JP3519742B2 - 超音波探傷装置及び超音波探傷方法 - Google Patents

超音波探傷装置及び超音波探傷方法

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、溶接部の検査や、板材や管材等の検査に
用いられる超音波探傷装置及び超音波探傷方法に関する
ものである。
特に、試験体の探傷面に対して傾いた角度で進行する
超音波を用いた、いわゆる超音波斜角探傷法に関するも
のである。なお、検査、検出という文言とは別の文言と
して、測定、計測などといった文言があるが、ここで
は、測定や計測などという文言は、検査、検出という文
言に含まれるとして取り扱っている。また、検査結果と
いう文言も、試験結果や探傷結果などという文言を含ん
でいるものとして取り扱っている。
背景技術 従来、この種の超音波斜角探傷法については、例え
ば、「超音波探傷法（改訂新版）」、日本学術振興会・
製鋼第19委員会編、日刊工業新聞社、昭和49年７月30日
改訂新版発行、昭和52年12月20日改訂新版３刷発行、第
180頁〜第199頁（以下、「文献Ａ」と略称する。）に詳
しく記述されている。
従来の超音波探傷装置及び超音波探傷方法について図
80を参照しながら説明する。図80は、上記文献Ａから引
用した従来の超音波斜角探傷法を説明するための図であ
る。
図80において、試験体１は、母材部２と、表面３と、
底面４と、溶接部５とを有する。また、試験体１の溶接
部５の内部には、音響的不連続部（欠陥）６が存在す
る。この音響的不連続部６には種々のものがあり、溶接
時の初層溶接部の割れ、溶接終始端のクレータ割れ、融
合不良、溶け込み不良、スラグ巻き込み、ブローホー
ル、ウォームホール、高温割れ、異物混入などによる周
辺媒質からの材質的差異部等々がある。また、溶接作業
に関連しないで材料そのものに既に存在している混入異
物部や、クラック、きず等々も音響的不連続部に相当す
る。以下、これらの音響的不連続部を簡単のために欠陥
６と呼んで説明する。さらに、同図において、試験体１
の表面３には、探触子７が載置されている。
探傷面に相当する試験体１の表面３に置かれた探触子
７から、試験体１の内部へ超音波パルスが送信される。
図中、超音波パルスの伝搬方向を矢印を付した実線で示
しており、角度「θ」は超音波ビームの屈折角である。
欠陥６に照射されそれにより反射されたエコーは、再
度、探触子７によって受信される。
欠陥６は次のようにして検出される。図示はしていな
いが探触子７に電気的に接続された超音波探傷器によっ
て、探触子７から超音波パルスが送信された時間とエコ
ーが再び受信された時間との時間差、すなわち、超音波
パルスが試験体１中を伝搬するのに要した時間を計測す
る。この時間は、超音波パルスが探触子７から欠陥６ま
で往復するのに要した時間であるから、２で割って片道
の時間を求め、この片道の時間と試験体１中の音速とか
ら片道のビーム路程を求める。このビーム路程は、図
中、「Wy」で示している。
図中に示すように、試験体１の厚さを「ｔ」とする
と、探触子７から欠陥６までの水平距離「ｙ」、及び、
試験体１の表面３から欠陥６までの深さ「ｄ」は、次の
式１、式２で求められる。
ｙ＝Wy×sin（θ） ・・・式１ ｄ＝2t−Wy×cos（θ） ・・・式２ なお、上記式２で与えられる深さｄについては、探触
子７から送信された超音波パルスが試験体１の底面４で
１回反射して欠陥６に照射された場合の式である。底面
反射を利用せず、直射で、すなわち、探触子７から送信
された超音波パルスが欠陥６に直接照射されエコーが直
接受信された場合には、同様の幾何学的な関係から成立
する次の式３が用いられる。
ｄ＝Wy×cos（θ） ・・・式３ ここでは示さないが超音波パルスが試験体１の底面４
や表面３で何回か反射を繰り返して欠陥６に照射されエ
コーが受信された場合には、同様の幾何学的な関係から
成立する式が用いられる。
超音波斜角探傷法では、試験体１中を伝搬する超音波
として横波がよく使用されるが、例えば、特公昭55−36
108号公報、特公昭56−17024号公報、特開昭53−74485
号公報、特公昭57−1788号公報、特開昭61−169760号公
報、特開昭61−239158号公報、特開昭63−261156号公報
に開示されているように縦波が用いられることもある。
また、図80においては１つの探触子７を超音波の送受
信に兼用して用いる１探法について示しているが、送信
と受信に別々の探触子を用いる２探法も、例えば、特開
昭62−222160号公報、特開昭60−73453号公報、特開昭6
4−59152号公報、特開平５−322857号公報、特開平７−
120439号公報、特公昭57−51062号公報、特開昭55−138
45号公報、特開平５−288722号公報に開示されているよ
うに使用される。
また、探触子７を試験体１の表面３において前後左右
に機械的に手動ないしは自動で走査して探傷する替わり
に、例えば、特開昭57−141549号公報、特公平１−4602
7号公報、特公平５−84464号公報、特公平６−64017号
公報、特公平６−64027号公報、特公平３−50989号公
報、特公平４−16174号公報、特開昭60−66159号公報、
特開昭64−57165号公報、あるいは特開平７−229879号
公報に開示されているように探触子７にアレイ形の探触
子を用いて電子的走査や屈折角θを変化させたりする方
法も知られている。
さらに、例えば、特開平５−288722号公報、特公昭62
−28870号公報、特開昭64−9361号公報、あるいは特開
昭56−67750号公報に開示されているように、同じ屈折
角θを有する２つの探触子を用いた２探法においてタン
デム法と呼ばれる機械的走査を使った方法も使われてい
る。
しかし、以上述べたいずれの方法についても、欠陥６
の検出は、超音波ビームが実際には回折により拡がる
が、このことを無視して超音波ビームの中心線だけに注
目して幾何学的関係から決まる上述したような式を用い
て行い、エコー高さから欠陥６の大きさを推定してい
る。このため、欠陥６の形状や大きさ、位置などの計測
精度に問題があった。
一方、超音波ビームの回折による拡がりを積極的に使
って、欠陥６の計測精度を向上させようとした試みがあ
る。例えば、特開平２−278149号公報、特開平２−2488
55号公報、あるいは特開平５−172789号公報に開示され
た合成開口信号処理を適用した方法がこれに相当する。
しかし、これらの合成開口信号処理を適用した方法に
おいては、探触子７から欠陥６に到達し、欠陥６から反
射されて再び探触子７までに到る超音波ビームのビーム
路程は直射による１つの路程のみしか考慮しておらず、
この前提のもとで信号処理が施されている。このため、
欠陥６の形状や大きさ、位置などの計測精度に未だ問題
がある。
上述したような従来の超音波探傷装置及び超音波探傷
方法では、欠陥６の検出は、超音波ビームが実際には回
折により拡がるが、このことを無視して超音波ビームの
中心線だけに注目して幾何学的関係から決まる上述した
ような式を用いて行い、エコー高さから欠陥６の大きさ
を推定していたので、欠陥６の形状や大きさ、位置など
の計測、検出精度があまりよくないという問題点があっ
た。
また、他の従来の超音波探傷装置及び超音波探傷方法
では、超音波ビームの回折による拡がりを考慮はしてい
ても、探触子７から欠陥６に到達し、欠陥６から反射さ
れて再び探触子７までに到る超音波ビームのビーム路程
は直射による１つの路程のみしか考慮しておらず、この
前提のもとで信号処理が施されていたりしたので、欠陥
６の形状や大きさ、位置などの計測、検出精度があまり
よくないという問題点があった。
この発明は、前述した問題点を解決するためになされ
たもので、試験体中の超音波による検査の精度が向上
し、欠陥などの形状や大きさ、位置などの検出能力、計
測精度を向上することができる超音波探傷装置及び超音
波探傷方法を得ることを目的とする。
発明の開示 この発明に係る超音波探傷装置は、送信信号によって
駆動され超音波パルスを試験体の探傷面に対して斜めに
送信するとともに、前記試験体中の音響的不連続部によ
って反射された前記超音波パルスをエコーとして受信す
る探触子と、前記探触子を前記試験体上の所定の走査範
囲にわたって移動させるとともに、前記探触子の空間的
位置を出力する走査機構手段と、前記送信信号を発生し
て前記探触子へ出力し、前記探触子から前記受信された
エコーを入力して記憶するとともに、前記走査機構手段
から前記超音波パルスを送信した際及び前記エコーを受
信した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶し、
前記探触子の空間的位置及び前記エコーに基づき、超音
波ビームの回折による拡がりを考慮して前記音響的不連
続部を検出する送受信手段とを備え、前記探触子は、送
信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の探傷面
に対して傾いた送信角度で送信するとともに、前記試験
体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パ
ルスを前記探傷面に対して前記送信角度とは異なる傾い
た受信角度でエコーとして受信し、前記送受信手段は、
前記送信信号を発生して前記探触子へ出力する送信手段
と、前記探触子から前記受信されたエコーを入力する受
信手段と、前記走査機構手段から前記探触子の空間的位
置を入力する位置検出手段と、前記記憶した探触子の空
間的位置及び前記記憶したエコーに基づき、超音波ビー
ムの回折による拡がりを考慮して前記音響的不連続部を
検出する信号処理手段とを有し、前記信号処理手段は、
前記探触子を所定の走査範囲にわたって走査した際に受
信したエコーと、前記超音波パルスを送信した際及び前
記エコーを受信した際の前記探触子の座標とを記憶する
生データ記憶手段と、前記試験体の定めた像再生範囲内
の定めた再生点と、前記生データ記憶手段に記憶された
前記探触子の座標とに基づき、前記探触子の実効ビーム
幅内に入っている送受往復でのビーム伝搬経路の候補を
洗い出す経路候補洗出手段と、前記送受往復でのビーム
伝搬経路の候補の各々について、エコーの受信されるべ
き時間を求め、この時間に対応するエコーの振幅を前記
生データ記憶手段から取り出し、取り出した各々のエコ
ーの振幅を加算する振幅加算手段と、前記探触子の定め
た走査範囲にわたって前記エコーの振幅を加算した値を
前記定めた再生点における再生像として出力する像再生
手段とを有するものである。
この発明に係る超音波探傷装置は、送信信号によって
駆動され超音波パルスを試験体の探傷面に対して斜めに
送信するとともに、前記試験体中の音響的不連続部によ
って反射された前記超音波パルスをエコーとして受信す
る探触子と、前記探触子を前記試験体上の所定の走査範
囲にわたって移動させるとともに、前記探触子の空間的
位置を出力する走査機構手段と、前記送信信号を発生し
て前記探触子へ出力し、前記探触子から前記受信された
エコーを入力して記憶するとともに、前記走査機構手段
から前記超音波パルスを送信した際及び前記エコーを受
信した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶し、
前記探触子の空間的位置及び前記エコーに基づき、超音
波ビームの回折による拡がりを考慮して前記音響的不連
続部を検出する送受信手段とを備え、前記探触子は、送
信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の探傷面
に対して傾いた送信角度で送信するとともに、前記試験
体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波パ
ルスを前記探傷面に対して前記送信角度と同じ傾いた受
信角度でエコーとして受信し、前記送受信手段は、前記
送信信号を発生して前記探触子へ出力する送信手段と、
前記探触子から前記受信されたエコーを 入力する受信手段と、前記走査機構手段から前記探触子
の空間的位置を入力する位置検出手段と、前記記憶した
探触子の空間的位置及び前記記憶したエコーに基づき、
超音波ビームの回折による拡がりを考慮して前記音響的
不連続部を検出する信号処理手段とを有し、前記信号処
理手段は、前記探触子を所定の走査範囲にわたって走査
した際に受信したエコーと、前記超音波パルスを送信し
た際及び前記エコーを受信した際の前記探触子の座標と
を記憶する生データ記憶手段と、前記試験体の定めた像
再生範囲内の定めた再生点と、前記生データ記憶手段に
記憶された前記探触子の座標とに基づき、前記探触子の
実効ビーム幅内に入っている送受往復でのビーム伝搬経
路の候補を洗い出す経路候補洗出手段と、前記送受往復
でのビーム伝搬経路の候補の各々について、エコーの受
信されるべき時間を求め、この時間に対応するエコーの
振幅を前記生データ記憶手段から取り出し、取り出した
各々のエコーの振幅を加算する振幅加算手段と、前記探
触子の定めた走査範囲にわたって前記エコーの振幅を加
算した値を前記定めた再生点における再生像として出力
する像再生手段とを有するものである。
また、この発明に係る超音波探傷装置は、送信信号に
よって駆動され超音波パルスを試験体の探傷面に対して
斜めに送信するとともに、前記試験体中の音響的不連続
部によって反射された前記超音波パルスをエコーとして
受信する探触子と、前記探触子を前記試験体上の所定の
走査範囲にわたって移動させるとともに、前記探触子の
空間的位置を出力する走査機構手段と、前記送信信号を
発生して前記探触子へ出力し、前記探触子から前記受信
されたエコーを入力して記憶するとともに、前記走査機
構手段から前記超音波パルスを送信した際及び前記エコ
ーを受信した際の前記探触子の空間的位置を入力して記
憶し、前記探触子の空間的位置及び前記エコーに基づ
き、超音波ビームの回折による拡がりと、前記超音波ビ
ームが反射する際の縦波から横波へのモード変換、及び
横波から縦波へのモード変換とを考慮して前記音響的不
連続部を検出する送受信手段とを備え、前記探触子は、
送信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の探傷
面に対して傾いた送信角度で送信するとともに、前記試
験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波
パルスを前記探傷面に対して前記送信角度とは異なる傾
いた受信角度でエコーとして受信し、前記送受信手段
は、前記送信信号を発生して前記探触子へ出力する送信
手段と、前記探触子から前記受信されたエコーを入力す
る受信手段と、前記走査機構手段から前記探触子の空間
的位置を入力する位置検出手段と、前記記憶した探触子
の空間的位置及び前記記憶したエコーに基づき、超音波
ビームの回折による拡がりと、前記超音波ビームが反射
する際の縦波から横波へのモード変換、及び横波から縦
波へのモード変換とを考慮して前記音響的不連続部を検
出する信号処理手段とを有し、前記信号処理手段は、前
記探触子を所定の走査範囲にわたって走査した際に受信
したエコーと、前記超音波パルスを送信した際及び前記
エコーを受信した際の前記探触子の座標とを記憶する生
データ記憶手段と、前記試験体の定めた像再生範囲内の
定めた再生点と、前記生データ記憶手段に記憶された前
記探触子の座標とに基づき、前記探触子の実効ビーム幅
内に入っている送受往復でのビーム経路の候補を洗い出
す経路候補洗出手段と、前記送受往復でのビーム経路の
候補の各々について、エコーの受信されるべき時間を求
め、この時間に対応するエコーの振幅を前記生データ記
憶手段から取り出し、取り出した各々のエコーの振幅を
加算する振幅加算手段と、前記探触子の定めた走査範囲
にわたって前記エコー振幅を加算した値を前記定めた再
生点における再生像として出力する像再生手段とを有す
るものである。
また、この発明に係る超音波探傷装置は、送信信号に
よって駆動され超音波パルスを試験体の探傷面に対して
斜めに送信するとともに、前記試験体中の音響的不連続
部によって反射された前記超音波パルスをエコーとして
受信する探触子と、前記探触子を前記試験体上の所定の
走査範囲にわたって移動させるとともに、前記探触子の
空間的位置を出力する走査機構手段と、前記送信信号を
発生して前記探触子へ出力し、前記探触子から前記受信
されたエコーを入力して記憶するとともに、前記走査機
構手段から前記超音波パルスを送信した際及び前記エコ
ーを受信した際の前記探触子の空間的位置を入力して記
憶し、前記探触子の空間的位置及び前記エコーに基づ
き、超音波ビームの回折による拡がりと、前記超音波ビ
ームが反射する際の縦波から横波へのモード変換、及び
横波から縦波へのモード変換とを考慮して前記音響的不
連続部を検出する送受信手段とを備え、前記探触子は、
送信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の探傷
面に対して傾いた送信角度で送信するとともに、前記試
験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波
パルスを前記探傷面に対して前記送信角度と同じ傾いた
受信角度でエコーとして受信し、前記送受信手段は、前
記送信信号を発生して前記探触子へ出力する送信手段
と、前記探触子から前記受信されたエコーを入力する受
信手段と、前記走査機構手段から前記探触子の空間的位
置を入力する位置検出手段と、前記記憶した探触子の空
間的位置及び前記記憶したエコーに基づき、超音波ビー
ムの回折による拡がりと、前記超音波ビームが反射する
際の縦波から横波へのモード変換、及び横波から縦波へ
のモード変換とを考慮して前記音響的不連続部を検出す
る信号処理手段とを有し、前記信号処理手段は、前記探
触子を所定の走査範囲にわたって走査した際に受信した
エコーと、前記超音波パルスを送信した際及び前記エコ
ーを受信した際の前記探触子の座標とを記憶する生デー
タ記憶手段と、前記試験体の定めた像再生範囲内の定め
た再生点と、前記生データ記憶手段に記憶された前記探
触子の座標とに基づき、前記探触子の実効ビーム幅内に
入っている送受往復でのビーム経路の候補を洗い出す経
路候補洗出手段と、前記送受往復でのビーム経路の候補
の各々について、エコーの受信されるべき時間を求め、
この時間に対応するエコーの振幅を前記生データ記憶手
段から取り出し、取り出した各々のエコーの振幅を加算
する振幅加算手段と、前記探触子の定めた走査範囲にわ
たって前記エコーの振幅を加算した値を前記定めた再生
点における再生像として出力する像再生手段とを有する
ものである。
この発明に係る超音波探傷方法は、走査機構手段によ
り探触子を試験体上の所定の走査範囲にわたって移動さ
せるステップと、送信信号を発生して前記探触子へ出力
し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷
面に対して斜めに送信するステップと、前記探触子によ
り前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前
記超音波パルスをエコーとして受信するステップと、前
記探触子から前記受信されたエコーを入力して記憶する
とともに、前記走査機構手段から前記超音波パルスを送
信した際及び前記エコーを受信した際の前記探触子の空
間的位置を入力して記憶するステップと、前記探触子の
空間的位置及び前記エコーに基づき、超音波ビームの回
折による拡がりを考慮して前記音響的不連続部を検出す
るステップとを含み、前記送信ステップは、送信信号を
発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波
パルスを前記試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で
送信し、前記受信ステップは、前記探触子により前記試
験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波
パルスを前記探傷面に対して前記送信角度とは異なる傾
いた受信角度でエコーとして受信し、前記記憶ステップ
は、前記探触子を所定の走査範囲にわたって走査した際
に受信したエコーと、前記超音波パルスを送信した際及
び前記エコーを受信した際の前記探触子の座標とを記憶
し、前記検出ステップは、前記試験体の定めた像再生範
囲内の定めた再生点と、前記記憶された前記探触子の座
標とに基づき、前記探触子の実効ビーム幅内に入ってい
る送受往復でのビーム伝搬経路の候補を洗い出すステッ
プと、前記送受往復でのビーム伝搬経路の候補の各々に
ついて、エコーの受信されるべき時間を求め、この時間
に対応するエコーの振幅を取り出し、取り出した各々の
エコーの振幅を加算するステップと、前記探触子の定め
た走査範囲にわたって前記エコーの振幅を加算した値を
前記定めた再生点における再生像として出力するステッ
プとを含むものである。
この発明に係る超音波探傷方法は、走査機構手段によ
り探触子を試験体上の所定の走査範囲にわたって移動さ
せるステップと、送信信号を発生して前記探触子へ出力
し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷
面に対して斜めに送信するステップと、前記探触子によ
り前記試験体中の音響的不連続部によって反射された前
記超音波パルスをエコーとして受信するステップと、前
記探触子から前記受信されたエコーを入力して記憶する
とともに、前記走査機構手段から前記超音波パルスを送
信した際及び前記エコーを受信した際の前記探触子の空
間的位置を入力して記憶するステップと、前記探触子の
空間的位置及び前記エコーに基づき、超音波ビームの回
折による拡がりを考慮して前記音響的不連続部を検出す
るステップとを含み、前記送信ステップは、送信信号を
発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波
パルスを前記試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で
送信し、前記受信ステップは、前記探触子により前記試
験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波
パルスを前記探傷面に対して前記送信角度とは同じ傾い
た受信角度でエコーとして受信し、前記記憶ステップ
は、前記探触子を所定の走査範囲にわたって走査した際
に受信したエコーと、前記超音波パルスを送信した際及
び前記エコーを受信した際の前記探触子の座標とを記憶
し、前記検出ステップは、前記試験体の定めた像再生範
囲内の定めた再生点と、前記記憶された前記探触子の座
標とに基づき、前記探触子の実効ビーム幅内に入ってい
る送受往復でのビーム伝搬経路の候補を洗い出すステッ
プと、前記送受往復でのビーム伝搬経路の候補の各々に
ついて、エコーの受信されるべき時間を求め、この時間
に対応するエコーの振幅を取り出し、取り出した各々の
エコーの振幅を加算するステップと、前記探触子の定め
た走査範囲にわたって前記エコーの振幅を加算した値を
前記定めた再生点における再生像として出力するステッ
プとを含むものである。
さらに、この発明に係る超音波探傷方法は、走査機構
手段により探触子を試験体上の所定の走査範囲にわたっ
て移動させるステップと、送信信号を発生して前記探触
子へ出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験
体の探傷面に対して斜めに送信するステップと、前記探
触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射
された前記超音波パルスをエコーとして受信するステッ
プと、前記探触子から前記受信されたエコーを入力して
記憶するとともに、前記走査機構手段から前記超音波パ
ルスを送信した際及び前記エコーを受信した際の前記探
触子の空間的位置を入力して記憶するステップと、前記
探触子の空間的位置及び前記エコーに基づき、超音波ビ
ームの回折による拡がりと、前記超音波ビームが反射す
る際の縦波から横波へのモード変換、及び横波から縦波
へのモード変換とを考慮して前記音響的不連続部を検出
するステップとを含み、前記送信ステップは、送信信号
を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音
波パルスを前記試験体の探傷面に対して傾いた送信角度
で送信し、前記受信ステップは、前記探触子により前記
試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音
波パルスを前記探傷面に対して前記送信角度とは異なる
傾いた受信角度でエコーとして受信し、前記記憶ステッ
プは、前記探触子を所定の走査範囲にわたって走査した
際に受信したエコーと、前記超音波パルスを送信した際
及び前記エコーを受信した際の前記探触子の座標とを記
憶し、前記検出ステップは、前記試験体の定めた像再生
範囲内の定めた再生点と、前記記憶された前記探触子の
座標とに基づき、前記探触子の実効ビーム幅内に入って
いる送受往復でのビーム経路の候補を洗い出すステップ
と、前記送受往復でのビーム経路の候補の各々につい
て、エコーの受信されるべき時間を求め、この時間に対
応するエコーの振幅を取り出し、取り出した各々のエコ
ーの振幅を加算するステップと、前記探触子の定めた走
査範囲にわたって前記エコーの振幅を加算した値を前記
定めた再生点における再生像として出力するステップと
を含むものである。
さらに、この発明に係る超音波探傷方法は、走査機構
手段により探触子を試験体上の所定の走査範囲にわたっ
て移動させるステップと、送信信号を発生して前記探触
子へ出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験
体の探傷面に対して斜めに送信するステップと、前記探
触子により前記試験体中の音響的不連続部によって反射
された前記超音波パルスをエコーとして受信するステッ
プと、前記探触子から前記受信されたエコーを入力して
記憶するとともに、前記走査機構手段から前記超音波パ
ルスを送信した際及び前記エコーを受信した際の前記探
触子の空間的位置を入力して記憶するステップと、前記
探触子の空間的位置及び前記エコーに基づき、超音波ビ
ームの回折による拡がりと、前記超音波ビームが反射す
る際の縦波から横波へのモード変換、及び横波から縦波
へのモード変換とを考慮して前記音響的不連続部を検出
するステップとを含み、前記送信ステップは、送信信号
を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音
波パルスを前記試験体の探傷面に対して傾いた送信角度
で送信し、前記受信ステップは、前記探触子により前記
試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音
波パルスを前記探傷面に対して前記送信角度と同じ傾い
た受信角度でエコーとして受信し、前記記憶ステップ
は、前記探触子を所定の走査範囲にわたって走査した際
に受信したエコーと、前記超音波パルスを送信した際及
び前記エコーを受信した際の前記探触子の座標とを記憶
し、前記検出ステップは、前記試験体の定めた像再生範
囲内の定めた再生点と、前記記憶された前記探触子の座
標とに基づき、前記探触子の実効ビーム幅内に入ってい
る送受往復でのビーム経路の候補を洗い出すステップ
と、前記送受往復でのビーム経路の候補の各々につい
て、エコーの受信されるべき時間を求め、この時間に対
応するエコーの振幅を取り出し、取り出した各々のエコ
ーの振幅を加算するステップと、前記探触子の定めた走
査範囲にわたって前記エコーの振幅を加算した値を前記
定めた再生点における再生像として出力するステップと
を含むものである。
図面の簡単な説明 図１はこの発明の実施例１に係る超音波探傷装置の構
成を示す図、 図２はこの発明の実施例１に係る超音波探傷装置の探
触子の構成を示す図、 図３はこの発明の実施例１に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図４はこの発明の実施例１に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図５はこの発明の実施例１に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図６はこの発明の実施例１に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図７はこの発明の実施例１に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図８はこの発明の実施例１に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図９はこの発明の実施例１に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図10はこの発明の実施例１に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図11はこの発明の実施例１に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図12はこの発明の実施例１に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図13はこの発明の実施例１に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図14はこの発明の実施例１に係る超音波探傷装置の信
号処理を説明するためのフローチャート図、 図15はこの発明の実施例１に係る超音波探傷装置の信
号処理を説明するためのビーム伝搬経路を示す図、 図16はこの発明の実施例２に係る超音波探傷装置の構
成を示す図、 図17はこの発明の実施例２に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図18はこの発明の実施例２に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図19はこの発明の実施例２に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図20はこの発明の実施例２に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図21はこの発明の実施例２に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図22はこの発明の実施例２に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図23はこの発明の実施例２に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図24はこの発明の実施例２に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図25はこの発明の実施例２に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図26はこの発明の実施例２に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図27はこの発明の実施例２に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図28はこの発明の実施例２に係る超音波探傷装置の信
号処理を説明するためのフローチャート図、 図29はこの発明の実施例２に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図30はこの発明の実施例３に係る超音波探傷装置の構
成を示す図、 図31はこの発明の実施例３に係る超音波探傷装置の探
触子の構成を示す図、 図32はこの発明の実施例３に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図33はこの発明の実施例３に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図34はこの発明の実施例３に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図35はこの発明の実施例３に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図36はこの発明の実施例３に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図37はこの発明の実施例３に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図38はこの発明の実施例３に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図39はこの発明の実施例３に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図40はこの発明の実施例３に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図41はこの発明の実施例３に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図42はこの発明の実施例３に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図43はこの発明の実施例３に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図44はこの発明の実施例３に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図45はこの発明の実施例３に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図46はこの発明の実施例３に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図47はこの発明の実施例３に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図48はこの発明の実施例３に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図49はこの発明の実施例３に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図50はこの発明の実施例３に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図51はこの発明の実施例３に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図52はこの発明の実施例３に係る超音波探傷装置の信
