特許 5930886 ３次元超音波探傷方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5930886

(24)【登録日】2016年5月13日

(45)【発行日】2016年6月8日

(54)【発明の名称】３次元超音波探傷方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/06 20060101AFI20160526BHJP

   G01N 29/26 20060101ALI20160526BHJP

【ＦＩ】

   G01N29/06

   G01N29/26

【請求項の数】7

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2012-150325(P2012-150325)

(22)【出願日】2012年7月4日

(65)【公開番号】特開2014-13174(P2014-13174A)

(43)【公開日】2014年1月23日

【審査請求日】2015年4月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000213297

【氏名又は名称】中部電力株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000242644

【氏名又は名称】北陸電力株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000211307

【氏名又は名称】中国電力株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000230940

【氏名又は名称】日本原子力発電株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 豐

(72)【発明者】

【氏名】安達 裕二

(72)【発明者】

【氏名】北澤 聡

(72)【発明者】

【氏名】柴下 直昭

(72)【発明者】

【氏名】桜井 茂雄

(72)【発明者】

【氏名】工藤 健

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 高

(72)【発明者】

【氏名】釘本 三男

(72)【発明者】

【氏名】舘 研一

(72)【発明者】

【氏名】長松 弘幸

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 伸郎

【審査官】 比嘉 翔一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１４１１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１５５８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−３００９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２４０３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６９８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１７４７０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０５５７５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０８９７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２９／００−２９／５２

Ｇ０１Ｂ １７／００−１７／０８

Ｇ２１Ｃ １７／００−１７／１４

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アレイ型３次元超音波探傷センサを用いた３次元超音波探傷方法であって、
検査対象に対する前記センサの適正な設置位置における基準形状信号発生源の形状エコーが検出されるセクタ走査面の回転角度及び超音波伝播距離を、２つ以上の基準形状信号発生源につき予め求めておき、前記センサを前記検査対象に設置して超音波探傷を実施し、前記基準形状信号発生源の形状エコーが検出される回転角度及び超音波伝搬距離を求め、前記超音波探傷を実施して求めた回転角度及び超音波伝搬距離が、前記センサの適性な設置位置における回転角度及び超音波伝搬距離と比較して許容範囲内の場合には、前記超音波探傷を実施して得られた探傷データを探傷結果として取得するようにし、
前記アレイ型３次元超音波探傷センサとして、相対位置を固定した２つ以上のアレイ型３次元超音波探傷センサを用い、それぞれのアレイ型３次元超音波探傷センサは別の前記基準形状信号発生源の形状エコーを検出するようにしたことを特徴とする３次元超音波探傷方法。

【請求項2】

アレイ型３次元超音波探傷センサを用いた３次元超音波探傷方法であって、
検査対象に対する前記センサの適正な設置位置における基準形状信号発生源の形状エコーが検出されるセクタ走査面の回転角度及び超音波伝播距離を、２つ以上の基準形状信号発生源につき予め求めておき、前記センサを前記検査対象に設置して超音波探傷を実施し、前記基準形状信号発生源の形状エコーが検出される回転角度及び超音波伝搬距離を求め、前記超音波探傷を実施して求めた回転角度及び超音波伝搬距離が、前記センサの適性な設置位置における回転角度及び超音波伝搬距離と比較して許容範囲内の場合には、前記超音波探傷を実施して得られた探傷データを探傷結果として取得するようにし、
前記アレイ型３次元超音波探傷センサとして、１つのアレイ型３次元超音波探傷センサを用い、前記アレイ型３次元超音波探傷センサをｎ個の領域に分け、それぞれの領域を１つのセンサとして取り扱い、少なくとも２の領域のそれぞれの領域は別の前記基準形状信号発生源の形状エコーを検出するようにしたことを特徴とする３次元超音波探傷方法。

【請求項3】

請求項１または２に記載の３次元超音波探傷方法において、
前記超音波探傷を実施して求めた回転角度及び超音波伝搬距離、及び／又は、前記超音波探傷を実施して求めた回転角度及び超音波伝搬距離と前記センサの適正な設置位置における回転角度及び超音波伝播距離との偏差を表示することを特徴とする３次元超音波探傷方法。

【請求項4】

請求項３に記載の３次元超音波探傷方法において、
さらに前記探傷結果を表示することを特徴とする３次元超音波探傷方法。

【請求項5】

請求項１〜４の何れか一項に記載の３次元超音波探傷方法において、
前記超音波探傷を実施して求めた回転角度及び超音波伝搬距離と前記センサの適正な設置位置における回転角度及び超音波伝播距離との偏差に基づいて、前記センサの設置位置と設置角度を調整することを特徴とする３次元超音波探傷方法。

【請求項6】

請求項５に記載の３次元超音波探傷方法において、
前記センサの設置位置と設置角度の調整量を、前記超音波探傷を実施して求めた回転角度及び超音波伝搬距離と前記センサの適正な設置位置における回転角度及び超音波伝播距離との偏差に基づいて計算することを特徴とする３次元超音波探傷方法。

【請求項7】

請求項５に記載の３次元超音波探傷方法において、
前記超音波探傷センサの設置位置と設置角度を調整する方法が、前記アレイ型３次元超音波探傷センサにおける使用する超音波素子と超音波走査条件を電子的に変更することにより行うことを特徴とする３次元超音波探傷方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、３次元超音波探傷方法に係り、特に探傷時間を短縮できるフェーズドアレイ方式の３次元超音波探傷方法に関する。

【背景技術】

【0002】

フェーズドアレイ方式の超音波探傷方法は、複数の超音波素子からなる超音波アレイセンサを用い、各超音波素子から焦点に同時に超音波が届くように時間差（以下、遅延時間と称す）をつけて超音波を発信して探傷する方法である。この超音波探傷方法によれば、各超音波素子から焦点に同時に超音波が到達するため、焦点の音圧が高められて焦点箇所の検出感度が向上する。そして、超音波の屈折角を走査（以下、屈折角を走査する探傷方法をセクタ走査という）することによって広範囲を一括探傷することが可能である。

【0003】

２次元超音波探傷（以下、２ＤＵＴと記す）のセンサでは、直方体の超音波素子を１方向に配列しているため、配列方向を含む平面上で超音波の焦点距離と屈折角度が走査可能となる。３次元超音波探傷（以下、３ＤＵＴと記す）のセンサは、直方体の超音波素子を２方向に配列しており、２つの配列方向に超音波を走査可能であり、焦点距離も調整可能であるため、３次元走査が可能となる。フェーズドアレイ方式の３次元超音波探傷方法としては、特許文献１に記載のものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−２０９１００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

