WO2019150953A1 - 超音波プローブ - Google Patents

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receiving
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利英 福井
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株式会社神戸製鋼所
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    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic probe for inspecting a defect to be inspected.
  • Patent Document 1 discloses an ultrasonic probe including a transmission transducer, a transmission acoustic delay material, a reception transducer, a reception acoustic delay material, and an acoustic separator ( A dual element vertical probe) is disclosed.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an ultrasonic probe capable of inspecting a defect existing in a surface region in addition to an internal region to be inspected.
  • the longitudinal wave transmitted from the transmission vibrator is incident on the inspection object as a transverse wave, and an angle that generates a creeping wave propagating through the surface region of the inspection object when the transverse wave is incident.
  • the transmission transducer is held at the angle at which the first reception transducer can receive the reflected ultrasonic wave generated by reflecting the transverse wave propagating in the inspection target by a defect inside the inspection target.
  • a receiving vibrator is held, and the second receiving vibrator is held at an angle at which the second receiving vibrator can receive a reflected creeping wave generated when the creeping wave is reflected by a defect on the surface to be inspected.
  • the inventor of the present invention paid attention to the generation of creeping waves when inspecting defects with a so-called two-vibrator vertical probe.
  • the creeping wave is an ultrasonic wave that is generated when an ultrasonic wave (longitudinal wave) transmitted from the transmission vibrator is incident on the inspection object as a transverse wave, and is a longitudinal wave that propagates through the surface region of the inspection object.
  • the inventor of the present invention has come up with the idea that by using this creeping wave, it is possible to detect a defect present in the surface area of the inspection object.
  • the ultrasonic probe includes a transmission transducer that transmits longitudinal waves as ultrasonic waves, a first reception transducer that receives ultrasonic waves, and a second reception transducer that receives ultrasonic waves. And an acoustic isolation unit that absorbs ultrasonic waves, and a wedge that holds the transmission transducer, the first reception transducer, the second reception transducer, and the acoustic isolation unit, wherein the wedge
  • the transmitting vibrator has an angle that causes a longitudinal wave transmitted from the vibrator to enter the inspection object as a transverse wave and generates a creeping wave that propagates through the surface region of the inspection object when the transverse wave enters the inspection object.
  • the first receiving transducer can receive the reflected ultrasonic wave generated by the reflection of the transverse wave propagating in the inspection target by a defect existing in the inner region of the inspection target.
  • the first reception at an angle A first receiving vibrator holding section for holding a moving element; an acoustic isolating section holding section for holding the acoustic isolating section between the transmitting vibrator holding section and the first receiving vibrator holding section; and the creeping Second received vibration that holds the second receiving transducer at an angle at which the second receiving transducer can receive a reflected creeping wave generated by reflection of a wave by a defect existing in the surface region of the inspection object A child holding portion.
  • the ultrasonic probe 1 in the first embodiment will be described with reference to FIG.
  • the ultrasonic probe 1 is applied to the surface of the inspection target T and a region in the vicinity thereof (hereinafter referred to as “surface region”).
  • the existing defect f2 can also be inspected.
  • the ultrasonic probe 1 includes a transmission transducer 10, a first reception transducer 20, a second reception transducer 30, an acoustic isolation unit 40, and a wedge 50.
  • the transmission vibrator 10 transmits a longitudinal wave L as an ultrasonic wave. More specifically, it is preferable to use a broadband vibrator (vibrator that generates an ultrasonic pulse of about 1 wave or 2 waves) as the transmission vibrator 10.
  • a broadband vibrator vibrator that generates an ultrasonic pulse of about 1 wave or 2 waves
  • the first and second receiving transducers 20 and 30 each receive an ultrasonic wave and generate a signal corresponding to the ultrasonic wave. This signal is sent to a flaw detection apparatus (not shown) via a cable.
  • the acoustic isolation unit 40 absorbs ultrasonic waves.
  • the sound isolation unit 40 is made of cork, rubber, or the like.
  • the wedge 50 holds the first and second receiving transducers 10 and 20 and the sound isolation unit 40. More specifically, the wedge 50 includes a first acoustic delay material 50A and a second acoustic delay material 50B.
  • the first acoustic delay member 50 ⁇ / b> A includes a transmission transducer holding unit 51 that holds the transmission transducer 10 and an acoustic isolation unit holding unit 54 that holds the acoustic isolation unit 40.
  • the second acoustic delay member 50 ⁇ / b> B includes a first reception transducer holding unit 52 that holds the first reception transducer 20 and a second reception transducer holding unit 53 that holds the second reception transducer 30. .
  • the transmission vibrator holding unit 51 causes the longitudinal wave L transmitted from the transmission vibrator 10 to be incident on the inspection target T as the transverse wave S, and the surface region of the inspection target T when the transverse wave S is incident on the inspection target T.
