(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
欠損が探索される対象物の表面上を移動する移動体と、
前記移動体に移動不能に設けられ、前記対象物の表面から超音波を入れて反射波を検出する複数の入出力部と、
前記複数の入出力部のそれぞれから出力される各検出信号を増幅するアンプと、
前記アンプにより増幅された前記各検出信号を蓄積し、前記各検出信号の波形を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記各検出信号の波形を解析して前記対象物の欠損を探索する解析部と、
を有し、
前記複数の入出力部は、それぞれ、前記対象物内で分散して広がる前記超音波を互いに重なるように前記対象物へ入力するとともに分散して反射された前記超音波の反射波成分を含む前記検出信号を出力し、
前記アンプは、前記各検出信号に含まれる前記反射波成分をそれぞれログアンプにより増幅し、
前記解析部は、前記複数の入出力部から同一のタイミングで出力され且つ前記記憶部に記憶された前記各検出信号の波形を、前記超音波の分散範囲の重なりにおける前記反射波成分に基づいて解析し、前記対象物の欠損の位置を探索する、
欠損探索装置。
【請求項２】
前記移動体には、前記複数の入出力部が、前記移動体の移動方向と交差する向きに並べて設けられ、
前記複数の入出力部は、少なくとも１つの前記入出力部が前記対象物に対して斜めに前記超音波を入力し、
前記解析部は、前記記憶部に記憶された検出信号の波形を、開口合成法により解析し、前記対象物の欠損の位置を探索する、
請求項１記載の欠損探索装置。
【請求項３】
前記入出力部は、前記対象物に対して２ＭＨｚ以上且つ５ＭＨｚ以下の前記超音波を入力することにより、前記対象物内において前記超音波を分散して広がらせる、
請求項１または２記載の欠損探索装置。
【請求項４】
欠損が探索される対象物の損傷を探索する装置に用いられるスキャン装置であって、
前記対象物の表面上を移動する移動体と、
前記移動体に移動不能に設けられ、前記対象物の表面から超音波を入れて反射波を検出する複数の入出力部と、
前記複数の入出力部のそれぞれから出力される各検出信号を増幅するアンプと、
を有し、
複数の前記入出力部は、それぞれ、前記対象物内で分散して広がる前記超音波を互いに重なるように前記対象物へ入力するとともに分散して反射された前記超音波の反射波成分を含む前記検出信号を出力し、
前記アンプは、前記各検出信号に含まれる前記反射波成分をそれぞれ、ログアンプにより増幅し、
前記対象物の欠損の位置は、前記複数の入出力部から同一のタイミングで出力された前記各検出信号の波形を、前記超音波の分散範囲の重なりにおける前記反射波成分に基づいて解析することにより探索される、
スキャン装置。
【請求項５】
欠損が探索される対象物の表面上を移動する移動体に移動不能に設けた複数の入出力部のそれぞれから前記対象物へ超音波を入れて、前記入出力部により反射波を検出する測定ステップと、
複数の前記入出力部のそれぞれから出力される各検出信号を蓄積して記憶部に前記各検出信号の波形を記憶する記憶ステップと、
前記記憶部に記憶された前記各検出信号の波形を解析して前記対象物の欠損を探索する解析ステップと、
を有し、
前記測定ステップでは、前記複数の入出力部から前記対象物へ、前記対象物内で分散して広がる前記超音波を互いに重なるように入力し、分散して反射された前記超音波の反射波成分を含む前記検出信号を出力し、
前記記憶ステップでは、前記入出力部と前記記憶部との間に接続されたログアンプにより、前記各検出信号に含まれる前記反射波成分をそれぞれ増幅して蓄積し、
前記解析ステップでは、前記複数の入出力部から同一のタイミングで出力され且つ前記記憶部に記憶された前記各検出信号の波形を、前記超音波の分散範囲の重なりにおける前記反射波成分に基づいて解析し、前記対象物の欠損の位置を解析する、
欠損探索方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、欠損探索装置、スキャン装置、および欠損探索方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配管、タンクなどの対象物では、傷などの欠損が発生する。このため、対象物に生じた欠損を探索する必要がある。特許文献１は、このような探索に用いる自走式探傷装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２８１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、対象物に生じた欠損を探索するためには、たとえば超音波が用いられる。
