[发明专利]超声波探伤方法及其装置

说明书

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、ドミニクブラコニェ、三浦俊治、村井純一、西谷豊：第13回超音波にょる非破壤評価シンポジュゥム講演論文集、pp.33-38，(2006)

非专利文献2：横野泰和：フェィズドァレィUTの標準化の現状、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匀的阵列探头(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。