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JP2008039629A - Ultrasonic flaw detector and ultrasonic flaw detection method using it - Google Patents

Ultrasonic flaw detector and ultrasonic flaw detection method using it Download PDF

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JP2008039629A
JP2008039629A JP2006215493A JP2006215493A JP2008039629A JP 2008039629 A JP2008039629 A JP 2008039629A JP 2006215493 A JP2006215493 A JP 2006215493A JP 2006215493 A JP2006215493 A JP 2006215493A JP 2008039629 A JP2008039629 A JP 2008039629A
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JP
Japan
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flaw detection
ultrasonic flaw
acoustic lens
medium
ultrasonic
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Pending
Application number
JP2006215493A
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Japanese (ja)
Inventor
Hironori Okauchi
宏憲 岡内
Mamoru Nishio
護 西尾
Hideyuki Hirasawa
英幸 平澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic flaw detector capable of focusing an ultrasonic beam in a direction orthogonal to the arraying direction of vibrators, and an ultrasonic flaw detection method using it. <P>SOLUTION: The device includes a phased array probe 11 formed by arraying a plurality of vibrators 12 in a prescribed direction, and an acoustic lens 13 provided in contact with a transmission/reception face of the ultrasonic beam from the phased array probe 11. The acoustic lens 13 includes a groove 14 opened to the phased array probe 11 side, having a longitudinal direction formed in parallel with the arraying direction of the plurality of vibrators, and bent in a direction orthogonal to the arraying direction. A medium having sound velocity different from the acoustic lens 13 is filled in the groove 14. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、被検体の探傷を行う場合に用いられる超音波探傷装置に関し、特に超音波ビームの集束を容易に行うことができる超音波探傷装置、及びそれを用いた超音波探傷方法に関する。   The present invention relates to an ultrasonic flaw detector used for flaw detection of a subject, and more particularly to an ultrasonic flaw detector capable of easily focusing an ultrasonic beam and an ultrasonic flaw detection method using the same.

被検体における欠陥の有無などを、超音波を用いて検査する超音波探傷において、従来から、所定の方向に配列された複数の振動子を備えるフェーズドアレイ探触子が用いられている。フェーズドアレイ探触子を用いる場合、各振動子を励振するタイミングを制御することによって、超音波ビームの伝搬方向及び焦点位置を移動させることが可能になるという利点がある。   2. Description of the Related Art Conventionally, a phased array probe including a plurality of transducers arranged in a predetermined direction has been used in ultrasonic flaw detection that uses ultrasonic waves to inspect the presence or absence of defects in a subject. When the phased array probe is used, there is an advantage that the propagation direction and the focal position of the ultrasonic beam can be moved by controlling the timing of exciting each transducer.

しかしながら、複数の振動子が一列に配列されたフェーズドアレイ探触子の場合、振動子の配列方向と同一の方向の超音波ビームを集束することはできても、その配列方向と直交する方向の超音波ビームを集束することはできない。このように、複数の振動子が一列に配列されたフェーズドアレイ探触子では、超音波ビームに方向性ができることになるため、被検体が有する欠陥の形状によっては判定結果が異なるという不都合が生じ得る。   However, in the case of a phased array probe in which a plurality of transducers are arranged in a line, an ultrasonic beam in the same direction as the transducer arrangement direction can be focused, but in a direction orthogonal to the arrangement direction. The ultrasonic beam cannot be focused. As described above, in a phased array probe in which a plurality of transducers are arranged in a row, the ultrasonic beam can be directed, so that the determination result varies depending on the shape of the defect of the subject. obtain.

そこで、振動子の配列方向と直交する方向の超音波ビームを集束させるべく、以下のような方法が提案されている。   Therefore, the following method has been proposed in order to focus an ultrasonic beam in a direction orthogonal to the arrangement direction of the transducers.

第1に、振動子の配列方向と直交する方向に湾曲したフェーズドアレイ探触子を用いる方法が提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。フェーズドアレイ探触子をこのような形状とすることによって、振動子の配列方向のみではなく、その配列方向に直交する方向の超音波ビームをも集束することが可能となる。   First, a method using a phased array probe curved in a direction perpendicular to the arrangement direction of transducers has been proposed (see, for example, Patent Document 1). By configuring the phased array probe in such a shape, it is possible to focus not only the transducer arrangement direction but also an ultrasonic beam in a direction orthogonal to the arrangement direction.

第2に、音響レンズを備えた超音波探傷装置を用いて、水浸探傷法により超音波探傷を行う方法が提案されている。図8は、この場合の超音波探傷装置の構成を示す側面図であり、図9は、同じく超音波探傷装置の構成を示す正面図である。   Secondly, a method of performing ultrasonic flaw detection by a water immersion flaw detection method using an ultrasonic flaw detection apparatus including an acoustic lens has been proposed. FIG. 8 is a side view showing the configuration of the ultrasonic flaw detector in this case, and FIG. 9 is a front view showing the configuration of the ultrasonic flaw detector.

