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JP2018146520A - 超音波探傷の方法、システム、プログラム及び記憶媒体 - Google Patents

超音波探傷の方法、システム、プログラム及び記憶媒体 Download PDF

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JP2018146520A JP2017044345A JP2017044345A JP2018146520A JP 2018146520 A JP2018146520 A JP 2018146520A JP 2017044345 A JP2017044345 A JP 2017044345A JP 2017044345 A JP2017044345 A JP 2017044345A JP 2018146520 A JP2018146520 A JP 2018146520A
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Abstract

【課題】切換器を利用してＵＴ装置に接続した多数のセンサによってフェーズドアレイＵＴを効率的に実行する。【解決手段】複数の素子３１をそれぞれ含む複数のセンサ３０を被検査物に設置し、複数のセンサ３０から各１つ選択された複数の素子３１を一つの組として、同一の組に属する複数の素子３１がＵＴ装置２０の同一のコネクタ２５に切換器４０を介して選択的に接続されるように、ＵＴ装置２０に複数のセンサ３０を接続し、複数のセンサ３０に対して個々に設定された複数のＵＴ条件を包含する一群のＵＴ条件をまとめてＵＴ装置２０に入力し、ＵＴ装置２０に接続するセンサ３０を切換器４０により切り換えつつＵＴ装置２０に順次ＵＴを実行させ、一群のＵＴ条件に含まれる各ＵＴ条件の実行順序を基に、ＵＴに用いられたセンサ３０とＵＴ条件が対応する探傷データを保存する。【選択図】 図１０

Description

本発明は、フェーズドアレイ超音波探傷（以下、超音波探傷をＵＴと称する）を実施するためのＵＴ方法等に関する。
フェーズドアレイＵＴでは、アレイセンサ（以下、センサ）に備わった複数の超音波素子（以下、素子）がそれぞれ超音波を送信するタイミングを調整し、各超音波が同時に到達する点（焦点）を変えていくことで探傷する（特許文献１等参照）。センサの各素子は、ＵＴ装置（フェーズドアレイＵＴ装置）に備わった送信回路（パルサ）にコネクタを介して一対一の関係で接続される。各素子は結線されたパルサで励振されることで超音波を送信する。ＵＴ装置の中には、パルサよりも多数のコネクタを持ち、パルサとコネクタとの接続関係を切り換える切換回路（例えばリレー回路）を持つものがある。この種のＵＴ装置においては、複数のセンサを接続しておき、パルサとコネクタの接続関係、具体的にはパルサに電気的に接続するセンサを順次切り換えられるものがある（特許文献２等参照）。
特開２０１４−１０６１３０号公報 特開平１０−３１１８２２号公報
フェーズドアレイＵＴにおいてセンサの設置数を増やす場合、例えばＵＴ装置を大規模化してコネクタ数を増やす方法が考えられるが、この場合には大掛かりなＵＴ装置を特別に用意しなければならない。それに対し、ＵＴ装置の各コネクタに切換器を介して複数の素子を接続する方法も考えられる。切換器によってコネクタに電気的に接続する素子を切り換えられるようにすることで、センサの設置数を増加させることができる。この場合は既存の一般的なＵＴ装置が利用できるメリットが大きい。
しかし、ＵＴ装置に切換器を介して２つのセンサを接続した場合、通常のＵＴ装置は切換器の制御機能を持たないため、切換器が第１及び第２のセンサのどちらが接続しているのかを認識できない。そこで、例えばＰＣ等の制御装置で切換器を制御して第１のセンサをＵＴ装置に接続し、その制御装置でＵＴ装置に第１のセンサ用のＵＴ条件を書き込んでＵＴを実行する。このように、接続するセンサを切り換える度に対応するＵＴ条件をＵＴ装置に書き込む一連の手順を繰り返すことで、切換器を利用して多数のセンサをＵＴ装置に接続しても有効にフェーズドアレイＵＴを実行できる。
ここで、フェーズドアレイＵＴの動作を分解すると、ＵＴ装置に対するＵＴ条件の書き込み、探傷動作、探傷データの保存の３つに大別される。使用する装置等にもよるが、ＵＴ条件の書き込みに探傷動作や探傷データの保存の数倍から十数倍の時間を要する場合がある（例えば、探傷動作の所要時間が数秒であるのに対し、ＵＴ条件の書き込みの所要時間が１分程度）。探傷動作の所要時間と探傷データの保存の所要時間は同程度である。つまりフェーズドアレイＵＴにおいてはＵＴ条件の書き込みが律速となる。従って上記のようにセンサを切り換える度にＵＴ装置へのＵＴ条件の書き込みを繰り返し実行していたのでは探傷に長時間を要する。
本発明の目的は、切換器を利用してＵＴ装置に接続した多数のセンサによってフェーズドアレイＵＴを効率的に実行することができるＵＴ方法等を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、複数のアレイセンサを被検査物に設置し、前記複数のアレイセンサから選択されたアレイセンサがフェーズドアレイ超音波装置の同一のコネクタに切換器を介して選択的に接続されるように、前記フェーズドアレイ超音波装置に前記複数のアレイセンサを接続し、前記複数のアレイセンサに対して個々に設定された複数の探傷条件を包含する一群の探傷条件をまとめて前記フェーズドアレイ超音波装置に入力し、前記フェーズドアレイ超音波装置に接続するアレイセンサを前記切換器により切り換えつつ前記フェーズドアレイ超音波装置に順次超音波探傷を実行させ、前記一群の探傷条件に含まれる各探傷条件の実行順序を基に、超音波探傷に用いられたアレイセンサと探傷条件が対応する探傷データを保存する。
本発明によれば、切換器を利用してＵＴ装置に接続した多数のセンサによってフェーズドアレイＵＴを効率的に実行することができる。
