专利名称：超声波探伤方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及超声波探伤方法及其装置。
背景技术：
专利文献1 日本特开2003-130859号公报专利文献2 日本特许第3704065号公报专利文献3 日本特开2006-250873号公报非专利文献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)非专利文献2 横野泰和7工〗< K 7 l·〗UT O標準化 現状、NDI資料21776、 pp. 34-38(2006)在以往的使用单一的振子的探伤法中，在进行圆柱状的棒料等的内部探伤的情况 下，不仅需要针对棒料的轴向，而且还需要针对与轴向交差的剖面，沿着被检材的剖面呈现 的圆周，机械地扫描振子。在近年来普及的使用了相控阵列(phased array)探测器(以下称为阵列探测器 (array probe))的被检材的超声波探伤中，使各个振子发送超声波的定时错开(进行相位 控制)，不改变振子的配置，而可以自由地设定超声波的传输方向、或其收敛位置(聚焦) (专利文献1)。因此，在上述方案中代替沿着被检材的表面机械地扫描，而电气地进行扫描。其中，并非使各个振子本身物理性地移动，而是如专利文献1的图4所示，对于排 列的振子，使振子按照每规定个数的单位，时分割地依次振动。即，在扫描方向上排列的振 子中，从连续的规定组中发送超声波，接下来在扫描方向移位(shift)而从接下来的组中 发送超声波。通过这样的移位，可以得到与物理性地扫描振子同样的效果。在该专利文献1中，示出了针对在剖面视中表面是直线的被检材，利用了阵列探 测器的电子扫描(并非使振子物理性地移动，而使构成阵列探测器的排列的多个振子依次 激励而进行的扫描)。另外，在专利文献3中，示出了针对表面是圆形的圆柱状的被检材，沿着圆周，与 上述同样地进行电子扫描的方案。另外，作为可以使上述以往的相控阵列探伤技术成为进一步高速并且高分辨率、 高检测性能的探伤的探伤技术，提出了体(volume)聚焦相控阵列(以下根据需要称为体聚 焦)(非专利文献1、专利文献2)。上述相控阵列探伤法在其10余年中得到了显著的进步，使得可以利用从便携类 型的探伤器到自动探伤装置的很多装置。这是由于通过半导体技术、计算机技术的进步，可 以实现探伤器的高性能、低价格化，并且由于复合振子的出现，可以制作高性能且品质均勻 的阵列探头(阵列探测器)。其应用范围成为核电厂的ISI(In Service Inspection，在役检查)、航空器的机体或翼的检查、与钢铁相关的联机(online)装置等广泛的范围。另外，随着积极推进规格 化、标准化(非专利文献2)，在国内在PD (Performance Demonstration，验证实施)中的超 声波认证制度中也使用相控阵列法而提高了实际功绩。体聚焦是在这些应用中可以进一步实现高速且检测能力、分辨率高的探伤的技 术。以下，根据体聚焦的原理叙述其应用例。作为体聚焦超声波探伤装置，提出了台式型与联机应对型的装置。
台式型的装置适合于现场用途或者研究目的，具有探伤数据的解析功能，可以对 应于后述的矩阵探测器。联机应对型的装置具有联机自动探伤中所需的功能，具有高速判定功能，且可以 通过并行运转使用多个探测器。此处，在说明体聚焦之前，对上述相控阵列探伤技术进行更详细的说明。在以往的相控阵列检查技术中，基本上对虚拟探测器设定延迟样式(pattern)，以 使振子群(同时进行发送、接收的振子组虚拟探测器)得到与会聚透镜相同的结果。阵列 探伤器的电气电路通过分别不同的设定高速地扫描各发送脉冲(被称为循环(cycle)或时 隙)。对于该动作，可以考虑为使不同的设定的虚拟探测器依次扫描而进行探伤即可。因 此，这样的阵列探伤与单一探测器的探伤相比优势非常高。但是，在该方法中，由于针对每个循环进行发送接收，所以与多模式探伤同样地存 在时间上的限制。如果PRF(脉冲重复频率/反复频率)增大，则由于表面的多重回波、或 材料中的多重回波等而产生反常回波(ghost echo)，对探伤速度造成影响。该点与单一探 测器相同。S卩，由于反复在发送接收了超声波后进行电子扫描进而进一步发送接收超声波的 动作，所以直到通过前面的超声波发送而产生的反常回波衰减而其影响消失为止，无法进 行接下来的超声波发送接收，而不得不延长从前面的超声波发送接收到接下来的超声波发 送接收为止的周期。另一方面，作为可以进行高灵敏度并且高方位分辨率的探伤的方法，有区段聚焦 (zone focus)技术。区段聚焦技术是指，对在深度方向上设定的区段，在发送接收中聚焦并 进行线性扫描的同时，进行探伤。可以阶段性地设定焦点，通过在发送与接收中使焦点一致 而可以实现高灵敏度且方位分辨率良好的探伤。另外，动态深度聚焦(以下称为DDF)可以 针对一个发送附加多个接收聚焦，与针对一个虚拟探测器具有深度不同的焦点相同，对高 速化有效。但是，不论设为哪个方法，都针对每个虚拟探测器发送接收超声波，同时进行(电 子)扫描，所以在高速化中存在界限，并且在现状的16 32通道左右的虚拟探测器中，由 于没有设置大的开口，所以无法取较长的焦距而在壁厚大的被检材的探伤中存在界限。体聚焦与上述以往的使用相控阵列探测器来进行电子扫描的探伤法不同，一次通 过阵列探测器的所有元件进行发送，之后通过所有元件进行接收，合成所存储的各元件的A 型(A-scope)波形而进行评价。发送波由于是从具有宽的开口的探测器发送的，所以在线性探测器的情况下作为 平面波而传播。反射回波通过与所有元件连接的放大器被放大、A/D变换，之后存储。艮口，通过一次的发送，存储所有元件数量(例如128个)的A型波形。对于该探伤波形数据，通 过高速的DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)的信号处理，针对所设定的每 个孔径(aperture)，进行DDF等接收延迟处理而进行评价。高速进行该处理，并且同时进行 多个处理，从而可以进一步提高处理速度。如果所有处理结束，则可以进行接下来的发送， 如果在其期间反常回波消失，则可以发送。即，在一次的发送中，不会受到反常的影响，而可 以实现一剖面所有点的评价。体聚焦适合于高速探伤的原因在此。例如，在棒状的被检材中，通过沿着被检材的外周配置阵列探测器而进行被检材 的剖面的内部探伤，如果该剖面的探伤结束，则通过针对被检材的轴向机械地扫描探测器 而进行轴向的其他位置的剖面的探伤，并针对上述各剖面中的探伤利用体聚焦，如果设为 上述结构，则可以极其缩短轴向的各位置处的探伤时间，所以可以针对一个棒料大幅降低 整体的探伤时间。图19示出体聚焦的信号处理的时序图。图19的Tl表示第一次的超声波的发送波，图19的T2表示第二次的超声波的发 送波。在第一次、第二次中，Sl是被检材表面中的反射回波，Bl是被检材底面中的反射回 波，S2是通过Bl在上述被检材表面再次反射而产生的反射回波。S2 Sn被称为上述反常 回波。使用图20(A) (B)，通过使用了 128个元件的线性阵列探测器的探伤的例子，对区 段聚焦探伤与体聚焦探伤的差异进行说明。此处，作为以往的区段聚焦探伤，考虑使用具备128个振动元件(振子)的阵列探 测器，进行32个元件的同时激励而在深度方向上具有3阶段的情况。具体而言，图20(A)的上方的分割单元分别表示阵列探测器的各个元件，将左端 的分割单元表示的元件设为第1个元件，将其右邻设为第2个，将进一步其右邻设为第3个 元件。在该情况下，右端的元件成为第128个振子。各元件进行发送与接收。对于探伤的各阶段，使第1个至第32个元件振动而进行第一次的超声波的发送接 收，接下来，使第2个至第33个元件振动而进行第二次的超声波的发送接收，接下来，使第3 个至第34个元件振动而进行第三次的超声波的发送接收。这样，使同时发送的32个元件 的组向右侧移位，最后使第97个至第128个元件振动而进行合计第97次的发送接收。这 样的动作是阵列探测器的电子扫描。在上述探伤中，对构成一次的发送接收的组的32个元件进行激励的信号被分别 施加不同的延迟。另外，对通过基于该32元件的接收的振动得到的信号，也分别施加延迟。 通过这样的发送接收的延迟处理，32个元件一次产生的超声波聚焦到1点。然后，针对被检材的深度方向，对成为第1阶段的位置Z-I设定阵列的聚焦，朝向 图20(A)的箭头方向进行上述电子扫描(将被检材的深度方向在图20(A)中设为上下方 向，箭头方向如图所示成为图的左右方向)。如果在上述第1阶段中箭头方向的各位置的探 伤结束，则接下来向成为比第1阶段深的第2阶段的位置z-2设定阵列的聚焦，与上述同样 地向箭头方向进行电子扫描。如果该第2阶段的探伤结束，则接下来向成为比第2阶段深 的第3阶段的位置z-3设定阵列的聚焦，与上述同样地向箭头方向进行电子扫描。这样，在该例子中，在区段聚焦探伤中，需要三次电子扫描。
因此，在该例子中，在元件方向上需要97次扫描，在深度方向上需要3次扫描，进 行97X3 = 291次实际的超声波的发送接收。另一方面，在体聚焦探伤中，可以通过一次的发送接收，进行针对上述3阶段、或 其以上的多个阶段实施了 DDF的探伤。例如，在图20(B)中示出了实施了 5个阶段的DDF 的体聚焦处理，但该DDF的阶段数的增加不会对PRF造成影响。进行具体说明。在图20(B)中，从阵列探测器出来并向下方延伸的多个平行的纵线表示所有通道 同时激励的平面波，虚线表示接收的聚焦波束。黑圆点表示接收侧的聚焦(焦点)。即，在 体聚焦探伤中，从上述128个元件同时发送超声波，在该发送时不聚焦，在接收时，通过延 迟处理，虚拟地得到焦点。如图20(B)的上述纵线所示，通过在上述一次中所有元件同时发送超声波，针对 各元件接收的回波，施加延迟而虚拟地制作聚焦，例如，针对第1个至第32个元件接收的超 声波，可以一起进行将图20(B)的左侧端的上下6个黑圆点的各个设为焦点的接收处理，通 过接下来的接收处理，可以一起进行将上述左端的右邻的上下6个黑圆点的各个设为焦点 的接收处理。通过将这样的接收处理进行97次，可以完成深度方向的各阶段的处理。如上所述，在该图20(B)所示的体聚焦探伤中，无需如图20(A)所示的区段聚焦探 伤那样进行电子扫描，并且对深度方向的各位置能够得到聚焦的结果，所以可以通过一次 的超声波的发送接收，进行在区段聚焦探伤中通过多次的电子扫描进行了探伤的范围的探 伤。如果采用棒状的被检材的例子，则上述图19中的T2表示针对被检材的轴向与通 过Tl的发送进行了探伤的剖面不同的位置的接下来的剖面的探伤用的发送波。关于这一 点，在图20(A)的区段聚焦探伤中，Tl例如是为了得到1阶段的最初的焦点而产生的发送 波，T2成为为了得到在1阶段中针对电子扫描方向与该焦点相邻的位置的接下来的焦点而 产生的发送波。在区段聚焦与动态聚焦中的任意的探伤中，在图19的Sl与Bl (实际上比Bl稍微 靠近右侧的B2的位置)之间，调查有无缺陷回波。在体聚焦中，针对该Sl与Bl间，进行A 型取入处理(比Bl出现在右侧的B2等峰值波形是基于反常回波的波形，所以不需要，而不 取入)。但是，在区段聚焦中，针对与发送了被检材的Tl的剖面相同的剖面发送Tl的接下 来的T2，所以直到针对Tl的反常回波消失为止，不进行T2的发送。本发明者与区段聚焦进行比较，针对体聚焦探伤的处理的高速性，使用具备方 形的剖面的角柱状的铝试片而进行了验证。设置在该试片中的人工缺陷是Φ0.5πιπι的 SDH(Side Drill Hole，侧通孔)。在区段聚焦与体聚焦中，都使用了 IOMHz、0. 5mm间距的阵 列探测器。在区段聚焦法中在深度方向上将焦深以15mm间隔设为3阶段，在长度方向上以 0.5mm间距进行扫描。为了避免反常而各循环的PRF成为2KHz，在整体中是2000 + 97 + 3 =6.8Hz。相对于此，在体聚焦中，使128个元件同时激励，在接收中设定32个元件的聚焦 列(具有特定的焦点、特定的角度的组)，在深度方向上实施IOmm的DDF而进行了 0. 5mm间 距的信号处理。此时的发送的反复频率即PRF是437Hz，是上述的64倍的高速探伤。另外，在区段聚焦中发送接收都可以聚焦，所以分辨率较高。另一方面，确认了在体聚焦中，由于DDF的效果而在深度方向上波束不扩展，而具有焦点。在体聚焦中，通过一 次发送得到该探伤的B型(B-scope)。
但是，在目前，并没有针对剖面视圆形的被检材，利用体聚焦来进行内部缺陷的探 伤。本申请的发明者对能否针对剖面视圆形的被检材利用体聚焦进行了仔细的研究， 而完成了本发明。在研究中，知道了如下内容在利用体聚焦，向被检材入射超声波而检测内部缺陷 的的情况下，被称为不灵敏带的无法探伤的死区段的存在成为使探伤范围变窄的要因。进行具体说明。或许可以想到如下方案作为利用上述体聚焦的探伤，以在剖面视 中，沿着剖面是圆形的圆柱状被检材的外周，排列多个振子的方式，配置1个阵列探测器， 针对被检材的该圆周方向，将配置了上述阵列探测器的区间作为入射区间，朝向入射区间 的各位置，从各振子同时发送超声波，从而各振子发出的超声波在被检材呈现的圆形的中 心或者该中心付近收敛，在收敛后发散的超声波在被检材的外周，到达夹着该圆的中心而 与上述入射划区对向的对向边。因此，也需可以在被检材的剖面视中，针对从超声波的上述 发散到对向区间的扇状的部分的全域，通过该一次的超声波的发送，进行探伤。但是，实际上，由于在上述入射区间产生的反射回波(表面回波)，在被检材内部 中该入射区间付近的区域成为难以检测缺陷回波的死区段(不灵敏带)。进而，虽然在与上述入射边中的死区段相比时非常小，但由于在与入射区间对向 的上述对向区间中产生的反射回波(底面回波)，在被检材内部中在该对向边付近也稍微 地产生死区段。另外，即使忽视这样的不灵敏带，如上所述，在剖面视中，可以通过弧状地排 列了多个振子的1个阵列探测器一起进行探伤的情况受到上述的从超声波的上述发散到 对向区间的扇状的部分的限制，而在被检材内，较宽地残存未探伤的区域。因此，需要对较 宽地残存的未探伤的区域另外进行探的时间。