号処理を説明するためのフローチャート図、 図53はこの発明の実施例３に係る超音波探傷装置の信
号処理を説明するためのビーム伝搬経路を示す図、 図54はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の構
成を示す図、 図55はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の探
触子の構成を示す図、 図56はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図57はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図58はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図59はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図60はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図61はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図62はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図63はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図64はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図65はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図66はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図67はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図68はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図69はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図70はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図71はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図72はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す図、 図73はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路の伝搬モード
を示す図、 図74はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の動
作を説明するための超音波ビーム伝搬経路の伝搬モード
を示す図、 図75はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の信
号処理を説明するためのフローチャート図、 図76はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の信
号処理を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す
図、 図77はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の信
号処理を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す
図、 図78はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の信
号処理を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す
図、 図79はこの発明の実施例４に係る超音波探傷装置の信
号処理を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示す
図、 図80は従来の超音波斜角探傷法を説明するための図で
ある。
発明を実施するための最良の形態 以下、この発明の各実施例について図面に基づき説明
する。
実施例1. この発明の実施例１に係る超音波探傷装置の構成につ
いて図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、こ
の発明の実施例１に係る超音波探傷装置の構成を示すブ
ロック図である。また、図２は、この実施例１に係る超
音波探傷装置の探触子の構成を示す図である。なお、図
２は、「新非破壊検査便覧」、（社）日本非破壊検査協
会編、日刊工業新聞社、1992年10月15日発行、第291頁
〜第292頁（以下、「文献Ｂ」と省略する。）から引用
したものである。また、各図中、同一符号は同一又は相
当部分を示す。
図１において、超音波探傷装置は、試験体１に載置さ
れた探触子７と、探触子７に接続された送受信装置８
と、探触子７のための走査機構部９とを備える。
また、同図において、送受信装置８は、制御部81と、
送信部82と、受信部83と、信号処理部84と、探触子７の
位置検出部85とを含む。なお、走査機構部９は、図示は
していないが探触子７の位置検出センサーを含んでい
る。
また、同図において、探触子７は、信号線により送信
部82及び受信部83に接続されている。受信部83は、信号
処理部84に接続されている。位置検出部85は信号処理部
84に接続されている。制御部81は、送信部82、受信部8
3、信号処理部84、位置検出部85、そして走査機構部９
に接続されている。
さらに、同図において、走査機構部９は、位置検出部
85に接続されている。走査機構部９の位置検出センサー
からの出力信号が位置検出部85に入力される。位置検出
部85で検出された探触子７の位置の情報は信号処理部84
に入力される。
なお、信号処理部84は、図示はしていないが、内部に
メモリを有する。このメモリに演算・算出された種々の
結果が適宜記憶されるとともに、信号処理部84に入力さ
れた入力信号が適宜記憶される。
また、図示はしていないが、信号処理部84からは、処
理状況を示す信号が適宜、制御部81に入力される。その
入力信号に基づき、制御部81は、送信部82、受信部83、
信号処理部84、位置検出部85、及び走査機構部９に対
し、制御信号を出力して、それらの制御を司る。
図２において、探触子７は、アクリルなどの材料から
なるくさび71と、圧電セラミックなどの圧電材料からな
る矩形あるいは円形の振動子72とを含む。また、符号72
Aは見かけの振動子であり、「Ｈ」は試験体１の表面３
から見かけの振動子72Aの中心までの高さである。さら
に、「Ｗ」は振動子72の幅、「W'」は見かけの振動子72
Aの幅、「p1」はくさび内距離、「p1'」は見かけのくさ
び内距離、「α」はくさび71と試験体１の表面３の境界
面における超音波の入射角、「θ」は屈折角である。
なお、本明細書で使用しているこれらの記号や名称
は、説明の都合上、上記文献Ｂとは異なっている。本明
細書と文献Ｂとの対応は次の通りである。矢印（→）の
左側が文献Ｂでの名称と記号、右側が本明細書でのそれ
らである。なお、本明細書で使用している記号Ｈに相当
する高さは、文献Ｂには記載されていない。また、原点
Ｏの位置は、文献Ｂとは異なり、図２に示すように、見
かけの振動子72Aの中心を試験体１の表面３に垂直に投
影した点としている。
振動子の高さＨ →振動子72の幅Ｗ 振動子の見かけの高さHR →振動子72の見かけの幅W' くさび内距離l1 →くさび内距離p1 試験体中距離に換算したくさび内距離l2→見かけのくさび内距離p1' 以上、「見かけの」という表現を用いたが、これは、
文献Ｂに記述されているように、振動子72からくさび71
内に送信された超音波が、試験体１との境界面、すなわ
ち、表面３でスネルの屈折の法則にしたがって屈折する
ため、試験体１側から見た振動子72の幅Ｗが等価的にW'
に見えることや、くさび内距離p1を試験体１中の距離に
換算すると等価的にp1'に見えるという意味で用いたも
のである。これらの見かけの物理量を用いると、くさび
71があたかも試験体１であるかの如く見なして種々の計
算や信号処理が行える。そこで、以下の説明において
は、見かけの振動子72A、その幅W'、見かけのくさび内
距離P1'、及び見かけの振動子72Aの中心に関連した高さ
Ｈを用いて説明する。
つぎに、この発明の実施例１に係る超音波探傷装置の
動作について図３から図15までを参照しながら説明す
る。
図３から図13までは、この実施例１に係る超音波探傷
装置の動作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示
す図である。また、図14は、この実施例１に係る超音波
探傷装置の信号処理を説明するためのフローチャートで
ある。さらに、図15は、図14に示した信号処理のフロー
チャートを説明するためのビーム伝搬経路を示す図であ
る。
送受信装置８の送信部82からインパルスと見なしても
差し支えない程度の狭いパルス、ないしは、あるキャリ
ア周波数を有するバースト信号などの送信信号が発生さ
れ、探触子７に伝達される。探触子７は、送信信号によ
って駆動され、超音波パルスを試験体１の探傷面、すな
わち、試験体１の表面３に対して斜めに送信する。な
お、各実施例では探傷面が表面である場合を例にとって
説明するが、探傷面は表面に限らず、底面であったり、
側面である場合もある。超音波パルスは、試験体１中を
伝搬して欠陥６によって反射、散乱、回折される。ここ
では、反射という文言が、単に反射のみでなく、散乱や
回折などの物理的現象も含んだものとして取り扱う。す
なわち、反射という文言は、超音波の伝搬が欠陥６によ
って影響を受け欠陥６が存在しない場合に比べてその挙
動が異なった伝搬に関する振る舞いをした現象を全て含
んでいるものと解釈することとする。特に、欠陥６の先
端部において発生すると言われている先端回折エコーな
いしは端部エコーと呼ばれているエコーも、欠陥６によ
って反射したエコーに含まれているものとして説明す
る。この反射、散乱、回折された超音波パルスは、試験
体１中を伝搬して再び探触子７によって受信される。こ
の受信されたエコーは、受信部83で増幅され、信号処理
部84へ送られる。
一方、走査機構部９によって探触子７の空間的位置の
情報が検出され、位置検出部85に送られる。この位置検
出部85から探触子７の空間的位置の情報は信号処理部84
へ送られる。この信号処理部84では、探触子７の空間的
位置の情報と受信されたエコーが記憶される。
次に、走査機構部９によって探触子７は別の空間的位
置（座標）に移動される。そして、送信信号によって探
触子７から超音波パルスが送信され、欠陥６からの受信
エコーと、探触子７の空間的位置の情報が、先ほどと同
様に、信号処理部84に伝達され記憶される。
この一連の動作が探触子７の所要の走査範囲にわたっ
て行われる。その後、信号処理部84において、後述する
信号処理が実行される。
ここで、信号処理部84における信号処理手順を説明す
る前に、試験体１中の超音波ビームの伝搬特性について
説明する。まず、超音波ビームの伝搬経路について図３
を参照しながら考えてみる。図中、横方向をｘ軸、垂直
方向をｙ軸に取っている。
欠陥６に相当する点反射源が（x0,y0）にあるものと
する。見かけの振動子72Aから送信された超音波ビーム
が回折により拡がるが、図中、実線は超音波ビームの中
心線を示し、点線は上記中心線上の音圧から、例えば、
送受往復での総合の超音波ビームにおいて、−6dBの音
圧となる点を結んだ線を示している。すなわち、２本の
点線の間が送受総合での実効的なビーム幅に相当する。
２本の点線に対応する屈折角を図中に示すように、「Θ
Ｌ」、「ΘＨ」とする。なお、ここでは、−6dBとなる
ビーム幅を考えたが、この値はこれに限らず、用途、目
的に応じて−3dBでも−12dBでも良いし、その他の値を
用いて実効的なビーム幅を定義しても構わない。
次に、図４から図９までを参照しながら上述したビー
ム幅内の音線を考えてみる。図４〜図９において、座標
の原点（0,0）は、図２と同じく見かけの振動子72Aの中
心をｙ軸に沿って試験体１の表面３に投影した点に取っ
てある。点Ｑは、見かけの振動子72Aの中心を示し、そ
の座標は（0,−Ｈ）である。また、（x0,y0）に位置す
る白丸印は欠陥６に対応する反射源である。
図４に示すように、屈折角Θ１に相当する音線が上述
したビーム幅内に存在するならば、すなわち、ΘＬ≦Θ
１≦ΘＨであれば、矢印で示すような超音波ビームの伝
搬経路が存在し得る。このとき、探触子７から送信され
た超音波は欠陥６に直射で当たり直接反射されて探触子
７によってエコーとして受信される。ここで、Θ１は次
の式４で与えられる。
Θ１＝tan-1［x0/（y0＋Ｈ）］ ・・・式４ また、このときの往復の全ビーム路程は２×L1であ
り、L1は次の式５で与えられる。なお、SQRT［］
は、［］内の平方根を取る演算操作を表す。
L1＝SQRT［x02＋（y0＋Ｈ）２］ ・・・式５ また、図５に示すように、屈折角Θ１に相当する音線
が上述したビーム幅内に存在し、かつ、屈折角Θ２に相
当する音線が上述したビーム幅内に存在するならば、す
なわち、ΘＬ≦Θ１≦ΘＨであり、かつ、ΘＬ≦Θ２≦
ΘＨであれば、探触子７から送信された超音波は矢印で
示すように底面４で１回反射された後で欠陥６に当た
り、欠陥６で反射されて直接、探触子７に到達しエコー
として受信される伝搬経路が存在し得る。
図では示していないが、この逆の伝搬経路もあり得
る。すなわち、探触子７から送信された超音波は直射で
欠陥６に当たり、欠陥６で反射され底面４で１回反射さ
れてその後、探触子７に到達しエコーとして受信され
る。ここで、Θ２は次の式６で与えられる。なお、
「ｔ」は試験体１の厚さである。
Θ２＝tan-1［x0/（2t−y0＋Ｈ）］ ・・・式６ また、上述の２つの場合の全ビーム路程は、L1＋L2で
あり、L2は次の式７で与えられる。
L2＝SQRT［x02＋（2t−y0＋Ｈ）２］ ・・・式７ また、ΘＬ≦Θ２≦ΘＨであれば、図６に示すような
伝搬経路も存在し得る。すなわち、探触子７から送信さ
れた超音波は矢印で示すように底面４で１回反射された
後、欠陥６に当たり、欠陥６で反射された超音波はその
後、底面４で１回反射されて探触子７に到達しエコーと
して受信される。このときの全ビーム路程は、２×L2で
ある。
また、図７に示すように、屈折角Θ１に相当する音線
が上述したビーム幅内に存在し、かつ、屈折角Θ３に相
当する音線が上述したビーム幅内に存在するならば、す
なわち、ΘＬ≦Θ１≦ΘＨであり、かつ、ΘＬ≦Θ３≦
ΘＨであれば、次の伝搬経路も存在し得る。
すなわち、探触子７から送信された超音波は矢印で示
すように底面４で１回反射され、さらに、表面３で１回
反射され、その後、欠陥６に当たり、欠陥６で反射され
て直接、探触子７に到達しエコーとして受信される。
図では示していないが、この逆の伝搬経路もあり得
る。すなわち、探触子７から送信された超音波は欠陥６
に直射で当たり、欠陥６で反射され、その後、表面３で
１回反射され、さらに、次に、底面４で１回反射されて
探触子７に到達しエコーとして受信される。ここで、Θ
３は次の式８で与えられる。
Θ３＝tan-1［x0/（2t＋y0＋Ｈ）］ ・・・式８ また、上述の２つの場合の全ビーム路程は、L1＋L3で
あり、L3は次の式９で与えられる。
L3＝SQRT［x02＋（2t＋y0＋Ｈ）２］ ・・・式９ また、Θ３≦Θ２≦Θ１の関係があるから、屈折角Θ
１に相当する音線が上述したビーム幅内に存在し、か
つ、屈折角Θ３に相当する音線が上述したビーム幅内に
存在するならば、ΘＬ≦Θ２≦ΘＨが成立するから、図
８に示すようなビーム伝搬経路も存在し得る。
すなわち、探触子７から送信された超音波は矢印で示
すように１回底面４で反射され、さらに表面３で１回反
射された後、欠陥６に当たり、欠陥６で反射された超音
波は底面４で１回反射された後、探触子７に到達しエコ
ーとして受信される。
また、図示はしていないが、この逆の伝搬経路もあり
得る。すなわち、探触子７から送信された超音波は１回
底面４で反射された後、欠陥６に当たり、欠陥６で反射
された超音波は表面３で１回反射され、その後、底面４
で１回反射され、その後、探触子７に到達しエコーとし
て受信される。上述の２つの場合の全ビーム路程は、L2
＋L3となる。
さらに、ΘＬ≦Θ３≦ΘＨであれば、図９に示すよう
なビーム経路も存在し得る。すなわち、探触子７から送
信された超音波は矢印で示すように、底面４で１回反射
し、さらに表面３で１回反射して欠陥６に当たり、欠陥
６で反射され、その後、表面３で１回反射し、さらに底
面４で１回反射されて探触子７に到達しエコーとして受
信される。このときの全ビーム路程は、２×L3となる。
以上は、説明の簡単のため、屈折角Θ３に相当する音
線までが実効的な超音波ビーム幅内に存在する場合につ
いて考えた。すなわち、ビーム経路において、底面４で
１回、表面３で１回の反射まで考慮した場合について考
えた。
次に、ビーム幅が以上の考察で対象とした幅よりも更
に広い場合について図10から図13までを参照しながら考
えてみる。
このような場合には、図10に示すように、探触子７か
ら送信された超音波が底面４で１回反射し、その後、表
面３で１回反射し、さらに、その後、底面４で１回反射
して、欠陥６に当たるビーム経路、及びこの逆の経路も
考慮する必要がある。したがって、図11〜図13に示すよ
うな種々のビーム経路、及びこれらの図の各々において
その逆の伝搬経路が図４〜図９に加えて存在することが
あり得る。なお、図中、Θ４は次の式10で与えられる。
Θ４＝tan-1［x0/（4t−y0＋Ｈ）］ ・・・式10 図10では、底面４で２回、表面３で１回反射する経路
までを考えているが、ビーム幅がさらに広い場合には、
合計で、底面４で２回、表面３で２回反射する経路も考
慮する必要がある。以下、ビーム幅が広くなるにしたが
って、考慮すべき経路に関して底面４や表面３での反射
回数が増えることになる。
この実施例１は、以上のように、超音波ビームの拡が
りを考慮して斜角で探傷する装置及び方法を提供する点
が従来と大きく異なる点の１つである。さらに、表面３
や底面４での反射も考慮に入れている点が、従来の特開
平２−278149号公報、特開平２−248855号公報、あるい
は特開平５−172789号公報に開示された技術と全く異な
る。
さて、次に、上述したビーム経路に関する考察結果に
基づいて、図14及び図15を参照しながら信号処理部84に
おける信号処理手順を説明する。なお、図15における座
標原点は、図２〜図13とは異なっている。原点は当然の
ことであるがどこにとっても構わない。無論、探触子７
が走査した際の原点と異なれば適宜、座標変換を行う必
要があることは言うまでもない。
信号処理部84において、前述したように、探触子７を
所要の走査範囲にわたって走査した際の、走査範囲内の
各空間（座標）点におけるエコー波形と、そのエコー波
形を受信した際の探触子７の空間位置情報（座標）がメ
モリに記憶されている。なお、エコー波形は生波形、す
なわち、整流、検波などの処理は施されず、AC波形とし
て記憶されている。
図14のステップ11において、所要の像再生範囲を決め
る。すなわち、図15において、例えば、点線で囲って示
すように試験体１の探傷結果として像表示を行いたい範
囲を決める。
ステップ12において、像再生点を決める。像再生点
は、上記像再生範囲内の１点である。この点の座標を図
15に示すように（xi,yi）とする。
ステップ13において、この再生点（xi,yi）に対応す
る出力をＰ（xi,yi）とし、この値を零に設定する。す
なわち、初期化のため、Ｐ（xi,yi）＝０とする。
ステップ14において、探触子７の空間的位置、すなわ
ち座標と、この位置で受信したエコー波形をメモリの中
から選択する。図15に示すように、探触子７の位置は点
Ｑで代表させて考え、座標を（xt,−Ｈ）とする。な
お、点Ｑの意味は、図４〜図13と同じである。
ステップ15において、図15に示す角度（屈折角）θ
１、θ２、θ３、・・・、θｎを計算する。ここで、ｎ
は整数であり、像再生範囲と探触子７の走査範囲とか
ら、探触子７の実効ビーム幅を考慮して予め決める。θ
１〜θｎは、次の式11、式12、式13、式14、式15で与え
られる。なお、ｍは次のように与えられる。ｎが偶数の
ときは、ｍ＝ｎであり、ｎが奇数のときには、ｍ＝ｎ−
１である。
θ１＝tan-1［（xi−xt）／（yi＋Ｈ）］ ・・・式11 θ２＝tan-1［（xi−xt）／（2t−yi＋Ｈ）］ ・・・式12 θ３＝tan-1［（xi−xt）／（2t＋yi＋Ｈ）］ ・・・式13 θ４＝tan-1［（xi＋xt）／（4t−yi＋Ｈ）］ ・・・式14 θｎ＝tan-1［（xi−xt）／（mt−（−１）nyi＋
Ｈ）］ ・・・式15 なお、これらの角度θ１〜θｎは、像再生点を仮に反
射源とみなして、探触子７から送信された超音波がその
像再生点（xi,yi）まで到達するビーム経路、及び探触
子７から像再生点までの片道のビーム路程を対応させて
考えると次のようになる。
角度θ１は、探触子７から送信された超音波がその像
再生点（xi,yi）を直射した場合の経路に対応する。こ
のときの片道のビーム路程をw1とすると、w1は次の式16
で与えられる。
w1＝SQRT［（xi−xt）２＋（yi＋Ｈ）２］・・・式16 角度θ２は、探触子７から送信された超音波が底面４
で１回反射した後で像再生点（xi,yi）に当たる場合の
ビーム経路に対応する。このときの片道のビーム路程を
w2とすると、w2は次の式17で与えられる。
w2＝SQRT［（xi−xt）２＋（2t−yi＋Ｈ）２］ ・・・式17 角度θ３は、探触子７から送信された超音波が底面４
で１回反射した後、更に、表面３で１回反射した後で像
再生点（xi,yi）に当たる場合のビーム経路に対応す
る。このときの片道のビーム路程をw3とすると、w3は次
の式18で与えられる。
w3＝SQRT［（xi−xt）２＋（2t＋yi＋Ｈ）２］ ・・・式18 角度θ４は、探触子７から送信された超音波が底面４
で１回反射した後、更に、表面３で１回反射し、更に、
底面４で１回反射した後で像再生点（xi,yi）に当たる
場合のビーム経路に対応する。このときの片道のビーム
路程をw4とすると、w4は次の式19で与えられる。
w4＝SQRT［（xi−xt）２＋（4t−yi＋Ｈ）２］ ・・・式19 以下、θ５〜θｎについては、同様であり特に説明は
要せずとも類推できるものと考えられるので説明は省略
するが、角度θｎに対応する片道のビーム路程をwnとす
ると、wnは次の式20で与えられる。
wn＝SQRT［（xi−xt）２＋（mt−（−１）nyi＋Ｈ）
２］ ・・・式20 なお、以上は、角度θ１〜θｎを、それぞれ、探触子
７から送信された超音波が像再生点に到るビーム経路に
対応させて考えた。逆に、これらのビーム経路のそれぞ
れに対して、像再生点で反射した超音波が探触子７に到
る全く逆の進行方向を辿るビーム経路をそれぞれ対応さ
せて考えれば、角度θ１〜θｎは、それぞれ、これらの
反射に係わるビーム経路にそれぞれ対応させて考えるこ
ともできる。当然、探触子７から送信された超音波が像
再生点に到るビーム経路の路程w1〜wnは、これらのビー
ム経路と逆進行方向のビーム経路の路程にそれぞれ等し
い。
ステップ16において、ステップ15で計算で求めた角度
θ１〜θｎが、超音波ビームの実効ビーム幅内に入って
いるか否か判定する。そして、θ１〜θｎの中から実効
ビーム幅内に入っているものを選び出す。すなわち、ｋ
を１からｎまでの整数として、次の条件の式21を満足す
るθｋを選び出す。
ΘＬ≦θｋ≦ΘＨ ・・・式21 ここで、上記条件を満足するθｋとして選出されたも
のを、角度θｐ〜θｑとする。ｐ及びｑは、１からｎま
での範囲内にある整数である。なお、上記条件を満足す
るθｋが存在しない場合には、ステップ22へ進む。この
ステップ22については後述する。
ステップ17において、ステップ16で選出された角度θ
ｐ〜θｑにそれぞれ対応する上述した超音波ビームの伝
搬経路を抽出する。すなわち、各角度θｐ〜θｑにおい
て、探触子７から送信された超音波が像再生点（xi,y
i）に到る超音波ビーム伝搬経路（以下、「往時の伝搬
経路」と呼ぶ。）と、これと逆の伝搬経路、つまり像再
生点（xi,yi）で反射された超音波が探触子７に到る伝
搬経路（以下、「復時の伝搬経路」と呼ぶ。）を抽出す
る。かつ、角度θｐ〜θｑにそれぞれ対応するビーム路
程wp〜wqを計算する。
次に、各角度θｐ〜θｑごとに、このようにして抽出
した超音波ビームの往時及び復時の伝搬経路からなる往
復の伝搬経路の全ての組み合わせを抽出し、その往復の
ビーム路程を計算する。ここで、往復の伝搬経路とは、
探触子７から送信された超音波が像再生点（xi,yi）に
到り、像再生点で反射され、像再生点（xi,yi）で反射
された超音波が探触子７に到る伝搬経路をそう呼ぶもの
とする。往時の伝搬経路が角度θｐ〜θｑのうちどれか
の１つの角度に対応し、復時での伝搬経路も角度θｐ〜
θｑのうちどれかの１つの角度に対応するが、往時の伝
搬経路に対応する角度と復時の伝搬経路に対応する角度
とは同じ角度である組み合わせもあるし、異なる角度の
組み合わせであることも当然あり得る。
次に、以上のようにして抽出した往復の伝搬経路の全
ての組み合わせに対して、それぞれ、往復のビーム路程
を、上記wp〜wqに基づき計算する。以上により、存在し
うる全ての往復のビーム路程が計算できることになる。
ステップ18において、ステップ17で得られた全ての往
復のビーム路程の各々について、試験体１中の音速に基
づき、エコーの受信されるべき時間を割り出す。すなわ
ち、時間＝ビーム路程／音速となる。そして、その時間
に対応するエコーの振幅を呼び出す。なお、このエコー
はステップ14で選択したエコー波形である。
次に、往復のビーム路程の各々について呼び出された
エコーの振幅を加算して、その加算結果をＰ（xi,yi）
に加算する。
ステップ19において、探触子７の全走査範囲、あるい
は定めた走査範囲にわたって、ステップ14〜ステップ18
の信号処理が完了したか否かを判定する。判定の結果、
未完了の場合はステップ22に進み、完了した場合には次
のステップ20へ進む。
ステップ20において、Ｐ（xi,yi）の値、あるいは、
その絶対値、あるいは、絶対値の自乗値などを、像再生
点（xi,yi）における再生像として出力する。
ステップ21において、所要の像再生範囲内の所要の全
再生点、あるいは定めた再生点に関して、ステップ12か
らステップ20までの信号処理が完了したか否か判定す
る。判定の結果、未完了の場合はステップ23に進み、完
了した場合には信号処理部84における信号処理は全て完
了したことになる。
ステップ22において、探触子７の走査範囲内の別の空
間位置（座標）を指定して、ステップ14からステップ19
までの信号処理を続行する。
ステップ23において、所要の像再生範囲内の所要の別
の像再生点（座標）を指定して、ステップ12からステッ
プ21までの信号処理を繰り返す。なお、以上は、ステッ
プ18において、全ての往復のビーム路程の各々につい
て、エコーの受信されるべき時間を割り出し、その時間
に対応するエコーの振幅を呼び出して加算したが、この
加算演算において、次のことに注意する必要がある。す
なわち、底面４で超音波が１回反射すると位相が変化す
る。同様に、表面３で反射しても位相が変化する。従っ
て、このような反射に係る位相の変化量を補正して加算
する必要がある。反射に係る位相の変化が逆相（180
度）の場合について例示すると次のようになる。例え
ば、往復のビーム経路が、探触子７から送信された超音
波パルスが直射で欠陥６に当たり直接探触子７で受信さ
れた経路（第１の経路）と、探触子７から送信された超
音波パルスが直射で欠陥６に当たり欠陥６で反射された
後、底面４で１回反射されその後探触子７で受信された
経路（第２の経路）と、探触子７から送信された超音波
パルスが直射で欠陥６に当たり欠陥６で反射された後、
表面３で１回反射されその後底面４で１回反射されてそ
の後探触子７で受信された経路（第３の経路）とがあっ
たとする。このような場合、第２の経路では底面４で１
回反射されているから第１の経路と比較して位相が180
度回転している。第３の経路では、表面３で１回、さら
に底面４で１回反射されているから合計で位相は、第１
の経路と比較して360度回転し、結果として第１の経路
と同相になっている。従って、第１の経路に対応するエ
コーの振幅と、第３の経路に対応するエコーの振幅はそ
のまま加算し、第２の経路に対応するエコーの振幅は位
相を逆転させた後の値、すなわち、−１を乗算した値
を、第１及び第２の経路に対応する振幅に加算すること
になる。同様の位相の変化量の補正を行った後で、全て
の往復のビーム経路の各々について、エコーの振幅を加
算する必要がある。
なお、以上示した信号処理のステップ18において、往
復のビーム路程に対応する時間のエコーの振幅が所要の
信号対雑音比（S/N比）以下の値しか有していない場合
には、むしろ、この振幅は零として処理を行った方が最
終結果として得られる再生像に及ぼす雑音の影響が軽減
されることがある。このような場合には、ステップ17で
抽出した存在し得る全ての往復のビーム路程の中から、
対応するエコーの振幅が有為な値を有するビーム路程の
みを選んでそれらに対応するエコーの振幅を加算して、
その加算結果をＰ（xi,yi）に加算する方が好ましい結
果を得ることができる。
また、屈折角を選択し、これに基づいて往復のビーム
伝搬経路を抽出する方法は、抽出方法の１つに過ぎず、
これ以外の方法もあり得る。さらに、往復のビーム伝搬
経路の全てを洗い出す必要は必ずしもなく、幾つかの候
補を洗い出せばよい。
さて、以上の信号処理の結果として、試験体１の中の
検査結果が像として得られた。次に、この実施例１の作
用効果について説明する。
この実施例１においては、従来とは異なり、試験体１
の底面４や表面３での超音波の反射も考慮して、存在し
得る超音波ビーム伝搬経路の候補を洗い出し、これらの
候補に対応する超音波ビーム路程を演算で求め、これら
の超音波ビーム路程に対応する時間位置におけるエコー
の振幅を加算した。さらに、この加算結果を、探触子７
の走査範囲内の各探触子７の位置と対応するエコーに関
して加算した。この加算結果を像再生点における像とし
て出力した。これによって、従来は考慮されていない超
音波ビーム伝搬経路まで考慮に入れた像を再生できるの
で、従来に比べより精度の良い検査結果が得られる作
用、効果がある。
また、存在し得る上記超音波ビーム伝搬経路の超音波
ビーム路程に対応する時間位置におけるエコーの振幅が
所要の信号対雑音比以下の値しか有していない場合に
は、上記超音波ビーム伝搬経路の中から、対応するエコ
ーの振幅が有為な値を有する超音波ビーム経路のみを選
んでそれらに対応するエコーの振幅のみを加算して、そ
の加算結果をＰ（xi,yi）に加算するようにしたので、
より鮮明な像が得られ精度の良い検査が行える作用、効
果が得られる。
また、上記角度ΘＬ及びΘＨで規定される超音波ビー
ム幅として、送信超音波ビーム並びに受信超音波ビーム
においてそれぞれ、−3dBのビーム幅を用いれば、主ビ
ームを対象とした信号処理が行えるので、より鮮明な像
が得られる作用、効果がある。
さらに、上記実施例１では、図示はしないが、ｘ軸及
びｙ軸に垂直なｚ軸上の、ある特定のｚの値、すなわ
ち、（x,y）断面内で探触子７を走査し、再生像を信号
処理によって再生する場合を対象として説明した。この
発明の実施例１は、これに限らず、ｚ軸方向に沿って
も、すなわち種々のｚの値において同様の探触子７の走
査並びに信号処理を行い、最終結果として試験体１中を
３次元像として再生し表示すれば、欠陥６のｚ軸方向に
沿った情報も得られるので、欠陥６の種別、分類などに
有効に利用できる作用、効果が得られる。
この発明の実施例１に係る超音波探傷装置及び超音波
探傷方法は、次のような作用、効果も奏する。例えば、
溶接部のビード部などのように試験体の表面の凹凸が激
しくて欠陥の近くまで探触子を移動させて試験体の表面
を介した超音波の送受信を行うことが困難な場合があ
る。このような場合、試験体の表面近くに欠陥が存在す
ると超音波の送受信が良好にできる探触子の移動範囲に
上述のような制限があることから直射では欠陥からのエ
コーを捉えられないことがある。また、試験体の表面に
おける探触子の移動範囲に上述のような制限がない場合
でも、表面近傍に欠陥がある場合、送信信号を送信した
時間からエコーが受信されるまでの時間が短くなり、一
方、送信信号が受信回路側、すなわち受信部側に漏れ込
んでいるので、エコーがこの送信信号の漏れ込みに埋も
れてしまい、正常にエコーを受信できないことがある。
以上のような場合には、試験体の底面側に探触子を配し
て探傷面を底面側にして探傷試験する必要がある。しか
し、試験体が構造物の一部であるような場合には、底面
側には物理的にアクセスできず、底面を探傷面として利
用できない場合がある。以上のように表面近くに欠陥が
あって上述のような探触子の移動範囲に制限があったり
送信信号の漏れ込みが問題になるような場合でも、この
発明の実施例１に係る超音波探傷装置及び超音波探傷方
法では、直射のみでなく、底面における超音波の反射や
表面における超音波の反射を用いているので、このよう
な反射をもちいることで上記のような制限を克服でき、
また上記のような問題を回避でき、ひいては探傷試験が
可能となる。
なお、以上は、探触子を試験体の探傷面に直接接触さ
せて探傷試験する場合について説明したが、この発明は
これに限らず、試験体を水などの液体中に浸して、この
液体を介して探触子から試験体に超音波を送受信するい
わゆる浸漬法や水浸法に適用しても良い。あるいは、探
触子の前面である音響送受信面、すなわち、探触子と試
験体の探傷面との間の局部的な空間のみに水膜を設けて
試験体に超音波を送受信するいわゆる局部水浸法に適用
しても良い。このような浸漬法や水浸法や局部水浸法に
おいても本発明と同様の作用、効果が得られる。
また、図１においては、走査機構部９が探触子７の空
間的走査の機能と、探触子７の空間的位置の情報を出力
して位置検出部85に入力されるものとして説明したが、
探触子７の空間的位置の情報収集と出力する機能は、走
