JP7233853B2 - 超音波検査装置、方法、プログラム及び超音波検査システム - Google Patents

超音波検査装置、方法、プログラム及び超音波検査システム Download PDF

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Description

本発明は、超音波検査装置、方法、プログラム及び超音波検査システムに関するものである。
従来、被検体に生じたき裂などを非破壊で検査する方法として超音波を用いた検査方法が知られている。
例えば、特許文献１には、探触子を被検査面の形状に沿って好適に移動させることで、被検体の内部を探傷することのできる可搬式の超音波検査装置が開示されている。
特開２０１５－８１８６４号公報
超音波検査は特殊認定作業であるため、作業を行う上で技量認定が必須であり、超音波検査を行う検査員が限られる。このため、製造現場や整備現場において認定検査員をタイムリーに確保することが難しく、検査待ちの状態が長期間にわたって発生する可能性がある。
また、超音波検査は認定検査員が超音波波形を確認して合否を判断するため、定量的に評価することが難しいばかりか、労力や時間を要していた。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、超音波検査の時間を短縮できるとともに、定量的な評価を実現することのできる超音波検査装置、方法、プログラム及び超音波検査システムを提供することを目的とする。
本発明の第一態様は、被検査体内に超音波を照射して前記被検査体からの反射エコーを受信する超音波プローブから前記反射エコーに関する反射エコー信号を受信する信号取得部と、前記反射エコー信号に基づいて前記被検査体の欠陥を検出する欠陥検出部と、前記欠陥検出部の検出結果を表示する表示部とを備え、前記欠陥検出部は、第１閾値を超える前記反射エコー信号の最大信号強度を用いて前記被検査体の欠陥を検出し、前記第１閾値は、前記被検査体の表面から第１の距離に位置する第１位置と前記被検査体の底面との間を評価範囲とし、信号強度が表面からの反射エコー信号の最大信号強度よりも小さな値に設定されている超音波検査装置である。
上記超音波検査装置によれば、信号取得部により被検査体における反射エコー信号が取得され、反射エコー信号に基づいて欠陥検出部による欠陥の検出が行われる。欠陥検出部は、第１閾値を超える反射エコー信号の最大信号強度を用いて被検査体の欠陥を検出する。この場合において、第１閾値は、被検査体の表面から第１の距離に位置する第１位置と被検査体の底面との間を評価範囲とし、信号強度が表面からの反射エコー信号の最大信号強度よりも小さな値に設定されている。例えば、検査体内部に欠陥が存在している場合、被検査体内部に照射された超音波の一部は欠陥によって反射され、その反射エコーが超音波プローブによって検出される。また、欠陥によって反射されなかった残りの超音波は底面から反射され、その反射エコーが超音波プローブによって検出される。このように、被検査体の内部に欠陥が存在する場合、欠陥が存在する深さに応じた時刻に反射エコー信号のピークが立つこととなる。したがって、被検査体の表面から第１の距離に位置する第１位置と被検査体の底面との間を評価範囲とし、信号強度が表面からの反射エコー信号の最大信号強度よりも小さな値に設定された第１閾値を用いることにより、被検査体内部の欠陥から反射された反射エコーをとらえることができ、内部欠陥を検出することができる。
上記超音波検査装置によれば、欠陥検出が自動で行われるので、認定検査員でなくても容易に被検査体の検査を行うことができる。また、欠陥判定に人による判断が介在しないので、定量的に欠陥の検出を行うことが可能となる。
上記超音波検査装置は、深さ方向における表面からの距離に応じた信号増幅度が設定されている距離振幅補正曲線を用いて、前記反射エコー信号を増幅する信号増幅部を更に備え、前記欠陥検出部は、信号増幅後の前記反射エコー信号を用いて前記被検査体の欠陥を検出することとしてもよい。
例えば、被検査体の厚さが厚いほど、欠陥や底面から反射される反射エコーの信号強度は弱くなる。上記超音波検査装置によれば、深さ方向における表面からの距離に応じた信号増幅度が設定されている距離振幅補正曲線を用いて、反射エコー信号を増幅するので、超音波の伝搬距離に起因する信号強度の減衰を低減することができる。これにより、反射エコー信号の感度を高くすることができ、被検査体の欠陥検出の精度を向上させることができる。
上記超音波検査装置において、前記欠陥検出部は、第２閾値を超える前記反射エコー信号の最大信号強度を用いて前記被検査体の欠陥を検出し、前記第２閾値は、前記被検査体の表面から第２の距離に位置する第２位置と前記被検査体の底面から第３の距離に位置する第３位置との間を評価範囲とし、前記第２位置は、前記第１位置よりも表面から遠い位置に設定され、前記第２閾値の信号強度は、前記第１閾値の信号強度よりも小さな値に設定されていてもよい。
例えば、被検査体の内部に欠陥が存在する場合、欠陥が存在する深さに応じた時刻に反射エコー信号のピークが立つこととなる。したがって、上記第１位置よりも表面から遠い位置に設定された第２位置と被検査体の底面から第３の距離に位置する第３距離との間を評価範囲とし、信号強度が第１閾値の信号強度よりも小さな値に設定された第２閾値を用いることにより、被検査体内部の欠陥から反射された反射エコーをとらえることができ、内部欠陥を検出することができる。
上記超音波検査装置によれば、欠陥検出が自動で行われるので、認定検査員でなくても容易に被検査体の検査を行うことができる。また、欠陥判定に人による判断が介在しないので、定量的に欠陥の検出を行うことが可能となる。
上記超音波検査装置は、前記超音波プローブを前記被検査体の表面に沿って移動させたときの前記反射エコー信号と前記反射エコー信号が得られた位置情報とからＣスキャン画像を作成する画像作成部を更に備え、前記Ｃスキャン画像には、前記反射エコー信号のうち前記第１閾値を超える最大振幅値に基づいて作成される第１閾値に基づくＣスキャン画像、前記反射エコー信号から得られる深さに基づいて作成される深さに基づくＣスキャン画像、前記反射エコー信号のうち前記第２閾値を超える最大振幅値に基づいて作成される第２閾値に基づくＣスキャン画像の少なくとも一つが含まれることとしてもよい。
上記超音波検査装置によれば、反射エコー信号のうち第１閾値を超える最大振幅値に基づいて作成される第１閾値に基づくＣスキャン画像、反射エコー信号から得られる深さに基づいて作成される深さに基づくＣスキャン画像、反射エコー信号のうち第２閾値を超える最大振幅値に基づいて作成される第２閾値に基づくＣスキャン画像の少なくとも一つが画像作成部によって作成されるので、このようなＣスキャン画像を検査員に提示することで、欠陥検出位置を容易に通知することが可能となる。
上記超音波検査装置において、前記画像作成部は、前記Ｃスキャン画像の外周を囲むようにマスキング領域を追加し、前記反射エコー信号が検出されなかった領域、かつ、前記マスキング領域と接触する領域を非検査領域として特定し、特定した非検査領域を検査領域とは異なる態様で表示させることとしてもよい。
上記超音波検査装置によれば、非検査領域を自動で検出することができ、更に、非検査領域を検査領域と異なる態様で表示させるので、非検査領域と検査領域とを検査員にわかりやすく通知することができる。