３ＤＵＴを行う場合、超音波の走査点数が増加するため、探傷時間が増加するという問題がある。

【0006】

例えば、代表的な２ＤＵＴの超音波探傷点数は、屈折角範囲−７５〜７５°、屈折角走査ピッチ０．５°で、（７５−（−７５））÷０．５＋１＝３０１点となる。３ＤＵＴでは、図１６に示すように、さらに、セクタ走査面を回転走査するが、セクタ走査面を０〜１８０°、角度ピッチ１°で回転走査した場合の走査点数は、３０１×｛１８０÷１−１｝＝５３８７９点となる。

【0007】

このように３次元化により走査点数が増加するので、走査の高速化のためには走査点数を少なくする必要がある。例えば、走査範囲を狭くすることにより走査点数を減少させることが可能であるが、走査範囲を狭くすると検出漏れの可能性が生じる。

【0008】

検出漏れを防止するため、特許文献１では、粗探傷でセンサに対する検査範囲の位置を特定し、検査範囲を精密探傷するというステップで探傷を実施している。この超音波探傷方法によれば、超音波センサの設置位置の誤差を許容するために必要以上に広範囲を走査するようにしても、精密探傷範囲を必要範囲に限定できるので、焦点数が低減されてデータ処理時間が短縮できる。

【0009】

しかしながら、特許文献１に記載された超音波探傷方法では、粗探傷と精密探傷の２回の探傷を行う必要があり、探傷時間が長くなるという問題がある。

【0010】

本発明は、検査の確実度を維持したまま検査時間を短縮することが可能な３ＤＵＴ方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、検査対象に対する３ＤＵＴセンサの適正な設置位置における基準形状信号発生源の形状信号（形状エコー）が検出されるセクタ走査面の回転角度（以下、回転角と称する）と形状エコーまでの距離（以下、伝播距離と称する）を、２個以上の基準形状信号発生源につき予め求めておき、３ＤＵＴセンサを検査対象に設置して超音波探傷を実施し、基準形状信号発生源の形状エコーが検出される回転角度と伝搬距離を求め、超音波探傷を実施して求めた回転角度と伝搬距離が、適性な設置位置における回転角度と伝搬距離と比較して許容範囲内の場合には、実施した超音波探傷の探傷データを探傷結果として取得するようにしたことを特徴とする。

【0012】

より具体的には、本発明の超音波探傷方法は、
（１）１つの３ＤＵＴセンサあるいはジグ等で固定した複数個の３ＤＵＴセンサを用いて超音波探傷を実施して２個以上の形状エコーを検出するステップと、
（２）形状エコーが検出されるセクタ走査面の回転角度と形状エコーまでの距離を求めるステップと、
（３）適正位置にセンサを設置した場合の回転角と伝播距離と、測定された回転角と伝播距離の偏差を求めるステップと、
（４）（２）のステップで求めた回転角と伝播距離、（３）のステップで求めた回転角と伝播距離の偏差、あるいは後述の実施例記載の数式を用いて求められる超音波探傷センサの設置位置と設置角度を表示するステップと、
（５）回転角と伝播距離の偏差が許容範囲内となるようセンサ設置位置を調整するステップと、
（６）探傷データを取得するステップを有する。

【0013】

また、ステップ（３）における偏差が許容範囲となっている場合、ステップ（４）あるいはステップ（５）を省略しても良い。

【0014】

また、ステップ（３）で求める偏差を、ステップ（４）においてリアルタイムで表示し、表示結果をモニタしながらステップ（５）を実施しても良い。

【0015】

また、ステップ（４）における表示方法は、回転角と伝播距離の偏差の数値あるいは正負を表示する方法、回転角と伝播距離の偏差の数値あるいは正負を超音波探傷像とともに表示する方法が望ましい。

【0016】

また、ステップ（５）におけるセンサ設置位置調整ステップは、ステップ（４）で表示される偏差の正負がセンサ設置位置のずれ方向に対応しているため、その正負からセンサ位置の修正方向を判断する。

【0017】

また、ステップ（５）の位置調整としては、物理的にセンサを移動させる方法、あるいは３ＤＵＴセンサを構成する超音波素子の中で探傷に使用する素子を電子的に変更する方法がある。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、探傷回数を１回とすることもできるので、検査の確実度を維持したまま検査時間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の第１実施例の超音波探傷手順のフローチャートを示す図。

