(57)【要約】【課題】管の軸線方向に対象物がずれて配置されている場合に、その位置ずれに起因する計測誤差を低減すること。【解決手段】管の外周面から管の周方向に沿って配置された複数の対象物までの距離を計測する隙間計測装置１であって、管の周方向における分解能を持たない渦電流探傷プローブを管の軸線に沿って走査したときの検査信号を取得する信号取得部１１と、検査信号の振幅積分値を算出する特徴量算出部１５と、振幅積分値と隙間量とが予め関連付けられた第１情報を用いて、特徴量算出部１５によって算出された振幅積分値に対応する隙間量を決定する隙間量決定部１６とを具備する隙間計測装置１を提供する。【選択図】図２
2014048183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の外周面から管の周方向に沿って配置された複数の対象物までの距離の和を隙間量として計測する隙間計測装置であって、
前記管の周方向における分解能を持たない渦電流探傷プローブを前記管の軸線に沿って走査したときの検査信号を取得する信号取得手段と、
前記検査信号の振幅積分値を算出する特徴量算出手段と、
振幅積分値と隙間量とが予め関連付けられた第１情報を用いて、前記特徴量算出手段によって算出された振幅積分値に対応する隙間量を決定する隙間量決定手段と
を具備する隙間計測装置。
【請求項２】
前記信号取得手段によって取得された検査信号において、前記対象物が存在し得る軸線方向の計測対象範囲を設定する計測対象範囲設定手段と、
前記検査信号から前記計測対象範囲に該当する検査信号を抽出する信号抽出手段と
を有し、
前記算出手段は、前記信号抽出手段によって抽出された検査信号を用いて前記振幅積分値を算出する請求項１に記載の隙間計測装置。
【請求項３】
前記信号取得手段による信号取得のサンプリング幅が一定である場合において、前記算出手段は、前記振幅積分値に代えて振幅積算値を算出し、
前記隙間量決定手段は、前記第１情報に代えて、振幅積算値と隙間量とが予め対応付けられた第２情報を用いて、前記算出手段によって算出された振幅積算値に対応する隙間量を決定する請求項１または請求項２に記載の隙間計測装置。
【請求項４】
前記算出手段は、前記振幅積分値に代えて、予め設定されている一定区間長の平均振幅値を算出し、
前記隙間量決定手段は、前記第１情報に代えて、予め設定されている一定区間長の平均振幅値と隙間量とが予め対応付けられた第３情報を用いて、前記算出手段によって算出された一定区間長の平均振幅値に対応する隙間量を決定する請求項１または請求項２に記載の隙間計測装置。
【請求項５】
管の外周面から管の周方向に沿って配置された複数の対象物までの距離を計測する隙間計測装置であって、
周方向における分解能がない渦電流探傷プローブを前記管の軸線に沿って走査したときに、互いに異なる複数の励磁周波数により得られた、複数の検査信号を取得する信号取得手段と、
各前記検査信号において、振幅または位相に関する複数の特徴量をそれぞれ算出する特徴量算出手段と、
複数の前記特徴量と各前記対象物までの距離とが予め関連付けられた第４情報を有し、前記第４情報と前記特徴量算出手段によって算出された各特徴量とを用いて、前記管の外周面から各前記対象物までの距離または該距離の合計を得る隙間量決定手段と
を具備する隙間計測装置。
【請求項６】
管の外周面から管の周方向に沿って配置された複数の対象物までの距離の和を隙間量として計測する隙間計測方法であって、
前記管の周方向における分解能を持たない渦電流探傷プローブを前記管の軸線に沿って走査したときの検査信号を取得し、
前記検査信号の振幅積分値を算出し、
振幅積分値と隙間量とが予め関連付けられた第１情報を用いて、前記振幅積分値に対応する隙間量を決定する隙間計測方法。
【請求項７】
前記検査信号のサンプリング幅が一定である場合において、前記振幅積分値に代えて振幅積算値を算出し、
前記第１情報に代えて、振幅積算値と隙間量とが予め対応付けられた第２情報を用いて、前記振幅積算値に対応する隙間量を決定する請求項６に記載の隙間計測方法。
【請求項８】
前記振幅積分値に代えて予め設定されている一定区間長の平均振幅値を算出し、
一定区間長の平均振幅値と隙間量とが予め対応付けられた第３情報を用いて、前記一定区間長の平均振幅値に対応する隙間量を決定する請求項６に記載の隙間計測方法。
【請求項９】
管の外周面から管の周方向に沿って配置された複数の対象物までの距離を計測する隙間計測方法であって、
周方向における分解能がない渦電流探傷プローブを前記管の軸線に沿って走査したときに、互いに異なる複数の励磁周波数により得られた、複数の検査信号を取得し、
各前記検査信号において、振幅または位相に関する複数の特徴量をそれぞれ算出し、
複数の前記特徴量と各前記対象物までの距離とが予め関連付けられた第３情報を有し、前記第３情報と各前記特徴量とを用いて、前記管の外周面から各前記対象物までの距離または該距離の合計を得る隙間計測方法。
【請求項１０】
管の外周面から管の周方向に沿って配置された複数の対象物までの距離の和を隙間量として計測する隙間計測をコンピュータに実行させるための隙間計測プログラムであって、
前記管の周方向における分解能を持たない渦電流探傷プローブを前記管の軸線に沿って走査したときの検査信号を取得する処理と、
前記検査信号の振幅積分値を算出する処理と、
振幅積分値と隙間量とが予め関連付けられた第１情報を用いて、前記振幅積分値に対応する隙間量を決定する処理と
を含む隙間計測プログラム。
【請求項１１】
前記検査信号のサンプリング幅が一定である場合において、前記振幅積分値に代えて振幅積算値を算出する処理と、
前記第１情報に代えて、振幅積算値と隙間量とが予め対応付けられた第２情報を用いて、前記振幅積算値に対応する隙間量を決定する処理と
を含む請求項１０に記載の隙間計測プログラム。
