超声波探伤方法及超声波探伤装置

摘要

本发明的超声波探伤方法的特征在于，该超声波探伤方法包含：条件设定步骤，对应于被检体的种类设定界面回波检测阈值和门终点相对位置；探伤信号获取步骤，将从所述被检体接收的超声波转换为电信号而获取探伤信号；界面回波检测步骤，使用所述界面回波检测阈值检测出所述探伤信号的界面回波检出时刻；缺陷回波检测门设定步骤，从所述界面回波检出时刻减去所述门终点相对位置，由此设定缺陷回波检测门的终点；以及缺陷回波检测步骤，使用所述缺陷回波检测门内的探伤信号检测出缺陷回波。

权利要求

1.一种超声波探伤方法，其特征在于，

该超声波探伤方法包含：

条件设定步骤，对应于被检体的种类设定界面回波检测阈值和门终点相对位置；

探伤信号获取步骤，将从所述被检体接收的超声波转换为电信号而获取探伤信号；

界面回波检测步骤，使用所述界面回波检测阈值检测出所述探伤信号的界面回波检出时刻；

缺陷回波检测门设定步骤，从基于所述界面回波检出时刻确定的基准时刻减去所述门终点相对位置，由此设定缺陷回波检测门的终点；以及缺陷回波检测步骤，使用所述缺陷回波检测门内的探伤信号进行缺陷回波的检测。

2.根据权利要求1所述的超声波探伤方法，其特征在于，在所述界面回波检测步骤中，在所述界面回波检测阈值的值为正时，在规定的界面回波检测门内所述探伤信号超过所述界面回波检测阈值的情况下，判定为检测出了界面回波，在所述界面回波检测阈值的值为负时，在规定的界面回波检测门内所述探伤信号低于所述界面回波检测阈值的情况下，判定为检测出了界面回波，并将检测出所述界面回波的时刻作为界面回波检出时刻。

3.根据权利要求1所述的超声波探伤方法，其特征在于，在所述缺陷回波检测门设定步骤中，以所述基准时刻的每次测定的变化在规定的范围内的方式来设定所述基准时刻。

4.根据权利要求2所述的超声波探伤方法，其特征在于，在所述缺陷回波检测门设定步骤中，以所述基准时刻的每次测定的变化在规定的范围内的方式来设定所述基准时刻。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的超声波探伤方法，其特征在于，在所述探伤信号获取步骤中，将从所述被检体接收的超声波转换为电信号而获取探伤信号，并临时存储所获取的规定次数的探伤信号，在所述界面回波检测步骤中，对所述规定次数的各个探伤信号使用所述界面回波检测阈值来检测所述探伤信号的界面回波检出时刻，在所述缺陷回波检测步骤中，使用从所述规定次数的探伤信号中的最新的探伤信号减去下述这样的信号所得到的探伤信号，来进行缺陷回波的检测：所述信号是以所述探伤信号的界面回波检出时刻为基准进行所述探伤信号的同步加法平均而得到的。

6.一种超声波探伤装置，其特征在于，

该超声波探伤装置具备：

探伤信号获取部，其将从被检体接收的超声波转换为电信号而获取探伤信号；

数据库，其记录有与所述被检体的种类相对应的界面回波检测阈值和门终点相对位置；

界面回波检测单元，其使用记录在所述数据库中的所述界面回波检测阈值检测所述探伤信号的界面回波检出时刻；

门设定单元，其从基于所述界面回波检出时刻决定的基准时刻减去记录在所述数据库中的所述门终点相对位置，由此设定缺陷回波检测门的终点；以及缺陷回波检测单元，其使用所述缺陷回波检测门内的探伤信号进行缺陷回波的检测。

7.根据权利要求6所述的超声波探伤装置，其特征在于，在所述界面回波检测阈值的值为正时，在规定的界面回波检测门内所述探伤信号超过所述界面回波检测阈值的情况下，所述界面回波检测单元判定为检测出了界面回波，并将检测出所述界面回波的时刻作为界面回波检出时刻，在所述界面回波检测阈值的值为负时，在规定的界面回波检测门内所述探伤信号低于所述界面回波检测阈值的情况下，所述界面回波检测单元判定为检测出了界面回波，并将检测出所述界面回波的时刻作为界面回波检出时刻。

8.根据权利要求6所述的超声波探伤装置，其特征在于，所述门设定单元以所述基准时刻的每次测定的变化在规定的范围内的方式来设定所述基准时刻。

9.根据权利要求7所述的超声波探伤装置，其特征在于，所述门设定单元以所述基准时刻的每次测定的变化在规定的范围内的方式来设定所述基准时刻。

10.根据权利要求6～9中的任意一项所述的超声波探伤装置，其特征在于，该超声波探伤装置还具备：存储部，其临时存储所述探伤信号获取部所获取的多次的探伤信号；

同步加法单元，其基于所述界面回波检测单元检测出的界面回波检出时刻来排列所述探伤信号，并进行所述探伤信号的同步加法平均，由此形成减法用信号；以及信号减法单元，其从存储于所述存储部的探伤信号中的最新的探伤信号减去所述减法用信号而形成减法处理后的探伤信号，所述缺陷回波检测单元使用所述减法处理后的探伤信号来进行缺陷回波的检测。

说明书

超声波探伤方法及超声波探伤装置

技术领域

[0001] 本发明涉及使用超声波检查被检体的内部缺陷的超声波探伤方法及超声波探伤装置。

背景技术

[0002] 超声波探伤作为检测金属材料中的内部缺陷的技术而被广泛使用。在超声波探伤中，在由接收探头接收的超声波中，不仅包含由金属材料中的内部缺陷引起的超声波(称为缺陷回波)，还包含在金属材料的正面或者背面的反射等所引起的超声波(称为界面回波)。因此，在能够检测出缺陷回波的时刻的范围内设定缺陷回波检测门，仅将缺陷回波检测门的范围中的超声波作为检查对象来进行探伤。