【図2】本発明の超音波探傷システムの構成例を示す図。

【図3】本発明の第１実施例の超音波探傷方法の説明図。

【図4A】本発明の第１実施例におけるセンサ設置角度・位置が適正位置にある場合の回転角度・伝搬距離を説明する図。

【図4B】本発明の第１実施例におけるセンサ設置角度・位置が適正位置から角度変化した場合の回転角度・伝搬距離への影響を説明する図。

【図4C】本発明の第１実施例におけるセンサ設置角度・位置が適正位置から角度変化しないで位置変化（平行移動）した場合の回転角度・伝搬距離への影響を説明する図。

【図4D】本発明の第１実施例におけるセンサ設置角度・位置が適正位置から角度も含めて位置変化した場合の回転角度・伝搬距離への影響を説明する図。

【図5A】本発明の第１実施例におけるセンサ回転移動時の回転角度の偏差の一例を示す図。

【図5B】本発明の第１実施例におけるセンサ回転移動時の超音波伝播距離の偏差の一例を示す図。

【図6A】本発明の第１実施例におけるセンサ平行移動時の回転角度の偏差の一例を示す図。

【図6B】本発明の第１実施例におけるセンサ平行移動時の超音波伝播距離の偏差の一例を示す図。

【図7A】本発明の第１実施例におけるセンサ回転と平行移動時の回転角度の偏差の一例を示す図。

【図7B】本発明の第１実施例におけるセンサ回転と平行移動時の超音波伝播距離の偏差の一例を示す図。

【図8】本発明の第２実施例の超音波探傷手順のフローチャートを示す図。

【図9】本発明の第２実施例の超音波探傷方法の説明図。

【図10A】本発明の第２実施例におけるセンサ設置角度・位置が適正位置にある場合の回転角度・伝搬距離を説明する図。

【図10B】本発明の第２実施例におけるセンサ設置角度・位置が適正位置から角度変化した場合の回転角度・伝搬距離への影響を説明する図。

【図10C】本発明の第２実施例におけるセンサ設置角度・位置が適正位置から角度変化しないで位置変化（平行移動）した場合の回転角度・伝搬距離への影響を説明する図。

【図10D】本発明の第２実施例におけるセンサ設置角度・位置が適正位置から角度も含めて位置変化した場合の回転角度・伝搬距離への影響を説明する図。

【図11A】本発明の第２実施例におけるセンサ回転移動時の回転角度の偏差の一例を示す図。

【図11B】本発明の第２実施例におけるセンサ回転移動時の超音波伝播距離の偏差の一例を示す図。

【図12A】本発明の第２実施例におけるセンサ平行移動時の回転角度の偏差の一例を示す図。

【図12B】本発明の第２実施例におけるセンサ平行移動時の超音波伝播距離の偏差の一例を示す図。

【図13A】本発明の第２実施例におけるセンサ回転と平行移動時の回転角度の偏差の一例を示す図。

【図13B】本発明の第２実施例におけるセンサ回転と平行移動時の超音波伝播距離の偏差の一例を示す図。

【図14】本発明の第２実施例における探傷に使用する超音波素子・超音波走査条件の変更アルゴリズムの説明図。

【図15】本実施例で用いられる３次元超音波探傷センサの構成図。

【図16】３次元超音波探傷方法の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。

【実施例1】

【0021】

第１実施例を、図１〜図７Ｂ、図１５、及び、数式（１）〜（２８）を用いて説明する。第１実施例は、相対位置を固定した２つの３ＤＵＴセンサを用いて３ＤＵＴを行うものである。

【0022】

先ず、図１５に本実施例において用いられる３ＤＵＴセンサの構成図を示す。この３ＤＵＴセンサは他の実施例でも同じものが用いられている。本実施例で用いられる超音波探傷センサ１は、例えば、特許文献１などに記載されたものと同様であり、直方体の超音波素子３１を２方向に配列し、保護ケース３４に収納したものである。超音波センサ１を構成する個々の超音波素子３１は、検査対象に対面する底面に設けられた電極３２と、各超音波素子３１の上面に設けられた電極３２Ｂに電圧を印加する信号線（図示せず）と、電極３２Ｂ上に設けられ、発振した超音波のエネルギーを吸収するダンパー３３を備えている。ダンパー３３は、超音波発振時の残振を減らしてＳ／Ｎ比を向上させる。

【0023】

本実施例の超音波探傷方法では、上述の構成を有する２つの３ＤＵＴセンサ１ａ、１ｂを、図３に示すように、センサ固定ジグ３を用いて相対位置を固定し、そして、検査対象４上に設置して３ＤＵＴを行うようにしている。このセンサ固定ジグ３は、図３の上面図に示すように、検査対象の２つの角部５と一致する形状としている。また、検査対象の２つの直方体の空洞６が基準形状信号発生源となる。

【0024】

本実施例では、センサ固定ジグ３の形状を検査対象の形状の一部と合致させることにより、センサ設置位置の誤差を低減している。即ち、このように設置することにより、センサを適正な位置に設置しやすくなる。

【0025】

本実施例の超音波探傷方法における走査方法を説明する。図３の左側面図は、この設置状況における検査対象の左側面からみたセンサ１ａ（センサNo.１）の超音波走査状況を示すもので、屈折角を走査するセクタ走査を実施している。図３の右側面図は、検査対象の右側面からみたセンサ１ｂ（センサNo.２）の超音波走査状況を示すもので、センサNo.１と同様にセクタ走査を実施している。そして、図３の上面図に示すとおり、センサNo.１、センサNo.２ともセクタ走査を回転走査し、超音波を３次元走査する。

【0026】

次に、センサ設置位置が適正位置からずれたときの、形状信号発生源までの超音波伝播距離とセクタ走査面の回転角の変化を説明する。図４Ａ〜図４Ｂは、本発明の第１実施例におけるセンサ設置角度・位置の回転角・探傷距離への影響の説明する図である。

【0027】

図４Ａは適正位置にセンサを設置した場合の上面図で、検査対象右端の形状信号が検出されるセンサNo.１の回転角θ１と超音波伝播距離Ｌ１、検査対象左端の形状信号が検出されるセンサNo.２の回転角θ２と超音波伝播距離Ｌ２は数式（１）〜（４）で記述される。これらの回転角θ１、超音波伝播距離Ｌ１、回転角θ２、超音波伝播距離Ｌ２は、事前に適性位置において超音波探傷を行うことにより求めておくか、センサ固定ジグ３とセンサ１ａ、１ｂとの位置関係や、適性位置における検査対象４の形状信号発生源との位置関係から計算して求めておく。

【0028】

θ１＝９０＋φ１−ｔａｎ^-１（（ｓｙ１−ｙ０２）÷（ｘ０−ｓｘ１）） 数式（１）
θ２＝９０＋φ２−ｔａｎ^-１（（ｓｙ２−ｙ０１）÷（ｓｘ２）） 数式（２）
Ｌ１＝√｛（ｘ０−ｓｘ１）^２＋（ｓｙ１−ｙ０２）^２＋（ｈ）^２｝ 数式（３）
Ｌ２＝√｛（ｓｘ２）^２＋（ｓｙ２−ｙ０１）^２＋（ｈ）^２｝ 数式（４）
ここで、
ｘ０ ：検査対象の幅 ［ｍ］
ｙ０１：検査対象左端の形状信号発生源のｙ座標 ［ｍ］
ｙ０２：検査対象右端の形状信号発生源のｙ座標 ［ｍ］
ｓｘ１：センサNo.１の超音波走査中心点のｘ座標 ［ｍ］
ｓｙ１：センサNo.１の超音波走査中心点のｙ座標 ［ｍ］
φ１ ：センサNo.１と検査対象幅方向のなす角度 ［°］
ｓｘ２：センサNo.２の超音波走査中心点のｘ座標 ［ｍ］
ｓｙ２：センサNo.２の超音波走査中心点のｙ座標 ［ｍ］
φ２ ：センサNo.２と検査対象幅方向のなす角度 ［°］
ｈ ：図面と垂線方向の検査対象の厚さ [ｍ]
を表す。また、ｓｘ１、ｓｘ２は適正位置における検査対象左端を基準とした距離であり、ｓｙ１、ｓｙ２は適正位置におけるセンサ固定ジグ下端を基準とした距離である。また、図中、ｙ１はセンサ固定ジグのｙ方向幅[ｍ]を示す。

【0029】

図４Ｂにセンサ固定ジグ３がα°回転した場合を示す。このときのセンサNo.１の超音波走査中心点の検査対象左端からの距離ｓｘ１’、センサNo.１の超音波走査中心点の適正位置におけるセンサ固定ジグ下端からの距離ｓｙ１’、センサNo.２の超音波走査中心点の検査対象左端からの距離ｓｘ２’、センサNo.２の超音波走査中心点の適正位置におけるセンサ固定ジグ下端からの距離ｓｙ２’は数式（５）〜（８）で記述される。