【請求項１２】
前記振幅積分値に代えて予め設定されている一定区間長の平均振幅値を算出する処理と、
一定区間長の平均振幅値と隙間量とが予め対応付けられた第３情報を用いて、前記一定区間長の平均振幅値に対応する隙間量を決定する処理と
を含む請求項１０に記載の隙間計測プログラム。
【請求項１３】
管の外周面から管の周方向に沿って配置された複数の対象物までの距離を計測する隙間計測をコンピュータに実行させるための隙間計測プログラムであって、
周方向における分解能がない渦電流探傷プローブを前記管の軸線に沿って走査したときに、互いに異なる複数の励磁周波数により得られた、複数の検査信号を取得する処理と、
各前記検査信号において、振幅または位相に関する複数の特徴量をそれぞれ算出する処理と、
複数の前記特徴量と各前記対象物までの距離とが予め関連付けられた第３情報を有し、前記第３情報と各前記特徴量とを用いて、前記管の外周面から各前記対象物までの距離または該距離の合計を得る処理と
を含む隙間計測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、原子力プラントにおける伝熱管表面と振れ止め金具との隙間計測のように、管内挿型のプローブを用いて管の外周面から対象物までの距離を計測する隙間計測装置、方法、及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントに用いられる熱交換器においては、胴の内側に多数の伝熱管が密集して配置されており、伝熱管の内部を流れる一次冷却材と伝熱管の外側を流れる二次冷却材との間で熱交換が行われる。
熱交換器において、伝熱管頂上付近の逆Ｕ字状の曲管部には、二次冷却材の流れにより生じる伝熱管の振動を抑制するために、例えば、Ｖ字型をした振れ止め金具（ＡＶＢ）が挿入されている（例えば、特許文献１、２参照）。
この振れ止め金具は、各伝熱管の列間に挿入されていることから、各伝熱管は、管を挟んで対向する位置から２本の振れ止め金具によって支持されていることとなる。
【０００３】
ところで、振れ止め金具と伝熱管の表面とは接していることが望ましく、両者の間に許容範囲以上の隙間が生じているか否かを確認する必要がある。これは、許容範囲以上の隙間が生じていると、二次冷却材の流れによる伝熱管の振動により、振れ止め金具との摩擦が生じ、伝熱管の減肉等を招くからである。
【０００４】
従来、伝熱管と振れ止め金具との隙間計測方法として、特許文献１、２に開示される方法が知られている。
特許文献１には、伝熱管内に挿入した超音波探触子を伝熱管の中心軸からオフセットして位置させ、振れ止め金具の支持面に直交する超音波が出る角度で、超音波を伝熱管の内面に入射させることにより、隙間を計測する方法が開示されている。
特許文献２には、伝熱管内周面に沿って回転自在な測定プローブを用いることにより、隙間を計測することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６４−７５９０７号公報
【特許文献２】特開平２−２５９４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、熱交換器の伝熱管については、製造時や保守点検時において、き裂・損傷検査が行われる。このき裂・損傷検査には、一般的に高速探傷が可能で、曲管部への挿入性に優れるボビンコイル型の渦電流探傷プローブ（以下「ボビンコイル型プローブ」という。）が用いられる。
したがって、振れ止め金具の隙間計測についても、ボビンコイル型プローブを用いることができれば、き裂・損傷検査で取得した検査信号を流用することができ、隙間計測のための検査を別途行う必要がなく、検査時間を大幅に短縮することができる。
【０００７】
しかしながら、ボビンコイル型プローブは、導線を円筒状プローブの周方向に巻回してＥＣＴコイルを形成しているため、伝熱管の周方向における分解能を持たない。したがって、一般的に知られている、ボビンコイル型プローブによって取得された検査信号の振幅から検量線を用いて隙間量を計測しようとすると、以下の理由により、十分な計測精度が得られないという問題があった。
【０００８】
図１３から図１５は、伝熱管２０と伝熱管２０を挟んで両側から支持する振れ止め金具２１ａ、２１ｂとの位置関係（（ａ）参照）、ボビンコイル型プローブ２３によって得られた検査信号（（ｂ）参照）、及び検査信号の振幅に基づいて検出される隙間量Ｙ（＝α＋β）（（ｃ）参照）をそれぞれ比較して示した図である。
図１３（ａ）、図１４（ａ）、図１５（ａ）において、αは振れ止め金具２１ａと伝熱管２０の外周面との隙間量、βは振れ止め金具２１ｂと伝熱管の外周面との隙間量、Ｙは隙間量αとβとの和を示しており、何れの図においてもＹ（＝α＋β）の値が同じとなるように、振れ止め金具２１ａ、２１ｂが配置されている。
【０００９】
図１３（ａ）に示すように、振れ止め金具２１ａと２１ｂとが伝熱管２０を挟んで対向配置され、かつ、隙間量αとβとに偏りがない場合（α＝βの場合）、検査信号の振幅Ａ１は隙間量Ｙに応じた値となり（図１３（ｂ）参照）、比較的正確な隙間量Ｙ１を計測することができる（図１３（ｃ）参照）。
【００１０】
これに対し、図１４（ａ）に示すように、振れ止め金具２１ａと２１ｂとが伝熱管２０の軸線方向に沿ってずれて配置されている場合には、図１４（ｂ）に示すように、検査信号の振幅Ａ２は、図１３（ｂ）に示した検査信号の振幅Ａ１に比べて小さくなる（Ａ２＜Ａ１）。従って、この場合には、図１４（ｃ）に示されるように、振幅Ａ２から得られる隙間量Ｙ２は、隙間量Ｙ１よりも大きくなり、隙間量が過大評価されてしまう。
【００１１】
