(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験体中に複数のモードからなるラム波を送信しその反射信号を受信する１つ以上の送受信子からなる複数の送受信子群と、
上記送受信子群に対し信号を送受するための送受信部と、
上記送受信部により受信した信号を処理するための信号処理部と
を備え、
上記送受信子は、上記ラム波の送信方向と直交する方向に複数配置され、
上記送受信部は、上記複数の送受信子群から一つの送受信子群を送信用として選択し、上記複数の送受信子群から一つ以上の送受信子群を受信用として選択して送受信を行う機能と、送信用および受信用の送受信子群の選択の組み合わせを変えて複数回の送受信を行う機能とを有し、上記送受信子群全てを送信用として少なくとも１回選択し、
上記信号処理部は、上記送受信子群の上記試験体への接触状態をチェックするチェック機能を有し、チェック結果に基づいて受信信号に補正をかけ補正後のデータを合成する
ことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波探傷装置において、
上記信号処理部は、複数のラム波モードから受信における所望のモードを識別して単一モードのラム波を得るモード識別機能を有する
ことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の超音波探傷装置において、
上記試験体は管であり、
上記送受信子はせん断振動する極性を持ち、
上記送受信子の振動方向は、試験体のラム波伝播方向と直交する方向で、且つ試験体の接線方向に沿った方向であり、
送信に関する所望のラム波モードは、最低次ねじれモードである
ことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の超音波探傷装置において、
上記信号処理部は、上記チェック機能による、上記送受信子群の上記試験体に対する接触状態のチェックを、送信用として選択された上記送受信子群から、受信用として選択された上記送受信子群へ直接伝播したラム波成分の振幅を用いて行う
ことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の超音波探傷装置において、
上記信号処理部は、上記チェック機能による、上記送受信子群の上記試験体に対する接触状態のチェックを、上記試験体端面からの反射ラム波の振幅を用いて行う
ことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の超音波探傷装置において、
上記信号処理部は、上記モード識別機能による受信時における所望モードの識別を、複数の上記送受信子群により得られたデータに対し＋１もしくは−１を乗じてそれらを合計することにより行う
ことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項７】
請求項６に記載の超音波探傷装置において、
上記信号処理部は、上記モード識別機能による受信時における対称モードの識別を、複数の上記送受信子群により得られた全てのデータに対し＋１を乗じてそれらを合計することにより行う
ことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項８】
請求項６に記載の超音波探傷装置において、
上記信号処理部は、上記モード識別機能による受信時における非対称モードの識別を、複数の上記送受信子群により得られたデータの一部に対し＋１を乗じ、残りのデータに対し−１を乗じてそれら全てを合計することにより行う
ことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の超音波探傷装置において、
上記信号処理部は、上記試験体の２つの方向から伝播してきたラム波の内、１つの方向からのラム波を識別する方向識別機能を有する
ことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項１０】
請求項１ないし８のいずれかに記載の超音波探傷装置において、
上記送受信子群は、上記試験体の２箇所に配置されている
ことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０に記載の超音波探傷装置において、
送信信号波形はパルスである
ことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに記載の超音波探傷装置において、
送信における所望モードのラム波と受信における所望モードのラム波を同じとし、上記所望モードのラム波が上記試験体のラム波伝播方向に沿った２箇所の間を伝播するのに要する時間をτとし、Ｑを正の整数とした場合、送信信号のキャリア周波数ｆは、ｆ＝Ｑ／（４τ）である
ことを特徴とする超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、試験体中の傷を検出するための超音波探傷装置に関するもので、ラム波を試験体中に送信して試験体中の傷からの反射信号を受信することにより、傷の有無や大きさや位置を検出するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の超音波探傷装置としては、特表平１０−５０７５３０号公報に示されるものがある。特表平１０−５０７５３０号公報では、管の軸方向に沿う単一方向に、単一モードラム波を送信して、受信信号を分析することにより、管の状態を診断している。
【０００３】
図１１は、特表平１０−５０７５３０号公報に示されている送信方法を説明するための説明図であり、１は試験体、２は励振アセンブリであり、複数の励振デバイス２ａ、２ｂおよび２ｃからなっている。また、励振デバイス２ａ、２ｂおよび２ｃは、管の周方向に配置された複数の超音波送信子からなっている。
図１１においては、励振デバイス２ａ中の超音波送信子が駆動されることにより、管の軸方向に沿う単一方向に、単一モードラム波を管の管軸方向に送信しようとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような技術においては、単一モードラム波を試験体１に送信することが重要である。なぜなら、複数モードラム波が一度に送信されると、受信信号中において、試験体１の端面や傷から反射された複数モードラム波が混在した波形となるため、受信信号から傷からの信号を抽出するのが困難になるからである。
【０００５】
単一モードのラム波を送信するには、励振リング２ａ、２ｂおよび２ｃ中の複数の超音波送信子を同時に駆動する必要がある。
また、１つの励振デバイス中の複数の超音波探触子の試験体１に対する接触状態が、複数の超音波送信子間で全て同じである必要がある。
【０００６】
励振デバイス２ａ、２ｂおよび２ｃの配置位置間の距離を適当な値にすることにより、単一方向に送信を行っているが、このためには、励振デバイス２ａ、２ｂおよび２ｃが一度に駆動される必要がある。また、励振デバイス２ａ、２ｂ、２ｃの試験体１に対する接触状態が、複数の励振デバイス間で全て同じである必要がある。
【０００７】
しかしながら、特表平１０−５０７５３０号公報では、１つの励振デバイスに含まれる複数の超音波送信子間について、全て同じ接触状態で試験体１に接触させることは困難である。また、複数の励振デバイス２ａ、２ｂおよび２ｃ間について、全て同じ接触状態で試験体１に接触させることも困難である。この問題を解決するには、複数の超音波送信子の試験体１への接触状態について補正をかける必要があるが、特表平１０−５０７５３０号公報では、このような補正は行われていなかった。このため、特表平１０−５０７５３０号公報に示された超音波探傷装置では、単一モードのラム波を単一方向に送信するのは難しかった。
【０００８】
