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WO2022054448A1 - 超音波検査方法、超音波検査装置およびプログラム - Google Patents

超音波検査方法、超音波検査装置およびプログラム Download PDF

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WO2022054448A1
WO2022054448A1 PCT/JP2021/028113 JP2021028113W WO2022054448A1 WO 2022054448 A1 WO2022054448 A1 WO 2022054448A1 JP 2021028113 W JP2021028113 W JP 2021028113W WO 2022054448 A1 WO2022054448 A1 WO 2022054448A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ultrasonic
inspection
probes
probe
ultrasonic signal
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/028113
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
恭平 林
正和 上林
Original Assignee
三菱重工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱重工業株式会社 filed Critical 三菱重工業株式会社
Priority to US17/928,433 priority Critical patent/US20230213482A1/en
Publication of WO2022054448A1 publication Critical patent/WO2022054448A1/ja

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    • G01N2291/26—Scanned objects
    • G01N2291/262—Linear objects

Definitions

  • This disclosure relates to ultrasonic inspection methods, ultrasonic inspection devices and programs.
  • Patent Document 1 information on the surface shape of a subject is acquired, and the delay time of ultrasonic signals emitted from a plurality of oscillators toward the subject is set based on the acquired surface shape information.
  • the calculation load required for the synthesis processing of the data obtained by scanning the inspection target is large, and the processing time tends to be long. In particular, when inspecting in real time at the site, it is desirable to complete the inspection work promptly. In addition, even if the scan data of the inspection target is acquired first and then the data is synthesized later, the calculation load should be reduced from the viewpoint of reducing the processing time and the cost required for the processing. Is preferable.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and an object thereof is to further reduce the calculation load in the flaw detection process of the inspection object by ultrasonic inspection.
  • the ultrasonic inspection method of the present invention transmits an ultrasonic signal from a plurality of probes to an inspection object and reflects ultrasonic waves from the inspection object.
  • the ultrasonic inspection apparatus of the present invention transmits an ultrasonic signal to the inspection object via a medium for propagating the ultrasonic signal, and the inspection object is inspected.
  • the arithmetic processing unit includes an arithmetic processing unit that processes and synthesizes the above, and the arithmetic processing unit transmits an ultrasonic signal from the plurality of probes to the inspection object, and the ultrasonic signal reflected from the inspection object is said.
  • the ultrasonic signals received by a plurality of probes and scanned by the plurality of probes are collected, and the sound velocity of the ultrasonic signals transmitted and received by the plurality of probes is set to a predetermined value regardless of the area through which the ultrasonic signals pass. Then, a primary image including the shape portion and the inside of the inspection object is drawn based on the scanned data, and the presence or absence of an internal defect of the inspection object is evaluated in the primary image.
  • the program of the present invention transmits an ultrasonic signal from a plurality of probes to an inspection object, and the ultrasonic signal reflected from the inspection object is used as described above.
  • the sound velocity is set to a predetermined value regardless of the passing region.
  • the ultrasonic inspection method, ultrasonic inspection device, and program according to the present invention have the effect of further reducing the calculation load in the flaw detection process of the inspection object by the ultrasonic inspection.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an ultrasonic inspection device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of an inspection object.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of the ultrasonic inspection method according to the embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a primary image created in the primary drawing step.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a propagation path of an ultrasonic signal from an arbitrary probe to an arbitrary pixel.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the waveform of an ultrasonic signal while reaching an arbitrary pixel from an arbitrary probe.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an ultrasonic inspection device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of an inspection object.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of the ultrasonic inspection method according to the embodiment.
  • FIG. 4 is an
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of an amplitude change of an ultrasonic signal due to an internal defect in a pipe.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of the frequency band of the ultrasonic signal transmitted from the probe.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of a pulse of a voltage applied to a pulsar.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of a pulse of a voltage applied to a pulsar.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an example of processing of the ultrasonic inspection method according to the third embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of a main part of the ultrasonic inspection apparatus according to the fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of a configuration for applying a voltage to the pulsars of a plurality of probes of the matrix array probe.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an ultrasonic inspection device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of an inspection target.
  • the inspection target is the pipe 1 connected to each other in the welded portion 2.
  • the pipe 1 has a surface 1a and an inner surface 1b, and the welded portion 2 has a surplus portion protruding from the surface 1a of the pipe 1.
  • the "surface 1a of the pipe 1" includes the surface of the welded portion 2.
  • the surface 1a and the inner surface 1b of the pipe 1 are appropriately referred to as “shape portions” of the pipe 1.
  • the shape portion means all the front surface portion within the inspection range, or the front surface portion and the back surface portion facing the front surface portion. ..
  • the ultrasonic inspection device 100 is an inspection device (fault detection device) for detecting (detecting a flaw) an internal defect of an object to be inspected.
  • the ultrasonic inspection device 100 detects an internal defect in the welded portion 2 of the pipe 1.
  • the ultrasonic inspection device 100 includes a flaw detector 10, a calculation unit 20, and an operation / display unit 30.
  • the flaw detector 10 includes a linear array probe 11, a pulsar (oscillator) 12, a receiver 13, a data storage unit 14, and a control element switching unit 15.
  • the linear array probe 11 has a plurality of (N) probes 110.
  • the plurality of probes 110 are arranged in a linear array type.
  • the arrangement configuration of the plurality of probes 110 is not limited to this.
  • the i-th (i is an integer from 1 to N) probe 110 is referred to as a probe 110i.
  • Each probe 110 is connected to a pulsar 12 as a transmitter and a receiver 13 as a receiver.
  • each probe 110 transmits the ultrasonic signal S transmitted from the pulsar 12 to the welded portion 2 of the pipe 1 as an inspection object via the medium A. .. Further, each probe 110 receives the ultrasonic signal S reflected from the welded portion 2 of the pipe 1 via the medium A and sends it to the receiver 13.
  • the ultrasonic signal S sent to the receiver 13 is stored in the data storage unit 14.
  • the control element switching unit 15 switches the probe 110 that transmits the ultrasonic signal S from the pulsar 12 among the plurality of probes 110 according to the instruction from the control unit 21 of the calculation unit 20 described later.
  • the medium A that fills the space between the probe 110 and the pipe 1 as an inspection object may be any medium as long as it can propagate ultrasonic waves.
  • the medium A for example, an ultrasonic transmission gel, water, or the like can be used.
  • an ultrasonic transmission gel is used as the medium A, the pocket of the ultrasonic transmission gel is pressed against the surface of the pipe 1 with an appropriate force to bring it into contact with the welded portion 2, even if the welded portion 2 has a complicated shape.
  • the ultrasonic transmission gel is deformed according to the shape of the welded portion 2. Thereby, the space between the pipe 1 and the linear array probe 11 can be filled with the medium A without a gap.
  • the space between the probe 110 and the pipe 1 is filled with a single medium A.
  • the ultrasonic signal S is propagated between the linear array probe 11 and the pipe 1 via the medium A.
  • the calculation unit 20 is an arithmetic processing unit provided separately from the flaw detector 10 and connected to the flaw detector 10.
  • the calculation unit 20 is, for example, an externally connected personal computer.
  • the calculation unit 20 may be provided integrally with the flaw detector 10.
  • the calculation unit 20 includes a control unit 21, a storage unit 22, a first arithmetic processing unit 23, and a second arithmetic processing unit 24.
  • the control unit 21 is, for example, an arithmetic processing unit composed of a CPU (Central Processing Unit) or the like.
  • the control unit 21 is connected to the control element switching unit 15 of the flaw detector 10, the storage unit 22, the second arithmetic processing unit 24, and the inspection condition setting unit 32 of the operation / display unit 30 described later.
  • the control unit 21 loads the program stored in the storage unit 22 into the memory and executes an instruction included in the program. More specifically, the control unit 21 acquires information on the inspection conditions set by the user from the inspection condition setting unit 32.
  • the control unit 21 controls the control element switching unit 15 based on the acquired inspection condition information, and sequentially receives an ultrasonic signal from each probe 110 of the linear array probe 11 to the pipe 1 as an inspection target. S is transmitted, and data of the ultrasonic signal S reflected from the pipe 1 is collected. When the data collection is completed, the control unit 21 orders the second arithmetic processing unit 24 to execute various processes of the collected data.
  • FMC full matrix capture
  • the data storage unit 14 stores N data for the ultrasonic signal S reflected from the pipe 1.
  • the control unit 21 similarly transmits the ultrasonic signal S from the probe 110 different from the probe 110 that generated the ultrasonic signal S at the previous timing.
  • N new data of the ultrasonic signal S reflected from the pipe 1 are stored in the data storage unit 14. This process is repeated until the ultrasonic signal S is transmitted from all of the N probes 110.
  • N ⁇ N matrix type data of the ultrasonic signal S reflected from the pipe 1 is stored in the data storage unit 14.
  • the N ⁇ N matrix type data for the ultrasonic signal S becomes the data obtained by scanning the pipe 1 with the ultrasonic signal S.
  • the storage unit 22 stores data (programs) required for various processes in the ultrasonic inspection device 100.
  • the storage unit 22 is, for example, a semiconductor memory element such as a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), or a flash memory (Flash Memory), or a storage device such as a hard disk or an optical disk.
  • the storage unit 22 is connected to the data storage unit 14 of the flaw detector 10, the first arithmetic processing unit 23, and the second arithmetic processing unit 24.
  • the storage unit 22 receives and stores N ⁇ N ultrasonic signal S data collected by the above-mentioned FMC from the data storage unit 14.
  • the storage unit 22 transmits the stored ultrasonic signal S data to the first arithmetic processing unit 23 and the second arithmetic processing unit 24 at the request of the first arithmetic processing unit 23 and the second arithmetic processing unit 24.
  • the storage unit 22 stores a predetermined value V of the sound velocity of the ultrasonic signal S used in the ultrasonic inspection method described later.
  • a plurality of patterns are stored in the predetermined value V.
  • the predetermined value V is, for example, a sound velocity in the medium A filled between the probe 110 and the pipe 1, a sound velocity inside the pipe 1, an arbitrary value between these sound velocities, and the like, and the user. Is preset by.
  • the predetermined value V does not have to be stored in advance as a plurality of patterns. That is, the predetermined value V may be an arbitrary value input by the user via the operation / display unit 30 described later at the timing of performing the ultrasonic inspection.
  • the first arithmetic processing unit 23 is an arithmetic processing apparatus configured by, for example, a CPU.
  • the first arithmetic processing unit 23 is connected to a storage unit 22, a second arithmetic processing unit 24, a calculation condition setting unit 33 of the operation / display unit 30, and a calculation result display unit 31.
  • the first arithmetic processing unit 23 loads the program stored in the storage unit 22 into the memory and executes the instruction included in the program.
  • the first calculation processing unit 23 acquires information on calculation conditions set based on inspection conditions from the calculation condition setting unit 33.
  • the first arithmetic processing unit 23 transmits the acquired calculation conditions to the second arithmetic processing unit 24. Further, the first arithmetic processing unit 23 transmits the result calculated by the second arithmetic processing unit 24 to the calculation result display unit 31.
  • the second arithmetic processing unit 24 is an arithmetic processing unit configured by a GPU (Graphics Processing Unit).
  • the second arithmetic processing unit 24 is connected to the control unit 21, the storage unit 22, and the first arithmetic processing unit 23.
  • the second arithmetic processing unit 24 also performs processing other than image creation processing using the GPU by the so-called GPU. Thereby, the calculation speed can be improved.
  • At least one GPU is required, but it is also possible to use multiple GPUs in parallel.
  • the second arithmetic processing unit 24 receives data of N ⁇ N ultrasonic signals S collected by the above-mentioned FMC from the storage unit 22.
  • the second arithmetic processing unit 24 receives data of N ⁇ N ultrasonic signals S, that is, data obtained by scanning the pipe 1, according to the instruction from the control unit 21 and the information of the calculation condition from the first arithmetic processing unit 23. Is processed and synthesized by the total focus method (hereinafter referred to as "TFM"), and a calculation result in which the inside of the pipe 1 is drawn is created based on the synthesis result.
  • TFM is various methods for analyzing the data of the ultrasonic signal S collected by FMC and synthesizing the ultrasonic signal S.
  • the second arithmetic processing unit 24 has N ⁇ N ultrasonic signals S collected by the FMC for each pixel P in a calculation area including a plurality of pixels P divided in a grid pattern.
  • the amplitude value of is synthesized by the above TFM.
  • the plurality of pixels P are orthogonal to the extending direction e1 of the surface 1a of the pipe 1 to be inspected (left-right direction in FIG. 2) and the extending direction of the surface 1a of the pipe 1. It is divided in a grid pattern along the direction e2, which is the direction (vertical direction in FIG. 2).
  • the plurality of pixels P shown in FIG. 2 indicate a part of the calculation area.
