JP2000146921A - 超音波探傷方法及び装置 - Google Patents
超音波探傷方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 くさびを使用しないで横波斜角探傷を可能と
する超音波探傷方法及び装置。 【解決手段】 検査対象物１３の表面に直接又は接触媒
質を介してアレイ状に配設された複数の垂直縦波振動子
１０と、前記複数の各垂直縦波振動子を、その配設位置
に応じた時間差を設けた送信用遅延時間制御装置６Ｔを
介して励振するか、または前記配設位置に応じた時間差
を設けて且つその配設位置内の送信電力の分布が所望の
分布となるようにそれぞれ重み付けをする送信電力重み
付けパルサ群７により励振することにより生ずる垂直応
力により、検査対象物１３内の斜め方向に超音波横波を
発生させて入射する超音波送信手段（９，１５，１６）
とを備える。
する超音波探傷方法及び装置。 【解決手段】 検査対象物１３の表面に直接又は接触媒
質を介してアレイ状に配設された複数の垂直縦波振動子
１０と、前記複数の各垂直縦波振動子を、その配設位置
に応じた時間差を設けた送信用遅延時間制御装置６Ｔを
介して励振するか、または前記配設位置に応じた時間差
を設けて且つその配設位置内の送信電力の分布が所望の
分布となるようにそれぞれ重み付けをする送信電力重み
付けパルサ群７により励振することにより生ずる垂直応
力により、検査対象物１３内の斜め方向に超音波横波を
発生させて入射する超音波送信手段（９，１５，１６）
とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、広く非破壊検査
技術に関し、特に、横波による斜角探傷を行う方法及び
装置に関する。
技術に関し、特に、横波による斜角探傷を行う方法及び
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】橋梁や造船、パイプラインなどの溶接部
のきずを検査する手段として超音波を使用した斜角探傷
法、とくに、超音波の横波を使用する探傷法が広く用い
られている。
のきずを検査する手段として超音波を使用した斜角探傷
法、とくに、超音波の横波を使用する探傷法が広く用い
られている。
【０００３】図５は横波斜角探傷における応力伝達を示
す図である。超音波の斜角探傷では、縦波、横波に関わ
らず、図５に示すように、超音波の振動子を所定の角度
を設けたくさびに取り付け、くさびを介して超音波を斜
めに送受信し探傷を行っている。さらに、横波による斜
角探傷では、通常、くさびと検査対象物の境界面でのモ
ード変換を利用し、横波のみを検査対象物に入射するこ
とにより探傷を行っている。またアレイ探触子を用いた
横波による斜角探傷では、例えば特開昭６１−２５３４
５８号公報等に示されているように、アレイ探触子を探
傷接触面に対し傾きを有したくさびに取り付け、横波を
斜めに入射し、探傷を行う方法が使われている。
す図である。超音波の斜角探傷では、縦波、横波に関わ
らず、図５に示すように、超音波の振動子を所定の角度
を設けたくさびに取り付け、くさびを介して超音波を斜
めに送受信し探傷を行っている。さらに、横波による斜
角探傷では、通常、くさびと検査対象物の境界面でのモ
ード変換を利用し、横波のみを検査対象物に入射するこ
とにより探傷を行っている。またアレイ探触子を用いた
横波による斜角探傷では、例えば特開昭６１−２５３４
５８号公報等に示されているように、アレイ探触子を探
傷接触面に対し傾きを有したくさびに取り付け、横波を
斜めに入射し、探傷を行う方法が使われている。
【０００４】図７は従来のアレイ探触子を用いた横波斜
角探傷の説明図である。図７において、１は超音波の送
受波用の振動子であり、くさび２の傾斜面に複数個が所
定間隔でアレイ状に配設される。３はダンパー材、６は
複数の各振動子毎にそれぞれ送信時及び受信時の遅延時
間が制御される複数の遅延時間可変素子を含む遅延時間
制御装置、５は複数の各振動子毎にそれぞれ遅延時間可
変素子を介して、送信パルスを供給すると共に、受信信
号を入力して増幅する超音波パルサ・レシーバ群であ
る。１１はくさび２と検査対象物１３との境界面でモー
ド変換された入射横波である。
角探傷の説明図である。図７において、１は超音波の送
受波用の振動子であり、くさび２の傾斜面に複数個が所
定間隔でアレイ状に配設される。３はダンパー材、６は
複数の各振動子毎にそれぞれ送信時及び受信時の遅延時
間が制御される複数の遅延時間可変素子を含む遅延時間
制御装置、５は複数の各振動子毎にそれぞれ遅延時間可
変素子を介して、送信パルスを供給すると共に、受信信
号を入力して増幅する超音波パルサ・レシーバ群であ
る。１１はくさび２と検査対象物１３との境界面でモー
ド変換された入射横波である。
【０００５】図７のように構成された装置を用いて、遅
延時間制御装置６内の各遅延時間可変素子毎の遅延時間
をそれぞれ制御することにより検査対象物１３に対して
超音波ビームを所定の斜め方向に送受信して探傷を行う
ことができる。
延時間制御装置６内の各遅延時間可変素子毎の遅延時間
をそれぞれ制御することにより検査対象物１３に対して
超音波ビームを所定の斜め方向に送受信して探傷を行う
ことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来技術
においても、横波を用いた斜角探傷では、くさびを用い
て斜め方向に超音波を送受信する方法が行われている。
しかしながら、この方法では、くさび内透過距離が長く
なることによるくさび内の減衰、各振動子から発せられ
る超音波の透過距離の差により生じる減衰差、探触子の
接触面の摩耗によるくさび角度の変化による屈折角の変
化、くさび内での超音波の反射による不要エコーが発生
するなど、くさびを使用することによる問題が発生して
いる。また、くさび材料と被検体材料の特性インピーダ
ンスの差異による反射によって、送波及び受波の感度が
著しく低下した。また、多数の素子を配列したアレイ探
触子でくさびを用いた場合、斜角探触子が大きくなって
しまうという問題点もある。
においても、横波を用いた斜角探傷では、くさびを用い
て斜め方向に超音波を送受信する方法が行われている。
しかしながら、この方法では、くさび内透過距離が長く
なることによるくさび内の減衰、各振動子から発せられ
る超音波の透過距離の差により生じる減衰差、探触子の
接触面の摩耗によるくさび角度の変化による屈折角の変
化、くさび内での超音波の反射による不要エコーが発生
するなど、くさびを使用することによる問題が発生して
いる。また、くさび材料と被検体材料の特性インピーダ
ンスの差異による反射によって、送波及び受波の感度が
著しく低下した。また、多数の素子を配列したアレイ探
触子でくさびを用いた場合、斜角探触子が大きくなって
しまうという問題点もある。
【０００７】本発明は、上記のような従来の問題点を解
消するためになされたもので、くさびを使用しない横波
斜角探傷を可能として、くさびの利用に基づく超音波の
減衰等の種々の問題点がなく、簡単な構成で検出精度が
高く、しかも小型でコンパクトな装置を構成できる超音
波探傷方法及び装置を提供するものである。
消するためになされたもので、くさびを使用しない横波
斜角探傷を可能として、くさびの利用に基づく超音波の
減衰等の種々の問題点がなく、簡単な構成で検出精度が
高く、しかも小型でコンパクトな装置を構成できる超音
波探傷方法及び装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
超音波探傷方法は、被検体表面に直接又は接触媒質を介
して複数の垂直縦波振動子をアレイ状に配設し、前記複
数の各垂直縦波振動子をその配設位置に応じた時間差を
設けて励振するか、または前記配設位置に応じた時間差
を設けて且つその配設位置内の送信電力の分布が所望の
分布となるようにそれぞれ重み付けして励振することに
より生ずる垂直応力により、前記被検体内の斜め方向に
