特許ウォッチ

公開番号2024169168
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-05
出願番号2023086411
出願日2023-05-25
発明の名称超音波検査装置および超音波検査方法
出願人国立大学法人大阪大学
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類G01N 29/24 20060101AFI20241128BHJP(測定;試験)
要約【課題】超音波検査の精度を向上できる超音波検査を提供する。
【解決手段】超音波検査装置(100)は、配列した複数の超音波振動子(12)と、前記複数の超音波振動子に対応して配置され、互いに離間して配列した、超音波を案内する複数の薄板(2)と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
配列した複数の超音波振動子と、
前記複数の超音波振動子に対応して配置され、互いに離間して配列した、超音波を案内する複数のガイドバッファと、を備える超音波検査装置。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
ＰＡＵＴ、ＰＷＩ、またはＦＭＣ／ＴＦＭにより検査対象物の深さｂまでの領域の欠陥を検査する超音波検査装置であって、
前記複数の超音波振動子が出力する送信波の時間幅をΔｔとし、前記複数のガイドバッファにおける前記送信波の伝搬速度の最大値および最小値をそれぞれｃ
ｍａｘ
およびｃ
ｍｉｎ
とするとき、前記複数のガイドバッファの前記複数の超音波振動子から延びる方向に沿った長さＬは、以下の式（１）で特定されるＬ
１
より大きい、請求項１に記載の超音波検査装置。
ｂ＝ｃ（２Ｌ
１
／ｃ
ｍｉｎ
－Ｌ
１
／ｃ
ｍａｘ
－Δｔ／２）（１）
【請求項３】
ＰＡＵＴ、ＰＷＩ、またはＦＭＣ／ＴＦＭにより検査対象物の深さａより深い領域の欠陥を検査する超音波検査装置であって、
前記複数の超音波振動子が出力する送信波の時間幅をΔｔとし、前記複数のガイドバッファにおける前記送信波の伝搬速度の最大値および最小値をそれぞれｃ
ｍａｘ
およびｃ
ｍｉｎ
とするとき、前記複数のガイドバッファの前記複数の超音波振動子から延びる方向に沿った長さＬは、以下の式（２）で特定されるＬ
２
より小さい、請求項１または２に記載の超音波検査装置。
ａ＝ｃ（Ｌ
２
／ｃ
ｍｉｎ
－Ｌ
２
／ｃ
ｍａｘ
＋Δｔ／２）（２）
【請求項４】
ＦＭＣ／ＴＦＭにより検査対象物の欠陥を検査する超音波検査装置であって、
送信波を出力する超音波振動子が受信する超音波の波形をＴＦＭの処理に含めない、請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項５】
前記複数の超音波振動子は、２次元に配列しており、
前記複数のガイドバッファは、前記複数の超音波振動子に対応して２次元に配列している、請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項６】
前記複数のガイドバッファは、前記複数の超音波振動子より幅広であり、前記複数の超音波振動子に対応しない箇所で互いに接続されている、請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項７】
超音波検査装置による超音波検査方法であって、
前記超音波検査装置は、
配列した複数の超音波振動子と、
前記複数の超音波振動子に対応して配置され、互いに離間して配列した、超音波を案内する複数のガイドバッファと、を備え、
前記複数のガイドバッファのそれぞれを介して検査対象物に送信波を送信する送信ステップと、
前記検査対象物からの反射波を前記複数のガイドバッファのそれぞれを介して受信する受信ステップと、を含む超音波検査方法。
【請求項８】
前記複数の超音波振動子が出力する送信波の時間幅をΔｔとし、前記複数のガイドバッファにおける前記送信波の伝搬速度の最大値および最小値をそれぞれｃ
ｍａｘ
およびｃ
ｍｉｎ
とするとき、前記複数のガイドバッファの前記複数の超音波振動子から延びる方向に沿った長さＬが、以下の式（１）で特定されるＬ
１
より大きい超音波検査装置を用いて、ＰＡＵＴ、ＰＷＩ、またはＦＭＣ／ＴＦＭにより前記検査対象物の深さｂまでの領域の欠陥を検査する、請求項７に記載の超音波検査方法。
ｂ＝ｃ（２Ｌ
１
／ｃ
ｍｉｎ
－Ｌ
１
／ｃ
ｍａｘ
－Δｔ／２）（１）
【請求項９】
前記複数の超音波振動子が出力する送信波の時間幅をΔｔとし、前記複数のガイドバッファにおける前記送信波の伝搬速度の最大値および最小値をそれぞれｃ
ｍａｘ
およびｃ
ｍｉｎ
とするとき、前記複数のガイドバッファの前記複数の超音波振動子から延びる方向に沿った長さＬが、以下の式（２）で特定されるＬ
２
より小さい超音波検査装置を用いて、ＰＡＵＴ、ＰＷＩ、またはＦＭＣ／ＴＦＭにより前記検査対象物の深さａより深い領域の欠陥を検査する、請求項７または８に記載の超音波検査方法。
ａ＝ｃ（Ｌ
２
／ｃ
ｍｉｎ
－Ｌ
２
／ｃ
ｍａｘ
＋Δｔ／２）（２）