发明内容
本发明的课题如下针对剖面是圆形的圆柱的被检材，利用体聚焦探伤实现探伤 时间的缩短，并且抑制产生上述死区段。本申请第1发明提供一种超声波探伤装置，具备阵列探测器，具有能够沿着被检 材表面排列的多个振子；激励单元，对阵列探测器的各振子进行激励；波形存储器，将由各 振子接收的超声波接收回波作为每个振子的波形数据而存储；相位合成单元，读出存储有 每个振子的波形数据的上述波形存储器的内容并进行相位合成；以及焦点单元，在上述波 形存储器的读出中，将该各波形存储器的地址作为与针对虚拟电子扫描范围内的任意位置 的动态聚焦的波束路程距离相当的地址而提供，其中，使用如下体聚焦探伤法从阵列探测 器的所有振子一起对被检材发送超声波，用所有振子接收其反射回波，通过相位合成单元 合成存储在波形存储器中的各元件的A型波形并进行评价，在上述超声波探伤装置中，采 用如下结构。S卩，该装置进行剖面为大致圆形的被检材的内部探伤，具备两个以上的上述阵列 探测器。在被检材的剖面视中、即从被检材的轴向看时，沿着被检材呈现的圆，弧状地排列 了各阵列探测器的多个振子。各阵列探测器配置成包围被检材。激励单元能够使得通过垂直探伤法进行被检材的探伤，并且能够使各阵列探测器通过从阵列呈现的弧的一端侧朝向 弧的另一端侧逐渐错开定时地对各个振子进行激励的斜角探伤法进行被检材的探伤。激励 单元使阵列探测器的各自将该阵列探测器沿着的被检材呈现的上述圆的圆周上的区间作 为入射区间，通过上述垂直探伤法，通过多个振子的一次振动，使超声波从入射区间的各位 置入射到被检材内部，使入射的超声波达到在被检材呈现的上述圆的圆周上的与入射区间 对向的对向区间，并且激励单元使阵列探测器的各自通过上述斜角探伤法，通过多个振子 的一次振动，使超声波入射到被检材内部，使入射的超声波到达与上述对向区间邻接的邻 接区间的一方。另外，此处所称的邻接区间是指，不限于该区间的一端与对向区间的一端相接或 者一致，包括邻接区间的端部与对向区间的端部离开的部分、以及两区间的一部分重叠的 部分。即，如果邻接区间呈现的弧在被检材呈现的圆的圆周上，朝向与对向区间呈现的弧不 同，并且作为对向区间的一部分区间而没有完全包含在对向区间内，则包含在此处所称的 邻接区间中。本申请第2发明在上述本申请第1发明中，至少在垂直探伤法中，使用上述体聚焦 探伤法，在上述垂直探伤法中，在与被检材的轴向正交的面中的剖面视中，针对连接阵列探 测器各自的振子组呈现的弧的两端的线段的垂直二等分线，至少将处于线对称的位置关系 的该阵列探测器的振子彼此同时激励。本申请第3发明在上述本申请第1或者第2发明中，提供如下超声波探伤装置， 激励单元在上述剖面视中，将通过垂直探伤法入射的超声波的实际的焦点设定在上述二等 分线上的、上述入射区间与被检材呈现的上述圆的中 心之间，进而，激励单元在上述剖面视 中，将通过斜角探伤法入射的超声波的实际的焦点设定在被检材的内部的从上述垂直二等 分线上偏离的位置、且比与该垂直二等分线在被检材呈现的圆的中心处正交的正交线靠近 阵列探测器的位置。本申请第4发明在本申请上述第1至3中的任意一个发明中，提供具备以下结构 的超声波探伤装置。S卩，上述虚拟电子扫描是代替在发送超声波时使阵列探测器具备的排列的振子沿 着该排列方向依次激励而进行扫描的电子扫描而在接收侧进行的虚拟的扫描，使排列的各 振子与波形存储器的各地址对应，将在发送超声波时使阵列探测器的排列的所有振子一起 激励而得到的接收波的数据记录在波形存储器中，在从波形存储器中读出数据时，使与为 了在接收侧形成被检材内部的各位置处的焦点而所需的振子对应的存储器的地址依次在 与振子的电子扫描方向对应的方向上移位，读出存储器内的数据而进行。在垂直探伤中，在 虚拟电子扫描中，在波形存储器的读出时，对地址提供校正值，从而将移位的振子的各组的 超声波波束的方向与上述对向区间内的各位置对应。在斜角探伤中，在虚拟电子扫描中，在 波形存储器的读出时，对地址提供与上述不同的校正值，从而将移位的振子的各组的超声 波波束的方向与上述邻接区间内的各位置对应。本申请第5发明在上述本申请第1至第4中的任意一个发明中，提供采用如下结 构的超声波探伤装置。S卩，垂直探伤中的上述校正值是如下的校正值针对构成同一组的振子各自的波 束，以使该组的振子之间的波束路程成为相同的方式，在该振子各自的入射点处提供考虑了不同的折射角的入射角，使得上述构成同一组的振子各自的波束与对向区间上的一点对 应，并且针对该同一组生成动态聚焦。斜角探伤中的上述校正值是如下的校正值至少针对 构成同一组的振子各自的波束，以使该同一组的该振子之间的波束路程成为相同的方式， 在该振子各自的入射点处提供考虑了不同的折射角的入射角，使得上述构成同一组的振子 各自的波束与邻接区间上的一点对应。本申请第6发明在上述本申请第1至第5中的任意一个发明中，提供如下超声波探伤装置，具备门计算单元，门计算单元在斜角探伤中，以通过垂直探伤的发送而得到的表 面波为基准，针对在虚拟电子扫描中移位的振子的每个组，设定与振子和从该振子向被检 材入射超声波的入射点之间的距离对应的探伤门。本申请第7发明提供采用如下结构的超声波探伤装置。S卩，该装置进行剖面为大致圆形的被检材的内部探伤，具备垂直探伤装置与斜角 探伤装置。两种探伤装置都具备阵列探测器，具有能够沿着被检材表面排列的多个振子； 激励单元，对阵列探测器的各振子进行激励；波形存储器，将由各振子接收的超声波接收回 波作为每个振子的波形数据而存储；相位合成单元，读出存储有每个振子的波形数据的上 述波形存储器的内容并进行相位合成；以及焦点单元，在上述波形存储器的读出中，将该各 波形存储器的地址作为与针对虚拟电子扫描范围内的任意位置的动态聚焦的波束路程距 离相当的地址而提供，其中，从阵列探测器的所有振子一起对被检材发送超声波，用所有振 子接收其反射回波，通过相位合成单元合成存储在波形存储器中的各元件的A型波形而进 行评价。两种探伤装置的阵列探测器在被检材的剖面视中，沿着被检材呈现的圆的圆周，排 列多个振子。至少垂直探伤装置的激励单元将该阵列探测器沿着的被检材呈现的上述圆的 圆周上的区间作为入射区间，通过各阵列探测器的多个振子的一次振动，使超声波从入射 区间的各位置入射到被检材内部，使在被检材内部收敛后发散的超声波到达在被检材呈现 的上述圆的圆周上的与入射区间对向的对向区间。至少斜角探伤装置的激励单元通过从阵 列呈现的弧的一端侧朝向弧的另一端侧逐渐错开定时地对各个振子进行激励，而通过多个 振子的一次振动，倾斜地向被检材内部入射超声波，使在被检材内部收敛后发散的超声波 达到在被检材呈现的上述圆的圆周上的与上述对向区间邻接的邻接区间。垂直探伤装置与 斜角探伤装置分别具备接收角度校正单元。垂直探伤装置的接收角度校正单元通过在波形 存储器的读出时，对地址提供校正值，而将在虚拟电子扫描中移位的振子的各组的超声波 发出的方向与上述对向区间内的各位置对应。斜角探伤装置的接收角度校正单元通过在波 形存储器的读出时，对地址提供与上述不同的校正值，而将在虚拟电子扫描中移位的振子 的各组的超声波发出的方向与上述邻接区间内的各位置对应。本申请第8发明在本申请的上述第7发明中，提供如下超声波探伤装置上述斜角 探伤装置兼作上述垂直探伤装置，通过利用激励单元的至少两次的各振子的激励，能够进 行上述垂直探伤与斜角探伤。本申请第9发明在上述本申请第7或者第8发明中，提供采用如下结构的超声波 探伤装置。S卩，上述接收角度校正单元提供的上述校正值构成如下的延迟样式，针对构成同 一组的振子各自的波束，以使该组的振子之间的波束路程成为相同的方式，在该振子各自 的入射点处提供考虑了不同的折射角的入射角，使得构成同一组的振子各自的波束在垂直探伤装置中与对向区间上的一点对应，在斜角探伤中与邻接区间上的一点对应。本申请第10发明在上述本申请第7至第9中的任意一个发明中，提供具有如下结 构的超声波探伤装置。S卩，上述焦点单元具备Y方向计数器，表示虚拟电子扫描位置y;D深度方向计数 器，表示聚焦的深度位置；以及动态聚焦相位校正存储器，存储有动态聚焦法中的各聚焦位 置处的相位校正量，上述焦点装置通过对动态聚焦相位校正存储器的地址提供Y方向计数 器与D深度方向计数器的数据，得到聚焦位置处的相位校正量。上述接收角度校正单元对 供给到动态聚焦相位校正存储器的地址的上述计数器的数据加上关于上述入射角度的延 迟样式。本申请第11的发明在上述本申请第10发明中提供如下超声波探伤装置，接收角 度校正单元具备接收延迟样式保持部与接收侧选择保持部，接收延迟样式保持部保持与入 射角度对应的校正量的延迟样式，接收侧选择保持部通过入射角度的选择，确定接收延迟 样式保持部中的对应的延迟样式。本申请第12发明提供一种利用体聚焦探伤法的超声波探伤方法，使用具有能够 沿着被检材表面排列的多个振子的阵列探测器、对阵列探测器的各振子进行激励的激励单 元、将由各振子接收的超声波接收回波作为每个振子的 波形数据而存储的波形存储器、以 及读出存储有每个振子的波形数据的上述波形存储器的内容并进行相位合成的相位合成 单元，从阵列探测器的所有振子一起对 被检材发送超声波，用所有振子接收其反射回波，通 过相位合成单元合成存储在波形存储器中的各元件的A型波形而进行评价，其中提供如下 构成。S卩，该方法进行剖面是大致圆形的被检材的内部探伤，准备两个以上的上述阵列 探测器，在被检材的剖面视中，沿着被检材呈现的圆的圆周，排列阵列探测器各自的多个振 子，利用激励单元，使得通过垂直探伤法进行被检材的探伤，并且通过从阵列呈现的弧的一 端侧朝向弧的另一端侧逐渐错开定时地对各个振子进行激励，从而使各阵列探测器通过斜 角探伤法进行被检材的探伤，利用激励单元使阵列探测器的各自将该阵列探测器沿着的被 检材呈现的上述圆的圆周上的区间作为入射区间，通过上述垂直探伤法，通过多个振子的 一次振动，使超声波从入射区间的各位置入射到被检材内部，使入射的超声波到达在被检 材呈现的上述圆的圆周上的与入射区间对向的对向区间，并且利用激励单元使阵列探测器 的各自通过上述斜角探伤法，通过阵列探测器具备的振子中的至少一部分的连续的多个振 子的一次振动，使超声波入射到被检材内部，使入射的超声波达到在被检材呈现的上述圆 的圆周上的与上述对向区间邻接的邻接区间的一方。本申请第13发明在上述本申请第12发明中，提供如下超声波探伤方法，在上述探 伤后，使上述阵列探测器沿着被检材的轴向物理性地扫描，从而在该轴向的其他位置进行 上述探伤。本申请第14发明在上述本申请第12或者第13发明中，提供如下超声波探伤方 法，在探伤前的校准中，代替针对进行探伤的被检材的每个直径准备在进行校准时使用的 试片，而使用直径比其大的试片的校准的数据与直径比其小的试片的校准的数据来补充一 部分试片。根据本申请第1 14发明，可以针对圆棒状等圆柱状的被检材，实现利用体聚焦法的探伤，可以高速地进行这样的剖面是大致圆形的圆柱状的被检材的探伤。特别，通过与利用体聚焦的垂直探伤法一起，进行斜角探伤法，还可以针对被检材的仅通过以往的利用体聚焦的垂直探伤法无法覆盖的区域，可靠地进行探伤，减少了难以 进行缺陷检测的死区段。一般垂直探伤是指，使通过单一探测器发出的超声波向被检材垂直地入射，斜角 探伤是指，使通过单一探测器发出的超声波相对被检材倾斜地入射，但针对通过对阵列探 测器具备的多个排列的振子进行激励而形成的超声波，以下，将如下的利用体聚焦法的探 伤称为体聚焦法中的垂直探伤，即通过使以将连接弧状地排列的振子组的两端的线垂直等 分的二等分线为中心而配置在线对称位置的振子彼此的超声波发送的定时相同，使超声波 从被检材外周圆上的入射区间到达上述对向区间而进行；而将如下的利用体聚焦法的探伤 称为体聚焦法中的斜角探伤，通过从弧状地排列的振子组的一端朝向另一端使振子各自的 超声波发送的定时逐渐错开而使超声波到达被检材外周圆上的上述邻接区间而进行。以 下，只要没有特别说明，则在简称为垂直探伤时是指利用该体聚焦法的垂直探伤，在简称为 斜角探伤时是指利用该体聚焦法的斜角探伤。特别，可以通过其他探测器的垂直以及斜角探伤来覆盖1个阵列探测器的垂直探 伤中的不灵敏带。具体而言，可以通过其他探测器的垂直探伤来覆盖一个探测器的垂直探伤中的由 于在入射超声波时通过被检材表面的反射而产生的表面波产生的不灵敏带，并且可以通过 其他探测器的斜角探伤来覆盖一个探测器的垂直探伤中的由于通过在入射后对向区间中 的反射而产生的的底面波产生的不灵敏带。与此相反，通过针对各个探测器，如上所述进行 垂直探伤与斜角探伤这双方的探伤，可较大确保1个探测器的探伤范围，可以减少探测器 数，在成本上是有利的。进而，可以用一个阵列探测器通过三次的发送进行垂直探伤、斜角 探伤(朝向对向区间的两个相邻的邻接区间的2个方向)的探伤，在该点中可以进一步较 大地确保能够通过一个探测器进行的探伤范围，并且可以进行高精度的探伤。这样，在本发明中，可以使用体聚焦技术高速进行探伤。