JP4183366B2

JP4183366B2 - フェーズドアレイ式超音波探傷装置

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Publication number: JP4183366B2
Application number: JP2000119293A
Authority: JP
Inventors: 精一川浪; 章浩切東; 五輪男竹内; 正剛東
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2000-04-20
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2020-04-20
Also published as: JP2001305115A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種プラント等の容器や配管の非破壊検査に用いられるフェーズドアレイ式超音波探傷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフェーズドアレイ方式超音波探触子の各振動子は探触子枠体に対して固定されており、被検体中のターゲットに超音波ビームを集束することができず、傷の検出性能が低かった。これを改善するために、各振動子が探触子枠体に固定されたフェーズドアレイ超音波探傷探触子を用いる超音波探傷装置で、夫々の振動子から発せられる超音波ビームを被検体のターゲットに集束させる方式のものが特開平１０−３１８９８９及び特開平１０−３１８９９０に開示されている。これらは電磁超音波探触子を用いるもので、原理及び構成を図１０乃至図１４に示す。
【０００３】
図１０は電磁超音波探触子の原理を示す図、図１１、１２は斜角電磁超音波探触子の原理を示す図、図１３はアレイ式電磁超音波探触子の各エレメント(振動子)の配置の例を示す図、図１４はアレイ式電磁超音波探傷装置の例を示す図である。電磁超音波探触子は導電性検体の非破壊検査に用いられる超音波探触子の一種で、その原理は、図１０に示す如く、永久磁石もしくは電磁石からなる磁石１０６から発生する磁束Ｂと、導電性の被検体１１２の表面に生じた渦電流Ｊとの相互作用により生じるローレンツ力Ｆを振動源として超音波Ｕを発生し、受信についてはその逆の過程で受信した超音波を電気信号に変換する。
【０００４】
電磁超音波探触子において、導電性被検体の表面に渦電流を生じさせる手段としては、磁石１０６と被検体１１２の表面に近接して置かれたコイル１０７にパルス状の高周波電流Ｉを流し渦電流Ｊを誘発する方法がよく知られている。そして、電磁超音波探触子は、磁石の磁極やコイルの構成によりＳＨ波と呼ばれる振動モードの超音波を発生することができる。図１２に示される如く、磁石セグメント１０６を多数組合せ、夫々の磁石セグメント１０６と被検体１１２の間にコイル１０７を配設し、該コイル１０７にパルス状高周波電流を流すことにより、一定の周期で磁界方向が変化する周期磁界が発生する。
【０００５】
前記磁石セグメント１０６は磁極が交互に逆にして並べられているので、隣合うセグメントに対応する被検体表面からは位相が１８０°ずれた超音波が発信される。該各磁石セグメント１０６に対応する被検体表面から発信される超音波の屈折角θは下に示す式１から求められる。
Ｗ・ｓｉｎθ＝λ／２＝Ｓｖ／ｆ／２ …（１）
ここに、Ｗは磁石の幅、λは超音波の波長、Ｓｖは被検体中での超音波の音速、ｆは周波数である。
したがって、Ｗ及び／或はｆを変えることによりθを変えることができる。
【０００６】
