JP2009002832A - Ultrasonic flaw inspection device and ultrasonic flaw inspection method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent decline of flaw detection accuracy, even if an abnormal element is generated in a plurality of ultrasonic generation elements constituting a phased-array probe. <P>SOLUTION: The phased array probe 1 is formed by arraying the plurality of ultrasonic generation elements 2 for transmitting an ultrasonic signal to an inspection object M and receiving its reflected signal. An element characteristic value calculation means 4 operates a prescribed element characteristics value of each ultrasonic generation element, by inputting reflection signals from the plurality of ultrasonic generating elements 2, and an abnormal element detection means 5 detects abnormality of each ultrasonic generating element, based on the element characteristics value calculated by the element characteristics value calcualtion means 4, and a data processing part 7 performs data processing on ultrasonic flaw detection, based on only data relative to a normal ultrasonic generating element other than the ultrasonic generating element whose abnormality is detected by the abnormal element detecting means 5. In addition, a probe characteristics value calculating means 6 can be also provided, for operating a prescribed probe characteristics value, based on only the normal ultrasonic generating element, other than the ultrasonic generation element whose abnormality is detected by the abnormal element detection means 5. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、フェイズド・アレイ・プローブを探触子として用いた超音波探傷検査装置及び超音波探傷検査方法に関するものである。   The present invention relates to an ultrasonic flaw detection inspection apparatus and an ultrasonic flaw inspection method using a phased array probe as a probe.

フェイズド・アレイ・プローブは、複数個（例えば１６個）の超音波発生素子（圧電素子）がライン状や平面状に配列されて形成されたものであり、各超音波発生素子の超音波発信タイミングを制御することにより、指向性を持った超音波ビームを発生させ、この超音波ビームを任意の位置に収束させたり、探傷角度を任意の角度に可変できるものである。したがって、フェイズド・アレイ・プローブを探触子として用いた超音波探傷検査装置は、移動制御や姿勢制御を行う駆動機構が充分に接近できないような遠隔位置に対しても容易に効率良く探傷作業を実施することができるので、シュラウドなどの原子炉内構造物の探傷作業に好適である。   The phased array probe is formed by arranging a plurality of (for example, 16) ultrasonic generating elements (piezoelectric elements) in a line or plane, and the ultrasonic transmission timing of each ultrasonic generating element. By controlling the above, it is possible to generate an ultrasonic beam having directivity, converge the ultrasonic beam to an arbitrary position, and change the flaw detection angle to an arbitrary angle. Therefore, an ultrasonic flaw detection inspection apparatus using a phased array probe as a probe can easily and efficiently perform flaw detection work even at remote locations where the drive mechanism for movement control and attitude control cannot be sufficiently approached. Since it can be carried out, it is suitable for the flaw detection work of a reactor internal structure such as a shroud.

ところで、原子炉内構造物に対する探傷作業では、溶接部位におけるき裂など微小な傷を確実に検出しなければならないので、フェイズド・アレイ・プローブには高感度であること、高ＳＮ比の信号が得られることなど、所定のプローブ特性値については高いレベルが要求される。   By the way, in the flaw detection work for the reactor internal structure, it is necessary to reliably detect minute flaws such as cracks in the welded part. Therefore, the phased array probe has high sensitivity and a high S / N ratio signal. A high level is required for a predetermined probe characteristic value such as being obtained.

この場合、フェイズド・アレイ・プローブは複数個の超音波発生素子により形成されているので、感度及びＳＮ比などのプローブ全体としてのプローブ特性値は各超音波発生素子の信号の加算値又は加算平均値などを用いて演算される。   In this case, since the phased array probe is formed by a plurality of ultrasonic generating elements, the probe characteristic values of the entire probe such as sensitivity and S / N ratio are added values or averages of signals of the ultrasonic generating elements. Calculated using a value or the like.

そして、例えば感度については、各超音波発生素子毎に異なる感度特性を補正することにより、プローブ全体としての感度特性を向上させる技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開平４−２７８５４６号公報 For example, with respect to sensitivity, there has been proposed a technique for improving sensitivity characteristics of the entire probe by correcting sensitivity characteristics that differ for each ultrasonic wave generating element (for example, Patent Document 1).
JP-A-4-278546

しかし、従来装置では、フェイズド・アレイ・プローブを構成する複数個の超音波発生素子が全て正常であることを前提としてプローブ特性値が求められている。したがって、仮に複数個の超音波発生素子の中に異常素子が含まれているとすると、演算したプローブ特性値も正確さを欠いた値になるはずである。   However, in the conventional apparatus, the probe characteristic value is obtained on the assumption that all of the plurality of ultrasonic wave generating elements constituting the phased array probe are normal. Therefore, if an abnormal element is included in a plurality of ultrasonic wave generating elements, the calculated probe characteristic value should be a value lacking accuracy.

