專利名稱：超聲波探傷方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲波探傷方法及其裝置。
背景技術(shù)：
專利文獻1 日本特開2003-130859號公報專利文獻2 日本特許第3704065號公報專利文獻3 日本特開2006-250873號公報非專利文獻1 村上丈子、K \ 二 ”寸巧。二工、三浦俊治、村井純一、西谷豊第 13回超音波(二 J 3非破壤評価* > f ”工^ A講演論文集、PP. 33-38，(2006)非專利文獻2 橫野泰和7工〗< K 7 l·〗UT O標準化 現(xiàn)狀、NDI資料21776、 pp. 34-38(2006)在以往的使用單一的振子的探傷法中，在進行圓柱狀的棒料等的內(nèi)部探傷的情況 下，不僅需要針對棒料的軸向，而且還需要針對與軸向交差的剖面，沿著被檢材的剖面呈現(xiàn) 的圓周，機械地掃描振子。在近年來普及的使用了相控陣列(phased array)探測器(以下稱為陣列探測器 (array probe))的被檢材的超聲波探傷中，使各個振子發(fā)送超聲波的定時錯開(進行相位 控制)，不改變振子的配置，而可以自由地設(shè)定超聲波的傳輸方向、或其收斂位置(聚焦) (專利文獻1)。因此，在上述方案中代替沿著被檢材的表面機械地掃描，而電氣地進行掃描。其中，并非使各個振子本身物理性地移動，而是如專利文獻1的圖4所示，對于排 列的振子，使振子按照每規(guī)定個數(shù)的單位，時分割地依次振動。即，在掃描方向上排列的振 子中，從連續(xù)的規(guī)定組中發(fā)送超聲波，接下來在掃描方向移位(shift)而從接下來的組中 發(fā)送超聲波。通過這樣的移位，可以得到與物理性地掃描振子同樣的效果。在該專利文獻1中，示出了針對在剖面視中表面是直線的被檢材，利用了陣列探 測器的電子掃描(并非使振子物理性地移動，而使構(gòu)成陣列探測器的排列的多個振子依次 激勵而進行的掃描)。另外，在專利文獻3中，示出了針對表面是圓形的圓柱狀的被檢材，沿著圓周，與 上述同樣地進行電子掃描的方案。另外，作為可以使上述以往的相控陣列探傷技術(shù)成為進一步高速并且高分辨率、 高檢測性能的探傷的探傷技術(shù)，提出了體(volume)聚焦相控陣列(以下根據(jù)需要稱為體聚 焦)(非專利文獻1、專利文獻2)。上述相控陣列探傷法在其10余年中得到了顯著的進步，使得可以利用從便攜類 型的探傷器到自動探傷裝置的很多裝置。這是由于通過半導(dǎo)體技術(shù)、計算機技術(shù)的進步，可 以實現(xiàn)探傷器的高性能、低價格化，并且由于復(fù)合振子的出現(xiàn)，可以制作高性能且品質(zhì)均勻 的陣列探頭(陣列探測器)。其應(yīng)用范圍成為核電廠的ISI(In Service Inspection，在役檢查)、航空器的機體或翼的檢查、與鋼鐵相關(guān)的聯(lián)機(online)裝置等廣泛的范圍。另外，隨著積極推進規(guī)格 化、標準化(非專利文獻2)，在國內(nèi)在PD (Performance Demonstration，驗證實施)中的超 聲波認證制度中也使用相控陣列法而提高了實際功績。體聚焦是在這些應(yīng)用中可以進一步實現(xiàn)高速且檢測能力、分辨率高的探傷的技 術(shù)。以下，根據(jù)體聚焦的原理敘述其應(yīng)用例。作為體聚焦超聲波探傷裝置，提出了臺式型與聯(lián)機應(yīng)對型的裝置。
臺式型的裝置適合于現(xiàn)場用途或者研究目的，具有探傷數(shù)據(jù)的解析功能，可以對 應(yīng)于后述的矩陣探測器。聯(lián)機應(yīng)對型的裝置具有聯(lián)機自動探傷中所需的功能，具有高速判定功能，且可以 通過并行運轉(zhuǎn)使用多個探測器。此處，在說明體聚焦之前，對上述相控陣列探傷技術(shù)進行更詳細的說明。在以往的相控陣列檢查技術(shù)中，基本上對虛擬探測器設(shè)定延遲樣式(pattern)，以 使振子群(同時進行發(fā)送、接收的振子組虛擬探測器)得到與會聚透鏡相同的結(jié)果。陣列 探傷器的電氣電路通過分別不同的設(shè)定高速地掃描各發(fā)送脈沖(被稱為循環(huán)(cycle)或時 隙)。對于該動作，可以考慮為使不同的設(shè)定的虛擬探測器依次掃描而進行探傷即可。因 此，這樣的陣列探傷與單一探測器的探傷相比優(yōu)勢非常高。但是，在該方法中，由于針對每個循環(huán)進行發(fā)送接收，所以與多模式探傷同樣地存 在時間上的限制。如果PRF(脈沖重復(fù)頻率/反復(fù)頻率)增大，則由于表面的多重回波、或 材料中的多重回波等而產(chǎn)生反?；夭?ghost echo)，對探傷速度造成影響。該點與單一探 測器相同。S卩，由于反復(fù)在發(fā)送接收了超聲波后進行電子掃描進而進一步發(fā)送接收超聲波的 動作，所以直到通過前面的超聲波發(fā)送而產(chǎn)生的反?；夭ㄋp而其影響消失為止，無法進 行接下來的超聲波發(fā)送接收，而不得不延長從前面的超聲波發(fā)送接收到接下來的超聲波發(fā) 送接收為止的周期。另一方面，作為可以進行高靈敏度并且高方位分辨率的探傷的方法，有區(qū)段聚焦 (zone focus)技術(shù)。區(qū)段聚焦技術(shù)是指，對在深度方向上設(shè)定的區(qū)段，在發(fā)送接收中聚焦并 進行線性掃描的同時，進行探傷?？梢噪A段性地設(shè)定焦點，通過在發(fā)送與接收中使焦點一致 而可以實現(xiàn)高靈敏度且方位分辨率良好的探傷。另外，動態(tài)深度聚焦(以下稱為DDF)可以 針對一個發(fā)送附加多個接收聚焦，與針對一個虛擬探測器具有深度不同的焦點相同，對高 速化有效。但是，不論設(shè)為哪個方法，都針對每個虛擬探測器發(fā)送接收超聲波，同時進行(電 子)掃描，所以在高速化中存在界限，并且在現(xiàn)狀的16 32通道左右的虛擬探測器中，由 于沒有設(shè)置大的開口，所以無法取較長的焦距而在壁厚大的被檢材的探傷中存在界限。體聚焦與上述以往的使用相控陣列探測器來進行電子掃描的探傷法不同，一次通 過陣列探測器的所有元件進行發(fā)送，之后通過所有元件進行接收，合成所存儲的各元件的A 型(A-scope)波形而進行評價。發(fā)送波由于是從具有寬的開口的探測器發(fā)送的，所以在線性探測器的情況下作為 平面波而傳播。反射回波通過與所有元件連接的放大器被放大、A/D變換，之后存儲。艮口，通過一次的發(fā)送，存儲所有元件數(shù)量(例如128個)的A型波形。對于該探傷波形數(shù)據(jù)，通 過高速的DSP(Digital Signal Processor，數(shù)字信號處理器)的信號處理，針對所設(shè)定的每 個孔徑(aperture)，進行DDF等接收延遲處理而進行評價。高速進行該處理，并且同時進行 多個處理，從而可以進一步提高處理速度。如果所有處理結(jié)束，則可以進行接下來的發(fā)送， 如果在其期間反?；夭ㄏ?，則可以發(fā)送。即，在一次的發(fā)送中，不會受到反常的影響，而可 以實現(xiàn)一剖面所有點的評價。體聚焦適合于高速探傷的原因在此。例如，在棒狀的被檢材中，通過沿著被檢材的外周配置陣列探測器而進行被檢材 的剖面的內(nèi)部探傷，如果該剖面的探傷結(jié)束，則通過針對被檢材的軸向機械地掃描探測器 而進行軸向的其他位置的剖面的探傷，并針對上述各剖面中的探傷利用體聚焦，如果設(shè)為 上述結(jié)構(gòu)，則可以極其縮短軸向的各位置處的探傷時間，所以可以針對一個棒料大幅降低 整體的探傷時間。圖19示出體聚焦的信號處理的時序圖。圖19的Tl表示第一次的超聲波的發(fā)送波，圖19的T2表示第二次的超聲波的發(fā) 送波。在第一次、第二次中，Sl是被檢材表面中的反射回波，Bl是被檢材底面中的反射回 波，S2是通過Bl在上述被檢材表面再次反射而產(chǎn)生的反射回波。S2 Sn被稱為上述反常 回波。使用圖20(A) (B)，通過使用了 128個元件的線性陣列探測器的探傷的例子，對區(qū) 段聚焦探傷與體聚焦探傷的差異進行說明。此處，作為以往的區(qū)段聚焦探傷，考慮使用具備128個振動元件(振子)的陣列探 測器，進行32個元件的同時激勵而在深度方向上具有3階段的情況。具體而言，圖20(A)的上方的分割單元分別表示陣列探測器的各個元件，將左端 的分割單元表示的元件設(shè)為第1個元件，將其右鄰設(shè)為第2個，將進一步其右鄰設(shè)為第3個 元件。在該情況下，右端的元件成為第128個振子。各元件進行發(fā)送與接收。對于探傷的各階段，使第1個至第32個元件振動而進行第一次的超聲波的發(fā)送接 收，接下來，使第2個至第33個元件振動而進行第二次的超聲波的發(fā)送接收，接下來，使第3 個至第34個元件振動而進行第三次的超聲波的發(fā)送接收。這樣，使同時發(fā)送的32個元件 的組向右側(cè)移位，最后使第97個至第128個元件振動而進行合計第97次的發(fā)送接收。這 樣的動作是陣列探測器的電子掃描。在上述探傷中，對構(gòu)成一次的發(fā)送接收的組的32個元件進行激勵的信號被分別 施加不同的延遲。另外，對通過基于該32元件的接收的振動得到的信號，也分別施加延遲。 通過這樣的發(fā)送接收的延遲處理，32個元件一次產(chǎn)生的超聲波聚焦到1點。然后，針對被檢材的深度方向，對成為第1階段的位置Z-I設(shè)定陣列的聚焦，朝向 圖20(A)的箭頭方向進行上述電子掃描(將被檢材的深度方向在圖20(A)中設(shè)為上下方 向，箭頭方向如圖所示成為圖的左右方向)。如果在上述第1階段中箭頭方向的各位置的探 傷結(jié)束，則接下來向成為比第1階段深的第2階段的位置z-2設(shè)定陣列的聚焦，與上述同樣 地向箭頭方向進行電子掃描。如果該第2階段的探傷結(jié)束，則接下來向成為比第2階段深 的第3階段的位置z-3設(shè)定陣列的聚焦，與上述同樣地向箭頭方向進行電子掃描。這樣，在該例子中，在區(qū)段聚焦探傷中，需要三次電子掃描。
因此，在該例子中，在元件方向上需要97次掃描，在深度方向上需要3次掃描，進 行97X3 = 291次實際的超聲波的發(fā)送接收。另一方面，在體聚焦探傷中，可以通過一次的發(fā)送接收，進行針對上述3階段、或 其以上的多個階段實施了 DDF的探傷。例如，在圖20(B)中示出了實施了 5個階段的DDF 的體聚焦處理，但該DDF的階段數(shù)的增加不會對PRF造成影響。進行具體說明。在圖20(B)中，從陣列探測器出來并向下方延伸的多個平行的縱線表示所有通道 同時激勵的平面波，虛線表示接收的聚焦波束。黑圓點表示接收側(cè)的聚焦(焦點)。即，在 體聚焦探傷中，從上述128個元件同時發(fā)送超聲波，在該發(fā)送時不聚焦，在接收時，通過延 遲處理，虛擬地得到焦點。如圖20(B)的上述縱線所示，通過在上述一次中所有元件同時發(fā)送超聲波，針對 各元件接收的回波，施加延遲而虛擬地制作聚焦，例如，針對第1個至第32個元件接收的超 聲波，可以一起進行將圖20(B)的左側(cè)端的上下6個黑圓點的各個設(shè)為焦點的接收處理，通 過接下來的接收處理，可以一起進行將上述左端的右鄰的上下6個黑圓點的各個設(shè)為焦點 的接收處理。通過將這樣的接收處理進行97次，可以完成深度方向的各階段的處理。如上所述，在該圖20(B)所示的體聚焦探傷中，無需如圖20(A)所示的區(qū)段聚焦探 傷那樣進行電子掃描，并且對深度方向的各位置能夠得到聚焦的結(jié)果，所以可以通過一次 的超聲波的發(fā)送接收，進行在區(qū)段聚焦探傷中通過多次的電子掃描進行了探傷的范圍的探 傷。如果采用棒狀的被檢材的例子，則上述圖19中的T2表示針對被檢材的軸向與通 過Tl的發(fā)送進行了探傷的剖面不同的位置的接下來的剖面的探傷用的發(fā)送波。關(guān)于這一 點，在圖20(A)的區(qū)段聚焦探傷中，Tl例如是為了得到1階段的最初的焦點而產(chǎn)生的發(fā)送 波，T2成為為了得到在1階段中針對電子掃描方向與該焦點相鄰的位置的接下來的焦點而 產(chǎn)生的發(fā)送波。在區(qū)段聚焦與動態(tài)聚焦中的任意的探傷中，在圖19的Sl與Bl (實際上比Bl稍微 靠近右側(cè)的B2的位置)之間，調(diào)查有無缺陷回波。在體聚焦中，針對該Sl與Bl間，進行A 型取入處理(比Bl出現(xiàn)在右側(cè)的B2等峰值波形是基于反?；夭ǖ牟ㄐ?，所以不需要，而不 取入)。但是，在區(qū)段聚焦中，針對與發(fā)送了被檢材的Tl的剖面相同的剖面發(fā)送Tl的接下 來的T2，所以直到針對Tl的反?；夭ㄏ橹?，不進行T2的發(fā)送。本發(fā)明者與區(qū)段聚焦進行比較，針對體聚焦探傷的處理的高速性，使用具備方 形的剖面的角柱狀的鋁試片而進行了驗證。設(shè)置在該試片中的人工缺陷是Φ0.5πιπι的 SDH(Side Drill Hole，側(cè)通孔)。在區(qū)段聚焦與體聚焦中，都使用了 IOMHz、0. 5mm間距的陣 列探測器。在區(qū)段聚焦法中在深度方向上將焦深以15mm間隔設(shè)為3階段，在長度方向上以 0.5mm間距進行掃描。為了避免反常而各循環(huán)的PRF成為2KHz，在整體中是2000 + 97 + 3 =6.8Hz。相對于此，在體聚焦中，使128個元件同時激勵，在接收中設(shè)定32個元件的聚焦 列(具有特定的焦點、特定的角度的組)，在深度方向上實施IOmm的DDF而進行了 0. 5mm間 距的信號處理。此時的發(fā)送的反復(fù)頻率即PRF是437Hz，是上述的64倍的高速探傷。另外，在區(qū)段聚焦中發(fā)送接收都可以聚焦，所以分辨率較高。另一方面，確認了在體聚焦中，由于DDF的效果而在深度方向上波束不擴展，而具有焦點。在體聚焦中，通過一 次發(fā)送得到該探傷的B型(B-scope)。