[0003] 在自动超声波探伤中，搭载有自动进行上述缺陷回波检测门的设定的功能。即，在自动超声波探伤中，以能够检测出在金属材料的正面或背面的反射等所引起的超声波并排除这些缺陷回波以外的超声波的方式，自动设定缺陷回波检测门。

[0004] 例如，作为自动超声波探伤中的缺陷回波检测门的自动设定方法，公知有这样的方法：以接收超声波在界面回波检测门内最初超过界面回波检测阈值的时刻为基准，自动设定缺陷回波检测门的终点(参照专利文献1)。

[0005] 现有技术文献

[0006] 专利文献

[0007] 专利文献1：日本特开2005-283134号公报

发明内容

[0008] 发明要解决的课题

[0009] 但是，在现有的缺陷回波检测门的设定方法中，在内部缺陷靠近被检体的边界的情况下，不容易将缺陷回波与界面回波分离。特别是在从被检体的边界至内部缺陷的距离与用于探伤的超声波的波长(在被检体内部的波长)相比较为数倍以内的情况下，非常不容易将缺陷回波与界面回波分离。

[0010] 而且，界面回波的波形不一定是固定的，而是根据每个被检体而变化。因此，如果将缺陷回波检测门的终点设定在界面回波的附近，则存在将界面回波错误检测为缺陷回波的情况。另一方面，如果将缺陷回波检测门的终点设定在界面回波的远处，则未探伤区域变大，会产生未检测缺陷回波的情况。

[0011] 本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种即使界面回波的形状对应于每个被检体发生变化也能够使未探伤区域为最小限度并且不会发生错误检测的超声波探伤方法及超声波探伤装置。

[0012] 用于解决课题的手段

[0013] 本发明的超声波探伤方法的特征在于，该超声波探伤方法包含：条件设定步骤，对应于被检体的种类设定界面回波检测阈值和门终点相对位置；探伤信号获取步骤，将从所述被检体接收的超声波转换为电信号而获取探伤信号；界面回波检测步骤，使用所述界面回波检测阈值检测出所述探伤信号的界面回波检出时刻；缺陷回波检测门设定步骤，从基于所述界面回波检出时刻确定的基准时刻减去所述门终点相对位置，由此设定缺陷回波检测门的终点；以及缺陷回波检测步骤，使用所述缺陷回波检测门内的探伤信号检测出缺陷回波。

[0014] 本发明的超声波探伤装置的特征在于，该超声波探伤装置具备：探伤信号获取部，其将从被检体接收的超声波转换为电信号而获取探伤信号；数据库，其记录有与所述被检体的种类相对应的界面回波检测阈值和门终点相对位置；界面回波检测单元，其使用记录在所述数据库中的所述界面回波检测阈值检测出所述探伤信号的界面回波检出时刻；门设定单元，其从基于所述界面回波检出时刻决定的基准时刻减去记录在所述数据库中的所述门终点相对位置，由此设定缺陷回波检测门的终点；以及缺陷回波检测单元，其使用所述缺陷回波检测门内的探伤信号检测出缺陷回波。

[0015] 发明效果

[0016] 本发明的超声波探伤方法及超声波探伤装置发挥了如下效果：即使界面回波的形状对应于每个被检体变化，也能够使未探伤区域为最小限度并且不会发生错误检测。

附图说明

[0017] 图1是反射式探伤中的超声波的传播及接收超声波的概要图。

[0018] 图2是穿透式探伤中的超声波的传播及接收超声波的概要图。

[0019] 图3是示出因界面回波的波形不同而产生的问题点的概要图。

[0020] 图4是示出本发明的实施方式的超声波探伤方法中的缺陷检测门的设定方法的概要图。

[0021] 图5是示出被检体与界面回波检测阈值及门终点相对位置的对应表的制作例的图。

[0022] 图6是示意性地示出本发明的第1实施方式的超声波探伤装置的结构的框图。

[0023] 图7是示出本发明的第1实施方式的超声波探伤方法的步骤的流程图。

[0024] 图8是示出图7所示的步骤S4的处理的变形例的流程图。

[0025] 图9是概要性地说明图8所示的处理步骤的说明图。

[0026] 图10是示出基于本发明的第1实施方式的超声波探伤装置及超声波探伤方法的超声波探伤的实施例的探伤信号曲线图。

[0027] 图11是示出基于本发明的第1实施方式的超声波探伤装置及超声波探伤方法的超声波探伤的实施例的探伤信号曲线图。

[0028] 图12是示意性地示出本发明的第2实施方式的超声波探伤装置的结构的框图。

[0029] 图13是示出本发明的第2实施方式的超声波探伤方法的步骤的流程图。

[0030] 图14是概要性地说明本发明的第2实施方式的超声波探伤方法的说明图。

具体实施方式

[0031] 以下，根据附图对本发明的实施方式的超声波探伤方法及超声波探伤装置详细进行说明。本发明不受以下说明的实施方式限定。

[0032] 在基于垂直入射法的超声波探伤中，存在垂直反射式超声波探伤(以下，记作反射式探伤)与垂直穿透式超声波探伤(以下，记作穿透式探伤)。本发明的实施方式的超声波探伤方法及超声波探伤装置能够适用于该反射式探伤及穿透式探伤中的任意一种。图1是反射式探伤中的超声波的传播及接收超声波的概要图，图2是穿透式探伤中的超声波的传播及接收超声波的概要图。