  • the second arithmetic processing unit 24 transmits the created calculation result to the first arithmetic processing unit 23.
  • the operation / display unit 30 is a device having both a display function for displaying inspection results and an input operation function as a user interface.
  • a touch panel type display can be used for the operation / display unit 30, for example.
  • the operation / display unit 30 is provided separately from the flaw detector 10 and is connected to the calculation unit 20.
  • the operation / display unit 30 may be provided integrally with the flaw detector 10.
  • the operation / display unit 30 is not limited to the touch panel type display, and may be provided with a display function for displaying an inspection result and an operation function as a user interface separately.
  • the operation / display unit 30 has a calculation result display unit 31, an inspection condition setting unit 32, and a calculation condition setting unit 33.
  • the calculation result display unit 31 is connected to the first calculation processing unit 23 of the calculation unit 20.
  • the calculation result display unit 31 displays to the user the calculation result calculated by the second calculation processing unit 24 and received from the first calculation processing unit 23, that is, the drawing result inside the pipe 1.
  • the inspection condition setting unit 32 is a user interface for setting inspection conditions by the user.
  • the inspection conditions include, for example, information such as the arrangement configuration of the plurality of probes 110 of the linear array probe 11 and the type of the medium A. Further, the inspection conditions include, for example, information that the inspection target is the welded portion 2 of the pipe 1, the size (thickness) of the pipe 1, and the type of the material constituting the pipe 1.
  • the calculation condition setting unit 33 sets the calculation condition based on the inspection condition input from the user, and transmits the calculation condition to the first calculation processing unit 23 of the calculation unit 20.
  • the calculation conditions are various conditions required when the second arithmetic processing unit 24 performs arithmetic processing according to the information of the inspection conditions.
  • the calculation condition includes, for example, information in a calculation area schematically shown in FIG. 2 with a plurality of pixels P.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of the ultrasonic inspection method according to the embodiment.
  • the processing procedure shown in FIG. 3 is performed by the control unit 21, the first arithmetic processing unit 23, and the second arithmetic processing unit 24 of the calculation unit 20 executing the program stored in the storage unit 22.
  • the processing procedure shown in FIG. 3 is executed with the flaw detector 10 positioned at a predetermined position on the welded portion of the pipe 1.
  • the calculation unit 20 executes a data acquisition step (data acquisition process) by the control unit 21 as step S10.
  • the data acquisition step is a step of scanning the pipe 1 as an inspection object with an ultrasonic signal by the FMC.
  • the control unit 21 performs a procedure for all the probes 110 to receive the ultrasonic signal emitted from one probe 110 and reflected from the object to be inspected by all the probes 110. ..
  • the data storage unit 14 stores N ⁇ N matrix-type data for the ultrasonic signal reflected from the pipe 1, that is, the data obtained by scanning the pipe 1.
  • the calculation unit 20 collects the scan data of the pipe 1, the calculation unit 20 synthesizes the data by the following processing.
  • the following processing is executed by the second arithmetic processing unit 24 by the instruction of the control unit 21.
  • the calculation unit 20 executes the primary drawing step by the second arithmetic processing unit 24 as step S20.
  • the primary drawing step in the data acquisition step, the sound velocity of the ultrasonic signals S transmitted and received by the plurality of probes 110 is set to a predetermined value V regardless of the passing region, and the piping 1 is based on the scanned data.
  • This is a step of drawing a primary image M including the shape portion and the inside of the above.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a primary image created in the primary drawing step. In the primary image M illustrated in FIG.
  • the amplitude value of the ultrasonic signal S collected by the FMC in the data acquisition step is combined with the timing at which the amplitude value is increasing and the position of the pixel P, and the combined amplitude value is obtained. It can be drawn by calculating the intensity value related to and mapping it to the calculation area. At this time, even if there is an internal defect in the pipe 1, the ultrasonic signal S is reflected and the amplitude value increases. Therefore, as shown in FIG. 4, the internal defect D is also drawn at the same time.
  • the primary drawing step can be performed using a well-known TFM technique. Further, the primary drawing step can be executed by using a method other than the TFM method. As the primary drawing step, for example, a method of synthesizing received echoes in the frequency domain by an inverse scattering imaging method (ISIM) can also be used. Further, the phased array method or the vertical UT method may be used without being limited to the waveform resynthesis processing by FMC and TFM.
  • ISIM inverse scattering imaging method
  • the primary image M is drawn after setting the sound velocity to a predetermined value V for the ultrasonic signals S transmitted and received by the plurality of probes 110 regardless of the passing region.
  • the speed of sound is set to a predetermined value V regardless of the region passed through
  • the predetermined value V of the sound velocity is selected from a plurality of patterns stored in the storage unit 22.
  • the predetermined value V of the speed of sound is set to the speed of sound in the medium A filled between the plurality of probes 110 and the pipe 1.
  • the predetermined value V of the sound velocity may be set to another value such as the sound velocity inside the pipe 1. Further, the predetermined value V of the sound velocity may be selected by the user from a plurality of patterns via the inspection condition setting unit 32, or an arbitrary value may be input.
  • the pipe 1 in the primary image M has an actual shape (shape shown in FIG. 2) as shown in FIG. Will be different. That is, the ultrasonic waves passing through the inside of the solid pipe 1 (hereinafter, appropriately referred to as “medium B”) with respect to the medium A filled between the linear array probe 11 and the pipe 1.
  • the actual speed of sound of the signal S becomes smaller. Therefore, when the primary image M is drawn by setting a predetermined value V according to the sound velocity of the medium A, the time for the ultrasonic signal S to pass through the medium B is shorter than the actual time in calculation.
  • the inside of the pipe 1, that is, the region from the surface 1a to the inner surface 1b is drawn reduced in the vertical direction from the actual shape.
  • the shape specifying step is a step of specifying the shape portion of the pipe 1, that is, the surface 1a and the inner surface 1b in the primary image M.
  • the pixel P having the maximum pixel intensity is extracted from the plurality of pixels P arranged along the direction e2, and the extracted pixel P is used as the surface 1a of the pipe 1.
  • it is specified as the position of the inner surface 1b. That is, the surface 1a and the inner surface 1b can be easily specified by using the pixel intensity as an index indicating the intensity of the ultrasonic signal S reflected by the surface 1a or the inner surface 1b.
  • the distinction between the surface 1a and the inner surface 1b and the distinction between the surface 1a and the inner surface 1b and the internal defect D can be determined based on the distance between the plurality of probes 110 and the pixel P having the maximum pixel intensity. can.
  • the second arithmetic processing unit 24 determines whether or not the shape portion of the pipe 1 can be recognized in the primary image M. That is, it is determined whether or not the positions of the surface 1a and the inner surface 1b in the primary image M specified in the shape specifying step of step S30 are within the design range.
  • the "design range” is a range H1 in which the surface 1a is predicted to be located in advance and a range H2 in which the inner surface 1b is predicted to be located, from the linear array probe 11 (probe 110) to the pipe 1. It can be set based on the distance, the wall thickness of the pipe 1, and the predetermined value V of the sound velocity.
  • step S40 the second arithmetic processing unit 24 determines that the shape unit can be recognized when the surface 1a is located in the range H1 and the inner surface 1b is located in the range H2. Further, the second arithmetic processing unit 24 determines that the shape portion cannot be recognized when the surface 1a is not located in the range H1 or the inner surface 1b is not located in the range H2.
  • the predetermined value V of the sound velocity is changed in step S50.
  • the change of the predetermined value V of the sound velocity here may be automatically selected from the predetermined V1 stored in the storage unit 22 in advance in a plurality of patterns, or may be selected by the user via the inspection condition setting unit 32. May be done. Further, any value may be set by the user.
  • the second arithmetic processing unit 24 repeats the processing after step S20 until it is determined in step S40 that the shape portion of the pipe 1 can be recognized.
  • step S40 the process proceeds to step S60 and evaluates the presence or absence of an internal defect of the pipe 1 in the primary image M. More specifically, as shown in FIG. 3, it is determined whether or not the internal defect echo height of the pipe 1 is equal to or greater than the threshold value.
  • the threshold value is preset by the user as a value to be recognized as an internal defect when the echo height exceeds this value based on the past inspection results and the like.
  • the internal defect echo height means the amplitude value (dB) of the ultrasonic signal synthesized at the position of the pixel P when drawing the primary image M.
  • step S60 it is determined for all the pixels P in the primary image M, and if the echo height (amplitude value) is equal to or greater than the threshold value, it is determined that there is an internal defect D at that position. Thereby, it is evaluated whether or not the pipe 1 contains the internal defect D.
  • the second arithmetic processing unit 24 determines that the internal defect echo height is less than the threshold value (No in step S60)
  • the second arithmetic processing unit 24 ends this routine. That is, if the echo height at each pixel P in the primary image M is sufficiently small and it is not necessary to recognize it as an internal defect D, this routine ends.
  • the process proceeds from step S70 to step S90.
  • the second arithmetic processing unit 24 executes the route calculation step as step S70.
  • the route calculation step the position of the surface 1a specified in the shape specifying step where the propagation time of the ultrasonic signal S from the probe 110 to the arbitrary pixel P is minimized is calculated, and the calculated position of the surface shape is calculated. This is a step in which the path to be passed is used as the propagation path of the ultrasonic signal S.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a propagation path of an ultrasonic signal from an arbitrary probe to an arbitrary pixel
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing an ultrasonic wave while reaching an arbitrary pixel from an arbitrary probe. It is explanatory drawing which shows an example of the waveform of a signal.
  • the coordinate axes are the directions e1 and e2
  • the coordinates of the arbitrary (i-th) probe 110i are (Z i1 and Z i2 )
  • the coordinates of the arbitrary pixel P k are (X k1 and X k2 ).
  • FIG. 6 shows the waveform of the ultrasonic signal S when there is an internal defect D at the position of an arbitrary pixel P k .
  • the ultrasonic signal S transmitted from the probe 110i is refracted on the surface 1a of the pipe 1 which is the boundary between the medium A and the medium B (time t1 in FIG. 6). It enters the inside of the welded portion 2 (medium B) and reaches the position of the pixel Pk (time t2 in FIG. 6).
  • the propagation time T until the ultrasonic signal S reaches the position of the pixel Pk from the probe 110i can be calculated by the following equation (1).
  • “Ca” in the formula (1) is the speed of sound in the medium A
  • “Cb” is the speed of sound in the medium B (pipe 1).
  • the coordinates of the arbitrary probe 110i (Z i1 , Z i2 ) and the coordinates of the arbitrary pixel P k (X k1 , X k2 ) are predetermined values, they are unknown values in the equation (1). Is only the surface coordinates of the pipe 1 (Y ki1 and Y ki2 ).
  • the ultrasonic signal S passes through the shortest propagation path from the probe 110i to the position of the pixel Pk . This is based on Fermat's principle.
  • the ultrasonic signal S is from the medium A to the inside of the pipe 1 (medium B) at the coordinates where the propagation time T calculated by the equation (1) is the minimum. It can be the position where it is incident on.
  • the coordinates of the arbitrary probe 110i (Z i1 , Z i2 ), the coordinates of the arbitrary pixel P k (X k1 , X k 2), and the surface coordinates of the pipe 1 (Y ki 1, Y ki 2) are all determined. Therefore, the transmission path of the ultrasonic signal S can be determined.
  • the second arithmetic processing unit 24 calculates all the propagation paths until the ultrasonic signal S transmitted from each probe 110 reaches each pixel P included in the calculation area according to the procedure for determining the propagation path. do.
  • the second arithmetic processing unit 24 executes the amplitude value synthesis step as step S80.
  • the amplitude value is synthesized by matching the timing and pixels in which the amplitude value is increasing with respect to the ultrasonic signal S data collected in the data acquisition step based on the propagation path calculated in the path calculation step. It is a step to do. That is, if the propagation path of the ultrasonic signal S to each pixel P is determined in the path calculation step, the propagation time T of the ultrasonic signal S to each pixel P is also determined based on the equation (1).
  • the timing at which the amplitude value is increasing (time t2 in the example shown in FIG. 6) and the propagation time calculated by the equation (1).
  • the second arithmetic processing unit 24 synthesizes the amplitude values of the ultrasonic signals S having the same propagation time T at the corresponding pixels P for all the ultrasonic signal S data collected by the FMC in the data acquisition step. ..
  • the second arithmetic processing unit 24 executes the secondary drawing step as step S90.
  • the secondary drawing step is a step of calculating the calculation result of drawing the inside of the pipe 1 by calculating the intensity value related to the amplitude value synthesized in the amplitude value synthesis step and mapping it to the calculation area. That is, the scan data collected in the data acquisition step is subjected to the synthesis processing of the ultrasonic signal S at the sound velocity corresponding to the region (mediums A and B) through which each ultrasonic signal S has passed, and the secondary image M'for scrutiny is performed. (For example, an image in which the range surrounded by the broken line in FIG. 2 is drawn) is drawn.
