JP7463202B2 - Ultrasonic inspection device and ultrasonic inspection method - Google Patents
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Description
本発明は、超音波検査装置及び超音波検査方法に関する。 The present invention relates to an ultrasonic inspection device and an ultrasonic inspection method.
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。 A method of inspecting defective parts of an object to be inspected using an ultrasonic beam is known. For example, if there is a defective part (cavity, etc.) with a small acoustic impedance such as air inside the object to be inspected, a gap in acoustic impedance will occur inside the object to be inspected, and the amount of transmission of the ultrasonic beam will be small. Therefore, by measuring the amount of transmission of the ultrasonic beam, it is possible to detect defective parts inside the object to be inspected.
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。
The technology described in
特許文献1に記載に超音波検査装置では、超音波ビームの大きさ(ビーム径)よりも小さな欠陥部では、その周囲を透過する超音波ビームが多く、欠陥部に由来する信号変化を検出し難い。このため、欠陥部の検出性能に改善の余地がある。
本発明が解決しようとする課題は、欠陥部の検出性能、特に検出感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。
In the ultrasonic inspection device described in
The problem to be solved by the present invention is to provide an ultrasonic inspection device and an ultrasonic inspection method that are excellent in the performance of detecting defects, in particular in the detection sensitivity.
本発明の超音波検査装置は、気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、前記被検査体に関して前記送信プローブの反対側に設置されて前記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。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。 The ultrasonic inspection device of the present invention is an ultrasonic inspection device that inspects an object to be inspected by irradiating an ultrasonic beam onto the object to be inspected through a gas, and includes a scanning measurement device that scans and measures the ultrasonic beam on the object to be inspected, and a control device that controls the driving of the scanning measurement device, the scanning measurement device includes a transmitting probe that emits the ultrasonic beam, and an eccentrically arranged receiving probe that is installed on the opposite side of the transmitting probe with respect to the object to be inspected and receives the ultrasonic beam, the eccentrically arranged receiving probe is arranged so that the eccentric distance between the transmitting sound axis of the transmitting probe and the receiving sound axis of the eccentrically arranged receiving probe is larger than zero , and the focal length of the eccentrically arranged receiving probe is longer than the focal length of the transmitting probe . Other solutions will be described later in the description of the embodiment of the invention.
本発明によれば、欠陥部の検出性能、特に検出感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。 The present invention provides an ultrasonic inspection device and an ultrasonic inspection method that have excellent defect detection performance, particularly excellent detection sensitivity.
以下、図面を参照しながら本発明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、本発明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、本発明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、本発明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。 Below, a form for carrying out the present invention (referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment, and for example, different embodiments can be combined, or modified as desired without significantly impairing the effects of the present invention. In addition, the same symbols will be used for the same components, and duplicate descriptions will be omitted. Furthermore, parts having the same functions will be given the same names. The contents shown are merely schematic, and for convenience of illustration, the actual configuration may be changed without significantly impairing the effects of the present invention.
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。また、紙面直交方向としてx軸、紙面左右方向としてy軸、紙面上下方向としてz軸を含む直交3軸の座標系を示している。
Figure 1 is a diagram showing the configuration of an ultrasonic inspection device Z of the first embodiment. In Figure 1, the
超音波検査装置Zは、気体を介した被検査体Eに超音波ビームU(図4)を入射することで被検査体Eの検査を行うものである。気体は例えば空気であり、走査計測装置1の筐体101の内部は空洞となっている。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。
The ultrasonic inspection device Z inspects the object E by irradiating an ultrasonic beam U (Figure 4) onto the object E through a gas. The gas is, for example, air, and the inside of the
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、空気等の気体よりも音速が速い材料で構成されたものであれば任意である。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-Fiber Reinforced Plastics)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。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。
The
走査計測装置1は、探触子P(図4参照)を備え、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、超音波を受信する受信プローブ121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。
The
In this specification, among the receiving probes 121 that receive ultrasonic waves, those arranged at a position where the eccentricity distance L is equal to or greater than zero are defined as eccentrically arranged receiving probes 120, and those arranged at a position where the eccentricity distance L is zero are defined as coaxially arranged receiving probes 140. In other words, the receiving probe 121 is a term that encompasses the eccentrically arranged receiving probes 120 and the coaxially arranged receiving probes 140.
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。
Here, "the opposite side of the transmitting
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、あるいは、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)。
As the receiving
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。
In the
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に備えられている。そして、偏心距離調整部105には偏心配置受信プローブ120が備えられている。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。
The
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。さらに、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。
The
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とを走査する例を示している。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。
In this embodiment, an example is shown in which the transmitting
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との間には気体である気相が介在する。言い換えると、超音波検査装置Zは、送信プローブ110及び偏心配置受信プローブ120のいずれも被検査体Eに接触しない、非接触型の超音波検査装置Zである。
A gas phase is present between the transmitting
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を用いている。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。
The transmitting
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。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。
In this embodiment, the eccentrically arranged receiving probe 120 is arranged to be shifted by an eccentric distance L in the x-axis direction of FIG. 1 with respect to the transmitting
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。 Figure 2A is a diagram explaining the transmission sound axis AX1, the reception sound axis AX2, and the eccentric distance L, in the case where the transmission sound axis AX1 and the reception sound axis AX2 extend vertically. Figure 2B is a diagram explaining the transmission sound axis AX1, the reception sound axis AX2, and the eccentric distance L, in the case where the transmission sound axis AX1 and the reception sound axis AX2 extend at an angle.
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。
The sound axis is defined as the central axis of the ultrasonic beam U. Here, the transmission sound axis AX1 is defined as the sound axis of the propagation path of the ultrasonic beam U emitted by the
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、その受信プローブから放射する仮想的な超音波ビームが探触子面の法線方向に出射するからである。超音波を受信する場合も、探触子面の法線方向で入射する超音波ビームが感度よく受信できる。
The reception sound axis AX2 is defined as the sound axis of the propagation path of a virtual ultrasonic beam when it is assumed that the eccentrically disposed receiving probe 120 emits the ultrasonic beam U. In other words, the reception sound axis AX2 is the central axis of a virtual ultrasonic beam when it is assumed that the eccentrically disposed receiving probe 120 emits the ultrasonic beam U.
As a specific example, a non-focused receiving probe with a flat probe surface will be described. In this case, the direction of the receiving sound axis AX2 is the normal direction of the probe surface, and the axis passing through the center point of the probe surface becomes the receiving sound axis AX2. If the probe surface is rectangular, the center point is defined as the intersection of the diagonals of the rectangle.
The reason why the direction of the receiving sound axis AX2 is the normal direction of the probe surface is because the virtual ultrasonic beam radiated from the receiving probe is emitted in the normal direction of the probe surface. When receiving ultrasonic waves, the ultrasonic beam incident in the normal direction of the probe surface can be received with good sensitivity.
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の周囲を透過した超音波ビームU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。
The eccentricity distance L is defined as the offset distance between the transmission sound axis AX1 and the reception sound axis AX2. Therefore, as shown in FIG. 2B, when the ultrasonic beam U emitted from the
ただし、本実施形態では、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。 However, in this embodiment, as a preferred example, the eccentrically placed receiving probe 120 receives a scattered wave U1 generated by scattering of the ultrasonic beam U at the defect D. Because the presence of the defect D generates the scattered wave U1, the detection accuracy of the defect D can be further improved by detecting the scattered wave U1. In the following example, for the sake of simplicity, this embodiment will be described using an eccentrically placed receiving probe 120 installed at a position where it can receive the scattered wave U1.