ところが実際には、例えば１６個の超音波発生素子のうち１個又は２個程度に異常が発生したとしても、直ちにこの素子異常の発生が顕在化されるわけではなく、残りの正常な超音波発生素子の機能によって探傷作業を継続することが可能である。   However, actually, even if an abnormality occurs in one or two of the 16 ultrasonic generating elements, for example, the occurrence of the abnormal element is not immediately manifested, and the remaining normal ultrasonic waves are not manifested. The flaw detection operation can be continued by the function of the generating element.

そのため、従来はフェイズド・アレイ・プローブを構成する複数個の超音波発生素子の中に異常素子が含まれる可能性があることについて省みられることはなく、単に、各超音波発生素子の特性を加算又は加算平均したものをプローブ全体の特性値として探傷データの処理を行っていた。   For this reason, conventionally, there is no possibility that an abnormal element may be included in a plurality of ultrasonic generating elements constituting a phased array probe. The flaw detection data is processed using the sum or average of the values as the characteristic value of the entire probe.

しかし、実際の探傷作業にそれほど大きな支障が生じるわけではなく、探傷作業を継続可能であるといっても、素子異常が発生している場合には、そのプローブ特性値は誤差を有するものであるから、このようなプローブ特性値に基づきデータ処理を行ったのでは、その分だけ探傷精度が低下しているはずである。したがって、溶接部位におけるき裂などの微小な傷を問題とする原子炉内構造物にあっては、このような探傷精度の低下は必ずしも看過できるものではない。   However, the actual flaw detection work does not cause much trouble. Even if the flaw detection work can be continued, if an element abnormality occurs, the probe characteristic value has an error. Therefore, if data processing is performed based on such a probe characteristic value, the flaw detection accuracy should be reduced accordingly. Therefore, such a decrease in flaw detection accuracy cannot always be overlooked in a reactor internal structure that has a problem of minute flaws such as cracks in the welded part.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、フェイズド・アレイ・プローブを構成する複数個の超音波発生素子の中に異常素子が発生したとしても探傷精度の低下を招くことのない超音波探傷検査装置及び超音波探傷検査方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an ultrasonic wave that does not cause a decrease in flaw detection accuracy even if an abnormal element is generated among a plurality of ultrasonic wave generating elements constituting a phased array probe. An object of the present invention is to provide a flaw detection inspection apparatus and an ultrasonic flaw detection inspection method.

上記課題を解決するための手段として、本発明に係る装置は、検査対象物に対する超音波信号の発信、及びその反射信号の受信を行う複数個の超音波発生素子が配列されて成るフェイズド・アレイ・プローブと、前記複数個の超音波発生素子からの反射信号を入力し、各超音波発生素子の所定の素子特性値を演算する素子特性値演算手段と、前記素子特性値演算手段が演算した素子特性値に基づき各超音波発生素子の異常を検出する異常素子検出手段と、前記異常素子検出手段が異常を検出した超音波発生素子以外の正常な超音波発生素子に係るデータのみに基づき超音波探傷に関するデータ処理を行うデータ処理部と、を備えたことを特徴とする。   As means for solving the above-mentioned problems, an apparatus according to the present invention is a phased array in which a plurality of ultrasonic wave generating elements for transmitting an ultrasonic signal to a test object and receiving a reflected signal thereof are arranged. A probe, element characteristic value calculation means for inputting a reflection signal from the plurality of ultrasonic wave generation elements and calculating predetermined element characteristic values of each ultrasonic wave generation element, and the element characteristic value calculation means calculated An abnormal element detection means for detecting an abnormality of each ultrasonic wave generation element based on the element characteristic value, and an ultrasonic wave based on only data relating to a normal ultrasonic wave generation element other than the ultrasonic wave generation element for which the abnormal element detection means has detected an abnormality. And a data processing unit that performs data processing related to acoustic flaw detection.

また、本発明に係る方法は、フェイズド・アレイ・プローブに配列されている複数個の超音波発生素子により、検査対象物に対する超音波信号の発信、及びその反射信号の受信を行わせ、この複数個の超音波発生素子からの反射信号を入力し、各超音波発生素子の所定の素子特性値を演算し、この演算した素子特性値に基づき各超音波発生素子の異常を検出し、この異常を検出した超音波発生素子以外の正常な超音波発生素子に係るデータのみに基づき超音波探傷に関するデータ処理を行う、ことを特徴とする。   Further, the method according to the present invention causes an ultrasonic signal to be transmitted to an object to be inspected and a reflected signal thereof to be received by a plurality of ultrasonic generating elements arranged in a phased array probe. Input the reflected signal from each ultrasonic generator, calculate the predetermined element characteristic value of each ultrasonic generator, detect the abnormality of each ultrasonic generator based on this calculated element characteristic value, and detect this abnormality It is characterized in that data processing relating to ultrasonic flaw detection is performed based only on data relating to normal ultrasonic wave generating elements other than the ultrasonic wave generating element that has detected.