  • the shape portion and the inside of the pipe 1 are drawn with an accuracy closer to the real thing as compared with the primary image M.
  • the second arithmetic processing unit 24 transmits the secondary image M'drawing the inside of the pipe 1 to the calculation result display unit 31 of the operation / display unit 30.
  • the user can refer to the calculation result displayed on the calculation result display unit 31 and determine the presence or absence of an internal defect and its position with higher accuracy.
  • the presence or absence of an internal defect may be determined based on the echo height (dB) of the synthetic wave for each pixel P, as in step S90.
  • step S70 to step S90 is not limited to the above-mentioned method as long as the data synthesis processing is performed so that the sound velocity corresponds to the region through which the ultrasonic signal S passes.
  • a method of synthesizing received echoes in the frequency domain by an inverse scattering imaging method (ISIM) can also be used.
  • the phased array method or the vertical UT method may be used without being limited to the waveform synthesis processing by FMC and TFC.
  • the ultrasonic signal S is transmitted from the plurality of probes 110 to the pipe 1 (inspection object), and the ultrasonic signal reflected from the pipe 1 is transmitted.
  • the sound velocity of the ultrasonic signal S transmitted and received by the plurality of probes 110 in the step S1 in which S is received by the plurality of probes 110 and the data obtained by scanning the pipe 1 is collected, regardless of the area through which the ultrasonic signals S are transmitted and received.
  • the sound velocity is treated as a constant value of a predetermined value V regardless of the region through which the ultrasonic signal S passes, so that the primary image M is drawn without performing complicated calculations corresponding to the region through which the sound velocity passes. be able to.
  • the presence or absence of the internal defect D is evaluated by the primary image M drawn by a simple calculation. That is, first, the possibility that the internal defect D exists can be appropriately evaluated.
  • the existence of the internal defect D can be determined by a simple calculation process as compared with the case where the scanned image of the inspection area is drawn with high accuracy by a complicated calculation process. Can be evaluated. Therefore, it is possible to further reduce the calculation load in the flaw detection process of the inspection object by the ultrasonic inspection.
  • the predetermined value V is set to one sound velocity, but the present invention is not limited to this.
  • the predetermined value V of the sound velocity to be set regardless of the passed region may be a combination of a plurality of preset sound velocities, that is, a different value set for each preset range of the predetermined value.
  • a range may be set assuming the surface shape, the physical properties of the medium A, and the like, and different sound velocities may be set for each range.
  • the assumed boundary surface and the actual boundary surface deviate from each other, and there is a position where the portion of the medium A is drawn at a sound velocity suitable for the pipe 1 and the portion of the pipe 1 is drawn at a sound velocity suitable for the medium A.
  • a balanced primary image M based on the assumed shape can be drawn by a simple calculation based on a preset value.
  • the ultrasonic inspection method it is determined whether or not the shape portion can be recognized in the primary image M based on the position of the shape portion before the step of evaluating the presence or absence of the internal defect D. Further, the process after the step of drawing the primary image M by changing the predetermined value V of the sound velocity is repeated until it is determined that the shape portion can be recognized. With this configuration, the pipe 1 can be appropriately drawn in the primary image M drawn with the speed of sound as a predetermined value V.
  • the sound velocity is set to a value corresponding to each region through which the ultrasonic signal S passes, and the shape portion and the inside of the pipe 1 are set.
  • Steps S70 to S90 for drawing the included secondary image M' are further included.
  • step S10 to step S90 are executed in a series, but the process is not limited to this. Only the process of collecting the data of step S10 may be executed at the inspection site, and the processes of steps S20 to S90 may be performed later according to the instruction of the user.
  • step S60 of FIG. 3 the presence or absence of the internal defect D is evaluated based on whether or not the internal defect echo height of each pixel P is equal to or greater than the threshold value.
  • step S60 may be performed at the discretion of the user. That is, the primary image M is displayed on the operation / display unit 30, and the user visually confirms the position where the reflected echo height is high in the displayed primary image M, and determines the presence or absence of the internal defect D. May be good.
  • the processes from step S70 to step S90 may be executed by the user giving an instruction via, for example, the operation / display unit 30 when the user determines that the internal defect D exists.
  • step S40 of FIG. 3 the second arithmetic processing unit 24 determines whether or not the shape portion can be recognized.
  • step S40 may be performed at the discretion of the user. That is, the primary image M may be displayed on the operation / display unit 30, and the user may visually check the shape portion in the displayed primary image M to determine whether or not the shape portion can be recognized.
  • the processes from step S50 to step S90 may be executed by the user giving an instruction via, for example, the operation / display unit 30.
  • step S40 for determining whether or not the shape portion can be recognized even if the determination is made after updating the range in which the shape portion can be recognized by machine learning based on the database accumulated for the inspection target object. good. That is, the shape of the welded portion 2 may be different for each person in charge of constructing the welded portion 2 of the pipe 1. For example, depending on the person in charge, the welded portion 2 may become larger or smaller, so that the position of the surface 1a in the welded portion 2 may change depending on the person in charge. Therefore, every time the ultrasonic inspection of the present embodiment is performed, a database in which the position of the surface 1a is associated with the person in charge and stored is accumulated.
  • the range H1 in which the surface 1a is located may be appropriately updated for each person in charge, and it may be determined whether or not the surface 1a is within this range H1. Thereby, it becomes possible to more appropriately determine whether or not the surface 1a is drawn at an appropriate position.
  • the ultrasonic inspection method according to the second embodiment is different from the first embodiment in that the processing in the data acquisition step of step S10 in FIG. 3 is different. Therefore, the ultrasonic inspection device according to the second embodiment is not different from the ultrasonic inspection device of the first embodiment shown in FIG. 1 in terms of configuration, and thus the description thereof will be omitted.
  • the ultrasonic inspection method according to the second embodiment is executed by the calculation unit 20 according to the program stored in the storage unit 22.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of an amplitude change of an ultrasonic signal due to an internal defect in a pipe.
  • the amplitude value of the combined wave of the ultrasonic signal S is increasing due to an internal defect.
  • multiple echoes are generated as compared with the case of time t2 in FIG. 6, for example.
  • the transmitted ultrasonic signal S may be relatively strong not only in the first wave but also in the second and third waves depending on the damping characteristic of the probe 110.
  • the internal defect D for example, the internal defect D1 shown in FIG. 4
  • the shape portion that is, the surface 1a or the inner surface 1b are close to each other, the internal defect D and the shape portion are accurate. It may not be possible to distinguish them well.
  • scan data is collected by using the following method in the data collection step shown in step S10 of FIG. Specifically, when the control unit 21 transmits the ultrasonic signal S from each probe 110, the control unit 21 detects so that the highest frequency ultrasonic signal S in the effective frequency band of the probe is transmitted.
  • the pulse width of the voltage applied to the oscillator of the tentacle 110, that is, the pulsar 12 is set.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of the frequency band of the ultrasonic signal transmitted from the probe.
  • the probe 110 transmits an ultrasonic signal S having a frequency having a certain range.
  • the frequency f1 be the frequency at which the echo height (dB) of the ultrasonic signal S to be transmitted is maximized.
  • the frequency f1 is a center frequency that is the center of the entire frequency band shown in FIG.
  • the center frequency and the frequency f1 do not always match.
  • the frequency band corresponding to the range reduced by a predetermined value (generally, 6 (dB)) from the maximum echo height E1 by the decibel drop method is regarded as the effective frequency band of the probe 110. ..
  • the effective frequency band includes the center frequency (here, frequency f1).
  • FIG. 9 and 10 are explanatory views showing an example of a pulse of a voltage applied to a pulsar.
  • the voltage pulse when the voltage pulse is a square pulse, the smaller the pulse width, the higher the frequency of the ultrasonic signal S can be transmitted.
  • the voltage pulse may be a spike pulse, the damping may be increased, and a substantially half-wave ultrasonic signal S may be transmitted.
  • the ultrasonic signal S when the ultrasonic signal S is transmitted from each probe 110, the ultrasonic signal S having the highest frequency among the effective frequency bands of the probes is transmitted.
  • the pulse width of the voltage applied to the oscillator of the probe 110, that is, the pulsar 12 is set.
  • the ultrasonic signal S is set to a high frequency as much as possible within the effective frequency band and the wavelength is shortened, so that the resolution of the scan in the data acquisition step can be improved.
  • the internal defect D can be appropriately drawn in the primary image M.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an example of processing of the ultrasonic inspection method according to the third embodiment. Since the ultrasonic inspection apparatus according to the third embodiment is not different from the ultrasonic inspection apparatus of the first embodiment shown in FIG. 1 except that the process shown in FIG. 11 is executed, the description thereof will be omitted.
  • the ultrasonic inspection method according to the third embodiment is executed by the calculation unit 20 according to the program stored in the storage unit 22.
  • steps S62 and S64 are executed. Since the other processes from step S10 to step S90 are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the internal defect D is appropriately drawn in the primary image M as step S62. It is determined whether or not it has been done.
  • the internal defect D is appropriately drawn means that the internal defect D can be discriminated from the shape portion, that is, the surface 1a or the inner surface 1b. That is, when the internal defect D (for example, the internal defect D1 shown in FIG. 4) is too close to the shape portion (surface 1a), the internal defect D1 and the surface 1a are formed by the influence of the multiple echoes as described in the second embodiment. It may not be possible to distinguish properly.
  • the second arithmetic processing unit 24 when the distance from the shape portion of the pixel P whose internal defect echo height is equal to or greater than the threshold value is less than the first predetermined distance, the second arithmetic processing unit 24 has an appropriate internal defect D in the primary image M. It is determined that it is not drawn in. On the other hand, when the distance from the shape portion of the pixel P whose internal defect echo height is equal to or greater than the threshold value is equal to or greater than the first predetermined distance, the second arithmetic processing unit 24 has an appropriate internal defect D in the primary image M. It is determined that it is drawn in.
  • step S64 a plurality of internal defects D are arranged according to the positions of the internal defects D.
  • the pulse width of the voltage applied to the probe 110 is changed.
  • the pulse width of the voltage applied to the oscillator of the probe 110 that is, the pulsar 12 so that the high frequency ultrasonic signal S is transmitted.
  • the second arithmetic processing unit 24 repeats the processing after step S10 until it is determined in step S62 that the internal defect D is properly drawn.
  • the pulse width of the voltage may be set gradually smaller from the initial value within the range of the effective frequency band of the probe 110, or the probe may be set gradually smaller as in the second embodiment.
  • the ultrasonic signal S having the highest frequency among the 110 effective frequency bands may be set to be transmitted.
  • the ultrasonic signal S is within the effective frequency band of the probe 110 until it is determined that the internal defect D is properly drawn.
  • the process of step S1 and subsequent steps of acquiring data by changing the pulse width of the voltage applied to the probe 110 is repeated so that Further, when the pulse width is changed, the closer the internal defect D is to the shape portion, the higher the frequency of the ultrasonic signal S transmitted from the probe 110 tends to be.
  • the internal defect D can be appropriately drawn in the primary image M.
  • step S60 when the user visually confirms whether or not the internal defect D exists in the primary image M, the presence or absence of the internal defect D can be more easily evaluated.
  • the determination as to whether or not the internal defect D is properly drawn in the primary image M in step S62 is not limited to the one based on the distance between the internal defect D and the shape portion.
  • the ultrasonic signal S reaches the internal defect D.
  • the internal defect echo height which is the echo height of the reflected wave, will not be a sufficient value due to attenuation.
  • the second arithmetic processing unit 24 internally moves the pixel P into the primary image M. It is determined that the defect D is not drawn properly.
  • the second arithmetic processing unit 24 internally moves the pixel P in the primary image M. It is determined that the defect D is properly drawn.
  • the process of step S64 aims to suppress the attenuation of the ultrasonic signal S as much as possible and search a wider range, so that the low frequency ultrasonic signal S is transmitted.
  • the pulse width of the voltage applied to the oscillator of the probe 110 that is, the pulsar 12
  • the pulse width of the voltage applied to the oscillator of the probe 110 may be set to be large.
  • the change in the pulse width may tend to lower the frequency of the ultrasonic signal transmitted from the probe 110 as the distance between the internal defect D and the probe 110 increases.
  • the internal defect D can be appropriately drawn in the primary image M.
  • step S60 when the user visually confirms whether or not the internal defect D exists in the primary image M, the presence or absence of the internal defect D can be more easily evaluated.
  • the step S62 for determining whether or not the internal defect D is appropriately drawn may be performed at the user's discretion. That is, the primary image M is displayed on the operation / display unit 30, the user visually confirms the portion where the reflected echo height is high in the displayed primary image M, and the internal defect D is appropriately drawn. You may judge whether or not it is.
