JP2004340809A - フェーズドアレイプローブ及びそれを用いた超音波探傷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、構造が簡単でしかも超音波ビームを高い集束率で且つポイントフォーカスで集束させることができ、さらに、その超音波集束位置をスキャニングすることができるフェーズドアレイプローブ及び該フェーズドアレイプローブを用いた高い探傷効果を得ることができる超音波探傷装置を提供することができる
【解決手段】複数の振動子１を有するフェーズドアレイプローブであって、各振動子１は長手方向に所定の曲率（曲率半径ｒ１）で湾曲しており、複数振動子１の湾曲方向と異なる方向に湾曲する曲面状の配列で配置されているフェーズドアレイプローブＢ
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を発信するフェーズドアレイプローブ及びそれを用いて部材内部の欠陥を検出する超音波探傷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、物体内部又はアクセスできない物体内面の傷やき裂等の欠陥を調査するのに超音波探傷法（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｔｅｓｔｉｎｇ：ＵＴ）がよく用いられている。超音波探傷法は、超音波探傷装置にて物体の表面から超音波を被検体の内部又は被検体内面に向けて超音波を照射し、反射してきた超音波を解析することで大きさ、種類、位置等の欠陥の状態を判断する方法である。
【０００３】
前記超音波探傷装置は、プローブ（探触子）内の振動子にパルス電圧を印加して超音波を発生させ、この超音波を前述のとおり被検体内部又は内面に一定の角度で入射させ、この反射波をプローブで受信し、受信した信号を解析するものである。ここで振動子は、電圧を印加することで振動する圧電素子である。
【０００４】
前記超音波探傷装置は前記探触子内で振動子を複数並べたフェーズドアレイプローブとして用いられることが多い。前記フェーズドアレイプローブには、長方形状の振動子を横に並べて配置したリニアアレイプローブ、円形又は中心部に孔を有するリング型の振動子を同心円上に配置するアニュラアレイプローブ、振動子を縦横に格子状に配置するマトリクスアレイプローブ等の種類がある。
【０００５】
図１１にリニアアレイプローブの概略配置図を示す。
図１１に示すように、リニアアレイプローブ７は電圧をかけると振動し超音波を発生する振動子７１を一列に多数配列し、プローブを形成しているものである。
【０００６】
リニアアレイプローブ７１は、超音波の送信時にこれら振動子を選択的に励振するか、各振動子の励振タイミングの制御により、超音波の波面を合成することができる。すなわち、左から順に所定の遅延時間で振動子を励振してやれば、各振動子から放射された超音波の波面は互いに干渉しあって、遅延時間に応じた斜めの方向に進む超音波ビームが合成される。また両サイドの振動子から励振させれば、波面は凹状となり任意の位置で集束する超音波ビームが合成される。
【０００７】
この超音波ビームの送信方向および集束位置７２は、遅延時間の設定を変更することで任意にコントロールでき、リニアアレイプローブ７はさまざまな角度を有する斜角プローブとして、さらに種々の焦点距離を有するリニアアレイプローブとして動作する。また、超音波ビームの送信方向及び集束位置を時間と共に変化させることで超音波ビームをスキャニングさせることが可能である。
【０００８】
また、振動子７１から発信される超音波は振動子７１の超音波発信面から伸びる線（主ビーム方向）が最も強い超音波を送信できる位置であり、前記主ビーム方向が超音波集束位置７２に向くように、複数の振動子を円弧状に配置してもよい。振動子７１を円弧状に配置することで各振動子７１の主ビーム方向が超音波集束位置７２の方を向いているので、超音波集束位置７２により強い超音波を照射することができる。