たとえば、超音波自動斜角探傷方法では、超音波の入出力部が自走式探傷装置の移動方向と直交する方向で走査し、所定の角度で対象物に入れた超音波の欠損による反射波を受信するまでの時間に基づいて欠損までの相対距離を演算する。これにより、走査した範囲の欠損の有無、位置、大きさを得ることができる。この場合、入出力部を自走式探傷装置の移動方向と直交する方向へ走査する必要があるために探索に時間がかかるが、超音波が対象物の表面および裏面で反射されるため、対象物の表面および裏面の両面の欠損を探索できる。
また、ＴＯＦＤ（Time of Flight Diffraction）法では、対象物の表面に超音波の入力部と出力部とを所定の間隔で配置し、入力部から出力部へ伝搬する際に超音波が欠損により変調され、検出した超音波の波形中での該変調部分に基づいて欠損の有無および位置を得る。この場合、入力部および出力部を走査する必要が無いために探索時間が大幅に短縮されるが、入力部および出力部が接触する対象物の表面ではラテラル波が伝搬し、対象物の表面から数ミリメートルの深さまでの範囲の欠損を探索できない不感帯が生じ、対象物の表面の欠損を好適に探索できないことがある。
【０００５】
このように対象物の欠損の探索装置では、対象物の両面の欠損を短時間で探索することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る欠損探索装置は、欠損が探索される対象物の表面上を移動する移動体と、移動体に移動不能に設けられ、対象物の表面から超音波を入れて反射波を検出する複数の入出力部と、複数の入出力部のそれぞれから出力される検出信号を増幅するアンプと、アンプにより増幅された各検出信号を蓄積し、各検出信号の波形を記憶する記憶部と、記憶部に記憶された各検出信号の波形を解析して対象物の欠損を探索する解析部と、を有する。そして、複数の入出力部は、それぞれ、対象物内で分散して広がる超音波を互いに重なるように対象物へ入力するとともに分散して反射された超音波の反射波成分を含む検出信号を出力する。アンプは、各検出信号に含まれる、分散して反射された超音波の反射波成分をそれぞれログアンプにより増幅する。解析部は、複数の入出力部から同一のタイミングで出力され且つ記憶部に記憶された各検出信号の波形を、超音波の分散範囲の重なりにおける反射波成分に基づいて解析し、対象物の欠損の位置を探索する。
【０００７】
好適には、移動体には、複数の入出力部が、移動体の移動方向と交差する向きに並べて設けられ、複数の入出力部は、少なくとも１つの入出力部が対象物に対して斜めに超音波を入力し、解析部は、記憶部に記憶された検出信号の波形を、開口合成法により解析し、対象物の欠損の位置を探索する、とよい。
【０００８】
好適には、入出力部は、対象物に対して２ＭＨｚ以上且つ５ＭＨｚ以下の超音波を入力することにより、対象物内において超音波を分散して広がらせる、とよい。
【０００９】
本発明に係るスキャン装置は、欠損が探索される対象物の損傷を探索する装置に用いられるスキャン装置であって、対象物の表面上を移動する移動体と、移動体に移動不能に設けられ、対象物の表面から超音波を入れて反射波を検出する複数の入出力部と、複数の入出力部のそれぞれから出力される各検出信号を増幅するアンプと、を有する。そして、複数の入出力部は、それぞれ、対象物内で分散して広がる超音波を互いに重なるように対象物へ入力するとともに分散して反射された超音波の反射波成分を含む検出信号を出力する。アンプは、各検出信号に含まれる反射波成分をそれぞれログアンプにより増幅する。対象物の欠損の位置は、複数の入出力部から同一のタイミングで出力された各検出信号の波形を、超音波の分散範囲の重なりにおける反射波成分に基づいて解析することにより探索される。
【００１０】
本発明に係る欠損探索方法は、欠損が探索される対象物の表面上を移動する移動体に移動不能に設けた複数の入出力部のそれぞれから対象物へ超音波を入れて、入出力部により反射波を検出する測定ステップと、複数の入出力部のそれぞれから出力される各検出信号を蓄積して記憶部に各検出信号の波形を記憶する記憶ステップと、記憶部に記憶された各検出信号の波形を解析して対象物の欠損を探索する解析ステップと、を有する。そして、測定ステップでは、複数の入出力部から対象物へ、対象物内で分散して広がる超音波を互いに重なるように入力し、分散して反射された超音波の反射波成分を含む検出信号を出力する。記憶ステップでは、入出力部と記憶部との間に接続されたログアンプにより、各検出信号に含まれる反射波成分をそれぞれ増幅して蓄積する。解析ステップでは、前記複数の入出力部から同一のタイミングで出力され且つ記憶部に記憶された各検出信号の波形を、超音波の分散範囲の重なりにおける反射波成分に基づいて解析し、対象物の欠損の位置を解析する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、対象物の両面の欠損を短時間で探索できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る超音波自動斜角探傷装置の概略構成図である。
