등의 상태를 가시화한 표시 장치의 표시의 상태를 확인하고, 이것을 피드백하면서 초음파 트랜스듀서에 의해 주사를 행할 필요가 있을 경우가 보통이다. 그러나, 이 작업 및 활동은 종래의 초음파 검사 장치에서는 곤란하였다.

따라서, 초음파 검사 장치를 이용하여, 필드나 제조 공정의 현장에서 검사 대상물의 내부 상태를 효과적이고 정확하게 초음파 검사하는 것이 곤란하다.

또한, 종래의 초음파 검사 장치에서는, 초음파 트랜스듀서를 구비한 초음파 프로브 장치에, 표시 장치와, 표시 장치에 표시된 화상의 전환 스위치를 일체로 구비함으로써 검사자가 표시 장치에 표시된 화상을 확인하면서, 초음파 트랜스듀서를 주사시킬 수 있다. 그러나, 이 경우에 초음파 프로브 장치가 원하는 위치에 배치된 상태에서, 검사의 개시 및 종료를 행하기 위해서는, 검사자가 표시 장치의 화상을 보면서 개시 및 종료의 지시 입력을 행해야 한다. 또한, 표시 장치에 표시되는 화상이, 검사 대상물을 적절하게 검사 가능한 화상으로 하기 위해서는, 초음파 검사 장치의 검사 조건을 적절하게 변경 또는 선택할 필요가 있다.

본 발명은, 상술한 사정을 고려해서 이루어진 것으로, 초음파 트랜스듀서를 구비한 초음파 프로브 장치를 필드나 제조 공정의 현장에서 손쉽게 조작하여, 검사 대상물의 내부 결함, 박리, 보이드, 또는 접합부의 떨어짐의 내부 검사를 효율적이고 정확하게 행할 수 있는 초음파 검사 장치, 초음파 검사 장치에 사용되는 초음파 프로브 장치, 및 초음파 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 초음파 검사 장치의 본체로부터 초음파 프로브 장치를 분리시키고 소형화 또는 컴팩트화하여, 휴대화가 가능한 초음파 검사 장치 및 초음파 검사 장치에 사용되는 초음파 프로브 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따른 초음파 검사 장치는, 상술한 과제를 해결하기 위해서, 복수의 압전 진동자로 이루어지는 초음파 트랜스듀서(transducer)를 구비한 초음파 프로브 장치; 상기 초음파 트랜스듀서의 복수의 압전 진동자에 접속되고, 신호 발생부로부터의 구동 신호에 의거하여, 필요한 압전 진동자를 선택하는 구동 소자 선택부; 상기 구동 소자 선택부에 의해 선택된 압전 진동자로부터 발진되는 초음파를 음향 전파 매체(acoustic propagation medium)를 통해 검사 대상물에 입사시키고 그 반사 에코(echo)를 수신하여, 상기 반사 에코에 의존하는 전기 신호를 검출하는 신호 검출 회로; 및 상기 반사 에코에 의존하여 검출된 전기 신호를 병렬 연산 처리하여, 상기 검사 대상물의 내부의 화상 데이터를 생성하는 신호 처리부를 구비하고, 상기 초음파 프로브 장치는, 상기 신호 처리부에 의해 생성한 화상 데이터에 의거하는 화상을 표시하는 표시 장치와, 검사의 개시 또는 종료의 지시 등의 조작 지시를 입력하거나, 또는 검사 조건을 설정하는데 이용되는 입력 장치를 구비한다.

본 발명에 따른 초음파 프로브 장치는, 상술한 과제를 해결하기 위해서, 초음파 검사 장치의 장치 본체에 접속되고, 박스(box) 형상의 프로브 홀더; 상기 프로브 홀더에 병합된 복수의 압전 진동자를 가지는 초음파 트랜스듀서; 상기 프로브 홀더에 병합된 표시 장치; 및 상기 프로브 홀더에 병합된 입력 장치를 가지고, 상기 초음파 트랜스듀서와 상기 표시 장치와 상기 입력 장치는 상기 프로브 홀더 내에 일체적으로 조립된다.

본 발명에 따른 초음파 검사 방법은, 상술한 과제를 해결하기 위해서, 복수의 압전 진동자로 이루어지는 초음파 트랜스듀서, 신호 처리부에 의해 생성한 화상 데이터에 의거하는 화상을 표시하는 표시 장치, 및 검사의 개시 또는 종료의 지시 등의 조작 지시를 행하거나, 또는 검사 조건을 설정하는데 이용되는 입력 장치를 구비하는 초음파 프로브 장치와; 상기 초음파 트랜스듀서의 복수의 압전 진동자에 접속되고, 신호 발생부로부터의 구동 신호에 의거하여, 필요한 압전 진동자를 선택하는 구동 소자 선택부와; 상기 구동 소자 선택부에 의해 선택된 압전 진동자로부터 발진되는 초음파를 음향 전파 매체를 통해 검사 대상물에 입사시키고, 그 반사 에코를 수신하여, 상기 반사 에코에 의존하는 전기 신호를 검출하는 신호 검출 회로와; 상기 반사 에코에 의존하여 검출된 전기 신호를 병렬 연산 처리하여, 상기 검사 대상물의 내부의 화상 데이터를 생성하는 신호 처리부를 구비한 초음파 검사 장치를 준비하는 단계; 상기 초음파 프로브 장치를 상기 검사 대상물의 소정의 검사 위치에 배치하는 단계; 상기 입력 장치를 통해 검사 조건을 설정하는 지시를 입력하는 단계; 상기 표시 장치에서 소정의 표시가 얻어질 때까지, 상기 초음파 프로브 장치의 배치와, 상기 입력 장치를 통해 검사 조건 설정 지시의 입력을 반복하는 단계; 상기 표시 장치의 표시를 조정한 후에, 상기 입력 장치를 통해 검사의 개시 지시를 입력하는 단계; 상기 초음파 프로브 장치를 상기 검사 대상물의 소정의 범위를 주사하여서, 상기 검사 대상물의 결함을 검사하는 단계; 및 상기 검사 대상물의 소정의 범위의 검사 완료 후에, 상기 입력 장치를 통해 검사의 종료 지시를 입력하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 초음파 검사 장치, 초음파 검사 장치에 사용되는 초음파 프로브 장치, 및 초음파 검사 방법에 따르면, 초음파 트랜스듀서를 구비한 초음파 프로브 장치를 필드나 제조 공정의 현장에서 손쉽게 조작하여, 검사 대상물의 내부 결함, 박리 또는 보이드나 접합부의 떨어짐의 내부 검사를 효과적이고 정확하게 행할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 초음파 검사 장치를 개략적으로 나타낸 전체 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 초음파 검사 장치의 초음파 프로브 장치를 구성하는 대표적인 프로브 홀더를 개략적으로 나타낸 구성도이며, (A)는 평면도, (B)는 정면도, (C)는 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 초음파 검사 장치를 이용한 초음파 검사 방법의 조건을 나타낸 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 초음파 검사 장치를 사용한 초음파 검사 방법의 일례를 나타낸 흐름도.