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。
2A shows a case where the transmitting
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と空気との界面で、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。
2B is a diagram showing a case where the transmitting
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。 The eccentricity distance L is set at a position where the signal strength at the defective part D is greater than the signal strength at the healthy part N of the test object E. This will be described later.
図3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。
Figure 3 is a functional block diagram of the
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及び出力アンプ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出力アンプ212で増幅される。出力アンプ212から出力された電圧は送信プローブ110に印加される。
The
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、受信信号から後記する信号強度データ(図6参照)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。
The receiving
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で生成された画像や情報は表示装置3に表示される。
The
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の位置情報を計測する。
The
ここで、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。後記するように、本実施形態では、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(x,y)走査位置に対して信号強度データをプロットすると、(x,y)位置のどこに欠陥があるかを示す画像が取得できる。この欠陥位置を示す画像を表示装置3が表示する。
Here, the
図4は、送信プローブ110の構造を示す断面模式図である。図4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。
Figure 4 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the transmitting
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の内部に探触子Pを備える。探触子Pは、バッキング112と、振動子111と、整合層113とを備える。探触子P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。
The transmitting
図5A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5B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5B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5A及び図5B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。
Figure 5A shows the received waveform from the eccentrically placed receiving probe 120, and is a diagram showing the received waveform at a healthy part N of the test object E. Figure 5B shows the received waveform from the eccentrically placed receiving probe 120, and is a diagram showing the received waveform at a defective part D of the test object E. Figure 5B shows the received signal when the transmitting
図5Aでは、有意な信号は観測されていないが、図5B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。
In FIG. 5A, no significant signal is observed, but in FIG. 5B, a significant signal is observed 90 microseconds after the burst wave is applied to the transmitting
図6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5Bに示す受信信号)から抽出した信号強度データ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方法は、図5Bに示す受信信号のPeak To Peak値、即ち、適切な時間領域での最大値と最小値との差を抽出した。信号強度データの抽出方法の他の例として、図5B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。
Figure 6 is a diagram showing an example of a plot of signal strength data. In this example, the transmitting
図6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6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。 In the plot of signal intensity data shown in Figure 6, the 2 mm wide cavity (defect D) corresponds to symbol D1 in Figure 6. It can be seen that while the signal is at noise level in the healthy part N of the test object E (parts other than symbol D1), the received signal is significantly larger at the position where defect D is located inside (symbol D1).
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(後記する)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。
Therefore, it is preferable that the
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。
Furthermore, it is preferable that the eccentric
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。 The eccentricity distance L can be determined, for example, by using a standard specimen that is made of the same material as the specimen E and has a defect D therein. Then, an ultrasonic beam U is irradiated onto the defect D of the standard specimen, and the eccentricity distance L can be determined based on the position at which the ultrasonic beam U or the scattered wave U1 can be received.
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6に示す信号強度データのグラフ(信号強度グラフG)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。
When the transmitting
図7A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7B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。 Figure 7A is a diagram showing the propagation path of the ultrasonic beam U in this embodiment, when the ultrasonic beam U is incident on a healthy part N. Figure 7B is a diagram showing the propagation path of the ultrasonic beam U in this embodiment, when the ultrasonic beam U is incident on a defective part D.
図7A及び図7B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7A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。
As shown in Figures 7A and 7B, the ultrasonic beam U emitted from the transmitting
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。
In this way, the scattered wave U1 scattered by the defect D in the object E is observed by the eccentrically placed receiving probe 120. Therefore, the received signal at the defect D is larger than the received signal at the healthy part N. In other words, it is determined that the defect D is located at the position where the signal is larger. Therefore, it is preferable for the eccentric
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。
The eccentric distance L is preferably long enough to selectively receive only the scattered wave U1 without receiving the ultrasonic beam U emitted from the transmitting
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。 Here, we explain a conventional ultrasonic inspection method as a comparative example.
図8A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8B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。
Figure 8A is a diagram showing the propagation path of an ultrasonic beam U in a conventional ultrasonic inspection method, showing the time when it is incident on a healthy part N. Figure 8B is a diagram showing the propagation path of an ultrasonic beam U in a conventional ultrasonic inspection method, showing the time when it is incident on a defective part D. In a conventional ultrasonic inspection method, as described in
図8A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8B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。
As shown in FIG. 8A, when an ultrasonic beam U is incident on a healthy portion N of an object to be inspected E, the ultrasonic beam U passes through the object to be inspected E and reaches the coaxially arranged receiving probe 140. Therefore, the received signal becomes large. On the other hand, as shown in FIG. 8B, when the ultrasonic beam U is incident on a defective portion D, the defective portion D prevents the ultrasonic beam U from passing through, and the received signal decreases. In this way, the defective portion D is detected by the decrease in the received signal. This is as shown in
ここで、図8A及び図8B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。 As shown in Figures 8A and 8B, the method of detecting a defect D by blocking the transmission of an ultrasonic beam U at the defect D, thereby reducing the received signal, is referred to here as the "blocking method." On the other hand, the inspection method of detecting a scattered wave U1 at the defect D, as in this embodiment, is referred to as the "scattering method."
図9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8A及び図8B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6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9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。 Figure 9 shows plots of signal intensity data from a conventional ultrasonic inspection method. This figure is a signal intensity graph obtained by the inventors inspecting an object E having the same defect D as the object E used in Figure 6 above, using the ultrasonic inspection method using the blocking method shown in Figures 8A and 8B, i.e., an arrangement in which the transmission sound axis AX1 and the reception sound axis AX2 are aligned. In Figure 9, the part marked with the symbol D1 corresponds to the defect D.
図9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。
In Figure 9, a reduction in signal is observed at the center position of the defect D (
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6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9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9に示す受信結果と、図6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6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。 In contrast, by shifting the transmission sound axis AX1 and the reception sound axis AX2, the signal intensity of the ultrasonic beam U that passes around the defect D, which is smaller than the size of the ultrasonic beam U, can be reduced among the signal intensity received by the eccentrically arranged reception probe 120. This relatively increases the amount of reduction in signal intensity caused by the defect D, and improves the detection performance of the defect D, especially the detection sensitivity. In particular, as shown in FIG. 6 above, it can be seen that the configuration using the scattering method suitable for this embodiment can clearly detect the position of the defect D compared to the result of FIG. 9 using the blocking method. In other words, when comparing the reception result shown in FIG. 9, which is a comparative example, with the reception result of the method according to this embodiment shown in FIG. 6, a higher S/N ratio can be obtained with the method according to this embodiment shown in FIG. 6.
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10A及び図10Bを参照して説明する。 The reason why the scattering method of this embodiment can achieve a high S/N ratio will be explained with reference to Figures 10A and 10B.
図10A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10B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。 Figure 10A is a diagram showing the interaction between a defect D in an object E and an ultrasonic beam U, and shows how a direct ultrasonic beam U (hereinafter referred to as a "direct wave U3") is received. The direct wave U3 will be described later. Figure 10B is a diagram showing the interaction between a defect D in an object E and an ultrasonic beam U, and shows how a scattered wave U1 is received. Here, we consider the case where the size of the defect D is smaller than the width of the ultrasonic beam U (hereinafter referred to as the beam width BW). The beam width BW here is the width of the ultrasonic beam U when it reaches the defect D.