超音波横波を発生させて入射するものである。
超音波探傷方法は、被検体表面に直接又は接触媒質を介
して複数の垂直縦波振動子をアレイ状に配設し、前記複
数の各垂直縦波振動子をその配設位置に応じた時間差を
設けて励振するか、または前記配設位置に応じた時間差
を設けて且つその配設位置内の送信電力の分布が所望の
分布となるようにそれぞれ重み付けして励振することに
より生ずる垂直応力により、前記被検体内の斜め方向に
超音波横波を発生させて入射するものである。
【０００９】本発明の請求項２に係る超音波探傷方法
は、被検体表面に直接又は接触媒質を介して送受波兼用
の複数の垂直縦波振動子をアレイ状に配設し、前記送受
波兼用の複数の各垂直縦波振動子を、その配設位置に応
じた時間差を設けて励振するか、または前記配設位置に
応じた時間差を設けて且つその配設位置内の送信電力の
分布が所望の分布となるようにそれぞれ重み付けして励
振することにより生ずる垂直応力により、前記被検体内
の斜め方向に超音波横波を発生させて入射し、前記被検
体内から反射される超音波横波に基づく垂直応力を前記
送受波兼用の複数の各垂直縦波振動子によりそれぞれ受
波し、これらの各受波出力を、その受波振動子の配設位
置に応じた時間差を設けて合成するか、または前記配設
位置に応じた時間差を設けて且つその配設位置内の信号
増幅率の分布が所望の分布となるようにそれぞれ重み付
けして増幅することにより得られる各出力を合成し、こ
の合成信号を受信出力とするものである。
は、被検体表面に直接又は接触媒質を介して送受波兼用
の複数の垂直縦波振動子をアレイ状に配設し、前記送受
波兼用の複数の各垂直縦波振動子を、その配設位置に応
じた時間差を設けて励振するか、または前記配設位置に
応じた時間差を設けて且つその配設位置内の送信電力の
分布が所望の分布となるようにそれぞれ重み付けして励
振することにより生ずる垂直応力により、前記被検体内
の斜め方向に超音波横波を発生させて入射し、前記被検
体内から反射される超音波横波に基づく垂直応力を前記
送受波兼用の複数の各垂直縦波振動子によりそれぞれ受
波し、これらの各受波出力を、その受波振動子の配設位
置に応じた時間差を設けて合成するか、または前記配設
位置に応じた時間差を設けて且つその配設位置内の信号
増幅率の分布が所望の分布となるようにそれぞれ重み付
けして増幅することにより得られる各出力を合成し、こ
の合成信号を受信出力とするものである。
【００１０】本発明の請求項３に係る超音波探傷方法
は、被検体表面に直接又は接触媒質を介して送波用の複
数の垂直縦波振動子と受波用の複数の垂直縦波振動子と
をそれぞれアレイ状に配設し、前記送波用の複数の各垂
直縦波振動子を、その配設位置に応じた時間差を設けて
励振するか、または前記配設位置に応じた時間差を設け
て且つその配設位置内の送信電力の分布が所望の分布と
なるようにそれぞれ重み付けして励振することにより生
ずる垂直応力により、前記被検体内の斜め方向に超音波
横波を発生させて入射し、前記被検体内から反射される
超音波横波に基づく垂直応力を前記受波用の複数の各垂
直縦波振動子によりそれぞれ受波し、これらの各受波出
力を、その受波振動子の配設位置に応じた時間差を設け
て合成するか、または前記配設位置に応じた時間差を設
けて且つその配設位置内の信号増幅率の分布が所望の分
布となるようにそれぞれ重み付けして増幅することによ
り得られる各出力を合成し、この合成信号を受信出力と
するものである。
は、被検体表面に直接又は接触媒質を介して送波用の複
数の垂直縦波振動子と受波用の複数の垂直縦波振動子と
をそれぞれアレイ状に配設し、前記送波用の複数の各垂
直縦波振動子を、その配設位置に応じた時間差を設けて
励振するか、または前記配設位置に応じた時間差を設け
て且つその配設位置内の送信電力の分布が所望の分布と
なるようにそれぞれ重み付けして励振することにより生
ずる垂直応力により、前記被検体内の斜め方向に超音波
横波を発生させて入射し、前記被検体内から反射される
超音波横波に基づく垂直応力を前記受波用の複数の各垂
直縦波振動子によりそれぞれ受波し、これらの各受波出
力を、その受波振動子の配設位置に応じた時間差を設け
て合成するか、または前記配設位置に応じた時間差を設
けて且つその配設位置内の信号増幅率の分布が所望の分
布となるようにそれぞれ重み付けして増幅することによ
り得られる各出力を合成し、この合成信号を受信出力と
するものである。
【００１１】本発明の請求項４に係る超音波探傷方法
は、前記請求項２又は３に係る超音波探傷方法におい
て、前記送受波兼用又は送波用の複数の各垂直縦波振動
子を励振する際の各励振振動子の配設位置に応じて設け
る時間差は、前記被検体内の斜め方向に発生させて入射
する超音波横波のビーム方位を所望の角度方向とするよ
うに前記時間差を制御すると共に、前記送受波兼用又は
受波用の複数の各垂直縦波振動子により受波する際の各
受波振動子の配設位置に応じて設ける時間差は、前記被
検体内の所望の探傷角度方向から反射される超音波横波
に基づく受波合成出力が最大となるように前記時間差を
制御するものである。
は、前記請求項２又は３に係る超音波探傷方法におい
て、前記送受波兼用又は送波用の複数の各垂直縦波振動
子を励振する際の各励振振動子の配設位置に応じて設け
る時間差は、前記被検体内の斜め方向に発生させて入射
する超音波横波のビーム方位を所望の角度方向とするよ
うに前記時間差を制御すると共に、前記送受波兼用又は
受波用の複数の各垂直縦波振動子により受波する際の各
受波振動子の配設位置に応じて設ける時間差は、前記被
検体内の所望の探傷角度方向から反射される超音波横波
に基づく受波合成出力が最大となるように前記時間差を
制御するものである。
【００１２】本発明の請求項５に係る超音波探傷装置
は、被検体表面に直接又は接触媒質を介してアレイ状に
配設された複数の垂直縦波振動子と、前記複数の各垂直
縦波振動子をその配設位置に応じた時間差を設けて励振
するか、または前記配設位置に応じた時間差を設けて且
つその配設位置内の送信電力の分布が所望の分布となる
ようにそれぞれ重み付けして励振することにより生ずる
垂直応力により、前記被検体内の斜め方向に超音波横波
を発生させて入射する超音波送信手段とを備えたもので
ある。
は、被検体表面に直接又は接触媒質を介してアレイ状に
配設された複数の垂直縦波振動子と、前記複数の各垂直
縦波振動子をその配設位置に応じた時間差を設けて励振
するか、または前記配設位置に応じた時間差を設けて且
つその配設位置内の送信電力の分布が所望の分布となる
ようにそれぞれ重み付けして励振することにより生ずる
垂直応力により、前記被検体内の斜め方向に超音波横波
を発生させて入射する超音波送信手段とを備えたもので
ある。
【００１３】本発明の請求項６に係る超音波探傷装置
は、被検体表面に直接又は接触媒質を介してアレイ状に
配設された送受波兼用の複数の垂直縦波振動子と、前記
送受波兼用の複数の各垂直縦波振動子を、その配設位置
に応じた時間差を設けて励振するか、または前記配設位
置に応じた時間差を設けて且つその配設位置内の送信電
力の分布が所望の分布となるようにそれぞれ重み付けし
て励振することにより生ずる垂直応力により、前記被検
体内の斜め方向に超音波横波を発生させて入射する超音
波送信手段と、前記被検体内から反射される超音波横波
に基づく垂直応力を前記送受波兼用の複数の各垂直縦波
振動子によりそれぞれ受波し、これらの各受波出力を、
その受波振動子の配設位置に応じた時間差を設けて合成
するか、または前記配設位置に応じた時間差を設けて且
つその配設位置内の信号増幅率の分布が所望の分布とな
るようにそれぞれ重み付けして増幅することにより得ら
れる各出力を合成し、この合成信号を受信出力とする超
音波受信手段とを備えたものである。
は、被検体表面に直接又は接触媒質を介してアレイ状に
配設された送受波兼用の複数の垂直縦波振動子と、前記
送受波兼用の複数の各垂直縦波振動子を、その配設位置
に応じた時間差を設けて励振するか、または前記配設位