フェーズドアレイＵＴの概念図であって超音波を送信する様子を表す図である。 フェーズドアレイＵＴの概念図であって反射波を受信する様子を表す図である。 フェーズドアレイＵＴにおける走査原理を表す図である。 フェーズドアレイＵＴにおける走査原理を表す図である。 ＵＴ装置におけるパルサとコネクタの接続切換の一構成例を表す図である。 ＵＴ装置におけるパルサとコネクタの接続切換の一構成例を表す図である。 ＵＴ装置におけるコネクタとレシーバの接続切換の一構成例を表す図である。 ＵＴ装置におけるコネクタとレシーバの接続切換の一構成例を表す図である。 ＵＴ装置の異なるコネクタに接続された複数のセンサを順次用いて行うフェーズドアレイＵＴの一連の工程を模式的に表した説明図である。 ＵＴ装置の異なるコネクタに接続された複数のセンサを順次用いて行うフェーズドアレイＵＴの一連の工程を模式的に表した説明図である。 ＵＴ装置の異なるコネクタに接続された複数のセンサを順次用いて行うフェーズドアレイＵＴの一連の工程を模式的に表した説明図である。 ＵＴ装置の異なるコネクタに接続された複数のセンサを順次用いて行うフェーズドアレイＵＴの一連の工程を模式的に表した説明図である。 ＵＴ装置の異なるコネクタに接続された複数のセンサを順次用いて行うフェーズドアレイＵＴの一連の工程を模式的に表した説明図である。 ＵＴ装置の同一のコネクタに接続された複数のセンサを用いて行うフェーズドアレイＵＴの一連の工程を模式的に表した説明図である。 ＵＴ装置の同一のコネクタに接続された複数のセンサを用いて行うフェーズドアレイＵＴの一連の工程を模式的に表した説明図である。 ＵＴ装置の同一のコネクタに接続された複数のセンサを用いて行うフェーズドアレイＵＴの一連の工程を模式的に表した説明図である。 ＵＴ装置の同一のコネクタに接続された複数のセンサを用いて行うフェーズドアレイＵＴの一連の工程を模式的に表した説明図である。 本発明の一実施形態に係るフェーズドアレイＵＴ方法の概念の説明図である。 本発明の一実施形態に係るフェーズドアレイＵＴ方法の概念の説明図である。 本発明の一実施形態に係るフェーズドアレイＵＴ方法の概念の説明図である。 本発明の一実施形態に係るＵＴシステムの全体構成の模式図である。 本発明の一実施形態に係るＵＴシステムの切換器とセンサとの接続部分を抜き出して周辺要素と共に表した模式図である。 本発明の一実施形態に係るＵＴシステムに備えられた制御装置の機能ブロック図を関連要素と共に表す図である。 本発明の一実施形態に係るＵＴシステムに備えられた制御装置によるＵＴ手順を表したフローチャートである。
以下に図１−図６を用いてフェーズドアレイ超音波探傷（以下、超音波探傷をＵＴと記載する）の原理や現行のシステム構成等について説明した後、図７以降で本発明の実施形態について説明する。
１．背景技術
本発明の実施形態を説明する前に、発明の理解を容易にするために背景技術について図面を用いて説明する。
１−１．探傷原理
始めにフェーズドアレイ超音波探傷（以下、超音波探傷をＵＴと称する）の原理を説明する。
図１ＡはフェーズドアレイＵＴの概念図であって超音波を送信する様子を表す図である。同図に示すようにフェーズドアレイセンサ（以下、センサと記載する）１３０は被検査物Ａの表面に設置され固定される。センサ１３０にはピエゾ素子等の複数（図では５つ）の超音波素子（以下、単に素子と記載する）１３１ａ−１３１ｅが備わっている。各素子１３１ａ−１３１ｅはフェーズドアレイＵＴ装置（以下、ＵＴ装置と記載する）１２０に複数備えられたパルサ（不図示）に個別に接続されていて、パルサから短時間（一定時間）出力される電圧信号によって励振されることで超音波Ｂを送信する。ＵＴ装置１２０はＰＣ等の制御装置１１０に接続されている。ＵＴ装置１２０には制御装置１１０から入力されたＵＴ条件に従って各パルサが電圧を出力し始める時刻（タイミング）をずらす遅延回路が備わっている。制御装置１１０からＵＴ装置１２０に入力されるＵＴ条件は、所望の焦点Ｄに集束する合成波面Ｃ（後述）を形成するために各素子１３１が超音波Ｂを送信し始める時刻のずれ、つまり遅延時間のデータである。図では素子１３１ａ，１３１ｅが同時に超音波Ｂを送信してから時間ΔＴ１後に素子１３１ｂ，１３１ｄが、時間ΔＴ２（＞ΔＴ１）後に素子１３１ｃが超音波Ｂを送信する例を示している。ΔＴ１、ΔＴ２が遅延時間のデータ（ＵＴ条件）である。素子１３１ａ−１３１ｅから送信された各超音波Ｂが目標となる焦点Ｄに同時に到達するように、焦点Ｄの位置によって遅延時間が設定される。素子１３１ａ−１３１ｅから送信された各超音波Ｂが同時に到達することで焦点Ｄの音圧が向上する。遅延時間の変更により焦点Ｄを変えながら順次ＵＴを実行することで、被検査物Ａの内部の状態をスキャンすることができる。
図１ＢはフェーズドアレイＵＴの概念図であって反射波を受信する様子を表す図である。焦点Ｄ（同図では焦点Ｄに反射源がある場合を例示している）から各素子１３１ａ−１３１ｅまでの距離はそれぞれ異なるため、焦点Ｄで反射された超音波（反射波）が各素子１３１ａ−１３１ｅに到達する時刻にはずれがある（時間差がある）。そのためＵＴ装置１２０では、各素子１３１ａ−１３１ｅが受信した反射波の強度信号を焦点Ｄからの距離差を加味して加算することで受信強度が強められる。図１Ａ及び図１Ｂでは、最初に時刻Ｔ０に素子１３１ｃで反射波Ｅが受信されてから時間ΔＴ３後に素子１３１ｂ，１３１ｄが、時間ΔＴ４（＞ΔＴ３）後に素子１３１ａ，１３１ｅが反射波Ｅを受信する例を示している。この場合、ＵＴ装置１２０は、時刻Ｔ０に素子１３１ｃで受信した信号に、時間ΔＴ３後に素子１３１ｂ，１３１ｄで受信した信号及び時間ΔＴ４後に素子１３１ａ，１３１ｅで受信した信号を加算し、これを探傷データとして制御装置１１０に出力する。この処理はＵＴ装置１２０に備わった遅延回路によってＵＴ条件に基づいて実行される。
フェーズドアレイＵＴには、以上のように目標点（焦点Ｄ）における超音波強度と反射波の受信強度が強くなるように遅延時間を制御することで検出感度が向上する特徴がある。
図２Ａ及び図２ＢはフェーズドアレイＵＴにおける走査原理を表す図である。これらの図に示したように、フェーズドアレイＵＴにおいては、遅延時間を調整することで焦点Ｄの位置（三次元座標）を変えていくことで被検査物Ａの内部を走査し探傷する。図２Ａに示した例では、素子１３１ｅ，１３１ｄ，１３１ｃ，１３１ｂ，１３１ａの順に超音波Ｂを送信することで、図１Ａに示した例に比べて焦点Ｄが図中に左側に変位している。反対に図２Ｂに示した例では、素子１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄ，１３１ｅの順に超音波Ｂを送信することで、図１Ａに示した例に比べて焦点Ｄが図中に右側に変位している。言うまでもないが、各素子１３１ａ−１３１ｅで受信した反射波Ｅを加算するタイミングも、図１Ｂで先に説明したように対応する時間差を付けて実行される。このように焦点Ｄの位置を順次変えていくことで、傷等に焦点Ｄが合うと受信信号の強度が高まる。一定以上の信号強度の探傷データを取ることで、傷等の位置や大きさ、形状等を推定することができる。
１−２．フェーズドアレイＵＴ装置
図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂを用いてＵＴ装置の接続切換の一構成例を説明する。これらの図において説明済みの要素については既出図面と同符号を付して説明を適宜省略する。まず図示したＵＴ装置１２０に構成について説明すると、ＵＴ装置１２０は、制御装置１１０、ＵＴ装置１２０及び複数のセンサ１３０を備えている。図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂには図１Ａ等と同じく５つのセンサ１３０ａ−１３０ｅを図示しているが、センサ１３０の数は２以上の整数である限り限定されない。センサ１３０は被検査物（不図示）に設置されている。
