(57)【要約】【課題】製作が容易で、ノイズエコーの発生を抑えることができる超音波計測導波棒を提供する。【解決手段】軸方向の一端部に探触子が配置され、軸方向の他端部には、試験体に接触する接触面が形成されている超音波探傷導波棒２において、軸方向と直交する断面形状は、該断面形状のいずれか一辺41Ａと他の全ての辺41Ｂ，41Ｃ，41Ｄとが平行でない多角形である。少なくとも対向する一組の辺41Ａ，41Ｃが平行でないため、これら平行でない辺41Ａ，41Ｃを構成する外面に超音波Ｐが反射し、ノイズエコーとして探触子３に戻ることを抑制できる。例えば、一方の外面に直交して反射した超音波成分は、他方の外面に反射し、他の辺の外面41Ｄに向うから、ノイズとなるエコーが探触子に戻り難くなる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向の一端部に送受信子が配置され、軸方向の他端部には、試験体に接触する接触面が形成されている超音波計測導波棒において、
前記軸方向と直交する断面形状は、該断面形状のいずれか一辺と他の全ての辺とが平行でない多角形であることを特徴とする超音波計測導波棒。
【請求項２】
前記断面形状が四角以上の多角形であることを特徴とする請求項１記載の超音波計測導波棒。
【請求項３】
前記断面形状が奇数の多角形であることを特徴とする請求項１又は２記載の超音波計測導波棒。
【請求項４】
前記断面形状の全ての辺同士が平行でないことを特徴とする請求項２又は３記載の超音波計測導波棒。
【請求項５】
前記断面形状が非対称であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の超音波計測導波棒。
【請求項６】
前記断面形状が五角形であることを特徴とする請求項４又は５記載の超音波計測導波棒。
【請求項７】
前記断面形状が正五角形であることを特徴とする請求項６記載の超音波計測導波棒。
【請求項８】
前記断面形状が九角以下の多角形であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の超音波計測導波棒。
【請求項９】
前記軸方向の一部において前記断面形状が同一であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波計測導波棒。
【請求項１０】
前記軸方向全長に渡って前記断面形状が同一であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波計測導波棒。
【請求項１１】
前記軸方向の一部又は全長において前記断面形状が相似形をなし、前記導波棒がテーパー状をなすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波計測導波棒。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれか１項に記載の超音波導波棒と、送受信子とを備えることを特徴とする超音波計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探傷試験などの超音波計測試験に用いられる超音波計測導波棒に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波計測試験である超音波探傷試験は、試験体の表面から超音波ビームをその内部に送信し、試験体中の欠陥によって反射してくる超音波エコーを検出して、エコーの大きさから欠陥の大きさを推定し、超音波を送信してから戻ってくるまでの時間を測定して欠陥位置までの距離を知る試験として知られている。【０００３】
試験体の超音波探傷試験を行うために、超音波送受信子である超音波探触子が用いられ、その探触子は、液状接触媒質を介して導波棒の一端部が接触され、この導波棒の他端部の接触面は、液状接触媒質を介して試験体の表面に接触される。探触子の振動子からの超音波は、導波棒内を直進し、試験体内の傷の境界面で反射し、その反射されて戻ってきたエコーである超音波を探触子で受信する。この傷の位置は、送信された超音波が受信されるまでの時間差に基づいて検出することができ、試験体が高温度であるときであっても、探傷試験を行うことができる（例えば、特許文献１）。【０００４】
