JP2005351718A - 全方位探傷プローブ - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明の目的は、単一のプローブで、被検体の広い領域における欠陥の探傷検査を短時間で実施することができる探傷プローブを提供することである。
【解決手段】
本発明に係わる全方位探傷プローブは、３次元曲面上に配置されてフェーズドアレイを形成する複数の振動子を備えている。
これにより、本発明に係わる全方位探傷プローブでは、被検体の対向面の法線に対して、法線の周方向に３６０°、法線とのなす角度にして０°から９０°の領域における探傷検査を１回で実施することができる。
【選択図】
図４

Description

本発明は、曲面上に配置されたフェーズドアレイ方式の振動子を用いて被検体の探傷を行う探傷プローブと、それを用いた探傷装置に関する。

金属容器や金属溶接部の欠陥部を探傷する検査として、非破壊検査が広く行われている。非破壊検査は、製品の信頼性および製品運用時の安全性を確保する上で極めて重要なものである。

特に、高温環境下において高圧力が負荷されるガスタービン燃焼器においては、非破壊検査による定期的な安全性の確認が必要不可欠である。

非破壊検査には、超音波探傷センサ（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｓｅｎｓｏｒ：ＵＴセンサ）を用いた超音波探傷装置が使用される。超音波探傷装置は、プローブを有したＵＴセンサと、ＵＴセンサの動作を制御する制御部、ＵＴセンサにより取得したデータの処理を行う演算部、および演算部により処理された処理結果を表示する表示部を備えている。また、プローブは超音波を送受信する複数の振動子と、複数の振動子が配置されている平面あるいは曲面を有する部材とを備えている。

ＵＴセンサの基本的な動作原理は、ＵＴセンサのプローブに備えられる振動子から被検体に向けて超音波が送信される。そして、被検体中に欠陥部が存在すると、発信された超音波が欠陥部で反射され、反射波がプローブの振動子により受信される。プローブの振動子は超音波の送信機と受信機とを兼ねており、この振動子により反射されてきた超音波が受信されることにより被検体中の欠陥部が識別される。

ＵＴセンサのプローブには、単一の振動子を備えるものと、複数の振動子を備えるものとがある。

単一の振動子を備えるプローブは、その振動子の超音波送信面が被検体に対して任意の角度になるように設置される。つまり、プローブは非検体の予め決められた検査部位に対して超音波が送信されるように設置される。このため、被検体の複数箇所を検査したい場合には、その角度毎にプローブを設置して検査を実施する必要がある。

これに対して、複数の振動子を備えるプローブの代表的なものとして”フェーズドアレイ”と呼ばれる方式があり、複数の振動子が１次元的、あるいは２次元的に配列された構造を有している。この１次元的、あるいは２次元的に配列された複数の振動子のうちの２つ以上の振動子により超音波の送受信が行われる。このフェーズドアレイ方式のプローブでは、超音波の送受信を行っている上記２つ以上の振動子から送信される超音波の位相が制御部により電気的に制御されることにより、超音波のビームの向きを電気的に変化させて、被検体中を走査することができる。これにより、フェーズドアレイ方式のプローブを有したフェーズドアレイＵＴセンサを使用すれば、被検体への設置角度を変えずとも、電気的に超音波のビームを振ることのできる許容角度の範囲内で、被検体中の欠陥を走査して識別することができる。

図１（１）は、単一の振動子１を有するプローブを備えた通常のＵＴセンサ２の構成を示している。また、図１（２）は、フェーズドアレイ方式の複数の振動子１ａ、１ｂ、１ｃ、、を有したプローブを備えたフェーズドアレイＵＴセンサ３の構成を示している。図１（２）に示されるフェーズドアレイＵＴセンサ３が備える複数の振動子１ａ、１ｂ、１ｃ、、は、一次元的な直線上に配列されており、当該センサにおいては、電気的に一次元方向の超音波ビームの走査が行われる。

