JP2000241400A - アレイ型超音波探傷方法および装置並びに擬指示防止方法 - Google Patents
アレイ型超音波探傷方法および装置並びに擬指示防止方法Info
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- JP2000241400A JP2000241400A JP11044657A JP4465799A JP2000241400A JP 2000241400 A JP2000241400 A JP 2000241400A JP 11044657 A JP11044657 A JP 11044657A JP 4465799 A JP4465799 A JP 4465799A JP 2000241400 A JP2000241400 A JP 2000241400A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電子走査型アレイ探触子を用いる超音波探傷
において、確実に検出できる最小欠陥寸法を、より小さ
くすることを可能にし、また、外乱ノイズや気泡混入な
どによる擬指示が数パルスの間連続して発生してしまう
状況下においても、探傷結果の信頼性と探傷精度の向上
を図る。 【解決手段】 電子走査型アレイ探触子１を用い、探傷
領域１０をＮ分割したそれぞれの分割領域に各パルス毎
に超音波ビーム３の集束点４を当て、１サイクルをＮパ
ルスで探傷を行うアレイ型超音波探傷方法において、探
傷順番をインターリーブ方式により準ランダムな順番と
する。
において、確実に検出できる最小欠陥寸法を、より小さ
くすることを可能にし、また、外乱ノイズや気泡混入な
どによる擬指示が数パルスの間連続して発生してしまう
状況下においても、探傷結果の信頼性と探傷精度の向上
を図る。 【解決手段】 電子走査型アレイ探触子１を用い、探傷
領域１０をＮ分割したそれぞれの分割領域に各パルス毎
に超音波ビーム３の集束点４を当て、１サイクルをＮパ
ルスで探傷を行うアレイ型超音波探傷方法において、探
傷順番をインターリーブ方式により準ランダムな順番と
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子走査型アレイ
探触子を用いるアレイ型超音波探傷方法および装置並び
に欠陥以外の擬指示を除去する擬指示防止方法に関す
る。
探触子を用いるアレイ型超音波探傷方法および装置並び
に欠陥以外の擬指示を除去する擬指示防止方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】電子走査型アレイ探触子を用いた超音波
探傷により、金属材をはじめとして、各種材料の内在す
る欠陥や不連続部を検出することが可能である。この探
傷で用いるアレイ探触子は、フォーカシングやセクタス
キャン、リニアスキャンといった電子走査を行うため
に、振動子は、微小な各素子に分割され、アレイ状に配
置されている。この各素子に対して、適宜遅延制御をか
けた送信パルスを出すことで超音波ビームをフォーカシ
ングし、さらにセクタスキャンあるいはリニアスキャン
を行い、探傷位置を連続的に変えながら探傷する。同様
に欠陥からの受信波を受け、この各素子により電気信号
に変換される。しかしながら、アレイ探触子の振動子素
子は、一般に分割されており、受信波を受ける単位面積
が小さいために、受信時に各素子に発生する電気出力
は、一般の振動子に比べて非常に小さくなる。この結
果、外乱の電気ノイズなどの影響を非常に受けやすく、
探傷結果に擬指示が発生しやすい。
探傷により、金属材をはじめとして、各種材料の内在す
る欠陥や不連続部を検出することが可能である。この探
傷で用いるアレイ探触子は、フォーカシングやセクタス
キャン、リニアスキャンといった電子走査を行うため
に、振動子は、微小な各素子に分割され、アレイ状に配
置されている。この各素子に対して、適宜遅延制御をか
けた送信パルスを出すことで超音波ビームをフォーカシ
ングし、さらにセクタスキャンあるいはリニアスキャン
を行い、探傷位置を連続的に変えながら探傷する。同様
に欠陥からの受信波を受け、この各素子により電気信号
に変換される。しかしながら、アレイ探触子の振動子素
子は、一般に分割されており、受信波を受ける単位面積
が小さいために、受信時に各素子に発生する電気出力
は、一般の振動子に比べて非常に小さくなる。この結
果、外乱の電気ノイズなどの影響を非常に受けやすく、
探傷結果に擬指示が発生しやすい。
【０００３】また、探触子と被検材の間の接触媒質が、
例えば、水の場合、溶接部等の探傷中に溶接熱により発
生した気泡が探触子と被検材の間に入り込むために、擬
指示が発生してしまうことがある。これらの擬指示は、
カウントダウンまたはサプレッションカウンタ（ゲート
出力信号を合否判定のスレッシュホールドレベルとコン
パレータで比較し、各パルス毎に欠陥出力を行うが、そ
の欠陥出力が、あらかじめ設定した数（minは１）だ
け、連続したパルス数の欠陥出力があったときのみ、欠
陥として出力する機能）により、ノイズとして除去され
る。
例えば、水の場合、溶接部等の探傷中に溶接熱により発
生した気泡が探触子と被検材の間に入り込むために、擬
指示が発生してしまうことがある。これらの擬指示は、
カウントダウンまたはサプレッションカウンタ（ゲート
出力信号を合否判定のスレッシュホールドレベルとコン
パレータで比較し、各パルス毎に欠陥出力を行うが、そ
の欠陥出力が、あらかじめ設定した数（minは１）だ
け、連続したパルス数の欠陥出力があったときのみ、欠
陥として出力する機能）により、ノイズとして除去され
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、サプレッショ