【０００９】
図１２にアニュラアレイプローブの概略配置図を示す。
図１２に示すアニュラアレイプローブ８は軸８ｓを中心軸として円形の振動子８１を有し、その周りを同心円状に取り囲む複数のリング型の振動子８２が配置されているものである。
【００１０】
アニュラアレイプローブ８は、振動子８１、８２のうち外周側から内側に向けて超音波を発信するタイミングをずらすことで、軸８ｓ上の任意の集束位置（たとえば点８３）に超音波ビームを集束させることが可能である。
【００１１】
また、リニアアレイプローブ７は振動子７１の配列方向のみに超音波ビームを集束できる、換言すれば、振動子７１の長手方向には超音波ビームを集束することができない、いわゆる、ラインフォーカスであるのに対し、アニュラアレイプローブ８は円周から集束するので超音波ビームを１点に集束する、いわゆる、ポイントフォーカスである。ポイントフォーカスはラインフォーカスに比べて超音波集束位置に対しより強い超音波ビームを送信することが可能である。
【００１２】
図１３に示すリニアアレイプローブ７’のように、リニアアレイプローブ７’の超音波送信部の前に音響レンズ７３を装着して、振動子７１の長手方向に超音波を集束させ、振動子７１の動作タイミングと音響レンズ７３とを用いることでリニアアレイプローブをポイントフォーカスにするものが提案されている。
【００１３】
図１４にマトリクスアレイプローブの概略配置図を示す。
図１４に示すマトリクスアレイプローブ９は、複数の振動子９を格子状に配置した形状を有している。振動子９を格子状に配置することで、超音波を縦方向９ｘ及び横方向９ｙ両方向に集束することが可能である。つまり、超音波集束位置９２はポイントフォーカスとなる。また、縦方向９ｘ横方向９ｙいずれにもスキャニング可能であると共に、それらを合成した方向にもスキャニング可能である。
【００１４】
図１５に従来のＴＯＦＤ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法を示す概略配置図を示す。
図１５に示す超音波探傷装置ＵＴ５は、送信側プローブＰＢ１と超音波を受信する受信側プローブＰＢ２を有しており、送信側プローブＰＢ１と受信側プローブＰＢ２は互いに被検体ＴＢ内部の欠陥Ｋｅを挟んだ両側に取り付けられている。送信側プローブＰＢ１は所定の位置から被検体ＴＢの内部に向けて超音波を送信する。また、受信側プローブＰＢ２は送信側プローブＰＢ１から送信され被検体ＴＢの内部を伝播してきた超音波を受信する。送信側プローブＰＢ１及び受信側プローブＰＢ２はリニアアレイプローブ７である。
【００１５】
図１６に、このときの受信波を縦軸に振幅、横軸に時間としたグラフを示す。図１６に示すように受信側プローブＰＢ２にて受信される超音波は被検体ＴＢの表面を伝播した表面波Ｗ１、被検体ＴＢの底面で反射してきた反射波Ｗ２、被検体内部の欠陥の上端部で回折する回折波Ｗ３、下端部で回折する回折波Ｗ４の大きく分けて４種類の異なる振幅を有する超音波が受信される。また、送信側プローブＰＢ１をスキャニングさせることでより高い探傷効果が得られる。
【００１６】
【特許文献１】
特開平１１−１６０２９４号公報
【００１７】
【特許文献２】
特開２００１‐２２８１２６号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、リニアアレイプローブ７の場合、上述のように振動子７１の配列方向には超音波を集束させたり、スキャニングさせたりすることも可能であるが、それ以外の方向には集束したり、スキャニングさせたりすることはできない。また、ラインフォーカスであり、超音波集束位置に集束しても探傷の精度を上げることが困難である。
【００１９】