前記特開平１０−３１８９８９ではＷを変えることにより、特開平１０−３１８９９０ではｆを変えることによりθを変えて前記各点から発信される超音波を被検体中のターゲットに集束させている。そして、図１３には、４エレメントのアレイ式電磁超音波探触子における各エレメントの配置の例が示され、送信側と受信側の各エレメントはその中心が被検体上面からみて角度αで交叉する直線上にあるように配設されている。
【０００７】
図１４はアレイ式電磁超音波探傷装置の回路構成の例をしめす。各エレメント(振動子)ａ、ｂ、ｃ、ｄにより発生される超音波ビームの周波数を変えて各超音波ビームを被検体中のターゲットに集束させるとともに、各超音波ビームが同時にターゲットに到着するように、超音波発信点からターゲットまでの距離に応じて発信時期を変えるディレイ回路が備えられている。各エレメント(振動子)の位置は固定されており、各エレメント(振動子)の周波数と遅延時間はそれぞれ組としてターゲットの位置に応じて変えられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来技術では、超音波探触子は被検体の探傷面が平面の場合は有効であるが、探傷面が局面をなす場合は各振動子によって発信される超音波の発信点が平面上ではなくなるので、発信点が平面からずれた分だけ各超音波ビームをターゲットに集束させるための各振動子に対する所要遅延時間や所要周波数の設定に誤差が生じ、各超音波ビームがターゲットに集束しない問題がある。本発明は、上記問題点に鑑み、被検体の探傷面が複雑な曲面をなす場合でも超音波ビームを被検体中のターゲットに集束させることが可能なフェーズドアレイ式超音波探傷装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、複数個の振動子を列状に並べてなるフェーズドアレイ超音波探傷プローブを用いるフェーズドアレイ式超音波探傷装置において、
前記夫々の振動子を前記プローブに弾性体を介して前記夫々の振動子が曲面をなす探傷面に接触できるように１軸方向に移動可能に支持するとともに、
前記夫々の振動子の基準位置からの移動量を検出して該移動量に応じた出力信号を発信する検出器を備えたことを特徴とする。
【００１０】
かかる発明は、被検体の探傷面がｘ方向に対してｚ座標が変るが、ｙ方向に対してはｚ座標が一定な曲面である場合に適用できるもので、プローブ内でｘ方向に１列に並べられた各振動子が夫々弾性体によってｚ方向に移動可能に支持されているので、前記各振動子は探傷面に追随してｚ方向に移動し、各振動子のｚ方向基準位置からのｚ方向移動量は前記プローブ内の検出手段によって検出して前記移動量に応じた信号に変換して出力される。
【００１１】
請求項２記載の発明は、複数個の振動子を行列状に並べてなるフェーズドアレイ超音波探傷プローブを用いるフェーズドアレイ式超音波探傷装置において、
前記各振動子を前記プローブに弾性体を介して前記各振動子が曲面をなす探傷面に接触できるように１軸方向に移動可能に支持するとともに、
前記各振動子の基準位置からの移動量を検出して該移動量に応じた出力信号を発信する検出器を備えたことを特徴とする。
【００１２】
かかる発明は、被検体の探傷面が、たとえば円筒面のように、探傷面上のｚ座標がｘ方向に対しては変らずｙ方向に対して変る曲面や、或は球面のように、探傷面上のｚ座標がｘ方向とｙ方向に対して変化する曲面である場合に適用できるもので、振動子が探傷プローブ内にマトリックス状に、即ち行と列をなして配置され、夫々の振動子は弾性体を介してｚ方向に移動可能に支持されているので、前記各振動子は探傷面に追随してｚ方向に移動し、各振動子のｚ方向基準位置からのｚ方向移動量は前記プローブ内の検出手段によって検出して前記移動量に応じた信号に変換して出力される。
【００１３】
請求項３記載の発明は、前記各振動子が曲面をなす探傷面に接して前記各振動子の基準位置からの移動量が異なる場合でも、前記各振動子から被検体内のターゲットまでの距離を計算し、前記各振動子によって発せられる超音波ビームを同時に前記ターゲットに到達させるための前記各振動子に対する所要遅延時間を求める演算回路を備えたことを特徴とする。