ンカウンタの設定回数を多くすることは、気泡等、ある
程度連続して擬指示が発生する場合では２回以上の値を
設定せざるを得なくなり、この結果、微小欠陥の検出を
困難にする。外部から電気的外乱信号が混入した場合に
おいても、２ＰＲＦ（パルス繰り返し周波数）以上の長
さを有するノイズが混入した場合、サプレッションカウ
ンタで２以上の値を設定しないと、この指示を除去する
ことができず、微小欠陥を見逃す原因になる。
ンカウンタの設定回数を多くすることは、気泡等、ある
程度連続して擬指示が発生する場合では２回以上の値を
設定せざるを得なくなり、この結果、微小欠陥の検出を
困難にする。外部から電気的外乱信号が混入した場合に
おいても、２ＰＲＦ（パルス繰り返し周波数）以上の長
さを有するノイズが混入した場合、サプレッションカウ
ンタで２以上の値を設定しないと、この指示を除去する
ことができず、微小欠陥を見逃す原因になる。
【０００５】また、アレイ探触子における電子走査方法
は、例えば、特開平２−２４０５６４号公報の特許請求
の範囲に見られるように、「前記アレイ探触子を構成す
る各探触子毎あるいは複数の探触子毎に、振動子をその
配置方向に沿って順次切り替えて受信する・・・」であ
った。このように探傷位置を連続的に変えて探傷してい
くことは、上記接触媒質への気泡混入などのように、数
パルス以上連続して発生する擬指示に対して、未探傷域
が拡大してしまい、探傷の信頼性が低下してしまう危険
があった。
は、例えば、特開平２−２４０５６４号公報の特許請求
の範囲に見られるように、「前記アレイ探触子を構成す
る各探触子毎あるいは複数の探触子毎に、振動子をその
配置方向に沿って順次切り替えて受信する・・・」であ
った。このように探傷位置を連続的に変えて探傷してい
くことは、上記接触媒質への気泡混入などのように、数
パルス以上連続して発生する擬指示に対して、未探傷域
が拡大してしまい、探傷の信頼性が低下してしまう危険
があった。
【０００６】さらに、Ｘ−Ｙ面において、Ｘ軸方向に振
動子素子が配列されたアレイ探触子をＹ軸方向に機械走
査する場合、被検材内の焦点位置を連続的に可変とする
ことは、図５に符号１１で示すような未探傷領域が発生
してしまう。この未探傷領域１１は、検出することがで
きない欠陥寸法を意味する。例えば、フォーカシングに
よりＳ／Ｎ向上を狙う場合、アレイ探触子の開口比が大
きくなればなるほど超音波ビームの焦点径は小さくな
る。したがって、Ｘ軸方向のある領域全体をカバーする
ためには、焦点径が小さくなった分、送信パルスのパル
ス密度を上げなくてはならないことになる。この結果、
Ｘ軸方向の１ラインのスキャンに要する時間は増加し、
Ｙ軸方向に機械走査する場合のライン間の隙間は拡大し
てしまう。これは、図５の未探傷領域１１を大きくする
ことを意味する。なお、図５は探傷領域１０を５分割
し、アレイ探触子１の送信順番を連続順とし、超音波ビ
ーム３の集束点４を各パルス毎にそれぞれの分割領域に
当てて探傷する場合を示すものである。
動子素子が配列されたアレイ探触子をＹ軸方向に機械走
査する場合、被検材内の焦点位置を連続的に可変とする
ことは、図５に符号１１で示すような未探傷領域が発生
してしまう。この未探傷領域１１は、検出することがで
きない欠陥寸法を意味する。例えば、フォーカシングに
よりＳ／Ｎ向上を狙う場合、アレイ探触子の開口比が大
きくなればなるほど超音波ビームの焦点径は小さくな
る。したがって、Ｘ軸方向のある領域全体をカバーする
ためには、焦点径が小さくなった分、送信パルスのパル
ス密度を上げなくてはならないことになる。この結果、
Ｘ軸方向の１ラインのスキャンに要する時間は増加し、
Ｙ軸方向に機械走査する場合のライン間の隙間は拡大し
てしまう。これは、図５の未探傷領域１１を大きくする
ことを意味する。なお、図５は探傷領域１０を５分割
し、アレイ探触子１の送信順番を連続順とし、超音波ビ
ーム３の集束点４を各パルス毎にそれぞれの分割領域に
当てて探傷する場合を示すものである。
【０００７】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、電子走査型アレイ探触子を
用いる超音波探傷において、確実に検出できる最小欠
陥寸法を、より小さくすることを可能にし、また、外
乱ノイズや気泡混入などによる擬指示が数パルスの間連
続して発生してしまう状況下においても、探傷結果の信
頼性と探傷精度の向上を図ることを課題としている。
ためになされたものであり、電子走査型アレイ探触子を
用いる超音波探傷において、確実に検出できる最小欠
陥寸法を、より小さくすることを可能にし、また、外
乱ノイズや気泡混入などによる擬指示が数パルスの間連
続して発生してしまう状況下においても、探傷結果の信
頼性と探傷精度の向上を図ることを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記第１の課題を解決す
るため、請求項１の発明は、電子走査型アレイ探触子を
用いて被検材の探傷を行う超音波探傷方法で、ある探傷
範囲をＮ区分の領域に分割し、各パルス毎にアレイ探触
子を構成する複数の振動子素子に対して位相制御を行う
ことにより、超音波ビームの集束点を前記分割された各
領域に当て、１サイクルをＮパルスで探傷を行うアレイ
型超音波探傷方法において、前記分割された各領域に対
する探傷順番を、各パルス毎に、ある一定規則に従って
準ランダムな順番に変えて探傷を行うアレイ型超音波探
傷方法であることに特徴を有する。
るため、請求項１の発明は、電子走査型アレイ探触子を
用いて被検材の探傷を行う超音波探傷方法で、ある探傷
範囲をＮ区分の領域に分割し、各パルス毎にアレイ探触
子を構成する複数の振動子素子に対して位相制御を行う