본 발명에 따른 초음파 검사 장치, 초음파 검사 장치에 사용되는 초음파 프로브 장치 및 초음파 검사 방법에 대해서 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 초음파 검사 장치를 개략적으로 나타낸 전체 구성도이다.

초음파 검사 장치(10)는, 장치 본체(11)와, 휴대 가능하게 구성된 핸디(handy) 타입의 초음파 프로브 장치(12)를 포함한다. 장치 본체(11)와 초음파 프로브 장치(12)는 분리되게 배치되고, 가요성의 신호 케이블(13)을 통해 서로 접속된다. 초음파 검사 장치(10)는, 검사 대상물(이하, 검사될 대상물 또는 피검사 대상물이라 함)(14)의 내부 구조나 결함 형상을 세밀하게 영상화할 수 있는 초음파 카메라 기능을 갖는다.

초음파 프로브 장치(12)의 중량 및 휴대성에 대해서 예시적으로 설명한다. 초음파 프로브 장치(12)는 손바닥 사이즈로 1kg이하, 구체적으로는 수백g의 중량을 가진다. 초음파 프로브 장치(12)는 조작자(검사원)가 손에 쥐고 수동 주사할 수 있는 크기, 형상 및 중량으로 되어 있다.

초음파 검사 장치(10)를 구성하는 장치 본체(11)는, 신호 발생부(17), 구동 소자 선택부(18), 신호 검출 회로(19), 신호 처리부(20), 제 1 표시 장치(21), 제어 회로(22) 및 제 1 입력 장치(23)를 구비한다.

신호 발생부(17)는 초음파 프로브 장치(12)에 포함된 초음파 트랜스듀서(transducer)(초음파 센서)(25)를 구동시키는 구동 신호를 발생시킨다.

구동 소자 선택부(18)는 신호 발생부(17)로부터의 구동 신호를 선택하고, 초음파 트랜스듀서(25)의 압전 진동자(압전 변환 소자)(26)를 선택적으로 구동시킨다.

신호 검출 회로(19)는, 초음파 트랜스듀서(25)로부터 발진되는 초음파(U)가 검사 대상물(14)의 검사될 영역(28)(이하, 검사 영역 또는 검사되는 영역이라 함)에 조사될 경우, 이 검사 영역(목표 영역)(28)으로부터의 반사 에코를 전기 신호로서 초음파 트랜스듀서(25)를 통해 검출한다.

신호 처리부(20)는, 신호 검출 회로(19)에 의해 반사 에코에 의존하여 검출된 전기 신호를 병렬 연산 처리해서 초음파 화상 데이터(화상 데이터)를 생성한다. 신호 처리부(20)는, 신호 검출 회로(19)에 의해 반사 에코에 의존하여 검출된 전기 신호를 증폭하는 증폭기(31a, 31b, …31i), 이 반사 에코에 의존하여 증폭된 전기 신호를 아날로그 신호로부터 디지털 신호로 변환하는 A/D변환기(32a, 32b, …32i)와, 이 디지털 신호로 변환된 반사 에코에 의존하는 전기 신호에 의거하여 검사 대상물(14)의 내부 상태를 가시화하여 얻어진 초음파 화상 데이터를 생성하는 병렬 프로세서(33a, 33b, …33i)와, 이 병렬 프로세서(33a, 33b, …33i)가 생성한 복수의 초음파 화상 데이터를 통합한 통합 초음파 화상 데이터를 생성하는 통합 프로세서(34)를 구비한다.

제 1 표시 장치(21) 및 제 2 표시 장치(36)는, 표시부, 연산부, 기억부 등으로 구성되어 있어, 신호 처리부(20)로 처리된 초음파 화상 데이터에 의거하는 필요한 화상을 생성해서 표시한다.

또한, 제 1 표시 장치(21) 및 제 2 표시 장치(36)는, 미리 입력된 문턱 값(threshold)과의 비교 처리를 행하고, 이상을 검지할 경우, 이상을 표시한다.

제어 회로(22)는, 신호 발생부(17), 구동 소자 선택부(18), 신호 검출 회로(19), 신호 처리부(20), 제 1 표시 장치(21) 및 제 2 표시 장치(36)의 동작을 제어하고, 초음파의 발신, 수신, 화상화 및 표시 등의 순차적 동작을 제어한다.

제어 회로(22)는, 제 1 입력 장치(23)로부터 검사 개시의 지시 입력을 받으면, 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)에서의 통합 초음파 화상 데이터를 생성하기 위해서, 우선 신호 발생부(17)에 초음파 트랜스듀서(25)의 구동 신호의 발생을 지시한다. 또한, 제어 회로(22)는, 초음파 트랜스듀서(25)를 구성하는 복수의 압전 진동자(26)로부터 구동 신호가 공급될 압전 진동자(26)를 선택하기 위해서, 구동 소자 선택부(18)에 구동 신호가 공급될 압전 진동자(26)를 선택하도록 지시한다.