  • the transmitting vibrator 10 is held at an angle that generates a propagating creeping wave C. More specifically, the transmission vibrator holding unit 51 includes a straight line perpendicular to the surface of the inspection target T and a transmission direction of the longitudinal wave L transmitted from the transmission vibrator 10 (a direction perpendicular to the transmission vibrator 10).
  • the transmission vibrator 10 is held so that the angle ⁇ 1 formed by the above becomes an angle near the critical angle of the longitudinal wave L transmitted from the transmission vibrator 10.
  • the “angle near the critical angle” is the critical angle ⁇ 5 degrees, and preferably the critical angle ⁇ 3 degrees.
  • the surface region means a region corresponding to a depth of several wavelengths of the creeping wave C from the surface of the inspection target T.
  • the first reception transducer holding unit 52 is configured so that the first reception transducer 20 generates reflected ultrasonic waves generated by reflecting the transverse wave S propagating through the inspection target T by the defect f1 existing in the inner region of the inspection target T.
  • the first receiving transducer 20 is held at a receivable angle.
  • the reflected ultrasonic wave becomes a longitudinal wave L when entering the second acoustic delay material 50B of the wedge 50 from the inspection target T.
  • a signal generated when the first reception transducer 20 receives the reflected ultrasonic wave (longitudinal wave L) is sent from the first reception transducer 20 to the flaw detection apparatus. That is, the defect f1 existing in the inner region of the inspection target T is detected by the transmission vibrator 10 and the first reception vibrator 20.
  • the acoustic isolation unit holding unit 54 holds the acoustic isolation unit 40 between the transmission transducer holding unit 51 and the first reception transducer holding unit 52.
  • the acoustic isolation unit 40 is held by the acoustic isolation unit holding unit 54, so that the ultrasonic wave transmitted from the transmission transducer 10 into the first acoustic delay member 50A does not pass through the inspection target T, and the first reception transducer. 20 is suppressed.
  • the second receiving vibrator holding unit 53 is an angle at which the second receiving vibrator 30 can receive the reflected creeping wave generated by the reflection of the creeping wave C by the defect f2 existing in the surface region of the inspection target T.
  • the second receiving transducer 30 is held.
  • a signal generated when the second receiving transducer 30 receives the reflected creeping wave is sent from the second receiving transducer 30 to the flaw detection apparatus. That is, the defect f2 existing in the surface region of the inspection target T is detected by the transmission vibrator 10 and the second reception vibrator 30.
  • the second reception transducer holding unit 53 is provided between the acoustic isolation unit holding unit 54 and the first reception transducer holding unit 52.
  • the second receiving transducer holding unit 53 holds the second receiving transducer 30 such that the angle ⁇ 2 formed by the first receiving transducer 20 and the second receiving transducer 30 is not less than 70 degrees and not more than 110 degrees. It is preferable to do. In the present embodiment, the second receiving vibrator holding unit 53 holds the second receiving vibrator 30 so that the angle ⁇ 2 is 90 degrees.
  • the transverse wave S transmitted from the transmission transducer 10 and entering the inspection target T is reflected by the defect f1 existing in the inner region of the inspection target T.
  • the first receiving transducer 20 that receives the reflected ultrasonic wave generated by this, and the creeping wave C generated when the longitudinal wave transmitted from the transmitting transducer 10 enters the inspection target T is the surface region of the inspection target T.
  • the second receiving vibrator 30 that receives the reflected creeping wave generated by reflecting with the defect f2 existing in the surface is provided.
  • a defect f2 existing in the region can also be detected.
  • the second receiving transducer holding unit 53 is provided between the acoustic isolation unit holding unit 54 and the first receiving transducer holding unit 52, the longitudinal wave L transmitted from the transmitting transducer 10 is second received. Reception by the transducer 30 is avoided. Therefore, the SN ratio of the signal generated when the second receiving transducer 30 receives the ultrasonic wave increases.
  • the second receiving transducer 30 is prevented from receiving reflected ultrasonic waves generated at the time of reflection at the defect f1 existing in the internal region of the target T. More specifically, the reflected ultrasonic wave (transverse wave S) becomes a longitudinal wave L when entering the second acoustic delay material 50B of the wedge 50 again, so that the first received vibration for receiving the longitudinal wave L is received. By setting the angle formed by the child 20 and the second receiving transducer 30 to 90 degrees, the second receiving transducer 30 is prevented from receiving the longitudinal wave L.