また、図１５（ａ）に示すように、振れ止め金具２１ａと２１ｂとが対向配置されているものの、隙間量αとβとに偏りがある場合には、図１５（ｂ）に示すように、検査信号の振幅Ａ３は、図１３（ｂ）に示した検査信号の振幅Ａ１に比べて大きくなる（Ａ３＞Ａ１）。従って、この場合には、図１５（ｃ）に示されるように、振幅Ａ３から得られる隙間量Ｙ３は隙間量Ｙ１よりも小さくなり、隙間量が過小評価されてしまう。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的の一つは、管の軸線方向に対象物がずれて配置されている場合に、その位置ずれに起因する計測誤差を低減することのできる隙間計測装置、方法、及びプログラムを提供することである。
また、他の目的は、複数の対象物間において、各対象物と管の外周面との隙間量に偏りがあった場合に、その隙間量の偏りによる計測誤差を低減することのできる隙間計測装置、方法、及びプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、管の外周面から管の周方向に沿って配置された複数の対象物までの距離の和を隙間量として計測する隙間計測装置であって、前記管の周方向における分解能を持たない渦電流探傷プローブを前記管の軸線に沿って走査したときの検査信号を取得する信号取得手段と、前記検査信号の振幅積分値を算出する特徴量算出手段と、振幅積分値と隙間量とが予め関連付けられた第１情報を用いて、前記特徴量算出手段によって算出された振幅積分値に対応する隙間量を決定する隙間量決定手段とを具備する隙間計測装置を提供する。
【００１４】
このような構成によれば、管の周方向における分解能を持たない渦電流探傷プローブを管の軸線に沿って走査したときの検査信号が信号取得手段によって取得され、この検査信号の振幅積分値が特徴量算出手段により算出され、この振幅積分値に基づいて隙間量が隙間量決定手段によって決定される。
ここで、振幅積分値は、後述するように、管の軸線方向における対象物の位置ずれの影響を受けないため、管の軸線方向に対象物がずれて位置していた場合でも、位置ずれによる測定誤差を低減することができる。これにより、対象物までの距離測定の精度を向上させることが可能となる。
【００１５】
上記隙間計測装置は、前記信号取得手段によって取得された検査信号において、前記対象物が存在し得る軸線方向の計測対象範囲を設定する計測対象範囲設定手段と、前記検査信号から前記計測対象範囲に該当する検査信号を抽出する信号抽出手段とを有し、前記算出手段は、前記信号抽出手段によって抽出された検査信号を用いて前記振幅積分値を算出することとしてもよい。
【００１６】
このように、信号取得手段によって取得された検査信号を全て用いるのではなく、その検査信号の中から計測対象範囲に該当する検査信号を抽出し、抽出した検査信号のみを対象として振幅積分値を算出して、隙間量を検出することとしてもよい。このように、対象物が存在し得る軸線方向における範囲を特定することで、隙間量の計測に用いる信号量を限定するので、誤差を低減させることが可能となる。
【００１７】
上記隙間計測装置において、前記信号取得手段による信号取得のサンプリング幅が一定である場合に、前記算出手段は、前記振幅積分値に代えて振幅積算値を算出し、前記隙間量決定手段は、前記第１情報に代えて、振幅積算値と隙間量とが予め対応付けられた第２情報を用いて、前記算出手段によって算出された振幅積算値に対応する隙間量を決定することとしてもよい。
【００１８】
振幅積算値は、振幅積分値と同様に、管の軸線方向に対する対象物の位置ずれの影響を受けないため、管の軸線方向に対象物がずれて位置していた場合でも、位置ずれによる測定誤差を低減することができる。これにより、対象物までの距離測定の精度を向上させることが可能となる。
【００１９】
上記隙間計測装置において、前記算出手段は、前記振幅積分値に代えて、予め設定されている一定区間長の平均振幅値を算出し、前記隙間量決定手段は、前記第１情報に代えて、一定区間長の平均振幅値と隙間量とが予め対応付けられた第３情報を用いて、前記算出手段によって算出された一定区間長の平均振幅値に対応する隙間量を決定することとしてもよい。
【００２０】
一定区間長の平均振幅値は、振幅積分値と同様に、管の軸線方向に対する対象物の位置ずれの影響を受けないため、管の軸線方向に対象物がずれて位置していた場合でも、位置ずれによる測定誤差を低減することができる。これにより、対象物までの距離測定の精度を向上させることが可能となる。
【００２１】
本発明は、管の外周面から管の周方向に沿って配置された複数の対象物までの距離を計測する隙間計測装置であって、周方向における分解能がない渦電流探傷プローブを前記管の軸線に沿って走査したときに、互いに異なる複数の励磁周波数により得られた、複数の検査信号を取得する信号取得手段と、各前記検査信号において、振幅または位相に関する複数の特徴量をそれぞれ算出する特徴量算出手段と、複数の前記特徴量と各前記対象物までの距離とが予め関連付けられた第４情報を有し、前記第４情報と前記特徴量算出手段によって算出された各特徴量とを用いて、前記管の外周面から各前記対象物までの距離または該距離の合計を得る隙間量決定手段とを具備する隙間計測装置を提供する。
【００２２】
本発明によれば、互いに異なる励磁周波数により得られた複数の検査信号を用いて特徴量をそれぞれ算出し、それらの特徴量を予め用意された第４情報に用いることで隙間量を得る。励磁周波数が異なれば、距離に対する減衰率が異なることから、隙間量と振幅との関係はそれぞれ独立した特性を示すこととなる。したがって、このような距離に対する減衰率が異なる複数の検査信号を用いることにより、周方向に沿って配置された各対象物と管の外周面までの距離に偏りが生じている場合でも、その隙間量の偏りによる影響をあまり受けずに、隙間量を得ることができる。
【００２３】