査機構部９とは独立して設けた位置情報発生部で行い、
すなわち位置情報発生部で収集し出力して位置検出部85
に入力する構成でも構わない。この場合には、走査機構
部９は、探触子７の空間的走査の機能のみを担当するこ
とになる。また、この場合には位置情報発生部も制御部
81に接続され制御部81と各種信号をやりとりする必要が
ある。
また、図１においては、探触子７の空間的位置の情報
を走査機構部９から出力して位置検出部85に入力される
ものとして説明したが、探触子７の空間的走査範囲や移
動距離などの情報は、制御部81から制御して発生してい
るので、走査機構部９は探触子７の空間的走査の機能の
みを持たせ、位置検出部85は設けないで、制御部81から
小探触子７の走査に関する情報を直接信号処理部84に入
力し記憶させる構成でも構わない。
実施例2. この発明の実施例２に係る超音波探傷装置の構成につ
いて図16を参照しながら説明する。図16は、この発明の
実施例２に係る超音波探傷装置の構成を示すブロック図
である。
図16において、超音波探傷装置は、試験体１に載置さ
れた送信用探触子7A及び受信用探触子7Bと、探触子7A、
7Bに接続された送受信装置8Aと、送信用探触子7A及び受
信用探触子7Bのための走査機構部9A及び9Bとを備える。
また、同図において、送受信装置8Aは、制御部81と、
送信部82と、受信部83と、信号処理部84Aと、探触子7
A、7Bの位置検出部85とを含む。なお、走査機構部9A、9
Bは、図示はしていないが送信用探触子7A、受信用探触
子7Bの位置検出センサーを含んでいる。
また、同図において、送信用探触子7A及び受信用探触
子7Bは、信号線によりそれぞれ送信部82及び受信部83に
接続されている。受信部83は、信号処理部84Aに接続さ
れている。位置検出部85は信号処理部84Aに接続されて
いる。制御部81は、送信部82、受信部83、信号処理部84
A、位置検出部85、そして走査機構部9A及び9Bに接続さ
れている。
さらに、同図において、走査機構部9A及び9Bは、位置
検出部85に接続されている。走査機構部9A、9Bの位置検
出センサーからの出力信号が位置検出部85に入力され
る。位置検出部85で検出された探触子7A、7Bの位置の情
報は信号処理部84Aに入力される。
なお、信号処理部84Aは、実施例１と同様に、図示は
していないが、内部にメモリを有する。このメモリに演
算・算出された種々の結果が適宜記憶されるとともに、
信号処理部84Aに入力された入力信号が適宜記憶され
る。
また、図示はしていないが、信号処理部84Aからは、
処理状況を示す信号が適宜、制御部81に入力される。そ
の入力信号に基づき、制御部81は、送信部82、受信部8
3、信号処理部84A、位置検出部85、及び走査機構部9A、
9Bに対し、制御信号を出力して、それらの制御を司る。
送信用探触子7A及び受信用探触子7Bの構成は図２に示
したものと同様である。送信用探触子7Aに関する、図２
で示した屈折角θに対応する屈折角θａと、受信用探触
子7Bに関する、同様の屈折角θｂとは、同じであっても
よいし、互いに異なっていても良い。互いに異なる場合
には、欠陥６の検出能力をより向上できる場合がある。
つぎに、この発明の実施例２に係る超音波探傷装置の
動作について図17から図29までを参照しながら説明す
る。
図17から図27までは、この実施例２に係る超音波探傷
装置の動作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を示
す図である。また、図28は、この実施例２に係る超音波
探傷装置の信号処理を説明するためのフローチャートで
ある。さらに、図29は、図28に示した信号処理のフロー
チャートを説明するためのビーム伝搬経路を示す図であ
る。
上記実施例１と同様に、送信部82からインパルスと見
なしても差し支えない程度の狭いパルス、ないしは、あ
るキャリア周波数を有するバースト信号などの送信信号
が発生され送信用探触子7Aに伝達される。この送信用探
触子7Aは、送信信号によって駆動され超音波パルスを試
験体１の探傷面、すなわち、試験体１の表面３に対して
斜めに送信する。超音波パルスは、試験体１中を伝搬し
て欠陥６によって反射・散乱される。反射・散乱された
超音波パルスは試験体１中を伝搬して、受信用探触子7B
によって受信される。受信されたエコーは受信部83で増
幅され、信号処理部84Aへ送られる。
一方、走査機構部9A及び9Bによって送信用探触子7A及
び受信用探触子7Bの空間的位置の情報が検出され位置検
出部85に送られる。この位置検出部85からの送信用探触
子7A及び受信用探触子7Bの空間的位置の情報は信号処理
部84Aへ送られる。
信号処理部84Aでは、送信用探触子7A及び受信用探触
子7Bの空間的位置の情報と受信されたエコーが記憶され
る。
さて、送信用探触子7A及び受信用探触子7Bを共にある
空間的位置に固定した状態で、上述した動作が遂行さ
れ、送信用探触子7A及び受信用探触子7Bの空間的位置の
情報とエコーの情報とが記憶される。
次に、送信用探触子7Aはその空間的位置を固定された
状態に保って、走査機構部9Bによって受信用探触子7Bは
別の空間的位置に移動される。そして、送信信号によっ
て送信用探触子7Aから超音波パルスが送信され、欠陥６
からの受信エコーと、送信用探触子7A及び受信用探触子
7Bの空間的位置の情報が、先ほどと同様に信号処理部84
Aに伝達され記憶される。この受信用探触子7Bの空間的
走査を含む一連の動作が受信用探触子7Bの所要の走査範
囲にわたって行われる。
次に、走査機構部9Aによって送信用探触子7Aが別の空
間的位置に移動されその点で固定される。そして、送信
信号によって送信用探触子7Aから超音波パルスが送信さ
れ、欠陥６からの受信エコーと、送信用探触子7A及び受
信用探触子7Bの空間的位置の情報が、先ほどと同様に信
号処理部84Aに伝達され記憶される。この一連の動作が
受信用探触子7Bの所要の走査範囲にわたって行われる。
以上の送信用探触子7A及び受信用探触子7Bの空間的走
査を含む一連の動作が、送信用探触子7A及び受信用探触
子7Bの所要の走査範囲にわたって実行される。
以上の動作によって、送信用探触子7Aを空間的に所要
の走査範囲にわたって走査し、この走査範囲内における
送信用探触子7Aの各位置において、受信用探触子7Bを所
要の走査範囲にわたって走査して、送信用探触子7Aと受
信用探触子7Bの各空間的位置の情報と、これらの位置に
おけるエコーの情報とが信号処理部84Aに記憶される。
その後、信号処理部84Aにおいて、後述する信号処理が
実行される。
信号処理部84Aにおける信号処理手順を説明する前
に、試験体１中の超音波ビームの伝搬特性について、図
17〜図22を参照しながら説明する。
図17は、送信用探触子7Aから送信される超音波ビーム
に関する超音波ビーム伝搬経路図である。図17におい
て、横方向をｘ軸、垂直方向をｙ軸に取っている。図３
と同様に、点反射源が（x0,y0）にあるものとする。符
号72Aは、送信用探触子7Aに関する見かけの振動子であ
る。「Ha」は、試験体１の表面３から見かけの振動子72
Aの中心までの高さである。送信用探触子7Aに関する見
かけの振動子72Aから送信された超音波ビームは回折に
より拡がるが、図中、実線はビームの中心線を示し、点
線は中心線上の音圧から、例えば、−3dBの音圧となる
点を結んだ線を示している。すなわち、２つの点線の間
が送信超音波ビームの実効的なビーム幅に相当する。２
つの点線に対応する屈折角を図中に示すように、「ΘL
a」、「ΘHa」とする。
図18は、受信用探触子7Bによって超音波を受信する際
の超音波ビームに関する超音波ビーム伝搬経路図であ
る。図18においても、横方向をｘ軸、垂直方向をｙ軸に
取っている。図３及び図17と同様に、点反射源が（x0,y
0）にあるものとする。符号72Bは、受信用探触子7Bに関
する見かけの振動子である。「Hb」は、試験体１の表面
３から見かけの振動子72Bの中心までの高さである。見
かけの振動子72Bで受信される超音波ビームは超音波の
回折を考慮するとある拡がった角度で受信されるが、図
中、実線はビームの中心線を示し、点線は中心線上の音
圧から、例えば、−3dBの音圧となる点を結んだ線を示
している。すなわち、２つの点線の間が受信超音波ビー
ムの実効的なビーム幅に相当する。２つの点線に対応す
る屈折角を図中に示すように、「ΘLb」、「ΘHb」とす
る。
図17及び図18においては、それぞれ−3dBとなるビー
ム幅を考えたが、この値はこれに限らず、用途・目的に
応じて−6dBでも−9dBでも良いし、その他の値を用いて
実効的なビーム幅を定義しても構わない。さらに、送信
の場合と受信の場合とでそれぞれ異なった値を用いて実
効的なビーム幅を定義しても構わない。
さて、図19〜図22を参照しながら上述した送信超音波
ビーム幅内、及び、受信超音波ビーム内の音線を考えて
みる。図19〜図22において、座標の原点は、図17と同じ
く送信用探触子7Aの見かけの振動子72Aの中心をｙ軸に
沿って試験体１の表面３に投影した点に取ってある。点
「Qa」は、見かけの振動子72Aの中心を示し、その座標
は（0,−Ha）である。点「Qb」は、受信用探触子7Bの見
かけの振動子72Bの中心を示し、その座標は、（xr,−H
b）としている。また、（x0,y0）に位置する白丸印は欠
陥６に対応する反射源である。
説明の簡単化のため、試験体１の底面４での１回反射
までに限定して図19〜図22を参照しながら、まず考えて
みる。
図19に示すように、屈折角Θ1aに相当する音線が上述
した送信超音波ビーム幅内に存在し、屈折角Θ1bに相当
する音線が上述した受信超音波ビーム幅内に存在するな
らば、すなわち、ΘLa≦Θ1a≦ΘHaで、かつ、ΘLb≦Θ
1b≦ΘHbであれば、矢印で示すような超音波ビームの伝
搬経路が存在し得る。このとき、送信用探触子7Aから送
信された超音波は欠陥６に直射で当たり直接反射されて
受信用探触子7Bによってエコーとして受信される。ここ
で、Θ1a及びΘ1bはそれぞれ次の式22及び式23で与えら
れる。
Θ1a＝tan-1［x0/（y0＋Ha）］ ・・・式22 Θ1b＝tan-1［（x0−xr）／（y0＋Hb）］ ・・・式23 また、このときの往復の全ビーム路程は、L1a＋L1bで
あり、L1a及びL1bはそれぞれ次の式24及び式25で与えら
れる。
L1a＝SQRT［x02＋（y0＋Ha）２］ ・・・式24 L1b＝SQRT［（x0−xr）２＋（y0＋Hb）２］ ・・・式25 また、図20に示すように、屈折角Θ1aに相当する音線
が上述した送信超音波ビーム幅内に存在し、かつ、屈折
角Θ2bに相当する音線が上述した受信超音波ビーム幅内
に存在するならば、すなわち、ΘLa≦Θ1a≦ΘHaであ
り、かつ、ΘLb≦Θ2b≦ΘHbであれば、矢印で示すよう
に、送信用探触子7Aから送信された超音波は直射で欠陥
６に当たり、欠陥６で反射され底面４で１回反射され
て、その後受信用探触子7Bに到達しエコーとして受信さ
れるビーム経路が存在し得る。ここで、Θ2bは次の式26
で与えられる。
Θ2b＝tan-1［（x0−xr）／（2t−y0＋Hb）］ ・・・式26 このときの全ビーム路程は、L1a＋L2bであり、L2bは
次の式27で与えられる。
L2b＝SQRT［（x0−xr）２＋（2t−y0＋Hb）２］ ・・・式27 また、図21に示すように、屈折角Θ2aに相当する音線
が上述した送信超音波ビーム幅内に存在し、かつ、屈折
角Θ1bに相当する音線が上述した受信超音波ビーム幅内
に存在するならば、すなわち、ΘLa≦Θ2a≦ΘHaであ
り、かつ、ΘLb≦Θ1b≦ΘHbであれば、送信用探触子7A
から送信された超音波は矢印で示すように底面４で１回
反射された後で欠陥６に当たり、欠陥６で反射されて、
直接受信用探触子7Bに到達しエコーとして受信される伝
搬経路が存在し得る。ここで、Θ2aは次の式28で与えら
れる。
Θ2a＝tan-1［x0/（2t−y0＋Ha）］ ・・・式28 このときの全ビーム路程は、L2a＋L1bであり、L2aは
次の式29で与えられる。
L2a＝SQRT［x02＋（2t−y0＋Ha）２］ ・・・式29 また、ΘLa≦Θ2a≦ΘHaで、かつ、ΘLb≦Θ2b≦ΘHb
であれば、図22に示すような伝搬経路も存在し得る。す
なわち、送信用探触子7Aから送信された超音波は矢印で
示すように底面４で１回反射された後、欠陥６に当た
り、欠陥６で反射された超音波はその後、底面４で１回
反射されて受信用探触子7Bに到達しエコーとして受信さ
れる。このときの全ビーム路程は、L2a＋L2bである。
以上は、説明の簡単化のため、屈折角Θ2aに相当する
音線までが実効的な送信超音波ビーム幅内に存在し、屈
折角Θ2bに相当する音線までが実効的な受信超音波ビー
ム幅内に存在する場合について考えた。すなわち、ビー
ム経路において、底面４で１回の反射まで考慮した場合
について考えた。
次に、ビーム幅が以上の考察で対象とした幅よりも更
に広い場合について図23〜図27を参照しながら考えてみ
る。図23〜図27は、底面４で１回、表面３で１回までの
反射を考慮した場合について、すなわち、屈折角Θ1a〜
Θ3aに相当する音線が上述した送信超音波ビーム幅内に
存在し、屈折角Θ1b〜Θ3bに相当する音線が上述した受
信超音波ビーム幅内に存在する場合について、存在し得
るビーム経路を示したものである。図23〜図27に示すビ
ーム伝搬経路は、図19〜図22に加えて存在し得る。ここ
で、Θ3a及びΘ3bは、それぞれ次の式30及び式31で与え
られる。
Θ3a＝tan-1［x0/（2t＋y0＋Ha）］ ・・・式30 Θ3b＝tan-1［（x0−xr）／（2t＋y0＋Hb）］ ・・・式31 次に、図23〜図27について説明する。図23は、送信用
探触子7Aから送信された超音波が矢印で示すように底面
４で１回反射されて、さらに、表面３で１回反射され
て、その後、欠陥６に当たり、欠陥６で反射されて、直
接受信用探触子7Bに到達しエコーとして受信される経路
である。このとき、全ビーム路程は、L3a＋L1bであり、
L3aは次の式32で与えられる。
L3a＝SQRT［x02＋（2t＋y0＋Ha）２］ ・・・式32 図24は、送信用探触子7Aから送信された超音波が欠陥
６に直射で当たり、欠陥６で反射されて、その後表面３
で１回反射されて、さらに、底面４で１回反射されて受
信用探触子7Bに到達しエコーとして受信される経路であ
る。このとき、全ビーム路程は、L1a＋L3bであり、L3b
は次の式33で与えられる。
L3b＝SQRT［（x0−xr）２＋（2t＋y0＋Hb）２］ ・・・式33 図25は、送信用探触子7Aから送信された超音波が矢印
で示すように１回底面４で反射され、さらに表面３で１
回反射された後、欠陥６に当たり、欠陥６で反射された
超音波が底面４で１回反射された後、受信用探触子7Bに
到達しエコーとして受信される経路である。このときの
全ビーム路程は、L3a＋L2bである。
図26は、送信用探触子7Aから送信された超音波が１回
底面４で反射された後、欠陥６に当たり、欠陥６で反射
された超音波が表面３で１回反射され、その後底面４で
１回反射され、その後で受信用探触子7Bに到達しエコー
として受信される経路である。このときの全ビーム路程
は、L2a＋L3bである。
図27は、送信用探触子7Aから送信された超音波が矢印
で示すように、底面４で１回反射し、さらに表面３で１
回反射して欠陥６に当たり、欠陥６で反射されて、その
後表面３で１回反射し、さらに底面４で１回反射されて
受信用探触子7Bに到達しエコーとして受信される経路で
ある。このときの全ビーム路程は、L3a＋L3bである。
実効的な送信超音波ビーム幅及び受信超音波ビーム幅
が、以上の考察で対象とした場合よりももっと広い場合
には、送信用探触子7Aから送信された超音波が底面４で
１回反射し、その後、表面３で１回反射し、さらに、そ
の後、底面４で１回反射して、欠陥６に当たるビーム経
路、及び、欠陥６で反射された超音波が底面４で１回反
射され、表面３で１回反射され、さらに、底面４で１回
反射され、その後、受信用探触子7Bで受信される経路も
考慮する必要がある。
送信並びに受信の実効ビーム幅が更に広くなると、底
面４で２回、表面３で２回反射する経路も考慮する必要
がある。以下、ビーム幅が広くなるにしたがって、考慮
すべき経路に関して底面４や表面３での反射回数が増え
ることになる。
この実施例２は、以上のように、超音波ビームの拡が
りを考慮して斜角で探傷する装置及び方法を提供する点
が従来と大きく異なる点の１つである。さらに、表面３
や底面４での反射も考慮に入れている点が、従来の特開
平２−278149号公報、特開平２−248855号公報、あるい
は特開平５−172789号公報に開示された技術と全く異な
る。
さて、次に、図17〜図27に示した超音波ビーム経路に
関する考察結果に基づいて、図28及び図29を参照しなが
ら信号処理部84Aにおける信号処理手順を説明する。な
お、図29においては座標原点は、図19〜図27とは異なっ
ている。原点は当然のことであるがどこにとっても構わ
ない。無論、送信用探触子7A及び受信用探触子7Bを走査
した際の原点と異なれば適宜、座標変換を行う必要があ
ることは言うまでもない。
信号処理部84Aにおいて、前述したように、送信用探
触子7A及び受信用探触子7Bを所要の走査範囲にわたって
走査した際の、走査範囲内の各空間点におけるエコー波
形と、そのエコー波形を受信した際の送信用探触子7Aの
空間位置情報、並びに、受信用探触子7Bの空間位置情報
が記憶されている。なお、エコー波形は生波形、すなわ
ち、整流・検波などの処理は施されず、AC波形として記
憶されている。
ステップ31において、所要の像再生範囲を決める。す
なわち、図29において、例えば、点線で囲って示すよう
に試験体１の探傷結果として像表示を行いたい範囲を決
める。
ステップ32において、像再生点を決める。像再生点は
上記像再生範囲内の１点である。この点の座標を図29に
示すように（xi,yi）とする。
ステップ33において、この再生点（xi,yi）に対応す
る出力をＰ（xi,yi）とし、この値を零に設定する。す
なわち、Ｐ（xi,yi）＝０とする。
ステップ34において、送信用探触子7Aの走査範囲内に
おいてエコーを受信した場所である送信用探触子7Aの空
間的１つの位置を選択する。図29に示すように、送信用
探触子7Aの位置は点Qaで代表させて考え、座標を（xt,
−Ha）とする。点Qaの意味は、図17〜図27と同じであ
る。
ステップ35において、図29に示す角度θ1a,θ2a,θ3
a,θ4a,・・・，θnaを計算する。ここで、ｎは整数で
あり、像再生範囲と送信用探触子7Aの走査範囲とから、
送信用探触子7Aの実効ビーム幅を考慮して予め決める。
θ1a〜θnaは次の式34〜38で与えられる。
θ1a＝tan-1［（xi−xt）／（yi＋Ha）］ ・・・式34 θ2a＝tan-1［（xi−xt）／（2t−yi＋Ha）］ ・・・式35 θ3a＝tan-1［（xi−xt）／（2t＋yi＋Ha）］ ・・・式36 θ4a＝tan-1［（xi−xt）／（4t−yi＋Ha）］ ・・・式37 θna＝tan-1［（xi−xt）／（mt−（−１）nyi＋Ha）］ ・・・式38 ここで、ｍは次のように与えられる。ｎが偶数のとき
は、ｍ＝ｎであり、ｎが奇数のときは、ｍ＝ｎ−１であ
る。
なお、これらの角度θ1a〜θnaは、像再生点を仮に反
射源とみなして、送信用探触子7Aから送信された超音波
がその像再生点（xi,yi）まで到達するビーム経路を対
応させて考えると次のようになる。
角度θ1aは、送信用探触子7Aから送信された超音波が
その点（xi,yi）を直射した場合の経路に対応する。こ
のときの片道のビーム路程をw1aとすると、w1aは次の式
39で与えられる。
w1a＝SQRT［（xi−xt）２＋（yi＋Ha）２］ ・・・式39 角度θ2aは、送信用探触子7Aから送信された超音波が
底面４で１回反射した後で点（xi,yi）に当たる場合の
ビーム経路に対応する。このときの片道のビーム路程を
w2aとすると、w2aは次の式40で与えられる。
w2a＝SQRT［（xi−xt）２＋（2t−yi＋Ha）２］ ・・・式40 角度θ3aは、送信用探触子7Aから送信された超音波が
底面４で１回反射した後、更に、表面３で１回反射した
後で点（xi,yi）に当たる場合のビーム経路に対応す
る。このときの片道のビーム路程をw3aとすると、w3aは
次の式41で与えられる。
w3a＝SQRT［（xi−xt）２＋（2t＋yi＋Ha）２］ ・・・式41 角度θ4aは、送信用探触子7Aから送信された超音波が
底面４で１回反射した後、更に、表面３で１回反射し、
更に、底面４で１回反射した後で点（xi,yi）に当たる
場合のビーム経路に対応する。このときの片道のビーム
路程をw4aとすると、w4aは次の式42で与えられる。
w4a＝SQRT［（xi−xt）２＋（4t−yi＋Ha）２］ ・・・式42 以下、θ5a〜θnaについては、同様であり特に説明は
要せずとも類推できるものと考えられるので説明は省略
するが、角度θnaに対応する片道のビーム路程をwnaと
すると、wnaは次の式43で与えられる。
wna＝SQRT［（xi−xt）２＋（mt−（−１）nyi＋Ha）２］ ・・・式43 ステップ36において、ステップ35の計算で求めたθ1a
〜θnaが、送信用探触子7Aに係わる送信超音波ビームの
実効ビーム幅内に入っているか否か判定する。そして、
θ1a〜θnaの中から送信超音波ビームの実効ビーム幅内
に入っているものを選択し選び出す。すなわち、kaを１
からｎまでの整数として、次の条件式44を満足するθka
を選び出す。ここで、上記条件式を満足するθkaとして
選出されたものを、θpa〜θqaとする。pa及びqaは、１
からｎまでの範囲内にある整数である。
ΘLa≦θka≦ΘHa ・・・式44 なお、上記条件式を満足するθkaが存在しない場合に
は、ステップ48へ進む。このステップ48については後述
する。
ステップ37において、ステップ36で選出されたθpa〜
θqaにそれぞれ対応する上述した送信に係わる超音波ビ
ームの伝搬経路を抽出する。すなわち、θpa〜θqaの各
角度において、送信用探触子7Aから送信された超音波が
像再生点（xi,yi）に到る超音波ビーム伝搬経路（往時
の伝搬経路）を抽出する。かつ、角度θpa〜θqaにそれ
ぞれ対応するビーム路程wpa〜wqaを計算する。
ステップ38において、ステップ34で選出した送信用探
触子7Aの位置において、受信用探触子7Bを走査した走査
範囲内において、エコーを受信した際の受信用探触子7B
の１つの空間的位置を選出する。図29に示すように、受
信用探触子7Bの位置は点Qbで代表させて考え、座標を
（xr,−Hb）とする。なお、点Qbの意味は、図17〜図27
と同じである。
ステップ39において、図29に示す角度θ1b,θ2b,θ3
b,・・・，θubを計算する。ここで、ｕは整数であり、
像再生範囲と受信用探触子7Bの走査範囲とから、受信用
探触子7Bの実効ビーム幅を考慮して予め決める。θ1b〜
θubは次の式45〜49で与えられる。
θ1b＝tan-1［（xi−xr）／（yi＋Hb）］ ・・・式45 θ2b＝tan-1［（xi−xr）／（2t−yi＋Hb）］ ・・・式46 θ3b＝tan-1［（xi−xr）／（2t＋yi＋Hb）］ ・・・式47 θ4b＝tan-1［（xi−xr）／（4t−yi＋Hb）］ ・・・式48 θub＝tan-1［（xi−xr）／（vt−（−１）uyi＋Hb）］ ・・・式49 ここで、ｖは次のように与えられる。ｕが偶数のとき
は、ｖ＝ｕであり、ｕが奇数のときは、ｖ＝ｕ−１であ
る。
なお、これらの角度θ1b〜θubは、像再生点を仮に反
射源とみなして、この点反射源から反射された超音波が
受信用探触子7Bに到達しエコーとして受信されるまでの
ビーム経路を対応させて考えると次のようになる。
角度θ1bは、像再生点で反射された超音波が受信用探
触子7Bに直接到達する場合の経路に対応する。このとき
の片道のビーム路程をw1bとすると、w1bは次の式50で与
えられる。
w1b＝SQRT［（xi−xr）２＋（yi＋Hb）２］ ・・・式50 角度θ2bは、像再生点で反射された超音波が底面４で
１回反射した後で受信用探触子7Bに到達する場合のビー
ム経路に対応する。このときの片道のビーム路程をw2b
とすると、w2bは次の式51で与えられる。
w2b＝SQRT［（xi−xr）２＋（2t−yi＋Hb）２］ ・・・式51 角度θ3bは、像再生点で反射された超音波が表面３で
１回反射した後、更に、底面４で１回反射した後で、受
信用探触子7Bに到達する場合のビーム経路に対応する。
このときの片道のビーム路程をw3bとすると、w3bは次の
式52で与えられる。
w3b＝SQRT［（xi−xr）２＋（2t＋yi＋Hb）２］ ・・・式52 角度θ4bは、像再生点で反射された超音波が底面４で
１回反射した後、更に、表面３で１回反射し、更に、底
面４で１回反射した後で受信用探触子7Bに到達する場合
のビーム経路に対応する。このときの片道のビーム路程
をw4bとすると、w4bは次の式53で与えられる。
w4b＝SQRT［（xi−xr）２＋（4t−yi＋Hb）２］ ・・・式53 以下、θ5b〜θubについては、同様であり特に説明は
要せずとも類推できるものと考えられるので説明は省略
するが、角度θubに対応する片道のビーム路程をwubと
すると、wubは次の式54で与えられる。
wub＝SQRT［（xi−xr）２＋（vt−（−１）uyi＋H
b）２］ ・・・式54 ステップ40において、ステップ39で計算で求めたθ1b
〜θubが、受信用探触子7Bに係わる受信超音波ビームの
実効ビーム幅内に入っているか否か判定する。そして、
θ1b〜θubの中から受信超音波ビームの実効ビーム幅内
に入っているものを選択し選び出す。すなわち、kbを１
からｕまでの整数として、次の条件式55を満足するθkb
を選び出す。ここで、上記条件式を満足するθkbとして
選出されたものを、θpb〜θqbとする。pb及びqbは、１
からｕまでの範囲内にある整数である。
ΘLb≦θkb≦ΘHb ・・・式55 なお、上記条件式を満足するθkbが存在しない場合に
は、ステップ49へ進む。このステップ49については後述
する。
ステップ41において、ステップ40で選出されたθpb〜
θqbにそれぞれ対応する上述した受信に係わる超音波ビ
ームの伝搬経路を抽出する。すなわち、θpb〜θqbの各
角度において、像再生点（xi,yi）で反射された超音波
が受信用探触子7Bに到る伝搬経路（復時の伝搬経路）を
抽出する。かつ、角度θpb〜θqbにそれぞれ対応するビ
ーム路程wpb〜wqbを計算する。
ステップ42において、ステップ37で抽出した超音波ビ
ームの往時の伝搬経路、及び、ステップ40で抽出した復
時の伝搬経路に基づき、これらの往時、及び、復時の伝
搬経路からなる往復での伝搬経路の全ての組み合わせを
抽出する。ここで、再び説明すると、往時の伝搬経路と
は、送信用探触子7Aから送信された超音波が像再生点
（xi,yi）に到る経路であり、復時の伝搬経路とは、像
再生点（xi,yi）で反射された超音波が受信用探触子7B
に到る伝搬経路である。往時の伝搬経路が角度θpa〜θ
qaのうちどれかの１つの角度に対応し、復時での伝搬経
路が角度θpb〜θqbのうちどれかの１つの角度に対応す
る。したがって、往復での伝搬経路は、様々な経路が存
在し得る。
次に、以上のようにして抽出した往復での伝搬経路の
全ての組み合わせに対して、それぞれ、往復でのビーム
路程を、上記の往時のビーム路程であるwpa〜wqa、並び
に、上記の復時のビーム路程であるwpb〜wqbに基づき計
算する。以上により、存在しうる全ての往復でのビーム
路程が計算できることになる。
ステップ43において、ステップ34で選出した送信用探
触子7Aの空間的位置と、ステップ38で選出した受信用探
触子7Bの空間的位置との組み合わせの位置に対応するエ
コー波形において、ステップ42で得られた全ての往復で
のビーム路程の各々について、試験体１中の音速に基づ
き、エコーの受信されるべき時間を割り出し、対応する
時間のエコーの振幅を呼び出す。次に、往復でのビーム
路程の各々について呼び出されたエコーの振幅を加算し
て、その加算結果を、Ｐ（xi,yi）に加算する。
ステップ44において、受信用探触子7Bの全走査範囲、
あるいは定めた走査範囲にわたって、ステップ38〜ステ
ップ43の信号処理が完了したか否かを判定する。判定の
結果、未完了の場合には、ステップ49に進む。完了した
場合にはステップ45へ進む。
ここで、ステップ49において、受信用探触子7Bの位置
を別の空間位置に移動して、ステップ38からステップ43
までの信号処理を続行する。すなわち、ステップ38にお
いて、受信用探触子7Bの走査範囲内において、前回まで
に選出した空間位置を除いて受信用探触子7Bの新たな空
間位置（上記の移動後の位置）を選出して、ステップ44
までの信号処理を遂行する。
ステップ45において、送信用探触子7Aの全走査範囲、
あるいは定めた走査範囲にわたって、ステップ34〜ステ
ップ44の信号処理が完了したか否かを判定する。判定の
結果、未完了の場合には、ステップ48に進む。完了した
場合にはステップ46へ進む。
ここで、ステップ48において、送信用探触子7Aの位置
を別の空間位置に移動して、ステップ34からステップ45
までの信号処理を続行する。すなわち、ステップ34にお
いて、送信用探触子7Aの走査範囲内において、前回まで
に選出した空間位置を除いて送信用探触子7Aの新たな空
間位置（上記の移動後の位置）を選出して、ステップ45
までの信号処理を遂行する。
ステップ46において、Ｐ（xi,yi）の値、あるいは、
その絶対値、あるいは、絶対値の自乗値などを、像再生
点（xi,yi）における再生像として出力する。
ステップ47において、所要の像再生範囲内の所要の全
再生点、あるいは定めた再生点に関して、ステップ32か
らステップ46までの信号処理が完了したか否か判定す
る。判定の結果、未完了の場合には、ステップ50に進
む。完了した場合には、信号処理部84Aにおける信号処
理は全て完了したことになる。
ステップ50において、所要の像再生範囲内の所要の別
の像再生点を指定して、ステップ32からステップ47まで
の信号処理を繰り返す。
なお、以上示した信号処理のステップ43において、上
記実施の形態１と同様に、往復でのビーム路程に対応す
る時間のエコーの振幅が所要の信号対雑音比以下の値し
か有していない場合には、むしろ、この振幅は零として
処理を行った方が最終結果として得られる再生像に及ぼ
す雑音の影響が軽減されることがある。このような場合
には、ステップ42で抽出した存在し得る全ての往復での
ビーム路程の中から、対応するエコーの振幅が有為な値
を有するビーム路程のみを選んでそれらに対応するエコ
ーの振幅を加算して、その加算結果を、Ｐ（xi,yi）に
加算する方が好ましい結果を得ることができる。
また、屈折角を選択し、これに基づいて往復のビーム
伝搬経路を抽出する方法は、抽出方法の１つに過ぎず、
これ以外の方法もあり得る。さらに、往復のビーム伝搬
経路の全てを洗い出す必要は必ずしもなく、幾つかの候
補を洗い出せばよい。
さて、以上の信号処理の結果として、この実施例２に
おいて試験体１の中の検査結果が像として得られた。次
に、実施例２の作用効果について説明する。
この実施例２においては、従来とは異なり、上記実施
例１と同様に、試験体１の底面４や表面３での超音波の
反射も考慮して、存在し得る超音波ビーム伝搬経路の候
補を洗い出し、これらの候補に対応する超音波ビーム路
程を演算で求め、これらの超音波ビーム路程に対応する
時間位置におけるエコーの振幅を加算した。さらに、こ
の加算結果を、実施例１とは異なり、送信用探触子7Aの
走査範囲内の送信用探触子7Aの各位置、並びに、受信用
探触子7Bの走査範囲内の受信用探触子7Bの各位置の位置
の組み合わせの時間位置に対応するエコーに関して加算
した。この加算結果を像再生点における像として出力し
た。これによって、実施例１と同様に従来は考慮されて
いない超音波ビーム伝搬経路まで考慮に入れた像を再生
できるので、従来に比べより精度の良い検査結果が得ら
れる作用、効果があるとともに、送信用探触子7Aととも
に受信用探触子7Bも空間的に走査したので実施例１に比
べてより加算回数が増加できるので、実施例１に比べて
より精度の良い検査結果が得られる作用、効果がある場
合がある。
また、存在し得る上記超音波ビーム伝搬経路の超音波
ビーム路程に対応する時間位置におけるエコーの振幅が
所要の信号対雑音比以下の値しか有していない場合に
は、実施例１と同様に、上記超音波ビーム伝搬経路の中
から、対応するエコーの振幅が有為な値を有する超音波
ビーム経路のみを選んでそれらに対応するエコーの振幅
のみを加算して、その加算結果を、Ｐ（xi,yi）に加算
するようにしたので、より鮮明な像が得られ精度の良い
検査が行える作用、効果が得られる。
また、上記ΘLa及びΘHaで規定される超音波ビーム幅
として、送信超音波ビームにおいて−3dBのビーム幅を
用い、並びに、上記ΘLb及びΘHbで規定される超音波ビ
ーム幅として、受信超音波ビームにおいて−3dBのビー
ム幅を用いれば、送信及び受信とも主ビームを対象とし
た信号処理が行えるので、実施例１と同様に、より鮮明
な像が得られる作用、効果がある。
また、実施例２では、図示はしないが、ｘ軸及びｙ軸
に垂直なｚ軸上の、ある特定のｚの値、すなわち、（x,
y）断面内で送信用探触子7A並びに受信用探触子7Bを走
査し、再生像を信号処理によって再生する場合を対象と
して説明したが、この発明はこれに限らず、ｚ軸方向に
沿っても、すなわち種々のｚの値において同様の送信用
探触子7A並びに受信用探触子7Bの走査、及び信号処理を
行い、最終結果として試験体１中を３次元像として再生
し表示すれば、実施例１と同様に、欠陥６のｚ軸方向に
沿った情報も得られるので、欠陥６の種別、分類などに
有効に利用できる作用、効果が得られる。
また、この実施例２では、上述のような実施例１と同
様の作用、効果に加え、次の作用、効果が得られる。す
なわち、欠陥６の形状によっては、欠陥６からの反射特
性が空間的指向性を有する場合がある。例えば、面状の
形状をしている場合は、この欠陥６を照射した超音波パ
ルスは、鏡面反射ないしは鏡面反射に近い反射特性を示
す。このような場合には、欠陥６に入射した超音波は、
入射した方向には反射されない。入射方向とは、全く別
の方向に強く反射される。したがって、超音波パルスを
送信した送信用探触子7Aには、欠陥６で反射された超音
波パルスはほとんど戻って来ないことが生じる。このよ
うな場合には、実施例１では、欠陥６からのエコーを探
触子によってほとんど受信できない。これに対し、この
実施例２では、送信用探触子7Aとは別個に受信用探触子