但是，在目前，并沒有針對剖面視圓形的被檢材，利用體聚焦來進行內(nèi)部缺陷的探 傷。本申請的發(fā)明者對能否針對剖面視圓形的被檢材利用體聚焦進行了仔細的研究， 而完成了本發(fā)明。在研究中，知道了如下內(nèi)容在利用體聚焦，向被檢材入射超聲波而檢測內(nèi)部缺陷 的的情況下，被稱為不靈敏帶的無法探傷的死區(qū)段的存在成為使探傷范圍變窄的要因。進行具體說明?；蛟S可以想到如下方案作為利用上述體聚焦的探傷，以在剖面視 中，沿著剖面是圓形的圓柱狀被檢材的外周，排列多個振子的方式，配置1個陣列探測器， 針對被檢材的該圓周方向，將配置了上述陣列探測器的區(qū)間作為入射區(qū)間，朝向入射區(qū)間 的各位置，從各振子同時發(fā)送超聲波，從而各振子發(fā)出的超聲波在被檢材呈現(xiàn)的圓形的中 心或者該中心付近收斂，在收斂后發(fā)散的超聲波在被檢材的外周，到達夾著該圓的中心而 與上述入射劃區(qū)對向的對向邊。因此，也需可以在被檢材的剖面視中，針對從超聲波的上述 發(fā)散到對向區(qū)間的扇狀的部分的全域，通過該一次的超聲波的發(fā)送，進行探傷。但是，實際上，由于在上述入射區(qū)間產(chǎn)生的反射回波(表面回波)，在被檢材內(nèi)部 中該入射區(qū)間付近的區(qū)域成為難以檢測缺陷回波的死區(qū)段(不靈敏帶)。進而，雖然在與上述入射邊中的死區(qū)段相比時非常小，但由于在與入射區(qū)間對向 的上述對向區(qū)間中產(chǎn)生的反射回波(底面回波)，在被檢材內(nèi)部中在該對向邊付近也稍微 地產(chǎn)生死區(qū)段。另外，即使忽視這樣的不靈敏帶，如上所述，在剖面視中，可以通過弧狀地排 列了多個振子的1個陣列探測器一起進行探傷的情況受到上述的從超聲波的上述發(fā)散到 對向區(qū)間的扇狀的部分的限制，而在被檢材內(nèi)，較寬地殘存未探傷的區(qū)域。因此，需要對較 寬地殘存的未探傷的區(qū)域另外進行探的時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題如下針對剖面是圓形的圓柱的被檢材，利用體聚焦探傷實現(xiàn)探傷 時間的縮短，并且抑制產(chǎn)生上述死區(qū)段。本申請第1發(fā)明提供一種超聲波探傷裝置，具備陣列探測器，具有能夠沿著被檢 材表面排列的多個振子；激勵單元，對陣列探測器的各振子進行激勵；波形存儲器，將由各 振子接收的超聲波接收回波作為每個振子的波形數(shù)據(jù)而存儲；相位合成單元，讀出存儲有 每個振子的波形數(shù)據(jù)的上述波形存儲器的內(nèi)容并進行相位合成；以及焦點單元，在上述波 形存儲器的讀出中，將該各波形存儲器的地址作為與針對虛擬電子掃描范圍內(nèi)的任意位置 的動態(tài)聚焦的波束路程距離相當?shù)牡刂范峁?，其中，使用如下體聚焦探傷法從陣列探測 器的所有振子一起對被檢材發(fā)送超聲波，用所有振子接收其反射回波，通過相位合成單元 合成存儲在波形存儲器中的各元件的A型波形并進行評價，在上述超聲波探傷裝置中，采 用如下結(jié)構(gòu)。S卩，該裝置進行剖面為大致圓形的被檢材的內(nèi)部探傷，具備兩個以上的上述陣列 探測器。在被檢材的剖面視中、即從被檢材的軸向看時，沿著被檢材呈現(xiàn)的圓，弧狀地排列 了各陣列探測器的多個振子。各陣列探測器配置成包圍被檢材。激勵單元能夠使得通過垂直探傷法進行被檢材的探傷，并且能夠使各陣列探測器通過從陣列呈現(xiàn)的弧的一端側(cè)朝向 弧的另一端側(cè)逐漸錯開定時地對各個振子進行激勵的斜角探傷法進行被檢材的探傷。激勵 單元使陣列探測器的各自將該陣列探測器沿著的被檢材呈現(xiàn)的上述圓的圓周上的區(qū)間作 為入射區(qū)間，通過上述垂直探傷法，通過多個振子的一次振動，使超聲波從入射區(qū)間的各位 置入射到被檢材內(nèi)部，使入射的超聲波達到在被檢材呈現(xiàn)的上述圓的圓周上的與入射區(qū)間 對向的對向區(qū)間，并且激勵單元使陣列探測器的各自通過上述斜角探傷法，通過多個振子 的一次振動，使超聲波入射到被檢材內(nèi)部，使入射的超聲波到達與上述對向區(qū)間鄰接的鄰 接區(qū)間的一方。另外，此處所稱的鄰接區(qū)間是指，不限于該區(qū)間的一端與對向區(qū)間的一端相接或 者一致，包括鄰接區(qū)間的端部與對向區(qū)間的端部離開的部分、以及兩區(qū)間的一部分重疊的 部分。即，如果鄰接區(qū)間呈現(xiàn)的弧在被檢材呈現(xiàn)的圓的圓周上，朝向與對向區(qū)間呈現(xiàn)的弧不 同，并且作為對向區(qū)間的一部分區(qū)間而沒有完全包含在對向區(qū)間內(nèi)，則包含在此處所稱的 鄰接區(qū)間中。本申請第2發(fā)明在上述本申請第1發(fā)明中，至少在垂直探傷法中，使用上述體聚焦 探傷法，在上述垂直探傷法中，在與被檢材的軸向正交的面中的剖面視中，針對連接陣列探 測器各自的振子組呈現(xiàn)的弧的兩端的線段的垂直二等分線，至少將處于線對稱的位置關(guān)系 的該陣列探測器的振子彼此同時激勵。本申請第3發(fā)明在上述本申請第1或者第2發(fā)明中，提供如下超聲波探傷裝置， 激勵單元在上述剖面視中，將通過垂直探傷法入射的超聲波的實際的焦點設(shè)定在上述二等 分線上的、上述入射區(qū)間與被檢材呈現(xiàn)的上述圓的中 心之間，進而，激勵單元在上述剖面視 中，將通過斜角探傷法入射的超聲波的實際的焦點設(shè)定在被檢材的內(nèi)部的從上述垂直二等 分線上偏離的位置、且比與該垂直二等分線在被檢材呈現(xiàn)的圓的中心處正交的正交線靠近 陣列探測器的位置。本申請第4發(fā)明在本申請上述第1至3中的任意一個發(fā)明中，提供具備以下結(jié)構(gòu) 的超聲波探傷裝置。S卩，上述虛擬電子掃描是代替在發(fā)送超聲波時使陣列探測器具備的排列的振子沿 著該排列方向依次激勵而進行掃描的電子掃描而在接收側(cè)進行的虛擬的掃描，使排列的各 振子與波形存儲器的各地址對應(yīng)，將在發(fā)送超聲波時使陣列探測器的排列的所有振子一起 激勵而得到的接收波的數(shù)據(jù)記錄在波形存儲器中，在從波形存儲器中讀出數(shù)據(jù)時，使與為 了在接收側(cè)形成被檢材內(nèi)部的各位置處的焦點而所需的振子對應(yīng)的存儲器的地址依次在 與振子的電子掃描方向?qū)?yīng)的方向上移位，讀出存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)而進行。在垂直探傷中，在 虛擬電子掃描中，在波形存儲器的讀出時，對地址提供校正值，從而將移位的振子的各組的 超聲波波束的方向與上述對向區(qū)間內(nèi)的各位置對應(yīng)。在斜角探傷中，在虛擬電子掃描中，在 波形存儲器的讀出時，對地址提供與上述不同的校正值，從而將移位的振子的各組的超聲 波波束的方向與上述鄰接區(qū)間內(nèi)的各位置對應(yīng)。本申請第5發(fā)明在上述本申請第1至第4中的任意一個發(fā)明中，提供采用如下結(jié) 構(gòu)的超聲波探傷裝置。S卩，垂直探傷中的上述校正值是如下的校正值針對構(gòu)成同一組的振子各自的波 束，以使該組的振子之間的波束路程成為相同的方式，在該振子各自的入射點處提供考慮了不同的折射角的入射角，使得上述構(gòu)成同一組的振子各自的波束與對向區(qū)間上的一點對 應(yīng)，并且針對該同一組生成動態(tài)聚焦。斜角探傷中的上述校正值是如下的校正值至少針對 構(gòu)成同一組的振子各自的波束，以使該同一組的該振子之間的波束路程成為相同的方式， 在該振子各自的入射點處提供考慮了不同的折射角的入射角，使得上述構(gòu)成同一組的振子 各自的波束與鄰接區(qū)間上的一點對應(yīng)。本申請第6發(fā)明在上述本申請第1至第5中的任意一個發(fā)明中，提供如下超聲波探傷裝置，具備門計算單元，門計算單元在斜角探傷中，以通過垂直探傷的發(fā)送而得到的表 面波為基準，針對在虛擬電子掃描中移位的振子的每個組，設(shè)定與振子和從該振子向被檢 材入射超聲波的入射點之間的距離對應(yīng)的探傷門。本申請第7發(fā)明提供采用如下結(jié)構(gòu)的超聲波探傷裝置。S卩，該裝置進行剖面為大致圓形的被檢材的內(nèi)部探傷，具備垂直探傷裝置與斜角 探傷裝置。兩種探傷裝置都具備陣列探測器，具有能夠沿著被檢材表面排列的多個振子； 激勵單元，對陣列探測器的各振子進行激勵；波形存儲器，將由各振子接收的超聲波接收回 波作為每個振子的波形數(shù)據(jù)而存儲；相位合成單元，讀出存儲有每個振子的波形數(shù)據(jù)的上 述波形存儲器的內(nèi)容并進行相位合成；以及焦點單元，在上述波形存儲器的讀出中，將該各 波形存儲器的地址作為與針對虛擬電子掃描范圍內(nèi)的任意位置的動態(tài)聚焦的波束路程距 離相當?shù)牡刂范峁渲?，從陣列探測器的所有振子一起對被檢材發(fā)送超聲波，用所有振 子接收其反射回波，通過相位合成單元合成存儲在波形存儲器中的各元件的A型波形而進 行評價。兩種探傷裝置的陣列探測器在被檢材的剖面視中，沿著被檢材呈現(xiàn)的圓的圓周，排 列多個振子。至少垂直探傷裝置的激勵單元將該陣列探測器沿著的被檢材呈現(xiàn)的上述圓的 圓周上的區(qū)間作為入射區(qū)間，通過各陣列探測器的多個振子的一次振動，使超聲波從入射 區(qū)間的各位置入射到被檢材內(nèi)部，使在被檢材內(nèi)部收斂后發(fā)散的超聲波到達在被檢材呈現(xiàn) 的上述圓的圓周上的與入射區(qū)間對向的對向區(qū)間。至少斜角探傷裝置的激勵單元通過從陣 列呈現(xiàn)的弧的一端側(cè)朝向弧的另一端側(cè)逐漸錯開定時地對各個振子進行激勵，而通過多個 振子的一次振動，傾斜地向被檢材內(nèi)部入射超聲波，使在被檢材內(nèi)部收斂后發(fā)散的超聲波 達到在被檢材呈現(xiàn)的上述圓的圓周上的與上述對向區(qū)間鄰接的鄰接區(qū)間。垂直探傷裝置與 斜角探傷裝置分別具備接收角度校正單元。垂直探傷裝置的接收角度校正單元通過在波形 存儲器的讀出時，對地址提供校正值，而將在虛擬電子掃描中移位的振子的各組的超聲波 發(fā)出的方向與上述對向區(qū)間內(nèi)的各位置對應(yīng)。斜角探傷裝置的接收角度校正單元通過在波 形存儲器的讀出時，對地址提供與上述不同的校正值，而將在虛擬電子掃描中移位的振子 的各組的超聲波發(fā)出的方向與上述鄰接區(qū)間內(nèi)的各位置對應(yīng)。本申請第8發(fā)明在本申請的上述第7發(fā)明中，提供如下超聲波探傷裝置上述斜角 探傷裝置兼作上述垂直探傷裝置，通過利用激勵單元的至少兩次的各振子的激勵，能夠進 行上述垂直探傷與斜角探傷。本申請第9發(fā)明在上述本申請第7或者第8發(fā)明中，提供采用如下結(jié)構(gòu)的超聲波 探傷裝置。S卩，上述接收角度校正單元提供的上述校正值構(gòu)成如下的延遲樣式，針對構(gòu)成同 一組的振子各自的波束，以使該組的振子之間的波束路程成為相同的方式，在該振子各自 的入射點處提供考慮了不同的折射角的入射角，使得構(gòu)成同一組的振子各自的波束在垂直探傷裝置中與對向區(qū)間上的一點對應(yīng)，在斜角探傷中與鄰接區(qū)間上的一點對應(yīng)。本申請第10發(fā)明在上述本申請第7至第9中的任意一個發(fā)明中，提供具有如下結(jié) 構(gòu)的超聲波探傷裝置。S卩，上述焦點單元具備Y方向計數(shù)器，表示虛擬電子掃描位置y;D深度方向計數(shù) 器，表示聚焦的深度位置；以及動態(tài)聚焦相位校正存儲器，存儲有動態(tài)聚焦法中的各聚焦位 置處的相位校正量，上述焦點裝置通過對動態(tài)聚焦相位校正存儲器的地址提供Y方向計數(shù) 器與D深度方向計數(shù)器的數(shù)據(jù)，得到聚焦位置處的相位校正量。上述接收角度校正單元對 供給到動態(tài)聚焦相位校正存儲器的地址的上述計數(shù)器的數(shù)據(jù)加上關(guān)于上述入射角度的延 遲樣式。本申請第11的發(fā)明在上述本申請第10發(fā)明中提供如下超聲波探傷裝置，接收角 度校正單元具備接收延遲樣式保持部與接收側(cè)選擇保持部，接收延遲樣式保持部保持與入 射角度對應(yīng)的校正量的延遲樣式，接收側(cè)選擇保持部通過入射角度的選擇，確定接收延遲 樣式保持部中的對應(yīng)的延遲樣式。本申請第12發(fā)明提供一種利用體聚焦探傷法的超聲波探傷方法，使用具有能夠 沿著被檢材表面排列的多個振子的陣列探測器、對陣列探測器的各振子進行激勵的激勵單 元、將由各振子接收的超聲波接收回波作為每個振子的 波形數(shù)據(jù)而存儲的波形存儲器、以 及讀出存儲有每個振子的波形數(shù)據(jù)的上述波形存儲器的內(nèi)容并進行相位合成的相位合成 單元，從陣列探測器的所有振子一起對 被檢材發(fā)送超聲波，用所有振子接收其反射回波，通 過相位合成單元合成存儲在波形存儲器中的各元件的A型波形而進行評價，其中提供如下 構(gòu)成。S卩，該方法進行剖面是大致圓形的被檢材的內(nèi)部探傷，準備兩個以上的上述陣列 探測器，在被檢材的剖面視中，沿著被檢材呈現(xiàn)的圓的圓周，排列陣列探測器各自的多個振 子，利用激勵單元，使得通過垂直探傷法進行被檢材的探傷，并且通過從陣列呈現(xiàn)的弧的一 端側(cè)朝向弧的另一端側(cè)逐漸錯開定時地對各個振子進行激勵，從而使各陣列探測器通過斜 角探傷法進行被檢材的探傷，利用激勵單元使陣列探測器的各自將該陣列探測器沿著的被 檢材呈現(xiàn)的上述圓的圓周上的區(qū)間作為入射區(qū)間，通過上述垂直探傷法，通過多個振子的 一次振動，使超聲波從入射區(qū)間的各位置入射到被檢材內(nèi)部，使入射的超聲波到達在被檢 材呈現(xiàn)的上述圓的圓周上的與入射區(qū)間對向的對向區(qū)間，并且利用激勵單元使陣列探測器 的各自通過上述斜角探傷法，通過陣列探測器具備的振子中的至少一部分的連續(xù)的多個振 子的一次振動，使超聲波入射到被檢材內(nèi)部，使入射的超聲波達到在被檢材呈現(xiàn)的上述圓 的圓周上的與上述對向區(qū)間鄰接的鄰接區(qū)間的一方。本申請第13發(fā)明在上述本申請第12發(fā)明中，提供如下超聲波探傷方法，在上述探 傷后，使上述陣列探測器沿著被檢材的軸向物理性地掃描，從而在該軸向的其他位置進行 上述探傷。本申請第14發(fā)明在上述本申請第12或者第13發(fā)明中，提供如下超聲波探傷方 法，在探傷前的校準中，代替針對進行探傷的被檢材的每個直徑準備在進行校準時使用的 試片，而使用直徑比其大的試片的校準的數(shù)據(jù)與直徑比其小的試片的校準的數(shù)據(jù)來補充一 部分試片。根據(jù)本申請第1 14發(fā)明，可以針對圓棒狀等圓柱狀的被檢材，實現(xiàn)利用體聚焦法的探傷，可以高速地進行這樣的剖面是大致圓形的圓柱狀的被檢材的探傷。特別，通過與利用體聚焦的垂直探傷法一起，進行斜角探傷法，還可以針對被檢材的僅通過以往的利用體聚焦的垂直探傷法無法覆蓋的區(qū)域，可靠地進行探傷，減少了難以 進行缺陷檢測的死區(qū)段。一般垂直探傷是指，使通過單一探測器發(fā)出的超聲波向被檢材垂直地入射，斜角 探傷是指，使通過單一探測器發(fā)出的超聲波相對被檢材傾斜地入射，但針對通過對陣列探 測器具備的多個排列的振子進行激勵而形成的超聲波，以下，將如下的利用體聚焦法的探 傷稱為體聚焦法中的垂直探傷，即通過使以將連接弧狀地排列的振子組的兩端的線垂直等 分的二等分線為中心而配置在線對稱位置的振子彼此的超聲波發(fā)送的定時相同，使超聲波 從被檢材外周圓上的入射區(qū)間到達上述對向區(qū)間而進行；而將如下的利用體聚焦法的探傷 稱為體聚焦法中的斜角探傷，通過從弧狀地排列的振子組的一端朝向另一端使振子各自的 超聲波發(fā)送的定時逐漸錯開而使超聲波到達被檢材外周圓上的上述鄰接區(qū)間而進行。以 下，只要沒有特別說明，則在簡稱為垂直探傷時是指利用該體聚焦法的垂直探傷，在簡稱為 斜角探傷時是指利用該體聚焦法的斜角探傷。特別，可以通過其他探測器的垂直以及斜角探傷來覆蓋1個陣列探測器的垂直探 傷中的不靈敏帶。具體而言，可以通過其他探測器的垂直探傷來覆蓋一個探測器的垂直探傷中的由 于在入射超聲波時通過被檢材表面的反射而產(chǎn)生的表面波產(chǎn)生的不靈敏帶，并且可以通過 其他探測器的斜角探傷來覆蓋一個探測器的垂直探傷中的由于通過在入射后對向區(qū)間中 的反射而產(chǎn)生的的底面波產(chǎn)生的不靈敏帶。與此相反，通過針對各個探測器，如上所述進行 垂直探傷與斜角探傷這雙方的探傷，可較大確保1個探測器的探傷范圍，可以減少探測器 數(shù)，在成本上是有利的。進而，可以用一個陣列探測器通過三次的發(fā)送進行垂直探傷、斜角 探傷(朝向?qū)ο騾^(qū)間的兩個相鄰的鄰接區(qū)間的2個方向)的探傷，在該點中可以進一步較 大地確保能夠通過一個探測器進行的探傷范圍，并且可以進行高精度的探傷。這樣，在本發(fā)明中，可以使用體聚焦技術(shù)高速進行探傷。