特别根据本申请第3发明，通过将垂直探伤以及斜角探伤各自的焦点设定成比与 连接阵列呈现的弧的两端的线段的垂直二等分线在被检材的芯(剖面视中被检材呈现的 圆的中心)中正交的正交线，靠近探测器，从而可以在收敛之后，朝向对向区间以及邻接区 间使超声波较宽地发散，可以与聚焦到被检材的芯、或上述正交线上的情况相比，将能够通 过一个阵列进行探伤的范围确保得较大。在本申请第4发明中，与在以往的阵列探测器的发送接收中进行的电子扫描不 同，在发送侧不进行电子扫描而一起对进行探伤的范围发送超声波，将与在接收侧接收的 波形的存储器读出中进行的振子对应的存储器读出的扫描作为虚拟电子扫描而进行。特 另IJ，为了作为用于得到体聚焦的接收侧的扫描，利用虚拟电子扫描，得到所有与振子的排列 方向对应的存储器的地址的配置方向(Y方向)的各位置处的动态聚焦，而使为了得到各个 动态聚焦所需的存储器的地址依次在与振子的排列方向对应的Y方向上移位，从而可以得 到缩短利用体聚焦的接收处理的探伤时间的效果。另外，根据本申请第14发明，通过针对不准备试片的尺寸的被检材，使用针对所 具有的试片的实际数据进行补充，可以通过少数的试片进行校正(校准)。例如，以通过所具有的直径50mm与直径60mm的试片实际进行的校准的数据为基础，不针对55mm直径的被 检材实际上进行校准，而使用50mm与60mm的试片的数据来进行补充，可以省略准备55mm 的试片。特别，该装置以及方法通过利用体聚焦法，在超声波的实际发送时，并非在预定探 伤的区域(探伤预定区域)内设定焦点，而从所有振子一起发送超声波，并且使该超声波与 探伤预定区域相比，在跟前(阵列探测器侧)临时收敛，从而可以在收敛之后，使超声波朝 向探伤预定区域宽范围地发散。因此，可以通过一次的超声波的发送，针对被检材确保广泛 的探伤区域。具体而言，在将夹着剖面视大致圆形的被检材的芯(在剖面视中被检材呈现的圆 的中心)而处于与探测器相反侧的被检材的内部区域设为探伤区域的情况下，通过使发送 时超声波实际聚焦到比被检材的芯靠近探测器侧的区域，通过该焦点后的超声波扩展为剖 面视圆筒形的波(以下根据需要称为圆筒波)，可以较宽地覆盖探伤预定区域。为了比以往更良好地确保从缺陷反射来的缺陷回波的强度，得到S/N良好的回 波，而将焦点设置到被检材部的探伤预定区域，但在本发明中，如上所述，不将焦点设定到 该探伤预定区域内，而使由于收敛后的发散产生的上述圆筒波在探伤预定区域内广泛地传 播。
在上述中，通过超声波变换器阵列(阵列探测器)的各振子接收来自检查范围内 的来自反射源的反射回波，作为波形数据而存储在各波形存储器中。在该波形存储器中， 作为波形数据，相位扩散地存储所有检查范围内的缺陷(超声波反射源)的位置和其大小 (反射量)的信息。即，通过一次的超声波的发送和接下来的超声波的接收，相位扩散地在 波形存储器中存储该所有检查空间内的缺陷分布状况。如果存在根据该相位扩散的各波形 存储器的内容来高速地逆运算检查空间内的任意位置的缺陷分布状况的单元，则可以再合 成所有检查空间内的缺陷分布状况，检查时间被飞跃地缩短，检查速度提高。其可以通过将 各波形存储器的地址作为与针对虚拟电子扫描范围内的任意位置的动态聚焦的波束路程 距离相当的地址而提供的焦点单元、和读出各波形存储器的内容并利用加法器进行相位合 成的相位合成单元来实现。


图1是示出本发明的一个实施方式的装置的阵列探测器的配置的概略剖面图。图2是示出上述配置的概略侧面图。图3是示出上述装置的概要的框图。图4是放大了图3的框图的要部的框图。图5是示出上述装置的一个阵列探测器相对被检材的超声波的焦点位置的概略 剖面图。图6是说明将检查对象设为角钢片(billet)的体聚焦中的平面波的概略纵剖面 图。图7是说明将检查对象设为圆棒料(圆柱材)的本发明中的体聚焦的概略纵剖面 图。图8是示出本发明的上述一个实施方式的垂直探伤中的校正值的设定方法的概略纵剖面图。图9是示出本发明的上述实施方式的斜角探伤中的校正值的设定方法的概略纵 剖面图。图10是示出本发明的上述实施方式的垂直以及斜角探伤中的超声波的传播范围 的概略纵剖面图。图11是示出本发明的上述实施方式的垂直探伤中的虚拟电子扫描的概略纵剖面 图。图12是示出本发明的上述实施方式的垂直探伤中的虚拟电子扫描的概略纵剖面 图。图13是示出本发明的上述实施方式的垂直探伤中的虚拟电子扫描的概略纵剖面 图。图14是示出本发明的上述实施方式的斜角探伤中的虚拟电子扫描的概略纵剖面 图。图15是示出本发明的上述实施方式的斜角探伤中的虚拟电子扫描的概略纵剖面 图。图16是示出上述超声波探伤装置的控制步骤的流程图。图17是示出该超声波探伤装置的电子操作的图形的说明图。图18是示出该超声波探伤装置的波形存储器上的垂直探伤中的相位合成曲线的 图形的说明图。图19示出体聚焦的信号处理的时序图。图20(A)是区段聚焦探伤的说明图，(B)是体聚焦探伤的说明图。图21(A)以及(B)是通过本发明的装置得到的探伤结果的说明图。
具体实施例方式以下，根据附图，对本发明的实施方式进行说明。图1至图18示出本发明的一个实施方式。图1是示出本发明的一个实施方式的装置的阵列探测器的配置的概略剖面图。图 2是示出上述配置的概略侧面图。图3是该装置的框图。图4是放大了图3的框图的要部 的框图。图5是示出上述装置的一个阵列探测器相对被检材的超声波的焦点位置的概略剖 面图。图6是说明将检查对象设为各钢片的体聚焦中的平面波的概略纵剖面图。图7是说 明将检查对象设为圆棒料(圆柱材)的本发明中的体聚焦的概略纵剖面图。图8是示出本 发明的上述一个实施方式的垂直探伤中的校正值的设定方法的概略纵剖面图。图9是示出 本发明的上述实施方式的斜角探伤中的校正值的设定方法的概略纵剖面图。图10是示出 本发明的上述实施方式的垂直以及斜角探伤中的超声波的传播范围的概略纵剖面图。图 11至图13是示出本发明的上述实施方式的垂直探伤中的虚拟电子扫描的概略纵剖面图。 图14以及图15是示出本发明的上述实施方式的斜角探伤中的虚拟电子扫描的概略纵剖面 图。图16是示出上述超声波探伤装置的控制步骤的流程图。图17是示出该超声波探伤装 置的虚拟电子扫描的图形的说明图。图18是示出该超声波探伤装置的波形存储器上的垂 直探伤中的相位合成曲线的图形的说明图。
该装置进行圆柱状、即剖面是大致圆形的被检材的内部探伤。该装置如图3所示，具备第1至第6这6个探伤单元kl k6、总体控制部100以 及画面显示部110。在本实施方式中，探伤单元kl k6分别兼作垂直探伤装置与斜角探伤装置。在本实施方式中，探伤单元kl k6由于采用同一结构，所以都设为探伤单元k，而 一起说明。探伤单元k具备具有可以沿着被检材表面排列的多个振子1. . . 1的阵列探测器 10 (以下根据需要称为超声波变换器阵列10)；对阵列探测器10的各振子1. . . 1进行激励 的激励单元；波形存储器；相位合成单元；焦点单元；角度校正单元；门处理单元；以及A型 (A-scope)存储器单元，在垂直探伤与斜角探伤中，可以分别进行如下体聚焦探伤法对被 检材，从阵列探测器的所有振子一起发送超声波，用所有振子接收其反射回波，通过相位合 成单元合成存储在波形存储器中的各元件的A型波形而进行评价。如图1所示，以在作为圆柱的被检材m的与轴向正交的剖面视中，沿着被检 材m的圆周，包围被检材m的方式，分别配置上述探伤单元kl k6的阵列探测器 10. . . 10 (10a. . . IOf)。沿着在上述剖面视中被检材m呈现的圆，弧状地排列了各个阵列探测器10具备的 振子组、即多个振子1. . . 1。在本实施方式中，1个阵列探测器10具备128个振子(片段 (segment))。但是，振子的个数不限于128个，还可以采用具备其他个数、例如少于128个 的个数、多于128个的个数的振子的阵列探测器10。优选将该振子1. . . 1呈现的弧设为与在上述剖面视中被检材呈现的圆同心。但 是，不限于这样将振子组配设成与被检材同心，也可以使振子组的中心位于偏离被检材的 芯的位置。另外，优选将振子组呈现的上述弧的半径设为被检材的半径的2倍。例如，在被 检材呈现的上述圆的半径是50mm的情况下，优选将振子组呈现的弧的半径设为100mm。但 是，也可以变更这样的尺寸设定。另外，优选隔开等间隔而配置各阵列探测器10. . . 10。例如，在利用与被检材m的轴向正交的面的剖面视中，如图1所示，将第1探伤单 元kl的阵列探测器IOa配置在时钟的12点的位置，将第2探伤单元k2的阵列探测器IOb 配置在时钟的10点的位置，将第3探伤单元k3的阵列探测器IOc配置在时钟的8点的位 置，将第4探伤单元k4的阵列探测器IOd配置在时钟的6点的位置，将第5探伤单元k5的 阵列探测器IOe配置在时钟的4点的位置，将第6探伤单元k6的阵列探测器IOf配置在时 钟的2点的位置即可。但是，只要可以在上述剖面视中不遗漏地对被检材内进行探伤，则不 限于各探测器10. . . 10全部被等间隔地配置。优选以使上述振子组呈现的弧成为与被检材m同心的方式，配置各阵列探测器1。 但是，在成为这样的同心的部分中，并未限定阵列探测器具备的振子组的曲率半径、阵列探 测器的配置。例如，只要是被检材m的芯0位于连接振子组呈现的弧的两端的线段Ql的垂 直二等分线Q2上，即该垂直二等分线Q2成为被检材m呈现的圆的法线，进而换言之振子组 呈现的弧所属的圆的中心位于相对被检材m呈现的圆的法线上的结构，则即使并未如上所 述设为同心，也可以良好地实施(图5)。上述6个阵列探测器10a... IOf全部采用相同的结构，所以在图1中，将相对被检材m位于最上部的阵列探测器IOa作为其他探测器的代表而进行说明时，通过垂直探伤 法，从上方朝向下方发送一次超声波，通过斜角探伤法，与通过该垂直探伤法发送的超声波 相比，相对被检材m朝向右侧发送一次超声波。进而，与通过该垂直探伤法发送的超声波相 比，相对被检材朝向左侧发送一次超声波。其他探测器也同样地通过发送三次超声波，进行 一次的垂直探伤与朝向不同的二次的斜角探伤。对于通过该垂直探伤以及斜角探伤进行的 各自的探伤范围与其设定的方法，将在后面叙述。如果6个阵列探测器10a. . . IOf结束了上述超声波的发送和与其相伴的接收处 理，则6个阵列探测器10a. . . IOf针对被检材的轴向改变其位置而反复上述探伤。在该情 况下，由于是联机探伤，所以通过被检材m的制造 线上的被检材的移送来实现探测器的上 述轴向的扫描。换言之，本发明通过实现探伤时间的缩短，可以在上述制造线上的移送中， 平滑地完成发送接收的处理。另外，在上述中，设为使阵列探测器10的所有振子1. . . 1振动，但例如在振子 1...1的列具有超过1个阵列探测器10的探伤承担的范围(覆盖范围)的长度的情况下， 可以在1个阵列探测器10的所有振子1. . . 1中，将与该探测器10的上述承担的范围相当 的一部分的一系列的振子1... 1作为此处所称的所有振子而一起振动。例如，不排除如下 情况在1个阵列探测器具备的128个振子中，将两端的4个(合计8个)作为仅具备的振 子而不使用，将一系列120个振子用作所有振子而使用。如图1所示，在各阵列探测器10a. . . IOf与被检材m表面之间(空隙)，存在成为 超声波的介质的探伤水T。在该探伤装置中，可以采用公知的水浸法或局部水浸法。如图2所示，对于第1至第6各探伤单元kl k6的阵列探测器10a. . . IOf的各 个，配置在被检材的不同的剖面，即针对圆柱状的被检材的轴向配置在不同的位置，以不相 互受到发送的超声波、其反射波(包括反常回波)的影响。例如，在上述制造线中，沿着棒的长度方向、即棒的轴向移送作为圆棒的被检材m。 如图2所示，在该移送方向E的不同的位置，分别配置阵列探测器10a. . . IOf0另外，如上所述，在该移送线的途中，配置上述各阵列探测器10a. . . 10f，并以与上 述移送线交差的方式配置该振子1... 1的列，从而可以在圆柱材的生产线中，如上所述联 机(online)且机械地扫描探测器。在本实施方式中，在作为钢材等材料产品的被检材的生产线(未图示)中，与被检 材的生产线的流向交差地，配置超声波变换器阵列10，即设为超声波变换器阵列10将生产 线横断且在横断的被检材的至少检查预定的整个宽度(横宽)配置了振子1... 1的状态， 从而随着生产线的移送，可以对被检材的生产线的移送方向(纵宽方向)的各位置处的被 检材内部的探伤预定的所有范围依次进行探伤。但是，在不进行联机探伤的情况下，如上所述，可以设为该探伤装置具备针对被检 材的轴向，对于被检材相对地移动的其他探测器的物理性的扫描单元而实施。如图5所示，比与连接阵列探测器10的振子1. . . 1组呈现的弧的两端的线段Ql 的垂直二等分线Q2在被检材m的芯0(被检材m的剖面呈现的圆的中心)中正交的正交线 Q3，更靠近该阵列探测器10而设定垂直/斜角探伤中的超声波发送时的实际的焦点。上述垂直二等分线Q2通过上述芯0，垂直探伤中的实际的焦点、即垂直探伤的发送时的超声波的焦点F0，位于该垂直二等分线Q2上的、在被检材m的剖面呈现的圆的圆周 上通过垂直探伤法入射超声波的入射区间a3_a4与芯O之间。如果将上述振子1. . . 1组呈 现的弧设为与被检材同心，则优选将该垂直探伤的实际的焦点FO设定于垂直二等分线Q2 上的、入射区间a3_a4与上述芯O的中间点。将两斜角探伤的发送时的焦点F1、F2如图5所示，设定在被检材m的内部中的、比 与上述垂直二等分线Q2在芯0中正交的正交线Q3更靠近阵列探测器10的位置，与垂直探 伤不同，设定于相对垂直二等分线Q2偏向左或者偏向右的位置。