(57)【要約】【課題】  超音波検査手法を用いた肉厚測定において、微小肉厚変化に対する評価精度の低下。【解決手段】  本発明に係わる超音波肉厚測定装置は、受信超音波の中で、最適な繰り返し受信超音波の波数信号を用いて肉厚変動などを判断することにより、その表示画面上で肉厚差表示が誇張され、更に誇張された表示及び被検体全体での肉厚分布表示などにより、微小な肉厚変動の判定などが容易となり、その結果、熟練された検査員以外の人でも容易に測定結果に対する判定が出来、従って、判定ミスが防止できると共に評価データの信頼性も向上する。【選択図】図３
2006132981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波探触子から超音波を被検体の測定部分へ送信し反射して返ってくる超音波信号を
受信する超音波探触子と、
前記受信超音波信号を表示する手段と、
繰り返し受信される受信超音波信号を順次表示する手段からなることを特徴とする、
超音波肉厚測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の超音波肉厚測定装置において、
前記受信超音波信号を表示させる際、受信超音波信号振幅を色調区分表示することを特徴と
する、
超音波肉厚測定装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の超音波肉厚測定装置において、
前記超音波探触子を走査させることにより被検体全体の肉厚分布を表示する手段からなる
ことを特徴とする、
超音波肉厚測定装置。
【請求項４】
請求項２記載の超音波肉厚測定装置において、
被検体内部の音響インピーダンスの異なる部分の色調区分表示を区別する手段からなることを特徴とする、
超音波肉厚測定装置。
【請求項５】
超音波探触子から超音波を被検体へ送信し反射して返ってくる超音波信号を受信する工程と、
前記受信超音波信号を表示する工程と、
繰り返し受信される受信超音波信号を順次表示する工程からなることを特徴とする、
超音波肉厚測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材料等の被検査体（以下、被検体と言う）の肉厚の測定を行い、その測定データから肉厚を評価する際において、その肉厚分布を画像表示する超音波肉厚測定装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属容器や金属溶接部の肉厚測定として、非破壊検査手法が広く行われている。肉厚測定は、製品の信頼性および製品運用時の安全性を確保する上で極めて重要なものである。
【０００３】
例えば、高温流体が流れる配管の肉厚測定は、高温環境下において高圧力が負荷されるガスタービン装置などにおいて、非破壊検査による定期的な安全性の確認が必要不可欠である。
【０００４】
肉厚測定には、超音波探傷センサ（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｓｅｎｓｏｒ：ＵＴセンサ。以下探触子と言う。）を用いた超音波探傷装置が使用される。超音波探傷装置は、探触子と、探触子の動作を制御する制御部、探触子を送信状態又は受信状態とする為の切替部、探触子により取得したデータの処理を行う演算部、および演算部により処理された処理結果を表示する表示部を備えている。
【０００５】
超音波探傷装置を用いた肉厚測定の基本原理は、探触子から被検体に向けて超音波が送信される。そして、被検体の底面で発信された超音波信号が反射され、その反射波が探触子により受信される。前記探触子は超音波信号の送信と受信とを兼ねており、この探触子により反射されてきた超音波が受信されることにより、超音波を送信した時刻と前記送信した超音波を受信した時刻との時間差を求めることにより、被検体の肉厚が算出できる。
【０００６】
特に、肉厚測定精度向上と近接外乱、例えばスケール付着、内部傷などの欠陥及び溶接部等の材質変化等外乱との分離を行い、測定及び判定精度または測定及び判定分解能向上が強く望まれており、更にそれらに加えて、肉厚測定結果を画像化・視覚化して判定ミスを少なくし熟練者以外の人でも簡単に判定可能な視認性が高い、表示技術の要求も高まっている。
【０００７】
