(57)【要約】【課題】被検査体が、ガイド波発振器と良好に接触させることができない形状を有する場合であっても、反射波のノイズレベルを抑える。【解決手段】被検査体との間に液体を充填するための液保持体を用意し、液保持体と被検査体との間に液体充填用空間を形成するように液保持体を配置し、液体充填用空間に液体を充填し、充填した液体を凝固させ、この状態で、液保持体に取り付けたガイド波発振器を作動させることで、被検査体にガイド波を発生させ、被検査体を伝播したガイド波の反射波を検出し、該反射波に基づいて被検査体を検査する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体中に伝播するようにガイド波を発生させ、該ガイド波の反射波を検出し、この反射波に基づいて、該被検査体を検査する検査方法であって、
（Ａ）被検査体との間に液体を充填するための液保持体を用意し、
（Ｂ）液保持体と被検査体との間に液体充填用空間を形成するように液保持体を配置し、
（Ｃ）液体充填用空間に液体を充填し、
（Ｄ）充填した液体を凝固させ、
（Ｅ）この状態で、液保持体に取り付けたガイド波発振器を作動させることで、被検査体にガイド波を発生させ、
（Ｆ）前記（Ｅ）で発生して被検査体を伝播したガイド波の反射波を検出し、該反射波に基づいて被検査体を検査する、ことを特徴とする液層の凝固を利用したガイド波による検査方法。
【請求項２】
前記（Ｂ）において、液保持体の内周面で被検査体を囲むように液保持体を配置することで、該内周面と被検査体との間に液体充填用空間を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の液層の凝固を利用したガイド波による検査方法。
【請求項３】
前記（Ｂ）で配置した液保持体と被検査体の少なくとも一方を前記液体の凝固点以下に冷却した状態で、液体充填用空間に液体を充填することで、前記（Ｃ）と前記（Ｄ）を同時に行う、ことを特徴とする請求項１または２に記載の液層の凝固を利用したガイド波による検査方法。
【請求項４】
前記（Ｂ）において、前記（Ｃ）において液体充填用空間内に液体を充填する時に液体が液体充填用空間から漏れることを防止するシール材を、液保持体と被検査体の間を塞ぐように設ける、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液層の凝固を利用したガイド波による検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液層の凝固を利用したガイド波による検査方法に関する。より詳しくは、本発明は、計測対象の被検査体中を伝播する音波であるガイド波を発生させ、ガイド波の反射波を検出し、この反射波に基づいて被検査体を検査する検査方法に関する。なお、ガイド波の周波数は、例えば、１ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ（一例では、３２ｋＨｚ、６４ｋＨｚ、１２８ｋＨｚなど）である。
【背景技術】
【０００２】
ガイド波は、被検査体に取り付けたガイド波発振器により発生させられる。このガイド波発振器は、被検査体を振動させ、これにより音波の一種であるガイド波を発生させる。発生・発振したガイド波は、被検査体中をその長手方向に沿って伝播していく。
【０００３】
ガイド波の反射波を検出することで、被検査体の健全性を検査する。ガイド波は、被検査体における不連続部や、被検査体の断面積変化などによって反射波として反射される。この反射波を検出することで、被検査体の健全性を検査する。被検査体の健全性として、例えば、被検査体の傷または腐食のなどの欠損部分の有無を検査する。
【０００４】
ガイド波として、例えば、Ｌモード（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ  ｍｏｄｅ）のガイド波や、Ｔモード（Ｔｏｒｓｉｏｎａｌ  ｍｏｄｅ）のガイド波がある。Ｌモードのガイド波は、その伝播方向に振動しながら被検査体中を伝播し、Ｔモードのガイド波は、被検査体をねじるように振動しながら被検査体中を伝播する。
【０００５】
このようなガイド波は、一般の音波検査で用いる音波と比較して、減衰が少なく、被検査体の広範囲にわたって被検査体の健全性を検査できる。一般の音波検査において使用する音波は、例えば、周波数が５ＭＨｚと高く波長が０．６ｍｍと小さいため、減衰しやすい。これに対し、上述のようなガイド波は、例えば、周波数が３２ｋＨｚと小さく波長が１００ｍｍと大きいので、減衰しにくい。
【０００６】
本願の先行技術文献として、例えば下記の特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−３６５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来においては、被検査体の外表面が凹凸形状であるために、ガイド波発振器を被検査体に取り付けた状態において、ガイド波発振器と被検査体との接触が不完全である場合がある。ここで、接触が不完全であるとは、ガイド波発振器と被検査体とが、離散した複数箇所でのみ接触（例えば、点接触）することを意味する。
このような不完全な接触のために、反射波のノイズのレベルが高くなってしまい、被検査体を精度よく検査できなくなってしまう。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、被検査体が、ガイド波発振器と良好に接触させることができない形状を有する場合であっても、反射波のノイズのレベルを抑えることができる検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成するため、本発明によると、被検査体中に伝播するようにガイド波を発生させ、該ガイド波の反射波を検出し、この反射波に基づいて、該被検査体を検査する検査方法であって、
（Ａ）被検査体との間に液体を充填するための液保持体を用意し、
（Ｂ）液保持体と被検査体との間に液体充填用空間を形成するように液保持体を配置し、
（Ｃ）液体充填用空間に液体を充填し、
（Ｄ）充填した液体を凝固させ、
（Ｅ）この状態で、液保持体に取り付けたガイド波発振器を作動させることで、被検査体にガイド波を発生させ、