このように導波棒を用いることによって、探触子を直接当てることができない発電所の蒸気配管等の可動中の設備の診断や、製造工程において高温になる加工品の診断などを行うことができる。【０００５】
しかし、上記従来技術では、導波棒を用いることにより、探触子で得られるノイズエコー（遅れエコーと呼ばれることもある））が大きくなるという問題があり、すなわち、導波棒の円柱面での超音波の反射およびモード変換によって、探傷に妨害を与える不要なノイズエコーが発生する。【０００６】
このように従来の導波棒では、円柱面での超音波の反射及びモード変換によってノイズエコーが生じ、特に、断面円形の中心位置から超音波が放射されると、円柱面で反射及びモード変換を繰り返したエコーが探触子に戻り、ノイズエコー発生の原因となる。そして、このノイズエコーは超音波探傷でよく用いられるパルスエコー法において大きな障害となるため、その除去または軽減が強く望まれている。【０００７】
そこで、上記特許文献１には、雄ねじ部分と直円柱状の部分と直円錐台部分とから成り、直円錐台部分の外周面に、多数の独立した微小な凹部または凸部を形成し、これによって導波棒内の被検査体に入射しない超音波が乱れて反射され、探触子に戻ることが抑制され、これによってノイズエコーの高さ、すなわちエネルギーレベルが低減されることが記載されている。
【特許文献１】特許第３５８７５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１では、導波棒の先端に、一端部側から他端部側になるにつれて小径となる直円錐台部分を形成し、その外周面に凹部と凸部とを形成し、一端部側には雄ねじ部分を形成するため、導波棒の加工が煩雑となる。例えば、導波棒は、その一端部に探触子を配置し、他端部に試験体が接触するため、両端面を精度よく仕上げる必要があり、上記のような導波棒では、直円錐台部分の加工を施した後、他端部側の面を所定の精度に仕上げなければならず、加工性に劣るという問題がある。【０００９】
また、特許文献１の導波棒では、直円錐台部分における断面積減少により信号の強度が低下するという問題がある。【００１０】
そこで、公知ではないが、図１４に示すように、導波棒101の断面形状を円形とは異なる四角形にすることが考えられる。しかし、断面形状を四角形にしても、一端部の中心102から放射された超音波Ｐは、例えば、中心102を挟んで対向する外面位置103，103に反射及びモード変換を繰り返して探触子に戻ったり、他の位置で複数の反射を繰り返して探触子に戻ったりすることにより、ノイズエコーが発生する。これを図１５により補足説明すると、図１４の断面形状を有する導波棒101の一端側に、超音波Ｐを放射する探触子104を設け、平行な外面間でモード変換された二つの超音波Ｐ（ノイズエコー）は、互いに反射を繰り返しながら進み、他端側の端面に達したとき両者の位相が合うため、ノイズエコーが強く現れ、このように平行な外面を有する形状では、ノイズエコーの発生が顕著となる。【００１１】
そこで、本発明は、製作が容易で、ノイズエコーの発生を抑えることができる超音波計測導波棒と超音波計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明は、軸方向の一端部に送受信子が配置され、軸方向の他端部には、試験体に接触する接触面が形成されている超音波計測導波棒において、
前記軸方向と直交する断面形状は、該断面形状のいずれか一辺と他の全ての辺とが平行でない多角形である。【００１３】
また、請求項２の発明は、前記断面形状が四角以上の多角形である。【００１４】
また、請求項３の発明は、前記断面形状が奇数の多角形である。【００１５】
また、請求項４の発明は、前記断面形状の全ての辺同士が平行でない。【００１６】
また、請求項５の発明は、前記断面形状が非対称である。【００１７】
また、請求項６の発明は、前記断面形状が五角形である。【００１８】
また、請求項７の発明は、前記断面形状が正五角形である。【００１９】
また、請求項８の発明は、前記断面形状が九角以下の多角形である。【００２０】
また、請求項９の発明は、前記軸方向の一部において前記断面形状が同一である。【００２１】