図8及び図9に示すように、従来の超音波探傷装置100は、一列に配された複数の振動子102を備えるフェーズドアレイ探触子101と、そのフェーズドアレイ探触子101の下方に設けられ、振動子102の配列方向と直交する方向に湾曲した下面を有する音響レンズ103とを具備している。   As shown in FIGS. 8 and 9, a conventional ultrasonic flaw detector 100 is provided with a phased array probe 101 having a plurality of transducers 102 arranged in a row, and below the phased array probe 101. And an acoustic lens 103 having a lower surface curved in a direction orthogonal to the arrangement direction of the transducers 102.

このように音響レンズの下面(超音波が送受信される面)が曲面となっている場合、被検体との直接接触又はギャップ法による探傷が困難となる。したがって、図8及び図9に示すとおり、被検体105を水104に浸水させて探傷を行う水浸探傷法による必要がある。   Thus, when the lower surface of the acoustic lens (the surface on which ultrasonic waves are transmitted and received) is a curved surface, direct contact with the subject or flaw detection by the gap method becomes difficult. Therefore, as shown in FIGS. 8 and 9, it is necessary to use the water immersion flaw detection method in which the test object 105 is immersed in the water 104 for flaw detection.

このように構成することにより、振動子102の配列方向に直交する方向の超音波ビームを集束させることが可能となる。   With this configuration, it is possible to focus an ultrasonic beam in a direction orthogonal to the arrangement direction of the transducers 102.

また、第3に、一列ではなく、マトリクス状に配列された複数の振動子を備えるフェーズドアレイ探触子を用いる方法が提案されている(例えば、特許文献2を参照。)。このように振動子をマトリクス状に敷き詰めることによって、一方向のみではなく、その方向と直交する方向の超音波ビームを集束することが可能となる。
特開2003−158799号公報 特開2005−121660号公報
Third, a method using a phased array probe including a plurality of transducers arranged in a matrix rather than in a single line has been proposed (see, for example, Patent Document 2). By arranging the transducers in a matrix in this way, it is possible to focus an ultrasonic beam not only in one direction but also in a direction orthogonal to that direction.
JP 2003-158799 A JP 2005-121660 A

しかしながら、上記の第1の従来技術による場合、超音波ビームを集束させることができる位置が固定されることになる。そのため、超音波探傷の対象が限定されるという問題がある。本来、焦点位置を自由に変えることができるというのがフェイズアレイ探触子の利点であったが、この第1の従来技術では、この利点が消失してしまうことになる。   However, in the case of the first prior art, the position where the ultrasonic beam can be focused is fixed. Therefore, there is a problem that the target of ultrasonic flaw detection is limited. Originally, it was an advantage of the phase array probe that the focal position can be freely changed. However, this advantage disappears in the first prior art.

また、上記の第2の従来技術による場合、上述したとおり、水浸探傷法によらなければならない。そのため、大規模な装置が必要になるという問題があった。   Further, in the case of the second prior art, as described above, it must be based on the water immersion flaw detection method. Therefore, there is a problem that a large-scale device is required.

さらに、上記の第3の従来技術による場合、振動子を一列に配列する場合と比べて、振動子の数が多くなるため、高コスト化を招くという問題があった。   Furthermore, according to the third prior art, the number of vibrators is increased as compared with the case where the vibrators are arranged in a row, and there is a problem that the cost is increased.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成で、振動子の配列方向と直交する方向の超音波ビームを集束することができる超音波探触子を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic probe capable of focusing an ultrasonic beam in a direction orthogonal to the arrangement direction of transducers with a simple configuration. There is to do.

上述した課題を解決するために、本発明に係る超音波探傷装置は、被検体の超音波探傷に用いられる超音波探傷装置において、複数の振動子を所定の方向に配列してなるフェーズドアレイ探触子と、当該フェーズドアレイ探触子の超音波ビームの送受信面に接して設けられる音響レンズとを備え、前記音響レンズには、当該音響レンズとは音速が異なる媒質が充填されている媒質部が設けられており、当該媒質部は、前記複数の振動子の配列方向と直交する方向に湾曲する湾曲部を有している。   In order to solve the above-described problems, an ultrasonic flaw detection apparatus according to the present invention is a phased array probe comprising a plurality of transducers arranged in a predetermined direction in an ultrasonic flaw detection apparatus used for ultrasonic flaw detection of a subject. A medium part in which the acoustic lens is provided in contact with an ultrasonic beam transmitting / receiving surface of the phased array probe, and the acoustic lens is filled with a medium having a different sound velocity from the acoustic lens The medium portion has a curved portion that curves in a direction orthogonal to the arrangement direction of the plurality of transducers.