압전 진동자(26)가 구동되면, 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)에 초음파(U)가 발신되고, 이 초음파(U)에 의존하는 반사 에코가 압전 진동자(26)에 수신되어 전기 신호로 변환된다. 이 반사 에코는 복수의 압전 진동자(26)에 의해 동시에 수신되지만, 제어 회로(22)가 신호 검출 회로(19)에 지시해서 압전 진동자(26)를 선택하게 함으로써, 초음파 화상 데이터를 생성하기 위해 필요한 반사 에코가 선택된다.

또한, 제어 회로(22)는 초음파(U)에 의거하는 반사 에코에 의존하는 전기 신호를 증폭하고, 그 신호를 A/D변환하여, 병렬 프로세서 및 통합 프로세서에 의한 통합 초음파 화상 데이터화(가시화)를 하기 위해서, 신호 처리부(20)에 반사 에코의 전기 신호의 증폭, A/D변환, 가시화의 일련의 처리를 지시한다.

또한, 제어 회로(22)는 가시화한 데이터를 제 1 표시 장치(21)에 표시하기 위한 제어 지령을 송신한다.

제 1 입력 장치(23)를 통해, 제어 회로(22)에 검사의 개시 또는 종료, 또는 화상 전환 등의 지시 입력, 혹은 검사 조건의 설정이 입력되어 초음파 검사 장치(10)가 작동된다.

초음파 검사 장치(10)를 구성하는 초음파 프로브 장치(12)는, 초음파(U)를 송수신하는 초음파 트랜스듀서(25)와; 제 2 표시 장치(36)와; 장치 본체(11)가 구비하는 제어 회로(22)에 검사의 개시 또는 종료의 지시 혹은 검사 조건의 설정 입력의 지시 등의 조작 입력을 행하여 초음파 검사 장치(10)의 조작을 행하는 제 2 입력 장치(37)가 프로브 홀더(38) 내에 일체로 배치된다. 또한, 장치 본체(11)가 구비하는 제어 회로(22)는, 통합 초음파 화상 데이터를 표시하기 위한 제어 지령을 제 2 표시 장치(36)에 송신한다.

초음파 트랜스듀서(25)는, 압전 변환 소자로서의 다수의 압전 진동자(26)를 매트릭스(m행 n열) 형상으로 배치된 압전 변환부(39)를 가지고, 이 압전 변환부(39)는 매트릭스 센서로서의 초음파 센서를 구성한다. 압전 변환부(39)에서는, 압전 진동자(26)를 매트릭스 형상으로 배열 설치하는 대신에, 일렬 혹은 십자의 라인 형상(어레이 형상)으로 배열시켜, 어레이 센서를 구성할 수 있다. 초음파 트랜스듀서(25)를 구성하는 초음파 센서는, 매트릭스 센서이거나, 어레이 센서일 수 있다.

신호 발생부(17)에 의해 발생한 구동 신호가 초음파 트랜스듀서(25)의 각 압전 진동자(26)에 구동 소자 선택부(18)에 의해 선택적으로 가해진다. 구동 소자 선택부(18)에 의해 이루어진 선택에 의거하여, 각 압전 진동자(26)의 구동 순서가 1개의 진동자 혹은 동시에 복수의 진동자에 대해 결정되어, 각 압전 진동자(26)는 필요한 구동 타이밍에서 구동되어 초음파(U)를 발진시킨다.

또한, 각 압전 진동자(26)로부터 발진된 초음파(U)는, 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)을 조사하여, 검사 영역(28)의 밀도적 경계층으로부터 일부가 반사해서 반사 에코를 형성한다. 이 반사 에코는 초음파 센서인 초음파 트랜스듀서(25)(매트릭스 센서)에 의해 수신된다.

초음파 트랜스듀서(25)에는, 액체 혹은 고체의 음향 전파 매체인 슈(shoe) 부재(40)가 초음파 센서 면으로서의 발신(발진)/수신 면, 구체적으로는, 검사 대상물(14)의 측면에 밀착된다. 슈 부재(40)와 검사 대상물(14) 사이에는 초음파(U)의 음향적 정합(整合)을 이루기 위해 코플랜트(couplant)(41)가 설치된다. 코플랜트(41)는 휘발성이 낮은 겔(gel) 형태의 액체로 형성된다. 음향 전파 매체로서의 슈 부재(40)가 액체인 경우에는, 코플랜트(41)를 위치시킬 필요는 없다.

슈 부재(40)는 전체적으로 박스 형상으로 되고, 그 개구 면적은 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)의 크기에 따라 형성되고, 음향 전파 매체로서의 슈 부재(40)의 높이는, 압전 진동자(26)로부터 발진되는 초음파의 발진 각도(확대 각도)에 의해 결정된다.

검사 대상물(14)의 검사 영역(28)의 내부는 초음파 검사 장치(10)가 발진하는 초음파(U)를 이용하여 비파괴로 검사된다. 검사 대상물(14)은, 2매 이상의 판 형상 구조물을 적층한 다층 구조물일 수 있고, 금속 재료이거나, 수지 재료여도 된다.

초음파 트랜스듀서(25)에 구동 신호를 작용시키는 신호 발생부(17)는, 압전 진동자(26)의 압전체를 구동시켜서 초음파를 발생시키기 위해, 외부 전압의 인가에 의해, 펄스 형상 혹은 연속한 구동 신호를 발생시킨다. 구동 소자 선택부(18)에 의해 압전 변환부(39)를 구동시켜, i행 j열째의 압전 진동자(26)가 선택되면, 선택된 i행 j열째의 압전 진동자(26)에 구동 신호가 필요한 타이밍에서 가해진다. 구동 소자 선택부(18)는, 구동해야 할 하나 또는 복수의 압전 진동자(26)를 필요한 타이밍에서 순차적으로 선택하고, 선택된 압전 진동자(26)에 신호 발생부(17)로부터의 구동 신호가 가해지면, 압전 진동자(26)로부터 검사 대상물(14)을 향해 초음파(U)가 발진된다.