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、複数の送信子の試験体への接触状態をチェックするチェック機能を有し、チェック結果に基づいて受信信号に補正をかけ、補正後のデータを合成することにより、単一モードのラム波を送信したのと等価な状態を実現する超音波探傷装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る超音波探傷装置は、試験体中に複数のモードからなるラム波を送信しその反射信号を受信する１つ以上の送受信子からなる複数の送受信子群と、上記送受信子群に対し信号を送受するための送受信部と、上記送受信部により受信した信号を処理するための信号処理部とを備え、上記送受信子は、上記ラム波の送信方向と直交する方向に複数配置され、上記信号処理部は、上記送受信子群の上記試験体への接触状態をチェックするチェック機能を有し、チェック結果に基づいて受信信号に補正をかけ補正後のデータを合成するものである。
【００１０】
また、上記信号処理部は、複数のラム波モードから受信における所望のモードを識別して単一モードのラム波を得るモード識別機能を有するものである。
【００１１】
また、上記送受信部は、上記複数の送受信子群から一つの送受信子群を送信用として選択し、上記複数の送受信子群から一つ以上の送受信子群を受信用として選択して送受信を行う機能と、送信用および受信用の送受信子群の選択の組み合わせを変えて複数回の送受信を行う機能とを有し、上記送受信子群全てを送信用として少なくとも１回選択するものである。
【００１２】
また、上記試験体は管であり、上記送受信子はせん断振動する極性を持ち、上記送受信子の振動方向は、試験体のラム波伝播方向と直交する方向で、且つ試験体の接線方向に沿った方向であり、送信に関する所望のラム波モードは、最低次ねじれモードである。
【００１３】
また、上記信号処理部は、上記チェック機能による、上記送受信子群の上記試験体に対する接触状態のチェックを、送信用として選択された上記送受信子群から、受信用として選択された上記送受信子群へ直接伝播したラム波成分の振幅を用いて行うものである。
【００１４】
また、上記信号処理部は、上記チェック機能による、上記送受信子群の上記試験体に対する接触状態のチェックを、上記試験体端面からの反射ラム波の振幅を用いて行うものである。
【００１５】
また、上記信号処理部は、上記モード識別機能による受信時における所望モードの識別を、複数の上記送受信子群により得られたデータに対し＋１もしくは−１を乗じてそれらを合計することにより行うものである。
【００１６】
また、上記信号処理部は、上記モード識別機能による受信時における対称モードの識別を、複数の上記送受信子群により得られた全てのデータに対し＋１を乗じてそれらを合計することにより行うものである。
【００１７】
また、上記信号処理部は、上記モード識別機能による受信時における非対称モードの識別を、複数の上記送受信子群により得られたデータの一部に対し＋１を乗じ、残りのデータに対し−１を乗じてそれら全てを合計することにより行うものである。
【００１８】
また、上記信号処理部は、上記試験体の２つの方向から伝播してきたラム波の内、１つの方向からのラム波を識別する方向識別機能を有するものである。
【００１９】
また、上記送受信子群は、上記試験体の２箇所に配置されているものである。
【００２０】
また、送信信号波形はパルスである。
【００２１】
さらに、送信における所望モードのラム波と受信における所望モードのラム波を同じとし、上記所望モードのラム波が上記試験体のラム波伝播方向に沿った２箇所の間を伝播するのに要する時間をτとし、Ｑを正の整数とした場合、送信信号のキャリア周波数ｆは、ｆ＝Ｑ／（４τ）である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置について図１から図３を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の構成を示す図であり、図１（ａ）はこの発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の一部の構成を示す図、図１（ｂ）はこの発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の全体構成を示す図である。
【００２３】
図１において、１は試験体、３は試験体に複数のモードからなるラム波を送受信する送受信子、４は１つ以上の上記送受信子からなる送受信子群であり、図１では４ａ〜４ｄの４つの送受信子群４が示されている。また、５は送受信部、６は信号処理部、７は表示部、８は制御部、９は傷である。
【００２４】
図１において、試験体１は、試験体１に沿ったある方向にラム波が伝播可能なものであり、棒、角柱、円筒等の形状が考えられる。さらに具体的には、電線、鉄道レール、チューブ、もしくは管といったものが考えられる。この発明は、これら全てに適用可能であるが、以下、試験体１が管の場合に統一して説明を行う。
【００２５】
また、この発明において、超音波は、人間の耳に聞こえない程度に高い周波数の音波や弾性波を指す言葉として使われるが、この発明では、周波数は特に規定しないものとする。すなわち、この発明における「超音波」という文言には、人間の耳で聞こえる周波数の上限の限界よりも高い周波数の音波や弾性波に限らず、この上限よりも低い周波数の音波や弾性波も含めた波という意味を含んでおり、無論、人間の耳で聞こえる周波数の下限の限界よりも低い周波数の音波や弾性波という意味も含む。
【００２６】
また、この発明における「ラム波」という文言は、「超音波」という文言の持つ意味に含まれ、文献［１］（J. L. Rose 著、”Ultrasonic Waves in Solid Media”、Cambridge University Press発行、２４頁）に示されている、「Guided
Waves」という文言と同じ意味を持っている。
【００２７】
試験体１中を伝播するラム波には、複数のモードが存在することが知られており、これらのモードの伝播速度は、周波数に関する分散特性（以下、分散特性と称する）を持っている。その一例として、外径８８．７ｍｍ、管厚５．５ｍｍのSchedule 40 steel pipeに関する分散特性が文献［２］（D. N. Alleyne他著、”The Excitation of Lamb Wames in Pipes Using Dry-Coupled Piezoelectric Transducers”、Journal of Nondestructive Evaluation, Vol. 15, No. 1, pp. 11-20, 1996）に示されている。文献［２］に示されている通り、試験体１がパイプの場合、ラム波のモードには、ねじれモード（Torsional mode）、縦モード（Longitudinal mode）および曲げモード（Flexural mode）が存在する。
なお、この発明における「伝播速度」という文言は、群速度のことであることをここで述べておく。
【００２８】
図１において、送受信子３は、上記ラム波の送信方向と直交する方向に等間隔で複数配置されている。
また、複数の送受信子３は、複数の送受信子群４に分割されている。
また、信号処理部６は、送受信子群４の試験体１への接触状態をチェックするチェック機能と、複数のラム波モードから受信における所望のモードを識別するためのモード識別機能とを有している。
【００２９】