本発明によれば、フェイズド・アレイ・プローブを構成する複数個の超音波発生素子の中に異常素子が発生したとしても、この異常素子を除外して正常な素子のみに基づきデータ処理を行うので、探傷精度が低下するのを防ぐことができる。   According to the present invention, even if an abnormal element is generated in the plurality of ultrasonic wave generating elements constituting the phased array probe, the abnormal element is excluded and data processing is performed based only on the normal element. It is possible to prevent the flaw detection accuracy from being lowered.

図１は、本発明の実施形態に係る超音波探傷検査装置の構成を示すブロック図である。厚さｄを有する検査対象物Ｍ（例えば、炭素鋼材料）の上方にフェイズド・アレイ・プローブ１が配置されている。フェイズド・アレイ・プローブ１は、圧電素子などの複数個の超音波発生素子２がライン状に配列されたものである。なお、超音波発生素子２の配列形態は、ライン状の他に、平面状、環状等があるが、特に限定されるものではない。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic flaw detection apparatus according to an embodiment of the present invention. A phased array probe 1 is disposed above an inspection object M (for example, a carbon steel material) having a thickness d. The phased array probe 1 has a plurality of ultrasonic generating elements 2 such as piezoelectric elements arranged in a line. The arrangement form of the ultrasonic wave generating elements 2 includes a planar shape, an annular shape and the like in addition to the line shape, but is not particularly limited.

各超音波発生素子２は、超音波発信・受信制御部３の指令に基づき検査対象物Ｍの内部に向けて超音波信号を発信した後、検査対象物Ｍの底面又はき裂Ｃrなどで反射した反射信号を受信し、これを超音波発信・受信制御部３に送出するようになっている。   Each ultrasonic wave generating element 2 transmits an ultrasonic signal toward the inside of the inspection object M based on a command from the ultrasonic wave transmission / reception control unit 3, and then reflects on the bottom surface of the inspection object M or a crack Cr. The reflected signal is received and sent to the ultrasonic wave transmission / reception control unit 3.

超音波発信・受信制御部３は、素子特性値演算手段４、異常素子検出手段５、及びプローブ特性値演算手段６を有している。   The ultrasonic transmission / reception control unit 3 includes element characteristic value calculation means 4, abnormal element detection means 5, and probe characteristic value calculation means 6.

素子特性値演算手段４は、各超音波発生素子２からの反射信号を入力し、各超音波発生素子２の所定の素子特性値を演算するものである。そして、本実施形態では、この所定の素子特性値として素子ＳＮ比を演算するようになっている。   The element characteristic value calculation means 4 inputs a reflection signal from each ultrasonic wave generation element 2 and calculates a predetermined element characteristic value of each ultrasonic wave generation element 2. In this embodiment, the element SN ratio is calculated as the predetermined element characteristic value.

すなわち、フェイズド・アレイ・プローブ１を構成する各超音波発生素子２からの超音波信号は個別に超音波発信・受信制御部３に伝達されてＡＤ変換され、個別にデータ処理が行われる。   That is, the ultrasonic signals from the respective ultrasonic wave generating elements 2 constituting the phased array probe 1 are individually transmitted to the ultrasonic wave transmission / reception control unit 3 and are AD-converted, and individually subjected to data processing.

このデータ処理手法は、例えば、まず超音波信号のうち頂点までの伝播時間±０．２μｓの時間ゲートを設け、このゲート内での最大レベルを求め、これをき裂Ｃrあるいは溶接部などからのエコーレベルと考える。同様に、き裂Ｃr等が存在しないことが確実な領域でのエコーレベルの最大値を求め、これをノイズレベルとする。そして、これらのＳＮ比（き裂Ｃr等からのエコーレベル／ノイズレベル）を求め、得られた超音波信号の正常・異常をこのＳＮ比に基づき判定する。例えば、Ｎ番目の超音波発生素子が異常である場合、ＳＮ比は「１」近傍の値になると考えられる。   In this data processing method, for example, a time gate having a propagation time of ± 0.2 μs to an apex is first provided in an ultrasonic signal, and the maximum level in this gate is obtained, and this is obtained from a crack Cr or a welded portion. Think of it as an echo level. Similarly, the maximum value of the echo level in a region where it is certain that no cracks Cr or the like exist is obtained, and this is set as the noise level. Then, these SN ratios (echo level / noise level from crack Cr etc.) are obtained, and normality / abnormality of the obtained ultrasonic signal is determined based on this SN ratio. For example, when the Nth ultrasonic wave generating element is abnormal, the SN ratio is considered to be a value in the vicinity of “1”.