【００１４】
かかる発明によれば、前記夫々の振動子のｚ方向基準位置からのｚ方向移動量と被検体内のターゲットの位置を入力して前記各振動子から被検体中のターゲットまでの距離が計算され、前記各振動子により発信された超音波ビームが同時に前記ターゲットに到着するように前記距離に応じた発信時期、即ち遅延時間が演算される演算回路を有するので、前記夫々の振動子による夫々の超音波ビームの発信時期を前記遅延時間だけずらして発信することにより、該夫々の超音波ビームを同時に前記ターゲットに到達させることができる。
【００１５】
請求項４記載の発明は、前記各振動子が曲面をなす探傷面に接して前記各振動子の基準位置からの移動量が異なる場合でも、前記各振動子から被検体中のターゲットに至る超音波ビームの所要屈折角を計算して前記各振動子によって発せられる超音波ビームを被検体のターゲットに集束させるための前記各振動子駆動周波数を計算するとともに、前記各振動子から前記ターゲットまでの距離を計算して前記各振動子によって発せられる超音波ビームを同時に前記ターゲットに到達させるための前記各振動子に対する所要遅延時間を計算する演算回路を備えたことを特徴とする。
【００１６】
かかる発明によれば、前記夫々の振動子のｚ方向基準位置からのｚ方向移動量と被検体中のターゲットの位置座標を入力し、前記各振動子により発信される超音波ビームが被検体中のターゲットに至る経路の傾斜角を計算して前記各振動子により発信される超音波ビームが前記ターゲットに集束するための前記各振動子駆動周波数が計算され、前記各振動子から前記ターゲットまでの距離を計算して前記各振動子から発信される超音波ビームが同時に前記ターゲットに到達するための前記各振動子による超音波発信時期、即ち遅延時間が計算される演算回路を有するので、前記ターゲットの位置に応じて前記演算回路で求められた前記夫々の振動子に対する周波数及び遅延時間で該夫々の振動子を駆動することにより、超音波ビームをターゲットに集束させ、同時に到達させることができる。
【００１７】
請求項５記載の発明は、探傷面形状、屈折、反射、モード変換等の伝播特性、及び音源位置を入力してコンピュータ上でシュミレーションを行ない、前記音源からの音波の各振動子への到達時間を計算して前記各振動子に対する所要遅延時間を求め、該遅延時間で探傷プローブの各振動子を駆動することを特徴とする。
通常のレイトレースシュミレーションは、振動子からの音波の伝播をレイトレース線として解析するが、本請求項の発明は、逆に音源を被検体中の任意の位置に置いて、該音源から放射された音波がプローブの各振動子に到着するまでの路程と到達時間を解析して各振動子に必要な遅延時間を計算し、該計算遅延時間で各振動子を駆動するものであり、各振動子に対する遅延時間の精度が向上する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される寸法、材質、形状、その相対位置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例にすぎない。
【００１９】
図１は、本発明の第１実施例に係わるフェーズドアレイ式超音波探傷装置の探傷プローブ(探触子)の構成を示す図で(Ａ)は縦断面図,(Ｂ)は(Ａ)におけるＸ矢視図であり、図２はプローブが探傷面上に置かれた状態を示す図で、(Ａ)は探傷面が平面の場合を、(Ｂ)は探傷面が紙面に平行方向に対してのみ変化する曲面上に置かれた状態を示す。
【００２０】