特別根據(jù)本申請第3發(fā)明，通過將垂直探傷以及斜角探傷各自的焦點設(shè)定成比與 連接陣列呈現(xiàn)的弧的兩端的線段的垂直二等分線在被檢材的芯(剖面視中被檢材呈現(xiàn)的 圓的中心)中正交的正交線，靠近探測器，從而可以在收斂之后，朝向?qū)ο騾^(qū)間以及鄰接區(qū) 間使超聲波較寬地發(fā)散，可以與聚焦到被檢材的芯、或上述正交線上的情況相比，將能夠通 過一個陣列進行探傷的范圍確保得較大。在本申請第4發(fā)明中，與在以往的陣列探測器的發(fā)送接收中進行的電子掃描不 同，在發(fā)送側(cè)不進行電子掃描而一起對進行探傷的范圍發(fā)送超聲波，將與在接收側(cè)接收的 波形的存儲器讀出中進行的振子對應(yīng)的存儲器讀出的掃描作為虛擬電子掃描而進行。特 另IJ，為了作為用于得到體聚焦的接收側(cè)的掃描，利用虛擬電子掃描，得到所有與振子的排列 方向?qū)?yīng)的存儲器的地址的配置方向(Y方向)的各位置處的動態(tài)聚焦，而使為了得到各個 動態(tài)聚焦所需的存儲器的地址依次在與振子的排列方向?qū)?yīng)的Y方向上移位，從而可以得 到縮短利用體聚焦的接收處理的探傷時間的效果。另外，根據(jù)本申請第14發(fā)明，通過針對不準備試片的尺寸的被檢材，使用針對所 具有的試片的實際數(shù)據(jù)進行補充，可以通過少數(shù)的試片進行校正(校準)。例如，以通過所具有的直徑50mm與直徑60mm的試片實際進行的校準的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，不針對55mm直徑的被 檢材實際上進行校準，而使用50mm與60mm的試片的數(shù)據(jù)來進行補充，可以省略準備55mm 的試片。特別，該裝置以及方法通過利用體聚焦法，在超聲波的實際發(fā)送時，并非在預(yù)定探 傷的區(qū)域(探傷預(yù)定區(qū)域)內(nèi)設(shè)定焦點，而從所有振子一起發(fā)送超聲波，并且使該超聲波與 探傷預(yù)定區(qū)域相比，在跟前(陣列探測器側(cè))臨時收斂，從而可以在收斂之后，使超聲波朝 向探傷預(yù)定區(qū)域?qū)挿秶匕l(fā)散。因此，可以通過一次的超聲波的發(fā)送，針對被檢材確保廣泛 的探傷區(qū)域。具體而言，在將夾著剖面視大致圓形的被檢材的芯(在剖面視中被檢材呈現(xiàn)的圓 的中心)而處于與探測器相反側(cè)的被檢材的內(nèi)部區(qū)域設(shè)為探傷區(qū)域的情況下，通過使發(fā)送 時超聲波實際聚焦到比被檢材的芯靠近探測器側(cè)的區(qū)域，通過該焦點后的超聲波擴展為剖 面視圓筒形的波(以下根據(jù)需要稱為圓筒波)，可以較寬地覆蓋探傷預(yù)定區(qū)域。為了比以往更良好地確保從缺陷反射來的缺陷回波的強度，得到S/N良好的回 波，而將焦點設(shè)置到被檢材部的探傷預(yù)定區(qū)域，但在本發(fā)明中，如上所述，不將焦點設(shè)定到 該探傷預(yù)定區(qū)域內(nèi)，而使由于收斂后的發(fā)散產(chǎn)生的上述圓筒波在探傷預(yù)定區(qū)域內(nèi)廣泛地傳 播。
在上述中，通過超聲波變換器陣列(陣列探測器)的各振子接收來自檢查范圍內(nèi) 的來自反射源的反射回波，作為波形數(shù)據(jù)而存儲在各波形存儲器中。在該波形存儲器中， 作為波形數(shù)據(jù)，相位擴散地存儲所有檢查范圍內(nèi)的缺陷(超聲波反射源)的位置和其大小 (反射量)的信息。即，通過一次的超聲波的發(fā)送和接下來的超聲波的接收，相位擴散地在 波形存儲器中存儲該所有檢查空間內(nèi)的缺陷分布狀況。如果存在根據(jù)該相位擴散的各波形 存儲器的內(nèi)容來高速地逆運算檢查空間內(nèi)的任意位置的缺陷分布狀況的單元，則可以再合 成所有檢查空間內(nèi)的缺陷分布狀況，檢查時間被飛躍地縮短，檢查速度提高。其可以通過將 各波形存儲器的地址作為與針對虛擬電子掃描范圍內(nèi)的任意位置的動態(tài)聚焦的波束路程 距離相當?shù)牡刂范峁┑慕裹c單元、和讀出各波形存儲器的內(nèi)容并利用加法器進行相位合 成的相位合成單元來實現(xiàn)。


圖1是示出本發(fā)明的一個實施方式的裝置的陣列探測器的配置的概略剖面圖。圖2是示出上述配置的概略側(cè)面圖。圖3是示出上述裝置的概要的框圖。圖4是放大了圖3的框圖的要部的框圖。圖5是示出上述裝置的一個陣列探測器相對被檢材的超聲波的焦點位置的概略 剖面圖。圖6是說明將檢查對象設(shè)為角鋼片(billet)的體聚焦中的平面波的概略縱剖面 圖。圖7是說明將檢查對象設(shè)為圓棒料(圓柱材)的本發(fā)明中的體聚焦的概略縱剖面 圖。圖8是示出本發(fā)明的上述一個實施方式的垂直探傷中的校正值的設(shè)定方法的概略縱剖面圖。圖9是示出本發(fā)明的上述實施方式的斜角探傷中的校正值的設(shè)定方法的概略縱 剖面圖。圖10是示出本發(fā)明的上述實施方式的垂直以及斜角探傷中的超聲波的傳播范圍 的概略縱剖面圖。圖11是示出本發(fā)明的上述實施方式的垂直探傷中的虛擬電子掃描的概略縱剖面 圖。圖12是示出本發(fā)明的上述實施方式的垂直探傷中的虛擬電子掃描的概略縱剖面 圖。圖13是示出本發(fā)明的上述實施方式的垂直探傷中的虛擬電子掃描的概略縱剖面 圖。圖14是示出本發(fā)明的上述實施方式的斜角探傷中的虛擬電子掃描的概略縱剖面 圖。圖15是示出本發(fā)明的上述實施方式的斜角探傷中的虛擬電子掃描的概略縱剖面 圖。圖16是示出上述超聲波探傷裝置的控制步驟的流程圖。圖17是示出該超聲波探傷裝置的電子操作的圖形的說明圖。圖18是示出該超聲波探傷裝置的波形存儲器上的垂直探傷中的相位合成曲線的 圖形的說明圖。圖19示出體聚焦的信號處理的時序圖。圖20(A)是區(qū)段聚焦探傷的說明圖，(B)是體聚焦探傷的說明圖。圖21(A)以及(B)是通過本發(fā)明的裝置得到的探傷結(jié)果的說明圖。
具體實施例方式以下，根據(jù)附圖，對本發(fā)明的實施方式進行說明。圖1至圖18示出本發(fā)明的一個實施方式。圖1是示出本發(fā)明的一個實施方式的裝置的陣列探測器的配置的概略剖面圖。圖 2是示出上述配置的概略側(cè)面圖。圖3是該裝置的框圖。圖4是放大了圖3的框圖的要部 的框圖。圖5是示出上述裝置的一個陣列探測器相對被檢材的超聲波的焦點位置的概略剖 面圖。圖6是說明將檢查對象設(shè)為各鋼片的體聚焦中的平面波的概略縱剖面圖。圖7是說 明將檢查對象設(shè)為圓棒料(圓柱材)的本發(fā)明中的體聚焦的概略縱剖面圖。圖8是示出本 發(fā)明的上述一個實施方式的垂直探傷中的校正值的設(shè)定方法的概略縱剖面圖。圖9是示出 本發(fā)明的上述實施方式的斜角探傷中的校正值的設(shè)定方法的概略縱剖面圖。圖10是示出 本發(fā)明的上述實施方式的垂直以及斜角探傷中的超聲波的傳播范圍的概略縱剖面圖。圖 11至圖13是示出本發(fā)明的上述實施方式的垂直探傷中的虛擬電子掃描的概略縱剖面圖。 圖14以及圖15是示出本發(fā)明的上述實施方式的斜角探傷中的虛擬電子掃描的概略縱剖面 圖。圖16是示出上述超聲波探傷裝置的控制步驟的流程圖。圖17是示出該超聲波探傷裝 置的虛擬電子掃描的圖形的說明圖。圖18是示出該超聲波探傷裝置的波形存儲器上的垂 直探傷中的相位合成曲線的圖形的說明圖。
該裝置進行圓柱狀、即剖面是大致圓形的被檢材的內(nèi)部探傷。該裝置如圖3所示，具備第1至第6這6個探傷單元kl k6、總體控制部100以 及畫面顯示部110。在本實施方式中，探傷單元kl k6分別兼作垂直探傷裝置與斜角探傷裝置。在本實施方式中，探傷單元kl k6由于采用同一結(jié)構(gòu)，所以都設(shè)為探傷單元k，而 一起說明。探傷單元k具備具有可以沿著被檢材表面排列的多個振子1. . . 1的陣列探測器 10 (以下根據(jù)需要稱為超聲波變換器陣列10)；對陣列探測器10的各振子1. . . 1進行激勵 的激勵單元；波形存儲器；相位合成單元；焦點單元；角度校正單元；門處理單元；以及A型 (A-scope)存儲器單元，在垂直探傷與斜角探傷中，可以分別進行如下體聚焦探傷法對被 檢材，從陣列探測器的所有振子一起發(fā)送超聲波，用所有振子接收其反射回波，通過相位合 成單元合成存儲在波形存儲器中的各元件的A型波形而進行評價。如圖1所示，以在作為圓柱的被檢材m的與軸向正交的剖面視中，沿著被檢 材m的圓周，包圍被檢材m的方式，分別配置上述探傷單元kl k6的陣列探測器 10. . . 10 (10a. . . IOf)。沿著在上述剖面視中被檢材m呈現(xiàn)的圓，弧狀地排列了各個陣列探測器10具備的 振子組、即多個振子1. . . 1。在本實施方式中，1個陣列探測器10具備128個振子(片段 (segment))。但是，振子的個數(shù)不限于128個，還可以采用具備其他個數(shù)、例如少于128個 的個數(shù)、多于128個的個數(shù)的振子的陣列探測器10。優(yōu)選將該振子1. . . 1呈現(xiàn)的弧設(shè)為與在上述剖面視中被檢材呈現(xiàn)的圓同心。但 是，不限于這樣將振子組配設(shè)成與被檢材同心，也可以使振子組的中心位于偏離被檢材的 芯的位置。另外，優(yōu)選將振子組呈現(xiàn)的上述弧的半徑設(shè)為被檢材的半徑的2倍。例如，在被 檢材呈現(xiàn)的上述圓的半徑是50mm的情況下，優(yōu)選將振子組呈現(xiàn)的弧的半徑設(shè)為100mm。但 是，也可以變更這樣的尺寸設(shè)定。另外，優(yōu)選隔開等間隔而配置各陣列探測器10. . . 10。例如，在利用與被檢材m的軸向正交的面的剖面視中，如圖1所示，將第1探傷單 元kl的陣列探測器IOa配置在時鐘的12點的位置，將第2探傷單元k2的陣列探測器IOb 配置在時鐘的10點的位置，將第3探傷單元k3的陣列探測器IOc配置在時鐘的8點的位 置，將第4探傷單元k4的陣列探測器IOd配置在時鐘的6點的位置，將第5探傷單元k5的 陣列探測器IOe配置在時鐘的4點的位置，將第6探傷單元k6的陣列探測器IOf配置在時 鐘的2點的位置即可。但是，只要可以在上述剖面視中不遺漏地對被檢材內(nèi)進行探傷，則不 限于各探測器10. . . 10全部被等間隔地配置。優(yōu)選以使上述振子組呈現(xiàn)的弧成為與被檢材m同心的方式，配置各陣列探測器1。 但是，在成為這樣的同心的部分中，并未限定陣列探測器具備的振子組的曲率半徑、陣列探 測器的配置。例如，只要是被檢材m的芯0位于連接振子組呈現(xiàn)的弧的兩端的線段Ql的垂 直二等分線Q2上，即該垂直二等分線Q2成為被檢材m呈現(xiàn)的圓的法線，進而換言之振子組 呈現(xiàn)的弧所屬的圓的中心位于相對被檢材m呈現(xiàn)的圓的法線上的結(jié)構(gòu)，則即使并未如上所 述設(shè)為同心，也可以良好地實施(圖5)。上述6個陣列探測器10a... IOf全部采用相同的結(jié)構(gòu)，所以在圖1中，將相對被檢材m位于最上部的陣列探測器IOa作為其他探測器的代表而進行說明時，通過垂直探傷 法，從上方朝向下方發(fā)送一次超聲波，通過斜角探傷法，與通過該垂直探傷法發(fā)送的超聲波 相比，相對被檢材m朝向右側(cè)發(fā)送一次超聲波。進而，與通過該垂直探傷法發(fā)送的超聲波相 比，相對被檢材朝向左側(cè)發(fā)送一次超聲波。其他探測器也同樣地通過發(fā)送三次超聲波，進行 一次的垂直探傷與朝向不同的二次的斜角探傷。對于通過該垂直探傷以及斜角探傷進行的 各自的探傷范圍與其設(shè)定的方法，將在后面敘述。如果6個陣列探測器10a. . . IOf結(jié)束了上述超聲波的發(fā)送和與其相伴的接收處 理，則6個陣列探測器10a. . . IOf針對被檢材的軸向改變其位置而反復(fù)上述探傷。在該情 況下，由于是聯(lián)機探傷，所以通過被檢材m的制造 線上的被檢材的移送來實現(xiàn)探測器的上 述軸向的掃描。換言之，本發(fā)明通過實現(xiàn)探傷時間的縮短，可以在上述制造線上的移送中， 平滑地完成發(fā)送接收的處理。另外，在上述中，設(shè)為使陣列探測器10的所有振子1. . . 1振動，但例如在振子 1...1的列具有超過1個陣列探測器10的探傷承擔的范圍(覆蓋范圍)的長度的情況下， 可以在1個陣列探測器10的所有振子1. . . 1中，將與該探測器10的上述承擔的范圍相當 的一部分的一系列的振子1... 1作為此處所稱的所有振子而一起振動。例如，不排除如下 情況在1個陣列探測器具備的128個振子中，將兩端的4個(合計8個)作為僅具備的振 子而不使用，將一系列120個振子用作所有振子而使用。如圖1所示，在各陣列探測器10a. . . IOf與被檢材m表面之間(空隙)，存在成為 超聲波的介質(zhì)的探傷水T。在該探傷裝置中，可以采用公知的水浸法或局部水浸法。如圖2所示，對于第1至第6各探傷單元kl k6的陣列探測器10a. . . IOf的各 個，配置在被檢材的不同的剖面，即針對圓柱狀的被檢材的軸向配置在不同的位置，以不相 互受到發(fā)送的超聲波、其反射波(包括反?；夭?的影響。例如，在上述制造線中，沿著棒的長度方向、即棒的軸向移送作為圓棒的被檢材m。 如圖2所示，在該移送方向E的不同的位置，分別配置陣列探測器10a. . . IOf0另外，如上所述，在該移送線的途中，配置上述各陣列探測器10a. . . 10f，并以與上 述移送線交差的方式配置該振子1... 1的列，從而可以在圓柱材的生產(chǎn)線中，如上所述聯(lián) 機(online)且機械地掃描探測器。在本實施方式中，在作為鋼材等材料產(chǎn)品的被檢材的生產(chǎn)線(未圖示)中，與被檢 材的生產(chǎn)線的流向交差地，配置超聲波變換器陣列10，即設(shè)為超聲波變換器陣列10將生產(chǎn) 線橫斷且在橫斷的被檢材的至少檢查預(yù)定的整個寬度(橫寬)配置了振子1... 1的狀態(tài)， 從而隨著生產(chǎn)線的移送，可以對被檢材的生產(chǎn)線的移送方向(縱寬方向)的各位置處的被 檢材內(nèi)部的探傷預(yù)定的所有范圍依次進行探傷。但是，在不進行聯(lián)機探傷的情況下，如上所述，可以設(shè)為該探傷裝置具備針對被檢 材的軸向，對于被檢材相對地移動的其他探測器的物理性的掃描單元而實施。如圖5所示，比與連接陣列探測器10的振子1. . . 1組呈現(xiàn)的弧的兩端的線段Ql 的垂直二等分線Q2在被檢材m的芯0(被檢材m的剖面呈現(xiàn)的圓的中心)中正交的正交線 Q3，更靠近該陣列探測器10而設(shè)定垂直/斜角探傷中的超聲波發(fā)送時的實際的焦點。上述垂直二等分線Q2通過上述芯0，垂直探傷中的實際的焦點、即垂直探傷的發(fā)送時的超聲波的焦點F0，位于該垂直二等分線Q2上的、在被檢材m的剖面呈現(xiàn)的圓的圓周 上通過垂直探傷法入射超聲波的入射區(qū)間a3_a4與芯O之間。如果將上述振子1. . . 1組呈 現(xiàn)的弧設(shè)為與被檢材同心，則優(yōu)選將該垂直探傷的實際的焦點FO設(shè)定于垂直二等分線Q2 上的、入射區(qū)間a3_a4與上述芯O的中間點。將兩斜角探傷的發(fā)送時的焦點F1、F2如圖5所示，設(shè)定在被檢材m的內(nèi)部中的、比 與上述垂直二等分線Q2在芯0中正交的正交線Q3更靠近陣列探測器10的位置，與垂直探 傷不同，設(shè)定于相對垂直二等分線Q2偏向左或者偏向右的位置。