CN102282462B - 超声波探伤方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供超声波探伤方法及装置。该超声波探伤装置(100)包括：超声波探头(1)，其与被探伤材料(P)相对配置，具有沿着规定方向排列的n个(n≥2)振子；收发控制部件(2)，其选择n个振子中的m个(n＞m≥1)振子，由该选择振子相对于被探伤材料收发超声波，并且，按顺序对选择振子进行切换。在将振子的排列方向与被探伤材料的超声波所入射的表面所成的角度设为θ、将切换的各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度设为W1时，收发控制部件以满足P≤W1·cosθ的切换间距长度P按顺序对选择振子进行切换。

Description

超声波探伤方法及装置
技术领域
本发明涉及能够高精度地对存在于管等被探伤材料的各种伤痕进行检测的超声波探伤方法及装置。特别是，本发明涉及一种在使用具有多个振子的超声波探头对被探伤材料进行探伤时、在高精度地对检测对象伤痕进行检测的基础之上能够容易地设定适当的振子的切换间距的超声波探伤方法及装置。
背景技术
在管的超声波探伤过程中，不仅需要检测轴向伤痕(沿管的轴向延伸的伤痕)，也需要检测周向伤痕(沿管的周向延伸的伤痕)、被称作夹层(lamination)的与管的内外表面平行的面状伤痕。
如图1的(a)所示，通过由向管P的周向倾斜的超声波探头1’收发超声波，使横波超声波沿管P的周向传播来检测轴向伤痕。
另外，如图1的(b)所示，通过由向管P的轴向倾斜的超声波探头1’收发超声波，使横波超声波沿管P的轴向传播来检测周向伤痕。
并且，如图1的(c)所示，通过使纵波超声波沿管的壁厚方向传播来检测夹层。
这样，为了对沿不同方向延伸或具有不同形状的各种伤痕进行检测，通常根据各伤痕并用多个超声波探头。
以往，对于上述任一个伤痕，如图2所示，为了提高探伤效率，都使用沿着管的轴向排列的多个超声波探头1’(在图2所示的例子中是附图标记A1～A4所示的4个超声波探头)，由各超声波探头1’收发超声波，并且，一边使管沿周向旋转一边沿轴向输送(螺旋输送)管，从而进行超声波探伤。例如，超声波探头A1用于对图2中施加了斜线阴影的螺旋状的区域进行探伤，超声波探头A2用于对图2中施加了灰色阴影的螺旋状的区域进行探伤。这样，通过沿着管的轴向排列多个超声波探头1’来实现管的整个面探伤。
但是，在图2所示的以往的超声波探伤方法中存在这样的问题，即，在相邻的超声波探头1’所分别形成的声场的边界处声场强度降低，由此引起伤痕检测能力降低。图3表示因机械加工而形成在管上的周向伤痕的回波强度的分布例。具体地讲，图3是将通过使形成有周向伤痕的管沿轴向移动而由各超声波探头A1～A4得到的伤痕回波强度与周向伤痕的轴向位置相对应地图表化而成的。如图3所示，可知在相邻的超声波探头1’的边界部(图3中由虚线的圆围成的部分)，伤痕回波强度显著降低。因而可明确，在该边界部，伤痕检测能力也显著降低。
为了解决上述问题，例如提出了日本国特许第3674131号公报(专利文献1)所述的技术。在专利文献1所述的技术中，将多个超声波探头排列在一条直线上，选择该多个超声波探头中的、由一定数量的连续的超声波探头构成的探头组来收发超声波，依次切换所选择的探头组。而且，其特征在于，使该切换间距为与多个超声波探头的宽度相应的长度，并且，与从一个选择探头组照射来的超声波的有效波束宽度相等或者比其小。
另外，上述“有效波束宽度”被定义为，直到等级(level)相对于在超声波探头的中央部分得到的声场强度的峰值下降3dB时的宽度(专利文献1的段落0005)。即，“有效波束宽度”是由从超声波探头发出的超声波波束的声场强度的分布决定的值。
但是，在将专利文献1所述的技术应用于需要对沿不同的方向延伸或者具有不同形状的各种伤痕进行检测的管的探伤时，存在以下的问题。
使超声波探头沿其排列方向(图2所示的例子中是管的轴向)扫描时得到的伤痕回波强度的分布不能仅仅利用声场强度的分布唯一地决定，超声波探头的扫描方向上的伤痕形状也有较大的影响。
图4表示使同一个超声波探头沿管的轴向扫描在加工管后形成的轴向伤痕及周向伤痕时得到的伤痕回波强度的分布例。
在上述例子中，由于使用同一个超声波探头，因此，声场强度的分布相同。但是，如图4所示，在伤痕不同时，伤痕回波强度的分布不同。因此，用由声场强度的分布导出的有效波束宽度无法准确地决定上述切换间距，有可能发生伤痕漏检。结果，存在不得不对每种伤痕反复试验来决定切换间距这样的问题。
发明内容
本发明即是鉴于该以往技术的问题点而做成的，其课题在于提供在使用具有多个振子的超声波探头对被探伤材料进行探伤时、在高精度地对检测对象伤痕进行检测的基础之上能够容易地设定适当的振子的切换间距的超声波探伤方法及装置。
为了解决上述课题，如权利要求书的权利要求1所述，本发明提供一种超声波探伤方法，该方法包括：配置步骤，将具有沿着规定方向排列的n个(n≥2)振子的超声波探头与被探伤材料相对配置；探伤步骤，选择上述n个振子中的m个(n＞m≥1)振子，通过由该选择振子相对于上述被探伤材料收发超声波来对上述被探伤材料进行探伤；扫描步骤，按顺序切换上述选择振子；通过交替地重复上述探伤步骤和上述扫描步骤，对上述被探伤材料进行超声波探伤，其特征在于，在上述扫描步骤中，在将上述n个振子的排列方向与上述被探伤材料的超声波所入射的表面所成的角度设为θ(°)、将上述切换的各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度设为W1(mm)时，以满足下述式(1)的切换间距长度P(mm)按顺序切换上述选择振子，
P≤W1·cosθ…(1)
在上述探伤步骤中，以针对上述各选择振子预先调整的探伤灵敏度对上述被探伤材料进行探伤，使得由上述切换的各选择振子分别接收的、来自检测对象伤痕的最大回波强度大致相等。
另外，在本发明中，“n个振子的排列方向与被探伤材料的超声波所入射的表面所成的角度”的意思是指，在被探伤材料是管等截面大致圆形的材料的情况下，n个振子的排列方向与被探伤材料的在超声波的入射点处的切面所成的角度。