초음파 트랜스듀서(25)(매트릭스 센서)는 압전 진동자(26)의 m행 n열이, 예를 들면 10×10개인 경우, 100개의 압전 진동자(26)가 매트릭스 형상으로 평면(2차원) 배열되고, 각 압전 진동자(26)ij(i=1~10, j=1~10)가 구동 소자 선택부(18)에 의해 순차적으로 구동된다. 각 압전 진동자(26)에 구동 신호가 순차적으로 가해지면 그 구동 타이밍에서 각 압전 진동자(26)로부터 초음파(U)가 순차적으로 발진된다. 각 압전 진동자(26)로부터 순차적으로 발진된 초음파의 반사 에코를 초음파 트랜스듀서(25)에 의해 순차적으로 수신하고, 그 수신 신호, 즉 반사 에코를 전기 신호(전기 에코 신호)로서 신호 케이블(13)을 통해 신호 검출 회로(19)에 송신한다.

초음파 트랜스듀서(25)의 각 압전 진동자(26)로부터 순차적으로 발진된 초음파(U)는, 음향 전파 매체로서의 슈 부재(40)를 통해, 코플랜트(41)를 거쳐 검사 대상물(14)의 검사 영역(28) 내부에 입사되고, 검사 영역(28)의 각 경계층에서 반사된다.

검사 대상물(14)의 정면(14a), 경계면, 저면(14b), 내부 결함(42) 등을 포함하는 각 경계층에서 반사된 초음파의 반사 에코(도 1 중 위를 향하는 파선 화살표로 나타냄)는, 검사(피검사) 대상물(14)로부터 슈 부재(40)를 거처 초음파 트랜스듀서(25)의 각 압전 진동자(26)에 시간 차를 가지고 각각 수신되어, 각 압전 진동자(26)를 진동시킴으로써, 반사 에코는 전기 신호(전기 에코 신호)로 변환된다. 이 전기 에코 신호는, 이어서 신호 케이블(13)을 통해 신호 검출 회로(19)에 입력되어서 각 압전 진동자(26)에 의해 검출된다.

신호 검출 회로(19)는 신호 케이블(13)을 통해 초음파 트랜스듀서(25)의 각 압전 진동자(26)에 병렬 상태로 접속되고, 압전 변환부(39)의 각 압전 진동자(26)에 의해 발생하는 전기 에코 신호는, 신호 케이블(13)을 통해 신호 검출 회로(19)에 안내된다. 또한, 이 신호 케이블(13)을 이용해서 신호 발생부(17)로부터의 구동 신호가 구동 소자 선택부(18)를 통해 압전 변환부(39)의 각 압전 진동자(26)에 안내된다.

이 초음파 검사 장치(10)에서는, 초음파 트랜스듀서(25)의 각 압전 진동자(26) 중, m행 n열째의 압전 진동자(26)에 구동 신호가 가해지면, 이 압전 진동자(26)가 작동해서 압전체로서 작용하여 초음파가 발생하고, 이 초음파(U)를 발진시킨다. 발진된 초음파(U)는 슈 부재(40)나 코플랜트(41)를 통해 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)에 조사된다. 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)에 조사된 초음파(U)는, 검사 영역(28)의 밀도적 경계층으로부터 일부가 반사되어 반사 에코가 된다. 이 반사 에코는, 코플랜트(41) 및 슈 부재(40)를 통해 초음파 트랜스듀서(25)(매트릭스 센서)에 되돌아가서, 각 압전 진동자(26)에 시간 차를 가지고 각각 수신된다. 각 압전 진동자(26)는 반사 에코를 압전 변환시켜서, 전기 신호(전기 에코 신호)를 발생시킨다. 전기 에코 신호는 신호 검출 회로(19)에 신호 케이블(13)을 통해 송신되어, 검출된다. 신호 검출 회로(19)는, 초음파 트랜스듀서(25)에 의해 발생하는 반사 에코에 의존하는 전기 신호를 검출하는 회로이다.

신호 검출 회로(19)에 의해 검출된 전기 에코 신호 중, 검사에 필요한 복수의 전기 에코 신호는, 신호 처리부(20)를 구성하는 각각의 증폭기(31a, 31b, …31i)에 안내된다.

증폭기(31a, 31b, …31i)는, 안내된 전기 에코 신호를 증폭하여, 그 결과 신호를 신호 처리부(20)의 A/D변환기(32a, 32b, …32i)에 공급한다. A/D변환기(32a, 32b, …32i)는 증폭된 전기 에코 신호를 아날로그 신호로부터 디지털 신호로 A/D변환하여, 디지털 에코 신호로서 신호 처리부(20)의 병렬 프로세서(33a, 33b, …33i)에 안내한다. 병렬 프로세서(33a, 33b, …33i)는, A/D변환기(32a, 32b, …32i)로부터 안내된 디지털 에코 신호를 처리하여, 검사(피검사) 대상물(14)의 내부 상태를 가시화한 초음파 화상 데이터를 생성한다. 병렬 프로세서(33a, 33b, …33i)가 생성한 복수의 초음파 화상 데이터는 통합 프로세서(34)에 의해 통합되어 일체화돼서 통합 초음파 화상 데이터를 생성한다. 통합 초음파 화상 데이터는 제 1 표시 장치(21)에 공급된다.

신호 검출 회로(19) 혹은 신호 처리부(20)에 멀티플렉서(multiplexer)(도시 생략)를 탑재했을 경우, 복수대의 병렬 프로세서(33a, 33b, …33i) 및 통합 프로세서(34)는 필요하지 않게 되어, 단일 병렬 프로세서에 의해 통합 초음파 화상 데이터를 생성할 수 있다.

신호 처리부(20)에서 디지탈화된 반사 에코(디지털 에코 신호)를 처리하여 생성된 통합 초음파 화상 데이터는 제 1 표시 장치(21)에 송신되고, 이 제 1 표시 장치(21)에서 통합 초음파 화상 데이터가 화상화 처리되어 화상으로서 표시된다.

한편, 초음파 프로브 장치(12)에는, 프로브 홀더(38) 내에 초음파 트랜스듀서(25)와 함께 제 2 표시 장치(36)가 일체로 배치된다. 신호 처리부(20)에서 디지탈화된 초음파 에코 신호를 처리하여 생성된 통합 초음파 화상 데이터는 제 2 표시 장치(36)에도 송신되고, 이 제 2 표시 장치(36)에서 통합 초음파 화상 데이터는 화상화 처리되어 화상으로서 표시된다.