異常素子検出手段５は、素子特性値演算手段４が演算した各超音波発生素子２の特性値を入力し、これを予め設定されている閾値と比較することにより、各超音波発生素子２の異常を順次検出するものである。そして、異常素子検出手段５は、この検出結果をデータ処理部７及びプローブ特性値演算手段６に出力するようになっている。   The abnormal element detection means 5 inputs the characteristic value of each ultrasonic wave generation element 2 calculated by the element characteristic value calculation means 4 and compares it with a preset threshold value. Abnormalities are detected sequentially. The abnormal element detection means 5 outputs the detection result to the data processing unit 7 and the probe characteristic value calculation means 6.

プローブ特性値演算手段６は、異常素子検出手段５からの検出結果を入力し、異常素子を除いた正常な超音波発生素子２のみに基づいて、フェイズド・アレイ・プローブ１全体としてのプローブ特性値を演算するものである。そして、プローブ特性値演算手段６は、この演算したプローブ特性値をデータ処理部７に出力するようになっている。なお、プローブ特性値としては、プローブ感度又はプローブＳＮ比などがあるが、その他の特性値であってもよい。   The probe characteristic value calculation means 6 inputs the detection result from the abnormal element detection means 5 and based on only the normal ultrasonic wave generation element 2 excluding the abnormal elements, the probe characteristic value as the entire phased array probe 1 is obtained. Is calculated. The probe characteristic value calculation means 6 outputs the calculated probe characteristic value to the data processing unit 7. The probe characteristic value includes probe sensitivity or probe SN ratio, but may be other characteristic values.

データ処理部７は、コンピュータにより構成されるものであり、異常素子検出手段５からの検出結果を入力すると、異常素子以外の正常な超音波発生素子２に係るデータのみに基づき、超音波探傷に関するデータ処理を行うものである。そして、このデータ処理を行うに際し、フェイズド・アレイ・プローブ１全体としてのプローブ特性値が必要な場合は、プローブ特性値演算手段６から入力した演算結果を用いるようになっている。   The data processing unit 7 is configured by a computer. When the detection result from the abnormal element detection unit 5 is input, the data processing unit 7 relates to ultrasonic flaw detection based only on data related to normal ultrasonic generation elements 2 other than the abnormal elements. Data processing is performed. When performing the data processing, if the probe characteristic value of the phased array probe 1 as a whole is required, the calculation result input from the probe characteristic value calculation means 6 is used.

なお、超音波発信・受信制御部３は、複数個の超音波発生素子２に対し各発信・受信動作を制御するものであり、特に、検査対象物Ｍ表面に対する各超音波発信タイミングを制御することに基づき、その超音波ビームを収束させたり、探傷角θを可変させたりすることができるものである。したがって、超音波発信・受信制御部３は、パルサー、レシーバ、トリガ信号発生回路等の周知の構成要素を有しているが、図１においては図面簡略化のため、これら周知の構成要素の図示を省略している。   The ultrasonic transmission / reception control unit 3 controls each transmission / reception operation with respect to the plurality of ultrasonic generation elements 2, and in particular controls each ultrasonic transmission timing with respect to the surface of the inspection object M. Based on this, the ultrasonic beam can be converged and the flaw detection angle θ can be varied. Therefore, the ultrasonic transmission / reception control unit 3 has known components such as a pulsar, a receiver, and a trigger signal generation circuit. In FIG. 1, these known components are illustrated for simplification of the drawing. Is omitted.

また、図１においては、超音波発信・受信制御部３にプローブ特性値演算手段６が設けられた構成となっているが、このプローブ特性値演算手段６はデータ処理部７に設けることも可能である。   In FIG. 1, the ultrasonic transmission / reception control unit 3 is provided with the probe characteristic value calculation means 6. However, the probe characteristic value calculation means 6 may be provided in the data processing unit 7. It is.