なお、分散特性において、送信信号が含む周波数帯域におけるラム波の伝播方向と直交する方向に関するラム波の次数の最大値を求め、ラム波の伝播方向に直交する方向に配置する送受信子３の個数を、この最大値より大きくすることにより、単一モードのラム波を送信できる。このことは、文献［３］（D. N. Alleyne他著、”The effect of discontinuities on the long-range propagation of Lamb waves in pipes”、Journal of Process Mechanical Engineering, Part E, Proc Instn Mech Engrs, Vol. 210, No. 3, pp. 217-226, 1996）に示されている。
【００３０】
例えば、文献［２］に示された試験体１の分散特性においては、周波数４０ｋＨｚにおけるラム波の伝播方向と直交する方向に関するラム波の次数の最大値は７である。このとき、周波数４０ｋＨｚ近傍の周波数成分を含む信号を送信周波数とし、送受信子３の個数を８個以上とすればよい。ただし、単一モードのラム波を送信するには、送受信子３の接触状態が均一である必要がある。
【００３１】
なお、この発明における送信信号が含む周波数帯域とは、例えば送信信号の周波数スペクトルに関する中心周波数成分のレベルに対して予め規定された比率以上のレベルを持つ周波数帯域のことを指す。具体的には、中心周波数成分のレベルに対して予め規定された比率を−４０ｄＢとした場合、１０波のトーンバースト信号の周波数帯域は、中心周波数の０．８倍から１．２倍の間である。
【００３２】
また、送受信子群４の個数は、送受信子３および送受信子群４の試験体１への接触状態をチェックするために複数としておけばよい。チェック機能については後述する。また、各送受信子群４に含まれる送受信子３の数は等しくする必要があるので、送受信子３の数は、送受信子群４の数の整数倍としておく。
【００３３】
図１においては、送受信子３の個数、送受信子群４の個数の１例として、送受信子３の個数が８であり、送受信子群４の個数が４であり、１つの送受信子群４に含まれる送受信子３の個数が２である場合について示しているが、これらの数は、試験体１の外径、管厚および試験体１の材質といった探傷の条件により変えても構わない。
【００３４】
表示部７は、信号処理部６における処理結果を表示し、試験体１中の状態、例えば傷の有無、傷の大きさ、傷の位置、傷の形状、もしくは試験体１の補修の必要性といった内容を表示する。
【００３５】
また、制御部８は、送受信部５、信号処理部６および表示部７に接続され、送受信部５、信号処理部６および表示部７に対して制御信号を送受してこれらの動作を司る。表示部７は、信号処理部６に接続され、信号処理部６は、送受信部５に接続されている。送受信部５には、複数の送受信子群４が並列に接続されている。
【００３６】
なお、図１においては、送受信子３および送受信子群４は、送信子および送信子群としての機能と受信子および受信子群としての機能とを兼ね備えたものである。このような構成とすることで、送信子および送信子群と、受信子および受信子群とを別途に備える場合と比較して、装置構成を簡略化するとともに装置全体を廉価にできるという効果が生じる。また、図１において、送受信子３および送受信子群４は、試験体１の端部に配置されており、試験体１の１方向に関してラム波を送受する。
【００３７】
ここで、図１に示した超音波探傷装置の動作を図２により補足して説明する。
図２は、図１に示した超音波探傷装置の動作に関するフローチャートである。
まず、送信に関する１つの所望ラム波モードおよび送信信号波形を決定する（ステップＳ１）。送信に関する所望ラム波モードとしては、検出したい傷９の形状について検出しやすい粒子変位パターンを持つモードを選択する。例えば、試験体１のラム波伝播方向に沿った方向に長い形状を持つ傷９の検出には、ねじれモードを選択する。これにより傷９からの反射レベルが大きくなり、傷９を検出しやすくなることが、文献［４］（W. Mour他著、”On Inspection of Thin-Walled Tubes for Transverse and Longitudinal Flaws by Guided Ultrasonic Waves”、IEEE Transaction on Sonics and Ultrasonics, Vol. SU-23, No. 5(1976)）に示されている。
【００３８】
ここでは、送信に関する所望のラム波モードに最低次ねじれモード以外の他のモードを用いても構わないが、最低次ねじれモードは完全に非分散なモード、つまり伝播速度の周波数特性が完全にフラットなモードであるので、長距離にわたって伝播することが可能である。したがって、送信に関する所望のラム波モードに最低次ねじれモードを用いれば、より長い範囲にわたる探傷が可能になるという効果が生じる。
【００３９】
以下については、送信に関する所望のラム波モードに最低次ねじれモードを用いる場合について述べる。このとき、送受信子３にはせん断振動する極性を持つものを用い、最低次ねじれモードを効率よく送信するために、振動方向を、試験体１のラム波伝播方向と直交する方向且つ試験体１の接線方向に沿った方向とする。
【００４０】
送信信号波形は、送信信号波形が含む周波数帯域が、最低次よりも次数が一つ大きいねじれモードのカットオフ周波数以下となるものとする。これにより、最低次ねじれモードを送信した際に、他のねじれモードを送信することがなくなる。なお、この発明での送信信号はパルスである。送信信号波形のパラメータとしては、キャリア周波数、キャリアの繰り返し数（バースト信号のバースト数）およびガウシアンwindow、ハニングwindowといった窓関数の形状等がある。これらのパラメータは、上述の送信信号波形の決定条件を満足する範囲で、必要な距離分解能、必要な計測範囲等に応じて決めれば良い。例えば、試験体１が外径８８．７ｍｍ、管厚５．５ｍｍのSchedule 40 steel pipeであれば、周波数４０ｋＨｚで５波のバースト数を持つガウシアンバースト波形を送信信号波形とすればよい。なお、送信における所望のラム波モードに分散性のあるモード、例えば最低次縦モードを用いる場合においては、送信信号の持つ周波数帯域が、分散特性における非分散な周波数帯域に含まれるようにする。
【００４１】
次に、制御部８から送受信部５、信号処理部６、表示部７を動作させるための制御信号を送信する（ステップＳ２）。送受信部５において複数の送受信子３からなる送受信子群４の内の１つを選択し（ステップＳ３）、次に、複数の送受信子群４から１つ以上を受信用の送受信子群４として選択する（ステップＳ４）。次に、電気信号である送信信号を発生し、選択した送受信子群４に送信信号を送る（ステップＳ５）。
【００４２】
送受信子群４中の送受信子３は、この送信信号を電気音響変換し（ステップＳ６）、試験体１の軸方向にラム波を送信する（ステップＳ７）。このとき、送受信子群４が試験体１の周方向について接触している長さは試験体１の全周長さより小さいので、１つの送受信子群４から送信されるラム波は複数のモードからなる。送信された複数モードからなるラム波は、試験体１中を伝播して傷９により反射され、再び試験体１中を伝播して送受信子３により受信される（ステップＳ８）。
【００４３】
送受信子３で受信したラム波は、電気信号に電気音響変換され（ステップＳ９）、送受信子群４内の送受信子３の受信信号が合計されたものが送受信子群４からの受信信号として出力される（ステップＳ１０）。
【００４４】
次に、受信用として選択された複数の送受信子群４からの受信信号は、信号処理部６に送られる。この受信信号はデータとして、図には示さないがメモリ内に格納される（ステップＳ１１）。
【００４５】
次に、ステップＳ３からステップＳ１１までの動作を、送受信子群４の個数をＴ（図１においてはＴ＝４）とし、第１から第Ｔの送受信子群４の全てについて少なくとも１回は行う（ステップＳ１２）。ここで、送信用の送受信子群４の選択および受信用の送受信子群４の選択の組み合わせについて述べておく。
【００４６】