図２Ａに、通常のＵＴセンサ２における超音波の送信および受信の模式図が示されている。通常のＵＴセンサ２は、探傷器９とマルチプローブ１１とを備えている。マルチプローブ１１は、複数のそれぞれ独立した振動子１２を有している。そして、１回の動作で対応した１つの振動子が超音波を送受信する。例えば、図２Ａにおける最左部の振動子が動作するときには、探傷器９に備えられている最左部のパルサ/レシーバ１０が最初にパルサに設定され、ここから超音波の出力指示信号が上記振動子に送信されて、最左部の振動子から超音波１３が被検体に向けて送信される。次に、パルサ/レシーバ１０がレシーバに切り替えられて、このレシーバから超音波を送信したのと同じ振動子に向かって受信指示信号が送信される。そして、被検体中の欠陥により上記超音波が反射されると、超音波を送信したのと同じ振動子により、この反射されて戻ってきた超音波が受信されて被検体中に欠陥が存在するのが認識される。この一連の動作が終了すると、隣接している振動子において順次同一動作が実行されていく。

図２Ｂに、フェーズドアレイＵＴセンサ３における超音波の送信および受信の模式図が示されている。フェーズドアレイＵＴセンサ３は、探傷器４とマルチプローブ６とを備えている。マルチプローブ６は、フェーズドアレイを形成する複数の振動子７を有している。

そして１回の動作で、複数の振動子７のうち２個以上の振動子によって超音波の合成波８が送信され、また受信される。例えば、図２Ｂにおける最左部の３つの振動子が動作するときには、探傷器４に備えられている最左部の３つのパルサ/レシーバ５が最初にパルサに設定され、ここから超音波の出力指示信号が上記３つの振動子にそれぞれ送信されて、最左部の３つの振動子により送信された超音波の合成波８が被検体に向けて送信される。このとき、図示せぬ制御部により、上記３つの振動子から出力される超音波の位相が電気的に制御されており、この制御により、最左部の３つの振動子により送信された超音波の合成波８の向きは特定の範囲内において電気的に走査される。これにより、フェーズドアレイＵＴセンサ３においては、通常のＵＴセンサ２に比べて１回の動作でより広範囲な被検体部位を探傷することができる。次に、最左部の３つのパルサ/レシーバ５がレシーバに切り替えられて、この最左部の３つのパルサ/レシーバ５から超音波を送信したのと同じ３つの振動子に向かって受信指示信号が送信される。そして、被検体中の欠陥により上記合成波８が反射されると、超音波を送信したのと同じ振動子により、この反射されて戻ってきた合成波８が受信されて被検体中に欠陥が存在するのが認識される。この一連の動作が終了すると、別の組み合わせの複数の振動子において順次同一動作が実行されていく。

図３Ａは、フェーズドアレイＵＴセンサ３を用いて試験片１４に設けられた欠陥１５を探傷する試験構成を示している。試験片１４上面にフェーズドアレイＵＴセンサ３が設置され、フェーズドアレイＵＴセンサ３のプローブ６に備えられた振動子から試験片１４に向けて超音波の合成波が送信される。このとき、フェーズドアレイＵＴセンサ３のプローブ６に備えられた振動子から送信される超音波の合成波が走査できる領域は、図３Ａ中の試験片１４中に扇形の破線で示されている。

図３Ｂは、図３Ａの試験構成を用いて取得された探傷試験結果を示している。図３Ｂでは、試験片１４中に欠陥１５が存在するのが識別されている。しかしながら、仮にこの欠陥１５がフェーズドアレイＵＴセンサ３の走査領域外に存在していたときには、欠陥１５の存在は現状の試験構成では識別できず、フェーズドアレイＵＴセンサ３と試験片１４との相対的な位置をズラして、再度探傷する必要がある。

上記技術に関連したいくつかの提案がされてきている。

例えば、特開平１１−１６０２９４に開示されている「超音波探触子及びこれを用いた超音波斜角探傷法」では、平面形状が扇形に形成された板状シューと、当該シューの円弧面に一次元的に配列された振動子群とからなる超音波探触子において、シューのビーム出口面を、シューの扇形面に対して傾斜させた超音波探触子が提案されている。