また、請求項１０の発明は、前記軸方向全長に渡って前記断面形状が同一である。【００２２】
また、請求項１１の発明は、前記軸方向の一部又は全長において前記断面形状が相似形をなし、前記導波棒がテーパー状をなすものである。【００２３】
また、請求項１２の発明は、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の超音波計測導波棒と、送受信子とを備えるものである。
【発明の効果】
【００２４】
従来の断面円形の導波棒では、円柱面での超音波の反射及びモード変換によってノイズエコーが発生する。【００２５】
これに対して、上記請求項１の構成によれば、少なくとも対向する一組の辺が平行でないため、これら平行でない辺を構成する外面に超音波が反射し、ノイズエコーとして送受信子に戻ることが抑制される。すなわち、平行でない辺を構成する外面間では、例えば、一方の外面に直交して反射した超音波成分は、他方の外面に反射して反射角が変わるから、平行でない辺を構成する外面で反射した超音波が、他の辺の外面に向うため、送受信子に戻り難くなり、また、外面でモード変換された超音波は立体的には対称にならないから、二つの波が他端部の接触面などの端面において位相が合うことがなく、ノイズエコーが僅かしか現れない。【００２６】
さらに、断面形状が多角形であるから、製作加工が容易となり、さらに、導波棒の保持、試験体への設置が容易となる。【００２７】
また、上記請求項２の構成によれば、単位円当りにおける導波棒の断面積を大きく取ることができ、導波棒内における超音波の減少を少なくすることができる。【００２８】
すなわち、同一面積の基準円に収まる多角形の面積を比較した場合、三角形より四角形の方が超音波の通路となる有効断面積を大きく取ることができる。尚、正多角形は、前記基準円に内設するから、正多角形でない多角形に比べて正多角形の方がその有効面積が大きくなり有利である。【００２９】
また、上記請求項３の構成によれば、奇数の正多角形は、断面形状において、対向する辺が全て平行でないから、同奇数の略多角形も、平行でない辺を構成する外面で超音波が反射する。【００３０】
また、上記請求項４の構成によれば、対向する全ての辺が平行でないから、ノイズエコーとして送受信子に戻ることを抑制できる。【００３１】
また、上記請求項５の構成によれば、対称な辺を構成する外面間では、これら外面でモード変換された二つの波は立体的にねじれるので、互いに強め合うことが軽減される。しかし、二つの波の反射挙動は立体的には互いに対称であるため、僅かではあるが、位相が合うこととなり、僅かにノイズエコーが現れることがある。これに対して、断面形状を非対称な形状とすることにより、二つの波の反射挙動が互いに対称とならないため、ノイズエコーの発生を抑制することができる。【００３２】
また、上記請求項６及び７の構成によれば、ノイズエコーの発生を抑制し、且つ超音波の通路となる有効断面積を大きく取ることができ、特に、正五角形では、有効面積が大で、且つ、導波棒をセットする場合に、外面が基準となるから、扱い易くなる。【００３３】
また、上記請求項８の構成によれば、断面形状が十角以上になると、円形に近づくため、ノイズエコーの抑制効果が低下するため、九角以下が好ましい。【００３４】
また、上記請求項９の構成によれば、軸方向の一部において、平行でない外面で超音波が反射し、ノイズエコーの発生を抑制できる。【００３５】
また、上記請求項１０の構成によれば、軸方向の全長において、外面間で超音波が反射し、一層効果的にノイズエコーの発生を抑制できる。また、断面積が一定であるから、導波棒２内部での超音波信号の減少が少ない。【００３６】
また、上記請求項１１の構成によれば、軸方向の少なくとも一部において、テーパー状をなす平行でない外面で超音波が反射し、ノイズエコーの発生を抑制できる。【００３７】
また、上記請求項１２の構成によれば、製作が容易で、ノイズエコーの発生を抑えることができる超音波計測導波棒を備えた超音波計測装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。各実施例では、従来とは異なる超音波計測導波棒を採用することにより、従来にない超音波計測導波棒が得られ、その超音波計測導波棒と超音波計測装置を夫々記述する。
