バックグランド

従来手法の発信-受信分割縦波（TRL: Transmit-Receive Longitudinal）探触子は、異種金属溶接部および音の通りにくい材料の検査に利点があります。デュアル・マトリクス・アレイ（DMA）探触子は、TRL探触子の利点とフェイズド・アレイ技術の利点を兼ね備えており、超音波ビームの電子制御によるステアリング走査、首振り走査、および焦点調節を可能にします。

問題

異種金属およびオーステナイト系の溶接部を超音波で検査するのは非常に困難です。特に検査を片側だけから実行する必要がある場合は、溶接材の異方性により超音波ビームが散乱するため難しくなります。

TRL探触子は基本的には、発信用振動子（エミッター）と受信用振動子（レシーバー）が音響隔離壁によって分離される2振動子型探触子です。斜角および焦点加工により、一点に焦点を絞って擬似フォーカリゼーションを行います。この探触子は、ウェッジの表面エコーに起因するデッド・ゾーンがなく、散乱によるノイズ信号を低減し、高い感度での使用を可能にします。

TRL探触子では屈折角や擬似焦点が固定されているので、検査現場では多様な対象物に対応するために、探触子が必要になる場合があります。

解決策

デュアル・マトリクス・アレイ（DMA）は、このテクノロジーを論理的に進化させたものです。2つのマトリクス・アレイで構成されており、ビームは通常30°～70°（縦波LWまたは横波SW）でスイープでき、また任意の深さに擬似焦点調整が可能であり、任意の開口部サイズを選択することによってビーム・サイズを変更でき、さらにビームの水平方向走査（探触子の首振り走査と同様効果）で斜めの欠陥を探索することができます。デュアル・マトリクス・アレイは、OmniScan MXとそのイメージング機能で、電子的に任意構成適応ができるため、TRL探触子よりも柔軟性が高くなります。

機器

検査に使用する機器は、以下のもので構成されます。

ウェッジに搭載されたデュアル・マトリクス・アレイの写真

デュアル・マトリクス・アレイの概略図

このデュアル・マトリクス・アレイは、ウェッジに搭載された1.5DM7X4-19X12-A17-P-2.5-OM-DUAL28です。19mm×12mm（各マトリクス）の全表面がアクティブな28個の振動素子で構成されており、振動素子はそれぞれで発信および受信が可能です。

OmniScan MX 32：128 PRは、-15°、0°、15°の異なるスキュー角（首振り角）を持つ3種類のセクターにプログラムされ、それぞれ30°～70°縦波のビーム・ステアリングとされました。すべてのビームは管の底面（内径側）にフォーカスするように設定されました。

結果

下の写真は、管と管のステンレス鋼溶接部の結果を示しています。デュアル・マトリクス・アレイは、30°～70°縦波とスキュー0°のセクター・スキャンがプログラムされました。1.1インチ（長さ）×0.3インチ（高さ）の底面クラックが明確に検出されています。

下の写真は、管と管のステンレス鋼溶接部の結果を示しています。デュアル・マトリクス・アレイは、3種類のスキュー角（左から：-15、0、15度）による30°～70°縦波のセクター・スキャンがプログラムされています。このケースでは、1.5インチ（長さ）×0.4インチ（高さ）の底面クラックは、-15度のスキュー角でより適切に検出されます。この構成では、クラックの先端さえも見えます。

結論

デュアル・マトリクス・アレイ(DMA)は、ノイズの多い材料の検査時に利点があります。OmniScanのようなポータブルタイプのフェイズドアレイ探傷器で使用するときは、DMA探触子のほうが従来手法のTRL探触子よりも柔軟性が高くなります。