ことにより、超音波ビームの集束点を前記分割された各
領域に当て、１サイクルをＮパルスで探傷を行うアレイ
型超音波探傷方法において、前記分割された各領域に対
する探傷順番を、各パルス毎に、ある一定規則に従って
準ランダムな順番に変えて探傷を行うアレイ型超音波探
傷方法であることに特徴を有する。
【０００９】請求項２の発明は、請求項１のアレイ型超
音波探傷方法において、前記探傷順番を定める規則がイ
ンターリーブ方式であることを特徴とする。
音波探傷方法において、前記探傷順番を定める規則がイ
ンターリーブ方式であることを特徴とする。
【００１０】請求項３の発明は、請求項１または２のア
レイ型超音波探傷方法において、Ｘ−Ｙ平面において、
アレイ探触子の振動子素子配列方向をＸ軸方向、アレイ
探触子の移動方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸方向に前記イン
ターリーブ方式による送信順番で電子走査しながら、Ｙ
軸方向には機械走査を行うことにより、探傷領域におけ
る未探傷領域を最小化することを特徴とする。
レイ型超音波探傷方法において、Ｘ−Ｙ平面において、
アレイ探触子の振動子素子配列方向をＸ軸方向、アレイ
探触子の移動方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸方向に前記イン
ターリーブ方式による送信順番で電子走査しながら、Ｙ
軸方向には機械走査を行うことにより、探傷領域におけ
る未探傷領域を最小化することを特徴とする。
【００１１】ここで、「準ランダム」なる用語は、正確
な意味でのランダムではないが、ランダムに近い、ある
いは出現形式がランダムに見えるという程度の意味で用
いている。このような準ランダムな方法の一つに、イン
ターリーブ方式がある。インターリーブ方式というの
は、アレイ探触子では振動子素子を順番に励振していく
のに対し、あるルール化に従い準ランダムに励振してい
くことにより、１００％検出すべき欠陥寸法を最小化す
る方法である。
な意味でのランダムではないが、ランダムに近い、ある
いは出現形式がランダムに見えるという程度の意味で用
いている。このような準ランダムな方法の一つに、イン
ターリーブ方式がある。インターリーブ方式というの
は、アレイ探触子では振動子素子を順番に励振していく
のに対し、あるルール化に従い準ランダムに励振してい
くことにより、１００％検出すべき欠陥寸法を最小化す
る方法である。
【００１２】本発明では、探傷領域をＮ区分の領域に分
割し、それぞれの分割領域に、アレイ探触子を構成する
複数の振動子素子に対して位相制御を行うことで、超音
波ビームの集束点を当て、１サイクルをＮパルスかけて
探傷していく場合に、分割領域１〜Ｎを１、２、・・・Ｎ
と順番に探傷していくのではなく、例えば、Ｎ＝５の場
合には１、４、２、５、３という具合に、ある一定規則
に従って準ランダムな順番で探傷していくので、探傷領
域またはアレイ探触子が移動している場合において、１
サイクルで移動する距離が超音波ビームの影響する幅よ
り大きい場合、パルス密度が疎と密の空間ができること
を防止し、パルス密度を均一化することができる。した
がって、微小欠陥の検出力が向上すると同時に、２次元
の探傷面において超音波ビームが当たらない領域、すな
わち未探傷領域を最小化することができる。このため、
確実に検出できる最小欠陥寸法をより小さくすることが
できる。
割し、それぞれの分割領域に、アレイ探触子を構成する
複数の振動子素子に対して位相制御を行うことで、超音
波ビームの集束点を当て、１サイクルをＮパルスかけて
探傷していく場合に、分割領域１〜Ｎを１、２、・・・Ｎ
と順番に探傷していくのではなく、例えば、Ｎ＝５の場
合には１、４、２、５、３という具合に、ある一定規則
に従って準ランダムな順番で探傷していくので、探傷領
域またはアレイ探触子が移動している場合において、１
サイクルで移動する距離が超音波ビームの影響する幅よ
り大きい場合、パルス密度が疎と密の空間ができること
を防止し、パルス密度を均一化することができる。した
がって、微小欠陥の検出力が向上すると同時に、２次元
の探傷面において超音波ビームが当たらない領域、すな
わち未探傷領域を最小化することができる。このため、
確実に検出できる最小欠陥寸法をより小さくすることが
できる。
【００１３】次に、請求項４の発明は、擬指示防止方法
に係るものである。本発明は、前記第２の課題を解決す
るためになされたもので、請求項２または３のアレイ型
超音波探傷方法において、前記アレイ探触子により受信
した信号を前記インターリーブ方式の逆手準によりイン
ターリーブ前の順番に戻し整列化した段階で、整列状態
において隣接する指示があらかじめ設定されたパルス数
だけ連続しない場合は、その指示をノイズと判断し、評
価対象から除去することを特徴とする。
に係るものである。本発明は、前記第２の課題を解決す
るためになされたもので、請求項２または３のアレイ型
超音波探傷方法において、前記アレイ探触子により受信
した信号を前記インターリーブ方式の逆手準によりイン
ターリーブ前の順番に戻し整列化した段階で、整列状態
において隣接する指示があらかじめ設定されたパルス数
だけ連続しない場合は、その指示をノイズと判断し、評
価対象から除去することを特徴とする。
【００１４】一般的に、サプレッションカウンタは、探
傷結果がｎ回（ｎ≧１）、指示が連続する場合におい
て、欠陥としている。この回数は小さければ小さいほ
ど、探傷は確実に行えるが、ノイズが発生しやすい状況
下においては、ｎを大きくせざるを得ない場合がある。
ｎを大きくすることは、検出できる最小欠陥寸法が大き
くなり、微小欠陥検出力が低下することを意味する。そ
こで、本発明では、インターリーブ方式による送信順番
