JP7428616B2

JP7428616B2 - 超音波検査装置及び超音波検査方法

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Publication number: JP7428616B2
Application number: JP2020143278A
Authority: JP
Inventors: 睦三鈴木; 友輔高麗
Original assignee: Hitachi Power Solutions Co Ltd
Current assignee: Hitachi Power Solutions Co Ltd
Priority date: 2020-08-27
Filing date: 2020-08-27
Publication date: 2024-02-06
Anticipated expiration: 2040-08-27
Also published as: CN116097092A; WO2022044467A1; JP2022038664A; TWI793693B; KR20230035669A; TW202208848A; KR102910463B1

Description

本開示は、超音波検査装置及び超音波検査方法に関する。

超音波ビームを用いた被検査体の欠陥部の検査方法が知られている。例えば、被検査体の内部に空気等の音響インピーダンスが小さな欠陥部（空洞等）がある場合、被検査体の内部で音響インピーダンスのギャップが生じるため、超音波ビームの透過量が小さくなる。従って、超音波ビームの透過量を計測することで、被検査体内部の欠陥部を検出できる。

超音波検査装置について特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１に記載の超音波検査装置では、連続する所定個数の負の矩形波からなる矩形波バースト信号を被検体に空気を介して対向配設された送信超音波探触子に印加する。被検体に空気を介して対向配設され受信超音波探触子で被検体を伝搬した超音波を透過波信号に変換する。この透過波信号の信号レベルに基づき被検体の欠陥の有無を判定する。また、送信超音波探触子及び受信超音波探触子は、振動子及び当該振動子の超音波の送受信側に取付られた前面板の音響インピーダンスを、被検体に当接して使用する接触型超音波探触子に比較して低く設定している。

特開２００８－１２８９６５号公報（特に要約書）

特許文献１に記載の超音波検査装置では、被検査体中の微小な欠陥部を観測する際に、観測された欠陥部画像の解像度が低下するという課題がある。即ち、欠陥部に対応する画像の輪郭がぼやけるという課題がある。これは、超音波ビームの一部が欠陥部に遮断された場合でも、受信信号に変化が生じるためである。この課題は、特に、検出しようとする欠陥部のサイズが、超音波ビームの大きさ（ビーム径）と同程度か、あるいは、より小さな大きさの場合に特に顕著になる。
本開示が解決しようとする課題は、欠陥部の検出性能、例えば表示画像の解像度に優れた超音波検査装置及び超音波検査方法の提供である。

本開示に係る超音波検査装置は、流体を介して被検査体に超音波ビームを入射することにより前記被検査体の検査を行う超音波検査装置であって、前記被検査体への前記超音波ビームの走査及び計測を行う走査計測装置と、前記走査計測装置の駆動を制御する制御装置とを備え、前記走査計測装置は、前記超音波ビームを放出する送信プローブと、超音波ビームを受信する偏心配置受信プローブとを備え、前記送信プローブの送信音軸と前記偏心配置受信プローブの受信音軸との偏心距離がゼロよりも大きくなるように前記偏心配置受信プローブが配置され、前記送信プローブ及び前記偏心配置受信プローブは、ｘ軸の方向又はｙ軸の方向に走査を行い、前記ｘ軸及び前記ｙ軸がつくるｘｙ平面に対して前記送信音軸が垂直になるように前記送信プローブが配置され、前記制御装置は、前記偏心配置受信プローブが受信した前記超音波ビームの信号の位相情報を抽出する位相抽出部と、抽出した前記位相情報の、走査位置に関する位相変化量を算出する位相変化量算出部とを備えた。その他の解決手段は発明を実施するための形態において後記する。

本開示によれば、欠陥部の検出性能、例えば表示画像の解像度に優れた超音波検査装置及び超音波検査方法を提供できる。

第１実施形態の超音波検査装置の構成を示す図である。送信音軸、受信音軸及び偏心距離を説明する図であり、送信音軸及び受信音軸が鉛直方向に延びる場合である。送信音軸、受信音軸及び偏心距離を説明する図であり、送信音軸及び受信音軸が傾斜して延びる場合である。送信プローブの構造を示す断面模式図である。偏心配置受信プローブからの受信波形であり、被検査体Ｅの健全部Ｎでの受信波形を示す図である。偏心配置受信プローブからの受信波形であり、被検査体Ｅの欠陥部Ｄでの受信波形を示す図である。信号強度データのプロットの例を示す図である。本実施形態における超音波ビームの伝搬経路であって、健全部に超音波ビームが入射した場合を示す図である。本実施形態における超音波ビームの伝搬経路であって、欠陥部に超音波ビームが入射した場合を示す図である。従来の超音波検査方法での超音波ビームの伝搬経路を示す図であり、健全部への入射時を示す図である。従来の超音波検査方法での超音波ビームの伝搬経路を示す図であり、欠陥部への入射時を示す図である。従来の超音波検査方法での信号強度データのプロットを示す図である。被検査体内での欠陥部と超音波ビームとの相互作用を示す図であり、直達する超音波ビームを受信する様子を示す図である。被検査体内での欠陥部と超音波ビームとの相互作用を示す図であり、散乱波を受信する様子を示す図である。制御装置の機能ブロック図である。ｘ軸方向の各走査位置での偏心配置受信プローブの受信信号の変化を模式的に示した図である。超音波ビームが欠陥部に入射しない走査位置を示す図である。超音波ビームが欠陥部に入射するが送信音軸が欠陥部に入らない走査位置を示す図である。超音波ビームが欠陥部に入射し、かつ、送信音軸が欠陥部に入る走査位置を示す図である。制御装置のハードウェア構成を示す図である。第１実施形態の超音波検査方法を示すフローチャートである。第２実施形態での超音波検査装置の構成を示す図である。第２実施形態での超音波検査装置の機能ブロック図である。第３実施形態の超音波検査装置の構成を示す図である。第４実施形態の超音波検査装置の構成を示す図である。第５実施形態での超音波検査装置の構成を示す図である。第５実施形態での超音波検査装置の機能ブロック図である。第６実施形態に係る超音波検査装置における送信プローブと、偏心配置受信プローブとの関係を示す図である。送信プローブにおけるビーム入射面積及び偏心配置受信プローブにおけるビーム入射面積の関係を説明する図である。第７実施形態に係る偏心配置受信プローブの例を示す図である。第８実施形態に係る超音波検査装置の走査計測装置の構成を示す図である。第８実施形態による効果が生じる理由を説明する図である。第９実施形態に係る超音波検査装置の構成を示す図である。第９実施形態に係る超音波検査装置の機能ブロック図である。第１０実施形態における偏心配置受信プローブの配置を示す図である。第１１実施形態における偏心配置受信プローブの配置を示す図であり、単位プローブを傾斜して配置した図である。第１１実施形態における偏心配置受信プローブの配置を示す図であり、単位プローブを鉛直方向に配置した図である。第１２実施形態の超音波検査装置の構成を示す図である。第１３実施形態の超音波検査装置の構成を示す図である。第１４実施形態の超音波検査装置の構成を示す図である。

以下、図面を参照しながら本開示を実施するための形態（実施形態と称する）を説明する。ただし、本開示は以下の実施形態に限られず、例えば異なる実施形態同士を組み合わせたり、本開示の効果を著しく損なわない範囲で任意に変形したりできる。また、同じ部材については同じ符号を付すものとし、重複する説明は省略する。更に、同じ機能を有するものは同じ名称を付すものとする。図示の内容は、あくまで模式的なものであり、図示の都合上、本開示の効果を著しく損なわない範囲で実際の構成から変更することがある。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の超音波検査装置Ｚの構成を示す図である。図１では、走査計測装置１は、断面模式図で示している。図１には、紙面左右方向としてのｘ軸、紙面直交方向としてのｙ軸、紙面上下方向としてのｚ軸を含む直交３軸の座標系が示される。

超音波検査装置Ｚは、流体Ｆを介して被検査体Ｅに超音波ビームＵ（図３）を入射することで被検査体Ｅの検査を行うものである。流体Ｆは例えば水等の液体Ｗ（図１７）、空気等の気体Ｇであり、被検査体Ｅは流体Ｆ中に存在する。第１実施形態では、流体Ｆとして空気（気体Ｇの一例）が使用される。従って、走査計測装置１の筐体１０１の内部は空気で満たされた空洞となっている。図１に示すように、超音波検査装置Ｚは、走査計測装置１と、制御装置２と、表示装置３とを備える。表示装置３は制御装置２に接続される。

走査計測装置１は、被検査体Ｅへの超音波ビームＵの走査及び計測を行うものであり、筐体１０１に固定された試料台１０２を備え、試料台１０２には被検査体Ｅが載置される。被検査体Ｅは、任意の材料で構成されている。被検査体Ｅは例えば固体材料であり、より具体には例えば金属、ガラス、樹脂材料、あるいはＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック、Ｃａｒｂｏｎ－ＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ）等の複合材料等である。また、図１の例において、被検査体Ｅは内部に欠陥部Ｄを有している。欠陥部Ｄは、空洞等である。欠陥部Ｄの例は、空洞、本来あるべき材料と異なる異物材等である。被検査体Ｅにおいて、欠陥部Ｄ以外の部分を健全部Ｎと称する。

欠陥部Ｄと健全部Ｎとは、構成する材料が異なるため、両者の間では音響インピーダンスが異なり、超音波ビームＵの伝搬特性が変化する。超音波検査装置Ｚは、この変化を観測して、欠陥部Ｄを検出する。

走査計測装置１は、超音波ビームＵを放出する送信プローブ１１０と、偏心配置受信プローブ１２０とを有する。送信プローブ１１０は、送信プローブ走査部１０３を介して筐体１０１に設置され、超音波ビームＵを放出する。偏心配置受信プローブ１２０は、被検査体Ｅに関して送信プローブ１１０の反対側に設置されて超音波ビームＵを受信する受信プローブ１２１である。偏心配置受信プローブ１２０は、送信プローブ１１０の送信音軸ＡＸ１とは異なる位置に受信音軸ＡＸ２を有する。送信音軸ＡＸ１と受信音軸ＡＸ２との距離が偏心距離Ｌである。偏心配置受信プローブ１２０は、受信プローブ走査部１０４を介して筐体１０１に設置される。

なお、本明細書においては、超音波ビームＵを受信する受信プローブ１２１のうち、偏心距離Ｌがゼロより大きい位置に配置されたものを偏心配置受信プローブ１２０と定義し、偏心距離Ｌがゼロの位置に配置されたものを同軸配置受信プローブ１４０（図２Ａ等）と定義する。言い換えると、受信プローブ１２１は、偏心配置受信プローブ１２０と同軸配置受信プローブ１４０とを包括する用語であり、偏心距離Ｌによらず、超音波を受信するプローブを表す名称である。

ここで、「送信プローブ１１０の反対側」とは、被検査体Ｅにより区切られる２つの空間のうち、送信プローブ１１０が位置する空間と反対側（ｚ軸方向において反対側）の空間という意味であり、ｘ、ｙ座標が同一の反対側（つまり、ｘｙ平面に関して面対称の位置）という意味ではない。図１に示す通り、送信音軸ＡＸ１と、受信音軸ＡＸ２とが、偏心距離Ｌだけずれるよう、送信プローブ１１０及び偏心配置受信プローブ１２０が設置される。なお、送信音軸ＡＸ１、受信音軸ＡＸ２、偏心距離Ｌの具体的内容については後記する。

受信プローブ走査部１０４が移動することにより、偏心配置受信プローブ１２０は試料台１０２をｘ軸及びｙ軸方向に走査する。送信プローブ１１０と偏心配置受信プローブ１２０とは、被検査体Ｅをはさんでｘ軸方向、又は、ｙ軸方向に対して偏心距離Ｌを保ちながら走査する（太両矢印）。

なお、走査計測装置１では、いずれも詳細は後記するが、偏心距離Ｌは以下のように設定されている。即ち、偏心距離Ｌが、超音波ビームＵの、被検査体Ｅの欠陥部Ｄでの散乱により生じる散乱波Ｕ１を受信可能な距離に設定されている。又は、被検査体Ｅの欠陥部Ｄへの入射時の偏心配置受信プローブ１２０での受信信号強度が被検査体Ｅの健全部Ｎへの入射時の受信信号強度よりも大きくなるように、偏心距離Ｌが設定されている。又は、偏心距離Ｌが、被検査体Ｅの健全部Ｎへの照射時にノイズ以外の受信信号が検出されない距離に設定されている。