また、特開平２００１−３４３３７０に開示されている「超音波探傷方法」では、実際の探傷対象材と同じ材質の試験片に対し、探触子から発信する超音波の入射角を変えて探傷することにより、欠陥信号とノイズ信号の入射依存性データを求め、この入射依存性データからデータ重み付け関数を求めること、および実際の探傷対象材に対して探触子から発信する超音波の入射角を変えて探傷し、この実際の探傷データに対してデータ重み付け関数により重み付けをすることにより、探傷データのＳＮ比を向上させて欠陥を検出する超音波探傷方法が提案されている。

特開平１１−１６０２９４号 特開２００１−３４３３７０号

本発明の目的は、単一のプローブにより、被検体の３次元的な広い範囲において欠陥の探傷をすることができる探傷プローブを提供することである。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用する括弧付き符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明の超音波探傷プローブは、フェーズドアレイを形成する複数の超音波振動子（１００Ａ、１００Ｂ、４００Ａ、４００Ｂ）と、複数の超音波振動子（１００Ａ、１００Ｂ、４００Ａ、４００Ｂ）が配置される曲面（２００，９００，１０００）を有した部材とを備える。

また、本発明の超音波探傷プローブは、超音波振動子（１００Ａ、１００Ｂ）は振動面を有し、複数の超音波振動子（１００Ａ、１００Ｂ）のうち、任意の３つの超音波振動子の振動面の法線が同一平面上にない。

また、本発明の超音波探傷プローブが備える曲面（９００）は凹型曲面である。

また、本発明の超音波探傷プローブが備える曲面（２００）は凸型曲面である。

また、本発明の超音波探傷プローブの複数の超音波振動子（１００Ａ、１００Ｂ）のうち、超音波を送信する振動子と超音波を送信する振動子とが異なる。

また、本発明の超音波探傷プローブが備える曲面（１０００）はかまぼこ型曲面であり、且つ、複数の超音波振動子（４００Ａ）はリニアアレイ方式である。

また、本発明の超音波探傷プローブが備えるリニアアレイ方式の超音波振動子（４００Ｂ）はマトリックス状に配列される。

また、本発明の超音波探傷プローブは、複数の超音波振動子（１００Ｃ）と、複数の超音波振動子（１００Ｃ）が配置される曲面（９００）を有した部材とを備える。

また、本発明の超音波探傷装置は、超音波探傷プローブ（３００Ａ、３００Ｂ、５００、６００、１１００）と、超音波探傷プローブを制御してデータを取得する制御部（１１１）と、制御部（１１１）で取得されたデータを処理する演算部（１１２）と、演算部（１１２）により処理された処理結果を表示する表示部（１１０）とを備える。

また、本発明の超音波探傷方法は、曲面（２００，９００，１０００）に配置されてフェーズドアレイを形成する複数の超音波振動子（１００Ａ、１００Ｂ、４００Ａ、４００Ｂ）のうち、任意の組み合わせの超音波振動子から超音波ビームを送信するステップと、送信された超音波ビームが被検体中の欠陥により反射されて戻ってくる反射波を、複数の超音波振動子または任意の組み合わせの超音波振動子により受信するステップとを備える。

また、本発明の超音波探傷方法は、曲面（９００）に配置された超音波振動子（１００Ｃ）から超音波ビームを送信するステップと、送信された超音波ビームが被検体中の欠陥により反射されて戻ってくる反射波を、超音波振動子（１００Ｃ）により受信するステップとを備える。