図１において、探傷プローブ１０の枠体１内に複数個の振動子２が１列に配置され、該振動子は夫々弾性体３によって下方に押されて上下方向に移動できるように支持されている。該弾性体は例えばコイルスプリング、或はその他の形状のばね、或は前記各振動子の必要な移動量を過大な抵抗なく確保できるゴム等であってもよい。前記各弾性体３の上側に配置された振動子移動量検出器４は前記各振動子２の基準位置からの移動量を検出し、該移動量に応じた信号を発信する。前記各振動子２は前記弾性体３を介して前記枠体１に支持されているので、図２(B)に示すように、探傷面５が平面ではない場合にも、前記各振動子は、前記弾性体の弾発力に押されて、その下端側が探傷面に常に当接する。前記各振動子の移動量はエンコーダ或は超音波等により測定される。なお、６は超音波を効率良く被検体中へ伝播させるために探傷面に塗布されるグリセリン等の接触媒質である。
【００２１】
図３は、本発明の第２実施例に係わるフェーズドアレイ式超音波探傷装置のプローブ(探触子)を示す図で、探傷プローブ１０ａの枠体１ａ内には複数個の振動子２がマトリックス状、即ち行列状に配置され、各振動子は図１に示されたものと同様に夫々弾性体を介してｚ方向に移動可能に支持されている。これら振動子の基準位置からのｚ方向移動量は前記プローブに装着された振動子移動量検出器によって検出され、移動量に応じた信号に変換されて出力される。各振動子２は前述したように弾性体を介して前記プローブ１０ａの枠体１ａに支持されているので、前記各振動子２の下端部は、探傷面５が三次元曲面の場合でも該探傷面５に常に当接する。
【００２２】
図４は、本発明の第３実施例に係わるフェーズドアレイ式超音波探傷装置の構成を概略的に示す図で、２は複数個の振動子、４は前記各振動子２の基準位置からの移動量を検出し、該移動量に応じた信号を発信する振動子移動量検出器である。２０は探傷面が平面である場合の前記各振動子から被検体中のターゲットまでの超音波ビームの路程距離を計算して、前記各振動子により発信される超音波ビームを同時に前記ターゲットに到達させるための前記各振動子に対する発信遅延時間を算定する平面探傷時遅延時間設定回路である。３０は遅延時間演算回路で、探傷面が平面でない場合に、前記振動子移動量検出器４から入力される前記各振動子２の移動量から前記平面探傷面の場合について求められた遅延時間に対して加減すべき時間を算定して前記平面探傷面について求められた遅延時間に加減し、該加減された遅延時間を振動子駆動回路１１に送って前記核振動子２を駆動する。
【００２３】
図５に前記各振動子から被検体中のターゲットまでの超音波ビームの路程距離計算方法の概略を示す。図５において、基準位置を座標の原点にとり、ターゲットＰの座標を（Ｘ_Ｔ、Ｙ_Ｔ）、各振動子の座標を（Ｘ_ｉ、Ｙ_ｉ）、各振動子間距離をＳ、各振動子の基準位置からの移動量即ちＹ座標をＬ_ｉ、基準位置からの路程距離をＷ_０、各路程距離をＷ_ｉ、被検体中の音速をＳｖ、各振動子の基準振動子に対する遅延時間をΔＴ_ｉとすると、
Ｗ_０＝√（Ｘ_Ｔ＋Ｙ_Ｔ）²
Ｗ_ｉ＝√（（Ｘ_Ｔ＋ｉ＊Ｓ）²＋（Ｙ_Ｔ＋Ｌ_ｉ）²）
であり、探傷面が平面の場合の各振動子の遅延時間をΔＰＴ_ｉとすると、平面の場合Ｌ_ｉ＝０であるから、
ΔＰＴ_ｉ＝（√（（Ｘ_Ｔ＋ｉ＊Ｓ）²＋（Ｙ_Ｔ＋Ｌ_ｉ）²））／Ｓｖ
となる。探傷面が曲面の場合と平面の場合の各振動子の遅延時間の差をＤ_ｉとすると、
Ｄ_ｉ＝（√（（Ｘ_Ｔ＋ｉ＊Ｓ）²＋（Ｙ_Ｔ＋Ｌ_ｉ）²）−√（（Ｘ_Ｔ＋ｉ＊Ｓ）²＋（Ｙ_Ｔ＋Ｌ_ｉ）²））／Ｓｖ
となる。基準位置はどの振動子にとってもよく、例えば図５において振動子Ｅ₃を基準にとると、Ｅ₁、Ｅ₂、Ｅ₃、Ｅ₄、Ｅ₅に対してそれぞれｉ＝−２、ｉ＝−１、ｉ＝０、ｉ＝１、ｉ＝２となる。
【００２４】
図６は上記の関係を図に表したものであり、(Ａ)は探傷面が平面の場合の各振動子に対する遅延時間ΔＰＴ_ｉの一例を示し、