對于該焦點的設(shè)定，將在 后面詳述。在這樣的設(shè)定下，如圖10所示，陣列探測器10(第1陣列探測器IOa)通過垂直探 傷法，通過一次的超聲波的發(fā)送，從被檢材m呈現(xiàn)的圓的圓周上的入射區(qū)間a3_a4，朝向在 被檢材呈現(xiàn)的圓的圓周上，與入射區(qū)間a3_a4對向的對向區(qū)間al_a2，使超聲波到達。另外， 通過利用斜角探傷法的一次的超聲波的發(fā)送，使超聲波到達在被檢材呈現(xiàn)的圓的圓周上的 與上述對向區(qū)間al_a2的一端鄰接的鄰接區(qū)間bl_b2，通過利用斜角探傷法的另一次的超 聲波的發(fā)送，使超聲波到達在被檢材呈現(xiàn)的圓的圓周上的夾著對向區(qū)間al_a2而在與上述 鄰接區(qū)間bl-b2相反一側(cè)的與對向區(qū)間al_a2鄰接的鄰接區(qū)間cl_c2。上述1個探測器中 的三次的超聲波的發(fā)送的發(fā)送順序可以是任意的。垂直探傷以及斜角探傷中的被檢材內(nèi)的超聲波在焦點處的收斂后發(fā)散，而傳播到 圖10的附加波紋狀的網(wǎng)格線而示出的各區(qū)域。圖10所示的超聲波的發(fā)送波與剖面視矩形的被檢材的體聚焦探傷(圖20 (B))的 情況同樣地，是平面波或者虛擬平面波。但是，針對剖面視圓形的被檢材的虛擬平面波的不 同點在于，看起來并非直線而是弧狀。對該點進行說明。在以往的體聚焦法中，以在剖面視中表面是直線的部件為對象，如圖6所示，在發(fā) 送超聲波時朝向被檢材m的表面各位置，使沿著被檢材m表面直線地排列的所有振子1. . . 1 同時激勵，從而利用各波束大致平行地行進的平面波、或者通過振子的激勵的定時設(shè)定而 將焦點設(shè)定到遠方或者使超聲波發(fā)散而不聚焦的虛擬平面波，實際上使陣列探測器的所有 振子一起激勵而通過一次的超聲波的發(fā)送，在剖面視中在被檢材的內(nèi)部的大致全域，傳播 在接收處理中所需的超聲波，之后，在接收處理中進行與電子掃描相當?shù)奶摂M電子掃描行， 從而實現(xiàn)探傷時間的縮短。在將圓柱狀的部材設(shè)為檢查的探傷的本發(fā)明的裝置中，使沿著圓柱材的剖面呈現(xiàn) 的圓圓弧狀地排列的所有振子一起振動而產(chǎn)生的上述弧狀的波(以下稱為圓筒波)相當于 針對此前的剖面視矩形的部材、即表面在剖面視中是直線的部材的體聚焦探傷法中的平面 波、或虛擬平面波(以下，包括平面波而稱為虛擬平面波)。在本發(fā)明的該裝置中，在被檢 材m內(nèi)設(shè)置焦點的點不同，但在如下點相同如果考慮成對于上述平面波相對被檢材的表 面以同一角度入射各波束的、例如限定于垂直探傷而使各波束相對被檢材的表面大致垂直 地入射(使各波束與入射點處的法線一致)，則此處所稱的圓筒波也圖7所示，相對剖面視 圓形的被檢材的表面垂直地入射各波束(與法線一致)。但是，該圓筒波在發(fā)散前，收斂到 被檢材m的芯0、即如上所述聚焦到被檢材m的芯0。在本發(fā)明中，并不排除這樣將焦點設(shè) 定在被檢材m的芯0，但從廣泛地確保探傷范圍的觀點，如果將焦點比該芯0設(shè)定在更跟前 即更靠近探測器的位置，而使圓筒波更廣泛地傳播，則成為更優(yōu)選的實施方式。
因此，此處，在體聚焦法中，設(shè)為不依賴于被檢材的形狀、焦點位置的被檢材的內(nèi) 外，在發(fā)送時不使超聲波聚焦到探傷預(yù)定區(qū)域內(nèi)，而利用陣列探測器的振子的排列寬度，向 探傷預(yù)定區(qū)域廣泛地傳播。特別，在將剖面視圓形的部材設(shè)為被檢材的本發(fā)明中，產(chǎn)生上述 圓筒波。如上所述，在將焦點設(shè)置于芯0的情況下，如圖7所示，如果探測器的振子組呈現(xiàn) 的弧與被檢材m是同心，則從各振子入射到被檢材內(nèi)的波束全部成為關(guān)于被檢材剖面呈現(xiàn) 的圓的法線，對于所有振子1. . . 1的超聲波波束，入射角是0度，入射后的折射角也是0度。 因此，在各振子1. . . 1的激勵時，不提供延遲，而從所有振子1. . . 1同時發(fā)送超聲波即可。另一方面，如圖8所示，在上述垂直探傷中，為了使上述圓筒波收斂到比上述被檢 材m的芯0靠近探測器的位置處的焦點F0并且在通過該焦點F0后發(fā)散，需要針對每個振 子1...1改變?nèi)肷浣?。另外，入射各位置處的入射后的波束的折射角由于在探傷水T中傳播的聲音的音 速與在被檢材中傳播的聲音的音速的相異，按照斯涅耳定律，針對每個入射角而不同。對于上述斯涅耳定律，如果將入射角設(shè)為e、將折射角設(shè)為 、將探傷水T中的音 速設(shè)為Vi、將被檢材m中的(縱波的)音速設(shè)為vj，則(sine/vi) = (sinct/vj)成立。入射角e以及折射角 都是折射前以及折射后的波束相對入射點處的法線所成 的角度。由傳播的材料以及溫度決定上述音速。該裝置利用在發(fā)送時在被檢材中產(chǎn)生的縱波，上述折射角是關(guān)于縱波的折射角。因此，如圖8所示，在一個探測器10中，對于振子Is、It各自的超聲波波束，為了 得到焦點F0，需要將各個不同的入射點lm、ln處的入射角0s、e t通過斯涅耳定律設(shè)定 成分別考慮了折射角6s、ctt的角度。在關(guān)于上述垂直二等分線Q2不成為線對稱的振子 ls、lt彼此的超聲波波束中入射角當然不同、且在位于線對稱的位置的振子彼此中正負也 相逆，所以各個入射角不同。這樣，按照斯涅耳定律，錯開各振子的激勵的定時，以在與芯0不同的上述位置得 到焦點F0。即，通過這樣的延遲樣式，使各振子1. . . 1振動。例如，從振子Is以及與該振子 Is不同的振子It發(fā)送并通過了焦點F0的各波束到達上述對向區(qū)間al_a2上的各位置as、
at o在上述方案中，僅與垂直二等分線Q2—致的波束、即從在振子的排列中位于中央 的振子lx發(fā)送的超聲波波束，相對被檢材垂直地入射，所以入射角、折射角都成為0，而無 需提供延遲。該波束的到達位置aO是對向區(qū)間al_a2的二等分點。如圖9所示，在斜角探傷中的超聲波的發(fā)送中，也將考慮了上述焦點F1、F2的位置 的激勵的定時即延遲樣式提供到各振子1. 1，而到達鄰接區(qū)間bl-b2上的各個位置。具體而言，對激勵的定時提供延遲，以按照斯涅耳定律，得到考慮了折射角小s’、 小t’的各個入射角es’、et’，以使上述不同的兩個振子is、it的波束在與芯o不同的上 述位置得到焦點F1。由此，從振子Is以及振子It發(fā)送且從分別不同的入射點lm’、ln’入 射并通過了焦點F1的各波束到達上述鄰接區(qū)間bl-b2上的各位置bs、bt。在斜角探傷中，由于沒有相對被檢材垂直地入射的波束，所以例如對于排列中央 的振子lx，也需要按照斯涅耳定律提供延遲而激勵，以具有考慮了折射角的入射角 e X。在圖9中，bo表示該振子lx的波束的鄰接區(qū)間bl_b2上的到達位置。
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在圖9中，例示出使超聲波傳播到鄰接區(qū)間bl_b2的斜角探傷而進行了說明，但對 于使超聲波傳播到鄰接區(qū)間cl-c2的另一個斜角探傷，也與上述相同，從而省略說明。從對上述鄰接區(qū)間付近處的缺陷回波進行檢測這樣的觀點，與垂直探傷不同，在 斜角探傷中，為了可靠地進行接下來說明的不靈敏帶中的缺陷回波的檢測，在發(fā)送時，將各 振子的波束的折射角設(shè)為大于20度(絕對值)是適當?shù)摹τ卩徑訁^(qū)間bl-b2與鄰接區(qū) 間cl-c2S，上述折射角的正負相逆。另外，按照斯涅耳定律將上限設(shè)為可以入射到被檢材的 范圍。此處，對于折射角/入射角，都在0度以上90度以下的范圍中決定上述絕對值。此處，使用圖5，對不靈敏帶進行說明。如圖5的斜線所示，在垂直探傷中，在入射區(qū)間a3_a4付近，存在由于入射時的被 檢材表面中的反射而引起的不靈敏帶，并且在與入射區(qū)間a3_a4對向的對向區(qū)間al_a2付 近，也存在由于對向區(qū)間al_a2中的反射而引起的不靈敏帶。該對向區(qū)間al_a2付近的不 靈敏帶是從對向區(qū)間al-a2側(cè)朝向被檢材m內(nèi)部3mm左右的深度的區(qū)域，如果與由于上述 入射時的反射而引起的不靈敏帶相比較，則稍微淺。在垂直探傷中，主要進行圖10的F0-al-a2包圍的區(qū)域內(nèi)部的探傷 ，通過各個斜角 探傷，進行上述被檢材的周面的鄰接區(qū)間bl-b2、cl-c2的探傷。在本發(fā)明中，在由于上述 入射時的入射劃區(qū)a3_a4中的反射而引起的不靈敏帶中，通過其他探測器(在上述中，第1 陣列探測器IOa以外的探測器)的垂直探傷以及斜角探傷進行探傷，并且在上述對向區(qū)間 al_a2付近的不靈敏帶中，通過其他探測器的斜角探傷，進行探傷。因此，在垂直探傷中，作為超聲波的接收側(cè)的處理，在上述圖10所示的區(qū)域 F0-al-a2內(nèi)的體聚焦探傷中進行DDF (動態(tài)聚焦)。另一方面，在斜角探傷中，無需進行DDF， 在虛擬電子掃描中，將聚焦僅設(shè)定到上述鄰接區(qū)間bl-b2、cl-c2付近(大致周上)。即，在垂直探傷中，主要進行被檢材內(nèi)部中央部(芯付近)的探傷，在斜角探傷中， 主要進行針對被檢材的表面的上述鄰接區(qū)間付近的薄的范圍的探傷。換言之，在利用垂直 探傷的探傷中，針對各個聚焦列，在接收側(cè)的處理中通過DDF在深度方向的多個位置得到 焦點，在利用斜角探傷的探傷中，不進行DDF，而針對各個聚焦列，僅在深度方向的(相對于 入射位置的)最深部即鄰接區(qū)間上得到焦點。其原因為，主要目的在于，通過斜角探傷的一 方，對圖10所示的沿著鄰接區(qū)間bl-b2的被檢材m內(nèi)的淺的部分進行探傷，通過斜角探傷 的另一方，對圖10所示的沿著鄰接區(qū)間cl_c2的被檢材m內(nèi)的淺的部分進行探傷。但是，在斜角探傷中，也可以設(shè)為使用動態(tài)聚焦法，對被檢材m內(nèi)部的Fl-bl_b2包 圍的區(qū)域的內(nèi)部、或F2-cl-c2包圍的區(qū)域的內(nèi)部進行探傷來實施。另外，上述聚焦列是在接收側(cè)的處理上，成為虛擬電子掃描中的掃描的單位的波 束的組。即，針對虛擬電子掃描中的與振子對應(yīng)的存儲器的每次移位，生成聚焦列。對于垂直探傷中的接收側(cè)的處理，進行與上述圖20(B)所示的處理同樣的虛擬電 子掃描。具體而言，如圖11所示，在剖面視中被檢材m呈現(xiàn)的圓的圓周上，在上述對向區(qū)間 al-a2上，設(shè)定與各聚焦列對應(yīng)的指標點fl f7。另外，為便于說明，將上述指標點設(shè)為7 點，但實際上，需要設(shè)定在探傷范圍中不產(chǎn)生遺漏的間距(指標點間的間隔)，所以通常設(shè) 定更多的指標點。指標點f2 f6是將兩端的點fl、f7之間分割成均等的間隔的點。設(shè)定與移位的振子對應(yīng)的存儲器的組即聚焦列的中心波束flO、f20、f30、f40、f50、f60、f70,以從兩端的 指標點fl、f7中的一方的fl朝向另一方指標點f7，通過fl、f2、f3、f4、f5、f6、f7的各點 (對于f50在圖12中示出，對于f70在圖13中示出，但對于其他中心波束省略圖示)。于 是，在各中心波束上，設(shè)定DDF的各聚焦。在圖11中，fll fl7在與指標點fl對應(yīng)的聚 焦列的中心波束fll上，示出DDF的焦點。該聚焦點fll H7相當于圖20(B)的用黑圈 所示的點。為了避免圖面的煩雜，在圖11、接下來說明的圖12、圖13中，對于在圖20(B)中 用虛線示出的構(gòu)成DDF的各波束的收斂狀態(tài)，未圖示。如圖11所示，向y方向進行虛擬電子掃描，使構(gòu)成聚焦列的波束按照指標點fl、 f2、f3. . . f7的順序移位，依次形成分別通過該各指標點的聚焦列而進行。圖12示出上述虛擬電子掃描途中的與指標點f5對應(yīng)的聚焦列。在圖12中，f51 f57表示與該指標點f5對應(yīng)的聚焦列的DDF的聚焦。如上所述，從成為起始點的指標點fl 開始的虛擬電子掃描最終如圖13所示，在成為終點的指標點f7結(jié)束。在圖13中，f71 f77表示與該指標點f7對應(yīng)的聚焦列的DDF的聚焦。在垂直探傷中，指標點fl f7的位置處于死區(qū)段即上述不靈敏帶，不成為進行探 傷的點(探傷點)。在接收側(cè)的處理中，也如圖11 圖13所示，對于中心波束flO f70來講，需要 按照上述斯涅耳定律，考慮折射角來決定各個入射點hi h7(僅圖示出hl、h5、h7)處的向 被檢材的入射角度。即，在入射角不同的入射點hi h7各自中，折射角也不同。另外，針對各聚焦列的每一個，該中心波束間的波束路程也不同(在探傷水T中， 在被檢材中，波束路程不同)。針對這樣的聚焦列的中心波束的每一個，考慮不同的折射角/波束路程，決定各 中心波束的入射各位置處的入射角，以通過各指標點。一個聚焦列由與多個振子組的各振子對應(yīng)的多個波束構(gòu)成，即使是與中心波束屬 于相同的聚焦列的其他波束(中心以外的波束)，由于入射點分別不同，所以折射角以及入 射角也相互不同。但是，由于同時通過同一指標點，所以屬于相同的聚焦列的波束包括中心 波束，波束路程完全相同。例如，在圖11中，以fl為指標點的聚焦列的各波束(在圖11中， 為了避免煩雜而僅描繪出中心波束與左右的波束這合計3個而省略了其他波束)同時通過 該指標點。如果聚焦列不同，則如上所述波束路程也不同。另外，即使是屬于相同的聚焦列的波束，對于中心波束以外的波束，也需要設(shè)定用 于得到DDF的入射角度。即使在該情況下，也需要根據(jù)入射點按照斯涅耳定律考慮折射角 的相異。例如需要針對圖11中的fl f7的DDF的聚焦的每一個，考慮折射角而設(shè)定中心 波束以外的波束的入射角度。各聚焦列與構(gòu)成的各個波束的各個折射角對應(yīng)地逐步改變?nèi)肷浣嵌M行。因此，在該垂直探傷的接收側(cè)的處理中，加入用于形成通過各指標點的聚焦列的 入射角度的校正，進而進行提供延遲的校正，以得到用于構(gòu)成各個聚焦列中的DDF的入射角度。例如，在虛擬電子掃描中，以通過各指標點的方式，改變朝向，以相對針對剖面視圓形的被檢材的法線(入射角以及折射角都是O度)，使掃描的第1個聚焦列(的中心波束 的)入射角成為+10度、使第2個聚焦列的(中心波束的)入射角成為+9度、使第3個聚 焦列的(中心波束的)入射角成為+8度...、使陣列呈現(xiàn)的弧上的從該弧兩端等距離的弧 中央的聚焦列的(中心波束的)入射角成為士0度、使該中央的接下來的聚焦列的(中心 波束的)入射角成為-1度。于是，屬于一個聚焦列的中心波束以外的波束在加入了上述校 正后，為了得到DDF而被加入校正。另外，在這樣的虛擬電子掃描中，雖然難以從圖面得知，但作為結(jié)果，各聚焦列與 實際的焦點即發(fā)送時的超聲波的焦點FO的位置無關(guān)地，分別如上所述，與折射角對應(yīng)地逐 步改變?nèi)肷浣嵌M行。在斜角探傷中，也在鄰接區(qū)間上，設(shè)定多個指標點，依次形成通過該指標點的聚焦 列而進行。此處，對位于陣列探測器IOa的上述對向區(qū)間al_a2的右側(cè)的鄰接區(qū)間bl_b2 上的接收側(cè)的處理進行說明，但位于對向區(qū)間al_a2的左側(cè)的鄰接區(qū)間cl_c2上的接收側(cè) 的處理也與該右側(cè)的鄰接區(qū)間bl_b2上的處理相同，所以省略其說明。