次に、上記のように構成される本実施形態の動作につき説明する。オペレータがトリガ信号発生回路の操作釦（図示せず）を操作すると、超音波発信・受信制御部３のパルサーがフェイズド・アレイ・プローブ１に所定の超音波発信タイミングパターンに基づく制御指令を出力し、この制御指令に基づき各超音波発生素子２は所定の遅延間隔をおいて順次超音波を検査対象物Ｍに向けて発信する。発信された超音波は、検査対象物Ｍの底面、及びき裂Ｃr（もし存在する場合には）で反射し、その反射信号は各超音波発生素子２で受信される。このとき、レシーバは、超音波発信タイミングパターンと同様の遅延間隔で受信した信号を反射信号として処理する。   Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described. When the operator operates an operation button (not shown) of the trigger signal generation circuit, the pulsar of the ultrasonic transmission / reception control unit 3 outputs a control command based on a predetermined ultrasonic transmission timing pattern to the phased array probe 1. Based on this control command, each ultrasonic wave generating element 2 sequentially transmits ultrasonic waves toward the inspection object M with a predetermined delay interval. The transmitted ultrasonic wave is reflected by the bottom surface of the inspection object M and the crack Cr (if present), and the reflected signal is received by each ultrasonic wave generating element 2. At this time, the receiver processes a signal received at a delay interval similar to the ultrasonic transmission timing pattern as a reflected signal.

なお、検査対象物Ｍが原子炉内構造物である場合、通常、き裂Ｃrが存在する個所は溶接部位である。したがって、オペレータは大体このき裂Ｃr付近に目標探傷位置を設定することが可能である。   When the inspection object M is a reactor internal structure, the place where the crack Cr exists is usually a welded part. Therefore, the operator can set the target flaw detection position in the vicinity of the crack Cr.

いま、目標探傷位置をＰとすれば、上記の超音波発信タイミングパターンは、各超音波発生素子２から発信された超音波信号が位置Ｐに収束するようなパターンである。そして、例えば中央付近に配設されたある素子からの超音波進行方向と垂線とのなす角をθとすれば、この超音波信号が検査対象物Ｍ底面で反射した後その素子に到達するまでの往復の路程Ｌは（１）式により求めることができる。したがって、炭素鋼中での超音波速度をＶsとすれば、上記の素子が超音波信号を発信してから受信するまでの時間ｔは（２）式により求めることができる。
Ｌ＝２ｄ／cosθ …… （１）
ｔ＝L／Ｖs …… （２） Now, assuming that the target flaw detection position is P, the above-described ultrasonic wave transmission timing pattern is a pattern in which the ultrasonic signal transmitted from each ultrasonic wave generating element 2 converges to the position P. Then, for example, if the angle formed by the ultrasonic traveling direction from a certain element arranged near the center and the perpendicular is θ, this ultrasonic signal is reflected on the bottom surface of the inspection object M and then reaches that element. The reciprocating path length L can be obtained from equation (1). Therefore, if the ultrasonic velocity in the carbon steel is Vs, the time t from when the above element transmits an ultrasonic signal until it is received can be obtained from the equation (2).
L = 2d / cosθ (1)
t = L / Vs (2)

図２は、図１における超音波発生素子２が受信した超音波信号の波形図であり、（ａ）は正常時の素子波形例、（ｂ）は異常時の素子波形例を示している。   2A and 2B are waveform diagrams of an ultrasonic signal received by the ultrasonic wave generation element 2 in FIG. 1, in which FIG. 2A shows an example of an element waveform at a normal time and FIG. 2B shows an example of an element waveform at an abnormal time.

図２（ａ）によれば、ある素子が受信時刻ｔ（２６μs）で受信した反射信号の信号レベルの最大ピーク値は「８０」である。そして、受信時刻ｔより前の時刻ｔ／2（１３μs）を考えると、時刻ｔ／2の前後の適当な長さの設定期間内では自己及び他の素子からの反射信号が存在しないことは確実である。また、この設定期間内において定常状態にある信号群（「ゆらぎ」と呼ばれることがある）の信号レベルの最大ピーク値は「２５」である（なお、「ゆらぎ」の中の最大ピーク値であるから、この設定期間内に突発的に発生した大きなノイズパルス等は最大ピーク値として採用されない。）。   According to FIG. 2A, the maximum peak value of the signal level of the reflected signal received by a certain element at the reception time t (26 μs) is “80”. Considering the time t / 2 (13 μs) before the reception time t, it is certain that there are no reflected signals from itself and other elements within a set period of an appropriate length before and after the time t / 2. It is. Further, the maximum peak value of the signal level of the signal group (sometimes referred to as “fluctuation”) in the steady state within the set period is “25” (note that the maximum peak value in “fluctuation” is the maximum peak value. Therefore, a large noise pulse suddenly generated within this set period is not adopted as the maximum peak value.)