で超音波ビームを送信し、探傷結果をインターリーブ方
式の逆手順によりインターリーブ前の順番でＸ−Ｙの２
次元探傷面に展開することにより、２ＰＲＦ分の連続し
たノイズが入ってきても、それを１ＰＲＦ分の単独指示
にすることができるので、その１ＰＲＦ分の単独指示に
ついてはノイズとして評価対象から除去するものであ
る。これによって、信頼性を維持したまま、ノイズを除
去することが可能となり、欠陥以外の外乱電気ノイズや
気泡、異物混入などによる擬指示を防止することができ
るため、探傷結果の信頼性と探傷精度の向上を図ること
ができる。
傷結果がｎ回（ｎ≧１）、指示が連続する場合におい
て、欠陥としている。この回数は小さければ小さいほ
ど、探傷は確実に行えるが、ノイズが発生しやすい状況
下においては、ｎを大きくせざるを得ない場合がある。
ｎを大きくすることは、検出できる最小欠陥寸法が大き
くなり、微小欠陥検出力が低下することを意味する。そ
こで、本発明では、インターリーブ方式による送信順番
で超音波ビームを送信し、探傷結果をインターリーブ方
式の逆手順によりインターリーブ前の順番でＸ−Ｙの２
次元探傷面に展開することにより、２ＰＲＦ分の連続し
たノイズが入ってきても、それを１ＰＲＦ分の単独指示
にすることができるので、その１ＰＲＦ分の単独指示に
ついてはノイズとして評価対象から除去するものであ
る。これによって、信頼性を維持したまま、ノイズを除
去することが可能となり、欠陥以外の外乱電気ノイズや
気泡、異物混入などによる擬指示を防止することができ
るため、探傷結果の信頼性と探傷精度の向上を図ること
ができる。
【００１５】請求項５の発明は、本発明の方法を実施す
るためのアレイ型超音波探傷装置に係るものであり、そ
の要旨は、電子走査型アレイ探触子を備え、探傷範囲を
Ｎ回にわたり電子走査するようにした超音波探傷器にお
いて、アレイ探触子の送信順番をあらかじめ決められた
手順によりインターリーブ化したのち送信する手段と、
受信信号を逆インターリーブ化することによりインター
リーブ前の送信順番に戻し整列化した順番に展開する手
段と、整列状態において隣接する指示があらかじめ設定
されたパルス数だけ連続するか否かを判定する手段とを
備えたことを特徴とするアレイ型超音波探傷装置にあ
る。
るためのアレイ型超音波探傷装置に係るものであり、そ
の要旨は、電子走査型アレイ探触子を備え、探傷範囲を
Ｎ回にわたり電子走査するようにした超音波探傷器にお
いて、アレイ探触子の送信順番をあらかじめ決められた
手順によりインターリーブ化したのち送信する手段と、
受信信号を逆インターリーブ化することによりインター
リーブ前の送信順番に戻し整列化した順番に展開する手
段と、整列状態において隣接する指示があらかじめ設定
されたパルス数だけ連続するか否かを判定する手段とを
備えたことを特徴とするアレイ型超音波探傷装置にあ
る。
【００１６】請求項６の発明は、請求項５のアレイ型超
音波探傷装置において、整列状態において隣接する指示
があらかじめ設定されたパルス数だけ連続しない場合
は、その指示をノイズと判断し、評価対象から除去する
ノイズ除去手段を備えたことを特徴とする。
音波探傷装置において、整列状態において隣接する指示
があらかじめ設定されたパルス数だけ連続しない場合
は、その指示をノイズと判断し、評価対象から除去する
ノイズ除去手段を備えたことを特徴とする。
【００１７】このように構成された請求項５、６の発明
では、インターリーブ方式による送信順番で超音波ビー
ムを送信することにより探傷領域内のパルス密度を均一
化し、また確実に検出できる最小欠陥寸法を最小化する
ことができるため、欠陥検出力が向上する。また、サプ
レッション回数を上げずに、受信したゲート出力信号を
逆インターリーブ化することによりインターリーブ前の
送信順番に戻しＸ−Ｙ平面に展開することで単独指示と
してノイズを除去することができるため、誤検出をなく
し、信頼性が向上する。
では、インターリーブ方式による送信順番で超音波ビー
ムを送信することにより探傷領域内のパルス密度を均一
化し、また確実に検出できる最小欠陥寸法を最小化する
ことができるため、欠陥検出力が向上する。また、サプ
レッション回数を上げずに、受信したゲート出力信号を
逆インターリーブ化することによりインターリーブ前の
送信順番に戻しＸ−Ｙ平面に展開することで単独指示と
してノイズを除去することができるため、誤検出をなく
し、信頼性が向上する。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態を示す
アレイ型超音波探傷方法の説明図である。アレイ探触子
１は、その分割された各振動子素子２の配列方向をＸ軸
方向にして配置されている。被検材の探傷領域１０はＸ
軸方向にＮ区分の領域に分割されている。この探傷領域
１０の分割された各領域に対して、アレイ探触子１の各
振動子素子２を位相制御することにより、振動子素子２
から発せられる超音波ビーム３の集束点４を当て、セク
タスキャンまたはリニアスキャンしながら、アレイ探触
子１をＹ軸方向に１パルス毎に移動させて、１サイクル
をＮパルスかけて探傷する。このとき、パルス繰り返し
周波数ＰＲＦ、探傷速度、超音波ビーム幅、探傷領域１
０の分割数Ｎを考慮して、未探傷領域を最小化する送信
順番を決定する。
アレイ型超音波探傷方法の説明図である。アレイ探触子
１は、その分割された各振動子素子２の配列方向をＸ軸
方向にして配置されている。被検材の探傷領域１０はＸ
軸方向にＮ区分の領域に分割されている。この探傷領域
１０の分割された各領域に対して、アレイ探触子１の各
振動子素子２を位相制御することにより、振動子素子２
から発せられる超音波ビーム３の集束点４を当て、セク
タスキャンまたはリニアスキャンしながら、アレイ探触