アニュラアレイプローブ８は中心軸８ｓの上であれば任意の場所にポイントフォーカスにて超音波ビームを集束させることが可能であるが、中心軸８ｓから外れた位置に前記超音波ビームを集束させることはできないし、アニュラアレイプローブ８自体を動かさない限り軸８ｓ方向以外に超音波集束位置を移動させることはできない。
【００２０】
マトリクスアレイプローブ９の場合、リニアアレイプローブ７、アニュラアレイプローブ８の弱点を補っており、超音波ビームの集束位置の選択範囲やスキャニングの方向が配列方向であったり、中心軸に限定されることなく、ポイントフォーカスで超音波の届く範囲に広く設定することができる。しかしながら、マトリクスアレイプローブの場合、縦方向及び横方向に振動子を配置しているので振動子の個数がリニアアレイプローブやアニュラアレイプローブに比べて非常に多くなり、その結果、構造が複雑で、制御が難しくなる。
【００２１】
また、音響レンズ７３を取り付けたリニアアレイプローブ７’の場合、マトリクスアレイプローブ９よりも構造簡単であるが、音響レンズ７３の性能に左右されてしまう。
【００２２】
またリニアアレイプローブ７を用いて、ＴＯＦＤ法にて、超音波探傷を行う場合、超音波ビームの集束位置がラインフォーカスとなるので、回折波の信号レベルが低くなりがちである。
【００２３】
このような問題を鑑みて、本発明は構造が簡単でしかも超音波ビームを高い集束率で且つポイントフォーカスで集束させることができ、さらに、その超音波集束位置をスキャニングすることができるフェーズドアレイプローブを提供することを目的とする。
【００２４】
また本発明は、構造が簡単で高い探傷効果を得ることができる超音波探傷装置を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の振動子を有するフェーズドアレイプローブであって、前記各振動子は長手方向に所定の曲率で湾曲しており、該湾曲方向と直行する方向に直線状の配列で配置されていることを特徴とするフェーズドアレイプローブを提供する。
【００２６】
この構成によると、振動子単体で該振動子の長手方向、更に言えば、曲率中心に超音波ビームを集束させることができる。それとともに、曲率中心に超音波ビームを集束させることができる前記振動子を直線状に複数並べて配置しており、各振動子の超音波送信タイミングを制御することで該振動子の配列方向にも超音波ビームを集束させることができ、その結果、振動子を線形に並べるリニアアレイ構造であるにもかかわらず、ポイントフォーカスとすることができる。それだけ、構造が簡単で高い超音波ビームの集束効率を得ることができる。
【００２７】
また、前記各振動子の超音波送信タイミングを制御することで超音波ビームの超音波集束位置を振動子の配列方向に振ることができるので、ポイントフォーカスでスキャニングすることが可能であり、それだけ、広い範囲に超音波ビームの送受信が可能である。また、超音波集束位置を移動させることができるので、超音波を物体の内部に送信するときの屈折角を任意に設定することができる。
【００２８】
また上記目的を達成するために、本発明は、複数の振動子を有するフェーズドアレイプローブであって、前記各振動子は長手方向に所定の曲率で湾曲しており、前記複数の振動子の長手方向と直行する方向に湾曲する曲面状の配列で配置されていることを特徴とするフェーズドアレイプローブを提供する。
【００２９】
この構成によると、振動子単体で該振動子の長手方向、更に言えば、曲率中心に超音波ビームを集束させることができる。それと共に、各振動子は所定の曲面上に配置されているため、予め定めた１点又はその点の周りに集束されており、各振動子の動作タイミングを制御することでより高い集束効果を期待できる。各振動子の超音波ビームの主ビーム方向が前記１点又は略１点に向いているので、拡散の少ない高い集束効率を上げることが可能である。またそれだけ、強い超音波ビームを送信することが可能である。またそれだけ、構造が簡単で高い超音波ビームの集束効率を得ることができる。