上述した目的を達成するための代表技術の一つとして、超音波試験法（以下ＵＴ法と言う）を用いた肉厚測定が知られている。図１８は、ＵＴ法による配管の肉厚測定方法を説明する。図１８中の比較的大口径被測定配管で、この被測定配管の肉厚を測定する場合には、図１８に示したように作業者が超音波探触子を持って、例えば配管の円周方向を8分割し、配管の特定長手方向位置について、円周方向の8箇所について測定を行い、肉厚測定器へ測定信号を送り、前記8箇所で得られた肉厚値で、前記配管の特定長手方向位置での平均肉厚値等として評価する等の方法（特許文献１）が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３４６６３２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の超音波法を用いた肉厚測定は、超音波探触子から得られた第1波の受信超音波信号を用いて超音波探触子から超音波を送信した時刻と前記第1波の受信超音波信号を受信した時刻との時間差を求め、対象被検体自身が持つ音速値を用いて、肉厚値を算出していた。また、被検体の端面（主に、探触子側から見た反対側の面）にスケールが付着している場合、それらにより、測定誤差が生じることがあった。更には、上述したように例えば、8箇所の測定結果より代表肉厚値を決定する等の方法で被検体の肉厚を評価していた為等の理由により、微小な肉厚変化の判定、識別及び被検体全体の肉厚分布の評価が困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する本発明の請求項1に係る超音波肉厚測定装置は、
超音波探触子から超音波を被検体の測定部分へ送信し反射して返ってくる超音波信号を
受信する超音波探触子と、
前記受信超音波信号を表示する手段と、
繰り返し受信される受信超音波信号を順次表示する手段からなること、
を特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する本発明の請求項２に係る超音波肉厚測定装置は、
請求項１記載の超音波肉厚測定装置において、
前記受信超音波信号を表示させる際、受信超音波信号振幅を色調区分表示すること、
を特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する本発明の請求項３に係る超音波肉厚測定装置は、
請求項１又は請求項２記載の超音波肉厚測定装置において、
前記超音波探触子を走査させることにより被検体全体の肉厚分布を表示する手段からなる
こと、
を特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する本発明の請求項４に係る超音波肉厚測定装置は、
請求項２記載の超音波肉厚測定装置において、
被検体内部の音響インピーダンスの異なる部分の色調区分表示を区別する手段からなること、
を特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する本発明の請求項５に係る超音波肉厚測定方法は、
超音波探触子から超音波を被検体へ送信し反射して返ってくる超音波信号を受信する工程と、
前記受信超音波信号を表示する工程と、
繰り返し受信される受信超音波信号を順次表示する工程からなること、
を特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下へ記載されるような効果を奏する。
【００１６】
超音波探傷法を用いた肉厚測定において、被検体内部へ探触子から超音波が送信され、前記探触子で超音波信号を受信する際、従来の受信第1波信号のみを用いて肉厚測定をするのと異なり、繰り返し受信される信号を使用することにより、肉厚変化箇所での変化量が前記受信信号の繰り返し回数分、その回数倍だけ拡大され、更に、その肉厚変化信号を色調区分表示することにより、容易に肉厚変動の有無および肉厚評価が出来、その結果、肉厚測定精度の向上、探触子自身の上下動などの外乱による評価誤差低減など、高精度データの提供が出来、総合的に検査精度の向上、更には、検査対象物の安全性向上を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