제 2 표시 장치(36)로는, 액정 모니터, LED(발광 다이오드), EL(Electro Luminescence), VFD(진공 형광 표시관), PDP(플라즈마 디스플레이 패널)등이 사용될 수 있다.

제 1 표시 장치(21) 및 제 2 표시 장치(36)는, 제 1 입력 장치(23) 또는 제 2 입력 장치(37)로부터의 지시 입력에 따라 생성된 통합 초음파 화상 데이터를 신호 처리부(20)로부터 수신하는 한편, 제어 회로(22)로부터 발생된 제어 신호에 의거해서 검사 대상물(14)의 내부 상태를 가시화한 초음파 화상을 표시할 수 있다.

제 1 표시 장치(21) 및 제 2 표시 장치(36)에 표시되는 초음파 화상은, 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)에서의 초음파(U)의 반사 에코 파형 상(A 스코프(scope) 또는 A 스캔), 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)에서의 단면 상(B 스코프 또는 B 스캔), 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)에서의 초음파(U)의 반사 에코 피크치의 이차원 상(C 스코프 또는 C 스캔), 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)에서의 초음파(U)의 반사 에코 깊이의 이차원 상(D 스코프 또는 D 스캔), 및 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)에서의 초음파(U)의 반사 에코 데이터(정면, 결함, 바닥면)를 추출해서 연산한 결과로서의 정보 또는 데이터로부터 적어도 1개의 화상에 의해 생성된다.

제 2 표시 장치(36)에 표시되는 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)에서의 초음파(U)의 반사 에코 파형 상(A 스코프 또는 A 스캔)의 피크 위치를 확인함으로써, 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)에서의 정면(14a), 내부 결함(42) 혹은 저면(14b)을 초음파 프로브 장치(12)측에서 확인할 수 있다.

또한, 제 2 표시 장치(36)에 표시되는 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)에서의 단면 상(B 스코프 또는 B 스캔)으로부터, 초음파 트랜스듀서(25)가 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)에서의 검사 면에 적절하게 대면하고 있는지의 여부를 확인할 수 있거나 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)에서의 정면(14a), 내부 결함(42) 또는 저면(14b)을 초음파 프로브 장치(12)측에서 확인할 수 있다.

또한, 제 2 표시 장치(36)에 표시되는 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)에서의 초음파(U)의 반사 에코 피크치의 이차원 상(C 스코프 또는 C 스캔)으로부터 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)에서의 에코 강도의 이차원 상을 초음파 프로브 장치(12)측에서 확인할 수 있다.

또한, 제 2 표시 장치(36)에 표시되는 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)에서의 초음파(U)의 반사 에코 깊이의 이차원 상(D 스코프 또는 D스캔)으로부터, 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)의 깊이 정보의 이차원 상을 초음파 프로브 장치(12)측에서 확인할 수 있다.

제 2 표시 장치(36)에 표시되는 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)에서의 초음파(U)의 반사 에코 데이터(정면(14a), 내부 결함(42), 저면(14b))를 추출해서 연산한 결과의 정보 또는 데이터로부터, 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)에서 결함의 크기, 위치 등의 각종 데이터를 초음파 프로브 장치(12)측에서 확인할 수 있다.

제 2 입력 장치(37)는, 예를 들면 토글 기능을 가지는 푸시 버튼 스위치(push button switch)로 구성된다. 이 경우에, 한번 눌러서 초음파 검사 장치(10)에 의한 검사를 개시하고, 다시 눌러서 초음파 검사 장치(10)에 의한 검사를 종료함으로써, 1개의 푸시 버튼 스위치에 의해 초음파 검사 장치(10)의 기본적인 조작을 행할 수 있다. 또한, 제 2 입력 장치(37)는, 예를 들면 토글 기능을 가지는 전환 스위치를 구비하여, 이 선택 스위치를 이용하여 제 2 표시 장치(36)에 표시되는 초음파 화상을 순차적으로 전환할 수 있다. 또한, 제 2 입력 장치(37)는, 예를 들면 가산 스위치와 감산 스위치로 구성된 한 쌍의 푸시 버튼 스위치를 구비한다.

제 2 입력 장치(37)에서는, 이 한 쌍의 푸시 버튼 스위치를 통해 검사 조건의 설정 입력이 행해진다. 검사 조건 설정은, 예를 들면 초음파 트랜스듀서(25)의 게인(gain) 설정이나, 초음파 화상 데이터의 생성에 이용되는 디지털 에코 신호를 평균화에 이용되는 샘플링 회수의 설정이나, 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)에서의 단면 상(B 스코프 또는 B 스캔)을 생성할 때의 화상화 개시 위치의 조정을 포함한다.

제 2 입력 장치(37)에서는, 한 쌍의 푸시 버튼 스위치에 의해, 이들 검사 조건의 설정치를 가산 또는 감산해서, 검사 조건의 설정 입력이 행해진다.

초음파 프로브 장치(12)는 제 2 표시 장치(36)와 제 2 입력 장치(37)를 구비함으로써, 초음파 검사 장치(10)에 의한 비파괴 검사를 행할 때에, 초음파 화상의 확인과 초음파 검사 장치(10)의 조작을, 초음파 트랜스듀서(25)를 가지는 초음파 프로브 장치(12)에서 일관(一貫)해서 행하는 것이 가능해진다. 조작자(검사원)는 초음파 프로브 장치(12)에만 착안하는 것만으로 검사 대상물(14)을 검사할 수 있다.

도 2는, 본 발명에 따른 초음파 검사 장치의 초음파 프로브 장치를 구성하는 프로브 홀더의 일례를 개략적으로 나타낸 구성도이며, (A)는 평면도, (B)는 정면도, (C)는 측면도이다.