このような媒質部が設けられた音響レンズを備えることによって、振動子の配列方向と同一の方向の超音波ビームを集束することができるだけではなく、その配列方向と直交する方向の超音波ビームを集束させることが可能となる。   By providing the acoustic lens provided with such a medium portion, not only can the ultrasonic beam in the same direction as the arrangement direction of the transducers be focused, but also the ultrasonic beam in the direction orthogonal to the arrangement direction can be obtained. It is possible to focus.

上記発明に係る超音波探傷装置において、前記媒質部は、前記フェーズドアレイ探触子側に開放され、その長手方向が前記複数の振動子の配列方向と平行となるように形成され、しかも前記湾曲部を有する溝であってもよい。   In the ultrasonic flaw detector according to the above invention, the medium portion is open to the phased array probe side, is formed so that its longitudinal direction is parallel to the arrangement direction of the plurality of transducers, and the curve The groove | channel which has a part may be sufficient.

また、上記発明に係る超音波探傷装置において、前記フェーズドアレイ探触子の超音波ビームの送受信面は、前記被検体の探傷面に対して所定の角度傾斜して配されているようにしてもよい。   In the ultrasonic flaw detection apparatus according to the invention, the transmission / reception surface of the ultrasonic beam of the phased array probe may be inclined at a predetermined angle with respect to the flaw detection surface of the subject. Good.

このように、フェーズドアレイ探触子が斜角探触子の場合であっても、同様にして、振動子の配列方向と同一の方向及び直交する方向の何れの超音波ビームをも集束させることが可能となる。   In this way, even when the phased array probe is an oblique angle probe, similarly, any ultrasonic beam in the same direction as the transducer arrangement direction and in a direction orthogonal thereto can be focused. Is possible.

また、上記発明に係る超音波探傷装置において、前記音響レンズには、前記溝に充填されている媒質を前記被検体の探傷面へ導くための流路が形成されていてもよい。   In the ultrasonic flaw detection apparatus according to the above invention, a flow path for guiding the medium filled in the groove to the flaw detection surface of the subject may be formed in the acoustic lens.

また、本発明に係る超音波探傷装置を用いた超音波探傷方法は、上記発明に係る超音波探傷装置における溝に対して前記音響レンズとは音速が異なる媒質を継続して供給し、当該溝から溢れた当該媒質を、前記音響レンズと前記被検体との間の接触媒質として用いて前記被検体の超音波探傷を行う。   The ultrasonic flaw detection method using the ultrasonic flaw detector according to the present invention continuously supplies a medium having a sound speed different from that of the acoustic lens to the groove in the ultrasonic flaw detector according to the invention. Using the medium overflowing from the medium as a contact medium between the acoustic lens and the subject, ultrasonic testing of the subject is performed.

このように溝から溢れ出た媒質を接触媒質として用いることによって、より確実な探傷を実現することができる。   By using the medium overflowing from the groove as the contact medium in this way, more reliable flaw detection can be realized.

本発明の超音波探傷装置、及びそれを用いた超音波探傷方法によれば、振動子が所定の方向に配列されてなるフェーズドアレイ探触子を用いて任意の位置に超音波ビームを集束させることができる。   According to the ultrasonic flaw detection apparatus and the ultrasonic flaw detection method using the ultrasonic flaw detection apparatus of the present invention, the ultrasonic beam is focused at an arbitrary position using a phased array probe in which transducers are arranged in a predetermined direction. be able to.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る超音波探傷装置の構成を示す側面図である。また、図2は、図1のII−II線に沿った断面を示す断面図であり、図3は、III−III線に沿った断面を示す断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a side view showing the configuration of the ultrasonic flaw detector according to Embodiment 1 of the present invention. 2 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line II-II in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line III-III.

図1及び図2に示すように、本実施の形態の超音波探傷装置10は、一列に配列された複数の振動子12を備えてなるフェーズドアレイ探触子11と、そのフェーズドアレイ探触子11の下面(超音波ビームの送受信面)側に設けられている音響レンズ13とを備えている。   As shown in FIGS. 1 and 2, an ultrasonic flaw detector 10 according to the present embodiment includes a phased array probe 11 including a plurality of transducers 12 arranged in a row, and the phased array probe. 11 is provided with an acoustic lens 13 provided on the lower surface (transmission / reception surface of the ultrasonic beam) 11 side.