另外，在本发明中，“各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度”的意思是指，在各选择振子沿着振子的排列方向扫描时得到的检测对象伤痕的回波强度的分布中，伤痕回波强度为规定的强度(例如将最大强度设为0dB时规定的强度为-3dB)以上的范围(超声波的入射点处的沿着被探伤材料的表面的范围)的长度。
并且，在本发明中，“切换间距长度”的意思是指相邻的选择振子之间的距离(振子排列方向上的距离、长度单位)。
采用本发明，在扫描步骤中，以满足式(1)的切换间距长度P(mm)按顺序对选择振子进行切换。换言之，按顺序对选择振子进行切换，使得切换的各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度的范围(具有与以各选择振子的中心为基准的有效波束宽度相当的长度的范围)具有重复的部分。因此，无论检测对象伤痕存在于超声波探头的探伤区域内的哪个位置，该检测对象伤痕都位于某个选择振子的有效波束宽度的范围内。因而，该检测对象伤痕的回波强度为规定的强度(例如将利用该选择振子得到的伤痕回波强度的最大值设为0dB时规定的强度为-3dB)以上。
另外，采用本发明，在探伤步骤中，以针对各选择振子预先调整的探伤灵敏度(回波强度的放大率)对被探伤材料进行探伤，使得由切换的各选择振子分别接收到的、来自检测对象伤痕的最大回波强度大致相等。而且，如上所述，检测对象伤痕位于将探伤灵敏度调整为该最大回波强度大致相等的任一个选择振子的有效波束宽度的范围内。因此，无论利用哪个选择振子对检测对象伤痕的回波进行检测(换言之，无论检测对象伤痕存在于超声波探头的探伤区域内的哪个位置)，都能够得到规定的强度(例如将利用超声波探头得到的伤痕回波强度的最大值设为0dB时规定的强度为-3dB)以上的伤痕回波强度，从而能够高精度地对检测对象伤痕进行检测。
如上所述，采用本发明，通过设定满足式(1)那样的选择振子的切换间距长度P(mm)，能够高精度地对检测对象伤痕进行检测。即，不必像以往那样反复试验，选择满足式(1)的切换间距长度P(mm)即可，因此，在高精度地对检测对象伤痕进行检测的基础之上能够容易地设定适当的振子的切换间距。
在此，如权利要求书的权利要求2所述，优选在上述超声波探头所具有的上述n个振子以等间隔d(mm)的排列间距排列的情况下，在上述扫描步骤中，在将上述n个振子的排列方向与上述被探伤材料的超声波所入射的表面所成的角度设为θ(°)、将上述切换的各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度设为W1(mm)时，以满足下述式(2)的切换间距个数K(个)按顺序切换上述选择振子。
K≤W1·cosθ/d…(2)
另外，在本发明中，“切换间距个数”的意思是指将相邻的选择振子之间的距离(振子的排列方向上的距离)换算成振子的个数所得到的值。因而，切换间距个数K是正整数。
另外，为了解决上述课题，如权利要求书的权利要求3所述，本发明还提供一种超声波探伤方法，该方法将用于检测在作为被探伤材料的管上产生的轴向伤痕的第1超声波探头、用于检测在上述管上产生的周向伤痕的第2超声波探头及用于检测在上述管上产生的夹层的第3超声波探头分别与上述管相对配置，一边使上述管沿周向旋转，并且使上述第1～第3超声波探头沿上述管的轴向相对移动，一边由上述第1～第3超声波探头所分别具有的振子相对于上述管收发超声波，从而对上述管进行超声波探伤，其特征在于，从上述第1～第3超声波探头中选择的至少1个超声波探头为权利要求1或2所述的超声波探头，使该选择超声波探头所具有的n个振子的排列方向沿着上述管的轴向，使该选择超声波探头执行权利要求1或2所述的超声波探伤方法，将上述管的旋转每一圈时的上述第1～第3超声波探头沿上述管的轴向的相对移动量设定为上述第1～第3超声波探头相对于检测对象伤痕的上述管的轴向上的实质的有效波束宽度中的、最小的实质的有效波束宽度以下。
另外，在本发明中，“实质的有效波束宽度”的意思是指，对于权利要求1或2所述的超声波探头，将上述各选择振子得到的检测对象伤痕的回波强度的分布合成，在该合成后的回波强度的分布中，伤痕回波强度为规定的强度(例如将最大强度设为0dB时规定的强度为-3dB)以上的范围(超声波的入射点处的沿着被探伤材料的表面的范围)。
另外，在本发明中，“实质的有效波束宽度”的意思是指，对于具有单一振子的超声波探头，在该超声波探头扫描时得到的检测对象伤痕的回波强度的分布中，伤痕回波强度为规定的强度(例如将最大强度设为0dB时规定的强度为-3dB)以上的范围(超声波的入射点处的沿着被探伤材料的表面的范围)。
采用本发明，将管的旋转每一圈时的第1～第3超声波探头沿管的轴向的相对移动量设定为第1～第3超声波探头相对于检测对象伤痕的管的轴向上的实质的有效波束宽度中的、最小的实质的有效波束宽度以下。因此，无论检测对象伤痕存在于管的哪个部位，对于全部的第1～第3超声波探头，检测对象伤痕的回波强度都为规定的强度以上，结果，能够高精度地检测全部的轴向伤痕、周向伤痕及夹层。
另外，为了解决上述课题，如权利要求书的权利要求4所述，本发明还提供一种超声波探伤装置，其特征在于，该超声波探伤装置包括：超声波探头，其与被探伤材料相对配置，具有沿着规定方向排列的n个(n≥2)振子；收发控制部件，其选择上述n个振子中的m个(n＞m≥1)振子，由该选择振子相对于上述被探伤材料收发超声波，并且，按顺序切换上述选择振子；在将上述n个振子的排列方向与上述被探伤材料的超声波所入射的表面所成的角度设为θ(°)、将上述切换的各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度设为W1(mm)时，上述收发控制部件以满足下述式(1)的切换间距长度P(mm)按顺序切换上述选择振子，
P≤W1·cosθ…(1)
在上述收发控制部件中，针对上述各选择振子预先调整探伤灵敏度，使得由上述切换的各选择振子分别接收的、来自检测对象伤痕的最大回波强度大致相等。
在此，如权利要求书的权利要求5所述，优选在上述超声波探头所具有的上述n个振子以等间隔d(mm)的排列间距排列的情况下，在将上述n个振子的排列方向与上述被探伤材料的超声波所入射的表面所成的角度设为θ(°)、将上述切换的各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度设为W1(mm)时，上述收发控制部件以满足下述式(2)的切换间距个数K(个)按顺序切换上述选择振子。