添付図面を参照して、本発明による超音波肉厚測定装置及びその方法を実施するための最良の形態を以下に説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施の形態１に係わる超音波肉厚測定装置の構成を、図２は、前記同装置内の信号振幅/色調変換器１０の詳細構成を、図３は、前記超音波肉厚測定装置を用いての測定状況及び送信/受信超音波信号例を、図９は、超音波探傷器の詳細構成図を示している。本実施の形態の超音波肉厚測定装置は、探触子１と信号処理部３０と信号振幅/色調変換器１０と表示切替器１１とデータ表示部１２より構成されている。信号処理部３０は、先ず、超音波探傷器２より、探触子１で超音波信号を送信させるに必要な電気信号を出力し、送/受信切替器５を送信側（図示せず）へ切り替える。次に、被検体２０への探傷に必要な超音波信号を探触子１へ送信し、かつその信号を受信する為に送/受信切替器５を受信側（図示せず）へ切り替える。更に、超音波探傷器２は、探触子１へ供給する為の超音波送信信号の増幅などの信号処理及び探触子１より得られる超音波受信信号の増幅等の信号処理機能として、受信フイルタ１の２２１、同２２２及び同２２３、更にそれらの信号を増幅などの処理を行う信号処理器１の２３１、同２３２及び同２３３、更に、目的とする周波数信号を出力するための信号切替器２４０を有する。次に、超音波探傷器２で得られた、受信超音波信号は、Ａ/Ｄ変換器９によりデイジタル信号へ変換され、受信超音波信号９０となり、信号振幅/色調変換器１０及び表示切替器１１へ送られる。信号振幅/色調変換器１０では、受信超音波信号９０が、受信超音波信号振幅値/電圧値変換器９１で電圧値へ変換され、電圧値/色調値変換データベース９２を用いて色調値データ９３となり、表示切替器１１へ送られる。  
一方、被検体２０全体を検査する為に、探触子１を走査（移動)させる為にモータ及びギア等の部品で構成された探触子移動器６、その走査を制御する為の探傷制御器７、探触子１の走査（移動)位置を検出する為の探触子位置検出器８、及び前述の超音波信号をデイジタル信号へ変換する為のＡ/Ｄ変換器９より構成されている。データ表示部１２では、表示切替器１１により、色調変換された受信波形表示、受信波形表示、あるいはそれらが同時表示された肉厚結果が表示される。
【００１９】
ここで、表示切替器１１を受信超音波信号側（図示せず）へ切り替えることにより、データ表示部１２へ表示させる受信超音波信号は、図３へ示すごとく、例えばＡ点において送信超音波信号５０を被検体２０へ送信すると、その受信超音波信号の第1波信号５１、同第２波信号５２、同第３波信号５３・・・と順次受信される。更に、例えばＢ点にて送信超音波信号６０を被検体２０へ送信すると、その受信超音波信号の第1波信号６１、同第２波信号６２、同第３波信号６３・・・と順次受信される。ここで、受信超音波信号の第1波信号５１及び同６１に着目し、その時間差１０１については、Ａ点とＢ点での被検体自身の肉厚差に相当する。ここで更に、受信超音波信号の第２波信号５２及び同６２との時間差１０２、同１０３・・・に着目していくと前記肉厚差が、受信超音波信号のＮ波倍されて表示されてくる。言い換えると、肉厚差を求める際に受信超音波信号の第1波での肉厚差で表示された画面で評価するよりも、第２波、第３波となるにつれてその差が誇張表示される。
【００２０】
受信超音波の繰り返しの最適波数については、各受信超音波信号５１、５２、５３・・・のＳ/Ｎ比で決定され、その一般的なＳ/Ｎ比は3以上程度が好ましく、それを満足する波数を最大値にし、評価し易さ及び表示の見易さ等を考慮の上、最適な繰り返し受信超音波信号波数が決定される。
【００２１】
以上記述したように、受信超音波の最適な繰り返し受信超音波信号の波数で判断することにより、その表示画面上で肉厚差表示が誇張され、更に誇張された表示となるため肉厚差の確認が熟練された検査員以外の人でも容易に出来、従って、判定ミスが防止できると共に評価データの信頼性も向上する。
【００２２】
（第２の実施形態）
図１は、本発明の実施の形態２に係わる超音波肉厚測定装置の構成を、図２は、前記同装置内の信号振幅/色調変換器１０の詳細構成を、図４は、超音波受信信号振幅と色調値データとの関係を示す説明図を、図５は、超音波受信信号振幅値と色調値データとの変換データベース例を示した表である。なお、本実施形態は、前述した第１の実施形態で記載した内容を一部改良した内容で、実施形態１と同等の構成のものには同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２３】