また、図10A及び図10B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10A及び図10B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10A及び図10B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10Aでは同軸配置受信プローブ140であり、図10Bでは偏心配置受信プローブ120を意味する。 In addition, since Fig. 10A and Fig. 10B show a schematic view of the shape of the ultrasonic beam U in a minute area near the defect D, the ultrasonic beam U is drawn parallel, but in reality, it is a converged ultrasonic beam U. Furthermore, the position of the receiving probe 121 in Fig. 10A and Fig. 10B is a conceptual position shown for easy understanding, and the position and shape of the receiving probe 121 are not scaled accurately. In other words, when considering the enlarged scale of the shape of the defect D and the ultrasonic beam U, the receiving probe 121 is located at a position farther away in the vertical direction of the drawing than the position shown in Fig. 10A and Fig. 10B. Here, the receiving probe 121 means the coaxially arranged receiving probe 140 in Fig. 10A, and the eccentrically arranged receiving probe 120 in Fig. 10B.
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10A及び図10B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。 Even if the ultrasonic beam U is converged and incident, it has a finite width near the defect D. This is called the beam width BW at the position of the defect D. Incidentally, Figures 10A and 10B show the case where the beam width BW at the position of the defect D is wider than the size of the defect D.
図10A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10A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9参照)。 Figure 10A is a diagram showing the case of the blocking method in which the transmission sound axis AX1 and the reception sound axis AX2 are aligned. If the defect D is smaller than the beam width BW, part of the ultrasonic beam U is blocked, so the received signal decreases, but does not become zero. For example, if the cross-sectional area of the defect D is 20% of the beam cross-sectional area defined by the beam width BW, the received signal decreases by only about 20%, making it difficult to detect the defect D. In other words, in the case shown in Figure 10A, the received signal decreases by only 20% at the location where the defect D exists (see Figure 9).
図10B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10B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6参照)。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。 Figure 10B is a diagram showing a preferred method of this embodiment, that is, the scattering method. In the scattering method, if the ultrasonic beam U does not hit the defect D, the ultrasonic beam U does not enter the eccentrically placed receiving probe 120, so the received signal is zero. And, as shown in Figure 10B, even if a part of the ultrasonic beam U hits the defect D, the scattered wave U1 is observed by the eccentrically placed receiving probe 120, so it is easier to detect the defect D than the blocking method. In other words, if there is no defect D, the received signal is zero, and if there is a defect D, even if it is very small, the received signal is non-zero. Therefore, it is possible to increase the signal-to-noise ratio (see Figure 6). Thus, according to the method of this embodiment (scattering method), a defect D smaller than the beam width BW can be detected with high sensitivity. Here, "high sensitivity detection" means that a defect D smaller than the conventional method can be detected. In other words, the lower limit of the size of the detectable defect D is smaller than the conventional method.
また、図10A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、特に気体中を伝搬する超音波では、水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6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6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。 Also, as shown in FIG. 10A, in the blocking method, the amount of received signal corresponding to the healthy part N is used as a reference, and the defective part D is judged by the amount of reduction from that. Therefore, it is preferable that the received signal at the healthy part N is a constant value. However, the strength of the ultrasonic waves that reach the receiving probe 121 is extremely small, especially in the case of ultrasonic waves propagating through gas, compared to ultrasonic waves propagating through water. Therefore, it is preferable to amplify the received signal with a high amplification factor (gain). For this reason, a high-precision signal amplifier circuit is preferable to keep the gain constant. On the other hand, in the scattering method according to this embodiment, as shown in FIG. 6, the signal is almost zero in the healthy part N, and a signal is observed in the defective part D, so the requirement for gain stability of the signal amplifier circuit can be reduced. However, in the above FIG. 6, the signal strength value is raised by only the offset value.
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、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。 In addition, in this embodiment, a positive image is obtained. That is, in the scattering method, no signal is generated in the healthy area N, or even if a signal is generated, it is small, and in the defective area D, a new signal is generated or the signal becomes large. In other words, a positive image of the defective area D is obtained. In contrast, in the blocking method, the signal is large in the healthy area N, and the signal decreases in the defective area D. In other words, a negative image of the defective area D is obtained.
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、本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。 Furthermore, the ultrasonic inspection device Z according to this embodiment can be realized simply by shifting the position of the coaxially arranged receiving probe 140 of a conventional ultrasonic inspection device using the blocking method by the eccentric distance L. In other words, the ultrasonic inspection device that has been used up until now can be used, and installation costs can be reduced.
図11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3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。まず、制御装置2(図3)の指令により、送信プローブ110(図1)から超音波ビームU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。 Figure 11 is a flow chart showing the ultrasonic inspection method of the first embodiment. The ultrasonic inspection method of the first embodiment can be performed by the ultrasonic inspection device Z described above, and will be described with reference to Figures 1 and 3 as appropriate. The ultrasonic inspection method of the first embodiment inspects the object E (Figure 1) by irradiating the object E with an ultrasonic beam U through a gas. First, an emission step S101 is performed in which an ultrasonic beam U is emitted from the transmitting probe 110 (Figure 1) in response to a command from the control device 2 (Figure 3). This is followed by a reception step S102 in which the ultrasonic beam U (scattered wave U1 in this example) is received by the eccentrically placed receiving probe 120 (Figure 1).
その後、受信した超音波ビームU(この例では散乱波U1)の波形信号を基に、信号強度データを生成する解析ステップS103が行われる。解析ステップS103は、波形解析部221(図3)により行われ、波形解析部221は、例えば上記図5Bに示す受信信号から信号強度データを抽出(生成)する。信号強度データとしては、例えば、上記の図6を参照しながら説明した方法により抽出できる。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。
Then, an analysis step S103 is performed in which signal intensity data is generated based on the waveform signal of the received ultrasound beam U (scattered wave U1 in this example). The analysis step S103 is performed by the waveform analysis unit 221 (Figure 3), which extracts (generates) signal intensity data from the received signal shown in, for example, Figure 5B above. The signal intensity data can be extracted, for example, by the method described with reference to Figure 6 above. In this way, signal intensity data is obtained corresponding to each scanning position of the transmitting
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3)からスキャンコントローラ204(図3)に送信される。データ処理部201(図3)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信号強度データをプロットする。このようにして、例えば上記の図6に示す信号強度グラフGが得られ、信号強度データが視覚化される。なお、図6は走査位置情報が1次元(1方向)の場合である。走査位置情報がx,y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。
The scanning position information of the transmitting
また、解析ステップS103で生成された信号強度データが、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の有無を判定する判定ステップS104が行われる。判定ステップS104はデータ処理部201により行われる。判定ステップS104により、欠陥部Dが検出されたか否かが判定される。生成した信号強度データの値が所定の閾値以上である場合(判定ステップS104、Yes)、データ処理部201は欠陥部Dが検知された旨をユーザに通知する(通知ステップS105)。なお、通知ステップS105の処理は、すべての走査が終了した後でもよい。欠陥部Dが検知された旨の通知は、例えば、表示装置3(図3)に表示される。その後、データ処理部201は、ステップS111へ処理を進める。
In addition, a judgment step S104 is performed to judge whether the signal intensity data generated in the analysis step S103 is equal to or greater than a preset threshold value, thereby judging whether or not the test object E has a defect D. The judgment step S104 is performed by the
判定ステップS104の結果、生成した信号強度グラフGの値が所定の閾値未満である場合(No)、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3)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。
If the result of the judgment step S104 is that the value of the generated signal intensity graph G is less than the predetermined threshold value (No), the
図12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(Random Access Memory)等のメモリ251、CPU(Central Processing Unit)252、ROM(Read Only Memory)や、HDD(Hard Disk Drive)等の記憶装置253、NIC(Network Interface Card)等の通信装置254、I/F(Interface)255等を備えて構成されている。
Figure 12 is a diagram showing the hardware configuration of the
そして、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、欠陥情報判定部205、波形解析部221等が具現化する。
Then, in the
図13は、第2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2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。
Figure 13 is a diagram showing the relationship between the transmitting
第2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の深さや、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。
In the second embodiment, the convergence of the eccentrically arranged receiving probe 120 is looser than that of the transmitting
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。 The magnitude relationship of the convergence is defined by the magnitude relationship of the beam incidence areas T1 and T2 on the surface of the object E to be inspected. The beam incidence areas T1 and T2 are explained below.