  • the processes of steps S62 and S70 to S90 may be executed by the user giving an instruction via, for example, the operation / display unit 30.
  • FIG. 12 is a schematic view showing an example of a main part of the ultrasonic inspection apparatus according to the fourth embodiment.
  • the ultrasonic inspection apparatus shown in FIG. 12 includes a matrix array probe 61 in which a plurality of probes 110 are arranged in a matrix array shape in a three-dimensional plane. Since the other device configurations of the ultrasonic inspection device according to the third embodiment are the same as those of the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • N probes 110 are arranged side by side in N rows. Therefore, when the data acquisition step of step S1 shown in FIG. 3 is executed using the matrix array probe 61, N ⁇ N matrix type data are collected for each column of the ultrasonic signal S. That is, in all the probes 110, N ⁇ N ⁇ N data will be collected, and N ⁇ N ⁇ N data about this ultrasonic signal S will be used for the pipe 1 in the ultrasonic signal S. It will be the scanned data.
  • the calculation unit 20 executes the data synthesis process shown in FIGS. 3 and 11 using N ⁇ N ⁇ N data of the ultrasonic signal S described above. With this configuration, the data synthesis step can be executed in the three-dimensional space, and the drawing result inside the pipe 1 can be obtained with high accuracy in a wider range. In addition, scattered echoes from internal defects can be obtained satisfactorily.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of a configuration for applying a voltage to the pulsars of a plurality of probes of the matrix array probe.
  • the plurality of probes 110 of the matrix array probe 61 are arranged side by side in the width direction of the element and in the direction orthogonal to the width direction.
  • the direction orthogonal to the width direction is referred to as the first arrangement direction X
  • the width direction is referred to as the second arrangement direction Y.
  • the plurality of probes 110 are assigned different channels ch 1 to channel ch N so that different voltages can be applied to each probe 110 in the first arrangement direction X.
  • Different power supply units 70 are connected to channel ch 1 to channel ch N , and are controlled independently of each other. Therefore, the ultrasonic signal S transmitted from the probe 110 of the channel ch 1 to the channel ch N can control the delay time of the ultrasonic signal S for each channel.
  • the plurality of probes 110 are assigned the same channel in the second arrangement direction Y orthogonal to the first arrangement direction X.
  • the ultrasonic waves of the oscillation source are branched and output, and the received ultrasonic waves are output. It can be focused and detected, and a wide range of flaw detection can be performed at once while suppressing an increase in the target of signal processing, that is, the number of channels.
  • the delay time of the ultrasonic signal S cannot be controlled for each channel. Therefore, in the second arrangement direction Y, a variable resistor R and a variable capacitor C for changing the applied voltage are connected to each probe 110. Thereby, in the same channel, for example, channel ch 1 , it is possible to control the phase delay of the voltage applied to each probe 110 by adjusting the resistance value of the variable resistor R and the capacitance of the variable capacitor C. Will be. As a result, the delay time of the ultrasonic signal S can be controlled for each probe 110 even in the second arrangement direction Y.
  • the delay time of the ultrasonic signal S is controlled for each probe 110 in both the first arrangement direction X and the second arrangement direction Y, and beam focusing is performed. Can be done. This makes it possible to perform beam focusing without being subject to structural restrictions (restrictions on increased production), as compared with the case where beam focusing is performed by imparting a curvature to the matrix array probe 61. Further, by setting only the first arrangement direction X as the direction in which the channel ch N is assigned from the channel ch 1 , the number of channels can be set to only N. As a result, control can be simplified and cost reduction can be achieved by simplifying the device configuration as compared with the case where channels are assigned to all N ⁇ N probes 110.
  • beam focusing is performed again so that, for example, when an internal defect D is detected in the primary image M of the first to third embodiments, beam focusing is performed toward the internal defect D. It may be used for control such as executing the process from S1 and drawing the internal defect D more appropriately.
  • the variable resistor R and the variable capacitor C by providing the variable resistor R and the variable capacitor C and controlling the delay time, it is possible to detect with higher resolution, but the delay time is generated between the probes of the same channel.
  • the configuration may be such that the circuit components to be used are not arranged.
  • ultrasonic waves emitted from multiple probes can be physically focused at one point, or a wide area can be detected at once. ..

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Abstract

超音波検査による検査対象物の探傷処理において、計算負荷をより低減させる。超音波検査方法は、複数の探触子から検査対象物へと超音波信号を送信し、前記検査対象物から反射した超音波信号を前記複数の探触子で受信して、前記検査対象物をスキャンしたデータを収集するステップ（Ｓ１０）と、前記複数の探触子で送受信された超音波信号について、通過する領域に関わらず音速を所定値に設定して、スキャンした前記データに基づいて前記検査対象物の形状部および内部を含む一次画像を描画するステップ（Ｓ２０）と、前記一次画像内で、前記検査対象物の内部欠陥の有無を評価するステップ（Ｓ６０）と、を備える。

Description

超音波検査方法、超音波検査装置およびプログラム
　本開示は、超音波検査方法、超音波検査装置およびプログラムに関する。
　従来、超音波信号により検査対象物をスキャンし、検査対象物の内部欠陥を探傷する検査手法に関する技術が知られている。例えば、特許文献１には、被検体の表面形状の情報を取得し、取得した表面形状の情報に基づいて複数の振動子から被検体に向けて発せられる超音波信号の遅延時間を設定することにより、超音波信号を被検体内部の所望の位置に収束させる超音波探傷方法が開示されている。
特開２００７－１７０８７７号公報