  • the broadband vibrator as the transmission vibrator 10
  • a part of the surface region of the inspection target T that overlaps with the wedge 50 by the transmission vibrator 10 and the first reception vibrator 20 (just below the wedge) It is possible to detect the defect f2 'existing immediately below the acoustic isolation part 40). More specifically, since the ultrasonic wave transmitted from the broadband transducer has a small number of waves, the first of the reflected ultrasonic waves generated by reflecting on the surface of the inspection target T as shown in FIG.
  • the reception signal A1 at the reception transducer 20 can be distinguished from the reception signal A2 at the first reception transducer 20 of the reflected ultrasonic wave generated by reflection at the defect f2 ′.
  • the transmitting transducer 10 when a narrow-band transducer is used as the transmitting transducer 10, as shown in FIG. 3, the reflected ultrasound generated by reflecting on the surface of the inspection target T is received by the first receiving transducer 20. It is difficult to discriminate between the signal a1 and the reception signal a2 of the reflected ultrasonic wave generated by the reflection by the defect f2 ′ at the first reception transducer 20. In any case, the reception signals A3 and a3 of the reflected ultrasonic waves generated by the reflection at the defect f1 at the first reception transducer 20 can be clearly distinguished from other reception signals.
  • the ultrasonic probe 1 a in the second embodiment further includes a third reception transducer 35, and the wedge 50 has a third reception that holds the third reception transducer 35.
  • a vibrator holding part 55 is further provided.
  • the third receiving transducer 35 receives the ultrasonic wave and generates a signal corresponding to the ultrasonic wave. This signal is sent to the flaw detector via a cable.
  • the third reception transducer holding unit 55 holds the third reception transducer 35 at an angle at which the third reception transducer 35 can receive the reflected creeping wave.
  • the third receiving transducer holding unit 55 is an acoustic isolating unit with respect to the direction connecting the transmitting transducer holding unit 51 and the first receiving transducer holding unit 52 (left-right direction in FIG. 4) with the transmitting transducer holding unit 51 as a reference. It is provided on the side opposite to the holding portion 54.
  • a portion of the surface of the first acoustic delay member 50 ⁇ / b> A excluding the lower surface of the first acoustic delay member 50 ⁇ / b> A absorbs ultrasonic waves made of cork or the like.
  • An absorbing portion 60 is provided. For this reason, the longitudinal wave L transmitted from the transmission transducer 10 is suppressed from being received by the third reception transducer 35.
  • illustration of the absorption part 60 is abbreviate
  • the second receiving vibrator holding unit 53 that holds the second receiving vibrator 30 is provided in the second acoustic delay material 50B is shown, but as shown in FIG.
  • the second receiving vibrator holding unit 53 may be provided on the first acoustic delay material 50A.
  • the absorbing portion 60 is provided in the first acoustic delay material 50A.
  • Example Verification by simulation was performed on the above embodiment.
  • the ultrasonic probe 1 in which the frequency of the transmission vibrator 10 is set to 5 MHz, the angle ⁇ 1 is set to 27 degrees, and the front angle ⁇ 2 is set to 90 degrees is used.
  • the inspection target T a steel material having a defect f2 having a size of 1 mm ⁇ 1 mm on the surface was used.
  • FIG. 7 shows a signal obtained from the second receiving transducer 30 when the inspection target T is inspected by the ultrasonic probe 1.
  • the signal B generated when the second receiving transducer 30 receives the reflected creeping wave was clearly confirmed.
  • the signal generated when the first receiving transducer 20 receives the reflected ultrasonic wave was also clearly confirmed.
  • the defect f2 existing in the surface region can also be detected.
  • the ultrasonic probe absorbs ultrasonic waves, a transmission transducer that transmits longitudinal waves as ultrasonic waves, a first reception transducer that receives ultrasonic waves, a second reception transducer that receives ultrasonic waves, and the like.
  • Hold the receiving transducer A first receiving transducer holding unit, an acoustic isolating unit holding unit that holds the acoustic isolating unit between the transmitting transducer holding unit and the first receiving transducer holding unit, and the creeping wave is the inspection object
  • Such an ultrasonic probe receives a reflected ultrasonic wave generated by reflection of a transverse wave transmitted from a transmission vibrator and entering the inside of an inspection object by a defect existing in the internal region of the inspection object.
  • a reflected creeping wave generated when a creeping wave generated when the longitudinal wave transmitted from the transducer and the transmitting transducer enters the inspection target is reflected by a defect existing in the surface region of the inspection target is received. Since the second receiving vibrator is included, it is possible to detect defects existing in the surface area in addition to defects existing in the internal area to be inspected.
  • the surface region means a region corresponding to a depth of several wavelengths of creeping waves from the surface to be inspected.
  • the second reception transducer holding unit is provided between the acoustic isolation unit holding unit and the first reception transducer holding unit.