本発明により、単一のプローブにより被検体の３次元的な全方位およびフォーカス位置に関して欠陥の探傷をすることができる探傷プローブを提供することができる。

また、本発明により極めて短時間で探傷検査を実行することができる。

添付図面を参照して、本発明による全方位探傷プローブを実施するための最良の形態を以下に説明する。

（第１の実施形態）
図４は、本発明の実施の形態１に係わる全方位探傷プローブの構成を示している。本実施の形態の全方位探傷プローブは、半球状の凹型曲面９００を有する部材と、フェーズドアレイを形成する複数の振動子１００Ａとを備えている。そして、それぞれの振動子は振動面を備えている。複数の振動子１００Ａが半球状の凹型曲面９００上に３次元的に配置されてプローブ３００Ａが形成されている。半球状の凹型曲面９００の中心に対する法線と、半球状の凹型曲面９００上の任意部位の法線とのなす角θは、０°≦θ≦９０°に設定されている。これにより、半球状の凹型曲面９００の中心に対する法線と、半球状の凹型曲面９００上に配置された任意の振動子の振動面に対する法線とのなす角θは、０°≦θ≦９０°に設定される。

プローブ３００Ａは、複数の振動子１００Ａの配置されている凹型曲面９００の中心に対する法線と被検体１４０の対向面の法線とが平行になるように、くさび材８００を介して被検体１４０に接合される。これにより、プローブ３００Ａの振動子から送信される超音波ビーム１７のビームスキャン方向１８は、被検体１４０に対して、半球状の凹型曲面９００の中心に対する法線の周方向に３６０°、法線とのなす角度にして０°から９０°の領域をカバーし、この領域における探傷検査が１回で行われる。この探傷検査は、フェーズドアレイを形成している複数の振動子１００Ａが半球状の凹型曲面９００上に配置されることにより実現される。

本実施の形態における動作原理は、背景技術におけるフェーズドアレイＵＴセンサ３の超音波の送信および受信方式と同様である。つまり、本実施の形態においては、１回の動作で複数の振動子１００Ａのうち２個以上の振動子によって超音波が合成されて超音波ビーム１７が送信され、また受信される。例えば、任意の３つの振動子が動作するときには、任意の３つの振動子に対応し、本実施の形態のプローブに備えられている図示せぬパルサ/レシーバがそれぞれ最初にパルサに設定され、ここから超音波の出力指示信号が上記３つの振動子にそれぞれ送信されて、任意の３つの振動子により合成された超音波ビーム１７が被検体１４０に向けて送信される。このとき、図示せぬ制御部により、上記３つの振動子から出力される超音波の位相が電気的に制御されており、この制御により、任意の３つの振動子により合成された超音波ビーム１７のビームスキャン方向１８は特定の範囲内において電気的に走査される。これにより、本実施の形態においては１回の動作でより広範囲な被検体部位を探傷することができる。次に、任意の３つの振動子に対応したパルサ/レシーバがレシーバに切り替えられて、上記パルサ/レシーバのそれぞれから超音波を送信したのと同じ３つの振動子に向かって受信指示信号が送信される。そして、被検体中の欠陥により上記超音波ビーム１７が反射されると、超音波を送信したのと同じ振動子により、この反射されて戻ってきた超音波ビーム１７が受信されて被検体１４０中に欠陥が存在するのが認識される。この一連の動作が終了すると、別の組み合わせの複数の振動子において順次同一動作が実行されていく。

但し、本実施の形態においては、超音波を送受信する２つ以上の振動子の組み合わせは３次元的に自由に選択される。

本実施の形態により、被検体１４０に対して、プローブ３００Ａの半球状凹型曲面９００の中心に対する法線の周方向に３６０°、法線とのなす角度で０°から９０°の領域の探傷検査を１回で行なうことができる。また、３次元配列のフェーズドアレイ方式のプローブ３００Ａを用いることにより、短時間で検査を実施することができる。さらに、複数の振動子１００Ａの配置されている３次元曲面が半球状の凹型であるため、少ない振動子数で被検体１４０に対する超音波の合成波のフォーカシングを行うことができる。