子１をＹ軸方向に１パルス毎に移動させて、１サイクル
をＮパルスかけて探傷する。このとき、パルス繰り返し
周波数ＰＲＦ、探傷速度、超音波ビーム幅、探傷領域１
０の分割数Ｎを考慮して、未探傷領域を最小化する送信
順番を決定する。
【００１９】この送信順番についての一実施例を以下に
示す。図２は上記探傷領域１０を７分割した場合を示
し、（ａ）図は本発明のインターリーブ方式による送信
順番の場合で、（ｂ）図は従来法の連続方式による送信
順番の場合である。ここでは、ＰＲＦ３３３Ｈｚ、探傷
速度１０ｍ／min、超音波ビーム幅１．５ｍｍ×１．５
ｍｍ、７分割とし、送信順番をインターリーブ化する
と、１サイクルごとの送信順番は４、１、６、３、５、
２、７と導き出せる。これをインターリーブ７と称す
る。なお、Ｎ＝５で、インターリーブ５の場合は、前記
のように１、４、２、５、３の送信順番となる。
示す。図２は上記探傷領域１０を７分割した場合を示
し、（ａ）図は本発明のインターリーブ方式による送信
順番の場合で、（ｂ）図は従来法の連続方式による送信
順番の場合である。ここでは、ＰＲＦ３３３Ｈｚ、探傷
速度１０ｍ／min、超音波ビーム幅１．５ｍｍ×１．５
ｍｍ、７分割とし、送信順番をインターリーブ化する
と、１サイクルごとの送信順番は４、１、６、３、５、
２、７と導き出せる。これをインターリーブ７と称す
る。なお、Ｎ＝５で、インターリーブ５の場合は、前記
のように１、４、２、５、３の送信順番となる。
【００２０】図２（ａ）は、このようにインターリーブ
化された送信順番で探傷領域１０に超音波ビームを送信
した場合を示したものであり、図２（ｂ）に示す連続の
順番で送信するよりも空白部分で示す未探傷領域１１が
著しく減少し最小化されていることがわかる。すなわ
ち、図２（ａ）、（ｂ）は、超音波ビームの影響範囲
（図中の網掛け部分）を、各々の集束点４を中心とし
て、３×３の升目であらわしたものであり、網掛け部分
以外の空白部分が未探傷領域１１となる。このように、
インターリーブをかけない送信順番（１、２、３、４、
５、６、７）とインターリーブをかけた送信順番（４、
１、６、３、５、２、７）で探傷密度を比較すると、未
探傷となる空間（パルス密度が疎となる空間）１１が、
図２（ｂ）では大きい範囲を占めているのに対し、図２
（ａ）では著しく狭められている。これにより、未探傷
領域１１を最小化することが可能であり、確実に検出可
能な最小欠陥寸法をさらに最小化することが可能とな
る。したがって、このアレイ型超音波探傷方法による欠
陥検出力が向上する。
化された送信順番で探傷領域１０に超音波ビームを送信
した場合を示したものであり、図２（ｂ）に示す連続の
順番で送信するよりも空白部分で示す未探傷領域１１が
著しく減少し最小化されていることがわかる。すなわ
ち、図２（ａ）、（ｂ）は、超音波ビームの影響範囲
（図中の網掛け部分）を、各々の集束点４を中心とし
て、３×３の升目であらわしたものであり、網掛け部分
以外の空白部分が未探傷領域１１となる。このように、
インターリーブをかけない送信順番（１、２、３、４、
５、６、７）とインターリーブをかけた送信順番（４、
１、６、３、５、２、７）で探傷密度を比較すると、未
探傷となる空間（パルス密度が疎となる空間）１１が、
図２（ｂ）では大きい範囲を占めているのに対し、図２
（ａ）では著しく狭められている。これにより、未探傷
領域１１を最小化することが可能であり、確実に検出可
能な最小欠陥寸法をさらに最小化することが可能とな
る。したがって、このアレイ型超音波探傷方法による欠
陥検出力が向上する。
【００２１】次に、本発明の擬指示防止方法について、
図２および図３を用いて説明する。前述したように、一
般的に、サプレッションカウンタは、探傷結果がｎ回
（ｎ≧１）、指示が連続する場合において、欠陥として
いる。この回数は小さければ小さいほど、探傷は確実に
行えるが、ノイズが発生しやすい状況下においては、ｎ
を大きくせざるを得ない場合がある。本発明の擬指示防
止方法は、インターリーブ化した送信順番で超音波ビー
ムを送信し、返ってきた受信信号をインターリーブ方式
の逆手順でインターリーブ前の送信順番に戻してＸ−Ｙ
平面に展開し、隣接する指示があらかじめ設定されたパ
ルス数だけ連続しない場合、例えば、単独信号となる場
合は、ノイズと判断して評価対象から除去するものであ
る。以下、探傷領域１０を７分割している状況で説明す
る。
図２および図３を用いて説明する。前述したように、一
般的に、サプレッションカウンタは、探傷結果がｎ回
（ｎ≧１）、指示が連続する場合において、欠陥として
いる。この回数は小さければ小さいほど、探傷は確実に
行えるが、ノイズが発生しやすい状況下においては、ｎ
を大きくせざるを得ない場合がある。本発明の擬指示防
止方法は、インターリーブ化した送信順番で超音波ビー
ムを送信し、返ってきた受信信号をインターリーブ方式
の逆手順でインターリーブ前の送信順番に戻してＸ−Ｙ
平面に展開し、隣接する指示があらかじめ設定されたパ
ルス数だけ連続しない場合、例えば、単独信号となる場
合は、ノイズと判断して評価対象から除去するものであ
る。以下、探傷領域１０を７分割している状況で説明す
る。
【００２２】いま、図２に示すように、探傷領域１０に
おいて、２ＰＲＦ・２分割領域分の欠陥Ａと、２ＰＲＦ
分の気泡Ｂと、２ＰＲＦ・１分割領域分の欠陥Ｃと、２
ＰＲＦ分の連続電気ノイズＤが存在するものとする。図
３（ａ）は、この探傷領域１０を、図２（ａ）のインタ
ーリーブ方式を用いて探傷した結果を逆インターリーブ
化（受信信号をインターリーブ前の連続した送信順番に
対応させて並べ替えたもの）してＸ−Ｙ平面に展開した
ものであり、図３（ｂ）は、図２（ｂ）の連続方式で探
傷した結果をＸ−Ｙ平面に送信順番通りに並べて展開し