【図２】図１の超音波自動斜角探傷装置の制御系および処理系を示す概略ブロック図である。
【図３】図１の第１探触子、第２探触子および第３探触子の、各探触子の超音波の分散範囲の説明図である。
【図４】図１の複数の探触子による超音波の分散範囲と、開口合成による欠損の検出可能範囲との対応関係を示す図である。
【図５】図１の超音波自動斜角探傷装置による探傷動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】開口合成処理による傷（欠損）の探索処理の一例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る超音波自動斜角探傷装置１の概略構成図である。
図２は、図１の超音波自動斜角探傷装置１の制御系および処理系を示す概略ブロック図である。
図１および図２に示す超音波自動斜角探傷装置１は、超音波により、たとえばガス管、ガスタンクなどの対象物６１の傷などの欠損を探索する装置である。
探索に超音波を使用するため、超音波自動斜角探傷装置１は、ガス管、ガスタンクにガスが充填されている使用中の状態において、欠損を探索できる。
なお、図１には、溶接された対象物６１が図示されている。
溶接線Ｌ１から所定幅の範囲を溶接部Ｗ１とよぶ。
溶接部Ｗ１の約３倍の範囲を探傷範囲Ｗ２とよぶ。
【００１４】
図１の超音波自動斜角探傷装置１は、スキャナコントローラ２、スキャナ装置３、探傷器４、コンピュータ装置５を有する。
【００１５】
スキャナ装置３は、対象物６１の表面Ｓ０を走行して移動しながら、対象物６１へ超音波を照射する。
スキャナ装置３は、たとえば、ハウジング１１と、一対のゴム付きマグネットタイヤ１２と、エンコーダ１３と、第１探触子１４、第２探触子１５および第３探触子１６の複数の探触子と、を有する。
【００１６】
ハウジング１１は、対象物６１の探傷面（ここでは表面Ｓ０）の面形状に沿った矩形の枠形状を有する。ハウジング１１の枠内には、第１探触子１４、第２探触子１５および第３探触子１６が一列に並べて配置される。ハウジング１１の枠外には、一対のゴム付きマグネットタイヤ１２が配置される。マグネットタイヤ１２は、複数の探触子の配列方向と垂直な方向に回転可能である。
これにより、スキャナ装置３は、マグネットタイヤ１２が対象物６１の表面Ｓ０に吸着した状態で、対象物６１の表面Ｓ０を、複数の探触子の配列方向と垂直な方向へ移動できる。たとえば図１に示すように、対象物６１の溶接部Ｗ１が直線状に延びている場合、その直線状の溶接部Ｗ１に沿って移動できる。
ガス管、ガスタンクなどでは、直線状の溶接部Ｗ１に沿ってスキャナ装置３を移動させて、傷などの欠損を探索する。
エンコーダ１３は、マグネットタイヤ１２に従って回転し、マグネットタイヤ１２の回転量に応じたパルス信号を出力する。
【００１７】
スキャナコントローラ２は、スキャナ装置３、コンピュータ装置５に接続される。
スキャナコントローラ２は、スキャナ装置３の動作を制御する。たとえばエンコーダ１３から入力されるパルス信号に基づいて、複数の探触子による超音波の入出力を制御する。
スキャナコントローラ２は、エンコーダ１３から入力されるパルス信号から、スキャナ装置３の移動量を示す走行データ１９を生成し、コンピュータ装置５へ出力する。
【００１８】
第１探触子１４は、たとえば、ホルダ２１、導波部材２２、振動板２３を有する。
ホルダ２１は、振動板２３、導波部材２２を、ハウジング１１に固定する。
導波部材２２は、たとえば円柱形状を有する。導波部材２２は、その底面で対象物６１の表面Ｓ０と接触する。
振動板２３は、導波部材２２のたとえば上面に配置される。
振動板２３は、たとえば５〜１０ｍｍ平方の超音波の伝搬方向に小さいサイズのものである。これにより、第１探触子１４は、振動板２３で発生させた横波の超音波を、導波部材２２から対象物６１へ入力する。
超音波の周波数は、たとえば２から５ＭＨｚである。このような比較的低い周波数の横波の超音波を対象物６１へ斜めに入力することにより、超音波は、対象物６１内で分散して広がり易くなる。たとえば、導波部材２２がアクリル製であり、対象物６１が金属製のガス管である場合、導波部材２２を対象物６１に約６８．５度に傾斜した角度で接触させることにより、２から５ＭＨｚの超音波は、スネルの法則により接触面で屈折し、対象物６１内で比較的広い範囲に広がり易くなる。
また、振動板２３は、対象物６１から導波部材２２に伝わった反射波を検出し、反射波の波形成分を含む検出信号（エコー信号）を探傷器４へ出力する。