（第２の実施形態）
図５は、本発明の実施の形態２に係わる全方位探傷プローブの構成を示している。本実施の形態の基本的な構成および動作原理は実施の形態１に係わる全方位探傷プローブと同様である。但し、実施の形態１において超音波の合成波を出力する振動子群と被検体１４０にある欠陥１５により反射されてくる超音波を受信する振動子群とは、背景技術におけるフェーズドアレイＵＴセンサ３の超音波の送信および受信の説明にあるように同一群であったものが、本実施の形態においては同じである必要はない。つまり、反射されてきた超音波を、発信したのとは異なる振動子群で受信することができる。さらには、半球状の凹型曲面９００上に配置されている全ての振動子で反射されてきた超音波を受信してもよい。これにより、被検体１４０にどのような傾きで欠陥１５が生じていても検出できる確率が向上する。

（第３の実施形態）
図６は、本発明の実施の形態３に係わる全方位探傷プローブの構成を示している。本実施の形態の全方位探傷プローブは、半球状の凸型曲面２００を有する部材と、フェーズドアレイを形成する複数の振動子１００Ｂとを備えている。そして、それぞれの振動子は振動面を備えている。複数の振動子１００Ｂが半球状の凸型曲面２００上に３次元的に配置されてプローブ３００Ｂが形成されている。半球状の凸型曲面２００の中心に対する法線と、半球状の凸型曲面２００上の任意部位の法線とのなす角θは、０°≦θ≦９０°に設定されている。これにより、半球状の凸型曲面２００の中心に対する法線と、半球状の凸型曲面２００上に配置された任意の振動子の振動面に対する法線とのなす角θは、０°≦θ≦９０°に設定される。

プローブ３００Ｂは、複数の振動子１００Ｂの配置されている凸型曲面２００の中心に対する法線と被検体１４０の対向面の法線とが平行になるように、くさび材８００を介して被検体１４０に接合される。これにより、プローブ３００Ｂの振動子から送信される超音波ビーム１７のビームスキャン方向１８は、被検体１４０に対して、半球状の凸型曲面２００の中心に対する法線の周方向に３６０°、法線とのなす角度にして０°から９０°の領域をカバーし、この領域における探傷検査が１回で行われる。この探傷検査は、フェーズドアレイを形成している複数の振動子１００Ｂが半球状の凸型曲面２００上に配置されることにより実現される。

本実施の形態における動作原理は、背景技術におけるフェーズドアレイＵＴセンサ３の超音波の送信および受信方式および実施の形態１および２と同様なので省略する。但し、本実施の形態においては、超音波を送受信する２つ以上の振動子の組み合わせは３次元的に自由に選択できる。

本実施の形態により、被検体１４０に対して、プローブ３００Ｂの半球状凸型曲面２００の中心に対する法線の周方向に３６０°、法線とのなす角度で０°から９０°の領域の探傷検査を１回で行なうことができる。また、３次元配列のフェーズドアレイ方式のプローブ３００Ｂを用いることにより、短時間で検査を実施することができる。

（第４の実施形態）
図７は、本発明の実施の形態４に係わる全方位探傷プローブの構成を示している。本実施の形態の基本的な構成および動作原理は実施の形態３に係わる全方位探傷プローブと同様である。但し、実施の形態３において超音波の合成波を出力する振動子群と被検体１４０にある欠陥１５により反射されてくる超音波を受信する振動子群とは、背景技術におけるフェーズドアレイＵＴセンサ３の超音波の送信および受信の説明にあるように同一群であったものが、本実施の形態においては実施の形態２と同様に、同じである必要はない。つまり、反射されてきた超音波を発信したのとは異なる振動子群で受信することができる。さらには、半球状の凸型曲面２００上に配置されている全ての振動子で反射されてきた超音波を受信してもよい。これにより、被検体１４０にどのような傾きで欠陥１５が生じていても検出できる確率が向上する。