　超音波検査においては、検査対象物をスキャンしたデータの合成処理に要する計算負荷が大きく、処理時間も長くなりがちである。特に、現場においてリアルタイムで検査を行う場合、速やかに検査作業を完了することが望まれる。また、検査対象物のスキャンデータを先に取得した上で、後からデータの合成処理を行う場合であっても、処理時間や処理に要するコスト削減等の観点から、計算負荷の低減を図ることが好ましい。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、超音波検査による検査対象物の探傷処理において、計算負荷をより低減させることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の超音波検査方法は、複数の探触子から検査対象物へと超音波信号を送信し、前記検査対象物から反射した超音波信号を前記複数の探触子で受信して、前記検査対象物をスキャンしたデータを収集するステップと、前記複数の探触子で送受信された超音波信号について、通過する領域に関わらず音速を所定値に設定して、スキャンした前記データに基づいて前記検査対象物の形状部および内部を含む一次画像を描画するステップと、前記一次画像内で、前記検査対象物の内部欠陥の有無を評価するステップと、を備える。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の超音波検査装置は、超音波信号を伝播させる媒質を介して、前記検査対象物へと超音波信号を送信し、前記検査対象物から反射した超音波信号を受信する複数の探触子と、前記複数の探触子を用いて、前記検査対象物を超音波信号でスキャンしたデータを収集し、収集した超音波信号のデータを処理して合成する演算処理部とを備え、前記演算処理部は、前記複数の探触子から検査対象物へと超音波信号を送信し、前記検査対象物から反射した超音波信号を前記複数の探触子で受信して、前記検査対象物をスキャンしたデータを収集し、前記複数の探触子で送受信された超音波信号について、通過する領域に関わらず音速を所定値に設定して、スキャンした前記データに基づいて前記検査対象物の形状部および内部を含む一次画像を描画し、前記一次画像内で、前記検査対象物の内部欠陥の有無を評価する。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のプログラムは、複数の探触子から検査対象物へと超音波信号を送信し、前記検査対象物から反射した超音波信号を前記複数の探触子で受信して、前記検査対象物をスキャンしたデータを収集するステップと、前記複数の探触子で送受信された超音波信号について、通過する領域に関わらず音速を所定値に設定して、スキャンした前記データに基づいて前記検査対象物の形状部および内部を含む一次画像を描画するステップと、前記一次画像内で、前記検査対象物の内部欠陥の有無を評価するステップと、をコンピュータに実行させる。
　本発明にかかる超音波検査方法、超音波検査装置およびプログラムは、超音波検査による検査対象物の探傷処理において、計算負荷をより低減させるという効果を奏する。
図１は、実施形態にかかる超音波検査装置の概略構成を示すブロック図である。 図２は、検査対象物の一例を示す説明図である。 図３は、実施形態にかかる超音波検査方法の処理手順を示すフローチャートである。 図４は、一次描画ステップで作成された一次画像の一例を示す説明図である。 図５は、任意の探触子から任意のピクセルまでの超音波信号の伝播経路の一例を示す説明図である。 図６は、任意の探触子から任意のピクセルまで到達する間の超音波信号の波形の一例を示す説明図である。 図７は、配管内の内部欠陥における超音波信号の振幅変化の一例を示す説明図である。 図８は、探触子から送信される超音波信号の周波数帯の一例を示す説明図である。 図９は、パルサーへと印加する電圧のパルスの一例を示す説明図である。 図１０は、パルサーへと印加する電圧のパルスの一例を示す説明図である。 図１１は、第三実施形態にかかる超音波検査方法の処理の一例を示すフローチャートである。 図１２は、第四実施形態にかかる超音波検査装置の要部の一例を示す模式図である。 図１３は、マトリクスアレイプローブの複数の探触子のパルサーに電圧を印加するための構成の一例を示す模式図である。
　以下に、本発明にかかる超音波検査方法、超音波検査装置およびプログラムの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
［第一実施形態］
　図１は、実施形態にかかる超音波検査装置の概略構成を示すブロック図である。また、図２は、検査対象物の一例を示す説明図である。本実施形態において、検査対象物は、溶接部２において互いに接続された配管１である。配管１は、表面１ａおよび内面１ｂを有しており、溶接部２は、配管１の表面１ａよりも突出する余剰盛り部分を有している。なお、本実施形態において、「配管１の表面１ａ」は、溶接部２の表面も含むものとする。以下の説明において、配管１の表面１ａおよび内面１ｂを、適宜、配管１の「形状部」と称する。なお、検査対象物が配管１とは異なり、内面１ｂを有さない場合、形状部は、検査範囲内におけるすべての表面部分、または表面部分および表面部分と対向する裏面部分を意味するものとする。
（超音波検査装置）
　超音波検査装置１００は、検査対象物の内部欠陥を検出する（探傷する）ための検査装置（探傷装置）である。本実施形態において、超音波検査装置１００は、配管１の溶接部２における内部欠陥を検出する。本実施形態にかかる超音波検査装置１００は、図１に示すように、探傷器１０と、計算部２０と、操作・表示部３０とを備える。
（探傷器）
　探傷器１０は、リニアアレイプローブ１１と、パルサー（振動子）１２と、レシーバー１３と、データ記憶部１４と、制御素子切替部１５とを有する。リニアアレイプローブ１１は、図２に示すように、複数（Ｎ個）の探触子１１０を有する。本実施形態において、複数の探触子１１０は、リニアアレイ型に配置される。なお、複数の探触子１１０の配置構成は、これに限られない。以下の説明では、ｉ番目（ｉは、１からＮまでの整数）の探触子１１０を探触子１１０ｉと称する。各探触子１１０は、発信器としてのパルサー１２および受信器としてのレシーバー１３に接続されている。探触子１１０と検査対象物としての配管１との間には、超音波信号Ｓを伝播可能な媒質Ａで満たされている。各探触子１１０は、図１の白抜き矢印に示すように、パルサー１２から発信される超音波信号Ｓを検査対象物としての配管１の溶接部２へと、媒質Ａを介して送信する。また、各探触子１１０は、媒質Ａを介して、配管１の溶接部２から反射してきた超音波信号Ｓを受信して、レシーバー１３へと送る。レシーバー１３へと送られた超音波信号Ｓは、データ記憶部１４で記憶される。制御素子切替部１５は、後述する計算部２０の制御部２１からの指示に従って、複数の探触子１１０のうち、パルサー１２からの超音波信号Ｓを発信させる探触子１１０を切り替える。
　探触子１１０と検査対象物としての配管１との間を満たす媒質Ａは、超音波を伝播可能なものであれば、いかなるものであってもよい。媒質Ａは、例えば超音波透過ゲル、水等を用いることができる。媒質Ａとして例えば超音波透過ゲルを用いた場合、配管１の表面に超音波透過ゲルのポケットを適切な力で押しつけて当接させることで、溶接部２が複雑な形状であったとしても、超音波透過ゲルが溶接部２の形状に応じて変形する。それにより、配管１とリニアアレイプローブ１１との間を隙間なく媒質Ａで満たすことができる。ここでは、説明の簡略化のため、探触子１１０と配管１との間が単一の媒質Ａで満たされているものとする。それにより、リニアアレイプローブ１１と配管１との間で、媒質Ａを介して超音波信号Ｓが伝播される。
（計算部）
　計算部２０は、本実施形態において、探傷器１０とは別体に設けられ、探傷器１０に接続された演算処理装置である。計算部２０は、例えば外部接続のパーソナルコンピュータである。なお、計算部２０は、探傷器１０と一体に設けられてもよい。計算部２０は、制御部２１と、記憶部２２と、第一演算処理部２３と、第二演算処理部２４とを有する。
（制御部）
　制御部２１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）などで構成された演算処理装置である。制御部２１は、探傷器１０の制御素子切替部１５と、記憶部２２と、第二演算処理部２４と、後述する操作・表示部３０の検査条件設定部３２に接続されている。制御部２１は、記憶部２２に記憶されているプログラムをメモリにロードして、プログラムに含まれる命令を実行する。より詳細には、制御部２１は、検査条件設定部３２から、ユーザーにより設定される検査条件の情報を取得する。制御部２１は、取得した検査条件の情報に基づいて、制御素子切替部１５を制御して、リニアアレイプローブ１１の各探触子１１０から順次、検査対象物としての配管１へと超音波信号Ｓを発信させ、配管１から反射した超音波信号Ｓのデータ収集を行う。制御部２１は、データ収集が終了すると、第二演算処理部２４へと、収集したデータの各種処理の実行を命令する。
（データ収集手法）
　本実施形態において、超音波信号Ｓのデータ収集には、いわゆるフルマトリクスキャプチャー（以下、「ＦＭＣ」と称する。）による手法が用いられる。ＦＭＣとは、１つの探触子１１０から発せられて検査対象物から反射した超音波信号Ｓをすべての探触子１１０で受信する手順を、すべての探触子１１０において行うデータ収集法である。より詳細には、制御部２１は、リニアアレイプローブ１１の複数の探触子１１０のうちの一つから配管１へと超音波信号Ｓを発信させる。そして、配管１から反射してきた超音波信号Ｓは、すべての探触子１１０で受信され、レシーバー１３を介してデータ記憶部１４で記憶される。このとき、リニアアレイプローブ１１の複数の探触子１１０の個数をＮ個とすれば、データ記憶部１４には、配管１から反射した超音波信号ＳについてＮ個のデータが記憶される。次に、制御部２１は、前回のタイミングで超音波信号Ｓを発生させた探触子１１０とは異なる探触子１１０から、同様に超音波信号Ｓを発信させる。その結果、データ記憶部１４には、配管１から反射してきた超音波信号Ｓについて、新たにＮ個のデータが記憶される。この処理は、Ｎ個の探触子１１０のすべてから超音波信号Ｓが発信されるまで繰り返される。その結果、データ記憶部１４には、配管１から反射した超音波信号ＳについてＮ×Ｎ個のマトリックス型のデータが記憶されることになる。この超音波信号ＳについてのＮ×Ｎ個のマトリックス型データが、配管１を超音波信号Ｓでスキャンしたデータとなる。
（記憶部）
　記憶部２２は、超音波検査装置１００における各種処理に要するデータ（プログラム）を記憶する。記憶部２２は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ　Ｍｅｍｏｒｙ）などの半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスクなどの記憶装置である。記憶部２２は、探傷器１０のデータ記憶部１４と、第一演算処理部２３と、第二演算処理部２４とに接続されている。記憶部２２は、上述したＦＭＣにより収集されたＮ×Ｎ個の超音波信号Ｓのデータをデータ記憶部１４から受信して記憶する。記憶部２２は、記憶した超音波信号Ｓのデータを第一演算処理部２３および第二演算処理部２４の要請に応じて、これらに送信する。
　また、本実施形態において、記憶部２２は、後述する超音波検査方法で用いる超音波信号Ｓの音速の所定値Ｖを記憶している。所定値Ｖは、複数のパターンが記憶されている。所定値Ｖは、例えば、探触子１１０と配管１との間に満たされた媒質Ａ中での音速、配管１の内部での音速、これらの音速の間の任意の値などであり、ユーザーにより予め設定される。なお、所定値Ｖは、予め複数のパターンとして記憶されるものでなくてもよい。すなわち、所定値Ｖは、超音波検査を行うタイミングで、後述する操作・表示部３０を介してユーザーにより任意の値が入力されるものであってもよい。
（第一演算処理部）
　第一演算処理部２３は、例えばＣＰＵにより構成された演算処理装置である。第一演算処理部２３は、記憶部２２と、第二演算処理部２４と、操作・表示部３０の計算条件設定部３３と、計算結果表示部３１とに接続されている。第一演算処理部２３は、記憶部２２に記憶されているプログラムをメモリにロードして、プログラムに含まれる命令を実行する。第一演算処理部２３は、計算条件設定部３３から検査条件に基づいて設定される計算条件の情報を取得する。第一演算処理部２３は、取得した計算条件を第二演算処理部２４に送信する。また、第一演算処理部２３は、第二演算処理部２４で計算された結果を計算結果表示部３１に送信する。
（第二演算処理部）
　第二演算処理部２４は、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）により構成された演算処理装置である。第二演算処理部２４は、制御部２１と、記憶部２２と、第一演算処理部２３とに接続されている。本実施形態において、第二演算処理部２４は、いわゆるＧＰＵにより、ＧＰＵを用いて画像作成処理以外の処理も行う。それにより、計算速度を向上させることができる。ＧＰＵは、少なくとも一つ必要であるが、複数のＧＰＵを並列して使用することも可能である。第二演算処理部２４は、記憶部２２から、上述したＦＭＣにより収集されたＮ×Ｎ個の超音波信号Ｓのデータを受信する。第二演算処理部２４は、制御部２１からの命令および第一演算処理部２３からの計算条件の情報に応じて、Ｎ×Ｎ個の超音波信号Ｓのデータ、すなわち配管１をスキャンしたデータについて、トータルフォーカス法（以下、「ＴＦＭ」と称する。）により処理して合成し、合成結果に基づいて配管１の内部を描画した計算結果を作成する。ＴＦＭは、ＦＭＣにより収集された超音波信号Ｓのデータを解析し、超音波信号Ｓを合成する種々の手法である。
　第二演算処理部２４は、図２に示すように、格子状に区切られた複数のピクセルＰを含む計算領域において、ピクセルＰごとに、ＦＭＣにより収集されたＮ×Ｎ個の超音波信号Ｓの振幅値を上記ＴＦＭによって合成する処理を行う。本実施形態において、複数のピクセルＰは、検査対象物である配管１の表面１ａの延在方向（図２の左右方向）である方向ｅ１と、配管１の表面１ａの延在方向と直交する方向（図２の上下方向）である方向ｅ２とに沿って、格子状に区切られている。なお、図２で示す複数のピクセルＰは、計算領域の一部を示すものである。実際には、配管１の内部領域のみならず、リニアアレイプローブ１１から配管１の表面１ａの間の領域、および、配管１の内面１ｂを含む領域についても、同様に複数のピクセルＰに区切られた計算領域である。第二演算処理部２４は、作成した計算結果を第一演算処理部２３へと送信する。
