技術情報
フェイズドアレイ表示の分析
この章ではフェイズドアレイ画像がどの様に生成されるかについて詳しく説明します。特に、必要なインプット、それに実際のアレイ探触子及び検査対象物に対する様々なフェイズドアレイ表示形式の関係について詳述します。また、フェイズドアレイ画像と共に通常利用されるA-スキャン画像についても説明します。
適切な検査を行う上で必要な検討事項
前の章で説明した様に、超音波探傷試験を適切に実施する上で確認すべき要素が数多くあります。要約すると、材料及び探触子の特性があります。これらの要素は適正な検査の為に超音波探傷装置を校正する上で必要となります。
材料 ：
- 深さを適切に測定する為に検査材料の材料音速を設定する必要があります。適切な材料音速のモード選択（縦波または横波）には注意が必要です。垂直ビーム検査では通常、縦波を使用し、斜角ビーム検査では通常、横波を使用します。
- 通常、検査対象物の厚さ情報が入力されます。 この情報は斜角ビーム検査で頻繁に活用されます。斜角ビーム検査において反射源までのビーム路程からレグ数（１レグ＝０．５スキップ）に応じた実際の深さを適切に測定することが可能になります。
- 曲率を持つ部分を検査する際には曲率半径を考慮しておく必要があります。正確な深さ測定をするために、この曲率をアルゴリズムに則って考慮する必要があります。
探触子 ：
- 適切なパルサーパラメーター及びレシーバーフィルターを設定する為に超音波周波数を把握しておく必要があります。
- 厚さ計測値を適切に表示する為、ゼロ点調整をしてカップリング、整合層、それにケーブル配線から生じる電気的・機械的遅延及び電子回路内の遅延を補正する必要があります。
- 一般的な振幅サイジング法を使用する為には既知のエコー源からの振幅レベルを基準として使用する必要があります。
- 検査対象物への超音波ビームの屈折角を把握する必要があります。
- フェイズドアレイ探触子の場合、振動素子数およびピッチを把握する必要があります。
ウェッジ ：
- ウェッジ中の超音波伝播速度
- ウェッジの角度.
- ビーム入射点または基準となるプローブ前面
- １番目の振動素子高さのオフセット （フェイズドアレイの場合のみ）
一般的な超音波探傷試験では適切な検査結果を得る為に事前に上記の全ステップを踏む必要があります。一振動子探触子の場合は、屈折角の測定、ゼロ点調整、及び振幅校正という作業が探触子ごとに必要です。またウェッジ交換型の探触子の場合ウェッジが変わるたびに新たに校正を実施する必要があります。また一振動子探触子の場合、開口幅は固定されています 。
フェイズドアレイ探触子を用いる際にも、上で述べたと同じ原則に従う必要があります。 フェイズドアレイ検査の主な長所は超音波ビームの開口幅、フォーカス及び屈折角度をダイナミックに変更出来ることです。実質的には複数の一振動子探触子を同時に使用することを意味しています。このことにより校正及びセットアップ条件をフェイズドアレイ探触子の各フォーカルロウ（各フォーカルロウを異なる一振動子探触子とみなして校正）にまで適用出来ます。この結果、プログラム化されたフォーカルロウシーケンス全体を通して振幅及び深さの正確な測定が可能となるだけでなく、フェイズドアレイ機器による画像が正確且つ高精度なものとなります。
一般的な超音波探傷とフェイズドアレイ検査の大きな相違は斜角ビーム検査時に発生します。一般的な超音波探傷では、ウェッジ角度または材料音速のインプットが不適切であれば検出した欠陥位置にエラーが発生します。しかし基本的な超音波伝播（及びその結果として得られるA-スキャン）はその影響を受けません。一般的な超音波探傷では機械的屈折（ウェッジの角度により固定）だけに依存しているからです。一方フェイズドアレイ検査ではフェイズドアレイ探触子及びウェッジパラメーターのインプットと共に検査対象物とウェッジの材料音速をフォーカルロウに反映させる必要があります。こうして意図する屈折角にわたって電子的にステアリングを実行し、適切な画像を生成することが可能となります。高性能なフェイズドアレイ探傷装置には、フェイズドアレイ探触子情報の自動認識機能を持つものがあり、本体にフェイズドアレイ探触子を接続するとその情報を自動認識します。更に、分かりやすく整理されたライブラリー機能を利用すればウェッジパラメーターの選択が簡単に行えます。
フェイズドアレイスキャンをプログラムする為に通常以下の値を入力します。:
フェイズドアレイ探触子のパラメーター ：
周波数
帯域幅
サイズ
振動素子数
振動素子のピッチ
ウェッジのパラメーター ：
ウェッジの角度
ウェッジの音速
オフセット Z = 1番目の振動素子の中心までの高さ
インデックスオフセット X = ウェッジ前面から1番目の振動素子までの距離
スキャンオフセット Y = ウェッジ側面から振動素子群の中心までの距離
続きを読む
フォーカルロウ設定（リニアスキャン）>>