走査計測装置１は、送信音軸ＡＸ１と受信音軸ＡＸ２との偏心距離Ｌがゼロよりも大きくなるように、送信プローブ１１０又は偏心配置受信プローブ１２０の少なくとも一方の位置を調整する偏心距離調整部１０５を備える。偏心距離調整部１０５（偏心距離調整機構）は、筐体１０１に設置されている受信プローブ走査部１０４に備えられる。そして、偏心距離調整部１０５には偏心配置受信プローブ１２０が備えられる。偏心距離調整部１０５により、受信プローブ走査部１０４の位置から独立して偏心配置受信プローブ１２０を移動でき、受信音軸ＡＸ２と送信音軸ＡＸ１とのずれが偏心距離Ｌになるように設定できる。なお、偏心距離調整部１０５は送信プローブ走査部１０３側に設けてもよい。即ち、受信音軸ＡＸ２と送信音軸ＡＸ１とのずれが偏心距離Ｌになるように設定できれば良いのであるから、偏心距離調整部１０５を受信プローブ１２１側に設けても、送信プローブ１１０側に設けてもよい。

走査計測装置１には、制御装置２が接続されている。制御装置２は、走査計測装置１の駆動を制御するものであり、送信プローブ走査部１０３及び受信プローブ走査部１０４に指示することで、送信プローブ１１０及び偏心配置受信プローブ１２０の移動（走査）を制御する。送信プローブ走査部１０３及び受信プローブ走査部１０４がｘ軸及びｙ軸方向に同期して移動することにより、送信プローブ１１０及び偏心配置受信プローブ１２０は被検査体Ｅをｘ軸及びｙ軸方向に走査する。更に、制御装置２は、送信プローブ１１０から超音波ビームＵを放出し、偏心配置受信プローブ１２０から取得した信号に基づいて波形解析を行う。

なお、本実施形態では、被検査体Ｅが試料台１０２を介して筐体１０１に固定された状態、つまり、被検査体Ｅは筐体１０１に対し固定された状態で、送信プローブ１１０と偏心配置受信プローブ１２０とを走査する例が示される。これとは逆に、送信プローブ１１０と偏心配置受信プローブ１２０とが筐体１０１に対して固定され、被検査体Ｅが移動することで、走査が行われる構成としてもよい。

送信プローブ１１０と被検査体Ｅとの間、及び偏心配置受信プローブ１２０と被検査体Ｅとの間には、図示の例では気体Ｇ（流体Ｆの一例。液体Ｗ（図１７）でもよい）が介在する。このため、送信プローブ１１０及び偏心配置受信プローブ１２０を被検査体Ｅに非接触で検査できるため、ｘｙ面内方向の相対位置をスムーズかつ高速に変えることが可能である。即ち、送信プローブ１１０及び偏心配置受信プローブ１２０と被検査体Ｅとの間に流体Ｆを介在させることにより、スムーズな走査が可能になる。

送信プローブ１１０は、収束型の送信プローブ１１０である。一方で、偏心配置受信プローブ１２０は、収束性が送信プローブ１１０よりも緩いプローブを用いる。本実施形態では、偏心配置受信プローブ１２０には探触子面が平面である非収束型のプローブが使用される。このような、非収束型の偏心配置受信プローブ１２０を用いることで、幅広い範囲について欠陥部Ｄの情報を収集することができる。

本実施形態では、送信プローブ１１０に対して、図１のｘ軸方向に偏心距離Ｌだけ偏心配置受信プローブ１２０がずらされて配置されているが、図１のｙ軸方向にずらされた状態で偏心配置受信プローブ１２０が配置されてもよい。又は、ｘ軸方向にＬ１、ｙ軸方向にＬ２（即ち、送信プローブ１１０のｘｙ平面での位置を原点とすると、（Ｌ１，Ｌ２）の位置）に偏心配置受信プローブ１２０が配置されてもよい。

図２Ａは、送信音軸ＡＸ１、受信音軸ＡＸ２及び偏心距離Ｌを説明する図であり、送信音軸ＡＸ１及び受信音軸ＡＸ２が鉛直方向に延びる場合である。図２Ｂは、送信音軸ＡＸ１、受信音軸ＡＸ２及び偏心距離Ｌを説明する図であり、送信音軸ＡＸ１及び受信音軸ＡＸ２が傾斜して延びる場合である。

音軸とは、超音波ビームＵの中心軸と定義される。ここで、送信音軸ＡＸ１は、送信プローブ１１０が放出する超音波ビームＵの伝搬経路の音軸と定義される。言い換えると、送信音軸ＡＸ１は、送信プローブ１１０が放出する超音波ビームＵの伝搬経路の中心軸である。送信音軸ＡＸ１は、図２Ｂに示すように、被検査体Ｅの界面による屈折を含めることとする。つまり、図２Ｂに示すように、送信プローブ１１０から放出された超音波ビームＵが、被検査体Ｅの界面で屈折する場合は、その超音波ビームＵの伝搬経路の中心（音軸）が送信音軸ＡＸ１となる。

また、受信音軸ＡＸ２は、偏心配置受信プローブ１２０が超音波ビームＵを放出すると想定した場合の仮想超音波ビームの伝搬経路の音軸と定義される。言い換えると、受信音軸ＡＸ２は、偏心配置受信プローブ１２０が超音波ビームＵを放出すると想定した場合の仮想超音波ビームの中心軸である。

具体例として、探触子面が平面状である非収束型の受信プローブの場合を述べる。この場合、受信音軸ＡＸ２の方向は探触子面の法線方向であり、探触子面の中心点を通る軸が受信音軸ＡＸ２になる。探触子面が長方形の場合は、その中心点は長方形の対角線の交点と定義する。

受信音軸ＡＸ２の方向が探触子面の法線方向である理由は、その受信プローブ１２１から放射する仮想的な超音波ビームＵが探触子面の法線方向に出射するからである。超音波ビームＵを受信する場合も、探触子面の法線方向で入射する超音波ビームＵを感度よく受信できる。

偏心距離Ｌとは、送信音軸ＡＸ１と、受信音軸ＡＸ２とのずれの距離で定義される。従って、図２Ｂに示すように、送信プローブ１１０から放出された超音波ビームＵが屈折する場合、偏心距離Ｌは、屈折している送信音軸ＡＸ１と、受信音軸ＡＸ２とのずれの距離で定義される。本実施形態の超音波検査装置Ｚは、このように定義される偏心距離Ｌが、ゼロより大きな距離となるよう、偏心距離調整部１０５（図１）によって送信プローブ１１０及び偏心配置受信プローブ１２０が調整される。これにより、送信プローブ１１０から放出され、欠陥部Ｄ（図１）の周囲を透過した超音波ビームＵ（図３）を減らし、受信プローブ１２１での欠陥部Ｄに由来する信号変化を検出し易くできる。

ただし、本実施形態では、好ましい例として、上記のように、偏心配置受信プローブ１２０は、欠陥部Ｄでの超音波ビームＵの散乱により生じた散乱波Ｕ１（図６Ｂ）を受信する。欠陥部Ｄの存在により散乱波Ｕ１が生成するため、散乱波Ｕ１の検出により、欠陥部Ｄの検出精度を更に向上できる。以下の例では、説明の簡略化のために、散乱波Ｕ１を受信可能な位置に設置された偏心配置受信プローブ１２０を例に挙げて、本実施形態を説明する。

図２Ａは、送信プローブ１１０を被検査体Ｅの表面における法線方向に配置した場合を示している。図２Ａ及び図２Ｂにおいて、送信音軸ＡＸ１を実線の矢印で示している。また、受信音軸ＡＸ２を一点鎖線の矢印で示している。なお、図２Ａ及び図２Ｂにおいて、破線で示す受信プローブ１２１の位置が偏心距離Ｌがゼロの位置であり、送信音軸ＡＸ１と受信音軸ＡＸ２とが一致する受信プローブ１２１は同軸配置受信プローブ１４０である。また、実線で示す受信プローブ１２１はゼロより大きな偏心距離Ｌの位置に配置されている偏心配置受信プローブ１２０である。送信音軸ＡＸ１が水平面（図１のｘｙ平面）に対して垂直になるように送信プローブ１１０が設置される場合、超音波ビームＵの伝搬経路は屈折しない。つまり、送信音軸ＡＸ１は屈折しない。

図２Ｂは、送信プローブ１１０を被検査体Ｅの表面における法線方向から角度αだけ傾けて配置した場合を示す図である。図２Ｂでも図２Ａと同様、送信音軸ＡＸ１を実線の矢印で示し、受信音軸ＡＸ２を一点鎖線の矢印で示している。図２Ｂに示す例の場合、前記したように、被検査体Ｅと流体Ｆとの界面で、超音波ビームＵの伝搬経路が屈折角βで屈折する。そのため、送信音軸ＡＸ１は、図２Ｂの実線矢印で示すように折れ曲がる（屈折する）。この場合、破線で示した同軸配置受信プローブ１４０の位置は、送信音軸ＡＸ１上に位置するため偏心距離Ｌがゼロの位置である。そして、前記したように、超音波ビームＵが屈折する場合であっても、偏心配置受信プローブ１２０は、送信音軸ＡＸ１と受信音軸ＡＸ２との距離がＬになるように、配置される。なお、図１に示す例では、送信プローブ１１０を被検査体Ｅの表面における法線方向に設置しているので、偏心距離Ｌは、図２Ａに示すようなものとなる。

偏心距離Ｌは、被検査体Ｅの健全部Ｎでの受信信号よりも、欠陥部Ｄでの信号強度の方が大きくなるような位置に設定する。この点については後記する。

図３は、送信プローブ１１０の構造を示す断面模式図である。図３では、簡略化のために、放出される超音波ビームＵの外郭のみを図示しているが、実際には、探触子面１１４の全域にわたり、探触子面１１４の法線ベクトル方向に多数の超音波ビームＵが放出される。

送信プローブ１１０は、超音波ビームＵを収束するように構成される。これにより、被検査体Ｅ中の微小な欠陥部Ｄを高精度に検出できる。微小な欠陥部Ｄを検出できる理由は後記する。送信プローブ１１０は、送信プローブ筐体１１５を備え、送信プローブ筐体１１５の内部に、バッキング１１２と、振動子１１１と、整合層１１３とを備える。振動子１１１には電極（図示せず）が取り付けられており、電極はリード線１１８により、コネクタ１１６に接続されている。さらに、コネクタ１１６はリード線１１７により電源装置（図示しない）及び制御装置２に接続される。
本明細書において、送信プローブ１１０又は受信プローブ１２１の探触子面１１４とは、整合層１１３を備える場合は整合層１１３の表面と定義し、整合層１１３を備えない場合は振動子１１１の表面と定義する。即ち、探触子面１１４は、送信プローブ１１０の場合は、超音波ビームＵを放出する面であり、受信プローブ１２１の場合は、超音波ビームＵを受信する面である。

図４Ａは、偏心配置受信プローブ１２０からの受信波形であり、被検査体Ｅの健全部Ｎでの受信波形を示す図である。図４Ｂは、偏心配置受信プローブ１２０からの受信波形であり、被検査体Ｅの欠陥部Ｄでの受信波形を示す図である。図４Ｂは、被検査体Ｅ内に設けられた幅２ｍｍ幅の空洞（欠陥部Ｄ）のｘｙ座標位置に送信プローブ１１０を配置したときの受信信号を示す。なお、図４Ａ及び図４Ｂにおいて、時間はバースト波が送信プローブ１１０に印加されてからの経過時間を示し、被検査体Ｅとして厚さ２ｍｍのステンレス板を用いた。送信プローブ１１０には周波数８００ＫＨｚのバースト波を印加した。より具体的には、１０波の正弦波で構成されるバースト波を一定周期で被検査体Ｅに印加した。

図４Ａでは、有意な信号は観測されていないが、図４Ｂでは、バースト波が送信プローブ１１０に印加されてから９０マイクロ秒後に有意な信号が観測されている。この有意な信号が観測されるまでの９０マイクロ秒の遅れは、超音波ビームＵの放出から偏心配置受信プローブ１２０への散乱波Ｕ１の到達までに時間がかかるためである。具体的には、空中の音速が３４０（ｍ／ｓ）であるのに対し、被検査体Ｅを構成するステンレス中では６０００（ｍ／ｓ）程度であるため、９０マイクロ秒の遅れが発生する。

図５は、信号強度データのプロットの例を示す図である。この例では、幅２ｍｍの欠陥部Ｄに対し、送信プローブ１１０と偏心配置受信プローブ１２０とをｘ軸方向に走査し、ｘ軸位置での受信信号（図４Ｂに示す受信信号）から抽出した信号強度データ（走査位置毎の信号振幅）をプロットしている。本実施形態では、信号強度データの抽出は、図４Ｂに示す受信信号のＰｅａｋＴｏＰｅａｋ値、即ち、適切な時間領域での最大値と最小値との差の抽出により行った。信号強度データの抽出方法の他の例として、図４Ｂに示す受信信号が、短時間フーリエ変換などの信号処理により周波数成分に変換され、適切な周波数成分の強度が抽出されてもよい。さらには、信号強度データとして、適切な参照波を基準として、相関関数が計算されてもよい。このようにして信号強度データが、送信プローブ１１０の各走査位置に対応して取得される。