[0033] 如图1的(a)所示，在反射式探伤中，收发探头1对被检体2发送超声波，并接收从被检体2反射的超声波。此时，在从被检体2反射的超声波中，不仅包含在被检体2中的缺陷3反射的超声波(以下，记作缺陷回波F)，还包括在被检体2的正面2a反射的超声波(以下，记作正面回波R1)和在被检体2的背面2b反射的超声波(以下，记作背面回波R2)。

[0034] 图1的(b)是示意性地表示收发探头1所接收的超声波的曲线图。图1的(b)所示的曲线图是关于时间轴表示所接收的超声波探伤信号的曲线图。如图1的(b)所示，缺陷回波F、正面回波R1、及背面回波R2在不同时刻被收发探头1接收。这是由于，如图1的(a)所示，缺陷回波F、正面回波R1、及背面回波R2到达收发探头1的传播距离不同。

[0035] 缺陷回波F比正面回波R1晚与被检体2中的缺陷深度X相对应的传播时间X’的2倍的时间到达收发探头1。此外，背面回波R2比正面回波R1晚与被检体2的厚度T相对应的传播时间T’的2倍的时间到达收发探头1。因此，缺陷回波检测门是从检测出正面回波R1的时刻的终端至检测出背面回波R2的时刻的始端的范围。

[0036] 另一方面，如图2的(a)所示，在穿透式探伤中，发送探头1a向被检体2发送超声波，接收探头1b接收穿透被检体2的超声波。此时，在由接收探头1b接收的超声波中，不仅包含在被检体2中的缺陷3和正面2a反射的超声波(以下，记作缺陷回波F1)、以及在被检体2中的缺陷3和背面2b反射的超声波(以下，记作缺陷回波F2)，还包含直接穿透被检体2的超声波(以下，记作穿透回波T1)和在被检体2的正面2a及背面2b反射的超声波(以下，记作反射回波T2)。

[0037] 缺陷回波F1比穿透回波T1晚与被检体2中的缺陷深度X1相对应的的传播时间X1’的2倍的时间到达接收探头1b。缺陷回波F2比穿透回波T1晚与被检体2中的相对应背面2b的缺陷深度X2相对应的传播时间X2’的2倍的时间到达接收探头1b。此外，反射回波T2比穿透回波T1晚与被检体2的厚度T相对应的传播时间T’的2倍的时间到达接收探头1b。因此，缺陷回波检测门是从检测出穿透回波T1的时刻的终端至检测出反射回波T2的时刻的始端的范围。

[0038] 在上述反射式探伤及穿透式探伤的任意的情况下，为了检测靠近被检体2的背面2b的缺陷3，都需要将缺陷回波检测门终点(以下记作门终点)设定在背面回波R2或者反射回波T2的始点附近。进而，在收发探头1、发送探头1a、或者接收探头1b与被检体2的相对的位置发生变化的情况下、或者由探伤位置而导致被检体2的厚度发生变化的情况等，背面回波R2或者反射回波T2的出现时刻也变化，因此，需要追随这些变化自动设定门终点。因此，检测背面回波R2或者反射回波T2(以下为了简便，不作区别而记作界面回波)，并将从界面回波回溯规定的时间后的时刻自动设定为门终点。

[0039] 但是，如上所述，界面回波的波形不一定是固定的，而是对应于每个被检体而不同。结果是，如果将缺陷回波检测门的终点设定在界面回波的附近，则会错误地检测界面回波，如果将缺陷回波检测门的终点设定在界面回波的远处，则未探伤区域变大。图3是示出因界面回波的波形不同而产生的问题点的概要图。

[0040] 在图3中，记载了界面回波的形状A及形状B各自的情况下的、门终点的设定条件1和设定条件2的合计4个模式的门终点的设定。图3的(a)示出了在将门终点与界面回波检出时刻的相对时间设定为1/2周期的情况下以规定的阈值检测界面回波的形状A的情况。图3的(b)示出了在将门终点与界面回波检出时刻的相对时间设定为3/2周期的情况下以规定的阈值检测界面回波的形状A的情况。图3的(c)示出了在将门终点与界面回波检出时刻的相对时间设定为1/2周期的情况下以规定的阈值检测界面回波的形状B的情况。图3的(d)示出了在将门终点与界面回波检出时刻的相对时间设定为3/2周期的情况下以规定的阈值检测界面回波的形状B的情况。这里所说的界面回波检出时刻是指在阈值被设定为正值的情况下探伤信号超过规定的阈值的时刻、以及在阈值被设定为负值的情况下探伤信号低于规定的阈值的时刻。

[0041] 比较图3的(a)与图3的(c)可知，在将门终点与界面回波检出时刻的相对时间设定为1/2周期的情况下，对于界面回波的形状A，能够恰当地设定门终点，但是，对于界面回波的形状B，则将界面回波的始端错误检测为缺陷。另一方面，比较图3的(b)与图3的(d)可知，在将门终点与界面回波检出时刻的相对时间设定为3/2周期的情况下，对于界面回波的形状B，能够恰当地设定门终点，但是，对于界面回波的形状A，则产生未探伤区域。

[0042] 因此，在本发明的实施方式的超声波探伤方法及超声波探伤装置中，对应于每个被检体的种类事先确定界面回波检测阈值及门终点相对位置。研究及调查的结果是，发现了在同一被检体的探伤中界面回波的形状不会大幅变化。即，能够根据使用探头及探伤增益等探伤条件和被检体的板厚及制造条件等来事先预测界面回波的形状，从而能够对应于界面回波的形状来事先确定界面回波检测阈值及门终点相对位置。界面回波检测阈值是指在阈值被设定为正值的情况下用于在探伤信号超过该阈值的时刻检测出界面回波的阈值、以及在阈值被设定为负值的情况下用于在探伤信号低于该阈值的时刻检测出界面回波的阈值，门终点相对位置是指这样检测出的界面回波的检出时刻与门终点的相对时间。