7Bを設け、受信用探触子7Bを走査してエコーを受信して
いるから、上述のような欠陥６からの反射特性に空間的
指向性があっても、エコーを受信できる確率が高い。こ
れによって、実施例１に比べ、欠陥６の検出能力、すな
わち、欠陥６を見逃さない能力が向上できる作用、効果
が実施例１の作用、効果に相乗して得られる。
さらに、送信用探触子7Aと受信用探触子7Bのそれぞれ
の屈折角として異なったものを用い、さらに種々の異な
った組み合わせを用いて実施例２をこれらの組み合わせ
毎に遂行すれば、上述したような欠陥６からの反射特性
が指向性を有していても、更に高い確率で欠陥６を見逃
すことなく検出できその鮮明な像を得ることができる作
用、効果が得られる。
この発明の実施例２に係る超音波探傷装置及び超音波
探傷方法は，次のような作用，効果も奏する。例えば、
溶接部のビード部などのように試験体の表面の凹凸が激
しい場合、欠陥の近くまで送信用探触子及び受信用探触
子を移動させて試験体の表面を介した超音波の送受信を
行うことが困難な場合がある。このような場合、試験体
の表面近くに欠陥が存在すると超音波の送受信が良好に
できる送信用探触子及び受信用触子の移動範囲に上述の
ような制限があることから直射では欠陥からのエコーを
捉えらえないことがある。このような場合には、試験体
の底面側に送信用探触子及び受信用探触子を配して探傷
面を底面側にして探傷試験するか、ないしは、送信用探
触子を表面側に配置し、受信用探触子を底面側に配置し
て探傷試験する必要がある。しかし、試験体が構造物の
一部であるような場合には、底面側には物理的にアクセ
スできず，底面を探傷面として利用できない場合があ
る。以上のように表面近くに欠陥があるような場合で
も，この発明に係る超音波探傷装置及び超音波探傷方法
では、直射のみでなく、底面における超音波の反射や表
面における超音波の反射を用いているので、このような
反射を用いることで上記のような制限を克服でき、探傷
試験が可能となるという作用、効果が得られる。
なお、この発明の実施例２では、試験体の表面側に、
送信用探触子と受信用探触子を配置した構成について説
明したが、試験体の底面側も、探傷面として利用できる
場合には、送信用探触子と受信用探触子の一方を表面側
に配置し他方を底面側に配置して、実施例２と同様の手
順にしたがって探傷試験を行っても構わない。
なお、以上は、探触子を試験体１の探傷面に直接接触
させて探傷試験する場合について説明したが、この発明
はこれに限らず、試験体１を水などの液体中に浸して、
この液体を介して探触子から試験体１に超音波を送受信
するいわゆる浸漬法や水浸法に適用してもよい。あるい
は、探触子の前面である音響送受信面、すなわち、探触
子と試験体の探傷面との間の局部的な空間のみに水膜を
設けて試験体に超音波を送受信するいわゆる局部水浸法
に適用してもよい。このような浸漬法、水浸法や局部水
浸法においても上述したのと同様の作用、効果が得られ
る。
なお、図１及び図16においては、走査機構部９、9A、
9Bが、探触子７、7A、7Bの空間的走査の機能と、探触子
７、7A、7Bの空間的位置の情報を出力して位置検出部85
に入力されるものとして説明したが、探触子７、7A、7B
の空間的位置の情報収集と出力する機能は、走査機構部
９、9A、9Bとは独立して設けた位置情報発生部で行って
もよい。すなわち、探触子７、7A、7Bの空間的位置の情
報は、位置情報発生部で収集し出力して位置検出部85に
入力する構成でも構わない。この場合には、走査機構部
９、9A、9Bは、探触子７、7A、7Bの空間的走査の機能の
みを担当することになる。また、この場合には位置情報
発生部も制御部81に接続され制御部81と各種信号をやり
とりする必要がある。
また、図１及び図16においては、探触子７、7A、7Bの
空間的位置の情報を走査機構部９、9A、9Bから出力して
位置検出部85に入力されるものとして説明したが、探触
子７、7A、7Bの空間的走査範囲や移動距離などの情報
は、制御部81から制御して発生しているので、走査機構
部９、9A、9Bは探触子７、7A、7Bの空間的走査の機能の
みを持たせ、位置検出部85は設けないで、制御部81から
の探触子７、7A、7Bの走査に関する情報を直接信号処理
部84Aに入力し記憶させる構成でも構わない。
実施例3. この発明の実施例３に係る超音波探傷装置の構成につ
いて図30及び図31を参照しながら説明する。図30は、こ
の発明の実施例３に係る超音波探傷装置の構成を示すブ
ロック図である。また、図31は、この発明の実施例３に
係る超音波探傷装置の探触子の構成を示す図である。な
お、図31は、文献Ｂから引用したものである。
図30において、超音波探傷装置は、試験体１に載置さ
れた探触子７と、探触子７に接続された送受信装置8B
と、探触子７のための走査機構部９とを備える。
また、同図において、送受信装置8Bは、制御部81と、
送信部82と、受信部83と、信号処理部84Bと、探触子７
の位置検出部85とを含む。なお、走査機構部９は、図示
はしていないが探触子７の位置検出センサーを含んでい
る。
また、同図において、探触子７は、信号線により送信
部82及び受信部83に接続されている。受信部83は信号処
理部84Bに接続されている。位置検出部85は信号処理部8
4Bに接続されている。制御部81は、送信部82、受信部8
3、信号処理部84B、位置検出部85、そして走査機構部９
に接続されている。
さらに、同図において、走査機構部９は位置検出部85
に接続されている。走査機構部９の位置検出センサーか
らの出力信号が位置検出部85に入力される。位置検出部
85で検出された探触子７の位置の情報は信号処理部84B
に入力される。
なお、信号処理部84Bは、図示はしていないが、内部
にメモリを有する。このメモリに信号処理部84Bにおい
て演算・算出された種々の結果が適宜記憶されるととも
に、信号処理部84Bに入力された入力信号が適宜記憶さ
れる。
また、図示はしていないが、信号処理部84Bからは、
処理状況を示す信号が適宜、制御部81に入力される。そ
の入力信号に基づき、制御部81は、送信部82、受信部8
3、信号処理部84B、位置検出部85、及び走査機構部９に
対し、制御信号を出力して、それらの制御を司る。
図31において、探触子７は、アクリルなどの材料なら
なるくさび71と、圧電セラミックなどの圧電材料からな
る矩形あるいは円形の振動子72とを含む。
ここで、探触子７の動作について説明する。超音波斜
角探傷においては、探触子７から試験体１中に送信され
る超音波のモードとして横波が広く用いられている。こ
のような横波専用の探触子７では、振動子72からくさび
71内へ縦波超音波を送信する。くさび71内へ送信された
縦波超音波は、くさび71と試験体１の間の境界面、すな
わち、試験体１の表面３で、スネルの反射、屈折の法則
にしたがって、反射、屈折し、試験体１内へは、設計上
は、横波超音波しか屈折伝搬しないように設計されてい
る。すなわち、くさび71と試験体１との境界面におい
て、スネルの反射、屈折の法則を利用して計算したと
き、振動子72からくさび71内へ送信された縦波が、上記
境界面で屈折する際、試験体１内へは屈折縦波は入射せ
ず、屈折横波のみが入射するような入射角「α」を有す
るように探触子７が設計されている。試験体１中を伝搬
してきた横波超音波を受信する場合は、上述したプロセ
スと逆のプロセスを辿って受信されるので、横波専用と
して設計された探触子７は、設計上は、試験体１中を伝
搬してきた横波超音波のみを受信する。
このように設計された横波専用の探触子７において
は、次のように考えるとその動作を考えやすい。図31に
おいて、符号72Aは見かけの振動子であり、「Hs」は試
験体１の表面３から見かけの振動子72Aの中心までの高
さである。さらに、「Ｗ」は振動子72の幅、「Ws'」は
見かけの振動子72Aの幅、「p1」はくさび内距離、「p1
s'」は見かけのくさび内距離、「α」はくさび71と試験
体１の表面３の境界面おける超音波の入射角、「θｓ」
は横波屈折角である。
なお、本明細書（実施例３の説明）で使用しているこ
れらの記号や名称は、説明の都合上、文献Ｂとは異なっ
ている。本明細書と文献Ｂとの対応は次の通りである。
矢印（→）の左側が文献Ｂでの名称と記号、右側が本明
細書でのそれらである。なお、本明細書で使用している
記号Ｈに相当する高さは、文献Ｂには記載されていな
い。また、原点Ｏの位置は、文献Ｂとは異なり、図31に
示すように、見かけの振動子72Aの中心を試験体１の表
面３に垂直に投影した点としている。
振動子の高さＨ →振動子72の幅Ｗ 振動子の見かけの高さHR →振動子72の見かけの幅Ws' くさび内距離l1 →くさび内距離p1 試験体中距離に換算したくさび内距離l2→見かけのくさび内距離p1s' 以上、「見かけの」という表現を用いたが、これは、
文献Ｂに記述されているように、振動子72からくさび71
内に送信された縦波超音波が、試験体１との境界面、す
なわち、表面３でスネルの屈折の法則にしたがって屈折
し、試験体１内へ横波超音波として送信されるため、試
験体１内へ送信される横波超音波に対しては、試験体１
側から見た振動子72の幅Ｗが等価的にWs'に見えること
や、くさび内距離p1を試験体１中の距離に換算すると等
価的にp1s'に見えるという意味で用いたものである。こ
れらの見かけの物理量を用いると、くさび71があたかも
試験体１であるかの如く見なして種々の計算や信号処理
が行える。そこで、以下の説明においては、見かけの振
動子72A、その幅Ws'、見かけのくさび内距離P1s'、及
び、見かけの振動子72Aの中心に関連した高さHsを用い
て説明する。また、点Qsを、見かけの振動子72Aの中心
とする。点Qsの座標は、（0,−Hs）である。
ところで、超音波斜角探傷で広く用いられている横波
専用の探触子７として設計された探触子７においても、
探触子７の振動子72の幅Ｗが有限であることから、屈折
縦波も、屈折横波に比べてレベルは小さいが存在する。
すなわち、レベルは小さいが屈折縦波も試験体１内へ送
信される。受信に関しては、上述の逆のプロセスを辿る
ので、横波専用として設計された探触子７でも、試験体
１中を伝搬してきた縦波を、試験体１中を伝搬してきた
横波に比べれば受信レベルは小さいが受信してしまう。
このように、探触子７からは、試験体１中に縦波を送信
し、逆に、試験体１中を伝搬してきた縦波を探触子７で
受信してしまうが、これらの送信される縦波、及び、受
信される縦波についても、我々（発明者）の実験による
と、横波の場合と同様に、縦波に対して、見かけのくさ
び内距離や、見かけの振動子なる概念を用いても良いこ
とが分かっている。そこで、図示はしないが、縦波に対
する見かけの振動子の中心を、点QLで表す。この点QLの
座標は、一般には横波に対する点Qsとは異なる。点QLの
座標を、（xL,−HL）で表す。
次に、この発明の実施例３に係る超音波探傷装置の動
作について図32から図53までを参照しながら説明する。
図32、図33及び図34は、試験体と空気との境界面にお
ける超音波の反射に係わる性質を説明するための図であ
る。図35から図51までは、この実施例３に係る超音波探
傷装置の動作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を
示す図である。また、図52は、この実施例３に係る超音
波探傷装置の信号処理を説明するためのフローチャート
である。さらに、図53は、図52に示した信号処理のフロ
ーチャートを説明するためのビーム伝搬経路を示す図で
ある。
送受信装置8Bの送信部82からインパルスと見なしても
差し支えない程度の時間幅の狭いパルス、ないしは、あ
るキャリア周波数を有するバースト信号などの送信信号
が発生され、探触子７に伝達される。探触子７は送信信
号によって駆動され、超音波パルスを試験体１の探傷
面、すなわち、試験体１の表面３に対して斜めに送信す
る。なお、本実施例では探傷面が表面である場合を例に
とって説明するが、探傷面は表面に限らず、底面であっ
たり、側面である場合もある。超音波パルスは試験体１
中を伝搬して欠陥６によって反射、散乱、回折される。
ここでは、反射という文言が、単に反射のみでなく、散
乱や回折などの物理的現象も含んだものとして取り扱
う。すなわち、反射という文言は、超音波の伝搬が欠陥
６によって影響を受け欠陥６が存在しない場合に比べて
その挙動が異なった伝搬に関する振る舞いをした現象を
全て含んでいるものと解釈することとする。特に、欠陥
６の先端部において発生すると言われている先端回折エ
コーないしは端部エコーと呼ばれているエコーも、欠陥
６によって反射したエコーに含まれているものとして説
明する。この反射、散乱、回折された超音波パルスは、
試験体１中を伝搬して再び探触子７によって受信され
る。この受信されたエコーは、受信部83で増幅され、信
号処理部84Bへ送られる。
一方、走査機構部９によって探触子７の空間的位置の
情報が検出され、位置検出部85に送られる。この位置検
出部85から探触子７の空間的位置の情報は信号処理部84
Bへ送られる。この信号処理部84Bでは、探触子７の空間
的位置の情報と受信されたエコーが記憶される。
次に、走査機構部９によって探触子７は別の空間的位
置（座標）に移動される。そして、送信信号によって探
触子７から超音波パルスが送信され、欠陥６からの受信
エコーと、探触子７の空間的位置の情報が、先ほどと同
様に、信号処理部84Bに伝達され記憶される。
この一連の動作が探触子７の所要の走査範囲にわたっ
て行われる。その後、信号処理部84Bにおいて、後述す
る信号処理が実行される。
ここで、信号処理部84Bにおける信号処理手順を説明
する前に、試験体１と空気との境界面における超音波の
反射に係わる性質を図32、図33、及び図34を参照しなが
ら説明しておく。これらの図において、矢印を付して示
す実線は、横波に相当し、矢印の方向が伝搬方向を示
す。また、矢印を付して示す点線は、縦波に相当し、同
様に矢印の方向が伝搬方向を示す。この実施例３の説明
では、縦波と横波とを区別するため、実施例３の全ての
図において、横波には実線、縦波には点線をそれぞれ対
応させて示すことにする。また、縦波、横波ともに、そ
れらの伝搬方向は矢印の方向とする。なお、試験体１と
空気との境界面の例として、試験体１の底面４を例にと
って説明する。また、以下に説明する超音波の反射に係
わる性質は、言うまでもなく、スネルの反射の法則にし
たがって生じるものである。
図32と図33は、試験体１中を伝搬してきた横波が底面
４に斜めに入射したときの反射の様子を示した図であ
る。図32と図33との差異は、図32の場合の方が、図33の
場合に比べて、各図中、記号「αｓ」を付して示す入射
角度が大きい。図32に示すように、横波の入射角度αｓ
が大きい場合には、底面４における反射によって生じる
超音波は横波のみである。しかし、図33に示すように、
横波の入射角度αｓがある値より小さくなると、αｓが
零の場合を除いて、すなわち、垂直に入射した場合を除
いて、底面４における反射によって、横波と縦波との両
方が生じる。なお、図32及び図33において、記号「β
ｓ」を付して示す横波の反射角度は、入射角度αｓに等
しい。また、図33において、記号「βＬ」を付して示す
縦波の反射角度は、横波の反射角度βｓよりも大きい。
一方、図34は、試験体１中を伝搬してきた縦波が底面
４に斜めに入射したときの反射の様子を示した図であ
る。図中、記号「αＬ」を付して示す角度は、縦波の入
射角度である。また、記号「βＬ」を付して示す角度
は、縦波の反射角度であり、記号「βｓ」を付して示す
角度は、横波の反射角度である。縦波が斜めに底面４に
入射した場合は、入射角度αＬが大きくても小さくて
も、零度の場合を除いて、すなわち、垂直に入射した場
合を除いて、底面４での反射によって、縦波と横波との
両方が生じる。なお、縦波の反射角度βＬは、縦波の入
射角度αＬに等しい。また、横波の反射角度βｓは、縦
波の反射角度βＬよりも小さい。
次に、図32、図33、及び図34を参照しながら説明した
超音波の反射に係わる上述した性質を考慮して、試験体
１中の超音波ビームの伝搬特性について説明する。ま
ず、超音波ビームの伝搬経路について図35を参照しなが
ら考えてみる。図中、横方向をｘ軸、垂直方向をｙ軸に
取っている。
欠陥６に相当する点反射源が（x0,y0）にあるものと
する。試験体１に入射した超音波が横波である場合を以
下考える。見かけの振動子72Aから送信された横波超音
波ビームは回折により拡がるが、図中、太い実線はビー
ムの中心線を示している。また、細い実線は、送信ある
いは受信での超音波ビームにおいて、中心線上の音圧か
ら、例えば、−3dBの音圧となる点を結んだ線を示して
いる。すなわち、２つの細い実線の間が横波の送信ある
いは横波の受信での実効的なビーム幅に相当する。２つ
の細い実線に対応する屈折角を図中に示すように、Θs
L、ΘsHとする。なお、ここでは−3dBとなるビーム幅を
考えたが、この値はこれに限らず、用途・目的に応じて
−6dBでも、−9dBでも、あるいは、−12dBでも良いし、
その他の値を用いて実効的なビーム幅を定義しても構わ
ない。
なお、図35において、太い点線は縦波に関するビーム
の中心線を示している。また、細い点線は、送信あるい
は受信での縦波超音波ビームにおいて、中心線上の音圧
から、例えば、−3dBの音圧となる点を結んだ線を示し
ている。すなわち、２つの細い点線の間が縦波の送信あ
るいは縦波の受信での実効的なビーム幅に相当する。２
つの細い点線に対応する図中に示す角度を、ΘLL、ΘLH
とする。これらの角度は、それぞれ、横波に関する屈折
角ΘsL、ΘsHに対応する。なお、ここでは−3dBとなる
ビーム幅を考えたが、この値はこれに限らず、用途・目
的に応じて−6dBでも、−9dBでも、あるいは、−12dBで
も良いし、その他の値を用いて実効的なビーム幅を定義
しても構わない。
次に、図36から図51までを参照しながら上述したビー
ム幅内の音線を考えてみる。図36〜図51において、座標
の原点（0,0）は、図31と同じく見かけの振動子72Aの中
心をｙ軸に沿って試験体１の表面３に投影した点に取っ
てある。点Qsは見かけの振動子72Aの中心を示し、その
座標は（0,−Hs）である。また、（x0,y0）に位置する
白丸印は欠陥６に対応する反射源である。
図36に示すように、屈折角Θs1に相当する音線が上述
したビーム幅内に存在するならば、すなわち、ΘsL≦Θ
s1≦ΘsHであれば、矢印を付した実線で示すような超音
波ビームの伝搬経路が存在し得る。このとき、探触子７
から送信され、試験体１に入射した横波超音波は欠陥６
に直射で当たり、欠陥６で直接、横波として反射されて
探触子７によってエコーとして受信される。
図37において、欠陥６に直射で当たった横波超音波
は、欠陥６の性状によっては、縦波にモード変換されて
縦波として反射される成分が生じることがある。この反
射された縦波超音波は、図中、矢印を付した点線で示す
ように、図中、記号「ΘL1」を付して示す角度が、縦波
の受信に関する実効ビーム幅内に存在するならば、すな
わち、ΘLL≦ΘL1≦ΘLHであれば、直接、探触子７によ
って、レベルは小さいがエコーとして受信される。な
お、図中、点QLは縦波に対する見かけの振動子の中心で
ある。点QLは、実際は、点Qsの近傍に存在するが、図を
見やすくするため、図37では、これら２つの点QLと点Qs
とは、かなり離して描いている。以下、同様である。
次に、図38に示すように、屈折角Θs1に相当する音線
が上述した横波のビーム幅内に存在し、かつ、屈折角Θ
s2に相当する音線が上述した横波のビーム幅内に存在す
るならば、すなわち、ΘsL≦Θs1≦ΘsHであり、かつ、
ΘsL≦Θs2≦ΘsHであれば、探触子７から試験体１中に
送信された横波超音波は矢印を付した実線で示すように
底面４で１回、横波超音波として反射され、その後、欠
陥６に当たり、欠陥６で横波超音波として反射されて、
直接、探触子７に到達しエコーとして受信される伝搬経
路が存在し得る。
図では示していないが、この逆の伝搬経路もあり得
る。すなわち、探触子７から試験体１中に送信された横
波超音波は直射で欠陥６に当たり、欠陥６で横波超音波
として反射され、さらに底面４で１回、横波超音波とし
て反射されて、その後、探触子７に到達しエコーとして
受信される。
さらに、ΘsL≦Θs1≦ΘsHであり、かつ、ΘsL≦Θs
2'≦ΘsHであれば、図39に示す伝搬経路も存在し得る。
すなわち、探触子７から試験体１中に矢印を付した実線
で示すように送信された横波超音波は、矢印を付した点
線で示すように、底面４で１回、縦波超音波として反射
され、その後、欠陥６に当たり、欠陥６でモード変換さ
れて横波超音波として反射されて、直接、探触子７に到
達しエコーとして受信される伝搬経路が存在し得る。
図では示していないが、図39に示す伝搬経路と逆の伝
搬経路も存在し得る。すなわち、探触子７から試験体１
中に送信された横波超音波は、欠陥６でモード変換され
て縦波超音波として反射されて、その後、底面４で１
回、横波超音波として反射され、その後、直接探触子７
に到達しエコーとして受信される伝搬経路が存在し得
る。
さらに、ΘsL≦Θs1≦ΘsHであり、かつ、ΘsL≦Θs2
≦ΘsHであり、かつ、ΘsL≦Θs2'≦ΘsHであり、か
つ、ΘLL≦ΘL1≦ΘLHであり、かつ、ΘLL≦ΘL2≦ΘLH
であり、かつ、ΘLL≦ΘL2'≦ΘLHでれば、図40から図4
3に示す伝搬経路も存在し得る。
図40においては、探触子７から試験体１中に矢印を付
した実線で示すように送信された横波超音波は、矢印を
付した実線で示すように、底面４で１回、横波超音波と
して反射され、その後、欠陥６に当たり、欠陥６でモー
ド変換されて、矢印を付した点線で示すように、縦波超
音波として反射されて、直接、探触子７に到達しエコー
として受信される。
図41においては、探触子７から試験体１中に矢印を付
した実線で示すように送信された横波超音波は、矢印を
付した点線で示すように、底面４で１回、縦波超音波と
して反射され、その後、欠陥６に当たり、矢印を付した
点線で示すように、欠陥６で縦波超音波として反射され
て、直接、探触子７に到達しエコーとして受信される。
図42においては、探触子７から試験体１中に矢印を付
した実線で示すように送信された横波超音波は、矢印を
付した実線で示すように、直接、欠陥６に当たり、矢印
を付した実線で示すように、欠陥６で横波超音波として
反射され、その後、矢印を付した点線で示すように、底
面４で１回、縦波超音波として反射されて、直接、探触
子７に到達しエコーとして受信される。
図43においては、探触子７から試験体１中に矢印を付
した実線で示すように送信された横波超音波は、矢印を
付した実線で示すように、直接、欠陥６に当たり、矢印
を付した点線で示すように、欠陥６でモード変換されて
縦波超音波として反射され、その後、矢印を付した点線
で示すように、底面４で１回、縦波超音波として反射さ
れて、直接、探触子７に到達しエコーとして受信され
る。
図40から図43までに示した伝搬経路においては、図37
で示した伝搬経路の場合と同様に、試験体１中を伝搬し
てきた縦波を探触子７で受信しているので、上述したよ
うな横波専用の探触子７では、受信レベルは小さい。
また、ΘsL≦Θs2≦ΘsHであり、かつ、ΘsL≦Θs2'
≦ΘsHであり、かつ、ΘLL≦ΘL2≦ΘLHであり、かつ、
ΘLL≦ΘL2'≦ΘLHであれば、図44から図51までに示す
ような伝搬経路も存在し得る。
図44においては、探触子７から送信された横波超音波
は、矢印を付した実線で示すように、底面４で１回、横
波超音波として反射された後、欠陥６に当たり、矢印を
付した実線で示すように、欠陥６で横波超音波として反
射され、その後、矢印を付した実線で示すように、底面
４で１回、横波超音波として反射されて、探触子７に到
達しエコーとして受信される。
図45においては、探触子７から送信された横波超音波
は、矢印を付した実線で示すように、底面４で１回、横
波超音波として反射された後、欠陥６に当たり、矢印を
付した点線で示すように、欠陥６で縦波超音波として反
射され、その後、矢印を付した実線で示すように、底面
４で１回、横波超音波として反射されて、探触子７に到
達しエコーとして受信される。
図46においては、探触子７から送信された横波超音波
は、矢印を付した点線で示すように、底面４で１回、縦
波超音波として反射された後、欠陥６に当たり、矢印を
付した実線で示すように、欠陥６で横波超音波として反
射され、その後、矢印を付した実線で示すように、底面
４で１回、横波超音波として反射されて、探触子７に到
達しエコーとして受信される。
図47においては、探触子７から送信された横波超音波
は、矢印を付した点線で示すように、底面４で１回、縦
波超音波として反射された後、欠陥６に当たり、矢印を
付した点線で示すように、欠陥６で縦波超音波として反
射され、その後、矢印を付した実線で示すように、底面
４で１回、横波超音波として反射されて、探触子７に到
達しエコーとして受信される。
図48においては、探触子７から送信された横波超音波
は、矢印を付した実線で示すように、底面４で１回、横
波超音波として反射された後、欠陥６に当たり、矢印を
付した実線で示すように、欠陥６で横波超音波として反
射され、その後、矢印を付した点線で示すように、底面
４で１回、縦波超音波として反射されて、探触子７に到
達しエコーとして受信される。
図49においては、探触子７から送信された横波超音波
は、矢印を付した実線で示すように、底面４で１回、横
波超音波として反射された後、欠陥６に当たり、矢印を
付した点線で示すように、欠陥６で縦波超音波として反
射され、その後、矢印を付した点線で示すように、底面
４で１回、縦波超音波として反射されて、探触子７に到
達しエコーとして受信される。
図50においては、探触子７から送信された横波超音波
は、矢印を付した点線で示すように、底面４で１回、縦
波超音波として反射された後、欠陥６に当たり、矢印を
付した実線で示すように、欠陥６で横波超音波として反
射され、その後、矢印を付した点線で示すように、底面
４で１回、縦波超音波として反射されて、探触子７に到
達しエコーとして受信される。
図51においては、探触子７から送信された横波超音波
は、矢印を付した点線で示すように、底面４で１回、縦
波超音波として反射された後、欠陥６に当たり、矢印を
付した点線で示すように、欠陥６で縦波超音波として反
射され、その後、矢印を付した点線で示すように、底面
４で１回、縦波超音波として反射されて、探触子７に到
達しエコーとして受信される。
図48から図51までに示した伝搬経路においては、探触
子７は、試験体１中を伝搬してきた縦波を受信している
ので、受信レベルは小さい。
以上は、探触子７から試験体１中へ横波のみが送信さ
れる場合について考えたが、上述したように、探触子７
からは、レベルは小さいが、試験体１中へ縦波も送信さ
れる。したがって、上記のビーム伝搬経路に加えて、更
に、次の伝搬経路も存在し得る。
ΘLL≦ΘL1≦ΘLHである場合について考えてみる。以
下において、最も左側に記したモードは、探触子７から
試験体１中へ送信される超音波のモードを示し、矢印を
介して、左から２番目に記したモード（最も右側に記し
たモード）は、欠陥６で反射され直接、探触子７で受信
されるモードを示す。
縦波→縦波 縦波→横波 次に、ΘLL≦ΘL1≦ΘLHであり、かつ、ΘLL≦ΘL2≦
ΘLHである場合について、考えられるビーム経路を次に
示す。以下において、最も左側に記したモードは、探触
子７から試験体１中へ送信される超音波のモードを示
し、矢印を介して、左から２番目に記したモードは、探
触子７から試験体１中へ送信された超音波が底面４で反
射された後のモードを示し、さらに矢印を介して、左か
ら３番目（最も右側）に記したモードは、底面４で反射
された上記モードが欠陥６に当たり、欠陥６で反射され
て直接、探触子７で受信されるモードを示す。
縦波→縦波→縦波 縦波→横波→縦波 縦波→縦波→横波 縦波→横波→横波 さらに次に示す伝搬経路も考えられる。以下におい
て、最も左側に記したモードは、探触子７から試験体１
中へ送信される超音波のモードを示し、矢印を介して、
左から２番目に記したモードは、探触子７から試験体１
中へ送信された超音波が欠陥６で反射された後のモード
を示し、さらに矢印を介して、左から３番目（最も右
側）に記したモードは、欠陥６で反射された上記モード
が底面４に当たり、底面４で反射されて直接、探触子７
で受信されるモードを示す。
縦波→横波→縦波 縦波→縦波→横波 縦波→横波→横波 さらに次に示す伝搬経路も考えられる。以下におい
て、最も左側に記したモードは、探触子７から試験体１
中へ送信される超音波のモードを示し、矢印を介して、
左から２番目に記したモードは、探触子７から試験体１
中へ送信された超音波が底面４で反射された後のモード
を示し、さらに矢印を介して、左から３番目に記したモ
ードは、底面４で反射された上記モードが欠陥６に当た
り、欠陥６で反射された後のモードを示し、左から４番
目（最も右側）に記したモードは、欠陥６で反射された
上記モードの超音波が底面４で反射された後、探触子７
で受信されるモードを示す。
縦波→縦波→縦波→縦波 縦波→縦波→横波→縦波 縦波→横波→縦波→縦波 縦波→横波→横波→縦波 縦波→縦波→縦波→横波 縦波→縦波→横波→横波 縦波→横波→縦波→横波 縦波→横波→横波→横波 さて、以上は、説明の簡単のため、横波に関する屈折
角Θs2、および、縦波に関する屈折角ΘL2に相当する音
線までが実効的な超音波ビーム幅内に存在する場合につ
いて考えた。すなわち、ビーム経路において、底面４で
１回の反射まで考慮した場合について考えた。
ビーム幅が以上の考察で対象とした幅よりも更に広い
場合については、以上に示した伝搬経路とは異なる更に
多くの経路が存在し得る。すなわち、例えば、横波に関
する屈折角Θs3、および、縦波に関する屈折角ΘL3に相
当する音線までが実効的な超音波ビーム幅内に存在する
場合には、底面４で１回、表面３で１回の、合計２回の
反射が伴う伝搬経路が存在し得る。このとき、底面４、
表面３、さらに欠陥６での各々において、横波から縦
波、逆に、縦波から横波へのモード変換を考慮に入れて
定まる種々の伝搬経路が存在し得る。
さらに、ビーム幅が広くなるにしたがって、底面４で
２回、表面３で１回反射する経路までを考慮し、モード
変換も考慮する必要が生じる。ビーム幅がさらに広い場
合には、底面４で２回、表面３で２回反射する経路まで
を考慮し、モード変換も考慮する必要がある。
以下、ビーム幅が広くなるにしたがって、考慮すべき
経路に関して底面４や表面３での反射回数が増え、か
つ、各反射に際してモード変換を考慮する必要が生じる
ことになる。
この実施例３は、以下のように、超音波ビームの拡が
りを考慮して斜角で探傷する方法及び装置を提供する点
が従来と大きく異なる点の１つである。さらに、表面３
や底面４での反射も考慮に入れている点が、従来の特開
平２−278149号公報、特開平２−248855号公報、あるい
は特開平５−172789号公報に開示された技術と全く異な
る。さらに、底面４、表面３、並びに、欠陥６の各々に
おける各反射において、横波から縦波へのモード変換、
及び、縦波から横波へのモード変換を考慮に入れている
点が従来技術と異なる。
さて、次に、以下に述べたビーム経路に関する考察結
果に基づいて、図52及び図53を参照しながら信号処理部
84Bにおける信号処理手順を説明する。なお、図52にお
いては座標原点は、図31、及び図35〜図51とは異なって
いても構わない。原点は当然のことであるがどこにとっ
ても構わない。無論、探触子７を走査した際の原点と異
なれば適宜、座標変換を行う必要があることは言うまで
もない。
信号処理部84Bにおいて、前述したように、探触子７
を所要の走査範囲にわたって走査した際の、走査範囲内
の各空間点におけるエコー波形と、そのエコー波形を受
信した際の探触子７の空間位置情報が記憶されている。
なお、エコー波形は生波形、すなわち、整流・検波など
の処理は施されず、AC波形として記憶されている。
図52のステップ51において、所要の像再生範囲を決め
る。すなわち図53において例えば点線で囲って示すよう
に試験体１の探傷結果として像表示を行いたい範囲を決
める。
ステップ52において、像再生点を決める。像再生点は
上記像再生範囲内の１点である。この点の座標を図52に
示すように（xi,yi）とする。
ステップ53において、この再生点（xi,yi）に対応す
る出力をＰ（xi,yi）とし、この値を零に設定する。す
なわち、Ｐ（xi,yi）＝０とする。
ステップ54において、探触子７の空間的位置、すなわ
ち座標と、この位置で受信したエコー波形をメモリの中
から選択する。図53に示すように、探触子７の位置は、
試験体１中へ送信される超音波が横波である場合、及
び、試験体１中を伝搬してきた横波を探触子７で受信す
る場合には、点Qsで代表させて考え、座標を（xs,−H
s）とする。なお、点Qsの意味は、図31と同じである。
また、試験体１中へ送信される超音波が縦波である場
合、及び、試験体１中を伝搬してきた縦波を探触子７で
受信する場合には、探触子７の位置は、点QLで代表させ
て考え、座標を（xL,−HL）とする。なお、点QLの意味
は、図31と同じである。
ステップ55において、像再生点を欠陥６と見なしたと
き、横波に関する実行ビーム幅、すなわち、ΘsLより大
きく、ΘsHより小さい範囲内において、探触子７を代表
する点Qsから横波として送信され、欠陥６に到達し、欠
陥６で反射されて、横波に関する実行ビーム幅、すなわ
ち、ΘsLより大きく、ΘsHより小さい範囲内において、
探触子７を代表する点Qsで横波として受信されるビーム
伝搬経路を洗い出す。
また、横波に関する実行ビーム幅、すなわち、ΘsLよ
り大きく、ΘsHより小さい範囲内において、探触子７を
代表する点Qsから横波として送信され、欠陥６に到達
し、欠陥６で反射されて、縦波に関する実行ビーム幅、
すなわち、ΘLLより大きく、ΘLHより小さい範囲内にお
いて、探触子７を代表する点QLで縦波として受信される
ビーム伝搬経路を洗い出す。
さらに、縦波に関する実行ビーム幅、すなわち、ΘLL
より大きく、ΘLHより小さい範囲内において、探触子７
を代表する点QLから縦波として送信され、欠陥６に到達
し、欠陥６で反射されて、縦波に関する実行ビーム幅、
すなわち、ΘLLより大きく、ΘLHより小さい範囲内にお
いて、探触子７を代表する点QLで縦波として受信される
ビーム伝搬経路を洗い出す。
また、縦波に関する実行ビーム幅、すなわち、ΘLLよ
り大きく、ΘLHより小さい範囲内において、探触子７を
代表する点QLから縦波として送信され、欠陥６に到達
し、欠陥６で反射されて、横波に関する実行ビーム幅、
すなわち、ΘsLより大きく、ΘsHより小さい範囲内にお