図５に示した信号強度データのプロットにおいて、２ｍｍ幅の空洞（欠陥部Ｄ）は、図５の符号Ｄ１に対応する。被検査体Ｅの健全部Ｎ（符号Ｄ１以外の部分）ではノイズレベルの信号であるのに対し、内部に欠陥部Ｄがある位置（符号Ｄ１）では、受信信号が有意に大きくなっていることがわかる。

そこで、偏心距離調整部１０５は、欠陥部Ｄへの入射時の偏心配置受信プローブ１２０での受信信号強度が健全部Ｎへの入射時の受信信号強度よりも大きくなるように、偏心距離Ｌを調整することが好ましい。このようにすることで、受信信号強度に基づいて、欠陥部Ｄを検出できる。このような偏心距離Ｌは、例えば、散乱波Ｕ１（図６Ｂ）を受信可能な位置に配置した偏心配置受信プローブ１２０の受信音軸ＡＸ２と送信プローブ１１０の送信音軸ＡＸ１との距離である。偏心距離調整部１０５は、例えば、いずれも図示しないが、アクチュエータ、モータ等により構成される。

また、偏心距離調整部１０５は、偏心距離Ｌを、健全部Ｎへの照射時にノイズ以外の受信信号が検出されない距離に調整することが好ましい。即ち、偏心距離調整部１０５は、被検査体Ｅの健全部Ｎでは有意の受信信号が出ないように偏心距離Ｌを設定することが好ましい。このようにすることで、ＳＮ比を増大させ、ノイズ以外の受信信号が検出された場所を欠陥部Ｄを判断でき、欠陥部Ｄを検出できる。

偏心距離Ｌは、例えば、被検査体Ｅと同じ材料で構成され、かつ、内部に欠陥部Ｄを有する標準試料を使用して決定できる。そして、標準試料の欠陥部Ｄへの超音波ビームＵの照射し、超音波ビームＵ又は散乱波Ｕ１を受信可能な位置に基づき、偏心距離Ｌを決定できる。

送信プローブ１１０をｘ軸方向のみの１次元で走査した場合は、表示装置３には図５に示す信号強度データのグラフが表示される。送信プローブ１１０の走査方向がｘ軸方向及びｙ軸方向の２次元の場合については、信号強度データをプロットすることで、欠陥部Ｄの位置が２次元画像として示され、それが表示装置３に表示される。

図６Ａは、本実施形態における超音波ビームＵの伝搬経路であって、健全部Ｎに超音波ビームＵが入射した場合を示す図である。図６Ｂは、本実施形態における超音波ビームＵの伝搬経路であって、欠陥部Ｄに超音波ビームＵが入射した場合を示す図である。

図６Ａ及び図６Ｂに示されるように、送信プローブ１１０から放出された超音波ビームＵは被検査体Ｅに入射する。図６Ａに示すように、健全部Ｎに超音波ビームＵが入射した場合、超音波ビームＵは送信音軸ＡＸ１に向かって収束するように通過する。そのため、偏心距離Ｌを保って配置されている偏心配置受信プローブ１２０では受信信号が観測されない。これに対し、図６Ｂに示すように、欠陥部Ｄに超音波ビームＵが入射された場合、欠陥部Ｄで超音波ビームＵが散乱され、その散乱波Ｕ１が偏心設置された偏心配置受信プローブ１２０で受信される。そのため、有意な受信信号が観測される。

このように、被検査体Ｅにおける欠陥部Ｄにより散乱された散乱波Ｕ１が偏心配置受信プローブ１２０で観測される。そのため、健全部Ｎでの受信信号よりも欠陥部Ｄでの受信信号の方が大きくなる。即ち、信号が大きな位置に欠陥部Ｄがあると判定される。従って、偏心距離調整部１０５は、偏心距離Ｌを、照射された超音波ビームＵの、被検査体Ｅの欠陥部Ｄでの散乱により生じる散乱波Ｕ１を受信可能な距離に調整することが好ましい。このようにすることで、欠陥部Ｄに特有の散乱波Ｕ１を検出でき、欠陥部Ｄの検出精度を向上できる。

偏心距離Ｌは、送信プローブ１１０から放出された超音波ビームＵを受信せず、散乱波Ｕ１のみを選択的に受信できる長さになることが好ましい。これにより、ＳＮ比を増大させて、欠陥部Ｄの検出性能、特に検出感度を向上できる。ここで、「検出感度が高い」とは、従来法よりも小さな欠陥部Ｄを検出可能ということである。即ち、検出可能な欠陥部Ｄのサイズの下限が従来法よりも小さいことである。

ここで、比較例として、従来の超音波検査の手法を説明する。

図７Ａは、従来の超音波検査方法での超音波ビームＵの伝搬経路を示す図であり、健全部Ｎへの入射時を示す図である。図７Ｂは、従来の超音波検査方法での超音波ビームＵの伝搬経路を示す図であり、欠陥部Ｄへの入射時を示す図である。従来の超音波検査方法では、例えば特許文献１に記載されているように、送信音軸ＡＸ１と受信音軸ＡＸ２とが一致するように、送信プローブ１１０及び受信プローブ１２１としての同軸配置受信プローブ１４０が配置される。

図７Ａに示すように、被検査体Ｅの健全部Ｎに超音波ビームＵが入射された場合、超音波ビームＵが被検査体Ｅを通過して同軸配置受信プローブ１４０に到達する。従って、受信信号が大きくなる。一方、図７Ｂに示すように、欠陥部Ｄに超音波ビームＵが入射された場合、欠陥部Ｄにより超音波ビームＵの透過が阻止されるために受信信号が減少する。このように受信信号の減少により欠陥部Ｄを検出する。これは、特許文献１に示されている通りである。

ここで、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、欠陥部Ｄにおいて超音波ビームＵの透過が阻止されることによって受信信号が減少し、欠陥部Ｄを検出する方法を、ここででは「阻止法」と呼ぶことにする。一方、本実施形態のように、欠陥部Ｄでの散乱波Ｕ１を検出する検査方法を「散乱法」と呼ぶことにする。

図８は、従来の超音波検査方法での信号強度データのプロットを示す図である。この図は、発明者らが、図７Ａ及び図７Ｂに示す阻止法による超音波検査方法、即ち、送信音軸ＡＸ１と受信音軸ＡＸ２を一致させた配置で、上記の図５で用いられた被検査体Ｅと同じ欠陥部Ｄを有する被検査体Ｅを検査した信号強度グラフである。図８において、符号Ｄ１の部分が欠陥部Ｄに相当する部分である。

図８では、欠陥部Ｄの中心位置（位置が０ｍｍ）で信号の減少が認められるが、その減少量は小さい。これは、超音波ビームＵの大きさよりも小さな欠陥部Ｄでは、その周囲を透過する超音波ビームＵが多いことに起因すると考えられる。このため、送信音軸ＡＸ１と受信音軸ＡＸ２とを一致させた阻止法では、欠陥部Ｄに由来する信号変化を検出し難く、検出感度が低い。

これに対し、送信音軸ＡＸ１と受信音軸ＡＸ２とをずらすことで、偏心配置受信プローブ１２０が受信する信号強度のうち、超音波ビームＵの大きさよりも小さな欠陥部Ｄの周囲を透過する超音波ビームＵの信号を小さくできる。これにより、欠陥部Ｄに起因する信号強度を減少量を相対的に大きくし、欠陥部Ｄの検出性能、特に検出感度を向上できる。中でも、上記の図５に示すように、本実施形態に好適な散乱法による構成によれば、阻止法による図８の結果と比べると、欠陥部Ｄの位置を明確に検出できることがわかる。つまり、比較例である図８に示す受信結果と、図５に示す本実施形態による手法の受信結果とを比較すると、図５に示す本実施形態による手法の方が、高いＳＮ比が得られる。

このように、本実施形態の散乱法が高いＳＮ比を得られる理由について、図９Ａ及び図９Ｂを参照して説明する。

図９Ａは、被検査体Ｅ内での欠陥部Ｄと超音波ビームＵとの相互作用を示す図であり、直達する超音波ビームＵ（以下、「直達波Ｕ３」という）を受信する様子を示す図である。直達波Ｕ３については後記する。図９Ｂは、被検査体Ｅ内での欠陥部Ｄと超音波ビームＵとの相互作用を示す図であり、散乱波Ｕ１を受信する様子を示す図である。ここでは、欠陥部Ｄの大きさが超音波ビームＵの幅（以下、ビーム幅ＢＷと称する）よりも小さい場合を考察する。ここでのビーム幅ＢＷとは、欠陥部Ｄに到達した時の超音波ビームＵの幅である。

また、図９Ａ及び図９Ｂは、欠陥部Ｄ近傍の微小領域での超音波ビームＵの形状を模式的に示しているので超音波ビームＵを平行に描いてあるが、実際には収束させた超音波ビームＵである。さらに、図９Ａ及び図９Ｂでの受信プローブ１２１の位置は、わかりやすく説明するために概念的な位置を記入したものであり、受信プローブ１２１の位置と形状は正確にスケールされていない。即ち、欠陥部Ｄと超音波ビームＵとの形状の拡大スケールで考えると、図９Ａ及び図９Ｂに示す位置よりも、図面上下方向で離れた位置に受信プローブ１２１は位置する。ここで、受信プローブ１２１は、図９Ａでは同軸配置受信プローブ１４０であり、図９Ｂでは偏心配置受信プローブ１２０を意味する。

超音波ビームＵは、収束させて入射させても欠陥部Ｄ近傍ではある有限の幅を持つ。これを、欠陥部Ｄの位置でのビーム幅ＢＷとする。ちなみに、図９Ａ及び図９Ｂでは、欠陥部Ｄの位置でのビーム幅ＢＷが欠陥部Ｄの大きさよりも広い場合を示している。

図９Ａは、送信音軸ＡＸ１と受信音軸ＡＸ２とを一致させた阻止法の場合を示す図である。欠陥部Ｄがビーム幅ＢＷよりも小さい場合、一部の超音波ビームＵは阻止されるので受信信号は減少するが、ゼロにはならない。例えば、欠陥部Ｄの断面積がビーム幅ＢＷで規定されるビーム断面積の２０％の場合、受信信号は概ね２０％の減少に止まるので、欠陥部Ｄの検出が困難である。つまり、図９Ａに示すような場合、欠陥部Ｄが存在する箇所では、受信信号が２０％減少するにとどまる（図８参照）。

図９Ｂは、本実施形態の好適な手法の場合、即ち散乱法の場合を示す図である。散乱法では、欠陥部Ｄに超音波ビームＵが当たらない場合、超音波ビームＵは偏心配置受信プローブ１２０に入射しないので、受信信号はゼロである。そして、図９Ｂに示すように、超音波ビームＵの一部が欠陥部Ｄに当たった場合でも、散乱波Ｕ１が偏心配置受信プローブ１２０で観測されるので、阻止法と比べて欠陥部Ｄの検出が容易である。つまり、欠陥部Ｄが存在しなければ受信信号はゼロとなり、微小でも欠陥部Ｄが存在すれば受信信号は非ゼロとなる。そのため、ＳＮ比を高くすることが可能になる（図５参照）。

このように、本実施形態による手法（散乱法）によれば、ビーム幅ＢＷよりも小さな欠陥部Ｄを、高感度で検出できる。ここで、「高感度で検出できる」とは、従来法より小さな欠陥部Ｄを検出可能ということである。即ち、検出可能な欠陥部Ｄのサイズの下限が従来法よりも小さい。

また、図９Ａで示すように、阻止法では、健全部Ｎに対応する受信信号量を基準として、そこからの減少量で欠陥部Ｄが判定される。従って、健全部Ｎでの受信信号が一定値とすることが好ましい。しかしながら、流体Ｆの中でも特に気体Ｇ中を伝搬する超音波では、液体Ｗ（図１７）中を伝搬する超音波と比較して、受信プローブ１２１に到達する強度が極めて小さい。そのため、受信信号は高い増幅率（ゲイン）で増幅することが好ましい。このため、ゲインを一定に保つには高精度な信号増幅回路が好ましい。一方、本実施形態による散乱法では、図５に示すように、健全部Ｎでは信号が、ほぼゼロであり、欠陥部Ｄで信号が観測されるので、信号増幅回路のゲイン安定性への要求を小さくできる。ただし、上記の図５では、オフセット値だけ信号強度の値が底上げされている。