（操作・表示部）
　操作・表示部３０は、検査結果を表示するための表示機能と、ユーザーインターフェースとしての入力操作機能とを兼ね備えた装置である。操作・表示部３０は、例えばタッチパネル式のディスプレイを用いることができる。操作・表示部３０は、本実施形態において、探傷器１０とは別体に設けられ、計算部２０に接続されている。なお、操作・表示部３０は、探傷器１０と一体に設けられてもよい。また、操作・表示部３０は、タッチパネル式のディスプレイに限られず、検査結果を表示するための表示機能と、ユーザーインターフェースとしての操作機能とを別体に設けるものであってもよい。
　操作・表示部３０は、図１に示すように、計算結果表示部３１と、検査条件設定部３２と、計算条件設定部３３とを有する。計算結果表示部３１は、計算部２０の第一演算処理部２３に接続されている。計算結果表示部３１は、第二演算処理部２４により計算されて第一演算処理部２３から受信した計算結果、すなわち配管１の内部の描画結果をユーザーに対して表示する。
　検査条件設定部３２は、ユーザーが検査条件を設定するユーザーインターフェースである。検査条件は、例えば、リニアアレイプローブ１１の複数の探触子１１０の配置構成、媒質Ａの種類といった情報を含む。また、検査条件は、例えば、検査対象物が配管１の溶接部２であること、配管１のサイズ（肉厚）、配管１を構成する材料の種類といった情報を含む。
　計算条件設定部３３は、ユーザーから入力された検査条件に基づいて、計算条件を設定し、計算部２０の第一演算処理部２３へと送信する。計算条件は、上記検査条件の情報に応じて第二演算処理部２４で演算処理を行う際に必要となる各種条件である。計算条件は、例えば、図２に複数のピクセルＰで一部を模式的に示す計算領域の情報を含む。
（超音波検査方法）
　次に実施形態にかかる超音波検査方法の処理手順について説明する。図３は、実施形態にかかる超音波検査方法の処理手順を示すフローチャートである。図３に示す処理手順は、計算部２０の制御部２１、第一演算処理部２３および第二演算処理部２４が記憶部２２に記憶されたプログラムを実行することにより行われる。図３に示す処理手順は、探傷器１０を配管１の溶接部上の所定位置に位置決めした状態で実行される。
　計算部２０は、ステップＳ１０として、制御部２１によりデータ収集ステップ（データ収集処理）を実行する。データ収集ステップは、上記ＦＭＣにより、検査対象物としての配管１を超音波信号でスキャンするステップである。上述したように、制御部２１は、１つの探触子１１０から発せられて検査対象物から反射した超音波信号をすべての探触子１１０で受信する手順を、すべての探触子１１０において行う。これにより、データ記憶部１４には、配管１から反射してきた超音波信号、すなわち配管１をスキャンしたデータについて、Ｎ×Ｎ個のマトリックス型のデータが記憶される。計算部２０は、配管１のスキャンデータを収集すると、以下の処理によりデータ合成する。以下の処理は、制御部２１の命令により、第二演算処理部２４で実行される。
　次に、計算部２０は、ステップＳ２０として、第二演算処理部２４により、一次描画ステップを実行する。一次描画ステップは、データ収集ステップにおいて、複数の探触子１１０で送受信された超音波信号Ｓについて、通過する領域に関わらず音速を所定値Ｖに設定して、スキャンしたデータに基づいて配管１の形状部および内部を含む一次画像Ｍを描画するステップである。図４は、一次描画ステップで作成された一次画像の一例を示す説明図である。図４に例示する一次画像Ｍは、データ収集ステップでＦＭＣにより収集した超音波信号Ｓの振幅値を、振幅値が増大しているタイミングおよびピクセルＰの位置を合わせて合成し、合成した振幅値に関連した強度値を算出して計算領域にマッピングすることで、描画することができる。このとき、配管１の内部欠陥でも、超音波信号Ｓが反射されて振幅値が増大することから、図４に示すように、内部欠陥Ｄも同時に描画される。
　一次描画ステップは、周知のＴＦＭによる手法を用いて実行することができる。また、一次描画ステップは、ＴＦＭ法以外の手法を用いて実行することも可能である。一次描画ステップは、例えば、逆散乱イメージング法（Ｉｎｖｅｒｓｅ　Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ　Ｉｍａｇｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄ：ＩＳＩＭ）により、受信エコーを周波数領域で合成する手法を用いることもできる。また、ＦＭＣおよびＴＦＭによる波形再合成処理に限らず、フェーズドアレイ法や垂直ＵＴ法を用いてもよい。
　ここで、一次描画ステップでは、複数の探触子１１０で送受信された超音波信号Ｓについて、通過する領域に関わらず音速を所定値Ｖに設定した上で、一次画像Ｍを描画する。「通過した領域に関わらず音速を所定値Ｖに設定」とは、探触子１１０で送受信された超音波信号Ｓが、媒質Ａおよび配管１の内部のいずれの領域を通過していようとも、その音速が所定値Ｖであると仮定することを意味する。音速の所定値Ｖは、記憶部２２に記憶された複数のパターンから選択される。本実施形態において、音速の所定値Ｖは、複数の探触子１１０と配管１との間に満たされた媒質Ａ内での音速が設定されるものとする。なお、音速の所定値Ｖは、例えば配管１の内部での音速といった他の値が設定されてもよい。また、音速の所定値Ｖは、ユーザーにより検査条件設定部３２を介して複数のパターンのなかから選択されてもよいし、任意の値が入力されてもよい。
　本実施形態では、超音波信号Ｓの音速を一定の所定値Ｖに設定することで、一次画像Ｍでの配管１は、図４に示すように、実際の形状（図２に示す形状）とは異なるものとなる。すなわち、リニアアレイプローブ１１と配管１との間に満たされた媒質Ａに対して、固体である配管１の内部（以下、適宜、「媒質Ｂ」と称して説明する）では、通過する超音波信号Ｓの実際の音速が小さくなる。そのため、媒質Ａの音速にあわせて所定値Ｖを設定して一次画像Ｍを描画した場合、計算上で超音波信号Ｓが媒質Ｂを通過する時間が実際の時間よりも短くなる。その結果、図４に示すように、配管１の内部、すなわち表面１ａから内面１ｂまでの領域は、実際の形状よりも上下方向に縮小して描画される。
　次に、第二演算処理部２４は、ステップＳ３０として、形状特定ステップを実行する。形状特定ステップは、一次画像Ｍにおいて、配管１の形状部すなわち表面１ａおよび内面１ｂを特定するステップである。具体的には、一次画像Ｍにいて、複数のピクセルＰのうち、方向ｅ２に沿って並ぶものの中から、ピクセル強度が最大となるピクセルＰを抽出し、抽出したピクセルＰを配管１の表面１ａまたは内面１ｂの位置として特定する。すなわち、表面１ａまたは内面１ｂで反射した超音波信号Ｓの強さを表す指標として、ピクセル強度を用いることで、表面１ａおよび内面１ｂを容易に特定することができる。なお、表面１ａと内面１ｂとの区別および表面１ａ、内面１ｂと内部欠陥Ｄとの区別は、複数の探触子１１０とピクセル強度が最大となるピクセルＰとの距離に基づいて判断することができる。
　次に、第二演算処理部２４は、ステップＳ４０として、一次画像Ｍにおいて、配管１の形状部を認識できるか否かを判定する。すなわち、ステップＳ３０の形状特定ステップで特定した一次画像Ｍ内の表面１ａおよび内面１ｂの位置が設計範囲内であるか否かを判定する。ここで、「設計範囲」は、予め表面１ａが位置すると予測される範囲Ｈ１と、内面１ｂが位置すると予測される範囲Ｈ２とであり、リニアアレイプローブ１１（探触子１１０）から配管１までの距離、配管１の肉厚、音速の所定値Ｖに基づいて設定することができる。したがって、ステップＳ４０において、第二演算処理部２４は、表面１ａが範囲Ｈ１に位置しており、かつ、内面１ｂが範囲Ｈ２に位置している場合には、形状部を認識できると判定する。また、第二演算処理部２４は、表面１ａが範囲Ｈ１に位置していない、または、内面１ｂが範囲Ｈ２に位置していない場合には、形状部を認識できないと判定する。
　第二演算処理部２４は、一次画像Ｍにおいて、配管１の形状部を認識できないと判定した場合（ステップＳ４０でＮｏ）、ステップＳ５０として、音速の所定値Ｖを変更する。ここでの音速の所定値Ｖの変更は、予め記憶部２２に複数のパターン記憶された所定Ｖ１の中から、自動的に選択されてもよいし、ユーザーにより検査条件設定部３２を介して選択されてもよい。また、ユーザーにより任意の値が設定されてもよい。その後、第二演算処理部２４は、ステップＳ４０で、配管１の形状部を認識できると判定されるまで、ステップＳ２０以降の処理を繰り返す。
　第二演算処理部２４は、配管１の形状部を認識できると判定した場合（ステップＳ４０でＹｅｓ）、ステップＳ６０に進み、一次画像Ｍ内で配管１の内部欠陥の有無を評価する。より詳細には、図３に示すように、配管１の内部欠陥エコー高さが閾値以上であるか否かを判定する。閾値は、過去の検査実績等に基づいて、これを超えるエコー高さの場合に内部欠陥として認識すべき値として、ユーザーにより予め設定される。ここで、内部欠陥エコー高さは、一次画像Ｍを描画する際に、ピクセルＰの位置で合成した超音波信号の振幅値（ｄＢ）を意味する。ただし、表面１ａおよび内面１ｂとして特定したピクセルＰでの振幅値は、除外される。ステップＳ６０では、一次画像ＭにおけるすべてのピクセルＰについて判定され、エコー高さ（振幅値）が閾値以上である場合、その位置に内部欠陥Ｄがあると判定される。それにより、配管１に内部欠陥Ｄが含まれるか否かが評価される。
　第二演算処理部２４は、内部欠陥エコー高さが閾値未満であると判定した場合（ステップＳ６０でＮｏ）、本ルーチンを終了する。すなわち、一次画像Ｍ内での各ピクセルＰでのエコー高さが十分に小さい値のものだけであり、内部欠陥Ｄとして認識する必要がない場合、本ルーチンが終了する。一方、第二演算処理部２４は、内部欠陥エコー高さが閾値以上であると判定した場合（ステップＳ６０でＹｅｓ）、ステップＳ７０からステップＳ９０の処理に進む。
　第二演算処理部２４は、ステップＳ７０として、経路算出ステップを実行する。経路算出ステップは、形状特定ステップで特定した表面１ａのうち、探触子１１０から任意のピクセルＰまでの超音波信号Ｓの伝播時間が最小となる位置を算出し、算出した表面形状の位置を通る経路を超音波信号Ｓの伝播経路とするステップである。
　図５および図６を参照しながら、経路算出ステップの詳細について説明する。図５は、任意の探触子から任意のピクセルまでの超音波信号の伝播経路の一例を示す説明図であり、図６は、任意の探触子から任意のピクセルまで到達する間の超音波信号の波形の一例を示す説明図である。図５において、座標軸を方向ｅ１，ｅ２としたとき、任意（ｉ番目）の探触子１１０ｉの座標を（Ｚｉ１，Ｚｉ２）とし、任意のピクセルＰｋの座標を（Ｘｋ１，Ｘｋ２）とし、超音波信号Ｓが通過する配管１の表面座標を（Ｙｋｉ１，Ｙｋｉ２）とする。また、図６においては、任意のピクセルＰｋの位置において内部欠陥Ｄがあった場合の超音波信号Ｓの波形を示す。
　図５および図６に示すように、探触子１１０ｉから発信された超音波信号Ｓは、媒質Ａと媒質Ｂとの境界である配管１の表面１ａにおいて屈折し（図６の時刻ｔ１）、溶接部２の内部（媒質Ｂ）へと入射し、ピクセルＰｋの位置に到達する（図６の時刻ｔ２）。このとき、超音波信号Ｓが探触子１１０ｉからピクセルＰｋの位置に到達するまでの伝播時間Ｔは、次式（１）により算出することができる。式（１）中の“Ｃａ”は、媒質Ａにおける音速であり、“Ｃｂ”は、媒質Ｂ（配管１）における音速である。
　Ｔ＝Ｓｑｒｔ（（Ｚｉ１－Ｙｋｉ１）２＋（Ｚｉ２－Ｙｋｉ２）２）／Ｃａ＋Ｓｑｒｔ（（Ｙｋｉ１－Ｘｋ１）２＋（Ｙｋｉ２－Ｘｋ２）２）／Ｃｂ　…（１）
　いま、任意の探触子１１０ｉの座標（Ｚｉ１，Ｚｉ２）および任意のピクセルＰｋの座標（Ｘｋ１，Ｘｋ２）は予め定められる値であるため、式（１）中で未知の値は配管１の表面座標（Ｙｋｉ１，Ｙｋｉ２）のみである。ここで、超音波信号Ｓは、探触子１１０ｉからピクセルＰｋの位置に到達するまでに最短となる伝播経路を通ると考えることができる。これは、フェルマーの原理に基づくものである。したがって、形状特定ステップにおいて特定した配管１の表面座標のうち、式（１）で算出される伝播時間Ｔが最小となる座標を、超音波信号Ｓが媒質Ａから配管１の内部（媒質Ｂ）に入射した位置とすることができる。これにより、任意の探触子１１０ｉの座標（Ｚｉ１，Ｚｉ２）、任意のピクセルＰｋの座標（Ｘｋ１，Ｘｋ２）および配管１の表面座標（Ｙｋｉ１，Ｙｋｉ２）のすべてが定まるため、超音波信号Ｓの伝達経路を決定することができる。第二演算処理部２４は、上記伝播経路の決定手順に従って、各探触子１１０から発信された超音波信号Ｓが、計算領域に含まれる各ピクセルＰに到達するまでの伝播経路を、すべて算出する。
　第二演算処理部２４は、ステップＳ８０として、振幅値合成ステップを実行する。振幅値合成ステップは、データ収集ステップで収集した超音波信号Ｓのデータについて、経路算出ステップで算出した伝播経路に基づいて、振幅値が増大しているタイミングおよびピクセルを一致させて振幅値を合成するステップである。すなわち、経路算出ステップで各ピクセルＰへの超音波信号Ｓの伝播経路が決定されれば、式（１）に基づいて各ピクセルＰへの超音波信号Ｓの伝播時間Ｔも決定される。そのため、データ収集ステップでＦＭＣにより収集した各超音波信号Ｓのデータにおいて、振幅値が増大しているタイミング（図６に示す例では、時刻ｔ２）と、式（１）で算出される伝播時間Ｔとを照らし合わせることで、超音波信号ＳがいずれのピクセルＰの位置で反射されたかを決定することができる。そこで、第二演算処理部２４は、データ収集ステップでＦＭＣにより収集したすべての超音波信号Ｓのデータについて、伝播時間Ｔが一致する超音波信号Ｓの振幅値を、対応するピクセルＰにおいて合成する。