振動板２３は、超音波の直進方向での反射波のみならず、従来の超音波自動斜角探傷方法では利用していなかった、入射方向から斜めに広がった超音波の欠損による反射波を検出する。
なお、導波部材２２と対象物６１との間で超音波が伝搬し易くなるように、導波部材２２と対象物６１との間に、吸水性シートを挟んでもよい。吸水性シートにより接触面に水を保持することができ、超音波の伝達損失を少なくできる。
【００１９】
第１探触子１４は、スキャナコントローラ２に接続され、スキャナコントローラ２からの出力指示信号の入力に基づいて振動板２３を振動させ、パルス状の超音波を出力する。
よって、超音波を出力した後の振動板２３による検出信号には、対象物６１内で広がった超音波についての、対象物６１の表面Ｓ０および裏面Ｓ１の両面による反射波成分と、対象物６１の欠損による反射波成分とが含まれる。
【００２０】
第２探触子１５および第３探触子１６の構成は、第１探触子１４と同様であり、説明を省略する。
【００２１】
探傷器４は、スキャナ装置３、スキャナコントローラ２、コンピュータ装置５に接続される。
探傷器４は、たとえば、第１ログアンプ３１、第２ログアンプ３２および第３ログアンプ３３の複数のログアンプと、第１ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）３４、第２ＡＤＣ３５および第３ＡＤＣ３６の複数のＡＤＣと、記憶部３７と、を有する。
超音波自動斜角探傷方法で用いる探傷器４では、ログアンプの替わりに、リニアアンプを使用している。超音波自動斜角探傷方法では、探触子が移動方向と垂直な方向に走査され、超音波を出力した所定の一方向からの反射波が、探触子の振動板２３による検出信号から検出できれば十分だからである。
【００２２】
第１ログアンプ３１は、第１探触子１４の振動板２３に接続される。第１ログアンプ３１は、振動板２３による検出信号を増幅する。
ログアンプは、リニアアンプと異なり、広いダイナミックレンジの信号を等価デシベル値に圧縮する。対数コンバータとして機能する。たとえば後述する図６の例であれば、少なくとも−３０ｄＢから−５０ｄＢの反射波成分を含む振動板２３の検出信号を、ＩＣの入出力レベルのたとえば０から５Ｖの振幅の信号へ変換できるものであればよい。
ログアンプは、感度補正が十分に可能なものであればよい。
【００２３】
第２ログアンプ３２は、第２探触子１５の振動板２３に接続される。
第３ログアンプ３３は、第３探触子１６の振動板２３に接続される。
第２ログアンプ３２および第３ログアンプ３３の構成は、第１探触子１４と同様であり、説明を省略する。
【００２４】
第１ＡＤＣ３４は、第１ログアンプ３１に接続される。第１ＡＤＣ３４は、第１ログアンプ３１の出力信号をデジタル値へ変換する。第１ログアンプ３１は、記憶部３７へデジタル値を出力する。
第２ＡＤＣ３５は、第２ログアンプ３２に接続される。第２ＡＤＣ３５は、第２ログアンプ３２の出力信号をデジタル値へ変換する。第２ログアンプ３２は、記憶部３７へデジタル値を出力する。
第３ＡＤＣ３６は、第３ログアンプ３３に接続される。第３ＡＤＣ３６は、第３ログアンプ３３の出力信号をデジタル値へ変換する。第３ログアンプ３３は、記憶部３７へデジタル値を出力する。
【００２５】
記憶部３７は、たとえば半導体メモリ、ハードディスクデバイスである。
記憶部３７は、第１ＡＤＣ３４から入力されるデジタル値を蓄積して記憶する。これにより、記憶部３７は、第１探触子１４の振動板２３により検出された反射波成分を含む検出信号の全波形の波形データを、第１波形データ３８として記憶する。
記憶部３７は、第２探触子１５の振動板２３により検出された反射波成分を含む検出信号の全波形の波形データを、第２波形データ３９として記憶する。
記憶部３７は、第３探触子１６の振動板２３により検出された反射波成分を含む検出信号の全波形の波形データを、第３波形データ４０として記憶する。
【００２６】
コンピュータ装置５は、Ｉ／Ｏ（Input/ Output）ポート４１、表示部４２、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４３、メモリ４４、およびこれらを接続するシステムバス４５、を有する。
Ｉ／Ｏポート４１は、たとえばＩＥＥＥ（the Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.）８０２．３規格による通信ケーブルにより、探傷器４、スキャナコントローラ２に接続される。
表示部４２は、対象物６１についての探傷結果を表示する。
表示部４２は、たとえば対象物６１を直交３軸方向で見た断面図により、探傷結果を表示する。
ＣＰＵ４３は、メモリ４４に記憶されるプログラムを実行する。