いて、探触子７を代表する点Qsで横波として受信される
ビーム伝搬経路において、考えられる全ての伝搬経路を
洗い出す。
以上のビーム伝搬経路の洗い出しにおいては、試験体
１の底面４や表面３におけるモード変換の有無、欠陥６
における反射に伴うモード変換の有無を全て考慮して行
う。
図53においては、これらの伝搬経路の全てを図示する
と図が複雑になるので、伝搬経路の内の数例のみを示し
ている。なお、上記の伝搬経路が存在しない場合もあり
得る。この場合には、ステップ60へ進む。このステップ
60については後述する。
ステップ56において、ステップ55で得られた全てのビ
ーム伝搬経路の各々について、試験体１中の縦波音速、
及び、横波音速に基づき、エコーの受信されるべき時間
を割り出し、対応する時間のエコーの振幅を呼び出す。
なお、このエコーはステップ54で選択したエコー波形で
ある。次に、各ビーム伝搬経路の各々について呼び出さ
れたエコーの振幅を加算して、その加算結果を、Ｐ（x
i,yi）に加算する。
ステップ57において、探触子７の全走査範囲、あるい
は定めた走査範囲にわたって、ステップ54〜ステップ56
の信号処理が完了したか否かを判定する。判定の結果、
未完了の場合には、ステップ60に進み、完了した場合に
はステップ58へ進む。
ステップ58において、Ｐ（xi,yi）の値、あるいは、
その絶対値、あるいは、絶対値の自乗値などを、像再生
点（xi,yi）における再生像として出力する。
ステップ59において、所要の像再生範囲内の所要の全
再生点、あるいは定めた再生点に関して、ステップ52か
らステップ58までの信号処理が完了したか否か判定す
る。判定の結果、未完了の場合には、ステップ61に進
む。完了した場合には、信号処理部84Bにおける信号処
理は全て完了したことになる。
ステップ60において、探触子７の走査範囲内の別の空
間位置（座標）を指定して、ステップ54からステップ57
までの信号処理を続行する。
ステップ61において、所要の像再生範囲内の所要の別
の像再生点を指定して、ステップ52からステップ59まで
の信号処理を繰り返す。
なお、以上示した信号処理のステップ56において、全
てのビーム経路の各々について、エコーの受信されるべ
き時間を割り出し、その時間に対応するエコーの振幅を
呼び出して加算したが、この加算演算において、次のこ
とに注意する必要がある。
すなわち、底面４で超音波が１回反射すると位相が変
化する。同様に、表面３で反射しても位相が変化する。
したがって、このような反射に係わる位相の変化量を補
正して加算する必要がある。反射に係わる位相の変化が
逆相（180度）の場合について例示すると次のようにな
る。
例えば、ビーム経路が、探触子７から送信された横波
超音波パルスが直射で欠陥６に当たり、欠陥６で横波と
して反射されて直接、探触子７で受信された経路（第１
の経路）と、探触子７から送信された横波超音波パルス
が直射で欠陥６に当たり欠陥６で横波として反射された
後、底面４で１回、横波として反射されその後、探触子
７で受信された経路（第２の経路）と、探触子７から送
信された横波超音波パルスが直射で欠陥６に当たり欠陥
６で横波として反射された後、表面３で１回、横波とし
て反射され、その後、底面４で１回、横波として反射さ
れてその後、探触子７で受信された経路（第３の経路）
とがあったとする。
このような場合、第２の経路では底面４で１回反射さ
れているから第１の経路と比較して位相が180度回転し
ている。第３の経路では、表面３で１回、さらに底面４
で１回反射されているから合計で位相は、第１の経路と
比較して360度回転し、結果として第１の経路と同相に
なっている。したがって、第１の経路に対応するエコー
の振幅と、第３の経路に対応するエコーの振幅はそのま
ま加算し、第２の経路に対応するエコーの振幅は位相を
逆転させた後の値、すなわち、−１を乗算した値を、第
１及び第２の経路に対応する振幅に加算することにな
る。欠陥６での反射の位相変化に関しても同様に考慮に
入れる必要がある。以上述べたと同様の位相の変化量の
補正を行った後で、全てのビーム路程の各々について、
エコーの振幅を加算する必要がある。
なお、以上示した信号処理のステップ56において、ビ
ーム経路に対応する時間のエコーの振幅が所要の信号対
雑音比（S/N比）以下の値しか有していない場合には、
むしろ、この振幅は零として処理を行った方が最終結果
として得られる再生像に及ぼす雑音の影響が軽減される
ことがある。このような場合には、ステップ55で抽出し
た存在し得る全てのビーム経路の中から、対応するエコ
ーの振幅が有為な値を有するビーム路程のみを選んでそ
れらに対応するエコーの振幅を加算して、その加算結果
を、Ｐ（xi,yi）に加算する方が好ましい結果を得るこ
とができる。
また、屈折角を選択し、これに基づいて往復のビーム
伝搬経路を抽出する方法は、抽出方法の１つに過ぎず、
これ以外の方法もあり得る。さらに、往復のビーム伝搬
経路の全てを洗い出す必要は必ずしもなく、幾つかの候
補を洗い出せばよい。
さて、以上の信号処理の結果として、試験体１の中の
検査結果が像として得られた。次に、この実施例３の作
用効果について説明する。
この実施例３においては、従来とは異なり、試験体１
の底面４や表面３での超音波の反射を、反射に伴う横波
から縦波へのモード変換や、縦波から横波へのモード変
換を考慮して、さらに、欠陥６での同様のモード変換も
考慮して、存在し得る超音波ビーム伝搬経路の候補を洗
い出し、これらの超音波ビーム経路に対応する時間位置
におけるエコーの振幅を加算した。さらに、この加算結
果を、探触子７の走査範囲内の各探触子７の位置と対応
するエコーに関して加算した。この加算結果を像再生点
における像として出力した。これによって、従来は考慮
されていない超音波ビーム伝搬経路まで考慮に入れた像
を再生できるので、従来に比べより精度の良い検査結果
が得られる作用、効果がある。
また、存在し得る上記超音波ビーム伝搬経路に対応す
る時間位置におけるエコーの振幅が所要の信号対雑音比
以下の値しか有していない場合には、上記超音波ビーム
伝搬経路の中から、対応するエコーの振幅が有為な値を
有する超音波ビーム経路のみを選んでそれらに対応する
エコーの振幅のみを加算して、その加算結果を、Ｐ（x
i,yi）に加算するようにしたので、より鮮明な像が得ら
れ精度の良い検査が行える作用、効果が得られる。
また、横波に関連する上記ΘsL及びΘsHで規定される
超音波ビーム幅として、送信超音波ビーム並びに受信超
音波ビームにおいてそれぞれ、−3dBのビーム幅を用い
れば、主ビームを対象とした信号処理が行えるので、よ
り鮮明な像が得られる作用、効果がある。
また、縦波に関連する上記ΘLL及びΘLHで規定される
超音波ビーム幅として、送信超音波ビーム並びに受信超
音波ビームにおいてそれぞれ、−3dBのビーム幅を用い
れば、主ビームを対象とした信号処理が行えるので、よ
り鮮明な像が得られる作用、効果がある。
さらに、上記実施例３では、図示はしないが、ｘ軸及
びｙ軸に垂直なｚ軸上の、ある特定のｚの値、すなわ
ち、（x,y）断面内で探触子７を走査し、再生像を信号
処理によって再生する場合を対象として説明したが、こ
の発明はこれに限らず、ｚ軸方向に沿っても、すなわち
種々のｚの値において同様の探触子７の走査並びに信号
処理を行い、最終結果として試験体１中を３次元像とし
て再生し表示すれば、欠陥６のｚ軸方向に沿った情報も
得られるので、欠陥６の種別、分類などに有効に利用で
きる作用、効果が得られる。
この発明の実施例３に係る超音波探傷装置及び超音波
探傷方法は、次のような作用、効果も奏する。例えば、
溶接部のビード部などのように試験体の表面の凹凸が激
しくて欠陥の近くまで探触子を移動させて試験体の表面
を介した超音波の送受信を行うことが困難な場合があ
る。このような場合、試験体の表面近くに欠陥が存在す
ると超音波の送受信が良好にできる探触子の移動範囲に
上述のような制限があることから直射では欠陥からのエ
コーを捉えらえないことがある。また、試験体の表面に
おける探触子の移動範囲に上述のような制限がない場合
でも、表面近傍に欠陥がある場合、送信信号を送信した
時間からエコーが受信されるまでの時間が短くなり、一
方、送信信号が受信回路側、すなわち受信部側に漏れ込
んでいるので、エコーがこの送信信号の漏れ込みに埋も
れてしまい、正常にエコーを受信できないことがある。
以上のような場合には、試験体の底面側に探触子を配し
て探傷面を底面側にして探傷試験する必要がある。しか
し、試験体が構造物の一部であるような場合には、底面
側には物理的にアクセスできず、底面を探傷面として利
用できない場合がある。以上のように表面近くに欠陥が
あって上述のような探触子の移動範囲に制限があったり
送信信号の漏れ込みが問題になるような場合でも、この
発明に係る超音波探傷装置及び超音波探傷方法では、直
射のみでなく、底面における超音波の反射や表面におけ
る超音波の反射を用いているので、このような反射を用
いることで上記のような制限を克服でき又上記のような
問題を回避できて探傷試験が可能となるという作用、効
果が得られる。
なお、以上は、探触子を試験体の探傷面に直接接触さ
せて探傷試験する場合について説明したが、この発明は
これに限らず、試験体を水などの液体中に浸して、この
液体を介して探触子から試験体に超音波を送受信するい
わゆる浸漬法や水浸法に適用しても良い。あるいは、探
触子の前面である音響送受信面、すなわち、探触子と試
験体の探傷面との間の局部的な空間のみに水膜を設けて
試験体に超音波を送受信するいわゆる局部水浸法に適用
しても良い。このような浸漬法や水浸法や局部水浸法に
おいても本発明と同様の作用、効果が得られる。
また、図30においては、走査機構部９が探触子７の空
間的走査の機能と、探触子７の空間的位置の情報を出力
して位置検出部85に入力されるものとして説明したが、
探触子７の空間的位置の情報収集と出力する機能は、走
査機構部９とは独立して設けた位置情報発生部で行い、
すなわち位置情報発生部で収集し出力して位置検出部85
に入力する構成でも構わない。この場合には、走査機構
部９は、探触子７の空間的走査の機能のみを担当するこ
とになる。また、この場合には位置情報発生部も制御部
81に接続され制御部81と各種信号をやりとりする必要が
ある。
また、図30においては、探触子７の空間的位置の情報
を走査機構部９から出力して位置検出部85に入力される
ものとして説明したが、探触子７の空間的走査範囲や移
動距離などの情報は、制御部81から制御して発生してい
るので、走査機構部９は探触子７の空間的走査の機能の
みを持たせ、位置検出部85は設けないで、制御部81から
の探触子７の走査に関する情報を直接信号処理部84Bに
入力し記憶させる構成でも構わない。
実施例4. この発明の実施例４に係る超音波探傷装置の構成につ
いて図54及び図55を参照しながら説明する。図54は、こ
の発明の実施例４に係る超音波探傷装置の構成を示すブ
ロック図である。また、図55は、この発明の実施例４に
係る超音波探傷装置の探触子の構成を示す図である。な
お、図55は、文献Ｂから引用したものである。
図54において、超音波探傷装置は、試験体１に載置さ
れた送信用探触子7A及び受信用探触子7Bと、探触子7A、
7Bに接続された送受信装置8Cと、送信用探触子7A及び受
信用探触子7Bのための走査機構部9A及び9Bとを備える。
また、同図において、送受信装置8Cは、制御部81と、
送信部82と、受信部83と、信号処理部84Cと、探触子7
A、7Bの位置検出部85とを含む。なお、走査機構部9A、9
Bは、図示はしていないが送信用探触子7A、受信用探触
子7Bの位置検出センサーを含んでいる。
また、同図において、送信用探触子7A及び受信用探触
子7Bは、信号線によりそれぞれ送信部82及び受信部83に
接続されている。受信部83は信号処理部84Cに接続され
ている。位置検出部85は信号処理部84Cに接続されてい
る。制御部81は、送信部82、受信部83、信号処理部84
C、位置検出部85、そして走査機構部9A及び9Bに接続さ
れている。
さらに、同図において、走査機構部9A及び9Bは、位置
検出部85に接続されている。走査機構部9A、9Bの位置検
出センサーからの出力信号が位置検出部85に入力され
る。位置検出部85で検出された探触子7A、探触子7Bの位
置の情報は信号処理部84Cに入力される。
なお、信号処理部84Cは、図示はしていないが、内部
にメモリを有する。このメモリに演算・算出された種々
の結果が適宜記憶されるとともに、信号処理部84Cに入
力された入力信号が適宜記憶される。
また、図示はしていないが、信号処理部84Cからは、
処理状況を示す信号が適宜制御部81に入力される。その
入力信号に基づき、制御部81は、送信部82、受信部83、
信号処理部84C、位置検出部85、及び走査機構部9A、9B
に対し、制御信号を出力して、それらの制御を司る。
図55において、送信用探触子7Aは、アクリルなどの材
料からなるくさび71と、圧電セラミックなどの圧電材料
からなる矩形あるいは円形の振動子72とを含む。なお、
受信用探触子7Bは、図55に示した送信用探触子7Aと同様
の構成である。
ここで、探触子7A（7B）の動作について説明してお
く。超音波斜角探傷においては、探触子7Aから試験体１
中に送信される超音波のモードとして横波が広く用いら
れている。このような横波専用の探触子7Aでは、振動子
72からくさび71内へ縦波超音波を送信する。くさび71内
へ送信された縦波超音波は、くさび71と試験体１の間の
境界面、すなわち、試験体１の表面３で、スネルの反
射、屈折の法則にしたがって、反射、屈折し、試験体１
内へは、設計上は、横波超音波しか屈折伝搬しないよう
に設計されている。すなわち、くさび71と試験体１との
境界面において、スネルの反射、屈折の法則を利用して
計算したとき、振動子72からくさび71内へ送信された縦
波が、上記境界面で屈折する際、試験体１内へは屈折縦
波は入射せず、屈折横波のみが入射するような入射角
「α」を有するように探触子7Aが設計されている。試験
体１中を伝搬してきた横波超音波を受信する場合は、上
述したプロセスと逆のプロセスを辿って受信されるの
で、横波専用として設計された探触子7Aは、設計上は、
試験体１中を伝搬してきた横波超音波のみを受信する。
このように設計された横波専用の探触子7Aにおいて
は、次のように考えるとその動作を考えやすい。図55に
おいて、符号72Aは見かけの振動子であり、「Hs」は試
験体１の表面３から見かけの振動子72Aの中心までの高
さである。さらに、「Ｗ」は振動子72の幅、「Ws'」は
見かけの振動子72Aの幅、「p1」はくさび内距離、「p1
s'」は見かけのくさび内距離、「α」はくさび71と試験
体１の表面３の境界面おける超音波の入射角、「θｓ」
は横波屈折角である。
なお、本明細書（この実施例４）で使用しているこれ
らの記号や名称は、説明の都合上、文献Ｂとは異なって
いる。本明細書と文献Ｂとの対応は次の通りである。矢
印（→）の左側が文献Ｂでの名称と記号、右側が本明細
書でのそれらである。なお、本明細書で使用している記
号Ｈに相当する高さは、文献Ｂには記載されていない。
また、原点Ｏの位置は、文献Ｂとは異なり、図55に示す
ように、見かけの振動子72Aの中心を試験体１の表面３
に垂直に投影した点としている。
振動子の高さＨ →振動子72の幅Ｗ 振動子の見かけの高さHR →振動子72の見かけの幅Ws' くさび内距離l1 →くさび内距離p1 試験体中距離に換算したくさび内距離l2→見かけのくさび内距離p1s' 以上、「見かけの」という表現を用いたが、これは、
文献Ｂに記述されているように、振動子72からくさび71
内に送信された縦波超音波が、試験体１との境界面、す
なわち、表面３でスネルの屈折の法則にしたがって屈折
し、試験体１内へ横波超音波として送信されるため、試
験体１内へ送信される横波超音波に対しては、試験体１
側から見た振動子72の幅Ｗが等価的にWs'に見えること
や、くさび内距離p1を試験体１中の距離に換算すると等
価的にp1s'に見えるという意味で用いたものである。こ
れらの見かけの物理量を用いると、くさび71があたかも
試験体１であるかの如く見なして種々の計算や信号処理
が行える。そこで、以下の説明においては、見かけの振
動子72A、その幅Ws'、見かけのくさび内距離P1s'、及
び、見かけの振動子72Aの中心に関連した高さHsを用い
て説明する。また、点Qsを、見かけの振動子72Aの中心
とする。点Qsの座標は、（0,−Hs）である。
ところで、超音波斜角探傷で広く用いられている横波
専用として設計された探触子7Aにおいても、探触子7Aの
振動子72の幅Ｗが有限であることから、屈折縦波も、屈
折横波に比べてレベルは小さいが存在する。すなわち、
レベルは小さいが屈折縦波も試験体１内へ送信される。
受信に関しては、上述の逆のプロセスを辿るので、横波
専用として設計された探触子7Aでも、試験体１中を伝搬
してきた縦波を、試験体１中を伝搬してきた横波に比べ
れば受信レベルは小さいが受信してしまう。このよう
に、探触子7Aからは、試験体１中に縦波を送信し、逆
に、試験体１中を伝搬してきた縦波を探触子7Aで受信し
てしまうが、これらの送信される縦波、及び、受信され
る縦波についても、我々（発明者）の実験によると、横
波の場合と同様に、縦波に対して、見かけのくさび内距
離や、見かけの振動子なる概念を用いても良いことが分
かっている。そこで、図示はしないが、縦波に対する見
かけの振動子の中心を、点QLで表す。この点QLの座標
は、一般には横波に対する点Qsとは異なる。点QLの座標
を、（xL,−HL）で表す。
送信用探触子7Aに関する屈折角θsaと、受信用探触子
7Bに関する、同様の屈折角θsbとは、同じであってもよ
いし、互いに異なっていても良い。互いに異なる場合に
は、欠陥６の検出能力をより向上できる場合がある。
次に、この発明の実施例４に係る超音波探傷装置の動
作について図56から図79を参照しながら説明する。
図56、図57及び図58は、試験体と空気との境界面にお
ける超音波の反射に係る性質を説明するための図であ
る。図59から図74までは、この実施例４に係る超音波探
傷装置の動作を説明するための超音波ビーム伝搬経路を
示す図である。また、図75は、この実施例４に係る超音
波探傷装置の信号処理を説明するためのフローチャート
である。さらに、図76から図79は、図75に示した信号処
理のフローチャートを説明するためのビーム伝搬経路を
示す図である。
送受信装置8Cの送信部82からインパルスと見なしても
差し支えない程度の狭いパルス、ないしは、あるキャリ
ア周波数を有するバースト信号などの送信信号が発生さ
れ、送信用探触子7Aに伝達される。送信用探触子7Aは送
信信号によって駆動され超音波パルスを試験体１の探傷
面、すなわち、試験体１の表面３に対して斜めに送信す
る。超音波パルスは試験体１中を伝搬して欠陥６によっ
て反射、散乱、回折される。ここでは、反射という文言
が、単に反射のみでなく、散乱や回折などの物理的現象
も含んだものとして取り扱う。すなわち、反射という文
言は、超音波の伝搬が欠陥６によって影響を受け欠陥６
が存在しない場合に比べてその挙動が異なった伝搬に関
する振る舞いをした現象を全て含んでいるものと解釈す
ることとする。特に、欠陥６の先端部において発生する
と言われている先端回折エコーないしは端部エコーと呼
ばれているエコーも、欠陥６によって反射したエコーに
含まれているものとして説明する。この反射、散乱、回
折された超音波パルスは、試験体１中を伝搬して、受信
用探触子7Bによって受信される。この受信されたエコー
は受信部83で増幅され、信号処理部84Cへ送られる。
一方、走査機構部9A及び9Bによって送信用探触子7A及
び受信用探触子7Bの空間的位置の情報が検出され位置検
出部85に送られる。位置検出部85から送信用探触子7A及
び受信用探触子7Bの空間的位置の情報は信号処理部84C
へ送られる。
信号処理部84Cでは、送信用探触子7A及び受信用探触
子7Bの空間的位置の情報と受信されたエコーが記憶され
る。
さて、送信用探触子7A及び受信用探触子7Bを共にある
空間的位置に固定した状態で、上述した動作が遂行さ
れ、送信用探触子7A及び受信用探触子7Bの空間的位置の
情報とエコーの情報とが記憶される。
次に、送信用探触子7Aはその空間的位置を固定された
状態に保って、走査機構部9Bによって受信用探触子7Bは
別の空間的位置に移動される。そして、送信信号によっ
て送信用探触子7Aから超音波パルスが送信され、欠陥６
からの受信エコーと、並びに、送信用探触子7A及び受信
用探触子7Bの空間的位置の情報が、先ほどと同様に信号
処理部84Cに伝達され記憶される。この受信用探触子7B
の空間的走査を含む一連の動作が受信用探触子7Bの所要
の走査範囲にわたって行われる。
次に、走査機構部9Aによって送信用探触子7Aが別の空
間的位置に移動されその点で固定される。そして、送信
信号によって送信用探触子7Aから超音波パルスが送信さ
れ、欠陥６からの受信エコーと、送信用探触子7A及び受
信用探触子7Bの空間的位置の情報が、先ほどと同様に信
号処理部84Cに伝達され記憶される。この一連の動作が
受信用探触子7Bの所要の走査範囲にわたって行われる。
以上の送信用探触子7A及び受信用探触子7Bの空間的走
査を含む一連の動作が、送信用探触子7A及び受信用探触
子7Bの所要の走査範囲にわたって実行される。
以上の動作によって、送信用探触子7Aを空間的に所要
の走査範囲にわたって走査し、この走査範囲内における
送信用探触子7Aの各位置において、受信用探触子7Bを所
要の走査範囲にわたって走査して、送信用探触子7Aと受
信用探触子7Bの各空間的位置の情報と、これらの位置に
おけるエコーの情報とが信号処理部84Cに記憶された。
その後、信号処理部84Cにおいて、後述する信号処理が
実行される。
ここで、信号処理部84Cにおける信号処理手順を説明
する前に、試験体１と空気との境界面における超音波の
反射に係わる性質を図56、図57、及び図58を参照しなが
ら説明しておく。これらの図において、矢印を付して示
す実線は、横波に相当し、矢印の方向が伝搬方向を示
す。また、矢印を付して示す点線は、縦波に相当し、同
様に矢印の方向が伝搬方向を示す。この実施例４の説明
では、縦波と横波とを区別するため、実施例４の全ての
図において、横波には実線、縦波には点線をそれぞれ対
応させて示すことにする。また、縦波、横波ともに、そ
れらの伝搬方向は矢印の方向とする。なお、試験体１と
空気との境界面の例として、試験体１の底面４を例にと
って説明する。また、以下に説明する超音波の反射に係
わる性質は、言うまでもなく、スネルの反射と屈折の法
則にしたがって生じるものである。
図56と図57は、試験体１中を伝搬してきた横波が底面
４に斜めに入射したときの反射の様子を示した図であ
る。図56と図57との差異は、図56の場合の方が、図57の
場合に比べて、各図中、記号「αｓ」を付して示す入射
角度が大きい。図56に示すように、横波の入射角度αｓ
が大きい場合には、底面４における反射によって生じる
超音波は横波のみである。しかし、図57に示すように、
横波の入射角度αｓがある値より小さくなると、αｓが
零の場合を除いて、すなわち、垂直に入射した場合を除
いて、底面４における反射によって、横波と縦波との両
方が生じる。なお、図56及び図57において、記号「β
ｓ」を付して示す横波の反射角度は、入射角度αｓに等
しい。また、図57において、記号「βＬ」を付して示す
縦波の反射角度は、横波の反射角度βｓよりも大きい。
一方、図58は、試験体１中を伝搬してきた縦波が底面
４に斜めに入射したときの反射の様子を示した図であ
る。図中、記号「αＬ」を付して示す角度は、縦波の入
射角度である。また、記号「βＬ」を付して示す角度
は、縦波の反射角度であり、記号「βｓ」を付して示す
角度は、横波の反射角度である。縦波が斜めに底面４に
入射した場合は、入射角度αＬが大きくても小さくて
も、零度の場合を除いて、すなわち、垂直に入射した場
合を除いて、底面４での反射によって、縦波と横波との
両方が生じる。なお、縦波の反射角度βＬは、縦波の入
射角度αＬに等しい。また、横波の反射角度βｓは、縦
波の反射角度βＬよりも小さい。
次に、図56、図57及び図58を参照しながら説明した超
音波の反射に係わる上述した性質を考慮して、試験体１
中の超音波ビームの伝搬特性について説明する。まず、
超音波ビームの伝搬経路について図59及び図60を参照し
ながら考えてみる。両図中、横方向（試験体１の表面３
に平行な方向）をｘ軸、垂直方向（試験体１の深さ方
向）をｙ軸に取っている。欠陥６に相当する点反射源が
（x0,y0）にあるものとする。
図59は、送信用探触子7Aから送信される超音波ビーム
に関する超音波ビーム伝搬経路図である。図59におい
て、点Qsaは、送信用探触子7Aの横波に関する見かけの
振動子72Aの中心であり、その点の座標を、（0,−Hsa）
とする。ここで、「Hsa」は試験体１の表面３から送信
用探触子7Aの横波に関する見かけの振動子72Aの中心ま
での高さである。また、図59において、点QLaは、送信
用探触子7Aの縦波に関する見かけの振動子の中心であ
り、その点の座標を、（xLa,−HLa）とする。ここで、
「xLa」は、送信用探触子7Aの横波に関する見かけの振
動子72Aの中心と、縦波に関する見かけの振動子の中心
との間のｘ軸方向に沿った距離である。「HLa」は、試
験体１の表面３から送信用探触子7Aの縦波に関する見か
けの振動子の中心までの高さである。なお、図中、送信
用探触子7Aの縦波に関する見かけの振動子の中心を表す
点QLaは、実際は、送信用探触子7Aの横波に関する見か
けの振動子72Aの中心を表す点Qsaの近傍に存在するが、
図を見やすくするため、図59では、これら２つの点QLa
と点Qsaとは、かなり離して描いている。以下、同様で
ある。
また、以上の説明において、送信用探触子7Aの横波に
関する見かけの振動子については、符号72Aを付して説
明をしてきたが、縦波に関する見かけの振動子について
は、特に符号を付して説明はしなかった。以下、同様に
して説明する。また、受信用探触子7Bについても、以
下、同様に、横波に関する見かけの振動子については、
符号72Bを付して説明をするが、縦波に関する見かけの
振動子については、特に符号は付けないで説明する。
図59において、送信用探触子7Aから試験体１に入射し
た超音波が横波である場合を、まず考えてみる。送信用
探触子7Aの横波に関する見かけの振動子72Aから試験体
１へ送信された送信横波超音波ビームは回折により拡が
るが、図中、太い実線は、このビームの中心線を示して
いる。また、細い実線は、この送信横波超音波ビームに
おいて、中心線上の音圧から、例えば、−3dBの音圧と
なる点を結んだ線を示している。すなわち、２つの細い
実線の間が、送信横波超音波ビームの実効的なビーム幅
に相当する。２つの細い実線に対応する屈折角を図中に
示すように、ΘsLa、ΘsHaとする。なお、ここでは−3d
Bとなるビーム幅を考えたが、この値はこれに限らず、
用途・目的に応じて−6dBでも、−9dBでも、あるいは、
−12dBでも良いし、その他の値を用いて実効的なビーム
幅を定義しても構わない。また、超音波の伝搬モードと
して縦波と横波とがあるが、この発明の明細書において
説明のために用いている縦波超音波及び横波超音波とい
う文言は、それぞれ、縦波のモードで伝搬する超音波及
び横波のモードで伝搬する超音波という意味で用いてい
る。
次に、図59において送信用探触子7Aから試験体１に入
射した超音波が縦波である場合を考えてみる。送信用探
触子7Aの縦波に関する見かけの振動子から試験体１へ送
信された送信縦波超音波ビームも回折により拡がるが、
図59中、太い点線は、このビームの中心線を示してい
る。また、細い点線は、この送信縦波超音波ビームにお
いて、中心線上の音圧から、例えば、−3dBの音圧とな
る点を結んだ線を示している。すなわち、２つの細い点
線の間が、送信縦波超音波ビームの実効的なビーム幅に
相当する。２つの細い点線に対応する図中に示す角度
を、ΘLLa、ΘLHaとする。これらの角度は、それぞれ、
横波に関する屈折角ΘsLa、ΘsHaに対応する。なお、こ
こでも、−3dBとなるビーム幅を考えたが、この値はこ
れに限らず、用途・目的に応じて−6dBでも、−9dBで
も、あるいは、−12dBでも良いし、その他の値を用いて
実効的なビーム幅を定義しても構わない。
図60は、受信用探触子7Bによって超音波を受信する際
の超音波ビームに関する超音波ビーム伝搬経路図であ
る。図60において、点Qsbは、受信用探触子7Bの横波に
関する見かけの振動子72Bの中心であり、その点の座標
を、（０、−Hsb）とする。ここで、「Hsb」は試験体１
の表面３から受信用探触子7Bの横波に関する見かけの振
動子72Bの中心までの高さである。また、図60におい
て、点QLbは、受信用探触子7Bの縦波に関する見かけの
振動子の中心であり、その点の座標を、（xLb、−HLb）
とする。ここで、「xLb」は、受信用探触子7Bの横波に
関する見かけの振動子72Bの中心と、縦波に関する見か
けの振動子の中心との間のｘ軸方向に沿った距離であ
る。「HLb」は、試験体１の表面３から受信用探触子7B
の縦波に関する見かけの振動子の中心までの高さであ
る。なお、図中、受信用探触子7Bの縦波に関する見かけ
の振動子の中心を表す点QLbは、実際は、受信用探触子7
Bの横波に関する見かけの振動子72Bの中心を表す点Qsb
の近傍に存在するが、図を見やすくするため、図60で
は、これら２つの点QLbと点Qsbとは、かなり離して描い
ている。以下、同様である。
図60において、受信用探触子7Bによって超音波を受信
する際の超音波が横波である場合を、まず考えてみる。
受信用探触子7Bの横波に関する見かけの振動子72Bで受
信される横波超音波は、超音波の回折を考慮すると、あ
る拡がった角度にわたって受信されるので、受信される
横波超音波のビームはある角度範囲にわたって拡がって
いるが、図中、太い実線は、この受信横波超音波ビーム
の中心線を示している。また、細い実線は、この受信横
波超音波ビームにおいて、中心線上の音圧から、例え
ば、−3dBの音圧となる点を結んだ線を示している。す
なわち、２つの細い実線の間が、受信横波超音波ビーム
の実効的なビーム幅に相当する。２つの細い実線に対応
する屈折角を図中に示すように、ΘsLb、ΘsHbとする。
なお、ここでも、−3dBとなるビーム幅を考えたが、こ
の値はこれに限らず、用途・目的に応じて−6dBでも、
−9dBでも、あるいは、−12dBでも良いし、その他の値
を用いて実効的なビーム幅を定義しても構わない。
次に、図60において受信用探触子7Bによって超音波を
受信する際の超音波が縦波である場合を考えてみる。受
信用探触子7Bの縦波に関する見かけの振動子によって受
信される際の、受信縦波超音波ビームも回折により拡が
るが、図60中、太い点線は、このビームの中心線を示し
ている。また、細い点線は、この受信縦波超音波ビーム
において、中心線上の音圧から、例えば、−3dBの音圧
となる点を結んだ線を示している。すなわち、２つの細
い点線の間が、受信縦波超音波ビームの実効的なビーム
幅に相当する。２つの細い点線に対応する図中に示す角
度を、ΘLLb、ΘLHbとする。これらの角度は、それぞ
れ、横波に関する屈折角ΘsLb、ΘsHbに対応する。な
お、ここでも、−3dBとなるビーム幅を考えたが、この
値はこれに限らず、用途・目的に応じて−6dBでも、−9
dBでも、あるいは、−12dBでも良いし、その他の値を用
いて実効的なビーム幅を定義しても構わない。
次に、図61から図74までを参照しながら、上述した送
信横波超音波ビーム幅内、送信縦波超音波ビーム幅内、
受信横波超音波ビーム幅内、及び、受信縦波超音波ビー
ム幅内の音線を考えてみる。図61〜図74において、座標
の原点（0,0）は、図59と同じく、送信用探触子7Aの横
波に関する見かけの振動子72Aの中心をｙ軸に沿って試
験体１の表面３に投影した点に取ってある。点Qsaは、
送信用探触子7Aの横波に関する見かけの振動子71Aの中
心を示し、その座標は（0,−Hsa）である。点QLaは、送
信用探触子7Aの縦波に関する見かけの振動子の中心を示
し、その座標は（xLa,−HLa）である。点Qsbは、受信用
探触子7Bの横波に関する見かけの振動子72Bの中心を示
し、その座標は（xr,−Hsb）としている。点QLbは、受
信用探触子7Bの縦波に関する見かけの振動子の中心を示
し、その座標は（xr＋xLb,−HLb）である。また、（x0,
y0）に位置する白丸印は欠陥６に対応する反射源であ
る。
まず、図61から図64までを参照しながら説明する。
図61に示すように、屈折角Θs1aに相当する音線が上
述した送信横波超音波ビームの実効的なビーム幅内に存
在し、かつ、屈折角Θs1bに相当する音線が上述した受
信横波超音波ビームの実効的なビーム幅内に存在するな
らば、すなわち、ΘsLa≦Θs1a≦ΘsHaで、かつ、ΘsLb
≦Θs1b≦ΘsHbであれば、図中、矢印を付した実線で示
すような超音波の伝搬経路が存在し得る。このとき、送
信用探触子7Aから試験体１に送信された横波は、欠陥６
に直射で当たり、欠陥６で横波として反射されて、直
接、受信用探触子7Bによってエコーとして受信される。
図62に示すように、屈折角Θs1aに相当する音線が上
述した送信横波超音波ビームの実効的なビーム幅内に存
在し、かつ、屈折角ΘL1bに相当する音線が、上述した
受信縦波超音波ビームの実効的なビーム幅内に存在する
ならば、すなわち、ΘsLa≦Θs1a≦ΘsHaで、かつ、ΘL
Lb≦ΘL1b≦ΘLHbであれば、図中、矢印を付した実線と
矢印を付した点線とで示すような超音波の伝搬経路が存
在し得る。すなわち、送信用探触子7Aから試験体１に送
信された横波は、図中、矢印を付した実線で示すよう
に、欠陥６に直射で当たる。欠陥６に直射で当たった横
波は、欠陥６の性状によっては、縦波にモード変換され
て縦波として反射される成分が生じることがある。この
反射された縦波は、矢印を付した点線で示すように、直
接、受信用探触子7Bによって、レベルは小さいがエコー
として受信される。
図63に示すように、屈折角ΘL1aに相当する音線が上
述した送信縦波超音波ビームの実効的なビーム幅内に存
在し、かつ、屈折角Θs1bに相当する音線が、上述した
受信横波超音波ビームの実効的なビーム幅内に存在する
ならば、すなわち、ΘLLa≦ΘL1a≦ΘLHaで、かつ、Θs
Lb≦Θs1b≦ΘsHbであれば、図中、矢印を付した点線と
矢印を付した実線とで示すような超音波の伝搬経路が存
在し得る。すなわち、送信用探触子7Aから試験体１に、
横波成分に比べてレベルは小さいが、縦波が送信され
る。この送信された縦波は、図中、矢印を付した点線で