【0030】

ｓｘ１’＝ｃｏｓ（α）×ｓｘ１−ｓｉｎ（α）×ｓｙ１ 数式（５）
ｓｙ１’＝ｓｉｎ（α）×ｓｘ１＋ｃｏｓ（α）×ｓｙ１ 数式（６）
ｓｘ２’＝ｃｏｓ（α）×ｓｘ２−ｓｉｎ（α）×ｓｙ２ 数式（７）
ｓｙ２’＝ｓｉｎ（α）×ｓｘ２＋ｃｏｓ（α）×ｓｙ２ 数式（８）
これらのｓｘ１’、ｓｙ１’、ｓｘ２’、ｓｙ２’を使って、角度変化後のセンサNo.１の回転角θ１’と超音波伝播距離Ｌ１’、角度変化後のセンサNo.２の回転角θ２’と超音波伝播距離Ｌ２’は数式（９）〜（１２）で記述される。

【0031】

θ１’＝９０＋φ１−ｔａｎ^-１（（ｓｙ１’−ｙ０２）÷（ｘ０−ｓｘ１’）） 数式（９）
θ２’＝９０＋φ２−ｔａｎ^-１（（ｓｙ２’−ｙ０１）÷（ｓｘ２’）） 数式（１０）
Ｌ１’＝√｛（ｘ０−ｓｘ１’）^２＋（ｓｙ１’−ｙ０２）^２＋（ｈ）^２｝ 数式（１１）
Ｌ２’＝√｛（ｓｘ２’）^２＋（ｓｙ２’−ｙ０１）^２＋（ｈ）^２｝ 数式（１２）
適正位置の回転角度及び超音波伝播距離と、実際に測定された回転角度及び超音波伝播距離との偏差は、
α＞０の場合、
θ１’−θ１＞０、Ｌ１’−Ｌ１＞０
θ２’−θ２＜０、Ｌ２’−Ｌ２＞０
となり、
α＜０の場合、
θ１’−θ１＜０、Ｌ１’−Ｌ１＜０
θ２’−θ２＞０、Ｌ２’−Ｌ２＜０
となる。適正位置の回転角度及び超音波伝播距離と、実際に測定された回転角度及び超音波伝播距離との偏差の正負からセンサの回転方向が判る。また、数式（１）〜（１２）の関係に基づき、この偏差の絶対値からセンサ設置位置の誤差量が許容可能か否かを判別することが可能であり、許容範囲を超える場合には偏差の大小関係から設置角度の修正方向が判る。また、超音波の波長が空間分解能となるのでそれ以上の距離精度は得られないため、センサ設置位置の許容範囲の最小値は超音波の波長となる。また、センサ設置位置の誤差の許容値は、超音波探傷装置に対して要求される検出精度を考慮して適宜設定される。

【0032】

図４Ｃにセンサ固定ジグ３が（ｄｘ、ｄｙ）ずれた場合（角度変化しないで平行移動した場合）を示す。このときのセンサNo.１の超音波走査中心点の検査対象左端からの距離ｓｘ１’’、センサNo.１の超音波走査中心点の適正位置におけるセンサ固定ジグ下端からの距離ｓｙ１’’、センサNo.２の超音波走査中心点の検査対象左端からの距離ｓｘ２’’、センサNo.２の超音波走査中心点の適正位置におけるセンサ固定ジグ下端からの距離ｓｙ２’’は数式（１３）〜（１６）で記述される。

【0033】

ｓｘ１’’＝ｓｘ１＋ｄｘ 数式（１３）
ｓｙ１’’＝ｓｙ１＋ｄｙ 数式（１４）
ｓｘ２’’＝ｓｘ２＋ｄｘ 数式（１５）
ｓｙ２’’＝ｓｙ２＋ｄｙ 数式（１６）
これらのｓｘ１’’、ｓｙ１’’、ｓｘ２’’、ｓｙ２’’を用いて、平行移動後のセンサNo.１の回転角θ１’’と超音波伝播距離Ｌ１’’、平行移動後のセンサNo.２の回転角θ２’’と超音波伝播距離Ｌ２’’は数式（１７）〜（２０）で記述される。

【0034】

θ１’’＝９０＋φ１−ｔａｎ^-１（（ｓｙ１’’−ｙ０２）÷（ｘ０−ｓｘ１’’）） 数式（１７）
θ２’’＝９０＋φ２−ｔａｎ^-１（（ｓｙ２’’−ｙ０１）÷（ｓｘ２’’）） 数式（１８）
Ｌ１’’＝√｛（ｘ０−ｓｘ１’’）^２＋（ｓｙ１’’−ｙ０２）^２＋（ｈ）^２｝ 数式（１９）
Ｌ２’’＝√｛（ｓｘ２’’）^２＋（ｓｙ２’’−ｙ０１）^２＋（ｈ）^２｝ 数式（２０）
図４Ｄにセンサ固定ジグ３が（ｄｘ、ｄｙ）ずれてα°回転した場合を示す。このときのセンサNo.１の超音波走査中心点の検査対象左端からの距離ｓｘ１’’’、センサNo.１の超音波走査中心点の適正位置におけるセンサ固定ジグ下端からの距離ｓｙ１’’’、センサNo.２の超音波走査中心点の検査対象左端からの距離ｓｘ２’’’、センサNo.２の超音波走査中心点の適正位置におけるセンサ固定ジグ下端からの距離ｓｙ２’’’は数式（２１）〜（２４）で記述される。

【0035】

ｓｘ１’’’＝ｃｏｓ（α）×（ｓｘ１＋ｄｘ）−ｓｉｎ（α）×（ｓｙ１＋ｄｙ） 数式（２１）
ｓｙ１’’’＝ｓｉｎ（α）×（ｓｘ１＋ｄｘ）＋ｃｏｓ（α）×（ｓｙ１＋ｄｙ） 数式（２２）
ｓｘ２’’’＝ｃｏｓ（α）×（ｓｘ２＋ｄｘ）−ｓｉｎ（α）×（ｓｙ２＋ｄｙ） 数式（２３）
ｓｙ２’’’＝−ｓｉｎ（α）×（ｓｘ２＋ｄｘ）＋ｃｏｓ（α）×（ｓｙ２＋ｄｙ） 数式（２４）
これらのｓｘ１’’’、ｓｙ１’’’、ｓｘ２’’’、ｓｙ２’’’を用いて、平行・回転移動後のセンサNo.１の回転角θ１’’’と超音波伝播距離Ｌ１’’’、角度変化後のセンサNo.２の回転角θ２’’’と超音波伝播距離Ｌ２’’’は数式（２５）〜（２８）で記述される。