(Ｂ)は前記平面に対する遅延時間ΔＰＴ_ｉに、探傷面が曲面で各振動子がＬ_ｉだけそれぞれ移動した場合の前記Ｄ_ｉを加えて曲面の場合の各振動子に対する遅延時間が得られることを示している。以上は二次元の場合について説明したが、振動子をマトリックス状に配置して探傷面のｚ座標がｘ、ｙ座標に対して変化する曲面の場合についても同様にして各振動子に対する遅延時間を求めることができる。
【００２５】
図７は、本発明を前記特開平１０−３１８９９０のアレイ式電磁超音波探傷装置に適用した場合の効果を説明する図で、(A)は探傷面が平面で各振動子により発信される超音波ビームが被検体５中のターゲットＰに集束する場合を、(Ｂ)は探傷面が平面ではなく超音波ビームがターゲットＰに集束しない場合を、そして、(Ｃ)は探傷面が平面でない場合でも超音波ビームがターゲットに集束する場合を示している。
【００２６】
図７(Ａ)は、前記従来の探傷装置による場合で、ターゲットＰの位置とプローブ１０の位置が決まれば、各振動子により発信される超音波ビームが前記ターゲットに至る屈折角と距離が計算され、前記屈折角から各超音波ビームが前記ターゲットに集束するための各振動子駆動周波数が算出され、前記距離から各振動子から発信される超音波ビームが同時に前記ターゲットに到達するための各振動子に対する遅延時間が算出され、得られた周波数と遅延時間で各振動子を駆動することにより前記ターゲットに同時に集束する超音波ビームが得られる。本発明の装置を適用した場合も全く同様に作動する。
【００２７】
図７(Ｂ)は、各振動子がｚ軸方向に移動可能なプローブを用いて探傷する場合でも、本発明による演算回路を有しない装置の場合は、各振動子の探傷曲面に倣った移動によって平面探傷時とは異なる各振動子位置からターゲットに至る超音波ビームの屈折角及び路程距離を算出することができないので、探傷面の平面部にある振動子２ａ、２ｂによる超音波ビームをターゲットＰに集束させても、探傷面の曲面部にある振動子による超音波ビームは前記ターゲットに集束しないことを示す。
【００２８】
図７(Ｃ)は、本発明による演算回路を有する装置で探傷する場合を示し、各振動子の探傷曲面に倣った移動によって平面探傷時とは異なる各振動子位置からターゲットに至る超音波ビームの屈折角及び路程距離を算出して、ターゲットＰに同時に集束する各振動子に対する遅延時間と周波数算出して各振動子を駆動するので、各振動子による超音波ビームは同時にターゲットＰに集束する。
【００２９】
図８は本発明に係わる第４実施例の回路構成を示す図で,４個の探触子エレメント(振動子)がｚ方向に移動可能に支持されているアレイ式電磁超音波探触子を用いた場合を示す。基本的には、各電磁超音波探触子エレメント(振動子)の配置は図１３に示すように、送受信間角度αで交わる直線上に送信側と受信側それぞれのエレメント(振動子)の中心線を合わせ、ターゲットとする位置に対し、被検体の上面から見てＶ字の対称に配置する。
【００３０】
図８において、タイミングをとるためトリガ装置５１からタイミング信号が発信回路５２と受信装置６０に出される。前記発信回路５２は電磁超音波探触子(プローブ)５５の各振動子(ａ〜ｄ)に対する発信器を有し、夫々の振動子(ａ〜ｄ)に対する周波数(ｆａ〜ｆｄ)の送信パルス信号を送信ディレイ回路５３に送る。一方周波数及び遅延時間演算回路６４は、平面探傷時条件設定回路６１から平面探傷時の夫々のエレメントに対する周波数と遅延時間の入力を受けるとともに、振動子移動量検出回路６３から各振動子(ａ〜ｄ)の移動量の入力を受けて、夫々の振動子(ａ〜ｄ)に対する周波数と遅延時間を計算し、発信回路５２と送信ディレイ回路５３及び受信ディレイ回路５８に出力する。送信ディレイ回路５３からはターゲットに応じて前記演算回路６４で設定された周波数と遅延時間を有するパルス信号がパルサ・レシーバ回路５４に出力され、該パルサ・レシーバ回路５４は送信ディレイ回路５３から受けたパルス信号を駆動信号に変えて電磁超音波探触子５５の各振動子(ａ〜ｄ)を駆動する。
【００３１】