図14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とは、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。
Figure 14 is a diagram explaining the relationship between the beam incidence area T1 in the transmitting
なお、図14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、破線で示した経路とは異なる経路を伝搬する。ここで、図14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。
In FIG. 14, the path of the ultrasonic beam U is shown when there is no object under test E. When there is an object under test E, the ultrasonic beam U is refracted at the surface of the object under test E and propagates along a path different from the path shown by the dashed line. Here, as shown in FIG. 14, the beam incidence area T2 of the eccentrically placed receiving probe 120 at the object under test E is larger than the beam incidence area T1 of the transmitting
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。
Furthermore, the focal length R2 of the eccentrically arranged receiving probe 120 is longer than the focal length R1 of the transmitting
このように、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。
In this way, in the second embodiment, the convergence of the eccentrically arranged receiving probe 120 is looser than the convergence of the transmitting
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を受信易くでき、散乱波U1を検出し易くできる。
The focal point of the eccentrically placed receiving probe 120 is located closer to the transmitting probe 110 (above in the illustrated example) than the focal point of the transmitting
なお、偏心配置受信プローブ120として、第1実施形態で用いているような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。
The eccentrically arranged receiving probe 120 may be a non-converging probe as used in the first embodiment. In a non-converging probe, the focal length R2 is infinite, so it is longer than the focal length R1 of the transmitting
図15は、第3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、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4)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。
Figure 15 is a diagram showing an example of an eccentrically arranged receiving probe 120 according to the third embodiment. It is a plan view of the ultrasonic inspection device Z, with the transmitting
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で検出することができる。 By setting the aspect ratio of the eccentrically placed receiving probe 120 in this manner, even if the depth of the defect D changes and the arrival position of the scattered wave U1 changes, the scattered wave U1 can be detected by the eccentrically placed receiving probe 120.
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15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。 The scattered wave U1 is scattered in the radial direction around the transmission sound axis AX1. Therefore, when the eccentrically placed receiving probe 120 is placed at the position shown in FIG. 15, the scattered wave U1 is scattered in the longitudinal direction of the eccentrically placed receiving probe 120 (the extension direction of "length b"). In other words, the extension direction of "length b" is the direction in which the scattered wave U1 is emitted. Therefore, by increasing the value of "length b", it is possible to detect the scattered wave U1 scattered at defects D of various depths, etc. In other words, even if the depth, etc. of the defect D changes and the arrival position of the scattered wave U1 changes, the scattered wave U1 can be detected by the eccentrically placed receiving probe 120.
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。 There is no restriction on the lengths a and b, and it is sufficient that the length b is longer than the length a, i.e., 1<b/a, but the upper limit of b/a (length b divided by length a) is, for example, 100 or less, and preferably 50 or less.
なお、図15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・短軸比を同様に設定しても同様の効果が得られる。 In FIG. 15, an eccentrically placed receiving probe 120 having a rectangular parallelepiped (rectangular) shape is illustrated as the eccentrically placed receiving probe 120, but the same effect can be obtained by making it elliptical and setting the major axis/minor axis ratio in the same way.
図16は、第4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(Signal to Noise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。
Figure 16 is a diagram showing the configuration of the
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16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なす角である。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。
Here, the angle θ between the transmission sound axis AX1 and the reception sound axis AX2 is defined as the reception probe installation angle. In the case of FIG. 16, the
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(探触子)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(探触子P)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(x1,y1)と、交点C2の位置をxy平面に投影した座標位置(x2,y2)との距離を偏心距離Lと定義する。 The eccentric distance L when the eccentrically positioned receiving probe 120 is tilted is defined as follows. An intersection C2 between the receiving sound axis AX2 and the eccentrically positioned receiving probe 120 (probe) is defined. An intersection C1 between the transmitting sound axis AX1 and the transmitting probe 110 (probe P) is defined. The eccentric distance L is defined as the distance between the coordinate position (x1, y1) obtained by projecting the position of intersection C1 onto the xy plane, and the coordinate position (x2, y2) obtained by projecting the position of intersection C2 onto the xy plane.
このように偏心配置受信プローブ120を傾斜配置して、発明者らが、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3倍に増加した。 When the inventors actually tried to detect defect D by tilting the eccentrically positioned receiving probe 120 in this way, the signal strength of the received signal increased threefold.
図17は、第4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17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-外部界面に入射する。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。 Figure 17 is a diagram explaining why the effect of the fourth embodiment is produced. The scattered wave U1 propagates in a direction deviating from the transmission sound axis AX1. Therefore, as shown in Figure 17, when the scattered wave U1 reaches the outside of the test object E, it is incident on the test object E-external interface at a non-zero angle α2 with the normal vector of the test object E surface. The angle of the scattered wave U1 emerging from the surface of the test object E has an angle β2, which is a non-zero exit angle with respect to the normal direction of the test object E surface. The scattered wave U1 can be received most efficiently when the normal vector of the probe surface of the eccentrically arranged receiving probe 120 is aligned with the traveling direction of the scattered wave U1. In other words, the received signal strength can be increased by tilting the eccentrically arranged receiving probe 120.
なお、図17に示すような構造から、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とが為す角度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17に示しているように、角度β2と角度θが完全に一致しなくてもよい。 In addition, from the structure shown in FIG. 17, the reception effect is highest when the angle β2 of the ultrasonic beam U emitted from the subject E coincides with the angle θ between the transmission sound axis AX1 and the reception sound axis AX2. However, even if the angle β2 and the angle θ do not coincide perfectly, the effect of increasing the reception signal can be obtained, so as shown in FIG. 17, the angle β2 and the angle θ do not have to coincide perfectly.