指標點g2 g6是將兩端的點gl、g7間分割成均等的間隔的點(圖14)。設(shè)定與 移位的振子對應(yīng)的存儲器的組、即聚焦列的中心波束gio、g20、g30、g40、g50、g60、g70,以 從兩端的指標點gl、g7的一方gl朝向另一方的指標點g7，通過gl、g2、g3、g4、g5、g6、g7 的各點(省略gl0、gl7以外的中心波束的圖示)。如圖14所示，向y方向進行虛擬電子掃描，按照指標點gl、g2、g3. . . g7的順序移 位，依次形成分別通過該各指標點的聚焦列而進行。圖14示出與成為虛擬電子掃描的開始 點的指標點gl對應(yīng)的聚焦列。最終，圖15所示的指標點g7成為該虛擬電子掃描的終點。在本實施方式中，在斜角探傷中，不進行DDF，但在虛擬電子掃描中，與垂直探傷的 情況同樣地如上所述，設(shè)定指標點gl、g2、g3. . . g7，而針對各指標點依次進行虛擬電子掃 描。如上所述，在斜角探傷中，指標點成為探傷點(正確地來講，在比指標點靠近被檢材內(nèi) 側(cè)的上述不靈敏帶的區(qū)域內(nèi)接近上述指標點的位置成為探傷點)。在斜角探傷中的各聚焦列的中心波束的入射角的設(shè)定中，也按照斯涅耳定律，考 慮折射角，決定成通過各指標點。另外，考慮折射角來決定入射角，以使構(gòu)成一個聚焦列的 波束通過同一指標點、即使波束路程成為相等，該點也與垂直探傷的接收側(cè)的處理相同。但 是，不進行DDF，在本實施方式中，不需要用于提供DDF的校正。如上所述，對向區(qū)間al_a2是垂直探傷中的發(fā)送波到達區(qū)間，上述鄰接區(qū)間bl_b2 以及鄰接區(qū)間cl-c2是斜角探傷各自中的發(fā)送波到達區(qū)間，垂直探傷中的上述指標點的設(shè) 定區(qū)間fl_f7、斜角探傷中的上述指標點間的設(shè)定區(qū)間gl-g7是接收側(cè)的虛擬電子掃描區(qū) 間。此處實際上，說明進行上述的超聲波發(fā)送時的焦點位置的設(shè)定的方法。首先，在該發(fā)送時的焦點F0、FU F2(圖5以及圖10)的設(shè)定之前，在被檢材的上 述圓周上，決定設(shè)定上述各指標點的范圍。然后，決定對向區(qū)間al_a2、鄰接區(qū)間bl_b2、 cl-c2,以在被檢材的上述圓周上，包括設(shè)定了指標點的范圍。選擇焦點位置F0、F1、F2的位 置，以得到這樣的對向區(qū)間、鄰接區(qū)間即可。對上述指標點的設(shè)定進行具體說明。在垂直探傷中需要被檢材的圓周上的指標點設(shè)定范圍即兩端的指標點fl、f7的位置的決定(圖11 圖13)，在斜角探傷中需要指標點設(shè)定范圍即在上述例中需要指標點 gl、g7的決定(圖14以及圖15)。在決定該指標點設(shè)定范圍時，針對被檢材，根據(jù)1個探測器(探測器10a)覆蓋的 范圍的決定而進行決定。根據(jù)設(shè)置在裝置中的探測器的數(shù)量來決定該探測器各自的覆蓋范 圍即可。在本實施方式中，由于使用6個探測器10a 10f，所以如果將被檢材的整周(360 度)除以陣列探測器的個數(shù)，則1個探測器覆蓋的范圍關(guān)于垂直/斜角的各自是被檢材的 中心角60度的范圍。但是，優(yōu)選在陣列探測器10. . . 10間，使上述覆蓋范圍的一部重疊。 即，比將被檢材的整周除以陣列探測器的個數(shù)而得到的角度，擴大各個陣列探測器設(shè)為探 傷預(yù)定區(qū)域的范圍。對于重疊，如果以圖5所示的陣列探測器10a的垂直探傷的指標點設(shè) 定范圍fl_f7為例子，則對于上述60度，優(yōu)選視為夾著垂直二等分線Q2而將右30度與左 30度合起來的角度，向左右分別以5 15度的范圍重疊。特別，優(yōu)選設(shè)為向左右分別重疊 10度，將上述覆蓋范圍設(shè)為80度(右40度、左40度)。另外，在斜角探傷中，也與上述垂直探傷同樣地決定指標點設(shè)定范圍即可。在決定了指標點設(shè)定范圍之后，決定在上述圓周上對該范圍進行等分割的指標點 間的間距。如上所述，由于在接收側(cè)的處理中針對在上述周上決定的聚焦實際上存在波束 寬度，所以如果間距大于波束寬度(指標點間的間隔)，則在探傷中產(chǎn)生遺漏，所以以不產(chǎn) 生遺漏的方式?jīng)Q定上述間距。然后，如果間距被確定，則指標點數(shù)確定，而可以確定所形成的聚焦列及其數(shù)量。 通過確定的聚焦列，來決定虛擬電子掃描時的移位寬度。在確定上述聚焦列時，針對各個聚焦列的中心波束、中心波束以外的波束，分別從 各指標點進行逆運算，而計算入射角以及振子。在逆運算時，如果決定了折射角，則按照斯 涅耳定律決定入射角，并且決定波束路程、即從振子到指標點的去路所需時間、從指標點的 歸路所需時間的合計時間(往返時間)(通過1個指標點的波束的路程完全相同)。在探傷之前，通過如上所述決定所決定的聚焦列與構(gòu)成聚焦列的波束各自的入射 角，可以決定體聚焦中的用于接收側(cè)的處理的延遲樣式。在探傷時，對于與各指標點對應(yīng)的聚焦列，如上所述根據(jù)與構(gòu)成聚焦列的波束的 折射角對應(yīng)的入射角、DDF的聚焦位置、同一聚焦列的構(gòu)成波束的路程相等的性質(zhì)、以及考 慮了在各聚焦列間中心波束的路程不同的情況的延遲樣式，來進行存儲器的讀出處理，從 而可以通過接收側(cè)的處理，得到對各振子以這樣的延遲樣式進行激勵的情況同樣的結(jié)果。本發(fā)明的裝置如上所述，針對折射角是0度(入射角是0度)的波束、即被檢材在 剖面視中呈現(xiàn)的圓，以與法線一致的波束為基準，對于除此以外的波束，在存儲器讀出時對 地址提供上述預(yù)先計算的相對上述基準的校正值，從而產(chǎn)生與對實際的振子提供的激勵定 時相當?shù)难舆t，而得到上述各波束的入射角度。上述圖3所示的上述各探傷單元kl k6分別采用圖4所示的結(jié)構(gòu)。以下，使用圖4，對各探傷單元k的結(jié)構(gòu)進行具體說明。如圖4所示，一個探傷單元k具有具備多個振子1. . . 1的超聲波變換器陣列10 ； 脈沖器部20 ；接收器部30 ；與超聲波變換器陣列10的多個振子1. . . 1分別對應(yīng)的多個信號 處理部40. . . 40 ；路程計數(shù)器50 ；Y方向計數(shù)器51 ；D深度方向計數(shù)器52 ；加法器53 ；檢波電路54 ；門電路60 ；波形峰值保存電路70 ；以及控制部90。如圖4所示，該裝置具有波束路程計數(shù)器50、Y方向計數(shù)器51、D深度方向計數(shù)器52、以及控制部90。各計數(shù)器可以通過控制部90的信號清零或遞增?？刂撇?0至少由CPU、存儲器、程序ROM、畫面顯示部、以及通信部構(gòu)成，是可以制 作各種定時并發(fā)送到各部各電路，對各部提供數(shù)據(jù)，或者從各部讀出數(shù)據(jù)，并顯示其結(jié)果， 且可以與其他裝置進行通信的裝置。在該控制部90中，可以使用市面銷售的計算機。在圖4中，超聲波變換器陣列10由η元件的超聲波振子1構(gòu)成，與脈沖器部20、接 收器部30連接，向檢查空間發(fā)送超聲波，以及從檢查空間接收反射超聲波回波。脈沖器部20由與超聲波變換器陣列10的元件數(shù)η相同個數(shù)的尖峰脈沖器電路構(gòu) 成，通過來自控制部90的脈沖發(fā)送定時信號，尖峰脈沖器電路一起動作，超聲波變換器陣 列10被激勵?？刂撇?0具備發(fā)送處理設(shè)定部91、接收處理設(shè)定部92、焦點設(shè)定部(未圖示)、以 及門位置存儲部(未圖示)。在本實施方式中，如上所述，上述元件數(shù)η (片段數(shù))是128個。發(fā)送處理設(shè)定部91具備保持與相對法線的入射角度θ (圖8)對應(yīng)的提供給各 振子的激勵信號的定時的延遲量的樣式的發(fā)送延遲樣式保持部(未圖示)；以及選擇保持 部(未圖示)。操作者在探傷前輸入被檢材的直徑、音速、以及折射角Φ，從而在發(fā)送處理 設(shè)定部91中，可以從發(fā)送延遲樣式保持部中選擇與該角度對應(yīng)的上述延遲量的樣式而作 為校正值，可以將該選擇結(jié)果保持在選擇保持部中。對于探傷前的上述校正值的樣式，由各自的溫度與各自的材料決定探傷水中的音 速、被檢材中的音速，所以也可以通過代替直接輸入音速而輸入材料與溫度，來計算或者選 擇音速。如果直徑、音速以及折射角被決定，則入射角被確定。另外，還可以設(shè)為操作者計算校正量，而直接輸入延遲樣式來實施。但是，在作為 進行檢查的被檢材，對各種不同的直徑、材質(zhì)的被檢材進行檢查的情況下，如上述實施方式 所述，從發(fā)送延遲樣式保持部中，選擇與各材質(zhì)(音速)、直徑對應(yīng)的各種延遲樣式的作法 是便利的。以發(fā)送與法線一致的法線波束即入射角θ是0度的波束的情況為基準，作為相對 發(fā)送該法線波束時的定時的延遲(延遲時間)，使通過激勵單元進行的振子激勵的定時錯 開，從而可以實現(xiàn)上述事先決定的其他波束的入射角。如上所述，如果通過操作者操作總體控制部100，與被檢材的直徑、探傷水以及被 檢材中的音速一起，接收到上述折射角Φ (圖8)的輸入，則在控制部90中，發(fā)送處理設(shè)定 部91根據(jù)折射角Φ確定對應(yīng)的入射角度θ，選擇對應(yīng)的發(fā)送的延遲樣式。在上述設(shè)定中，進行1個陣列探測器10的發(fā)送時的被檢材的圓周上的覆蓋范圍的 設(shè)定。需要針對各個振子設(shè)定上述折射角Φ，但優(yōu)選設(shè)為具備如下運算部而實施只要由 操作者進行振子組的排列中央的振子的波束的折射角、與發(fā)送時的覆蓋范圍、即發(fā)送時的 實際的焦點位置的設(shè)定，則發(fā)送處理設(shè)定部91自動地計算振子組的排列中央以外的配置 的振子的波束各自的入射角。其原因為，設(shè)定的變更容易。但是，在垂直探傷的情況下，由于位于上述排列中央的振子的波束與垂直二等分 線Q2 —致，所以如果設(shè)定音速與覆蓋范圍(對向區(qū)間)或者焦點位置，則也不需要輸入上述排列中央位置的振子的折射角。在斜角探傷、例如向上述鄰接區(qū)間bl_b2發(fā)送超聲波的發(fā)送設(shè)定中，需要選擇排 列中央的振子的波束的上述折射角。對于相對于夾著垂直二等分線Q2位于對向區(qū)間al_a2的右側(cè)的上述鄰接區(qū)間 bl_b2，對夾著垂直二等分線Q2位于對向區(qū)間al_a2的左側(cè)的鄰接區(qū)間cl_c2中的斜角 探傷的設(shè)定也僅成為左右對稱(各個入射角9的正負相逆)，而與上述右側(cè)的鄰接區(qū)間 bl-b2同樣地進行設(shè)定。在發(fā)送超聲波時，控制部90從發(fā)送處理設(shè)定部91的發(fā)送延遲樣式保持部與選擇 保持部中參照所選擇的上述延遲樣式，向尖峰脈沖器電路提供與延遲樣式對應(yīng)的定時信號。為了從探測器發(fā)送上述圓筒波，而在圖5以及圖10所示的位置得到焦點F0、F1、 F2，在發(fā)送處理設(shè)定部91的上述延遲樣式中，從排列的振子組的一端到另一端，在鄰接的 振子之間各自中，提供不同的時間差，以使各振子相對被檢材m按照上述設(shè)定的分別不同 的入射角9發(fā)出超聲波。另外，優(yōu)選通過上述操作者的輸入，還同時進行后述的接收處理設(shè)定部92的接收 側(cè)的延遲樣式的設(shè)定。總體控制部100可以通過上述操作者對總體控制部100進行的操作，一并進行各 探傷單元kl k4的控制部90中的發(fā)送接收的延遲樣式的選擇。另外，操作者還可以通過 上述總體控制部100的操作，來進行接收處理中的角部的探傷的設(shè)定。控制部90的接收處理設(shè)定部92構(gòu)成上述接收角度校正單元。接收處理設(shè)定部92具備接收側(cè)的保持斜角探傷的校正量的樣式的接收延遲樣式 保持部與選擇保持部。通過操作者事先操作上述總體控制部100，在接收處理設(shè)定部92中，可以從接收 延遲樣式保持部中選擇與上述入射角度e對應(yīng)的接收側(cè)的延遲樣式，可以將該選擇結(jié)果 保持在選擇保持部中。在接收處理設(shè)定部92中，通過選擇指標點(的設(shè)定范圍與間距)與折射角，唯一 地決定各聚焦列的中心波束的入射角與路程。通過事先決定構(gòu)成聚焦列的振子數(shù)，對于構(gòu) 成同一聚焦列的各個波束，只要決定折射角，則由于波束路程與上述中心波束相同，所以也 唯一地決定入射角，而決定應(yīng)屬于同一聚焦列的振子。將對這樣的入射角校正值與用于得到DDF的焦點的校正值相加而得到的校正的 延遲樣式保持在接收處理設(shè)定部92中。對于該接收處理設(shè)定部92的結(jié)構(gòu)，將在后面敘述。接收器部30由與超聲波變換器陣列10的元件數(shù)n相同個數(shù)的接收器電路構(gòu)成， 超聲波接收回波在此被信號放大，并送到信號處理部40。信號處理部40由與超聲波變換器陣列10的元件數(shù)n相同個數(shù)的信號處理電路 41-1 41-n構(gòu)成。各信號處理電路41由AD變換器411、超聲波波形存儲器412、切換器 413、以及動態(tài)聚焦相位校正存儲器414構(gòu)成。AD變換器411對從接收器部30發(fā)送的超聲波信號進行AD變換，將AD變換后的信 號寫入到超聲波波形存儲器412中。AD變換的采樣頻率是超聲波振子的名義頻率的8倍 以上。從控制部90通過第1信號線(未圖示)供給該采樣信號。在本實施方式中，超聲波
26探傷裝置的上述激勵單元主要由脈沖器部20構(gòu)成。上述波形存儲器由接收器部30、該AD 變換器411、以及超聲波波形存儲器412構(gòu)成。另外，上述相位合成單元由加法器53構(gòu)成。 而且，上述焦點單元由上述Y方向計數(shù)器51、上述D深度方向計數(shù)器52、以及各動態(tài)聚焦相 位校正存儲器414構(gòu)成。超聲波波形存儲器412在寫入步驟(圖16的S12、S22、S32)中，寫入從AD變換器 411發(fā)送的超聲波波形數(shù)據(jù)，并且在讀出步驟(圖16的S13、S23、S33)中，讀出保存在該存 儲器412中的超聲波波形數(shù)據(jù)，并與加法器53連接。從切換器413供給該超聲波波形存儲 器412的地址。
