JP2004191111A - 電子スキャン探傷装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アレイプローブの移動に係わらず、常にＡスコープに求める欠陥エコーの最大波形を表示することができる。
【解決手段】複数の超音波振動子を有するアレイプローブ１と、該アレイプローブ１から発せられる超音波ビーム３の送受信における走査、角度及び焦点を電子的に制御する制御部と、該制御された超音波ビーム３によって被検査体を探傷しその結果をＡスコープ２３及びＢスコープ１８に表示するする画面表示部を有する。Ｂスコープ１８の画面に特定領域を表示する領域設定手段と、前記特定領域内に対して前記アレイプローブ１の移動に伴って常に前記Ａスコープ２３の画面に最大エコーが表示されるように演算部とを有する。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の超音波振動子を有するアレイプローブにより、超音波ビームを電子的に制御されるフェーズドアレイ探傷法とも呼ばれている電子スキャン探傷法を使用し、ＡスコープとＢスコープを併用して表示する電子スキャン探傷装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【非特許文献１】
プラント エンジニア、「電子スキャンによる超音波探傷」、日本プラントメンテナンス協会発行、２００２年３月号、Ｐ２６〜２９
【０００３】
従来の探傷表示方法は、
【非特許文献１】に示すように、複数の振動子を用い、それぞれの超音波振動子の送受信タイミングを電子的にコントロールして、超音波のビーム方向、焦点位置を変化させて探傷するフェーズドアレイ探傷法とも呼ばれている電子スキャン探傷法が知られており、特にその図表−２に示されている様に、検査員がＢスコープ上で指定したチャンネルの受信波形を、Ａスコープ表示として、固定的に選択表示する方法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に多く用いられている通常の固定角斜角探触子による探傷においては、探触子が欠陥に接近するに従い、エコー高さが小さい値から、順次増大し、ピークを描き、その後減少してくるこの現象を捉え、その最大ピーク位置と路程を測定し、それにより解析を行っている。
これに対し、前述の電子スキャン探傷法では、セクタ走査を例にとれば、探傷角度を順次、偏向走査しているので、最大エコーを検出する角度は、一定にはならない。欠陥の傾きにより検出に最適な探傷角度がある為、アレイプローブを移動させながら最大エコーを捉え、最適検出位置及び最適探傷角度を求めることが必要になる。上記、従来表示方式では、アレイプローブの位置移動に伴い、欠陥エコーからの最大エコー検出チャンネルがずれていってしまうことに対し、配慮がされておらず、設定されたチャンネルのＡスコープ表示だけでは、アレイプローブの移動により最大エコーを捉えることができなくなる。
本発明の目的は、アレイプローブの移動に係わらず、常にＡスコープに求める欠陥エコーの最大波形を表示することができる電子スキャン探傷装置及びその方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の超音波振動子を有するアレイプローブと、該アレイプローブから発せられる超音波ビームの送受信における走査、角度及び焦点を電子的に制御する制御部と、該制御された超音波ビームによって被検査体を探傷しその結果をＡスコープ及びＢスコープに表示するする画面表示部を有する電子スキャン探傷装置において、前記Ｂスコープの画面に特定領域を表示する領域設定手段と、前記特定領域内に対して前記アレイプローブの移動に伴って常に前記Ａスコープの画面に最大エコーが表示されるように演算部とを有することを特徴とする。
【０００６】
前記特定領域は、連続した複数のチャンネル範囲と該チャンネル範囲内の路程範囲であること、又は、前記Ｂスコープ画面上に表示される欠陥エコーを基準に設定される前記画面上に表示する領域であることを特徴とする。