本発明は、管の外周面から管の周方向に沿って配置された複数の対象物までの距離の和を隙間量として計測する隙間計測方法であって、前記管の周方向における分解能を持たない渦電流探傷プローブを前記管の軸線に沿って走査したときの検査信号を取得し、前記検査信号の振幅積分値を算出し、振幅積分値と隙間量とが予め関連付けられた第１情報を用いて、前記振幅積分値に対応する隙間量を決定する隙間計測方法を提供する。
【００２４】
上記隙間計測方法は、前記検査信号のサンプリング幅が一定である場合において、前記振幅積分値に代えて振幅積算値を算出し、前記第１情報に代えて、振幅積算値と隙間量とが予め対応付けられた第２情報を用いて、前記振幅積算値に対応する隙間量を決定することとしてもよい。
【００２５】
上記隙間計測方法は、前記振幅積分値に代えて、予め設定されている一定区間長の平均振幅値を算出し、一定区間長の平均振幅値と隙間量とが予め対応付けられた第３情報を用いて、前記一定区間長の平均振幅値に対応する隙間量を決定することとしてもよい。
【００２６】
本発明は、管の外周面から管の周方向に沿って配置された複数の対象物までの距離を計測する隙間計測方法であって、周方向における分解能がない渦電流探傷プローブを前記管の軸線に沿って走査したときに、互いに異なる複数の励磁周波数により得られた、複数の検査信号を取得し、各前記検査信号において、振幅または位相に関する複数の特徴量をそれぞれ算出し、複数の前記特徴量と各前記対象物までの距離とが予め関連付けられた第４情報を有し、前記第４情報と各前記特徴量とを用いて、前記管の外周面から各前記対象物までの距離または該距離の合計を得る隙間計測方法を提供する。
【００２７】
本発明は、管の外周面から管の周方向に沿って配置された複数の対象物までの距離の和を隙間量として計測する隙間計測をコンピュータに実行させるための隙間計測プログラムであって、前記管の周方向における分解能を持たない渦電流探傷プローブを前記管の軸線に沿って走査したときの検査信号を取得する処理と、前記検査信号の振幅積分値を算出する処理と、振幅積分値と隙間量とが予め関連付けられた第１情報を用いて、前記振幅積分値に対応する隙間量を決定する処理と含む隙間計測プログラムを提供する。
【００２８】
上記隙間計測プログラムは、前記検査信号のサンプリング幅が一定である場合において、前記振幅積分値に代えて振幅積算値を算出する処理と、前記第１情報に代えて、振幅積算値と隙間量とが予め対応付けられた第２情報を用いて、前記振幅積算値に対応する隙間量を決定する処理とを含むこととしてもよい。
【００２９】
上記隙間計測プログラムは、前記振幅積算値に代えて、予め設定されている一定区間長の平均振幅値を算出する処理と、一定区間長の平均振幅値と隙間量とが予め対応付けられた第３情報を用いて、前記一定区間長の平均振幅値に対応する隙間量を決定する処理とを含んでいてもよい。
【００３０】
本発明は、管の外周面から管の周方向に沿って配置された複数の対象物までの距離を計測する隙間計測をコンピュータに実行させるための隙間計測プログラムであって、周方向における分解能がない渦電流探傷プローブを前記管の軸線に沿って走査したときに、互いに異なる複数の励磁周波数により得られた、複数の検査信号を取得する処理と、各前記検査信号において、振幅または位相に関する複数の特徴量をそれぞれ算出する処理と、複数の前記特徴量と各前記対象物までの距離とが予め関連付けられた第４情報を有し、前記第４情報と各前記特徴量とを用いて、前記管の外周面から各前記対象物までの距離または該距離の合計を得る処理とを含む隙間計測プログラムを提供する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、管の周方向における分解能を持たない渦電流探傷プローブを用いて、管の周方向に沿って配置された複数の対象物と管の外周面との隙間量を計測する場合に、その計測精度を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る隙間計測装置のハードウェア構成の一例を示した図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る隙間計測装置が備える機能を展開して示した機能ブロック図である。
【図３】前処理の一例について説明するための図である。
【図４】前処理の一例について説明するための図である。
【図５】前処理の一例について説明するための図である。
【図６】２つの振れ止め金具に伝熱管の軸線方向における位置ずれが生じていなかった場合における検査信号及びその振幅積分値の概念図を示した図である。
【図７】２つの振れ止め金具に伝熱管の軸線方向における位置ずれが生じていた場合における検査信号及びその振幅積分値の概念図を示した図である。
【図８】第１情報の一例を示した図である。
【図９】第１情報の作成方法について説明するための図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る隙間計測装置の機能ブロック図である。
【図１１】第４情報の作成方法について説明するための図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る隙間計測装置による隙間計測の手順について説明するための図である。
【図１３】振幅に基づいて隙間量を計測する場合の問題点について説明するための図である。
【図１４】振幅に基づいて隙間量を計測する場合の問題点について説明するための図である。
【図１５】振幅に基づいて隙間量を計測する場合の問題点について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に、本発明に係る隙間計測装置及び方法並びにプログラムを原子力プラントにおける伝熱管と該伝熱管を支持する振れ止め金具との間の隙間量を検出する場合に適用したときの実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、本発明の隙間計測装置及び方法並びにプログラムは、以下に詳述する伝熱管と振れ止め金具との間の隙間量を検出する際に適用される他、管の外周面から管の周方向に沿って配置された複数の対象物までの距離を計測する場合に広く適用されるものである。