ＵＴ装置１２０は、遅延回路１２１、パルサ１２２、レシーバ１２３（図４Ａ等）、切換回路１２４及びコネクタ１２５を備えている。パルサ１２２は例えばＤ／Ａコンバータであり、単一のＵＴ装置１２０に複数備わっている。各パルサ１２２は遅延回路１２１及び切換回路１２４に接続され、遅延回路１２１からの入力信号を電気信号に変換して切換回路１２４に出力する。レシーバ１２３（図４Ａ等）は例えばＡ／Ｄコンバータであり、単一のＵＴ装置１２０にパルサ１２２と同数又はそれ以上備わっている。各レシーバ１２３は遅延回路１２１及び切換回路１２４に接続され、切換回路１２４からの入力信号をデジタル信号に変換して遅延回路１２１に出力する。コネクタ１２５は素子１３１を接続する端子であり、コネクタ１２５の数は本例ではパルサ１２２の数よりも多い。切換回路１２４はパルサ１２２及びレシーバ１２３とコネクタ１２５との接続を切り換える回路であり、例えばリレー回路である。切換回路１２４によって個々のパルサ１２２をいずれかのコネクタ１２５に選択的に接続できる。同じく個々のレシーバ１２３も切換回路１２４によっていずれかのコネクタ１２５に選択的に接続できる。
１−２Ａ．パルサとコネクタの接続切換
図３Ａ及び図３Ｂを用いてＵＴ装置におけるパルサとコネクタの接続切換の概要を説明する。図３Ａはセンサ１３０ａから超音波を送信する様子を表している。ＵＴ装置１２０は、制御装置１１０から入力されたＵＴ条件に基づき、センサ１３０ａの各素子１３１を接続したコネクタ１２５を切換回路１２４によって各パルサ１２２に接続する。ここで制御装置１１０からＵＴ装置１２０に入力されるＵＴ条件には、各素子１３１による超音波の送信の遅延時間の情報の他、各パルサ１２２が結線するコネクタ１２５、各レシーバ１２３が結線するコネクタ１２５の識別情報が含まれる。制御装置１１０によって遅延回路１２１にＵＴ条件が書き込まれると、ＵＴ装置１２０は上記のように切換回路１２４を駆動し、コネクタ１２５に接続した素子１３１に対してパルサ１２２によって電圧を引加する。各素子１３１の超音波送信時刻は図１Ａや図２Ａ等で説明したように遅延回路１２１によって調整され、目標とする焦点に超音波が集束する。
図３Ｂはセンサ１３０ｂから超音波を送信する様子を表している。同図では切換回路１２４によってセンサ１３０ｂの各素子１３１を接続したコネクタ１２５が各パルサ１２２に接続している。ＵＴ装置１２０における切換回路１２４によるパルサ１２２とコネクタ１２５との接続の切り換えが制御装置１１０からのＵＴ条件に基づくことは言うまでもない。このようにパルサ１２２と結線するコネクタ１２５を切り換えることで、超音波を送信するセンサ１３０が変更される。
１−２Ｂ．コネクタとレシーバの接続切換
図４Ａ及び図４Ｂを用いてＵＴ装置におけるコネクタとパルサの接続切換の概要を説明する。図４Ａはセンサ１３０ａにより反射波を受信する様子を表している。ＵＴ装置１２０は、制御装置１１０から入力されたＵＴ条件に基づき、センサ１３０ａの各素子１３１を接続したコネクタ１２５を切換回路１２４によって各レシーバ１２３に接続する。各レシーバ１２３が結線するコネクタ１２５はＵＴ条件による。同一の素子１３１で超音波を送信し反射波を受信する場合もあるが、一工程のＵＴ動作でも同一のコネクタに接続される素子１３１が超音波送信時と反射波受信時とで切り換えられる場合もある。コネクタ１２５に接続されたセンサ１３０ａの各素子１３１で反射波が受信されると、各素子１３１からの電圧信号がコネクタ１２５を介してレシーバ１２３に入力され、デジタル信号化されて遅延回路１２１に入力される。遅延回路１２１は先に図１Ｂで説明したように遅延時間を加味して信号を加算し、探傷データとして制御装置１１０に出力する。
図４Ｂはセンサ１３０ｂによって反射波を受信する様子を表している。同図では切換回路１２４によってセンサ１３０ｂの各素子１３１を接続したコネクタ１２５が各パルサ１２２に接続している。ＵＴ装置１２０における切換回路１２４によるレシーバ１２３とコネクタ１２５との接続の切り換えが制御装置１１０からのＵＴ条件に基づくことは言うまでもない。このようにレシーバ１２３と結線するコネクタ１２５を切り換えることで、反射波を受信するセンサ１３０が変更される。
１−３．マルチセンサＵＴ
図５Ａ−図５Ｅは図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂで説明したＵＴ装置によりパルサ及びレシーバとコネクタとの接続を切り換えて複数のセンサを用いてフェーズドアレイＵＴを実施する一連の工程を模式的に表した説明図である。以下便宜上、１つのＵＴ装置について複数のセンサの各素子をそれぞれ１つのコネクタに直接接続し、パルサ及びレシーバとコネクタとの接続を切り換えて各センサを用いたフェーズドアレイＵＴを順次実行することを「マルチセンサＵＴ」と呼ぶこととする。「直接接続」は、後述する切換器を介することなく素子の端子をコネクタに接続することを意味する。つまりマルチセンサＵＴとは、異なるコネクタに接続された複数のセンサを順次用いて行うフェーズドアレイＵＴである。
図５Ａ−図５Ｅを用い、センサ１３０ａで１回目のＵＴを実行した後、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂで説明したようにパルサ及びレシーバを接続するコネクタを切り換えてセンサ１３０ｂで２回目のＵＴを実行するマルチセンサＵＴの工程を説明する。ここでは理解を容易にするために超音波を送信する素子で反射波を受信するものとする。マルチセンサＵＴを開始するに当たって、初めに制御装置１１０によってＵＴ装置１２０にＵＴ条件が書き込まれる（図５Ａ）。このＵＴ条件にはセンサ１３０ａによるＵＴ条件とセンサ１３０ｂによるＵＴ条件が含まれる。また個々のＵＴ条件には、パルサと結線するコネクタの識別情報、レシーバと結線するコネクタの識別情報、及び結線したセンサ１３０ａ，１３０ｂにそれぞれ適用される遅延時間のデータが含まれる。
次にセンサ１３０ａによるＵＴが実行される。その際、切換回路を介してセンサ１３０ａの素子が接続するコネクタがパルサに接続され、また切換回路を介してセンサ１３０ａの素子が接続するコネクタがレシーバに接続される。接続切換後、センサ１３０ａの各素子から時間差で超音波が送信され（図５Ｂ）、センサ１３０ａの各素子で受信された反射波の強度信号が遅延時間を加味して合成され、探傷データとして制御装置１１０に出力される（図５Ｃ）。
続いてセンサ１３０ｂによるＵＴが実行される。その際、切換回路によってパルサが接続されるコネクタがセンサ１３０ａの素子が接続するコネクタからセンサ１３０ｂが接続するコネクタに切り換えられ、センサ１３０ｂの各素子から時間差で超音波が送信される（図５Ｄ）。その後、切換回路を介してセンサ１３０ｂの素子が接続するコネクタがレシーバに接続され、センサ１３０ｂの各素子で受信された反射波の強度信号が遅延時間を加味して合成され、探傷データとして制御装置１１０に出力される（図５Ｅ）。