たものである。
おいて、２ＰＲＦ・２分割領域分の欠陥Ａと、２ＰＲＦ
分の気泡Ｂと、２ＰＲＦ・１分割領域分の欠陥Ｃと、２
ＰＲＦ分の連続電気ノイズＤが存在するものとする。図
３（ａ）は、この探傷領域１０を、図２（ａ）のインタ
ーリーブ方式を用いて探傷した結果を逆インターリーブ
化（受信信号をインターリーブ前の連続した送信順番に
対応させて並べ替えたもの）してＸ−Ｙ平面に展開した
ものであり、図３（ｂ）は、図２（ｂ）の連続方式で探
傷した結果をＸ−Ｙ平面に送信順番通りに並べて展開し
たものである。
【００２３】従来の連続方式では、図３（ｂ）に示すよ
うに、図２（ｂ）における欠陥Ａは４ＰＲＦ分の欠陥と
して検出され、欠陥Ｃは３ＰＲＦ分の欠陥として検出さ
れる。気泡Ｂによる指示は２ＰＲＦ分連続するため、こ
れを擬指示として除去するためにはｎを３回以上に設定
しなければならない。しかも、その未探傷領域の大きさ
は２領域分となってしまう。したがって、未探傷領域が
拡大する。さらに、連続電気ノイズＤによる指示は２Ｐ
ＲＦ分連続するため、これを欠陥として誤検出すること
になる。これに対して、本発明の逆インターリーブ化し
たものによると、図２（ａ）における欠陥Ａ、Ｃはいず
れも２ＰＲＦ分の欠陥として検出され、気泡Ｂによる指
示は１ＰＲＦ分しか現れないので、単独指示として除去
可能である。また、その未探傷領域の大きさは１領域分
である。さらに、連続電気ノイズＤによる指示もそれぞ
れ１ＰＲＦ分しか現れないので、単独指示として除去可
能である。よって、本発明の方法によれば、電気ノイズ
に限らず、水進法で探傷する場合にしばしば発生する異
物や気泡の混入による擬指示を単独指示として除去する
ことができるので、探傷結果の信頼性および探傷精度が
向上する。
うに、図２（ｂ）における欠陥Ａは４ＰＲＦ分の欠陥と
して検出され、欠陥Ｃは３ＰＲＦ分の欠陥として検出さ
れる。気泡Ｂによる指示は２ＰＲＦ分連続するため、こ
れを擬指示として除去するためにはｎを３回以上に設定
しなければならない。しかも、その未探傷領域の大きさ
は２領域分となってしまう。したがって、未探傷領域が
拡大する。さらに、連続電気ノイズＤによる指示は２Ｐ
ＲＦ分連続するため、これを欠陥として誤検出すること
になる。これに対して、本発明の逆インターリーブ化し
たものによると、図２（ａ）における欠陥Ａ、Ｃはいず
れも２ＰＲＦ分の欠陥として検出され、気泡Ｂによる指
示は１ＰＲＦ分しか現れないので、単独指示として除去
可能である。また、その未探傷領域の大きさは１領域分
である。さらに、連続電気ノイズＤによる指示もそれぞ
れ１ＰＲＦ分しか現れないので、単独指示として除去可
能である。よって、本発明の方法によれば、電気ノイズ
に限らず、水進法で探傷する場合にしばしば発生する異
物や気泡の混入による擬指示を単独指示として除去する
ことができるので、探傷結果の信頼性および探傷精度が
向上する。
【００２４】次に、図４により、前述した本発明の方法
を実施するためのアレイ型超音波探傷装置について説明
する。この実施の形態においては、アレイ探触子１への
送信順番を定めるインターリーブ演算器２１とその送信
順番を記憶したインターリーブ記憶器２２が設けられ、
また、受信信号の評価の際に用いる逆インターリーブ変
換器３６、２次元探傷面展開器３７、およびノイズ除去
信号処理器３８が設けられている点で従来の超音波探傷
装置とは基本的に異なる。
を実施するためのアレイ型超音波探傷装置について説明
する。この実施の形態においては、アレイ探触子１への
送信順番を定めるインターリーブ演算器２１とその送信
順番を記憶したインターリーブ記憶器２２が設けられ、
また、受信信号の評価の際に用いる逆インターリーブ変
換器３６、２次元探傷面展開器３７、およびノイズ除去
信号処理器３８が設けられている点で従来の超音波探傷
装置とは基本的に異なる。
【００２５】図４において、２０は同期信号発生器であ
る。この同期信号発生器２０から発信した送信信号は、
インターリーブ演算器２１によって計算された送信順番
で送信用遅延器群２３に送られる。インターリーブ演算
器２１によって計算された送信順番は、探傷領域の分割
数Ｎに応じてインターリーブ記憶器２２に記憶されてお
り、分割数Ｎを指定することにより送信順番は自動的に
決定される。また、アレイ探触子１の各振動子素子に送
信器群２４を介してそれぞれ与えられる送信信号の遅延
時間も、遅延時間演算器２５によってあらかじめ計算さ
れ、遅延時間記憶器２６に記憶されている。したがっ
て、インターリーブ化された送信順番で遅延時間の送信
パターンを送信用遅延器群２３に与えることにより、ア
レイ探触子１から発せられる超音波ビームを集束し、そ
の集束点をセクタスキャンまたはリニアスキャン方式に
より電子走査させ、かつ、１サイクルをＮパルスかけて
それぞれの分割領域をインターリーブ化された送信順番
で探傷することができる。
る。この同期信号発生器２０から発信した送信信号は、
インターリーブ演算器２１によって計算された送信順番
で送信用遅延器群２３に送られる。インターリーブ演算
器２１によって計算された送信順番は、探傷領域の分割
数Ｎに応じてインターリーブ記憶器２２に記憶されてお
り、分割数Ｎを指定することにより送信順番は自動的に
決定される。また、アレイ探触子１の各振動子素子に送
信器群２４を介してそれぞれ与えられる送信信号の遅延
時間も、遅延時間演算器２５によってあらかじめ計算さ
れ、遅延時間記憶器２６に記憶されている。したがっ
て、インターリーブ化された送信順番で遅延時間の送信
パターンを送信用遅延器群２３に与えることにより、ア
レイ探触子１から発せられる超音波ビームを集束し、そ
の集束点をセクタスキャンまたはリニアスキャン方式に
より電子走査させ、かつ、１サイクルをＮパルスかけて