【００３４】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る隙間計測装置１のハードウェア構成の一例を示した図である。図１に示すように、本実施形態に係る隙間計測装置１は、コンピュータシステム（計算機システム）であり、ＣＰＵ（中央演算処理装置）２、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の主記憶装置３、補助記憶装置４、キーボードやマウス等からなる入力装置５、データを表示する表示装置６、外部の機器と通信を行うことにより情報の授受を行う通信装置７などを備えている。これら各部は、バス８を介して互いに接続されている。
【００３５】
補助記憶装置４は、コンピュータ読取可能な記録媒体であり、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。この補助記憶装置４には、各種プログラム（例えば、隙間計測プログラム）が格納されており、ＣＰＵ２が補助記憶装置４から主記憶装置３にプログラムを読み出し、実行することにより種々の処理を実現させる。
【００３６】
図２は、隙間計測装置１が備える機能を展開して示した機能ブロック図である。図２に示すように、隙間計測装置１は、信号取得部１１、計測対象範囲設定部１２、信号抽出部１３、前処理部１４、特徴量算出部１５、及び隙間量決定部１６を主な構成として備えている。
【００３７】
信号取得部１１は、伝熱管の周方向における分解能を持たない渦電流探傷プローブを伝熱管の軸線に沿って走査したときの検査信号を取得する。ここで、伝熱管の周方向における分解能を持たない渦電流探傷プローブとしては、ボビンコイル型プローブが挙げられる。例えば、原子力プラントの製造時や定期点検時における伝熱管のき裂・損傷検査がボビンコイル型プローブを用いて行われたような場合には、その検査において得られた探傷信号が信号取得部１１に入力されることとしてもよい。また、伝熱管のき裂・損傷検査の検査信号を流用するのではなく、隙間計測のために別途試験を行い、そのときの検査信号を信号取得部１１に入力することとしてもよい。
【００３８】
計測対象範囲設定部１２は、信号取得部１１によって取得された検査信号において、管の軸線方向における計測対象範囲を設定する。
ここで、伝熱管の軸線方向における振れ止め金具の支持位置は既知の位置情報に基づいて対応する信号上の位置を特定する構造物位置認識機能により位置を特定してもよいし、分析者が手動で信号上の位置を特定してもよい。この位置情報に基づいて計測対象範囲が決定される。また、振れ止め金具の支持位置は、管の軸線方向に対してずれている場合が想定されるため、計測対象範囲は、最大のずれ量を見込んで十分な長さで、かつ、隣接する他の構造物信号に達しない長さに設定されることが好ましい。また、特に、１対の振れ止め金具のみを検査範囲として計測したような場合は、計測対象範囲として検査信号の全ての範囲を設定することとしてもよい。
【００３９】
信号抽出部１３は、信号取得部１１によって取得された検査信号から計測対象範囲に該当する範囲の検査信号を抽出する。
前処理部１４は、信号抽出部１３によって抽出された検査信号に対して前処理を行う。前処理の一例として、ゼロ点補正、ドリフト除去処理などが挙げられる。これらの処理は、有意信号がない範囲の検査信号をゼロに設定するための処理である。
【００４０】
以下、前処理の一例について図３から図５を参照して説明する。図３から図５に示されるグラフにおいて、縦軸は検査信号値、横軸は時間、換言すると、伝熱管の軸線方向における位置を示している。
【００４１】
〔前処理１〕
図３に示すように、前処理適用前の検査信号Ｖ１（Ｌ）において、有意信号がない２点（Ｐ１、Ｐ２）を特定し、その２点を通る直線Ｖ０（Ｌ）を算出する。そして、前処理適用前の検査信号Ｖ１（Ｌ）から直線Ｖ０（Ｌ）を差し引くことにより、前処理後の検査信号Ｖ（Ｌ）を得る。
【００４２】
〔前処理２〕
図４に示すように、前処理適用前の検査信号Ｖ１（Ｌ）にメディアンフィルタをかけることにより検査信号Ｖ２（Ｌ）を得、この検査信号Ｖ２（Ｌ）を前処理適用前の検査信号Ｖ１（Ｌ）から差し引くことにより、前処理後の検査信号Ｖ（Ｌ）を得る。このとき、メディアンフィルタの窓幅は、想定される振れ止め金具の軸方向における長さよりも十分長い幅とする。
【００４３】
〔前処理３〕
更に、前処理適用前の検査信号Ｖ１（Ｌ）が図５に示すように、自己比較方式の信号、すなわち、極性がマイナスとプラスの両方に振れる信号であった場合には、上述の前処理１または２の方法を用いてドリフト除去を行った後に、マイナスの信号をプラスになるように反転させる。なお、通常、自己比較型のセンサ間隔は微小欠陥検出に適した距離に設定されており、振れ止め金具信号のように軸方向に長い信号は全体が保存されない配置になっている。絶対比較型の信号と自己比較型の信号のどちらでも使用可能な場合は、絶対比較型の信号を検査信号として用いるとよい。
【００４４】
なお、上述した前処理は、後述する特徴量算出部１５による積算処理が行われる前であればよく、例えば、信号取得部１１の直後に行われることとしてもよい。処理の順序は、前処理の方法に応じて適切な順序を選択するのが望ましい。例えば、前処理が〔前処理１〕の場合、計測対象区間ごとに個別に前処理をする必要があるため、計測対象区間設定後に実施する。〔前処理２〕の場合は、メディアンフィルタの窓幅は予め決められており、対象区間の周辺信号を含んで処理する方が境界での不連続性の影響を受けずに、より適切な処理ができるため、信号取得直後に行う方が適している。