（第５の実施形態）
図８は、本発明の実施の形態５に係わる全方位探傷プローブの構成を示している。本実施の形態の全方位探傷プローブ５００は、かまぼこ型曲面１０００と、複数のリニアアレイ（振動子）４００Ａとを備えている。ここで、かまぼこ型曲面とは、平面を一方向に対して曲率を持たせた３次元曲面である。そして、それぞれのリニアアレイ４００Ａは、振動面を備えている。複数のリニアアレイ（振動子）４００Ａが、かまぼこ型曲面１０００の凹部上に３次元的に配置されてプローブ５００が形成されている。かまぼこ型曲面１０００の中心に対する法線と、かまぼこ型曲面１０００上の任意部位の法線とのなす角θは、０°≦θ≦９０°に設定されている。これにより、かまぼこ型曲面１０００の中心に対する法線と、かまぼこ型曲面１０００の凹部上に配置された任意のリニアアレイ４００Ａの振動面の法線とのなす角θは、０°≦θ≦９０°に設定される。

プローブ５００は、複数のリニアアレイ（振動子）４００Ａの配置されているかまぼこ型曲面１０００の中心に対する法線と被検体１４０の対向面の法線とが平行になるように、くさび材８００を介して被検体１４０に接合される。これにより、被検体１４０に対して、かまぼこ型曲面１０００の長手方向の幅の範囲内において、かまぼこ型曲面１０００の中心に対する法線とのなす角度にして０°から９０°の領域における探傷検査が１回で行われる。この探傷検査は、リニアアレイ４００Ａが、かまぼこ型曲面１０００の凹部上に３次元的に配置されることにより実現される。

本実施の形態における動作原理は、背景技術におけるフェーズドアレイＵＴセンサ３の超音波の送信および受信方式および実施の形態１から４までと同様なので省略する。

本実施の形態により、被検体１４０に対して、プローブ５００のかまぼこ型曲面１０００の長手方向の幅の範囲内において、かまぼこ型曲面１０００の中心に対する法線とのなす角度にして０°から９０°の領域における探傷検査を１回の走査で行うことができる。また、３次元配列のフェーズドアレイ方式のプローブ５００を用いることにより、短時間で検査を実施することができる。さらに、複数のリニアアレイ（振動子）４００Ａの配置されている３次元曲面が、かまぼこ型曲面１０００の凹部上であるため、少ないリニアアレイ（振動子）数で被検体１４０に対する超音波の合成波のフォーカシングを行うことができる。

（第６の実施形態）
図９は、本発明の実施の形態６に係わる全方位探傷プローブの構成を示している。本実施の形態の基本的な構成および動作原理は実施の形態５に係わる全方位探傷プローブと同様である。但し、実施の形態５に備えられていたリニアアレイ（振動子）４００Ａに換わって、マトリックス状に配置されたリニアアレイ（振動子）４００Ｂを備えている。マトリックス状に配置されたリニアアレイ（振動子）４００Ｂを備えていることにより、かまぼこ型曲面１０００の長手方向に対しても各々の振動子群による合成波のビームを走査させることができるようになる。これにより、プローブ６００のかまぼこ型曲面１０００の中心に対する法線の周方向に３６０°、法線とのなす角度で０°から９０°の領域の探傷検査を１度に行なうことができる。従って本実施の形態においては、実施の形態５と比較して１回の検査において走査する探傷領域が広くなり、且つ、より広範囲からの反射波を検出できる。この結果、非検体１４０に対する欠陥１５の検出効率が向上する。

（第７の実施形態）
図１０は、本発明の実施の形態７に係わる全方位探傷プローブの構成を示している。本実施の形態の全方位探傷プローブ１１００は、半球状の凹型曲面９００を備えた部材と、フェーズドアレイを形成しない複数の振動子１００Ｃとを備えている。複数の振動子１００Ｃは半球状の３次元凹型曲面９００上に離散的に配置されてプローブ１１００が形成されている。また、半球状の凹型曲面９００の中心に対する法線と、半球状の凹型曲面９００上に離散的に配置された任意の振動子の面に対する法線とのなす角θは、０°、４５°、６０°というように、０°≦θ≦９０°の範囲内で予め決められた角度方向に限定して設定されている。