示すように、欠陥６に直射で当たる。欠陥６に直射で当
たった縦波は、欠陥６の性状によっては、横波にモード
変換されて横波として反射される成分が生じることがあ
る。この反射された横波は、矢印を付した実線で示すよ
うに、直接、受信用探触子7Bによって、エコーとして受
信される。
図64に示すように、屈折角ΘL1aに相当する音線が上
述した送信縦波超音波ビームの実効的なビーム幅内に存
在し、かつ、屈折角ΘL1bに相当する音線が上述した受
信縦波超音波ビームの実効的なビーム幅内に存在するな
らば、すなわち、ΘLLa≦ΘL1a≦ΘLHaで、かつ、ΘLLb
≦ΘL1b≦ΘLHbであれば、図中、矢印を付した点線で示
すような超音波の伝搬経路が存在し得る。すなわち、送
信用探触子7Aから試験体１に縦波が、横波成分に比べれ
ばレベルは小さいが送信される。この送信された縦波
は、欠陥６に直射で当たり、欠陥６で縦波として反射さ
れて、直接、受信用探触子7Bによって、レベルは小さい
がエコーとして受信される。
以上は、送信用探触子7Aから試験体１へ送信された超
音波が、直接、欠陥６へ当たり、欠陥６で反射された超
音波が、直接、受信用探触子7Bで受信される伝搬経路に
ついて考えた。
次に、図65から図68までを参照しながら、存在し得る
他の伝搬経路について考えてみる。
図65に示すように、屈折角Θs2aに相当する音線が上
述した送信横波超音波ビームに実効的なビーム幅内に存
在し、かつ、屈折角Θs1bに相当する音線が上述した受
信横波超音波ビームの実効的なビーム幅内に存在するな
らば、すなわち、ΘsLa≦Θs2a≦ΘsHaであり、かつ、
ΘsLb≦Θs1b≦ΘsHbであれば、図中、矢印を付した実
線で示すような超音波の伝搬経路が存在し得る。すなわ
ち、送信用探触子7Aから試験体１に送信された横波超音
波は、矢印を付した実線で示すように、底面４で１回、
横波超音波として反射され、その後、欠陥６に当たり、
欠陥６で横波超音波として反射されて、直接、受信用探
触子7Bに到達し、エコーとして受信される。
図66に示すように、屈折角Θs2'aに相当する音線が上
述した送信横波超音波ビームに実効的なビーム幅内に存
在し、かつ、屈折角Θs1bに相当する音線が上述した受
信横波超音波ビームの実効的なビーム幅内に存在するな
らば、すなわち、ΘsLa≦Θs2'a≦ΘsHaであり、かつ、
ΘsLb≦Θs1b≦ΘsHbであれば、図中、矢印の方向に沿
って、矢印を付した実線と、これに続く矢印を付した点
線、さらにこれに続く矢印を付した実線で示すような超
音波の伝搬経路が存在し得る。すなわち、送信用探触子
7Aから試験体１に送信された横波超音波は、矢印を付し
た実線で示すように、底面４に向かって伝搬する。その
後、矢印を付した点線で示すように、底面４で１回、縦
波超音波として反射され、欠陥６に向かって伝搬する。
その後、この縦波超音波は、欠陥６に当たり、欠陥６で
横波超音波として反射される。この反射された横波超音
波は、矢印を付した実線で示すように、直接、受信用探
触子7Bに到達し、エコーとして受信される。
図67に示すように、屈折角Θs2aに相当する音線が上
述した送信横波超音波ビームに実効的なビーム幅内に存
在し、かつ、屈折角ΘL1bに相当する音線が上述した受
信縦波超音波ビームの実効的なビーム幅内に存在するな
らば、すなわち、ΘsLa≦Θs2a≦ΘsHaであり、かつ、
ΘLLb≦ΘL1b≦ΘLHbであれば、図中、矢印の方向に沿
って、矢印を付した実線と、これに続く矢印を付した実
線、さらにこれに続く矢印を付した点線で示すような超
音波の伝搬経路が存在し得る。すなわち、送信用探触子
7Aから試験体１に送信された横波超音波は、矢印を付し
た実線で示すように、底面４に向かって伝搬する。その
後、矢印を付した実線で示すように、底面４で１回、横
波超音波として反射され、欠陥６に向かって伝搬する。
この横波超音波は、その後、欠陥６に当たり、欠陥６で
縦波超音波として反射される。この反射された縦波超音
波は、矢印を付した点線で示すように、直接、受信用探
触子7Bに到達し、エコーとして受信される。
図68に示すように、屈折角Θs2'aに相当する音線が上
述した送信横波超音波ビームに実効的なビーム幅内に存
在し、かつ、屈折角ΘL1bに相当する音線が上述した受
信縦波超音波ビームの実効的なビーム幅内に存在するな
らば、すなわち、ΘsLa≦Θs2'a≦ΘsHaであり、かつ、
ΘLLb≦ΘL1b≦ΘLHbであれば、図中、矢印の方向に沿
って、矢印を付した実線と、これに続く矢印を付した点
線、さらにこれに続く矢印を付した点線で示すような超
音波の伝搬経路が存在し得る。すなわち、送信用探触子
7Aから試験体１に送信された横波超音波は、矢印を付し
た実線で示すように、底面４に向かって伝搬する。その
後、矢印を付した点線で示すように、底面４で１回、縦
波超音波として反射され、欠陥６に向かって伝搬する。
この縦波超音波は、その後、欠陥６に当たり、欠陥６で
縦波超音波として反射される。この反射された縦波超音
波は、矢印を付した点線で示すように、直接、受信用探
触子7Bに到達し、エコーとして受信される。
以上は、送信用探触子7Aから試験体１に送信される超
音波が横波超音波である場合を対象として、この横波超
音波が、試験体１の底面４で反射された後、欠陥６の方
向へ向かって伝搬し、欠陥６で反射された後、直接、受
信用探触子7Bへ到達する伝搬経路について考えた。この
際、底面４と欠陥６におけるモード変換を考慮に入れ
た。
次に、図69から図72までを参照しながら、存在し得る
他の伝搬経路について考えてみる。
図69に示すように、屈折角Θs1aに相当する音線が上
述した送信横波超音波ビームに実効的なビーム幅内に存
在し、かつ、屈折角Θs2bに相当する音線が上述した受
信横波超音波ビームの実効的なビーム幅内に存在するな
らば、すなわち、ΘsLa≦Θs1a≦ΘsHaであり、かつ、
ΘsLb≦Θs2b≦ΘsHbであれば、図中、矢印を付した実
線で示すような超音波の伝搬経路が存在し得る。すなわ
ち、送信用探触子7Aから試験体１に送信された横波超音
波は、矢印を付した実線で示すように、欠陥６に直射で
当たり、欠陥６で横波超音波として反射され、その後、
底面４で１回、横波超音波として反射された後、受信用
探触子7Bに到達し、エコーとして受信される。
図70に示すように、屈折角Θs1aに相当する音線が上
述した送信横波超音波ビームに実効的なビーム幅内に存
在し、かつ、屈折角Θs2'bに相当する音線が上述した受
信横波超音波ビームの実効的なビーム幅内に存在するな
らば、すなわち、ΘsLa≦Θs1a≦ΘsHaであり、かつ、
ΘsLb≦Θs2'b≦ΘsHbであれば、図中、矢印の方向に沿
って、矢印を付した実線と、これに続く矢印を付した点
線、さらにこれに続く矢印を付した実線で示すような超
音波の伝搬経路が存在し得る。すなわち、送信用探触子
7Aから試験体１に送信された横波超音波は、矢印を付し
た実線で示すように、欠陥６に向かって伝搬する。この
横波超音波は、その後、欠陥６に直射で当たり、欠陥６
で縦波超音波として反射される。この反射された縦波超
音波は、矢印を付した点線で示すように、その後、底面
４に向かって伝搬する。この縦波超音波は、その後、底
面４で１回、横波超音波として反射される。この反射さ
れた横波超音波は、その後、矢印を付した実線で示すよ
うに、受信用探触子7Bに到達し、エコーとして受信され
る。
図71に示すように、屈折角Θs1aに相当する音線が上
述した送信横波超音波ビームに実効的なビーム幅内に存
在し、かつ、屈折角ΘL2'bに相当する音線が上述した受
信縦波超音波ビームの実効的なビーム幅内に存在するな
らば、すなわち、ΘsLa≦Θs1a≦ΘsHaであり、かつ、
ΘLLb≦ΘL2'b≦ΘLHbであれば、図中、矢印の方向に沿
って、矢印を付した実線と、これに続く矢印を付した実
線、さらにこれに続く矢印を付した点線で示すような超
音波の伝搬経路が存在し得る。すなわち、送信用探触子
7Aから試験体１に送信された横波超音波は、矢印を付し
た実線で示すように、欠陥６に向かって伝搬する。この
横波超音波は、その後、欠陥６に直射で当たり、欠陥６
で横波超音波として反射される。この反射された横波超
音波は、矢印を付した実線で示すように、その後、底面
４に向かって伝搬する。この横波超音波は、その後、底
面４で１回、縦波超音波として反射される。この反射さ
れた縦波超音波は、その後、矢印を付した点線で示すよ
うに、受信用探触子7Bに到達し、エコーとして受信され
る。
図72に示すように、屈折角Θs1aに相当する音線が上
述した送信横波超音波ビームに実効的なビーム幅内に存
在し、かつ、屈折角ΘL2bに相当する音線が上述した受
信縦波超音波ビームの実効的なビーム幅内に存在するな
らば、すなわち、ΘsLa≦Θs1a≦ΘsHaであり、かつ、
ΘLLb≦ΘL2b≦ΘLHbであれば、図中、矢印の方向に沿
って、矢印を付した実線と、これに続く矢印を付した点
線、さらにこれに続く矢印を付した点線で示すような超
音波の伝搬経路が存在し得る。すなわち、送信用探触子
7Aから試験体１に送信された横波超音波は、矢印を付し
た実線で示すように、欠陥６に向かって伝搬する。この
横波超音波は、その後、欠陥６に直射で当たり、欠陥６
で縦波超音波として反射される。この反射された縦波超
音波は、矢印を付した点線で示すように、その後、底面
４に向かって伝搬する。この縦波超音波は、その後、底
面４で１回、縦波超音波として反射される。この反射さ
れた縦波超音波は、その後、矢印を付した点線で示すよ
うに、受信用探触子7Bに到達し、エコーとして受信され
る。
以上は、送信用探触子7Aから試験体１に送信された超
音波が横波超音波である場合を対象として、この横波超
音波が、欠陥６へ直射で当たり、欠陥６で反射された
後、底面４で１回反射され、その後、受信用探触子7Bへ
到達する伝搬経路について考えた。この際、欠陥６と底
面４とにおけるモード変換を考慮に入れた。
次に、図73と図74とを参照しながら、送信用探触子7A
から試験体１に送信された超音波が縦波超音波である場
合を対象として考えてみる。図73において示す伝搬経路
Ｉから伝搬経路IV、及び、図74において示す伝搬経路Ｖ
から伝搬経路VIIIは、送信用探触子7Aから試験体１へ送
信された超音波が縦波の場合について、存在し得る他の
伝搬経路である。
図73において、伝搬経路Ｉから伝搬経路IVまでは、図
示はしていないが、送信用探触子7Aから送信された縦波
超音波が、試験体１の底面４へ向かって伝搬し、その
後、底面４で１回反射されて欠陥６へ向かって伝搬し、
その後、欠陥６で反射されて、その後、直接、受信用探
触子7Bへ向かって伝搬し、受信用探触子7Bによってエコ
ーとして受信される経路である。
これらの４つの伝搬経路ＩからIVまでの内、伝搬経路
Ｉは、送信用探触子7Aから底面４までの伝搬モードが縦
波であり、底面４において横波超音波として反射され
て、底面４から欠陥６までの伝搬モードが横波となり、
さらに、欠陥６において横波超音波として反射されて、
欠陥６から受信用探触子7Bまでの伝搬モードが横波とな
る伝搬経路である。図73においては、この伝搬経路Ｉを
簡単のため、この伝搬経路Ｉに沿って伝搬する伝搬モー
ドのみで代表させて記している。すなわち、伝搬経路Ｉ
での伝搬モードとして、表中、左側から右側に向かって
順番に、縦波、横波、横波と記している。すなわち、第
１番目に記したモードが、送信用探触子7Aから試験体１
へ送信され試験体１の底面４へ向かって伝搬する伝搬モ
ードに対応し、第２番目に記したモードが、底面４で反
射された後、底面４から欠陥６まで伝搬する伝搬モード
に対応し、さらに、第３番目に記したモードが、欠陥６
で反射された後、欠陥６から受信用探触子7Bまで伝搬す
る伝搬モードに対応する。参考のため、送信縦波超音波
ビームの実効的なビーム幅、受信横波超音波ビームの実
効的なビーム幅、及び、受信縦波超音波ビームの実効的
なビーム幅との関連において、伝搬経路Ｉが存在し得る
条件を、図73において、上記３つのモードを記した右側
に記してある。さらに、参考のため、図73において、底
面４における反射と、欠陥６における反射とに関して、
モード変換を伴うか否かを備考として追記している。す
なわち、「有」はモード変換を伴っていることを意味
し、「無」はもモード変換は伴わないことを意味してい
る。以下、図73において、伝搬経路II〜IVについても、
図の見方は同様である。
すなわち、図73において、伝搬経路IIは、送信用探触
子7Aから底面４までの伝搬モードが縦波であり、底面４
において縦波超音波として反射されて、底面４から欠陥
６までの伝搬モードが縦波となり、さらに、欠陥６にお
いて横波超音波として反射されて、欠陥６から受信用探
触子7Bまでの伝搬モードが横波となる伝搬経路である。
図73において、伝搬経路IIIは、送信用探触子7Aから
底面４までの伝搬モードが縦波であり、底面４において
横波超音波として反射されて、底面４から欠陥６までの
伝搬モードが横波となり、さらに、欠陥６において縦波
超音波として反射されて、欠陥６から受信用探触子7Bま
での伝搬モードが縦波となる伝搬経路である。
図73において、伝搬経路IVは、送信用探触子7Aから底
面４までの伝搬モードが縦波であり、底面４において縦
波超音波として反射されて、底面４から欠陥６までの伝
搬モードが縦波となり、さらに、欠陥６において縦波超
音波として反射されて、欠陥６から受信用探触子7Bまで
の伝搬モードが縦波となる伝搬経路である。
次に、図74において、伝搬経路Ｖから伝搬経路VIIIま
では、図示はしていないが、送信用探触子7Aから送信さ
れた縦波超音波が、欠陥６へ向かって伝搬し、その後、
欠陥６で反射されて底面４へ向かって伝搬し、その後、
底面４で１回反射されて、その後、受信用探触子7Bへ向
かって伝搬し、受信用探触子7Bによってエコーとして受
信される経路である。
これらの４つの伝搬経路ＶからVIIIまでの内、伝搬経
路Ｖは、送信用探触子7Aから欠陥６までの伝搬モードが
縦波であり、欠陥６において横波超音波として反射され
て、欠陥６から底面４までの伝搬モードが横波となり、
さらに、底面４において横波超音波として反射されて、
底面４から受信用探触子7Bまでの伝搬モードが横波とな
る伝搬経路である。図74においては、この伝搬経路Ｖを
簡単のため、この伝搬経路Ｖに沿って伝搬する伝搬モー
ドのみで代表させて記している。すなわち、伝搬経路Ｖ
での伝搬モードとして、表中、左側から右側に向かって
順番に、縦波、横波、横波と記している。すなわち、第
１番目に記したモードが、送信用探触子7Aから欠陥６へ
向かって伝搬する伝搬モードに対応し、第２番目に記し
たモードが、欠陥６で反射された後、欠陥６から底面４
まで伝搬する伝搬モードに対応し、さらに、第３番目に
記したモードが、底面４で反射された後、底面４から受
信用探触子7Bまで伝搬する伝搬モードに対応する。参考
のため、送信縦波超音波ビームの実効的なビーム幅、受
信横波超音波ビームの実効的なビーム幅、及び、受信縦
波超音波ビームの実効的なビーム幅との関連において、
伝搬経路Ｖが存在し得る条件を、図74において、上記３
つのモードを記した右側に記してある。さらに、参考の
ため、図74において、底面４における反射と、欠陥６に
おける反射とに関して、モード変換を伴うか否かを備考
として追記している。すなわち、「有」はモード変換を
伴っていることを意味し、「無」はもモード変換は伴わ
ないことを意味している。以下、図74において、伝搬経
路VI〜VIIIについても、図の見方は同様である。
すなわち、図74において、伝搬経路VIは、送信用探触
子7Aから欠陥６までの伝搬モードが縦波であり、欠陥６
において縦波超音波として反射されて、欠陥６から底面
４までの伝搬モードが縦波となり、さらに、底面４にお
いて横波超音波として反射されて、底面４から受信用探
触子7Bまでの伝搬モードが横波となる伝搬経路である。
図74において、伝搬経路VIIは、送信用探触子7Aから
欠陥６までの伝搬モードが縦波であり、欠陥６において
横波超音波として反射されて、欠陥６から底面４までの
伝搬モードが横波となり、さらに、底面４において縦波
超音波として反射されて、底面４から受信用探触子7Bま
での伝搬モードが縦波となる伝搬経路である。
図74において、伝搬経路VIIIは、送信用探触子7Aから
欠陥６までの伝搬モードが縦波であり、欠陥６において
縦波超音波として反射されて、欠陥６から底面４までの
伝搬モードが縦波となり、さらに、底面４において縦波
超音波として反射されて、底面４から受信用探触子7Bま
での伝搬モードが縦波となる伝搬経路である。
さて、以上は、説明の簡単のため、送信用探触子7Aか
ら試験体１へ送信される横波超音波に関する屈折角Θs1
aに相当する音線と、横波超音波に関する屈折角Θs2aに
相当する音線と、横波超音波に関する屈折角Θs2'aに相
当する音線とが、送信横波超音波ビームの実効的なビー
ム幅内に存在し、送信用探触子7Aから試験体１へ送信さ
れる縦波超音波に関する屈折角ΘL1aに相当する音線
と、縦波超音波に関する屈折角ΘL2aに相当する音線
と、縦波超音波に関する屈折角ΘL2'aに相当する音線と
が、送信縦波超音波ビームの実効的なビーム幅内に存在
し、受信用探触子7Bによって受信される横波超音波に関
する屈折角Θs1bに相当する音線と、横波超音波に関す
る屈折角Θs2bに相当する音線と、横波超音波に関する
屈折角Θs2'bに相当する音線とが、受信横波超音波ビー
ムの実効的なビーム幅内に存在し、さらに、受信用探触
子7Aによって受信される縦波超音波に関する屈折角ΘL1
bに相当する音線と、縦波超音波に関する屈折角ΘL2bに
相当する音線と、縦波超音波に関する屈折角ΘL2'bに相
当する音線とが、受信縦波超音波ビームの実効的なビー
ム幅内に存在する場合について考えた。すなわち、超音
波ビーム伝搬経路において、底面４において１回の反射
まで考慮した場合について考えた。
送信横波超音波ビーム、送信縦波超音波ビーム、受信
横波超音波ビーム、及び、受信縦波超音波ビームのそれ
ぞれの実効的なビーム幅が以上の考察で対象とした幅よ
りも更に広い場合については、以上に示した伝搬経路と
は異なる更に多くの伝搬経路が存在し得る。すなわち、
例えば、底面４で１回、表面３で１回の、合計２回の反
射が伴う伝搬経路が存在し得る。このとき、底面４、表
面３、さらに欠陥６での各々において、横波から縦波、
逆に、縦波から横波へのモード変換を考慮に入れて定ま
る種々の伝搬経路が存在し得る。
さらに、ビーム幅が広くなるにしたがって、底面４で
２回、表面３で１回反射する経路までを考慮し、各反射
において、モード変換も考慮する必要が生じる。ビーム
幅がさらに広い場合には、底面４で２回、表面３で２回
反射する経路までを考慮し、各反射において、モード変
換も考慮する必要がある。
以下、ビーム幅が広くなるにしたがって、考慮すべき
経路に関して底面４や表面３での反射回数が増え、か
つ、各反射に際してモード変換を考慮する必要が生じる
ことになる。
この実施例４は、以上のように、送信超音波ビームと
受信超音波ビームの拡がりを考慮して斜角で探傷する方
法及び装置を提供する点が従来と大きく異なる点の１つ
である。また、送信超音波ビームとして、送信横波超音
波ビームと送信縦波超音波ビームを考慮に入れ、受信超
音波ビームとして、受信横波超音波ビームと受信縦波超
音波ビームを考慮に入れている点も、従来と異なる点の
１つである。さらに、表面３や底面４での反射も考慮に
入れている点が、従来の特開平２−278149号公報、特開
平２−248855号公報、あるいは特開平５−172789号公報
に開示された技術と全く異なる。さらに、底面４、表面
３、並びに、欠陥６の各々における各反射において、横
波から縦波へのモード変換、及び、縦波から横波へのモ
ード変換を考慮に入れている点が従来技術と異なる。
さて、次に、以上に述べた超音波ビームの伝搬経路に
関する考察結果に基づいて、図75から図79までを参照し
ながら信号処理部84Cにおける信号処理手順を説明す
る。なお、図76から図79までにおいては座標原点は、図
56、図57、及び図61〜図72とは異なっている。原点は当
然のことであるがどこにとっても構わない。無論、送信
用探触子7A及び受信用探触子7Bを走査した際の原点と異
なれば適宜、信号処理部84Cにおける信号処理において
座標変換を行う必要があることは言うまでもない。
信号処理部84Cにおいて、前述したように、送信用探
触子7A及び受信用探触子7Bを所要の走査範囲にわたって
走査した際の、走査範囲内の各空間点におけるエコー波
形と、そのエコー波形を受信した際の送信用探触子7Aの
空間位置情報、並びに、受信用探触子7Bの空間位置情報
が記憶されている。なお、エコー波形は生波形、すなわ
ち、整流・検波などの処理は施されず、AC（交流）波形
として記憶されている。
信号処理部84Cで実行する信号処理手順については、
説明を簡単にするため、試験体１の底面４における１回
反射までを考慮した場合を例にとって、図75を参照しな
がら説明する。表面３における１回ないしは２回以上の
反射や、底面４における２回以上の反射を考慮に入れる
場合については、以下に説明する信号処理手順を拡張す
ることによって達成できる。
図75のステップ71において、所要の像再生範囲を決め
る。すなわち図76から図79までにおいて、例えば点線で
囲って示すように、試験体１の探傷結果として像表示を
行いたい範囲を決める。
ステップ72において、像再生点を決める。像再生点は
上記像再生範囲内の１点である。この点の座標を図76か
ら図79までに示すように（xi、yi）とする。
ステップ73において、この像再生点（xi、yi）に対応
する出力をＰ（xi、yi）とし、この値を零に設定する。
すなわち、Ｐ（xi、yi）＝０とする。
ステップ74において、送信用探触子7Aの走査範囲内に
おいてエコーを受信した場所である送信用探触子7Aの空
間的１つの位置を選択する。図76に示すように、送信用
探触子7Aの位置は、送信横波超音波ビームに関して考え
る場合は、送信用探触子7Aの横波に関する見かけの振動
子72Aの中心である点Qsaで代表させて考え、座標を（x
t、−Hsa）とする。点Qsaの意味は、図59〜図72と同じ
である。また、図77に示すように、送信縦波超音波ビー
ムに関して考える場合は、送信用探触子7Aの位置は、送
信用探触子7Aの縦波に関する見かけの振動子の中心であ
る点QLaで代表させて考え、座標を（xt＋xLa、−HLa）
とする。点QLaの意味は、図59〜図72と同じである。
ステップ75において、図76に示す角度θs1a、θs2a、
θs2'a、及び、図77に示す角度θL1a、θL2a、θL2'aを
計算する。
なお、これらの角度θs1a、θs2a、θs2'a、θL1a、
θL2a、θL2'aは、像再生点を仮に反射源とみなして、
送信用探触子7Aから送信された超音波がその像再生点
（xi、yi）まで到達するビーム伝搬経路を対応させて考
えると次のようになる。
角度θs1aは、送信用探触子7Aから送信された横波超
音波が像再生点（xi、yi）を直射した場合のビーム伝搬
経路に対応する。以下、このビーム伝搬経路を、角度θ
s1aに対応する往時の伝搬経路と呼ぶことにする。
角度はθs2aは、送信用探触子7Aから送信された横波
超音波が、底面４で１回、横波超音波として反射された
後で像再生点（xi、yi）に到達する場合のビーム伝搬経
路に対応する。以下、このビーム伝搬経路を、角度θs2
aに対応する往時の伝搬経路と呼ぶことにする。
角度はθs2'aは、送信用探触子7Aから送信された横波
超音波が、底面４で１回、縦波超音波として反射された
後で像再生点（xi、yi）に到達する場合のビーム伝搬経
路に対応する。以下、このビーム伝搬経路を、角度θs
2'aに対応する往時の伝搬経路と呼ぶことにする。
角度θL1aは、送信用探触子7Aから送信された縦波超
音波が像再生点（xi、yi）を直射した場合のビーム伝搬
経路に対応する。以下、このビーム伝搬経路を、角度θ
L1aに対応する往時の伝搬経路と呼ぶことにする。
角度θL2aは、送信用探触子7Aから送信された縦波超
音波が、底面４で１回、縦波超音波として反射された後
で像再生点（xi、yi）に到達する場合のビーム伝搬経路
に対応する。以下、このビーム伝搬経路を、角度θL2a
に対応する往時の伝搬経路と呼ぶことにする。
角度θL2'aは、送信用探触子7Aから送信された縦波超
音波が、底面４で１回、横波超音波として反射された後
で像再生点（xi、yi）に到達する場合のビーム伝搬経路
に対応する。以下、このビーム伝搬経路を、角度θL2'a
に対応する往時の伝搬経路と呼ぶことにする。
なお、ここでは、底面４における反射回数として１回
のみを考慮し、さらに、表面３における反射を考慮して
いないので、上記の６個の角度θs1a、θs2a、θs2'a、
θL1a、θL2a、θL2'aのみを計算している。底面４にお
ける反射回数が２回以上の場合や、表面３における１回
ないしは２回以上の反射までを考慮に入れる場合には、
上記６個の角度に加えて、それぞれの面における反射と
これらの反射に伴って生じるモード変換を考慮して、送
信用探触子7Aから送信された横波超音波及び縦波超音波
が、像再生点（xi、yi）に到達する往時の伝搬経路に対
応する角度を計算する必要がある。
ステップ76において、ステップ75で計算で求めた角度
θs1a、θs2a、θs2'aが、送信用探触子7Aに係る送信横
波超音波ビームの実効ビーム幅内に入っているか否か判
定する。そして、角度θs1a、θs2a、θs2'aの中から送
信横波超音波ビームの実効ビーム幅内に入っているもの
を選択し選び出す。すなわち、ｋを、１、２、2'とし
て、次の条件を満足するθskaを選び出す。
ΘsLa≦θska≦ΘsHa ここで、上記条件を満足するθskaとして選出された
ものを、θspa〜θsqaとする。ｐ及びｑは、１、２、2'
の中に存在する整数である。
さらに、ステップ76において、ステップ75で計算で求
めた角度θL1a、θL2a、θL2'aが、送信用探触子7Aに係
る送信縦波超音波ビームの実効ビーム幅内に入っている
か否か判定する。そして、角度θL1a、θL2a、θL2'aの
中から送信縦波超音波ビームの実効ビーム幅内に入って
いるものを選択し選び出す。すなわち、ｋを、１、２、
2'として、次の条件を満足するθLkaを選び出す。
ΘLLa≦θLka≦ΘLHa ここで、上記条件を満足するθLkaとして選出された
ものを、θLp'a〜θLq'aとする。p'及びq'は、１、２、
2'の中に存在する整数である。
ステップ76において、底面４での１回の反射までを考
慮した条件の下で、送信用探触子7Aから送信された超音
波が、像再生点（xi、yi）に至る超音波ビームの伝搬経
路（往時の伝搬経路）が抽出された。
なお、上記条件を満足するθskaも、θLkaも、共に存
在しない場合には、ステップ86へ進む。このステップ86
については後述する。
ステップ77において、ステップ74で選出した送信用探
触子7Aの位置において、受信用探触子7Bを走査した走査
範囲内において、エコーを受信した際の受信用探触子7B
の１つの空間的位置を選出する。受信用探触子7Bの位置
は、図78に示すように、受信横波超音波ビームに関して
考える場合は、受信用探触子7Bの横波に関する見かけの
振動子72Bの中心である点Qsbで代表させて考え、座標を
（xr、−Hsb）とする。点Qsbの意味は、図59〜図72と同
じである。また、図79に示すように、受信縦波超音波ビ
ームに関して考える場合は、受信用探触子7Bの位置は、
受信用探触子7Bの縦波に関する見かけの振動子の中心で
ある点QLbで代表させて考え、座標を（xr＋xLb、−HL
b）とする。点QLbの意味は、図59〜図72同じである。
ステップ78において、図78に示す角度θs1b、θs2b、
θs2'b、及び、図79に示す角度θL1b、θL2b、θL2'bを
計算する。
なお、これらの角度θs1b、θs2b、θs2'b、θL1b、
θL2b、θL2'bは、像再生点（xi、yi）を仮に反射源と
みなして、この点反射源から反射された超音波が受信用
探触子7Bに到達しエコーとして受信されるまでのビーム
経路を対応させて考えると次のようになる。
角度θs1bは、像再生点で反射された横波超音波が、
受信用探触子7Bに直接到達する場合のビーム経路に対応
する。以下、このビーム伝搬経路を、角度θs1bに対応
する復時の伝搬経路と呼ぶことにする。
角度θs2bは、像再生点で反射された横波超音波が、
底面４で１回、横波超音波として反射された後で受信用
探触子7Bに到達する場合のビーム伝搬経路に対応する。
以下、このビーム伝搬経路を、角度θs2bに対応する復
時の伝搬経路と呼ぶことにする。
角度θs2'bは、像再生点で反射された縦波超音波が、
底面４で１回、横波超音波として反射された後で受信用
探触子7Bに到達する場合のビーム伝搬経路に対応する。
以下、このビーム伝搬経路を、角度θs2'bに対応する復
時の伝搬経路と呼ぶことにする。
角度θL1bは、像再生点で反射された縦波超音波が、
受信用探触子7Bへ直接、到達した場合のビーム伝搬経路
に対応する。以下、このビーム伝搬経路を、角度θL1b
に対応する復時の伝搬経路と呼ぶことにする。
角度θL2bは、像再生点で反射された縦波超音波が、
底面４で１回、縦波超音波として反射された後で受信用
探触子7Bへ到達する場合のビーム伝搬経路に対応する。
以下、このビーム伝搬経路を、角度θL2bに対応する復
時の伝搬経路と呼ぶことにする。
角度θL2'bは、像再生点で反射された横波超音波が、
底面４で１回、縦波超音波として反射された後で受信用
探触子7Bへ到達する場合のビーム伝搬経路に対応する。
以下、このビーム伝搬経路を、角度θL2'bに対応する復
時の伝搬経路と呼ぶことにする。
なお、ここでも、超音波ビームの復時の伝搬経路にお
いて、底面４における反射回数として１回のみを考慮
し、さらに、表面３における反射を考慮していないの
で、上記の６個の角度θs1b、θs2b、θs2'b、θL1b、
θL2b、θL2'bのみを計算している。底面４における反
射回数が２回以上の場合や、表面３における１回ないし
は２回以上の反射までを考慮に入れる場合には、上記６
個の角度に加えて、それぞれの面における反射とこれら
の反射に伴って生じるモード変換を考慮して、像再生点
で反射された横波超音波及び縦波超音波が、受信用探触
子7Bへ到達する復時の伝搬経路に対応する角度を計算す
る必要がある。
ステップ79において、ステップ78で計算で求めた角度
θs1b、θs2b、θs2'bが、受信用探触子7Bに係る受信横
波超音波ビームの実効ビーム幅内に入っているか否か判
定する。そして、角度θs1b、θs2b、θs2'bの中から受
信横波超音波ビームの実効ビーム幅内に入っているもの
を選択し選び出す。すなわち、ｋを、１、２、2'とし
て、次の条件を満足するθskbを選び出す。
ΘsLb≦θskb≦ΘsHb ここで、上記条件を満足するθskbとして選出された
ものを、θsp''a〜θsq''aとする。p''及びq''は、１、
２、2'の中に存在する整数である。
さらに、ステップ79において、ステップ78で計算で求
めた角度θL1b、θL2b、θL2'bが、受信用探触子7Bに係
る受信縦波超音波ビームの実効ビーム幅内に入っている
か否か判定する。そして、角度θL1b、θL2b、θL2'bの
中から受信縦波超音波ビームの実効ビーム幅内に入って
いるものを選択し選び出す。すなわち、ｋを、１、２、
2'として、次の条件を満足するθLkbを選び出す。
ΘLLb≦θLkb≦ΘLHb ここで、上記条件を満足するθLkbとして選出された
ものを、θLp'''b〜θLq'''bとする。p'''及びq'''は、
１、２、2'の中に存在する整数である。
ステップ79において、底面４での１回までの反射を考
慮した条件の下で、像再生点で反射された超音波が、受
信用探触子7Bへ至る超音波ビームの伝搬経路（復時の伝
搬経路）が抽出された。
なお、上記条件を満足するθskbも、θLkbも、共に存
在しない場合には、ステップ87へ進む。このステップ87
については後述する。
ステップ80において、ステップ76で抽出した超音波ビ
ームの往時の伝搬経路、及び、ステップ79で抽出した復
時の伝搬経路に基づき、これらの往時、及び、復時の伝
搬経路からなる往復での伝搬経路の全ての組み合わせを
抽出する。ここで、再び説明すると、往時の伝搬経路と
は、送信用探触子7Aから送信された超音波が像再生点
（xi、yi）に到る経路であり、復時の伝搬経路とは、像
再生点（xi、yi）で反射された超音波が受信用探触子7B
に到る伝搬経路である。往時の伝搬経路が、角度θspa
〜θsqaと、角度θLp'a〜θLq'aとのうちのどれかの１
つの角度に対応し、復時での伝搬経路が、角度θsp''b
〜θsq''bと、角度θLp'''b〜θLq'''bのうちのどれか
の１つの角度に対応する。したがって、往復での伝搬経
路は、様々な経路が存在し得る。
ステップ81において、以上のようにして抽出した往復
での伝搬経路の組み合わせに対して、それぞれ、これら
の往復での伝搬経路を超音波が伝搬するのに要する伝搬
時間（以下、往復での伝搬時間と呼ぶことにする。）を
計算する。なお、これらの往復での伝搬時間の計算にお
いては、往復での伝搬経路が、縦波として伝搬する伝搬
経路と、横波として伝搬する伝搬経路とから成り立って
いる場合には、言うまでもなく、縦波として伝搬する伝
搬経路に対応するビーム路程（距離）には、縦波の音速
を対応させ、横波として伝搬する伝搬経路に対応するビ
ーム路程には、横波の音速を対応させて、往復での伝搬
時間を求める必要がある。無論、往復での伝搬経路が、
縦波として伝搬する伝搬経路のみから成り立っている場
合には、このビーム路程には、縦波の音速を対応させ
て、往復での伝搬時間を求めればよい。また、往復での
伝搬経路が、横波として伝搬する伝搬経路のみから成り
立っている場合には、このビーム路程には、横波の音速
を対応させて、往復での伝搬時間を求めればよい。以上
のようにして往復での伝搬経路のそれぞれについて、そ
れぞれ求めた往復での伝搬時間から、ステップ74で選出
した送信用探触子7Aの空間的位置と、ステップ77で選出
した受信用探触子7Bの空間的位置との組み合わせの位置
に対応するエコー波形において、エコーの受信されるべ
き時間を割り出すことができた。
ステップ81において、このようにして求められた往復
での伝搬経路のそれぞれについて、エコーの受信される
べき対応する時間のエコーの振幅をそれぞれ呼び出す。
さらに、ステップ81において、往復での伝搬経路のそれ
ぞれについて呼び出されたエコーの振幅のそれぞれを加
算して、その加算結果を、Ｐ（xi、yi）に加算する。
ステップ82において、受信用探触子7Bの全走査範囲、
あるいは定めた走査範囲にわたって、ステップ77〜ステ
ップ81の信号処理が完了したか否かを判定する。判定の