【００４５】
特徴量算出部１５は、前処理適用後の検査信号の振幅を積分し、特徴量として振幅積分値を算出する。ここで、図６に、伝熱管２０の軸線方向における同じ位置に２つの振れ止め金具２１ａ、２１ｂが配置されていた場合、換言すると、２つの振れ止め金具２１ａ、２１ｂに伝熱管２０の軸線方向における位置ずれが生じていなかった場合における検査信号Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ、及びその振幅積分値Ｓ１の概念図を示す。また、図７に、２つの振れ止め金具２１ａ，２１ｂが伝熱管２０の軸線方向においてずれて配置されていた場合における検査信号Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ、及びその振幅積分値Ｓ２の概念図を示す。
【００４６】
図６及び図７において、伝熱管２０の外周面から振れ止め金具２１ａ、２１ｂまでの隙間量α、βは同じである（α＝β）。図６及び図７において、信号Ｖ１ａ及びＶ２ａは、振れ止め金具２１ａのみが設けられ、振れ止め金具２１ｂについては設けられていない場合に得られる信号、信号Ｖ１ｂ及びＶ２ｂは、振れ止め金具２１ａが設けられておらず、振れ止め金具２１ｂのみが設けられている場合に得られる信号、信号Ｖ１ａｂ及び信号Ｖ２ａｂは、振れ止め金具２１ａ及び振れ止め金具２１ｂがともに設けられている場合に得られる検査信号を示している。振れ止め金具２１ａ及び振れ止め金具２１ｂがともに設けられている場合に得られる検査信号は、振れ止め金具２１ａのみが設けられている場合に得られる検査信号と振れ止め金具２１ｂのみが設けられている場合に得られる検査信号を加算した信号にほぼ等しい信号となる。
【００４７】
図６、図７に示すように、隙間量Ｙ（＝α＋β）が同じであっても、振れ止め金具２１ａ、２１ｂの相対的な位置関係に応じて、検査信号Ｖ１ａと検査信号Ｖ１ｂとを加算した信号に略等しい検査信号Ｖ１ａｂの振幅ピーク値Ａ１と、検査信号Ｖ２ａと検査信号Ｖ２ｂとを加算した信号に略等しい検査信号Ｖ２ａｂの振幅ピーク値Ａ２とは異なる（Ａ２＜Ａ１）。しかし、検査信号Ｖ１ａｂの振幅積分値Ｓ１と検査信号Ｖ２ａｂの振幅積分値Ｓ２とは、隙間量Ｙ（＝α＋β）の値が同じであれば、位置ずれの有無に関係なく、同じ値となる（図６、図７においてＳ１＝Ｓ２）。
【００４８】
すなわち、振れ止め金具２１ａに関する検査信号Ｖ１ａ，Ｖ２ａの振幅積分値及び振れ止め金具２１ｂに関する検査信号Ｖ１ｂ，Ｖ２ｂの振幅積分値をそれぞれＳ０とした場合、以下の（１）式に示すように、位置ずれが生じていない場合の振幅積分値Ｓ１及び位置ずれが生じている場合の振幅積分値Ｓ２は、いずれもＳ０の２倍の値となる。
【００４９】
Ｓ１＝Ｓ２＝２×Ｓ０      （１）
【００５０】
このように、図６及び図７から、振幅積分値Ｓ１，Ｓ２は位置ずれの影響を受けずに、隙間量Ｙ（＝α＋β）に応じた値を示すことがわかる。従って、振幅積分値を用いて隙間量を評価することにより、位置ずれの影響を受けずに、精度よく隙間量Ｙ（α＋β）を推定することができる。
【００５１】
特徴量算出部１５（図２参照）は、具体的には、以下の（２）式により振幅積分値Ｓを得る。
【００５２】
【数１】
2014048183.tif 000003
【００５３】
（２）式において、Ｌ１は計測対象範囲設定部１２によって設定された計測対象範囲の開始位置、Ｌ２は計測対象範囲の終了位置である。Ｖ（Ｌ）は、前処理適用後の検査信号、ΔＬはサンプリング幅である。
【００５４】
隙間量決定部１６は、特徴量算出部１５によって算出された振幅積分値Ｓに基づいて隙間量を決定する。具体的には、隙間量決定部１６は、振幅積分値Ｓと隙間量Ｙとの関係が示された第１情報を有している。図８に、第１情報の一例を示す。図８において、横軸は隙間量Ｙ、縦軸は振幅積分値Ｓである。この第１情報は、例えば、以下のようにして得られる。
【００５５】
まず、予めモックアップ等を用いた事前試験により、隙間量が既知である信号サンプル（教師データ）を取得し、隙間量Ｙ（＝α＋β）と振幅積分値Ｓとの対応関係を得る。続いて、図９に示すように、横軸に隙間量Ｙが、縦軸に振幅積分値Ｓが示される座標空間に、隙間量が既知である信号サンプルがプロットされ、このプロットを代表する最適曲線を導出する。この最適曲線が、例えば、隙間量Ｙと振幅積分値Ｓとを関連付けた評価式に相当する。
上記最適曲線の導出には、重回帰分析、最小二乗法、ニューラルネットワーク等の公知の手法が用いられる。
隙間量決定部１６は、このようにして得られた第１情報から特徴量算出部１５によって算出された振幅積分値に対応する隙間量を取得する。
【００５６】
上記構成を備える隙間計測装置１によれば、伝熱管２０の軸線方向に沿ってボビンコイル型プローブを走査したときの検査信号が信号取得部１１に入力され、計測対象範囲設定部１２によって、軸線方向における計測対象範囲が設定される。続いて、信号抽出部１３により、信号取得部１１によって得られた検査信号から計測対象範囲に該当する検査信号が抽出される。
抽出された検査信号は、前処理部１４により、ゼロ点補正、ドリフト除去処理などの前処理が行われた後、特徴量算出部１５に出力される。
【００５７】
特徴量算出部１５では、前処理後の検査信号の振幅積分値が算出され、この振幅積分値に対応する隙間量が第１情報を用いて隙間量決定部１６によって決定される。隙間量決定部１６によって決定された隙間量Ｙ（＝α＋β）は、例えば、表示装置６（図１参照）などに表示されることにより、ユーザに提供される。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態に係る隙間計測装置１によれば、伝熱管２０の周方向における分解能を持たないボビンコイル型プローブ２３を伝熱管の軸線方向に沿って走査したときの検査信号を取得し、この検査信号の振幅積分値を特徴量として用いて隙間量を決定するので、図７に示すように、振れ止め金具の位置が伝熱管の軸線方向に対してずれていた場合であっても、その位置ずれによる影響を受けずに、隙間量Ｙ（＝α＋β）を検出することができる。