音響レンズ13は、フェーズドアレイ探触子11と超音波探傷の対象である被検体16との間に配されており、その上面はフェーズドアレイ探触子11の下面と接し、その下面は被検体16の上面に接している。   The acoustic lens 13 is disposed between the phased array probe 11 and the subject 16 that is the object of ultrasonic flaw detection, and the upper surface thereof is in contact with the lower surface of the phased array probe 11, and the lower surface is the subject. 16 is in contact with the upper surface.

なお、図1及び図2に示すように、本実施の形態では、音響レンズ13の下面と接触する被検体16の上面(探傷面)は平面であるため、音響レンズ13の下面も平面となっているが、音響レンズ13の下面の形状はこれに限られるわけではなく、被検体16の探傷面の形状に沿うような形状であればよい。   As shown in FIGS. 1 and 2, in the present embodiment, since the upper surface (flaw detection surface) of the subject 16 that contacts the lower surface of the acoustic lens 13 is a flat surface, the lower surface of the acoustic lens 13 is also a flat surface. However, the shape of the lower surface of the acoustic lens 13 is not limited to this, and any shape that conforms to the shape of the flaw detection surface of the subject 16 may be used.

音響レンズ13には、その長手方向が振動子12の配列方向と平行となるように形成された溝14が設けられている。この溝14は、フェーズドアレイ探触子11側に開放されており、且つ、振動子12の配列方向と直交する方向に所定の曲率半径で湾曲する湾曲部15を有している。   The acoustic lens 13 is provided with a groove 14 formed so that its longitudinal direction is parallel to the arrangement direction of the vibrators 12. The groove 14 is open to the phased array probe 11 side, and has a curved portion 15 that is curved with a predetermined radius of curvature in a direction orthogonal to the direction in which the transducers 12 are arranged.

この溝14には、振動子12と音響レンズ13との音響結合に供される媒質としての水が充填されている。   The groove 14 is filled with water as a medium used for acoustic coupling between the vibrator 12 and the acoustic lens 13.

なお、本実施の形態では、このように水が溝14に充填されているが、これに限られるわけではなく、音響レンズ13とは音速が異なる媒質であれば水以外であってもよい。したがって、水の代わりに、例えば樹脂を音響レンズ13の溝14に充填するようにしてもよい。   In the present embodiment, the water is filled in the groove 14 as described above. However, the present invention is not limited to this, and any material other than water may be used as long as the acoustic lens 13 has a different sound velocity. Therefore, instead of water, for example, resin may be filled in the groove 14 of the acoustic lens 13.

図1及び図3に示すように、音響レンズ13には、その上部が溝14と連結され、溝14から溢れた出た水を被検体16の探傷面へ導くための流路19aが設けられている。本実施の形態では、図1及び図3に示すとおり、被検体16の探傷面に接する2本の流路19aが、溝14の長手方向に延設されている。しかし、流路19aの形状はこれに限られるわけではなく、溝14から溢れ出た水を被検体16の探傷面へ導くことができる形状であればよい。   As shown in FIGS. 1 and 3, the acoustic lens 13 is connected to the groove 14 at the top, and is provided with a flow path 19 a for guiding the water overflowing from the groove 14 to the flaw detection surface of the subject 16. ing. In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 3, the two flow paths 19 a in contact with the flaw detection surface of the subject 16 are extended in the longitudinal direction of the groove 14. However, the shape of the flow path 19a is not limited to this, and any shape that can guide the water overflowing from the groove 14 to the flaw detection surface of the subject 16 may be used.

また、図1及び図2に示すように、音響レンズ13には、溝14に対して水を供給するための供給部19bが設けられている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the acoustic lens 13 is provided with a supply portion 19 b for supplying water to the groove 14.

以上のように構成された超音波探傷装置10を用いて超音波探傷を実行する場合、振動子12から発せられた超音波ビーム18は、音響レンズ13内を伝搬し、被検体16の探傷面に垂直に入射する。   When performing ultrasonic flaw detection using the ultrasonic flaw detector 10 configured as described above, the ultrasonic beam 18 emitted from the transducer 12 propagates through the acoustic lens 13 and the flaw detection surface of the subject 16. Incident perpendicular to.

ここで、被検体16の焦点位置17に超音波ビーム18が集束するように、超音波の送受信の制御部(図示せず)によって、各振動子12を励振するタイミングを制御する。これにより、振動子12の配列方向における超音波ビーム18を焦点位置17に集束させることができる。   Here, the timing of exciting each transducer 12 is controlled by a control unit (not shown) for transmitting and receiving ultrasonic waves so that the ultrasonic beam 18 is focused on the focal position 17 of the subject 16. Thereby, the ultrasonic beam 18 in the arrangement direction of the transducers 12 can be focused on the focal position 17.