切換器413在寫入步驟(圖16的S12、S22、S32)中，對超聲波波形存儲器412的 地址發(fā)送波束路程計數(shù)器50的值，在讀出步驟(圖16的S13、S23、S33)中，對超聲波波形 存儲器412的地址發(fā)送動態(tài)聚焦相位校正存儲器414的內(nèi)容。上述波束路程計數(shù)器50是確定取入到波形存儲器的數(shù)據(jù)的深度方向的范圍的計 數(shù)器。動態(tài)聚焦相位校正存儲器414存儲有加入了上述各自的入射角θ的公知的動態(tài) 聚焦法中的各聚焦位置處的相位校正量，通過對該動態(tài)聚焦相位校正存儲器414的地址提 供表示虛擬電子掃描位置y的Y方向計數(shù)器51、與表示聚焦的深度位置d的D深度方向計 數(shù)器52的數(shù)據(jù)，從而得到聚焦位置(y、d)處的相位校正量，對超聲波波形存儲器412的讀 出地址提供該相位校正量。從超聲波波形存儲器412，得到在該聚焦位置(y、d)處進行動 態(tài)聚焦的情況下的該振子貢獻的超聲波波形數(shù)據(jù)。在各信號處理電路41-1 41-n中同時 進行上述步驟，向加法器53發(fā)送各信號處理電路41-1 41-n的各超聲波波形存儲器412 的內(nèi)容、即超聲波波形數(shù)據(jù)，進行動態(tài)聚焦的相位合成。另外，將各動態(tài)聚焦相位校正存儲 器414的內(nèi)容通過第2信號線(未圖示)，預(yù)先存儲到控制部90具備的焦點設(shè)定部中。另外，Y方向計數(shù)器51的虛擬電子掃描位置y對應(yīng)于振子的排列位置。如上所述，焦點設(shè)定部保持的校正量是加入了關(guān)于由接收處理設(shè)定部92設(shè)定的 角度的校正量的校正量。即，控制部90針對上述焦點設(shè)定部，對由接收處理設(shè)定部92預(yù)先設(shè)定的具備用于 得到與各入射點的折射角對應(yīng)的各個入射角的以上述法線波束為基準的各個校正量的樣 式(延遲樣式)、和具備在上述聚焦中所需的相位校正量的樣式(延遲樣式)進行加法計 算，將加法計算后的校正量的樣式保持在焦點設(shè)定部中。如上所述，接收處理設(shè)定部92的接收延遲樣式保持部與考慮了被檢材的折射角 的入射角對應(yīng)地保持接收處理的延遲樣式，通過操作者事先操作總體控制部100，受理被檢 材的材料、探傷水的溫度、以及斜角探傷中的上述角度φ的輸入，在所保持的延遲樣式中， 選擇對應(yīng)的接收延遲樣式，將該選擇的結(jié)果即樣式的設(shè)定保持在接收處理設(shè)定部92的選 擇保持部中。對于向上述焦點設(shè)定部賦予關(guān)于角度的校正量的賦予，在該角度的設(shè)定后且在探 傷前，控制部90從接收處理設(shè)定部92的接收延遲樣式保持部以及選擇保持部中參照所選 擇的角度校正用的延遲樣式來進行。對相當于1振子的波束的存儲器，賦予一個校正量。因此，由提供給與進行斜角探 傷的多個波束相當?shù)拇鎯ζ鞯男Ｕ糠謩e構(gòu)成一個(角度校正用)延遲樣式。
構(gòu)成該延遲樣式的各個校正值是指，以折射角以及入射角成為0度的法線波束為 基準，按照上述斯涅耳定律得到考慮了折射角的入射各點處的入射角e用的相對該基準 的差分，將該差分作為與基準對應(yīng)的延遲量而提供。對于考慮了折射角的入射角的設(shè)定，與 上述相同。如上所述，控制部90將對這樣的角度校正的延遲樣式加上用于聚焦到期望的位 置(圖11 13、圖14以及圖15的扣白圓點)的上述校正樣式而得到的延遲樣式而保持 在焦點設(shè)定部中。對形成DDF的每個聚焦列的焦點用延遲樣式加上角度校正用延遲樣式。 每個聚焦列的焦點延遲樣式是對應(yīng)于與深度(中心波束的深度)對應(yīng)的多個角度的延遲樣 式。在圖14以及圖15所示的本實施方式中的斜角探傷中，由于不形成DDF，所以可以僅通 過用于利用指標點得到聚焦的角度校正的延遲樣式來應(yīng)對，但在該情況下，作為裝置的運 用，選擇將DDF的焦點設(shè)為鄰接區(qū)間上的1點的樣式即可。另外，各聚焦列如上所述，是用于得到1個動態(tài)聚焦的假想的振子(在存儲器的讀 出時)形成的波束的組。此處，當僅在圖14以及15所示的鄰接區(qū)間bl_b2上提供焦點的 情況下，也如上所述，考慮為僅設(shè)定1個焦點的DDF，而使用聚焦列這樣的概念。加法器53對從與元件數(shù)n相同個數(shù)的超聲波波形存儲器412送來的各超聲波波 形數(shù)據(jù)進行相位合成。向檢波電路54發(fā)送該加法器53的輸出。在檢波電路54中進行全 波整流、+半波整流、以及_半波整流等檢波處理。檢波電路54的輸出與門電路60和波形 峰值保存電路70連接。門電路60具備回波高低存儲器61、比較器62、寫入控制電路63、回波深度存儲器 64、門產(chǎn)生電路65、門位置存儲器66、以及評價部(未圖示)。門電路60決定在通過檢波電路54檢波的波形數(shù)據(jù)的在波束路程中判定有無缺陷 的范圍，并且判定在該范圍內(nèi)有無缺陷。門電路60僅在各讀出步驟S13、S23、S33 (圖16)時主動地發(fā)揮功能，在控制部更 新步驟S15、S25、S35(圖16)中僅進行存儲器61、存儲器64的訪問?；夭ǜ叩痛鎯ζ?1將表示虛擬電子掃描位置y的Y方向計數(shù)器51作為地址，臨 時存儲每個虛擬電子掃描位置y位置的門內(nèi)峰值回波高低。在比較器62中對檢波電路54 的回波高低值、與存儲在回波高低存儲器61中的門內(nèi)峰值回波高低進行比較，在檢波電路 54的回波高低值高時，向?qū)懭肟刂齐娐?3發(fā)送寫入信號。在寫入控制電路63中接收門產(chǎn) 生電路65的門信號，在門是導(dǎo)通(On)的期間，若送來上述比較器62的寫入信號，則對回波 高低存儲器61與回波深度存儲器64發(fā)送寫入脈沖。接收該脈沖，而在回波高低存儲器61 中，將作為檢波電路54的輸出數(shù)據(jù)的回波高低值寫入到該存儲器61中，更新回波高低存儲 器61的門內(nèi)峰值回波高低。在控制部更新步驟S15(圖16)中使表示電子掃描位置y的Y 方向計數(shù)器51從0加1，并且依次讀出回波高低存儲器61的門內(nèi)峰值回波高低，在讀出后， 將該內(nèi)容清零，進行接下來的循環(huán)(接下來的剖面位置的探傷)的準備?；夭ㄉ疃却鎯ζ?4將表示虛擬電子掃描位置y的Y方向計數(shù)器51作為地址，臨 時存儲每個虛擬電子掃描位置y位置的門內(nèi)峰值深度位置。來自上述寫入控制電路63的 寫入信號還成為該回波深度存儲器64的寫入脈沖。如果送來該寫入脈沖，則在回波深度存 儲器64中將表示聚焦的深度位置d的D深度方向計數(shù)器52的值寫入到存儲器中，更新存 儲在回波深度存儲器64中的門內(nèi)峰值深度位置。在控制部更新步驟S15(圖16)中使表示虛擬電子掃描位置y的Y方向計數(shù)器51從O加1，并且依次讀出回波深度存儲器64的門內(nèi) 峰值深度位置，在讀出后，將該內(nèi)容清零，進行接下來的循環(huán)的準備。門位置存儲器66將表示虛擬電子掃描位置y的Y方向計數(shù)器51作為地址，保存 每個虛擬電子掃描位置y位置的深度方向的門起始點位置數(shù)據(jù)與門終點位置數(shù)據(jù)。如果更 新了表示虛擬電子掃描位置y的Y方向計數(shù)器51，則讀出門位置存儲器66的內(nèi)容，向門產(chǎn) 生電路65發(fā)送由虛擬電子掃描位置y位置決定的深度方向的門起始點位置的值與門終點 位置的值。通過第3信號線(未圖示)，從控制部90提供門位置存儲器66的內(nèi)容，預(yù)先存儲 在控制部90的門存儲部中。如果通過總體控制部100在接收處理設(shè)定部92的選擇保持部 中，設(shè)定了由提供上述各個入射角θ的校正值構(gòu)成的延遲樣式，則控制部90參照該接收處 理設(shè)定部92的接收延遲樣式保持部與角度保持部，使該接收延遲樣式反映到門存儲部的 深度方向的門起始點位置數(shù)據(jù)與門終點位置數(shù)據(jù)中。更有選為，設(shè)為控制部90具備門計算單元(未圖示)，而進行針對各聚焦列的門的設(shè)定。具體而言，該門計算單元具備S回波同步單元與門端點計算單元。S回波同步單元 對通過垂直探傷時的實際的超聲波的發(fā)送得到的S回波(被檢材表面的反射波)，乘上斜 角探傷中的發(fā)送時的超聲波的入射各位置處的水距離(由探傷水充滿的振子與被檢材間 的距離)的比例而計算斜角探傷中的入射各位置的虛擬S回波位置。門端點計算單元將各 聚焦列的中心波束的波束路程的規(guī)定比例的位置設(shè)為門的起始點(門開始點)，同樣地將 中心波束的波束路程的規(guī)定比例的位置設(shè)為門的終點(門結(jié)束點)而進行計算。例如，將 上述中心波束的波束路程(往返時間)的50%位置設(shè)為門開始點，將該中心波束的波束路 程(往返時間)的150%位置設(shè)為門結(jié)束點，而進行計算。由于波束路程針對每個聚焦列不 同，所以門計算單元中的上述各計算值分別不同。控制部90將這樣計算的內(nèi)容保持在門存儲部中。在門產(chǎn)生電路65中，接收從上述門位置存儲器66發(fā)送的深度方向的門起始點位 置的值與門終點位置的值，對該兩個值與表示聚焦的深度位置d的D深度方向計數(shù)器52的 值進行比較。在D深度方向計數(shù)器52處于兩個門位置之間時，將門信號設(shè)為導(dǎo)通(on)，否 則設(shè)為截止(off)，向?qū)懭肟刂齐娐?3發(fā)送門信號。評價部保持設(shè)為缺陷回波的峰值高低的數(shù)據(jù)，在門位置之間，對回波高低存儲器 61的門內(nèi)峰值回波高低、與所保持的上述峰值高低進行比較，而判定有無缺陷。評價部將判 定結(jié)果的信號輸出到生產(chǎn)線的被檢材的良·不良的區(qū)分單元。波形峰值保存電路70由波形峰值保存存儲器71、比較器72、寄存器73、比較器 74、以及寫入控制電路75構(gòu)成。對波形峰值保存存儲器71的地址，連接表示深度位置d的 D深度方向計數(shù)器52，存儲各深度處的超聲波回波波形。比較器72對檢波電路54的回波高低值、與波形峰值保存存儲器71的內(nèi)容進行比 較，在檢波電路54的回波高低值高時，向?qū)懭肟刂齐娐?5發(fā)送寫入信號。寄存器73保持Y方向電子掃描地址ys的內(nèi)容，在波形峰值保存電路70中保持該 地址ys掃描線上的各深度的每一個的最大值。通過控制部90寫入該寄存器73的數(shù)據(jù)。比較器74對寄存器73的內(nèi)容(ys)、與表示電子掃描位置y的Y方向計數(shù)器51進行比較，在一致時，向?qū)懭肟刂齐娐?5發(fā)送電子掃描位置一致信號。寫入控制電路75在送來來自比較器74的電子掃描位置一致信號時，如果具有來 自比較器72的寫入信號，則向波形峰值保存存儲器71輸出寫入脈沖。接收該寫入脈沖，在 波形峰值保存存儲器71中將檢波電路54的輸出數(shù)據(jù)寫入到存儲器，更新存儲器內(nèi)容。在顯示以及通信步驟S40(圖16)中，使表示深度位置d的D深度方向計數(shù)器52 從0加1，并且依次讀出存儲在波形峰值保存存儲器71中的超聲波波形即A型波形，在讀出 后，將該內(nèi)容清零，進行接下來的循環(huán)的準備。然后，在控制部90內(nèi)的畫面顯示部中顯示該 讀出的A型波形。波形峰值保存電路70將用于操作者監(jiān)視探傷的狀況的圖像顯示在畫面顯示部 110中。因此，進行產(chǎn)品(被檢材m)是否合格的判定、即由于存在缺陷而應(yīng)設(shè)為不良品的產(chǎn) 品的區(qū)分即可，在無需操作者的監(jiān)視的情況下，還可以不設(shè)置波形峰值保存電路70以及畫 面顯示部110而實施。接下來，使用圖16，對本發(fā)明的動作進行說明。在該圖16中，示出了一個探傷單元k中的流程(工序圖)。在各探傷單元kl k6的各自中，采用與該圖16所示的流程同樣的流程。以下，將圖16設(shè)為第1探傷單元kl的流程而進行說明。圖16所示的該裝置的探傷工序具備關(guān)于上述對向區(qū)間al_a2的垂直探傷的各步 驟Sll S15、關(guān)于一個斜角探傷(+斜角探傷)的各步驟S21 S25、關(guān)于另一個斜角探傷 (-斜角探傷)的各步驟S31 S35、和顯示以及通信步驟S40。S卩，作為關(guān)于垂直探傷的工序，具備垂直探傷發(fā)送步驟S11、垂直探傷寫入步驟 S12、垂直探傷讀出步驟S13、垂直探傷門評價處理步驟S14、以及控制部更新步驟S15。另 夕卜，作為上述右側(cè)鄰接區(qū)間bl-b2的斜角探傷(+斜角探傷)的工序，具備+斜角探傷發(fā)送 步驟S21、+斜角探傷寫入步驟S22、+斜角探傷讀出步驟S23、+斜角探傷門評價處理步驟 S24、以及控制部更新步驟S25。進而，作為上述左側(cè)鄰接區(qū)間cl_c2的斜角探傷(-斜角探 傷)的工序，具備_斜角探傷發(fā)送步驟S31、-斜角探傷寫入步驟S32、-斜角探傷讀出步驟 S33、-斜角探傷門評價處理步驟S34、以及控制部更新步驟S35。這樣，設(shè)為第1探傷單元kl按照被檢材m的對向區(qū)間al_a2的垂直探傷、一個鄰 接區(qū)間bl_b2的斜角探傷、以及另一個鄰接區(qū)間cl_c2的斜角探傷的順序進行探傷處理而 進行說明。但是，該順序是可以變更的。如該圖16所示，如果步驟Sll S35的備步驟的處理循環(huán)一次，則轉(zhuǎn)移到被檢材 m的軸向(圖2的E方向)的其他位置的探傷，再次反復(fù)步驟Sll S35。對于顯示以及通信步驟S40，根據(jù)需要而進行。依次對各步驟進行說明。在垂直探傷發(fā)送步驟Sll中，由控制部90參照發(fā)送處理設(shè)定部91的發(fā)送延遲樣 式保持部與選擇保持部，制作一個脈沖發(fā)送定時信號，發(fā)送給脈沖器部20。在脈沖器部20中，接收該信號，向超聲波變換器陣列10的η元件的超聲波振子同 時發(fā)送尖峰脈沖。由此，各超聲波振子按照上述設(shè)定的延遲樣式被激勵，從超聲波變換器陣 列10朝向上述對向區(qū)間al_a2作為圓筒波而發(fā)送超聲波。超聲波在檢查空間中傳播，但如 果遭遇到缺陷等聲音反射面，則超聲波的一部分被反射，并由超聲波變換器陣列10接收。