K≤W1·cosθ/d…(2)
并且，为了解决上述课题，如权利要求书的权利要求6所述，本发明还提供一种超声波探伤装置，其特征在于，该超声波探伤装置包括：第1超声波探头，其与作为被探伤材料的管相对配置，用于检测在上述管上产生的轴向伤痕；第2超声波探头，其与上述管相对配置，用于检测在上述管上产生的周向伤痕；第3超声波探头，其与上述管相对配置，用于检测在上述管上产生的夹层；第1收发控制部件，其由上述第1超声波探头所具有的振子相对于上述管收发超声波；第2收发控制部件，其由上述第2超声波探头所具有的振子相对于上述管收发超声波；第3收发控制部件，其由上述第3超声波探头所具有的振子相对于上述管收发超声波；驱动部件，其使上述管沿周向旋转，并且，使上述第1～第3超声波探头沿上述管的轴向相对移动；从上述第1～第3超声波探头中选择的至少1个超声波探头是权利要求4或5所述的超声波探头，该选择超声波探头所具有的n个振子的排列方向沿着上述管的轴向，上述第1～第3收发控制部件中的、与上述选择超声波探头相对应的收发控制部件是权利要求4或5所述的收发控制部件，上述驱动部件使上述管沿周向旋转，并使上述第1～第3超声波探头沿上述管的轴向相对移动，使得上述管的旋转每一圈时的上述第1～第3超声波探头沿上述管的轴向的相对移动量为上述第1～第3超声波探头相对于检测对象伤痕的上述管的轴向上的实质的有效波束宽度中的、最小的实质的有效波束宽度以下。
采用本发明，在使用具有多个振子的超声波探头对被探伤材料进行探伤时，在高精度地对检测对象伤痕进行检测的基础之上能够容易地设定适当的振子的切换间距。
附图说明
图1是用于说明存在于管上的各种伤痕的超声波探伤方法的说明图。
图2是用于说明以往的超声波探伤方法的说明图。
图3表示利用图2所示的超声波探伤方法得到的周向伤痕的回波强度的分布例。
图4表示使同一个超声波探头沿钢管的轴向扫描在加工管后形成的轴向伤痕及周向伤痕时得到的伤痕回波强度的分布例。
图5是表示本发明的第1实施方式的超声波探伤装置的概略结构的图。
图6表示使图5所示的超声波探头所具有的一个选择振子沿着其排列方向扫描时得到的检测对象伤痕的回波强度的分布例。
图7表示将图5所示的超声波探头所具有的各选择振子所得到的检测对象伤痕的回波强度的分布合成的例子。
图8是表示本发明的第2实施方式的超声波探伤装置的概略结构的图。
图9表示使图8所示的超声波探头所具有的一个选择振子沿着其排列方向扫描时得到的检测对象伤痕的回波强度的分布例。
图10是表示使用图8所示的超声波探伤装置进行超声波探伤的结果的一例的图。
图11是表示本发明的第3实施方式的超声波探伤装置的概略结构的图。
图12表示图11所示的超声波探头所具有的一个选择振子沿着其排列方向扫描时得到的检测对象伤痕的回波强度的分布例及将各选择振子所得到的检测对象伤痕的回波强度的分布合成的例子。
图13是表示本发明中使用的超声波探头所具有的振子的变形例的图。
图14是表示本发明的第4实施方式的超声波探伤装置的概略结构的图。
具体实施方式
下面，适当地参照附图，以被探伤材料是管的情况为例说明本发明的实施方式。
第1实施方式
图5是表示本发明的第1实施方式的超声波探伤装置的概略结构的图，图5的(a)表示主视图(管的剖视图)，图5的(b)表示图5的(a)所示的超声波探头的放大俯视图(不使超声波探头倾斜的状态下的放大俯视图)。
本实施方式的超声波探伤装置100是周向伤痕检测用的超声波探伤装置。如图5所示，本实施方式的超声波探伤装置100包括超声波探头1，该超声波探头1与管P相对配置，具有沿管P的轴向排列的64个振子11(11-1～11-64)。本实施方式的超声波探伤装置100还包括收发控制部件2，该收发控制部件2选择64个振子11中的30个振子11(将由所选择的30个振子11构成的振子的集合体称作选择振子11S)，由该选择振子11S相对于管P收发超声波，并且，按顺序对选择振子11S进行切换。本实施方式的超声波探伤装置100还包括伤痕判定部3，该伤痕判定部3通过将来自收发控制部件2的输出信号与规定的阈值相比较来对存在于管P上的伤痕进行检测。本实施方式的超声波探伤装置100还包括驱动部件(未图示)，该驱动部件使管P沿周向旋转，并且，使超声波探头1沿管P的轴向相对移动。
本实施方式的超声波探头1配置为相对于管P自管P离开距离L＝70mm。另外，超声波探头1配置为相对于管P表面的法线向管P的轴向倾斜α≈19°(超声波的入射角α≈19°)。由此，折射角γ＝45°的横波超声波沿着管P的轴向传播。另外，本实施方式的超声波探头1的探伤频率为5MHz。
本实施方式的超声波探头1所具有的各振子11是相同的矩形的振子，在管P的轴向上以一条直线状排列。本实施方式的各振子11的长度L1＝10mm、宽度W1＝0.4mm，各振子11隔开0.1mm的间隔地排列。即，各振子11的沿管P的轴向的排列间距为0.5mm。
本实施方式的收发控制部件2包括发送部21、接收部22和控制部23。
发送部21包括：脉冲发生器211，其分别连接于各振子11，供给用于从各振子11发送超声波的脉冲信号；延迟回路212，其用于设定从各脉冲发生器211供给到各振子11的脉冲信号的延迟时间(发送延迟时间)。
接收部22包括：接收器221，其分别连接于各振子11，用于将由各振子11接收到的回波放大；延迟回路222，其用于设定由各接收器221放大的回波的延迟时间(接收延迟时间)；波形合成回路223，其用于合成由各延迟回路222设定了延迟时间的回波；放大器224，其用于将由波形合成回路223合成的回波放大。放大器224的放大率(探伤灵敏度)如后所述那样针对各选择振子11S预先调整，使得利用由控制部23切换的各选择振子11S分别接收的、来自检测对象伤痕的最大回波强度大致相等。
控制部23按顺序切换所排列的64个振子11中的、由用于收发超声波的30个振子11构成的选择振子11S。此时，在将振子11的排列方向(图5所示的箭头A的方向)与管P的超声波所入射的表面(管P的超声波的入射点处的切面)所成的角度设为θ(°)、将切换的各选择振子11S相对于检测对象伤痕的有效波束宽度设为W1(mm)时，控制部23以满足下述式(1)的切换间距长度P(mm)按顺序对选择振子11S进行切换。