  • the second receiving transducer since the second receiving transducer avoids receiving the longitudinal wave transmitted from the transmitting transducer, the SN ratio of the signal generated when the second receiving transducer receives the ultrasonic wave Will increase.
  • the second reception transducer holding unit may have an angle formed by the first reception transducer and the second reception transducer that is not less than 70 degrees and not more than 110 degrees. The second receiving vibrator is held.
  • the second receiving transducer it is possible to suppress the second receiving transducer from receiving the reflected ultrasonic wave generated at the time of reflection by the defect existing in the internal region to be inspected. More specifically, since the reflected ultrasonic wave (transverse wave) becomes a longitudinal wave when entering the wedge again, the angle formed between the first receiving transducer and the second receiving transducer that receives the longitudinal wave. Is set to 70 degrees or more and 110 degrees or less, the longitudinal wave is suppressed from being received by the second receiving transducer.
  • the above-described ultrasonic probe further includes a third receiving transducer that receives ultrasonic waves, and the wedge has an angle at which the third receiving transducer can receive the reflected creeping wave.
  • a third receiving transducer holding unit that holds the third receiving transducer, and the third receiving transducer holding unit connects the transmitting transducer holding unit and the first receiving transducer holding unit. The direction is provided on the opposite side of the acoustic isolation unit holding unit with respect to the transmission transducer holding unit.
  • the transmission transducer is a broadband transducer.
  • the broadband vibrator refers to a vibrator that generates an ultrasonic pulse of about one wave or two waves.
  • the transmitting vibrator and the first receiving vibrator it is possible to detect a defect existing in the surface region to be inspected by the transmitting vibrator and the first receiving vibrator. More specifically, since the ultrasonic wave transmitted from the broadband transducer has a small number of waves, the reflected ultrasonic wave generated by reflecting on the surface of the inspection object and the reception signal at the first receiving transducer Thus, it is possible to distinguish the reflected ultrasonic wave generated by reflecting the defect existing in the surface region from the received signal at the first receiving transducer.