【０００７】
又、本発明は、複数の超音波振動子を有するアレイプローブから発せられる超音波ビームの送受信における走査、角度及び焦点が電子的に制御されて被検査体を探傷しその結果をＡスコープ及びＢスコープに画面表示する電子スキャン探傷法において、前記アレイプローブの移動に伴って常に前記Ａスコープの画面に最大エコーが表示されるように前記Ｂスコープの画面に設定された特定領域に基づいて前記探傷を行うことを特徴とする。
【０００８】
前記特定領域は、前述と同様であり、前記被検査体より発せられる反射波の最大エコーに対応する前記チャンネルが自動的に求められ、該求められた最大エコーと該当するチャンネルとを表示するものである。
【０００９】
即ち、本発明は、前述のように、路程範囲、チャンネル範囲を設定しておき、その範囲内での最大エコーを検出したチャンネルのＡスコープを表示することにより、アレイプローブの位置が移動しても、欠陥エコーの最大値が常に表示できる様にしたものである。
【００１０】
又、底面エコー等、他のエコーとの識別性を向上させる別な方法として、Ｂスコープ上の２次元座標の指定による方法である。Ｂスコープ上の欠陥表示を中心とした２次元座標の範囲を指定した後、１探傷走査毎に、指定範囲内での最大エコー検出チャンネルのＡスコープを選択表示することにし、さらに、そのエコー検出座標を、次の座標範囲設定の基準とすることにより、常に欠陥からの最大エコーのＡスコープ波形を表示することができる。この方法は、アレイプローブを順次移動していった時に、電子走査による１探傷走査間隔時間は短い為、求める欠陥エコーは、Ｂスコープの２次元座標上で、ある一定の範囲内の位置にあることを利用したものであり、最大エコー検出位置を常に追従することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は、複数の超音波振動子を有するアレイプローブ１の送受信における超音波ビーム３の走査、角度及び焦点を電子的に制御する電子スキャン探傷法において、溶接部５の探傷の例を示す断面図である。図１に示すように、被検査体２の溶接部５に対し送受信チャンネルを順次変更し、探傷角度を偏向走査、例えば、３０度から６０度の範囲で０．５〜１度ピッチ間隔で図に示す傾斜角度で走査し、２０〜３０個の超音波振動子からなるアレイプローブ１を欠陥４に近づけながら移動していく。この超音波振動子は短冊状であり、紙面に対して左右方向に配列されている。この探傷角度では、底面エコーは検出されず、欠陥エコー４のみの検出が可能となる。本電子スキャン探傷法では、複数の超音波振動子を有するアレイプローブ１の送受信における超音波ビーム３の走査、角度、焦点等を電子的に自由に制御できるものである。
【００１２】
図２は、被検査体２の溶接部５に対し電子スキャン探傷法によって発生した欠陥を探傷した時のＢスコープ表示及びＡスコープ表示の両方を併用した表示方法を示す説明図である。Ａスコープ表示は、超音波ビーム３の被検査体２からの反射波の伝播時間と反射強度を波形として表示した画面であり、Ｂスコープ表示は、超音波ビーム３の被検査体２の欠陥からの反射波をアレイプローブ１表面からの深さとアレイプローブ１の基準点からの距離との２次元座標として表わされる２次元画面で表わされる画面である。アレイプローブ位置▲１▼１０において、チャンネルＮ超音波ビーム７で欠陥４が欠陥エコー１６として最大ピークが検出された時の説明図である。予め、Ａスコープ１３の表示チャンネルをＡスコープ表示チャンネル選択設定１７の様に設定していれば、Ｂスコープ１２上の該当チャンネルに、カーソルが表示され、位置▲１▼Ａスコープ表示１３に該当の欠陥像１４が表示される。
【００１３】