【実施例１】
【００３９】
以下、本発明の実施例１について図１〜図１１を参照して説明する。【００４０】
図１に示すように、超音波計測装置である超音波探傷装置１は、超音波計測導波棒である超音波探傷導波棒２と、超音波送受信子である探触子３とを有し、各種の試験体４の超音波探傷試験を行うものである。【００４１】
前記導波棒２の軸方向の一端部には、前記探触子３が接触媒質を介して配置されて接触する。超音波探触子３は、超音波パルスを発生する振動子（図示せず）と、該振動子からの超音波を前記導波棒２を介して入射し、戻ってきた超音波を検出するものであって、送波手段と受波手段の機能を備える。そして、探触子３の振動子から発生されて送信される超音波Ｐが、軸方向の他端部に形成された接触面５から試験体４に与えられ、その試験体４内の傷で反射されて戻ってきた超音波であるエコーが受信され、傷の位置は送信された超音波が受信されるまでの時間によって測定することができる。【００４２】
前記導波棒２は、アルミニウム、鋼、ステンレス鋼などの金属製であってもよく、あるいはまたアクリル樹脂などの合成樹脂製であってもよく、その他の材料であってもよい。【００４３】
次に、前記導波棒２の特徴構成について説明する。【００４４】
図２には、導波棒２の軸方向と直交する断面形状が三角形のものを示す。尚、断面形状は、図１のＡ−Ａ線断面に表れる。この三角形の導波棒２は、３つの辺31Ａ，31Ｂ，31Ｃを有し、全ての辺31Ａ，31Ｂ，31Ｃ同士が平行でなく、前記断面形状は、導波棒２の全長に渡って同一の大きさで、いずれか一つの辺と他の辺とが平行でない三角形である。同図には、正三角形を示しているが、必ずしも正三角形である必要はない。【００４５】
図３には、導波棒２の軸方向と直交する断面形状が四角形のものを示す。この四角形の導波棒２は、４つの辺41Ａ，41Ｂ，41Ｃ，41Ｄを有し、辺41Ａと、該辺41Ａと対向する辺41Ｃとは平行でなく、辺41Ｂと、該辺41Ｂと対向する辺41Ｄとは平行でなく、このように全ての辺41Ａ，41Ｂ，41Ｃ，41Ｄ同士が平行でなく、また、辺41Ａと他の全て辺41Ｂ，41Ｃ，41Ｄとは平行でなく、辺41Ｂと他の全ての辺41Ａ，41Ｃ，41Ｄとは平行でなく、前記断面形状は、いずれか一つの辺と他の辺が平行でない四角形である。尚、断面形状が四角以上の多角形の場合、いずれか一つの辺と、これと隣合う辺を除いた他の辺とが平行でなければよい。【００４６】
図４（Ａ）（Ｂ）及び図１０には、導波棒２の軸方向と直交する断面形状が四角形である他の例を示す。この四角形の導波棒２は、辺41Ａと、該辺41Ａと対向する辺41Ｃとは平行でなく、辺41Ｂと、該辺41Ｂと対向する辺41Ｄとが平行であり、前記断面形状は、いずれか一つの辺と他の辺が平行でない四角形である。【００４７】
ここで、平行でない辺41Ａ，辺41Ｃの外面間の反射の一例について説明すると、図４（Ａ）に示すように、中心から一方の辺41Ａの外面に直交して向う超音波Ｐは、逆方向に反射して他方の辺41Ｃの外面に向かい、この後、図４（Ｂ）に示すように、該外面で超音波Ｐは反射角θで反射して向きを変える。このため、超音波Ｐは両辺41Ａ，41Ｃの外面間で反射及びモード変換を繰り返すことなく、他の辺の外面に反射することになり、ノイズエコーとして探触子３に戻ることが抑制される。このように、非平行な辺を構成する外面を有することにより、これら外面でモード変換された波は立体的には対称とならず、図１０に示すように、他端部の接触面５などの端面において、二つの波の位相が合わないため遅れエコーが観察されにくい。【００４８】
特に、好適な例として、図５には、導波棒２の軸方向と直交する断面形状が五角形のものを示す。この五角形の導波棒２は、５つの辺51Ａ，51Ｂ，51Ｃ，51Ｄ，51Ｅを有し、一つの辺51Ａと、他の辺51Ｂ，51Ｃ，51Ｄ，51Ｅとは全て平行でなく、一つの辺51Ｂと、他の辺51Ａ，51Ｃ，51Ｄ，51Ｅとは全て平行でなく、一つの辺51Ｃと、他の辺51Ａ，51Ｂ，51Ｄ，51Ｅとは全て平行でなく、一つの辺51Ｄと、他の辺51Ａ，51Ｂ，51Ｃ，51Ｅとは全て平行でなく、一つの辺51Ｅと、他の辺51Ａ，51Ｂ，51Ｃ，51Ｄとは全て平行でなく、すなわち、前記断面形状は、いずれか一つの辺と他の辺とが平行でない正五角形である。【００４９】