このように、送受信部５は、複数の送受信子群から一つの送受信子群を送信用として選択し、複数の送受信子群から一つ以上の送受信子群を受信用として選択して送受信を行う機能と、送信用および受信用の送受信子群の選択の組み合わせを変えて複数回の送受信を行う機能とを有し、送受信子群全てを送信用として少なくとも１回選択するようになされている。
【００４７】
図３は、送信用の送受信子群４の選択および受信用の送受信子群４の選択の組み合わせの１例を示すものである。
図１においては、送信と受信の送受信子群４を入れ換えても同じデータが得られる。例えば、送信用として選択された送受信子群４が４ａであり、受信用として選択された送受信子群４が４ｂである場合と、送信用として選択された送受信子群４が４ｂであり、受信用として選択された送受信子群４が４ａである場合は、同じデータが得られる。したがって、送信用として選択された送受信子群４が４ａであり、受信子時に選択された送受信子群４が４ｂである場合についてのデータをメモリ上にコピーし、送信用として選択された送受信子群４が４ｂであり、受信子時に選択された送受信子群４が４ａである場合についてのデータとした。
【００４８】
このように考えて、図３に示した組み合わせで選択することにより、送信用として送受信子群４を逐次選択した際に全ての送受信子群４で受信したデータを採取したこととなる。具体的には、以下の通りである。
（１）送信用として送受信子群４ａを選択し、受信用として送受信子群４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの４つを選択した場合の４つのデータ
（２）送信用として送受信子群４ｂを選択し、受信用として送受信子群４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの４つを選択した場合の４つのデータ
（３）送信用として送受信子群４ｃを選択し、受信用として送受信子群４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの４つを選択した場合の４つのデータ
（４）送信用として送受信子群４ｄを選択し、受信用として送受信子群４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄの４つを選択した場合の４つのデータ
【００４９】
これら（１）〜（４）の全てのデータを採取したのと等価となる。これにより、実際には（１）〜（４）のデータの内の一部のデータを採取するだけで、（１）〜（４）の送受信子群を選択したとのと同じ状態を得ることができ、計測に要する時間を短縮できるという効果が生じる。
【００５０】
次に、信号処理部６において、上記チェック機能により、送受信子群４の試験体１への接触状態をチェックし（ステップＳ１３）、チェック機能によるチェック結果からメモリ内に格納したデータの振幅に補正係数を乗じて補正をかける（ステップＳ１４）。これにより、複数の送受信子群４の試験体１への接触状態が均一である場合のデータと等価なデータを得ることができる。
【００５１】
次に、下記に示す（１’）〜（４’）のデータを合計する（ステップＳ１５）。
（１’）送信用として送受信子群４ａを選択した際のデータ
（２’）送信用として送受信子群４ｂを選択した際のデータ
（３’）送信用として送受信子群４ｃを選択した際のデータ
（４’）送信用として送受信子群４ｄを選択した際のデータ
【００５２】
この処理により、最低次ねじれモードを単一で送信した際の送受信子群４ａ〜４ｄの個々で受信したデータを等価的に実現できる。このような等価的な単一モード送信の実現により、傷９からの反射信号の検出を容易にするという効果が生じる。なお、ステップＳ１４の処理は、受信用として選択した送受信子群が４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄである場合の個々について行う。この処理により得られたデータを、以下、順にデータＤＡ、データＤＢ、データＤＣおよびデータＤＤと称す。
【００５３】
次に、上述の接触状態のチェック機能によるチェック方法について説明する。接触状態のチェックにおいては、送信用として選択された送受信子群４から受信用として選択された送受信子群４へ直接伝播して受信されたデータの振幅レベルを用いる。なお、送信用として選択された送受信子群４から受信用として選択された送受信子群４へ直接伝播する超音波は、文献［１］で定義されているところのラム波とは若干性質が異なるが、ここでは送信用として選択された送受信子群４から受信用として選択された送受信子群４へ直接伝播する超音波も、ラム波と称することとする。
【００５４】
ここで、送受信子群４ａの接触面におけるラム波送受信効率をＡ、送受信子群４ｂの接触面におけるラム波送受信効率をＢ、送受信子群４ｃの接触面におけるラム波送受信効率をＣ、送受信子群４ｄの接触面におけるラム波送受信効率をＤとする。
【００５５】
まず、送受信子群４ａから送信した際の送受信子群４ｂでの受信データと、送受信子群４ｄでの受信データを比較する。このとき、送受信子群４ａに対する送受信子群４ｂと送受信子群４ｄとの位置関係は、幾何学的に同じ位置関係にあるので、接触状態が同じであれば、両データにおいて送信位置から受信位置へ直接伝播した成分については同じ振幅の信号が得られるはずである。このため、送信位置から受信位置へ直接伝播した成分の振幅比をとることから、送受信子群４ｂの接触面におけるラム波送受信効率Ｂと、送受信子群４ｄの接触面におけるラム波送受信効率Ｄとの比、つまり、Ｂ／Ｄが求まる。この値をＸとする。
【００５６】
また、送受信子群４ｂから送信した際の送受信子群４ａでの受信データと、送受信子群４ｃでの受信データを比較する。このとき、送受信子群４ｂに対する送受信子群４ａと送受信子群４ｃとの位置関係は、幾何学的に同じ位置関係にあるので、接触状態が同じであれば、両データにおいて送信位置から受信位置へ直接伝播した成分については同じ振幅の信号が得られるはずである。このため、送信位置から受信位置へ直接伝播した成分の振幅比をとることから、送受信子群４ａの接触面におけるラム波送受信効率Ａと、送受信子群４ｃの接触面におけるラム波送受信効率Ｃとの比、つまり、Ａ／Ｃが求まる。この値をＹとする。
【００５７】
さらに、送受信子群４ａから送信した際の送受信子群４ｃでの受信データと、送受信子群４ｂから送信した際の送受信子群４ｄでの受信データを比較する。このとき、送受信子群４ａに対する送受信子群４ｃの位置関係と、送受信子群４ａに対する送受信子群４ｃの位置関係とは、幾何学的に同じ位置関係にあるので、送受信子群４ａ〜４ｄの接触状態が同じであれば、両データにおいて送信位置から受信位置へ直接伝播した成分については同じ振幅の信号が得られるはずである。このため、送信位置から受信位置へ直接伝播した成分の振幅比をとることから、送受信子群４ａの接触面におけるラム波送受信効率Ａに送受信子群４ｃの接触面におけるラム波送受信効率Ｃを乗じたものと、送受信子群４ｂの接触面におけるラム波送受信効率Ｂに送受信子群４ｄの接触面におけるラム波送受信効率Ｄを乗じたものとの比、つまり、（Ａ×Ｃ）／（Ｂ×Ｄ）が求まる。この値をＺとする。
【００５８】
以上の手順を踏むことにより、Ｂ／Ｄ、Ａ／Ｃおよび（Ａ×Ｃ）／（Ｂ×Ｄ）が求められたので、送受信子群４ａの接触面におけるラム波送受信効率Ａを用いて、Ｂ、ＣおよびＤの値を、
Ｂ＝Ａ×√｛Ｘ／（Ｙ×Ｚ）｝          （１）
Ｃ＝Ａ／Ｙ                            （２）
Ｄ＝Ａ×√｛１／（Ｘ×Ｙ×Ｚ）｝      （３）
のように求めることができる。
【００５９】
ここで、各受信データに対し、補正係数として、送信用として選択した送受信子群４の接触面におけるラム波送受信効率と、受信用として選択した送受信子群４の接触面におけるラム波送受信効率とを乗ずる。