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波検査装置および超音波検査方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
振動を伝搬する波である超音波を用いて、検査対象物の内部を非破壊で検査する超音波検査方法が広く知られている。超音波検査方法は、配管検査、溶接部検査、および減肉測定など様々な場面で用いられている。
【０００３】
超音波検査を行う場面として、超音波振動子の耐熱温度よりも高温の物体を検査する場面が考えられる。例えば、数百度以上の高温で連続的に稼働している火力・原子力発電所または製鉄所の大型プラントを、安全性の確保および生産効率の向上のため、運転を止めることなく検査する場面が考えられる。この場合、高温の検査対象物から超音波振動子への熱の伝達を低減することが課題となる。非特許文献１および非特許文献２では、バッファロッドを超音波振動子と高温物体との間に介在させることにより、高温の検査対象物から超音波振動子への熱の伝達を低減している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
Dikky Burhan, Ikuo Ihara, Yoshihisa Seda,“In Situ Observations of Solidification and Melting of Aluminum Alloy Using Ultrasonic Waveguide Sensor” MATERIALS TRANSACTIONS, 2005年 46巻 9号 p.2107-2113
Tomonori Ihara, Nobuyoshi Tsuzuki, Hiroshige Kikura,“Development of the ultrasonic buffer rod for the molten glass measurement” Progress in Nuclear Energy, Volume 82 July 2015, Pages 176-183
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数の超音波振動子を配列したフェイズドアレイ探触子を用いたフェイズドアレイ超音波探傷試験（Phased Array Ultrasonic test：ＰＡＵＴ）が知られている。ＰＡＵＴでは、フェイズドアレイ探触子に時間的に制御された電気信号を送信し、超音波を検査対象物内の所定の位置（焦点位置）に集束させ、そのエコー波形を受信する。そして、超音波の焦点位置を移動させることにより、検査対象物の内部を超音波により走査する。これにより、高分解能の超音波検査が可能である。
【０００６】
ここで、高温の物体に対してＰＡＵＴを行う場合、高温の検査対象物から超音波振動子への熱の伝達を低減するために、上記バッファロッドをフェイズドアレイ探触子と検査対象物との間に介在させる構成が考えられる。しかしながら、上記バッファロッドをフェイズドアレイ探触子と検査対象物との間に介在させると、超音波の焦点位置が近距離音場限界を超え、超音波を集束できない可能性がある。すなわち、上述の構成では、検査対象物の内部を精度よく検査できないといった問題がある。
【０００７】
本発明の一態様は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、超音波検査の精度を向上できる超音波検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の態様１に係る超音波検査装置は、配列した複数の超音波振動子と、前記複数の超音波振動子に対応して配置され、互いに離間して配列した、超音波を案内する複数のガイドバッファと、を備える。
【０００９】
本発明の態様２に係る超音波検査装置は、上記態様１において、ＰＡＵＴ、ＰＷＩ、またはＦＭＣ／ＴＦＭにより検査対象物の深さｂまでの領域の欠陥を検査する超音波検査装置であって、前記複数の超音波振動子が出力する送信波の時間幅をΔｔとし、前記複数のガイドバッファにおける前記送信波の伝搬速度の最大値および最小値をそれぞれｃ
ｍａｘ
およびｃ
ｍｉｎ
とするとき、前記複数のガイドバッファの前記複数の超音波振動子から延びる方向に沿った長さＬは、以下の式（１）で特定されるＬ
１
より大きくてもよい。
ｂ＝ｃ（２Ｌ
１
／ｃ
ｍｉｎ
－Ｌ
１
／ｃ
ｍａｘ
－Δｔ／２）（１）
【００１０】
本発明の態様３に係る超音波検査装置は、上記態様１または２において、ＰＡＵＴ、ＰＷＩ、またはＦＭＣ／ＴＦＭにより検査対象物の深さａより深い領域の欠陥を検査する超音波検査装置であって、前記複数の超音波振動子が出力する送信波の時間幅をΔｔとし、前記複数のガイドバッファにおける前記送信波の伝搬速度の最大値および最小値をそれぞれｃ
ｍａｘ
およびｃ
ｍｉｎ
とするとき、前記複数のガイドバッファの前記複数の超音波振動子から延びる方向に沿った長さＬは、以下の式（２）で特定されるＬ
２
より小さくてもよい。
ａ＝ｃ（Ｌ
２
／ｃ
ｍｉｎ
－Ｌ
２
／ｃ
ｍａｘ
＋Δｔ／２）（２）
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許