したがって、導波棒２の一端部の略中心から放射された放射線Ｐは、導波棒２の外面に反射して入射と異なる方向に向きを変え、それら外面間で不規則に反射するため、ノイズエコーとして探触子３に戻ることが抑制される。【００５０】
また、このように正多角形の断面形状とすることにより、導波棒２のセットなどが容易となる。【００５１】
図６には、導波棒２の軸方向と直交する断面形状が五角形のものを示す。この五角形の導波棒２は、上記正五角形と辺51Ａ，51Ｂ，51Ｅが同じで、辺51Ｃ，51Ｄが異なり、辺51Ｃ，51Ｅ同士が平行である。この導波棒２においても、前記断面形状は、いずれか一つの辺と他の辺とが平行でない五角形である。【００５２】
図７には、導波棒２の軸方向と直交する断面形状が六角形のものを示す。この六角形の導波棒２は、６つの辺61Ａ，61Ｂ，61Ｃ，61Ｄ，61Ｅ，61Ｆを有し、辺61Ａと、他の辺61Ｂ，61Ｃ，61Ｄ，61Ｅ，61Ｆはいずれも平行でなく、辺61Ｂと、他の辺61Ａ，61Ｃ，61Ｄ，61Ｅ，61Ｆはいずれも平行でなく、辺61Ｃ，61Ｅ同士は平行をなす。そして、辺61Ａ，61Ｂ，61Ｃ，61Ｆの長さが等しく、且つ、辺61Ａ，61Ｂの挟角（６０度）と、辺61Ｂ，61Ｃの挟角（６０度）と、61Ｆ，61Ａの挟角（６０度）とが等しく、これらと残りの３つの挟角が異る。すなわち、辺61Ａ，61Ｂ，61Ｃ，61Ｆは正六角形と同一であり、辺61Ｄ，61Ｅが正六角形とは異なる。したがって、前記断面形状は、いずれか一つの辺61Ａと他の全ての辺61Ｂ，61Ｃ，61Ｄ，61Ｅ，61Ｆとが平行でない略六角形である。【００５３】
図８には、導波棒２の軸方向と直交する断面形状が六角形の他の例を示す。この六角形の導波棒２は、辺61Ａ，61Ｂが正六角形と同一で、他の辺61Ｃ，61Ｄ，61Ｅ，61Ｆが正六角形とは異なり、断面形状の全ての辺61Ａ，61Ｂ，61Ｃ，61Ｄ，61Ｅ，61Ｆ同士が平行でない形状をなす。【００５４】
図９には、導波棒２の軸方向と直交する断面形状が七角形のものを示す。この七角形の導波棒２は、７つの辺71Ａ，71Ｂ，71Ｃ，71Ｄ，71Ｅ，71Ｆ，71Ｇを有し、全ての辺71Ａ，71Ｂ，71Ｃ，71Ｄ，71Ｅ，71Ｆ，71Ｇ同士が平行でなく、前記断面形状は、いずれか一つの辺と他の辺が平行でない正七角形である。【００５５】
次に、実験例について説明する。図１０は導波棒２の断面形状の相違による超音波エコーの変化を測定した実験結果を示すグラフ図であり、縦軸に振幅を取り、横軸に時間を取り、グラフ図の右側に多段に示した各断面形状に対応して、同一条件での測定データを多段に記載している。尚、断面形状は、上から、円形、正三角形、正方形、正五角形、正六角形、正七角形である。【００５６】
図１１において、時間２０、４０、６０μｓは、測定する超音波エコーＰ１，Ｐ２，Ｐ３であり、これら以外の符号Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３で示すものなどがノイズエコーである。特に、円形の場合、前記各時間に遅れて数個のノイズエコーが顕著に現れている。【００５７】
以下、上段から説明すると、断面形状が円形の導波棒の場合、測定する超音波エコーＰ１とほとんど同じ大きさのノイズエコーＮ１が発生し、時間４０μｓの超音波エコーＰ２の後、これより大きなノイズエコーＮ２の発生が認められた。【００５８】
断面形状が正三角形の導波棒の場合、例えば超音波エコーＰ１に対して、ノイズエコーＮ１が十分に小さく、ノイズエコーの影響が少ないことが分かる。この場合、超音波エコーＰ１とノイズエコーＮ１の強度の比（超音波エコーＰ１の大きさ／ノイズエコーの大きさ）は、略「５」である。そして、前記強度の比が大きいほどノイズエコーの影響が小さくなり、正しい測定を行うことができる。【００５９】
断面形状が正方形の導波棒の場合、グラフ上では、ノイズエコーＮ１の大きさは小さいが、超音波エコーＰ１とノイズエコーＮ１の大きさが略等しいから、ノイズエコーＮ１の影響が大となる。この場合、超音波エコーＰ１とノイズエコーＮ１の強度の比は、略「１」である。【００６０】