上記超音波検査装置において、前記欠陥検出部は、第３閾値を超える前記反射エコー信号の最大信号強度を用いて前記被検査体の欠陥を検出し、前記第３閾値は、前記被検査体の表面から前記第１位置までの間に規定された所定の距離を評価範囲とし、信号強度が表面からの反射エコー信号の最大信号強度よりも小さな値に設定されていてもよい。
上記超音波検査装置によれば、被検査体の表面から第１位置までの間に規定された所定の距離を評価範囲として決定される第３閾値を用いて被検査体の欠陥を検出するので、表面近くに存在する欠陥の検出を容易に行うことができる。また、第１閾値及び第２閾値とともに第３閾値を用いて欠陥検出を行うことにより、検出精度を向上させることが可能となる。
本発明の第２態様は、超音波プローブを被検査体の表面に沿って移動させたときの反射エコーに基づく反射エコー信号と該反射エコー信号が得られた位置情報とからＣスキャン画像を作成する画像作成部を備え、前記画像作成部は、前記Ｃスキャン画像の外周を囲むようにマスキング領域を追加し、前記反射エコー信号が検出されなかった領域、かつ、前記マスキング領域と接触する領域を非検査領域として特定し、特定した非検査領域を検査領域とは異なる態様で表示させる超音波検査装置である。
上記超音波検査装置によれば、非検査領域を自動で検出することができ、更に、非検査領域を検査領域と異なる態様で表示させるので、非検査領域と検査領域とを検査員にわかりやすく通知することができる。
本発明の第３態様は、超音波プローブと、上記記載の超音波検査装置とを具備する超音波検査システムである。
本発明の第４態様は、被検査体内に超音波を照射して前記被検査体からの反射エコーを受信する超音波プローブから前記反射エコーに関する反射エコー信号を受信する信号取得工程と、前記反射エコー信号に基づいて前記被検査体の欠陥を検出する欠陥検出工程と、前記欠陥検出工程の検出結果を表示する表示工程とを有し、前記欠陥検出工程は、第１閾値を超える前記反射エコー信号の最大信号強度を用いて前記被検査体の欠陥を検出し、前記第１閾値は、前記被検査体の表面から第１の距離に位置する第１位置と前記被検査体の底面との間を評価範囲とし、信号強度が表面からの反射エコー信号の最大信号強度よりも小さな値に設定されている超音波検査方法である。
本発明の第５態様は、被検査体の欠陥を検出するための超音波検査処理をコンピュータに実行させるための超音波検査プログラムであって、前記超音波検査プログラムは、被検査体内に超音波を照射して前記被検査体からの反射エコーを受信する超音波プローブから前記反射エコーに関する反射エコー信号を受信する信号取得処理と、前記反射エコー信号に基づいて前記被検査体の欠陥を検出する欠陥検出処理と、前記欠陥検出処理の検出結果を表示する表示処理とを有し、前記欠陥検出処理は、第１閾値を超える前記反射エコー信号の最大信号強度を用いて前記被検査体の欠陥を検出し、前記第１閾値は、前記被検査体の表面から第１の距離に位置する第１位置と前記被検査体の底面との間を評価範囲とし、信号強度が表面からの反射エコー信号の最大信号強度よりも小さな値に設定されている超音波検査プログラムである。
本発明によれば、超音波検査の時間を短縮できるとともに、定量的な評価を実現することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る超音波検査システムの全体構成を示した図である。 本発明の一実施形態に係る超音波検査装置のハードウェア構成の一例を示した概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る超音波検査装置が有する機能の一例を示した機能ブロック図である。 表面から反射される表面反射エコーと底面から反射される底面反射エコーとを説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る距離振幅補正情報の一例を示した図である。 反射エコー信号のＡスコープ画像の一例を示した図であり、図６（ａ）は信号増幅処理が行われる前のＡスコープ画像、図６（ｂ）は信号増幅処理が行われた後のＡスコープ画像を示した図である。 本発明の一実施形態に係る第１閾値、第２閾値、第１基準値、第２基準値、基準深さについて説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る第１閾値及び第２閾値の評価範囲について説明するための図である。 被検査体の内部に欠陥が存在する場合の反射エコーを説明するための図である。 被検査体の内部に欠陥がある場合の信号増幅処理後の反射エコー信号のＡスコープ画像の一例を示した図である。 被検査体の表面に欠陥がある場合の信号増幅処理後の反射エコー信号のＡスコープ画像の一例を示した図である。 被検査体の内部に欠陥がある場合の第１閾値に基づくＣスキャン画像の一例を示した図である。 被検査体の表面に欠陥がある場合の第１閾値に基づくＣスキャン画像の一例を示した図である。 被検査体の内部に欠陥がある場合の第２閾値に基づくＣスキャン画像の一例を示した図である。 被検査体の内部に欠陥がある場合の深さに基づくＣスキャン画像の一例を示した図である。 被検査体の表面に欠陥がある場合の深さに基づくＣスキャン画像の一例を示した図である。 本発明の一実施形態に係るマスク処理の手順を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るマスク処理の手順を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るマスク処理の手順を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るマスク処理の手順を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るマスク処理の手順を説明するための図である。 表示部に表示される表示画面の一例を示した図である。 本発明の一実施形態に係る前処理の手順の一例を示したフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る超音波検査処理の手順の一例を示したフローチャートである。
以下に、本発明に係る超音波検査装置、方法、プログラム及び超音波検査システムの一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る超音波検査システム１の概略構成を示した図である。図１において、超音波検査システム１は、超音波プローブ２と、超音波検査装置３とを備えて構成されている。
超音波プローブ２の一態様は、例えば、検査員が手で持って使用するハンディタイプのプローブであり、検査員は、現場において測定しようとする被検査体の表面に超音波プローブ２を当てて手動で移動させる。超音波プローブ２の他の態様は、例えば、被検査体の表面上を自動で移動するスキャナに取り付けられた固定式のプローブである。本実施形態では、ハンディタイプのプローブを例示して説明する。
超音波プローブ２は、超音波を被検査体の内部に照射し、被検査体から戻ってくる反射エコーを受信し、受信した反射エコーに関する出力信号（以下「反射エコー信号」という。）を超音波検査装置３に出力する。
超音波プローブ２は被検査体の表面（探傷面）に対して垂直入射の超音波ビームを送信する垂直プローブであってもよいし、被検査体の表面に対して垂直とは異なる角度で超音波ビームを送信する斜角プローブであってもよい。