对于该焦点的设定，将在 后面详述。在这样的设定下，如图10所示，阵列探测器10(第1阵列探测器IOa)通过垂直探 伤法，通过一次的超声波的发送，从被检材m呈现的圆的圆周上的入射区间a3_a4，朝向在 被检材呈现的圆的圆周上，与入射区间a3_a4对向的对向区间al_a2，使超声波到达。另外， 通过利用斜角探伤法的一次的超声波的发送，使超声波到达在被检材呈现的圆的圆周上的 与上述对向区间al_a2的一端邻接的邻接区间bl_b2，通过利用斜角探伤法的另一次的超 声波的发送，使超声波到达在被检材呈现的圆的圆周上的夹着对向区间al_a2而在与上述 邻接区间bl-b2相反一侧的与对向区间al_a2邻接的邻接区间cl_c2。上述1个探测器中 的三次的超声波的发送的发送顺序可以是任意的。垂直探伤以及斜角探伤中的被检材内的超声波在焦点处的收敛后发散，而传播到 图10的附加波纹状的网格线而示出的各区域。图10所示的超声波的发送波与剖面视矩形的被检材的体聚焦探伤(图20 (B))的 情况同样地，是平面波或者虚拟平面波。但是，针对剖面视圆形的被检材的虚拟平面波的不 同点在于，看起来并非直线而是弧状。对该点进行说明。在以往的体聚焦法中，以在剖面视中表面是直线的部件为对象，如图6所示，在发 送超声波时朝向被检材m的表面各位置，使沿着被检材m表面直线地排列的所有振子1. . . 1 同时激励，从而利用各波束大致平行地行进的平面波、或者通过振子的激励的定时设定而 将焦点设定到远方或者使超声波发散而不聚焦的虚拟平面波，实际上使阵列探测器的所有 振子一起激励而通过一次的超声波的发送，在剖面视中在被检材的内部的大致全域，传播 在接收处理中所需的超声波，之后，在接收处理中进行与电子扫描相当的虚拟电子扫描行， 从而实现探伤时间的缩短。在将圆柱状的部材设为检查的探伤的本发明的装置中，使沿着圆柱材的剖面呈现 的圆圆弧状地排列的所有振子一起振动而产生的上述弧状的波(以下称为圆筒波)相当于 针对此前的剖面视矩形的部材、即表面在剖面视中是直线的部材的体聚焦探伤法中的平面 波、或虚拟平面波(以下，包括平面波而称为虚拟平面波)。在本发明的该装置中，在被检 材m内设置焦点的点不同，但在如下点相同如果考虑成对于上述平面波相对被检材的表 面以同一角度入射各波束的、例如限定于垂直探伤而使各波束相对被检材的表面大致垂直 地入射(使各波束与入射点处的法线一致)，则此处所称的圆筒波也图7所示，相对剖面视 圆形的被检材的表面垂直地入射各波束(与法线一致)。但是，该圆筒波在发散前，收敛到 被检材m的芯0、即如上所述聚焦到被检材m的芯0。在本发明中，并不排除这样将焦点设 定在被检材m的芯0，但从广泛地确保探伤范围的观点，如果将焦点比该芯0设定在更跟前 即更靠近探测器的位置，而使圆筒波更广泛地传播，则成为更优选的实施方式。
因此，此处，在体聚焦法中，设为不依赖于被检材的形状、焦点位置的被检材的内 外，在发送时不使超声波聚焦到探伤预定区域内，而利用阵列探测器的振子的排列宽度，向 探伤预定区域广泛地传播。特别，在将剖面视圆形的部材设为被检材的本发明中，产生上述 圆筒波。如上所述，在将焦点设置于芯0的情况下，如图7所示，如果探测器的振子组呈现 的弧与被检材m是同心，则从各振子入射到被检材内的波束全部成为关于被检材剖面呈现 的圆的法线，对于所有振子1. . . 1的超声波波束，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的激励时，不提供延迟，而从所有振子1. . . 1同时发送超声波即可。另一方面，如图8所示，在上述垂直探伤中，为了使上述圆筒波收敛到比上述被检 材m的芯0靠近探测器的位置处的焦点F0并且在通过该焦点F0后发散，需要针对每个振 子1...1改变入射角。另外，入射各位置处的入射后的波束的折射角由于在探伤水T中传播的声音的音 速与在被检材中传播的声音的音速的相异，按照斯涅耳定律，针对每个入射角而不同。对于上述斯涅耳定律，如果将入射角设为e、将折射角设为 、将探伤水T中的音 速设为Vi、将被检材m中的(纵波的)音速设为vj，则(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对入射点处的法线所成 的角度。由传播的材料以及温度决定上述音速。该装置利用在发送时在被检材中产生的纵波，上述折射角是关于纵波的折射角。因此，如图8所示，在一个探测器10中，对于振子Is、It各自的超声波波束，为了 得到焦点F0，需要将各个不同的入射点lm、ln处的入射角0s、e t通过斯涅耳定律设定 成分别考虑了折射角6s、ctt的角度。在关于上述垂直二等分线Q2不成为线对称的振子 ls、lt彼此的超声波波束中入射角当然不同、且在位于线对称的位置的振子彼此中正负也 相逆，所以各个入射角不同。这样，按照斯涅耳定律，错开各振子的激励的定时，以在与芯0不同的上述位置得 到焦点F0。即，通过这样的延迟样式，使各振子1. . . 1振动。例如，从振子Is以及与该振子 Is不同的振子It发送并通过了焦点F0的各波束到达上述对向区间al_a2上的各位置as、
at o在上述方案中，仅与垂直二等分线Q2—致的波束、即从在振子的排列中位于中央 的振子lx发送的超声波波束，相对被检材垂直地入射，所以入射角、折射角都成为0，而无 需提供延迟。该波束的到达位置aO是对向区间al_a2的二等分点。如图9所示，在斜角探伤中的超声波的发送中，也将考虑了上述焦点F1、F2的位置 的激励的定时即延迟样式提供到各振子1. 1，而到达邻接区间bl-b2上的各个位置。具体而言，对激励的定时提供延迟，以按照斯涅耳定律，得到考虑了折射角小s’、 小t’的各个入射角es’、et’，以使上述不同的两个振子is、it的波束在与芯o不同的上 述位置得到焦点F1。由此，从振子Is以及振子It发送且从分别不同的入射点lm’、ln’入 射并通过了焦点F1的各波束到达上述邻接区间bl-b2上的各位置bs、bt。在斜角探伤中，由于没有相对被检材垂直地入射的波束，所以例如对于排列中央 的振子lx，也需要按照斯涅耳定律提供延迟而激励，以具有考虑了折射角的入射角 e X。在图9中，bo表示该振子lx的波束的邻接区间bl_b2上的到达位置。
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在图9中，例示出使超声波传播到邻接区间bl_b2的斜角探伤而进行了说明，但对 于使超声波传播到邻接区间cl-c2的另一个斜角探伤，也与上述相同，从而省略说明。从对上述邻接区间付近处的缺陷回波进行检测这样的观点，与垂直探伤不同，在 斜角探伤中，为了可靠地进行接下来说明的不灵敏带中的缺陷回波的检测，在发送时，将各 振子的波束的折射角设为大于20度(绝对值)是适当的。对于邻接区间bl-b2与邻接区 间cl-c2S，上述折射角的正负相逆。另外，按照斯涅耳定律将上限设为可以入射到被检材的 范围。此处，对于折射角/入射角，都在0度以上90度以下的范围中决定上述绝对值。此处，使用图5，对不灵敏带进行说明。如图5的斜线所示，在垂直探伤中，在入射区间a3_a4付近，存在由于入射时的被 检材表面中的反射而引起的不灵敏带，并且在与入射区间a3_a4对向的对向区间al_a2付 近，也存在由于对向区间al_a2中的反射而引起的不灵敏带。该对向区间al_a2付近的不 灵敏带是从对向区间al-a2侧朝向被检材m内部3mm左右的深度的区域，如果与由于上述 入射时的反射而引起的不灵敏带相比较，则稍微浅。在垂直探伤中，主要进行图10的F0-al-a2包围的区域内部的探伤 ，通过各个斜角 探伤，进行上述被检材的周面的邻接区间bl-b2、cl-c2的探伤。在本发明中，在由于上述 入射时的入射划区a3_a4中的反射而引起的不灵敏带中，通过其他探测器(在上述中，第1 阵列探测器IOa以外的探测器)的垂直探伤以及斜角探伤进行探伤，并且在上述对向区间 al_a2付近的不灵敏带中，通过其他探测器的斜角探伤，进行探伤。因此，在垂直探伤中，作为超声波的接收侧的处理，在上述图10所示的区域 F0-al-a2内的体聚焦探伤中进行DDF (动态聚焦)。另一方面，在斜角探伤中，无需进行DDF， 在虚拟电子扫描中，将聚焦仅设定到上述邻接区间bl-b2、cl-c2付近(大致周上)。即，在垂直探伤中，主要进行被检材内部中央部(芯付近)的探伤，在斜角探伤中， 主要进行针对被检材的表面的上述邻接区间付近的薄的范围的探伤。换言之，在利用垂直 探伤的探伤中，针对各个聚焦列，在接收侧的处理中通过DDF在深度方向的多个位置得到 焦点，在利用斜角探伤的探伤中，不进行DDF，而针对各个聚焦列，仅在深度方向的(相对于 入射位置的)最深部即邻接区间上得到焦点。其原因为，主要目的在于，通过斜角探伤的一 方，对图10所示的沿着邻接区间bl-b2的被检材m内的浅的部分进行探伤，通过斜角探伤 的另一方，对图10所示的沿着邻接区间cl_c2的被检材m内的浅的部分进行探伤。但是，在斜角探伤中，也可以设为使用动态聚焦法，对被检材m内部的Fl-bl_b2包 围的区域的内部、或F2-cl-c2包围的区域的内部进行探伤来实施。另外，上述聚焦列是在接收侧的处理上，成为虚拟电子扫描中的扫描的单位的波 束的组。即，针对虚拟电子扫描中的与振子对应的存储器的每次移位，生成聚焦列。对于垂直探伤中的接收侧的处理，进行与上述图20(B)所示的处理同样的虚拟电 子扫描。具体而言，如图11所示，在剖面视中被检材m呈现的圆的圆周上，在上述对向区间 al-a2上，设定与各聚焦列对应的指标点fl f7。另外，为便于说明，将上述指标点设为7 点，但实际上，需要设定在探伤范围中不产生遗漏的间距(指标点间的间隔)，所以通常设 定更多的指标点。指标点f2 f6是将两端的点fl、f7之间分割成均等的间隔的点。设定与移位的振子对应的存储器的组即聚焦列的中心波束flO、f20、f30、f40、f50、f60、f70,以从两端的 指标点fl、f7中的一方的fl朝向另一方指标点f7，通过fl、f2、f3、f4、f5、f6、f7的各点 (对于f50在图12中示出，对于f70在图13中示出，但对于其他中心波束省略图示)。于 是，在各中心波束上，设定DDF的各聚焦。在图11中，fll fl7在与指标点fl对应的聚 焦列的中心波束fll上，示出DDF的焦点。该聚焦点fll H7相当于图20(B)的用黑圈 所示的点。为了避免图面的烦杂，在图11、接下来说明的图12、图13中，对于在图20(B)中 用虚线示出的构成DDF的各波束的收敛状态，未图示。如图11所示，向y方向进行虚拟电子扫描，使构成聚焦列的波束按照指标点fl、 f2、f3. . . f7的顺序移位，依次形成分别通过该各指标点的聚焦列而进行。图12示出上述虚拟电子扫描途中的与指标点f5对应的聚焦列。在图12中，f51 f57表示与该指标点f5对应的聚焦列的DDF的聚焦。如上所述，从成为起始点的指标点fl 开始的虚拟电子扫描最终如图13所示，在成为终点的指标点f7结束。在图13中，f71 f77表示与该指标点f7对应的聚焦列的DDF的聚焦。在垂直探伤中，指标点fl f7的位置处于死区段即上述不灵敏带，不成为进行探 伤的点(探伤点)。在接收侧的处理中，也如图11 图13所示，对于中心波束flO f70来讲，需要 按照上述斯涅耳定律，考虑折射角来决定各个入射点hi h7(仅图示出hl、h5、h7)处的向 被检材的入射角度。即，在入射角不同的入射点hi h7各自中，折射角也不同。另外，针对各聚焦列的每一个，该中心波束间的波束路程也不同(在探伤水T中， 在被检材中，波束路程不同)。针对这样的聚焦列的中心波束的每一个，考虑不同的折射角/波束路程，决定各 中心波束的入射各位置处的入射角，以通过各指标点。一个聚焦列由与多个振子组的各振子对应的多个波束构成，即使是与中心波束属 于相同的聚焦列的其他波束(中心以外的波束)，由于入射点分别不同，所以折射角以及入 射角也相互不同。但是，由于同时通过同一指标点，所以属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，在图11中，以fl为指标点的聚焦列的各波束(在图11中， 为了避免烦杂而仅描绘出中心波束与左右的波束这合计3个而省略了其他波束)同时通过 该指标点。如果聚焦列不同，则如上所述波束路程也不同。另外，即使是属于相同的聚焦列的波束，对于中心波束以外的波束，也需要设定用 于得到DDF的入射角度。即使在该情况下，也需要根据入射点按照斯涅耳定律考虑折射角 的相异。例如需要针对图11中的fl f7的DDF的聚焦的每一个，考虑折射角而设定中心 波束以外的波束的入射角度。各聚焦列与构成的各个波束的各个折射角对应地逐步改变入射角而进行。因此，在该垂直探伤的接收侧的处理中，加入用于形成通过各指标点的聚焦列的 入射角度的校正，进而进行提供延迟的校正，以得到用于构成各个聚焦列中的DDF的入射角度。例如，在虚拟电子扫描中，以通过各指标点的方式，改变朝向，以相对针对剖面视圆形的被检材的法线(入射角以及折射角都是O度)，使扫描的第1个聚焦列(的中心波束 的)入射角成为+10度、使第2个聚焦列的(中心波束的)入射角成为+9度、使第3个聚 焦列的(中心波束的)入射角成为+8度...、使阵列呈现的弧上的从该弧两端等距离的弧 中央的聚焦列的(中心波束的)入射角成为士0度、使该中央的接下来的聚焦列的(中心 波束的)入射角成为-1度。