また、本実施形態では、ポジ画像が得られる。即ち、散乱法では健全部Ｎには信号が発生しないか発生しても小さく、欠陥部Ｄでは信号が新たに発生するか信号が大きくなる。つまり、欠陥部Ｄのポジ画像が得られる。これに対して、阻止法では、健全部Ｎで信号が大きく、欠陥部Ｄで信号が減少する。つまり、欠陥部Ｄのネガ画像が得られる。

図１０は、制御装置２の機能ブロック図である。制御装置２は、送信系統２１０と、受信系統２２０と、データ処理部２０１と、スキャンコントローラ２０４と、駆動部２０２と、位置計測部２０３とを備える。

送信系統２１０は、送信プローブ１１０への印加電圧を生成する系統である。送信系統２１０は、波形発生器２１１及び信号アンプ２１２を備える。波形発生器２１１でバースト波信号が発生する。そして、発生したバースト波信号は信号アンプ２１２で増幅される。信号アンプ２１２から出力された電圧は送信プローブ１１０に印加される。

受信系統２２０は、偏心配置受信プローブ１２０から出力される受信信号を検出する系統である。偏心配置受信プローブ１２０から出力された信号は、信号アンプ２２２に入力されて増幅される。増幅された信号は、波形解析部２２１に入力される。波形解析部２２１は、受信信号から信号強度データ（図５）を生成する。生成された信号強度データはデータ処理部２０１に送られる。

受信系統２２０は、位相抽出部２３１を備える。位相抽出部２３１には、信号アンプ２２２の出力信号が入力される。位相抽出部２３１は、偏心配置受信プローブ１２０が受信した超音波ビームＵ（散乱波Ｕ１）の信号の位相情報を抽出する。抽出された位相情報はデータ処理部２０１の位相変化量算出部２３２に送られる。

信号の位相とは、超音波ビームＵが送信プローブ１１０から放出されてから、受信信号の特定の位置に至るまでの遅延時間である。受信信号の特定の位置とは、受信信号の中で遅延時間を算出しやすい特徴的な受信信号の位置を表す。例えば、１０個の波のバースト波を用いた場合、３個目の波の位置である。

更に、信号の位相としては、信号の基本周期内での遅延時間を用いても良い。信号の基本周期とは、基本周波数ｆ０の逆数である。例えば、基本周波数ｆ０＝８００ｋＨｚのバースト波を用いた場合、基本周期は１．２５μｓになる。位相抽出部２３１は、受信信号の特定位置、例えばゼロクロス点が基本周期の中のどこにあるかを算出する。本実施形態では、位相抽出部２３１は、遅延時間を信号の基本周期Ｔ０で割った剰余を算出することにより、基本周期内での位相を算出する。

データ処理部２０１は、位相変化量算出部２３２を備える。位相変化量算出部２３２は、位相情報を入力信号として受け取り、スキャンコントローラ２０４から走査位置の情報も受け取る。これら２つの情報を用いて、位相変化量算出部２３２は、位相抽出部２３１で抽出した位相情報の、走査位置に関する位相変化量（走査位置毎の位相変化量）を算出する。この変化量は、信号の位相情報の、走査位置に関する空間微分量に相当する。

「走査位置に関する位相変化量」には、変化量（空間微分量）に加えて、その２乗値、絶対値等、変化量（空間微分量）の大きさ変化を表す信号量（変化量）も含まれる。ｘｙ２次元平面で走査して、この２次元走査位置（ｘ，ｙ）に関して変化量を算出すると、欠陥部Ｄの輪郭を把握し易い画像が得られる。

位相変化量算出部２３２における位相情報の変化量の算出方法は、例えば、ＣＰＵ（中央演算装置）又はマイコン（マイクロコントローラ）による演算処理、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）等でのデジタル信号処理、アナログ回路による信号処理等を含む。

このように、位相抽出部２３１及び位相変化量算出部２３２により、ｘ軸方向及びｙ軸方向の各走査位置において、信号の位相変化の抽出、及びその走査位置に関する位相変化量が算出される。走査位置の違いによる信号変化を以下に説明する

図１１は、ｘ軸方向の各走査位置での偏心配置受信プローブ１２０の受信信号の変化を模式的に示した図である。縦方向の破線は、欠陥部Ｄの存在位置であり、欠陥部Ｄの幅はＷＤである。参考として、透過法に基づく同軸配置受信プローブ１４０を設置した場合の信号振幅をグラフＧ１に示す。グラフＧ２は、偏心配置受信プローブ１２０で受信した信号の信号振幅を示し、波形解析部２２１の出力信号である。グラフＧ１，Ｇ２のいずれにおいても、欠陥部Ｄの近傍で信号振幅は大きくなっており、欠陥部Ｄを検出できることがわかる。

しかしながら、グラフＧ１，Ｇ２のいずれにおいても、欠陥部Ｄのサイズ（幅）であるＷＤよりも信号の幅が広がっている。この理由は、超音波ビームＵのビームサイズが大きいためである。即ち、超音波ビームＵの一部が欠陥部Ｄに照射した場合も散乱波Ｕ１が発生するため、欠陥部Ｄの近傍で散乱波Ｕ１の信号振幅はだんだんと大きくなる。このため、実際の欠陥部Ｄのサイズよりも信号振幅が広がってしまう。これは、表示装置３に表示した場合、欠陥部Ｄのサイズが実際よりも見かけ上大きくなり、解像度が低下した状態に対応する。従って、グラフＧ１，Ｇ２にのみ基づくと、表示装置３に表示され、欠陥部Ｄの輪郭を示す画像の解像度が低下し得る。

グラフＧ３は、散乱波Ｕ１の信号の位相をプロットしたものであり、位相抽出部２３１（図１０）の出力信号である。散乱波Ｕ１（図６Ｂ）の位相信号は、欠陥部Ｄ（図６Ｂ）の位置で急峻に変化することがわかる。この理由は図１２Ａ～図１２Ｃを参照して後記する。グラフＧ４は、散乱波Ｕ１の位相信号のｘ軸方向の走査位置に関する位相変化量をプロットしたものであり、位相変化量算出部２３２（図１０）の出力信号である。グラフＧ４は、散乱波Ｕ１の位相信号をｘ軸方向の走査位置に関して空間微分した信号に対応する。更に、グラフＧ５は、グラフＧ４の値を２乗したものをプロットしたものである。グラフＧ４，Ｇ５に基づくと、欠陥部Ｄの輪郭に対応した信号、即ち、欠陥部Ｄの輪郭を示す高解像度の画像が得られることがわかる。従って、グラフＧ２とグラフＧ３～Ｇ５との比較により、散乱波Ｕ１の信号の位相の走査位置に関する位相変化量を算出することにより、欠陥部Ｄを解像度よく検出できることがわかる。

図１２Ａは、超音波ビームＵが欠陥部Ｄに入射しない走査位置を示す図である。図１２Ｂは、超音波ビームＵが欠陥部Ｄに入射するが送信音軸ＡＸ１が欠陥部Ｄに入らない走査位置を示す図である。図１２Ｃは、超音波ビームＵが欠陥部Ｄに入射し、かつ、送信音軸ＡＸ１が欠陥部Ｄに入る走査位置を示す図である。散乱波Ｕ１の位相が欠陥部Ｄの位置で急峻に変化する理由は、本発明者の検討によると以下の理由と推測される。

超音波ビームＵが欠陥部Ｄに入射しない走査位置（ｘ１）での走査時（図１２Ａ）、散乱波Ｕ１は生じないため、上記図１１のグラフＧ１，Ｇ２に示した信号振幅は変化しない。しかし、超音波ビームＵが欠陥部Ｄに入射するが送信音軸ＡＸ１が欠陥部Ｄに入らない走査位置（ｘ２）での走査時（図１２Ｂ）、欠陥部Ｄに超音波ビームＵの一部が入射しただけでも散乱波Ｕ１は生じる。このため、上記図１１のグラフＧ１，Ｇ２に示すように、信号振幅に変化がみられる。ただし、上記図１１のグラフＧ３～Ｇ５に示すように位相は変化しない。これは、偏心配置受信プローブ１２０が、散乱波Ｕ１と様々な方向からの超音波ビームＵとを含む受信成分を受信し、これらが混ざる結果、位相の変化が確認し難くなるためと考えられる。

図１２Ｃに示したように、超音波ビームＵが欠陥部Ｄに入射し、かつ、送信音軸ＡＸ１が欠陥部Ｄに入る走査位置（ｘ３）では、上記図１１のグラフＧ３～Ｇ５に示すように位相が顕著に変化する。これは、超音波ビームＵの送信音軸ＡＸ１が欠陥部Ｄに入射することで、欠陥部Ｄでの散乱に適した状態で超音波ビームＵが欠陥部Ｄに入射したためと考えらえる。これにより、偏心配置受信プローブ１２０が、散乱波Ｕ１を大部分に含む受信成分を受信し、位相の変化が顕著に生じるためと考えられる。

このように、超音波ビームＵの送信音軸ＡＸ１が欠陥部Ｄに照射されたとき、即ち、偏心配置受信プローブ１２０での受信成分のほとんどが散乱波Ｕ１の場合には、散乱波Ｕ１の位相変化を明確に捉えることができる。従って、散乱波Ｕ１の位相変化に基づくことで、欠陥部Ｄの位置を把握できる。

図１０に戻って、データ処理部２０１は、被検査体Ｅの欠陥部Ｄに関する情報を画像化したり、欠陥部Ｄの存在の有無を検出したりするといった、取得した情報を所望の形態に処理する。なお、データ処理部２０１で生成された画像及び情報は表示装置３に表示される。

スキャンコントローラ２０４は、図１に示す送信プローブ走査部１０３及び受信プローブ１０４を駆動制御する。送信プローブ走査部１０３及び受信プローブ１０４の駆動制御は、駆動部２０２を通じて行われる。また、スキャンコントローラ２０４は、位置計測部２０３を介して、送信プローブ１１０及び偏心配置受信プローブ１２０の位置情報（ｘ軸方向及びｙ軸方向の各走査位置。ｘｙ座標）を計測する。

データ処理部２０１は、スキャンコントローラ２０４から受け取る送信プローブ１１０及び偏心配置受信プローブ１２０の位置情報を基にして、それぞれの位置での信号強度データをプロットして画像化し、表示装置３に表示する。上記のように、欠陥部Ｄで取得した信号強度データは、健全部Ｎの信号強度データよりも大きい。従って、送信プローブ１１０の走査位置に対して信号強度データをプロットすると、どこに欠陥部Ｄがあるかを示す画像が取得できる。表示装置３は、この画像を表示する。

データ処理部２０１は、位相変化量算出部２３２からの出力信号も、送信プローブ１１０の走査位置に対してプロットすることで画像を生成し、それを表示装置３に表示する。後述する通り、位相変化量算出部２３２からの出力信号は欠陥部Ｄの輪郭画像に対応した画像を与える。

信号強度データが生成する画像と、位相変化量算出部２３２が出力する画像との２つの画像は、重畳して１つの画像として表示しても良い。重畳した画像は、第１画像の上に、第２画像を重ね合わせて表示された画像である。この際、２枚の画像の走査位置が対応するように第１画像と第２画像とが重ね合わせられる。例えば、信号強度データの画像を階調付き白黒画像で表示し、位相変化量算出部２３２が出力する画像を黄色など別の色で重畳表示すると良い。

図１３は、制御装置２のハードウェア構成を示す図である。制御装置２は、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等のメモリ２５１、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）２５２、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）等の記憶装置２５３、ＮＩＣ（ＮｅｔｗｏｒｋＩｎｔｅｒｆａｃｅＣａｒｄ）等の通信装置２５４、Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）２５５等を備えて構成されている。

制御装置２は、記憶装置２５３に格納されている所定の制御プログラムがメモリ２５１にロードされ、ＣＰＵ２５２によって実行される。これにより、図３のデータ処理部２０１、位置計測部２０３、スキャンコントローラ２０４、位相抽出部２３１、位相変化量算出部２３２等が具現化する。

図１４は、第１実施形態の超音波検査方法を示すフローチャートである。第１実施形態の超音波検査方法は上記の超音波検査装置Ｚにより実行でき、適宜、図１及び図１０を参照して説明する。第１実施形態の超音波検査方法は、気体Ｇ（図１）を介して被検査体Ｅ（図１）に超音波ビームＵを入射することにより被検査体Ｅの検査を行うものである。なお、この超音波検査方法を流体Ｆとして気体Ｇを用いた実施形態について説明するが、この超音波検査方法は、流体Ｆとして液体Ｗ（図１７）を用いた実施形態についても有効であることはいうまでもない。