本実施の形態の超音波肉厚測定装置は、探触子１と信号処理部３０と信号振幅/色調変換器１０と表示切替器１１とデータ表示部１２より構成されている。信号処理部３０は、先ず、超音波探傷器２より、探触子１で超音波信号を送信させるに必要な電気信号を出力し、送/受信切替器５を送信側（図示せず）へ切り替える。次に、被検体２０への探傷に必要な超音波信号を探触子１へ送信し、かつその信号を受信する為に送/受信切替器５を受信側（図示せず）へ切り替える。更に、超音波探傷器２は、探触子１へ供給する為の超音波送信信号の増幅などの信号処理及び探触子１より得られる超音波受信信号の増幅等の信号処理機能を有する。次に、超音波探傷器２で得られた、受信超音波信号は、Ａ/Ｄ変換器９によりデイジタル信号へ変換され、受信超音波信号９０となり、信号振幅/色調変換器１０及び表示切替器１１へ送られる。信号振幅/色調変換器１０では、受信超音波信号９０が、受信超音波信号振幅値/電圧値変換器９１で電圧値へ変換され、電圧値/色調値変換データベース９２を用いて色調値データ９３となり、表示切替器１１へ送られる。  
一方、被検体２０全体を検査する為に、探触子１を走査（移動)させる為にモータ及びギア等の部品で構成された探触子移動器６、その走査を制御する為の探傷制御器７、探触子１の走査（移動)位置を検出する為の探触子位置検出器８、及び前述の超音波信号をデイジタル信号へ変換する為のＡ/Ｄ変換器９より構成されている。
データ表示部１２では、表示切替器１１により、色調変換された受信波形表示、受信波形表示、あるいはそれらが同時表示された肉厚結果が表示される。
【００２４】
ここで、表示切替器１１を色調値データ側（図示せず）へ切り替えることにより、データ表示部１２へ表示させる受信超音波信号は、図４へ示すごとく、例えばＡ点において受信超音波信号の第1波信号５１、同第２波信号５２、同第３波信号５３・・・と順次受信される信号が、受信超音波信号の第1波信号の色調値データ５１０、同第２波信号の色調値データ５２０、同第３波信号の色調値データ５３０・・・として表示される。更に、例えばＢ点において受信超音波信号の第1波信号６１、同第２波信号６２、同第３波信号６３・・・と順次受信される信号が、受信超音波信号の第1波信号の色調値データ６１０、同第２波信号の色調値データ６２０、同第３波信号の色調値データ６３０・・・として表示される。また、受信超音波信号レベルと色調値データとの関係は、図５に示す例のように予めデータベース化する方法もある。ここで、受信超音波信号の第1波信号の色調値データ５１０及び６１０に着目し、その時間差１０１については、Ａ点とＢ点での被検体自身の肉厚差に相当する。ここで更に、受信超音波信号の第２波信号の色調値データ５２０及び６２０との時間差１０２、同１０３・・・に着目していくと前記肉厚差が、受信超音波信号のＮ波倍されて表示されてくる。言い換えると、肉厚差を求める際に受信超音波信号の第1波での肉厚差で表示された画面で評価するよりも、第２波、第３波となるにつれてその差が誇張表示される。
【００２５】
以上記述したように、受信超音波の最適な繰り返し受信超音波の波数信号の色調データを主に用いて肉厚変動などを判断することにより、その表示画面上で肉厚差表示が誇張され、更に誇張された表示となるため肉厚差の確認が熟練された検査員以外の人でも容易に出来、従って、判定ミスが防止できると共に評価データの信頼性も向上する。
【００２６】
（第３の実施形態）
図１は、本発明の実施の形態３に係わる超音波肉厚測定装置の構成を、図２は、前記同装置内信号振幅/色調変換器１０の詳細構成を、図４は、超音波受信信号振幅と色調値データとの関係を示す説明図を、図５は、超音波受信信号振幅値と色調値データとの変換データベース例を示した表を、また、図６は、探触子１を連続的に走査させ、被検体２０全体の肉厚分布を色調表示させた例である。なお、本実施形態は、前述した第１の実施形態及び第２の実施形態で記載した内容を一部改良した内容で、実施形態１、同２と同等の構成のものには同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２７】
本実施の形態の超音波肉厚測定装置は、探触子１と信号処理部３０と信号振幅/色調変換器１０と表示切替器１１とデータ表示部１２より構成されている。信号処理部３０は、先ず、超音波探傷器２より、探触子１で超音波信号を送信させるに必要な電気信号を出力し、送/受信切替器５を送信側（図示せず）へ切り替える。次に、被検体２０への探傷に必要な超音波信号を探触子１へ送信し、かつその信号を受信する為に送/受信切替器５を受信側（図示せず）へ切り替える。更に、超音波探傷器２は、探触子１へ供給する為の超音波送信信号の増幅などの信号処理及び探触子１より得られる超音波受信信号の増幅等の信号処理機能として、受信フイルタ１の２２１、同２２２及び同２２３、更にそれらの信号を増幅などの処理を行う信号処理器１の２３１、同２３２及び同２３３、更に、目的とする周波数信号を出力するための信号切替器２４０を有する。次に、超音波探傷器２で得られた、超音波信号は、Ａ/Ｄ変換器９によりデイジタル信号へ変換され、受信超音波信号９０となり、信号振幅/色調変換器１０及び表示切替器１１へ送られる。信号振幅/色調変換器１０では、受信超音波信号９０が、受信超音波信号振幅値/電圧値変換器９１で電圧値へ変換され、電圧値/色調値変換データベース９２を用いて色調値データ９３となり、表示切替器１１へ送られる。  