于是，属于一个聚焦列的中心波束以外的波束在加入了上述校 正后，为了得到DDF而被加入校正。另外，在这样的虚拟电子扫描中，虽然难以从图面得知，但作为结果，各聚焦列与 实际的焦点即发送时的超声波的焦点FO的位置无关地，分别如上所述，与折射角对应地逐 步改变入射角而进行。在斜角探伤中，也在邻接区间上，设定多个指标点，依次形成通过该指标点的聚焦 列而进行。此处，对位于阵列探测器IOa的上述对向区间al_a2的右侧的邻接区间bl_b2 上的接收侧的处理进行说明，但位于对向区间al_a2的左侧的邻接区间cl_c2上的接收侧 的处理也与该右侧的邻接区间bl_b2上的处理相同，所以省略其说明。指标点g2 g6是将两端的点gl、g7间分割成均等的间隔的点(图14)。设定与 移位的振子对应的存储器的组、即聚焦列的中心波束gio、g20、g30、g40、g50、g60、g70,以 从两端的指标点gl、g7的一方gl朝向另一方的指标点g7，通过gl、g2、g3、g4、g5、g6、g7 的各点(省略gl0、gl7以外的中心波束的图示)。如图14所示，向y方向进行虚拟电子扫描，按照指标点gl、g2、g3. . . g7的顺序移 位，依次形成分别通过该各指标点的聚焦列而进行。图14示出与成为虚拟电子扫描的开始 点的指标点gl对应的聚焦列。最终，图15所示的指标点g7成为该虚拟电子扫描的终点。在本实施方式中，在斜角探伤中，不进行DDF，但在虚拟电子扫描中，与垂直探伤的 情况同样地如上所述，设定指标点gl、g2、g3. . . g7，而针对各指标点依次进行虚拟电子扫 描。如上所述，在斜角探伤中，指标点成为探伤点(正确地来讲，在比指标点靠近被检材内 侧的上述不灵敏带的区域内接近上述指标点的位置成为探伤点)。在斜角探伤中的各聚焦列的中心波束的入射角的设定中，也按照斯涅耳定律，考 虑折射角，决定成通过各指标点。另外，考虑折射角来决定入射角，以使构成一个聚焦列的 波束通过同一指标点、即使波束路程成为相等，该点也与垂直探伤的接收侧的处理相同。但 是，不进行DDF，在本实施方式中，不需要用于提供DDF的校正。如上所述，对向区间al_a2是垂直探伤中的发送波到达区间，上述邻接区间bl_b2 以及邻接区间cl-c2是斜角探伤各自中的发送波到达区间，垂直探伤中的上述指标点的设 定区间fl_f7、斜角探伤中的上述指标点间的设定区间gl-g7是接收侧的虚拟电子扫描区 间。此处实际上，说明进行上述的超声波发送时的焦点位置的设定的方法。首先，在该发送时的焦点F0、FU F2(图5以及图10)的设定之前，在被检材的上 述圆周上，决定设定上述各指标点的范围。然后，决定对向区间al_a2、邻接区间bl_b2、 cl-c2,以在被检材的上述圆周上，包括设定了指标点的范围。选择焦点位置F0、F1、F2的位 置，以得到这样的对向区间、邻接区间即可。对上述指标点的设定进行具体说明。在垂直探伤中需要被检材的圆周上的指标点设定范围即两端的指标点fl、f7的位置的决定(图11 图13)，在斜角探伤中需要指标点设定范围即在上述例中需要指标点 gl、g7的决定(图14以及图15)。在决定该指标点设定范围时，针对被检材，根据1个探测器(探测器10a)覆盖的 范围的决定而进行决定。根据设置在装置中的探测器的数量来决定该探测器各自的覆盖范 围即可。在本实施方式中，由于使用6个探测器10a 10f，所以如果将被检材的整周(360 度)除以阵列探测器的个数，则1个探测器覆盖的范围关于垂直/斜角的各自是被检材的 中心角60度的范围。但是，优选在阵列探测器10. . . 10间，使上述覆盖范围的一部重叠。 即，比将被检材的整周除以阵列探测器的个数而得到的角度，扩大各个阵列探测器设为探 伤预定区域的范围。对于重叠，如果以图5所示的阵列探测器10a的垂直探伤的指标点设 定范围fl_f7为例子，则对于上述60度，优选视为夹着垂直二等分线Q2而将右30度与左 30度合起来的角度，向左右分别以5 15度的范围重叠。特别，优选设为向左右分别重叠 10度，将上述覆盖范围设为80度(右40度、左40度)。另外，在斜角探伤中，也与上述垂直探伤同样地决定指标点设定范围即可。在决定了指标点设定范围之后，决定在上述圆周上对该范围进行等分割的指标点 间的间距。如上所述，由于在接收侧的处理中针对在上述周上决定的聚焦实际上存在波束 宽度，所以如果间距大于波束宽度(指标点间的间隔)，则在探伤中产生遗漏，所以以不产 生遗漏的方式决定上述间距。然后，如果间距被确定，则指标点数确定，而可以确定所形成的聚焦列及其数量。 通过确定的聚焦列，来决定虚拟电子扫描时的移位宽度。在确定上述聚焦列时，针对各个聚焦列的中心波束、中心波束以外的波束，分别从 各指标点进行逆运算，而计算入射角以及振子。在逆运算时，如果决定了折射角，则按照斯 涅耳定律决定入射角，并且决定波束路程、即从振子到指标点的去路所需时间、从指标点的 归路所需时间的合计时间(往返时间)(通过1个指标点的波束的路程完全相同)。在探伤之前，通过如上所述决定所决定的聚焦列与构成聚焦列的波束各自的入射 角，可以决定体聚焦中的用于接收侧的处理的延迟样式。在探伤时，对于与各指标点对应的聚焦列，如上所述根据与构成聚焦列的波束的 折射角对应的入射角、DDF的聚焦位置、同一聚焦列的构成波束的路程相等的性质、以及考 虑了在各聚焦列间中心波束的路程不同的情况的延迟样式，来进行存储器的读出处理，从 而可以通过接收侧的处理，得到对各振子以这样的延迟样式进行激励的情况同样的结果。本发明的装置如上所述，针对折射角是0度(入射角是0度)的波束、即被检材在 剖面视中呈现的圆，以与法线一致的波束为基准，对于除此以外的波束，在存储器读出时对 地址提供上述预先计算的相对上述基准的校正值，从而产生与对实际的振子提供的激励定 时相当的延迟，而得到上述各波束的入射角度。上述图3所示的上述各探伤单元kl k6分别采用图4所示的结构。以下，使用图4，对各探伤单元k的结构进行具体说明。如图4所示，一个探伤单元k具有具备多个振子1. . . 1的超声波变换器阵列10 ； 脉冲器部20 ；接收器部30 ；与超声波变换器阵列10的多个振子1. . . 1分别对应的多个信号 处理部40. . . 40 ；路程计数器50 ；Y方向计数器51 ；D深度方向计数器52 ；加法器53 ；检波电路54 ；门电路60 ；波形峰值保存电路70 ；以及控制部90。如图4所示，该装置具有波束路程计数器50、Y方向计数器51、D深度方向计数器52、以及控制部90。各计数器可以通过控制部90的信号清零或递增。控制部90至少由CPU、存储器、程序ROM、画面显示部、以及通信部构成，是可以制 作各种定时并发送到各部各电路，对各部提供数据，或者从各部读出数据，并显示其结果， 且可以与其他装置进行通信的装置。在该控制部90中，可以使用市面销售的计算机。在图4中，超声波变换器阵列10由η元件的超声波振子1构成，与脉冲器部20、接 收器部30连接，向检查空间发送超声波，以及从检查空间接收反射超声波回波。脉冲器部20由与超声波变换器阵列10的元件数η相同个数的尖峰脉冲器电路构 成，通过来自控制部90的脉冲发送定时信号，尖峰脉冲器电路一起动作，超声波变换器阵 列10被激励。控制部90具备发送处理设定部91、接收处理设定部92、焦点设定部(未图示)、以 及门位置存储部(未图示)。在本实施方式中，如上所述，上述元件数η (片段数)是128个。发送处理设定部91具备保持与相对法线的入射角度θ (图8)对应的提供给各 振子的激励信号的定时的延迟量的样式的发送延迟样式保持部(未图示)；以及选择保持 部(未图示)。操作者在探伤前输入被检材的直径、音速、以及折射角Φ，从而在发送处理 设定部91中，可以从发送延迟样式保持部中选择与该角度对应的上述延迟量的样式而作 为校正值，可以将该选择结果保持在选择保持部中。对于探伤前的上述校正值的样式，由各自的温度与各自的材料决定探伤水中的音 速、被检材中的音速，所以也可以通过代替直接输入音速而输入材料与温度，来计算或者选 择音速。如果直径、音速以及折射角被决定，则入射角被确定。另外，还可以设为操作者计算校正量，而直接输入延迟样式来实施。但是，在作为 进行检查的被检材，对各种不同的直径、材质的被检材进行检查的情况下，如上述实施方式 所述，从发送延迟样式保持部中，选择与各材质(音速)、直径对应的各种延迟样式的作法 是便利的。以发送与法线一致的法线波束即入射角θ是0度的波束的情况为基准，作为相对 发送该法线波束时的定时的延迟(延迟时间)，使通过激励单元进行的振子激励的定时错 开，从而可以实现上述事先决定的其他波束的入射角。如上所述，如果通过操作者操作总体控制部100，与被检材的直径、探伤水以及被 检材中的音速一起，接收到上述折射角Φ (图8)的输入，则在控制部90中，发送处理设定 部91根据折射角Φ确定对应的入射角度θ，选择对应的发送的延迟样式。在上述设定中，进行1个阵列探测器10的发送时的被检材的圆周上的覆盖范围的 设定。需要针对各个振子设定上述折射角Φ，但优选设为具备如下运算部而实施只要由 操作者进行振子组的排列中央的振子的波束的折射角、与发送时的覆盖范围、即发送时的 实际的焦点位置的设定，则发送处理设定部91自动地计算振子组的排列中央以外的配置 的振子的波束各自的入射角。其原因为，设定的变更容易。但是，在垂直探伤的情况下，由于位于上述排列中央的振子的波束与垂直二等分 线Q2 —致，所以如果设定音速与覆盖范围(对向区间)或者焦点位置，则也不需要输入上述排列中央位置的振子的折射角。在斜角探伤、例如向上述邻接区间bl_b2发送超声波的发送设定中，需要选择排 列中央的振子的波束的上述折射角。对于相对于夹着垂直二等分线Q2位于对向区间al_a2的右侧的上述邻接区间 bl_b2，对夹着垂直二等分线Q2位于对向区间al_a2的左侧的邻接区间cl_c2中的斜角 探伤的设定也仅成为左右对称(各个入射角9的正负相逆)，而与上述右侧的邻接区间 bl-b2同样地进行设定。在发送超声波时，控制部90从发送处理设定部91的发送延迟样式保持部与选择 保持部中参照所选择的上述延迟样式，向尖峰脉冲器电路提供与延迟样式对应的定时信号。为了从探测器发送上述圆筒波，而在图5以及图10所示的位置得到焦点F0、F1、 F2，在发送处理设定部91的上述延迟样式中，从排列的振子组的一端到另一端，在邻接的 振子之间各自中，提供不同的时间差，以使各振子相对被检材m按照上述设定的分别不同 的入射角9发出超声波。另外，优选通过上述操作者的输入，还同时进行后述的接收处理设定部92的接收 侧的延迟样式的设定。总体控制部100可以通过上述操作者对总体控制部100进行的操作，一并进行各 探伤单元kl k4的控制部90中的发送接收的延迟样式的选择。另外，操作者还可以通过 上述总体控制部100的操作，来进行接收处理中的角部的探伤的设定。控制部90的接收处理设定部92构成上述接收角度校正单元。接收处理设定部92具备接收侧的保持斜角探伤的校正量的样式的接收延迟样式 保持部与选择保持部。通过操作者事先操作上述总体控制部100，在接收处理设定部92中，可以从接收 延迟样式保持部中选择与上述入射角度e对应的接收侧的延迟样式，可以将该选择结果 保持在选择保持部中。在接收处理设定部92中，通过选择指标点(的设定范围与间距)与折射角，唯一 地决定各聚焦列的中心波束的入射角与路程。通过事先决定构成聚焦列的振子数，对于构 成同一聚焦列的各个波束，只要决定折射角，则由于波束路程与上述中心波束相同，所以也 唯一地决定入射角，而决定应属于同一聚焦列的振子。将对这样的入射角校正值与用于得到DDF的焦点的校正值相加而得到的校正的 延迟样式保持在接收处理设定部92中。对于该接收处理设定部92的结构，将在后面叙述。接收器部30由与超声波变换器阵列10的元件数n相同个数的接收器电路构成， 超声波接收回波在此被信号放大，并送到信号处理部40。信号处理部40由与超声波变换器阵列10的元件数n相同个数的信号处理电路 41-1 41-n构成。各信号处理电路41由AD变换器411、超声波波形存储器412、切换器 413、以及动态聚焦相位校正存储器414构成。AD变换器411对从接收器部30发送的超声波信号进行AD变换，将AD变换后的信 号写入到超声波波形存储器412中。AD变换的采样频率是超声波振子的名义频率的8倍 以上。从控制部90通过第1信号线(未图示)供给该采样信号。在本实施方式中，超声波
26探伤装置的上述激励单元主要由脉冲器部20构成。上述波形存储器由接收器部30、该AD 变换器411、以及超声波波形存储器412构成。另外，上述相位合成单元由加法器53构成。 而且，上述焦点单元由上述Y方向计数器51、上述D深度方向计数器52、以及各动态聚焦相 位校正存储器414构成。超声波波形存储器412在写入步骤(图16的S12、S22、S32)中，写入从AD变换器 411发送的超声波波形数据，并且在读出步骤(图16的S13、S23、S33)中，读出保存在该存 储器412中的超声波波形数据，并与加法器53连接。从切换器413供给该超声波波形存储 器412的地址。