結果、未完了の場合には、ステップ87に進む。完了した
場合にはステップ83へ進む。
ここで、ステップ87において、受信用探触子7Bの位置
を別の空間位置に移動して、ステップ77からステップ82
までの信号処理を続行する。すなわち、ステップ77にお
いて、受信用探触子7Bの走査範囲内において、前回まで
に選出した空間位置を除いて受信用探触子7Bの新たな空
間位置（上記の移動後の位置）を選出して、ステップ82
までの信号処理を遂行する。
ステップ83において、送信用探触子7Aの全走査範囲、
あるいは定めた走査範囲にわたって、ステップ74〜ステ
ップ82の信号処理が完了したか否かを判定する。判定の
結果、未完了の場合には、ステップ86に進む。完了した
場合にはステップ84へ進む。
ここで、ステップ86において、送信用探触子7Aの位置
を別の空間位置に移動して、ステップ74からステップ83
までの信号処理を続行する。すなわち、ステップ74にお
いて、送信用探触子7Aの走査範囲内において、前回まで
に選出した空間位置を除いて送信用探触子7Aの新たな空
間位置（上記の移動後の位置）を選出して、ステップ83
までの信号処理を遂行する。
ステップ84において、Ｐ（xi、yi）の値、あるいは、
その絶対値、あるいは、絶対値の自乗値などを、像再生
点（xi、yi）における再生像として出力する。
ステップ85において、所要の像再生範囲内の所要の全
再生点、あるいは定めた再生点に関して、ステップ72か
らステップ84までの信号処理が完了したか否か判定す
る。判定の結果、未完了の場合には、ステップ88に進
む。完了した場合には、信号処理部84Cにおける信号処
理は全て完了したことになる。
ステップ88において、所要の像再生範囲内の所要の別
の像再生点を指定して、ステップ72からステップ85まで
の信号処理を繰り返す。
なお、説明を簡単にするため、試験体１の底面４にお
ける１回反射までを考慮した場合を例にとって、往復で
の伝搬経路の候補の洗い出しの手順を説明した。底面４
における反射回数が２回以上の場合や、表面３における
１回ないしは２回以上の反射までを考慮に入れる場合に
は、ステップ75から80において、底面４ないしは表面３
における反射とこれらの反射に伴って生じるモード変換
を考慮して、送信用探触子7Aから像再生点を経由し受信
用探触子7Bに到る往復での伝搬経路の候補を洗い出せば
良い。
また、ステップ75からステップ80は、送信用探触子7A
の空間的位置（座標）、受信用探触子7Bの空間的位置、
及び、像再生点の空間的位置が与えられたとき、送信用
探触子7Aから送信され、像再生点を経由し、受信用探触
子7Bへ到る往復での伝搬経路の候補を洗い出すための信
号処理手順の１つの具体的な例を示したものに過ぎな
い。これらの往復での伝搬経路の候補の洗い出しは、ス
テップ75からステップ80に示した信号処理手順とは別の
手順にしたがって行っても良い。要は、送信用探触子7A
の空間的位置、受信用探触子7Bの空間的位置、及び、像
再生点の空間的位置が与えられたとき、送信用探触子7A
から送信され、像再生点を経由し、受信用探触子7Bへ到
る往復での伝搬経路を洗い出せる手順であれば図75に示
したものとは別の手順でも構わない。無論、上記の往復
での伝搬経路の候補の洗い出しにおいて、底面４並びに
表面３での超音波パルスの反射を伴う往復での伝搬経路
の候補を想定する必要がある場合には、往復での伝搬経
路の候補の洗い出しにおいて、底面４並びに表面３での
反射を伴うものも考慮する必要がある。
また、以上示した信号処理のステップ81において、往
復での伝搬経路の各々について、エコーの受信されるべ
き時間を割り出し、その時間に対応するエコーの振幅を
呼び出して加算したが、この加算演算において、次のこ
とに注意する必要がある。すなわち、底面４で超音波が
１回反射すると位相が変化する。同様に、表面３で反射
しても位相が変化する。したがって、このような反射に
係わる位相の変化量を補正して加算する必要がある。反
射に係わる位相の変化が、例えば、逆相（180度）の場
合について例示すると次のようになる。往復での伝搬経
路として、例えば、送信用探触子7Aから送信された横波
超音波パルスが直射で欠陥６に当たり、欠陥６で横波と
して反射されて直接、受信用探触子7Bで受信された経路
（第１の経路）と、送信用探触子7Aから送信された横波
超音波パルスが直射で欠陥６に当たり欠陥６で横波とし
て反射された後、底面４で１回、横波として反射されそ
の後受信用探触子7Bで受信された経路（第２の経路）
と、送信用探触子7Aから送信された横波超音波パルスが
直射で欠陥６に当たり欠陥６で横波として反射された
後、表面３で１回、横波として反射され、その後底面４
で１回、横波として反射されてその後受信用探触子7Bで
受信された経路（第３の経路）とがあったとする。この
ような場合、第２の経路では底面４で１回反射されてい
るから第１の経路と比較して位相が180度回転してい
る。第３の経路では、表面３で１回、さらに底面４で１
回反射されているから合計で位相は、第１の経路と比較
して360度回転して結果として第１の経路と同相になっ
ている。したがって、第１の経路に対応するエコーの振
幅と、第３の経路に対応するエコーの振幅はそのまま加
算し、第２の経路に対応するエコーの振幅は位相を逆転
させた後の値、すなわち、−１を乗算した値を、第１及
び第２の経路に対応する振幅に加算することになる。欠
陥６での反射の位相変化に関しても同様に考慮に入れる
必要がある。以上は、位相変化が180度の場合について
説明したが、これ以外の角度の場合は、何らかの基準と
なる位相を決めて、反射に伴って生じる位相変化分の上
記基準値からのずれ量を補正してエコーの振幅を加算す
れば、より鮮明な再生像が得られる。
また、以上示した信号処理のステップ81において、他
の実施例と同様に、往復での伝搬経路に対応する時間の
エコーの振幅が、所要の信号対雑音比以下の値しか有し
ていない場合には、むしろ、この振幅は零として処理を
行った方が最終結果として得られる再生像に及ぼす雑音
の影響が軽減されることがある。このような場合には、
ステップ80で抽出した存在し得る全ての往復での伝搬経
路の中から、対応するエコーの振幅が有為な値を有する
往復での伝搬経路のみを選んでそれらに対応するエコー
の振幅を加算して、その加算結果を、Ｐ（xi、yi）に加
算する方が好ましい結果を得ることができる。
また、以上説明した信号処理のステップ75からステッ
プ80において、または、これらのステップと同じ目的を
有する手順、すなわち、往復での伝搬経路の候補の洗い
出しの手順において、存在し得る往復での伝搬経路の全
てを、候補として洗い出す必要は必ずしもない。存在し
得る往復での伝搬経路であっても、有為なレベルを有す
るエコーとしては受信されないことが、理論や実験によ
って、あらかじめ分かっている場合には、その経路は候
補から、あらかじめ除外して、残りの候補の洗い出しを
行えば、洗い出しの手順を簡略化できる。あるいは、高
いレベルのエコーとして受信される往復での伝搬経路
が、理論や実験によって、あらかじめ分かってる場合に
は、その経路をあらかじめ特定しておいて信号処理を行
えば、信号処理手順を簡略化できる。この場合には、ス
テップ75、ステップ76、ステップ78、ステップ79、及
び、ステップ80は、不要となる。ステップ81において、
ステップ74で選択された送信用探触子7Aの空間的位置と
ステップ77で選択された受信用探触子7Bの空間的位置と
から、上述の特定された往復での伝搬経路についてステ
ップ81を実行すればよい。すなわち、ステップ81におい
て、ステップ75からステップ80までの手順で洗い出され
た候補の代わりに、上述の特定された往復での伝搬経路
を用いればよい。
また、屈折角を選択し、これに基づいて往復のビーム
伝搬経路を抽出する方法は、抽出方法の１つに過ぎず、
これ以外の方法もあり得る。さらに、往復のビーム伝搬
経路の全てを洗い出す必要は必ずしもなく、幾つかの候
補を洗い出せばよい。
さて、以上の信号処理の結果として、この実施例４に
おいて試験体１の中の検査結果が像として得られた。次
に、この実施例４の作用効果について説明する。
この発明の実施例４においては、従来とは異なり、試
験体１の底面４や表面３での超音波の反射も考慮して、
存在し得る往復での伝搬経路の候補を洗い出し、これら
の往復での伝搬経路に対応するエコーの受信時間におけ
るエコーの振幅を加算した。さらに、上述の往復での伝
搬経路の候補の洗い出しにおいて、送信用探触子7Aから
試験体１へ送信される超音波として横波のみでなく縦波
も考慮に入れるとともに、受信用探触子7Bによって受信
される超音波として横波のみでなく縦波も考慮に入れて
候補の洗い出しを行った。さらに、上述の往復での伝搬
経路の候補の洗い出しにおいて、試験体１の底面４と、
表面３と、欠陥６とにおける横波から縦波へのモード変
換、並びに、底面４と、表面３と、欠陥６とにおける縦
波から横波へのモード変換も考慮に入れて候補の洗い出
しを行った。さらに、候補として選ばれた往復での伝搬
経路に対応するエコーの受信時間におけるエコーの振幅
の加算結果を、送信用探触子7Aの走査範囲内の送信用探
触子7Aの各位置、並びに、受信用探触子7Bの走査範囲内
の受信用探触子7Bの各位置の位置の組み合わせの位置に
対応するエコーに関して加算した。以上のようにして得
られた加算結果を像再生点における像として出力した。
これによって、従来は考慮されていない超音波ビーム伝
搬経路まで考慮に入れた像を再生できるので、従来に比
べより精度の良い検査結果が得られる作用、効果があ
る。さらに、送信用探触子7Aとともに受信用探触子7Bも
空間的に走査することによって加算回数がより増加した
ので、より精度の良い検査結果が得られる作用、効果が
あるとともに、この発明の他の実施例では考慮に入れて
いない超音波ビーム伝搬経路まで考慮に入れた像を再生
できるので、他の実施例に比べ、より精度の良い検査結
果が得られる作用、効果がある。
また、上記洗い出した往復での伝搬経路の候補におい
て、往復での伝搬経路に対応するエコーの受信時間にお
けるエコーの振幅が所要の信号対雑音比以下の値しか有
していない場合には、（この発明の他の実施例と同様
に）、上記往復での伝搬経路の中から、対応するエコー
の振幅が有為な値を有する往復での伝搬経路のみを選ん
で、それらに対応するエコーの振幅のみを加算して、そ
の加算結果を、Ｐ（xi、yi）に加算するようにしたの
で、より鮮明な像が得られ精度の良い検査が行える作
用、効果が得られる。
また、上記ΘsLa及びΘsHaで規定される横波に関する
送信横波超音波ビーム幅として、送信横波超音波ビーム
において−3dBのビーム幅を用い、並びに、上記ΘsLb及
びΘsHbで規定される横波に関する受信横波超音波ビー
ム幅として、受信横波超音波ビームにおいて−3dBのビ
ーム幅を用いれば、送信及び受信とも横波に関する主ビ
ームを対象とした信号処理が行えるので、より鮮明な像
が得られる作用、効果がある。
また、上記ΘLLa及びΘLHaで規定される縦波に関する
送信縦波超音波ビーム幅として、送信縦波超音波ビーム
において−3dBのビーム幅を用い、並びに、上記ΘLLb及
びΘLHbで規定される縦波に関する受信縦波超音波ビー
ム幅として、受信縦波超音波ビームにおいて−3dBのビ
ーム幅を用いれば、送信及び受信とも縦波に関する主ビ
ームを対象とした信号処理が行えるので、より鮮明な像
が得られる作用、効果がある。
また、この実施例４では、図示はしないが、ｘ軸及び
ｙ軸に垂直なｚ軸上の、ある特定のｚの値、すなわち、
（ｘ、ｙ）断面内で送信用探触子7A並びに受信用探触子
7Bを走査し、再生像を信号処理によって再生する場合を
対象として説明したが、この発明はこれに限らず、ｚ軸
方向に沿っても、すなわち種々のｚの値において同様の
送信用探触子7A並びに受信用探触子7Bの走査、及び信号
処理を行い、最終結果として試験体１中を３次元像とし
て再生し表示すれば、欠陥６のｚ軸方向に沿った情報も
得られるので、欠陥６の種別、分類などに有効に利用で
きる作用、効果が得られる。
また、この実施例４では、次の作用、効果が得られ
る。すなわち、欠陥６の形状によっては、欠陥６からの
反射特性が空間的指向性を有する場合がある。例えば、
欠陥６が面状の形状をしている場合は、この欠陥６に照
射された超音波パルスは、欠陥６での反射においてモー
ド変換を伴わない場合においては、鏡面反射ないしは鏡
面反射に近い反射特性を示す。このような場合には、欠
陥６に入射した超音波は、入射した方向には反射されな
い。入射方向とは、全く別の方向に強く反射される。さ
らに、欠陥６での超音波の反射において、横波から縦波
へのモード変換、あるいは、縦波から横波へのモード変
換が生じると、モード変換された超音波パルスに関して
は、鏡面反射ないしは鏡面反射に近い反射特性ではな
く、図56から図58までに示したように、欠陥６への超音
波パルスの入射角と反射角とが異なった反射特性を示
す。さらに、欠陥６へ入射した超音波パルスのモードと
は別のモードの超音波の方が強く反射されることがあ
る。したがって、このようなモード変換が生じた場合に
も、欠陥６に入射した超音波は、入射した方向には反射
されない。入射方向とは、全く別の方向に強く反射され
ることが生じる場合がある。以上のように、欠陥６から
の反射特性が空間的指向性を有する場合には、超音波パ
ルスを送信した送信用探触子7Aには、欠陥６で反射され
た超音波パルスはほとんど戻って来ないことが生じると
ともに、送信された超音波のモードとは別のモードの超
音波の方が高いレベルで反射されることが生じる場合が
ある。
さらに、試験体１の底面４や表面３における超音波パ
ルスの反射においても、モード変換を伴わない場合に
は、鏡面反射ないしは鏡面反射に近い反射特性を示す。
また、試験体１の底面４や表面３における超音波パルス
の反射において、モード変換を伴う場合には、超音波パ
ルスの入射角と反射角とが異なった反射特性を示すとと
もに、入射した超音波のモードとは別のモードの超音波
の方が高いレベルで反射されることが生じる場合があ
る。以上のように、欠陥６での反射の場合と同様に、試
験体１の底面４や表面３における超音波パルスの反射に
おいて、反射特性は空間的指向性を有する。このため、
送信用探触子7Aから送信された超音波パルスは、送信用
探触子7Aの方向に大きなレベルで戻って来ないことが考
えられる。
さらに、送信用探触子7Aから送信された超音波のモー
ドとは、別のモードの超音波の方が、高いレベルで反射
することも考えられる。以上のように欠陥６からの反射
特性が空間的指向性を有する場合や、試験体１の底面４
ないしは表面３における反射特性が空間的指向性を有し
ていても、この実施例４においては、送信用探触子7Aと
は別個に受信用探触子7Bを設け、送信用探触子7A並びに
受信用探触子7Bを走査してエコーを受信しているから、
受信用探触子7Bによって、欠陥６によって反射された超
音波パルスを、横波あるいは縦波のエコーとして受信で
きる確率が高い。これによって、欠陥６の検出能力、す
なわち、欠陥６を見逃さない能力が向上できる作用、効
果が得られる。
さらに、この実施例４では、送信用探触子7Aと受信用
探触子7Bの各空間的位置ごとに受信された横波あるいは
縦波のエコーに関して、送信用探触子7Aと受信用探触子
7Bとを空間的に走査して、信号処理部84Cにおいて、こ
れらのエコーに上述したような加算操作を施しているの
で、加算結果として得られるエコーのレベルが大きくな
る。これによって、欠陥６の検出能力を更に向上できる
作用、効果が得られる。
また、送信用探触子7Aと受信用探触子7Bのそれぞれの
屈折角として異なったものを用い、さらに種々の異なっ
た組み合わせを用いて実施例４をこれらの組み合わせ毎
に遂行すれば、上述したような欠陥６からの反射特性が
空間的指向性を有している場合においても、また、試験
体１の底面４ないしは表面３からの反射特性が空間的指
向性を有していても、更に高い確率で欠陥６を見逃すこ
となく検出できその鮮明な像を得ることができる作用、
効果が得られる。
この発明の実施例４に係る超音波深傷装置及び超音波
深傷方法は，次のような作用，効果も奏する。例えば、
溶接部のビード部などのように試験体の表面の凹凸が激
しい場合、欠陥の近くまで送信用探触子及び受信用探触
子を移動させて試験体の表面を介した超音波の送受信を
行うことが困難な場合がある。このような場合、試験体
の表面近くに欠陥が存在すると超音波の送受信が良好に
できる送信用探触子及び受信用触子の移動範囲に上述の
ような制限があることから直射では欠陥からのエコーを
捉えらえないことがある。このような場合には，試験体
の底面側に送信用探触子及び受信用探触子を配して探傷
面を底面側にして探傷試験するか、ないしは、送信用探
触子を表面側に配置し、受信用探触子を底面側に配置し
て探傷試験する必要がある。しかし、試験体が構造物の
一部であるような場合には、底面側には物理的にアクセ
スできず，底面を探傷面として利用できない場合があ
る。以上のように表面近くに欠陥があるような場合で
も，この発明に係る超音波探傷装置及び超音波探傷方法
では、直射のみでなく、底面における超音波の反射や表
面における超音波の反射を用いているので、このような
反射を用いることで上記のような制限を克服でき、探傷
試験が可能となるという作用、効果が得られる。
なお、この発明の実施例４では、試験体の表面側に、
送信用探触子と受信用探触子を配置した構成について説
明したが、試験体の底面側も、探傷面として利用できる
場合には、送信用探触子と受信用探触子の一方を表面側
に配置し他方を底面側に配置して、実施例４と同様の手
順にしたがって探傷試験を行っても構わない。
また，以上は，送信用探触子及び受信用探触子を試験
体の探傷面に直接接触させて探傷試験する場合について
説明したが、この発明はこれに限らず、試験体を水など
の液体中に浸して、この液体を介して送信用探触子及び
受信用探触子から試験体に超音波を送受信するいわゆる
浸漬法や水浸法に適用しても良い。あるいは、送信用探
触子及び受信用探触子の前面である音響送受信面、すな
わち、送信用探触子及び受信用探触子と試験体の探傷面
との間の局部的な空間のみに水膜を設けて試験体に超音
波を送受信するいわゆる局部水浸法に適用しても良い。
このような浸漬法や水浸法や局部水浸法においても本発
明と同様の作用、効果が得られる。
また、図54においては，走査機構部9Aと9Bが、送信用
探触子7Aと受信用探触子7Bの空間的走査の機能と，送信
用探触子7Aと受信用探触子7Bの空間的位置の情報を出力
して位置検出部85に入力されるものとして説明したが、
送信用探触子7Aと受信用探触子7Bの空間的位置の情報収
集と出力する機能は，走査機構部9Aと9Bとは独立して設
けた位置情報発生部で行ってもよい。すなわち、送信用
探触子7Aと受信用探触子7Bの空間的位置の情報は、位置
情報発生部で収集し出力して位置検出部85に入力する構
成でも構わない。この場合には、走査機構部9Aと9Bは、
送信用探触子7Aと受信用探触子7Bの空間的走査の機能の
みを担当することになる。また、この場合には位置情報
発生部も制御部81に接続され制御部81と各種信号をやり
とりする必要がある。
また、図54においては，送信用探触子7Aと受信用探触
子7Bの空間的位置の情報を走査機構部9Aと9Bから出力し
て位置検出部85に入力されるものとして説明したが、送
信用探触子7Aと受信用探触子7Bの空間的走査範囲や移動
距離などの情報は、制御部81から制御して発生している
ので、走査機構部9Aと9Bは探触子７の空間的走査の機能
のみを持たせ、位置検出部85は設けないで、制御部81か
らの送信用探触子7Aと受信用探触子7Bの走査に関する情
報を直接信号処理部84Cに入力し記憶させる構成でも構
わない。
産業上の利用の可能性 この発明に係る超音波探傷装置は、以上説明したとお
り、送信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の
探傷面に対して斜めに送信するとともに、前記試験体中
の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルス
をエコーとして受信する探触子と、前記探触子を前記試
験体上の所定の走査範囲にわたって移動させるととも
に、前記探触子の空間的位置を出力する走査機構手段
と、前記送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記
探触子から前記受信されたエコーを入力して記憶すると
ともに、前記走査機構手段から前記超音波パルスを送信
した際及び前記エコーを受信した際の前記探触子の空間
的位置を入力して記憶し、前記探触子の空間的位置及び
前記エコーに基づき、超音波ビームの回折により拡がり
を考慮して前記音響的不連続部を検出する送受信手段と
を備え、前記探触子は、送信信号によって駆動され超音
波パルスを試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送
信するとともに、前記試験体中の音響的不連続部によっ
て反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前
記送信角度とは異なる傾いた受信角度でエコーとして受
信し、前記送受信手段は、前記送信信号を発生して前記
探触子へ出力する送信手段と、前記探触子から前記受信
されたエコーを入力する受信手段と、前記走査機構手段
から前記探触子の空間的位置を入力する位置検出手段
と、前記記憶した探触子の空間的位置及び前記記憶した
エコーに基づき、超音波ビームの回折による拡がりを考
慮して前記音響的不連続部を検出する信号処理手段とを
有し、前記信号処理手段は、前記探触子を所定の走査範
囲にわたって走査した際に受信したエコーと、前記超音
波パルスを送信した際及び前記エコーを受信した際の前
記探触子の座標とを記憶する生データ記憶手段と、前記
試験体の定めた像再生範囲内の定めた再生点と、前記生
データ記憶手段に記憶された前記探触子の座標とに基づ
き、前記探触子の実効ビーム幅内に入っている送受往復
でのビーム伝搬経路の候補を洗い出す経路候補洗出手段
と、前記送受往復でのビーム伝搬経路の候補の各々につ
いて、エコーの受信されるべき時間を求め、この時間に
対応するエコーの振幅を前記生データ記憶手段から取り
出し、取り出した各々のエコーの振幅を加算する振幅加
算手段と、前記探触子の定めた走査範囲にわたって前記
エコーの振幅を加算した値を前記定めた再生点における
再生像として出力する像再生手段とを有するので、試験
体中の超音波による検査の精度を向上することができ、
音響的不連続部などの形状や大きさ、位置などの検出能
力、計測精度を向上することができるという効果を奏す
る。
この発明に係る超音波探傷装置は、以上説明したとお
り、送信信号によって駆動され超音波パルスを試験体の
探傷面に対して斜めに送信するとともに、前記試験体中
の音響的不連続部によって反射された前記超音波パルス
をエコーとして受信する探触子と、前記探触子を前記試
験体上の所定の走査範囲にわたって移動させるととも
に、前記探触子の空間的位置を出力する走査機構手段
と、前記送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記
探触子から前記受信されたエコーを入力して記憶すると
ともに、前記走査機構手段から前記超音波パルスを送信
した際及び前記エコーを受信した際の前記探触子の空間
的位置を入力して記憶し、前記探触子の空間的位置及び
前記エコーに基づき、超音波ビームの回折による拡がり
を考慮して前記音響的不連続部を検出する送受信手段と
を備え、前記探触子は、送信信号によって駆動され超音
波パルスを試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送
信するとともに、前記試験体中の音響的不連続部によっ
て反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前
記送信角度と同じ傾いた受信角度でエコーとして受信
し、前記送受信手段は、前記送信信号を発生して前記探
触子へ出力する送信手段と、前記探触子から前記受信さ
れたエコーを入力する受信手段と、前記走査機構手段か
ら前記探触子の空間的位置を入力する位置検出手段と、
前記記憶した探触子の空間的位置及び前記記憶したエコ
ーに基づき、超音波ビームの回折による拡がりを考慮し
て前記音響的不連続部を検出する信号処理手段とを有
し、前記信号処理手段は、前記探触子を所定の走査範囲
にわたって走査した際に受信したエコーと、前記超音波
パルスを送信した際及び前記エコーを受信した際の前記
探触子の座標とを記憶する生データ記憶手段と、前記試
験体の定めた像再生範囲内の定めた再生点と、前記生デ
ータ記憶手段に記憶された前記探触子の座標とに基づ
き、前記探触子の実効ビーム幅内に入っている送受往復
でのビーム伝搬経路の候補を洗い出す経路候補洗出手段
と、前記送受往復でのビーム伝搬経路の候補の各々につ
いて、エコーの受信されるべき時間を求め、この時間に
対応するエコーの振幅を前記生モータ記憶手段から取り
出し、取り出した各々のエコーの振幅を加算する振幅加
算手段と、前記探触子の定めた走査範囲にわたって前記
エコーの振幅を加算した値を前記定めた再生点における
再生像として出力する像再生手段とを有するので、試験
体中の超音波による検査の精度を向上することができ、
音響的不連続部などの形状や大きさ、位置などの検出能
力、計測精度を向上することができるという効果を奏す
る。
また、この発明に係る超音波探傷装置は、以上説明し
たとおり、送信信号によって駆動され超音波パルスを試
験体の探傷面に対して斜めに送信するとともに、前記試
験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波
パルスをエコーとして受信する探触子と、前記探触子を
前記試験体上の所定の走査範囲にわたって移動させると
ともに、前記探触子の空間的位置を出力する走査機構手
段と、前記送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前
記探触子から前記受信されたエコーを入力して記憶する
とともに、前記走査機構手段から前記超音波パルスを送
信した際及び前記エコーを受信した際の前記探触子の空
間的位置を入力して記憶し、前記探触子の空間的位置及
び前記エコーに基づき、超音波ビームの回折による拡が
りと、前記超音波ビームが反射する際の縦波から横波へ
のモード変換、及び横波から縦波へのモード変換とを考
慮して前記音響的不連続部を検出する送受信手段とを備
え、前記探触子は、送信信号によって駆動され超音波パ
ルスを試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信す
るとともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反
射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送
信角度とは異なる傾いた受信角度でエコーとして受信
し、前記送受信手段は、前記送信信号を発生して前記探
触子へ出力する送信手段と、前記探触子から前記受信さ
れたエコーを入力する受信手段と、前記走査機構手段か
ら前記探触子の空間的位置を入力する位置検出手段と、
前記記憶した探触子の空間的位置及び前記記憶したエコ
ーに基づき、超音波ビームの回折による拡がりと、前記
超音波ビームが反射する際の縦波から横波へのモード変
換、及び横波から縦波へのモード変換とを考慮して前記
音響的不連続部を検出する信号処理手段とを有し、前記
信号処理手段は、前記探触子を所定の走査範囲にわたっ
て走査した際に受信したエコーと、前記超音波パルスを
送信した際及び前記エコーを受信した際の前記探触子の
座標とを記憶する生データ記憶手段と、前記試験体の定
めた像再生範囲内の定めた再生点と、前記生データ記憶
手段に記憶された前記探触子の座標とに基づき、前記探
触子の実効ビーム幅内に入っている送受往復でのビーム
経路の候補を洗い出す経路候補洗出手段と、前記送受往
復でのビーム経路の候補の各々について、エコーの受信
されるべき時間を求め、この時間に対応するエコーの振
幅を前記生データ記憶手段から取り出し、取り出した各
々のエコーの振幅を加算する振幅加算手段と、前記探触
子の定めた走査範囲にわたって前記エコーの振幅を加算
した値を前記定めた再生点における再生像として出力す
る像再生手段とを有するので、試験体中の超音波による
検査の精度を向上することができ、音響的不連続部など
の形状や大きさ、位置などの検出能力、計側精度を向上
することができるという効果を奏する。
また、この発明に係る超音波探傷装置は、以上説明し
たとおり、送信信号によって駆動され超音波パルスを試
験体の探傷面に対して斜めに送信するとともに、前記試
験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音波
パルスをエコーとして受信する探触子と、前記探触子を
前記試験体上の所定の走査範囲にわたって移動させると
ともに、前記探触子の空間的位置を出力する走査機構手
段と、前記送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前
記探触子から前記受信されたエコーを入力して記憶する
とともに、前記走査機構手段から前記超音波パルスを送
信した際及び前記エコーを受信した際の前記探触子の空
間的位置を入力して記憶し、前記探触子の空間的位置及
び前記エコーに基づき、超音波ビームの回折による拡が
りと、前記超音波ビームが反射する際の縦波から横波へ
のモード変換、及び横波から縦波へのモード変換とを考
慮して前記音響的不連続部を検出する送受信手段とを備
え、前記探触子は、送信信号によって駆動され超音波パ
ルスを試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信す
るとともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反
射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送
信角度と同じ傾いた受信角度でエコーとして受信し、前
記送受信手段は、前記送信信号を発生して前記探触子へ
出力する送信手段と、前記探触子から前記受信されたエ
コーを入力する受信手段と、前記走査機構手段から前記
探触子の空間的位置を入力する位置検出手段と、前記記
憶した探触子の空間的位置及び前記記憶したエコーに基
づき、超音波ビームの回折による拡がりと、前記超音波
ビームが反射する際の縦波から横波へのモード変換、及
び横波から縦波へのモード変換とを考慮して前記音響的
不連続部を検出する信号処理手段とを有し、前記信号処
理手段は、前記探触子を所定の走査範囲にわたって走査
した際に受信したエコーと、前記超音波パルスを送信し
た際及び前記エコーを受信した際の前記探触子の座標と
を記憶する生データ記憶手段と、前記試験体の定めた像
再生範囲内の定めた再生点と、前記生データ記憶手段に
記憶された前記探触子の座標とに基づき、前記探触子の
実効ビーム幅内に入っている送受往復でのビーム経路の
候補を洗い出す経路候補洗出手段と、前記送受往復での
ビーム経路の候補の各々について、エコーの受信される
べき時間を求め、この時間に対応するエコーの振幅を前
記生データ記憶手段から取り出し、取り出した各々のエ
コーの振幅を加算する振幅加算手段と、前記探触子の定
めた走査範囲にわたって前記エコーの振幅を加算した値
を前記定めた再生点における再生像として出力する像再
生手段とを有するので、試験体中の超音波による検査の
精度を向上することができ、音響的不連続部などの形状
や大きさ、位置などの検出能力、計測精度を向上するこ
とができるという効果を奏する。
この発明に係る超音波探傷方法は、以上説明したとお
り、走査機構手段により探触子を試験体上の所定の走査
範囲にわたって移動させるステップと、送信信号を発生
して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波パル
スを前記試験体の探傷面に対して斜めに送信するステッ
プと、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部
によって反射された前記超音波パルスをエコーとして受
信するステップと、前記探触子から前記受信されたエコ
ーを入力して記憶するとともに、前記走査機構手段から
前記超音波パルスを送信した際及び前記エコーを受信し
た際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶するステ
ップと、前記探触子の空間的位置及び前記エコーに基づ
き、超音波ビームの回折による拡がりを考慮して前記音
響的不連続部を検出するステップとを含み、前記送信ス
テップは、送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前
記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に対
して傾いた送信角度で送信し、前記受信ステップは、前
記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって
反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記
送信角度とは異なる傾いた受信角度でエコーとして受信
し、前記記憶ステップは、前記探触子を所定の走査範囲
にわたって走査した際に受信したエコーと、前記超音波
パルスを送信した際及び前記エコーを受信した際の前記
探触子の座標とを記憶し、前記検出ステップは、前記試
験体の定めた像再生範囲内の定めた再生点と、前記記憶
された前記探触子の座標とに基づき、前記探触子の実効
ビーム幅内に入っている送受往復でのビーム伝搬経路の
候補を洗い出すステップと、前記送受往復でのビーム伝
搬経路の候補の各々について、エコーの受信されるべき
時間を求め、この時間に対応するエコーの振幅を取り出
し、取り出した各々のエコーの振幅を加算するステップ
と、前記探触子の定めた走査範囲にわたって前記エコー
の振幅を加算した値を前記定めた再生点における再生像
として出力するステップとを含むので、試験体中の超音
波による検査の精度を向上することができ、音響的不連
続部などの形状や大きさ、位置などの検出能力、計側精
度を向上することができるという効果を奏する。
この発明に係る超音波探傷方法は、以上説明したとお
り、走査機構手段により探触子を試験体上の所定の走査
範囲にわたって移動させるステップと、送信信号を発生
して前記探触子へ出力し、前記探触子により超音波パル
スを前記試験体の探傷面に対して斜めに送信するステッ