例えば、送信用として選択した送受信子群４が送受信子群４ａで、送信用として選択した送受信子群４が送受信子群４ｂである場合の受信データには、補正係数Ａ×Ｂを乗じる。これにより、複数の送受信子群４の試験体１への接触状態が均一である場合の受信データと等価な受信データを得ることができる。
【００６０】
なお、上記接触状態のチェックは、各送受信子群４による受信信号において、図１において送受信子群４を配置しているのと反対側の端面からの反射ラム波を受信している時間帯を時間ゲートで抽出し、抽出した時間帯における反対側の端面からの反射ラム波の振幅レベルを用いてもよい。以下、この方法に関して具体的に説明する。
【００６１】
反対側の端面から反射された最低次ねじれモードラム波の振幅は、試験体１の外周上で一定である。このことは、文献［５］（J. L. Rose 著、”Ultrasonic Waves in Solid Media”、Cambridge University Press発行、１５８頁、式（１２．１５））に示されている、試験体１を伝搬するラム波粒子変位の一般解から明らかである。反対側の端面から反射された最低次ねじれモードラム波の振幅ピーク値が各データにおいて一定でないということは、上述の接触状態にばらつきがあるということを意味している。ここで、反対側の端面から反射された最低次ねじれモードラム波の振幅レベルが一定になるような補正係数を各データに乗じることにより、複数の送受信子群４の試験体１への接触状態が均一である場合の受信信号と等価な受信信号を得ることができる。
【００６２】
なお、図１においては、送受信子３の個数が８であり、送受信子群４の個数が４であり、１つの送受信子群４に含まれる送受信子３の個数が２である場合について示している。図１では、複数の送受信子群４間の接触状態のばらつきに補正をかけることはできるが、１つの送受信子群４に含まれる２つの送受信子３間の接触状態のばらつきに補正をかけることはできない。しかし、１つの送受信子群４に含まれる送受信子３の個数を少なくして、送受信子群４の個数を多くすれば、例えば、図１において、１つの送受信子群４に含まれる送受信子の個数を１とし、送受信子群４の個数を８とすれば、複数の送受信子群４の試験体１への接触状態に関し、さらに綿密な補正をかけることが可能になる。これにより、送受信子３の試験体１の周方向に関する接触状態をさらに一定にすることができる。
【００６３】
また、１つの送受信子群４に含まれる送受信子３の個数を多くして、送受信子群４の個数を少なくすれば、例えば、図１において、１つの送受信子群４に含まれる送受信子３の個数を４とし、送受信子群の個数を２とすれば、送受信子群４と送受信部５との間に関する接続線の本数を少なくできるので、装置構成が簡単になる。
【００６４】
次に、信号処理部６において、モード識別機能により、受信における予め決めれらた所望のモードを識別して抽出する（ステップＳ１６）。ここで、信号処理部６は、モード識別機能による受信時における所望モードの識別を、複数の上記送受信子群により得られたデータに対し＋１もしくは−１を乗じてそれらを合計することにより行う。
【００６５】
管の周方向に関して対称な変位分布を持つ最低次ねじれモードを識別して抽出するのであれば、ステップＳ１４で得たデータＤＡ〜データＤＤを単純に合計する。すなわち、対称モードの識別を、複数の送受信子群により得られた全てのデータに対し＋１を乗じてそれらを合計することにより行うことになる。
【００６６】
また、管の周方向に関して非対称な変位分布を持つ曲げモードを識別して抽出するのであれば、データＤＡ〜データＤＤの一部に＋１を乗じて残りのデータは−１を乗じてこれらを合計する。すなわち、非対称モードの識別を、複数の送受信子群により得られたデータの一部に対し＋１を乗じ、残りのデータに対し−１を乗じてそれら全てを合計することにより行うことになる。
【００６７】
なお、送受信子３は、最低次ねじれモードを効率よく送受するために振動方向を試験体１の接線方向としている。したがって、曲げモードを識別して抽出する際、送信信号が持つ周波数帯域において最低次ねじれモードの伝播速度と近い伝播速度を持つモード、つまり粒子変位が最低次ねじれモードと同様に試験体１の周方向に沿った方向が支配的であるモードを、受信における所望の曲げモードとするのがよい。
【００６８】
試験体１中の傷９は、試験体１の周方向に関する一部に存在しているので、曲げモードラム波を多く反射すると考えられる。また、試験体１中の傷９以外の反射体、例えば試験体１と他のもう一つの試験体１が溶接されている場合の溶接部余盛りは試験体１の周方向に関して対称な形状を持っているので、試験体１の周方向に関して対称なモードである最低次ねじれモードを多く反射すると考えられる。したがって、対称モードラム波と非対称モードラム波のレベルを比較することから、反射信号が傷からのものか否かの判別が可能になる。したがって、このようなモード識別機能を備えることにより、データ中に含まれる傷９からの反射信号の検出・識別を容易にすることが可能になる。
【００６９】
信号処理部６におけるチェック機能およびモード識別手段に関する効果は、送受信子３を複数の送受信子群４に分割し、複数の送受信子群４を個別に送信し、複数の送受信子群４からの受信信号を個別に受信したことにより可能になったものである。
【００７０】
信号処理部６において得られた対称モードラム波や非対称モードラム波の成分は、ＡＣ波形で、もしくは包絡線検波された波形で、表示部７により表示される（ステップＳ１７）。表示部７においては、これらの波形を表示するだけでなく、これらの波形をもとに試験体１の状態を検査した結果、例えば、傷９の有無、大きさ、形状、もしくは位置といった情報を表示すればよい。
【００７１】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る超音波探傷装置について図４から図１０を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態２に係る超音波探傷装置の構成を示す図である。図４において、超音波探傷装置では、実施の形態１で述べた送受信群４が、試験体１におけるラム波伝播方向（管軸方向）に沿った方向の２箇所に配置されている。図４における配置位置Ｐ１には、送受信子群４ａ〜４ｄが、配置位置Ｐ２には送受信子群４ｅ〜４ｈが配置されている。また、図には示さないが、図４における送受信子群４ａ〜４ｈは、図１に示した送受信子群４ａ〜４ｄと同じ構成を持っている。また、図４において、傷９は２つあり、傷９ａは送受信子群４ａ〜４ｈの左側に存在し、傷９ｂは送受信子群４ａ〜４ｈの左側に存在している。
【００７２】
また、図４において、上記送受信子３は、上記ラム波の送信方向と直交する方向に等間隔で複数配置されている。また、上記複数の送受信子３は、複数の送受信子群４に分割されている。図４では、試験体１におけるラム波伝播方向に沿った方向の１箇所における送受信子群４の数は４つであるが、この数は場合により異なっても良い。
【００７３】
また、信号処理部６は、送受信子群４の試験体１への接触状態をチェックするチェック機能と、複数のラム波モードから受信に関する所望のモードを識別するためのモード識別機能と、試験体１の２つの方向から伝播してきたラム波の内、１つの方向からのラム波を識別する方向識別機能とを有している。
なお、ラム波の伝播方向に直交する方向に配置する送受信子３の個数および送受信子群４の個数は、実施の形態１と同様に決めればよい。
【００７４】
また、図４においては、試験体１のラム波伝播方向に沿った方向の１箇所における送受信子群４の個数の１例として、送受信子群４の個数が４である場合について示している。なお、図４には示さないが、試験体１のラム波伝播方向に沿った方向の１箇所における送受信子３の個数を例えば８個とし、図１に示したのと同様に、１つの送受信子群４に含まれる送受信子３の個数が２としてもよい。ただし、これらの数は試験体１の外径、管厚および試験体１の材質といった探傷の条件により変えても構わない。