[0043] 图4是示出本发明的实施方式的超声波探伤方法及超声波探伤装置中的缺陷检测门的设定方法的概要图。在图4中，(a)示出了被检体1中的缺陷检测门的设定方法，(b)示出了被检体2中的缺陷检测门的设定方法。图4的(c)是被检体与界面回波检测阈值及门终点相对位置的对应表。在图4的(a)及(b)中，根据该对应表设定了缺陷检测门的终点。

[0044] 如图4的(a)所示，通过界面回波检测阈值来检测界面回波S2。由于针对被检体1的界面回波检测阈值为+A，因此，在界面回波检测门的范围内，将超声波的探伤信号最初超过+A的时刻作为界面回波检出时刻。并且，由于针对被检体1的门终点相对位置为a，因此，将从该界面回波检出时刻回溯时间a后的时刻设定为缺陷检测门的终点。另外，根据与界面回波S1的关系来设定缺陷检测门的始点，由此设定缺陷检测门。在这样设定的缺陷检测门的范围内被检测出的回波为缺陷回波F。

[0045] 如图4的(b)所示，同样地，通过界面回波检测阈值来检测界面回波S2。由于针对被检体2的界面回波检测阈值为-B，因此，在界面回波检测门的范围内，将超声波的探伤信号最初低于-B的时刻作为界面回波检出时刻。并且，由于针对被检体2的门终点相对位置为b，因此，将从该界面回波检出时刻回溯时间b后的时刻设定为缺陷检测门的终点。由于本发明的实施方式的超声波探伤方法中的界面回波检测阈值使用具有正负的区别的值，因此，能够在不对超声波的探伤信号进行整流的情况下区别正负来进行阈值判定。由于像这样区别正负来进行阈值判定，因此，本发明的实施方式的超声波探伤方法具有能够对接收到的超声波的相位进行限定这样的优点。

[0046] 图5是示出被检体与界面回波检测阈值及门终点相对位置的对应表的制作例的图。图5的(a)是示出钢板等金属产品的制造线中的制造顺序的例子的表。如图5的(a)所示，在一般的金属产品的制造线中，多个产品被混合在一起制造。因此，事先对每个产品进行调查，决定界面回波检测阈值及门终点相对位置，预先将产品与界面回波检测阈值及门终点相对位置的对应关系存储在数据库中。图5的(b)是示出产品与界面回波检测阈值及门终点相对位置的对应关系的例子的表。

[0047] 并且，在进行被检体的探伤时，将图5的(a)及(b)结合，得到图5的(c)。图5的(c)是示出将图5的(a)和图5的(b)结合在一起的状态的表。如图5的(c)所示，根据图5的(a)及(b)的结合，得到了被检体的探伤顺序与界面回波检测阈值及门终点相对位置的对应关系。因而，根据图5的(c)所示的对应表进行被检体的探伤，由此，能够实施本发明的实施方式的超声波探伤方法及超声波探伤装置。

[0048] 〔第1实施方式的超声波探伤装置〕

[0049] 图6是示意性地示出本发明的第1实施方式的超声波探伤装置的结构的框图。如图6所示，该超声波探伤装置4具有：探伤信号获取部5，其发送用于对被检体的缺陷进行探伤的超声波，并接收由该发送的超声波所引起的探伤信号；控制部6，其控制超声波探伤装置4的各结构部分；输出部7，其输出被检体的检查结果等；以及输入部8，其输入各种信息。

[0050] 探伤信号获取部5具有超声波探头5a与收发部5b。探伤信号获取部5将从收发部5b发送的电信号作为超声波从超声波探头5a向外部发送，并且将超声波探头5a接收的超声波作为电信号的探伤信号输出至收发部5b。如图1及图2所示，在基于垂直入射法的超声波探伤中，存在反射式探伤与穿透式探伤，与此伴随，超声波探头5a可以是收发探头1或者发送探头1a与接收探头1b的组合，但是，以下，不对两者进行区别，而是作为超声波探头5a来进行说明。

[0051] 超声波探头5a是使用压电振子等而实现的，其通过施加来自收发部5b的脉冲信号而向外部发送超声波，并且接收来自外部的超声波并将该超声波转换为电信号。收发部5b对超声波探头5a施加超声波探头5a的共振频率或者其附近的频率的脉冲信号，由此将超声波脉冲信号经由超声波探头5a输出至外部。

[0052] 控制部6具备存储部6a、数据库(DB)6b以及运算部6c，并控制超声波探伤装置4的各结构部分。存储部6a是存储从探伤信号获取部5接收的被检体的检查数据等各种信息的临时存储装置。特别是，本发明的第1实施方式的存储部6a具有能够存储至少1次、优选能够存储多次以上的从探伤信号获取部5接收的探伤信号的存储容量。

[0053] 数据库(DB)6b是由磁盘等实现的记录装置。在数据库(DB)6b中记录有如图5中例示的这样的制造线中的制造顺序、产品与界面回波检测阈值及门终点相对位置的对应关系、以及被检体的探伤顺序与界面回波检测阈值及门终点相对位置的对应关系等数据。数据库(DB)6b中记录的这些数据在运算部6c检测缺陷回波时被参照。