　第二演算処理部２４は、ステップＳ９０として、二次描画ステップを実行する。二次描画ステップは、振幅値合成ステップで合成した振幅値に関連した強度値を算出して計算領域にマッピングすることで、配管１の内部を描画した計算結果を算出するステップである。すなわち、データ収集ステップで収集したスキャンデータについて、各超音波信号Ｓが通過した領域（媒質Ａ、Ｂ）に対応した音速で超音波信号Ｓの合成処理を行い、精査用の二次画像Ｍ´（例えば図２の破線で囲んだ範囲を描画した画像）を描画する。したがって、二次画像Ｍ´では、一次画像Ｍに比べて、配管１の形状部および内部がより実物に近い精度で描画されることになる。第二演算処理部２４は、配管１の内部を描画した二次画像Ｍ´を操作・表示部３０の計算結果表示部３１へと送信する。それにより、ユーザーが計算結果表示部３１に映し出された計算結果を参照し、内部欠陥の有無や、その位置をより精度良く判定することができる。なお、二次画像Ｍ´において、内部欠陥の有無を、ステップＳ９０と同様に、ピクセルＰごとの合成波のエコー高さ（ｄＢ）に基づいて判定するものとしてもよい。
　また、ステップＳ７０からステップＳ９０の処理は、音速を超音波信号Ｓの通過する領域に対応させてデータ合成処理を行いさえすれば、上述した手法に限られない。例えば、逆散乱イメージング法（Ｉｎｖｅｒｓｅ　Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ　Ｉｍａｇｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄ：ＩＳＩＭ）により、受信エコーを周波数領域で合成する手法を用いることもできる。また、ＦＭＣおよびＴＦＣによる波形合成処理に限らず、フェーズドアレイ法や垂直ＵＴ法を用いてもよい。
　以上説明したように、第一実施形態にかかる超音波検査方法は、複数の探触子１１０から配管１（検査対象物）へと超音波信号Ｓを送信し、配管１から反射した超音波信号Ｓを複数の探触子１１０で受信して、配管１をスキャンしたデータを収集するステップＳ１と、複数の探触子１１０で送受信された超音波信号Ｓについて、通過する領域に関わらず音速を所定値Ｖに設定して、スキャンしたデータに基づいて配管１の形状部および内部を含む一次画像Ｍを描画するステップと、一次画像Ｍ内で、配管１の内部欠陥Ｄの有無を評価するステップと、を備える。
　この構成により、超音波信号Ｓが通過する領域に関わらず音速を所定値Ｖの一定値として扱うため、音速を通過する領域に対応させて複雑な計算を行うことなく、一次画像Ｍを描画することができる。そして、簡易な計算により描画した一次画像Ｍで内部欠陥Ｄの有無を評価する。すなわち、まずは、内部欠陥Ｄが存在する可能性を適切に評価することができる。それにより、内部欠陥Ｄの位置や大きさを精度良く評価するために、複雑な計算処理で精度良く検査領域のスキャン画像を描画する場合に比べて、簡易な計算処理で内部欠陥Ｄの存在を評価することができる。したがって、超音波検査による検査対象物の探傷処理において、計算負荷をより低減させることが可能となる。
　ここで、本実施形態では、所定値Ｖを１つの音速としたが、これに限定されない。通過した領域に関わらず設定しる音速の所定値Ｖを、予め設定した複数の音速の組み合わせ、つまり所定値を予め設定した範囲毎に設定された異なる値としてもよい。例えば、表面形状、媒質Ａの物性等を想定して範囲を設定し、範囲毎に別々の音速を設定してもよい。これにより、想定した境界面と実際の境界面とがずれ、媒質Ａの部分を配管１に適した音速で描画し、配管１の部分を媒質Ａに適した音速で描画する位置も生じるが、予め設定した値に基づいた簡単な計算で、想定した形状に基づいたバランスの一次画像Ｍを描画することができる。
　また、第一実施形態にかかる超音波検査方法は、内部欠陥Ｄの有無を評価するステップの前に、形状部の位置に基づいて、一次画像Ｍ内で形状部を認識できるか否かを判定するステップＳ４０をさらに備え、形状部を認識できると判定されるまで、音速の所定値Ｖを変更して一次画像Ｍを描画するステップ以降の処理を繰り返す。この構成により、音速を所定値Ｖとして描画した一次画像Ｍ内で、配管１を適切に描画することができる。
　また、一次画像Ｍ内で配管１に内部欠陥Ｄが含まれると評価された場合、音速を超音波信号Ｓが通過する領域ごとに対応した値に設定して、配管１の形状部および内部を含む二次画像Ｍ´を描画するステップＳ７０からステップＳ９０をさらに含む。この構成により、内部欠陥Ｄが存在する場合には、内部欠陥Ｄの位置や大きさといった詳細な評価を、音速を超音波信号の通過する領域にあわせた適切な値で描画した二次画像Ｍ´を用いて行うことが可能となる。
　なお、第一実施形態では、ステップＳ１０からステップＳ９０の処理は、一連で実行されるものとしたが、これに限られない。ステップＳ１０のデータを収集する処理のみを検査現場で実行し、ステップＳ２０からステップＳ９０の処理は、ユーザーの指示により後に行われてもよい。
　また、第一実施形態では、図３のステップＳ６０において、各ピクセルＰの内部欠陥エコー高さが閾値以上であるか否かに基づいて、内部欠陥Ｄの有無を評価するものとした。ただし、ステップＳ６０は、ユーザーによる判断で行われてもよい。すなわち、一次画像Ｍを操作・表示部３０に表示させ、ユーザーが表示された一次画像Ｍ内で反射エコー高さが高くなっている箇所を目視により確認し、内部欠陥Ｄの有無を判断してもよい。この場合、ステップＳ７０からステップＳ９０の処理は、ユーザーが内部欠陥Ｄが存在すると判断した場合に、ユーザーが例えば操作・表示部３０を介して指示を与えることで実行されればよい。
　また、第一実施形態では、図３のステップＳ４０において、形状部を認識できるか否かを第二演算処理部２４が判定するものとした。ただし、ステップＳ４０は、ユーザーによる判断で行われてもよい。すなわち、一次画像Ｍを操作・表示部３０に表示させ、ユーザーが表示された一次画像Ｍ内で形状部を目視により確認し、認識できるか否かを判断してもよい。この場合、ステップＳ５０からステップＳ９０の処理は、ユーザーが例えば操作・表示部３０を介して指示を与えることで実行されればよい。
　また、形状部を認識できるか否かを判定するステップＳ４０は、検査対象物に関して蓄積されたデータベースに基づいて、機械学習により形状部を認識できる範囲を更新した上で判定するものであってもよい。すなわち、配管１の溶接部２を施工した担当者ごとに、溶接部２の形状が異なるものとなる可能性がある。例えば、担当者によっては、溶接部２が大きくなったり小さくなったりするため、溶接部２における表面１ａの位置が担当者によって変化する可能性がある。そこで、本実施形態の超音波検査を行うごとに、表面１ａの位置を担当者と紐付けて記憶したデータベースを蓄積する。そして、データベースに基づいて、担当者ごとに、表面１ａが位置する範囲Ｈ１を適宜更新し、この範囲Ｈ１内に表面１ａがあるか否かを判定してもよい。それにより、表面１ａが適切な位置に描画されているか否かを、より適切に判定することが可能となる。
［第二実施形態］
　次に、第二実施形態にかかる超音波検査方法、超音波検査装置およびプログラムについて説明する。第二実施形態にかかる超音波検査方法は、図３のステップＳ１０のデータ収集ステップにおける処理が異なる点で第一実施形態と相違する。したがって、第二実施形態にかかる超音波検査装置は、図１に示す第一実施形態の超音波検査装置と構成面では相違しないため、説明を省略する。第二実施形態にかかる超音波検査方法は、記憶部２２に記憶されたプログラムにしたがって、計算部２０により実行される。
　ここで、図７は、配管内の内部欠陥における超音波信号の振幅変化の一例を示す説明図である。いま、時刻ｔ３において、内部欠陥により超音波信号Ｓの合成波の振幅値が増大しているとする。このとき、例えば図６の時刻ｔ２での場合に比べて、多重エコーが発生していることがわかる。これは、探触子１１０のダンピング特性に応じて、送信される超音波信号Ｓが１波目のみでなく２波目、３波目も比較的に強くなることがあるからである。このように、多重エコーが発生した場合、内部欠陥Ｄ（例えば図４に示す内部欠陥Ｄ１）と形状部すなわち表面１ａまたは内面１ｂとが近接していると、内部欠陥Ｄと形状部とを精度良く区別することができない可能性がある。
　そこで、第二実施形態では、図３のステップＳ１０に示すデータ収集ステップにおいて、以下の手法を用いてスキャンデータを収集する。具体的には、制御部２１は、各探触子１１０から超音波信号Ｓを送信させるとき、探触子の有効周波数帯のうち、最も高周波の超音波信号Ｓが送信されるように、探触子１１０の振動子、すなわちパルサー１２に印加する電圧のパルス幅を設定する。
　図８を参照しながら、より詳細に説明する。図８は、探触子から送信される超音波信号の周波数帯の一例を示す説明図である。図示するように、探触子１１０は、ある程度の範囲をもった周波数の超音波信号Ｓを送信する。いま、送信する超音波信号Ｓのエコー高さ（ｄＢ）が最大となる周波数を周波数ｆ１とする。周波数ｆ１は、図８に示す周波数帯全体の中心となる中心周波数である。なお、中心周波数と周波数ｆ１とは、必ずしも一致するものではない。このとき、デシベルドロップ法により、最大エコー高さＥ１から所定値（一般的には、６（ｄＢ））だけ低下させた範囲に対応した周波数帯が、探触子１１０の有効周波数帯とされる。有効周波数帯は、中心周波数（ここでは周波数ｆ１）を含む。
　図９および図１０は、パルサーへと印加する電圧のパルスの一例を示す説明図である。図９に例示するように、電圧のパルスをスクエアパルスとした場合、パルス幅が小さいほど高周波の超音波信号Ｓを送信することができる。また、図１０に例示するように、電圧のパルスをスパイクパルスとし、ダンピングを大きくして、実質的に半波の超音波信号Ｓを送信するものとしてもよい。
　以上説明したように、第二実施形態では、各探触子１１０から超音波信号Ｓを送信させるとき、探触子の有効周波数帯のうち、最も高い周波数の超音波信号Ｓが送信されるように、探触子１１０の振動子、すなわちパルサー１２に印加する電圧のパルス幅を設定する。この構成により、超音波信号Ｓを有効周波数帯の範囲内で、できるだけ高周波とし、波長を短くすることで、データ収集ステップにおけるスキャンの分解能を高めることが可能となる。その結果、内部欠陥Ｄの位置が形状部に近い場合であっても、一次画像Ｍ内で内部欠陥Ｄを適切に描画することが可能となる。それにより、図３のステップＳ６０において、ユーザーが一次画像Ｍ内で内部欠陥Ｄが存在するか否かを視認により確認する場合に、より容易に内部欠陥Ｄの有無を評価することが可能となる。また、上記実施形態では、周波数を高周波とする場合を説明したが、超音波信号Ｓを有効周波数帯の範囲内で、できるだけ低周波とし波長を長くした場合、データ収集ステップにおけるスキャンの分解能が低下するが、より広範囲の欠陥の検出が可能となる。
［第三実施形態］
　次に、第三実施形態にかかる超音波検査方法、超音波検査装置およびプログラムについて説明する。図１１は、第三実施形態にかかる超音波検査方法の処理の一例を示すフローチャートである。第三実施形態にかかる超音波検査装置は、図１１に示す処理を実行することを除き、図１に示す第一実施形態の超音波検査装置と構成面では相違しないため、説明を省略する。第三実施形態にかかる超音波検査方法は、記憶部２２に記憶されたプログラムにしたがって、計算部２０により実行される。
　図１１に示す処理では、図３に示す処理に加えて、ステップＳ６２およびステップＳ６４が実行される。その他のステップＳ１０からステップＳ９０の処理は、第一実施形態と同様であるため、説明を省略する。
　第二演算処理部２４は、ステップＳ６０において、内部欠陥エコー高さが閾値以上であると判定した場合（ステップＳ６０でＹｅｓ）、ステップＳ６２として、一次画像Ｍ内で、内部欠陥Ｄが適切に描画されているか否かを判定する。ここで、「内部欠陥Ｄが適切に描画されている」とは、内部欠陥Ｄが形状部すなわち表面１ａまたは内面１ｂと判別ができることを意味する。つまり、内部欠陥Ｄ（例えば図４に示す内部欠陥Ｄ１）が形状部（表面１ａ）に近すぎる場合、第二実施形態で説明したように、多重エコーの影響により内部欠陥Ｄ１と表面１ａとを適切に区別できない可能性がある。そこで、内部欠陥エコー高さが閾値以上となったピクセルＰについて、形状部との距離が第一所定距離未満の場合、第二演算処理部２４は、一次画像Ｍ内で、内部欠陥Ｄが適切に描画されていないと判定する。一方、内部欠陥エコー高さが閾値以上となったピクセルＰについて、形状部との距離が第一所定距離以上の場合、第二演算処理部２４は、一次画像Ｍ内で、内部欠陥Ｄが適切に描画されていると判定する。
　第二演算処理部２４は、一次画像Ｍ内で、内部欠陥Ｄが適切に描画されていないと判定した場合（ステップＳ６２でＮｏ）、ステップＳ６４に進み、内部欠陥Ｄの位置に応じて複数の探触子１１０に印加する電圧のパルス幅を変更する。ここでは、内部欠陥エコー高さが閾値以上となったピクセルＰと形状部との距離が近すぎることを想定している。第二実施形態で説明したように、スキャンの分解能を向上させるため、高周波数の超音波信号Ｓが送信されるように、探触子１１０の振動子、すなわちパルサー１２に印加する電圧のパルス幅を小さくする傾向に設定する。その後、第二演算処理部２４は、ステップＳ６２で、内部欠陥Ｄが適切に描画されていると判定されるまで、ステップＳ１０以降の処理を繰り返す。このとき、電圧のパルス幅は、探触子１１０の有効周波数帯の範囲内で、初期値から徐々に小さく設定されるものであってもよいし、第二実施形態のように、探触子１１０の有効周波数帯のうち最も高周波数の超音波信号Ｓが送信されるよう設定されるものであってもよい。
　以上説明したように、第三実施形態にかかる超音波検査方法は、内部欠陥Ｄが適切に描画されていると判定されるまで、探触子１１０の有効周波数帯の範囲内で超音波信号Ｓが送信されるように、探触子１１０に印加する電圧のパルス幅を変更してデータを取得するステップＳ１以降の処理を繰り返す。また、パルス幅の変更は、内部欠陥Ｄが形状部に近いほど、探触子１１０から送信される超音波信号Ｓを高周波数とする傾向である。この構成により、例えば内部欠陥Ｄが形状部に近すぎることによって、内部欠陥Ｄと形状部とを区別しづらい場合にも、一次画像Ｍで内部欠陥Ｄを適切に描画することができる。それにより、ステップＳ６０において、ユーザーが一次画像Ｍ内で内部欠陥Ｄが存在するか否かを視認により確認する場合に、より容易に内部欠陥Ｄの有無を評価することが可能となる。