【００７５】
表示部７は、信号処理部６における処理結果を表示し、試験体１中の状態、例えば傷の有無、傷の大きさ、傷の位置、傷の形状、もしくは試験体１の補修の必要性、といった内容を表示する。
【００７６】
また、制御部８は、送受信部５、信号処理部６および表示部７に対して制御信号を送受してこれらの動作を司る。制御部８は、送受信部５、信号処理部６および表示部７に接続され、表示部７は信号処理部６に接続され、信号処理部６は送受信部５に接続されている。送受信部５には、複数の送受信子群４が並列に接続されている。
【００７７】
なお、図４においては、送受信子３および送受信子群４は、送信子および送信子群としての機能と受信子および受信子群としての機能とを兼ね備えたものである。このような構成とすることで、送信子および送信子群と、受信子および受信子群とを別途に備える場合と比較して、装置構成を簡略化するとともに装置全体を廉価にできるという効果が生じる。また、図４において、送受信子３、送受信子群４は、試験体１の両方向に関してラム波を送受する。
【００７８】
ここで、図４に示した超音波探傷装置の動作を図５により補足して説明する。
図５は、図４に示した超音波探傷装置の動作に関するフローチャートである。
まず、送信に関する所望のラム波モードおよび送信信号波形を決定する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１での決定方法は、実施の形態１と同じ方法でよい。以下では例として、最低次ねじれモードを送信に関する所望のラム波モードとし、試験体１を外径８８．７ｍｍ、管厚５．５ｍｍのSchedule 40 steel pipeとし、周波数４０ｋＨｚで５波のキャリアを持つガウシアンバースト波形を送信信号波形とする。
【００７９】
制御部８から送受信部５、信号処理部６、表示部７を動作させるための制御信号を送信する（ステップＳ２２）。送受信部５において複数の送受信子３からなる送受信子群４の内の１つを選択し（ステップＳ２３）、次に、複数の送受信子群４から１つ以上を受信用の送受信子群４として選択する（ステップＳ２４）。次に、電気信号である送信信号を発生し、選択した送受信子群４に送信信号を送る（ステップＳ２５）。
【００８０】
送受信子群４中の送受信子３は、この送信信号を電気音響変換し（ステップＳ２６）、試験体１の軸方向にラム波を送信する（ステップＳ２７）。このとき、送受信子群４が試験体１の周方向について接触している長さは試験体１の全周長さより小さいので、一つの送受信子群４から送信されるラム波は複数のモードからなる。
【００８１】
送信された複数モードからなるラム波は、試験体１中を伝播して傷９ａおよび９ｂにより反射され、再び試験体１中を伝播して送受信子３により受信される（ステップＳ２８）。
【００８２】
送受信子３で受信したラム波は電気信号に電気音響変換され（ステップＳ２９）、送受信子群４内の送受信子３の受信信号が合計されたものが送受信子群４からの受信信号として出力される（ステップＳ３０）。
【００８３】
次に、選択された送受信子群４からの受信信号が、信号処理部６に送られ、この信号はデータとして、図には示さないがメモリ内に格納される（ステップＳ３１）。
【００８４】
次に、ステップＳ２３からステップＳ３１までの動作を、送受信子群４の個数をＴ（図４においてはＴ＝４×２＝８）とし、第１から第Ｎの送受信子群４の全てについて少なくとも１回は行う（ステップＳ３２）。
【００８５】
ここで、送信用の送受信子群４の選択および受信時の送受信子群４の選択の組み合わせについて述べておく。
図６（ａ）および図６（ｂ）は、送信用の送受信子群４の選択および受信用の送受信子群４の選択の組み合わせの２つの例を示すものである。実施の形態１において示したのと同様に考えることから、図６に示した組み合わせで選択することにより、送信用として送受信子群４を逐次選択した際に全ての送受信子群４で受信したデータを採取したと考える。
【００８６】
具体的には、以下の通りである。
（１）送信用として送受信子群４ａを選択し、受信用として送受信子群４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇおよび４ｈの８つを選択した場合の８つのデータ
（２）送信用として送受信子群４ｂを選択し、受信用として送受信子群４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇおよび４ｈの８つを選択した場合の８つのデータ
（３）送信用として送受信子群４ｃを選択し、受信用として送受信子群４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇおよび４ｈの８つを選択した場合の８つのデータ
（４）送信用として送受信子群４ｄを選択し、受信用として送受信子群４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇおよび４ｈの８つを選択した場合の８つのデータ
（５）送信用として送受信子群４ｅを選択し、受信用として送受信子群４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇおよび４ｈの８つを選択した場合の８つのデータ
（６）送信用として送受信子群４ｆを選択し、受信用として送受信子群４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇおよび４ｈの８つを選択した場合の８つのデータ
（７）送信用として送受信子群４ｇを選択し、受信用として送受信子群４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇおよび４ｈの８つを選択した場合の８つのデータ
（８）送信用として送受信子群４ｈを選択し、受信用として送受信子群４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇおよび４ｈの８つを選択した場合の８つのデータ
【００８７】
これら（１）〜（８）の全てのデータを採取したことと等価となる。これにより、実際には（１）〜（８）のデータの内の一部のデータを採取するだけで、（１）〜（８）の送受信子群を選択したのと同じ状態を得ることができ、計測に要する時間を短縮できるという効果が生じる。なお、この発明の実施の形態２においては、図６（ａ）および図６（ｂ）に示した組み合わせの内のいずれを採用しても構わないが、受信用として選択できる送受信子群４の数が、４つに限られている場合であれば、図６（ｂ）に示した組み合わせを用いれば、図６（ａ）に示した組み合わせを用いる場合と比較して少ない送受信回数で所望のデータが得られるので、探傷に要する時間を短くできるという効果が得られる。
【００８８】
次に、信号処理部６において、チェック機能により、送受信子群４の試験体１への接触状態をチェックする（ステップＳ３３）。次に、チェック機能によるチェック結果からメモリ内に格納したデータの振幅に補正係数を乗じて補正をかける（ステップＳ３４）。これにより、複数の送受信子群４の試験体１への接触状態が均一である場合の受信信号と等価な受信信号を得ることができる。
【００８９】
次に、下記に示す（１’）〜（８’）の受信データを合計する。
（１’）送信用として送受信群４ａを選択した際の受信データ
（２’）送信用として送受信群４ｂを選択した際の受信データ
（３’）送信用として送受信群４ｃを選択した際の受信データ
（４’）送信用として送受信群４ｄを選択した際の受信データ
（５’）送信用として送受信群４ｅを選択した際の受信データ
（６’）送信用として送受信群４ｆを選択した際の受信データ