まず、制御装置２（図１０）の指令により、送信プローブ１１０（図１）から超音波ビームＵ（図６Ｂ）を放出する放出ステップＳ１０１が行われる。続いて、偏心配置受信プローブ１２０（図１）において超音波ビームＵ（この例では散乱波Ｕ１）を受信する受信ステップＳ１０２が行われる。

その後、偏心配置受信プローブ１２０が受信した超音波ビームＵ（この例では散乱波Ｕ１）の信号（例えば波形信号）を基に、信号の位相情報を抽出する位相抽出ステップＳ１０３が行われる。位相抽出ステップＳ１０３は、位相抽出部２３１（図１０）により行われ、位相抽出部２３１は、例えば上記図４Ｂに示す受信信号から信号の位相情報を抽出（生成）する。

位相抽出部２３１の出力信号は位相変化量算出部２３２（図１０）に入力され、抽出した位相情報の、走査位置に関する位相変化量を算出する位相変化量算出ステップＳ１０４が行われる。位相変化量算出ステップＳ１０４においては、スキャンコントローラ２０４（図１０）から送られる、走査位置情報（座標位置）を参照して、走査位置の単位長さ変化あたりの、位相変化量を算出する。位相変化量算出ステップＳ１０４は、位相変化量算出部２３２により行われる。

送信プローブ１１０及び偏心配置受信プローブ１２０の走査位置情報は、位置計測部２０３（図１０）からスキャンコントローラ２０４（図１０）に送信される。データ処理部２０１（図１０）は、スキャンコントローラ２０４から取得した送信プローブ１１０の走査位置情報に対して、それぞれの走査位置での位相変化量をプロットする。このようにして、例えば上記図１１に示したグラフＧ３～Ｇ５が得られ、位相変化量が画像化される。

なお、上記図１１は走査位置情報が１次元（１方向）の場合であり、走査位置情報がｘ，ｙの２次元の場合については、位相変化量をプロットすることで、欠陥部Ｄの輪郭情報が２次元画像として示され、それが表示装置３に表示される。

位相変化量算出ステップＳ１０４の次に、形状表示ステップＳ１０５が行われる。形状表示ステップＳ１０５は、位相変化量算出ステップＳ１０４で生成された、位相情報の走査位置に関する位相変化量が、予め設定されている閾値以上か否かを判定することで、被検査体Ｅの欠陥部Ｄの形状を例えば表示装置３に表示する。表示装置３には、例えば、閾値を超えた走査位置を描画した画像表示される。このようにすると、欠陥部Ｄの輪郭を明確に示すことが出来るという効果が得られるので、より好ましい。形状表示ステップＳ１０５はデータ処理部２０１により行われる。

データ処理部２０１は、走査が完了したか否かを判定する（ステップＳ１１１）。走査が完了している場合（Ｙｅｓ）、制御装置２は処理を終了する。走査が完了していない場合（Ｎｏ）、データ処理部２０１は駆動部２０２（図１０）に指令を出力することによって、次の走査位置まで送信プローブ１１０及び偏心配置受信プローブ１２０を移動させ（ステップＳ１１２）、放出ステップＳ１０１へ処理を戻す。

以上の超音波検査装置Ｚ及び超音波検査方法によれば、欠陥部の検出性能、例えば表示画像の解像度を向上でき、欠陥部Ｄの位置を把握し易くできる。

なお、流体Ｆは上記のように気体Ｇ（図１）でもよく、後記のように液体Ｗ（図１７）でもよい。ただし、流体Ｆとして空気等の気体Ｇを用いた場合、以下の理由により、さらに好ましい効果を与える。

液体Ｗ中と比較して、気体Ｇ中では超音波の減衰量が大きい。超音波の気体Ｇ中での減衰量は周波数の２乗に比例することが知られている。このため、気体Ｇ中で超音波を伝搬させるには１ＭＨｚ程度が上限となる。液体Ｗ中の場合は、５ＭＨｚ～数１０ＭＨｚの超音波でも伝搬するので、気体Ｇ中で使用可能な周波数は、液体Ｗ中のそれより小さいことになる。

一般に、超音波の周波数が低くなると、超音波ビームＵの収束が困難になる。そのため、気体Ｇ中を伝搬させる１ＭＨｚの超音波ビームは、液体Ｗ中の超音波ビームＵと比べて収束可能なビーム径が大きくなる。このため、同軸配置受信プローブ１４０（図２Ａ）で検出する振幅画像は、流体Ｆとして気体Ｇを用いた場合、解像度が低くなることがある。

しかし、本開示によれば、流体Ｆとして気体Ｇを用いた場合であっても、偏心配置受信プローブ１２０で検出した散乱波Ｕ１の、走査位置に関する位相変化量（空間微分量）は、欠陥部Ｄの輪郭像に近い画像が得られる。このため、流体Ｆとして液体Ｗを用いる場合は勿論、気体Ｇを用いた場合であっても高い解像度が得られる。このように、本開示の効果は、流体Ｆとして気体Ｇを用いた場合に、さらに高いものになる。

（第２実施形態）
図１５は、第２実施形態の超音波検査装置Ｚの構成を模式的に示した図である。第２実施形態では、走査計測装置１は、偏心配置受信プローブ１２０に加えて、同軸配置受信プローブ１４０を備える。ここで、同軸配置受信プローブ１４０は、偏心距離Ｌがゼロになる位置に配置した受信プローブ１２１である。即ち、同軸配置受信プローブ１４０の受信音軸ＡＸ２は、送信プローブ１１０の送信音軸ＡＸ１と同一である。

図１６は、第２実施形態に係る制御装置２の構成を示す図である。偏心配置受信プローブ１２０の出力信号は、受信系統２２０ａに入力され、その中の位相抽出部２３１で位相情報が抽出される。位相情報は、データ処理部２０１に入力され、その中の位相変化量算出部２３２で信号の位相の走査位置に関する位相変化量が算出される。この位相変化量は、上記のように、欠陥部Ｄの輪郭に対応する。位相変化量算出部２３２では、輪郭画像データが生成される。

同軸配置受信プローブ１４０の出力信号は、受信系統２２０ｂに入力され、信号アンプ２２３で増幅後、波形解析部２２１で信号の振幅情報が抽出される。同軸配置受信プローブ１４０の受信音軸ＡＸ２は、送信プローブ１１０の送信音軸ＡＸ１に一致するように設置されているので、欠陥部Ｄにおいて超音波ビームＵの透過量が遮断されるため、同軸配置受信プローブ１４０の受信信号の振幅は、欠陥部Ｄにおいて減少する。これは、従来技術である「阻止モード」での欠陥検出方法である。同軸配置受信プローブ１４０が接続された受信系統２２０ｂの波形解析部２２１の出力信号は、データ処理部２０１に入力され、その中の振幅画像生成部２２４で振幅画像データを生成する。

以上の手順で、偏心配置受信プローブ１２０の信号から輪郭画像データが生成され、同軸配置受信プローブ１４０の信号から振幅画像データが生成する。これら２つの画像データは、データ処理部２０１の画像合成部２２５に入力される。画像合成部２２５は、振幅画像データ（第１画像）と、輪郭画像データ（第２画像）と、を合成（重畳）するものである。振幅画像データは、上記のように、同軸配置受信プローブ１４０で受信した直達波Ｕ３（図９Ａ）の振幅に基づいて振幅画像生成部２２４が生成した、被検査体Ｅの内部の欠陥部Ｄの位置を示すものである。輪郭画像データは、走査位置に関する位相変化量に基づいて位相変化量算出部２３２が生成した、被検査体Ｅの内部の欠陥部Ｄの輪郭を示すものである。合成した画像は表示装置３に入力されて表示される。

超音波ビームＵの収束サイズよりも小さな欠陥部Ｄを観測する場合、振幅画像データは輪郭がぼやけた画像になるが、輪郭画像データは欠陥部Ｄの実サイズにより近いシャープな形状を与える。このため、第２実施形態によれば、欠陥部Ｄをより高解像度で画像化できるという効果がある。

なお、第２実施形態では、偏心配置受信プローブ１２０で受信した信号から得た、位相変化量算出部２３２からの情報（輪郭画像データ）と、同軸配置受信プローブ１４０で受信した信号から得た、振幅画像生成部２２４からの情報（振幅画像データ）とを合成し、表示装置３に重畳表示を行った。しかし、本開示において、これら２つの情報、即ち、位相変化量及び振幅の各情報の活用方法は、２つの画像の合成に限定されるものではない。

これら２つの情報を活用する方法の、別の実施形態を以下に述べる。以下の実施形態では、偏心配置受信プローブ１２０で受信した信号から得た位相変化量と、同軸配置受信プローブ１４０で受信した信号から得た振幅とを適切に組み合わせることで、解像度の高い欠陥部Ｄの画像を生成し、表示できる。

これら２つの信号の組み合わせ方法の第１の例としては、位相変化量算出部２３２の出力信号が予め定めた閾値を超えた走査位置において、同軸配置受信プローブ１４０からの波形解析部２２１の出力信号、即ち、振幅信号の変化量が予め定めた閾値を超えた場合に、その走査位置に欠陥部Ｄがあると判定できる。このようにして判定した欠陥部Ｄの情報が、走査位置情報とともに欠陥部Ｄの画像として表示装置３に表示する。これにより、位相変化の空間的変化量である位相変化量の算出において、意図しないノイズ混入などにより、信号変化が発生した場合でも、欠陥部Ｄの誤検知の発生を抑制できる。

第２の例においては、位相変化量算出部２３２の出力信号を欠陥部Ｄの輪郭情報とし、同軸配置受信プローブ１４０の受信信号の振幅値を用いて、その輪郭線で仕切られる画像のうち、どの領域が欠陥部Ｄの位置に対応するのかを判定できる。その判定に基づいて、欠陥画像が表示装置３に表示される。これにより、欠陥部Ｄを解像度良く表示できる。

（第３実施形態）
図１７は、第３実施形態の超音波検査装置Ｚの構成を示す図である。第３実施形態では、流体Ｆは液体Ｗであり、図示の例では水である。超音波検査装置Ｚは、流体Ｆである液体Ｗを介して被検査体Ｅに超音波ビームＵを入射することで被検査体Ｅの検査を行うものである。被検査体Ｅは、液体Ｗの液面Ｌ０の下に配置され、液体Ｗに浸かっている。超音波検査装置Ｚは、走査計測装置１と、制御装置２と、表示装置３とを備える。表示装置３は制御装置２に接続される。

走査計測装置１は、被検査体Ｅへの超音波ビームＵの走査及び計測を行うものであり、筐体１０１に固定された試料台１０２を備え、試料台１０２には被検査体Ｅが載置される。被検査体Ｅは、任意の材料で構成されている。被検査体Ｅは例えば固体材料であり、より具体には例えば金属、ガラス、樹脂材料等である。また、被検査体Ｅは内部に欠陥部Ｄを有している。欠陥部Ｄは、空洞等である。欠陥部Ｄの例は、空洞や、本来あるべき材料と異なる異物材などである。被検査体Ｅにおいて、欠陥部Ｄ以外の部分を健全部Ｎと称する。

欠陥部Ｄと健全部Ｎとは、構成する材料が異なるため、両者の間では音響インピーダンスが異なり、超音波ビームの伝搬特性が変化する。超音波検査装置Ｚでは、この変化を観測して、欠陥部Ｄを検出する。

なお、流体Ｆとして水等の液体Ｗを使用する場合においても、超音波を受信する受信プローブ１２１（図１８）のうち、偏心距離Ｌがゼロ以上の位置に配置されたものを偏心配置受信プローブ１２０と定義し、偏心距離Ｌがゼロの位置に配置されたものを同軸配置受信プローブ１４０（図１８）と定義する。言い換えると、受信プローブ１２１は、偏心配置受信プローブ１２０と同軸配置受信プローブ１４０を包括する用語である。

第３実施形態では、送信プローブ１１０に対して、図１７のｘ軸方向に偏心距離Ｌだけ偏心配置受信プローブ１２０がずらされて配置されているが、図１７のｙ軸方向にずらされた状態で偏心配置受信プローブ１２０が配置されてもよい。あるいは、ｘ軸方向にＬ１、ｙ軸方向にＬ２（即ち、送信プローブ１１０のｘｙ平面での位置を原点とすると、（Ｌ１，Ｌ２）の位置）に偏心配置受信プローブ１２０が配置されてもよい。