一方、被検体２０全体を検査する為に、探触子１を走査（移動)させる為にモータ及びギア等の部品で構成された探触子移動器６、その走査を制御する為の探傷制御器７、探触子１の走査（移動)位置を検出する為の探触子位置検出器８、及び前述の超音波信号をデイジタル信号へ変換する為のＡ/Ｄ変換器９より構成されている。データ表示部１２では、表示切替器１１により、色調変換された受信波形表示、受信波形表示、あるいはそれらが同時表示された肉厚結果が表示される。
【００２８】
ここで、表示切替器１１を色調値データ側（図示せず）へ切り替えることにより、データ表示部１２へ表示させる受信超音波信号は、図４へ示すごとく、例えばＡ点において受信超音波信号の第1波信号５１、同第２波信号５２、同第３波信号５３・・・と順次受信される信号が、受信超音波信号の第1波信号の色調値データ５１０、同第２波信号の色調値データ５２０、同第３波信号の色調値データ５３０・・・として表示される。更に、例えばＢ点において受信超音波信号の第1波信号６１、同第２波信号６２、同第３波信号６３・・・と順次受信される信号が、受信超音波信号の第1波信号の色調値データ６１０、同第２波信号の色調値データ６２０、同第３波信号の色調値データ６３０・・・として表示される。また、受信超音波信号レベルと色調値データとの関係は、図５に示す例のように予めデータベース化する方法もある。ここで、受信超音波信号の第1波信号の色調値データ５１０及び６１０に着目し、その時間差１０１については、Ａ点とＢ点での被検体自身の肉厚差に相当する。ここで更に、受信超音波信号の第２波信号の色調値データ５２０及び６２０との時間差１０２、同１０３・・・に着目していくと前記肉厚差が、受信超音波信号のＮ波倍されて表示されてくる。言い換えると、肉厚差を求める際に受信超音波信号の第1波での肉厚差で表示された画面で評価するよりも、第２波、第３波となるにつれてその差が誇張されて表示される。以上記述した、Ａ点及びＢ点に限定せず、探触子１を被検体２０の測定対象箇所全体について、連続的に走査させ、逐次データを採取し更に逐次その信号を色調変換し表示切替器１１内へ各受信超音波信号及び色調データを記録蓄積させ（図示せず)、更に、必要に応じて、データ表示部にて全体及び必要箇所などの拡大/縮小表示を行う。
【００２９】
以上記述したように、受信超音波の最適な繰り返し受信超音波の波数信号の色調データを主に用いて肉厚変動などを判断することにより、その表示画面上で肉厚差表示が誇張され、更に誇張された表示及び被検体２０全体での肉厚分布表示などにより、微小な肉厚変動の判定などが容易となり、その結果、熟練された検査員以外の人でも容易に測定結果に対する判定が出来、従って、判定ミスが防止できると共に評価データの信頼性も向上する。
【００３０】
更に、他の効果として、測定時における探触子１の上下変動、例えば探触子が被検体より浮いた状態が発生した状況などの場合は、受信超音波信号の第１波、第２波・・・及び同前記受信超音波信号を色調変換した色調データ共に、前記受信超音波信号又は色調データの第１波と同第２波との間隔値及び同前記第２波と同第３波との間隔値・・・は、いずれも等間隔値となり、上述した第１波受信信号を用いたＡ点とＢ点との肉厚差に相当した時間差値１０１、同１０２、・・・のように、肉厚値が変動したような表示とは異なり、従って探触子１の上下変動との相違点判断も可能である。
【００３１】
（第４の実施形態）
図１２は、本発明の実施の形態４に係わる超音波肉厚測定装置の構成を、図１３は、前記同装置内信号振幅/色調変換器１００の詳細構成を、図１４は、超音波受信信号振幅と色調値データとの関係を示す説明図を、図１５は、異なる音響インピーダンス境界部での反射及び透過の説明図を、図１６は、異なる音響インピーダンス境界部での反射信号の反転有無を示したデータベース例を、図１７は、各種材料の音響インピーダンス値の例を、図９は、超音波探傷器２の詳細構成を示した図である。なお、本実施形態は、前述した第１の実施形態で記載した内容を一部改良した内容で、実施形態１、同２及び同３と同等の構成のものには同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３２】