なお、上記の図16の走査計測装置1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の材料や、厚み等により散乱波U1の経路は多少変化するので、受信プローブ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の材料や、厚み等に応じて受信プローブ設置角度を適切に調整できる。
In addition, the
また、第4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。
In the fourth embodiment, the eccentrically arranged receiving probe 120 is arranged at an incline with respect to the horizontal plane, but the transmitting
図18は、第5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5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。
Figure 18 is a diagram showing the configuration of an ultrasonic inspection device Z according to the fifth embodiment. In the fifth embodiment, the eccentrically arranged receiving probe 120 includes
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)は通常は同程度であるため、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。
The path of the scattered wave U1 changes slightly depending on the depth, shape, inclination, etc. of the defect D. For example, the scattering angle (the angle that the scattered wave U1 makes with respect to the transmission sound axis AX1) is usually about the same, so the deeper the defect D, the closer the scattered wave U1 will reach from the transmission sound axis AX1, and the shallower the defect D, the farther the scattered wave U1 will reach from the transmission sound axis AX1. Therefore, by using
複数の単位プローブ120aとしては、複数の感音素子122a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を参照して後記する)が用いられてもよい。この場合、図18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,Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducer)等が用いられてもよい。
As the
図19は、第5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220a~220cに接続される。それぞれの受信系統220a~220cの構成は、図3に示す受信系統220の構成と同様である。受信系統220a~220cそれぞれからの出力は、欠陥情報判定部205に入力される。
Figure 19 is a functional block diagram of an ultrasonic inspection device Z according to the fifth embodiment. A plurality of
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220a~220c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させることができる。
The defect
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では、プローブを走査するスキャンコントローラ204からの位置情報と合わせることにより、欠陥部Dの情報が画像化されて表示装置3に表示される。
The output of the defect
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。
The defect
図20は、第6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6実施形態では、偏心配置受信プローブ120をxy平面方向に2次元的に配置している。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。
Figure 20 is a diagram showing the arrangement of the eccentrically arranged receiving probe 120 in the sixth embodiment. In this example, the transmitting
散乱波U1の方向は、欠陥部Dの形状や傾斜方向等により多少変化する。そのため、図17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の形状や傾斜方向等の情報を、より精度高く得ることができる。 The direction of the scattered wave U1 varies slightly depending on the shape and tilt direction of the defect D. Therefore, by arranging the unit probes 120a radially as shown in Figure 17 and recording the direction in which the scattered wave U1 was detected, information on the shape and tilt direction of the defect D can be obtained with greater accuracy.
図21は、第7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4実施形態(図17)のと同様に、傾斜して配置される。
Figure 21 shows the arrangement of the eccentrically arranged receiving probe 120 in the seventh embodiment, in which the
図22は、第7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。
Figure 22 shows the arrangement of the eccentrically arranged receiving probe 120 in the seventh embodiment, with the
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21及び図22)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の検知精度を向上させることができる。
By arranging at least two
図23は、第8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8実施形態では、受信プローブ121は、偏心配置受信プローブ120に加えて、更に、偏心距離Lがゼロの位置に配置された同軸配置受信プローブ140を含む。同軸配置受信プローブ140は、走査計測装置1に備えられるものであり、送信音軸AX1と受信音軸AX2と一致するように配置される。本明細書では、偏心距離Lがゼロの位置に配置した受信プローブ121を同軸配置受信プローブ140と呼ぶ。
Figure 23 is a diagram showing the configuration of an ultrasonic inspection device Z in the eighth embodiment. In the eighth embodiment, the receiving probe 121 includes, in addition to the eccentrically arranged receiving probe 120, a coaxially arranged receiving probe 140 arranged at a position where the eccentricity distance L is zero. The coaxially arranged receiving probe 140 is provided in the
走査計測装置1は、実施例1の構成(図1)に加えて、同軸配置受信プローブ140を備える。偏心配置受信プローブ120は、偏心距離調整部105により同軸配置受信プローブ140から独立して、散乱波U1を受信可能な位置に移動可能である。被検査体Eの走査時には、送信プローブ110、偏心配置受信プローブ120及び同軸配置受信プローブ140は、送信プローブ走査部103及び受信プローブ走査部104のxy平面内での移動により、一体に移動する。同軸配置受信プローブ140の出力信号は、制御装置2に入力される。
The
上記の図8Bに示した通り、同軸配置受信プローブ140は阻止法による信号を受信する。従って、超音波ビームUの収束径よりも大きな欠陥がある場合に、受信信号の低減が観測されるので、欠陥を検出できる。一方、超音波ビームUの収束径よりも小さな欠陥については、偏心配置受信プローブ120で散乱波U1を観測することで、欠陥部Dを検出できる。従って、偏心配置受信プローブ120及び同軸配置受信プローブ140を備えることで、超音波ビームUの径よりも微小な欠陥部Dが検出できるのに加えて、超音波ビームUの径よりも大きな欠陥部Dも検出できる。 As shown in FIG. 8B above, the coaxially arranged receiving probe 140 receives a signal by the blocking method. Therefore, when there is a defect larger than the convergence diameter of the ultrasonic beam U, a reduction in the received signal is observed, and the defect can be detected. On the other hand, for defects smaller than the convergence diameter of the ultrasonic beam U, the defect D can be detected by observing the scattered wave U1 with the eccentrically arranged receiving probe 120. Therefore, by providing the eccentrically arranged receiving probe 120 and the coaxially arranged receiving probe 140, in addition to being able to detect defect D smaller than the diameter of the ultrasonic beam U, it is also possible to detect defect D larger than the diameter of the ultrasonic beam U.
図24は、第8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。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に入力される。受信系統220aの出力信号及び受信系統220bの出力信号は、それぞれ欠陥情報判定部205に入力される。欠陥情報判定部205では2つの受信信号を用いて欠陥部Dの有無を判定し、その結果をデータ処理部201に出力する。
Figure 24 is a functional block diagram of an ultrasonic inspection device Z in the eighth embodiment. The output signal of the eccentrically arranged receiving probe 120 is input to the
欠陥情報判定部205の処理方法の具体例を述べる。偏心配置受信プローブ120からの受信信号については、信号が一定量増加した走査位置に欠陥部Dが存在すると判定する。同軸配置受信プローブ140からの受信信号については、信号が一定量減少した位置に欠陥部Dが存在すると判定する。2つの信号に基づく判定の論理和を欠陥情報判定部205の出力とする。即ち、偏心配置受信プローブ120の受信信号に基づく判定、及び同軸配置受信プローブ140の受信信号に基づく判定のうち、いずれか一方で欠陥ありと判定された場合には、欠陥情報判定部205は欠陥部Dが存在すると判定する。
A specific example of the processing method of the defect
偏心配置受信プローブ120及び同軸配置受信プローブ140を備えることで、欠陥部Dの検出漏れを減らし、検出性能を向上できる。 By providing an eccentrically arranged receiving probe 120 and a coaxially arranged receiving probe 140, it is possible to reduce the number of missed detections of defective areas D and improve detection performance.