（７’）送信用として送受信群４ｇを選択した際の受信データ
（８’）送信用として送受信群４ｈを選択した際の受信データ
【００９０】
以上（１’）〜（８’）の受信データを合計することで、最低次ねじれモードを単一で送信した状態を等価的に実現できる。これにより、傷からの反射信号の検出を容易にするという効果が生じる。（１’）〜（４’）のデータを合計したものと、（５’）〜（８’）のデータを合計したものを個別に求める（ステップＳ３５）。
【００９１】
この処理により、配置位置Ｐ１から最低次ねじれモードを単一で送信した際の送受信子群４ａ〜４ｈの個々で受信したデータと、配置位置Ｐ２から最低次ねじれモードを単一で送信した際の送受信子群４ａ〜４ｈの個々で受信したデータとを等価的に実現できる。このような等価的な単一モード送信の実現により、傷からの反射信号の検出を容易にするという効果が生じる。なお、ステップＳ３４の処理は、受信用として選択した送受信子群が４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈである場合の個々について行う。
【００９２】
この処理により得られたデータ、つまり配置位置Ｐ１から送信した際の送受信子群４ａでの受信信号に関するものをデータＤＡ、配置位置Ｐ１から送信した際の送受信子群４ｂでの受信信号に関するものをデータＤＢ、配置位置Ｐ１から送信した際の送受信子群４ｃでの受信信号に関するものをデータＤＣ、配置位置Ｐ１から送信した際の送受信子群４ｄでの受信信号に関するものをデータＤＤ、配置位置Ｐ１から送信した際の送受信子群４ｅでの受信信号に関するものをデータＤＥ、配置位置Ｐ１から送信した際の送受信子群４ｆでの受信信号に関するものをデータＤＦ、配置位置Ｐ１から送信した際の送受信子群４ｇでの受信信号に関するものをデータＤＧ、配置位置Ｐ１から送信した際の送受信子群４ｈでの受信信号に関するものをデータＤＨ、配置位置Ｐ２から送信した際の送受信子群４ａでの受信信号に関するものをデータＤＩ、配置位置Ｐ２から送信した際の送受信子群４ｂでの受信信号に関するものをデータＤＪ、配置位置Ｐ２から送信した際の送受信子群４ｃでの受信信号に関するものをデータＤＫ、配置位置Ｐ２から送信した際の送受信子群４ｄでの受信信号に関するものをデータＤＬ、配置位置Ｐ２から送信した際の送受信子群４ｅでの受信信号に関するものをデータＤＭ、配置位置Ｐ２から送信した際の送受信子群４ｆでの受信信号に関するものをデータＤＮ、配置位置Ｐ２から送信した際の送受信子群４ｇでの受信信号に関するものをデータＤＯ、配置位置Ｐ２から送信した際の送受信子群４ｈでの受信信号に関するものをデータＤＰと以下称す。
【００９３】
次に、上述の接触状態のチェック機能によるチェック方法について説明する。接触状態のチェックにおいては、送信用として選択された送受信子群４から受信用として選択された送受信子群４へ直接伝播した信号の振幅レベルを用いる。
ここで、送受信子群４ａの接触面におけるラム波送受信効率をＡ、送受信子群４ｂの接触面におけるラム波送受信効率をＢ、送受信子群４ｃの接触面におけるラム波送受信効率をＣ、送受信子群４ｄの接触面におけるラム波送受信効率をＤ、送受信子群４ｅの接触面におけるラム波送受信効率をＥ、送受信子群４ｆの接触面におけるラム波送受信効率をＦ、送受信子群４ｇの接触面におけるラム波送受信効率をＧ、送受信子群４ｈの接触面におけるラム波送受信効率をＨとする。
【００９４】
まず、実施の形態１で述べたＸ、ＹおよびＺの値を、実施の形態１と同じ同じ方法により求める。
次に、送受信子群４ｅ〜４ｈについて、実施の形態１で送受信子群４ａ〜４ｄ接触状態のチェック方法についての述べたのと同様の手順で、Ｆ／Ｈの値を求めてＸ’とし、Ｅ／Ｇの値を求めてＹ’とし、（Ｅ×Ｇ）／（Ｆ×Ｈ）の値を求めてこの値をＺ’とする。
【００９５】
これらの値から、送受信子群４ｅの接触面におけるラム波送受信効率Ｅを用いて、Ｆ、ＧおよびＨの値を、次のように求める。
Ｆ＝Ｅ×√｛Ｘ’／（Ｙ’×Ｚ’）｝          （４）
Ｇ＝Ｅ／Ｙ’                                （５）
Ｈ＝Ｅ×√｛１／（Ｘ’×Ｙ’×Ｚ’）｝      （６）
【００９６】
次に、送受信子群４ａから送信した際の送受信子群４ｃでの受信データと、送受信子群４ｅから送信した際の送受信子群４ｇでの受信データを比較する。このとき、送受信子群４ａに対する送受信子群４ｃの位置関係と、送受信子群４ｅに対する送受信子群４ｇの位置関係とは、幾何学的に同じ位置関係にあるので、送受信子群４ａ、４ｃ、４ｅおよび４ｇの接触状態が同じであれば、両データにおいて送信位置から受信位置へ直接伝播した成分については同じ振幅の信号が得られるはずである。このため、送信位置から受信位置へ直接伝播した成分の振幅比をとることから、送受信子群４ａの接触面におけるラム波送受信効率Ａに送受信子群４ｃの接触面におけるラム波送受信効率Ｃを乗じたものと、送受信子群４ｅの接触面におけるラム波送受信効率Ｅに送受信子群４ｇの接触面におけるラム波送受信効率Ｇを乗じたものとの比、つまり、（Ａ×Ｃ）／（Ｅ×Ｇ）が求まる。この値をＺ”とする。
【００９７】
すなわち、Ｚ”は、
0003668936.tif 000002
であるので、Ｅの値は、
Ｅ＝Ａ×√｛Ｙ’／（Ｙ×Ｚ”）｝          （８）
のように求まる。
【００９８】
したがって、Ｆ〜Ｈの値は、
Ｆ＝Ａ×√｛Ｙ’／（Ｙ×Ｚ”）｝√｛Ｘ’／（Ｙ’×Ｚ’）｝      （９）
Ｇ＝Ａ×√｛Ｙ’／（Ｙ×Ｚ”）｝／Ｙ’                        （１０）
Ｈ＝Ａ×√｛Ｙ’／（Ｙ×Ｚ”）｝√｛１／（Ｘ’×Ｙ’×Ｚ’）｝（１１）
と求まる。
【００９９】
ここで、各受信データに対し、送信用として選択した送受信子群４の接触面におけるラム波送受信効率と受信用として選択した送受信子群４の接触面におけるラム波送受信効率とを乗ずる。例えば、送信用として選択した送受信子群４が送受信子群４ａで、送信用として選択した送受信子群４が送受信子群４ｂである場合の受信データには、Ａ×Ｂを乗じる。これにより、複数の送受信子群４の試験体１への接触状態が均一である場合の受信信号と等価な受信信号を得ることができる。
【０１００】
なお、上記接触状態のチェックは、各送受信子群４による受信信号において、図４において送受信子群４を配置しているのと反対側の端面からの反射ラム波を受信している時間帯を時間ゲートで抽出し、抽出した時間帯における反対側の端面からの反射ラム波の振幅レベルを用いてもよい。
【０１０１】
また、図４においては、試験体１のラム波伝播方向に沿った方向の１箇所における送受信子３の個数が８であり、送受信子群４の個数が４であり、１つの送受信子群４に含まれる送受信子３の個数が２である場合について示している。
１つの送受信子群４に含まれる送受信子３の個数を少なくして、送受信子群４の個数を多くすれば、例えば、図４において、１つの送受信子群４に含まれる送受信子の個数を１とし、送受信子群４の個数を８とすれば、複数の送受信子群４の試験体１への接触状態が均一である場合の受信信号とさらに等価な受信信号を得ることができる。
【０１０２】
また、１つの送受信子群４に含まれる送受信子３の個数を多くして、送受信子群４の個数を少なくすれば、例えば、図４において、１つの送受信子群４に含まれる送受信子３の個数を４とし、送受信子群の個数を２とすれば、送受信子群４と送受信部５との間に関する接続線の本数を少なくできるので、装置構成が簡単になる。
【０１０３】
次に、信号処理部６において、上記モード識別機能により、受信における予め決めれらた所望のモードを識別して抽出する（ステップＳ３６）。
モード識別機能の動作は以下の通りである。