よって、素子特性値演算手段４は、図２（ａ）の素子については、その素子ＳＮ比を「３．２」（＝８０／２５）とする。異常素子検出手段５は、予め設定されている閾値（例えば「２．０」）よりも小さな素子ＳＮ比を異常と判別するようになっており、この場合には正常と判別する。   Therefore, the element characteristic value calculation means 4 sets the element SN ratio of the element in FIG. 2A to “3.2” (= 80/25). The abnormal element detection unit 5 determines that an element SN ratio smaller than a preset threshold (for example, “2.0”) is abnormal, and in this case, determines that it is normal.

一方、図２（ｂ）によれば、同様の受信時刻ｔで受信した反射信号の信号レベルの最大ピーク値は「１．６」であり、設定期間内の「ゆらぎ」の最大ピーク値は「１．２」である。   On the other hand, according to FIG. 2B, the maximum peak value of the signal level of the reflected signal received at the same reception time t is “1.6”, and the maximum peak value of “fluctuation” within the set period is “ 1.2 ".

よって、素子特性値演算手段４は、図２（ｂ）の素子については、素子ＳＮ比を「１．３」（＝１．６／１．２）とし、異常素子検出手段５は、この場合には異常と判別する。   Therefore, the element characteristic value calculation means 4 sets the element SN ratio to “1.3” (= 1.6 / 1.2) for the element shown in FIG. Is determined to be abnormal.

上記のようにして、素子特性値演算手段４は、全ての超音波発生素子２の素子ＳＮ比を演算し、異常素子検出手段５は、その演算結果に基づき異常の有無を検出する。   As described above, the element characteristic value calculating means 4 calculates the element SN ratios of all the ultrasonic wave generating elements 2, and the abnormal element detecting means 5 detects the presence or absence of abnormality based on the calculation result.

異常素子検出手段５の検出結果はデータ処理部７及びプローブ特性値演算手段６に出力される。データ処理部７は、この検出結果を参照し、もし複数個の超音波発生素子２の中に異常な素子が含まれていれば、この異常素子以外の正常素子に係るデータのみに基づき超音波探傷に関するデータ処理を行うようにする。   The detection result of the abnormal element detector 5 is output to the data processor 7 and the probe characteristic value calculator 6. The data processing unit 7 refers to the detection result, and if an abnormal element is included in the plurality of ultrasonic generating elements 2, the ultrasonic wave is based on only data relating to normal elements other than the abnormal element. Data processing related to flaw detection is performed.

また、プローブ特性値演算手段６も、異常素子以外の正常素子に係るデータのみに基づきプローブ特性値（例えば、プローブＳＮ比、プローブ感度）を演算する。   The probe characteristic value calculation means 6 also calculates a probe characteristic value (for example, probe SN ratio, probe sensitivity) based only on data relating to normal elements other than abnormal elements.

以上のように、本実施形態に係る超音波探傷検査装置によれば、素子特性値演算手段４が各超音波発生素子２の素子特性値を演算し、異常素子検出手段５がこの素子特性値に基づいて各超音波発生素子２の異常の有無を検出しているので、データ処理部７は正常素子のみに基づいてデータ処理を行うことができ、また、プローブ特性値演算手段６も正常素子のみに基づいてプローブ特性値を求めることができる。したがって、フェイズド・アレイ・プローブの複数個の超音波発生素子の中に異常素子が発生したとしても、探傷精度が低下するのを防ぐことができる。   As described above, according to the ultrasonic flaw detection apparatus according to the present embodiment, the element characteristic value calculating unit 4 calculates the element characteristic value of each ultrasonic wave generating element 2, and the abnormal element detecting unit 5 calculates the element characteristic value. Therefore, the data processing unit 7 can perform data processing based on only normal elements, and the probe characteristic value calculation means 6 can also detect normal elements. The probe characteristic value can be obtained based only on the above. Therefore, even if an abnormal element is generated in the plurality of ultrasonic generating elements of the phased array probe, it is possible to prevent the flaw detection accuracy from being lowered.

ところで、上記実施形態では、素子特性値演算手段４が素子特性値として素子ＳＮ比を演算し、異常素子検出手段５がこの素子ＳＮ比を閾値と比較することにより、素子の異常の有無を判別するようにしている。しかし、図２において、（ａ）の波形と（ｂ）の波形とを対照してみれば明らかなように、（ｂ）の信号レベルは（ａ）の信号レベルに比べて非常に低いため、素子ＳＮ比を求めるまでもなく直ちに異常であることが分かる。   By the way, in the above embodiment, the element characteristic value calculating means 4 calculates the element SN ratio as the element characteristic value, and the abnormal element detecting means 5 compares the element SN ratio with a threshold value, thereby determining the presence or absence of the element abnormality. Like to do. However, in FIG. 2, the signal level in (b) is very low compared to the signal level in (a), as is clear from the comparison between the waveform in (a) and the waveform in (b). It turns out that it is abnormal immediately without obtaining the element SN ratio.