図25は、第9実施形態の超音波検査装置Zの欠陥情報判定部205の構成を示す図である。第9実施形態では、例えば図23に示した超音波検査装置Zを使用でき、同軸配置受信プローブ140で観測した直達波U3の信号と、偏心配置受信プローブ120で受信した散乱波U1の信号とを合成することで生じる干渉信号を用いて、微小な欠陥が検出される。
Figure 25 is a diagram showing the configuration of the defect
欠陥情報判定部205は、干渉信号生成部231、散乱波特徴量抽出部232a、直達波特徴量抽出部232b、干渉信号特徴量抽出部232c、及び信号統合処理部240を備える。まず、受信系統220aの出力信号及び受信系統220bの出力信号は、いずれも、干渉信号生成部231に入力される。干渉信号生成部231は、制御装置2に備えられ、偏心配置受信プローブ120の出力信号(散乱波U1の信号)と同軸配置受信プローブ140の出力信号(直達波U3の信号)とを合成する。欠陥部Dにおいて発生する散乱波U1の位相と直達波U3の位相が異なるため、合成により生成された干渉信号では互いに相殺し、欠陥部Dにおける信号変化量が大きくなる。これにより、直達波U3の信号変化量を観測する、従来の阻止型よりも微小な欠陥Dを検出できる。
The defect
ここで、干渉信号が生成する原理を、上記の図10A及び図10Bを再度参照して説明する。図10Aは同軸配置受信プローブ140が受信する直達波U3の伝搬経路を模式的に示している。図10Bは、偏心配置受信プローブ120が受信する散乱波U1の伝搬経路を模式的に示している。 Here, the principle of how the interference signal is generated will be explained with reference again to Figures 10A and 10B above. Figure 10A shows a schematic of the propagation path of the direct wave U3 received by the coaxially arranged receiving probe 140. Figure 10B shows a schematic of the propagation path of the scattered wave U1 received by the eccentrically arranged receiving probe 120.
欠陥部Dの大きさ(径)が、送信された超音波ビームUのビーム径よりも小さい場合を想定する。図10A及び図10Bは、そのような場合を想定した模式図である。この場合、図10Aに示すように、送信プローブ110(図1)から放出された超音波ビームUの一部は欠陥部Dにより阻止されるが、欠陥部Dで阻止されない直達波U3は、同軸配置受信プローブ140に入射する。これに対して、図10Bに示すように、欠陥部Dで散乱された散乱波U1が偏心配置受信プローブ120に入射する。散乱波U1は、図10Bに示すように、同軸配置受信プローブ140に入射する超音波ビームUとは伝搬経路が異なるため、波の位相が異なる。また、欠陥部Dで散乱される過程でも波の位相が変化する。 Assume that the size (diameter) of the defect D is smaller than the beam diameter of the transmitted ultrasonic beam U. Figures 10A and 10B are schematic diagrams assuming such a case. In this case, as shown in Figure 10A, part of the ultrasonic beam U emitted from the transmitting probe 110 (Figure 1) is blocked by the defect D, but the direct wave U3 that is not blocked by the defect D is incident on the coaxially arranged receiving probe 140. In contrast, as shown in Figure 10B, the scattered wave U1 scattered by the defect D is incident on the eccentrically arranged receiving probe 120. As shown in Figure 10B, the scattered wave U1 has a different propagation path from the ultrasonic beam U incident on the coaxially arranged receiving probe 140, and therefore the wave phase is different. In addition, the wave phase changes during the process of scattering by the defect D.
このように、同軸配置受信プローブ140で受信する超音波と、偏心配置受信プローブ120で受信する超音波とは波の位相が異なる。このため、2つの受信信号を適切に合成すると、互いに打ち消し合う。ここでいう適切な合成とは、位相を反映させた合成であり、例えば周波数領域にフーリエ変換した合成等があるが、中でも、時間領域での信号合成が好ましい。即ち、干渉信号生成部231は、時間領域での信号合成を行うことが好ましい。時間領域での合成により、容易に合成できる。
In this way, the ultrasonic waves received by the coaxially arranged receiving probe 140 and the ultrasonic waves received by the eccentrically arranged receiving probe 120 have different wave phases. Therefore, when the two received signals are appropriately combined, they cancel each other out. Appropriate combination here refers to combination that reflects the phase, and includes, for example, combination by Fourier transform in the frequency domain, but among these, signal combination in the time domain is preferable. In other words, it is preferable for the
図26Aは、同軸配置受信プローブ140が受信する受信信号Aの測定地点での変化を示す図である。図26Bは、偏心配置受信プローブ120が受信する受信信号Bの測定地点での変化を示す図である。図26Cは、干渉信号生成部231で合成した干渉信号Cの測定地点での変化を示す図である。これらの図では、横軸が測定位置のx座標、縦軸が振幅の最大値であり、欠陥部Dがx=0の位置に存在する場合を示す。
Figure 26A is a diagram showing the change at the measurement point of the reception signal A received by the coaxially arranged receiving probe 140. Figure 26B is a diagram showing the change at the measurement point of the reception signal B received by the eccentrically arranged receiving probe 120. Figure 26C is a diagram showing the change at the measurement point of the interference signal C synthesized by the interference
同軸配置受信プローブ140(図10A)が受信する受信信号Aは、欠陥部Dの位置(x=0。以下同じ)で減少する。偏心配置受信プローブ120(図10B)が受信する受信信号Bは散乱波U1に対応するので、欠陥部Dの位置で増加する。両者を合成した干渉信号Cは、欠陥部Dの位置で位相が異なる受信信号Aと受信信号Bとの干渉効果により、受信信号Aの単独よりも大きく減少する。従って、散乱波U1の受信信号Bは欠陥部Dの位置で大きくなるが(図26B)、干渉信号生成部231から出力される干渉信号Cは、欠陥部Dの位置で小さくなる(図26C)。小さくなる度合いは、同軸配置受信プローブ140の受信信号A(図26A)と比べて大きくなる。
The received signal A received by the coaxially arranged receiving probe 140 (Fig. 10A) decreases at the position of the defect D (x = 0; the same applies below). The received signal B received by the eccentrically arranged receiving probe 120 (Fig. 10B) corresponds to the scattered wave U1, and therefore increases at the position of the defect D. The interference signal C, which is a combination of the two, decreases more than the received signal A alone due to the interference effect of the received signals A and B, which are out of phase at the position of the defect D. Therefore, the received signal B of the scattered wave U1 increases at the position of the defect D (Fig. 26B), but the interference signal C output from the
このように、同軸配置受信プローブ140の受信信号と偏心配置受信プローブ120での受信信号とを干渉信号生成部231で合成することにより、欠陥部Dに起因する信号変化量を大きくでき、検出性能、特に検出感度を向上できる。
In this way, by combining the reception signal of the coaxially arranged receiving probe 140 and the reception signal of the eccentrically arranged receiving probe 120 in the interference
図25に戻って、受信系統220aの出力信号及び受信系統220bの出力信号は、更に、それぞれ、散乱波特徴量抽出部232a及び直達波特徴量抽出部232bに入力される。散乱波特徴量抽出部232aは、散乱波U1の信号波形から欠陥部Dに由来する特徴量を抽出する。直達波特徴量抽出部232bは、直達波U3の信号波形から欠陥部Dに由来する特徴量を抽出する。特徴量の抽出は、例えば、信号遅延時間を考慮して適切な遅延時間範囲の信号振幅の最大値の抽出、短時間フーリエ変換やウェーブレット変換などの周波数領域での特徴量抽出等である。
Returning to FIG. 25, the output signal of the
また、干渉信号生成部231の出力信号は、干渉信号特徴量抽出部232cに入力される。干渉信号特徴量抽出部232cは、散乱波特徴量抽出部232a及び直達波特徴量抽出部232bと同様にして、生成した干渉信号の波形から欠陥部Dに由来する特徴量を抽出する。
The output signal of the interference
散乱波特徴量抽出部232a、直達波特徴量抽出部232b及び干渉信号特徴量抽出部232cで得られた出力信号(抽出された特徴量)は、信号統合処理部240に入力される。信号統合処理部240は、特徴量が抽出された位置に欠陥部Dが存在すると判定する。信号統合処理部240は、欠陥部Dが存在すると判定された位置を、データ処理部201に出力する。
The output signals (extracted features) obtained by the scattered wave
欠陥情報判定部205によれば、大きな欠陥部Dから微小な欠陥部Dまでを検出でき、検出精度を向上できる。
The defect
なお、散乱波特徴量抽出部232a、直達波特徴量抽出部232b及び干渉信号特徴量抽出部232cは、信号統合処理部240を介さず、データ処理部201に出力してよい。このような構成にすると、3種類の情報に基づいて、複数種類の欠陥画像を映像化することが可能になるので、欠陥部Dに関するより多くの情報を取得できる。
The scattered wave
図27は、第10実施形態の超音波検査装置Zの構成を示す図である。第10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。 Figure 27 is a diagram showing the configuration of an ultrasonic inspection device Z of the tenth embodiment. In the tenth embodiment, the focal length R3 of the coaxially arranged receiving probe 140 is shorter than the focal length R2 of the eccentrically arranged receiving probe 120. This makes the convergence of the coaxially arranged receiving probe 140 higher than the convergence of the eccentrically arranged receiving probe 120.