超音波プローブ２は、公知のプローブを適宜採用すればよく、ここでの詳細な説明は省略する。例えば、一例として、フェイズドアレイプローブ、ホイール型（タイヤ型）プローブ等が挙げられる。
また、本実施形態による超音波プローブ２は、上記内部スコープ画像（例えば、Ｂスコープ画像、Ｃスコープ画像等）を作成できるようにするためのプローブ移動距離計測器（図示略）を備えている。このプローブ移動距離計測器は、超音波プローブ２に付設されたエンコーダで構成される。超音波プローブ２の移動量に応じたパルスがエンコーダから出力されることにより、超音波検査装置３は、被検査体における検査位置と反射エコー信号とを関連付けることが可能となる。
超音波検査装置３は、超音波プローブ２から受信した反射エコー信号に基づいて被検査体の内部を検査し、検査結果を表示部に表示するなどして検査員に通知する。超音波検査装置３の一態様は、例えば、携帯型端末である。検査員は、片手に超音波プローブ２を持ち、被検査体の表面に沿って超音波プローブ２を移動させるとともに、もう一方の手で携帯型の超音波検査装置３を持ち、その画面を確認する。これにより、検査を行いながら超音波検査装置３の表示画面を確認することで、検査結果をリアルタイムで確認することができる。また、超音波検査装置３の他の態様は、例えば、設置型の情報処理装置であり、検査員が超音波プローブ２を持って被検査体の表面を移動させたときの反射エコー信号を受信し、受信した反射エコー信号をリアルタイムまたは事後的に処理することにより、被検査体の検査結果をリアルタイムまたは事後的に表示画面に表示させる。
図２は、本発明の一実施形態に係る超音波検査装置３のハードウェア構成の一例を示した概略構成図である。超音波検査装置３は、図２に示すように、コンピュータ（計算機システム）を有し、例えば、ＣＰＵ１１、ＣＰＵ１１が実行するプログラム及びこのプログラムにより参照されるデータ等を記憶するための補助記憶装置１２、各プログラム実行時のワーク領域として機能する主記憶装置１３、ネットワークに接続するための通信インターフェース１４、キーボード、マウス、スタイラスペン等の入力部１５、及びデータを表示する液晶表示装置等の表示部１６等を備えている。これら各部は、例えば、バス１８を介して接続されている。補助記憶装置１２は、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が一例として挙げられる。
後述する説明する各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラム（例えば、超音波検査プログラム）の形式で補助記憶装置１２に記憶されており、このプログラムをＣＰＵ１１が主記憶装置１３に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、補助記憶装置１２に予めインストールされている形態や、他のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
図３は、本実施形態に係る超音波検査装置３が有する機能の一例を示した機能ブロック図である。図３に示すように、超音波検査装置３は、信号取得部３１、信号校正部３２、信号増幅部３３、閾値設定部３４、記憶部３５、欠陥検出部３６、画像作成部３７、表示制御部３８等を備えている。
信号取得部３１は、例えば、通信部であり、所定の通信媒体を介して超音波プローブ２から出力される反射エコー信号を受信し、信号校正部３２等に出力する。所定の通信媒体は、有線でもよいし、無線でもよく、超音波プローブ２との間で信号の授受が実現できる手段であれば足り、特に限定されない。
信号校正部３２は、所定のキャリブレーション処理を行う。例えば、信号校正部３２は、超音波プローブ２が複数のセンサ素子で構成されている場合に、各素子によって受信された反射エコー信号のばらつきを均一化させる処理を行う。例えば、信号校正部３２は、超音波プローブ２を構成する各センサ素子によって受信された反射エコー信号の振幅の差分が許容範囲内となるように、センサ素子間における信号強度のオフセット処理を行う。なお、信号校正部３２による各種キャリブレーション処理は公知の技術であり、ここでの詳細な説明は省略する。
信号増幅部３３は、被検査体の表面からの厚さ方向における距離（深さ）と信号増幅度とが関連付けられた距離振幅補正情報を用いて、各反射エコー信号の厚さ方向における波形を増幅する増幅処理を行う。例えば、図４に示すように、表面から反射される反射エコー（以下「表面反射エコー」という。）Ｓａの信号強度と、底面から反射される反射エコー（以下「底面反射エコー」という。）Ｓｂの強度信号との差は、被検査体の厚さが厚いほど大きくなる。これは、被検査体の厚さが厚いほど、超音波が被検査体の内部を移動する距離が長くなり、その分、信号が減衰するからである。したがって、厚さによる信号強度の減衰を低減させるために、信号増幅部３３は、図５に示すような表面からの距離とゲイン（信号増幅度）とが関連付けられた距離振幅補正情報を用いて反射エコー信号を増幅する。
例えば、図６に、反射エコー信号のＡスコープ画像を示す。図６に示したＡスコープ画像において、横軸は時間、換言すると、深さ（表面からの距離）、縦軸は信号強度を示している。図６（ａ）は、信号増幅処理が行われる前の反射エコー信号のＡスコープ画像の一例を示しており、図６（ｂ）は、信号増幅処理が行われた後の反射エコー信号のＡスコープ画像の一例を示している。図６（ａ）に示すように、信号増幅処理前は表面反射エコーＳａの最大振幅値ａに対して底面反射エコーＳｂの最大振幅値ｂはかなり小さい値を示している。これに対して、距離振幅補正情報を用いて信号増幅を行うことにより、図６（ｂ）に示すように、底面反射エコーＳｂの最大振幅値ｂ´を表面反射エコーＳａの最大振幅値ａと略同レベルにすることができる。これにより、信号伝搬距離に起因する信号強度の減衰を抑制することができる。
距離振幅補正情報は、以下のようにして作成される。
例えば、被検査体と同じ材質で作成されるとともに、厚さの異なる複数の試験体（例えば、厚さを２ｍｍごとに変更した試験体）を事前に用意し、各試験体に対して超音波プローブ２から超音波を照射したときの反射エコー信号を得る。そして、試験体毎に、底面反射エコーの最大振幅値（最大信号強度）を表面反射エコーの最大振幅値（最大信号強度）に一致させるための信号増幅度を算出し、厚さ（表面からの距離＝深さ）と増幅度とを関連付けることで距離振幅補正情報を作成する。このようにして作成された距離振幅補正情報は、超音波検査装置３による被検査体の検査が行われる前に所定の記憶領域（例えば、記憶部３５）に格納され、後述する基準信号取得時及び検査時等に使用される。
距離振幅補正情報は、テーブルとして有していても良いし、厚さ（表面からの距離）を変数とする演算式として有していても良い。
閾値設定部３４は、正常な被検査体を模擬した試験体の反射エコー信号（以下「基準信号」という。）を用いて被検査体の内部に存在する欠陥を検出するための第１閾値及び第２閾値等を設定する。
例えば、図７に試験体の反射エコー信号に基づくＡスコープ画像の一例を示す。このＡスコープ画像は信号増幅部３３による信号増幅処理が施された後の信号波形を示している。
閾値設定部３４は、図７に示した基準信号のＡスコープ画像において、表面反射エコーを特定するとともに底面反射エコーを特定し、これら表面反射エコー及び底面反射エコーに基づいて被検査体の欠陥を検出するための第１閾値Ｇ１及び第２閾値Ｇ２を設定する。