在垂直探傷寫入步驟S12中，由超聲波變換器陣列10接收的各振子的超聲波接收 回波被接收器部30放大后，發(fā)送到振子元件數(shù)η的信號處理電路41-1 41-n。在各信號處 理電路41中對超聲波接收回波進行AD變換，并存儲在超聲波波形存儲器412中。由波束路 程計數(shù)器50提供此時的存儲器地址，該計數(shù)器的時鐘與AD變換器411的時鐘相同。例如， 在本實施方式中，將超聲波振子的名義頻率設(shè)為5MHz以下，將AD變換的時鐘設(shè)為50MHz。 但是，不限于這樣的頻率，而可以根據(jù)需要來變更這些頻率。通常，波束路程計數(shù)器50在超聲波發(fā)送定時被清零，之后通過AD變換 器的時鐘計 數(shù)，但在電子掃描范圍的起始點是遠方的情況下，由控制部適當?shù)乜刂票磺辶愕亩〞r。由 此，可以有效地利用超聲波波形存儲器412的容量。直到電子掃描范圍的最大波束路程傳 播時間為止進行該步驟。在垂直探傷讀出步驟S13中，針對檢查空間的深度方向D與探頭排列方向Y，讀出 保存在超聲波波形存儲器412中的超聲波接收回波波形，并且通過動態(tài)聚焦法進行虛擬電 子掃描。圖17示出虛擬電子掃描的圖形。在該圖中，示出了超聲波變換器陣列、在放射了 該陣列的超聲波的檢查空間內(nèi)用從該(中心波束的)深度d0到de的區(qū)間以及探頭的排列 方向Y方向的從y0到y(tǒng)e的區(qū)間表示的虛擬電子掃描平面。在垂直探傷讀出步驟S13中，將Y方向計數(shù)器51、D深度方向計數(shù)器52清零或者 設(shè)置到起始點位置y0、d0,之后，使Y方向計數(shù)器51遞增，并且直到計數(shù)器值成為ye為止 進行該步驟。如果計數(shù)器超過ye，則接下來將該計數(shù)器清零或者設(shè)置到起始點位置y0，使 D深度方向計數(shù)器52+1遞增。反復(fù)進行該動作，直到D深度方向計數(shù)器52成為de、并且在 該位置Y方向計數(shù)器51循環(huán)一次為止進行該步驟。這些計數(shù)器51、計數(shù)器52的時鐘以與 AD變換的時鐘相同的50MHz進行。在該期間，在各信號處理電路41-1 41_n中，對動態(tài)聚 焦相位校正存儲器414的地址，供給Y方向計數(shù)器51、D深度方向計數(shù)器52的值。該存儲 器414輸出該電子掃描位置(y、d)處的相位合成的各超聲波振子(1至η)的相位校正量、 即波束路程位置。進而，該波束路程位置成為超聲波波形存儲器412的讀出地址。聚焦相 位校正存儲器414的內(nèi)容是參照接收處理設(shè)定部92而存儲的焦點設(shè)定部的內(nèi)容。用圖17的虛擬電子掃描圖形上的虛擬電子掃描位置Pl的兩個箭頭L1、L2來例示 出該波束路程位置。此處，Ll表示在虛擬電子掃描位置Pl超聲波最初到來的傳播路徑，通 常成為與虛擬電子掃描位置Pl最接近的振子的距離。另外，L2表示在虛擬電子掃描位置 Pl超聲波被反射的情況下的各振子(在圖17中用振子位置η例示)接收的超聲波的傳播 路徑。該兩個傳播路徑之和(L1+L2)設(shè)為虛擬電子掃描位置Pl處的振子η中的相位合成 時的波束路程位置。因此，從超聲波波形存儲器412，輸出該虛擬電子掃描位置(y、d)處的 相位合成的各超聲波振子的超聲波波形數(shù)據(jù)。由各信號處理電路41-1 41-n輸出超聲波 振子元件數(shù)的該超聲波波形數(shù)據(jù)，其被送給加法器53而進行相位合成。圖17、圖18示出通 過上述步驟，加法器53輸出由Y方向計數(shù)器51、D深度方向計數(shù)器52表示的虛擬電子掃描 位置(y、d)處的相位合成后的波形的上述關(guān)系。圖17的Pl點、P2點表示被進行電子掃描 的平面上的2點，該2點的地址(yl、dl)、(y2、d2)表示此時的D深度方向計數(shù)器52、Y方 向計數(shù)器51。圖18示出各超聲波波形存儲器412的地址與存儲器，示出虛擬電子掃描平 面上的2點PI、P2處的各超聲波波形存儲器412的相位合成曲線，在相位合成中按照該曲 線，同時讀出各存儲器412的內(nèi)容，通過加法器53進行相位合成。此處，將這樣的方法稱為利用虛擬電子掃描平面的動態(tài)聚焦法。在通過該虛擬電子掃描平面進行動態(tài)聚焦的期間， 加法器53輸出各個虛擬電子掃描位置處的相位合成結(jié)果數(shù)據(jù)，經(jīng)由檢波電路54，送給門電 路60與波形峰值保存電路70。在門電路60中，進行門內(nèi)的波形峰值回波高低與其深度方向位置的檢測。如圖16 所示，可以針對每個Y掃描位置獨立地設(shè)定門范圍，并且可以檢測每個Y掃描位置的波形峰 值回波高低和其波束路程距離。門位置存儲器66事先寫入每個Y掃描位置的門范圍數(shù)據(jù)。 在讀出步驟S13的利用虛擬電子掃描平面的動態(tài)聚焦中，對門位置存儲器66的地址，提供 表示虛擬電子掃描平面的y位置的Y方向計數(shù)器51的值。該存儲器66的存儲器內(nèi)容是該 y位置處的門范圍數(shù)據(jù)(起點位置gs、終點位置ge)，該數(shù)據(jù)與門產(chǎn)生電路65連接。在門產(chǎn) 生電路65中，對該門范圍數(shù)據(jù)、與表示虛擬電子掃描平面的d位置的D深度方向計數(shù)器52 進行比較，如果d位置處于門范圍，則向?qū)懭肟刂齐娐?3發(fā)送門導(dǎo)通(on)信號。門位置存 儲器66的內(nèi)容如上所述是控制部的門位置存儲部的內(nèi)容，反映上述接收處理設(shè)定部92的 校正的內(nèi)容。在門導(dǎo)通(on)的期間，在比較器62中，對存儲在回波高低存儲器61中的上次門 內(nèi)峰值回波高低、與來自檢波電路54的當前虛擬電子掃描位置的回波高低進行比較，在當 前虛擬電子掃描位置的回波高低大時，將當前虛擬 電子掃描位置的回波高低寫入到回波高 低存儲器61中，并且將表示該當前虛擬電子掃描位置的d位置的D深度方向計數(shù)器52的 數(shù)據(jù)寫入到回波深度存儲器64中。由于對回波高低存儲器61、回波深度存儲器64的地址提供表示虛擬電子掃描平 面的y位置的Y方向計數(shù)器51，所以可以針對每個y位置保存門內(nèi)的波形峰值回波高低與 其深度方向位置。另外，圖17示出虛擬電子掃描的時間關(guān)系的圖形，實際上在存儲器上并沒有設(shè)定 圖17所示那樣的門。在波形峰值保存電路70中進行圖17所示的虛擬電子掃描平面上的Y位置是ys 的假想探傷線上的超聲波波形的波形峰值保存處理。該超聲波波形通過個人計算機的畫面 顯示部來顯示，但通常，其顯示循環(huán)周期較長，是20msec左右(50Hz左右的頻率)。相比于 此，在本發(fā)明的上述裝置中，對虛擬電子掃描平面的所有范圍進行掃描的周期比其短，而無 法顯示所有假想探傷線上的超聲波波形。因此，波形峰值保存電路70在顯示循環(huán)周期內(nèi)的 假想探傷線上的各超聲波波形中，保存各深度位置處的超聲波波形的峰值高低，在所有深 度位置保存該位置處的最大波形。寄存器73通過控制部90寫入表示假想探傷線上的Y位 置的數(shù)據(jù)(ys)。向比較器74發(fā)送該數(shù)據(jù)。在比較器74中，對表示電子掃描位置y的Y方 向計數(shù)器51與該寄存器73(ys)進行比較，在一致時向?qū)懭肟刂齐娐?5輸出一致信號，高 效地進行以下動作。即，對波形峰值保存存儲器71的地址，連接表示深度位置d的D深度 方向計數(shù)器52，從波形峰值保存存儲器71向比較器72提供相同深度位置d處的前一次的 超聲波峰值波形，從檢波電路54提供該相同深度位置d處的最新超聲波回波高低。在檢波 電路54高時向?qū)懭肟刂齐娐?5發(fā)送寫入信號，在寫入控制電路75中向波形峰值保存存儲 器71發(fā)送寫入脈沖，深度位置d處的超聲波峰值波形被更新成比上次高的回波高低。在各 深度進行該動作，并且在接下來的探傷循環(huán)的各讀出步驟S13中也同樣地進行。在垂直探傷門評價處理的步驟S14中，通過評價部，在門位置之間，對回波高低存儲器61的門內(nèi)峰值回波高低與所保持的上述峰值高低進行比較，判定有無缺陷。評價部將 判定結(jié)果的信號輸出給生產(chǎn)線的被檢材的良·不良的區(qū)分單元。在控制部更新步驟S15中，控制部90對提供存儲器61、存儲器64的地址的Y方 向計數(shù)器51進行操作，并且讀出門電路60的回波高低存儲器61、回波深度存儲器64的內(nèi) 容，在該讀出后將該存儲器的內(nèi)容清零。在上述控制部更新步驟S15后，轉(zhuǎn)移到+斜角探傷發(fā)送步驟S21。在+斜角探傷發(fā)送步驟S21中，由控制部90參照發(fā)送處理設(shè)定部91的發(fā)送延遲 樣式保持部與選擇保持部，制作一個脈沖發(fā)送定時信號，發(fā)送給脈沖器部20。在+斜角探傷 中，為了在焦點Fl收斂后發(fā)散而使超聲波到達鄰接區(qū)間bl-b2，設(shè)定了與上述決定的各入 射角度對應(yīng)的樣式。在垂直探傷中，需要設(shè)定相對垂直二等分線Ql成為左右對稱的延遲樣式，但在+ 斜角探傷中，代替具有這樣的對稱性的延遲樣式，而設(shè)定在垂直二等分線Ql向右側(cè)偏移的 位置形成焦點Fl的延遲樣式。通過設(shè)定這樣的延遲樣式，對于超聲波，可以使在焦點Fl收斂并 發(fā)散的圓筒波到 達鄰接劃區(qū)bl-b2。在該步驟S21中，對于上述以外的點，與上述垂直探傷中的發(fā)送步驟Sll 相同。另外，+斜角探傷寫入步驟S22中的處理與上述垂直探傷寫入步驟S12中的處理 相同。在+斜角探傷讀出步驟S23中，也進行與垂直探傷讀出步驟S13同樣的處理。具體 而言，由于是斜角探傷，所以聚焦相位校正存儲器414的內(nèi)容是被加上由接收處理設(shè)定部 92根據(jù)考慮了折射角的各個入射角而設(shè)定的用于得到每個聚焦列的聚焦的、即用于在斜角 探傷中在指標點上得到聚焦的延遲樣式的內(nèi)容。如上所述，在本實施方式的斜角探傷中，由 于不進行本來的DDF，所以不需要用于針對深度方向得到多個DDF的聚焦的校正，該延遲樣 式由針對形成同一聚焦列的波束使路程相等、并提供考慮了各位置處的折射角的各個入射 角的校正值構(gòu)成。另外，門位置存儲器66的內(nèi)容反映了上述接收處理設(shè)定部92的門存儲部的內(nèi)容， 保持由門計算單元的S回波同步單元與門端點計算單元計算的上述門開始與門結(jié)束的數(shù) 據(jù)。根據(jù)與初期的角度Φ對應(yīng)的聚焦相位校正存儲器414以及門位置存儲器66的內(nèi) 容，在+斜角探傷讀出步驟S23中，進行與垂直探傷讀出步驟S13同樣的處理。在+斜角探傷門評價處理的步驟S24中，也根據(jù)反映了角度的校正的上述門位置 存儲器66的內(nèi)容，進行與上述垂直探傷門評價處理的步驟S14同樣的評價處理。在控制部更新步驟S25中，與控制部更新步驟S15同樣地，控制部90對提供存儲 器61、存儲器64的地址的Y方向計數(shù)器51進行操作，并且讀出門電路60的回波高低存儲 器61、回波深度存儲器64的內(nèi)容，在該讀出后將該存儲器的內(nèi)容清零。在作為另一個斜角探傷(_斜角探傷)的工序的_斜角探傷發(fā)送步驟S31、-斜角 探傷寫入步驟S32、-斜角探傷讀出步驟S33、-斜角探傷門評價處理步驟S34、以及控制部 更新步驟S35中，由接收處理設(shè)定部92設(shè)定的延遲樣式由與上述右側(cè)鄰接區(qū)間的斜角探傷 (+斜角探傷)的各步驟中的延遲樣式正負相逆的校正值構(gòu)成。除此以外，上述另一個斜角探傷(-斜角探傷)的各步驟的處理與一個斜角探傷(+斜角探傷)的各步驟中的處理相同。在顯示以及通信步驟S40中，判斷是否更新畫面的顯示。在不更新畫面的情況下， 結(jié)束該步驟S40中的處理，在更新畫面的情況下，控制部90對提供存儲器71的地址的D深 度方向計數(shù)器52進行操作，并且讀出波形峰值保存電路70的波形峰值保存存儲器71的內(nèi) 容，在該讀出后，將該存儲器的內(nèi)容清零。然后，顯示在控制部更新步驟S15、S25、S35中讀 出的各門內(nèi)的回波高低以及回波深度的值，對內(nèi)容與外部進行通信。另外，在控制部更新步 驟S15、S25、S35中讀出的保存峰值的超聲波波形在畫面顯示部中顯示為A型波形，將其波 形數(shù)據(jù)與外部進行通信。另外，在該實施例中門電路60僅為1組，但不限于此，還可以準備多個門電路，而 附加上述以外的多個門范圍中的門處理。這樣在本發(fā)明的上述超聲波探傷裝置中，對超聲波變換器陣列的各振子，在與垂 直探傷、或斜角探傷對應(yīng)的定時發(fā)送尖峰脈沖狀的發(fā)送脈沖，對由各振子接收的接收超聲 波回波進行AD變換，將其存儲在振子元件數(shù)的波形存儲器中。在虛擬電子掃描中，沿著該 位置處的相位合成曲線，從振子元件數(shù)的波形存儲器中同時讀出波形數(shù)據(jù)并進行相位合 成。即，對于虛擬電子掃描的掃描位置1點的相位合成后的波形，通過一次存儲器讀出循 環(huán)來進行。在本實施方式中由于使用50MHz的時鐘，所以一點的計算以20nSec完成。如 果考慮深度方向 200點、Y軸向200點的虛擬電子掃描平面，則為了將該范圍全部掃描，成 為20 * 200 ± 200nsec = 800 μ sec。另外，在進行該虛擬電子掃描的期間，在門電路中進 行門處理，同時在波形峰值保存電路中進行A型波形保存處理。作為超聲波反復(fù)循環(huán)，除了 上述SOOysec的時間以外，還需要超聲波發(fā)送時間、超聲波接收時間、以及門數(shù)據(jù)與A型波 形的讀出時間，但如果設(shè)為200 μ sec左右，則在1000 μ sec ( = lmsec)中完成上述虛擬電 子掃描范圍的探傷循環(huán)。使探傷波束在Y軸向上電子性地移動，而在深度方向上通過動態(tài) 聚焦法進行測量的以往技術(shù)的裝置中，通過一次超聲波反復(fù)循環(huán)而完成一個波束方向的探 傷，為了對與上述相同的虛擬電子掃描范圍進行探傷，需要200次的超聲波反復(fù)循環(huán)。即使 將超聲波反復(fù)頻率設(shè)為ΙΟΚΗζ，為了對上述虛擬電子掃描范圍進行探傷，也需要20msec的 時間。本發(fā)明的上述裝置在本實施方式中，與以往技術(shù)的裝置相比可以實現(xiàn)20倍高速的探 傷。在上述實施方式中，在電子掃描的Y方向與D方向的處理順序中，首先使Y方向計 數(shù)器51計數(shù)，在Y方向計數(shù)器51循環(huán)一次之后使D深度方向計數(shù)器52工作，但還可以與 其相逆地，首先使D深度方向計數(shù)器52計數(shù)，在D深度方向計數(shù)器52循環(huán)一次之后使Y方 向計數(shù)器5ID工作。如上所述，該裝置在體聚焦探傷中，阻止將超聲波發(fā)送時的超聲波的實際的聚焦 設(shè)定到探傷區(qū)域，而使探傷的被檢材內(nèi)部的各位置對應(yīng)于波形存儲器的地址，與通過實際 的接收時的電氣處理得到的各波形存儲器位置處的波形數(shù)據(jù)的相位合成進行比較，得知有 異常的波形存儲器的地址，從而檢測對應(yīng)的被檢材的內(nèi)部缺陷的位置，由此，可以獲得基于 圓筒波的廣泛的探傷范圍，減少探傷循環(huán)，實現(xiàn)高速的探傷。S卩，體聚焦法是指，在發(fā)送側(cè)，通過一次的探測器的激勵而對被檢材較寬地發(fā)送超 聲波，在接收側(cè)不進行實際的掃描(電子掃描)而進行虛擬電子掃描，對A型波形進行相位 合成而進行評價。
在本發(fā)明中，在剖面視圓形的被檢材中實現(xiàn)了這樣的體聚焦，不損失處理的高速 性而可以可靠地進行探傷。在針對圓柱材等剖面視圓形的被檢材，使用了角鋼片等在剖面視中表面是直線的 被檢材中使用的直線地排列振子的線陣列的情況下，為了產(chǎn)生上述圓筒波，并且進行接收 側(cè)的虛擬電子掃描，需要提供考慮了被檢材表面的曲率(圓的半徑)的校正值。但是，在本 發(fā)明中，使振子沿著被檢材呈現(xiàn)的圓的圓周弧狀地排列，所以無需為了檢測缺陷回波而進 行考慮，可以通過與利用線陣列來進行角鋼片的探傷的情況同樣的發(fā)送接收的處理，來進 行缺陷回波的檢測。但是，需要用于將發(fā)送時的焦點設(shè)為芯0以外的位置的上述校正。另 夕卜，在各陣列探測器10的振子組呈現(xiàn)的呈現(xiàn)的弧不與被檢材m的芯0同心的情況下，也需 要將該量的校正值的樣式加入到上述校正值的樣式中。在本實施方式中，可以通過三次發(fā)送進行探傷，所以不會受到反常的影響而可以 提高鋼片長度方向的脈沖密度。另外，可以通過并用DDF，在剖面的廣泛的所有區(qū)域中提高 檢測能力。在直徑是60mm的被檢材的探傷中，可以在搬送速度120m/min下實現(xiàn)脈沖密度 5mm以下?？梢酝ㄟ^采用體聚焦探傷，實現(xiàn)與以往方法相比檢測能力以及處理能力非常高的檢查。如果觀察通過本實施方式的裝置得到的圖21㈧所示的垂直探傷的A型 (A-scope)的圖像，則可知通過垂直探傷，圖1所示的缺陷Vl顯示為wl，如果觀察圖21 (B) 所示的垂直探傷的A型(A-scope)圖像，則可知通過斜角探傷，圖1的缺陷v2顯示為w2。