また、振動子12の配列方向に直交する方向においては、振動子12から発せられた超音波ビーム18は、音響レンズ13に形成された溝14に充填された水の中を伝搬して下方へ進み、湾曲部15にて被検体16の焦点位置17に向かうように集束する。   In the direction orthogonal to the arrangement direction of the transducers 12, the ultrasonic beam 18 emitted from the transducers 12 propagates in the water filled in the grooves 14 formed in the acoustic lens 13 and moves downward. Advancing and focusing at the bending portion 15 toward the focal position 17 of the subject 16.

このように、湾曲部15を有する溝14が音響レンズ13に形成されていることによって、振動子12の配列方向に直交する方向の超音波ビーム18を集束させることが可能となる。   Thus, by forming the groove 14 having the curved portion 15 in the acoustic lens 13, it is possible to focus the ultrasonic beam 18 in a direction orthogonal to the arrangement direction of the transducers 12.

ところで、超音波探傷を実行している間は、供給部19bを介して、溝14に水が継続して供給される。これにより、溝14から水が溢れることになる。溢れ出た水は、流路19に導かれて被検体16の探傷面に到達し、その結果、音響レンズ13と被検体16との間の接触媒質として機能する。   By the way, while performing the ultrasonic flaw detection, water is continuously supplied to the groove 14 via the supply unit 19b. As a result, water overflows from the groove 14. The overflowing water is guided to the flow path 19 and reaches the flaw detection surface of the subject 16, and as a result, functions as a contact medium between the acoustic lens 13 and the subject 16.

たとえ音響レンズ13の被検体16側の面の形状を、被検体16の探傷面の形状に沿うように加工したとしても、音響レンズ13と被検体16との間に微少な隙間は生じる。そこで、このようにして溝14から溢れ出た水を接触媒質として用いることによって、より高精度な探傷を実現することができる。   Even if the shape of the surface of the acoustic lens 13 on the subject 16 side is processed so as to conform to the shape of the flaw detection surface of the subject 16, a minute gap is generated between the acoustic lens 13 and the subject 16. Thus, by using the water overflowing from the groove 14 as a contact medium in this way, it is possible to realize more accurate flaw detection.

なお、この溝14への水の継続的な供給は、そのための装置を設けることにより自動的に行ってもよく、手動で行ってもよい。   The continuous supply of water to the groove 14 may be performed automatically by providing a device therefor, or may be performed manually.

上記のとおり、本実施の形態の超音波探傷装置10によれば、振動子12の配列方向と同一の方向のみならず、その配列方向と直交する方向の超音波ビームの集束が可能となる。なお、上記の第1の従来技術のように、フェーズドアレイ探触子自体の形状を加工するようなことはないため、超音波ビームの集束位置が固定されるようなことはない。また、音響レンズ13の下面の形状を、被検体16の探傷面の形状に沿うように加工することが可能であるため、被検体16との直接接触又はギャップ法による探傷を行うことができる。したがって、上記の第2の従来技術のように、水浸探傷法による必要がなく、大規模な装置が不要となる。さらに、上記の第3の従来技術のように、複数の振動子をマトリクス状に配列するのではなく、一列に配列するのみで足りるため、高コスト化を招くようなこともない。   As described above, according to the ultrasonic flaw detector 10 of the present embodiment, it is possible to focus an ultrasonic beam not only in the same direction as the arrangement direction of the transducers 12 but also in a direction orthogonal to the arrangement direction. Note that unlike the first prior art described above, since the shape of the phased array probe itself is not processed, the focal position of the ultrasonic beam is not fixed. Further, since the shape of the lower surface of the acoustic lens 13 can be processed so as to conform to the shape of the flaw detection surface of the subject 16, flaw detection can be performed by direct contact with the subject 16 or by the gap method. Therefore, unlike the second prior art described above, there is no need for the water immersion flaw detection method, and a large-scale apparatus is not required. Furthermore, unlike the third prior art described above, a plurality of transducers need not be arranged in a matrix but only in a single row, so that the cost is not increased.

なお、溝14が有する湾曲部15の曲率半径または溝14に充填する媒質を変更することによって、超音波ビームの焦点位置を変化させることができる。したがって、所望の焦点位置となるように、湾曲部15の曲率半径または媒質の種類を適宜することになる。   Note that the focal position of the ultrasonic beam can be changed by changing the radius of curvature of the curved portion 15 of the groove 14 or the medium filled in the groove 14. Accordingly, the radius of curvature of the bending portion 15 or the type of medium is appropriately determined so that a desired focal position is obtained.

また、本実施の形態では、図2に示すように、溝14に媒質が充填されているが、媒質が充填される媒質部は湾曲部15を有していればそれ以外の形状のものであってもよく、例えば、図4に示すように、空洞部14aであってもよい。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the groove 14 is filled with a medium. However, if the medium part to be filled with the medium has a curved part 15, it has a shape other than that. For example, as shown in FIG. 4, it may be a cavity 14a.