[0054] 运算部6c参照记录在数据库(DB)6b中的这些数据，分析存储在存储部6a中的探伤信号，检测出缺陷回波。运算部6c是由面向特定用途的集成电路(ASIC)、通用集成电路、或者它们的组合等实现的运算装置。即，运算部6c通过硬件或软件实现界面回波检测单元6d、门设定单元6e、缺陷回波检测单元6f、以及其它的控制超声波探伤装置4的各结构部分的控制单元。

[0055] 界面回波检测单元6d参照数据库(DB)6b，并使用与被检体对应的界面回波检测阈值来检测界面回波检出时刻。即，在界面回波检测阈值的值为正时，在界面回波检测门内探伤信号超过界面回波检测阈值的情况下，界面回波检测单元6d判定为检测出了界面回波，在界面回波检测阈值的值为负时，在界面回波检测门内探伤信号低于界面回波检测阈值的情况下，界面回波检测单元6d判定为检测出了界面回波，并将该界面回波被检测出的时刻作为界面回波检出时刻。

[0056] 门设定单元6e参照数据库(DB)6b从上述界面回波检出时刻中减去与被检体对应的的门终点相对位置，由此设定缺陷回波检测门的终点。缺陷回波检测单元6f在如上述那样设定的缺陷回波检测门的范围内从存储于存储部6a的探伤信号中检测出缺陷回波。

[0057] 输出部7是例如显示被检测出的缺陷回波的显示装置，例如是在缺陷回波被检测出的情况下向下游工序发送警告信号等的送信装置。为了分析缺陷回波的产生原因是否是产品的缺陷，也可以形成为将输出部7的输出向上位计算机输出的结构。

[0058] 输入部8是例如电源开关及输入键等输入装置，例如是从控制制造线的上位控制装置接收制造线中的制造信息的接收装置。作为由输入部8输入的输入信息的例子，存在图5的(a)中所例示的那样的制造线的制造顺序。

[0059] 本发明的实施方式的超声波探伤装置4对探伤信号获取部5获取的探伤信号进行AD转换并进行信号处理。由于界面回波迟于缺陷检测门被检测，因此，数字信号下的处理比模拟信号下的处理有利。此外，期望进行探伤信号的AD转换时的采样频率是探伤信号的频率的5倍以上，更期望是探伤信号的频率的10倍以上。在以探伤信号的频率的5倍的采样频率进行AD转换的情况下，以360°/5＝72°的间隔将探伤信号数字化。

[0060] 将上述说明的超声波探伤装置4记载为超声波探头5a是1个(反射式探伤)或者1对(穿透式探伤)的结构，但是，超声波探伤装置4也可以形成为超声波探头5a是多个(反射式探伤)或者多对(穿透式探伤)的结构。这种情况下，能够对应于每个超声波探头5a来设定不同的界面回波检测阈值及门终点相对位置。即，对应于每个超声波探头5a预先将图5的(b)中例示的那样的对应表记录到数据库(DB)6b中，运算部6c对应于每个超声波探头5a来设定不同的界面回波检测阈值及门终点相对位置。根据上述结构，能够应对每个超声波探头5a的偏差，进一步提高缺陷回波的检测精度。

[0061] 〔第1实施方式的超声波探伤方法〕

[0062] 以下，对本发明的第1实施方式的超声波探伤方法进行说明。在以下的说明中，参照本发明的第1实施方式的超声波探伤装置的结构的附图等并对本发明的第1实施方式的超声波探伤方法进行说明，但是，本发明的第1实施方式的超声波探伤方法不受这些附图中所表示的结构限定。

[0063] 图7是示出本发明的实施方式的超声波探伤方法的步骤的流程图。如图7所示，在本发明的实施方式的超声波探伤方法中，首先，运算部6c参照数据库(DB)6b来设定与被检体对应的界面回波检测阈值及门终点相对位置(步骤S1)。如上所述，由于在数据库6b中记录有被检体的探伤顺序与界面回波检测阈值及门终点相对位置的对应关系等的数据，因此，与超声波探伤装置4正在探伤的被检体对应的界面回波检测阈值及门终点相对位置被选择。

[0064] 接下来，探伤信号获取部5将从被检体接收到的超声波转换为电信号，获取探伤信号(步骤S2)。由探伤信号获取部5获取的探伤信号被临时存储在控制部6的存储部6a中。

[0065] 接下来，运算部6c的界面回波检测单元6d根据存储在存储部6a中的探伤信号检测出界面回波(步骤S3)。界面回波检测单元6d使用在步骤S1中设定的界面回波检测阈值来检测界面回波。即，在界面回波检测阈值的值为正时，在界面回波检测门内探伤信号超过界面回波检测阈值的情况下，界面回波检测单元6d判定为检测出了界面回波，在界面回波检测阈值的值为负时，在界面回波检测门内探伤信号低于界面回波检测阈值的情况下，界面回波检测单元6d判定为检测出了界面回波，并将该界面回波被检测出的时刻作为界面回波检出时刻。

[0066] 接下来，运算部6c的门设定单元6e设定缺陷回波检测门(步骤S4)。门设定单元6e使用在步骤S1中设定的门终点相对位置进行缺陷回波检测门的设定。即，门设定单元6e将在步骤S2中检测出的界面回波检出时刻作为基准时刻，从基准时刻中减去在步骤S1中设定的门终点相对位置，由此设定缺陷回波检测门的终点。

[0067] 并且，运算部6c的缺陷回波检测单元6f在通过步骤S4设定的缺陷回波检测门的范围内根据存储在存储部6a中的探伤信号检测出缺陷回波(步骤S5)。

[0068] 最后，控制部6判定超声波探伤装置4是否完成了规定范围或者规定次数的探伤(步骤S6)。在没有完成规定范围的探伤的情况下(步骤S6：否)，则返回步骤S2，探伤信号获取部5获取下一次的探伤信号。另一方面，在完成了规定范围的探伤的情况下(步骤S6：是)，本发明的实施方式的超声波探伤方法结束。