本実施の形態の超音波肉厚測定装置は、探触子１と信号処理部３０と信号振幅/色調変換器１００と表示切替器１１とデータ表示部１２より構成されている。信号処理部３０は、先ず、超音波探傷器２より、探触子１で超音波信号を送信させるに必要な電気信号を出力し、送/受信切替器５を送信側（図示せず）へ切り替える。次に、被検体２０への探傷に必要な超音波信号を探触子１へ送信し、かつその信号を受信する為に送/受信切替器５を受信側（図示せず）へ切り替える。更に、超音波探傷器２は、探触子１へ供給する為の超音波送信信号の増幅などの信号処理及び探触子１より得られる超音波受信信号の増幅等の信号処理機能として、受信フイルタ１の２２１、同２２２及び同２２３、更にそれらの信号を増幅などの処理を行う信号処理器１の２３２、同２３２及び同２３３、更に、目的とする周波数信号を出力するための信号切替器２４０を有する。次に、超音波探傷器２で得られた、超音波信号は、Ａ/Ｄ変換器９によりデイジタル信号へ変換され、受信超音波信号９０となり、信号振幅/色調変換器１００及び表示切替器１１へ送られる。信号振幅/色調変換器１００では、受信超音波信号９０が、信号立上がり方向判定器89を介して、受信超音波信号振幅値/電圧値変換器９１で電圧値へ変換され、電圧値/色調値変換データベース９２を用いて色調値データ９３となり、表示切替器１１へ送られる。  
受信超音波信号は、Ａ/Ｄ変換器９によりデイジタル信号へ変換され信号振幅/色調変換器１００及び表示切替器１１へ送る。一方、被検体２０全体を検査する為に、探触子１を走査（移動)させる為にモータ及びギア等の部品で構成された探触子移動器６、その走査を制御する為の探傷制御器７、探触子１の走査（移動)位置を検出する為の探触子位置検出器８、及び前述の超音波信号をデイジタル信号へ変換する為のＡ/Ｄ変換器９より構成されている。データ表示部１２では、表示切替器１１により、色調変換された受信波形表示、受信波形表示、あるいはそれらが同時表示された肉厚結果が表示される。
【００３３】
ここで、表示切替器１１を受信超音波信号側（図示せず）へ切り替えることにより、データ表示部１２へ表示させる受信超音波信号は、図１４へ示すごとく、例えばＡ点において受信超音波信号の第1波信号５１、同第２波信号５２、同第３波信号５３・・・と順次受信される。更に、例えばＢ点において受信超音波信号の第1波信号６１、同第２波信号６２、同第３波信号６３・・・と順次受信される。ここで例えば、被検体の底面（探触子１の反対面）に被検体の材質と異なるスケールなどの付着物（図示せず）が存在している場合、被検体１と前記スケールとの音響インピーダンスが異なるため、その境界部で反射が起こりその結果、前記スケールによる受信超音波信号の第１波信号８１、同第２波信号８２、同第３波信号８３・・・と順次受信される。この、スケールによる受信超音波信号は、図１５へ示すごとく、音響インピーダンスの組合せにより、受信超音波信号の立ち上がり方向が異なる。図１４の例で説明すると、被検体端面からの受信超音波信号の立ち上がり方向はプラス（＋）側へ（紙面の上方向）、一方、スケールによる受信超音波信号の立ち上がり方向はマイナス（−）側へ（紙面の下方向）となる。ここで、信号振幅/色調変換器１００へ入力された受信超音波信号は、信号立ち上がり方向判定器８９により、プラス側またはマイナス側と判定され、その情報を電圧値/色調値変換データベース９５へ送ることにより、受信超音波信号振幅値とそれに対応した色調値との関係で表示する色調値データを選択する際、その信号の立ち上がり方向も区別した色調値データで表示される。
【００３４】
上述した説明を、図１５、図１６及び図１７を用いて、材料固有の音響インピーダンスの観点で詳細に説明すると、送信超音波信号４５０が材料Ａ４１０へ送信され、前記材料Ａと材料Ｂ４３０との境界部４２０では、前記送信超音波信号４５０は、その一部は、反射超音波信号４５２として反射し、また、前記送信超音波信号４５０の一部は、透過超音波信号４５１として、透過する。一般的に、前記境界部４２０で反射の割合は、両者の音響インピーダンス値の差が大きいほど反射超音波の信号振幅が大きいと言われている。  その関係を数式（１）へ示す。
【００３５】
【数１】
2006132981.tif 000003
【００３６】