例えば、閾値設定部３４は、表面反射エコーを検出するためのＳゲート、底面反射エコーを検出するためのＢＷゲートを設定する。ここで、検査前の設定では、ＢＷゲートは、表面直後（例えば、Ｓゲートの終点の直後）から底面を超える距離まで設定されており、底面反射エコーが特定された後において、図７に示されるように、底面反射エコーが存在する距離範囲に応じて、ゲート幅が短く調整される。このように、ＢＷゲートの幅を短くするような調整を行うことにより、ＢＷゲートによるノイズの検出を抑制することができる。
そして、Ｓゲートが設定された時間範囲において信号強度が最大となる波形が発生するタイミングを表面検出時刻ｔｓとする。また、ＢＷゲートで設定された時間範囲において信号強度が最大となる波形が発生するタイミングを底面検出時刻ｔｂとする。
また、上記のように自動的に表面検出時刻ｔｓ、底面検出時刻ｔｂを特定する場合に代えて、例えば、図７に示されるＡスコープ画像を表示部１６に表示し、検査員が表面検出時刻ｔｓ及び底面検出時刻ｔｂを指定する入力を入力部１５を介して行うことにより、表面反射エコー、底面反射エコー、表面検出時刻ｔｓ、底面検出時刻ｔｂを特定することとしてもよい。
閾値設定部３４は、表面検出時刻ｔｓから予め設定された第１の時間だけ遅延した時刻ｔ２から底面反射エコーが検出されなくなる時刻ｔ５までを評価時間とする第１閾値Ｇ１を設定する。この第１閾値Ｇ１は、Ｓゲートの信号強度よりも小さな信号強度に設定され、かつ、ノイズを拾わない程度の信号強度に設定される。例えば、第１閾値Ｇ１は、表面反射エコーの最大信号強度（最大振幅値）を１００％とした場合、０％よりも大きく５０％以下の範囲に設定される。
また、閾値設定部３４は、表面反射エコーが検出されなくなる時刻ｔ３から底面反射エコー信号が検出され始める時刻ｔ４までを評価時間とする第２閾値Ｇ２を設定する。第２閾値Ｇ２は、第１閾値Ｇ１よりも小さな信号強度に設定されている。例えば、第２閾値Ｇ２は、ノイズを拾う程度の信号強度に設定され、一例として、表面反射エコー信号の最大信号強度を１００％とした場合、０％よりも大きく２０％以下の範囲に設定される。
これにより、図８に示すように、第１閾値Ｇ１は、被検査体の表面ＰＳから第１の距離に位置する第１位置Ｐ１と被検査体の底面ＰＢとの間を評価範囲とするように設定される。また、第２閾値Ｇ２は、被検査体の表面から第２の距離に位置する第２位置Ｐ２と被検査体の底面から第３の距離に位置する第３位置Ｐ３との間を評価範囲とするように設定される。ここで、表面ＰＳから各位置までの距離は、ＰＳ（表面）＜Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３＜ＰＢ（底面）の関係とされている。
続いて、閾値設定部３４は、基準信号と第１閾値Ｇ１とを比較し、第１閾値Ｇ１を超える波形の中から最大振幅値を検出し、これを第１基準値Ｙ１＿ｒｅｆとする。更に、閾値設定部３４は、表面検出時刻ｔｓから第１基準値Ｙ１＿ｒｅｆを示した底面検出時刻ｔｂまでの時間を検出し、この時間に対応する距離（深さ）を基準深さＷ＿ｒｅｆとする。
更に、閾値設定部３４は、基準信号と第２閾値Ｇ２とを比較し、第２閾値Ｇ２を超える波形のうち最大振幅の値を検出し、これを第２基準値Ｙ２＿ｒｅｆとする。
上記のようにして得られた第１閾値Ｇ１、第２閾値Ｇ２、第１基準値Ｙ１＿ｒｅｆ、第２基準値Ｙ２＿ｒｅｆ、及び基準深さＷ＿ｒｅｆは、記憶部３５に格納され、被検査体の欠陥検出に用いられる。
欠陥検出部３６は、被検査体の検査において信号取得部３１によって取得された被検査体の反射エコー信号に基づいて被検査体の欠陥を検出する。
例えば、被検査体の反射エコー信号と第１閾値Ｇ１とを比較し、第１閾値Ｇ１を超える波形の中から最大振幅値（以下「第１実測値Ｙ１」という。）を検出し、この第１実測値Ｙ１と第１基準値Ｙ１＿ｒｅｆと比較することにより、内部欠陥を検出する。
例えば、図９に示すように、被検査体の内部に欠陥が存在する場合、超音波の一部は欠陥によって反射され、その反射エコーが超音波プローブ２によって検出される。また、欠陥によって反射されなかった残りの超音波は底面から反射され、その反射エコーが超音波プローブ２によって検出される。このように、被検査体の内部に欠陥が存在する場合、欠陥が存在する深さに応じた時刻に反射エコー信号のピークが立つこととなる。例えば、図１０に内部欠陥がある場合の信号増幅処理後の反射エコー信号のＡスコープ画像の一例を示す。このように、被検査体内部に欠陥がある場合、図７に示した正常試験体のＡスコープ画像に比べて、表面反射エコーと底面反射エコーとの間に第１閾値Ｇ１を超える信号強度を有する波形が発生することとなる。また、欠陥からの反射エコーは底面よりも浅い位置からの反射エコーとなるため、その信号強度は底面反射エコーの信号強度（例えば、第１基準値Ｙ１＿ｒｅｆ）よりも大きな値を示すこととなる。
したがって、第１実測値Ｙ１と第１基準値Ｙ１＿ｒｅｆとを比較し、第１実測値Ｙ１と第１基準値Ｙ１＿ｒｅｆとの差分の絶対値が所定の許容値を超えている場合には、内部欠陥が存在すると判断することができる。
なお、第１実測値Ｙ１と第１基準値Ｙ１＿ｒｅｆとは絶対値同士を比較してもよいし、デシベルを用いて評価することとしてもよい。例えば、デシベルを用いて評価する場合には、以下の（１）式で示される第１評価値Ｊ１（デシベル）の絶対値が予め設定されている所定の閾値を超えたか否かによって内部欠陥を検出することとしてもよい。なお、以下の評価式は一例であり、適宜変更することが可能である。
Figure 0007233853000001
また、図１０に示されるＡスコープ画像からわかるように、被検査体の内部に欠陥が存在する場合、欠陥が存在する深さに応じた時刻ｔｒに反射エコーのピークが立つため、表面からピークまでの時間（ｔｒ－ｔｓ）に応じた深さＷを基準深さＷ＿ｒｅｆと比較することにより、ピークを示している波形が底面からの反射エコーなのか、内部欠陥からの反射エコーなのかを判断することができる。したがって、第１閾値Ｇ１を超える波形のうち最大振幅を示した時刻ｔｒから表面からの深さＷを算出し、算出した深さＷと正常な被検査体の基準深さＷ＿ｒｅｆとの差分が所定の許容値を超えている場合には、内部欠陥が存在すると判断することができる。
また、例えば、図１０に示すＡスコープ画像からわかるように、被検査体の内部に欠陥が存在する場合、表面からの反射エコーと底面からの反射エコーとの間に第２閾値Ｇ２をはるかに超える信号強度を有する波形が発生することとなる。これに対し、図７に示される正常試験体の反射エコー信号（基準信号）では、表面反射エコーと底面反射エコーとの間に発生する波形は第２閾値Ｇ２とさほど変わらない信号強度を示しており、正常時と異常時とで表面反射エコーと底面反射エコーとの間の波形に大きな違いがある。したがって、被検査体の反射エコー信号において第２閾値Ｇ２を超える波形の最大振幅値（以下「第２実測値Ｙ２」という。）と第２基準値Ｙ２＿ｒｅｆとを比較し、第２実測値Ｙ２と第２基準値Ｙ２＿ｒｅｆとの差分の絶対値が所定の許容値を超えている場合には、内部欠陥が存在すると判断することができる。
なお、第２実測値Ｙ２と第２基準値Ｙ２＿ｒｅｆとは絶対値同士を比較してもよいし、デシベルを用いて評価することとしてもよい。例えば、デシベルを用いて評価する場合には、以下の（２）式で示される第２評価値Ｊ２が予め設定されている所定の閾値を超えたか否かによって内部欠陥を検出することとしてもよい。なお、以下の評価式は一例であり、適宜変更することが可能である。