したがって、他の実施形態として、素子特性値演算手段４が素子特性値として、各超音波発生素子２からの入力信号レベルを求め、異常素子検出手段５がこの入力信号レベルと閾値との比較に基づき素子の異常の有無を判別する構成も本発明に含めることができる。   Therefore, as another embodiment, the element characteristic value calculating means 4 obtains the input signal level from each ultrasonic wave generating element 2 as the element characteristic value, and the abnormal element detecting means 5 compares the input signal level with the threshold value. A configuration for determining the presence or absence of an element abnormality based on the above can also be included in the present invention.

また、更に別の実施形態として、素子特性値演算手段４が素子ＳＮ比及び入力信号レベルの双方を求め、異常素子検出手段５が素子ＳＮ比又は入力信号レベルの少なくともいずれか一方が閾値以下であれば異常とする構成にすることも可能である。   As yet another embodiment, the element characteristic value calculation means 4 obtains both the element SN ratio and the input signal level, and the abnormal element detection means 5 has at least one of the element SN ratio and the input signal level not more than a threshold value. If there is, it is also possible to adopt a configuration that makes it abnormal.

実際には、図２（ｂ）のように、全期間に亘って信号レベルが非常に低い場合は、素子が破壊されていたり、素子に接続されているケーブルが断線していることが予想されるので、信号レベルのみによる判別で充分であると考えられる。これに対し、素子表面に異物が付着していたり、素子に経年変化による劣化の兆候が現れている場合には、必ずしも信号レベルが非常に低くなるとは限らないので、素子ＳＮ比に基づく異常判別、又は素子ＳＮ比及び信号レベルの双方に基づく異常判別が有効になると考えられる。   Actually, as shown in FIG. 2B, when the signal level is very low over the entire period, it is expected that the element is broken or the cable connected to the element is broken. Therefore, it is considered that discrimination based only on the signal level is sufficient. On the other hand, if foreign matter adheres to the surface of the element or signs of deterioration due to aging appear on the element, the signal level does not always become very low, so abnormality determination based on the element SN ratio Or, it is considered that abnormality determination based on both the element SN ratio and the signal level is effective.

本発明の実施形態に係る超音波探傷検査装置の構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic flaw detection apparatus according to an embodiment of the present invention. 図１における超音波発生素子２が受信した超音波信号の波形図であり、（ａ）は正常時の素子波形例、（ｂ）は異常時の素子波形例を示している。2A and 2B are waveform diagrams of an ultrasonic signal received by the ultrasonic wave generation element 2 in FIG. 1, in which FIG. 1A shows an example of an element waveform when normal, and FIG. 2B shows an example of an element waveform when abnormal.

符号の説明Explanation of symbols

１：フェイズド・アレイ・プローブ
２：超音波発生素子
３：超音波発信・受信制御部
４：素子特性値演算手段
５：異常素子検出手段
６：プローブ特性値演算手段
７：データ処理部
Ｍ：検査対象物
Ｃr：き裂
P：目標探傷位置 1: Phased array probe 2: Ultrasonic wave generating element 3: Ultrasonic wave transmission / reception control unit 4: Element characteristic value calculating unit 5: Abnormal element detecting unit 6: Probe characteristic value calculating unit 7: Data processing unit M: Inspection Object Cr: Crack
P: Target flaw detection position

Claims (7)