断面形状が正五角形と正七角形の導波棒の場合、ノイズエコーがほとんど表れず、特に正五角形では、ノイズエコーが極めて小さいことが分かる。正七角形の場合、超音波エコーＰ１とノイズエコーＮ１の強度の比は、略「１０」であり、正五角形の場合は、該強度の比が正七角形より更に大きいことが分かる。【００６１】
断面形状が正六角形の導波棒の場合、前記正五角形と正七角形に比べて、ノイズエコーの影響が大きいことが分かる。この場合、超音波エコーＰ１とノイズエコーＮ１の強度の比は、略「２」である。【００６２】
以上は、断面形状が円形と正多角形の場合の実験結果であるが、これから以下のことが分かる。従来技術で説明したように、断面形状が円形の導波棒は、ノイズエコーの影響が大となる。また、断面形状が正方形の導波棒は、超音波エコーＰ１とノイズエコーＮ１の大きさに差が無く、言い換えると前記強度の比が小さく、ノイズエコーの影響が大となる。同様に、断面形状が正六角形の導波棒も、ノイズエコーの影響が大となる。【００６３】
なお、上記エコーの強度比は例示であり、例えば、導波棒の断面形状、軸方向長さ等の幾何学的構造を変更することにより、さらに強度比を増大させ、ひいてはノイズエコーの影響を実質的に削除することが可能である。【００６４】
これらに対して、断面形状が奇数の正多角形では、ノイズエコーが小さく、影響が僅かであり、特に、断面形状が正五角形では、良好な結果が得られた。正七角形の場合でも同様に効果があるが、僅かなノイズエコーが現われている。これは、正七角形の方が円形に近づくため、ノイズエコーの発生を抑える効果が低下するためである。【００６５】
このように本実施例では、軸方向の一端部に探触子３が配置され、軸方向の他端部には、試験体４に接触する接触面５が形成されている超音波探傷導波棒２において、軸方向と直交する断面形状は、該断面形状のいずれか一辺と他の全ての辺とが平行でない略多角形であるから、少なくとも対向する一組の辺が平行でないため、これら平行でない辺を構成する外面に超音波が反射し、ノイズエコーとして探触子３に戻ることが抑制される。すなわち、平行でない辺41Ａ，41Ｃを構成する外面間では、例えば、一方の外面に直交して反射した超音波成分は、他方の外面に反射して反射角が変わり、平行でない辺41Ａ，41Ｃを構成する外面で反射した超音波が、他の辺の外面41Ｄに向うから、ノイズとなるエコーが探触子に戻り難くなり、また、外面でモード変換された超音波は立体的には対称にならないから、二つの波が他端部の接触面５などにおいて位相が合うことがなく、ノイズエコーが僅かしか現れない。【００６６】
また、導波棒２は、断面形状が多角形であるから、製作加工が容易となり、さらに、導波棒２の保持、試験体４への設置が容易となる。【００６７】
また、このように本実施例では、前記断面形状が四角以上の多角形であるから、単位円当りにおける導波棒２の断面積を大きく取ることができ、導波棒２内における超音波の減衰を少なくすることができる。すなわち、同一面積の基準円に収まる多角形の面積を比較した場合、三角形より四角形のものの方が超音波の通路となる有効断面積を大きく取ることができる。尚、正多角形は、前記基準円に内設するから、正多角形でない多角形に比べて正多角形の方がその有効面積が大きく有利である。【００６８】
また、このように本実施例では、図３、図５、図６、図９に示したように、前記断面形状が奇数の多角形であり、奇数の正多角形は、断面形状において、対向する辺が全て平行でないから、同奇数の正多角形以外の多角形も、平行でない辺を構成する外面で超音波が反射し、ノイズエコーの発生を抑制できる。【００６９】
また、このように本実施例では、図２、図３、図５、図８、図９に示したように、前記断面形状の全ての辺同士が平行でないから、ノイズエコーの発生を抑制できる。【００７０】
また、このように本実施例では、図３、図４、図６、図７、図８に示したように、前記断面形状が非対称である。そして、断面形状が等脚台形などでは、対称な辺を構成する外面でモード変換された二つの波は立体的にねじれるので、互いに強め合うことが軽減される。しかし、二つの波の反射挙動は立体的には互いに対称であるため、僅かではあるが、位相が合うこととなり、僅かにノイズエコーが現れることがある。これに対して本実施例では、断面形状を非対称な形状とすることにより、前記二つの波の反射挙動が互いに対称とならず、ノイズエコーの発生を抑制することができる。【００７１】