【００５９】
なお、上述した本実施形態において、渦電流探傷プローブを等速で走査し、等時間間隔でデータを取得する場合には、軸方向位置Ｌに代えて時間Ｔを用いて振幅積分値Ｓを算出することとしてもよい。これは、時間をＴとすると、時間Ｔと軸方向における位置Ｌとの関係は線形（Ｌ＝ｕ×Ｔ＋Ｌ０：ここでｕ，Ｌ０は定数）であることから、時間を用いても同様に振幅積分値を求めることができるからである。この場合、振幅積分値Ｓは、以下の（３）式で得られる。
【００６０】
【数２】
2014048183.tif 000004
【００６１】
（３）式において、ｔ１は計測対象範囲設定部１２によって設定された計測対象範囲の開始時間、ｔ２は計測対象範囲の終了時間、Ｖ（Ｔ）は、前処理適用後の検査信号、ΔＴはサンプリング時間、ｕはプローブの走査速度、ΔＴ×ｕが軸方向におけるサンプリング幅、換言すると、サンプリング単位時間における渦電流探傷プローブの移動距離である。
通常、検査信号は等時間間隔でサンプリングされるので、軸方向位置Ｌよりも時間Ｔを用いる方が簡便である。ただし、設定は等速でも、実質的には局所的な速度変化がある場合や、設定速度と実速度の誤差が想定される場合等には、実速度に近づくようにサンプリング幅の補正をすることが望ましい。補正としては、例えば、距離が既知の構造物間の距離とサンプリング点数とに基づいて実際の平均サンプリング幅を求め、この平均サンプリング幅を積分計算に用いる方法などが挙げられる。この場合、サンプリング幅は開始時刻からの経過時間に対応して変動することとなる。
【００６２】
また、本実施形態において、振幅積分値に基づいて隙間量を決定することとしたが、例えば、伝熱管の軸方向におけるサンプリング幅ΔＬが一定である場合には、振幅積分値の代わりに、振幅積算値Ｓ´を用いてもよい。例えば、振幅積算値Ｓ´は、以下の（４）式で得られる。
【００６３】
【数３】
2014048183.tif 000005
【００６４】
（４）式において、Ｌ１は計測対象範囲設定部１２によって設定された計測対象範囲の開始位置、Ｌ２は計測対象範囲の終了位置である。Ｖ（Ｌ）は、前処理適用後の検査信号である。
この場合、振幅積算値と隙間量とが予め関連付けられている第２情報を隙間量決定部１６が有しており、この第２情報を用いて振幅積算値に対応する隙間量が検出される。なお、この場合における第２情報の作成方法については、上述した第１情報の作成方法と同様である。振幅積算値も、振幅積分値と同様に、管の軸線方向における振れ止め金具の位置ずれの影響を受けないため、精度のよい隙間評価を行うことができる。
【００６５】
また、計測対象範囲を一定値とする場合は、振幅積分値Ｓに代えて、予め設定されている一定区間長における平均振幅値を用いることとしてもよい。この場合、一定区間長の平均振幅値と隙間量とが予め関連付けられている第３情報を隙間量決定部１６が有しており、この第３情報を用いて一定区間長の平均振幅値に対応する隙間量が検出される。なお、この場合における第３情報の作成方法については、上述した第１情報の作成方法と同様である。
一定区間長の平均振幅値も、振幅積分値と同様に、管の軸線方向における振れ止め金具の位置ずれの影響を受けないため、精度のよい隙間評価を行うことができる。
【００６６】
なお、渦電流探傷プローブにより得られる検査信号は複素数値であり実部と虚部があるが、図は簡単のためいずれか一方を表示している。検査信号の「振幅」は、実部の振幅、虚部の振幅、全振幅（リサージュ表示上の最大長さ）などの種類があるが、どの振幅かを決めておけばいずれにも適用できる。どの振幅を使うのがよいかは、校正方法によるが、対象物の信号が顕著にでる振幅を使うのが望ましい。
【００６７】
〔第２実施形態〕
上述した第１実施形態に係る隙間計測装置１では、伝熱管２０の軸線方向に対する振れ止め金具２１ａ、２１ｂの位置ずれによる影響を解消することができたが、図１５に示すように、隙間量α、βに偏りがあった場合には、誤差を解消することができない場合がある。このような隙間量α、βの偏りによる誤差を解消するべく、第２実施形態では、ボビンコイル型プローブを伝熱管の軸線方向に沿って走査させることにより複数の励磁周波数により得られた複数の検査信号を取得し、取得した複数の検査信号を用いて隙間量Ｙ（α＋β）を検出することとしている。
【００６８】
以下、本実施形態に係る隙間計測装置及び方法並びにプログラムについて図を参照して説明する。
図１０は、本実施形態に係る隙間計測装置１´の機能ブロック図である。図１０に示すように、本実施形態に係る隙間計測装置１´は、信号取得部５１、計測対象範囲設定部５２、信号抽出部５３、前処理部５４、特徴量算出部５５、及び隙間量決定部５６を備えている。
信号取得部５１は、ボビンコイル型プローブをそれぞれ伝熱管の軸線に沿って走査することにより、互いに異なる複数の励磁周波数により得られた複数の検査信号を取得する。
計測対象範囲設定部５２は、信号取得部５１によって取得された各検査信号において、伝熱管の軸線方向における計測対象範囲をそれぞれ設定する。計測対象範囲の設定方法については、上述した第１実施形態と同様である。
信号抽出部５３は、各検査信号から計測対象範囲に該当する検査信号をそれぞれ抽出する。
【００６９】
前処理部５４は、信号抽出部５３によって抽出された各検査信号に対して前処理を行う。前処理の方法等については、上述した第１実施形態と同様である。