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。
By making the focal length R3 of the coaxially arranged receiving probe 140 shorter than the focal length R2 of the eccentrically arranged receiving probe 120, the coaxially arranged receiving probe 140 can efficiently receive the ultrasonic beam U on the receiving sound axis AX2 of the ultrasonic beam U emitted from the transmitting
図28は、第11実施形態の超音波検査装置Zの構成を示す図である。第11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18)としても機能する)が1次元的(図28)又は2次元的(後記の図29)に配置された受信プローブ121である。
Figure 28 is a diagram showing the configuration of an ultrasonic inspection device Z of the 11th embodiment. In the 11th embodiment, an
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18に示す例と同様に、送信音軸AX1を中心とした図28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。
The array-
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。
By using the
図29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。図29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28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29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。
Figure 29 is a diagram showing the configuration of an ultrasonic inspection device Z of the twelfth embodiment. Figure 29 is a plan view of the transmitting
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。
By using the
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、本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。 In each of the above embodiments, an example is described in which the defect D is a cavity, but the defect D may also be a foreign body containing a material different from the material of the object E to be inspected. In this case, too, there is a difference (Gap) in acoustic impedance at the interface where the different materials come into contact, so scattered waves U1 are generated, and the configuration of this embodiment is therefore effective. The ultrasonic inspection device Z according to this embodiment is based on an ultrasonic defect imaging device, but may also be applied to a non-contact in-line internal defect inspection device.
本発明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発明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。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modified examples. For example, the above-described embodiments have been described in detail to clearly explain the present invention, and are not necessarily limited to those having all of the configurations described. In addition, it is possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. In addition, it is possible to add, delete, or replace part of the configuration of each embodiment with other configurations.
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22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、HDに格納すること以外に、メモリ251や、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、又は、IC(Integrated Circuit)カードや、SD(Secure Digital)カード、DVD(Digital Versatile Disc)等の記録媒体に格納することができる。
The above-mentioned configurations, functions, and each part constituting the block diagram may be realized in hardware, for example, by designing some or all of them as an integrated circuit. As shown in FIG. 22, the above-mentioned configurations, functions, and the like may be realized in software by a processor such as
また、各実施形態において、制御線や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や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。
In addition, in each embodiment, the control lines and information lines are those that are considered necessary for the explanation, and not all control lines and information lines in the product are necessarily shown. In reality, it can be considered that almost all components are connected to each other.
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
120 偏心配置受信プローブ(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(送信プローブ、受信プローブ)
122a 感音素子
140 同軸配置受信プローブ(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 出力アンプ
220,220a,220b,220c 受信系統
221 波形解析部
222 信号アンプ
231 干渉信号生成部
232a 散乱波特徴量抽出部
232b 直達波特徴量抽出部
232c 干渉信号特徴量抽出部
240 信号統合処理部
A,B 受信信号
AX1 送信音軸
AX2 受信音軸
C 干渉信号
D 欠陥部
E 被検査体
L 偏心距離
N 健全部
P 探触子
R1,R2,R3 焦点距離
S101 放出ステップ
S102 受信ステップ
S103 解析ステップ
S104 判定ステップ
S105 通知ステップ
T1,T2 ビーム入射面積
U,U2 超音波ビーム
U1 散乱波
U3 直達波
Z 超音波検査装置
REFERENCE SIGNS
120a unit probe 121 receiving
122a: Sound sensor element 140: Coaxially arranged receiving probe (receiving probe)
2
E: Object to be inspected L; Eccentricity distance N: Healthy part P; Probes R1, R2, R3; Focal length S101; Emission step S102; Reception step S103; Analysis step S104; Judgment step S105; Notification steps T1, T2; Beam incidence area U, U2; Ultrasonic beam U1; Scattered wave U3; Direct wave Z; Ultrasonic inspection device
Claims (20)
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、
前記被検査体に関して前記送信プローブの反対側に設置されて前記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超音波検査装置。 1. An ultrasonic inspection apparatus for inspecting an object to be inspected by irradiating an ultrasonic beam onto the object to be inspected through a gas, comprising:
a scanning and measuring device that scans and measures the object to be inspected with the ultrasonic beam, and a control device that controls driving of the scanning and measuring device,
The scanning measurement device is
a transmitting probe for emitting the ultrasonic beam;
an eccentrically disposed receiving probe disposed on the opposite side of the transmitting probe with respect to the object to receive the ultrasonic beam;
the eccentrically arranged receiving probe is arranged so that an eccentric distance between a transmission sound axis of the transmitting probe and a reception sound axis of the eccentrically arranged receiving probe is greater than zero ;
An ultrasonic inspection apparatus in which the focal length of the eccentrically disposed receiving probe is longer than the focal length of the transmitting probe .
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波検査装置。 2. The ultrasonic inspection device according to claim 1, wherein the eccentricity distance is set to a distance at which scattered waves generated by scattering of the ultrasonic beam at a defect portion of the object to be inspected can be received.
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波検査装置。 2. The ultrasonic inspection device according to claim 1, wherein the eccentric distance is set so that the strength of the received signal at the eccentrically placed receiving probe when incident on a defective portion of the object to be inspected is greater than the strength of the received signal when incident on a healthy portion of the object to be inspected.
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波検査装置。 2. The ultrasonic inspection device according to claim 1, wherein the eccentric distance is set to a distance at which no received signal other than noise is detected when a healthy portion of the object to be inspected is irradiated.
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、
前記被検査体に関して前記送信プローブの反対側に設置されて前記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
ことを特徴とする超音波検査装置。 1. An ultrasonic inspection apparatus for inspecting an object to be inspected by irradiating an ultrasonic beam onto the object to be inspected through a gas, comprising:
a scanning and measuring device that scans and measures the object to be inspected with the ultrasonic beam, and a control device that controls driving of the scanning and measuring device,
The scanning measurement device is
a transmitting probe for emitting the ultrasonic beam;
an eccentrically disposed receiving probe disposed on the opposite side of the transmitting probe with respect to the object to receive the ultrasonic beam;
the eccentrically arranged receiving probe is arranged so that an eccentric distance between a transmission sound axis of the transmitting probe and a reception sound axis of the eccentrically arranged receiving probe is greater than zero;
An ultrasonic inspection apparatus, characterized in that a focal point of the eccentrically disposed receiving probe is located closer to the transmitting probe than a focal point of the transmitting probe.