また、このように本実施例では、前記断面形状が五角形であり、さらに、前記断面形状が正五角形であるから、ノイズエコーの発生を抑制し、且つ超音波の通路となる有効断面積を大きく取ることができ、特に、正五角形では、有効面積が大で、且つ、導波棒２をセットする場合に、外面が基準となるから、扱い易くなる。【００７２】
また、このように本実施例では、前記断面形状が九角以下の多角形であるから、断面形状が十角以上になると、円形に近づくため、ノイズエコーの抑制効果が低下するため、九角以下が好ましい。そして、断面形状が円形の場合には、360度全ての方向に平行面対が存在することになるから、他端部の接触面において、波同士の位相が合い、ノイズエコーが大きく現れる。【００７３】
また、このように本実施例では、前記軸方向全長に渡って前記断面形状が同一であるから、外面間で超音波が反射し、一層効果的にノイズエコーの発生を抑制できる。また、断面積が一定であるから、導波棒２内部での超音波信号の減少が少ない。【００７４】
また、このように本実施例では、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の超音波導波棒２と、探触子３とを備えるから、製作が容易で、ノイズエコーの発生を抑えることができる超音波探傷導波棒２を備えた超音波探傷装置１が得られる。
【実施例２】
【００７５】
図１２は本発明の実施例２を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、断面形状が、長さＬの部分において多角形の同一形状をなし、他の長さＬ１の部分において、他端側に向って縮小するテーパー状の多角形をなし、このテーパー状の多角形の部分は断面形状が相似形をなす。【００７６】
また、このように本実施例では、前記軸方向の一部において前記断面形状が同一であるから、軸方向の一部において、平行でない外面で超音波が反射し、ノイズエコーの発生を抑制できる。【００７７】
また、このように本実施例では、前記軸方向の一部又は全長において前記断面形状が相似形をなし、前記導波棒２がテーパー状をなすから、軸方向の少なくとも一部において、テーパー状をなす平行でない外面で超音波が反射し、ノイズエコーの発生を抑制できる。【００７８】
さらに、断面形状が円形の導波棒において、一部を上記実施例で示した多角形にしてもよく、この場合も、前記多角形の部分において、少なくとも対向する一組の辺が平行でないため、これら平行でない辺を構成する外面に超音波が反射し、ノイズエコーの発生を抑制することができる。
【実施例３】
【００７９】
図１３は本発明の実施例３を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、導波棒２は、例えば、多角形である正五角形をなし、その断面形状の角部に、面取り加工により面取り加工部11を形成したり、Ｒ加工によりＲ加工部12を形成したりしており、これらの場合も断面形状は五角形に変わりはない。【００８０】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、多角形の形状は正確である必要はなく、概ね多角形であればよい。また、本発明は、「超音波探傷」に限られるものではなく、「超音波計測」一般に幅広く適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施例１を示す装置の全体説明図である。
【図２】同上、断面形状が三角形の導波棒の断面図である。
【図３】同上、断面形状が四角形の導波棒の断面図である。
【図４】同上、断面形状が他の四角形の導波棒の断面図である。
【図５】同上、断面形状が五角形の導波棒の断面図である。
【図６】同上、断面形状が他の五角形の導波棒の断面図である。
【図７】同上、断面形状が六角形の導波棒の断面図である。
【図８】同上、断面形状が他の六角形の導波棒の断面図である。
【図９】同上、断面形状が七角形の導波棒の断面図である。
【図１０】同上、図４の断面形状の導波棒を備えた装置の全体断面説明図である。
【図１１】同上、断面形状毎に測定した超音波エコーとノイズエコーを示すグラフ説明図である。