【００３０】
また、前記各振動子の超音波送信タイミングを制御することで超音波ビームの超音波集束位置を振動子の配列方向に振ることができるので、ポイントフォーカスでスキャニングすることが可能であり、それだけ、広い範囲に超音波ビームの送受信が可能である。また、超音波集束位置を移動させることができるので、超音波を物体の内部に送信するときの屈折角を任意に設定することができる。
【００３１】
上述の構成において振動子を配列する曲面が球形状であってもよい。この場合、各振動子から送信される超音波ビームは常に曲率中心に集束される。
【００３２】
また上記構成の複数の振動子において、長手方向の曲率が全て同じであるものを例示することができる。
【００３３】
この構成によると、各振動子の曲率が全て同じであるので、製造しやすく、それだけ、製造に要する時間及びコストを削減することが可能である。
【００３４】
また上記構成の複数の振動子において、少なくとも一つは長手方向の曲率が他の振動子とは異なるものを例示できる。
【００３５】
この構成によると、ポイントフォーカスのフェーズドアレイプローブの各振動子から超音波集束位置までの距離が一様でない場合、超音波集束位置までの距離を考えて曲率を設定することで超音波ビームの集束効率を高めることが可能である。
【００３６】
さらに上記構成の前記振動子は、長手方向の曲率を任意に変更することが可能なものを例示することができる。
【００３７】
この構成によると、超音波ビームの超音波集束位置までの距離とプローブまでの距離を任意に設定することができる。
【００３８】
また本発明は上記目的を達成するために、複数の湾曲した振動子を配置したフェーズドアレイプローブを用いて斜角探傷を行う超音波探傷装置を提供する。
【００３９】
この構成によると、ポイントフォーカスであることより、信号レベルの小さい端部の反射波の検出性（ＳＮ比）を高めることができる。また、スキャニングできることより、被検体の深さ方向への適用可能範囲を広く取ることが可能である。また、フェーズドアレイプローブが屈折角を任意に変えることができるため、あらゆる被検体に広く対応可能である。
【００４０】
また上記構成を達成するために、本発明は、複数の湾曲した振動子を配置したフェーズドアレイプローブを送信側超音波探触子及び受信側超音波探触子とし、送信側超音波探触子の各振動子が出力する超音波の送出タイミングを順次遅延させることで送信側超音波探触子から送出する超音波ビームを集束させると共にスキャニングさせることを特徴とする超音波探傷装置を提供する。
【００４１】
この構成によると、フェーズドアレイプローブはポイントフォーカスであり、欠陥端部での回折波の信号レベル（ＳＮ比）の向上を図れると共に、スキャニングが可能であることより深さ方向の欠陥の検出にも広く対応可能である。また、従来のＴＯＦＤ法に比べて集束性に優れているので、この点でも回折波のＳＮ比の向上を図ることが可能である。
【００４２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００４３】
（実施例１）
図１に本発明にかかるフェーズドアレイプローブの概略斜視図を、図２に図１に示すフェーズドアレイプローブの側面図を、図３に図１にしめすフェーズドアレイプローブの断面図を示す。
【００４４】
図１に示すフェーズドアレイプローブＡは、それには限らないがここでは、１２個の振動子１を直線状に配置したリニアフェーズドアレイ構造を有している。
振動子１は、曲率半径ｒ１の曲率を有する湾曲形状を有しており、電極１１、１２の間に振動素子１３を配置した構造を有している（図２及び図３参照）。
振動素子１３は、電極１１、１２の間に所定の電圧が印加されると微小変形する圧電素子である。