Figure 0007233853000002
上記のように、欠陥検出部３６は、被検査体の反射エコー信号から取得した第１実測値Ｙ１と第１基準値Ｙ１＿ｒｅｆとに基づいて欠陥を検出する第１欠陥検出処理と、被検査体の反射エコー信号から取得した深さＷと基準深さＷ＿ｒｅｆとに基づいて欠陥を検出する第２欠陥検出処理と、被検査体の反射エコー信号から取得した第２実測値Ｙ２と第２基準値Ｙ２＿ｒｅｆとに基づいて欠陥を検出する第３欠陥検出処理とを行い、少なくともいずれか一つの欠陥検出処理において欠陥が検出された場合に、欠陥があると判定して、その旨の信号を画像作成部３７及び表示制御部３８に出力する。
なお、上述の説明では被検査体の内部に欠陥がある場合を例示して説明したが、上記第１～第３欠陥検出処理によれば、被検査体の表面に欠陥が発生している場合も同様に欠陥を検出することができる。例えば、図１１に、表面に欠陥が存在する場合の反射エコー信号のＡスコープ画像の一例を示す。図１１に示すように、表面に欠陥が存在する場合には、表面反射エコーの振幅が正常時に比べて高くなり、その一方で、底面及び底面までの深さ領域については第１閾値Ｇ１を超える波形が存在しない。このため、上述した第１実測値Ｙ１は検出されず、第１評価値Ｊ１の絶対値は閾値を超えることとなり、第１欠陥検出処理において異常が検出される。また、深さＷも検出されないこととなるので、第２欠陥検出処理においても異常は検出されることとなる。なお、第３欠陥検出処理では、第２閾値Ｇ２を超える波形の信号強度は正常時とほぼ同様の値を示すこととなるため、異常は検出されない。このように、表面に欠陥が発生している場合でも、第１欠陥検出処理及び第２欠陥検出処理によって、確実に異常を検出することができる。
画像作成部３７は、被検査体の反射エコー信号に基づいてＣスキャン画像を作成し、作成した画像を表示部１６に表示させる。
例えば、画像作成部３７は、被検査体の表面に沿って超音波プローブ２を移動させたときの反射エコー信号とその位置情報が信号取得部３１から入力されると、反射エコー信号と第１閾値Ｇ１とを比較し、第１閾値Ｇ１を超える最大振幅値を検出する。そして、検出した最大振幅値に応じた濃淡値でそれぞれの検査位置に対応する画素を表示することにより、第１閾値Ｇ１に基づくＣスキャン画像を作成する。なお、ここで取得される最大振幅値は、欠陥検出部３６によって検出される第１実測値Ｙ１と同値であるため、欠陥検出部３６によって求められた第１実測値Ｙ１を用いることとしてもよい。
例えば、画像作成部３７は、最大振幅値（第１実測値Ｙ１）を濃淡値（階調度０～２５５）に変換するための情報を有しており、この情報を用いて最大振幅値に応じた濃淡値を取得する。例えば、図１２、図１３に第１閾値Ｇ１に基づくＣスキャン画像の一例を示す。図１２、図１３に示した第１閾値Ｇ１に基づくＣスキャン画像では、最大振幅値が大きいほど大きな階調値、すなわち、最大振幅値が小さいほど黒に近く、最大振幅値が大きいほど白に近い表示がなされる場合を例示している。例えば、内部欠陥が生じていない正常な検査位置については、図７に示すＡスコープ画像のように、第１基準値Ｙ１＿ｒｅｆに近い最大振幅値を示すこととなるので、第１基準値Ｙ１＿ｒｅｆに近い階調度で表示されることとなる。一方、信号強度の強い内部欠陥が生じている場合には、図１０に示すＡスコープ画像のように、第１閾値Ｇ１を超える最大振幅値は正常時と比べて大きな値をとることとなる。したがって、図１２の領域Ｒ１、Ｒ２に示されるように、内部欠陥が発生している検査位置については、正常な箇所に比べて高い階調度（白に近い色）で表されることとなる。
また、表面に欠陥が生じている場合には、例えば、図１１に示すＡスコープ画像のように、第１閾値Ｇ１を超える最大振幅値は存在しないこととなるので、階調度はデータなしを示す値、例えば、最も低い値（例えば、ゼロ）で表される。したがって、図１３に示すように、表面欠陥が生じている検査位置Ｒ３、Ｒ４については、正常な箇所と比べて黒に近い表示とされる。
このように、第１閾値Ｇ１に基づくＣスキャン画像を表示部１６に表示することで、検査員に対して内部欠陥が発生している位置を容易に認識させることができる。
また、画像作成部３７は、被検査体の表面に沿って超音波プローブ２を移動させたときの反射エコー信号とその位置情報が信号取得部３１から入力されると、反射エコー信号と第２閾値Ｇ２とに基づいて、第２閾値Ｇ２に基づくＣスキャン画像を作成する。例えば、画像作成部３７は、反射エコー信号と第２閾値Ｇ２とを比較し、第２閾値Ｇ２を超える最大振幅値を検出する。そして、検出した最大振幅値に応じた濃淡値でそれぞれの位置における画素を表示することにより、第２閾値Ｇ２に基づくＣスキャン画像を作成する。
なお、ここで取得される最大振幅値は、欠陥検出部３６によって検出される第２実測値Ｙ２と同値であるため、欠陥検出部３６によって求められた第２実測値Ｙ２を用いることとしてもよい。
例えば、画像作成部３７は、最大振幅値（第２実測値Ｙ２）を濃淡値（階調値）に変換するための情報を有しており、この情報を用いて最大振幅値に応じた濃淡値を取得する。そして、各反射エコー信号が取得された位置を最大振幅値に対応する濃淡値で表すことにより、第２閾値Ｇ２に基づくＣスキャン画像を作成する。
例えば、図１４に第２閾値Ｇ２に基づくＣスキャン画像の一例を示す。図１４に示した第２閾値Ｇ２に基づくＣスキャン画像では、最大振幅値が大きいほど大きな階調値、すなわち、最大振幅値が小さいほど黒に近く、最大振幅値が大きいほど白に近い階調度で表される場合を例示している。例えば、内部欠陥が生じていない正常な検査位置については、図７に示すＡスコープ画像のように、第２基準値Ｙ２＿ｒｅｆに近い最大振幅値を示すこととなるので、第２基準値Ｙ２＿ｒｅｆに近い階調度（すなわち、ゼロに近い階調度）で表示されることとなる。
一方、内部欠陥が生じている場合には、図１０に示すＡスコープ画像のように、第２閾値Ｇ２を超える最大振幅値は正常時と比べて極めて大きな値をとることとなる。したがって、図１４の領域Ｒ５、Ｒ６に示されるように、内部欠陥が発生している検査位置については、正常な箇所に比べて高い階調度（例えば、２５５に近い階調度）で表されることとなる。
また、表面に欠陥が生じている場合には、例えば、図１１に示すＡスコープ画像のように、第２閾値Ｇ２を超える最大振幅値は正常時と程同じ振幅を示すこととなるので、階調度による変化は見られず、正常時と表面欠陥が生じている箇所とはほぼ同じ階調度で表示されることとなる。したがって、ほぼ均一な階調度のＣスコープ画像、例えば、ほとんど黒に近い色で塗りつぶされたＣスコープ画像が作成される。
このように、第２閾値Ｇ２に基づくＣスキャン画像を表示部１６に表示することで、検査員に対して内部欠陥が発生している位置を認識させることができる。
また、画像作成部３７は、被検査体の表面に沿って超音波プローブ２を移動させたときの反射エコー信号とその位置情報が信号取得部３１から入力されると、反射エコー信号と第１閾値Ｇ１とに基づいて、深さに基づくＣスキャン画像を作成する。例えば、画像作成部３７は、反射エコー信号と第１閾値Ｇ１とを比較し、第１閾値Ｇ１を超える最大振幅値を検出する。そして、検出した最大振幅値を示す波形が取得された時刻に基づいて表面からの深さを算出し、算出した深さに応じた濃淡値でそれぞれの位置における画素を表示することにより、深さに基づくＣスキャン画像を作成する。