【0036】

θ１’’’＝９０＋φ１−ｔａｎ^-１（（ｓｙ１’’’−ｙ０２）÷（ｘ０−ｓｘ１’’’）） 数式（２５）
θ２’’’＝９０＋φ２−ｔａｎ^-１（（ｓｙ２’’’−ｙ０１）÷（ｓｘ２’’’）） 数式（２６）
Ｌ１’’’＝√｛（ｘ０−ｓｘ１’’’）^２＋（ｓｙ１’’’−ｙ０２）^２＋（ｈ）^２｝ 数式（２７）
Ｌ２’’’＝√｛（ｓｘ２’’’）^２＋（ｓｙ２’’’−ｙ０１）^２＋（ｈ）^２｝ 数式（２８）
ここで、不明な変数はｄｘ、ｄｙ、αの３つであるのに対して、それらの関係を記述する数式は２５〜２８の４つあるため、それらの数式に基づきｄｘ、ｄｙ、αを評価可能である。

【0037】

この評価の具体例として、
ｓｘ１＝３０ｍｍ、ｓｙ１＝２０ｍｍ、φ１＝４５°、ｓｘ２＝７０ｍｍ、ｓｙ２＝２０ｍｍ、φ２＝４５°、ｙ０１＝−５０ｍｍ、ｙ０２＝−５０ｍｍ、ｘ０＝１００ｍｍ、ｈ＝５０ｍｍの場合の、
−５ｍｍ＜ｄｘ＜５ｍｍ、
−５ｍｍ＜ｄｙ＜５ｍｍ、
−１０°＜α＜１０° における、
ｄＬ１≡Ｌ１＃−Ｌ１、
ｄθ１≡θ１＃−θ１、
ｄＬ２≡Ｌ２＃−Ｌ２、
ｄθ２≡θ２＃−θ２ を評価した。

【0038】

ここで、
Ｌ１＃：角度・位置変化後のセンサNo.１から形状信号源への超音波伝播距離
θ１＃：角度・位置変化後のセンサNo.１での形状信号検出回転角度
Ｌ２＃：角度・位置変化後のセンサNo.２から形状信号源への超音波伝播距離
θ２＃：角度・位置変化後のセンサNo.２での形状信号検出回転角度
を表す。

【0039】

図５Ａにセンサ設置角度αを変化させたときの形状信号が検出されるセクタ走査面の回転角度の偏差ｄθの変化を示し、図５Ｂにセンサ設置角度αを変化させたときの形状信号源への超音波伝播距離の偏差ｄＬの変化を示す。図中の実線はセンサNo.１、破線はセンサNo.２の変化量を表す。数式（５）〜（１２）の説明で述べたとおり、
α＞０の場合、
θ１’−θ１＜０、Ｌ１’−Ｌ１＞０
θ２’−θ２＞０、Ｌ２’−Ｌ２＞０
となり、
α＜０の場合、
θ１’−θ１＞０、Ｌ１’−Ｌ１＜０
θ２’−θ２＜０、Ｌ２’−Ｌ２＜０
となる。従って、適正位置の回転角度及び超音波伝播距離と、実際に測定された回転角度及び超音波伝播距離の偏差の正負からセンサの回転方向が判る。また、ｄＬ１、ｄθ１、ｄＬ２、ｄθ２の値、あるいは数式（１）〜（２０）から許容可能な偏差か否かを判別することが可能である。

【0040】

図６Ａにｄｙを変化させたときの形状信号が検出されるセクタ走査面の回転角度の偏差ｄθ１の変化を示し、図６Ｂにｄｙを変化させたときの形状信号源への超音波伝播距離の偏差ｄＬ１の変化を示す。図中の破線はｄｘ＝５、１点破線はｄｘ＝−５における値を表す。

【0041】

また、ｄθ１とｄθ２、ｄＬ１とｄＬ２はｄｘに対して奇対称に変化するため、
ｄθ１（ｄｘ＝５）＝ｄθ２（ｄｘ＝−５）、
ｄＬ１（ｄｘ＝５）＝ｄＬ２（ｄｘ＝−５）、
となる。

【0042】

この場合、ｄＬ１とｄＬ２、ｄθ１とｄθ２の大小関係から、センサのずれている方向は以下のように評価される。
ｄＬ１＞ｄＬ２の場合、ｄｘ＜０
ｄＬ１＜ｄＬ２の場合、ｄｘ＞０
ｄθ１＞ｄθ２＞０の場合、ｄｙ＞０
ｄθ１＜ｄθ２＜０の場合、ｄｙ＜０
ｄＬ１＝ｄＬ２でｄθ１＝ｄθ２の場合、ｄｘ＝０
さらにｄＬ１＞０の場合、ｄｙ＞０
あるいはｄＬ１＜０の場合、ｄｙ＜０
と評価される。

【0043】

図７Ａにｄｘ、ｄｙ及びαを変化させたときの形状信号が検出されるセクタ走査面の回転角度の偏差ｄθの変化を示し、図７Ｂに形状信号源への超音波伝播距離の偏差ｄＬの変化を示す。図中の実線は（ｄｘ，ｄｙ）＝（０，０）、太破線は（ｄｘ，ｄｙ）＝（５，５）、細破線は（ｄｘ，ｄｙ）＝（−５，５）、１点破線は（ｄｘ，ｄｙ）＝（−５，−５）、２点破線は（ｄｘ，ｄｙ）＝（５，−５）の値を表す。ｄθ１は単調減少し、ｄθ２は単調増加する。また、αの変化に対するｄＬ１の変化率はｄＬ２の変化率よりも大きい。表１にα、ｄｘ、ｄｙの増減に対応したｄＬ１、ｄθ１、ｄＬ２、ｄθ２及びｄＬ１−ｄＬ２、ｄθ１−ｄθ２の正負を纏めて示す。

【0044】

【表1】

【0045】

この表のハッチングの部分の正負を評価することで、α、ｄｘ、ｄｙの正負を判別可能である。そして、この正負に基づいてセンサの設置位置と回転角度の修正方向を判断可能である。また、ｄＬ１、ｄθ１、ｄＬ２、ｄθ２の値、あるいは数式（１）〜（２８）から許容可能な偏差か否かを判別することが可能である。

【0046】

次に、図１及び図２を用いて、本発明の実施例に用いられる超音波探傷システムと、超音波探傷手法を実行する手順を説明する。

【0047】

図２は、本発明の実施例のアルゴリズムにおいて採用し得る超音波探傷システムの構成図である。本実施例における超音波探傷システムは、超音波探傷センサ１、フェーズドアレイ超音波探傷装置（以下、超音波探傷装置と称す）８、データ処理兼超音波探傷条件決定用のパソコン９より構成される。この図２に示す超音波探傷システムを用いて、図１に示す超音波探傷方法のフローチャートに従い超音波探傷手法を実行する。また、超音波探傷手順には上述した数式（１）〜（２８）が用いられている。