도 2의 (A), (B), (C)에 나타낸 바와 같이 프로브 홀더(38)는, 박스 형상이며, 검사 대상물(검사될 대상물)(14)에 초음파(U)를 발진하는 방향(본 실시형태의 프로브 홀더(38)에서는 하방 방향)으로 개구된 개구를 가지는 초음파 센서 수용실(43)이 형성된다. 초음파 트랜스듀서(25)는, 검사 대상물(14)에 초음파(U)를 발진하는 방향(본 실시예의 프로브 홀더(38)에서는 하방 방향)으로 초음파 트랜스듀서(25)의 초음파 센서 면이 향하도록 초음파 센서 수용실(43)에 수용된다. 또한, 초음파 센서 수용실(43)에 수용된 초음파 트랜스듀서(25)의 초음파 센서 면과 프로브 홀더(38)가 검사 대상물(14)에 향하게 되는 면(하면) 사이에는 슈 부재(40)가 배치된다. 슈 부재(40)는 프로브 홀더(38)의 하면으로부터 돌출하도록 배치되어, 초음파 프로브 장치(12)가 검사 대상물(14) 상에서 조작될 때에 프로브 홀더(38)의 하면보다 먼저 슈 부재(40)가 검사 대상물(14)에 접촉하게 된다. 슈 부재(40)의 개구 면적은 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)의 크기에 따라 형성되고, 슈 부재(40)의 높이는 압전 진동자(26)로부터 발진되는 초음파의 발진 각도(확대 각도)에 의해 결정된다. 그러므로, 초음파 센서 수용실(43)의 개구 면적과 높이는 슈 부재(40)의 개구 면적 및 높이 및 초음파 트랜스듀서(25)의 사이즈에 의거하여 필요 값으로 설정된다.

또한, 프로브 홀더(38)의 상면에는 제 2 표시 장치(36)가 설치된다. 초음파 프로브 장치(12)가 검사 대상물(14) 상에서 조작될 때에, 초음파 프로브 장치(12)의 조작자(검사원)는 제 2 표시 장치(36)를 이용하여 검사 대상물(14)의 내부 상태를 가시화하여 얻어진 초음파 화상을 확인하면서 초음파 프로브 장치(12)를 용이하게 조작할 수 있다.

또한, 프로브 홀더(38)의 배면에는 제 2 입력 장치(37)가 배치된다. 초음파 프로브 장치(12)가 검사 대상물(14) 상에서 조작될 때에, 초음파 프로브 장치(12)의 조작자(검사원)는 제 2 표시 장치(36)를 이용하여 검사 대상물(14)의 내부 상태를 가시화하여 얻어진 초음파 화상을 확인하면서 제 2 입력 장치(37)를 통해 검사의 개시 또는 종료 등의 지시 입력 혹은 검사 조건의 설정의 지시 입력을 행하면서 초음파 검사 장치(10)의 조작을 할 수 있다.

또한, 프로브 홀더(38)를 사용하는 동안에 검사 대상물(14)의 형상이나 검사시의 검사 대상물(14)의 검사 면의 방향에 의거하여, 프로브 홀더(38)에서의 초음파 센서 수용실(43)의 개구 방향과, 제 2 표시 장치(36) 및 제 2 입력 장치(37)를 설치하는 면의 구성을 최적화해서 프로브 홀더(38)를 형성할 수 있다.

이어서, 본 실시예에 따른 초음파 검사 장치(10)를 이용한 초음파 검사의 방법에 대하여 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 초음파 검사 장치를 이용한 초음파 검사 방법의 형태를 나타낸 개략도이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 조작자(검사원)(M)는, 초음파 검사 장치(10)를 사용하여 검사 대상물(검사될 대상물)(14)의 초음파 검사를 행할 때, 우선 초음파 검사 장치(10)를 검사 대상물(14)의 주위에 배치하거나 검사 대상물(14)을 초음파 검사 장치(10)의 근방에 배치한다.

도 4는 본 발명에 따른 초음파 검사 장치를 이용한 초음파 검사 방법의 일례를 나타낸 흐름도이다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 우선 스텝 S1에서는, 조작자(검사원)(M)는, 초음파 검사 장치(10)를 구성하는 초음파 프로브 장치(12)를 검사 대상물(14)의 원하는 검사 위치에 배치한다. 구체적으로는, 조작자(검사원)(M)는, 손에 초음파 프로브 장치(12)의 프로브 홀더(38)를 파지하고, 프로브 홀더(38)의 하면을 검사 대상물(14)을 향해서, 원하는 검사 위치에 초음파 프로브 장치(12)를 배치한다.

이어서, 스텝 S2에서는, 조작자(검사원)(M)는, 제 2 입력 장치(37)의 가산 스위치와 감산 스위치로 구성된 한 쌍의 푸시 버튼 스위치를 통해 검사 조건의 설정 입력을 행한다. 구체적으로는, 조작자(검사원)(M)는, 손에 초음파 프로브 장치(12)의 프로브 홀더(38)를 파지하고, 제 2 입력 장치(37)의 가산 스위치 및 감산 스위치를 조작해서, 예를 들면 초음파 트랜스듀서(25)의 게인 설정이나, 초음파 화상 데이터의 생성에 사용되는 디지털 에코 신호를 평균화할 때의 샘플링 회수의 설정이나, 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)에서의 단면 상(B 스코프 또는 B 스캔)을 생성할 때의 화상화 개시 위치의 조정을 행한다.

이어서, 스텝 S3에서는, 조작자(검사원)(M)는 제 2 표시 장치(36)를 보고, 원하는 표시가 얻어졌는지의 여부를 판단해서 검사 조건을 조정한다. 원하는 표시가 얻어진 경우에는, 스텝 S4로 작업이 진행된다. 그 밖의 경우에는, 스텝 S1로 작업이 되돌아와서, 스텝 S1 내지 스텝 S3을 반복해서 검사 조건을 조정한다. 이 경우에, 조작자(검사원)(M)는, 제 2 입력 장치(37)의 전환 스위치를 조작하여, 제 2 표시 장치(36)에 표시된 초음파 화상을 순차적으로 전환하여 원하는 표시가 얻어졌는지의 여부의 판단을 행한다. 원하는 표시가 얻어졌는지의 여부의 판단은, 제 2 표시 장치(36)에, 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)에서의 초음파(U)의 반사 에코 파형 상(A 스코프 또는 A 스캔)이나, 검사 대상물(14)의 검사 영역(28)에서의 단면 상(B 스코프 또는 B 스캔)을 표시해서 행해진다.