置に応じた時間差を設けて且つその配設位置内の送信電
力の分布が所望の分布となるようにそれぞれ重み付けし
て励振することにより生ずる垂直応力により、前記被検
体内の斜め方向に超音波横波を発生させて入射する超音
波送信手段と、前記被検体内から反射される超音波横波
に基づく垂直応力を前記送受波兼用の複数の各垂直縦波
振動子によりそれぞれ受波し、これらの各受波出力を、
その受波振動子の配設位置に応じた時間差を設けて合成
するか、または前記配設位置に応じた時間差を設けて且
つその配設位置内の信号増幅率の分布が所望の分布とな
るようにそれぞれ重み付けして増幅することにより得ら
れる各出力を合成し、この合成信号を受信出力とする超
音波受信手段とを備えたものである。
【００１４】本発明の請求項７に係る超音波探傷装置
は、被検体表面に直接又は接触媒質を介してアレイ状に
配設された送波用の複数の垂直縦波振動子及び受波用の
複数の垂直縦波振動子と、前記送波用の複数の各垂直縦
波振動子を、その配設位置に応じた時間差を設けて励振
するか、または前記配設位置に応じた時間差を設けて且
つその配設位置内の送信電力の分布が所望の分布となる
ようにそれぞれ重み付けして励振することにより生ずる
垂直応力により、前記被検体内の斜め方向に超音波横波
を発生させて入射する超音波送信手段と、前記被検体内
から反射される超音波横波に基づく垂直応力を前記送波
用の複数の各垂直縦波振動子によりそれぞれ受波し、こ
れらの各受波出力を、その受波振動子の配設位置に応じ
た時間差を設けて合成するか、または前記配設位置に応
じた時間差を設けて且つその配設位置内の信号増幅率の
分布が所望の分布となるようにそれぞれ重み付けして増
幅することにより得られる各出力を合成し、この合成信
号を受信出力とする超音波受信手段とを備えたものであ
る。
は、被検体表面に直接又は接触媒質を介してアレイ状に
配設された送波用の複数の垂直縦波振動子及び受波用の
複数の垂直縦波振動子と、前記送波用の複数の各垂直縦
波振動子を、その配設位置に応じた時間差を設けて励振
するか、または前記配設位置に応じた時間差を設けて且
つその配設位置内の送信電力の分布が所望の分布となる
ようにそれぞれ重み付けして励振することにより生ずる
垂直応力により、前記被検体内の斜め方向に超音波横波
を発生させて入射する超音波送信手段と、前記被検体内
から反射される超音波横波に基づく垂直応力を前記送波
用の複数の各垂直縦波振動子によりそれぞれ受波し、こ
れらの各受波出力を、その受波振動子の配設位置に応じ
た時間差を設けて合成するか、または前記配設位置に応
じた時間差を設けて且つその配設位置内の信号増幅率の
分布が所望の分布となるようにそれぞれ重み付けして増
幅することにより得られる各出力を合成し、この合成信
号を受信出力とする超音波受信手段とを備えたものであ
る。
【００１５】本発明の請求項８に係る超音波探傷装置
は、前記請求項６又は７に係る超音波探傷装置におい
て、前記送受波兼用又は送波用の複数の各垂直縦波振動
子を励振する際の各励振振動子の配設位置に応じて設け
る時間差は、前記被検体内の斜めの方向に発生させて入
射する超音波横波のビーム方位を所望の角度方向とする
ように前記時間差を制御すると共に、前記送受波兼用又
は受波用の複数の各垂直縦波振動子により受波する際の
各受波振動子の配設位置に応じて設ける時間差は、前記
被検体内の所望の探傷角度方向から反射される超音波横
波に基づく受波合成出力が最大となるように前記時間差
を制御する送信及び受信の時間差制御手段を有するもの
である。
は、前記請求項６又は７に係る超音波探傷装置におい
て、前記送受波兼用又は送波用の複数の各垂直縦波振動
子を励振する際の各励振振動子の配設位置に応じて設け
る時間差は、前記被検体内の斜めの方向に発生させて入
射する超音波横波のビーム方位を所望の角度方向とする
ように前記時間差を制御すると共に、前記送受波兼用又
は受波用の複数の各垂直縦波振動子により受波する際の
各受波振動子の配設位置に応じて設ける時間差は、前記
被検体内の所望の探傷角度方向から反射される超音波横
波に基づく受波合成出力が最大となるように前記時間差
を制御する送信及び受信の時間差制御手段を有するもの
である。
【００１６】本発明の請求項９に係る超音波探傷装置
は、前記請求項６に係る超音波探傷装置において、前記
アレイ状に配設された送受波兼用の複数の垂直縦波振動
子を一体化して送受波兼用のアレイ探触子として構成し
たものである。
は、前記請求項６に係る超音波探傷装置において、前記
アレイ状に配設された送受波兼用の複数の垂直縦波振動
子を一体化して送受波兼用のアレイ探触子として構成し
たものである。
【００１７】本発明の請求項１０に係る超音波探傷装置
は、前記請求項７に係る超音波探傷装置において、前記
それぞれアレイ状に配設された送波用の複数の垂直縦波
振動子及び受波用の複数の垂直縦波振動子を、送波用の
複数の垂直縦波振動子のみを一体化した送波用アレイ探
触子及び受波用の複数の垂直縦波振動子のみを一体化し
た受波用アレイ探触子として構成したものである。
は、前記請求項７に係る超音波探傷装置において、前記
それぞれアレイ状に配設された送波用の複数の垂直縦波
振動子及び受波用の複数の垂直縦波振動子を、送波用の
複数の垂直縦波振動子のみを一体化した送波用アレイ探
触子及び受波用の複数の垂直縦波振動子のみを一体化し
た受波用アレイ探触子として構成したものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明は、複数の垂直縦波振動子
またはこれらを一体化したアレイ探触子を用いた横波に
よる斜角探傷において、従来のくさびを使用しない新技
術であるので、最初の本発明の概要と原理について説明
する。図５は本発明に係る横波斜角探傷における応力伝
達の説明図であり、図６は従来のくさびを用いた場合と
本発明での振動子の配設位置の相違の説明図である。
またはこれらを一体化したアレイ探触子を用いた横波に
よる斜角探傷において、従来のくさびを使用しない新技
術であるので、最初の本発明の概要と原理について説明
する。図５は本発明に係る横波斜角探傷における応力伝
達の説明図であり、図６は従来のくさびを用いた場合と
本発明での振動子の配設位置の相違の説明図である。
【００１９】図５の下部拡大図に示すように、斜角探傷
では、接触媒質を介して検査対象物に超音波を入射して
いる。接触媒質は通常マシン油など液体であるため、せ
ん断応力は伝達されず、探傷接触面に垂直な応力のみ検
査対象物に伝達される。同様に、検査対象物内のきず等
からの超音波の反射波も探傷接触面に垂直な応力のみが
くさび中に伝達される。従って図６のように複数の振動
子を用いて斜角探傷をする場合のくさびは、複数の各振
動子から発生され探傷接触面に伝達される垂直応力にそ
れぞれ少しずつ時間差を与える機能を果していることに
なる。従ってくさびを使用しなくとも、探傷接触面に与
える垂直応力の時間差を、くさびを用いた場合の時間差
と同じにすることにより横波斜角の探傷が可能となる。
では、接触媒質を介して検査対象物に超音波を入射して
いる。接触媒質は通常マシン油など液体であるため、せ
ん断応力は伝達されず、探傷接触面に垂直な応力のみ検
査対象物に伝達される。同様に、検査対象物内のきず等
からの超音波の反射波も探傷接触面に垂直な応力のみが
くさび中に伝達される。従って図６のように複数の振動
子を用いて斜角探傷をする場合のくさびは、複数の各振
動子から発生され探傷接触面に伝達される垂直応力にそ
れぞれ少しずつ時間差を与える機能を果していることに
なる。従ってくさびを使用しなくとも、探傷接触面に与
える垂直応力の時間差を、くさびを用いた場合の時間差
と同じにすることにより横波斜角の探傷が可能となる。
【００２０】さらに複数の振動子からの各垂直応力によ
り形成される超音波ビームは、指向性を有している。従
ってくさびを使用しないで複数の振動子を同時に励振す
る際に、その配設位置の中心部を強く、両端部を弱く重