第３実施形態では、好ましい例として、偏心配置受信プローブ１２０は、欠陥部Ｄでの超音波ビームＵの散乱により生じた散乱波Ｕ１（図６Ｂ）を受信する。欠陥部Ｄの存在により散乱波Ｕ１が生成するため、散乱波Ｕ１の検出により、欠陥部Ｄの検出精度を更に向上できる。以下の例では、説明の簡略化のために、散乱波Ｕ１を受信可能な位置に設置された偏心配置受信プローブ１２０を例に挙げて、本実施形態を説明する。

偏心距離Ｌは、被検査体Ｅの健全部Ｎでの受信信号よりも、欠陥部Ｄでの信号強度の方が大きくなるような位置に設定する。この点については第１実施形態と同様である。

第３実施形態の超音波検査装置Ｚに備えられる制御装置２について、上記の図１０を更に参照しながら説明する。第３実施形態においても、制御装置２は、送信系統２１０と、受信系統２２０と、データ処理部２０１と、スキャンコントローラ２０４と、駆動部２０２と、位置計測部２０３とを備える。制御装置２の構成及び動作については、第１実施形態と同様である。

受信系統２２０は、位相抽出部２３１を備える。位相抽出部２３１には、信号アンプ２２２の出力信号が入力される。位相抽出部２３１では、受信信号から上記の位相情報を生成する。生成された位相情報はデータ処理部２０１に送られる。

データ処理部２０１は、位相変化量算出部２３２を備える。位相変化量算出部２３２は、位相情報を入力信号として受け取り、スキャンコントローラ２０４から走査位置の情報も受け取る。これら２つの情報を用いて、位相変化量算出部２３２は、走査位置の変化による位相変化量を算出する。

第１実施形態と同様に、この走査位置の変化による位相変化量は、欠陥部Ｄの輪郭情報に対応する。従って、この位相変化量を走査位置に対応して画像化することで、解像度の高い欠陥部の映像を得ることが出来る。

（第４実施形態）
図１８は、第４実施形態の超音波検査装置Ｚの構成を示す図である。第４実施形態では、走査計測装置１は、偏心配置受信プローブ１２０に加えて、同軸配置受信プローブ１４０を備える。ここで、同軸配置受信プローブ１４０とは、偏心距離Ｌがゼロになる位置に配置した受信プローブ１２１である。即ち、同軸配置受信プローブ１４０の受信音軸ＡＸ２は、送信プローブ１１０の送信音軸ＡＸ１と同一である。

また、第４実施形態では、流体Ｆは液体Ｗであり、液体Ｗは例えば水である。第４実施形態の超音波検査装置Ｚは、例えば図１６に示した制御装置２により制御される。

第４実施形態においても、上記第２実施形態と同様に、同軸配置受信プローブ１４０で受信した信号に基づく振幅画像データ（第１画像）に、偏心配置受信プローブ１２０で受信した信号に基づく、走査位置の変化に関する位相変化量に基づく輪郭画像データ（第２画像）とが合成される。合成は画像合成部２２５（図１６）により行われる。これにより、欠陥部Ｄを高解像度で検出できる。

（第５実施形態）
図１９は、第５実施形態での超音波検査装置Ｚの構成を示す図である。第５実施形態では、第３実施形態の超音波検査装置Ｚ（図１７）の送信プローブ１１０に代えて送受信プローブ１１９が備えられる。送受信プローブ１１９は、第４実施形態における同軸配置受信プローブ１４０（図１８）の機能と、第３実施形態の送信プローブ１１０（図１７）の機能とを担う。従って、送受信プローブ１１９は、超音波ビームＵを放出するとともに、被検査体Ｅ（欠陥部Ｄを含む）からの反射波を受信する。

図２０は、第５実施形態での超音波検査装置Ｚの機能ブロック図である。送受信プローブ１１９は、制御装置２の送信系統２１０から出力された励起パルスが印加されることで超音波ビームＵを放出する。このあと、送受信プローブ１１９の接続先を直ちに制御装置２の受信系統２２０ｂに切り替える。切り替えは、典型的には制御装置２内のスイッチ２３５を用いて行われる。第５実施形態では、例えばスイッチ２３５はリレー素子又は半導体アナログスイッチである。

欠陥部Ｄにおいて反射された超音波ビームＵ（反射波）は、送受信プローブ１１９により検出される。送受信プローブ１１９において、反射波の音波は電気信号に変換され、スイッチ２３５を経由して受信系統２２０ｂに入力される。受信系統２２０ｂ内の波形解析部２２１において反射波信号の振幅情報が抽出され、振幅画像生成部２２４が、送受信プローブ１１９で受信した直達波の振幅に基づいて振幅画像データ（第１画像）を生成する。

一方、偏心配置受信プローブ１２０で検出された信号は、受信系統２２０ａに入力され、位相抽出部２３１において信号の位相情報が抽出される。この位相情報の走査位置に関する位相変化量を算出することにより、位相変化量算出部２３２が輪郭画像データ（第２画像）を生成する。画像合成部２２５は、振幅画像データと輪郭画像データとを合成して重畳し、表示装置３に出力する。このようにして、表示装置３において、合成した２つの画像が重畳表示される。

上記のように、散乱波信号の位相の走査位置に関する位相変化量に基づくことで、欠陥部Ｄの形状をより解像度よく検出できる。このため、欠陥部Ｄをより高い解像度で画像化できる。また、送受信プローブ１１９が、送信プローブ１１０（図１７）及び同軸配置受信プローブ１４０（図１８）の機能を兼ね備えるため、走査計測装置１の構成を単純化できる。

また、従来の阻止法の超音波検査装置の同軸配置受信プローブ１４０の位置を偏心距離Ｌだけずらすだけで、第５実施形態に係る超音波検査装置Ｚを実現できる。つまり、これまで使用していた超音波検査装置を利用でき、設置コストを軽減できる。

（第６実施形態）
図２１は、第６実施形態に係る超音波検査装置Ｚにおける送信プローブ１１０と、偏心配置受信プローブ１２０との関係を示す図である。第６実施形態では、送信プローブ１１０と、偏心配置受信プローブ１２０の収束性の関係について説明する。

第６実施形態では、偏心配置受信プローブ１２０の収束性を送信プローブ１１０の収束性よりも緩くしている。被検査体Ｅの内部における欠陥部Ｄの深さ、欠陥部Ｄの形状、傾き等により散乱波Ｕ１の伝搬経路は多少変化する。そこで、散乱波Ｕ１の経路が変化しても偏心配置受信プローブ１２０が散乱波Ｕ１を検出できるように、第２実施形態では偏心配置受信プローブ１２０の収束性を緩くしている。

収束性の大小関係は、被検査体Ｅの表面におけるビーム入射面積Ｔ１，Ｔ２の大小関係で定義される。ビーム入射面積Ｔ１，Ｔ２について説明する。

図２２は、送信プローブ１１０におけるビーム入射面積Ｔ１及び偏心配置受信プローブ１２０におけるビーム入射面積Ｔ２の関係を説明する図である。送信プローブ１１０のビーム入射面積Ｔ１は、送信プローブ１１０から放出された超音波ビームＵの被検査体Ｅ表面での交差面積である。また、偏心配置受信プローブ１２０のビーム入射面積Ｔ２は、偏心配置受信プローブ１２０から超音波ビームＵが放出された場合を想定した仮想的な超音波ビームＵ２と被検査体Ｅ表面での交差面積である。

なお、図２２において、超音波ビームＵの経路は、被検査体Ｅがない場合における経路を示したものである。被検査体Ｅがある場合は、被検査体Ｅ表面で超音波ビームＵが屈折するため、超音波ビームＵは破線で示した経路とは異なる経路を伝搬する。ここで、図２２に示すように、偏心配置受信プローブ１２０の被検査体Ｅでのビーム入射面積Ｔ２は、送信プローブ１１０の被検査体Ｅでのビーム入射面積Ｔ１よりも大きい。このようにすることで、偏心配置受信プローブ１２０の収束性を、送信プローブ１１０の収束性よりも緩くできる。

さらに、偏心配置受信プローブ１２０の焦点距離Ｒ２は、送信プローブ１１０の焦点距離Ｒ１よりも長い。このようにしても、偏心配置受信プローブ１２０の収束性を、送信プローブ１１０の収束性よりも緩くできる。このとき、被検査体Ｅから送信プローブ１１０及び偏心配置受信プローブ１２０までの距離は例えば何れも同じであるが、同じでなくてもよい。

このように、第６実施形態では、偏心配置受信プローブ１２０の収束性を送信プローブ１１０の収束性よりも緩くしている。即ち、偏心配置受信プローブ１２０の焦点距離Ｒ２は、送信プローブ１１０の焦点距離Ｒ１よりも長く設定されている。この結果、偏心配置受信プローブ１２０のビーム入射面積Ｔ２が広くなるため、広い範囲の散乱波Ｕ１を検出することができる。これにより、散乱波Ｕ１の伝搬経路が多少変化しても、偏心配置受信プローブ１２０で散乱波Ｕ１を検出可能になる。その結果、広い範囲の欠陥部Ｄを検出できる。

また、偏心配置受信プローブ１２０の焦点は、送信プローブ１１０の焦点よりも、送信プローブ１１０の側（図示の例では上方）に存在する。このように焦点をずらすことで、偏心配置受信プローブ１２０で散乱波Ｕ１を受信し易くでき、散乱波Ｕ１を検出し易くできる。

なお、偏心配置受信プローブ１２０として、第１実施形態で用いた非収束型のプローブが用いられてもよい。非収束型のプローブでは焦点距離Ｒ２が無限大なので、送信プローブ１１０の焦点距離Ｒ１よりも長くなる。即ち、非収束型の偏心配置受信プローブ１２０でも、偏心配置受信プローブ１２０の収束性は送信プローブ１１０の収束性よりも緩くなる。

（第７実施形態）
図２３は、第７実施形態に係る偏心配置受信プローブ１２０の例を示す図である。超音波検査装置Ｚを、送信プローブ１１０及び偏心配置受信プローブ１２０をｚ軸のマイナス側から見た平面図である。つまり、図２３は、偏心配置受信プローブ１２０側からみた図である。第３実施形態では、偏心配置受信プローブ１２０の振動子１１１（図３）の、送信音軸ＡＸ１に対する受信音軸ＡＸ２の偏心方向の長さｂが、被検査体Ｅの表面に沿った方向かつ偏心方向に直交する方向の長さａよりも長い。長さａ，ｂは特性長さであり、それぞれ、矩形振動子に対しては、矩形の辺の長さを意味し、楕円形の振動子に対しては、楕円の長軸又は短軸を意味する。

このように偏心配置受信プローブ１２０の縦横比を設定すると、欠陥部Ｄの深さ等が変化して散乱波Ｕ１の到達位置が変化しても、散乱波Ｕ１を偏心配置受信プローブ１２０で検出できる。

散乱波Ｕ１は、送信音軸ＡＸ１を中心として放射方向に散乱する。従って、図２３の位置に偏心配置受信プローブ１２０が配置されている場合、偏心配置受信プローブ１２０の長手方向（「長さｂ」の延在方向）に散乱波Ｕ１が散乱する。換言すると、「長さｂ」の延在方向は、散乱波Ｕ１が放射される方向である。従って、「長さｂ」の値を大きくすることで、さまざまな深さ等の欠陥部Ｄで散乱した散乱波Ｕ１を検出することができる。つまり、欠陥部Ｄの深さ等が変化して散乱波Ｕ１の到達位置が変化しても、散乱波Ｕ１を偏心配置受信プローブ１２０で検出することができる。

長さａ，ｂに制限はなく、長さｂが長さａよりも長い、即ち１＜ｂ／ａであればよいが、上限としたｂ／ａ（長さｂを長さａで割った値）が例えば１００以下、好ましくは５０以下である。

なお、図２３では、偏心配置受信プローブ１２０として直方体（矩形状）の偏心配置受信プローブ１２０を図示したが、楕円形状にして、長軸比及び短軸比を同様に設定しても同様の効果が得られる。

（第８実施形態）
図２４は、第８実施形態に係る超音波検査装置Ｚの走査計測装置１の構成を示す図である。第８実施形態では、走査計測装置１は、偏心配置受信プローブ１２０の傾きを調整する設置角度調整部１０６を備える。これにより、受信信号の強度を増大でき、信号のＳＮ比（ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅ比、信号雑音比）を大きくできる。設置角度調整部１０６は、例えば、いずれも図示しないが、アクチュエータ、モータ等により構成される。