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波検査装置。 2. The ultrasonic inspection device according to claim 1, wherein a beam incidence area of the eccentrically disposed receiving probe on the object to be inspected is larger than a beam incidence area of the transmitting probe on the object to be inspected.
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波検査装置。 2. The ultrasonic inspection device according to claim 1, wherein the scanning measurement device includes an installation angle adjustment unit that adjusts an inclination of the eccentrically disposed receiving probe so that an angle θ between the transmitting sound axis and the receiving sound axis satisfies 0°<θ<90°.
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波検査装置。 2. The ultrasonic inspection apparatus according to claim 1, wherein the eccentrically disposed receiving probe includes a plurality of unit probes.
ことを特徴とする請求項9に記載の超音波検査装置。 The ultrasonic inspection device according to claim 9, characterized in that the control device includes a defect information determination unit that determines information regarding a defect in the object to be inspected based on a reception signal of a unit probe among the plurality of unit probes that receives a scattered wave generated by scattering of the irradiated ultrasonic beam at a defect in the object to be inspected.
ことを特徴とする請求項9に記載の超音波検査装置。 The ultrasonic inspection device according to claim 9 , wherein the plurality of unit probes are arranged radially around the sound transmission axis.
ことを特徴とする請求項9に記載の超音波検査装置。 The ultrasonic inspection device according to claim 9 , wherein at least two of the unit probes are arranged at positions with the same eccentricity distance.
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波検査装置。 The ultrasonic inspection device according to claim 1, characterized in that the length of the transducer of the eccentrically arranged receiving probe in the eccentric direction of the receiving sound axis relative to the transmitting sound axis is longer than the length in a direction along the surface of the object to be inspected and perpendicular to the eccentric direction.
ことを特徴とする請求項1又は9に記載の超音波検査装置。 10. The ultrasonic inspection apparatus according to claim 1 , wherein the scanning measurement device includes a coaxially arranged receiving probe arranged at a position where the eccentricity distance is zero.
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、
前記被検査体に関して前記送信プローブの反対側に設置されて前記超音波ビームを受信する偏心配置受信プローブと、
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の位置に配置された同軸配置受信プローブと、を備え、
前記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、
前記同軸配置受信プローブの焦点距離は、前記偏心配置受信プローブの焦点距離よりも短い
ことを特徴とする超音波検査装置。 1. An ultrasonic inspection apparatus for inspecting an object to be inspected by irradiating an ultrasonic beam onto the object to be inspected through a gas, comprising:
a scanning and measuring device that scans and measures the object to be inspected with the ultrasonic beam, and a control device that controls driving of the scanning and measuring device,
The scanning measurement device is
a transmitting probe for emitting the ultrasonic beam;
an eccentrically disposed receiving probe disposed on the opposite side of the transmitting probe with respect to the object to receive the ultrasonic beam;
a coaxially arranged receiving probe arranged at a position where the eccentricity between the transmission sound axis of the transmitting probe and the reception sound axis of the eccentrically arranged receiving probe is zero,
the eccentrically disposed receiving probe is disposed such that the eccentric distance is greater than zero;
An ultrasonic inspection device, characterized in that a focal length of the coaxially arranged receiving probe is shorter than a focal length of the eccentrically arranged receiving probe.
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、
前記被検査体に関して前記送信プローブの反対側に設置されて前記超音波ビームを受信する偏心配置受信プローブと、
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の位置に配置された同軸配置受信プローブと、を備え、
前記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の出力信号と前記同軸配置受信プローブの出力信号とを合成する干渉信号生成部を備える
ことを特徴とする超音波検査装置。 1. An ultrasonic inspection apparatus for inspecting an object to be inspected by irradiating an ultrasonic beam onto the object to be inspected through a gas, comprising:
a scanning and measuring device that scans and measures the object to be inspected with the ultrasonic beam, and a control device that controls driving of the scanning and measuring device,
The scanning measurement device is
a transmitting probe for emitting the ultrasonic beam;
an eccentrically disposed receiving probe disposed on the opposite side of the transmitting probe with respect to the object to receive the ultrasonic beam;
a coaxially arranged receiving probe arranged at a position where the eccentricity between the transmission sound axis of the transmitting probe and the reception sound axis of the eccentrically arranged receiving probe is zero,
the eccentrically disposed receiving probe is disposed such that the eccentric distance is greater than zero;
The ultrasonic inspection device according to claim 1, wherein the control device includes an interference signal generating unit that combines an output signal of the eccentrically arranged receiving probe and an output signal of the coaxially arranged receiving probe.
ことを特徴とする請求項16に記載の超音波検査装置。 The ultrasonic inspection device according to claim 16 , wherein the interference signal generating unit performs signal synthesis in the time domain.
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、
前記被検査体に関して前記送信プローブの反対側に設置され、前記送信プローブの送信音軸とは異なる位置に受信音軸を有するとともに、前記送信プローブの焦点距離よりも長い焦点距離を有する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、
受信した前記超音波ビームの信号を基に、信号強度データを生成する解析ステップと、
を含むことを特徴とする超音波検査方法。 1. An ultrasonic inspection method for inspecting an object to be inspected by irradiating an ultrasonic beam onto the object to be inspected through a gas, comprising:
An emission step of emitting an ultrasonic beam from a transmitting probe;
a receiving step of receiving the ultrasonic beam with an eccentrically disposed receiving probe that is disposed on the opposite side of the transmitting probe with respect to the object under test , has a receiving sound axis at a position different from the transmitting sound axis of the transmitting probe, and has a focal length longer than that of the transmitting probe ;
an analysis step of generating signal intensity data based on the received ultrasonic beam signal;
1. An ultrasonic inspection method comprising:
ことを特徴とする請求項18に記載の超音波検査方法。 20. The ultrasonic inspection method according to claim 18, further comprising a determination step of determining whether or not the signal intensity data generated in the analysis step is equal to or greater than a preset threshold value, thereby determining whether or not the object to be inspected has a defect.
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、
前記被検査体に関して前記送信プローブの反対側に設置され、前記送信プローブの送信音軸とは異なる位置に受信音軸を有するとともに、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焦点を有する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、
受信した前記超音波ビームの信号を基に、信号強度データを生成する解析ステップと、
を含むことを特徴とする超音波検査方法。 1. An ultrasonic inspection method for inspecting an object to be inspected by irradiating an ultrasonic beam onto the object to be inspected through a gas, comprising:
An emission step of emitting an ultrasonic beam from a transmitting probe;
a receiving step of receiving the ultrasonic beam with an eccentrically disposed receiving probe that is disposed on the opposite side of the transmitting probe with respect to the object under test, has a receiving sound axis at a position different from the transmitting sound axis of the transmitting probe, and has a focal point that is located on the transmitting probe side relative to the focal point of the transmitting probe;
an analysis step of generating signal intensity data based on the received ultrasonic beam signal;
1. An ultrasonic inspection method comprising:
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