また、図２見ればわかるように、振動子１が曲率を有する形状で形成されているため、振動子１より発信された超音波は曲率の中心Ｐ１にて集束される。
【００４５】
図３に示すように、フェーズドアレイプローブＡはリニアアレイ構造を有しており、例えば、左側の振動子から順に右側の振動子へ所定の遅延時間を置いて駆動することで、各振動子１から発信された超音波の波面は互いに干渉しあって、遅延時間に応じた右側向けの超音波ビームを発信することが可能である。超音波ビームの方向は遅延時間を制御することで決定することが可能である。
【００４６】
また、左右両方の外側から順次所定の遅延時間をあけて内側の振動子を駆動することで、超音波ビームを１点ＰＳ１に集束させることができる。超音波ビームの超音波集束位置ＰＳ１とプローブＡとの距離は、遅延時間を変化させることで短くしたり、長くしたりすることが可能である。
【００４７】
また、上記の超音波ビームの発信方向を傾ける方法と、超音波ビームを集束させる方法をうまく組み合わせることで、超音波ビームの超音波集束位置ＰＳ１をフェーズドアレイプローブＡの中心線から外れた位置に設定することが可能である。さらに、ビームの超音波集束位置を所定時間で移動させることで超音波ビームを照射する位置を振るいわゆるスキャニングが可能である（図３参照）。
【００４８】
フェーズドアレイプローブＡの場合、振動子１単体で超音波を発信した場合でも曲率中心Ｐ１に集束するが、その集束は振動子１の長手方向の集束である。また、フェーズドアレイプローブＡは、この振動子１を線形に並べてリニアアレイ構造としているので、振動子１の並び方向にも超音波ビームを集束させることが可能である。長手方向の超音波集束位置は振動子の形状で決定されるが、振動子並び方向の超音波集束位置は各振動子の駆動の遅延時間を制御することで調整可能であり、振動子長手方向の超音波集束位置と重なるように該遅延時間を制御してやることで、超音波集束位置が点になるポイントフォーカスが可能である。また、ポイントフォーカスでスキャニングすることが可能である。また、振動子１の曲率は超音波ビームを送信する対象物、対象深さ等を考慮して変えればよい。
【００４９】
本実施例では、各振動子１は全て同じ曲率（曲率半径ｒ１）の湾曲を有するもので説明したが、それに限定されるものではなく、振動子の配置場所によって曲率を個別に設定しているもの等、異なる曲率を有する振動子を配置してフェーズドアレイプローブとしてもよい。
【００５０】
また、振動子として柔軟性を有しており、曲率を任意に変化させることができるものを用いてもよい。
【００５１】
（実施例２）
図４に本発明にかかる他の例のフェーズドアレイプローブの斜視図を示す。また、図５に図４に示すフェーズドアレイプローブの横断面図を示す。
図５に示すフェーズドアレイプローブＢは実施例１に示すフェーズドアレイプローブＡと同様に、曲率半径ｒ１で湾曲する振動子１を並べた形状を有している。フェーズドアレイプローブＢにおいては、図５に示すように振動子１は曲率半径ｒ２の円弧Ｃｉｒ上に等中心角度間隔で配置されている。
【００５２】
図３のフェーズドアレイプローブＡはリニアアレイ構造を有しており、前述のとおりフェーズドアレイプローブＡは振動子１から発信される超音波が到達できるところであれば、超音波集束位置を設定することができる。また、超音波ビームは図３の矢線ａｒ１に示すように振動子１の正面（主ビーム方向）が最も強く、周りに拡散しているものである。すなわち、超音波ビームを超音波集束位置に集束させることはできるが、さらに強い超音波ビームを超音波集束位置に送出したい場合は、振動子１から発信される超音波自体を強くする必要がある。
【００５３】