プローブ１１００は、複数の振動子１００Ｃの配置されている凹型曲面９００の中心に対する法線と被検体１４０の対向面の法線とが平行になるように、くさび材８００を介して被検体１４０に接合される。これにより、被検体１４０に対して、半球状の凹型曲面９００の中心に対する法線の周方向に３６０°、法線とのなす角θにして０°、４５°、６０°というように、０°≦θ≦９０°の範囲内で予め決められた角度方向の領域における探傷検査が、複数の振動子１００Ｃのそれぞれの振動子毎に行われる。この探傷検査は、通常のＵＴセンサ２が、３次元の凹型曲面９００上に配置されることにより実現される。

本実施の形態における動作原理は、背景技術における通常のＵＴセンサ２の超音波の送信および受信と同様なので省略する。

本実施の形態により、被検体１４０に対して、プローブ１１００の半球状凹型曲面９００の中心に対する法線の周方向に３６０°、法線とのなす角度で０°から９０°の間の任意の角度における探傷を行なうことができる。また、本実施の形態においては、超音波を送受信する振動子１００が決められた方向に向けてのみ３次元的に配置されることにより、少ない振動子数で被検体１４０の探傷したい領域に限っての探傷を実施するのに非常に効率的である。また、少ない振動子数、あるいはフェーズドアレイ方式で必要であった電気的な位相の制御を必要とせず検査が実施できるため、試験コストを削減することができる。

（第８の実施形態）
図１１は、本発明の実施の形態８に係わる超音波探傷装置の構成を示している。本実施の形態の超音波探傷装置１１５は、実施の形態１から７までに記載の全方位探傷プローブ（３００Ａ、３００Ｂ、５００、６００、１１００）のうちいずれか１つと（このプローブが、背景技術におけるセンサに対応する）、全方位探傷プローブを制御してデータを取得する制御部（１１１）と、制御部（１１１）で取得されたデータを処理する演算部（１１２）と、演算部（１１２）により処理された処理結果を表示する表示部（１１０）とを備えている。全方位探傷プローブ（３００Ａ、３００Ｂ、５００、６００、１１００）は実施の形態１から７までに記載されているのと同様に、くさび材８００を介して被検体１４０に設置されている。

本実施の形態の超音波探傷装置１１５で被検体１４０の探傷が開始されると、制御部１１１から全方位探傷プローブ（３００Ａ、３００Ｂ、５００、６００、１１００）に対して超音波の送信指示が出される。制御部１１１からの超音波送信指示により、全方位探傷プローブの振動子から被検体１４０に対して超音波が送信される。そして、被検体１４０中に欠陥が存在すると、その欠陥により全方位探傷プローブから送信された超音波が反射され、この反射されて戻ってきた超音波は全方位探傷プローブの振動子により受信される。制御部１１１は、全方位探傷プローブに対して超音波の発信および受信の指示のほかに、全方位探傷プローブがフェーズドアレイ方式の場合には、複数の振動子の組み合わせを順次指定して、それらの振動子群の位相を電気的に制御することにより、超音波の合成波のビームの向きをスキャンして被検体１４０中の欠陥を広範囲に渡って走査する。また、全方位探傷プローブが通常のマルチプローブにより形成されている場合には、複数の振動子から１つの振動子を指定して動作させ、指定された振動子による探傷が終了すると次の振動子の動作指示を行うことにより、振動子全体の動作が制御される。これにより、マルチプローブによる被検体１４０の探傷が実施される。

全方位探傷プローブによる動作原理については、すでに実施の形態１から７までに説明されているのでここでは省略する。また、本実施の形態の超音波探傷装置の効果については、そのときに備えられる実施の形態１から７までの全方位探傷プローブにおいて述べられているものと同等である。