  • an ultrasonic probe for inspecting a defect to be inspected can be provided.

Abstract

本発明の超音波プローブは、送信振動子から送信された縦波が横波として検査対象に入射し、かつ、前記横波の入射時に前記検査対象の表面領域を伝播するクリーピング波を生じさせる角度で前記送信振動子を保持し、前記検査対象内を伝播する横波が前記検査対象内部の欠陥で反射することで生成された反射超音波を第１受信振動子が受信可能な角度で前記第１受信振動子を保持し、前記クリーピング波が前記検査対象表面の欠陥で反射することにより生成される反射クリーピング波を第２受信振動子が受信可能な角度で前記第２受信振動子を保持する。

Description

超音波プローブ
　本発明は、検査対象の欠陥を検査する超音波プローブに関する。
　従来、非破壊で鋼材等の検査対象に存在する欠陥を検査する手段の一つとして、いわゆる二振動子垂直プローブが知られている。例えば、特許文献１には、送信用振動子と、送信用音響的遅延材と、受信用振動子と、受信用音響的遅延材と、音響的隔離板と、を備える超音波探触子（二振動子垂直プローブ）が開示されている。
　前記特許文献１に開示されたような超音波探触子では、検査対象の内部に存在する欠陥を検知することは、可能であるが、検査対象の表面領域（表面ないしその近傍の領域）の欠陥を検査することは、できない。
特開２００３－３０２３８８号公報
　本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、検査対象の内部領域に加え、表面領域に存在する欠陥をも検査できる超音波プローブを提供することである。
　本発明にかかる超音波プローブは、送信振動子から送信された縦波が横波として検査対象に入射し、かつ、前記横波の入射時に前記検査対象の表面領域を伝播するクリーピング波を生じさせる角度で前記送信振動子を保持し、前記検査対象内を伝播する横波が前記検査対象内部の欠陥で反射することで生成された反射超音波を第１受信振動子が受信可能な角度で前記第１受信振動子を保持し、前記クリーピング波が前記検査対象表面の欠陥で反射することにより生成される反射クリーピング波を第２受信振動子が受信可能な角度で前記第２受信振動子を保持する。
　上記並びにその他の本発明の目的、特徴および利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。
第１実施形態における超音波プローブの概要を示す図である。 送信振動子として広帯域振動子が用いられた場合に第１受信振動子で受信される受信信号の一例を示す図である。 送信振動子として狭帯域振動子が用いられた場合に第１受信振動子で受信される受信信号の一例を示す図である。 第２実施形態における超音波プローブの概要を示す図である。 図４に示す超音波プローブの斜視図である。 第１実施形態における超音波プローブの変形例を示す図である。 クリーピング波による欠陥検知信号の一例を示す図である。
　以下、まず、本発明の技術思想について説明し、その後、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。なお、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
（本発明の技術思想の説明）
　本発明者は、いわゆる二振動子垂直プローブでの欠陥の検査時にクリーピング波が生じることに着目した。クリーピング波は、送信振動子から送信された超音波（縦波）が検査対象に横波として入射する際に生じる超音波であり、検査対象の表面領域を伝播する縦波である。本発明者は、このクリーピング波を用いることによって、検査対象の表面領域に存在する欠陥を検知可能となることに想到した。
　本発明は、このような観点に基づいてなされたものである。より具体的には、一態様では、超音波プローブは、超音波として縦波を送信する送信振動子と、超音波を受信する第１受信振動子と、超音波を受信する第２受信振動子と、超音波を吸収する音響隔離部と、前記送信振動子、前記第１受信振動子、前記第２受信振動子および前記音響隔離部を保持するくさびと、を備え、前記くさびは、前記送信振動子から送信された縦波が横波として検査対象に入射し、かつ、前記横波の前記検査対象への入射時に前記検査対象の表面領域を伝播するクリーピング波を生じさせる角度で前記送信振動子を保持する送信振動子保持部と、前記検査対象内を伝播する横波が前記検査対象の内部領域に存在する欠陥で反射することにより生成された反射超音波を前記第１受信振動子が受信可能な角度で当該第１受信振動子を保持する第１受信振動子保持部と、前記送信振動子保持部と前記第１受信振動子保持部との間で前記音響隔離部を保持する音響隔離部保持部と、前記クリーピング波が前記検査対象の表面領域に存在する欠陥で反射することにより生成される反射クリーピング波を前記第２受信振動子が受信可能な角度で当該第２受信振動子を保持する第２受信振動子保持部と、を有する。
（第１実施形態）
　第１実施形態における超音波プローブ１について、図１を参照しながら説明する。本超音波プローブ１は、検査対象Ｔ（本実施形態では鋼材）の内部領域に存在する欠陥ｆ１に加え、検査対象Ｔの表面およびその近傍の領域（以下、「表面領域」と称する。）に存在する欠陥ｆ２をも検査可能である。より具体的には、この超音波プローブ１は、送信振動子１０と、第１受信振動子２０と、第２受信振動子３０と、音響隔離部４０と、くさび５０と、を備える。