図５に示す円弧状に配置したフェーズドアレイプローブＢの場合、振動子１は予め集束位置を大まかに決定（図中Ｏ）しておき、その中央又は略中央に曲率中心Ｐ２を有する円弧上に振動子を配置する。それによって、各振動子１を同時に駆動しても超音波ビームは曲率中心Ｐ２に集束する。全ての振動子１が曲率中心Ｐ２、すなわち、主ビーム方向ａｒ２が超音波集束位置ＰＳ２に向いて配置されているので、超音波集束位置での超音波ビームはリニアアレイプローブよりも強力である。また、各振動子の動作タイミングを制御してやることで、超音波集束位置を変更することもでき、超音波集束位置を動かしてスキャニングすることも可能である。スキャニングする場合も、リニアアレイプローブよりも強力な超音波ビームを送出できる。
【００５４】
このとき、振動子１を円弧上に配置しても隣同士干渉しないように振動子１の両端部を中央部よりも細く形成してもよい。
【００５５】
本実施例では、各振動子１は全て同じ曲率（曲率半径ｒ１）の湾曲を有するもので説明したが、それに限定されるものではなく、振動子の配置場所によって曲率を個別に設定しているもの等、異なる曲率を有する振動子を配置してフェーズドアレイプローブとしてもよい。
【００５６】
また、振動子として柔軟性を有しており、曲率を任意に変化させることができるものを用いてもよい。また、振動子の配置曲面を任意に変化させることができるものを用いてもよい。
【００５７】
（実施例３）
図６に前記実施例１に示すフェーズドアレイプローブＡを備えた超音波探傷装置を用いて被検体の超音波探傷を行う例を示す。
図６に示す超音波探傷装置ＵＴ１は、フェーズドアレイプローブＡを備えており、被検体Ｔの表面に設置され、フェーズドアレイプローブＡを被検体Ｔの表面に対し角度θだけ傾けて設置しており、被検体Ｔに対して超音波ビームを送出して欠陥Ｍ１を検出するものである。
【００５８】
図７に図６に示す超音波探傷装置の概略配置のブロック図を示す。
図７に示すとおり、超音波探傷装置ＵＴ１は、１２個の振動子１を有するフェーズドアレイプローブＡを有しており、各振動子１にはパルサレシーバＰＲが取り付けられている。各パルサレシーバＰＲは制御装置ＣＯＮＴに接続している。
【００５９】
制御装置ＣＯＮＴは各振動子１の動作タイミングにあわせて動作信号をパルサレシーバＰＲに出力する。パルサレシーバＰＲは送られてきた動作信号をもとに、振動子１の電極に駆動電圧を印加する。それにより、各振動子１から超音波が送出される。また、反射してきた超音波を振動子１が受信すると振動素子を挟んでいる電極間に電圧が発生する。その電圧をパルサレシーバＰＲが受信し、受信信号を制御装置ＣＯＮＴに送信する。制御装置ＣＯＮＴは演算処理を行い、反射波の振幅を計算し、その振幅によって欠陥Ｍ１の大きさ、位置を判断する。
【００６０】
また、図６に示すように超音波探傷装置ＵＴ１は超音波ビームＢＥＭの超音波集束位置ＰＳ３を振動子１の配列方向にスキャニングことが可能であり、深さ方向にも対応が可能である。すなわち、当初の超音波集束位置近くに欠陥Ｍ１がない場合でも、スキャニングすること欠陥を発見することができ、欠陥が振動子１の配列方向に伸びている場合、欠陥Ｍ１の位置はもちろんのこと、欠陥の長さも検出することが可能である。
【００６１】
（実施例４）
図８に実施例２に示すフェーズドアレイプローブを備えた超音波探傷装置を用いて被検体の超音波探傷を行う例を示す。
図８に示す超音波探傷装置ＵＴ２は、フェーズドアレイプローブＢを用いて欠陥Ｎ１を検出するものであり、それ以外の点は、実施例３にて示した超音波探傷装置ＵＴ１と同じであり、実質上同じ部材には同じ符号が付してある。
【００６２】
超音波探傷装置ＵＴ２のフェーズドアレイプローブＢは、振動子１を曲面状に配列しているものである。振動子１が配置される曲面は、超音波が被検体に進入するときの屈折角によって決定されるものである。
【００６３】