これにより、コンピュータ装置５には、解析部４６が実現される。
メモリ４４に記憶されるプログラムは、コンピュータ装置５の出荷前に記憶されたものでも、出荷後に記憶されたものでもよい。出荷後にメモリ４４に記憶されるプログラムは、インターネットなどの通信媒体を介してサーバ装置からダウンロードしたものであっても、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc - Read Only Memory）などのコンピュータ読取可能な記録媒体に記録されていたものをインストールしたものであってもよい。
【００２７】
図３は、第１探触子１４、第２探触子１５および第３探触子１６の、各探触子の超音波の分散範囲の説明図である。
図３（Ａ）は、第１探触子１４の超音波の分散範囲である。
図３（Ｂ）は、第２探触子１５の超音波の分散範囲である。
図３（Ｃ）は、第３探触子１６の超音波の分散範囲である。
これらの図面では、対象物６１内で超音波が拡散して進行することが解りやすくなるように、対象物６１の表面Ｓ０、０．５スキップの裏面Ｓ１、１．０スキップの仮想表面Ｓ２、１．５スキップの仮想裏面Ｓ３が図示されている。
仮想表面Ｓ２は、裏面Ｓ１を基準として、表面Ｓ０を写像したものである。
仮想裏面Ｓ３は、仮想表面Ｓ２を基準として、裏面Ｓ１を写像したものである。
なお、ガス管は円筒形であり、ガスタンクは球形であるが、以下の説明では、説明を簡易にするために、平板の対象物６１を例に説明する。
【００２８】
図３（Ａ）に示すように、第１探触子１４は、対象物６１の表面Ｓ０に接触して配置される。
第１探触子１４の振動板２３が発生させた超音波は、導波部材２２を通じて、対象物６１の表面Ｓ０から対象物６１に入射する。対象物６１に入射された超音波は、対象物６１内で分散して広がる。損傷が無い場合、超音波は、まず対象物６１の裏面Ｓ１で反射され、次に表面Ｓ０で反射され、さらに裏面Ｓ１で反射される。
よって、たとえば図３（Ａ）のタイミングＴ１１からタイミングＴ１２までの区間に対応する振動板２３の検出信号には、対象物６１の溶接部Ｗ１または探傷範囲Ｗ２において反射された反射波成分が含まれる。
検出信号の同一タイミングでの反射波成分には、たとえば図３（Ａ）の第１経路Ｌ２による反射波成分と、第２経路Ｌ３による反射波成分とが含まれる。第１探触子１４から同一距離となる範囲Ａ１における反射波成分が、同一タイミングの反射波成分として含まれる。
そして、対象物６１の溶接部Ｗ１または探傷範囲Ｗ２に傷などの欠損が生じている場合、第１探触子１４の振動板２３の検出信号の全波形についての、タイミングＴ１１からタイミングＴ１２までの区間には、大きな反射波成分が含まれる。反射波成分によるピークが形成される。
第１波形データ３８には、たとえば１．０スキップまでの検出信号の全波形データが記録される。
【００２９】
図３（Ｂ）に示すように、第２探触子１５は、対象物６１の溶接部Ｗ１を基準として第１探触子１４より遠い位置において、対象物６１の表面Ｓ０に接触して配置される。
そして、対象物６１の溶接部Ｗ１または探傷範囲Ｗ２に傷などの欠損が生じている場合、第２探触子１５の振動板２３の検出信号の全波形についての、タイミングＴ２１からタイミングＴ２２までの区間には、大きな反射波成分が含まれる。
第２波形データ３９には、たとえば１．５スキップまでの検出信号の全波形データが記録される。
【００３０】
図３（Ｃ）に示すように、第３探触子１６は、対象物６１の溶接部Ｗ１を基準として第２探触子１５より遠い位置において、対象物６１の表面Ｓ０に接触して配置される。
そして、対象物６１の溶接部Ｗ１または探傷範囲Ｗ２に傷などの欠損が生じている場合、第３探触子１６の振動板２３の検出信号の全波形についての、タイミングＴ３１からタイミングＴ３２までの区間には、大きな反射波成分が含まれる。
第３波形データ４０には、たとえば１．５スキップまでの検出信号の全波形データが記録される。
【００３１】
図４は、図１の複数の探触子による超音波の分散範囲と、開口合成による欠損の検出可能範囲との対応関係を示す図である。
図４（Ａ）は、図３（Ａ）から（Ｃ）を重ねたものである。
【００３２】
そして、図４（Ｂ）に示すように、対象物６１の表面Ｓ０については、第１探触子１４の超音波が仮想表面Ｓ２（１．０スキップ）で反射された反射波成分と、第２探触子１５の超音波が仮想表面Ｓ２（１．０スキップ）で反射された反射波成分と、第１探触子１４の超音波が仮想表面Ｓ２（１．０スキップ）で反射された反射波成分と、が得られる。
【００３３】
開口合成法とは、同一物からの反射波が、異なる位置に配置された複数の振動板２３へ到達する時間に差が生じることを利用して、複数の振動板２３の検出波形に含まれる反射波成分の対比し、これにより近接する複数の傷を区別する方法である。