ここで、Ｘは反射超音波信号４５２、Ｙは送信超音波信号４５０、Ｚ１は材料Ａの音響インピーダンス値、Ｚ２は材料Ｂの音響インピーダンス値であり、ここで、その反射超音波信号４５２の位相の反転有無は、式（１）の材料Ｂの音響インピーダンス値Ｚ２と材料Ａの音響インピーダンス値Ｚ１の関係で、Ｚ２＞Ｚ１の場合は、反転無し、また、Ｚ２＜Ｚ１の場合は、反転有りとなる。従って、その関係をあらかじめデータベースとして保管しておき、そのデータを参照することにより、反射超音波信号の反転有無を判定できる。
【００３７】
上述した、受信超音波信号の立ち上がりの色調データ区別の他の例としては、その受信信号の立ち上がり方向で色を固定し、その信号振幅値が前記固定した色の濃度などで表示する方法などもある。例えば具体的には、信号の立ち上がり方向でプラス側の信号は、赤色、同マイナス側の信号は、青色などと、識別及び認識し易い組合せなどで選択することも出来る。
【００３８】
以上記述したように、肉厚変動とスケールなど付着物などの音響インピーダンス変動に伴う信号との、相違の判断を、より容易にすることが出来、熟練された検査員以外の人でも判定ミスが防止できると共に、評価データの信頼性も向上する。また、スケール厚さ及びそれらの変動と肉厚及びそれらの変動とを分離して、各々の厚さを評価することもできる。
【００３９】
（第５の実施形態）
図１０は、本発明の実施の形態５に係わる超音波肉厚測定装置の構成を、図１１は、超音波探傷器の詳細構成図を示している。本実施の形態の超音波肉厚測定装置は、探触子１と信号処理部３００と信号演算処理部１０００とデータ表示部１２より構成されている。信号処理部３００は、先ず、超音波探傷器２００より、探触子１で超音波信号を送信させるに必要な電気信号を出力し、送/受信切替器５を送信側（図示せず）へ切り替える。次に、被検体２０への探傷に必要な超音波信号を探触子１へ送信し、かつその信号を受信する為に送/受信切替器５を受信側（図示せず）へ切り替える。更に、超音波探傷器２００は、探触子１へ供給する為の超音波送信信号の増幅などの信号処理及び探触子１より得られる超音波受信信号の増幅等の信号処理機能として、受信フイルタ１の２２１、同２２２及び同２２３、更にそれらの信号を増幅などの処理を行う信号処理器１の２３２、同２３２及び同２３３を有する。次に、超音波探傷器２００で得られた、受信超音波信号は、Ａ/Ｄ変換器１の９１０、Ａ/Ｄ変換器２の９２０及びＡ/Ｄ変換器３の９３０・・・により各周波数帯の独立したデイジタル信号へ変換される。その後、各周波数での特質を利用した演算を行い、肉厚結果などを表示する装置である。
【００４０】
ここで、例えば溶接金属部を含む肉厚測定箇所または被検体の部分的材質変化などの場合では、狭帯域の探触子を使用した場合、受信超音波周波数特有の現象、例えば受信感度低下、受信信号振幅値の変動及び被検体底面（肉厚測定面）からの反射の変化などの周波数特有現象により、肉厚評価の誤差要因が生じる場合がある。また、狭帯域の周波数によっては、肉厚測定の基本となる底面エコー自身も減衰により得られない場合がある。この場合、周波数の異なる探触子により再度探傷するのが通常であった。これらは、時間を要することになり、かつ複数の探触子を準備する必要があった。これらに対して、周波数帯域の広い探触子を用いて、上述したように、各周波数の複数受信信号をもとに、各種パラメータを用いて演算することにより、上述した誤差要因の排除および各種周波数による肉厚測定に相当する結果が得られる。具体的には、信号演算処理部では、各周波数毎の肉厚測定、各周波数で測定結果の肉厚平均値、各周波数波形を時間領域において足し算し、それらをもとにした肉厚測定および前項での信号振幅/色調変換および表示切替機能も具備している。したがって、周波数帯域の広い1個の探触子と信号演算により、複数の狭帯域探触子で複数回探傷したのと同様な結果が得られ、探傷時間の短縮化、超音波の難透過材の肉厚測定が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
超音波肉厚測定装置及び同方法において、受信超音波信号を用いて肉厚測定及び判定及び評価を行う際、受信超音波の最適受信超音波の波数信号及び前記最適受信波数信号を色調データへ変換したデータを用いて肉厚変動などを判断することにより、その表示画面上で肉厚差表示が誇張され、更に誇張された表示及び被検体全体での肉厚分布表示などにより、肉厚変動の有無、微小な肉厚変動の判定などが容易となり、その結果、熟練された検査員以外の人でも容易に測定結果に対する判定が出来、従って、判定ミスが防止できると共に評価データの信頼性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る第１、第２及び第３の実施形態の超音波肉厚測定装置の構成図である。