なお、図５Ａ−図５Ｅではセンサ１３０ａを１回目のＵＴ、センサ１３０ｂを２回目のＵＴに用いる場合を例示的に説明したが、より多くのセンサを用いてマルチセンサＵＴを実行する場合もセンサの切換回数が増えるだけで、各センサを用いたＵＴは同様である。また、送受信に異なるセンサを用いる場合、ＵＴ条件に従ってパルサとレシーバに異なるセンサが接続される。送受信の方法自体は上記と同様である。
１−４．マスセンサＵＴ
図６Ａ−図６Ｄは図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂで説明したＵＴ装置の同一のコネクタに切換器を介して複数の素子を接続し、同一のコネクタに接続された複数のセンサを用いてフェーズドアレイＵＴを実施する一連の工程を模式的に表した説明図である。以下便宜上、切換器を介して１つのコネクタに複数の素子を接続することで１つのＵＴ装置に複数のセンサを接続し、コネクタに接続する素子を切り換えて各センサを用いたフェーズドアレイＵＴを順次実行することを「マスセンサＵＴ」と呼ぶこととする。つまりマスセンサＵＴは、ＵＴ装置の同一のコネクタに接続された複数のセンサを用いて行うフェーズドアレイＵＴである。図３Ａ及び図３Ｂ等に示したようにマルチセンサでは同一のＵＴ装置に接続できるセンサの数はコネクタの数（素子総数）で制限されるが、実際上は更に多くのセンサを接続することが望まれる。マスセンサＵＴはこのような要求に応えることができる。このマスセンサＵＴはマルチセンサＵＴと組み合わせて多数のセンサを同一のＵＴ装置に接続することが想定される。但しＵＴ装置のコネクタ数がマルチセンサＵＴを許容しない場合等もあるため、マスセンサＵＴはマルチセンサＵＴとの組み合わせを必ずしも前提としない。
図６Ａ−図６Ｄでは、ＵＴ装置１２０の同一のコネクタに切換器１４０を介して複数（図では２つ）のセンサ１３０ａ１，１３０ａ２を接続した例を示している。切換器１４０は、ＵＴ装置１２０のコネクタに接続され、個々のコネクタを切り換え可能な複数の信号経路に分岐させ、それら信号系統の各端子に異なる素子を接続することで、１つのコネクタに複数の素子を接続できる装置である。切換器１４０のスイッチング機能によってコネクタには１つの信号系統が選択的に接続される。第１端子から分岐して複数の第２端子に接続するスイッチング素子を複数セット備えたものが切換器１４０の具体例として例示できる。この場合、第１端子にコネクタ１２５、複数の第２端子にそれぞれ素子１３１を接続することとなる。この切換器１４０を介在させることで、ＵＴ装置１２０にはそのコネクタ数以上の素子を接続することができる。図６Ａ−図６Ｄを用い、センサ１３０ａ１で１回目のＵＴを実行した後、コネクタに接続するセンサを切り換えてセンサ１３０ａ２で２回目のＵＴを実行するマスセンサＵＴの工程を説明する。ここでは理解を容易にするために超音波を送信する素子で反射波を受信するものとする。
マスセンサＵＴを開始するに当たって、初めに制御装置１１０によってＵＴ装置１２０にＵＴ条件が書き込まれる（図６Ａ）。このＵＴ条件にはセンサ１３０ａ１によるＵＴ条件のみが含まれ、センサ１３０ａ２によるＵＴ条件は含まれない。センサ１３０ａ１についてＵＴ装置１２０に書き込まれるＵＴ条件は、パルサと結線するコネクタの識別情報、レシーバと結線するコネクタの識別情報、及び結線した適用される遅延時間のデータが含まれる。この例の場合、パルサと結線するコネクタはセンサ１３０ａ１，１３０ａ２が接続されたコネクタ、レシーバと結線するコネクタはセンサ１３０ａ１，１３０ａ２が接続されたコネクタである。またセンサ１３０ａ１のＵＴ条件の書き込みと並行して、制御装置１１０からの指令信号でＵＴ装置１２０とは別個に切換器１４０が制御され、ＵＴ装置１２０にセンサ１３０ａ１が接続される（図６Ａ）。
次にセンサ１３０ａ１によるＵＴが実行される。その際、切換器１４０を介してセンサ１３０ａ１の素子が接続するコネクタがＵＴ装置１２０の内部で切換回路を介してパルサ及びレシーバに順次接続され、センサ１３０ａ１によるＵＴが実行される（図６Ｂ）。遅延回路の処理（超音波の送信から制御装置１１０への探傷データの出力までの処理）は、信号が切換器１４０を経由する点が異なるのみで図５Ａ−図５Ｅで説明したのと同じ要領である。
センサ１３０ａ１によるＵＴが完了すると、センサ１３０ａ２によるＵＴの工程に移行する。センサ１３０ａ２によるＵＴに移行するに当たって、再び制御装置１１０によってＵＴ装置１２０にＵＴ条件が書き込まれる（図６Ｃ）。このＵＴ条件にはセンサ１３０ａ２によるＵＴ条件のみが含まれ、センサ１３０ａ１によるＵＴ条件は当然含まれない。センサ１３０ａ１についてのＵＴ条件と同様、センサ１３０ａ２についても、パルサと結線するコネクタの識別情報、レシーバと結線するコネクタの識別情報、及び結線した適用される遅延時間のデータが含まれる。パルサ及びレシーバと結線するコネクタはセンサ１３０ａ１，１３０ａ２が接続されたコネクタである。また、センサ１３０ａ２のＵＴ条件の書き込みと並行して、制御装置１１０からの指令信号でＵＴ装置１２０とは別個に切換器１４０が制御され、ＵＴ装置１２０にセンサ１３０ａ２が接続される（図６Ｃ）。
続いてセンサ１３０ａ２によるＵＴが実行される。その際、切換器１４０を介してセンサ１３０ａ２の素子が接続するコネクタがＵＴ装置１２０の内部で切換回路を介してパルサ及びレシーバに順次接続され、センサ１３０ａ１によるＵＴが実行される（図６Ｄ）。この例ではセンサ１３０ａ１，１３０ａ２が接続されるコネクタは共通であるため、センサ１３０ａ１によるＵＴとセンサ１３０ａ２によるＵＴとで切換回路の接続は変わらない。また遅延回路の処理（超音波の送信から制御装置１１０への探傷データの出力までの処理）もセンサ１３０ａ１によるＵＴと同じ要領である。
なお、図６Ａ−図６Ｄでは切換器１４０によって２つのセンサ１３０ａ１，１３０ａ２が切り換えられる構成を例示的に説明したが、切換器１４０で切り換えられる信号系統の数が３つ以上あれば同一のコネクタに対して３つ以上の素子を選択的に接続できる。つまりＵＴ装置１２０の共通する複数のコネクタに切換器１４０を介して３つ以上のセンサを切り換え可能に接続し、３つ以上のセンサを用いてマスセンサＵＴを実行できる。また、送受信に異なるセンサを用いる場合はＵＴ条件に従ってパルサとレシーバに異なるセンサが接続される。送受信の方法自体は上記と何ら変わらない。
しかし、図６Ａ−図６Ｄで説明したマスセンサＵＴには次の課題がある。ＵＴ装置の機能は、入力されたＵＴ条件に従ってパルサ及びレシーバをコネクタに接続し、パルサを接続したコネクタに電気信号を出力したりレシーバから入力された強度信号を合成して出力したりすることである。コネクタに接続した切換器を制御する機能を一般のＵＴ装置は持たず、切換器を介して１つのコネクタに複数の素子が切り換え可能に接続された場合、切換器がどの素子をコネクタに接続しているのかを認識することができない。勿論、ＵＴ装置において探傷データにセンサの識別情報を付して出力することもできない。そのためマスセンサＵＴを行う場合、切換器に接続された複数のセンサのうちの１つのＵＴ条件をＵＴ装置に与え、切換器を駆動して対応するセンサをＵＴ装置に繋いてＵＴを実行するといった一連の手順を制御装置で繰り返し実行している実情がある。条件にもよるが一例として、ＵＴの所要時間の内訳は、ＵＴ装置に対するＵＴ条件の書き込みに約１分、超音波の送受信の動作に数秒、制御装置への探傷データの保存に数秒であり、ＵＴ条件の書き込みが律速である。図６Ａ−図６Ｄで例示した要領でマスセンサＵＴを行うと、センサを切り換える度に律速工程を実行することとなる結果、各センサによる探傷データが得られるまでに長時間を要する。