なお、ここで取得される深さは、欠陥検出部３６によって検出される深さＷと同値であるため、欠陥検出部３６によって求められた深さＷを用いることとしてもよい。
例えば、画像作成部３７は、深さを濃淡値（階調値）に変換するための情報を有しており、この情報を用いて深さに応じた濃淡値を取得する。そして、各反射エコー信号が取得された位置を深さに対応する濃淡値で表すことにより、深さに基づくＣスキャン画像を作成する。
例えば、図１５、図１６に深さに基づくＣスキャン画像の一例を示す。図１５に示した深さに基づくＣスキャン画像では、深さＷが深いほど大きな階調値、すなわち、深さＷが浅いほど黒に近く、深さが深いほど白に近い階調度で表される場合を例示している。例えば、内部欠陥が生じておらず、正常な検査位置については、図７に示すＡスコープ画像のように、基準深さＷ＿ｒｅｆに近い値を示すこととなるので、基準深さＷ＿ｒｅｆに近い階調度で表示されることとなる。
一方、内部欠陥が生じている場合には、図１０に示すＡスコープ画像のように、深さＷは正常時と比べて浅い値をとることとなる。したがって、図１５の領域Ｒ７、Ｒ８に示されるように、内部欠陥が発生している検査位置については、正常な箇所に比べて低い階調度で表されることとなる。
また、表面に欠陥が生じている場合には、例えば、図１１に示すＡスコープ画像のように、第１閾値Ｇ１を超える波形が存在しないため、検出データがないと判断され、データなしを示す表示態様（例えば、階調度ゼロ）で表示されることとなる。これにより、図１６に示すように、表面の欠陥が発生している検査位置Ｒ９、Ｒ１０が黒で表示されたＣスコープ画像が作成される。
このように、深さに基づくＣスキャン画像を表示部１６に表示することで、検査員に対して内部欠陥や表面欠陥が発生している位置を認識させることができる。
また、画像作成部３７は、上述した各種Ｃスキャン画像において、欠陥検出部３６によって欠陥が検出された検査位置に対応する画素に欠陥を示す表示を行うこととしてもよい。このように、欠陥検出部３６による検出結果を各Ｃスキャン画像に反映させることにより、欠陥の位置をよりわかりやすく検査員に通知することができる。
画像作成部３７は、例えば、欠陥検出部３６によって欠陥が検出された検査位置について、他の箇所に比べて強調するような画像処理を施してもよい。一例として、異なる色で着色する、ポップアップ表示を行う等の手法が挙げられる。
更に、画像作成部３７は、作成したＣスキャン画像に対して以下に説明するマスク処理を更に施すことにより、非検査領域を自動的にマスク処理することとしてもよい。
例えば、図１７に示したような表面形状を有する被検査体の検査領域Ｚを検査する場合、複数のセンサ素子が一列に、または、マトリクス状に配置された超音波プローブ２を用いて検査を行おうとすると、非検査領域についても超音波が照射されることとなる。しかしながら、被検査領域には被検査体が存在しないため、反射エコーを受信することができず、データが存在しないこととなる。この場合、データが存在しない旨の信号が超音波プローブ２から出力されることとなる。そして、このようなデータが存在しない箇所を含む被検査体の反射エコー信号に基づいてＣスキャン画像を作成した場合、図１８に示すようなＣスキャン画像が作成される。図１８において、ハッチングが施された領域はデータが存在しない領域を示している。このような非検査領域を含むＣスキャン画像では、非検査領域を自動的に認識し、非検査領域と検査領域とが識別できるような態様で表示することが好ましい。以下、非検査領域を自動的にマスク処理する手法について図を参照して説明する。
まず、画像作成部３７は、図１９に示すように、Ｃスキャン画像の外周を囲むようにマスキング領域ＭＣを配置する。続いて、図２０に示すように、マスキング領域ＭＣに接するデータなしの領域Ｆ１～Ｆ５を特定し、特定した領域Ｆ１～Ｆ５を非検査領域として検査領域とは異なる態様で表示する。
続いて、図２１に示すように、マスキング領域ＭＣを削除することで、外周に配置されている非検査領域Ｆ１～Ｆ５を自動的にマスク処理することが可能となる。続いて、図２１に示されたＣスキャン画像において、検査員によって入力部１５が操作され、検査領域Ｚ内に存在している非検査領域Ｆ６が指定されると、画像作成部３７は、非検査領域Ｆ６についても非検査領域Ｆ１～Ｆ５と同様の態様で表示させる。これにより、非検査領域Ｆ１～Ｆ６と、検査領域Ｚとが明確に区分されたＣスキャン画像を検査員に提供することが可能となる。
上記マスク処理では、被検査体の外周に配置されている非検査領域Ｆ１～Ｆ５については自動的に検出することが可能であり、検査員自らが非検査領域を指定する手間を省略することが可能となる。また、被検査体の反射エコー信号のみを先に取得しておき、欠陥検出処理やＣスキャン画像の作成処理を事後的に行う場合においては、非検査領域として指定された領域における欠陥検出処理が不要となるので、処理負担の軽減や時間短縮を図ることが可能となる。
表示制御部３８は、表示部１６を制御する。例えば、表示制御部３８は、画像作成部３７によって作成されたＣスキャン画像や欠陥検出部３６による検出結果を表示部１６に表示させる。
図２２に表示部１６の表示画面の一例を示す。図２２に示すように、表示部１６は、Ｃスキャン画像を表示するための表示領域５０と、欠陥検出部３６による欠陥検出結果を表示するための表示領域５１とを有している。表示領域５０には、上述した第１閾値Ｇ１に基づくＣスキャン画像、第２閾値Ｇ２に基づくＣスキャン画像、深さに基づくＣスキャン画像のいずれかが表示可能とされている。なお、表示画面は一例であり、上記３つのＣスキャン画像が表示可能とされていてもよいし、時間分割でそれぞれのＣスキャン画像が切り替えられて表示領域５０に表示されるような構成としてもよい。
また、表示領域５１では、欠陥が検出された場合にバツが表示され、欠陥が検出されない場合に、マルが表示される。また、表示による通知の他、音声やブザーなどによって欠陥検出を通知することとしてもよい。
次に、上記構成を備える超音波検査システム１によって実現される超音波検査方法について図を参照して説明する。以下の説明では、複数のセンサ素子が一列に配置された超音波プローブを用いて検査を行う場合を例示して説明する。
まず、被検査体の検査に先駆けて、前処理が行われる。前処理では、正常な被検査体を模擬した試験体を用いて基準信号等を取得するための検査が行われる。なお、試験体は、正常な被検査体の部位を用いても良い。図２３は、本発明の一実施形態に係る超音波検査システム１によって実行される超音波検査方法のうち、前処理の手順の一例を示したフローチャートである。以下、前処理について、図２３を参照して説明する。
まず、検査員が超音波プローブを試験体の表面に接触させ、試験体内部に超音波を照射させる。これにより、その反射エコーが超音波プローブの各素子によって受信され、反射エコー信号として超音波検査装置３に出力される。
超音波検査装置３では、各検査位置における反射エコー信号を取得すると（ＳＡ１）、各素子間による反射エコー信号の信号強度のばらつきが調整され（ＳＡ２）、続いて、信号増幅部３３による信号増幅処理が施される（ＳＡ３）。
続いて、信号増幅処理後の各基準信号を用いて、被検査体の内部欠陥の検出に用いられる第１閾値Ｇ１及び第２閾値Ｇ２が設定され（ＳＡ４）、更に、第１閾値Ｇ１及び第２閾値Ｇ２並びに基準信号を用いて、第１基準値Ｙ１＿ｒｅｆ、基準深さＷ＿ｒｅｆ、第２基準値Ｙ２＿ｒｅｆが設定される（ＳＡ５）。第１閾値Ｇ１、第２閾値Ｇ２、第１基準値Ｙ１＿ｒｅｆ、第２基準値Ｙ２＿ｒｅｆ、及び基準深さＷ＿ｒｅｆは記憶部３５に格納され（ＳＡ６）、前処理を終了する。