在實際的被檢材的探傷中，需要在探傷前，進行校準(校正)。在校準中，進行探測 器的靈敏度校正與DAC校正。在本發(fā)明的探傷方法中，在靈敏度校正中，實際上使用進行校 正而得到的關(guān)于試片的數(shù)據(jù)，針對該試片間的尺寸的試片，不進行實際的靈敏度校正，而得 到校正數(shù)據(jù)。例如，使用直徑是40mm的試片(圓柱材)與直徑是60mm的試片，通過實際的靈敏 度校正的作業(yè)，得到針對這些直徑的被檢材設(shè)定的靈敏度數(shù)據(jù)。具體而言，在通過實際的校 正，知道了直徑40mm的試片的第1個聚焦列的靈敏度是30dB，直徑60mm的試片的第1個聚 焦列的靈敏度是36dB的情況下，代替針對作為兩試片的中間的直徑的50mm的試片實際上 進行校正，而取40mm與60mm的靈敏度數(shù)據(jù)的平均值，將該50mm的被檢材的第1個聚焦列 的靈敏度設(shè)定為(30+36)+2 = 33dB。另外，關(guān)于門，也進行同樣的補充處理。如果根據(jù)需 要外徑變化，則需要針對靈敏度與門這雙方進行補充處理。這樣，在該探傷方法中，針對省略校正作業(yè)的試片，使用直徑比其大的試片、與直 徑比其小的試片的靈敏度數(shù)據(jù)，如上所述通過計算，得到省略校正作業(yè)的試片的數(shù)據(jù)，從而 可以減少所準備的試片的數(shù)量。在該裝置中，通過上述6個探傷單元kl k6探傷的結(jié)果，在探傷單元kl k6中 的任意一個檢測到缺陷回波的情況下，將被檢材判定為不良品。但是，也可以綜合通過探傷 單元kl k6得到的探傷結(jié)果來判定被檢材的良·不良。另外，在上述實施方式中，設(shè)為斜角探傷裝置兼作垂直探傷裝置，但也可以分別設(shè) 為各自獨立的裝置，并將各個裝置具備的陣列探測器分別配置在被檢材表面。另外，在上述實施方式中，設(shè)為使用kl k6這6個探傷單元k，但也可以準備6個 以外的例如2 5個、7個以上的探傷單元k。另外，可以與其對應(yīng)地，將陣列探測器10的個數(shù)也設(shè)為6個以外的2 5個、7個以上來實施。根據(jù)個數(shù)，選擇各個陣列探測器的焦點 位置即可。例如，在使陣列探測器10的數(shù)量少于上述6個的情況下，如果通過選擇各個陣 列探測器10的焦點位置，使對向區(qū)間、或鄰接區(qū)間的長度比探測器是6個的情況大，則即使 是少的個數(shù)，也可以不遺漏地對被檢材的各部進行探傷。相反地，在將探測器的數(shù)量設(shè)為多 于上述6個而實施的 情況下，可以將各個探測器的探傷范圍設(shè)定得較窄。但是，從成本的方 面，優(yōu)選盡量降低陣列探測器10的數(shù)量，通過實施本發(fā)明可以盡量減少這樣的陣列探測器 的數(shù)量 。
權(quán)利要求
一種超聲波探傷裝置，具備陣列探測器，具有能夠沿著被檢材表面排列的多個振子；激勵單元，對陣列探測器的各振子進行激勵；波形存儲器，將由各振子接收的超聲波接收回波作為每個振子的波形數(shù)據(jù)而存儲；相位合成單元，讀出存儲有每個振子的波形數(shù)據(jù)的上述波形存儲器的內(nèi)容并進行相位合成；以及焦點單元，在上述波形存儲器的讀出中，將該各波形存儲器的地址作為與針對虛擬電子掃描范圍內(nèi)的任意位置的動態(tài)聚焦的波束路程距離相當?shù)牡刂范峁?，其中，使用如下體聚焦探傷法從陣列探測器的所有振子一起對被檢材發(fā)送超聲波，用所有振子接收其反射回波，通過相位合成單元合成存儲在波形存儲器中的各元件的A型波形并進行評價，其中，上述超聲波探傷裝置用于進行剖面為大致圓形的被檢材的內(nèi)部探傷，具備兩個以上的上述陣列探測器，在被檢材的剖面視中，沿著被檢材呈現(xiàn)的圓，弧狀地排列了各陣列探測器的多個振子，各陣列探測器配置成包圍被檢材，激勵單元能夠使得通過垂直探傷法進行被檢材的探傷，并且能夠使得各陣列探測器通過從陣列呈現(xiàn)的弧的一端側(cè)朝向弧的另一端側(cè)逐漸錯開定時地對各個振子進行激勵的斜角探傷法進行被檢材的探傷，激勵單元使陣列探測器的各自將該陣列探測器沿著的被檢材呈現(xiàn)的上述圓的圓周上的區(qū)間作為入射區(qū)間，通過上述垂直探傷法，通過多個振子的一次振動，使超聲波從入射區(qū)間的各位置入射到被檢材內(nèi)部，使入射的超聲波達到在被檢材呈現(xiàn)的上述圓的圓周上的與入射區(qū)間對向的對向區(qū)間，并且激勵單元使陣列探測器的各自通過上述斜角探傷法，通過多個振子的一次振動，使超聲波入射到被檢材內(nèi)部，使入射的超聲波到達在被檢材呈現(xiàn)的上述圓的圓周上的與上述對向區(qū)間鄰接的鄰接區(qū)間的一方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探傷裝置，其特征在于，至少在垂直探傷法中，使用上 述體聚焦探傷法，在上述垂直探傷法中，在與被檢材的軸向正交的面中的剖面視中，針對連接陣列探測 器各自的振子組呈現(xiàn)的弧的兩端的線段的垂直二等分線，至少將處于線對稱的位置關(guān)系的 該陣列探測器的振子彼此同時激勵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲波探傷裝置，其特征在于，激勵單元在上述剖面視 中，將通過垂直探傷法入射的超聲波的實際的焦點設(shè)定在上述二等分線上的、上述入射區(qū) 間與被檢材呈現(xiàn)的上述圓的中心之間，進而，激勵單元在上述剖面視中，將通過斜角探傷法入射的超聲波的實際的焦點設(shè)定 在被檢材的內(nèi)部的從上述垂直二等分線上偏離的位置、且比與該垂直二等分線在被檢材呈 現(xiàn)的圓的中心處正交的正交線靠近陣列探測器的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任意一項所述的超聲波探傷裝置，其特征在于，上述虛擬電子掃描是代替在發(fā)送超聲波時使陣列探測器具備的排列的振子沿著該排 列方向依次激勵而進行掃描的電子掃描而在接收側(cè)進行的虛擬的掃描，使排列的各振子與 波形存儲器的各地址對應(yīng)，將在發(fā)送超聲波時使陣列探測器的排列的所有振子一起激勵而 得到的接收波的數(shù)據(jù)記錄在波形存儲器中，在從波形存儲器中讀出數(shù)據(jù)時，使與為了在接 收側(cè)形成被檢材內(nèi)部的各位置處的焦點而所需的振子對應(yīng)的存儲器的地址依次在與振子的電子掃描方向?qū)?yīng)的方向上移位，讀出存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)而進行，在垂直探傷中，在虛擬電子掃描中，在波形存儲器的讀出時，對地址提供校正值，從而 將移位的振子的各組的超聲波波束的方向與上述對向區(qū)間內(nèi)的各位置對應(yīng)，在斜角探傷中，在虛擬電子掃描中，在波形存儲器的讀出時，對地址提供與上述不同的 校正值，從而將移位的振子的各組的超聲波波束的方向與上述鄰接區(qū)間內(nèi)的各位置對應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波探傷裝置，其特征在于，垂直探傷中的上述校正值是 如下的校正值針對構(gòu)成同一組的振子各自的波束，以使該組的振子之間的波束路程成為 相同的方式，在該振子各自的入射點處提供考慮了不同的折射角的入射角，使得上述構(gòu)成 同一組的振子各自的波束與對向區(qū)間上的一點對應(yīng)，并且針對該同一組生成動態(tài)聚焦，斜角探傷中的上述校正值是如下的校正值至少針對構(gòu)成同一組的振子各自的波束， 以使該同一組的該振子之間的波束路程成為相同的方式，在該振子各自的入射點處提供考 慮了不同的折射角的入射角，使得上述構(gòu)成同一組的振子各自的波束與鄰接區(qū)間上的一點 對應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中的任意一項所述的超聲波探傷裝置，其特征在于，具備門計算 單元，門計算單元在斜角探傷中，以通過垂直探傷的發(fā)送而得到的表面波為基準，針對在虛 擬電子掃描中移位的振子的每個組，設(shè)定與振子和從該振子向被檢材入射超聲波的入射點 之間的距離對應(yīng)的探傷門。
7.一種超聲波探傷裝置，進行剖面為大致圓形的被檢材的內(nèi)部探傷，具備垂直探傷裝置與斜角探傷裝置，兩種探傷裝置都具備陣列探測器，具有能夠沿著被檢材表面排列的多個振子；激勵 單元，對陣列探測器的各振子進行激勵；波形存儲器，將由各振子接收的超聲波接收回波作 為每個振子的波形數(shù)據(jù)而存儲；相位合成單元，讀出存儲有每個振子的波形數(shù)據(jù)的上述波 形存儲器的內(nèi)容并進行相位合成；以及焦點單元，在上述波形存儲器的讀出中，將該各波形 存儲器的地址作為與針對虛擬電子掃描范圍內(nèi)的任意位置的動態(tài)聚焦的波束路程距離相 當?shù)牡刂范峁?，其中，從陣列探測器的所有振子一起對被檢材發(fā)送超聲波，用所有振子接 收其反射回波，通過相位合成單元合成存儲在波形存儲器中的各元件的A型波形而進行評 價，兩種探傷裝置的陣列探測器在被檢材的剖面視中，沿著被檢材呈現(xiàn)的圓的圓周，排列 多個振子，至少垂直探傷裝置的激勵單元將該陣列探測器沿著的被檢材呈現(xiàn)的上述圓的圓周上 的區(qū)間作為入射區(qū)間，通過各陣列探測器的多個振子的一次振動，使超聲波從入射區(qū)間的 各位置入射到被檢材內(nèi)部，使在被檢材內(nèi)部收斂后發(fā)散的超聲波到達在被檢材呈現(xiàn)的上述 圓的圓周上的與入射區(qū)間對向的對向區(qū)間，至少斜角探傷裝置的激勵單元通過從陣列探測器呈現(xiàn)的弧的一端側(cè)朝向弧的另一端 側(cè)逐漸錯開定時地對各個振子進行激勵，通過多個振子的一次振動，傾斜地向被檢材內(nèi)部 入射超聲波，使在被檢材內(nèi)部收斂后發(fā)散的超聲波達到在被檢材呈現(xiàn)的上述圓的圓周上的 與上述對向區(qū)間鄰接的鄰接區(qū)間，垂直探傷裝置與斜角探傷裝置分別具備接收角度校正單元，垂直探傷裝置的接收角度校正單元通過在波形存儲器的讀出時對地址提供校正值，而 將在虛擬電子掃描中移位的振子的各組的超聲波發(fā)出的方向與上述對向區(qū)間內(nèi)的各位置 對應(yīng)，斜角探傷裝置的接收角度校正單元通過在波形存儲器的讀出時對地址提供與上述不 同的校正值，而將在虛擬電子掃描中移位的振子的各組的超聲波發(fā)出的方向與上述鄰接區(qū) 間內(nèi)的各位置對應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波探傷裝置，其特征在于，上述斜角探傷裝置兼作上述 垂直探傷裝置，通過利用激勵單元的至少兩次的各振子的激勵，能夠進行上述垂直探傷與 斜角探傷。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的超聲波探傷裝置，其特征在于，上述接收角度校正單元提 供的上述校正值構(gòu)成如下的延遲樣式針對構(gòu)成同一組的振子各自的波束，以使該組的振 子之間的波束路程成為相同的方式，在該振子各自的入射點處提供考慮了不同的折射角的 入射角，使得構(gòu)成同一組的振子各自的波束在垂直探傷裝置中與對向區(qū)間上的一點對應(yīng)， 在斜角探傷中與鄰接區(qū)間上的一點對應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的超聲波探傷裝置，其特征在于，上述焦點單元具備Y方向計 數(shù)器，表示虛擬電子掃描位置y;D深度方向計數(shù)器，表示聚焦的深度位置；以及動態(tài)聚焦相 位校正存儲器，存儲有動態(tài)聚焦法中的各聚焦位置處的相位校正量，上述焦點單元通過對 動態(tài)聚焦相位校正存儲器的地址提供Y方向計數(shù)器與D深度方向計數(shù)器的數(shù)據(jù)，得到聚焦 位置處的相位校正量，上述接收角度校正單元對供給到動態(tài)聚焦相位校正存儲器的地址的上述計數(shù)器的數(shù) 據(jù)加上關(guān)于上述入射角度的延遲樣式。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的超聲波探傷裝置，其特征在于，接收角度校正單元具備接 收延遲樣式保持部與接收側(cè)選擇保持部，接收延遲樣式保持部保持與入射角度對應(yīng)的校正 量的延遲樣式，接收側(cè)選擇保持部通過入射角度的選擇，確定接收延遲樣式保持部中的對 應(yīng)的延遲樣式。
12.一種利用體聚焦探傷法的超聲波探傷方法，使用具有能夠沿著被檢材表面排列的 多個振子的陣列探測器、對陣列探測器的各振子進行激勵的激勵單元、將由各振子接收的 超聲波接收回波作為每個振子的波形數(shù)據(jù)而存儲的波形存儲器、以及讀出存儲有每個振子 的波形數(shù)據(jù)的上述波形存儲器的內(nèi)容并進行相位合成的相位合成單元，從陣列探測器的所 有振子一起對被檢材發(fā)送超聲波，用所有振子接收其反射回波，通過相位合成單元合成存 儲在波形存儲器中的各元件的A型波形而進行評價，其中，上述超聲波探傷方法進行剖面是大致圓形的被檢材的內(nèi)部探傷，準備兩個以上的上述陣列探測器，在被檢材的剖面視中，沿著被檢材呈現(xiàn)的圓的圓周，排列陣列探測器各自的多個振子，利用激勵單元，使得通過垂直探傷法進行被檢材的探傷，并且通過從陣列呈現(xiàn)的弧的 一端側(cè)朝向弧的另一端側(cè)逐漸錯開定時地對各個振子進行激勵，從而使得各陣列探測器通 過斜角探傷法進行被檢材的探傷，利用激勵單元使陣列探測器的各自將該陣列探測器沿著的被檢材呈現(xiàn)的上述圓的圓 周上的區(qū)間作為入射區(qū)間，通過上述垂直探傷法，通過多個振子的一次振動，使超聲波從入射區(qū)間的各位置入射到被檢材內(nèi)部，使入射的超聲波到達在被檢材呈現(xiàn)的上述圓的圓周上 的與入射區(qū)間對向的對向區(qū)間，并且利用激勵單元使陣列探測器的各自通過上述斜角探傷法，通過陣列探測器具備的振子 中的至少一部分的連續(xù)的多個振子的一次振動，使超聲波入射到被檢材內(nèi)部，使入射的超 聲波達到在被檢材呈現(xiàn)的上述圓的圓周上的與上述對向區(qū)間鄰接的鄰接區(qū)間的一方。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的超聲波探傷方法，其特征在于，在上述探傷后，使上述陣列 探測器沿著被檢材的軸向物理性地掃描，從而在該軸向的其他位置進行上述探傷。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的超聲波探傷方法，其特征在于，在探傷前的校準中，代 替針對進行探傷的被檢材的每個直徑準備在進行校準時使用的試片，而使用直徑比其大的 試片的校準的數(shù)據(jù)與直徑比其小的試片的校準的數(shù)據(jù)來補充一部分試片。
全文摘要
本發(fā)明的裝置針對使用了體聚焦探傷法的超聲波探傷裝置，提供如下構(gòu)成即，該裝置進行剖面是大致圓形的被檢材的內(nèi)部探傷，沿著被檢材呈現(xiàn)的圓弧狀地排列了振子(1...1)。各陣列探測器(10...10)配置成包圍被檢材。激勵單元可以通過垂直以及斜角探傷法進行被檢材的探傷，激勵單元通過多個振子的一次振動使超聲波從入射區(qū)間的各位置入射到被檢材內(nèi)部，到達在被檢材呈現(xiàn)的上述圓的圓周上的與入射區(qū)間對向的對向區(qū)間，并且通過多個振子的另一次振動，入射到被檢材內(nèi)部，使入射的超聲波達到與上述對向區(qū)間鄰接的鄰接區(qū)間的一方。
文檔編號G01N29/04GK101836110SQ20098010077
公開日2010年9月15日 申請日期2009年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者D·布拉科尼耶, 村井純一 申請人:日本克勞特克雷默爾株式會社