み付けをして励振することにより超音波ビームに任意の
指向性パターン（例えばサイドローブを低減させた形状
等）を与えることができる。
り形成される超音波ビームは、指向性を有している。従
ってくさびを使用しないで複数の振動子を同時に励振す
る際に、その配設位置の中心部を強く、両端部を弱く重
み付けをして励振することにより超音波ビームに任意の
指向性パターン（例えばサイドローブを低減させた形状
等）を与えることができる。
【００２１】上記のように、斜角探傷時の探傷接触面に
与える垂直応力の時間差と重み付けを制御することによ
り、くさびを用いることなく横波斜角探傷が可能とな
る。またこの垂直応力の時間差と重み付けの制御は、超
音波の送信側でのみに行うことも、送信側と受信側の両
方について行うこともできる。さらにいずれの側におい
ても、時間差と重み付けの制御は、必ずしも両方を必要
とするものではなく、時間差の制御のみとすることもで
きる。図６の本発明での振動子の配設例は、被検体表面
に直接又は接触媒質を介して送受波兼用の複数の垂直縦
波振動子をアレイ状に配設した例を示している。以下図
６の本発明での振動子の配設例において、送信時の時間
差と重み付けの制御方法及び受信時の時間差と重み付け
の制御方法を説明する。
与える垂直応力の時間差と重み付けを制御することによ
り、くさびを用いることなく横波斜角探傷が可能とな
る。またこの垂直応力の時間差と重み付けの制御は、超
音波の送信側でのみに行うことも、送信側と受信側の両
方について行うこともできる。さらにいずれの側におい
ても、時間差と重み付けの制御は、必ずしも両方を必要
とするものではなく、時間差の制御のみとすることもで
きる。図６の本発明での振動子の配設例は、被検体表面
に直接又は接触媒質を介して送受波兼用の複数の垂直縦
波振動子をアレイ状に配設した例を示している。以下図
６の本発明での振動子の配設例において、送信時の時間
差と重み付けの制御方法及び受信時の時間差と重み付け
の制御方法を説明する。
【００２２】図６の本発明での振動子の配設例におい
て、送信側の制御としては、例えばアレイ状に配設され
た送受波兼用の複数の各垂直縦波振動子を励振するタイ
ミングをそれぞれ制御し、その配設位置に応じた時間差
を設けて順次励振するか、または前記配設位置に応じた
時間差を設けて且つその配設位置内の送信電力の分布が
所望の分布となるようにそれぞれ重み付けして励振する
ようにする。そしてこの複数の各振動子の励振 (通常は
一定周期毎のバースト波等の繰返し励振）ことにより生
ずる垂直応力により、被検体内の斜め方向に超音波横波
を発生させて入射せしめる。
て、送信側の制御としては、例えばアレイ状に配設され
た送受波兼用の複数の各垂直縦波振動子を励振するタイ
ミングをそれぞれ制御し、その配設位置に応じた時間差
を設けて順次励振するか、または前記配設位置に応じた
時間差を設けて且つその配設位置内の送信電力の分布が
所望の分布となるようにそれぞれ重み付けして励振する
ようにする。そしてこの複数の各振動子の励振 (通常は
一定周期毎のバースト波等の繰返し励振）ことにより生
ずる垂直応力により、被検体内の斜め方向に超音波横波
を発生させて入射せしめる。
【００２３】また図６の本発明での振動子の配設例にお
いて、受信側の制御としては、例えば、前記被検体内か
ら反射される超音波横波に基づく垂直応力を前記送受波
兼用の複数の各垂直縦波振動子によりそれぞれ受波し、
これらの各受波出力を、その受波振動子の配設位置に応
じた時間差を設けて合成するか、または前記配設位置に
応じた時間差を設けて且つその配設位置内の受信器での
信号増幅率の分布が所望の分布となるようにそれぞれ重
み付けして増幅することにより得られる各出力を合成
し、この合成信号を受信出力とするようにする。そして
送信側に２通の制御法があり、受信側にも２通りの制御
法があるので、送信側と受信側の両方で制御を行う場合
には、４通りの制御法があることになる。
いて、受信側の制御としては、例えば、前記被検体内か
ら反射される超音波横波に基づく垂直応力を前記送受波
兼用の複数の各垂直縦波振動子によりそれぞれ受波し、
これらの各受波出力を、その受波振動子の配設位置に応
じた時間差を設けて合成するか、または前記配設位置に
応じた時間差を設けて且つその配設位置内の受信器での
信号増幅率の分布が所望の分布となるようにそれぞれ重
み付けして増幅することにより得られる各出力を合成
し、この合成信号を受信出力とするようにする。そして
送信側に２通の制御法があり、受信側にも２通りの制御
法があるので、送信側と受信側の両方で制御を行う場合
には、４通りの制御法があることになる。
【００２４】実施形態１ 実施形態１では、送受波兼用の複数の垂直縦波振動子を
用い、送信側と受信側の両方で時間差及び重み付け制御
を行う例を示している。図１は本発明の実施形態１に係
る超音波探傷装置の構成図である。図１において、１０
は複数ｎ個の送受波兼用の垂直縦波振動子で、検査対象
物１３の表面に直接又は接触媒質を介して所定間隔でア
レイ状に配設される。６Ｔ，６Ｒは送信用、受信用の遅
延時間制御装置であり、それぞれ各振動子毎に送信時、
受信時の各遅延時間がそれぞれ外部から制御されるｎ個
の遅延時間可変素子を含んでいる。なお図１の例におい
ては、各遅延時間可変素子は、各振動子＃１，＃２，＃
３，…＃ｎの配設位置に応じ、各遅延時間ｔ1 ，ｔ2 ，
ｔ3 …ｔn は順次減少し且つ所定の時間差が生じるよう
に制御装置９によって制御される。従って各遅延時間の
時間差Δｔ＝ｔ1 −ｔ2 ＝ｔ2 −ｔ3 ＝…は一定であ
る。
用い、送信側と受信側の両方で時間差及び重み付け制御
を行う例を示している。図１は本発明の実施形態１に係
る超音波探傷装置の構成図である。図１において、１０
は複数ｎ個の送受波兼用の垂直縦波振動子で、検査対象
物１３の表面に直接又は接触媒質を介して所定間隔でア
レイ状に配設される。６Ｔ，６Ｒは送信用、受信用の遅
延時間制御装置であり、それぞれ各振動子毎に送信時、
受信時の各遅延時間がそれぞれ外部から制御されるｎ個
の遅延時間可変素子を含んでいる。なお図１の例におい
ては、各遅延時間可変素子は、各振動子＃１，＃２，＃
３，…＃ｎの配設位置に応じ、各遅延時間ｔ1 ，ｔ2 ，
ｔ3 …ｔn は順次減少し且つ所定の時間差が生じるよう
に制御装置９によって制御される。従って各遅延時間の
時間差Δｔ＝ｔ1 −ｔ2 ＝ｔ2 −ｔ3 ＝…は一定であ
る。
【００２５】図１の７は送信電力重み付けパルサ群であ
り、各振動子を励振する際に、その配設位置内の送信電
力の分布が所望の分布となるようにそれぞれ重み付けし
て励振するｎ個のパルサを含んでいる。例えば送信電力
が、振動子＃１と＃ｎの間の中心部では最大となり、＃
１及び＃ｎの両端部では最小となるような分布とする。
８は受信増幅率重み付けはレシーバ群であり、各振動子
が受波した受信信号を増幅する際に、その配設位置内の
信号増幅率の分布が所望の分布となるようにそれぞれ重
み付けて増幅するｎ個のレシーバを含んでいる。例えば
送信電力の分布と同一の分布となるようにしてもよい。
なお、それぞれ重み付けして増幅されたｎ個の出力は合
成され、この合成信号が受信出力となる。
り、各振動子を励振する際に、その配設位置内の送信電
力の分布が所望の分布となるようにそれぞれ重み付けし
て励振するｎ個のパルサを含んでいる。例えば送信電力
が、振動子＃１と＃ｎの間の中心部では最大となり、＃
１及び＃ｎの両端部では最小となるような分布とする。
８は受信増幅率重み付けはレシーバ群であり、各振動子
が受波した受信信号を増幅する際に、その配設位置内の
信号増幅率の分布が所望の分布となるようにそれぞれ重
み付けて増幅するｎ個のレシーバを含んでいる。例えば
送信電力の分布と同一の分布となるようにしてもよい。
なお、それぞれ重み付けして増幅されたｎ個の出力は合
成され、この合成信号が受信出力となる。
【００２６】９は制御装置であり、送信用、受信用遅延
時間制御装置６Ｔ，６Ｒ内のｎ個の遅延時間可変素子の