本実施の形態の超音波探傷装置を用いることにより、単一のプローブで、被検体１４０の広い範囲に渡る欠陥の探傷を短時間で実施することができる。

（ａ）従来のＵＴセンサの構成を示す図である。 （ｂ）従来のフェーズドアレイＵＴセンサの構成を示す図である。 従来のＵＴセンサにおける超音波の送信および受信の模式図である。 従来のフェーズドアレイＵＴセンサにおける超音波の送信および受信の模式図である。 従来のフェーズドアレイＵＴセンサを用いた試験コンフィギュレーションを示す図である。 従来のフェーズドアレイＵＴセンサを用いた試験により取得された探傷映像を示す図である。 実施の形態１に係わる全方位探傷プローブの構成を示す図である。 実施の形態２に係わる全方位探傷プローブの構成を示す図である。 実施の形態３に係わる全方位探傷プローブの構成を示す図である。 実施の形態４に係わる全方位探傷プローブの構成を示す図である。 実施の形態５に係わる全方位探傷プローブの構成を示す図である。 実施の形態６に係わる全方位探傷プローブの構成を示す図である。 実施の形態７に係わる全方位探傷プローブの構成を示す図である。 実施の形態８に係わる超音波探傷装置の構成を示す図である。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、７、１２、７００…振動子
２…通常のＵＴセンサ
３…フェーズドアレイＵＴセンサ
４、９…探傷器
５、１０…パルサ/レシーバ
８…超音波合成波
１１…マルチプローブ
１３…１プローブの超音波
１４…試験片
１５…欠陥
１６…探傷映像
１７…超音波ビーム
１８…ビームスキャン方向
１９…超音波ビーム反射波
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ…振動子
１１０…表示部
１１１…制御部
１１２…演算部
１１５…超音波探傷装置
１４０…被検体
２００…凸型曲面
４００…リニアアレイ（振動子）
６、３００Ａ、３００Ｂ、５００、６００、１１００…プローブ
８００…くさび材
９００…凹型曲面
１０００…かまぼこ型曲面

Claims (12)

1. フェーズドアレイを形成する複数の超音波振動子と、
   前記複数の超音波振動子が配置される曲面を有した部材と
   を具備する超音波探傷プローブ。
2. 請求項１に記載の超音波探傷プローブにおいて、
   前記超音波振動子は振動面を有し、
   前記複数の超音波振動子のうち、任意の３つの超音波振動子の前記振動面の法線が同一平面上にない超音波探傷プローブ。
3. 請求項１または２に記載の超音波探傷プローブにおいて、
   前記曲面は凹型曲面である超音波探傷プローブ。
4. 請求項１または２に記載の超音波探傷プローブにおいて、
   前記曲面は凸型曲面である超音波探傷プローブ。
5. 請求項３または４に記載の超音波探傷プローブにおいて、
   前記複数の超音波振動子のうち、超音波を送信する振動子と超音波を受信する振動子とが異なる超音波探傷プローブ。
6. 請求項１に記載の超音波探傷プローブにおいて、
   前記曲面はかまぼこ型曲面であり、前記複数の超音波振動子はリニアアレイ方式である超音波探傷プローブ。
7. 請求項６に記載の超音波探傷プローブにおいて、
   前記複数の超音波振動子はマトリックス状に配列される超音波探傷プローブ。
8. 複数の超音波振動子と、
   前記複数の超音波振動子が配置される曲面を有した部材と
   を具備する超音波探傷プローブ。
9. 請求項８に記載の超音波探傷プローブにおいて、
   前記曲面は凹型曲面である超音波探傷プローブ。
10. 請求項１から８までに記載のいずれか一項の超音波探傷プローブと、
    前記超音波探傷プローブを制御してデータを取得する制御部と、
    前記制御部で取得されたデータを処理する演算部と、
    前記演算部により処理された処理結果を表示する表示部と
    を具備する超音波探傷装置。
11. 曲面に配置されてフェーズドアレイを形成する複数の超音波振動子のうち、任意の組み合わせの超音波振動子から超音波ビームを送信するステップと、
    前記送信された超音波ビームが被検体中の欠陥により反射されて戻ってくる反射波を、前記複数の超音波振動子または前記任意の組み合わせの超音波振動子により受信するステップと
    を具備する超音波探傷方法。
12. 曲面に配置された超音波振動子から超音波ビームを送信するステップと、
    前記送信された超音波ビームが被検体中の欠陥により反射されて戻ってくる反射波を、前記超音波振動子により受信するステップと
    を具備する超音波探傷方法。

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