이어서, 스텝 S4에서는, 조작자(검사원)(M)는 제 2 입력 장치(37)의 푸시 버튼 스위치를 조작하여, 초음파 검사의 개시 지시를 입력한다.

이어서, 스텝 S5에서는, 조작자(검사원)(M)는, 제 2 표시 장치(36)를 보면서, 초음파 프로브 장치(12)를 검사 대상물(14)의 원하는 범위로 이동하여, 검사 영역(28)을 검사 및 주사한다. 구체적으로는, 조작자(검사원)(M)는 손에 초음파 프로브 장치(12)의 프로브 홀더(38)를 파지하고, 검사 대상물(14)의 표면(14a)을, 검사 대상물(14)의 원하는 범위에서 초음파 프로브 장치(12)를 주사시켜, 제 2 표시 장치(36)에 표시된 초음파 화상을 보면서, 내부 결함(42)의 유무를 검사한다.

이어서, 스텝 S6에서는, 조작자(검사원)(M)는, 검사 대상물(14)의 원하는 범위를 검사 완료한 후에, 제 2 입력 장치(37)의 푸시 버튼 스위치를 조작하여, 초음파 검사의 종료 지시를 입력한다.

초음파 검사 장치(10)는 초음파 센서를 구비한 초음파 카메라로서 기능하고, 수천 내지 수만의 반사 에코의 초음파 파형을 순시(瞬時)에 수집하고, 화상 합성 처리에 의해, 검사 대상물(14)의 내부 결함(42)(접합 영역의 상태나 용접 결함의 유무나 상태)을 고속으로 화상화 병렬 연산 처리할 수 있다.

또한, 초음파 검사 장치(10)는, 검사 대상물(14)의 내부 구조를 고감도, 고해상도의 2차원 또는 3차원의 초음파 화상으로서 신속하게 취출해서 표시시킬 수 있어, 1화상당 1초 내지 수 10초의 고속 검사가 가능하다.

초음파 검사 장치(10) 및 초음파 검사 장치(10)를 이용한 초음파 검사 방법은, 자동차업계, 항공업계, 철도업계의 용접부의 보전 상태나 용접 결함 유무의 검사나 플랜트업계나 조선업계의 용접부의 상태 관찰 등에 응용할 수 있다.

본 실시형태에 따른 초음파 검사 장치(10)에 의하면, 장치 본체(11)에 가요성의 신호 케이블(13)을 통해 초음파 프로브 장치(12)가 전기적으로 접속되고, 초음파 프로브 장치(12)에는 손바닥 사이즈의 프로브 홀더(38) 내에 초음파 트랜스듀서(25), 제 2 표시 장치(36) 및 제 2 입력 장치(37)를 일체로 수납한다. 결과적으로, 초음파 프로브 장치(12)를 검사 대상물(14)의 표면을 따라 손 쉽게 또한 용이하게 수동 조작시키면서, 제 2 표시 장치(36)를 이용하여 검사 대상물(14)의 내부 상태를 가시화하여 얻어진 초음파 화상을 확인할 수 있다. 즉, 초음파 검사 장치(10)를 사용하는 조작자(검사원)(M)는 시선을 다른 장치에 바꾸는 일 없이 초음파 트랜스듀서(25)에만 주목해서 초음파 검사를 할 수 있어, 검사가 용이해진다.

또한, 초음파 프로브 장치(12)가 가지는 프로브 홀더(38) 내에 초음파 트랜스듀서(25), 제 2 표시 장치(36) 및 제 2 입력 장치(37)를 일체로 수납했으므로, 신호 처리부(20)로부터 송신되고 제 2 표시 장치(36)에 표시되는 초음파 화상에 의해, 검사 대상물(14) 상에서 초음파 트랜스듀서(25)의 주사에 의해 얻어진 검사 대상물(14)의 내부 상태를 가시화한 초음파 화상의 변화 또는 변경을 실시간으로 확인할 수 있다. 따라서, 초음파 검사 장치(10)를 사용하는 조작자(검사원)(M)는 시선을 바꾸지 않고 바로 검사 대상물(14)의 내부 결함(42)(박리, 보이드 등)이나 접합부의 떨어진 상태 등의 내부 상황을 확인할 수 있는 동시에, 초음파 화상의 상황을 피드백하면서 검사를 행하는 것도 가능해진다.

또한, 프로브 홀더(38) 내에 초음파 트랜스듀서(25), 제 2 표시 장치(36) 및 제 2 입력 장치(37)를 일체로 수납했으므로, 신호 처리부(20)로부터 송신되고 제 2 표시 장치(36)에 표시되는 초음파 화상을 이용하여, 조작자(검사원)(M)는 검사 대상물(14) 상에서 초음파 트랜스듀서(25)의 주사에 의해 얻어지는 검사 대상물(14)의 내부 상태를 가시화한 초음파 화상의 변화 또는 변경을 실시간으로 확인하면서 제 2 입력 장치(37)를 통해 초음파 검사 장치(10)를 조작할 수 있다. 따라서, 초음파 검사 장치(10)를 사용하는 조작자(검사원)(M)는 시선을 바꾸지 않고 바로 검사 대상물(14)의 내부 결함(42)(박리, 보이드 등)이나 접합부의 떨어짐 등의 내부 상황을 확인할 수 있는 동시에, 초음파 화상의 상황을 피드백하면서 초음파 검사 장치(10)를 조작해서 검사를 행하는 것이 가능해진다.

또한, 검사 대상물(14)의 검사의 목적이나 프로브 홀더(38)의 형상 등에 맞춰 적절한 표시 방법을 이용한 제 2 표시 장치(36)를 설치하고, 검사에 유용한 데이터를 집약해서 표시함으로써 검사를 대폭적으로 간편하고 용이화하는 것이 가능해진다.

본 실시형태에 따른 초음파 검사 장치(10), 초음파 트랜스듀서(25) 및 초음파 검사 장치(10)를 이용한 초음파 검사 방법에 따르면, 필드나 제조 공정의 현장에서 손쉽게 조작하여, 검사 대상물(14)의 내부 결함(42)(박리, 보이드 등)이나 접합부의 떨어짐 등의 내부 검사를 효율적으로 정확하게 행할 수 있다.