また、開口合成法により、各傷の位置および大きさを正確に算出できる。
【００３４】
よって、対象物６１の表面Ｓ０については、図４（Ｂ）のように複数の反射波成分が得られる、溶接部Ｗ１から探傷範囲Ｗ２の手前側までの範囲について、開口合成法により、欠損の個数、各欠損の位置および大きさを正確に算出できる。
【００３５】
また、図４（Ｃ）に示すように、対象物６１の裏面Ｓ１については、第１探触子１４の超音波が裏面Ｓ１（０．５スキップ）で反射された反射波成分と、第２探触子１５の超音波が裏面Ｓ１（０．５スキップ）で反射された反射波成分と、第３探触子１６の超音波が裏面Ｓ１（０．５スキップ）で反射された反射波成分と、第３探触子１６の超音波が仮想裏面Ｓ３（１．５スキップ）で反射された反射波成分と、が得られる。
よって、対象物６１の表面Ｓ０については、図４（Ｃ）のように複数の反射波成分が得られる、溶接部Ｗ１または探傷範囲Ｗ２のすべての範囲について、開口合成法により、欠損の個数、各欠損の位置および大きさを正確に算出できる。
【００３６】
図５は、図１の超音波自動斜角探傷装置１による探傷動作の一例を示すフローチャートである。
【００３７】
対象物６１の欠損を探索する場合、図１に示すように、スキャナ装置３は、対象物６１の表面Ｓ０に配置され、対象物６１の表面Ｓ０を走行して移動する。
スキャナ装置３は、移動に応じてエンコーダ１３からパルス信号を出力する。スキャナコントローラ２は、パルス信号の入力に基づいて、スキャナ装置３の移動を判別する（ステップＳＴ１）。
【００３８】
そして、スキャナ装置３が所定量移動したと判断すると、スキャナコントローラ２は、スキャナ装置３の移動量または移動先を示す走行データ１９を、コンピュータ装置５へ出力する（ステップＳＴ２）。
コンピュータ装置５のＣＰＵ４３は、走行データ１９をメモリ４４に保存する。
【００３９】
走行データ１９を出力した後、スキャナコントローラ２は、第１探触子１４へ探索指示信号を出力する（ステップＳＴ３）。
第１探触子１４では、振動板２３が対象物６１へパルス状の超音波を出力し、振動板２３が反射波を検出する。探傷器４では、第１ログアンプ３１が振動板２３の検出信号を増幅し、第１ＡＤＣ３４がデジタル値へ変換し、記憶部３７がデジタル値を蓄積する。記憶部３７が所定時間のデータを蓄積することで、スキャナ装置３の現在位置においての、第１探触子１４の反射波による探傷範囲Ｗ２の全波形データが、第１波形データ３８として記憶される。
【００４０】
第１探触子１４による測定が終了した後、スキャナコントローラ２は、第２探触子１５へ探索指示信号を出力する（ステップＳＴ４）。
記憶部３７には、スキャナ装置３の現在位置においての、第２探触子１５の反射波による探傷範囲Ｗ２の全波形データが、第２波形データ３９として記憶される。
【００４１】
第２探触子１５による測定が終了した後、スキャナコントローラ２は、第３探触子１６へ探索指示信号を出力する（ステップＳＴ５）。
記憶部３７には、スキャナ装置３の現在位置においての、第３探触子１６の反射波による探傷範囲Ｗ２の全波形データが、第３波形データ４０として記憶される。
【００４２】
以上の測定処理が終了すると、コンピュータ装置５の解析部４６は、探傷器４の記憶部３７から第１波形データ３８、第２波形データ３９、第３波形データ４０を取得して解析する（ステップＳＴ６）。
解析部４６は、複数の波形データについて、開口合成処理により解析する。
これにより、走行データ１９により示されるスキャナ装置３の位置での傷などの欠損の有無などが得られる。
【００４３】
開口合成処理により欠損を解析した後、解析部４６は、欠損の個数、各欠損の位置および大きさを示す表示データを生成する。
解析部４６は、生成した表示データを表示部４２へ出力する。
表示部４２は、表示データを表示する（ステップＳＴ７）。
表示部４２には、たとえば対象物６１を直交３軸方向で見た断面図において、欠損を色分け表示する探傷結果画面が表示される。
【００４４】
図１の超音波自動斜角探傷装置１は、作業者がスキャナ装置３を移動させる度に、図５の処理を繰り返し実行する。
表示部４２には、対象物６１の傷などの欠損がリアルタイムに表示される。
【００４５】
次に、開口合成処理の一例について説明する。
図６は、開口合成処理による傷（欠損）の探索処理の一例の説明図である。
図６（Ａ）は、探触子と対象物６１の裏面Ｓ１の欠損との相対位置の説明図である。
図６（Ａ）には、探触子の位置として、第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２、第３位置Ｐ３および第４位置Ｐ４の、４つの位置が図示されている。