　送信振動子１０は、超音波として縦波Ｌを送信する。より具体的には、送信振動子１０として、広帯域振動子（１波または２波程度の超音波パルスを発生する振動子）が用いられることが好ましい。
　第１および第２受信振動子２０、３０は、それぞれ、超音波を受信するとともに、その超音波に対応した信号を生成する。この信号は、ケーブルを介して図略の探傷装置に送られる。
　音響隔離部４０は、超音波を吸収する。本実施形態では、音響隔離部４０は、コルクやゴム等からなる。
　くさび５０は、第１および第２受信振動子１０、２０ならびに音響隔離部４０を保持する。より具体的には、くさび５０は、第１音響遅延材５０Ａと、第２音響遅延材５０Ｂと、を備える。本実施形態では、第１音響遅延材５０Ａは、送信振動子１０を保持する送信振動子保持部５１と、音響隔離部４０を保持する音響隔離部保持部５４とを有している。第２音響遅延材５０Ｂは、第１受信振動子２０を保持する第１受信振動子保持部５２と、第２受信振動子３０を保持する第２受信振動子保持部５３とを有している。
　送信振動子保持部５１は、送信振動子１０から送信された縦波Ｌが横波Ｓとして検査対象Ｔに入射し、かつ、前記横波Ｓの検査対象Ｔへの入射時に検査対象Ｔの表面領域を伝播するクリーピング波Ｃを生じさせる角度で送信振動子１０を保持する。より具体的には、送信振動子保持部５１は、検査対象Ｔの表面に垂直な直線と、送信振動子１０から送信される縦波Ｌの送信方向（送信振動子１０に垂直な方向）とのなす角θ１が、送信振動子１０から送信される縦波Ｌの臨界角近傍の角度になるように、送信振動子１０を保持する。ここで、「臨界角近傍の角度」は、臨界角±５度であり、好ましくは、臨界角±３度である。なお、表面領域は、検査対象Ｔの表面からクリーピング波Ｃの数波長程度の深さに相当する領域を意味する。
　第１受信振動子保持部５２は、検査対象Ｔ内を伝播する横波Ｓが検査対象Ｔの内部領域に存在する欠陥ｆ１で反射することにより生成された反射超音波を第１受信振動子２０が受信可能な角度で第１受信振動子２０を保持する。なお、反射超音波は、検査対象Ｔからくさび５０の第２音響遅延材５０Ｂに進入する際に縦波Ｌになる。第１受信振動子２０が反射超音波（縦波Ｌ）を受信した際に生成される信号は、第１受信振動子２０から前記探傷装置に送られる。つまり、送信振動子１０および第１受信振動子２０によって検査対象Ｔの内部領域に存在する欠陥ｆ１が検知される。
　音響隔離部保持部５４は、送信振動子保持部５１と第１受信振動子保持部５２との間で音響隔離部４０を保持する。音響隔離部保持部５４に音響隔離部４０が保持されることにより、送信振動子１０から第１音響遅延材５０Ａ内に送信された超音波が検査対象Ｔを経由することなく第１受信振動子２０に至ることが抑制される。
　第２受信振動子保持部５３は、クリーピング波Ｃが検査対象Ｔの表面領域に存在する欠陥ｆ２で反射することにより生成される反射クリーピング波を第２受信振動子３０が受信可能な角度で当該第２受信振動子３０を保持する。第２受信振動子３０が反射クリーピング波を受信した際に生成される信号は、第２受信振動子３０から前記探傷装置に送られる。つまり、送信振動子１０および第２受信振動子３０によって検査対象Ｔの表面領域に存在する欠陥ｆ２が検知される。本実施形態では、第２受信振動子保持部５３は、音響隔離部保持部５４と第１受信振動子保持部５２との間に設けられている。この第２受信振動子保持部５３は、第１受信振動子２０と第２受信振動子３０とのなす角θ２が、７０度以上１１０度以下となるように、第２受信振動子３０を保持することが好ましい。本実施形態では、第２受信振動子保持部５３は、前記角θ２が９０度となるように、第２受信振動子３０を保持している。
　以上に説明したように、本実施形態の超音波プローブ１では、送信振動子１０から送信されて検査対象Ｔの内部に進入した横波Ｓが検査対象Ｔの内部領域に存在する欠陥ｆ１で反射することにより生成された反射超音波を受信する第１受信振動子２０と、送信振動子１０から送信された縦波の検査対象Ｔへの入射時に生じたクリーピング波Ｃが検査対象Ｔの表面領域に存在する欠陥ｆ２で反射することにより生成される反射クリーピング波を受信する第２受信振動子３０と、を有しているので、検査対象Ｔの内部領域に存在する欠陥ｆ１に加え、表面領域に存在する欠陥ｆ２をも検知することができる。
　第２受信振動子保持部５３は、音響隔離部保持部５４と第１受信振動子保持部５２との間に設けられているので、送信振動子１０から送信された縦波Ｌを第２受信振動子３０が受信することが回避される。よって、第２受信振動子３０が超音波を受信した際に生成される信号のＳＮ比が高まる。
　第２受信振動子保持部５３は、第１受信振動子２０と第２受信振動子３０とのなす角θ２が９０度となるように、第２受信振動子３０を保持しているので、検査対象Ｔの内部領域に存在する欠陥ｆ１での反射時に生成された反射超音波を第２受信振動子３０が受信することが抑制される。より具体的には、前記反射超音波（横波Ｓ）は、再びくさび５０の第２音響遅延材５０Ｂ内に進入するときに縦波Ｌになるので、この縦波Ｌを受信する第１受信振動子２０と第２受信振動子３０とのなす角が９０度に設定されることにより、その縦波Ｌを第２受信振動子３０が受信することが抑制される。