ここで、送信音軸ＡＸ１と受信音軸ＡＸ２とが為す角度θを受信プローブ設置角度と定義する。図２４の場合、送信プローブ１１０は鉛直方向に設置されているので送信音軸ＡＸ１は鉛直方向であるため、受信プローブ設置角度である角度θは、送信音軸ＡＸ１（即ち鉛直方向）と偏心配置受信プローブ１２０の探触子面の法線との為す角度である。そして、設置角度調整部１０６により、角度θを送信音軸ＡＸ１が存在する側に傾け、角度θをゼロより大きな値に設定する。即ち、偏心配置受信プローブ１２０が傾斜配置される。具体的には、偏心配置受信プローブ１２０は、０°＜θ＜９０°を満たすように傾斜配置され、角度θは例えば１０°であるがこれに限られない。

また、偏心配置受信プローブ１２０を傾斜配置する場合の偏心距離Ｌは以下のように定義される。受信音軸ＡＸ２と、偏心配置受信プローブ１２０の探触子面との交点Ｃ２を定義する。また、送信音軸ＡＸ１と、送信プローブ１１０の探触子面との交点Ｃ１を定義する。交点Ｃ１の位置をｘｙ平面に投影した座標位置（ｘ４，ｙ４）と、交点Ｃ２の位置をｘｙ平面に投影した座標位置（ｘ５，ｙ５）との距離を偏心距離Ｌと定義する。

このように偏心配置受信プローブ１２０を傾斜配置して、本発明者が実際に欠陥部Ｄの検出を行ったところ、受信信号の信号強度がθ＝０の場合と比較して３倍に増加した。

図２５は、第８実施形態による効果が生じる理由を説明する図である。散乱波Ｕ１は送信音軸ＡＸ１から外れた方向に伝搬する。従って、図２５に示すように、散乱波Ｕ１は被検査体Ｅの外側に到達した際、被検査体Ｅ表面の法線ベクトルとは非ゼロの角度α２をもって被検査体Ｅと外部との界面に入射する。そして、被検査体Ｅの表面から出る散乱波Ｕ１の角度は被検査体Ｅ表面の法線方向に対して非ゼロの出射角である角度β２を有する。散乱波Ｕ１は、偏心配置受信プローブ１２０の探触子面の法線ベクトルを散乱波Ｕ１の進行方向と一致させたときに、最も効率よく受信できる。つまり、偏心配置受信プローブ１２０を傾斜配置することで受信信号強度を増大できる。

なお、被検査体Ｅから出射する超音波ビームＵの角度β２と、送信音軸ＡＸ１と受信音軸ＡＸ２との為す角度θとが一致すると、最も受信効果が高くなる。しかしながら、角度β２と角度θとが完全に一致しない場合であっても、受信信号増大の効果が得られるので、図２５に示しているように、角度β２と角度θとが完全に一致しなくてもよい。

なお、走査計測装置１（図２４）では、設置角度調整部１０６が設けられており、設置角度調整部１０６によって偏心配置受信プローブ１２０が設置されている。設置角度調整部１０６により、偏心配置受信プローブ１２０の受信プローブ設置角度を調整することが可能である。被検査体Ｅの材料、厚み等により散乱波Ｕ１の経路は多少変化するので、偏心配置受信プローブ１２０の設置角度の最適値も変化する。従って、設置角度調整部１０６で受信プローブ設置角度が調整可能とすることにより、被検査体Ｅの材料、厚み等に応じて偏心配置受信プローブ１２０の設置角度を適切に調整できる。

また、第８実施形態では、偏心配置受信プローブ１２０が水平面に対して傾いた状態で配置されているが、送信プローブ１１０も傾いた状態で配置されてもよい。あるいは、送信プローブ１１０が水平面に対して傾いた状態で配置され、偏心配置受信プローブ１２０の探触子面が水平面（ｘｙ平面）に対して並行となるよう配置されてもよい。いずれの場合も、上記図２Ｂに示すように、送信音軸ＡＸ１と、受信音軸ＡＸ２とは、ずらした状態で配置される。
なお、本実施形態で記載した傾斜配置の効果を得るためには０°＜θ＜９０°の範囲で角度θ（傾斜角）が設定される。一方、本開示の他の実施形態においては、θ＝０°であっても良いことは言うまでも無い。

（第９実施形態）
図２６は、第９実施形態に係る超音波検査装置Ｚの構成を示す図である。第９実施形態では、偏心配置受信プローブ１２０は、複数の単位プローブ１２０ａを含む。図示の例では、単位プローブ１２０ａは３つである。単位プローブ１２０ａは、偏心距離Ｌ（送信音軸ＡＸ１からの距離）が異なる位置にそれぞれ配置される。

欠陥部Ｄの深さ、形状、傾き等により、散乱波Ｕ１の経路が多少変化する。例えば、散乱するときの散乱角（送信音軸ＡＸ１に対する散乱波Ｕ１の為す角度）は通常は同程度である。このため、欠陥部Ｄが深いほど散乱波Ｕ１は送信音軸ＡＸ１から近い場所に到達し、欠陥部Ｄが浅いほど散乱波Ｕ１は送信音軸ＡＸ１から遠い場所に到達する。そこで、複数の単位プローブ１２０ａを用いて、どの位置の単位プローブ１２０ａで受信したかという情報を用いることにより、欠陥部Ｄに関する情報（欠陥部Ｄの深さ等）を得ることができる。

複数の単位プローブ１２０ａとしては、複数の感音素子１２２ａ（図２８及び図２９）を一つの筐体に収納したアレイ型プローブ１２２（図２８及び図２９）が用いられてもよい。この場合、図２６の単位プローブ１２０ａがそれぞれ感音素子に対応し、それらが一つの筐体の中に収納されている。感音素子とは、超音波を電気信号に変換する素子である。感音素子としては、圧電素子の他に、静電容量感音素子（ＣＭＵＴ，ＣａｐａｃｉｔｉｖｅＭｉｃｒｏ－ｍａｃｈｉｎｅｄＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ）等が用いられてもよい。

図２７は、第９実施形態に係る超音波検査装置Ｚの機能ブロック図である。複数個の単位プローブ１２０ａは、それぞれに対応する受信系統２２０ｃ，２２０ｄ，２２０ｅに接続される。それぞれの受信系統２２０ｃ，２２０ｄ，２２０ｅの構成は、図１０に示す受信系統２２０の構成と同様である。即ち、受信系統２２０ｃ，２２０ｄ，２２０ｅは、何れも図２７では不図示であるが図１０に示すように、信号アンプ２２２と、波形解析部２２１と、位相抽出部２３１とを備える。それぞれの単位プローブ１２０ａからの信号は、信号アンプ２２２で増幅されて、波形解析部２２１及び位相抽出部２３１に入力される。波形解析部２２１は、受信信号（散乱波Ｕ１）の振幅を出力し、位相抽出部２３１は受信信号（散乱波Ｕ１）の位相情報を出力する。これら、受信系統２２０ｃ，２２０ｄ，２２０ｅそれぞれからの出力は、欠陥情報判定部２０５に入力される。

欠陥情報判定部２０５は、制御装置２に備えられ、複数の単位プローブ１２０ａのうち、照射された超音波ビームＵの、被検査体Ｅの欠陥部Ｄでの散乱により生じる散乱波Ｕ１を受信した単位プローブ１２０ａの受信信号に基づいて、被検査体Ｅでの欠陥部Ｄに関する情報（欠陥部Ｄの深さ等）を判定する。具体的には、欠陥情報判定部２０５は、受信系統２２０ｃ，２２０ｄ，２２０ｅそれぞれにおける波形解析部２２１からの振幅情報に基づいて、散乱波Ｕ１を観測するために最適な受信系統２２０を判断する。第９実施形態では、欠陥情報判定部２０５は、振幅が最大の受信系統２２０を選択する。そして、その選択された受信系統２２０の位相抽出部２３１からの位相情報をデータ処理部２０１に出力する。

欠陥情報判定部２０５は、受信系統２２０ｃ，２２０ｄ，２２０ｅそれぞれにおける波形解析結果を基に、欠陥部Ｄに関する情報を判定する。受信信号に基づくとは、どの単位プローブ１２０ａで、どの程度の受信信号（散乱波Ｕ１）が検知されたかである。このようにすることで、欠陥部Ｄの位置情報の精度を向上できる。

欠陥情報判定部２０５の出力は、データ処理部２０１に入力される。データ処理部２０１は、位相変化量算出部２３２を備える。位相変化量算出部２３２は、プローブを走査するスキャンコントローラ２０４からの走査位置情報と合わせることにより、走査位置変化に関する、受信信号の位相変化量を算出する。上記のように、この走査位置変化に関する位相変化量は、欠陥部Ｄの輪郭情報に対応した画像を与える。この情報が画像化されて表示装置３に表示される。

なお、欠陥情報判定部２０５はデータ処理部２０１の一部として設けてもよい。

（第１０実施形態）
図２８は、第１０実施形態における偏心配置受信プローブ１２０の配置を示す図である。この例では、送信プローブ１１０及び偏心配置受信プローブ１２０を、図１のｚ軸のマイナス側、つまり、偏心配置受信プローブ１２０側から見た平面図である。第１０実施形態では、偏心配置受信プローブ１２０はｘｙ平面方向に２次元的に配置される。即ち、偏心配置受信プローブ１２０は、平面視で矩形状の複数の単位プローブ１２０ａを含み、複数の単位プローブ１２０ａは送信音軸ＡＸ１を中心として放射状に配置されている。図示の例では、単位プローブ１２０ａは８個である。

散乱波Ｕ１の方向は、欠陥部Ｄの形状、傾斜方向等により多少変化する。そのため、図２８のように、放射状に単位プローブ１２０ａを配置し、どの方向で散乱波Ｕ１を検出したかを記録することにより、欠陥部Ｄの形状、傾斜方向等の情報を、より精度高く得ることができる。

（第１１実施形態）
図２９は、第１１実施形態における偏心配置受信プローブ１２０の配置を示す図であり、単位プローブ１２０ａを傾斜して配置した図である。複数の単位プローブ１２０ａが送信音軸ＡＸ１に対して対称に配置されている。従って、偏心距離Ｌが同じ位置に、少なくとも２つの単位プローブ１２０ａが配置される。図示の例では、送信音軸ＡＸ１を含む平面視で送信音軸ＡＸ１の両側に、３個ずつ単位プローブ１２０ａが対称に配置される。そして、３つの異なる偏心距離Ｌのそれぞれの位置に、２個ずつ単位プローブ１２０ａが配置される。なお、単位プローブ１２０ａは、上記の第８実施形態（図２５）と同様に、傾斜して配置される。

図３０は、第１１実施形態における偏心配置受信プローブ１２０の配置を示す図であり、単位プローブ１２０ａを鉛直方向に配置した図である。１組の単位プローブ１２０ａが送信音軸ＡＸ１に対して対称に配置されている。従って、偏心距離Ｌが同じ位置に、少なくとも２つの単位プローブ１２０ａが配置される。

偏心距離Ｌが同じ位置に少なくとも２つの単位プローブ１２０ａが配置されることで、複数の方向に散乱した散乱波Ｕ１を検知することができる。また、送信音軸ＡＸ１を含む平面視（図２９及び図３０）にて、送信音軸ＡＸ１の両側に少なくとも２つの単位プローブ１２０ａを配置することで、広い範囲の散乱波Ｕ１を受信できる。さらに、制御装置２は、両側それぞれの単位プローブ１２０ａで散乱波Ｕ１を検知したとき、実際に欠陥部Ｄを検知し、どちらか一方でのみ散乱波Ｕ１を検知した場合では、エラーと判定することができる。これにより、欠陥部Ｄの検知精度を向上できる。

（第１２実施形態）
図３１は、第１２実施形態の超音波検査装置Ｚの構成を示す図である。第１２実施形態では、同軸配置受信プローブ１４０の焦点距離Ｒ３は、偏心配置受信プローブ１２０の焦点距離Ｒ２よりも短い。これにより、同軸配置受信プローブ１４０の収束性が、偏心配置受信プローブ１２０の収束性よりも高まっている。

同軸配置受信プローブ１４０の焦点距離Ｒ３を偏心配置受信プローブ１２０の焦点距離Ｒ２よりも短くすることで、送信プローブ１１０から放出される超音波ビームＵのうち、受信音軸ＡＸ２上の超音波ビームＵを同軸配置受信プローブ１４０が効率よく受信できる。一方で、散乱波Ｕ１は複数の伝搬経路を持つので、それを受信する偏心配置受信プローブ１２０は収束性を低くすることで、散乱波Ｕ１を十分に受信できる。このため、直達波Ｕ３及び散乱波Ｕ１のそれぞれの特性に合わせた収束性を持つ受信プローブ１２１を用いることで、より効率的に欠陥を検出できる。