切换器413在写入步骤(图16的S12、S22、S32)中，对超声波波形存储器412的 地址发送波束路程计数器50的值，在读出步骤(图16的S13、S23、S33)中，对超声波波形 存储器412的地址发送动态聚焦相位校正存储器414的内容。上述波束路程计数器50是确定取入到波形存储器的数据的深度方向的范围的计 数器。动态聚焦相位校正存储器414存储有加入了上述各自的入射角θ的公知的动态 聚焦法中的各聚焦位置处的相位校正量，通过对该动态聚焦相位校正存储器414的地址提 供表示虚拟电子扫描位置y的Y方向计数器51、与表示聚焦的深度位置d的D深度方向计 数器52的数据，从而得到聚焦位置(y、d)处的相位校正量，对超声波波形存储器412的读 出地址提供该相位校正量。从超声波波形存储器412，得到在该聚焦位置(y、d)处进行动 态聚焦的情况下的该振子贡献的超声波波形数据。在各信号处理电路41-1 41-n中同时 进行上述步骤，向加法器53发送各信号处理电路41-1 41-n的各超声波波形存储器412 的内容、即超声波波形数据，进行动态聚焦的相位合成。另外，将各动态聚焦相位校正存储 器414的内容通过第2信号线(未图示)，预先存储到控制部90具备的焦点设定部中。另外，Y方向计数器51的虚拟电子扫描位置y对应于振子的排列位置。如上所述，焦点设定部保持的校正量是加入了关于由接收处理设定部92设定的 角度的校正量的校正量。即，控制部90针对上述焦点设定部，对由接收处理设定部92预先设定的具备用于 得到与各入射点的折射角对应的各个入射角的以上述法线波束为基准的各个校正量的样 式(延迟样式)、和具备在上述聚焦中所需的相位校正量的样式(延迟样式)进行加法计 算，将加法计算后的校正量的样式保持在焦点设定部中。如上所述，接收处理设定部92的接收延迟样式保持部与考虑了被检材的折射角 的入射角对应地保持接收处理的延迟样式，通过操作者事先操作总体控制部100，受理被检 材的材料、探伤水的温度、以及斜角探伤中的上述角度φ的输入，在所保持的延迟样式中， 选择对应的接收延迟样式，将该选择的结果即样式的设定保持在接收处理设定部92的选 择保持部中。对于向上述焦点设定部赋予关于角度的校正量的赋予，在该角度的设定后且在探 伤前，控制部90从接收处理设定部92的接收延迟样式保持部以及选择保持部中参照所选 择的角度校正用的延迟样式来进行。对相当于1振子的波束的存储器，赋予一个校正量。因此，由提供给与进行斜角探 伤的多个波束相当的存储器的校正量分别构成一个(角度校正用)延迟样式。
构成该延迟样式的各个校正值是指，以折射角以及入射角成为0度的法线波束为 基准，按照上述斯涅耳定律得到考虑了折射角的入射各点处的入射角e用的相对该基准 的差分，将该差分作为与基准对应的延迟量而提供。对于考虑了折射角的入射角的设定，与 上述相同。如上所述，控制部90将对这样的角度校正的延迟样式加上用于聚焦到期望的位 置(图11 13、图14以及图15的扣白圆点)的上述校正样式而得到的延迟样式而保持 在焦点设定部中。对形成DDF的每个聚焦列的焦点用延迟样式加上角度校正用延迟样式。 每个聚焦列的焦点延迟样式是对应于与深度(中心波束的深度)对应的多个角度的延迟样 式。在图14以及图15所示的本实施方式中的斜角探伤中，由于不形成DDF，所以可以仅通 过用于利用指标点得到聚焦的角度校正的延迟样式来应对，但在该情况下，作为装置的运 用，选择将DDF的焦点设为邻接区间上的1点的样式即可。另外，各聚焦列如上所述，是用于得到1个动态聚焦的假想的振子(在存储器的读 出时)形成的波束的组。此处，当仅在图14以及15所示的邻接区间bl_b2上提供焦点的 情况下，也如上所述，考虑为仅设定1个焦点的DDF，而使用聚焦列这样的概念。加法器53对从与元件数n相同个数的超声波波形存储器412送来的各超声波波 形数据进行相位合成。向检波电路54发送该加法器53的输出。在检波电路54中进行全 波整流、+半波整流、以及_半波整流等检波处理。检波电路54的输出与门电路60和波形 峰值保存电路70连接。门电路60具备回波高低存储器61、比较器62、写入控制电路63、回波深度存储器 64、门产生电路65、门位置存储器66、以及评价部(未图示)。门电路60决定在通过检波电路54检波的波形数据的在波束路程中判定有无缺陷 的范围，并且判定在该范围内有无缺陷。门电路60仅在各读出步骤S13、S23、S33 (图16)时主动地发挥功能，在控制部更 新步骤S15、S25、S35(图16)中仅进行存储器61、存储器64的访问。回波高低存储器61将表示虚拟电子扫描位置y的Y方向计数器51作为地址，临 时存储每个虚拟电子扫描位置y位置的门内峰值回波高低。在比较器62中对检波电路54 的回波高低值、与存储在回波高低存储器61中的门内峰值回波高低进行比较，在检波电路 54的回波高低值高时，向写入控制电路63发送写入信号。在写入控制电路63中接收门产 生电路65的门信号，在门是导通(On)的期间，若送来上述比较器62的写入信号，则对回波 高低存储器61与回波深度存储器64发送写入脉冲。接收该脉冲，而在回波高低存储器61 中，将作为检波电路54的输出数据的回波高低值写入到该存储器61中，更新回波高低存储 器61的门内峰值回波高低。在控制部更新步骤S15(图16)中使表示电子扫描位置y的Y 方向计数器51从0加1，并且依次读出回波高低存储器61的门内峰值回波高低，在读出后， 将该内容清零，进行接下来的循环(接下来的剖面位置的探伤)的准备。回波深度存储器64将表示虚拟电子扫描位置y的Y方向计数器51作为地址，临 时存储每个虚拟电子扫描位置y位置的门内峰值深度位置。来自上述写入控制电路63的 写入信号还成为该回波深度存储器64的写入脉冲。如果送来该写入脉冲，则在回波深度存 储器64中将表示聚焦的深度位置d的D深度方向计数器52的值写入到存储器中，更新存 储在回波深度存储器64中的门内峰值深度位置。在控制部更新步骤S15(图16)中使表示虚拟电子扫描位置y的Y方向计数器51从O加1，并且依次读出回波深度存储器64的门内 峰值深度位置，在读出后，将该内容清零，进行接下来的循环的准备。门位置存储器66将表示虚拟电子扫描位置y的Y方向计数器51作为地址，保存 每个虚拟电子扫描位置y位置的深度方向的门起始点位置数据与门终点位置数据。如果更 新了表示虚拟电子扫描位置y的Y方向计数器51，则读出门位置存储器66的内容，向门产 生电路65发送由虚拟电子扫描位置y位置决定的深度方向的门起始点位置的值与门终点 位置的值。通过第3信号线(未图示)，从控制部90提供门位置存储器66的内容，预先存储 在控制部90的门存储部中。如果通过总体控制部100在接收处理设定部92的选择保持部 中，设定了由提供上述各个入射角θ的校正值构成的延迟样式，则控制部90参照该接收处 理设定部92的接收延迟样式保持部与角度保持部，使该接收延迟样式反映到门存储部的 深度方向的门起始点位置数据与门终点位置数据中。更有选为，设为控制部90具备门计算单元(未图示)，而进行针对各聚焦列的门的设定。具体而言，该门计算单元具备S回波同步单元与门端点计算单元。S回波同步单元 对通过垂直探伤时的实际的超声波的发送得到的S回波(被检材表面的反射波)，乘上斜 角探伤中的发送时的超声波的入射各位置处的水距离(由探伤水充满的振子与被检材间 的距离)的比例而计算斜角探伤中的入射各位置的虚拟S回波位置。门端点计算单元将各 聚焦列的中心波束的波束路程的规定比例的位置设为门的起始点(门开始点)，同样地将 中心波束的波束路程的规定比例的位置设为门的终点(门结束点)而进行计算。例如，将 上述中心波束的波束路程(往返时间)的50%位置设为门开始点，将该中心波束的波束路 程(往返时间)的150%位置设为门结束点，而进行计算。由于波束路程针对每个聚焦列不 同，所以门计算单元中的上述各计算值分别不同。控制部90将这样计算的内容保持在门存储部中。在门产生电路65中，接收从上述门位置存储器66发送的深度方向的门起始点位 置的值与门终点位置的值，对该两个值与表示聚焦的深度位置d的D深度方向计数器52的 值进行比较。在D深度方向计数器52处于两个门位置之间时，将门信号设为导通(on)，否 则设为截止(off)，向写入控制电路63发送门信号。评价部保持设为缺陷回波的峰值高低的数据，在门位置之间，对回波高低存储器 61的门内峰值回波高低、与所保持的上述峰值高低进行比较，而判定有无缺陷。评价部将判 定结果的信号输出到生产线的被检材的良·不良的区分单元。波形峰值保存电路70由波形峰值保存存储器71、比较器72、寄存器73、比较器 74、以及写入控制电路75构成。对波形峰值保存存储器71的地址，连接表示深度位置d的 D深度方向计数器52，存储各深度处的超声波回波波形。比较器72对检波电路54的回波高低值、与波形峰值保存存储器71的内容进行比 较，在检波电路54的回波高低值高时，向写入控制电路75发送写入信号。寄存器73保持Y方向电子扫描地址ys的内容，在波形峰值保存电路70中保持该 地址ys扫描线上的各深度的每一个的最大值。通过控制部90写入该寄存器73的数据。比较器74对寄存器73的内容(ys)、与表示电子扫描位置y的Y方向计数器51进行比较，在一致时，向写入控制电路75发送电子扫描位置一致信号。写入控制电路75在送来来自比较器74的电子扫描位置一致信号时，如果具有来 自比较器72的写入信号，则向波形峰值保存存储器71输出写入脉冲。接收该写入脉冲，在 波形峰值保存存储器71中将检波电路54的输出数据写入到存储器，更新存储器内容。在显示以及通信步骤S40(图16)中，使表示深度位置d的D深度方向计数器52 从0加1，并且依次读出存储在波形峰值保存存储器71中的超声波波形即A型波形，在读出 后，将该内容清零，进行接下来的循环的准备。然后，在控制部90内的画面显示部中显示该 读出的A型波形。波形峰值保存电路70将用于操作者监视探伤的状况的图像显示在画面显示部 110中。因此，进行产品(被检材m)是否合格的判定、即由于存在缺陷而应设为不良品的产 品的区分即可，在无需操作者的监视的情况下，还可以不设置波形峰值保存电路70以及画 面显示部110而实施。接下来，使用图16，对本发明的动作进行说明。在该图16中，示出了一个探伤单元k中的流程(工序图)。在各探伤单元kl k6的各自中，采用与该图16所示的流程同样的流程。以下，将图16设为第1探伤单元kl的流程而进行说明。图16所示的该装置的探伤工序具备关于上述对向区间al_a2的垂直探伤的各步 骤Sll S15、关于一个斜角探伤(+斜角探伤)的各步骤S21 S25、关于另一个斜角探伤 (-斜角探伤)的各步骤S31 S35、和显示以及通信步骤S40。S卩，作为关于垂直探伤的工序，具备垂直探伤发送步骤S11、垂直探伤写入步骤 S12、垂直探伤读出步骤S13、垂直探伤门评价处理步骤S14、以及控制部更新步骤S15。另 夕卜，作为上述右侧邻接区间bl-b2的斜角探伤(+斜角探伤)的工序，具备+斜角探伤发送 步骤S21、+斜角探伤写入步骤S22、+斜角探伤读出步骤S23、+斜角探伤门评价处理步骤 S24、以及控制部更新步骤S25。进而，作为上述左侧邻接区间cl_c2的斜角探伤(-斜角探 伤)的工序，具备_斜角探伤发送步骤S31、-斜角探伤写入步骤S32、-斜角探伤读出步骤 S33、-斜角探伤门评价处理步骤S34、以及控制部更新步骤S35。这样，设为第1探伤单元kl按照被检材m的对向区间al_a2的垂直探伤、一个邻 接区间bl_b2的斜角探伤、以及另一个邻接区间cl_c2的斜角探伤的顺序进行探伤处理而 进行说明。但是，该顺序是可以变更的。如该图16所示，如果步骤Sll S35的备步骤的处理循环一次，则转移到被检材 m的轴向(图2的E方向)的其他位置的探伤，再次反复步骤Sll S35。对于显示以及通信步骤S40，根据需要而进行。依次对各步骤进行说明。在垂直探伤发送步骤Sll中，由控制部90参照发送处理设定部91的发送延迟样 式保持部与选择保持部，制作一个脉冲发送定时信号，发送给脉冲器部20。在脉冲器部20中，接收该信号，向超声波变换器阵列10的η元件的超声波振子同 时发送尖峰脉冲。由此，各超声波振子按照上述设定的延迟样式被激励，从超声波变换器阵 列10朝向上述对向区间al_a2作为圆筒波而发送超声波。超声波在检查空间中传播，但如 果遭遇到缺陷等声音反射面，则超声波的一部分被反射，并由超声波变换器阵列10接收。