２．実施形態
次に本発明の実施形態を説明する。本実施形態はマスセンサＵＴによる探傷データの取得に要する時間の短縮を目的とする。
２−１．概要
図７Ａ−図７Ｃは本発明の一実施形態に係るフェーズドアレイＵＴ方法の概念の説明図であり、図６Ａ−図６Ｄと対比される図である。図７Ａ−図７Ｃに示した通り、本実施形態に係るフェーズドアレイＵＴに用いるシステムは、制御装置１０、ＵＴ装置２０、センサ３０及び切換器４０を備えている。本実施形態はマスセンサＵＴを前提としており、図６Ａ−図６Ｄで説明した例と同様、ＵＴ装置２０には切換器４０を介して複数のセンサ３０（図７Ａ−図７Ｃでは２つのセンサ３０ａ１，３０ａ２）が接続してある。本実施形態が図６Ａ−図６Ｄで説明した例と相違する点は、制御装置１０の処理内容である。ＵＴ装置２０、センサ３０及び切換器４０については、先に背景技術で説明したＵＴ装置１２０、センサ１３０及び切換器１４０と同様のものを用いることができる。切換器１４０は例えばマルチプレクサである。
図７Ａ−図７Ｃでは、図６Ａ−図６Ｄの例に倣い、センサ３０ａ１で１回目のＵＴを実行した後、コネクタに接続するセンサを切り換えてセンサ３０ａ２で２回目のＵＴを実行するマスセンサＵＴの工程を説明する。理解を容易にするために超音波を送信する素子で反射波を受信する例を説明する。
本実施形態に係るマスセンサＵＴを開始するに当たって、初めに制御装置１０によってＵＴ装置２０にＵＴ条件が書き込まれる（図７Ａ）。このＵＴ条件にはセンサ３０ａ１によるＵＴ条件のみならず、センサ３０ａ２によるＵＴ条件が含まれる。このような複数のセンサ３０に対するＵＴ条件を包含する複数のＵＴ条件を便宜上、「一群のＵＴ条件」と適宜記載する。一群のＵＴ条件に含まれる個々のＵＴ条件には、パルサと結線するコネクタの識別情報、レシーバと結線するコネクタの識別情報、及び結線するセンサに適用される遅延時間のデータがそれぞれ含まれる。この例の場合、パルサと結線するコネクタはセンサ３０ａ１，３０ａ２の各素子が接続されたコネクタ、レシーバと結線するコネクタもセンサ３０ａ１，３０ａ２の各素子が接続されたコネクタである。
一群のＵＴ条件の書き込みが完了したら、まずセンサ３０ａ１によるＵＴが実行される。その際、制御装置１０からの指令信号でＵＴ装置２０とは別個に切換器４０が制御され、ＵＴ装置２０にセンサ３０ａ１が接続される（図７Ｂ）。同時に、特に図示していないが切換器４０を介してセンサ３０ａ１の素子が接続するコネクタがＵＴ装置２０の内部で切換回路を介してパルサ及びレシーバに順次接続され、センサ３０ａ１によるＵＴが実行される（図７Ｂ）。遅延回路の処理（超音波の送信から制御装置１０への探傷データの出力までの処理）は、図６Ａ−図６Ｄで説明したのと同じ要領である。但し、ＵＴ装置２０には一群のＵＴ条件が書き込まれているため、図７Ｂの工程では、センサ３０ａ１は自己に対応するＵＴ条件によるＵＴ動作のみならず、続けてセンサ３０ａ２に対応するＵＴ条件によるＵＴ動作も実行する。制御装置１０では一群のＵＴ条件に含まれるＵＴ条件の順番の情報を基に、切換器４０を制御してセンサ３０ａ１を繋いだ間にＵＴ装置２０から入力される２つの探傷データのうち２番目のデータはセンサとＵＴ条件が対応していないものと判別できる。
センサ３０ａ１によるＵＴが完了すると、センサ３０ａ２によるＵＴの工程に移行する。図６Ａ−図６Ｄで説明した例と異なり、このタイミングで制御装置１０によるＵＴ装置２０へのＵＴ条件の書き込みの工程は存在しない。センサ３０ａ２によるＵＴを開始するに当たり、制御装置１０からの指令信号でＵＴ装置２０とは別個に切換器４０が制御され、ＵＴ装置２０にセンサ３０ａ２が接続される（図７Ｃ）。同時に、切換器４０を介してセンサ３０ａ２の素子が接続するコネクタがＵＴ装置２０の内部で切換回路を介してパルサ及びレシーバに順次接続され、センサ３０ａ２によるＵＴが実行される（図７Ｃ）。遅延回路の処理はセンサ３０ａ１を接続した際のＵＴと同じ要領である。但し、ＵＴ装置２０には一群のＵＴ条件が書き込まれているため、図７Ｃの工程では、センサ３０ａ２は、センサ３０ａ２に対応するＵＴ条件によるＵＴ動作を実行した後、自己に対応するＵＴ条件によるＵＴ動作を実行する。制御装置１０では一群のＵＴ条件に含まれるＵＴ条件の順番の情報を基に、切換器４０を制御してセンサ３０ａ１を繋いだ間にＵＴ装置２０から入力される２つの探傷データのうち１番目のデータはセンサとＵＴ条件が対応していないものと判別できる。
このように本実施形態の特徴は、１回のＵＴ条件の書き込みで異なるセンサを用いた複数のＵＴ動作を連続して実行し、ＵＴ装置から出力される探傷データからセンサとＵＴ条件が対応するものを制御装置で判別することを特徴としている。探傷データの判別のタイミングは探傷データの記憶（保存）の前後いずれでも良い。つまりセンサとＵＴ条件が対応する探傷データのみを記憶するようにすることもできるし、全ての探傷データを保存した後、センサとＵＴ条件が対応する探傷データを判別し区別するなりセンサとＵＴ条件が対応しない探傷データを消去するなりするようにできる。
なお、図７Ａ−図７Ｃでは切換器４０で２つのセンサ３０ａ１，３０ａ２が切り換えられる構成を説明したが、切換器４０で切り換えられる信号系統の数が３つ以上あれば、言うまでもなく同一のコネクタに対して３つ以上の素子を選択的に接続できる。また、本実施形態に係るマスセンサＵＴにおいても、マルチセンサＵＴと組み合わせてマルチセンサＵＴよりも更に多数のセンサを同一のＵＴ装置に接続することが想定される。但しＵＴ装置のコネクタ数がマルチセンサＵＴを許容しない場合等もあるため、本実施形態に係るマスセンサＵＴはマルチセンサＵＴとの組み合わせを必ずしも前提としない。また、送受信に異なるセンサを用いる場合はＵＴ条件に従ってパルサとレシーバに異なるセンサが接続される。送受信の方法自体は上記と何ら変わらない。
２−２．システム
図８Ａは本実施形態に係るＵＴシステムの全体構成の模式図、図８Ｂは切換器とセンサとの接続部分を抜き出して周辺要素と共に表した模式図である。図７Ａ−図７Ｃの例で説明した要素に対応する要素には図７Ａ−図７Ｃと同符号を付してある。
図８Ａ及び図８Ｂに示したＵＴシステムは、制御装置１０、ＵＴ装置２０、複数のセンサ３０、切換器４０を備えている。先に説明したＵＴ装置１２０と同様に、ＵＴ装置２０は、遅延回路２１、パルサ２２、レシーバ２３（図９）及びコネクタ２５を備えている。パルサ２２、レシーバ２３及びコネクタ２５は同一のＵＴ装置２０の内部にそれぞれ複数存在し、この例ではパルサ２２よりもコネクタ２５が多い。レシーバ２３はパルサ２２と同数以上である。切換器４０はＵＴ装置２０のコネクタ２５に接続されている（各コネクタに前述した第１端子がそれぞれ接続されている）。センサ３０はそれぞれ複数の素子３１を含み、被検査物（図１Ａ等）に設置される。本実施形態では、１つのセンサ３０の素子３１がＵＴ装置２０のパルサ２２と同数又はそれよりも多数となるように、ＵＴ装置２０及びセンサ３０を選択又は構成してある。