P≤W1·cosθ…(1)
特别是，像本实施方式这样，在超声波探头1所具有的64个振子11以等间隔d(mm)的排列间距排列的情况下，控制部23以满足下述式(2)的切换间距个数K(个)按顺序对选择振子11S进行切换。
K≤W1·cosθ/d…(2)
图6表示使由用于大致同时收发超声波的30个振子构成的一个选择振子沿着振子的排列方向扫描时得到的检测对象伤痕(周向伤痕)的回波强度的分布例。其中，图6的横轴表示将选择振子的扫描位置换算成管轴向位置所得到的值。图6的(a)表示对外径178mm、壁厚10mm的管P进行加工而形成的周向伤痕(深度：壁厚的5％，周向长度：25mm)的回波强度的分布，图6的(b)表示对外径160mm、壁厚20mm的管P进行加工而形成的周向伤痕(深度：壁厚的5％，周向长度：25mm)的回波强度的分布。在使最大强度为0dB时，将-3dB以上的范围作为有效波束宽度W1，可知在图6的(a)所示的例子中，W1≈9.5mm，在图6的(b)所示的例子中，W1≈6.75mm。
在此，由于θ＝α≈19°，因此，若将该θ的值和上述W1的值代入到上述式(1)中，
对于外径178mm、壁厚10mm的管P而言，
P≤9.5×cos19°＝9.5×0.95＝8.98mm
对于外径160mm、壁厚20mm的管P而言，
P≤6.75×cos19°＝6.75×0.95＝6.38mm
而且，在本实施方式中，如上所述，由于超声波探头1所具有的64个振子11以等间隔d＝0.5(mm)的排列间距排列，因此，若将θ、W1和d的值代入到上述式(2)中，
对于外径178mm、壁厚10mm的管P而言，
K≤9.5×cos19°/0.5＝9.5×0.95/0.5＝17.96
可容易地知晓以17个以下的切换间距个数按顺序对选择振子11S进行切换即可。
另外，对于外径160mm、壁厚20mm的管P而言，
K≤6.75×cos19°/0.5＝6.75×0.95/0.5＝12.76
可容易地知晓以12个以下的切换间距个数按顺序对选择振子11S进行切换即可。
另外，控制部23进行动作，从而决定构成各选择振子11S的各振子11的由延迟回路212或者延迟回路222设定的延迟时间。在本实施方式中，由于由构成各选择振子11S的各振子11大致同时收发超声波，因此，对于各振子11设定相同的发送延迟时间和接收延迟时间。
并且，控制部23进行针对各选择振子11S切换放大器224的放大率(探伤灵敏度)的动作。具体地讲，放大器224的放大率能够切换，控制部23根据切换的选择振子11S向放大器224输出切换放大率的控制信号，使放大器224的放大率为针对各选择振子11S预先决定的放大率。该针对各选择振子11S的放大率如上所述那样以使由切换的各选择振子11S分别接收的来自检测对象伤痕的最大回波强度大致相等的方式预先设定。
本实施方式的超声波探伤装置100对于例如外径178mm、壁厚10mm的管P，一边利用驱动部件使管P沿周向旋转，并且使超声波探头1沿管P的轴向相对移动，一边例如按照以下的探伤循环进行超声波探伤。而且，本实施方式的控制部23通过如以下的探伤循环所示那样使选择的振子11每17个地错开(即，选择振子11S的切换间距个数为17个)来对选择振子11S进行切换。
探伤循环
(1)步骤1：利用由振子11-1～11～30这30个振子构成的选择振子11S来进行超声波探伤。
(2)步骤2：利用由振子11-18～11～47这30个振子构成的选择振子11S来进行超声波探伤。
(3)步骤3：利用由振子11-35～11～64这30个振子构成的选择振子11S来进行超声波探伤。
通过重复上述步骤1～3来对整个管P进行超声波探伤。
另外，如上所述那样针对各选择振子11S切换的放大器224的放大率具体地讲如下那样预先决定。即，以利用在上述步骤1中切换的由振子11-1～11～30构成的选择振子11S收发超声波时得到的周向伤痕的最大回波强度是规定的强度(例如在CRT上为80％的强度)的方式决定放大器224的放大率。另外，以利用在上述步骤2中切换的由振子11-18～11～47构成的选择振子11S收发超声波时得到的周向伤痕的最大回波强度是与上述大致相等的强度(例如在CRT上为80％的强度)的方式决定放大器224的放大率。并且，以利用在上述步骤3中切换的由振子11-35～11～64构成的选择振子11S收发超声波时得到的周向伤痕的最大回波强度是与上述大致相等的强度(例如在CRT上为80％的强度)的方式决定放大器224的放大率。如上所述，针对各选择振子11S切换的放大器224的放大率预先决定，控制部23也与切换的选择振子11S相应地切换放大器224的放大率，使放大器224的放大率为针对各选择振子11S预先决定的放大率。
图7表示将在上述各步骤中切换的各选择振子11S分别得到的检测对象伤痕(周向伤痕)的回波强度的分布合成的例子。如图7所示，与图6的(a)所示的一个选择振子11S(一个步骤)得到的伤痕回波强度的分布相比，合成后的伤痕回波强度的分布是在管轴向的较宽范围内具有回波强度较高的部分的分布。在图7所示的合成后的伤痕回波强度的分布中，在使最大强度为0dB时，-3dB以上的范围为实质的有效波束宽度，该实质的有效波束宽度约为25mm。另外，由图7可知，各选择振子11S的边界部(图7中由虚线的圆围成的部分)的伤痕回波强度的降低能够抑制到-1.5dB左右。
如上所述，采用本实施方式的超声波探伤装置100，由于实质的有效波束宽度较宽，因此，无论检测对象伤痕存在于超声波探头1的探伤区域内的哪个位置，该检测对象伤痕都会位于某个选择振子11S的有效波束宽度的范围内，能够得到规定的强度(将利用超声波探头1得到的伤痕回波强度的最大值设为0dB时规定的强度为-3dB)以上的伤痕回波强度，因此，能够高精度地检测检测对象伤痕。
第2实施方式
图8是表示本发明的第2实施方式的超声波探伤装置的概略结构的图，图8的(a)表示主视图，图8的(b)表示俯视图，图8的(c)表示图8的(b)所示的超声波探头的放大俯视图(不使超声波探头倾斜的状态下的放大俯视图)。