超音波探傷装置ＵＴ２のフェーズドアレイプローブＢは実施例３に示した超音波探傷装置ＵＴ１のフェーズドアレイプローブＡに比べて超音波の集束効率が良いので、小さい端部の反射波の検出性が向上し、それだけ小さな欠陥も早期に発見できる。また、超音波ビームＢＥＭの超音波集束位置ＰＳ４を振って、スキャニングすることが可能であるので、超音波探傷装置ＵＴ１同様に被検体Ｔの深さ方向にも対応可能である。
【００６４】
（実施例５）
図９に実施例１に示すフェーズドアレイプローブを有する超音波探傷装置をもちいてＴＯＦＤ法にて欠陥を検出する概略図を示す。
図６に示す超音波探傷装置ＵＴ３は、超音波を送信する送信側超音波探触部３と被検体Ｔ２内部で反射または回折した超音波を受信する受信側超音波探触部４とを有している。
【００６５】
送信側超音波探触部３は、１個のフェーズドアレイプローブＡ１を有しており、このフェーズドアレイプローブＡ１がシュー３１に固定されて所定の入射角で被検体Ｔ２の内部に向けて超音波を送出するようになっている。
【００６６】
受信側超音波探触部４は、送信側超音波探触部３と同様に１個のフェーズドアレイプローブＡ２を有しており、このフェーズドアレイプローブＡ２がシュー４１に固定されて、被検体Ｔ２の内部を伝搬した超音波を受信するようになっている。
【００６７】
送信側超音波探触部３は、その各振動子１が出力する超音波の送出のタイミングを順次遅延させることにより超音波探触部送出する超音波ビームを集束させると共にスキャニングさせる。すなわち、図９中のＢＥＭ１、ＢＥＭ２、ＢＥＭ３に示すように集束させ、且つＢＥＭ１からＢＥＭ３の方向、また、反対にＢＥＭ３からＢＥＭ１の方向へとスキャニングする。
【００６８】
一方、受信側超音波探触部４は、その各振動子による超音波ビームの受信のタイミングを送信側のフェーズドアレイプローブＡ１と同期させて順次遅延させることにより送信側超音波探触部３が送出した超音波ビームを実効的に集束させ且つスキャニングさせて受信するようになっている。
【００６９】
かくして、欠陥Ｍ２の中下たんからは集束した超音波ビームに基づく回折波Ｋｓ１、Ｋｓ２が得られる。かかる回折波Ｋｓ１、Ｋｓ２は拡散するが、受信側超音波探触部４では、このときの超音波ビームを実効的に集束させ、且つ、スキャンさせて受信することができる。各振動子１は送信側の対応するフェーズドアレイプローブＡ１と同期させ、各振動子１による超音波ビームの受信のタイミングを順次遅延させて受信する。
【００７０】
超音波探傷装置ＵＴ３においては、送信側超音波探触部３及び受信側超音波探触部４のフェーズドアレイプローブＡ１及びＡ２はポイントフォーカスであり、欠陥部Ｍ２先端Ｍａ、Ｍｂでの回折波の信号レベル（ＳＮ比）を向上させることが可能である。
【００７１】
（実施例６）
図１０に実施例２に示すフェーズドアレイプローブを有する超音波探傷装置をもちいてＴＯＦＤ法にて欠陥を検出する概略図を示す。
図１０に示すＴＯＦＤ法を用いる超音波探傷装置ＵＴ４は送信側超音波探触部５及び受信側超音波探触部６にフェーズドアレイプローブＢ１、Ｂ２を用いている以外は実施例５に示す超音波探傷装置ＵＴ３と同一の構成であり、実質上同一の部材には同一の符号が付してある。
【００７２】
送信側超音波探触部５及び受信側超音波探触６に用いられるフェーズドアレイプローブＢ１、Ｂ２は実施例２にて示された、所定の曲面にそって振動子１を配置したフェーズドアレイプローブＢであり、ポイントフォーカスである。各振動子１の超音波ビームの主ビーム方向が超音波ビームの超音波集束位置に向けて配置されているので、超音波ビームの集束効率が高く、欠陥Ｎ２の両端部Ｎａ、Ｎｂでの回折波の信号レベル（ＳＮ比）を高くすることができる。それだけ、高い探傷効果を得ることができる。
【００７３】
【発明の効果】
本発明によると、構造が簡単でしかも超音波ビームを高い集束率で且つポイントフォーカスで集束させることができ、さらに、その超音波集束位置をスキャニングすることができるフェーズドアレイプローブを提供することができる。