図６（Ｂ）は、探触子と対象物６１の欠損との相対位置に応じた、０．５ステップでの反射波成分の検出信号のレベルの一例の特性図である。
上段は、探触子と欠損との相対距離である。
下段は、探触子の振動板２３による反射波成分の検出信号のレベルである。
なお、図６（Ｂ）の特性は、標準試験片ＳＡＢ−Ａ１屈折角が６８．５°、入射点が６．５ｍｍ、周波数が４ＭＨｚ、振動板２３の寸法が５×１０ｍｍ、−１２ｄＢの屈折範囲が６２°〜８０°の場合の例である。
【００４６】
図６（Ｃ）は、欠損に近い第１位置Ｐ１にある第１探触子１４による第１波形データ３８である。
図６（Ｄ）は、欠損から遠い第４位置Ｐ４にある第２探触子１５による第２波形データ３９である。
これらの波形データは、全波形データである。横軸は、たとえば振動板２３から超音波を出力したタイミングを基準とした、時間である。
そして、図６（Ａ）の欠損による反射波成分は、相対距離に対応するタイミングで、波形データに含まれる。
【００４７】
この場合、解析部４６は、たとえば図６（Ｅ）の解析処理を実行する。
図６（Ｅ）の解析処理では、解析部４６は、拡散損失及び散乱減衰による検出感度の低下を防ぐため、個々の探触子のビーム路程毎に感度補正を実施する。
たとえば標準試験片ＳＴＢ−Ａ２系又はＲＢ−４１のＮｏ．２を用いて補正する。
探傷感度は、直径４ｍｍ且つ深さ４ｍｍの縦穴によるエコー高さをＨ線に合わせた感度とすればよい。
【００４８】
具体的には、解析部４６は、まず、図６（Ａ）の位置の欠損の有無を判断するために、図６（Ｃ）の第１波形データ３８について相対距離に応じたタイミングの波形を切り出す。
そして、メモリ４４に記憶された図６（Ｂ）の特性図に基づいて、補正する。
ここで、Ｈ線レベルが−３０ｄＢであると仮定すると、解析部４６は、図６（Ｂ）の−４２ｄＢを−３０ｄＢとするように、切り出した波形データのレベルを−１２ｄＢで補正する。
補正後の切り出した波形データのレベルが、たとえばＬ線レベル以上である場合、解析部４６は、欠損を検出する。
傷の検出レベルは、直径４ｍｍ且つ深さ４ｍｍの縦穴によるエコー高さをＨ線に合わせた、それより１２ｄＢ低いエコー高さとすればよい。
なお、振動板２３の検出信号は、第１ログアンプ３１により増幅されているため、実際に第１波形データ３８に記録されている波形のレベルは、振動板２３による検出信号のレベルとは異なる。よって、解析部４６は、第１ログアンプ３１の増幅特性を考慮して、欠損を検出する。
【００４９】
同様に、解析部４６は、図６（Ｄ）の第２波形データ３９について相対距離に応じたタイミングの波形を切り出し、図６（Ｂ）の特性図に基づいて補正する。
この場合、解析部４６は、図６（Ｂ）の−４０ｄＢを−３０ｄＢとするように、切り出した波形データのレベルを−１０ｄＢで補正する。
補正後の切り出した波形データのレベルが、たとえばＬ線レベル以上である場合、解析部４６は、欠損を検出する。
なお、振動板２３の検出信号は、第２ログアンプ３２により増幅されているため、実際に第２波形データ３９に記録されている波形のレベルは、振動板２３による検出信号のレベルとは異なる。よって、解析部４６は、第２ログアンプ３２の増幅特性を考慮して、欠損を検出する。
【００５０】
欠損が共に検出された場合、または欠損が一方で検出された場合、解析部４６は、開口合成処理を実行する。
解析部４６は、たとえば切り出した２つの波形データの極大値を比較し、解析対象の範囲に存在する欠損の個数、各欠損の位置、大きさを特定する。
【００５１】
解析部４６は、以上の区間ごとの処理を、探傷範囲Ｗ２について実行する。
解析部４６は、探傷範囲Ｗ２に存在する対象物６１の両面および内部の損傷について、個数、位置、大きさ、範囲を特定する。
【００５２】
以上のように、本実施形態では、欠陥を探索する対象物６１の表面Ｓ０上を移動するスキャナ装置３に設けた探触子が、対象物６１内超音波を対象物６１へ入力し、傷などの欠損により反射された超音波の反射波成分を検出する。
この際、探触子は、対象物６１に対して４ＭＨｚの超音波を入力する。超音波は、対象物６１内で分散して広がる。
なお、２ＭＨｚの超音波、または、５ＭＨｚの超音波でも、対象物６１内で分散して広がる。２ＭＨｚ以上かつ５ＭＨｚ以下の超音波は、対象物６１内で分散して広がる。
また、ログアンプは、探触子の振動板２３の検出信号に含まれる、分散して反射された超音波の反射波成分を増幅する。ログアンプにより、分散した超音波についての微小な反射波成分も大きな反射波成分も共に増幅される。
よって、解析部４６が増幅後の検出信号の波形を解析することにより、超音波が分散して広がった範囲の欠損を探索できる。
超音波自動斜角探傷方法のように、探触子を、スキャナ装置３の移動方向と交差する方向へ走査させることなく、広い範囲について欠損を探索できる。単一方向の欠損だけでなく、広い方向の範囲についての欠損を探索できる。
