1.超音波の発生

圧電効果：通常、超音波の放射源として圧電ウエハが用いられる。圧電ウエハに高周波電気パルス信号を印加すると、ウエハは機械的振動を起こし、超音波を放出する。圧電ウエハの振動周波数は印加電気パルス周波数と一致し、通常は数メガヘルツ（MHz）の範囲内である。

高周波発振回路：計器内部の高周波発振回路は高周波電気信号を発生し、圧電ウェハ振動を駆動する。このような高周波電気信号の周波数は、検出対象の材料と厚さに応じて調整することができる。

2.超音波の伝播

媒体中の伝播特性：超音波は機械波であり、媒体中を伝播する必要がある。固体、液体、ガス中を伝播することができますが、固体中の伝播特性は最も安定しています。超音波が媒体を伝播すると、そのエネルギーは距離の増加に伴って徐々に減衰し、減衰の程度は媒体の性質、超音波の周波数及び伝播経路の長さに関係する。

反射と屈折：超音波が異なる媒体の界面（固体と空気、固体と液体など）に遭遇すると、反射と屈折が発生します。もし界面に欠陥（亀裂、気孔、介在など）が存在するならば、超音波は欠陥のところで反射を生じることができます。反射波の強度と方向は欠陥の性質、大きさ、位置に依存する。

3.超音波の受信

圧電ウェハの受信機能：超音波検出装置における圧電ウェハは超音波を放射するだけでなく、反射して戻ってきた超音波信号を受信することができる。圧電ウエハに反射波が作用すると、ウエハに電荷が発生し、電気信号が形成される。

信号増幅と処理：受信した超音波信号は通常非常に微弱で、機器内部の増幅回路を通じて増幅する必要がある。増幅された信号はフィルタリング、整形などの処理を経て、最終的に表示可能な波形またはデータに変換される。

4.信号解析と欠陥判定

波形解析：受信した反射波形を解析することで欠陥の有無を判断する。主なパラメータには、反射波の振幅、時間遅延、波形特性が含まれます。例えば、反射波の振幅が高いほど、欠陥が深刻であることを示します。反射波の時間遅延が短いほど、欠陥が表面に近づくことを示している。

閾値判断：計器は通常閾値を設定し、反射波の幅がこの閾値を超えると、計器は警報信号を発し、検査員に欠陥があることを提示する。

イメージング技術：位相制御アレイ超音波検出技術などのイメージング機能も備えている。複数の圧電ウエハの協働により、欠陥の2次元または3次元画像を生成し、欠陥の位置と形状をより直感的に表示することができる。

5.超音波検出の適用範囲

材料検査：金属、プラスチック、複合材料などの内部欠陥、例えばひび割れ、気孔、交雑などを検査するために用いられる。

溶接ビード検査：溶接継手の品質を検査し、溶接ビード中の未溶着、未透過、気孔などの欠陥を発見した。

配管検査：配管の肉厚の減少、腐食、ひび割れなどの欠陥を検査し、配管の安全運行を確保する。

鋳物検査：鋳物内部の縮み穴、緩み、砂挟みなどの欠陥を検査し、鋳物の品質を高める。

超音波測定器はその無傷、高効率、感度などの利点により、工業分野で広く応用されている。