技術情報

フェイズドアレイの仕様

フェイズドアレイ探傷装置は複数の振動素子を持つという特性から、一般的な探傷装置にはない重要な仕様があります。こうした仕様については更に詳細な検討、吟味が必要となります。

パルサー数： アクティブ開口幅またはバーチャルプローブ開口幅を形成する為に同時にグループ化可能な振動素子の最大数を規定します。

レシーバー数： 開口幅全体にわたってシーケンスする為に使用可能な振動素子の総数を規定します。この総数は一つのフェイズドアレイ探触子の接触面でカバーできる検査範囲を潜在的に高めることにつながります。

XX:YY　： ＸＸ＝パルサー数、ＹＹ＝レシーバー経路数を表す場合に用いられる慣習的呼称。　レシーバー数は常にパルサー数と同等かそれ以上になります。パルサー数とレシーバー数の組み合わせが１６：１６ ～ ３２：１２８ までの探傷装置は屋外用ポータブルタイプの筐体で供給可能です。パルサー数、レシーバー数がこれより多い組み合わせの装置も販売されていますが、こうした装置は振動素子数の多い探触子が使われるインラインシステム用途などで利用されています。


フォーカルロウ: 通常１画像を形成する為に組み合わせ可能なフォーカルロウ数が明記されています。一般的に、ＸＸ：ＹＹ数が大きい構成になる程より多くのフォーカルロウ数をサポートできるようになります。それは、リニアスキャン時に、より大きいアパーチャー（開口幅）を取ること、多くのフォーカルローステップを使用することを可能にするためです。ただしフォーカルロウ数の増加が必ずしも機能性の向上を意味しないことに注意して下さい。下の例では、６４振動素子を持つアレイ探触子を用いてドリル加工した横穴に４０°～７０°の角度でセクタースキャンを行い、金属中のビーム路程長（５０ｍｍ）にわたり１°ピッチ（３０ フォーカルロウ）、２°ピッチ（１５ フォーカルロウ）、それに４°ピッチ（７ フォーカルロウ）の３設定の違いを比較しています。画像は角度の増え方が細かい方が若干鮮明になりますが、もっと粗い解像度でも検出は十分出来ます。ビーム径がフォーカシングにより劇的に小さくならない限り画像による欠陥サイジングも劇的には向上しません。

下の例ではアパーチャーと総振動素子数の組み合わせを変化させてリニアスキャンを実行した際に必要となるフォーカルロウ数の例を紹介しています。



上の例から、１６振動素子入り探触子と共に用いられる１６：１６の組み合わせでは単に３０フォーカルロウあれば十分（セクタースキャン・リニアスキャン両方とも）となるのに対して、リニアスキャン時に１２８振動素子入り探触子と共に使用される１６：１２８、もしくは３２：１２８の組み合わせでは１２８フォーカルロウを必要とすることが分かります。

PＲＦ（パルス繰り返し周波数）/表示更新レート: 探傷装置の表示更新レートは様々な画像モードによって大きく異なります。　フェイズドアレイ画像モードの場合　：




概念を説明する為にフォーカルロウ数を４個に減らして６０Hzで画像表示更新するリニアスキャンシーケンスの例が下で紹介されています。

実際の画像表示レートは他のパラメーターの影響を受けます。一つのフォーカルロウのＡ-スキャン更新レートは探傷装置によって異なります。一部の探傷装置ではＡ-スキャンのＰＲＦレートは最大画像表示更新レートによって制限されます。このことは画像がフェイズドアレイ画像で表示されようと、Ａ-スキャン画面として表示されようと変わりありません。こうした理由から、一部のアプリケーションでは、様々な画像表示モードにおいてフォーカルロウシーケンスと関連するＡ-スキャンＰＲＦを確認することが重要になります。


プローブ認識　： フェイズドアレイ探触子を自動認識する機能により、適切な振動素子数と探触子形状で探傷装置のセットアップを自動設定することが可能となりセットアップ時間を短縮します。

画像タイプ: セクタースキャンおよびリニアスキャンは通常どのフェイズドアレイ探傷装置でも可能です。これらの画像モードを積み重ねて振幅レベルもしくは深さデータによるＣ-スキャンの生成ができます。この平面画像（C-スキャン）の形成により、欠陥サイジングの広範な手段提供が可能となります。

波形保存　： Ａ-スキャン（RF波形）の生データを保存できるので、検査後、超音波データを詳細に解析することが可能です。このことは広い検査範囲にわたってデータ収集を行う際に特に効果的です。
複数グループのサポート　： 高性能なフェイズドアレイ探傷装置の一部では、フェイズドアレイ探触子を１個もしくは複数個接続して、複数のフォーカルロウグループをシーケンスすることが出来ます。このことは検査後にオフラインで分析される体積データの収集が重要なケースでは特に有益です。例えば５Ｍｚ、６４振動素子入りアレイ探触子をプログラム化して振動素子の１－１６番を使い４０°～７０°のセクタースキャンを行いつつ、第２グループとしては、１６振動素子の同時励振を６４振動素子全体にわたって１振動素子ずつ段階的にスライドさせる６０°のリニアスキャンが出来ます。

エンコード入力　： 通常探傷装置はマニュアルタイプとエンコーダー付きタイプの二種類が用意されています。

マニュアルタイプのフェイズドアレイ探傷装置はリアルタイムに超音波データを提供します。その意味で一般的な超音波探傷器と非常に似ています。フェイズドアレイ探傷装置は、A-スキャンの他に, セクタースキャンもしくはリニアスキャン画像をリアルタイムに表示できるので、きずの検出および分析に役立ちます。複数角度の斜角検査を一度に実施し断面画像表示できることがこのタイプの探傷装置を使用する主な理由です。クラックの深さサイジングの手段としてこの断面画像を利用することも可能です。 


エンコーダー機能付きのフェイズドアレイ探傷装置はプローブの位置データ、プローブ形状（振動素子の配置）、それにプログラム化されたフォーカルロウシーケンスの３要素を統合して試験片の上面、断面、側面の各画像を提供します。すべてのA-スキャンの生データも保存する探傷装置では、画像を再構築することによりスキャンの全長に亘って断面ビューを提供したり、様々なレベルで平面Ｃ-スキャンを再生成したりすることが出来ます。こうしたエンコード化された画像によって平面画像での欠陥サイジングが可能となります。

基準カーソル： フェイズドアレイ探傷装置には画像上で欠陥を直接サイジングする為に各種のカーソルが備わっています。セクタースキャンの断面画像上では、カーソルを使用してクラックの高さ測定が可能です。同様に欠陥の概算サイズの測定はエンコード化されたリニアＣ-スキャンでも可能です。

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