在垂直探伤写入步骤S12中，由超声波变换器阵列10接收的各振子的超声波接收 回波被接收器部30放大后，发送到振子元件数η的信号处理电路41-1 41-n。在各信号处 理电路41中对超声波接收回波进行AD变换，并存储在超声波波形存储器412中。由波束路 程计数器50提供此时的存储器地址，该计数器的时钟与AD变换器411的时钟相同。例如， 在本实施方式中，将超声波振子的名义频率设为5MHz以下，将AD变换的时钟设为50MHz。 但是，不限于这样的频率，而可以根据需要来变更这些频率。通常，波束路程计数器50在超声波发送定时被清零，之后通过AD变换 器的时钟计 数，但在电子扫描范围的起始点是远方的情况下，由控制部适当地控制被清零的定时。由 此，可以有效地利用超声波波形存储器412的容量。直到电子扫描范围的最大波束路程传 播时间为止进行该步骤。在垂直探伤读出步骤S13中，针对检查空间的深度方向D与探头排列方向Y，读出 保存在超声波波形存储器412中的超声波接收回波波形，并且通过动态聚焦法进行虚拟电 子扫描。图17示出虚拟电子扫描的图形。在该图中，示出了超声波变换器阵列、在放射了 该阵列的超声波的检查空间内用从该(中心波束的)深度d0到de的区间以及探头的排列 方向Y方向的从y0到ye的区间表示的虚拟电子扫描平面。在垂直探伤读出步骤S13中，将Y方向计数器51、D深度方向计数器52清零或者 设置到起始点位置y0、d0,之后，使Y方向计数器51递增，并且直到计数器值成为ye为止 进行该步骤。如果计数器超过ye，则接下来将该计数器清零或者设置到起始点位置y0，使 D深度方向计数器52+1递增。反复进行该动作，直到D深度方向计数器52成为de、并且在 该位置Y方向计数器51循环一次为止进行该步骤。这些计数器51、计数器52的时钟以与 AD变换的时钟相同的50MHz进行。在该期间，在各信号处理电路41-1 41_n中，对动态聚 焦相位校正存储器414的地址，供给Y方向计数器51、D深度方向计数器52的值。该存储 器414输出该电子扫描位置(y、d)处的相位合成的各超声波振子(1至η)的相位校正量、 即波束路程位置。进而，该波束路程位置成为超声波波形存储器412的读出地址。聚焦相 位校正存储器414的内容是参照接收处理设定部92而存储的焦点设定部的内容。用图17的虚拟电子扫描图形上的虚拟电子扫描位置Pl的两个箭头L1、L2来例示 出该波束路程位置。此处，Ll表示在虚拟电子扫描位置Pl超声波最初到来的传播路径，通 常成为与虚拟电子扫描位置Pl最接近的振子的距离。另外，L2表示在虚拟电子扫描位置 Pl超声波被反射的情况下的各振子(在图17中用振子位置η例示)接收的超声波的传播 路径。该两个传播路径之和(L1+L2)设为虚拟电子扫描位置Pl处的振子η中的相位合成 时的波束路程位置。因此，从超声波波形存储器412，输出该虚拟电子扫描位置(y、d)处的 相位合成的各超声波振子的超声波波形数据。由各信号处理电路41-1 41-n输出超声波 振子元件数的该超声波波形数据，其被送给加法器53而进行相位合成。图17、图18示出通 过上述步骤，加法器53输出由Y方向计数器51、D深度方向计数器52表示的虚拟电子扫描 位置(y、d)处的相位合成后的波形的上述关系。图17的Pl点、P2点表示被进行电子扫描 的平面上的2点，该2点的地址(yl、dl)、(y2、d2)表示此时的D深度方向计数器52、Y方 向计数器51。图18示出各超声波波形存储器412的地址与存储器，示出虚拟电子扫描平 面上的2点PI、P2处的各超声波波形存储器412的相位合成曲线，在相位合成中按照该曲 线，同时读出各存储器412的内容，通过加法器53进行相位合成。此处，将这样的方法称为利用虚拟电子扫描平面的动态聚焦法。在通过该虚拟电子扫描平面进行动态聚焦的期间， 加法器53输出各个虚拟电子扫描位置处的相位合成结果数据，经由检波电路54，送给门电 路60与波形峰值保存电路70。在门电路60中，进行门内的波形峰值回波高低与其深度方向位置的检测。如图16 所示，可以针对每个Y扫描位置独立地设定门范围，并且可以检测每个Y扫描位置的波形峰 值回波高低和其波束路程距离。门位置存储器66事先写入每个Y扫描位置的门范围数据。 在读出步骤S13的利用虚拟电子扫描平面的动态聚焦中，对门位置存储器66的地址，提供 表示虚拟电子扫描平面的y位置的Y方向计数器51的值。该存储器66的存储器内容是该 y位置处的门范围数据(起点位置gs、终点位置ge)，该数据与门产生电路65连接。在门产 生电路65中，对该门范围数据、与表示虚拟电子扫描平面的d位置的D深度方向计数器52 进行比较，如果d位置处于门范围，则向写入控制电路63发送门导通(on)信号。门位置存 储器66的内容如上所述是控制部的门位置存储部的内容，反映上述接收处理设定部92的 校正的内容。在门导通(on)的期间，在比较器62中，对存储在回波高低存储器61中的上次门 内峰值回波高低、与来自检波电路54的当前虚拟电子扫描位置的回波高低进行比较，在当 前虚拟电子扫描位置的回波高低大时，将当前虚拟 电子扫描位置的回波高低写入到回波高 低存储器61中，并且将表示该当前虚拟电子扫描位置的d位置的D深度方向计数器52的 数据写入到回波深度存储器64中。由于对回波高低存储器61、回波深度存储器64的地址提供表示虚拟电子扫描平 面的y位置的Y方向计数器51，所以可以针对每个y位置保存门内的波形峰值回波高低与 其深度方向位置。另外，图17示出虚拟电子扫描的时间关系的图形，实际上在存储器上并没有设定 图17所示那样的门。在波形峰值保存电路70中进行图17所示的虚拟电子扫描平面上的Y位置是ys 的假想探伤线上的超声波波形的波形峰值保存处理。该超声波波形通过个人计算机的画面 显示部来显示，但通常，其显示循环周期较长，是20msec左右(50Hz左右的频率)。相比于 此，在本发明的上述装置中，对虚拟电子扫描平面的所有范围进行扫描的周期比其短，而无 法显示所有假想探伤线上的超声波波形。因此，波形峰值保存电路70在显示循环周期内的 假想探伤线上的各超声波波形中，保存各深度位置处的超声波波形的峰值高低，在所有深 度位置保存该位置处的最大波形。寄存器73通过控制部90写入表示假想探伤线上的Y位 置的数据(ys)。向比较器74发送该数据。在比较器74中，对表示电子扫描位置y的Y方 向计数器51与该寄存器73(ys)进行比较，在一致时向写入控制电路75输出一致信号，高 效地进行以下动作。即，对波形峰值保存存储器71的地址，连接表示深度位置d的D深度 方向计数器52，从波形峰值保存存储器71向比较器72提供相同深度位置d处的前一次的 超声波峰值波形，从检波电路54提供该相同深度位置d处的最新超声波回波高低。在检波 电路54高时向写入控制电路75发送写入信号，在写入控制电路75中向波形峰值保存存储 器71发送写入脉冲，深度位置d处的超声波峰值波形被更新成比上次高的回波高低。在各 深度进行该动作，并且在接下来的探伤循环的各读出步骤S13中也同样地进行。在垂直探伤门评价处理的步骤S14中，通过评价部，在门位置之间，对回波高低存储器61的门内峰值回波高低与所保持的上述峰值高低进行比较，判定有无缺陷。评价部将 判定结果的信号输出给生产线的被检材的良·不良的区分单元。在控制部更新步骤S15中，控制部90对提供存储器61、存储器64的地址的Y方 向计数器51进行操作，并且读出门电路60的回波高低存储器61、回波深度存储器64的内 容，在该读出后将该存储器的内容清零。在上述控制部更新步骤S15后，转移到+斜角探伤发送步骤S21。在+斜角探伤发送步骤S21中，由控制部90参照发送处理设定部91的发送延迟 样式保持部与选择保持部，制作一个脉冲发送定时信号，发送给脉冲器部20。在+斜角探伤 中，为了在焦点Fl收敛后发散而使超声波到达邻接区间bl-b2，设定了与上述决定的各入 射角度对应的样式。在垂直探伤中，需要设定相对垂直二等分线Ql成为左右对称的延迟样式，但在+ 斜角探伤中，代替具有这样的对称性的延迟样式，而设定在垂直二等分线Ql向右侧偏移的 位置形成焦点Fl的延迟样式。通过设定这样的延迟样式，对于超声波，可以使在焦点Fl收敛并 发散的圆筒波到 达邻接划区bl-b2。在该步骤S21中，对于上述以外的点，与上述垂直探伤中的发送步骤Sll 相同。另外，+斜角探伤写入步骤S22中的处理与上述垂直探伤写入步骤S12中的处理 相同。在+斜角探伤读出步骤S23中，也进行与垂直探伤读出步骤S13同样的处理。具体 而言，由于是斜角探伤，所以聚焦相位校正存储器414的内容是被加上由接收处理设定部 92根据考虑了折射角的各个入射角而设定的用于得到每个聚焦列的聚焦的、即用于在斜角 探伤中在指标点上得到聚焦的延迟样式的内容。如上所述，在本实施方式的斜角探伤中，由 于不进行本来的DDF，所以不需要用于针对深度方向得到多个DDF的聚焦的校正，该延迟样 式由针对形成同一聚焦列的波束使路程相等、并提供考虑了各位置处的折射角的各个入射 角的校正值构成。另外，门位置存储器66的内容反映了上述接收处理设定部92的门存储部的内容， 保持由门计算单元的S回波同步单元与门端点计算单元计算的上述门开始与门结束的数 据。根据与初期的角度Φ对应的聚焦相位校正存储器414以及门位置存储器66的内 容，在+斜角探伤读出步骤S23中，进行与垂直探伤读出步骤S13同样的处理。在+斜角探伤门评价处理的步骤S24中，也根据反映了角度的校正的上述门位置 存储器66的内容，进行与上述垂直探伤门评价处理的步骤S14同样的评价处理。在控制部更新步骤S25中，与控制部更新步骤S15同样地，控制部90对提供存储 器61、存储器64的地址的Y方向计数器51进行操作，并且读出门电路60的回波高低存储 器61、回波深度存储器64的内容，在该读出后将该存储器的内容清零。在作为另一个斜角探伤(_斜角探伤)的工序的_斜角探伤发送步骤S31、-斜角 探伤写入步骤S32、-斜角探伤读出步骤S33、-斜角探伤门评价处理步骤S34、以及控制部 更新步骤S35中，由接收处理设定部92设定的延迟样式由与上述右侧邻接区间的斜角探伤 (+斜角探伤)的各步骤中的延迟样式正负相逆的校正值构成。除此以外，上述另一个斜角探伤(-斜角探伤)的各步骤的处理与一个斜角探伤(+斜角探伤)的各步骤中的处理相同。在显示以及通信步骤S40中，判断是否更新画面的显示。在不更新画面的情况下， 结束该步骤S40中的处理，在更新画面的情况下，控制部90对提供存储器71的地址的D深 度方向计数器52进行操作，并且读出波形峰值保存电路70的波形峰值保存存储器71的内 容，在该读出后，将该存储器的内容清零。然后，显示在控制部更新步骤S15、S25、S35中读 出的各门内的回波高低以及回波深度的值，对内容与外部进行通信。另外，在控制部更新步 骤S15、S25、S35中读出的保存峰值的超声波波形在画面显示部中显示为A型波形，将其波 形数据与外部进行通信。另外，在该实施例中门电路60仅为1组，但不限于此，还可以准备多个门电路，而 附加上述以外的多个门范围中的门处理。这样在本发明的上述超声波探伤装置中，对超声波变换器阵列的各振子，在与垂 直探伤、或斜角探伤对应的定时发送尖峰脉冲状的发送脉冲，对由各振子接收的接收超声 波回波进行AD变换，将其存储在振子元件数的波形存储器中。在虚拟电子扫描中，沿着该 位置处的相位合成曲线，从振子元件数的波形存储器中同时读出波形数据并进行相位合 成。即，对于虚拟电子扫描的扫描位置1点的相位合成后的波形，通过一次存储器读出循 环来进行。在本实施方式中由于使用50MHz的时钟，所以一点的计算以20nSec完成。如 果考虑深度方向 200点、Y轴向200点的虚拟电子扫描平面，则为了将该范围全部扫描，成 为20 * 200 ± 200nsec = 800 μ sec。另外，在进行该虚拟电子扫描的期间，在门电路中进 行门处理，同时在波形峰值保存电路中进行A型波形保存处理。作为超声波反复循环，除了 上述SOOysec的时间以外，还需要超声波发送时间、超声波接收时间、以及门数据与A型波 形的读出时间，但如果设为200 μ sec左右，则在1000 μ sec ( = lmsec)中完成上述虚拟电 子扫描范围的探伤循环。使探伤波束在Y轴向上电子性地移动，而在深度方向上通过动态 聚焦法进行测量的以往技术的装置中，通过一次超声波反复循环而完成一个波束方向的探 伤，为了对与上述相同的虚拟电子扫描范围进行探伤，需要200次的超声波反复循环。即使 将超声波反复频率设为ΙΟΚΗζ，为了对上述虚拟电子扫描范围进行探伤，也需要20msec的 时间。本发明的上述装置在本实施方式中，与以往技术的装置相比可以实现20倍高速的探 伤。在上述实施方式中，在电子扫描的Y方向与D方向的处理顺序中，首先使Y方向计 数器51计数，在Y方向计数器51循环一次之后使D深度方向计数器52工作，但还可以与 其相逆地，首先使D深度方向计数器52计数，在D深度方向计数器52循环一次之后使Y方 向计数器5ID工作。如上所述，该装置在体聚焦探伤中，阻止将超声波发送时的超声波的实际的聚焦 设定到探伤区域，而使探伤的被检材内部的各位置对应于波形存储器的地址，与通过实际 的接收时的电气处理得到的各波形存储器位置处的波形数据的相位合成进行比较，得知有 异常的波形存储器的地址，从而检测对应的被检材的内部缺陷的位置，由此，可以获得基于 圆筒波的广泛的探伤范围，减少探伤循环，实现高速的探伤。S卩，体聚焦法是指，在发送侧，通过一次的探测器的激励而对被检材较宽地发送超 声波，在接收侧不进行实际的扫描(电子扫描)而进行虚拟电子扫描，对A型波形进行相位 合成而进行评价。
在本发明中，在剖面视圆形的被检材中实现了这样的体聚焦，不损失处理的高速 性而可以可靠地进行探伤。在针对圆柱材等剖面视圆形的被检材，使用了角钢片等在剖面视中表面是直线的 被检材中使用的直线地排列振子的线阵列的情况下，为了产生上述圆筒波，并且进行接收 侧的虚拟电子扫描，需要提供考虑了被检材表面的曲率(圆的半径)的校正值。但是，在本 发明中，使振子沿着被检材呈现的圆的圆周弧状地排列，所以无需为了检测缺陷回波而进 行考虑，可以通过与利用线阵列来进行角钢片的探伤的情况同样的发送接收的处理，来进 行缺陷回波的检测。但是，需要用于将发送时的焦点设为芯0以外的位置的上述校正。另 夕卜，在各阵列探测器10的振子组呈现的呈现的弧不与被检材m的芯0同心的情况下，也需 要将该量的校正值的样式加入到上述校正值的样式中。在本实施方式中，可以通过三次发送进行探伤，所以不会受到反常的影响而可以 提高钢片长度方向的脉冲密度。另外，可以通过并用DDF，在剖面的广泛的所有区域中提高 检测能力。在直径是60mm的被检材的探伤中，可以在搬送速度120m/min下实现脉冲密度 5mm以下。可以通过采用体聚焦探伤，实现与以往方法相比检测能力以及处理能力非常高的检查。如果观察通过本实施方式的装置得到的图21㈧所示的垂直探伤的A型 (A-scope)的图像，则可知通过垂直探伤，图1所示的缺陷Vl显示为wl，如果观察图21 (B) 所示的垂直探伤的A型(A-scope)图像，则可知通过斜角探伤，图1的缺陷v2显示为w2。
