超音波検査（UT）は従来のUTからトータルフォーカス方式への進化

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超音波検査は、コンポーネントの検査に使用される多くの非破壊技術の 1 つです。 鉄鋼およびアルミニウムの建設、冶金、製造、航空宇宙、自動車、その他の輸送部門を含む多くの業界で使用されています。 この技術には、使いやすさ、速度、貫通力、精度、感度など、多くの利点があります。 長年にわたり、このテクノロジーは劇的かつ継続的に改善され、現在では高解像度の高度な画像処理能力を提供しています。

超音波検査 (UT) は、1 つまたは複数の圧電結晶で構成されるトランスデューサーに電気パルスを送信することによって実行されます。 結晶は電気エネルギーを機械的振動に変換し、結合媒体を介してコンポーネントに送信します。 音波はコンポーネント内のすべての不連続部 (欠陥、形状など) と相互作用し、トランスデューサーに戻り、そこで振動が電気信号に変換されます。 データは、A スキャン、B スキャン、C スキャン、T スキャンなどのさまざまなビューで表示でき、それぞれが検査データを異なる方法で見ることができます。

超音波試験が始まったとき、超音波機器は、1 つの圧電結晶が超音波を生成および受信する単一素子トランスデューサーに完全に依存していました。 この技術は、1 つは放射し、もう 1 つは受信する 2 つの結晶を備えたデュアル エレメント トランスデューサーに拡張されました。

検査の種類に応じて、測定は通常、垂直入射 (厚さゲージ、腐食マッピング) または斜角ビーム (溶接検査) を使用して実行されます。 法線入射検査は、トランスデューサを試験片に直接接触させて行うことも、トランスデューサの前面を保護するために遅延線（浸漬または L0 ウェッジ）を使用して行うこともできます。 これは、コンポーネントの表面に沿ってトランスデューサをスキャンする場合に特に役立ちます。 斜角検査は、浸漬またはウェッジを使用してトランスデューサの入射角を変更することによって実行されます。 オペレーターは、コンポーネントとウェッジ内の超音波速度 (縦波または横波) に基づいて入射角と屈折角の関係を記述するスネルの法則を使用して、材料内部の伝播角度を選択できます。

1 つ (または 2 つ) の圧電結晶のみが使用されるため、検査の感度と分解能はトランスデューサー特性の選択に大きく依存します。 感度は小さな兆候を検出する能力であり、分解能（軸方向と横方向）は、互いに近い 2 つの別々の兆候を識別する能力です。 どちらも、表示のサイズと圧電素子に送信される電気信号の特性に関するビームの形状、主にサイズに依存します。

軸方向の分解能は、中心周波数を高め（波長を短く）、トランスデューサを減衰させることによって改善できます。 ただし、通常、周波数が高くなるとウェッジとテストピースの内部での減衰が大きくなり、過度の減衰は振幅の損失につながり、両方とも感度の低下につながります。

ビームの幅が狭い場合、横方向の解像度は高くなります。 通常、ビーム幅はトランスデューサに近いトランスデューサの幅に等しい。 次に、ビームは、近接場の限界と呼ばれる距離で最も狭い幅に収束します。 最後に、ビームはファーフィールドと呼ばれるゾーンで発散します。 近距離場での距離と遠距離場でのビームの広がりは、トランスデューサの寸法と中心周波数によって異なります。 横方向の解像度は、集束トランスデューサ、つまり球状または円筒状の圧電結晶を備えたトランスデューサを使用することによって改善できます。 横方向の解像度は向上しますが、被写界深度は浅くなります。

ほとんどの場合、オペレーターは感度と分解能の間で妥協し、予想される検出可能性と規格で要求されるサイジング機能に基づいてトランスデューサーを選択する必要があります。