それぞれの分割領域をインターリーブ化された送信順番
で探傷することができる。
【００２６】探傷結果は同じアレイ探触子１により受信
され、各振動子素子からの超音波を電気信号に変換し、
その受信信号はプリアンプ群２７により増幅して送信時
と同じ遅延時間で受信用遅延器群２８に送られ、加算器
２９により合成される。この合成された受信信号は、可
変増幅器３２により評価に必要な信号レベルまで増幅さ
れ、かつ、ゲート３１がゲート位置演算器３０により決
められた一定レベル以上のゲート出力信号を一次判定器
３３に送る。この一次判定器３３では、欠陥、気泡、電
気ノイズなどによる指示が有るかどうかを、あらかじめ
設定されたスレッショホールドレベルと比較することに
より判定する。ここで、逆インターリーブ変換器３６に
よって、ゲート出力信号はインターリーブ前の送信順番
に並べ替えて整列化され、メモリからなる２次元探傷面
展開器３７により２次面探傷面に仮想的に展開される。
その後、ノイズ除去信号処理器３８により２次元探傷面
において空間的に前述のごとく単独指示となるものにつ
いては評価対象から除去する。この最終的な評価を最終
判定器３４により行い、必要に応じて記録器３５で記録
する。
され、各振動子素子からの超音波を電気信号に変換し、
その受信信号はプリアンプ群２７により増幅して送信時
と同じ遅延時間で受信用遅延器群２８に送られ、加算器
２９により合成される。この合成された受信信号は、可
変増幅器３２により評価に必要な信号レベルまで増幅さ
れ、かつ、ゲート３１がゲート位置演算器３０により決
められた一定レベル以上のゲート出力信号を一次判定器
３３に送る。この一次判定器３３では、欠陥、気泡、電
気ノイズなどによる指示が有るかどうかを、あらかじめ
設定されたスレッショホールドレベルと比較することに
より判定する。ここで、逆インターリーブ変換器３６に
よって、ゲート出力信号はインターリーブ前の送信順番
に並べ替えて整列化され、メモリからなる２次元探傷面
展開器３７により２次面探傷面に仮想的に展開される。
その後、ノイズ除去信号処理器３８により２次元探傷面
において空間的に前述のごとく単独指示となるものにつ
いては評価対象から除去する。この最終的な評価を最終
判定器３４により行い、必要に応じて記録器３５で記録
する。
【００２７】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電子走
査型アレイ探触子を用い、探傷領域をＮ分割したそれぞ
れの分割領域を、一定の規則に従って準ランダムな送信
順番で探傷するため、未探傷領域を最小化することがで
き、したがって、確実に検出することができる最小欠陥
寸法をより最小化することができる。このため、欠陥検
出力が著しく向上する効果がある。また、探傷結果に含
まれる外乱電気ノイズや気泡、異物混入などによる擬指
示を除去することができるので、探傷結果の信頼性およ
び探傷精度が向上する効果がある。
査型アレイ探触子を用い、探傷領域をＮ分割したそれぞ
れの分割領域を、一定の規則に従って準ランダムな送信
順番で探傷するため、未探傷領域を最小化することがで
き、したがって、確実に検出することができる最小欠陥
寸法をより最小化することができる。このため、欠陥検
出力が著しく向上する効果がある。また、探傷結果に含
まれる外乱電気ノイズや気泡、異物混入などによる擬指
示を除去することができるので、探傷結果の信頼性およ
び探傷精度が向上する効果がある。
【図１】本発明のアレイ型超音波探傷方法を示す説明図
である。
である。
【図２】探傷領域を７分割した場合において、本発明の
インターリーブ方式による送信順番と従来の連続方式に
よる送信順番を示す図である。
インターリーブ方式による送信順番と従来の連続方式に
よる送信順番を示す図である。
【図３】探傷結果をそれぞれ、本発明の逆インターリー
ブ化による順番と従来の連続方式による順番で展開した
説明図である。
ブ化による順番と従来の連続方式による順番で展開した
説明図である。
【図４】本発明のアレイ型超音波探傷装置の構成図であ
る。
る。
【図５】従来の連続的な順番で探傷する場合に未探傷領
域が発生する状況を示す説明図である。
域が発生する状況を示す説明図である。
１ アレイ探触子 ２ 振動子素子 ３ 超音波ビーム ４ 超音波ビームの集束点 １０ 探傷領域 １１ 未探傷領域 ２０ 同期信号発生器 ２１ インターリーブ演算器 ２２ インターリーブ記憶器 ２３ 送信用遅延器群 ２４ 送信器群 ２５ 遅延時間演算器 ２６ 遅延時間記憶器 ２７ プリアンプ群 ２８ 受信用遅延器群 ２９ 加算器 ３０ ゲート位置演算器 ３１ ゲート ３２ 可変増幅器 ３３ 一次判定器 ３４ 最終判定器 ３５ 記録器 ３６ 逆インターリーブ変換器 ３７ ２次元探傷面展開器 ３８ ノイズ除去信号処理器
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 昭夫 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 飯塚 幸理 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 2G047 AA00 AB00 BA03 EA10 GB02 GF31
Claims (6)
- 【請求項１】 電子走査型アレイ探触子を用いて被検材
の探傷を行う超音波探傷方法で、ある探傷範囲をＮ区分
の領域に分割し、各パルス毎にアレイ探触子を構成する
複数の振動子素子に対して位相制御を行うことにより、
超音波ビームの集束点を前記分割された各領域に当て、
１サイクルをＮパルスで探傷を行うアレイ型超音波探傷
方法において、 前記分割された各領域に対する探傷順番を、各パルス毎