本実施形態では、ＵＴ装置２０の複数のコネクタ２５のうち、このＵＴ装置２０に備わったパルサ２２の数（ｍ１個）のコネクタ２５を１つのクラスター５０として扱う。コネクタ数をｍ２個（＞ｍ１）とすると、クラスター５０の数はＭ（＝ｍ２／ｍ１≧１）個となる。そして、各クラスター５０に対して切換器４０を介してそれぞれ複数（ｎ個）のセンサ３０が接続されている。ｍ１，ｍ２，ｎはいずれも２以上の整数とする（例えばｍ１＝６４）。また本実施形態では、Ｍは２以上の数とする。
図８Ａ及び図８Ｂを参照すると、Ｍ個のクラスター（クラスター５０ａ−５０Ｍ）のうち、１番目のクラスター５０ａには切換器４０を介してｎ個のセンサ３０ａ１−３０ａｎが接続されていることが分かる。同様に２番目のクラスター５０ｂにはｎ個のセンサ３０ｂ１−３０ｂｎが接続され、３番目のクラスター５０ｃ（不図示）にもｎ個のセンサが接続される。そして、最後のＭ番目のクラスター５０Ｍにもｎ個のセンサ３０Ｍ１−３０Ｍｎが接続されている。こうしてｎ個のセンサ３０から各１つ選択された２個の素子３１を一つの組として、同一の組に属するｎ個の素子３１がＵＴ装置２０の同一のコネクタ２５に切換器４０を介して選択的に接続されている。本実施形態では、複数（Ｍ個）のクラスター５０で同様の接続を構築する結果、ＵＴ装置２０にはコネクタ２５のｎ倍の数の素子３１、つまりパルサ２２の（Ｍ×ｎ＝ｍ２／ｍ１×ｎ）倍の数のセンサ３０が接続されている。
２−３．制御装置
図９は本実施形態に係るＵＴシステムに備えられた制御装置の機能ブロック図を関連要素と共に表す図である。図９では切換回路２４やコネクタ２５は図示省略してある。また、パルサ２２及びレシーバ２３は各１つにまとめて図示してある。本実施形態における制御装置１０は、ＵＴ装置２０及び切換器４０を制御する機能を有する。ＵＴ装置２０に切換器４０を制御する機能はない。
制御装置１０は、Ｉ／Ｏポート１３、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１４、ＲＯＭ（リードオンメモリ）１５、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）１６及びＣＰＵ（中央演算処理装置）１７を備えている。制御装置１０には、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）を用いることができる。デスクトップ、ノート型、タブレット型等、ＰＣの形態は限定されない。
Ｉ／Ｏポート１３は制御装置１０のハードウェアインターフェースであり、このＩ／Ｏポート１３を介して制御装置１０にＵＴ装置２０や切換器４０が接続される。また、キーボード１１や記憶媒体１２等の入力装置やモニタ１８等の出力装置もＩ／Ｏポート１３を介して制御装置１０に接続される。モニタ１８はタッチパネル式であれば入力装置を兼ねることができる。記憶媒体１２は、そのドライブがＩ／Ｏポート１３に接続される場合もあるし、ドライブが制御装置１０に実装されている場合もある。記憶媒体１２には、ＣＤやＤＶＤ、ブルーレイ等のディスクの他、ＵＳＢメモリ等のＩ／Ｏポート１３に接続可能な各種の記録媒体を用いることができる。また出力装置としては、モニタ１８の他、プリンタ等もＩ／Ｏポート１３に接続できる。接続方式は有線接続が想定されるが、無線接続を採用することもできる。
ＲＡＭ１４、ＲＯＭ１５、ＨＤＤ１６は制御装置１０に実装された記憶装置である。ＨＤＤ１６の代表例は、磁気記憶媒体、ＳＳＤ等である。これら記憶装置及び上記記憶媒体１２のうちの少なくとも１つにＵＴ装置２０から入力される探傷データが記録される。以下、単に「記憶装置」と記載した場合には、ＲＡＭ１４、ＲＯＭ１５およびＨＤＤ１６の１つ以上を指すこととする。また、記憶装置には、本実施形態に係るＵＴシステムを制御してフェーズドアレイＵＴを実行するＵＴプログラムが格納されている。このＵＴプログラムは制御装置１０を用いてプログラミングしても良いが、予め記憶媒体１２又はネットワーク上のサーバに記録しておき、ＲＡＭ１４、ＲＯＭ１５、ＨＤＤ１６の少なくとも１つにインストールすることができる。記憶装置は、ＵＴプログラムを記憶した手順記憶部、ＵＴ装置２０から受信した探傷データを記憶する探傷データ記憶部のいずれか又は双方に該当し得る。記憶媒体１２は、探傷データ記憶部に該当し得ると共に、ＵＴプログラムを記憶した記憶媒体のいずれか又は双方に該当し得る。本願明細書に言う「手順記憶部」や「探傷データ記憶部」はＵＴシステムに属するハードウェア要素を意味し、「記憶媒体」はＵＴシステムには属さない記録メディアを意味する。ＵＴプログラムについては後述する。
ＣＰＵ１７は演算処理装置であり、記憶装置からＵＴプログラムを読み込み、読み込んだＵＴプログラムを実行してＵＴ装置２０及び切換器４０に指令を出力し、ＵＴ装置２０及び切換器４０を制御する指令部としての機能を果たす。本実施形態におけるＣＰＵ１７は、ＵＴプログラムを読み込むことによって、入力指令部１７ａ、切換指令部１７ｂ、探傷指令部１７ｃ及び記録指令部１７ｄを構成する。入力指令部１７ａは入力手順、切換指令部１７ｂは切換手順、探傷指令部１７ｃは探傷手順、記録指令部１７ｄは記録手順をそれぞれ実行する。またプログラムに従って同一のＣＰＵで各指令部が実行する制御を行う場合、これらの区分は要しない。これらがそれぞれ実行する入力手順、切換手順、探傷手順、記録手順については、続くＵＴプログラムの項目で説明する。
２−４．ＵＴプログラム
上記ＵＴプログラムに従って実行される手順には、入力手順、切換手順、探傷手順及び記録手順が含まれる。これらの手順は、記憶装置からＵＴプログラムを読み込んだＣＰＵ１７により実行される。入力手順は、キーボード１１等の入力装置で入力された一群のＵＴ条件を記憶装置から読み込み、Ｉ／Ｏポート１３を介してＵＴ装置２０の遅延回路２１にまとめて書き込む手順である。一群のＵＴ条件とは、前述した通り複数のセンサ３０に対して個々に設定された複数のＵＴ条件を包含したものである。このとき、入力手順にはＵＴ条件の演算も含まれ得る。ＵＴに際しては、被検査物の形状、被検査物の音速、被検査物の探傷位置、センサの設置位置、各センサの素子数、素子サイズ等のデータが入力装置によって入力され、記憶装置等に記憶される。入力手順では、このデータを基に各センサについて遅延時間を計算し、実行順にして一群のＵＴ条件として遅延回路２１に書き込まれる。必要であれば記憶装置等にもＵＴ条件が記録される。