【0048】

まず、フローチャートの概略について説明する。このフローは、探傷情報入力ステップＳ１００、超音波探傷ステップＳ１０１、超音波伝播距離・回転角計算ステップＳ１０２、収録可否判断ステップＳ１０３、センサ設置位置・角度調整ステップＳ１０４、超音波探傷データ収録ステップＳ１０５に大別される。以下、これらステップを順次実行するフローについて説明する。

【0049】

探傷情報入力ステップＳ１００では、パソコン９のキーボード２６あるいは記録メディア２７から、検査対象の形状情報（検査対象の幅・厚さや形状信号発生源の座標など）、センサ設置位置（ｓｘ１、ｓｙ１、φ１、ｓｘ２、ｓｙ２、φ２の座標や角度など）、超音波走査条件、伝播距離と回転角の偏差の許容値を入力する。

【0050】

超音波探傷ステップＳ１０１では、最初にセンサ固定ジグに固定されたセンサを検査対象上に設置する。次に、図２の示すシステムのパソコン９のキーボード２６から超音波探傷開始信号を入力する。超音波探傷開始信号は、パソコンのＩ／Ｏポート２５を介してＣＰＵ２１に伝達される。探傷開始信号入力後、探傷開始前に解析しておきパソコンのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２３のうちの１つ以上の記憶装置に記録しておいた遅延時間を、探傷開始信号の入力に伴いＣＰＵで読み出し、パソコンのＩ／Ｏポート、超音波探傷装置のＩ／Ｏポート２５、Ｄ／Ａコンバータ３０を介して超音波探傷センサに電圧を印加して超音波を送信する。検査対象内の凹凸からの反射波はセンサで電圧に変換してＡ／Ｄコンバータ２９、超音波探傷装置のＩ／Ｏポート、パソコンのＩ／Ｏポートを介してＣＰＵに伝達される。ＣＰＵは反射波の検出距離、検出角度、検出強度をＨＤＤ、ＲＡＭのうちの１つ以上の記憶装置に記録する。

【0051】

探傷結果表示ステップＳ１０２ではＨＤＤ、ＲＡＭ、ＲＯＭ１つ以上の記憶装置に数式（１）〜（２８）を計算するプログラムを格納しておき、適性位置における超音波伝播距離及び回転角と、センサを検査対象上に設置して測定した超音波伝播距離及び回転角の偏差を計算する。この計算結果は、ＨＤＤ、ＲＡＭのうちの１つ以上の記憶装置に記録する。また、計算結果をパソコンのＩ／Ｏポートを介してモニタ２８に表示する。表示は、ｄＬ、ｄθあるいはｄＬ、ｄθに基づいて評価されるセンサ設置位置・角度の修正方向のうち１つ以上の情報とする。また、この情報は超音波探傷結果と共に表示しても良い。

【0052】

また、ずれ量（偏差）が許容値以下の場合、図１中の点線で示したようにステップＳ１０３とステップＳ１０４を省略して探傷データ収録・表示ステップＳ１０５を実施してもよい。

【0053】

収録可否判断ステップＳ１０３において、ステップＳ１０２のモニタ２８への表示に基づき、収録可否を判断する。即ち、ｄＬ、ｄθの値、あるいは数式（１）〜（２８）から許容可能な偏差か否かを判別する。収録可の場合にはセンサ設置位置・角度調整ステップＳ１０４を省略して超音波探傷データ収録ステップＳ１０５を実施する。偏差が許容範囲を超える場合、センサ設置位置・角度調整ステップＳ１０４を実施する。この偏差の許容値は数式（１）〜（２８）を用いてあらかじめ求めておき、ＨＤＤ、ＲＡＭ、ＲＯＭのうち１つ以上の記憶装置に記憶させておき、伝播距離と回転角の偏差と共にモニタに表示しても良い。

【0054】

センサ設置位置・角度調整ステップＳ１０４において、ステップＳ１０２で表示されたｄＬ、ｄθに基づきセンサ設置位置・角度を調整する。位置調整後Ｓ１０１、Ｓ１０２を再度実施して、超音波伝播距離と回転角の偏差が許容範囲となるまで探傷、偏差計算、センサ位置・角度調整を繰り返す。また、センサ設置位置・角度を調整中にもＳ１０１、Ｓ１０２を実施し、偏差をリアルタイム表示することでセンサ設置位置・角度の調整時間を短縮しても良い。

【0055】

最後に、ステップＳ１０５で、超音波探傷データを収録する。収録した超音波探傷データはパソコンのＨＤＤ、ＲＡＭのうちの１つ以上の記憶装置に記録するとともに、パソコンのＩ／Ｏポートを介してモニタに表示する。モニタの表示結果に基づき超音波探傷データの取得を確認後、探傷終了信号をキーボードから入力し、パソコンのＩ／Ｏポートを介してＣＰＵに伝達し、超音波探傷を終了する。

【0056】

本実施例では、以上説明したように構成されているため、毎回２回探傷を行っていた従来の探傷方法に対し、１回でも探傷可能となるため、３ＤＵＴの高速化がはかられる。即ち、本実施例では、センサ設置位置の適正位置を予め定めて、適性位置における複数の形状信号発生源の検出角度及び伝搬距離を求めておき、適性位置における伝播距離及び回転角とセンサを検査対象上に設置して測定した伝播距離及び回転角との偏差に基づき、探傷データ収録可否を決め、許容を超える偏差があるときのみ位置調整を行うようにしているので、必要以上の範囲で探傷を行う必要がなく、また、１回の探傷でも探傷データを収録できるため、３ＤＵＴの高速化がはかられる。

【実施例2】

【0057】

本実施例は、単一の３ＤＵＴセンサを用い、第１実施例と同様のアルゴリズムで探傷を行うものである。本実施例を、図２、図８〜１５および数式（２９）〜（３４）を用いて説明する。

【0058】

３ＤＵＴセンサは、第１実施例と同様に図１５の構成を有するものが用いられている。また、超音波探傷システムは、第１実施例と同様に図２の構成を有するものが用いられている。

【0059】

本実施例は、測定部位ごとに３ＤＵＴセンサ内における使用する超音波素子を変更するものである。使用するセンサは１個であるが、この探傷は複数個のセンサで複数箇所の形状信号を検出することと等価である。この探傷法方は２つのセンサで２つの形状信号を検出する第１実施例を一般化した方式である。

【0060】

図９に本実施例の探傷方法の概要を示す。本実施例では、図９に示すように、超音波探傷センサ（アレイセンサ）１をｎ個の領域に分け、それぞれの領域を１つのセンサとして取り扱い、対応する形状信号源７が測定されるセクタ走査面回転角の超音波伝播距離を求める。この測定方法では領域２に例示したように形状信号を測定しない場合や、領域ｎに例示したように１つの領域で複数個の形状信号を測定する場合も想定される。