本实施方式的超声波探伤装置100A是存在于焊接部的伤痕检测用的超声波探伤装置。如图8所示，本实施方式的超声波探伤装置100A包括超声波探头1A、1B，该超声波探头1A、1B与焊接部P1相对配置，具有沿着与管P的焊接部P1的焊接线正交的方向排列的16个振子11(11-1～11-16)。本实施方式的超声波探伤装置100A还包括收发控制部件2(未图示)，该收发控制部件2选择16个振子11中的10个振子11(将由所选择的10个振子11构成的振子的集合体称作选择振子11S)，由该选择振子11S相对于焊接部P1收发超声波，并且，按顺序对选择振子11S进行切换。本实施方式的超声波探伤装置100A还包括伤痕判定部3(未图示)，该伤痕判定部3通过将来自收发控制部件2的输出信号与规定的阈值相比较来对存在于管P上的伤痕进行检测。本实施方式的超声波探伤装置100A还包括驱动部件(未图示)，该驱动部件使超声波探头1A、1B沿着焊接部P1的焊接线的方向相对于管P相对移动。
本实施方式的超声波探伤装置100A作为用于如后所述那样评价超声波探头和管P的声音耦合的优选构造，包括一对超声波探头1A、1B。一对超声波探头1A、1B以大致V字形配置，使得从各自所具有的振子11发送出的超声波从与焊接部P1的焊接线正交的方向看入射到焊接部P1的大致同一个点，而且，能够利用另一个超声波探头1B所具有的振子11接收从一个超声波探头1A所具有的振子11发送出的超声波中的、在焊接部P1表面反射的回波。
另外，本实施方式的各超声波探头1A、1B配置为相对于管P自管P离开距离L＝70mm。另外，各超声波探头1A、1B配置为相对于管P表面的法线向焊接线方向倾斜α≈19°(超声波的入射角α≈19°)。由此，折射角γ＝45°的横波超声波沿着焊接线方向传播。另外，本实施方式的超声波探头1A、1B的探伤频率为5MHz。
本实施方式的各超声波探头1A、1B所具有的各振子11是相同的矩形的振子，在与焊接部P1的焊接线正交的方向(焊道宽度方向)上以一条直线状排列。本实施方式的各振子11的长度L1＝10mm、宽度W1＝0.9mm，各振子11隔开0.1mm的间隔地排列。即，各振子11的与焊接线正交的方向的排列间距为1.0mm。各超声波探头1A、1B以振子11-8及11-9与焊接部P1的焊道宽度方向的中心相对的方式配置。
由于本实施方式的收发控制部件2具有与第1实施方式的收发控制部件2同样的构造，因此，省略其详细的说明，本实施方式的收发控制部件2与第1实施方式的收发控制部件2同样地包括发送部21、接收部22和控制部23。接收部22包括放大器224。但是，本实施方式的超声波探伤装置100A包括连接于一个超声波探头1A的收发控制部件2及连接于另一个超声波探头1B的收发控制部件2。本实施方式的控制部23与第1实施方式的控制部23同样地以满足上述式(1)的切换间距长度P(mm)按顺序对选择振子11S进行切换。特别是，像本实施方式这样，在超声波探头1A、1B所具有的16个振子11以等间隔的排列间距排列的情况下，控制部23以满足上述式(2)的切换间距个数K(个)按顺序对选择振子11S进行切换。
图9表示使由用于大致同时收发超声波的10个振子构成的一个选择振子沿着振子的排列方向(焊道宽度方向)扫描时得到的检测对象伤痕(内径1.6mm的纵孔)的回波强度的分布例。在使最大强度为0dB时，-3dB以上的范围为有效波束宽度W1，可知在图9所示的例子中，W1≈3.8mm。
在此，由于能够认为振子11的排列方向(焊道宽度方向)与管P的超声波所入射的表面(管P的超声波的入射点处的切面)所成的角度为θ＝0°，因此，在将该θ的值和上述W1的值代入到上述式(1)中时，
P≤3.8×cos0°＝3.8×1＝3.8mm
而且，在本实施方式中，如上所述，由于超声波探头1所具有的16个振子11以等间隔d＝1.0(mm)的排列间距排列，因此，在将θ、W1和d的值代入到上述式(2)中时，
K≤3.8×cos0°/1.0＝3.8×1/1.0＝3.8
可容易地知晓以3个以下的切换间距个数按顺序对选择振子11S进行切换即可。
鉴于以上结果，本实施方式的超声波探伤装置100A一边使超声波探头1沿着焊接部P1的焊接线的方向相对于管P相对移动一边例如按照以下的探伤循环进行超声波探伤。而且，本实施方式的控制部23通过像以下探伤循环的步骤1～3那样使所选择的振子11每3个地错开(即，选择振子11S的切换间距个数为3个)来对选择振子11S进行切换。
探伤循环
(1)步骤1：利用由振子11-1～11～10这10个振子构成的选择振子11S进行超声波探伤。
(2)步骤2：利用由振子11-4～11～13这10个振子构成的选择振子11S进行超声波探伤。
(3)步骤3：利用由振子11-7～11～16这10个振子构成的选择振子11S进行超声波探伤。
通过重复上述步骤1～3对整个管P进行超声波探伤。
另外，针对各选择振子11S切换的放大器224的放大率(探伤灵敏度)具体地讲如下那样预先决定。即，以利用在上述步骤1中切换的由振子11-1～11～10构成的选择振子11S收发超声波时得到的图10的(a)所示的纵孔C(在自焊接部的焊道宽度方向中心错开-5mm的位置加工出的内径1.6mm的纵孔)的最大回波强度是规定的强度(例如在CRT上为80％的强度)的方式决定放大器224的放大率。另外，以利用在上述步骤2中切换的由振子11-4～11～13的振子构成的选择振子11S收发超声波时得到的图10的(a)所示的纵孔B(在焊接部的焊道宽度方向中心加工的内径1.6mm的纵孔)的最大回波强度是与上述大致相等的强度(例如在CRT上为80％的强度)的方式决定放大器224的放大率。并且，以利用在上述步骤3中切换的由振子11-7～11～16的振子构成的选择振子11S收发超声波时得到的图10的(a)所示的纵孔A(在自焊接部的焊道宽度方向中心错开+5mm的位置加工的内径1.6mm的纵孔)的最大回波强度是与上述大致相等的强度(例如在CRT上为80％的强度)的方式决定放大器224的放大率。如上所述那样预先决定针对各选择振子11S切换的放大器224的放大率，控制部23也根据切换的选择振子11S切换放大器224的放大率，使放大器224的放大率为针对各选择振子11S预先决定的放大率。