【００７４】
また本発明によると、構造が簡単で高い探傷効果を得ることができる超音波探傷装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるフェーズドアレイプローブの一例の斜視図である。
【図２】図１に示すフェーズドアレイプローブの正面図である。
【図３】図１に示すフェーズドアレイプローブの側面図である。
【図４】本発明にかかるフェーズドアレイプローブの他の例の斜視図である。
【図５】図４に示すフェーズドアレイプローブの横断面図である。
【図６】本発明にかかる超音波探傷装置の一例を用いて超音波探傷を行う概略配置図である。
【図７】図６で用いる超音波探傷装置の概略配置を示すブロック図である。。
【図８】本発明にかかる超音波探傷装置の他の例を用いて超音波探傷を行う概略配置図である。
【図９】本発明にかかる超音波探傷装置の更に他の例を用いてＴＯＦＤ法にて超音波探傷を行う概略配置図である。
【図１０】本発明にかかる超音波探傷装置の更に他の例を用いてＴＯＦＤ法にて超音波探傷を行う概略配置図である。
【図１１】従来のリニアアレイプローブの斜視図である。
【図１２】従来のアニュラアレイプローブの斜視図である。
【図１３】従来の音響レンズを用いるリニアアレイプローブの斜視図である。
【図１４】マトリクスアレイプローブの斜視図である。
【図１５】従来のＴＯＦＤ法による超音波探傷を行うものの一例を示す概略配置図である。
【図１６】超音波探傷における反射又は回折波の波形を示す概略図である。
【符号の説明】
Ａ、Ｂ フェーズドアレイプローブ
１ 振動子
１１、１２ 電極
１３ 圧電素子
３、５ 送信側超音波探触部
４、６ 受信側超音波探触部
７ リニアアレイプローブ
８ アニュラアレイプローブ
９ マトリクスアレイプローブ
ＵＴ１、ＵＴ２ 斜角超音波探傷装置
ＵＴ３、ＵＴ４ ＴＯＦＤ法用超音波探傷装置

Claims (8)

1. 複数の振動子を有するフェーズドアレイプローブであって、
   前記各振動子は長手方向に所定の曲率で湾曲しており、該湾曲方向と直行する方向に直線状の配列で配置されていることを特徴とするフェーズドアレイプローブ。
2. 複数の振動子を有するフェーズドアレイプローブであって、
   前記各振動子は長手方向に所定の曲率で湾曲しており、前記複数振動子の湾曲方向と異なる方向に湾曲する曲面状の配列で配置されていることを特徴とするフェーズドアレイプローブ。
3. 前記曲面状の配列は、所定の曲率を有する球面であることを特徴とする請求項２に記載のフェーズドアレイプローブ。
4. 前記複数の振動子の長手方向の曲率が全て同じであることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載のフェーズドアレイプローブ。
5. 前記複数の振動子のうち少なくとも一つは長手方向の曲率が他の振動子とは異なるものであることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載のフェーズドアレイプローブ。
6. 前記振動子は、長手方向の曲率を任意に変更することが可能である請求項１から請求項５いずれかに記載のフェーズドアレイプローブ。
7. 請求項１から請求項５いずれかに記載のフェーズドアレイプローブを用いて斜角探傷を行うことを特徴とする超音波探傷装置。
8. 請求項１から請求項５いずれかに記載のフェーズドアレイプローブを送信側超音波探触子及び受信側超音波探触子とし、
   送信側超音波探触子の各振動子が出力する超音波の送出タイミングを順次遅延させることで送信側超音波探触子から送出する超音波ビームを集束させると共にスキャニングさせることを特徴とする超音波探傷装置。

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