図３は、図２に引き続いて、アレイプローブ１を位置▲２▼に移動した時の探傷状況を示す断面図である。アレイプローブが位置▲２▼１１に移動すると、欠陥像２０は、位置▲２▼Ｂスコープ１８にＮチャンネルとは異なる探傷角度にて検出される。この場合、Ａスコープの表示設定は、Ｎチャンネルのままの為、欠陥像２０のＡスコープ波形は位置▲２▼Ａスコープ１９に表示されなくなる。Ｎチャンネルの表示のままでは、Ｍチャンネルに欠陥を捉えていながら、Ａスコープ波形には、欠陥エコーを表示できない。
【００１４】
図４は、本発明の電子スキャン探傷表示方法を示す説明図である。即ち、本発明は、超音波ビーム３を、予め、欠陥の検出可能性のある検出探傷角度の範囲（連続した複数のチャンネル範囲）とそのチャンネル範囲内における路程範囲とに予め設定した監視領域２１に設定して探傷するものである。この監視領域２１は図４に示すようにＢスコープ１８の画面に線で表示される。図４に示すように、アレイプローブ位置▲２▼１１に移動しても、設定されたチャンネル範囲内の位置▲２▼においても欠陥像２０を最大エコーとして捉えることができる。この該当チャンネルを位置▲２▼Ａスコープ表示２３に表示すれば、欠陥エコー２４を最大エコーとして表示することができる。従って、設定されたチャンネル範囲内と路程範囲内とに欠陥があれば、その欠陥の最大エコーに対して該当するチャンネルが自動的に求められ、Ａスコープ表示２３に表示することができる。
【００１５】
このように、複数の超音波振動子からなるアレイプローブの送受信における超音波ビームの走査、角度、焦点等を電子的に自由に制御できる電子スキャン探傷法において、アレイプローブそのものの位置の移動に従い、求める欠陥からの反射エコーのピークを検出する送受信チャンネルがずれていっても、予め設定した路程範囲及びチャンネル範囲内で、最大エコー値を検出したチャンネルをＡスコープ上に選択表示することができ、常に求める欠陥からの反射波を最大エコーとしてＡスコープ波形に表示するものである。
【００１６】
従って、本実施例では、予め設定した路程範囲及びチャンネル範囲内で、アレイプローブの位置を逐次変えて実施する際に常に最大エコー値を検出したチャンネルをＡスコープ上に選択表示することができ、常に求める欠陥からの反射波を最大エコーとしてＡスコープ波形に表示するものであるが、それによって欠陥４の実際の位置、大きさも知ることができる。
【００１７】
図示されていないが、本実施例の電子スキャン探傷装置は、アレイプローブ１から発せられる超音波ビームの送受信における走査、角度及び焦点を電子的に制御する制御部と、制御された超音波ビームによって被検査体を探傷しその結果を上にＡスコープ１３及び下にＢスコープ１２を別々に隣接させて表示するする画面表示部を有し、Ｂスコープ１２の画面に特定領域を表示する領域設定手段と、特定領域内に対してアレイプローブ１の移動に伴って常にＡスコープ１３の画面に最大エコーが表示されるように演算部とを備えたパーソナルコンピュータを有するものである。又、路程範囲及びチャンネル範囲は各々の設定手段とそれらの各範囲が数値で示す表示部を有する。
【００１８】
図５は図４に対応した本発明の制御のフローを示す図である。本実施例の探傷方法は、検査員が追従する範囲を予想される欠陥の位置から予め超音波ビームの路程範囲及び探傷角度（チャンネル範囲）を設定する工程、１探傷走査を実施（角度３０〜６０度、スキャン）しデータを収録しＢスコープ表示する工程、１探傷走査の設定範囲中での最大エコーを検出した走査チャンネルを検索する工程、該当走査チャンネル（Ｍチャンネル）をＢスコープ上で、マーキングして、該当Ａスコープに表示するする工程、継続又は終了を判断する工程、終了の場合停止する工程を順次有する。
【００１９】
（実施例２）