各振動子(ａ〜ｄ)は前記駆動信号を受けて被検体６２に超音波ビームを発生させる。各振動子(ａ〜ｄ)により発生させた超音波ビームは、前記演算回路６４によりターゲットとする位置に同時に集束するように設定された周波数と遅延時間を有する超音波ビームであるから、ターゲットとする位置に傷等の反射源が存在すると、図１３に示されるように、反射源と対称に配置された受信側の振動子(ａ'〜ｄ')で反射信号を夫々受信する。この反射源の有無で傷の有無等が判別される。受信側の各振動子(ａ'〜ｄ')で受信された反射波は、電気信号に変換されて前記パルサ・レシーバ回路５４に出力され、増幅やフィルタ処理が行なわれて受信ディレイ回路５８に出力される。該受信ディレイ回路５８では前記受信信号を送信ディレイ回路５３で遅らせた分だけ夫々進めて加算回路５９に出力し、該加算回路５９でこれらを加算して一つの受信信号として受信装置６０に出力する。受信装置６０では、トリガ装置５１からのタイミング信号を基準にして、加算回路５９からの信号を表示する。
【００３２】
この受信信号の波形から反射信号の有無を調べることにより、傷の有無等の検査、評価を行なう。図８に示すように、周波数及び遅延時間演算回路６４に、探傷面が曲面の場合でも探傷プローブにｚ方向に移動可能に支持された各振動子が探傷面の曲面に倣って移動した移動量を入力して、各振動子による超音波ビームが同時にターゲットとされる位置に集束するように制御するので、超音波ビームのパワーを集中でき、小さな傷からの反射信号でも高い精度で検出できる。ターゲット位置は各振動子の列中心線を含む探傷面に直角な平面上に、或は図１３のように送信側と受信側の振動子がＶ字をなす直線上にそれぞれ配置されている場合はＶ字の中心線を含む探傷面に直角な平面上に任意に選定することができる。また、主な超音波の伝播方向が集まるので、ターゲットとする位置以外にある反射源からの反射信号を誤って検出することが少なく、信頼性の高い検出が可能となる。
【００３３】
図９は、本発明に係わる第５実施例の逆レイトレースシュミレーションの状況を示す図で、被検体の平面でない探傷面５上に置かれた探傷プローブ１０の各振動子２は前記探傷面５に倣って基準位置から夫々異なった量の移動をしている。前記探傷面５の形状と屈折、反射、モード変化等の伝播特性を与え、被検体中の音源Ｐの位置を変えて音波に相当する波動を発信させ、前記各振動子２に到達する路程と時間を解析し、その結果から各振動子２の所要遅延時間を逆算し、この逆算した遅延時間で各振動子２を駆動する。
【００３４】
各振動子により発信される超音波ビームの路程は前述したような幾何学的関係のみで正確に算定することはできないので、探傷面の形状が既知の場合は本シュミレーション回路を装着することにより、探傷面が複雑な曲面の場合でも、超音波ビームを正確にターゲットに同時に集束させることができる。なお、本シュミレーション回路で前記伝播特性を種種変えてシュミレーションを行なうことにより、適切な伝播特性を見出すことができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、探傷面が曲面の場合でも、フェーズドアレイ式超音波探傷プローブにより発信される超音波ビームをターゲットに同時に集束させることができるので、複雑な曲面の探傷面の場合においても、被検体中の傷等の反射源からの反射波のレベルを高くでき、ターゲットとする位置以外の反射源からの信号を受けにくくなって誤検出の可能性が低くなり、傷の検出性が向上し、信頼性の高い探傷検査が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係わるフェーズドアレイ式超音波探傷装置の探傷プローブの構成図である。
【図２】前記探傷プローブが探傷面上に置かれた状態を示す図である。