各遅延時間、送信電力重み付けパルサ群７の送信タイミ
ング及び送信電力重み付け、及び受信増幅率重み付けレ
シーバ群の受信タイミング及び受信増幅率重み付け等の
制御を行う。１１は入射横波、１２は反射横波、１３は
検査対象物、１５はデータ処理装置、１６はパソコンで
あり、制御装置９及びデータ処理装置１５を制御する。
１７は検査対象物１３内のきずである。
時間制御装置６Ｔ，６Ｒ内のｎ個の遅延時間可変素子の
各遅延時間、送信電力重み付けパルサ群７の送信タイミ
ング及び送信電力重み付け、及び受信増幅率重み付けレ
シーバ群の受信タイミング及び受信増幅率重み付け等の
制御を行う。１１は入射横波、１２は反射横波、１３は
検査対象物、１５はデータ処理装置、１６はパソコンで
あり、制御装置９及びデータ処理装置１５を制御する。
１７は検査対象物１３内のきずである。
【００２７】図１の複数の各垂直縦波振動子１０に、図
６のくさびを用いた場合と同様の遅延時間を与えるとす
ると、この遅延時間は以下のように求められる。図６の
くさびを用いた横波斜角の場合、屈折の法則（スネルの
法則）により次式（１）が成り立つ。
６のくさびを用いた場合と同様の遅延時間を与えるとす
ると、この遅延時間は以下のように求められる。図６の
くさびを用いた横波斜角の場合、屈折の法則（スネルの
法則）により次式（１）が成り立つ。
【００２８】
【数１】
【００２９】ここでθ：横波屈折角 α：縦波入射角（＝くさび角度） ＣS2：検査対象物中の横波音速 ＣL1：くさび中の縦波音速である。
【００３０】図６に示すように、複数の各垂直縦波振動
子にそれぞれ＃１，＃２，…＃ｎの番号をつけ、図に示
した斜め方向に超音波横波を発生させようとした場合、
＃ｉの振動子に与える遅延時間ｔi は、探傷接触面上で
の＃ｉの振動子の位置までのくさび内透過距離差（ｎ−
ｉ）・Ｐ・ｓｉｎαをくさび中の音速ＣL2で除した値に
対応するため、次式（２）で表される。
子にそれぞれ＃１，＃２，…＃ｎの番号をつけ、図に示
した斜め方向に超音波横波を発生させようとした場合、
＃ｉの振動子に与える遅延時間ｔi は、探傷接触面上で
の＃ｉの振動子の位置までのくさび内透過距離差（ｎ−
ｉ）・Ｐ・ｓｉｎαをくさび中の音速ＣL2で除した値に
対応するため、次式（２）で表される。
【００３１】
【数２】
【００３２】ここでＰ：振動子の配列ピッチ ｎ：振動子の総数である。 式（１），（２）より、屈折角の横波を発生させるため
に＃ｉの振動子に与える遅延時間ｔi は次式（３）とな
る。
に＃ｉの振動子に与える遅延時間ｔi は次式（３）とな
る。
【００３３】
【数３】
【００３４】送信用遅延時間制御装置６Ｔは、送信電力
重み付けパルサ群７からの各パルサ出力に対して、式
（３）で算出される各振動子毎の遅延時間を与えるよう
に制御装置９により制御され、同様に受信用遅延時間制
御装置６Ｒは、各振動子が受波した複数の各受信信号に
対して式（３）で算出される各振動子毎の遅延時間を与
えるように制御装置９によって制御される。その結果、
くさびを用いることなく、検査対象物１３内の所定の斜
め方向での横波斜角探傷が可能となる。
重み付けパルサ群７からの各パルサ出力に対して、式
（３）で算出される各振動子毎の遅延時間を与えるよう
に制御装置９により制御され、同様に受信用遅延時間制
御装置６Ｒは、各振動子が受波した複数の各受信信号に
対して式（３）で算出される各振動子毎の遅延時間を与
えるように制御装置９によって制御される。その結果、
くさびを用いることなく、検査対象物１３内の所定の斜
め方向での横波斜角探傷が可能となる。
【００３５】なお制御装置９は、送信用、受信用遅延時
間制御装置６Ｔ，６Ｒ内の各遅延時間可変素子の遅延時
間を制御して、超音波横波の入射角と反射角を所望の角
度方向とするように制御できるので、例えば超音波の送
受信毎にこの角度方向を少しずつ変更して所定のセクタ
範囲を走査するセクタスキャンによる探傷を行うことも
できる。
間制御装置６Ｔ，６Ｒ内の各遅延時間可変素子の遅延時
間を制御して、超音波横波の入射角と反射角を所望の角
度方向とするように制御できるので、例えば超音波の送
受信毎にこの角度方向を少しずつ変更して所定のセクタ
範囲を走査するセクタスキャンによる探傷を行うことも
できる。
【００３６】さらに図１においては、送信電力重み付け
パルサ群７が、ｎ個の振動子の配設位置内の送信電力の
分布が所望の分布となるように重み付けした各送信信号
を送信用遅延時間制御装置６Ｔを介して各振動子に供給
して励振を行い、また各振動子が反射波をそれぞれ受波
し、受信用遅延時間制御装置６Ｒを介して供給した各受
信信号を、受信増幅率重み付けレシーバ群８が、ｎ個の
振動子の配設位置内の信号増幅率の分布が所望の分布と
なるように重み付けをして増幅し、この増幅後の各出力
を合成し、この合成信号を受信器出力信号としているの
で、前記超音波の入射角、反射角の制御のほかに、超音
波の送波ビーム、受波ビームを所望のビームとして形成
できるように制御することができる。
パルサ群７が、ｎ個の振動子の配設位置内の送信電力の
分布が所望の分布となるように重み付けした各送信信号
を送信用遅延時間制御装置６Ｔを介して各振動子に供給
して励振を行い、また各振動子が反射波をそれぞれ受波
し、受信用遅延時間制御装置６Ｒを介して供給した各受
信信号を、受信増幅率重み付けレシーバ群８が、ｎ個の
振動子の配設位置内の信号増幅率の分布が所望の分布と
なるように重み付けをして増幅し、この増幅後の各出力
を合成し、この合成信号を受信器出力信号としているの
で、前記超音波の入射角、反射角の制御のほかに、超音
波の送波ビーム、受波ビームを所望のビームとして形成
できるように制御することができる。
【００３７】なお、上記各制御に必要とする制御パラメ
ータの入力は、制御装置９自体に入力するか、もしくは
制御装置９に接続したパソコン１６によってパラメータ
の転送を行うことができる。
ータの入力は、制御装置９自体に入力するか、もしくは
制御装置９に接続したパソコン１６によってパラメータ
の転送を行うことができる。
【００３８】実施形態２ 実施形態２では、送波用の複数の垂直縦波振動子と受波
用の複数の垂直縦波振動子を用い、送信側と受信側の両
方で時間差及び重み付け制御を行う例を示している。図
２は本発明の実施形態２に係る超音波探傷装置の構成図
である。図２の構成では、図１の送受波兼用の複数ｎ個
の垂直縦波振動子１０の代わりに、複数ｎ個の送波用垂
直縦波振動子１０Ｔと、複数ｎ個の受波用垂直縦波振動
子１０Ｒを用いる点が異っているが、その他の構成は図
１と同一である。
用の複数の垂直縦波振動子を用い、送信側と受信側の両
方で時間差及び重み付け制御を行う例を示している。図
２は本発明の実施形態２に係る超音波探傷装置の構成図
である。図２の構成では、図１の送受波兼用の複数ｎ個
の垂直縦波振動子１０の代わりに、複数ｎ個の送波用垂
直縦波振動子１０Ｔと、複数ｎ個の受波用垂直縦波振動
子１０Ｒを用いる点が異っているが、その他の構成は図
１と同一である。
【００３９】これはきず１７の形状により、反射横波の
大部分が入射横波とは異なる別の方向に反射される場合
に有効な探傷方法である。図２において、入射横波の角
度方向と反射横波を受波する方向とが異っているため、
送信用遅延時間制御装置６Ｔと受信用遅延時間制御装置
６Ｒ内における各遅延時間可変素子の遅延時間の制御は
それぞれ異なるものとなる。即ち送信側の各遅延時間
は、検査対象物１３内に入射する超音波横波の入射角が
所望の角度方向となるように制御され、受信側の各遅延
時間は、検査対象物１３内の所望の探傷方向から反射さ
れる超音波横波に基づく受波合成出力が最大となるよう
に制御される。
大部分が入射横波とは異なる別の方向に反射される場合
に有効な探傷方法である。図２において、入射横波の角
度方向と反射横波を受波する方向とが異っているため、
送信用遅延時間制御装置６Ｔと受信用遅延時間制御装置
６Ｒ内における各遅延時間可変素子の遅延時間の制御は
それぞれ異なるものとなる。即ち送信側の各遅延時間