另外，在本实施方式中，作为优选构造，在按顺序使用全部的选择振子11S对焊接部P1进行的一连串超声波探伤(上述步骤1～3)结束、开始接下来的一连串超声波探伤之前，评价超声波探头1A、1B和管P的声音耦合。具体地讲，自一个超声波探头1A所具有的振子11-4～11～13发送超声波，利用另一个超声波探头1B所具有的振子11-4～11～13接收该发送来的超声波中的、在焊接部P1表面反射的回波，评价该回波强度的大小。上述动作利用对连接于一个超声波探头1A的收发控制部件2及连接于另一个超声波探头1B的收发控制部件2这两者进行控制的统括控制部件(未图示)来控制。而且，若在上述焊接部P1表面反射的回波的强度在规定的等级以下，则利用上述统括控制部件发出警报。利用该构造，在将声音耦合调整为正常之后，能够实施再检查的处理，从而能够使伤痕检测精度稳定化。
图10的(b)是表示使用具有以上说明的构造的超声波探伤装置100A对图10的(a)所示的纵孔A～C进行超声波探伤的结果的图。另外，图10的(b)的横轴表示焊道宽度方向的位置，纵轴表示从接收部22所具有的波形合成回路223输出的各纵孔的内外表面的最大回波强度。
由图10的(b)可知，采用本实施方式的超声波探伤装置100A，无论伤痕存在于内外表面的哪个位置(焊道宽度方向位置)，都能够高精度地检测该伤痕。
第3实施方式
图11是表示本发明的第3实施方式的超声波探伤装置的概略结构的图，图11的(a)表示主视图(管的剖视图)，图11的(b)表示图11的(a)所示的超声波探头的放大俯视图。
本实施方式的超声波探伤装置100B是夹层检测用的超声波探伤装置。如图11所示，本实施方式的超声波探伤装置100B包括超声波探头1C，该超声波探头1C与管P相对配置，具有沿管P的轴向排列的64个振子11(11-1～11-64)。本实施方式的超声波探伤装置100B还包括收发控制部件2(未图示)，该收发控制部件2选择64个振子11中的36个振子11(将由所选择的36个振子11构成的振子的集合体称作选择振子11S)，由该选择振子11S相对于管P收发超声波，并且，按顺序对选择振子11S进行切换。本实施方式的超声波探伤装置100B还包括伤痕判定部3(未图示)，该伤痕判定部3通过将来自收发控制部件2的输出信号与规定的阈值相比较来对存在于管P上的伤痕进行检测。本实施方式的超声波探伤装置100B还包括驱动部件(未图示)，该驱动部件使管P沿周向旋转，并且，使超声波探头1C沿管P的轴向相对移动。
本实施方式的超声波探头1C配置为相对于管P自管P离开距离L＝70mm。另外，超声波探头1C配置为发送出的超声波与管P的表面垂直地入射到该管P的表面。由此，纵波超声波沿着管P的壁厚方向传播。另外，本实施方式的超声波探头1C的探伤频率为7MHz。
本实施方式的超声波探头1C所具有的各振子11是相同的矩形的振子，在管P的轴向上以一条直线状排列。本实施方式的各振子11的长度L1＝10mm、宽度W1＝0.4mm，各振子11隔开0.1mm的间隔地排列。即，各振子11的管P的轴向的排列间距为0.5mm。
由于本实施方式的收发控制部件2具有与第1实施方式的收发控制部件2同样的构造，因此，省略其详细的说明，本实施方式的收发控制部件2与第1实施方式的收发控制部件2同样地包括发送部21、接收部22和控制部23。接收部22包括放大器224。本实施方式的控制部23与第1实施方式的控制部23同样地以满足上述式(1)的切换间距长度P(mm)按顺序对选择振子11S进行切换。特别是，像本实施方式这样，在超声波探头1C所具有的64个振子11以等间隔的排列间距排列的情况下，控制部23以满足上述式(2)的切换间距个数K(个)按顺序对选择振子11S进行切换。
图12的(a)表示使由用于大致同时收发超声波的36个振子构成的一个选择振子沿着振子的排列方向(管P的轴向)扫描时得到的检测对象伤痕(从模拟夹层的管P的内表面加工出的内径6.35mm的平底孔)的回波强度的分布例。在使最大强度为0dB时，-3dB以上的范围为有效波束宽度W1，可知在图12的(a)所示的例子中，W1≈13.75mm。
在此，由于能够认为振子11的排列方向(管P的轴向)与管P的超声波所入射的表面(管P的超声波的入射点处的切面)所成的角度为θ＝0°，因此，在将该θ的值和上述W1的值代入到上述式(1)中时，
P≤13.75×cos0°＝13.75×1＝13.75mm
而且，在本实施方式中，如上所述，超声波探头1C所具有的64个振子11以等间隔d＝0.5(mm)的排列间距排列，因此，在将θ、W1和d的值代入到上述式(2)中时，
K≤13.75×cos0°/0.5＝13.75×1/0.5＝27.5
可容易地知晓以27个以下的切换间距个数按顺序对选择振子11S进行切换即可。
鉴于以上结果，本实施方式的超声波探伤装置100B一边利用驱动部件使管P沿周向旋转，并且使超声波探头1C沿管P的轴向相对移动，一边例如按照以下的探伤循环进行超声波探伤。而且，本实施方式的控制部23通过像以下的探伤循环那样使选择的振子11每27个地错开(即，选择振子11S的切换间距个数为27个)来对选择振子11S进行切换。
探伤循环
(1)步骤1：利用由振子11-1～11～36这36个振子构成的选择振子11S进行超声波探伤。
(2)步骤2：利用由振子11-28～11～63这36个振子构成的选择振子11S进行超声波探伤。
通过重复上述步骤1、2对整个管P进行超声波探伤。
另外，针对各选择振子11S切换的放大器224的放大率(探伤灵敏度)具体地讲如下那样预先决定。即，以利用在上述步骤1中切换的由振子11-1～11～36构成的选择振子11S收发超声波时得到的上述平底孔的最大回波强度是规定的强度(例如在CRT上为80％的强度)的方式决定放大器224的放大率。另外，以利用在上述步骤2中切换的由振子11-28～11～63构成的选择振子11S收发超声波时得到的上述平底孔的最大回波强度是与上述大致相等的强度(例如在CRT上为80％的强度)的方式决定放大器224的放大率。如上所述那样预先决定针对各选择振子11S切换的放大器224的放大率，控制部23也根据切换的选择振子11S切换放大器224的放大率，使放大器224的放大率为针对各选择振子11S预先决定的放大率。