　送信振動子１０として前記広帯域振動子が用いられることにより、送信振動子１０および第１受信振動子２０によって検査対象Ｔの表面領域のうちくさび５０と重なっている部位（くさび直下）の一部（音響隔離部４０の直下）に存在する欠陥ｆ２′を検知することが可能となる。より具体的には、広帯域振動子から送信される超音波は、波の数が少ないので、図２に示すように、検査対象Ｔの表面で反射することにより生成される反射超音波の第１受信振動子２０での受信信号Ａ１と、欠陥ｆ２′で反射することにより生成される反射超音波の第１受信振動子２０での受信信号Ａ２と、の識別が可能となる。一方、送信振動子１０として狭帯域振動子が用いられた場合、図３に示すように、検査対象Ｔの表面で反射することにより生成される反射超音波の第１受信振動子２０での受信信号ａ１と、欠陥ｆ２′で反射することにより生成される反射超音波の第１受信振動子２０での受信信号ａ２と、の識別は、困難である。なお、いずれの場合も、欠陥ｆ１で反射することにより生成される反射超音波の第１受信振動子２０での受信信号Ａ３、ａ３は、他の受信信号から明確に識別可能である。
　（第２実施形態）
　次に、図４および図５を参照しながら、第２実施形態における超音波プローブ１ａについて説明する。なお、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用および効果の説明は、省略する。
　第２実施形態における超音波プローブ１ａは、第１実施形態における超音波プローブ１に比し、第３受信振動子３５をさらに備え、くさび５０は、第３受信振動子３５を保持する第３受信振動子保持部５５をさらに有している。
　第３受信振動子３５は、超音波を受信するとともに、その超音波に対応した信号を生成する。この信号は、ケーブルを介して前記探傷装置に送られる。
　第３受信振動子保持部５５は、前記反射クリーピング波を第３受信振動子３５が受信可能な角度で第３受信振動子３５を保持する。この第３受信振動子保持部５５は、送信振動子保持部５１と第１受信振動子保持部５２とを結ぶ方向（図４の左右方向）について送信振動子保持部５１を基準として音響隔離部保持部５４とは反対側に設けられている。
　本実施形態では、第１音響遅延材５０Ａの直下に存在する欠陥と第２音響遅延材５０Ｂの直下に存在する欠陥との識別が可能となる。
　図５に示すように、第１音響遅延材５０Ａの表面うち第１音響遅延材５０Ａの下面を除く部位（図５で斜線で示されている部位）には、コルク等からなる超音波を吸収する吸収部６０が設けられている。このため、送信振動子１０から送信された縦波Ｌが第３受信振動子３５で受信されることが抑制される。なお、図４では、吸収部６０の図示は、省略されている。
　なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
　例えば、第１実施形態では、第２受信振動子３０を保持する第２受信振動子保持部５３が第２音響遅延材５０Ｂに設けられた例が示されたが、図６に示すように、第２受信振動子保持部５３は、第１音響遅延材５０Ａに設けられてもよい。この場合、第２実施形態と同様に、第１音響遅延材５０Ａに吸収部６０が設けられることが好ましい。
　（実施例）
　上記実施形態についてシミュレーションによる検証が実施された。この実施例では、送信振動子１０の周波数が５ＭＨｚに設定され、前記角θ１が２７度に設定され、前角θ２が９０度に設定された超音波プローブ１が用いられた。検査対象Ｔとして、表面に１ｍｍ×１ｍｍの大きさの欠陥ｆ２を有する鋼材が用いられた。
　この超音波プローブ１で検査対象Ｔを検査したときに第２受信振動子３０から得られた信号が図７に示されている。図７に示すように、第２受信振動子３０が反射クリーピング波を受信した際に生成される信号Ｂが明確に確認された。また、図示は省略するが、第１受信振動子２０が反射超音波を受信した際に生成される信号も明確に確認された。このように、この実施例では、検査対象Ｔの内部領域に存在する欠陥ｆ１に加え、表面領域に存在する欠陥ｆ２をも検知可能であることが確認された。
　本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。
　一態様では、超音波プローブは、超音波として縦波を送信する送信振動子と、超音波を受信する第１受信振動子と、超音波を受信する第２受信振動子と、超音波を吸収する音響隔離部と、前記送信振動子、前記第１受信振動子、前記第２受信振動子および前記音響隔離部を保持するくさびと、を備え、前記くさびは、前記送信振動子から送信された縦波が横波として検査対象に入射し、かつ、前記横波の前記検査対象への入射時に前記検査対象の表面領域を伝播するクリーピング波を生じさせる角度で前記送信振動子を保持する送信振動子保持部と、前記検査対象内を伝播する横波が前記検査対象の内部領域に存在する欠陥で反射することにより生成された反射超音波を前記第１受信振動子が受信可能な角度で当該第１受信振動子を保持する第１受信振動子保持部と、前記送信振動子保持部と前記第１受信振動子保持部との間で前記音響隔離部を保持する音響隔離部保持部と、前記クリーピング波が前記検査対象の表面領域に存在する欠陥で反射することにより生成される反射クリーピング波を前記第２受信振動子が受信可能な角度で当該第２受信振動子を保持する第２受信振動子保持部と、を有する。
　このような超音波プローブは、送信振動子から送信されて検査対象の内部に進入した横波が検査対象の内部領域に存在する欠陥で反射することにより生成された反射超音波を受信する第１受信振動子と、送信振動子から送信された縦波の検査対象への入射時に生じたクリーピング波が検査対象の表面領域に存在する欠陥で反射することにより生成される反射クリーピング波を受信する第２受信振動子と、を有しているので、検査対象の内部領域に存在する欠陥に加え、表面領域に存在する欠陥をも検知することができる。なお、表面領域とは、検査対象の表面からクリーピング波の数波長程度の深さに相当する領域を意味する。