は、検査対象物１３内に入射する超音波横波の入射角が
所望の角度方向となるように制御され、受信側の各遅延
時間は、検査対象物１３内の所望の探傷方向から反射さ
れる超音波横波に基づく受波合成出力が最大となるよう
に制御される。
【００４０】実施形態３ 実施形態３では、複数の垂直縦波振動子を一体化したア
レイ探触子を用いる例を示している。図３は本発明の実
施形態３に係るアレイ探触子の説明図である。図３の
（ａ）は図１の送受波兼用の複数の垂直縦波振動子を一
体化した送受波兼用のアレイ探触子４の例を示してい
る。
レイ探触子を用いる例を示している。図３は本発明の実
施形態３に係るアレイ探触子の説明図である。図３の
（ａ）は図１の送受波兼用の複数の垂直縦波振動子を一
体化した送受波兼用のアレイ探触子４の例を示してい
る。
【００４１】また図３の（ｂ）は、（ａ）の場合のアレ
イ探触子の表面を保護するため、傾きを有しないプロー
ブ探傷面保護用シュー１４をアレイ探触子４に取り付け
た場合を示している。図３の（ｂ）で使用するシュー１
４は、傾きを有しないため各振動子毎のシュー１４内の
遅延時間は均一であり、実施形態１の場合と同様の動作
を行う。
イ探触子の表面を保護するため、傾きを有しないプロー
ブ探傷面保護用シュー１４をアレイ探触子４に取り付け
た場合を示している。図３の（ｂ）で使用するシュー１
４は、傾きを有しないため各振動子毎のシュー１４内の
遅延時間は均一であり、実施形態１の場合と同様の動作
を行う。
【００４２】なお、図２に示した送波用の複数の垂直縦
波振動子１０Ｔと受波用の複数の垂直縦波振動子１０Ｒ
をアレイ探傷子に構成する場合には、送波用の複数の垂
直縦波振動子１０Ｔのみを一体化した送波用アレイ探触
子と、受波用の複数の垂直縦波振動子１０Ｒのみを一体
化した受波用アレイ探触子として構成するのが一般的で
ある。
波振動子１０Ｔと受波用の複数の垂直縦波振動子１０Ｒ
をアレイ探傷子に構成する場合には、送波用の複数の垂
直縦波振動子１０Ｔのみを一体化した送波用アレイ探触
子と、受波用の複数の垂直縦波振動子１０Ｒのみを一体
化した受波用アレイ探触子として構成するのが一般的で
ある。
【００４３】図４は図１の超音波探傷装置による探傷結
果例を示す図である。図４は、図１の装置において、振
動子の個数が１６、振動子の配列ピッチが０．５ｍｍの
アレイ探触子を用い、板厚６０ｍｍの試験片に加工した
深さ１２ｍｍ、φ２ｍｍのドリル穴を探傷角度４５゜と
なるよう時間差を設定し、さらに、駆動振動子群の中心
部が大きくなるような応力分布を与えて探傷した場合の
Ａスコープ波形の例を示している。図４の横軸は、横波
のビーム路程で示してある。なお、各振動子に与える遅
延時間は、式（３）により算出した。図４により十分な
感度でドリル穴を検出していることがわかる。
果例を示す図である。図４は、図１の装置において、振
動子の個数が１６、振動子の配列ピッチが０．５ｍｍの
アレイ探触子を用い、板厚６０ｍｍの試験片に加工した
深さ１２ｍｍ、φ２ｍｍのドリル穴を探傷角度４５゜と
なるよう時間差を設定し、さらに、駆動振動子群の中心
部が大きくなるような応力分布を与えて探傷した場合の
Ａスコープ波形の例を示している。図４の横軸は、横波
のビーム路程で示してある。なお、各振動子に与える遅
延時間は、式（３）により算出した。図４により十分な
感度でドリル穴を検出していることがわかる。
【００４４】このように本実施形態により、くさびを使
用しなくとも、横波斜角探傷が可能となり、くさび内の
信号の減衰差に代表されるような、くさびを用いること
による超音波探傷上の問題を取り除くことができる。ま
た、くさびを用いることがないため、斜角プローブの大
きさ、特に、プローブの高さを小さくすることができ
る。
用しなくとも、横波斜角探傷が可能となり、くさび内の
信号の減衰差に代表されるような、くさびを用いること
による超音波探傷上の問題を取り除くことができる。ま
た、くさびを用いることがないため、斜角プローブの大
きさ、特に、プローブの高さを小さくすることができ
る。
【００４５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、被検体表
面に直接又は接触媒質を介して複数の垂直縦波振動子を
アレイ状に配設し、前記複数の各垂直縦波振動子をその
配設位置に応じた時間差を設けて励振するか、または前
記配設位置に応じた時間差を設けて且つその配設位置内
の送信電力の分布が所望の分布となるようにそれぞれ重
み付けして励振することにより生ずる垂直応力により、
前記被検体内の斜め方向に超音波横波を発生させて入射
するようにしたので、くさびを使用しないで横波斜角入
射が可能となり、従来のくさび内における超音波の透過
距離差により生ずる減衰差に代表される問題を除去でき
る。またくさび材料と被検体材料の特性インピーダンス
の差異による反射をさけられるので、送波及び受波の感
度が著しく向上できる。
面に直接又は接触媒質を介して複数の垂直縦波振動子を
アレイ状に配設し、前記複数の各垂直縦波振動子をその
配設位置に応じた時間差を設けて励振するか、または前
記配設位置に応じた時間差を設けて且つその配設位置内
の送信電力の分布が所望の分布となるようにそれぞれ重
み付けして励振することにより生ずる垂直応力により、
前記被検体内の斜め方向に超音波横波を発生させて入射
するようにしたので、くさびを使用しないで横波斜角入
射が可能となり、従来のくさび内における超音波の透過
距離差により生ずる減衰差に代表される問題を除去でき
る。またくさび材料と被検体材料の特性インピーダンス
の差異による反射をさけられるので、送波及び受波の感
度が著しく向上できる。
【００４６】また本発明によれば、被検体表面に直接又
は接触媒質を介して送受波兼用の複数の垂直縦波振動子
をアレイ状に配設し、前記送受波兼用の複数の各垂直縦
波振動子を、その配設位置に応じた時間差を設けて励振
するか、または前記配設位置に応じた時間差を設けて且
つその配設位置内の送信電力の分布が所望の分布となる
ようにそれぞれ重み付けして励振することにより生ずる
垂直応力により、前記被検体内の斜め方向に超音波横波
を発生させて入射し、前記被検体内から反射される超音
波横波に基づく垂直応力を前記送受波兼用の複数の各垂
直縦波振動子によりそれぞれ受波し、これらの各受波出
力を、その受波振動子の配設位置に応じた時間差を設け
て合成するか、または前記配設位置に応じた時間差を設
けて且つその配設位置内の信号増幅率の分布が所望の分
布となるようにそれぞれ重み付けして増幅することによ
り得られる各出力を合成し、この合成信号を受信出力と
するようにしたので、くさびを使用しないで横波斜角探
傷が可能となり、従来のくさび内における超音波の透過
距離の差により生ずる減衰差、振動子の接触面の摩耗に
よるくさび角度の変化による屈折角の変化、くさび内で
の超音波の反射による不要エコーの発生等の諸問題を除
去できる。
は接触媒質を介して送受波兼用の複数の垂直縦波振動子
をアレイ状に配設し、前記送受波兼用の複数の各垂直縦
波振動子を、その配設位置に応じた時間差を設けて励振
するか、または前記配設位置に応じた時間差を設けて且
つその配設位置内の送信電力の分布が所望の分布となる
ようにそれぞれ重み付けして励振することにより生ずる
垂直応力により、前記被検体内の斜め方向に超音波横波
を発生させて入射し、前記被検体内から反射される超音
波横波に基づく垂直応力を前記送受波兼用の複数の各垂
直縦波振動子によりそれぞれ受波し、これらの各受波出
力を、その受波振動子の配設位置に応じた時間差を設け
て合成するか、または前記配設位置に応じた時間差を設
けて且つその配設位置内の信号増幅率の分布が所望の分
布となるようにそれぞれ重み付けして増幅することによ
り得られる各出力を合成し、この合成信号を受信出力と
するようにしたので、くさびを使用しないで横波斜角探
傷が可能となり、従来のくさび内における超音波の透過
距離の差により生ずる減衰差、振動子の接触面の摩耗に