切換手順は、切換器４０を制御してＵＴ装置２０に接続するセンサ３０を切り換える手順である。探傷手順は、ＵＴ装置２０にＵＴを実行させる手順である。ＣＰＵ１７から切換器４０への指令信号の出力、ＵＴ装置２０からＣＰＵ１７への探傷データの入力は、いずれもＩ／Ｏポート１３を経由して行われる。記録手順は、一群のＵＴ条件に含まれる各ＵＴ条件の実行順序を基に、ＵＴに用いられたセンサ３０とＵＴ条件が対応する探傷データをキーボード１１等の入力装置によって指定された保存先（記憶装置、記憶媒体１２の少なくとも１つ）に記録する手順である。以下、ＵＴ装置２０で得られる探傷データであって使用したセンサ３０とＵＴ条件が対応したものを適宜「適正探傷データ」と記載する。
ＵＴプログラムについて補足すると、切換手順、探傷手順及び記録手順の組み合わせには幾つかのバリエーションが考えられる。ここでは２つのバリエーションを例示する。ＵＴ条件の入力手順については２つのバリエーションで共通である。
バリエーションの１つ目はＵＴ装置２０から出力される探傷データから適正探傷データを選別して保存するものである。つまり切換手順を実行してセンサ３０を切り換える度に、探傷手順を実行して一群のＵＴ条件の一通りのＵＴ条件でＵＴを実行する。例えば１つ目のセンサ３０をＵＴ装置２０に接続して１番目から３番目のＵＴ条件でＵＴを実行する。次に２つ目のセンサ３０に切り換えて１番目から３番目のＵＴ条件でＵＴを実行し、最後に３つ目のセンサ３０に切り換えて１番目から３番目のＵＴ条件でＵＴを再度実行する。この場合、ＵＴに用いられたセンサ３０とＵＴ条件が合っていない（適正探傷データではない）探傷データが適正探傷データと混在してＵＴ装置２０からは出力される。しかしＵＴ装置２０に接続したセンサ３０とＵＴ条件の実行順序は制御装置１０で把握されているため、記録手順においてＵＴ装置２０から順次出力される複数の探傷データからＵＴ条件の実行順序に基づいて適正探傷データを選別して保存することができる。このバリエーションではセンサ３０の数だけ一群のＵＴ条件が繰り返し実行される。
バリエーションの２つ目はＵＴ装置２０から出力される探傷データを一旦全て保存し、保存した中から適正探傷データを選別するものである。このバリエーションは先に説明した２つ目のバリエーションと記録手順以外は共通している。このバリエーションの記録手順が２つ目のバリエーションの記録手順と相違する点は、適正探傷データの選別を記録前にするか記録後にするかである。例えば記憶装置等に保存した探傷データからＵＴ条件の実行順序を基に適正探傷データを選別し、適正探傷データに識別情報を付加して区別するなり適正探傷データ以外の探傷データを消去して適正探傷データのみを残すなりすることができる。
２−５．ＵＴ方法
図１０は本実施形態に係るＵＴシステムに備えられた制御装置によるＵＴ手順を表したフローチャートである。同図を用いて本実施形態に係るＵＴ手順をＵＴ方法として説明する。
（ＳＴＡＲＴ−ステップＳ１０２）
本実施形態に係るフェーズドアレイＵＴを始めるに当たり、まず、オペレータは、複数の素子３１をそれぞれ含む複数のアレイセンサ３０を被検査物に設置する。その後、キーボード１１等の入力装置により、被検査物の形状、被検査物の音速、被検査物における探傷位置（点又は範囲）、センサの設置位置、各センサの素子数、素子サイズ等のデータを制御装置１０に入力する。更にキーボード１１等の入力装置により制御装置１０にＵＴ開始の指示を与える。その後オペレータによってＵＴ開始の指示が与えられると、ＣＰＵ１７は図１０の手順を開始し（ＳＴＡＲＴ）、入力指令部１７ａによって上記入力手順を実行して各センサ３０の遅延時間を計算する（ステップＳ１０１）。各センサ３０について遅延時間を計算したら、ＣＰＵ１７は、続けて入力指令部１７ａによって各センサ３０の遅延時間を含む一群のＵＴ条件をＵＴ装置２０の遅延回路２１に書き込む。
（ステップＳ１０３−ＥＮＤ）
ＵＴ装置２０に対するＵＴ条件の書き込みが完了したら、ＣＰＵ１７は、切換指令部１７ｂ、探傷指令部１７ｃ及び記録指令部１７ｄにより、上記切換手順、探傷手順及び記録手順を実行する（ステップＳ１０３，Ｓ１０４）。ステップＳ１０３，Ｓ１０４の手順は、例えば前述したＵＴプログラムの３つのバリエーションのいずれかの手順が実行される。ここでは、例えば探傷指令部１７ｃと切換指令部１７ｂにより１つのセンサ３０を用いて一群のＵＴ条件の一通りのＵＴの実行及び探傷データの選別保存をする例を説明する。つまり、ＣＰＵ１７はまず、探傷指令部１７ｃ及び記録指令部１７ｄにより、１つのセンサ３０を用いて一群のＵＴ条件の一通りのＵＴの実行及び探傷データの選別保存をする（ステップＳ１０３）。そして、ＣＰＵ１７は一群のＵＴ条件のうち未実行のＵＴがないかを判定する（ステップＳ１０４）。未実行のＵＴがあってステップＳ１０４の判定が満たされなければ、ＣＰＵ１７は必要に応じて切換指令部１７ｂにより切換手順を実行し、ＵＴ装置２０に接続するセンサ３０を切り換えて手順をステップＳ１０３に戻す。全てのＵＴが完了していてステップＳ１０４の判定が満たされれば、ＣＰＵ１７は図１０のフローを終了する。
このようにして記憶装置等に記録された探傷データは、入力装置を介して制御装置１０に与えられるオペレータの指示に従って、モニタ１８等の出力装置に探傷結果として出力することができる。
２−６．効果
（１）本実施形態においては、対応関係にあるセンサ３０が異なる複数のＵＴ条件を含む一群のＵＴ条件をまとめてＵＴ装置２０に書き込む。これによりＵＴ装置２０では一群のＵＴ条件に従って一通りのＵＴが順次実行される。この一通りのＵＴが実行される間、ＵＴ条件をＵＴ装置２０に書き込む上記入力手順は一切介在しない。制御装置１０ではＵＴ装置２０により実行されるＵＴ条件が既知であるため、自己の切換器４０の制御と合わせ、使用されたＵＴ装置２０とＵＴ条件が対応関係にある適正探傷データが把握される。本実施形態ではセンサ３０を切り換える度にＵＴ装置２０にＵＴ条件を書き込まなくても、一群のＵＴ条件をまとめて一通り書き込めば、異なるセンサ３０を用いた多数の適正探傷データを取得することができる。このように律速となるＵＴ装置２０へのＵＴ条件の書き込みの回数を少なくすることで、全体の探傷時間を短縮することができる。本実施形態によれば、切換器４０を利用してＵＴ装置２０に接続した多数のセンサ３０によってフェーズドアレイＵＴを効率的に実行できる。
（２）ＵＴ装置２０のパルサ２２の数以上の素子３１を有するセンサ３０を用いる（例えばパルサ２２と各センサ３０の素子３１を同数とする）ことで、１回のＵＴで全てのパルサ２２を用いることができる。つまり各ＵＴに用いるパルサ２２の数を最大とすることで、ＵＴ回数を減らすことができる。一般的なフェーズドアレイＵＴ装置は、コネクタ数、パルサ数、レシーバ数のうち、パルサ数が最少である。素子に電圧を印加するための回路のコストが高いためである。従って１回のＵＴで最大数のパルサ２２を使用することで、全体の探傷をより効率化することができる。
２−７．産業上の利用可能性