　第三実施形態において、ステップＳ６２における一次画像Ｍ内で内部欠陥Ｄが適切に描画されているか否かの判定は、内部欠陥Ｄと形状部との距離に基づくものに限られない。内部欠陥Ｄが配管１の深層部、すなわち複数の探触子１１０から離れた位置に存在する場合（例えば図４に示す内部欠陥Ｄ２）、当該内部欠陥Ｄに到達するまでに超音波信号Ｓが減衰してしまい、反射波のエコー高さである内部欠陥エコー高さが十分な値とならない可能性がある。
　そこで、内部欠陥エコー高さが閾値以上となったピクセルＰについて、複数の探触子１１０からの距離が第二所定距離以上の場合、第二演算処理部２４は、一次画像Ｍ内で、内部欠陥Ｄが適切に描画されていないと判定する。一方、内部欠陥エコー高さが閾値以上となったピクセルＰについて、複数の探触子１１０からの距離が第二所定距離未満の場合、第二演算処理部２４は、一次画像Ｍ内で、内部欠陥Ｄが適切に描画されていると判定する。このとき、ステップＳ６４の処理は、上述したように、超音波信号Ｓの減衰をできる限り抑制し、より広範囲を探索することを目的とし、低周波数の超音波信号Ｓが送信されるように、探触子１１０の振動子、すなわちパルサー１２に印加する電圧のパルス幅を大きくする傾向に設定すればよい。このように、パルス幅の変更は、内部欠陥Ｄと探触子１１０との距離が遠いほど、探触子１１０から送信される超音波信号を低周波数とする傾向であってもよい。これにより、内部欠陥Ｄが配管１の深層部に存在する場合にも、一次画像Ｍで内部欠陥Ｄを適切に描画することができる。それにより、ステップＳ６０において、ユーザーが一次画像Ｍ内で内部欠陥Ｄが存在するか否かを視認により確認する場合に、より容易に内部欠陥Ｄの有無を評価することが可能となる。
　なお、第三実施形態において、内部欠陥Ｄが適切に描画されているか否かを判定するステップＳ６２は、ユーザーによる判断で行われてもよい。すなわち、一次画像Ｍを操作・表示部３０に表示させ、ユーザーが表示された一次画像Ｍ内で反射エコー高さが高くなっている箇所を目視により確認し、内部欠陥Ｄが適切に描画されているか否かを判断してもよい。この場合、ステップＳ６２、ステップＳ７０からステップＳ９０の処理は、ユーザーが例えば操作・表示部３０を介して指示を与えることで実行されればよい。
［第四実施形態］
　次に、第四実施形態にかかる超音波検査方法、超音波検査装置およびプログラムについて説明する。図１２は、第四実施形態にかかる超音波検査装置の要部の一例を示す模式図である。上記第一実施形態から第三実施形態では、主として、二次元平面に複数の探触子１１０が並んだリニアアレイプローブ１１を利用した計算処理について説明してきた。図１２に示す超音波検査装置は、図示するように、三次元平面においてマトリクスアレイ状に複数の探触子１１０が並んだマトリクスアレイプローブ６１を備えている。第三実施形態にかかる超音波検査装置の他の装置構成は、第一実施形態と同様であるため、説明を省略する。
　マトリクスアレイプローブ６１は、例えば、Ｎ個の探触子１１０がＮ列に並んで配置される。そのため、マトリクスアレイプローブ６１を用い、図３に示すステップＳ１のデータ収集ステップを実行すると、超音波信号Ｓについて、１列ごとにＮ×Ｎ個のマトリクス型のデータが収集されることになる。すなわち、すべての探触子１１０では、Ｎ×Ｎ×Ｎ個のデータが収集されることになり、この超音波信号ＳについてのＮ×Ｎ×Ｎ個のデータが配管１を超音波信号Ｓでスキャンしたデータとなる。第四実施形態では、計算部２０は、上述した超音波信号ＳについてのＮ×Ｎ×Ｎ個のデータを用いて、図３および図１１に示すデータ合成処理を実行する。この構成により、三次元空間において、データ合成ステップを実行し、配管１の内部の描画結果をより広い範囲で、精度良く得ることができる。また、内部欠陥からの散乱エコーを良好に取得することができる。
　ここで、図１３は、マトリクスアレイプローブの複数の探触子のパルサーに電圧を印加するための構成の一例を示す模式図である。図１２および図１３に示すように、マトリクスアレイプローブ６１の複数の探触子１１０は、素子の幅方向および幅方向と直交する方向とに並んで配置されている。ここでは、幅方向と直交する方向を第一配列方向Ｘと称し、幅方向を第二配列方向Ｙと称する。
　図１３に示すように、複数の探触子１１０は、第一配列方向Ｘにおいて、探触子１１０ごとに異なる電圧を印加可能に異なるチャンネルｃｈ１からチャンネルｃｈＮが割り当てられている。チャンネルｃｈ１からチャンネルｃｈＮには、異なる電力供給部７０が接続されおり、それぞれ独立に制御される。したがって、チャンネルｃｈ１からチャンネルｃｈＮの探触子１１０から送信される超音波信号Ｓは、チャンネルごとに超音波信号Ｓの遅延時間を制御することができる。
　一方、複数の探触子１１０は、第一配列方向Ｘと直交する第二配列方向Ｙにおいては、同じチャンネルが割り当てられている。このように、複数の探触子１１０を、行列配置し、第二配列方向Ｙの探触子に同じチャンネルを割り当てることで、発振源の超音波を分岐して出力し、受信した超音波を集束させて検出することができ、信号処理の対象、つまりチャンネル数の増加を抑制しつつ、広範囲の探傷を一度に実行することができる。
　ただし、第二配列方向Ｙにおいては、チャンネルごとに超音波信号Ｓの遅延時間を制御することはできない。そこで、第二配列方向Ｙにおいて、各探触子１１０には、印加される電圧を変更するための可変抵抗Ｒ、可変コンデンサＣが接続されている。それにより、同一のチャンネル、例えばチャンネルｃｈ１において、可変抵抗Ｒの抵抗値、可変コンデンサＣの容量を調整することで、探触子１１０ごとに印加される電圧の位相遅延を制御することが可能となる。その結果、第二配列方向Ｙにおいても、探触子１１０ごとに超音波信号Ｓの遅延時間を制御することができる。
　したがって、マトリクスアレイプローブ６１を用いて場合にも、第一配列方向Ｘおよび第二配列方向Ｙの双方で、探触子１１０ごとに超音波信号Ｓの遅延時間を制御し、ビームフォーカシングを行うことができる。これにより、マトリクスアレイプローブ６１に曲率を付与してビームフォーカシングを行う場合に比べて、構造的な制約（製造増の制約）を受けることなく、ビームフォーカシングを行うことが可能となる。また、チャンネルｃｈ１からチャンネルｃｈＮを割り当てる方向を第一配列方向Ｘのみとすることで、チャンネル数をＮ個のみとすることができる。その結果、Ｎ×Ｎ個のすべての探触子１１０にチェンネルを割り当てる場合に比べて、制御を簡易化することができると共に、装置構成を簡略化してコスト削減を図ることが可能となる。
　なお、このようなビームフォーカシングは、例えば、第一実施形態から第三実施形態の一次画像Ｍにおいて内部欠陥Ｄを検出した場合に、この内部欠陥Ｄに向けてビームフォーカシングを行うように、改めてステップＳ１からの処理を実行し、内部欠陥Ｄをさらに適切に描画する、といった制御に利用してもよい。
　ここで、上記実施形態では、可変抵抗Ｒ、可変コンデンサＣを設け、遅延時間を制御することで、より高い分解能で検出が可能となるが、同じチャンネルの探触子間で、遅延時間を発生させる回路部品を配置しない構成としてもよい。これにより、上述したように、チャンネル数の増加を抑制しつつ、広範囲の探傷を行うことができる。また、探触子のアレイの配列や方向を変化させることによって、複数の探触子から発信される超音波を物理的に一点に集束させることもできるし、広範囲を一度に探傷することもできる。
　１　配管
　１ａ　表面
　１ｂ　内面
　２　溶接部
　１０　探傷器
　１１　リニアアレイプローブ
　１２　パルサー
　１３　レシーバー
　１４　データ記憶部
　１５　制御素子切替部
　２０　計算部
　２１　制御部
　２２　記憶部
　２３　第一演算処理部
　２４　第二演算処理部
　３０　操作・表示部
　３１　計算結果表示部
　３２　検査条件設定部
　３３　計算条件設定部
　６１　マトリクスアレイプローブ
　７０　電力供給部
　１００　超音波検査装置
　１１０　探触子
　Ｃ　可変コンデンサ
　ｃｈ１，ｃｈＮ　チャンネル
　Ｄ，Ｄ１，Ｄ２　内部欠陥
　Ｒ　可変抵抗
　Ｍ　一次画像
　Ｍ´　二次画像
　Ｐ　ピクセル
　Ｘ　第一配列方向
　Ｙ　第二配列方向

Claims (14)

  1. 　複数の探触子から検査対象物へと超音波信号を送信し、前記検査対象物から反射した超音波信号を前記複数の探触子で受信して、前記検査対象物をスキャンしたデータを収集するステップと、
    　前記複数の探触子で送受信された超音波信号について、通過する領域に関わらず音速を所定値に設定して、スキャンした前記データに基づいて前記検査対象物の形状部および内部を含む一次画像を描画するステップと、
    　前記一次画像内で、前記検査対象物の内部欠陥の有無を評価するステップと、
    　を備える超音波検査方法。
  2. 　前記一次画像を描画するステップは、前記所定値が１つの値である請求項１に記載の超音波検査方法。
  3. 　前記一次画像を描画するステップは、前記所定値が予め設定した範囲毎に設定された異なる値である請求項１に記載の超音波検査方法。
  4. 　前記内部欠陥の有無を評価するステップの前に、前記一次画像内における前記形状部の位置に基づいて、前記形状部を認識できるか否かを判定するステップをさらに備え、
    　前記形状部を認識できると判定されるまで、前記音速の前記所定値を変更して前記一次画像を描画するステップ以降の処理を繰り返す請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の超音波検査方法。
  5. 　前記一次画像内で前記検査対象物に内部欠陥が含まれると評価された場合、前記音速を前記超音波信号が通過する領域ごとに対応した値に設定して、前記検査対象物の形状部および内部を含む二次画像を描画するステップをさらに含む請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の超音波検査方法。
  6. 　前記検査対象物の前記形状部を認識できるか否かを判定するステップは、前記検査対象物に関して蓄積されたデータベースに基づいて、機械学習により前記形状部を認識できる範囲を更新した上で判定する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の超音波検査方法。
  7. 　前記データを収集するステップは、前記探触子の有効周波数帯のうち、最も高周波数の超音波信号が前記探触子から送信されるように、前記探触子の振動子に印加する電圧のパルス幅を設定する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の超音波検査方法。
  8. 　前記内部欠陥の有無を評価するステップの後に、前記一次画像内における前記内部欠陥の位置に基づいて、前記内部欠陥が適切に描画されているか否かを判定するステップをさらに備え、
    　前記内部欠陥が適切に描画されていると判定されるまで、前記探触子の有効周波数帯の範囲内で超音波信号が送信されるように、前記探触子に印加する電圧のパルス幅を変更して前記データを取得するステップ以降の処理を繰り返す請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の超音波検査方法。
  9. 　前記パルス幅の変更は、前記内部欠陥が前記形状部に近いほど、前記探触子から送信される超音波信号を高周波数とする傾向である請求項８に記載の超音波検査方法。
  10. 　前記パルス幅の変更は、前記内部欠陥と前記探触子との距離が遠いほど、前記探触子から送信される超音波信号を低周波数とする傾向である請求項８に記載の超音波検査方法。
  11. 　超音波信号を伝播させる媒質を介して、検査対象物へと超音波信号を送信し、前記検査対象物から反射した超音波信号を受信する複数の探触子と、
    　前記複数の探触子を用いて、前記検査対象物を超音波信号でスキャンしたデータを収集し、収集した超音波信号のデータを処理して合成する演算処理部とを備え、
    　前記演算処理部は、
    　前記複数の探触子から検査対象物へと超音波信号を送信し、前記検査対象物から反射した超音波信号を前記複数の探触子で受信して、前記検査対象物をスキャンしたデータを収集し、
    　前記複数の探触子で送受信された超音波信号について、通過する領域に関わらず音速を所定値に設定して、スキャンした前記データに基づいて前記検査対象物の形状部および内部を含む一次画像を描画し、
    　前記一次画像内で、前記検査対象物の内部欠陥の有無を評価する超音波検査装置。
  12. 　前記複数の探触子は、マトリクスアレイ状に配列されており、
    　前記探触子の第一配列方向において、前記探触子ごとに異なる電圧を印加可能に異なるチャンネルが割り当てられ、
    　前記探触子の第一配列方向と直交する第二配列方向において、前記探触子に同じ前記チャンネルが割り当てられる請求項１１に記載の超音波検査装置。
  13. 　前記複数の探触子は、
    　前記第二配列方向において、前記探触子ごとに印加される電圧を変更するための可変抵抗および可変コンデンサが接続されている請求項１２に記載の超音波検査装置。
  14. 　複数の探触子から検査対象物へと超音波信号を送信し、前記検査対象物から反射した超音波信号を前記複数の探触子で受信して、前記検査対象物をスキャンしたデータを収集するステップと、
    　前記複数の探触子で送受信された超音波信号について、通過する領域に関わらず音速を所定値に設定して、スキャンした前記データに基づいて前記検査対象物の形状部および内部を含む一次画像を描画するステップと、
    　前記一次画像内で、前記検査対象物の内部欠陥の有無を評価するステップと、
    　をコンピュータに実行させるプログラム。
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