よるくさび角度の変化による屈折角の変化、くさび内で
の超音波の反射による不要エコーの発生等の諸問題を除
去できる。
【００４７】また本発明によれば、被検体表面に直接又
は接触媒質を介して送波用の複数の垂直縦波振動子と受
波用の複数の垂直縦波振動子とをそれぞれアレイ状に配
設し、前記送波用の複数の各垂直縦波振動子を用いた前
記横波斜角入射と受波用の複数の各垂直縦波振動子を用
いた任意の横波反射方向おける前記受信処理を行うよう
にしたので、送受波兼用の複数の垂直縦波振動子の場合
では検出できないような形状のきずをも探傷することが
可能となる。
は接触媒質を介して送波用の複数の垂直縦波振動子と受
波用の複数の垂直縦波振動子とをそれぞれアレイ状に配
設し、前記送波用の複数の各垂直縦波振動子を用いた前
記横波斜角入射と受波用の複数の各垂直縦波振動子を用
いた任意の横波反射方向おける前記受信処理を行うよう
にしたので、送受波兼用の複数の垂直縦波振動子の場合
では検出できないような形状のきずをも探傷することが
可能となる。
【００４８】また本発明によれば前記送受波兼用又は送
波用の複数の各垂直縦波振動子を励振する際の各励振振
動子の配設位置に応じて設ける時間差は、前記被検体内
の斜めの方向に発生させて入射する超音波横波のビーム
方位を所望の角度方向とするように前記時間差を制御す
ると共に、前記送受波兼用又は受波用の複数の各垂直縦
波振動子により受波する際の各受波振動子の配設位置に
応じて設ける時間差は、前記被検体内の所望の探傷角度
方向から反射される超音波横波に基づく受波合成出力が
最大となるように前記時間差を制御するようにしたの
で、超音波の探傷方向を変更したり、任意のセクタ範囲
でのセクタスキャンによる探傷が可能となる。
波用の複数の各垂直縦波振動子を励振する際の各励振振
動子の配設位置に応じて設ける時間差は、前記被検体内
の斜めの方向に発生させて入射する超音波横波のビーム
方位を所望の角度方向とするように前記時間差を制御す
ると共に、前記送受波兼用又は受波用の複数の各垂直縦
波振動子により受波する際の各受波振動子の配設位置に
応じて設ける時間差は、前記被検体内の所望の探傷角度
方向から反射される超音波横波に基づく受波合成出力が
最大となるように前記時間差を制御するようにしたの
で、超音波の探傷方向を変更したり、任意のセクタ範囲
でのセクタスキャンによる探傷が可能となる。
【００４９】また本発明によれば、前記アレイ状に配設
された送受波兼用の複数の垂直縦波振動子を一体化した
送受波兼用のアレイ探触子を構成し、また送波用の複数
の垂直縦波振動子のみを一体化した送波用アレイ探触子
及び受波用の複数の垂直縦波振動子のみを一体化した受
波用アレイ探触子を構成するようにしたので、くさびを
用いないで構成したアレイ探触子の高さ寸法を従来より
小さくすることができる。
された送受波兼用の複数の垂直縦波振動子を一体化した
送受波兼用のアレイ探触子を構成し、また送波用の複数
の垂直縦波振動子のみを一体化した送波用アレイ探触子
及び受波用の複数の垂直縦波振動子のみを一体化した受
波用アレイ探触子を構成するようにしたので、くさびを
用いないで構成したアレイ探触子の高さ寸法を従来より
小さくすることができる。
【図１】本発明の実施形態１に係る超音波探傷装置の構
成図である。
成図である。
【図２】本発明の実施形態２に係る超音波探傷装置の構
成図である。
成図である。
【図３】本発明の実施形態３に係るアレイ探触子の説明
図である。
図である。
【図４】図１の超音波探傷装置による探傷結果例を示す
図である。
図である。
【図５】本発明に係る横波斜角探傷における応力伝達の
説明図である。
説明図である。
【図６】従来のくさびを用いた場合と本発明での振動子
の配設位置の相違の説明図である。
の配設位置の相違の説明図である。
【図７】従来のアレイ探触子を用いた横波斜角探傷の説
明図である。
明図である。
１ 振動子 ２ くさび ３ ダンパー材 ４ アレイ探触子 ５ 超音波パルサ・レシーバ群 ６ 遅延時間制御装置 ６Ｔ 送信用遅延時間制御装置 ６Ｒ 受信用遅延時間制御装置 ７ 送信電力重み付けパルサ群 ８ 受信増幅率重み付けレシーバ群 ９ 制御装置 １０ 垂直縦波振動子 １０Ｔ 送波用垂直縦波振動子 １０Ｒ 受波用垂直縦波振動子 １１ 入射横波 １２ 反射横波 １３ 検査対象物 １５ データ処理装置 １６ パソコン １７ きず
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G047 BB01 BB02 CB01 CB02 DB05 EA15 GB02 GF17 GF22 GG34
Claims (10)
- 【請求項１】 被検体表面に直接又は接触媒質を介して
複数の垂直縦波振動子をアレイ状に配設し、前記複数の
各垂直縦波振動子をその配設位置に応じた時間差を設け
て励振するか、または前記配設位置に応じた時間差を設
けて且つその配設位置内の送信電力の分布が所望の分布
となるようにそれぞれ重み付けして励振することにより
生ずる垂直応力により、前記被検体内の斜め方向に超音
波横波を発生させて入射することを特徴とする超音波探
傷方法。 - 【請求項２】 被検体表面に直接又は接触媒質を介して
送受波兼用の複数の垂直縦波振動子をアレイ状に配設
し、前記送受波兼用の複数の各垂直縦波振動子を、その
配設位置に応じた時間差を設けて励振するか、または前
記配設位置に応じた時間差を設けて且つその配設位置内
の送信電力の分布が所望の分布となるようにそれぞれ重
み付けして励振することにより生ずる垂直応力により、
前記被検体内の斜め方向に超音波横波を発生させて入射
し、前記被検体内から反射される超音波横波に基づく垂
直応力を前記送受波兼用の複数の各垂直縦波振動子によ
りそれぞれ受波し、これらの各受波出力を、その受波振
動子の配設位置に応じた時間差を設けて合成するか、ま
たは前記配設位置に応じた時間差を設けて且つその配設
位置内の信号増幅率の分布が所望の分布となるようにそ
れぞれ重み付けして増幅することにより得られる各出力
を合成し、この合成信号を受信出力とすることを特徴と
する超音波探傷方法。 - 【請求項３】 被検体表面に直接又は接触媒質を介して
送波用の複数の垂直縦波振動子と受波用の複数の垂直縦
波振動子とをそれぞれアレイ状に配設し、前記送波用の
複数の各垂直縦波振動子を、その配設位置に応じた時間
差を設けて励振するか、または前記配設位置に応じた時
間差を設けて且つその配設位置内の送信電力の分布が所
望の分布となるようにそれぞれ重み付けして励振するこ
とにより生ずる垂直応力により、前記被検体内の斜め方
向に超音波横波を発生させて入射し、前記被検体内から
反射される超音波横波に基づく垂直応力を前記受波用の
複数の各垂直縦波振動子によりそれぞれ受波し、これら
の各受波出力を、その受波振動子の配設位置に応じた時
間差を設けて合成するか、または前記配設位置に応じた
時間差を設けて且つその配設位置内の信号増幅率の分布
が所望の分布となるようにそれぞれ重み付けして増幅す
ることにより得られる各出力を合成し、この合成信号を
受信出力とすることを特徴とする超音波探傷方法。 - 【請求項４】 前記送受波兼用又は送波用の複数の各垂
直縦波振動子を励振する際の各励振振動子の配設位置に
応じて設ける時間差は、前記被検体内の斜めの方向に発
生させて入射する超音波横波のビーム方位を所望の角度
方向とするように前記時間差を制御すると共に、前記送
受波兼用又は受波用の複数の各垂直縦波振動子により受
波する際の各受波振動子の配設位置に応じて設ける時間
差は、前記被検体内の所望の探傷角度方向から反射され
る超音波横波に基づく受波合成出力が最大となるように
前記時間差を制御することを特徴とする請求項２又は３
記載の超音波探傷方法。 - 【請求項５】 被検体表面に直接又は接触媒質を介して
アレイ状に配設された複数の垂直縦波振動子と、 前記複数の各垂直縦波振動子をその配設位置に応じた時
間差を設けて励振するか、または前記配設位置に応じた
時間差を設けて且つその配設位置内の送信電力の分布が