なお、基準信号、第１閾値Ｇ１、第２閾値Ｇ２、第１基準値Ｙ１＿ｒｅｆ、第２基準値Ｙ２＿ｒｅｆ、及び基準深さＷ＿ｒｅｆは、上述したように、超音波プローブ２を構成するセンサ素子毎に設定され、被検査体の検査時において、各センサ素子に対応する上記基準値等を用いて欠陥の検出をしても良いし、超音波プローブ２を構成する全てのセンサ素子に対して共通の第１閾値Ｇ１、第２閾値Ｇ２、第１基準値Ｙ１＿ｒｅｆ、第２基準値Ｙ２＿ｒｅｆ、及び基準深さＷ＿ｒｅｆを設定し、共通のこれらの閾値等を用いて被検査体の検査を行うこととしてもよい。共通の閾値等を用いる場合には、素子間の平均値、最大値、最小値等を適宜採用すればよい。
このようにして、被検査体の欠陥を検出するために必要となる閾値や基準値が用意されると、続いて、被検査体の検査が実施される。図２４は、本発明の一実施形態に係る超音波検査システム１によって実行される超音波検査処理の手順の一例を示したフローチャートである。以下、被検査体の超音波検査処理について図２４を参照して説明する。
被検査体の検査では、検査員が超音波プローブ２を持ち、被検査体の表面に沿って超音波プローブを移動させる。これにより、被検査体の各検査位置において被検査体内部に超音波が照射されその反射エコーが順次受信される。このようにして得られた被検査体の反射エコーは、所定の処理が施されることにより、反射エコー信号に変換され、対応する位置情報と関連付けられて超音波検査装置３に順次出力される（ＳＢ１）。
超音波プローブから出力された各表面位置における反射エコー信号が入力されると、各素子間による反射エコー信号の信号強度のばらつきが調整され（ＳＢ２）、信号増幅処理が行われる（ＳＢ３）。
続いて、各表面位置における反射エコー信号と、記憶部３５に格納された第１閾値Ｇ１、第２閾値Ｇ２、第１基準値Ｙ１＿ｒｅｆ、第２基準値Ｙ２＿ｒｅｆ、及び基準深さＷ＿ｒｅｆとを用いて欠陥検出が行われる。
具体的には、反射エコー信号から得た第１実測値Ｙ１と第１基準値Ｙ１＿ｒｅｆとを用いた第１欠陥検出処理（ＳＢ４）、反射エコー信号から得た深さＷと基準深さＷ＿ｒｅｆとを用いた第２欠陥検出処理（ＳＢ５）、反射エコー信号から得た第２実測値Ｙ２と第２基準値Ｙ２＿ｒｅｆとを用いた第３欠陥検出処理（ＳＢ６）が実行され、欠陥検出結果が表示部１６の表示領域５１に表示される（ＳＢ７）。例えば、いずれかの欠陥検出処理において欠陥が検出された場合には、表示領域５１にバツが表示され、欠陥が検出されなかった場合には、表示領域にマルが表示される。
なお、上記のようにポイント的に欠陥の判断を行うのではなく、ある程度の欠陥の幅が検出された場合に表示領域５１にバツを表示することとしてもよい。すなわち、無視できるような微小な欠陥については敢えてバツを表示させて検査者に通知する必要はなく、ある程度の大きさ（長さ、幅、面積等）を持つ欠陥が検出された場合に検査者に通知すればよい。このようなことから、例えば、上記のように欠陥が検知された場合に直ちに表示領域５１にバツを表示させるのではなく、例えば、Ｃスキャン画像と同様のマップ上に欠陥が検出された位置を記録しておき、このマップ上において、欠陥部位の大きさが予め設定されている許容値を超えた場合に、表示領域５１にバツを表示することとしてもよい。また、表示領域５１にバツを表示する場合には、欠陥の大きさ（長さ、幅、面積等）を表示することとしてもよい。
また、反射エコー信号とその位置情報とに基づいて、第１閾値に基づく階調値が決定され、反射エコー信号を取得した検査位置に対応する画素が決定された階調値で表示されることにより、徐々に第１閾値に基づくＣスキャン画像が作成される（ＳＢ８）。また、同様に、第２閾値に基づく階調値が決定され、反射エコーを取得した検査位置に対応する画素が決定された階調値で表示されることにより、徐々に第２閾値に基づくＣスキャン画像が作成される（ＳＢ９）。同様に、深さに基づく階調値が決定され、反射エコー信号を取得した検査位置に対応する画素が決定された階調値で表示されることにより徐々に深さに基づくＣスキャン画像が作成される（ＳＢ１０）。そして、作成されたＣスキャン画像が表示部１６の表示領域５０に表示される（ＳＢ１１）。
上記処理が行われることにより、表示部１６の表示領域５１にはリアルタイムで検査箇所の欠陥の有無が表示されるとともに、検査済みの箇所に対応するＣスキャン画像が表示領域５０に表示されることとなる。そして、上述した各種処理が反射エコー信号を受信するたびに順次行われることにより、リアルタイムでの欠陥検出が実現される。
なお、本実施形態では、リアルタイムで欠陥検出を行う場合を例示したが、検査による反射エコー信号の取得と、反射エコー信号に基づく欠陥検出処理等とは必ずしも同時に行う必要はない。例えば、検査員が被検査体の表面に沿って超音波プローブ２を移動させることにより得られた反射エコー信号を検査位置と関連付けて記憶部３５に格納しておき、事後的に記憶部３５に格納されている各検査位置における反射エコー信号を読み出し、読み出した反射エコー信号を用いて上述した欠陥検出処理等を行うことにより、事後的に検査結果を検査員に通知することとしてもよい。
以上、説明したように本実施形態に係る超音波検査装置３、方法、プログラム及び超音波検査システム１によれば、信号取得部３１により被検査体における反射エコー信号が取得され、反射エコー信号に基づいて欠陥検出部３６による欠陥の検出が行われる。具体的には、欠陥検出部３６は、第１閾値を超える反射エコー信号の最大信号強度を用いて被検査体の欠陥を検出する。この場合において、第１閾値は、被検査体の表面から第１の距離に位置する第１位置と被検査体の底面との間を評価範囲とし、信号強度が表面からの反射エコー信号の最大信号強度よりも小さな値に設定されているので、被検査体内部の欠陥から反射された反射エコーをとらえることができ、内部欠陥を検出することができる。
また、本実施形態に書かう超音波検査装置３によれば、深さに基づいて内部欠陥を検出する第２欠陥検出処理、第２閾値に基づいて内部欠陥を検出する第３欠陥検出処理を行い、いずれかの欠陥検出処理において欠陥が検出された場合には欠陥と判断するので、欠陥検出の精度を向上させることができる。
また、本実施形態に係る超音波検査装置３によれば、欠陥検出が自動で行われるので、認定検査員でなくても容易に被検査体の検査を行うことができる。また、欠陥か否かの判断に人による判断が介在しないので、定量的に欠陥の検出を行うことが可能となる。
また、超音波検査装置によれば、画像作成部３７は、Ｃスキャン画像の外周を囲むようにマスキング領域ＭＣを追加し、反射エコー信号が検出されなかった領域、かつ、マスキング領域ＭＣと接触する領域を非検査領域として特定する。これにより、非検査領域を自動で検出することができる。更に、特定した非検査領域を検査領域とは異なる態様で表示させるので、非検査領域と検査領域とを検査員にわかりやすく通知することができる。
以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、上記実施形態で説明した前処理の手順、超音波検査方法の手順も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。