图12的(b)表示将在上述各步骤中切换的各选择振子11S分别得到的检测对象伤痕(平底孔)的回波强度的分布合成的例子。如图12的(b)所示，与图12的(a)所示的一个选择振子11S(一个步骤)得到的伤痕回波强度的分布相比，合成后的伤痕回波强度的分布是在管轴向的较宽范围内具有回波强度较高的部分的分布。在图12的(b)所示的合成后的伤痕回波强度的分布中，在使最大强度为0dB时，-3dB以上的范围为实质的有效波束宽度，该实质的有效波束宽度约为27.25mm。另外，由图12的(b)可知，各选择振子11S的边界部(图12的(b)中由虚线的圆围成的部分)的伤痕回波强度的降低能够抑制到-2dB左右。
如上所述，采用本实施方式的超声波探伤装置100B，由于实质的有效波束宽度较宽，因此，无论检测对象伤痕存在于超声波探头1C的探伤区域内的哪个位置，该检测对象伤痕都会位于某个选择振子11S的有效波束宽度的范围内，能够得到规定的强度(将利用超声波探头1C得到的伤痕回波强度的最大值设为0dB时规定的强度为-3dB)以上的伤痕回波强度，因此，能够高精度地对检测对象伤痕进行检测。
另外，在以上说明的第1～第3实施方式中，对超声波探头1、1A～1C包括以等间隔的排列间距呈一条直线状地排列的同一形状的多个振子11的结构进行了说明。但是，本发明并不限定于此，例如，如图13所示，也能够使用包括以一条直线状排列的多个不均匀宽度的振子11A、11B(振子11A的宽度与振子11B的宽度不同)的超声波探头、包括以锯齿状排列的多个振子的超声波探头。
但是，在使用图13所示的超声波探头、包括以锯齿状排列的多个振子的超声波探头的情况下，与使用第1～第3实施方式的超声波探头1、1A～1C的情况同样，也需要以满足上述式(1)的切换间距长度P(mm)按顺序对选择振子11S进行切换。在图13所示的例子中，从步骤1到步骤3按顺序切换已施加了阴影的选择振子11S时，需要以步骤1中的选择振子11S与步骤2中的选择振子11S之间的距离表示的切换间距长度P及以步骤2中的选择振子11S与步骤3中的选择振子11S之间的距离表示的切换间距长度P分别满足上述式(1)。另外，需要针对各选择振子11S预先调整探伤灵敏度，使得由切换的各选择振子11S分别接收到的、来自检测对象伤痕的最大回波强度大致相等。
第4实施方式
图14是表示本发明的第4实施方式的超声波探伤装置的概略结构的图，图14的(a)表示主视图(管的剖视图)，图14的(b)表示俯视图，图14的(c)表示侧视图。
如图14所示，本实施方式的超声波探伤装置100C包括具有与上述第1实施方式同样的结构的周向伤痕检测用的超声波探头1(两个)、具有与上述第3实施方式同样的结构的夹层检测用的超声波探头1C(一个)及具有单一振子的轴向伤痕检测用的超声波探头1D(两个)。
超声波探伤装置100C还包括分别连接于各超声波探头1、1C、1D的收发控制部件(未图示)。分别连接于超声波探头1、1C的收发控制部件具有与上述第1实施方式及第3实施方式的收发控制部件2同样的结构，具有由选择振子11S相对于管P收发超声波、并按顺序对选择振子11S进行切换的功能。连接于超声波探头1D的收发控制部件具有由超声波探头1D所具有的单一振子相对于管P收发超声波的功能。
超声波探伤装置100C还包括伤痕判定部(未图示)和驱动部件(未图示)；上述伤痕判定部通过将来自各收发控制部件的输出信号与规定的阈值相比较来对存在于管P上的伤痕进行检测；上述驱动部件使管P沿周向旋转，并使各超声波探头1、1C、1D沿管P的轴向相对移动。
本实施方式的驱动部件的特征在于，使管P沿周向旋转，并使各超声波探头1、1C、1D沿管P的轴向相对移动，使得管P每旋转一圈时的超声波探头1、1C、1D沿管P轴向的相对移动量为超声波探头1、1C、1D相对于检测对象伤痕的管P的轴向上的实质的有效波束宽度中的、最小的实质的有效波束宽度以下。下面，具体进行说明。
像第1实施方式中说明的那样，超声波探头1在管P轴向上的实质的有效波束宽度约为25mm。另外，像第3实施方式中说明的那样，超声波探头1C在管P轴向上的实质的有效波束宽度约为27.25mm。并且，对于超声波探头1D，省略了详细的记载，通过将超声波探头1D所具有的单一振子沿着管P的轴向的长度设定为适当的值，能够将相对于检测对象伤痕(轴向伤痕)的管P的轴向上的实质的有效波束宽度扩大至20mm左右。
因而，本实施方式的驱动部件使管P沿周向旋转，并使超声波探头1、1C、1D沿管P的轴向相对移动，使得管P的每旋转一圈时的超声波探头1、1C、1D沿管P轴向的相对移动量为超声波探头1、1C、1D相对于检测对象伤痕的管P的轴向上的实质的有效波束宽度中的、最小的实质的有效波束宽度以下、即20mm左右以下。超声波探头1、1C、1D沿管P轴向的相对移动可以通过使超声波探头1、1C、1D静止而使管P沿轴向移动来进行，或者也可以通过使管P静止而使超声波探头1、1C、1D沿管P的轴向移动来进行。
采用本实施方式的超声波探伤装置100，无论检测对象伤痕存在于管P的哪个部位，对于全部的超声波探头1、1C、1D，检测对象伤痕的回波强度都为规定的强度以上，结果，能够高精度地检测全部的轴向伤痕、周向伤痕及夹层。

Claims (6)

1.一种超声波探伤方法，该方法包括：
配置步骤，将具有沿着规定方向排列的n个振子的超声波探头与被探伤材料相对配置；
探伤步骤，选择上述n个振子中的m个振子，将由所选择的上述m个振子构成的振子的集合体作为选择振子，通过由该选择振子相对于上述被探伤材料收发超声波来对上述被探伤材料进行探伤；
扫描步骤，按顺序切换上述选择振子；
通过交替地重复上述探伤步骤和上述扫描步骤，对上述被探伤材料进行超声波探伤，其特征在于，
在上述扫描步骤中，在将上述n个振子的排列方向与上述被探伤材料的超声波所入射的表面所成的角度设为θ（°）、将上述切换的各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度设为W1（mm）时，以满足下述式（1）的切换间距长度P（mm）按顺序切换上述选择振子，
P≤W1·cosθ…（1）
在上述探伤步骤中，以针对上述各选择振子预先调整的探伤灵敏度对上述被探伤材料进行探伤，使得由上述切换的各选择振子分别接收的、来自检测对象伤痕的最大回波强度大致相等，
其中，上述“各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度”的意思是指，在各选择振子沿着振子的排列方向扫描时得到的检测对象伤痕的回波强度的分布中，伤痕回波强度为规定的强度以上的范围的长度，