(実施の形態2)
実施の形態1に係る超音波探傷装置は、垂直探傷法による超音波探傷に用いられるものであった。これに対し、実施の形態2に係る超音波探傷装置は、被検体の探傷面に対して所定の角度傾斜して超音波ビームを入射させる斜角探傷法による超音波探傷に用いられるものである。
(Embodiment 2)
The ultrasonic flaw detection apparatus according to Embodiment 1 is used for ultrasonic flaw detection by the vertical flaw detection method. On the other hand, the ultrasonic flaw detection apparatus according to Embodiment 2 is used for ultrasonic flaw detection by the oblique flaw detection method in which an ultrasonic beam is incident at a predetermined angle with respect to the flaw detection surface of the subject. .

図5は、本発明の実施の形態2に係る超音波探傷装置の構成を示す側面図である。また、図6は、図5のVI−VI線に沿った断面を示す断面図であり、図7は、図5のVII−VII線に沿った断面を示す断面図である。   FIG. 5 is a side view showing the configuration of the ultrasonic flaw detector according to Embodiment 2 of the present invention. 6 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line VI-VI in FIG. 5, and FIG. 7 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line VII-VII in FIG.

図5及び図6に示すように、本実施の形態の超音波探傷装置20は、一列に配された複数の振動子22を備えてなるフェーズドアレイ探触子21と、そのフェーズドアレイ探触子21の裏面側に設けられている音響レンズ23とを備えている。   As shown in FIGS. 5 and 6, the ultrasonic flaw detector 20 of the present embodiment includes a phased array probe 21 including a plurality of transducers 22 arranged in a row, and the phased array probe. 21 is provided with an acoustic lens 23 provided on the back side.

フェーズドアレイ探触子21の超音波ビームの送受信面は、被検体26の探傷面に対して所定の角度傾斜して配されている。これにより、フェーズドアレイ探触子21は斜角探触子として機能することになる。   The ultrasonic beam transmission / reception surface of the phased array probe 21 is inclined with respect to the flaw detection surface of the subject 26 by a predetermined angle. Thereby, the phased array probe 21 functions as an oblique angle probe.

音響レンズ23は、実施の形態1における音響レンズ13の場合と同様に、フェーズドアレイ探触子21の下面(超音波ビームの送受信面)側に設けられている。そして、音響レンズ23の上面はフェーズドアレイ探触子21の下面と接し、その下面は被検体26の上面に接している。上述したとおり、フェーズドアレイ探触子21の超音波ビームの送受信面は、被検体26の探傷面に対して所定の角度傾斜しているため、音響レンズ23の上面も、同様にして被検体26の探傷面に対して所定の角度傾斜している。   The acoustic lens 23 is provided on the lower surface (transmission / reception surface of the ultrasonic beam) side of the phased array probe 21 as in the case of the acoustic lens 13 in the first embodiment. The upper surface of the acoustic lens 23 is in contact with the lower surface of the phased array probe 21, and the lower surface is in contact with the upper surface of the subject 26. As described above, since the transmission / reception surface of the ultrasonic beam of the phased array probe 21 is inclined at a predetermined angle with respect to the flaw detection surface of the subject 26, the upper surface of the acoustic lens 23 is similarly the subject 26. It is inclined at a predetermined angle with respect to the flaw detection surface.

また、実施の形態1における音響レンズ13の場合と同様に、音響レンズ23には、その長手方向が振動子22の配列方向と平行となるように形成された溝24が設けられており、この溝24は、フェーズドアレイ探触子21側に開放されており、且つ、振動子22の配列方向と直交する方向に所定の曲率半径で湾曲する湾曲部25を有している。   As in the case of the acoustic lens 13 in the first embodiment, the acoustic lens 23 is provided with a groove 24 formed so that its longitudinal direction is parallel to the arrangement direction of the transducers 22. The groove 24 is open to the phased array probe 21 side, and has a curved portion 25 that is curved with a predetermined curvature radius in a direction orthogonal to the arrangement direction of the transducers 22.

この溝24には、音響レンズ23と振動子22との音響結合に供される媒質としての水が充填されている。また、実施の形態1の場合と同様に、音響レンズ13には、その上部が溝24と連結され、溝24から溢れた出た水を被検体26の探傷面へ導くための流路29aが設けられている。なお、この媒質が水でなくてもよいことは実施の形態1の場合と同様である。   The groove 24 is filled with water as a medium used for acoustic coupling between the acoustic lens 23 and the vibrator 22. Similarly to the case of the first embodiment, the acoustic lens 13 has an upper portion connected to the groove 24 and a flow path 29 a for guiding the water overflowing from the groove 24 to the flaw detection surface of the subject 26. Is provided. Note that this medium does not have to be water as in the first embodiment.