在实际的被检材的探伤中，需要在探伤前，进行校准(校正)。在校准中，进行探测 器的灵敏度校正与DAC校正。在本发明的探伤方法中，在灵敏度校正中，实际上使用进行校 正而得到的关于试片的数据，针对该试片间的尺寸的试片，不进行实际的灵敏度校正，而得 到校正数据。例如，使用直径是40mm的试片(圆柱材)与直径是60mm的试片，通过实际的灵敏 度校正的作业，得到针对这些直径的被检材设定的灵敏度数据。具体而言，在通过实际的校 正，知道了直径40mm的试片的第1个聚焦列的灵敏度是30dB，直径60mm的试片的第1个聚 焦列的灵敏度是36dB的情况下，代替针对作为两试片的中间的直径的50mm的试片实际上 进行校正，而取40mm与60mm的灵敏度数据的平均值，将该50mm的被检材的第1个聚焦列 的灵敏度设定为(30+36)+2 = 33dB。另外，关于门，也进行同样的补充处理。如果根据需 要外径变化，则需要针对灵敏度与门这双方进行补充处理。这样，在该探伤方法中，针对省略校正作业的试片，使用直径比其大的试片、与直 径比其小的试片的灵敏度数据，如上所述通过计算，得到省略校正作业的试片的数据，从而 可以减少所准备的试片的数量。在该装置中，通过上述6个探伤单元kl k6探伤的结果，在探伤单元kl k6中 的任意一个检测到缺陷回波的情况下，将被检材判定为不良品。但是，也可以综合通过探伤 单元kl k6得到的探伤结果来判定被检材的良·不良。另外，在上述实施方式中，设为斜角探伤装置兼作垂直探伤装置，但也可以分别设 为各自独立的装置，并将各个装置具备的阵列探测器分别配置在被检材表面。另外，在上述实施方式中，设为使用kl k6这6个探伤单元k，但也可以准备6个 以外的例如2 5个、7个以上的探伤单元k。另外，可以与其对应地，将阵列探测器10的个数也设为6个以外的2 5个、7个以上来实施。根据个数，选择各个阵列探测器的焦点 位置即可。例如，在使阵列探测器10的数量少于上述6个的情况下，如果通过选择各个阵 列探测器10的焦点位置，使对向区间、或邻接区间的长度比探测器是6个的情况大，则即使 是少的个数，也可以不遗漏地对被检材的各部进行探伤。相反地，在将探测器的数量设为多 于上述6个而实施的 情况下，可以将各个探测器的探伤范围设定得较窄。但是，从成本的方 面，优选尽量降低阵列探测器10的数量，通过实施本发明可以尽量减少这样的阵列探测器 的数量 。
权利要求
一种超声波探伤装置，具备阵列探测器，具有能够沿着被检材表面排列的多个振子；激励单元，对阵列探测器的各振子进行激励；波形存储器，将由各振子接收的超声波接收回波作为每个振子的波形数据而存储；相位合成单元，读出存储有每个振子的波形数据的上述波形存储器的内容并进行相位合成；以及焦点单元，在上述波形存储器的读出中，将该各波形存储器的地址作为与针对虚拟电子扫描范围内的任意位置的动态聚焦的波束路程距离相当的地址而提供，其中，使用如下体聚焦探伤法从阵列探测器的所有振子一起对被检材发送超声波，用所有振子接收其反射回波，通过相位合成单元合成存储在波形存储器中的各元件的A型波形并进行评价，其中，上述超声波探伤装置用于进行剖面为大致圆形的被检材的内部探伤，具备两个以上的上述阵列探测器，在被检材的剖面视中，沿着被检材呈现的圆，弧状地排列了各阵列探测器的多个振子，各阵列探测器配置成包围被检材，激励单元能够使得通过垂直探伤法进行被检材的探伤，并且能够使得各阵列探测器通过从阵列呈现的弧的一端侧朝向弧的另一端侧逐渐错开定时地对各个振子进行激励的斜角探伤法进行被检材的探伤，激励单元使阵列探测器的各自将该阵列探测器沿着的被检材呈现的上述圆的圆周上的区间作为入射区间，通过上述垂直探伤法，通过多个振子的一次振动，使超声波从入射区间的各位置入射到被检材内部，使入射的超声波达到在被检材呈现的上述圆的圆周上的与入射区间对向的对向区间，并且激励单元使阵列探测器的各自通过上述斜角探伤法，通过多个振子的一次振动，使超声波入射到被检材内部，使入射的超声波到达在被检材呈现的上述圆的圆周上的与上述对向区间邻接的邻接区间的一方。
2.根据权利要求1所述的超声波探伤装置，其特征在于，至少在垂直探伤法中，使用上 述体聚焦探伤法，在上述垂直探伤法中，在与被检材的轴向正交的面中的剖面视中，针对连接阵列探测 器各自的振子组呈现的弧的两端的线段的垂直二等分线，至少将处于线对称的位置关系的 该阵列探测器的振子彼此同时激励。
3.根据权利要求1或2所述的超声波探伤装置，其特征在于，激励单元在上述剖面视 中，将通过垂直探伤法入射的超声波的实际的焦点设定在上述二等分线上的、上述入射区 间与被检材呈现的上述圆的中心之间，进而，激励单元在上述剖面视中，将通过斜角探伤法入射的超声波的实际的焦点设定 在被检材的内部的从上述垂直二等分线上偏离的位置、且比与该垂直二等分线在被检材呈 现的圆的中心处正交的正交线靠近阵列探测器的位置。
4.根据权利要求1 3中的任意一项所述的超声波探伤装置，其特征在于，上述虚拟电子扫描是代替在发送超声波时使阵列探测器具备的排列的振子沿着该排 列方向依次激励而进行扫描的电子扫描而在接收侧进行的虚拟的扫描，使排列的各振子与 波形存储器的各地址对应，将在发送超声波时使阵列探测器的排列的所有振子一起激励而 得到的接收波的数据记录在波形存储器中，在从波形存储器中读出数据时，使与为了在接 收侧形成被检材内部的各位置处的焦点而所需的振子对应的存储器的地址依次在与振子的电子扫描方向对应的方向上移位，读出存储器内的数据而进行，在垂直探伤中，在虚拟电子扫描中，在波形存储器的读出时，对地址提供校正值，从而 将移位的振子的各组的超声波波束的方向与上述对向区间内的各位置对应，在斜角探伤中，在虚拟电子扫描中，在波形存储器的读出时，对地址提供与上述不同的 校正值，从而将移位的振子的各组的超声波波束的方向与上述邻接区间内的各位置对应。
5.根据权利要求4所述的超声波探伤装置，其特征在于，垂直探伤中的上述校正值是 如下的校正值针对构成同一组的振子各自的波束，以使该组的振子之间的波束路程成为 相同的方式，在该振子各自的入射点处提供考虑了不同的折射角的入射角，使得上述构成 同一组的振子各自的波束与对向区间上的一点对应，并且针对该同一组生成动态聚焦，斜角探伤中的上述校正值是如下的校正值至少针对构成同一组的振子各自的波束， 以使该同一组的该振子之间的波束路程成为相同的方式，在该振子各自的入射点处提供考 虑了不同的折射角的入射角，使得上述构成同一组的振子各自的波束与邻接区间上的一点 对应。
6.根据权利要求1 5中的任意一项所述的超声波探伤装置，其特征在于，具备门计算 单元，门计算单元在斜角探伤中，以通过垂直探伤的发送而得到的表面波为基准，针对在虚 拟电子扫描中移位的振子的每个组，设定与振子和从该振子向被检材入射超声波的入射点 之间的距离对应的探伤门。
7.一种超声波探伤装置，进行剖面为大致圆形的被检材的内部探伤，具备垂直探伤装置与斜角探伤装置，两种探伤装置都具备阵列探测器，具有能够沿着被检材表面排列的多个振子；激励 单元，对阵列探测器的各振子进行激励；波形存储器，将由各振子接收的超声波接收回波作 为每个振子的波形数据而存储；相位合成单元，读出存储有每个振子的波形数据的上述波 形存储器的内容并进行相位合成；以及焦点单元，在上述波形存储器的读出中，将该各波形 存储器的地址作为与针对虚拟电子扫描范围内的任意位置的动态聚焦的波束路程距离相 当的地址而提供，其中，从阵列探测器的所有振子一起对被检材发送超声波，用所有振子接 收其反射回波，通过相位合成单元合成存储在波形存储器中的各元件的A型波形而进行评 价，两种探伤装置的阵列探测器在被检材的剖面视中，沿着被检材呈现的圆的圆周，排列 多个振子，至少垂直探伤装置的激励单元将该阵列探测器沿着的被检材呈现的上述圆的圆周上 的区间作为入射区间，通过各阵列探测器的多个振子的一次振动，使超声波从入射区间的 各位置入射到被检材内部，使在被检材内部收敛后发散的超声波到达在被检材呈现的上述 圆的圆周上的与入射区间对向的对向区间，至少斜角探伤装置的激励单元通过从阵列探测器呈现的弧的一端侧朝向弧的另一端 侧逐渐错开定时地对各个振子进行激励，通过多个振子的一次振动，倾斜地向被检材内部 入射超声波，使在被检材内部收敛后发散的超声波达到在被检材呈现的上述圆的圆周上的 与上述对向区间邻接的邻接区间，垂直探伤装置与斜角探伤装置分别具备接收角度校正单元，垂直探伤装置的接收角度校正单元通过在波形存储器的读出时对地址提供校正值，而 将在虚拟电子扫描中移位的振子的各组的超声波发出的方向与上述对向区间内的各位置 对应，斜角探伤装置的接收角度校正单元通过在波形存储器的读出时对地址提供与上述不 同的校正值，而将在虚拟电子扫描中移位的振子的各组的超声波发出的方向与上述邻接区 间内的各位置对应。
8.根据权利要求7所述的超声波探伤装置，其特征在于，上述斜角探伤装置兼作上述 垂直探伤装置，通过利用激励单元的至少两次的各振子的激励，能够进行上述垂直探伤与 斜角探伤。
9.根据权利要求7或8所述的超声波探伤装置，其特征在于，上述接收角度校正单元提 供的上述校正值构成如下的延迟样式针对构成同一组的振子各自的波束，以使该组的振 子之间的波束路程成为相同的方式，在该振子各自的入射点处提供考虑了不同的折射角的 入射角，使得构成同一组的振子各自的波束在垂直探伤装置中与对向区间上的一点对应， 在斜角探伤中与邻接区间上的一点对应。
10.根据权利要求9所述的超声波探伤装置，其特征在于，上述焦点单元具备Y方向计 数器，表示虚拟电子扫描位置y;D深度方向计数器，表示聚焦的深度位置；以及动态聚焦相 位校正存储器，存储有动态聚焦法中的各聚焦位置处的相位校正量，上述焦点单元通过对 动态聚焦相位校正存储器的地址提供Y方向计数器与D深度方向计数器的数据，得到聚焦 位置处的相位校正量，上述接收角度校正单元对供给到动态聚焦相位校正存储器的地址的上述计数器的数 据加上关于上述入射角度的延迟样式。
11.根据权利要求10所述的超声波探伤装置，其特征在于，接收角度校正单元具备接 收延迟样式保持部与接收侧选择保持部，接收延迟样式保持部保持与入射角度对应的校正 量的延迟样式，接收侧选择保持部通过入射角度的选择，确定接收延迟样式保持部中的对 应的延迟样式。
12.一种利用体聚焦探伤法的超声波探伤方法，使用具有能够沿着被检材表面排列的 多个振子的阵列探测器、对阵列探测器的各振子进行激励的激励单元、将由各振子接收的 超声波接收回波作为每个振子的波形数据而存储的波形存储器、以及读出存储有每个振子 的波形数据的上述波形存储器的内容并进行相位合成的相位合成单元，从阵列探测器的所 有振子一起对被检材发送超声波，用所有振子接收其反射回波，通过相位合成单元合成存 储在波形存储器中的各元件的A型波形而进行评价，其中，上述超声波探伤方法进行剖面是大致圆形的被检材的内部探伤，准备两个以上的上述阵列探测器，在被检材的剖面视中，沿着被检材呈现的圆的圆周，排列阵列探测器各自的多个振子，利用激励单元，使得通过垂直探伤法进行被检材的探伤，并且通过从阵列呈现的弧的 一端侧朝向弧的另一端侧逐渐错开定时地对各个振子进行激励，从而使得各阵列探测器通 过斜角探伤法进行被检材的探伤，利用激励单元使阵列探测器的各自将该阵列探测器沿着的被检材呈现的上述圆的圆 周上的区间作为入射区间，通过上述垂直探伤法，通过多个振子的一次振动，使超声波从入射区间的各位置入射到被检材内部，使入射的超声波到达在被检材呈现的上述圆的圆周上 的与入射区间对向的对向区间，并且利用激励单元使阵列探测器的各自通过上述斜角探伤法，通过阵列探测器具备的振子 中的至少一部分的连续的多个振子的一次振动，使超声波入射到被检材内部，使入射的超 声波达到在被检材呈现的上述圆的圆周上的与上述对向区间邻接的邻接区间的一方。
13.根据权利要求12所述的超声波探伤方法，其特征在于，在上述探伤后，使上述阵列 探测器沿着被检材的轴向物理性地扫描，从而在该轴向的其他位置进行上述探伤。
14.根据权利要求12或13所述的超声波探伤方法，其特征在于，在探伤前的校准中，代 替针对进行探伤的被检材的每个直径准备在进行校准时使用的试片，而使用直径比其大的 试片的校准的数据与直径比其小的试片的校准的数据来补充一部分试片。
全文摘要
本发明的装置针对使用了体聚焦探伤法的超声波探伤装置，提供如下构成即，该装置进行剖面是大致圆形的被检材的内部探伤，沿着被检材呈现的圆弧状地排列了振子(1...1)。各阵列探测器(10...10)配置成包围被检材。激励单元可以通过垂直以及斜角探伤法进行被检材的探伤，激励单元通过多个振子的一次振动使超声波从入射区间的各位置入射到被检材内部，到达在被检材呈现的上述圆的圆周上的与入射区间对向的对向区间，并且通过多个振子的另一次振动，入射到被检材内部，使入射的超声波达到与上述对向区间邻接的邻接区间的一方。
文档编号G01N29/04GK101836110SQ20098010077
公开日2010年9月15日 申请日期2009年3月17日 优先权日2008年3月31日
发明者D·布拉科尼耶, 村井纯一 申请人:日本克劳特克雷默尔株式会社