図６は、本発明の電子スキャン探傷法による底面エコー等、欠陥以外の他のエコーとの識別性の向上を目的とした表示方法を示す説明図である。本実施例は、実施例１の超音波ビームの路程範囲及びチャンネル範囲を設定する代わりに、Ｂスコープ上での２次元座標での監視領域２１を設定することによりその範囲内での、最大エコー発生の該当チャンネルのＡスコープ波形２３を選択表示する事ができる。この監視領域２１は図６に示すようにＢスコープ１８の画面に線で表示される。２次元座標の基準点は、最初は検査員が設定するが、その基準点を基に、順次、２次元座標内での最大エコー検出点を基準に置き換えていくことにより、アレイプローブの移動にかかわらず、欠陥エコー２０からの最大エコーのＡスコープ波形を表示することが可能となる。本実施例においても電子スキャン探傷装置は、実施例１と同様であり、パーソナルコンピュータが用いられる。監視領域２１の設定は画面上に現れた欠陥２０を基準にカーソルによってＢスコープ１８の特定の枠によって設定することができる。
【００２０】
予め設定される２次元座標での監視領域２１は、最初は、検査員がアレイプローブ１の位置▲１▼に対して２次元座標のＢスコープ表示画面から欠陥が表示された位置を最初の基準点にして画面上の所定の領域が設定される。その設定された領域において、最大エコーに対するチャンネル数が自動的に求められる。そして、次にアレイプローブ１の位置▲２▼への移動に伴ってその最初の基準点を基に設定されたＢスコープ表示画面領域内の最大エコーに対するチャンネル数が自動的に求められる。更に、アレイプローブ１の位置▲２▼でのＢスコープ表示画面領域での欠陥像２０を基準点にして、同じ大きさの監視領域が設定され、この監視領域がアレイプローブ１の位置更なる移動に伴うＢスコープ表示画面での設定領域として設けられ、設定された領域内の最大エコーに対するチャンネル数が自動的に求められる。この新たな監視領域が順次、２次元座標内での最大エコー検出点を基準点に置き換えていくことにより、アレイプローブの移動にかかわらず、異なった位置での欠陥像２０からの最大エコーをＡスコープ２３に欠陥エコー２４の波形として表示することが可能となる。
【００２１】
即ち、本実施例では、予め設定する範囲を、Ｂスコープ上における欠陥エコーを含む２次元座標の位置と範囲を指定することにより、１探傷走査毎に、その範囲内で、検出された最大エコーに該当するチャンネルのＡスコープを選択表示し、さらに、その次の探傷走査での選択範囲は、その前回に、検出された最大エコーを基準とする事により、常に求める欠陥からの反射波のＡスコープ波形を表示することができるものである。
【００２２】
図７は図６に対応した制御のフローを示す図である。本実施例における探傷方法は、検査員が追従する範囲をＢスコープ上の左右位置及び深さ位置の２次元長さに予め設定する工程、探傷走査（角度３０〜６０度の範囲のスキャン）し、データを収録し、Ｂスコープ表示中に求める欠陥位置を指定し、その点を基準点とする監視領域工程、Ｂスコープ上の基準点から指定した長さの２次元座標範囲に監視領域を設定する工程、次の探傷走査時に監視領域内での最大エコー検出チャンネルを検索する工程、該当走査チャンネル（Ｍチャンネル）をＢスコープ上、マーキングして、該当Ａスコープを表示するする工程、該当エコー部分のＢスコー上の座標を新しい監視範囲の基準点とする工程、継続又は終了の判断をする工程、終了の場合停止する工程を順次有する。
【００２３】
（実施例３）
図８は、超音波ビーム３を被検査体の照射面に対して垂直に探傷する探傷角度を固定して、送受信チャンネルを電子的に順次切替えて、探傷位置をリニアに走査するリニアアレイプローブ２７を使用して探傷する方法を示す断面図である。本実施例の場合も実施例１の超音波ビームの路程範囲及び探傷角度範囲を指定してアレイプローブ位置が移動しても最大エコーのＡスコープ表示を実施する方法及び実施例２のＢスコープ上での２次元座標範囲を指定してアレイプローブ位置が移動しても最大エコーのＡスコープ表示を実施する方法の２種類の探傷方法と同様に実施することができ、同様の効果を得ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、アレイプローブを移動しても常に、求める欠陥等からの最大反射エコーをＡスコープ波形に自動的に表示することが可能となり、迅速に欠陥の位置、大きさを知ることが出来る電子スキャン探傷装置及びその方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子スキャン探傷法における超音波ビームの走査とアレイプローブの位置移動の説明図。