（第１３実施形態）
図３２は、第１３実施形態の超音波検査装置Ｚの構成を示す図である。第１３実施形態では、偏心配置受信プローブ１２０及び同軸配置受信プローブ１４０の双方の機能を有するアレイ型プローブ１２２が使用される。アレイ型プローブ１２２は、複数個の感音素子１２２ａ（単位プローブ１２０ａ（図２６）としても機能する）が１次元的（図３２）又は２次元的（図３３）に配置された受信プローブ１２１である。

アレイ型プローブ１２２は、構成する１つの感音素子１２２ａの受信音軸ＡＸ２を送信音軸ＡＸ１と一致するように配置する。この位置に配置された感音素子１２２ａが、同軸配置受信プローブ１４０として機能する。残りの感音素子１２２ａは、上記の図２６に示す例と同様に、送信音軸ＡＸ１を中心とした図３２において紙面左右方向に連続的かつ対称に配置され、これらは偏心配置受信プローブ１２０として機能する。この例では、感音素子１２２ａは、１次元的に配置される。

アレイ型プローブ１２２を使用し、感音素子１２２ａを１次元的に配置することで、感音素子１２２ａの設置数が少ないためアレイ型プローブ１２２の設置コストを削減でき、かつ、複数の感音素子１２２ａで散乱波Ｕ１を受信できる。また、欠陥部Ｄが小さく、超音波伝搬が完全に阻止された場合でも、送信音軸ＡＸ１と一致する受信音軸ＡＸ２を有する感音素子１２２ａが信号量の減少を検知できる。これにより、小さな欠陥部Ｄから大きな欠陥部Ｄまで効率よく検出できる。

（第１４実施形態）
図３３は、第１４実施形態の超音波検査装置Ｚの構成を示す図である。図３３は、送信プローブ１１０及びアレイ型プローブ１２２を、図１のｚ軸のマイナス側、つまり、アレイ型プローブ１２２の側から見た平面図である。上記の図３２では、アレイ型プローブ１２２を構成する感音素子１２２ａは、一方向にのみ１次元的に配置されていた。しかし、図３３に示すアレイ型プローブ１２２では、感音素子１２２ａはｘｙの二方向に２次元的に配置されている。図示の例では、感音素子１２２ａは、ｘｙの各方向に同数ずつ（７個ずつ）配置され、正方形状に配置される。しかし、感音素子１２２ａは、正方形状の配置に限られず、例えば長方形、円形、楕円形等の各形状に配置されてもよい。

アレイ型プローブ１２２を使用し、感音素子１２２ａを２次元的に配置することで、多くの感音素子１２２ａにより散乱波Ｕ１を受信でき散乱波Ｕ１の検出漏れを抑制できる。また、欠陥部Ｄが大きく、超音波伝搬が完全に阻止された場合でも、送信音軸ＡＸ１と一致する受信音軸ＡＸ２を有する感音素子１２２ａが信号量の減少を検知できる。これにより、小さな欠陥部Ｄから大きな欠陥部Ｄまで効率よく検出できる。

以上の各実施形態では、欠陥部Ｄは空洞である例を記載しているが、欠陥部Ｄとして被検査体Ｅの材質とは異なる材質が混入している異物であってもよい。この場合も、異なる材料が接する界面で音響インピーダンスの差（Ｇａｐ）があるため、散乱波Ｕ１が発生するので、上記各実施形態の構成が有効である。本実施形態に係る超音波検査装置Ｚは、超音波欠陥映像装置を前提としているが、非接触インライン内部欠陥検査装置に適用されてもよい。

本開示は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本開示を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を有するものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、前記した各構成、機能、ブロック図を構成する各部等は、それらの一部又はすべてを、例えば集積回路で設計すること等によりハードウェアで実現してもよい。また、図１３に示すように、前記した各構成、機能等は、ＣＰＵ２５２等のプロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、ＨＤＤに格納すること以外に、メモリ、ＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）等の記録装置、又は、ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）カード、ＳＤ（ＳｅｃｕｒｅＤｉｇｉｔａｌ）カード、ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）等の記録媒体に格納することができる。

また、各実施形態において、制御線及び情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線及び情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんどすべての構成が相互に接続されていると考えてよい。

１走査計測装置
１０１筐体
１０２試料台
１０３送信プローブ走査部
１０４受信プローブ走査部
１０５偏心距離調整部
１０６設置角度調整部
１１０送信プローブ
１１１振動子
１１２バッキング
１１３整合層
１１４探触子面
１１５送信プローブ筐体
１１６コネクタ
１１７，１１８リード線
１１９送受信プローブ
１２０偏心配置受信プローブ
１２０ａ単位プローブ
１２１受信プローブ
１２２アレイ型プローブ
１２２ａ感音素子
１４０同軸配置受信プローブ
２制御装置
２０１データ処理部
２０２駆動部
２０３位置計測部
２０４スキャンコントローラ
２０５欠陥情報判定部
２１０送信系統
２１１波形発生器
２１２信号アンプ
２２０，２２０ａ，２２０ｂ受信系統
２２１波形解析部
２２２，２２３信号アンプ
２２４振幅画像生成部
２２５画像合成部
２３１位相抽出部
２３２位相変化量算出部
２３５スイッチ
２５１メモリ
２５２ＣＰＵ
２５３記憶装置
２５４通信装置
２５５Ｉ／Ｆ
３表示装置
ＡＸ１送信音軸
ＡＸ２受信音軸
Ｄ欠陥部
Ｅ被検査体
Ｆ流体
Ｇ気体
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５グラフ
Ｎ健全部
Ｓ１０１放出ステップ
Ｓ１０２受信ステップ
Ｓ１０３位相抽出ステップ
Ｓ１０４位相変化量算出ステップ
Ｓ１０５形状表示ステップ
Ｓ１１１，Ｓ１１２ステップ
Ｕ超音波ビーム
Ｕ１散乱波
Ｕ２超音波ビーム
Ｕ３直達波
Ｚ超音波検査装置

Claims

流体を介して被検査体に超音波ビームを入射することにより前記被検査体の検査を行う超音波検査装置であって、
前記被検査体への前記超音波ビームの走査及び計測を行う走査計測装置と、前記走査計測装置の駆動を制御する制御装置とを備え、
前記走査計測装置は、
前記超音波ビームを放出する送信プローブと、超音波ビームを受信する偏心配置受信プローブとを備え、
前記送信プローブの送信音軸と前記偏心配置受信プローブの受信音軸との偏心距離がゼロよりも大きくなるように前記偏心配置受信プローブが配置され、
前記送信プローブ及び前記偏心配置受信プローブは、ｘ軸の方向又はｙ軸の方向に走査を行い、
前記ｘ軸及び前記ｙ軸がつくるｘｙ平面に対して前記送信音軸が垂直になるように前記送信プローブが配置され、
前記制御装置は、
前記偏心配置受信プローブが受信した前記超音波ビームの信号の位相情報を抽出する位相抽出部と、
抽出した前記位相情報の、走査位置に関する位相変化量を算出する位相変化量算出部とを備えた
超音波検査装置。
前記偏心距離が、前記超音波ビームの、前記被検査体の欠陥部での散乱により生じる散乱波を受信可能な距離に設定された
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波検査装置。
前記被検査体の欠陥部への入射時の前記偏心配置受信プローブでの受信信号強度が前記被検査体の健全部への入射時の前記受信信号強度よりも大きくなるように、前記偏心距離が設定された
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波検査装置。
前記偏心距離が、前記被検査体の健全部への照射時にノイズ以外の受信信号が検出されない距離に設定された
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波検査装置。
前記送信プローブ又は前記偏心配置受信プローブの少なくとも一方の位置を調整する偏心距離調整部を備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波検査装置。
前記偏心配置受信プローブの焦点距離は、前記送信プローブの焦点距離よりも長い
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波検査装置。
前記偏心配置受信プローブの焦点は、前記送信プローブの焦点よりも、前記送信プローブの側に存在する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波検査装置。
前記偏心配置受信プローブの前記被検査体でのビーム入射面積は、前記送信プローブの前記被検査体でのビーム入射面積よりも大きい
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波検査装置。
前記走査計測装置は、前記送信音軸と前記受信音軸との為す角度θが０°＜θ＜９０°を満たすように、前記偏心配置受信プローブの傾きを調整する設置角度調整部を備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波検査装置。
前記偏心配置受信プローブは、複数の単位プローブを含む
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波検査装置。
前記制御装置は、前記複数の単位プローブのうち、照射された前記超音波ビームの、前記被検査体の欠陥部での散乱により生じる散乱波を受信した前記単位プローブの受信信号に基づいて、前記被検査体での欠陥部に関する情報を判定する欠陥情報判定部を備える
ことを特徴とする請求項１０に記載の超音波検査装置。
前記走査計測装置は、前記偏心距離がゼロの位置に配置された同軸配置受信プローブを備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波検査装置。
流体を介して被検査体に超音波ビームを入射することにより前記被検査体の検査を行う超音波検査装置であって、
前記被検査体への前記超音波ビームの走査及び計測を行う走査計測装置と、前記走査計測装置の駆動を制御する制御装置とを備え、
前記走査計測装置は、
前記超音波ビームを放出する送信プローブと、超音波ビームを受信する偏心配置受信プローブとを備え、
前記送信プローブの送信音軸と前記偏心配置受信プローブの受信音軸との偏心距離がゼロよりも大きくなるように前記偏心配置受信プローブが配置され、
更に、前記偏心距離がゼロの位置に配置された同軸配置受信プローブを備え、
前記制御装置は、
前記偏心配置受信プローブが受信した前記超音波ビームの信号の位相情報を抽出する位相抽出部と、
抽出した前記位相情報の、走査位置に関する位相変化量を算出する位相変化量算出部と、
前記同軸配置受信プローブで受信した直達波の振幅に基づいて生成した、前記被検査体の内部の欠陥部の位置を示す第１画像と、
走査位置に関する位相変化量に基づいて前記位相変化量算出部が生成した、前記被検査体の内部の欠陥部の輪郭を示す第２画像と、
を合成する画像合成部と、を備えた
超音波検査装置。
前記送信プローブは、前記超音波ビームを放出するとともに、前記被検査体からの反射波を受信する送受信プローブである
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波検査装置。
流体を介して被検査体に超音波ビームを入射することにより前記被検査体の検査を行う超音波検査装置であって、
前記被検査体への前記超音波ビームの走査及び計測を行う走査計測装置と、前記走査計測装置の駆動を制御する制御装置とを備え、
前記走査計測装置は、
前記超音波ビームを放出する送信プローブと、超音波ビームを受信する偏心配置受信プローブとを備え、
前記送信プローブは、前記超音波ビームを放出するとともに、前記被検査体からの反射波を受信する送受信プローブであり、
前記送信プローブの送信音軸と前記偏心配置受信プローブの受信音軸との偏心距離がゼロよりも大きくなるように前記偏心配置受信プローブが配置され、
前記制御装置は、
前記偏心配置受信プローブが受信した前記超音波ビームの信号の位相情報を抽出する位相抽出部と、
抽出した前記位相情報の、走査位置に関する位相変化量を算出する位相変化量算出部と、
前記送受信プローブで受信した直達波の振幅に基づいて生成した、前記被検査体の内部の欠陥部の位置を示す第１画像と、
走査位置に関する位相変化量に基づいて前記位相変化量算出部が生成した、前記被検査体の内部の欠陥部の輪郭を示す第２画像と、
を合成する画像合成部と、を備えた
超音波検査装置。
前記流体は気体である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波検査装置。
流体を介して被検査体に超音波ビームを入射することにより前記被検査体の検査を行う超音波検査方法であって、
送信プローブ及び偏心配置受信プローブは、ｘ軸の方向又はｙ軸の方向に走査を行い、
前記ｘ軸及び前記ｙ軸がつくるｘｙ平面に対して前記送信プローブの送信音軸が垂直になるように前記送信プローブが配置され、
前記送信プローブから超音波ビームを放出する放出ステップと、
前記送信音軸とは異なる位置に受信音軸を有する前記偏心配置受信プローブにおいて、前記超音波ビームを受信する受信ステップと、
前記偏心配置受信プローブが受信した前記超音波ビームの信号の位相情報を抽出する位相抽出ステップと、
抽出した前記位相情報の、走査位置に関する位相変化量を算出する位相変化量算出ステップとを含む
ことを特徴とする超音波検査方法。
前記位相変化量算出ステップで生成された前記位相情報の前記走査位置に関する前記位相変化量が、予め設定されている閾値以上か否かを判定することで、前記被検査体の欠陥部の形状を表示する形状表示ステップを含む
ことを特徴とする請求項１７に記載の超音波検査方法。
前記流体は気体である
ことを特徴とする請求項１７又は１８に記載の超音波検査方法。