[0069] 在上述的说明中，门设定单元6e将界面回波检出时刻作为基准时刻，从基准时刻中减去门终点相对位置，由此设定缺陷回波检测门的终点，但是，也可以根据图8、9所示的处理步骤来设定缺陷回波检测门的终点。图8是示出图7所示的步骤S4的处理的变形例的流程图。图9是概要性地说明图8所示的处理步骤的说明图。

[0070] 如图8所示，在该处理步骤中，门设定单元6e判别在本次处理中检测出的界面回波检出时刻Tbound(N)与前一次处理中的基准时刻Tbase(N-1)的时间差的绝对值是否大于规定的时间差ΔT(步骤S41)。对应判别的结果，在时间差的绝对值不比规定的时间差ΔT大的情况下，门设定单元6e将缺陷回波检测门设定处理推进至步骤S45的处理(步骤S41：否)。另一方面，在时间差的绝对值比规定的时间差ΔT大的情况下，门设定单元6e将缺陷回波检测门设定处理推进至步骤S42的处理(步骤S41：是)。

[0071] 在步骤S42的处理中，门设定单元6e判别在本次处理中检测出的界面回波检出时刻Tbound(N)是否比前一次处理中的基准时刻Tbase(N-1)靠后。对应判别的结果，在界面回波检出时刻Tbound(N)比基准时刻Tbase(N-1)靠后的情况下，门设定单元6e将缺陷回波检测门设定处理推进至步骤S43的处理(步骤S42：是)。另一方面，在界面回波检出时刻Tbound(N)没有比基准时刻Tbase(N-1)靠后的情况下，门设定单元6e将缺陷回波检测门设定处理推进至步骤S44的处理(步骤S42：否)。

[0072] 在步骤S43的处理中，门设定单元6e将比前一次处理中的基准时刻Tbase(N-1)靠后规定的时间差ΔT的时刻设定为本次处理中的基准时刻Tbase(N)。由此，步骤S43的处理结束，缺陷回波检测门设定处理前进至步骤S46的处理。

[0073] 在步骤S44的处理中，门设定单元6e将比前一次处理中的基准时刻Tbase(N-1)靠前规定的时间差ΔT的时刻设定为本次处理中的基准时刻Tbase(N)。由此，步骤S44的处理结束，缺陷回波检测门设定处理前进至步骤S46的处理。

[0074] 在步骤S45的处理中，门设定单元6e将在本次处理中检测出的界面回波检出时刻Tbound(N)设定为本次处理中的基准时刻Tbase(N)。由此，步骤S45的处理结束，缺陷回波检测门设定处理前进至步骤S46的处理。

[0075] 在步骤S46的处理中，门设定单元6e将比在步骤S43～步骤S45中的任意一个处理中设定的基准时刻Tbase(N)靠前门终点相对位置a的量的时刻设定为缺陷回波检测门的终点Tgate end(N)。由此，步骤S46的处理结束，一系列的缺陷回波检测门设定处理结束。

[0076] 根据以上的说明可知，在本变形例中，在本次处理中检测出的界面回波检出时刻Tbound(N)与前一次处理中的基准时刻Tbase(N-1)的时间差的绝对值小于规定的时间差ΔT的情况下，如图9的(a)所示，控制部6将在本次处理中检测出的界面回波检出时刻Tbound(N)作为本次处理中的基准时刻Tbase(N)来设定缺陷回波检测门的终点Tgate end(N)。

[0077] 另一方面，在本次处理中检测出的界面回波检出时刻Tbound(N)与前一次处理中的基准时刻Tbase(N-1)的时间差的绝对值大于规定的时间差ΔT的情况下，如图9的(b)所示，门设定单元6e将比在前一次处理中检测出的界面回波检出时刻Tbound(N-1)靠前或靠后规定的时间差ΔT的时刻作为本次处理中的基准时刻Tbase(N)来设定缺陷回波检测门的终点Tgate end(N)。

[0078] 即，在本变形例中，门设定单元6e将每次测定的基准时刻Tbase(N)的变化控制在规定的时间差ΔT以下。由此，根据本变形例，能够追随由振动或板厚变化等原因所引起的界面回波的移动，并且能够抑制下述情况：在图9的(b)所示那样的检测出超过了界面回波检测阈值的缺陷回波F的情况下，将缺陷回波F错误识别为界面回波，并以此为基准来设定缺陷回波检测门，结果漏掉缺陷回波。

[0079] 〔基于第1实施方式的实施例〕

[0080] 图10及图11是示出基于本发明的第1实施方式的超声波探伤装置及超声波探伤方法的超声波探伤实施例的探伤信号曲线图。特别是，图10示出了图示的曲线图的例子，图11示出现有技术与本发明之间的比较。

[0081] 在图10及图11所示的曲线图中，以纵轴表示探伤信号，以横轴表示检测出探伤信号的时间。此外，图中的虚线表示界面回波检测阈值，点划线表示界面回波检出时刻，双点划线表示缺陷回波检测门的始点及终点。

[0082] 图10及图11所示的探伤信号是通过图2所示那样构成的穿透式探伤而获取的，使用水作为接触介质。此外，探伤中使用的超声波的频率为25MHz，在将接收的超声波转换为电信号之后，以250MHz的采样频率进行AD转换。