以上のように構成された超音波探傷装置20を用いて超音波探傷を実行する場合、振動子22から発せられた超音波ビーム28は、音響レンズ23内を伝搬し、被検体26の探傷面に所定の角度傾斜して入射する。   When performing ultrasonic flaw detection using the ultrasonic flaw detector 20 configured as described above, the ultrasonic beam 28 emitted from the transducer 22 propagates through the acoustic lens 23 and the flaw detection surface of the subject 26. Is incident at a predetermined angle.

ここで、実施の形態1の場合と同様に、被検体26の焦点位置27に超音波ビーム28が集束するように、超音波の送受信の制御部(図示せず)によって、各振動子22を励振するタイミングが制御される。これにより、振動子22の配列方向において超音波ビーム28を集束させることができる。   Here, as in the first embodiment, each transducer 22 is controlled by an ultrasonic transmission / reception control unit (not shown) so that the ultrasonic beam 28 is focused on the focal position 27 of the subject 26. The timing of excitation is controlled. Thereby, the ultrasonic beam 28 can be focused in the arrangement direction of the transducers 22.

他方、振動子22の配列方向に直交する方向においては、振動子22から発せられた超音波ビーム28は、音響レンズ23に形成された溝24に充填された水の中を伝搬して下方へ進み、湾曲部25にて焦点位置27に向かうように集束する。   On the other hand, in a direction orthogonal to the arrangement direction of the transducers 22, the ultrasonic beam 28 emitted from the transducers 22 propagates in the water filled in the grooves 24 formed in the acoustic lens 23 and moves downward. Advancing and focusing at the bending portion 25 toward the focal position 27.

このように、湾曲部25を有する溝24が音響レンズ23に形成されていることによって、振動子22の配列方向に直交する方向の超音波ビーム28を集束させることが可能となる。   As described above, since the groove 24 having the curved portion 25 is formed in the acoustic lens 23, the ultrasonic beam 28 in a direction orthogonal to the arrangement direction of the transducers 22 can be focused.

そして、実施の形態1の場合と同様に、超音波探傷を実行している間、供給部29bを介して、溝24に水が継続して供給されることにより、溝24から水が溢れる。溢れ出た水は、流路29aに導かれて被検体26の探傷面に到達し、その結果、音響レンズ23と被検体26との間の接触媒質として機能させる。これによって、より高精度な探傷を実現することができる。この溝24への水の継続的な供給を、自動または手動の何れで行ってもよいことは、実施の形態1の場合と同様である。   As in the case of the first embodiment, while ultrasonic flaw detection is being performed, water is continuously supplied to the groove 24 via the supply unit 29b, so that the water overflows from the groove 24. The overflowing water is guided to the flow path 29 a and reaches the flaw detection surface of the subject 26, and as a result, functions as a contact medium between the acoustic lens 23 and the subject 26. As a result, more accurate flaw detection can be realized. As in the case of the first embodiment, the continuous supply of water to the groove 24 may be performed either automatically or manually.

このように、フェーズドアレイ探触子が斜角探触子である場合、音響レンズの上面、すなわちフェーズドアレイ探触子と接している側の面は、そのフェーズドアレイ探触子と同様に被検体の探傷面に対して所定の角度傾斜した形状にする必要があるものの、音響レンズの下面、すなわち被検体と接している側の面は平面又は被検体の探傷面に沿った形状とすることができる。そのため、音響レンズと被検体の焦点位置との距離は、実施の形態1のようなフェーズドアレイ探触子が垂直探触子である場合と変わらない。したがって、上述したような形状の溝が設けられた音響レンズを備えることにより、実施の形態1の場合と同様にして、振動子の配列方向及びその配列方向と直交する方向の何れの超音波ビームをも集束させることができる。   Thus, when the phased array probe is a beveled probe, the upper surface of the acoustic lens, that is, the surface in contact with the phased array probe, is the same as the phased array probe. However, the lower surface of the acoustic lens, that is, the surface in contact with the subject may be a flat surface or a shape along the subject's flaw detection surface. it can. Therefore, the distance between the acoustic lens and the focal position of the subject is the same as when the phased array probe is a vertical probe as in the first embodiment. Therefore, by providing the acoustic lens provided with the groove having the shape as described above, as in the case of the first embodiment, any ultrasonic beam in the direction in which the transducers are arranged and in the direction orthogonal to the arrangement direction is used. Can also be focused.