　他の一態様では、上述の超音波プローブにおいて、前記第２受信振動子保持部は、前記音響隔離部保持部と前記第１受信振動子保持部との間に設けられている。
　これによれば、送信振動子から送信された縦波を第２受信振動子が受信することが回避されるので、第２受信振動子が超音波を受信した際に生成される信号のＳＮ比が高まる。
　他の一態様では、上述の超音波プローブにおいて、前記第２受信振動子保持部は、前記第１受信振動子と前記第２受信振動子とのなす角が７０度以上１１０度以下となるように前記第２受信振動子を保持している。
　これによれば、検査対象の内部領域に存在する欠陥での反射時に生成された反射超音波を第２受信振動子が受信することが抑制される。より具体的には、前記反射超音波（横波）は、再びくさび内に進入するときに縦波になるので、この縦波を受信する第１受信振動子と第２受信振動子とのなす角が７０度以上１１０度以下に設定されることにより、その縦波を第２受信振動子が受信することが抑制される。
　他の一態様では、これら上述の超音波プローブにおいて、超音波を受信する第３受信振動子をさらに備え、前記くさびは、前記反射クリーピング波を前記第３受信振動子が受信可能な角度で当該第３受信振動子を保持する第３受信振動子保持部と、を有し、前記第３受信振動子保持部は、前記送信振動子保持部と前記第１受信振動子保持部とを結ぶ方向について前記送信振動子保持部を基準として前記音響隔離部保持部とは反対側に設けられている。
　これによれば、くさびのうち音響隔離部よりも送信振動子が配置されている側の直下に存在する欠陥と、くさびのうち音響隔離部よりも第１受信振動子が配置されている側の直下に存在する欠陥と、の識別が可能となる。
　他の一態様では、これら上述の超音波プローブにおいて、前記送信振動子は、広帯域振動子である。なお、広帯域振動子とは、１波または２波程度の超音波パルスを発生する振動子を指す。
　この態様では、送信振動子および第１受信振動子によって検査対象の表面領域に存在する欠陥をも検知することが可能となる。より具体的には、広帯域振動子から送信される超音波は、波の数が少ないので、検査対象の表面で反射することにより生成される反射超音波の第１受信振動子での受信信号と、前記表面領域に存在する欠陥で反射することにより生成される反射超音波の第１受信振動子での受信信号と、の識別が可能となる。
　この出願は、２０１８年２月１日に出願された日本国特許出願特願２０１８－１６１６０を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。
　本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
　本発明によれば、検査対象の欠陥を検査する超音波プローブが提供できる。

Claims (5)

  1. 　超音波として縦波を送信する送信振動子と、
    　超音波を受信する第１受信振動子と、
    　超音波を受信する第２受信振動子と、
    　超音波を吸収する音響隔離部と、
    　前記送信振動子、前記第１受信振動子、前記第２受信振動子および前記音響隔離部を保持するくさびと、を備え、
    　前記くさびは、
    　前記送信振動子から送信された縦波が横波として検査対象に入射し、かつ、前記横波の前記検査対象への入射時に前記検査対象の表面領域を伝播するクリーピング波を生じさせる角度で前記送信振動子を保持する送信振動子保持部と、
    　前記検査対象内を伝播する横波が前記検査対象の内部領域に存在する欠陥で反射することにより生成された反射超音波を前記第１受信振動子が受信可能な角度で当該第１受信振動子を保持する第１受信振動子保持部と、
    　前記送信振動子保持部と前記第１受信振動子保持部との間で前記音響隔離部を保持する音響隔離部保持部と、
    　前記クリーピング波が前記検査対象の表面領域に存在する欠陥で反射することにより生成される反射クリーピング波を前記第２受信振動子が受信可能な角度で当該第２受信振動子を保持する第２受信振動子保持部と、を備える、
    　超音波プローブ。
  2. 　請求項１に記載の超音波プローブにおいて、
    　前記第２受信振動子保持部は、前記音響隔離部保持部と前記第１受信振動子保持部との間に設けられている、
    　超音波プローブ。
  3. 　請求項２に記載の超音波プローブにおいて、
    　前記第２受信振動子保持部は、前記第１受信振動子と前記第２受信振動子とのなす角が７０度以上１１０度以下となるように前記第２受信振動子を保持している、
    　超音波プローブ。
  4. 　請求項２または請求項３に記載の超音波プローブにおいて、
    　超音波を受信する第３受信振動子をさらに備え、
    　前記くさびは、前記反射クリーピング波を前記第３受信振動子が受信可能な角度で当該第３受信振動子を保持する第３受信振動子保持部と、を有し、
    　前記第３受信振動子保持部は、前記送信振動子保持部と前記第１受信振動子保持部とを結ぶ方向について前記送信振動子保持部を基準として前記音響隔離部保持部とは反対側に設けられている、
    　超音波プローブ。
  5. 　請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の超音波プローブにおいて、
    　前記送信振動子は、広帯域振動子である、超音波プローブ。
    　
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