[0083] 此外，在本实施例中的穿透式探伤中，针对同一被检体使用了200对超声波探头。在图11中，记载了其中的元件对A及元件对B中的探伤信号。此外，本实施例中的检查对象是针对被检体1及被检体2这2个种类来进行探伤的。

[0084] 如图11所示，在基于现有技术的超声波探伤中，关于设定1及设定2中的任意一种设定，都会在缺陷回波检测门的设定中产生问题，与此相对，在基于本发明的实施方式的超声波探伤中，恰当地设定了缺陷回波检测门。在现有技术的设定1中，对于被检体1，没有发生问题，但是，对于被检体2，在元件对B中错误地检测出了界面回波。此外，在现有技术的设定2中，对于被检体2，没有发生问题，但是，对于被检体1，在元件对A中，未探伤区域增加。

[0085] 另一方面，在基于本发明的实施方式的超声波探伤中，由于选择了与被检体对应的设定，因此，对于被检体1及被检体2中的任意一个被检体都恰当地设定了缺陷回波检测门。

[0086] 〔第2实施方式的超声波探伤装置〕

[0087] 图12是示意性地示出本发明的第2实施方式的超声波探伤装置的结构的框图。本发明的第2实施方式的超声波探伤装置在上述第1实施方式的超声波探伤装置中添加了提高缺陷回波的检测精度的功能。因此，在以下的说明中，对于与第1实施方式的超声波探伤装置相同的结构，通过标记相同的标号来适当省略说明。

[0088] 如图12所示，该超声波探伤装置4具有：探伤信号获取部5，其发送用于对被检体的缺陷进行探伤的超声波，并接收由该发送的超声波所引起的探伤信号；控制部6，其控制超声波探伤装置4的各结构部分；输出部7，其输出被检体的检查结果等；以及输入部8，其输入各种信息。探伤信号获取部5、输出部7、及输入部8是与第1实施方式相同的构成要素。

[0089] 控制部6具备存储部6a、数据库(DB)6b以及运算部6c，并控制超声波探伤装置4的各结构部分。存储部6a是存储从探伤信号获取部5接收到的被检体的检查数据等各种信息的临时存储装置。特别是，本发明的第2实施方式的存储部6a具有不仅能够存储从探伤信号获取部5接收到的最新的探伤信号还能够存储多次以上的探伤信号的存储容量。数据库(DB)6b是与第1实施方式相同的构成要素。

[0090] 运算部6c参照数据库(DB)6b中记录的这些数据，对存储在存储部6a中的探伤信号进行解析而检测出缺陷回波。运算部6c通过硬件或软件实现界面回波检测单元6d、门设定单元6e、缺陷回波检测单元6f、同步加法单元6g、信号减法单元6h、以及其它控制超声波探伤装置4的各结构部分的控制单元。

[0091] 界面回波检测单元6d参照数据库(DB)6b，并使用与被检体对应的界面回波检测阈值来检测存储在存储部6a中的多次探伤信号中的界面回波检出时刻。同步加法单元6g基于界面回波检测单元6d检测出的界面回波检出时刻来排列多次探伤信号，并进行多次探伤信号的同步加法平均，由此，形成减法用信号。信号减法单元6h从存储于存储部6a的多次探伤信号中的最新的探伤信号减去减法用信号。在进行该减法时，也基于界面回波检测单元6d所检测出的界面回波检出时刻来排列探伤信号。

[0092] 门设定单元6e参照数据库(DB)6b，从界面回波检测单元6d所检测出的界面回波检出时刻中减去与被检体对应的门终点相对位置，由此设定缺陷回波检测门的终点。在设定缺陷回波检测门的终点时所使用的界面回波检出时刻是使用减去减法用信号之前的探伤信号而检测出的。缺陷回波检测单元6f在如上述那样设定的缺陷回波检测门的范围内从存储于存储部6a的探伤信号中检测出缺陷回波。

[0093] 输出部7及输入部8是与第1实施方式相同的构成要素。此外，本发明的第2实施方式的超声波探伤装置4也对探伤信号获取部5获取的探伤信号进行AD转换并进行信号处理，期望在进行探伤信号的AD转换时的采样频率为探伤信号的频率的5倍以上，更期望在探伤信号的频率的10倍以上。此外，上述说明的超声波探伤装置4被记载为超声波探头5a是1个(反射式探伤)或者1对(穿透式探伤)的结构，但超声波探伤装置4也可以形成为超声波探头5a是多个(反射式探伤)或者多对(穿透式探伤)的结构。

[0094] 〔第2实施方式的超声波探伤方法〕

[0095] 以下，参照图13及图14对本发明的第2实施方式的超声波探伤方法进行说明。在以下的说明中，参照本发明的第2实施方式的超声波探伤装置的结构的附图等，对本发明的第2实施方式的超声波探伤方法进行说明，但本发明的第2实施方式的超声波探伤方法不受这些附图中表示的结构限定。

[0096] 图13是示出本发明的第2实施方式的超声波探伤方法的步骤的流程图，图14是概要性地说明本发明的第2实施方式的超声波探伤方法的说明图。如图13所示，在本发明的实施方式的超声波探伤方法中，首先，运算部6c参照数据库(DB)6b，设定与被检体对应的界面回波检测阈值和门终点相对位置(步骤S7)。如上所述，由于在数据库(DB)6b中记录有被检体的探伤顺序与界面回波检测阈值及门终点相对位置的对应关系等数据，因此，与超声波探伤装置4正在探伤的被检体相对应的界面回波检测阈值及门终点相对位置被选择。