【図２】位置▲１▼における欠陥をＮチャンネルで検出した説明図。
【図３】位置▲２▼における欠陥をＭチャンネルで捉えていながら、Ｎチャンネルの表示のままではＡスコープ波形には欠陥エコーを表示できない検出状況の説明図。
【図４】超音波ビームの路程範囲及び探傷角度範囲を指定してアレイプローブ位置が移動しても最大エコーのＡスコープ表示を実施する本発明の説明図。
【図５】超音波ビームの路程範囲及び探傷角度範囲を指定してアレイプローブ位置が移動しても最大エコーのＡスコープ表示を実施する方法のフロー図。
【図６】Ｂスコープ上での２次元座標範囲を指定してアレイプローブ位置が移動しても最大エコーのＡスコープ表示を実施する本発明の説明図。
【図７】Ｂスコープ上での２次元座標範囲を指定してアレイプローブ位置が移動しても最大エコーのＡスコープ表示を実施する方法のフロー図。
【図８】探傷角度が固定で、探傷位置を順次走査していくリニアアレイプローブを使用した探傷方法の説明図。
【符号の説明】
１…アレイプローブ、２…被検査体、３…超音波ビーム、４…欠陥、５…溶接部、６…位置移動、７…Ｎチャンネル超音波ビーム、８…Ｍチャンネル超音波ビーム、９…溶接線中心、１０…アレイプローブ位置▲１▼、１１…アレイプローブ位置▲２▼、１２…位置▲１▼Ｂスコープ、１３…位置▲１▼ＮチャンネルＡスコープ、１４…位置▲１▼Ｂスコープ欠陥像、１５…Ａスコープ送信エコー、１６…位置▲１▼Ｎチャンネル欠陥エコー、１７…Ａスコープ表示Ｎチャンネル選択設定、１８…位置▲２▼Ｂスコープ、１９…位置▲２▼ＮチャンネルＡスコープ、２０…位置▲２▼Ｂスコープ欠陥像、２１…路程、探傷角度設定監視領域、２２…最大エコー検出点Ａスコープ選択（Ｍチャンネル）、２３…位置▲２▼ＭチャンネルＡスコープ、２４…位置▲２▼Ｍチャンネル欠陥エコー、２５…Ｂスコープ２次元座標範囲設定監視領域、２６…前回探傷走査検出欠陥像、２７…リニアアレイプローブ。

Claims (5)

1. 複数の超音波振動子を有するアレイプローブと、該アレイプローブから発せられる超音波ビームの送受信における走査、角度及び焦点を電子的に制御する制御部と、該制御された超音波ビームによって被検査体を探傷しその結果をＡスコープ及びＢスコープに表示するする画面表示部を有する電子スキャン探傷装置において、前記Ｂスコープの画面に特定領域を表示する領域設定手段と、前記特定領域内に対して前記アレイプローブの移動に伴って常に前記Ａスコープの画面に最大エコーが表示されるように演算部とを有することを特徴とする電子スキャン探傷装置。
2. 請求項１において、前記特定領域は、連続した複数のチャンネル範囲と該チャンネル範囲内の路程範囲であることを特徴とする電子スキャン探傷装置。
3. 請求項１において、前記特定領域は、前記Ｂスコープ画面上に表示される欠陥エコーを基準に設定される前記画面上に表示する領域であることを特徴とする電子スキャン探傷装置。
4. 複数の超音波振動子を有するアレイプローブから発せられる超音波ビームの送受信における走査、角度及び焦点が電子的に制御されて被検査体を探傷しその結果をＡスコープ及びＢスコープの各々を画面表示する電子スキャン探傷法において、前記アレイプローブの移動に伴って常に前記Ａスコープの画面に最大エコーが表示されるように前記Ｂスコープの画面に設定された特定領域に基づいて前記探傷を行うことを特徴とする電子スキャン探傷方法。
5. 請求項４において、前記特定領域は、Ｂスコープ画面上に表示される欠陥を基準に定められる領域であり、前記アレイプローブの移動に伴って変化するＢスコープ画面上に表示される欠陥を基準に新たに定められることを特徴とする電子スキャン探傷方法。

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