Claims

복수의 압전 진동자로 이루어지는 초음파 트랜스듀서(transducer)를 구비한 초음파 프로브 장치;
상기 초음파 트랜스듀서의 복수의 압전 진동자에 접속되고, 신호 발생부로부터의 구동 신호에 의거하여, 필요한 압전 진동자를 선택하는 구동 소자 선택부;
상기 구동 소자 선택부에 의해 선택된 압전 진동자로부터 발진되는 초음파를 음향 전파 매체(acoustic propagation medium)를 통해 검사 대상물에 입사시키고 그 반사 에코(echo)를 수신하여, 상기 반사 에코에 의존하는 전기 신호를 검출하는 신호 검출 회로; 및
상기 반사 에코에 의존하여 검출된 전기 신호를 병렬 연산 처리하여, 상기 검사 대상물의 내부의 화상 데이터를 생성하는 신호 처리부를 구비하는 초음파 검사 장치에 있어서,
상기 초음파 프로브 장치는,
상기 신호 처리부에 의해 생성한 화상 데이터에 의거하는 화상을 표시하는 표시 장치와, 검사의 개시 또는 종료의 지시 등의 조작 지시를 입력하거나, 또는 검사 조건을 설정하는데 이용되는 입력 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 초음파 검사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 표시 장치에서 표시하는 화상은 상기 검사 대상물로부터의 상기 반사 에코의 에코 파형 상(image)을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 표시 장치에서 표시하는 화상은 상기 검사 대상물의 단면(斷面) 상을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 표시 장치에서 표시하는 화상은 상기 검사 대상물의 깊이 방향의 에코 피크치를 추출해서 생성한 화상을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 표시 장치에서 표시하는 화상은 상기 검사 대상물로부터의 상기 반사 에코의 깊이 데이터를 추출해서 생성한 화상을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 표시 장치에서 표시하는 화상은 상기 검사 대상물로부터의 상기 반사 에코로부터 상기 검사 대상물의 데이터를 추출해서 연산한 결과 표시를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 장치.
초음파 검사 장치의 장치 본체에 접속되는 초음파 프로브 장치에 있어서,
박스(box) 형상의 프로브 홀더;
상기 프로브 홀더에 병합된 복수의 압전 진동자를 가지는 초음파 트랜스듀서;
상기 프로브 홀더에 병합된 표시 장치; 및
상기 프로브 홀더에 병합된 입력 장치를 가지고,
상기 초음파 트랜스듀서와 상기 표시 장치와 상기 입력 장치는 상기 프로브 홀더 내에 일체적으로 조립된 것을 특징으로 하는 초음파 프로브 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 표시 장치에서 표시하는 화상은 검사 대상물로부터의 반사 에코의 에코 파형 상을 포함하는 것을 특징으로 초음파 프로브 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 표시 장치에서 표시하는 화상은 상기 검사 대상물의 단면 상을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 표시 장치에서 표시하는 화상은 상기 검사 대상물의 깊이 방향의 에코 피크치를 추출해서 생성한 화상을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 표시 장치에서 표시하는 화상은 상기 검사 대상물로부터의 상기 반사 에코의 깊이 데이터를 추출해서 생성한 화상을 포함하는 것을 특징으로 초음파 프로브 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 표시 장치에서 표시하는 화상은 상기 검사 대상물로부터의 상기 반사 에코로부터 상기 검사 대상물의 데이터를 추출해서 연산한 결과 표시를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브 장치.
복수의 압전 진동자로 이루어지는 초음파 트랜스듀서, 신호 처리부에 의해 생성한 화상 데이터에 의거하는 화상을 표시하는 표시 장치, 및 검사의 개시 또는 종료의 지시 등의 조작 지시를 행하거나, 또는 검사 조건을 설정하는데 이용되는 입력 장치를 구비하는 초음파 프로브 장치와; 상기 초음파 트랜스듀서의 복수의 압전 진동자에 접속되고, 신호 발생부로부터의 구동 신호에 의거하여, 필요한 압전 진동자를 선택하는 구동 소자 선택부와; 상기 구동 소자 선택부에 의해 선택된 압전 진동자로부터 발진되는 초음파를 음향 전파 매체를 통해 검사 대상물에 입사시키고, 그 반사 에코를 수신하여, 상기 반사 에코에 의존하는 전기 신호를 검출하는 신호 검출 회로와; 상기 반사 에코에 의존하여 검출된 전기 신호를 병렬 연산 처리하여, 상기 검사 대상물의 내부의 화상 데이터를 생성하는 신호 처리부를 구비한 초음파 검사 장치를 준비하는 단계;
상기 초음파 프로브 장치를 상기 검사 대상물의 소정의 검사 위치에 배치하는 단계;
상기 입력 장치를 통해 검사 조건을 설정하는 지시를 입력하는 단계;
상기 표시 장치에서 소정의 표시가 얻어질 때까지, 상기 초음파 프로브 장치의 배치와, 상기 입력 장치를 통해 검사 조건 설정 지시의 입력을 반복하는 단계;
상기 표시 장치의 표시를 조정한 후에, 상기 입력 장치를 통해 검사의 개시 지시를 입력하는 단계;
상기 초음파 프로브 장치를 상기 검사 대상물의 소정의 범위를 주사하여서, 상기 검사 대상물의 결함을 검사하는 단계; 및
상기 검사 대상물의 소정의 범위의 검사 완료 후에, 상기 입력 장치를 통해 검사의 종료 지시를 입력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 입력 장치를 통한 검사 조건 설정 지시의 입력, 및 상기 입력 장치를 통한 검사의 개시 또는 종료의 지시는, 상기 초음파 프로브 장치를 파지(把持)한 채 행하는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 검사 대상물의 상기 반사 에코의 에코 파형 상, 또는 상기 검사 대상물의 단면 상을 상기 표시 장치에 표시한 후, 상기 입력 장치를 통해 검사 조건의 설정 지시가 입력되는 것을 특징으로 하는 초음파 검사 방법.