[0097] 接下来，探伤信号获取部5将从被检体接收到的超声波转换为电信号，获取探伤信号(步骤S8)。然后，控制部6的存储部6a临时存储由探伤信号获取部5获取的规定的次数的探伤信号(步骤S9)。临时存储在存储部6a中的探伤信号的规定的次数由预先确定的常数N与Na的和即(N+Na)确定。如图14所示，存储于控制部6的存储部6a的(N+Na)次的探伤信号中的N次的探伤信号与Na次的探伤信号的后段处理是不同的。因而，常数N和Na被定义为不同的常数，这些常数是通过例如操作者对输入部8进行操作而在本发明的第2实施方式的超声波探伤方法的处理前被预先指定的。

[0098] 每当从探伤信号获取部5发送出超声波的脉冲信号时，则获取最新的探伤信号。因此，在步骤S9中，每当从探伤信号获取部5发送出最新的探伤信号时，存储部6a将所存储的探伤信号中的最早的探伤信号删除，对存储的(N+Na)次的探伤信号进行更新。

[0099] 接下来，如图14所示，运算部6c的同步加法单元6g读出存储在存储部6a中的与从(N+Na)次之前至N次之前为止的Na次相对应的探伤信号，进行同步加法平均处理，由此获取减法用信号(步骤S10)。为了进行探伤信号的同步加法，需要确定基准来排列各探伤信号。因此，在步骤S10中，将界面回波检测单元6d所检测出的界面回波检出时刻用作同步加法的基准。

[0100] 即，界面回波检测单元6d使用在步骤S7中设定的界面回波检测阈值来检测与从(N+Na)次之前至N次之前为止的Na次相对应的探伤信号各自的界面回波。即，界面回波检测单元6d参照数据库(DB)6b并使用与被检体对应的界面回波检测阈值来进行界面回波的检测。在界面回波检测阈值的值为正时，在界面回波检测门内探伤信号超过界面回波检测阈值的情况下，界面回波检测单元6d判定为检测出了界面回波，在界面回波检测阈值的值为负时，在界面回波检测门内探伤信号低于界面回波检测阈值的情况下，界面回波检测单元6d判定为检测出了界面回波，将该界面回波被检测出的时刻作为界面回波检出时刻。

[0101] 同步加法单元6g将如上述那样检测的各探伤信号的界面回波检出时刻作为基准来进行探伤信号的同步加法，然后除以进行了同步加法的探伤信号的个数Na，由此进行探伤信号的同步加法平均。这样，通过同步加法单元6g的同步加法平均处理而得到的信号是减法用信号。

[0102] 接下来，如图14所示，运算部6c的信号减法单元6h从存储于存储部6a的多次的探伤信号中的最新的探伤信号中减去上述减法用信号(步骤S11)。在进行该减法时，也基于界面回波检测单元6d所检测出的界面回波检出时刻来排列探伤信号。

[0103] 接下来，门设定单元6e参照数据库(DB)6b，从界面回波检测单元6d所检测出的界面回波检出时刻中减去与被检体对应的门终点相对位置，由此设定缺陷回波检测门的终点(步骤S12)。在设定缺陷回波检测门的终点时所使用的界面回波检出时刻是使用减去减法用信号之前的探伤信号而检测出的。

[0104] 然后，运算部6c的缺陷回波检测单元6f在通过步骤S12设定的缺陷回波检测门的范围内，从存储于存储部6a的探伤信号中检测出缺陷回波(步骤S13)。

[0105] 最后，控制部6判定超声波探伤装置4是否完成了规定范围或者规定次数的探伤(步骤S14)。在没有完成规定范围的探伤的情况下(步骤S14：否)，返回步骤S8，探伤信号获取部5获取下一次的探伤信号。另一方面，在完成了规定范围的探伤的情况下(步骤S14：是)，本发明的第2实施方式的超声波探伤方法结束。

[0106] 以上，由图14的减法处理后的探伤信号可知，根据本发明的第2实施方式的超声波探伤方法，由于是在界面回波被减弱的状态下在缺陷回波检测门的范围内进行缺陷回波的检测，因此，即使界面回波发生变化而进入回波检测门的范围内，也能够大幅减小引起错误检测的可能性。

[0107] 根据以上说明，本发明的实施方式的超声波探伤方法及超声波探伤装置发挥了如下效果：即使界面回波的形状对应于每个被检体发生变化，也能够使未探伤区域为最小限度并且不会发生错误检测。本发明的实施方式的超声波探伤方法及超声波探伤装置能够应用于该反射式探伤及穿透式探伤中的任意中，但是，优选应用于穿透式探伤。这是由于：如图2所示，在穿透式探伤的情况下，在缺陷3存在于正面2a的附近时，只要能将缺陷回波F2与反射回波T2分离即可，在缺陷3存在于背面2b的附近时，只要能将缺陷回波F1与反射回波T2分离即可。即，在穿透式探伤的情况下，无论是缺陷3存在于正面2a的附近的情况还是缺陷3存在于背面2b的附近的情况，本发明的实施方式的超声波探伤方法及超声波探伤装置都能够恰当地实现对缺陷回波的检测。

[0108] 工业上的可利用性

[0109] 根据本发明，能够提供即使界面回波的形状对应于每个被检体发生变化也能够使未探伤区域为最小限度并且不会发生错误检测的超声波探伤方法及超声波探伤装置。

[0110] 标号说明

[0111] 1：收发探头；1a：发送探头；1b：接收探头；2：被检体；3：缺陷；4：超声波探伤装置；5：探伤信号获取部；5a：超声波探头；5b：收发部；6：控制部；6a：存储部；6b：数据库(DB)；6c：
运算部；6d：界面回波检测单元；6e：门设定单元；6f：缺陷回波检测单元；6g：同步加法单元；
6h：信号减法单元；7：输出部；8：输入部。