【図１２】本発明の実施例２を示す装置の全体説明図である。
【図１３】本発明の実施例３を示す断面形状が五角形の導波棒の断面図である。
【図１４】断面形状が正方形の導波棒の断面図である。
【図１５】同上、図１４の断面形状の導波棒を備えた装置の全体断面説明図である。
【符号の説明】
【００８２】
１  超音波探傷装置（超音波計測装置）
２  超音波探傷導波棒（超音波計測導波棒）
３  超音波探触子（超音波送受信子）
４  試験体
５  接触面
31Ａ，31Ｂ，31Ｃ  辺
41Ａ，41Ｂ，41Ｃ，41Ｄ  辺
51Ａ，51Ｂ，51Ｃ，51Ｄ，51Ｅ  辺
61Ａ，61Ｂ，61Ｃ，61Ｄ，61Ｅ，61Ｆ  辺
71Ａ，71Ｂ，71Ｃ，71Ｄ，71Ｅ，71Ｆ，71Ｇ  辺
【図１】
2009063812.tif 000003
【図２】
2009063812.tif 000004
【図３】
2009063812.tif 000005
【図４】
2009063812.tif 000006
【図５】
2009063812.tif 000007
【図６】
2009063812.tif 000008
【図７】
2009063812.tif 000009
【図８】
2009063812.tif 000010
【図９】
2009063812.tif 000011
【図１０】
2009063812.tif 000012
【図１１】
2009063812.tif 000013
【図１２】
2009063812.tif 000014
【図１３】
2009063812.tif 000015
【図１４】
2009063812.tif 000016
【図１５】
2009063812.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月10日(2009.4.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向の一端部に送受信子が配置され、軸方向の他端部には、試験体に接触する接触面が形成されている超音波計測導波棒において、前記軸方向に長く、前記軸方向と直交する断面形状は、該断面形状のいずれか一辺と他の全ての辺とが平行でない多角形であることを特徴とする超音波計測導波棒。
【請求項２】
前記断面形状が四角以上の多角形であることを特徴とする請求項１記載の超音波計測導波棒。
【請求項３】
前記断面形状が奇数の多角形であることを特徴とする請求項１又は２記載の超音波計測導波棒。
【請求項４】
前記断面形状の全ての辺同士が平行でないことを特徴とする請求項２又は３記載の超音波計測導波棒。
【請求項５】
前記断面形状が非対称であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の超音波計測導波棒。
【請求項６】
前記断面形状が五角形であることを特徴とする請求項４又は５記載の超音波計測導波棒。
【請求項７】
前記断面形状が正五角形であることを特徴とする請求項６記載の超音波計測導波棒。
【請求項８】
前記断面形状が九角以下の多角形であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の超音波計測導波棒。
【請求項９】
前記軸方向の一部において前記断面形状が同一であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波計測導波棒。
【請求項１０】
前記軸方向全長に渡って前記断面形状が同一であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波計測導波棒。
【請求項１１】
前記軸方向の一部又は全長において前記断面形状が相似形をなし、前記導波棒がテーパー状をなすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波計測導波棒。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれか１項に記載の超音波導波棒と、送受信子とを備えることを特徴とする超音波計測装置。
【国際調査報告】
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