例えば、上記実施形態では、第１閾値及び第２閾値の両方を用いて欠陥検出処理を行うこととしたが、例えば、第１閾値のみを用いて欠陥検出を行うこととしてもよいし、第２閾値のみを用いて欠陥検出を行うこととしてもよい。すなわち、上述した第１欠陥検出処理、第２欠陥検出処理、第３欠陥検出処理は、必ずしも全て行われなければならないわけではなく、このうちの一つを用いて欠陥検出を行うこととしてもよい。第３欠陥検出処理の場合には、表面に発生した欠陥を検出することが困難となるが、その場合でも被検査体内部に発生している欠陥については第１欠陥検出処理、第２欠陥検出処理と同様に検出することが可能である。
また、上記実施形態において、Ｓゲート（第３閾値）を欠陥検出処理に用いることとしてもよい。例えば、試験体を用いた前処理において、基準信号のＡスコープ画像において、Ｓゲート（第３閾値）を超える波形の中から最大振幅値を検出し、これを表面反射エコー基準値とする。そして、検査時においては、反射エコー信号においてＳゲートを超える波形の中から最大振幅値を取得し、この最大振幅値と上記表面反射エコー基準値との差が予め設定されている許容範囲を超えていた場合に、欠陥を検出することとしてもよい。このようにすることで、例えば、図１１に示すような表面に存在する欠陥を容易に検出することが可能となる。また、上述した第１閾値や第２閾値と組み合わせた欠陥検出処理を行うことにより、欠陥検出の精度を向上させることができる。
また、上記実施形態では、画像作成部３７が第１閾値に基づくＣスキャン画像、第２閾値に基づくＣスキャン画像、深さに基づくＣスキャン画像を作成することとしたが、画像作成部３７はこれらのうち少なくとも１つのＣスキャン画像を作成する機能を有していればよい。
また、階調度を変えて表示することも一例であり、例えば、最大振幅値や深さに応じた表示態様がなされれば足りる。例えば、画素の彩度を変えたり、ハッチングの種類を変えたりしてもよい。
１ ：超音波検査システム
２ ：超音波プローブ
３ ：超音波検査装置
１５ ：入力部
１６ ：表示部
３１ ：信号取得部
３２ ：信号校正部
３３ ：信号増幅部
３４ ：閾値設定部
３５ ：記憶部
３６ ：欠陥検出部
３７ ：画像作成部
３８ ：表示制御部

Claims (10)

  1. 被検査体内に超音波を照射して前記被検査体からの反射エコーを受信する超音波プローブから前記反射エコーに関する反射エコー信号を受信する信号取得部と、
    前記反射エコー信号に基づいて前記被検査体の欠陥を検出する欠陥検出部と、
    前記欠陥検出部の検出結果を表示する表示部と
    を備え、
    前記欠陥検出部は、前記被検査体の表面から第１の距離に位置する第１位置と前記被検査体の底面との間を評価範囲として、前記反射エコー信号と第１閾値とを比較し、前記第１閾値を超える前記反射エコー信号の最大振幅値を第１実測値として検出し、前記第１実測値と第１基準値とを比較することにより前記被検査体の欠陥を検出し、
    前記第１閾値は、正常な前記被検査体の表面反射エコー信号の最大振幅値よりも小さな値に設定され、
    前記第１基準値は、正常な前記被検査体の前記評価範囲において、前記反射エコー信号と前記第１閾値とを比較し、前記第１閾値を超える正常な前記被検査体の前記反射エコー信号の最大振幅値に設定される超音波検査装置。
  2. 深さ方向における表面からの距離に応じた信号増幅度が設定されている距離振幅補正曲線を用いて、前記反射エコー信号を増幅する信号増幅部を備え、
    前記欠陥検出部は、信号増幅後の前記反射エコー信号を用いて前記被検査体の欠陥を検出する請求項１に記載の超音波検査装置。
  3. 前記欠陥検出部は、第２閾値を超える前記反射エコー信号の最大振幅値を用いて前記被検査体の欠陥を検出し、
    前記第２閾値は、前記被検査体の表面から第２の距離に位置する第２位置と前記被検査体の底面から第３の距離に位置する第３位置との間を評価範囲とし、
    前記第２位置は、前記第１位置よりも表面から遠い位置に設定され、
    前記第２閾値は、前記第１閾値よりも小さな値に設定されている請求項１又は２に記載の超音波検査装置。
  4. 前記超音波プローブを前記被検査体の表面に沿って移動させたときの前記反射エコー信号と前記反射エコー信号が得られた位置情報とからＣスキャン画像を作成する画像作成部を備え、
    前記Ｃスキャン画像には、前記反射エコー信号のうち前記第１閾値を超える最大振幅値に基づいて作成される第１閾値に基づくＣスキャン画像、前記反射エコー信号から得られる深さに基づいて作成される深さに基づくＣスキャン画像、前記反射エコー信号のうち前記第２閾値を超える最大振幅値に基づいて作成される第２閾値に基づくＣスキャン画像の少なくとも一つが含まれる請求項３に記載の超音波検査装置。
  5. 前記画像作成部は、
    前記Ｃスキャン画像の外周を囲むようにマスキング領域を追加し、
    前記反射エコー信号が検出されなかった領域、かつ、前記マスキング領域と接触する領域を非検査領域として特定し、特定した非検査領域を検査領域とは異なる態様で表示させる請求項４に記載の超音波検査装置。
  6. 前記欠陥検出部は、第３閾値を超える前記反射エコー信号の最大振幅値を用いて前記被検査体の欠陥を検出し、
    前記第３閾値は、前記被検査体の表面から前記第１位置までの間に規定された所定の距離を評価範囲とし、信号強度が表面からの反射エコー信号の最大振幅値よりも小さな値に設定されている請求項１から５のいずれかに記載の超音波検査装置。
  7. 超音波プローブを被検査体の表面に沿って移動させたときの反射エコーに基づく反射エコー信号と該反射エコー信号が得られた位置情報とからＣスキャン画像を作成する画像作成部を備え、
    前記画像作成部は、
    前記Ｃスキャン画像の外周を囲むようにマスキング領域を追加し、
    前記反射エコー信号が検出されなかった領域、かつ、前記マスキング領域と接触する領域を非検査領域として特定し、特定した非検査領域を検査領域とは異なる態様で表示させる超音波検査装置。
  8. 超音波プローブと、
    請求項１から７のいずれかに記載の超音波検査装置と
    を具備する超音波検査システム。
  9. コンピュータを請求項１から７のいずれかに記載の超音波検査装置として機能させるための超音波検査プログラム。
  10. 被検査体内に超音波を照射して前記被検査体からの反射エコーを受信する超音波プローブから前記反射エコーに関する反射エコー信号を受信する信号取得工程と、
    前記反射エコー信号に基づいて前記被検査体の欠陥を検出する欠陥検出工程と、
    前記欠陥検出工程の検出結果を表示する表示工程と
    を有し、
    前記欠陥検出工程は、前記被検査体の表面から第１の距離に位置する第１位置と前記被検査体の底面との間を評価範囲として、前記反射エコー信号と第１閾値とを比較し、前記第１閾値を超える前記反射エコー信号の最大振幅値を第１実測値として検出し、前記第１実測値と第１基準値とを比較することにより前記被検査体の欠陥を検出し、
    前記第１閾値は、正常な前記被検査体の表面反射エコー信号の最大振幅値よりも小さな値に設定され、
    前記第１基準値は、正常な前記被検査体の前記評価範囲において、前記反射エコー信号と前記第１閾値とを比較し、前記第１閾値を超える正常な前記被検査体の前記反射エコー信号の最大振幅値に設定される超音波検査方法。
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