最低次ねじれモードを識別して抽出するのであれば、ステップＳ３４で得たデータＤＡ〜データＤＤを単純に合計して配置位置Ｐ１から送信して配置位置Ｐ１で受信した最低次ねじれモードを識別して抽出し、データＤＥ〜データＤＨを単純に合計して配置位置Ｐ１から送信して配置位置Ｐ２で受信した最低次ねじれモードを識別して抽出し、データＤＩ〜データＤＬを単純に合計して配置位置Ｐ２から送信して配置位置Ｐ１で受信した最低次ねじれモードを識別して抽出し、データＤＭ〜データＤＰを単純に合計して配置位置Ｐ２から送信して配置位置Ｐ２で受信した最低次ねじれモードを識別して抽出する。
【０１０４】
また、曲げモードを識別して抽出するのであれば、ステップＳ３４で得たデータＤＡ〜データＤＤに＋１もしくは−１を乗じてこれらを合計して配置位置Ｐ１から送信して配置位置Ｐ１で受信した曲げモードを識別して抽出し、データＤＥ〜データＤＨに＋１もしくは−１を乗じてこれらを合計して配置位置Ｐ１から送信して配置位置Ｐ２で受信した曲げモードを識別して抽出し、データＤＩ〜データＤＬに＋１もしくは−１を乗じてこれらを合計して配置位置Ｐ２から送信して配置位置Ｐ１で受信した曲げモードを識別して抽出し、データＤＭ〜データＤＰに＋１もしくは−１を乗じてこれらを合計して配置位置Ｐ２から送信して配置位置Ｐ２で受信した曲げモードを識別して抽出する。
【０１０５】
ステップＳ３５で処理された結果において、配置位置Ｐ１で送信して配置位置Ｐ１で受信した場合のデータをデータＤＡＡ、配置位置Ｐ１で送信して配置位置Ｐ２で受信した場合のデータをデータＤＢＢ、配置位置Ｐ２で送信して配置位置Ｐ１で受信した場合のデータをデータＤＣＣ、配置位置Ｐ２で送信して配置位置Ｐ２で受信した場合のデータをデータＤＤＤと以下称する。
【０１０６】
次に、信号処理部６において、上記方向識別機能により、上記データＤＡＡ、ＤＢＢ、ＤＣＣおよびＤＤＤ中から、所望の１方向から伝播してきた受信に関する所望モードのラム波を識別・抽出する（ステップＳ３７）。
方向識別機能について図７から図１０を用いて説明する。なお、このステップＳ３７は、対称モード（最低次ねじれモード）の抽出結果と、非対称モード（曲げモード）の抽出結果のそれぞれについて行うが、以下では最低次ねじれモードの抽出結果に絞って説明を行う。また、図７から図１０においては、最低次ねじれモードのラム波が、試験体１のラム波伝播方向に沿った２箇所の間を伝播するのに要する時間をτとし、送信信号のキャリア周波数をｆとし、ｖを最低次ねじれモードの伝播速度とし、Ｑを正の整数とし、ｆ＝Ｑ／（４τ）とした場合について示している。
【０１０７】
図７は、送受信子群４から左側に送信された最低次ねじれモードラム波が、図４の左側の傷９ａによって反射されて受信され、モード識別機能により抽出された最低次ねじれモードを示す図であり、図７（ａ）はデータＤＡＡ、図７（ｂ）はデータＤＢＢ、図７（ｃ）はデータＤＣＣ、図７（ｄ）はデータＤＤＤに関し示している。
【０１０８】
図８は、送受信子群４から右側に送信された最低次ねじれモードラム波が、図４の右側の傷９ｂによって反射されて受信され、モード識別機能により抽出された最低次ねじれモードを示す図であり、図８（ａ）はデータＤＡＡ、図８（ｂ）はデータＤＢＢ、図８（ｃ）はデータＤＣＣ、図８（ｄ）はデータＤＤＤに関し示しているするものである。
【０１０９】
図７および図８のデータに対し、以下の操作を行う。
（１”）データＤＢＢ（図７（ｂ）および図８（ｂ）のデータ）には時間軸の−方向にτだけシフトさせ、−１を乗じる。
（２”）データＤＣＣ（図７（ｃ）および図８（ｃ）のデータ）には時間軸の−方向にτだけシフトさせ、−１を乗じる。
（３”）データＤＤ（図７（ｄ）および図８（ｄ）のデータ）には時間軸の−方向に２τだけシフトさせる。
【０１１０】
以上（１”）〜（３”）の処理を行った結果の内、図７（ａ）〜（ｄ）に対応するデータを図９（ａ）〜（ｄ）に、図８（ａ）〜（ｄ）に対応するデータを図１０（ａ）〜（ｄ）に示す。
データＤＡＡと（１”）〜（３”）の処理を施されたデータＤＢＢ、データＤＣＣおよびデータＤＤＤとが合計される。
図９（ａ）から（ｄ）に示した４つのデータを合計すると、図９（ｅ）に示すように０となる。この際、図１０（ａ）〜（ｄ）に示した４つのデータも合計されるが、図１０（ｅ）に示すように０とはならない。したがって、以上の処理を行った後に残ったデータは右側の傷９からの反射信号であると識別できる。類似の処理により左側の傷９からの反射信号を識別できることは明らかである。
【０１１１】
なお、図７から図１０においては、送信信号のキャリア周波数ｆを、ｆ＝Ｑ／（４τ）としているので、図９（ａ）〜（ｄ）の信号が合計されて０となる際に図１０（ａ）〜（ｄ）の信号は同位相で合計されるので最も明確に方向識別機能を有する効果を得ることができる。
また、送信信号のキャリア周波数ｆを、ｆ＝Ｑ／（２τ）とすると、図９（ａ）〜（ｄ）の信号が合計されて０となる際に、図１０（ａ）〜（ｄ）の信号も逆相で合計されるために振幅が小さくなるが、この発明において送受する信号はパルスであるので、完全に０となることはない。したがって、ｆ＝Ｑ／（２τ）以外の場合については、図１０（ａ）〜（ｄ）が合計された結果は０とはならない。
【０１１２】
信号処理部６における上記チェック機能、上記モード識別機能および上記方向識別機能に関する効果は、送受信子３を複数の送受信子群４に分割し、複数の送受信子群４を個別に送信し、複数の送受信子群４からの受信信号を個別に受信したことにより可能になったものである。
【０１１３】
信号処理部６において得られた対称モード（最低次ねじれモード）ラム波や非対称モード（曲げモード）ラム波の成分は、ＡＣ波形で、もしくは包絡線検波された波形で、表示部７により表示される（ステップＳ３８）。表示部７においては、これらの波形を表示するだけでなく、これらの波形をもとに試験体１の状態を検査した結果、例えば、傷の有無、大きさ、形状、もしくは位置といった情報を表示すればよい。
【０１１４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、複数の送信子の試験体への接触状態をチェックするチェック機能を有し、チェック脚気に基づいて受信信号に補正をかけ、補正後のデータを合成することで、単一モードのラム波を送信したのと等価な状態を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による超音波探傷装置の構成を示す模式図である。
【図２】  この発明の実施の形態１による超音波探傷装置の動作を説明するための説明図である。
【図３】  この発明の実施の形態１による超音波探傷装置の動作を説明するための説明図である。
【図４】  この発明の実施の形態２による超音波探傷装置の構成を示す模式図である。
【図５】  この発明の実施の形態２による超音波探傷装置の動作を説明するための説明図である。
【図６】  この発明の実施の形態２による超音波探傷装置の動作を説明するための説明図である。
【図７】  この発明の実施の形態２による超音波探傷装置の動作を説明するための説明図である。
【図８】  この発明の実施の形態２による超音波探傷装置の動作を説明するための説明図である。
【図９】  この発明の実施の形態２による超音波探傷装置の動作を説明するための説明図である。
【図１０】  この発明の実施の形態２による超音波探傷装置の動作を説明するための説明図である。
【図１１】  従来の超音波探傷装置に関する説明図である。
【符号の説明】
１  試験体、２  励振アセンブリ、２ａ〜２ｃ  励振デバイス、３  送受信子、４  送受信子群、５  送受信部、５１  送信部、５２  受信部、６  信号処理部、７  表示部、  ８  制御部、９，９ａ〜９ｂ  傷。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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