特徴量算出部５５は、前処理適用後の各検査信号において、予め設定されている特徴量を算出する。特徴量は、振幅または位相に関するものがあり、振幅に関する特徴量の一例としては、振幅のピーク値、平均振幅、振幅積分値等が挙げられ、位相に関する特徴量の一例としては、位相角等が挙げられる。
なお、各検査信号に応じて、隙間量計測に用いる特徴量の種類を変えることとしてもよい。例えば、一の検査信号については位相角を特徴量として算出し、他の検査信号については平均振幅を特徴量として算出することとしてもよい。このように、算出する特徴量は任意に決定することができる。
【００７０】
隙間量決定部５６は、各検査信号について算出されたそれぞれの特徴量を用いて隙間量Ｙを算出する。具体的には、隙間量決定部５６は、各特徴量の組み合わせと隙間量とが関連付けられた第４情報を有している。
この第４情報は、例えば、以下のように作成される。
まず、モックアップ等を用いた事前試験により、隙間量α、βがそれぞれ既知である信号サンプル（教師データ）を取得し、隙間量α、β、励磁周波数Ｆ１における検査信号の振幅積分値Ｘ１、及び励磁周波数Ｆ２における検査信号の振幅積分値Ｘ２の対応関係を得る。また、更に、振幅積分値Ｘ１、Ｘ２を用いて、振幅積分値Ｘ１の２乗（Ｘ３）、振幅積分値Ｘ２の２乗（Ｘ４）、振幅積分値Ｘ１とＸ２とを乗算した値（Ｘ５）についても算出する。
このような算出処理により、例えば、図１１に示すように、隙間量α、β、Ｙ（＝α＋β）、振幅積分値Ｘ１、Ｘ２、及び振幅積分値Ｘ１、Ｘ２に基づくパラメータＸ３、Ｘ４、Ｘ５の対応関係を得ることができる。
【００７１】
続いて、Ｙ（α＋β）＝ｆ（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５）となる評価式を重回帰分析、最小二乗法、ニューラルネットワーク等の公知の手法を用いて導出し、この評価式を第４情報とする。
なお、上記評価式に代えて、例えば、各特徴量の数だけ座標軸を有する多次元のマップとして第４情報を有していても良い。
【００７２】
隙間量決定部５６は、このようにして得られた第４情報を用いて、特徴量算出部５５によって取得された各励磁周波数における振幅積分値Ｘ１、Ｘ２に対応する隙間量Ｙ（＝α＋β）を取得する。
【００７３】
このような隙間計測装置１´によれば、図１２に示すように、励磁周波数Ｆ１の検査信号Ｊ１と、励磁周波数Ｆ２の検査信号Ｊ２とが入力され、続いて、これらの検査信号Ｊ１，Ｊ２における計測対象範囲が設定され（ステップＳＡ１）、設定された計測対象範囲における検査信号ｊ１，ｊ２が検査信号Ｊ１，Ｊ２から抽出される（ステップＳＡ２）。
【００７４】
続いて、抽出された各検査信号ｊ１，ｊ２に対して前処理が行われ（ステップＳＡ３）、前処理適用後の検査信号ｊ１´，ｊ２´を用いて特徴量である振幅積分値Ｘ１，Ｘ２が算出される（ステップＳＡ４）。このようにして、検査信号Ｊ１の振幅積分値Ｘ１、検査信号Ｊ２の振幅積分値Ｘ２が算出されると、これらの振幅積分値Ｘ１、Ｘ２を予め用意されている評価式（第３情報）に代入することにより、隙間量Ｙが算出される（ステップＳＡ５）。
【００７５】
このように、本実施形態によれば、互いに異なる励磁周波数により得られた複数の検査信号を用いて特徴量をそれぞれ算出し、それらの特徴量を予め用意された第３情報に用いることで隙間量Ｙを得る。励磁周波数が異なれば、距離に対する減衰率が異なることから、隙間量と振幅との関係はそれぞれ独立した特性を示すこととなる。したがって、このような距離に対する減衰率が異なる複数の検査信号を用いることにより、図１５に示したように、隙間量が偏っている場合でも、その隙間量の偏りによる影響をあまり受けずに、隙間量Ｙ（＝α＋β）を得ることができる。
なお、上記説明においては、隙間量Ｙ（＝α＋β）についての評価式を第４情報として得ることとしたが、本実施形態によれば、隙間量α、βのうちの最小値に関する評価式、隙間量α、βのうちの最大値に関する評価式をそれぞれ導出し、これらの評価式を用いて、各隙間量α、βのうちの小さい方の距離または大きい方の距離をそれぞれ得ることも可能である。このように、本実施形態に係る隙間計測装置によれば、隙間量Ｙ（＝α＋β）を計測するだけではなく、隙間量αと隙間量βとをそれぞれ計測することも可能となる。
【００７６】
なお、上述した第１実施形態及び第２実施形態においては、管の周方向に２つの対象物が配置され、管の外周面から各対象物までの距離の和を計測する場合について述べたが、対象物の配置数についてはこれに限らず、例えば、管の周方向に対象物が３つ以上配置されていてもよい。この場合には、計測する対象物に応じて上述した第１情報等をそれぞれ作成すればよい。
【符号の説明】
【００７７】
１１，５１  信号取得部
１２，５２  計測対象範囲設定部
１３，５３  信号抽出部
１４，５４  前処理部
１５，５５  特徴量算出部
１６，５６  隙間量決定部
【図１】
2014048183.tif 000006
【図２】
2014048183.tif 000007
【図３】
2014048183.tif 000008
【図４】
2014048183.tif 000009
【図５】
2014048183.tif 000010
【図６】
2014048183.tif 000011
【図７】
2014048183.tif 000012
【図８】
2014048183.tif 000013
【図９】
2014048183.tif 000014
【図１０】
2014048183.tif 000015
【図１１】
2014048183.tif 000016
【図１２】
2014048183.tif 000017
【図１３】
2014048183.tif 000018
【図１４】
2014048183.tif 000019
【図１５】
2014048183.tif 000020