に、ある一定規則に従って準ランダムな順番に変えて探
傷を行うことを特徴とするアレイ型超音波探傷方法。 - 【請求項２】 前記探傷順番を定める規則がインターリ
ーブ方式であることを特徴とする請求項１記載のアレイ
型超音波探傷方法。 - 【請求項３】 Ｘ−Ｙ平面において、アレイ探触子の振
動子素子配列方向をＸ軸方向、アレイ探触子の移動方向
をＹ軸方向とし、Ｘ軸方向に前記インターリーブ方式に
よる送信順番で電子走査しながら、Ｙ軸方向には機械走
査を行うことにより、探傷領域における未探傷領域を最
小化することを特徴とする請求項２記載のアレイ型超音
波探傷方法。 - 【請求項４】 請求項２または請求項３に記載のアレイ
型超音波探傷方法において、アレイ探触子により受信し
た信号を前記インターリーブ方式の逆手順によりインタ
ーリーブ前の送信順番に戻し整列化した段階で、整列状
態において隣接する指示があらかじめ設定されたパルス
数だけ連続しない場合は、その指示をノイズと判断し、
評価対象から除去することを特徴とする擬指示防止方
法。 - 【請求項５】 電子走査型アレイ探触子を備え、探傷範
囲をＮ回にわたり電子走査するようにした超音波探傷器
において、 アレイ探触子の送信順番をあらかじめ決められた手順に
よりインターリーブ化したのち送信する手段と、 受信信号を逆インターリーブ化することによりインター
リーブ前の送信順番に戻し整列化した順番に展開する手
段と、 整列状態において隣接する指示があらかじめ設定された
パルス数だけ連続するか否かを判定する手段と、を備え
たことを特徴とするアレイ型超音波探傷装置。 - 【請求項６】 整列状態において隣接する指示があらか
じめ設定されたパルス数だけ連続しない場合は、その指
示をノイズと判断し、評価対象から除去するノイズ除去
手段を備えたことを特徴とする請求項５記載のアレイ型
超音波探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04465799A JP3721827B2 (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | アレイ型超音波探傷方法および装置並びに擬指示防止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04465799A JP3721827B2 (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | アレイ型超音波探傷方法および装置並びに擬指示防止方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000241400A true JP2000241400A (ja) | 2000-09-08 |
| JP3721827B2 JP3721827B2 (ja) | 2005-11-30 |
Family
ID=12697529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04465799A Expired - Fee Related JP3721827B2 (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | アレイ型超音波探傷方法および装置並びに擬指示防止方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3721827B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008076129A (ja) * | 2006-09-20 | 2008-04-03 | Hitachi Ltd | 超音波検査方法および超音波検査装置 |
| KR101155423B1 (ko) | 2007-02-28 | 2012-06-14 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 관체의 초음파 탐상 장치 및 초음파 탐상 방법 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4910769B2 (ja) | 2007-02-28 | 2012-04-04 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 管体の品質管理方法及び製造方法 |
| JP4910768B2 (ja) | 2007-02-28 | 2012-04-04 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 超音波探傷の校正方法及び管体の品質管理方法及び製造方法 |
-
1999
- 1999-02-23 JP JP04465799A patent/JP3721827B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008076129A (ja) * | 2006-09-20 | 2008-04-03 | Hitachi Ltd | 超音波検査方法および超音波検査装置 |
| KR101155423B1 (ko) | 2007-02-28 | 2012-06-14 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 관체의 초음파 탐상 장치 및 초음파 탐상 방법 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3721827B2 (ja) | 2005-11-30 |
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