本発明に係る超音波探傷装置は、フェーズドアレイ探触子が有する振動子の配列方向と同一の方向の超音波ビームのみならず、その配列方向と直交する方向の超音波ビームをも集束させることが可能であり、各種の被検体の超音波探傷に用いられる超音波探傷装置として有用である。   The ultrasonic flaw detector according to the present invention focuses not only the ultrasonic beam in the same direction as the transducer arrangement direction of the phased array probe but also the ultrasonic beam in the direction orthogonal to the arrangement direction. Therefore, it is useful as an ultrasonic flaw detection apparatus used for ultrasonic flaw detection of various subjects.

本発明の実施の形態1に係る超音波探傷装置の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the ultrasonic flaw detector which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1のII−II線に沿った断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross section along the II-II line | wire of FIG. 図1のIII−III線に沿った断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross section along the III-III line of FIG. 本発明の実施の形態1に係る超音波探傷装置の構成の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of a structure of the ultrasonic flaw detector based on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る超音波探傷装置の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the ultrasonic flaw detector which concerns on Embodiment 2 of this invention. 図5のVI−VI線に沿った断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross section along the VI-VI line of FIG. 図5のVII−VII線に沿った断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross section along the VII-VII line of FIG. 従来の超音波探傷装置の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the conventional ultrasonic flaw detector. 従来の超音波探傷装置の構成を示す正面図である。It is a front view which shows the structure of the conventional ultrasonic flaw detector.

符号の説明Explanation of symbols

10,20 超音波探傷装置
11,21 フェーズドアレイ探触子
12,22 振動子
13,23 音響レンズ
14,24 溝
15,25 湾曲部
16,26 被検体
17,27 焦点位置
18,28 超音波ビーム
19a,29a 流路
19b,29b 供給部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,20 Ultrasonic flaw detector 11,21 Phased array probe 12,22 Vibrator 13,23 Acoustic lens 14,24 Groove 15,25 Bending part 16,26 Subject 17,27 Focus position 18,28 Ultrasonic beam 19a, 29a Channel 19b, 29b Supply section

Claims (5)

被検体の超音波探傷に用いられる超音波探傷装置において、
複数の振動子を所定の方向に配列してなるフェーズドアレイ探触子と、
当該フェーズドアレイ探触子の超音波ビームの送受信面に接して設けられる音響レンズとを備え、
前記音響レンズには、当該音響レンズとは音速が異なる媒質が充填されている媒質部が設けられており、
当該媒質部は、前記複数の振動子の配列方向と直交する方向に湾曲する湾曲部を有していることを特徴とする超音波探傷装置。
In an ultrasonic flaw detector used for ultrasonic flaw detection of a subject,
A phased array probe in which a plurality of transducers are arranged in a predetermined direction;
An acoustic lens provided in contact with the transmission / reception surface of the ultrasonic beam of the phased array probe;
The acoustic lens is provided with a medium portion filled with a medium having a sound speed different from that of the acoustic lens,
The ultrasonic flaw detection apparatus according to claim 1, wherein the medium portion has a bending portion that is bent in a direction orthogonal to an arrangement direction of the plurality of transducers.
前記媒質部は、前記フェーズドアレイ探触子側に開放され、その長手方向が前記複数の振動子の配列方向と平行となるように形成され、しかも前記湾曲部を有する溝である、請求項1に記載の超音波探傷装置。   The medium portion is a groove that is open to the phased array probe side, has a longitudinal direction parallel to an arrangement direction of the plurality of transducers, and has the curved portion. The ultrasonic flaw detector described in 1. 前記フェーズドアレイ探触子の超音波ビームの送受信面は、前記被検体の探傷面に対して所定の角度傾斜して配されている、請求項1又は請求項2に記載の超音波探傷装置。   The ultrasonic flaw detection apparatus according to claim 1, wherein a transmission / reception surface of the ultrasonic beam of the phased array probe is disposed at a predetermined angle with respect to the flaw detection surface of the subject. 前記音響レンズには、前記媒質部に充填されている媒質を前記被検体の探傷面へ導くための流路が形成されている、請求項1乃至請求項3の何れかに記載の超音波探傷装置。   4. The ultrasonic flaw detection according to claim 1, wherein a flow path for guiding a medium filled in the medium part to a flaw detection surface of the subject is formed in the acoustic lens. 5. apparatus. 前記媒質部に対して前記音響レンズとは音速が異なる媒質を継続して供給し、当該媒質部から溢れた当該媒質を、前記音響レンズと前記被検体との間の接触媒質として用いて前記被検体の超音波探傷を行う、請求項1乃至請求項4の何れかに記載の超音波探傷装置を用いた超音波探傷方法。   A medium having a different sound velocity from the acoustic lens is continuously supplied to the medium part, and the medium overflowing from the medium part is used as a contact medium between the acoustic lens and the subject. The ultrasonic flaw detection method using the ultrasonic flaw detection apparatus in any one of Claim 1 thru | or 4 which performs the ultrasonic flaw detection of a test substance.
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