【0061】

この探傷におけるアレイセンサの領域ｉでｉ’番目の形状信号発生源７を検出するときのセクタ走査面の回転角θ（ｉ’）と、形状信号の検出距離Ｌ（ｉ’）は数式（２９）〜（３０）で記述される。ここで、回転角θはアレイセンサの各領域の超音波走査中心点からの垂線と形状信号が検出されるセクタ走査面とがなす角度であり、検出距離Ｌはアレイセンサの各領域の超音波走査中心点から形状信号発生源までの距離である。

【0062】

θ（ｉ’）＝ｔａｎ^―１｛（ｋｙ（ｉ’）-ｓｙ（ｉ））÷（ｋｘ（ｉ’）-ｓｘ（ｉ））｝ 数式（２９）
Ｌ（ｉ’）＝√｛（ｋｙ（ｉ’）-ｓｙ（ｉ））^２＋（ｋｘ（ｉ’）-ｓｘ（ｉ））^２＋ｋｚ（ｉ’）^２｝ 数式（３０）
ここで、
ｓｘ（ｉ）：アレイセンサの領域ｉの超音波走査中心点のｘ座標 ［ｍ］
ｓｙ（ｉ）：アレイセンサの領域ｉの超音波走査中心点のｙ座標 ［ｍ］
ｋｘ（ｉ’）：ｉ’ 番目の形状信号発生源のｘ座標 ［ｍ］
ｋｙ（ｉ’）：ｉ’ 番目の形状信号発生源のｙ座標 ［ｍ］
ｋｚ（ｉ’）：ｉ’ 番目の形状信号発生源のｚ座標 ［ｍ］
を表す。

【0063】

図１０Ａにセンサ設置角度・位置が適正位置にある場合の上面図を、図１０Ｂにセンサ設置角度・位置が適正位置から角度変化した場合の上面図を、図１０Ｃにセンサ設置角度・位置が適正位置から角度変化しないで位置変化（平行移動）した場合の上面図を、図１０Ｄにセンサ設置角度・位置が適正位置から角度も含めて位置変化した場合の上面図をそれぞれ示す。図１０Ｄに基づき本実施例におけるセンサ設置角度・位置の変動の回転角度・伝搬距離への影響を説明する。

【0064】

図１０Ｄに示すように、このセンサが原点を中心にβ°回転し、ｘ方向にｄｘ、ｙ方向にｄｙ平行移動した場合の、アレイセンサの領域ｉの超音波走査中心点のｘ座標ｓｘ’（ｉ）とアレイセンサの領域ｉの超音波走査中心点のｙ座標ｓｙ’（ｉ）、形状信号が検出されるセクタ走査面の回転角θ’（ｉ’）と形状信号の検出距離はＬ’（ｉ’）は数式（３１）〜（３４）で記述される。

【0065】

ｓｘ’（ｉ）＝ｃｏｓ（β）×（ｓｘ（ｉ）＋ｄｘ）−ｓｉｎ（β）×（ｓｙ（ｉ）＋ｄｙ） 数式（３１）
ｓｙ’（ｉ）＝ｓｉｎ（β）×（ｓｘ（ｉ）＋ｄｘ）＋ｃｏｓ（β）×（ｓｙ（ｉ）＋ｄｙ） 数式（３２）
θ（ｉ’）＝ｔａｎ^―１｛（ｋｙ（ｉ’）-ｓｙ’（ｉ））÷（ｋｘ（ｉ’）-ｓｘ’（ｉ））｝ 数式（３３）
Ｌ（ｉ’）＝√｛（ｋｙ（ｉ’）-ｓｙ’（ｉ））^２＋（ｋｘ（ｉ’）-ｓｘ’（ｉ））^２＋ｋｚ（ｉ’）^２｝ 数式（３４）
ここで、不明な変数はβ、ｄｘ、ｄｙの３つであるため、２つ以上の形状信号源を検出することにより、それらの変数間の関係を記述する数式を４つ以上として、β、ｄｘ、ｄｙを評価可能である。

【0066】

この評価の具体例として、ｓｘ（１）＝５ｍｍ、ｓｙ（１）＝０ｍｍ、ｓｘ（３）＝２５ｍｍ、ｓｙ（３）＝０ｍｍ、ｋｘ（１）＝１０ｍｍ、ｋｙ（１）＝−３０ｍｍ、ｋｚ（１）＝−２０ｍｍ、ｋｘ（２）＝２０ｍｍ、ｋｙ（２）＝−２０ｍｍ、ｋｚ（２）＝−１０ｍｍ、ｋｘ（３）＝３０ｍｍ、ｋｙ（３）＝−２０ｍｍ、ｋｚ（３）＝−１０ｍｍの場合の、
−５ｍｍ＜ｄｘ＜５ｍｍ、
−５ｍｍ＜ｄｙ＜５ｍｍ、
−１０°＜β＜１０° における、
ｄＬ１≡Ｌ１＃−Ｌ１
ｄθ１≡θ１＃−θ１
ｄＬ２≡Ｌ２＃−Ｌ２
ｄθ２≡θ２＃−θ２
ｄＬ３≡Ｌ３＃−Ｌ３
ｄθ３≡θ３＃−θ３ を評価した。

【0067】

ここで、
Ｌ１＃：角度・位置変化後の領域１と形状信号１の超音波伝播距離
θ１＃：角度・位置変化後の領域１での形状信号１検出の回転角度
Ｌ２＃：角度・位置変化後の領域３と形状信号２の超音波伝播距離
θ２＃：角度・位置変化後の領域３での形状信号２検出の回転角度
Ｌ３＃：角度・位置変化後の領域３と形状信号３の超音波伝播距離
θ３＃：角度・位置変化後の領域３での形状信号３検出の回転角度
を表す。

【0068】

この探傷はアレイセンサを３つ以上の領域に分け、領域１で１個、領域３で２個の形状信号を測定する場合である。

【0069】

図１１Ａにβを変化させたときの形状信号が検出されるセクタ走査面の回転角度の偏差の変化、図１１Ｂにβを変化させたときの形状信号の超音波伝播距離の偏差の変化を示す。図中の実線は形状信号源１、破線は形状信号源２、一点破線は形状信号源３の変化量を表す。

【0070】

β＞０の場合、
０＞ｄθ３＞ｄθ２＞ｄθ１
ｄＬ１＞０＞ｄＬ３＞ｄＬ２
β＜０の場合、
ｄθ２＞ｄθ１＞ｄθ３＞０
ｄＬ３＞ｄＬ２＞０＞ｄＬ１
となり、適正位置で検出されるべき回転角度と超音波伝播距離と、実際に測定された回転角度と超音波伝播距離の大小関係からセンサの回転方向が判る。また、ｄＬ１、ｄθ１、ｄＬ２、ｄθ２、ｄＬ３、ｄθ３の値と、あるいは数式（１）〜（４）、数式（２９）〜（３４）から、センサ設置位置の誤差が許容範囲内か否かを判別可能である。