【図２】本発明に係る第１、第２及び第３の実施形態の信号振幅/色調変換器の詳細構成図である。
【図３】本発明に係る第１の実施形態の超音波送信及び受信信号例である。
【図４】本発明に係る第２及び第３の実施形態の超音波受信信号振幅と色調値データの関係を示した説明例である。
【図５】本発明に係る第２及び第３の実施形態の受信超音波信号振幅値と色調値変換データベース例である。
【図６】本発明に係る第３の実施形態の被検体全体の肉厚分布色調表示例である。
【図７】本発明に係る第１、第２及び第３の実施形態の色調表示例である。
【図８】本発明に係る第４の実施形態の強調処理の色調表示例である。
【図９】本発明に係る第１、第２、第３及び第４の実施形態の超音波探傷器の詳細構成図である。
【図１０】本発明に係る第５の実施形態の超音波肉厚測定装置の構成図である。
【図１１】本発明に係る第５の実施形態の超音波探傷器の詳細構成図である。
【図１２】本発明に係る第４の実施形態の超音波肉厚測定装置の構成図である。
【図１３】本発明に係る第４の実施形態の信号振幅/色調変換器の詳細構成図である。
【図１４】本発明に係る第４の実施形態の超音波受信信号振幅及びスケールによる超音波受信信号と色調値データの関係を示した説明例である。
【図１５】本発明に係る第４の実施形態の異なる音響インピーダンス境界部での反射及び透過の説明図である。
【図１６】本発明に係る第４の実施形態の異なる音響インピーダンス境界部での反射信号の反転有無を示したデータベース例である。
【図１７】本発明に係る第４の実施形態の各種材料の音響インピーダンス値の例である。
【図１８】従来の超音波肉厚測定概略図である。
【符号の説明】
【００４３】
１、探触子
２、超音波探傷器
３、データ収録系
５、送受信切替器
６、探触子移動器
７、探傷制御器
８、探触子位置検出器
９、Ａ/Ｄ変換器
１０、信号振幅/色調変換器
１１、表示切替器
１２、データ表示部
２０、被検体
３０、信号処理部
５０、Ａ点での送信超音波信号
５１、Ａ点での受信第１波信号
５２、Ａ点での受信第２波信号
５３、Ａ点での受信第３波信号
５４、Ａ点での受信第４波信号
６０、Ｂ点での送信超音波信号
６１、Ｂ点での受信第１波信号
６２、Ｂ点での受信第２波信号
６３、Ｂ点での受信第３波信号
６４、Ｂ点での受信第４波信号
８１、スケールによる受信第１波信号
８２、スケールによる受信第２波信号
８３、スケールによる受信第３波信号
８４、スケールによる受信第４波信号
８９、信号立ち上がり方向判定器
９０、受信超音波信号
９１、信号の振幅値/電圧値変換器
９２、電圧値/色調値変換データベース
９３、色調値データ
９５、電圧値/色調値変換データベース
１００、信号振幅/色調変換器
１０１、第１波受信信号を用いたＡ点とＢ点との肉厚差に相当した時間差値
１０２、第２波受信信号を用いたＡ点とＢ点との肉厚差に相当した時間差値
１０３、第３波受信信号を用いたＡ点とＢ点との肉厚差に相当した時間差値
１０４、第４波受信信号を用いたＡ点とＢ点との肉厚差に相当した時間差値
２００、超音波探傷器
２１０、送/受信号のバッファ
２２１、受信フイルタ１
２２２、受信フイルタ２
２２３、受信フイルタ３
２３１、信号処理器１
２３２、信号処理器２
２３３、信号処理器３
２４０、信号切替器
３００、信号処理部
４１０、材料Ａ
４２０、境界部
４３０、材料Ｂ
４５０、送信超音波信号
４５１、透過超音波信号
４５２、反射超音波信号
５００、Ａ点での肉厚に相当した時間値
５１０、Ａ点での受信第１波信号の色調値データ
５２０、Ａ点での受信第２波信号の色調値データ
５３０、Ａ点での受信第３波信号の色調値データ
５４０、Ａ点での受信第４波信号の色調値データ
６００、Ｂ点での肉厚に相当した時間値
６１０、Ｂ点での受信第１波信号の色調値データ
６２０、Ｂ点での受信第２波信号の色調値データ
６３０、Ｂ点での受信第３波信号の色調値データ
６４０、Ｂ点での受信第４波信号の色調値データ
８１０、スケールによる受信第１波信号の色調値データ
８２０、スケールによる受信第２波信号の色調値データ
８３０、スケールによる受信第３波信号の色調値データ
８４０、スケールによる受信第４波信号の色調値データ
９１０、Ａ/Ｄ変換器１
９２０、Ａ/Ｄ変換器２
９３０、Ａ/Ｄ変換器３
１０００、信号演算処理部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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