所望の分布となるようにそれぞれ重み付けして励振する
ことにより生ずる垂直応力により、前記被検体内の斜め
方向に超音波横波を発生させて入射する超音波送信手段
とを備えたことを特徴とする超音波探傷装置。 - 【請求項６】 被検体表面に直接又は接触媒質を介して
アレイ状に配設された送受波兼用の複数の垂直縦波振動
子と、 前記送受波兼用の複数の各垂直縦波振動子を、その配設
位置に応じた時間差を設けて励振するか、または前記配
設位置に応じた時間差を設けて且つその配設位置内の送
信電力の分布が所望の分布となるようにそれぞれ重み付
けして励振することにより生ずる垂直応力により、前記
被検体内の斜め方向に超音波横波を発生させて入射する
超音波送信手段と、 前記被検体内から反射される超音波横波に基づく垂直応
力を前記送受波兼用の複数の各垂直縦波振動子によりそ
れぞれ受波し、これらの各受波出力を、その受波振動子
の配設位置に応じた時間差を設けて合成するか、または
前記配設位置に応じた時間差を設けて且つその配設位置
内の信号増幅率の分布が所望の分布となるようにそれぞ
れ重み付けして増幅することにより得られる各出力を合
成し、この合成信号を受信出力とする超音波受信手段と
を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。 - 【請求項７】 被検体表面に直接又は接触媒質を介して
それぞれアレイ状に配設された送波用の複数の垂直縦波
振動子及び受波用の複数の垂直縦波振動子と、 前記送波用の複数の各垂直縦波振動子を、その配設位置
に応じた時間差を設けて励振するか、または前記配設位
置に応じた時間差を設けて且つその配設位置内の送信電
力の分布が所望の分布となるようにそれぞれ重み付けし
て励振することにより生ずる垂直応力により、前記被検
体内の斜め方向に超音波横波を発生させて入射する超音
波送信手段と、 前記被検体内から反射される超音波横波に基づく垂直応
力を前記送波用の複数の各垂直縦波振動子によりそれぞ
れ受波し、これらの各受波出力を、その受波振動子の配
設位置に応じた時間差を設けて合成するか、または前記
配設位置に応じた時間差を設けて且つその配設位置内の
信号増幅率の分布が所望の分布となるようにそれぞれ重
み付けして増幅することにより得られる各出力を合成
し、この合成信号を受信出力とする超音波受信手段とを
備えたことを特徴とする超音波探傷装置。 - 【請求項８】 前記送受波兼用又は送波用の複数の各垂
直縦波振動子を励振する際の各励振振動子の配設位置に
応じて設ける時間差は、前記被検体内の斜め方向に発生
させて入射する超音波横波のビーム方位を所望の角度方
向とするように前記時間差を制御すると共に、前記送受
波兼用又は受波用の複数の各垂直縦波振動子により受波
する際の各受波振動子の配設位置に応じて設ける時間差
は、前記被検体内の所望の探傷角度方向から反射される
超音波横波に基づく受波合成出力が最大となるように前
記時間差を制御する送信及び受信の時間差制御手段を有
することを特徴とする請求項６又は７記載の超音波探傷
装置。 - 【請求項９】 前記アレイ状に配設された送受波兼用の
複数の垂直縦波振動子を一体化して送受波兼用のアレイ
探触子として構成したことを特徴とする請求項６記載の
超音波探傷装置。 - 【請求項１０】 前記それぞれアレイ状に配設された送
波用の複数の垂直縦波振動子及び受波用の複数の垂直縦
波振動子を、送波用の複数の垂直縦波振動子のみを一体
化した送波用アレイ探触子及び受波用の複数の垂直縦波
振動子のみを一体化した受波用アレイ探触子として構成
したことを特徴とする請求項７記載の超音波探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31615198A JP3635453B2 (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | 超音波横波斜角探傷方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31615198A JP3635453B2 (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | 超音波横波斜角探傷方法及び装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000146921A true JP2000146921A (ja) | 2000-05-26 |
| JP2000146921A5 JP2000146921A5 (ja) | 2004-08-12 |
| JP3635453B2 JP3635453B2 (ja) | 2005-04-06 |
Family
ID=18073850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31615198A Expired - Lifetime JP3635453B2 (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | 超音波横波斜角探傷方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3635453B2 (ja) |
Cited By (12)
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|---|---|---|---|---|
| JP2002034982A (ja) * | 2000-07-31 | 2002-02-05 | Aloka Co Ltd | 超音波計測装置 |
| JP2005070017A (ja) * | 2003-08-28 | 2005-03-17 | Hajime Hatano | 縦波と横波回折波による超音波探傷方法及び装置 |
| US7093490B2 (en) | 2004-02-23 | 2006-08-22 | Hitachi, Ltd. | Ultrasonic flaw detecting method and ultrasonic flaw detector |
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| RU2629896C1 (ru) * | 2016-09-29 | 2017-09-04 | Закрытое Акционерное общество "ИнтроСкан Технолоджи" | Способ ультразвукового контроля трубопровода и система для его осуществления |
| RU2657325C1 (ru) * | 2017-06-05 | 2018-06-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Акустические Контрольные Системы" | Способ ультразвукового контроля объектов из твёрдых материалов, ультразвуковой высокочастотный преобразователь для его реализации (варианты) и антенная решётка с применением способа |
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-
1998
- 1998-11-06 JP JP31615198A patent/JP3635453B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| JP3635453B2 (ja) | 2005-04-06 |
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