【0071】

図１２Ａにｄｙを変化させたときのｄθ、図１２Ｂにｄｙを変化させたときのｄＬを示す。図中の実線はｄｘ＝５、１点破線はｄｘ＝−５における値を表す。また、ｄθ３とｄθ２、ｄＬ３とｄＬ２はｄｘに対して奇対称に変化するため、
ｄθ２（ｄｘ＝５）＝ｄθ３（ｄｘ＝−５）、
ｄＬ２（ｄｘ＝５）＝ｄＬ３（ｄｘ＝−５）、
ｄθ２（ｄｘ＝−５）＝ｄθ３（ｄｘ＝５）、
ｄＬ２（ｄｘ＝−５）＝ｄＬ３（ｄｘ＝５）、
となる。この場合、ｄＬ１、ｄＬ２、ｄＬ３の正負及び大小関係は表２のとおりとなる。また、ｄθ１、ｄθ２、ｄθ３の正負及び大小関係は表３のとおりとなる。

【0072】

【表2】

【0073】

【表3】

【0074】

この場合にはｄθの正負からｄｘの正負が判るが、ｄｙの正負はｄＬ、ｄθの正負からは不定となるため、数式（２９）〜（３４）を用いて求める。

【0075】

図１３Ａにβを変化させたときの回転角度の偏差の変化、図１３Ｂにβを変化させたときの超音波伝播距離の偏差の変化を示す。図中の実線は（ｄｘ，ｄｙ）＝（０，０）、太破線は（ｄｘ，ｄｙ）＝（５，５）、細破線は（ｄｘ，ｄｙ）＝（−５，５）、１点破線は（ｄｘ，ｄｙ）＝（−５，−５）、２点破線は（ｄｘ，ｄｙ）＝（５，−５）の値を表す。

【0076】

表４にβ、ｄｘ、ｄｙの増減に対応したｄθ１、ｄθ２、ｄθ３の正負及びそれらの大小関係をまとめて示す。また、表５にβ、ｄｘ、ｄｙの増減に対応したｄＬ１、ｄＬ２、ｄＬ３の正負及びそれらの大小関係をまとめて示す。

【0077】

【表4】

【0078】

【表5】

【0079】

表４と表５のハッチングの部分の正負を評価することでｄｘの正負は判別可能であるが、βとｄｙの正負はｄｙの正負はｄＬ、ｄθの正負からは不定となるため、数式（２９）〜（３４）を用いて求める。

【0080】

次に、図８を用いて本実施例における超音波探傷を実行する手順について説明する。本実施例においても図２に示す超音波探傷システムが用いられ、そして、図８に示す超音波探傷方法のフローチャートに従い超音波探傷手法を実行する。また、超音波探傷手順には上述した数式（１）〜（４）、（２９）〜（３４）が用いられている。

【0081】

まず、フローチャートの概略について説明する。このフローは、探傷情報入力ステップＳ２００、超音波探傷ステップＳ２０１、超音波伝播距離・回転角計算ステップＳ２０２、収録可否判断ステップＳ２０３、センサ位置・角度調整ステップＳ２０４、超音波探傷データ収録ステップＳ２０５に大別される。

【0082】

これらのステップのうちＳ２００は第１実施例のＳ１００、Ｓ２０１は第１実施例のＳ１０１、Ｓ２０３は第１実施例のＳ１０３、Ｓ２０４は第１実施例のＳ１０４、Ｓ２０５は第１実施例のＳ１０５と同様である。以下、第１実施例と異なるＳ２０２について説明する。

【0083】

センサ位置・角度調整ステップＳ２０２がステップＳ１０２と異なるのは、ステップＳ２０２で求めた超音波伝播距離と回転角度の偏差に基づいて、探傷に使用する超音波素子と回転角度を電子的に変更することにある。

【0084】

図１４を用いて電子的な使用素子と超音波走査条件変更のアルゴリズムを説明する。図中の１点破線が適正なセンサ設置位置、太実線が探傷に用いる超音波素子位置を表す。これに対し実線の位置にセンサが設置された場合、太実線内の超音波素子を用いることによって適正位置からの探傷が可能となる。Ｓ２０２で求めたセンサの平行移動量と回転角から、探傷に使用する超音波素子、即ち適正位置に配置されている素子の位置がわかる。また、セクタ走査面の回転角度がβ°増加しているため、回転角度をβ°減少させて探傷する必要がある。電子的な走査で探傷可能な場合はＳ２０３とＳ２０４を省略し、Ｓ２０５を実施して探傷結果を収録してもよい。

【0085】

また、使用素子の電子的な変更では探傷が不可能な場合、ステップＳ１０２と同様にセンサ設置位置と設置角度の修正方向の情報を表示し、第１実施例のＳ１０４と同様にＳ２０４でセンサの設置位置と設置角度を調整し、Ｓ２０１の探傷を再実施する。

【0086】

本実施例においても、毎回２回探傷を行っていた従来の探傷方法に対し、１回でも探傷可能となるため、３ＤＵＴの高速化がはかられる。また、電子的に超音波走査位置を変更する場合、センサ設置位置と角度を物理的に変更する第１の実施例に対し、さらなる高速化がはかられる。

【符号の説明】

【0087】

１：超音波探傷センサ
３：センサ固定ジグ
４：検査対象
８：超音波探傷装置
９：パソコン
２１：ＣＰＵ
２２：ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）
２３：ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
２４：リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）
２５：Ｉ／Ｏポート
２６：キーボード
２７：記録メディア
２８：モニタ
２９：Ａ／Ｄコンバータ
３０：Ｄ／Ａコンバータ
３１：超音波素子
３２、３２Ｂ：電極
３３：ダンパー
３４：保護ケース
３６：焦点
Ｓ１００：探傷情報入力ステップ
Ｓ１０１：超音波探傷ステップ
Ｓ１０２：超音波伝播距離・回転角計算ステップ
Ｓ１０３：探傷データ収録可否判断ステップ
Ｓ１０４：センサ設置位置・角度調整ステップ
Ｓ１０５：超音波探傷データ収録・表示ステップ
Ｓ２００：探傷情報入力ステップ
Ｓ２０１：超音波探傷ステップ
Ｓ２０２：超音波伝播距離・回転角計算ステップ
Ｓ２０３：探傷データ収録可否判断ステップ
Ｓ２０４：センサ設置位置・角度調整ステップ
Ｓ２０５：超音波探傷データ収録・表示ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図11A】

【図11B】

【図12A】

【図12B】

【図13A】

【図13B】

【図14】

【図15】

【図16】