【００５３】
また、本実施形態では、探触子が対象物６１へ入力した超音波は、対象物６１の表面Ｓ０および裏面Ｓ１の両面において反射される。探触子の振動板２３は、この反射波成分を検出する。
よって、対象物６１の両面の欠損を探索できる。
本実施形態では、対象物６１の両面の欠損を短時間で探索できる。
【００５４】
また、本実施形態の解析部４６は、複数の波形データを用いて開口合成法により解析する。
よって、対象物６１内で超音波が分散して広がっているにもかかわらず、ある範囲に存在する欠損について、欠損の個数および位置を正確に探索できる。対象物６１内で超音波の分散範囲が重なる領域について、欠損の個数および位置を正確に探索できる。短時間で探索された対象物６１の両面について、欠損の個数および位置を正確に探索できる。
【００５５】
このように、本実施形態には、以下の効果がある。
ＴＯＦＤ法と同様に一方向の走査で探傷できるため、探傷時間が短くなり、工事期間を短縮できる。
パルス反射法を用いるため、対象物６１の内外面の開口傷を極めて良好に検出できる。
開口合成法を行うことにより、傷の位置を高い精度で特定できる。
探触子と対象物６１との接触面に水を保持するため、音の抜けが極めて少ない。
ログアンプを用いた全波形収録により、探傷結果の信頼性向上できる。
探傷結果を３方向画像で表示するため、探傷結果の確認が容易である。
マグネットタイヤ１２を駆動輪として使用し、検査時間を短縮できる。
【００５６】
以上の実施形態は、本発明の好適な実施形態の例であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形または変更が可能である。
【００５７】
たとえば上記実施形態では、スキャナ装置３は、３つの探触子を有する。
この他にもたとえば、スキャナ装置３は、２つの探触子を有しても、４つ以上の探触子を有してもよい。また、複数の探触子は、スキャナ装置３において一列に配置されても、複数列に分けて配置されてもよい。
【００５８】
上記実施形態では、スキャナ装置３において、第１探触子１４、第２探触子１５および第３探触子１６の複数の探触子は、対象物６１の溶接線Ｌ１の一方側に配置されている。
この他にも複数の探触子は、溶接線Ｌ１の両側に配置されてもよい。複数の探触子は、たとえば、溶接線Ｌ１の右側に３個、左側に３個配置されてよい。この複数の探触子は、溶接線Ｌ１に対して左右対称な配置となるようにたとえば一列に配置されてよい。
そして、溶接線Ｌ１の右側の複数の探触子は、溶接線Ｌ１の右側を探傷する。溶接線Ｌ１の左側の複数の探触子は、溶接線Ｌ１の左側を探傷する。これにより、溶接線Ｌ１に沿ってスキャナ装置３を１回移動させることで、該溶接線Ｌ１についての溶接部Ｗ１および探傷範囲Ｗ２を探傷するためのすべての波形データを得ることができる。
【００５９】
上記実施形態では、第１探触子１４、第２探触子１５および第３探触子１６はすべて、対象物６１に対して、超音波を斜めに入力している。この他にもたとえば、第１探触子１４は、真直ぐに超音波を入力し、第２探触子１５および第３探触子１６が斜めに入力してもよい。この場合でも、解析部４６は、超音波の分散範囲が重なる領域について、欠損の個数および位置を正確に探索できる。
【００６０】
上記実施形態において、探傷器４には、第１ログアンプ３１と第１ＡＤＣ３４とが別々に設けられている。
この他にもたとえば、第１ログアンプ３１は、入力される検出信号を増幅するととともにデジタル値へ変換するものであってもよい。この場合、第１ログアンプ３１は、記録部３７に接続すればよい。第２ログアンプ３２、第３ログアンプ３３についても同様である。
また、探傷器４には、１組のログアンプおよびＡＤＣを設け、ログアンプと第１探触子１４、第２探触子１５および第３探触子１６との間にセレクタを設け、１組のログアンプおよびＡＤＣを、第１探触子１４、第２探触子１５および第３探触子１６により時分割に使用してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１  超音波自動斜角探傷装置（欠損探索装置）
２  スキャナコントローラ
３  スキャナ装置（移動体）
４  探傷器
５  コンピュータ装置
１４  第１探触子（入出力部）
１５  第２探触子（入出力部）
１６  第３探触子（入出力部）
３１  第１ログアンプ（ログアンプ）
３２  第２ログアンプ（ログアンプ）
３３  第３ログアンプ（ログアンプ）
３７  記憶部
４６  解析部
６１  対象物
Ｓ０  表面
【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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