プと、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部
によって反射された前記超音波パルスをエコーとして受
信するステップと、前記探触子から前記受信されたエコ
ーを入力して記憶するとともに、前記走査機構手段から
前記超音波パルスを送信した際及び前記エコーを受信し
た際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶するステ
ップと、前記探触子の空間的位置及び前記エコーに基づ
き、超音波ビームの回折による拡がりを考慮して前記音
響的不連続部を検出するステップとを含み、前記送信ス
テップは、送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前
記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に対
して傾いた送信角度で送信し、前記受信ステップは、前
記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によって
反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記
送信角度とは同じ傾いた受信角度でエコーとして受信
し、前記記憶ステップは、前記探触子を所定の走査範囲
にわたって走査した際に受信したエコーと、前記超音波
パルスを送信した際及び前記エコーを受信した際の前記
探触子の座標とを記憶し、前記検出ステップは、前記試
験体の定めた像再生範囲内の定めた再生点と、前記記憶
された前記探触子の座標とに基づき、前記探触子の実効
ビーム幅内に入っている送受往復でのビーム伝搬経路の
候補を洗い出すステップと、前記送受往復でのビーム伝
搬経路の候補の各々について、エコーの受信されるべき
時間を求め、この時間に対応するエコーの振幅を取り出
し、取り出した各々のエコーの振幅を加算するステップ
と、前記探触子の定めた走査範囲にわたって前記エコー
の振幅を加算した値を前記定めた再生点における再生像
として出力するステップとを含むので、試験体中の超音
波による検査の精度を向上することができ、音響的不連
続部などの形状や大きさ、位置などの検出能力、計側精
度を向上することができるという効果を奏する。
さらに、この発明に係る超音波探傷方法は、以上説明
したとおり、走査機構手段により探触子を試験体上の所
定の走査範囲にわたって移動させるステップと、送信信
号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超
音波パルスを前記試験体の探傷面に対して斜めに送信す
るステップと、前記探触子により前記試験体中の音響的
不連続部によって反射された前記超音波パルスをエコー
として受信するステップと、前記探触子から前記受信さ
れたエコーを入力して記憶するとともに、前記走査機構
手段から前記超音波パルスを送信した際及び前記エコー
を受信した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶
するステップと、前記探触子の空間的位置及び前記エコ
ーに基づき、超音波ビームの回折による拡がりと、前記
超音波ビームが反射する際の縦波から横波へのモード変
換、及び横波から縦波へのモード変換とを考慮して前記
音響的不連続部を検出するステップとを含み、前記送信
ステップは、送信信号を発生して前記探触子へ出力し、
前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に
対して傾いた送信角度で送信し、前記受信ステップは、
前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によっ
て反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前
記送信角度とは異なる傾いた受信角度でエコーとして受
信し、前記記憶ステップは、前記探触子を所定の走査範
囲にわたって走査した際に受信したエコーと、前記超音
波パルスを送信した際及び前記エコーを受信した際の前
記探触子の座標とを記憶し、前記検出ステップは、前記
試験体の定めた像再生範囲内の定めた再生点と、前記記
憶された前記探触子の座標とに基づき、前記探触子の実
効ビーム幅内に入っている送受往復でのビーム経路の候
補を洗い出すステップと、前記送受往復でのビーム経路
の候補の各々について、エコーの受信されるべき時間を
求め、この時間に対応するエコーの振幅を取り出し、取
り出した各々のエコーの振幅を加算するステップと、前
記探触子の定めた走査範囲にわたって前記エコーの振幅
を加算した値を定めた再生点における再生像として出力
するステップとを含むので、試験体中の超音波による検
査の精度を向上することができ、音響的不連続部などの
形状や大きさ、位置などの検出能力、計測精度を向上す
ることができるという効果を奏する。
さらに、この発明に係る超音波探傷方法は、以上説明
したとおり、走査機構手段により探触子を試験体上の所
定の走査範囲にわたって移動させるステップと、送信信
号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子により超
音波パルスを前記試験体の探傷面に対して斜めに送信す
るステップと、前記探触子により前記試験体中の音響的
不連続部によって反射された前記超音波パルスをエコー
として受信するステップと、前記探触子から前記受信さ
れたエコーを入力して記憶するとともに、前記走査機構
手段から前記超音波パルスを送信した際及び前記エコー
を受信した際の前記探触子の空間的位置を入力して記憶
するステップと、前記探触子の空間的位置及び前記エコ
ーに基づき、超音波ビームの回折による拡がりと、前記
超音波ビームが反射する際の縦波から横波へのモード変
換、及び横波から縦波へのモード変換とを考慮して前記
音響的不連続部を検出するステップとを含み、前記送信
ステップは、送信信号を発生して前記探触子へ出力し、
前記探触子により超音波パルスを前記試験体の探傷面に
対して傾いた送信角度で送信し、前記受信ステップは、
前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によっ
て反射された前記超音波パルスを前記探傷面に対して前
記送信角度と同じ傾いた受信角度でエコーとして受信
し、前記記憶ステップは、前記探触子を所定の走査範囲
にわたって走査した際に受信したエコーと、前記超音波
パルスを送信した際及び前記エコーを受信した際の前記
探触子の座標とを記憶し、前記検出ステップは、前記試
験体の定めた像再生範囲内の定めた再生点と、前記記憶
された前記探触子の座標とに基づき、前記探触子の実効
ビーム幅内に入っている送受往復でのビーム経路の候補
を洗い出すステップと、前記送受往復でのビーム経路の
候補の各々について、エコーの受信されるべき時間を求
め、この時間に対応するエコーの振幅を取り出し、取り
出した各々のエコーの振幅を加算するステップと、前記
探触子の定めた走査範囲にわたって前記エコーの振幅を
加算した値を前記定めた再生点における再生像として出
力するステップとを含むので、試験体中の超音波による
検査の精度を向上することができ、音響的不連続部など
の形状や大きさ、位置などの検出能力、計測精度を向上
することができるという効果を奏する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 光裕 東京都千代田区丸の内２丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 馬目 裕一 東京都千代田区丸の内２丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−46555（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−185539（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−128457（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−46553（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−147053（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−203953（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−156852（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−138460（ＪＰ，Ａ) 木村友則，亀山俊平，和高修三，馬目 裕一，小池光裕，日本音響学会研究発表 会講演論文集，日本音響学会研究発表会 講演論文集，1996年 ９月，ＶＯＬ. 1996 ＮＯ．Ａｕｔｕｍｎ Ｐｔ ２, ＰＡＧＥ．979−980 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 29/00 - 29/28 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (22)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】送信信号によって駆動され超音波パルスを
    試験体の探傷面に対して斜めに送信するとともに、前記
    試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音
    波パルスをエコーとして受信する探触子と、 前記探触子を前記試験体上の所定の走査範囲にわたって
    移動させるとともに、前記探触子の空間的位置を出力す
    る走査機構手段と、 前記送信信号を発生して前記探触子へ出力し、 前記探触子から前記受信されたエコーを入力して記憶す
    るとともに、前記走査機構手段から前記超音波パルスを
    送信した際及び前記エコーを受信した際の前記探触子の
    空間的位置を入力して記憶し、 前記探触子の空間的位置及び前記エコーに基づき、超音
    波ビームの回折による拡がりを考慮して前記音響的不連
    続部を検出する送受信手段とを備え、 前記探触子は、送信信号によって駆動され超音波パルス
    を試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信すると
    ともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反射さ
    れた前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角
    度とは異なる傾いた受信角度でエコーとして受信し、 前記送受信手段は、 前記送信信号を発生して前記探触子へ出力する送信手段
    と、 前記探触子から前記受信されたエコーを入力する受信手
    段と、 前記走査機構手段から前記探触子の空間的位置を入力す
    る位置検出手段と、 前記記憶した探触子の空間的位置及び前記記憶したエコ
    ーに基づき、超音波ビームの回折による拡がりを考慮し
    て前記音響的不連続部を検出する信号処理手段とを有
    し、 前記信号処理手段は、 前記探触子を所定の走査範囲にわたって走査した際に受
    信したエコーと、前記超音波パルスを送信した際及び前
    記エコーを受信した際の前記探触子の座標とを記憶する
    生データ記憶手段と、 前記試験体の定めた像再生範囲内の定めた再生点と、前
    記生データ記憶手段に記憶された前記探触子の座標とに
    基づき、前記探触子の実効ビーム幅内に入っている送受
    往復でのビーム伝搬経路の候補を洗い出す経路候補洗出
    手段と、 前記送受往復でのビーム伝搬経路の候補の各々につい
    て、エコーの受信されるべき時間を求め、この時間に対
    応するエコーの振幅を前記生データ記憶手段から取り出
    し、取り出した各々のエコーの振幅を加算する振幅加算
    手段と、 前記探触子の定めた走査範囲にわたって前記エコーの振
    幅を加算した値を前記定めた再生点における再生像とし
    て出力する像再生手段とを有する 超音波探傷装置。
  2. 【請求項２】送信信号によって駆動され超音波パルスを
    試験体の探傷面に対して斜めに送信するとともに、前記
    試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音
    波パルスをエコーとして受信する探触子と、 前記探触子を前記試験体上の所定の走査範囲にわたって
    移動させるとともに、前記探触子の空間的位置を出力す
    る走査機構手段と、 前記送信信号を発生して前記探触子へ出力し、 前記探触子から前記受信されたエコーを入力して記憶す
    るとともに、前記走査機構手段から前記超音波パルスを
    送信した際及び前記エコーを受信した際の前記探触子の
    空間的位置を入力して記憶し、 前記探触子の空間的位置及び前記エコーに基づき、超音
    波ビームの回折による拡がりを考慮して前記音響的不連
    続部を検出する送受信手段とを備え、 前記探触子は、送信信号によって駆動され超音波パルス
    を試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信すると
    ともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反射さ
    れた前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角
    度と同じ傾いた受信角度でエコーとして受信し、 前記送受信手段は、 前記送信信号を発生して前記探触子へ出力する送信手段
    と、 前記探触子から前記受信されたエコーを入力する受信手
    段と、 前記走査機構手段から前記探触子の空間的位置を入力す
    る位置検出手段と、 前記記憶した探触子の空間的位置及び前記記憶したエコ
    ーに基づき、超音波ビームの回折による拡がりを考慮し
    て前記音響的不連続部を検出する信号処理手段とを有
    し、 前記信号処理手段は、 前記探触子を所定の走査範囲にわたって走査した際に受
    信したエコーと、前記超音波パルスを送信した際及び前
    記エコーを受信した際の前記探触子の座標とを記憶する
    生データ記憶手段と、 前記試験体の定めた像再生範囲内の定めた再生点と、前
    記生データ記憶手段に記憶された前記探触子の座標とに
    基づき、前記探触子の実効ビーム幅内に入っている送受
    往復でのビーム伝搬経路の候補を洗い出す経路候補洗出
    手段と、 前記送受往復でのビーム伝搬経路の候補の各々につい
    て、エコーの受信されるべき時間を求め、この時間に対
    応するエコーの振幅を前記生データ記憶手段から取り出
    し、取り出した各々のエコーの振幅を加算する振幅加算
    手段と、 前記探触子の定めた走査範囲にわたって前記エコーの振
    幅を加算した値を前記定めた再生点における再生像とし
    て出力する像再生手段とを有する 超音波探傷装置。
  3. 【請求項３】前記信号処理手段は、前記像再生範囲内の
    定めた再生点における各再生像を３次元像として出力す
    る請求項１又は２記載の超音波探傷装置。
  4. 【請求項４】前記振幅加算手段は、前記求めた時間に対
    応するエコーの振幅が有為な値のときにはその振幅を加
    算する請求項１又は２記載の超音波探傷装置。
  5. 【請求項５】前記実効ビーム幅は、−3dBのビーム幅で
    ある請求項１又は２記載の超音波探傷装置。
  6. 【請求項６】送信信号によって駆動され超音波パルスを
    試験体の探傷面に対して斜めに送信するとともに、前記
    試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音
    波パルスをエコーとして受信する探触子と、 前記探触子を前記試験体上の所定の走査範囲にわたって
    移動させるとともに、前記探触子の空間的位置を出力す
    る走査機構手段と、 前記送信信号を発生して前記探触子へ出力し、 前記探触子から前記受信されたエコーを入力して記憶す
    るとともに、前記走査機構手段から前記超音波パルスを
    送信した際及び前記エコーを受信した際の前記探触子の
    空間的位置を入力して記憶し、 前記探触子の空間的位置及び前記エコーに基づき、超音
    波ビームの回折による拡がりと、前記超音波ビームが反
    射する際の縦波から横波へのモード変換、及び横波から
    縦波へのモード変換とを考慮して前記音響的不連続部を
    検出する送受信手段とを備え、 前記探触子は、送信信号によって駆動され超音波パルス
    を試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信すると
    ともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反射さ
    れた前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角
    度とは異なる傾いた受信角度でエコーとして受信し、 前記送受信手段は、 前記送信信号を発生して前記探触子へ出力する送信手段
    と、 前記探触子から前記受信されたエコーを入力する受信手
    段と、 前記走査機構手段から前記探触子の空間的位置を入力す
    る位置検出手段と、 前記記憶した探触子の空間的位置及び前記記憶したエコ
    ーに基づき、超音波ビームの回折による拡がりと、前記
    超音波ビームが反射する際の縦波から横波へのモード変
    換、及び横波から縦波へのモード変換とを考慮して前記
    音響的不連続部を検出する信号処理手段とを有し、 前記信号処理手段は、 前記探触子を所定の走査範囲にわたって走査した際に受
    信したエコーと、前記超音波パルスを送信した際及び前
    記エコーを受信した際の前記探触子の座標とを記憶する
    生データ記憶手段と、 前記試験体の定めた像再生範囲内の定めた再生点と、前
    記生データ記憶手段に記憶された前記探触子の座標とに
    基づき、前記探触子の実効ビーム幅内に入っている送受
    往復でのビーム経路の候補を洗い出す経路候補洗出手段
    と、 前記送受往復でのビーム経路の候補の各々について、エ
    コーの受信されるべき時間を求め、この時間に対応する
    エコーの振幅を前記生データ記憶手段から取り出し、取
    り出した各々のエコーの振幅を加算する振幅加算手段
    と、 前記探触子の定めた走査範囲にわたって前記エコーの振
    幅を加算した値を前記定めた再生点における再生像とし
    て出力する像再生手段とを有する 超音波探傷装置。
  7. 【請求項７】送信信号によって駆動され超音波パルスを
    試験体の探傷面に対して斜めに送信するとともに、前記
    試験体中の音響的不連続部によって反射された前記超音
    波パルスをエコーとして受信する探触子と、 前記探触子を前記試験体上の所定の走査範囲にわたって
    移動させるとともに、前記探触子の空間的位置を出力す
    る走査機構手段と、 前記送信信号を発生して前記探触子へ出力し、 前記探触子から前記受信されたエコーを入力して記憶す
    るとともに、前記走査機構手段から前記超音波パルスを
    送信した際及び前記エコーを受信した際の前記探触子の
    空間的位置を入力して記憶し、 前記探触子の空間的位置及び前記エコーに基づき、超音
    波ビームの回折による拡がりと、前記超音波ビームが反
    射する際の縦波から横波へのモード変換、及び横波から
    縦波へのモード変換とを考慮して前記音響的不連続部を
    検出する送受信手段とを備え、 前記探触子は、送信信号によって駆動され超音波パルス
    を試験体の探傷面に対して傾いた送信角度で送信すると
    ともに、前記試験体中の音響的不連続部によって反射さ
    れた前記超音波パルスを前記探傷面に対して前記送信角
    度と同じ傾いた受信角度でエコーとして受信し、 前記送受信手段は、 前記送信信号を発生して前記探触子へ出力する送信手段
    と、 前記探触子から前記受信されたエコーを入力する受信手
    段と、 前記走査機構手段から前記探触子の空間的位置を入力す
    る位置検出手段と、 前記記憶した探触子の空間的位置及び前記記憶したエコ
    ーに基づき、超音波ビームの回折による拡がりと、前記
    超音波ビームが反射する際の縦波から横波へのモード変
    換、及び横波から縦波へのモード変換とを考慮して前記
    音響的不連続部を検出する信号処理手段とを有し、 前記信号処理手段は、 前記探触子を所定の走査範囲にわたって走査した際に受
    信したエコーと、前記超音波パルスを送信した際及び前
    記エコーを受信した際の前記探触子の座標とを記憶する
    生データ記憶手段と、 前記試験体の定めた像再生範囲内の定めた再生点と、前
    記生データ記憶手段に記憶された前記探触子の座標とに
    基づき、前記探触子の実効ビーム幅内に入っている送受
    往復でのビーム経路の候補を洗い出す経路候補洗出手段
    と、 前記送受往復でのビーム経路の候補の各々について、エ
    コーの受信されるべき時間を求め、この時間に対応する
    エコーの振幅を前記生データ記憶手段から取り出し、取
    り出した各々のエコーの振幅を加算する振幅加算手段
    と、 前記探触子の定めた走査範囲にわたって前記エコーの振
    幅を加算した値を前記定めた再生点における再生像とし
    て出力する像再生手段とを有する 超音波探傷装置。
  8. 【請求項８】前記信号処理手段は、前記像再生範囲内の
    定めた再生点における各再生像を３次元像として出力す
    る請求項６又は７記載の超音波探傷装置。
  9. 【請求項９】前記振幅加算手段は、前記求めた時間に対
    応するエコーの振幅が有意な値のときにはその振幅を加
    算する請求項６又は７記載の超音波探傷装置。
  10. 【請求項１０】前記実効ビーム幅は、横波に関する超音
    波ビームの−3dBのビーム幅である請求項６又は７記載
    の超音波探傷装置。
  11. 【請求項１１】前記実効ビーム幅は、縦波に関する超音
    波ビームの−3dBのビーム幅である請求項６又は７記載
    の超音波探傷装置。
  12. 【請求項１２】走査機構手段により探触子を試験体上の
    所定の走査範囲にわたって移動させるステップと、 送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子に
    より超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して斜めに
    送信するステップと、 前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によっ
    て反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する
    ステップと、 前記探触子から前記受信されたエコーを入力して記憶す
    るとともに、前記走査機構手段から前記超音波パルスを
    送信した際及び前記エコーを受信した際の前記探触子の
    空間的位置を入力して記憶するステップと、 前記探触子の空間的位置及び前記エコーに基づき、超音
    波ビームの回折による拡がりを考慮して前記音響的不連
    続部を検出するステップとを含み、 前記送信ステップは、送信信号を発生して前記探触子へ
    出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の
    探傷面に対して傾いた送信角度で送信し、前記受信ステ
    ップは、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続
    部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に
    対して前記送信角度とは異なる傾いた受信角度でエコー
    として受信し、 前記記憶ステップは、前記探触子を所定の走査範囲にわ
    たって走査した際に受信したエコーと、前記超音波パル
    スを送信した際及び前記エコーを受信した際の前記探触
    子の座標とを記憶し、 前記検出ステップは、 前記試験体の定めた像再生範囲内の定めた再生点と、前
    記記憶された前記探触子の座標とに基づき、前記探触子
    の実効ビーム幅内に入っている送受往復でのビーム伝搬
    経路の候補を洗い出すステップと、 前記送受往復でのビーム伝搬経路の候補の各々につい
    て、エコーの受信されるべき時間を求め、この時間に対
    応するエコーの振幅を取り出し、取り出した各々のエコ
    ーの振幅を加算するステップと、 前記探触子の定めた走査範囲にわたって前記エコーの振
    幅を加算した値を前記定めた再生点における再生像とし
    て出力するステップとを含む 超音波探傷方法。
  13. 【請求項１３】走査機構手段により探触子を試験体上の
    所定の走査範囲にわたって移動させるステップと、 送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子に
    より超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して斜めに
    送信するステップと、 前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によっ
    て反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する
    ステップと、 前記探触子から前記受信されたエコーを入力して記憶す
    るとともに、前記走査機構手段から前記超音波パルスを
    送信した際及び前記エコーを受信した際の前記探触子の
    空間的位置を入力して記憶するステップと、 前記探触子の空間的位置及び前記エコーに基づき、超音
    波ビームの回折による拡がりを考慮して前記音響的不連
    続部を検出するステップとを含み、 前記送信ステップは、送信信号を発生して前記探触子へ
    出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の
    探傷面に対して傾いた送信角度で送信し、前記受信ステ
    ップは、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続
    部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に
    対して前記送信角度とは同じ傾いた受信角度でエコーと
    して受信し、 前記記憶ステップは、前記探触子を所定の走査範囲にわ
    たって走査した際に受信したエコーと、前記超音波パル
    スを送信した際及び前記エコーを受信した際の前記探触
    子の座標とを記憶し、 前記検出ステップは、 前記試験体の定めた像再生範囲内の定めた再生点と、前
    記記憶された前記探触子の座標とに基づき、前記探触子
    の実効ビーム幅内に入っている送受往復でのビーム伝搬
    経路の候補を洗い出すステップと、 前記送受往復でのビーム伝搬経路の候補の各々につい
    て、エコーの受信されるべき時間を求め、この時間に対
    応するエコーの振幅を取り出し、取り出した各々のエコ
    ーの振幅を加算するステップと、 前記探触子の定めた走査範囲にわたって前記エコーの振
    幅を加算した値を前記定めた再生点における再生像とし
    て出力するステップとを含む 超音波探傷方法。
  14. 【請求項１４】前記検出ステップは、前記像再生範囲内
    の定めた再生点における各再生像を３次元像として出力
    する請求項12又は13記載の超音波探傷方法。
  15. 【請求項１５】前記振幅加算ステップは、前記求めた時
    間に対応するエコーの振幅が有為な値のときにはその振
    幅を加算する請求項12又は13記載の超音波探傷方法。
  16. 【請求項１６】前記実効ビーム幅は、−3dBのビーム幅
    である請求項12又は13記載の超音波探傷方法。
  17. 【請求項１７】走査機構手段により探触子を試験体上の
    所定の走査範囲にわたって移動させるステップと、 送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子に
    より超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して斜めに
    送信するステップと、 前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によっ
    て反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する
    ステップと、 前記探触子から前記受信されたエコーを入力して記憶す
    るとともに、前記走査機構手段から前記超音波パルスを
    送信した際及び前記エコーを受信した際の前記探触子の
    空間的位置を入力して記憶するステップと、 前記探触子の空間的位置及び前記エコーに基づき、超音
    波ビームの回折による拡がりと、前記超音波ビームが反
    射する際の縦波から横波へのモード変換、及び横波から
    縦波へのモード変換とを考慮して前記音響的不連続部を
    検出するステップとを含み、 前記送信ステップは、送信信号を発生して前記探触子へ
    出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の
    探傷面に対して傾いた送信角度で送信し、前記受信ステ
    ップは、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続
    部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に
    対して前記送信角度とは異なる傾いた受信角度でエコー
    として受信し、 前記記憶ステップは、前記探触子を所定の走査範囲にわ
    たって走査した際に受信したエコーと、前記超音波パル
    スを送信した際及び前記エコーを受信した際の前記探触
    子の座標とを記憶し、 前記検出ステップは、 前記試験体の定めた像再生範囲内の定めた再生点と、前
    記記憶された前記探触子の座標とに基づき、前記探触子
    の実効ビーム幅内に入っている送受往復でのビーム経路
    の候補を洗い出すステップと、 前記送受往復でのビーム経路の候補の各々について、エ
    コーの受信されるべき時間を求め、この時間に対応する
    エコーの振幅を取り出し、取り出した各々のエコーの振
    幅を加算するステップと、 前記探触子の定めた走査範囲にわたって前記エコーの振
    幅を加算した値を前記定めた再生点における再生像とし
    て出力するステップとを含む 超音波探傷方法。
  18. 【請求項１８】走査機構手段により探触子を試験体上の
    所定の走査範囲にわたって移動させるステップと、 送信信号を発生して前記探触子へ出力し、前記探触子に
    より超音波パルスを前記試験体の探傷面に対して斜めに
    送信するステップと、 前記探触子により前記試験体中の音響的不連続部によっ
    て反射された前記超音波パルスをエコーとして受信する
    ステップと、 前記探触子から前記受信されたエコーを入力して記憶す
    るとともに、前記走査機構手段から前記超音波パルスを
    送信した際及び前記エコーを受信した際の前記探触子の
    空間的位置を入力して記憶するステップと、 前記探触子の空間的位置及び前記エコーに基づき、超音
    波ビームの回折による拡がりと、前記超音波ビームが反
    射する際の縦波から横波へのモード変換、及び横波から
    縦波へのモード変換とを考慮して前記音響的不連続部を
    検出するステップとを含み、 前記送信ステップは、送信信号を発生して前記探触子へ
    出力し、前記探触子により超音波パルスを前記試験体の
    探傷面に対して傾いた送信角度で送信し、前記受信ステ
    ップは、前記探触子により前記試験体中の音響的不連続
    部によって反射された前記超音波パルスを前記探傷面に
    対して前記送信角度と同じ傾いた受信角度でエコーとし
    て受信し、 前記記憶ステップは、前記探触子を所定の走査範囲にわ
    たって走査した際に受信したエコーと、前記超音波パル
    スを送信した際及び前記エコーを受信した際の前記探触
    子の座標とを記憶し、 前記検出ステップは、 前記試験体の定めた像再生範囲内の定めた再生点と、前
    記記憶された前記探触子の座標とに基づき、前記探触子
    の実効ビーム幅内に入っている送受往復でのビーム経路
    の候補を洗い出すステップと、 前記送受往復でのビーム経路の候補の各々について、エ
    コーの受信されるべき時間を求め、この時間に対応する
    エコーの振幅を取り出し、取り出した各々のエコーの振
    幅を加算するステップと、 前記探触子の定めた走査範囲にわたって前記エコーの振
    幅を加算した値を前記定めた再生点における再生像とし
    て出力するステップとを含む 超音波探傷方法。
  19. 【請求項１９】前記検出ステップは、前記像再生範囲内
    の定めた再生点における各再生像を３次元像として出力
    する請求項17又は18記載の超音波探傷方法。
  20. 【請求項２０】前記振幅加算ステップは、前記求めた時
    間に対応するエコーの振幅が有意な値のときにはその振
    幅を加算する請求項17又は18記載の超音波探傷方法。
  21. 【請求項２１】前記実効ビーム幅は、横波に関する超音
    波ビームの−3dBのビーム幅である請求項17又は18記載
    の超音波探傷方法。
  22. 【請求項２２】前記実効ビーム幅は、縦波に関する超音
    波ビームの−3dBのビーム幅である請求項17又は18記載
    の超音波探傷方法。
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