検査対象物に対する超音波信号の発信、及びその反射信号の受信を行う複数個の超音波発生素子が配列されて成るフェイズド・アレイ・プローブと、
前記複数個の超音波発生素子からの反射信号を入力し、各超音波発生素子の所定の素子特性値を演算する素子特性値演算手段と、
前記素子特性値演算手段が演算した素子特性値に基づき各超音波発生素子の異常を検出する異常素子検出手段と、
前記異常素子検出手段が異常を検出した超音波発生素子以外の正常な超音波発生素子に係るデータのみに基づき超音波探傷に関するデータ処理を行うデータ処理部と、
を備えたことを特徴とする超音波探傷検査装置。 A phased array probe in which a plurality of ultrasonic generating elements for transmitting an ultrasonic signal to an inspection object and receiving a reflected signal thereof are arranged;
Element characteristic value calculating means for inputting reflected signals from the plurality of ultrasonic generating elements and calculating a predetermined element characteristic value of each ultrasonic generating element;
Abnormal element detection means for detecting an abnormality of each ultrasonic wave generation element based on the element characteristic value calculated by the element characteristic value calculation means;
A data processing unit that performs data processing related to ultrasonic flaw detection based only on data related to normal ultrasonic wave generation elements other than the ultrasonic wave generation element in which the abnormal element detection unit has detected an abnormality;
An ultrasonic flaw detection inspection apparatus comprising: 前記素子特性値演算手段が演算する素子特性値は、前記入力した反射信号の最大ピーク値と、この反射信号入力前の期間であって反射信号が存在しない設定期間内の定常状態にある信号群の最大ピーク値との比で表される素子ＳＮ比であり、
前記異常素子検出手段は、前記素子ＳＮ比が所定値以下である場合に異常検出信号を出力するものである、
ことを特徴とする請求項１記載の超音波探傷検査装置。 The element characteristic value calculated by the element characteristic value calculation means includes a maximum peak value of the input reflected signal and a signal group in a steady state within a set period before the reflected signal is input and there is no reflected signal. Element SN ratio represented by the ratio to the maximum peak value of
The abnormal element detection means outputs an abnormality detection signal when the element SN ratio is a predetermined value or less.
The ultrasonic flaw detection inspection apparatus according to claim 1. 前記素子特性値演算手段が演算する素子特性値は、各超音波発生素子からの入力信号レベルであり、
前記異常素子検出手段は、前記入力信号レベルが所定値以下である場合に異常検出信号を出力するものである、
ことを特徴とする請求項１記載の超音波探傷検査装置。 The element characteristic value calculated by the element characteristic value calculating means is an input signal level from each ultrasonic wave generating element,
The abnormal element detection means outputs an abnormality detection signal when the input signal level is a predetermined value or less.
The ultrasonic flaw detection inspection apparatus according to claim 1. 前記素子特性値演算手段が演算する素子特性値は、前記入力した反射信号の最大ピーク値と、この反射信号入力前の期間であって反射信号が存在しない設定期間内の定常状態にある信号群の最大ピーク値との比で表される素子ＳＮ比、及び各超音波発生素子からの入力信号レベルであり、
前記異常素子検出手段は、前記素子ＳＮ比が所定値以下である場合、又は前記入力信号レベルが所定値以下である場合に異常検出信号を出力するものである、
ことを特徴とする請求項１記載の超音波探傷検査装置。 The element characteristic value calculated by the element characteristic value calculation means includes a maximum peak value of the input reflected signal and a signal group in a steady state within a set period before the reflected signal is input and there is no reflected signal. Element SN ratio represented by the ratio to the maximum peak value of and the input signal level from each ultrasonic wave generating element,
The abnormal element detection means outputs an abnormality detection signal when the element SN ratio is a predetermined value or less, or when the input signal level is a predetermined value or less.
The ultrasonic flaw detection inspection apparatus according to claim 1. 前記異常素子検出手段が異常を検出した超音波発生素子以外の正常な超音波発生素子のみに基づき所定のプローブ特性値を演算するプローブ特性値演算手段を備えた、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の超音波探傷検査装置。 Probe characteristic value calculating means for calculating a predetermined probe characteristic value based only on normal ultrasonic wave generating elements other than the ultrasonic wave generating element in which the abnormal element detecting means has detected an abnormality,
The ultrasonic flaw detection inspection apparatus according to any one of claims 1 to 4. 前記プローブ特性値演算手段が演算するプローブ特性値は、プローブ感度又はプローブＳＮ比である、
ことを特徴とする請求項５記載の超音波探傷検査装置。 The probe characteristic value calculated by the probe characteristic value calculation means is a probe sensitivity or a probe SN ratio.
The ultrasonic flaw detection inspection apparatus according to claim 5. フェイズド・アレイ・プローブに配列されている複数個の超音波発生素子により、検査対象物に対する超音波信号の発信、及びその反射信号の受信を行わせ、
この複数個の超音波発生素子からの反射信号を入力し、各超音波発生素子の所定の素子特性値を演算し、
この演算した素子特性値に基づき各超音波発生素子の異常を検出し、
この異常を検出した超音波発生素子以外の正常な超音波発生素子に係るデータのみに基づき超音波探傷に関するデータ処理を行う、
ことを特徴とする超音波探傷検査方法。 With a plurality of ultrasonic generating elements arranged in the phased array probe, the ultrasonic signal is transmitted to the inspection object and the reflected signal is received.
Input reflected signals from the plurality of ultrasonic generating elements, calculate a predetermined element characteristic value of each ultrasonic generating element,
Based on the calculated element characteristic value, the abnormality of each ultrasonic wave generating element is detected,
Perform data processing related to ultrasonic flaw detection based only on data related to normal ultrasonic generating elements other than the ultrasonic generating element that detected this abnormality.
An ultrasonic flaw detection method characterized by the above.
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