【図３】本発明の第２実施例に係わるフェーズドアレイ式超音波探傷装置の探傷プローブが探傷面上に置かれた状態を示す図である。
【図４】本発明の第３実施例に係わるフェーズドアレイ式超音波探傷装置の構成を示す概略図である。
【図５】超音波ビームの路程距離と遅延時間の計算方法を説明するための図である。
【図６】曲面探傷面の場合の遅延時間を求める方法を説明する図である。
【図７】平面探傷面と曲面探傷面の場合の超音波ビームの集束状況を示す図である。
【図８】本発明の第４実施例に係わるフェーズドアレイ式超音波探傷装置の回路構成図である。
【図９】本発明の第５実施例に係わる逆レイトレースシュミレーションの状況を示す図である。
【図１０】電磁超音波探触子の原理を示す図である。
【図１１】斜角電磁超音波探触子の原理を示す図である。
【図１２】斜角電磁超音波探触子の原理を示す図である。
【図１３】アレイ式電磁超音波探触子の各エレメントの配置の一例を示す図である。
【図１４】従来のアレイ式電磁超音波探傷装置の回路構成図である。
【符号の説明】
１枠体
２振動子
３弾性体
４振動子移動量検出器
５探傷面
６接触媒質
１０探傷プローブ
１１振動子駆動回路
２０平面探傷時遅延時間設定回路
３０遅延時間演算回路
５１トリガ装置
５２発信回路
５３送信ディレイ回路
５４パルサ・レシーバ回路
５５電磁超音波探触子
５６磁石
５７コイル
５８受信ディレイ回路
５９加算回路
６０受信装置
６１平面探傷時条件設定回路
６２被検体
６３振動子移動量検出回路
６４周波数及び遅延時間演算回路

Claims

複数個の振動子を列状に並べてなるフェーズドアレイ超音波探傷プローブを用いるフェーズドアレイ式超音波探傷装置において、
前記各振動子を前記プローブに弾性体を介して前記各振動子が曲面をなす探傷面に接触できるように１軸方向に移動可能に支持するとともに、
前記各振動子の基準位置からの移動量を検出して該移動量に応じた出力信号を発信する検出器を備えたことを特徴とするフェーズドアレイ式超音波探傷装置。
複数個の振動子を行列状に並べてなるフェーズドアレイ超音波探傷プローブを用いるフェーズドアレイ式超音波探傷装置において、
前記各振動子を前記プローブに弾性体を介して前記各振動子が曲面をなす探傷面に接触できるように１軸方向に移動可能に支持するとともに、
前記各振動子の基準位置からの移動量を検出して該移動量に応じた出力信号を発信する検出器を備えたことを特徴とするフェーズドアレイ式超音波探傷装置。
前記各振動子から被検体内のターゲットまでの距離を計算し、前記各振動子によって発せられる超音波ビームを同時に前記ターゲットに到達させるための前記各振動子に対する所要遅延時間を求める演算回路を備えたことを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項に記載のフェーズドアレイ式超音波探傷装置。
前記各振動子から被検体中のターゲットに至る超音波ビームの所要屈折角を計算して前記各振動子によって発せられる超音波ビームを被検体のターゲットに集束させるための前記各振動子駆動周波数を計算するとともに、前記各振動子から前記ターゲットまでの距離を計算して前記各振動子によって発せられる超音波ビームを同時に前記ターゲットに到達させるための前記各振動子に対する所要遅延時間を計算する演算回路を備えたことを特徴とする請求項１乃至２項のいずれか１項に記載のフェーズドアレイ式超音波探傷装置。
探傷面形状、屈折、反射、モード変換等の伝播特性、及び音源位置を入力してコンピュータ上でシュミレーションを行ない、前記音源からの音波の各振動子への到達時間を計算して前記各振動子に対する所要遅延時間を求め、該遅延時間で探傷プローブの各振動子を駆動することを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項に記載のフェーズドアレイ式超音波探傷装置。