本実施形態は、検査対象を問わず、多数のセンサを用いたＵＴに適用し、上記の通りの効果を得ることができる。例えば発電等に用いられるタービンは運転中に掛かる高い応力によって外観では判別できない部品内部に微小なヒビ等が入ることがある。その検査にもＵＴが適用され得るが、タービンのロータ等を検査するためにはケーシングを開放しなければならない。しかし、例えば発電用途に用いるタービンを長期に亘って停止させることは避けなければならず、短時間で探傷をしなければならない。このような場合に本実施形態を適用して多数のセンサを用いて効率的にＵＴを実行することにより、タービンの稼働停止時間の短縮にも貢献し得る。
１０ 制御装置
１１ キーボード
１２ 記憶媒体（記憶媒体、探傷データ記憶部）
１３ Ｉ／Ｏポート
１４ ＲＡＭ（手順記憶部、探傷データ記憶部）
１５ ＲＯＭ（手順記憶部、探傷データ記憶部）
１６ ＨＤＤ（手順記憶部、探傷データ記憶部）
１７ ＣＰＵ（指令部）
１７ａ 入力指令部
１７ｂ 切換指令部
１７ｃ 探傷指令部
１７ｄ 記録指令部
１８ モニタ
２０ フェーズドアレイ超音波装置
２２ パルサ
２３ レシーバ
２５ コネクタ
３０ アレイセンサ
３１ 超音波素子
４０ 切換器
５０ クラスター

Claims (8)

  1. 複数の超音波素子をそれぞれ含む複数のアレイセンサを被検査物に設置し、
    前記複数のアレイセンサから各１つ選択された複数の超音波素子を一つの組として、同一の組に属する複数の超音波素子がフェーズドアレイ超音波装置の同一のコネクタに切換器を介して選択的に接続されるように、前記フェーズドアレイ超音波装置に前記複数のアレイセンサを接続し、
    前記複数のアレイセンサに対して個々に設定された複数の探傷条件を包含する一群の探傷条件をまとめて前記フェーズドアレイ超音波装置に入力し、
    前記フェーズドアレイ超音波装置に接続するアレイセンサを前記切換器により切り換えつつ前記フェーズドアレイ超音波装置に順次超音波探傷を実行させ、
    前記一群の探傷条件に含まれる各探傷条件の実行順序を基に、超音波探傷に用いられたアレイセンサと探傷条件が対応する探傷データを保存することを特徴とする超音波探傷方法。
  2. 請求項１の超音波探傷方法において、
    前記フェーズドアレイ超音波装置に接続するアレイセンサを前記切換器により切り換える度に前記一群の探傷条件に含まれる各探傷条件で前記フェーズドアレイ超音波装置に順次超音波探傷を実行させ、
    前記フェーズドアレイ超音波装置から順次出力される複数の探傷データから、超音波探傷に用いられたアレイセンサと探傷条件が対応するものを前記実行順序に基づき選別して保存することを特徴とする超音波探傷方法。
  3. 請求項１の超音波探傷方法において、
    前記フェーズドアレイ超音波装置に接続するアレイセンサを前記切換器により切り換える度に前記一群の探傷条件に含まれる各探傷条件で前記フェーズドアレイ超音波装置に順次超音波探傷を実行させ、
    前記フェーズドアレイ超音波装置から順次出力される複数の探傷データを全て保存し、
    保存された複数の探傷データから、超音波探傷に用いられたアレイセンサと探傷条件が対応するものを前記実行順序に基づき選別することを特徴とする超音波探傷方法。
  4. 請求項１の超音波探傷方法において、前記フェーズドアレイ超音波装置の複数のコネクタのうち前記フェーズドアレイ超音波装置に備わったパルサの数のコネクタを１つのクラスターとし、各クラスターに対して前記切換器を介し、それぞれ前記クラスターを構成するコネクタ以上の数の超音波素子を備えた複数のアレイセンサを接続することを特徴とする超音波探傷方法。
  5. パルサ及びコネクタをそれぞれ複数有するフェーズドアレイ超音波装置と、
    前記フェーズドアレイ超音波装置のコネクタに接続された切換器と、
    複数の超音波素子をそれぞれ含み被検査物に設置される複数のアレイセンサと、
    前記フェーズドアレイ超音波装置及び前記切換器を制御する制御装置を備え、
    前記複数のアレイセンサから各１つ選択された複数の超音波素子を一つの組として、同一の組に属する複数の超音波素子がフェーズドアレイ超音波装置の同一のコネクタに前記切換器を介して選択的に接続されるように、前記フェーズドアレイ超音波装置に前記複数のアレイセンサを接続した超音波探傷システムにおいて、
    前記制御装置は、
    探傷プログラムを記憶した手順記憶部と、
    前記手順記憶部に記憶された探傷プログラムを実行して前記フェーズドアレイ超音波装置及び前記切換器に指令を出力する指令部と、
    前記フェーズドアレイ超音波装置から受信した探傷データを記憶する探傷データ記憶部を備え、
    前記指令部は、
    前記複数のアレイセンサに対して個々に設定された複数の探傷条件を一群の探傷条件として前記フェーズドアレイ超音波装置にまとめて入力する入力指令部と、
    前記切換器を制御して前記フェーズドアレイ超音波装置に接続するアレイセンサを切り換える切換指令部と、
    前記フェーズドアレイ超音波装置に超音波探傷を実行させる探傷指令部と、
    前記一群の探傷条件に含まれる各探傷条件の実行順序を基に、超音波探傷に用いられたアレイセンサと探傷条件が対応する探傷データを前記探傷データ記憶部に記録する記録指令部を備えていることを特徴とする超音波探傷システム。
  6. 請求項５の超音波探傷システムにおいて、前記フェーズドアレイ超音波装置の複数のコネクタのうち前記フェーズドアレイ超音波装置に備わったパルサの数のコネクタを１つのクラスターとし、各クラスターに対して前記切換器を介し、それぞれ前記クラスターを構成するコネクタ以上の数の超音波素子を備えた複数のアレイセンサを接続したことを特徴とする超音波探傷システム。
  7. パルサ及びコネクタをそれぞれ複数有するフェーズドアレイ超音波装置と、
    前記フェーズドアレイ超音波装置のコネクタに接続された切換器と、
    複数の超音波素子をそれぞれ含み被検査物に設置される複数のアレイセンサと、
    前記フェーズドアレイ超音波装置及び前記切換器を制御する制御装置を備え、
    前記複数のアレイセンサから各１つ選択された複数の超音波素子を一つの組として、同一の組に属する複数の超音波素子がフェーズドアレイ超音波装置の同一のコネクタに前記切換器を介して選択的に接続されるように、前記フェーズドアレイ超音波装置に前記複数のアレイセンサを接続した超音波探傷システムを制御する超音波探傷プログラムにおいて、
    前記複数のアレイセンサに対して個々に設定された複数の探傷条件を一群の探傷条件として前記フェーズドアレイ超音波装置にまとめて入力する手順と、
    前記切換器を制御して前記フェーズドアレイ超音波装置に接続するアレイセンサを切り換える手順と、
    前記フェーズドアレイ超音波装置に超音波探傷を実行させる手順と、
    前記一群の探傷条件に含まれる各探傷条件の実行順序を基に、超音波探傷に用いられたアレイセンサと探傷条件が対応する探傷データを記憶部に記録する手順を前記制御装置に実行させることを特徴とする超音波探傷プログラム。
  8. 請求項７のプログラムを記憶した記憶媒体。
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