上述n为满足n≥2的整数，上述m为满足n＞m≥1的整数。
2.根据权利要求1所述的超声波探伤方法，其特征在于，
上述超声波探头所具有的上述n个振子以等间隔d（mm）的排列间距排列；
在上述扫描步骤中，在将上述n个振子的排列方向与上述被探伤材料的超声波所入射的表面所成的角度设为θ（°）、将上述切换的各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度设为W1（mm）时，以满足下述式（2）的切换间距个数K（个）按顺序切换上述选择振子，
K≤W1·cosθ／d…（2）。
3.一种超声波探伤方法，该方法将用于检测在作为被探伤材料的管上产生的轴向伤痕的第1超声波探头、用于检测在上述管上产生的周向伤痕的第2超声波探头及用于检测在上述管上产生的夹层的第3超声波探头分别与上述管相对配置；
一边使上述管沿周向旋转，并且使上述第1～第3超声波探头沿上述管的轴向相对移动，一边自上述第1～第3超声波探头所分别具有的振子相对于上述管收发超声波，从而对上述管进行超声波探伤，其特征在于，
从上述第1～第3超声波探头中选择的至少1个超声波探头为权利要求1或2所述的超声波探头，使该选择超声波探头所具有的n个振子的排列方向沿着上述管的轴向，使该选择超声波探头执行权利要求1或2所述的超声波探伤方法；
将上述管的每旋转一圈时的上述第1～第3超声波探头沿上述管的轴向的相对移动量设定为上述第1～第3超声波探头相对于检测对象伤痕的上述管的轴向上的实质的有效波束宽度中的、最小的实质的有效波束宽度以下，
另外，对于上述第1～第3超声波探头中的上述选择超声波探头，“上述第1～第3超声波探头相对于检测对象伤痕的上述管的轴向上的实质的有效波束宽度”的意思是指，将在上述选择超声波探头的各选择振子沿着振子的排列方向扫描时得到的检测对象伤痕的回波强度的分布合成，在该合成后的回波强度的分布中，伤痕回波强度为规定的强度以上的范围的长度；对于上述第1～第3超声波探头中的具有单一振子的超声波探头，“上述第1～第3超声波探头相对于检测对象伤痕的上述管的轴向上的实质的有效波束宽度”的意思是指，在该超声波探头沿管的轴向扫描时得到的检测对象伤痕的回波强度的分布中，伤痕回波强度为规定的强度以上的范围的长度。
4.一种超声波探伤装置，其特征在于，该超声波探伤装置包括：
超声波探头，其与被探伤材料相对配置，具有沿着规定方向排列的n个振子；
收发控制部件，其选择上述n个振子中的m个振子，将由所选择的上述m个振子构成的振子的集合体作为选择振子，由该选择振子相对于上述被探伤材料收发超声波，并且，按顺序切换上述选择振子；
在将上述n个振子的排列方向与上述被探伤材料的超声波所入射的表面所成的角度设为θ（°）、将上述切换的各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度设为W1（mm）时，上述收发控制部件以满足下述式（1）的切换间距长度P（mm）按顺序切换上述选择振子，
P≤W1·cosθ…（1）
在上述收发控制部件中，预先调整针对上述各选择振子的探伤灵敏度，使得由上述切换的各选择振子分别接收的、来自检测对象伤痕的最大回波强度大致相等，
其中，上述“各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度”的意思是指，在各选择振子沿着振子的排列方向扫描时得到的检测对象伤痕的回波强度的分布中，伤痕回波强度为规定的强度以上的范围的长度，
上述n为满足n≥2的整数，上述m为满足n＞m≥1的整数。
5.根据权利要求4所述的超声波探伤装置，其特征在于，
上述超声波探头所具有的上述n个振子以等间隔d（mm）的排列间距排列；
在将上述n个振子的排列方向与上述被探伤材料的超声波所入射的表面所成的角度设为θ（°）、将上述切换的各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度设为W1（mm）时，上述收发控制部件以满足下述式（2）的切换间距个数K（个）按顺序切换上述选择振子，
K≤W1·cosθ／d…（2）。
6.一种超声波探伤装置，其特征在于，该超声波探伤装置包括：
第1超声波探头，其与作为被探伤材料的管相对配置，用于检测在上述管上产生的轴向伤痕；
第2超声波探头，其与上述管相对配置，用于检测在上述管上产生的周向伤痕；
第3超声波探头，其与上述管相对配置，用于检测在上述管上产生的夹层；
第1收发控制部件，其由上述第1超声波探头所具有的振子相对于上述管收发超声波；
第2收发控制部件，其由上述第2超声波探头所具有的振子相对于上述管收发超声波；
第3收发控制部件，其由上述第3超声波探头所具有的振子相对于上述管收发超声波；
驱动部件，其使上述管沿周向旋转，并且，使上述第1～第3超声波探头沿上述管的轴向相对移动；
从上述第1～第3超声波探头中选择的至少1个超声波探头是权利要求4或5所述的超声波探头，该选择超声波探头所具有的n个振子的排列方向沿着上述管的轴向；
上述第1～第3收发控制部件中的、与上述选择超声波探头相对应的收发控制部件是权利要求4或5所述的收发控制部件；
上述驱动部件使上述管沿周向旋转，并使上述第1～第3超声波探头沿上述管的轴向相对移动，使得上述管的旋转每一圈时的上述第1～第3超声波探头沿上述管的轴向的相对移动量为上述第1～第3超声波探头相对于检测对象伤痕的上述管的轴向上的实质的有效波束宽度中的、最小的实质的有效波束宽度以下，
另外，对于上述第1～第3超声波探头中的上述选择超声波探头，“上述第1～第3超声波探头相对于检测对象伤痕的上述管的轴向上的实质的有效波束宽度”的意思是指，将在上述选择超声波探头的各选择振子沿着振子的排列方向扫描时得到的检测对象伤痕的回波强度的分布合成，在该合成后的回波强度的分布中，伤痕回波强度为规定的强度以上的范围的长度；对于上述第1～第3超声波探头中的具有单一振子的超声波探头，“上述第1～第3超声波探头相对于检测对象伤痕的上述管的轴向上的实质的有效波束宽度”的意思是指，在该超声波探头沿管的轴向扫描时得到的检测对象伤痕的回波强度的分布中，伤痕回波强度为规定的强度以上的范围的长度。
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