（Ｆ）前記（Ｅ）で発生して被検査体を伝播したガイド波の反射波を検出し、該反射波に基づいて被検査体を検査する、ことを特徴とする液層の凝固を利用したガイド波による検査方法が提供される。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態によると、前記（Ｂ）において、液保持体の内周面で被検査体を囲むように液保持体を配置することで、該内周面と被検査体との間に液体充填用空間を形成する。
【００１２】
好ましくは、前記（Ｂ）で配置した液保持体と被検査体の少なくとも一方を前記液体の凝固点以下に冷却した状態で、液体充填用空間に液体を充填することで、前記（Ｃ）と前記（Ｄ）を同時に行う。
【００１３】
前記（Ｂ）において、前記（Ｃ）において液体充填用空間内に液体を充填する時に、液体が液体充填用空間から漏れることを防止するシール材を、液保持体と被検査体の間を塞ぐように設ける。
【発明の効果】
【００１４】
上述した本発明によると、液保持体と被検査体との間に液体を充填し、充填した液体を凝固させるので、被検査体の形状に拘わらず、液保持体と被検査体との間を固体で埋めることができる。これにより、被検査体の振動を安定させることができ（例えば、ガイド波のモード変換が起こることを防止でき）、その結果、反射波のノイズレベルを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態による、液層の凝固を利用したガイド波による検査方法を実施するための構成を示す。
【図２】本発明の実施形態による、液層の凝固を利用したガイド波による検査方法を示すフローチャートである。
【図３】（Ａ）は、本発明の実施形態による検査方法で検出した反射波の振幅を示し、（Ｂ）は、比較例を示す。
【図４】本発明の実施形態による、液層の凝固を利用したガイド波による検査方法を実施するための別の構成を示す。
【図５】本発明の実施形態による、液層の凝固を利用したガイド波による検査方法を実施するための別の構成を示す。
【図６】本発明の実施形態による、液層の凝固を利用したガイド波による検査方法を実施するための別の構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の実施形態によるガイド波を用いて被検査体１を検査するためのガイド波センサ１０の構成図である。図１では、ガイド波センサ１０は、強磁性材料で形成された被検査体１（この例ではワイヤ）に取り付けられている。図１（Ａ）は、図１（Ｂ）の１Ａ−１Ａ矢視断面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ矢視断面図であり、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）の１Ｃ−１Ｃ矢視断面図であり、図１（Ｄ）は、図１（Ａ）の１Ｄ−１Ｄ矢視断面図である。
【００１７】
被検査体１の外表面１ｃは、凹凸形状を有する。図１の例では、被検査体１は、ワイヤである。ワイヤ１は、中心素線１ａと、複数の周回素線１ｂとからなる。周回素線１ｂは、互いに編まれるように、中心素線１ａを周りながらワイヤ１の長手方向に延びている。
【００１８】
ガイド波センサ１０は、液保持体３、シール材５、ガイド波発振器７、検出装置９を備える。
【００１９】
液保持体３は、被検査体１との間に液体を充填させる液体充填用空間１１を形成するためのものである。液保持体３は、本実施形態では、液体を通さない材料（例えば、ゴムや樹脂）で形成されている。図１では、液保持体３は、被検査体１の外周面１ｃを囲んで、外周面１ｃとの間に液体充填用空間１１を形成するための内周面３ａを有する。この例では、液保持体３は、筒状に形成され。液保持体３は、内部に被検査体１が通されることで、液体充填用空間１１を形成する。
【００２０】
シール材５は、液保持体３と被検査体１との間に形成される液体充填用空間１１から液体が漏れないように、液保持体３と被検査体１との間を塞ぐものである。図１の例では、シール材５は、液保持体３の端部（軸方向端部）において、液保持体３の内周面３ａと被検査体１の外表面１ｃとの隙間に設けられる。図１の例では、シール材５は、液保持体３と被検査体１とを接着させる接着剤であるが、他のもの（例えば、粘着テープなど）であってもよい。
【００２１】
ガイド波発振器７は、本実施形態では、コイル７ａ、永久磁石７ｂ、交流電源７ｃを有する。コイル７ａは、筒状の液保持体３の内部に組み込まれ、液保持体３の軸周りに巻かれるように延びている。永久磁石７ｂは、コイル７ａ（円筒形の液保持体３）の軸方向一方側がＳ極となり、コイル７ａの軸方向他方側がＮ極となるように液保持体３に取り付けられる。交流電源７ｃは、コイル７ａに交流電圧を印加する。
【００２２】
検出装置９は、コイル７ａの両端の電圧を計測できるようにコイル７ａに接続されている。
【００２３】
図２は、本発明の実施形態による、液層の凝固を利用したガイド波による検査方法を示すフローチャートである。この検査方法では、被検査体１中に伝播するようにガイド波を発生させ、該ガイド波の反射波を検出し、この反射波に基づいて、該被検査体１を検査する。
【００２４】
ステップＳ１において、被検査体１との間に液体を充填させるために、上述した液保持体３を用意する。
【００２５】
ステップＳ２において、液保持体３と被検査体１との間に液体充填用空間１１を形成するように液保持体３を配置する。本実施形態では、被検査体１（ワイヤ）の端部から、液保持体３内に被検査体１を通して、液保持体３の内周面３ａで、被検査体１の外周面１ｃを囲むように液保持体３を配置する。これにより、内周面３ａと外周面１ｃとの間に液体充填用空間１１を形成する。
また、ステップＳ２では、後述のステップＳ３において液体充填用空間１１内に液体を充填する時に、液体が液体充填用空間１１から漏れることを防止するシール材５を、液保持体３と被検査体１の間を塞ぐように設ける。図１の例では、液保持体３の軸方向端部において、液保持体３の内周面３ａと被検査体１の外周面１ｃとの隙間にシール材５を設ける。
この時、好ましくは、液保持体３の軸方向両端部において、上述のようにシール材５を設けることで、液体供給用隙間１３を残して液体充填用空間１１を密閉する。液体供給用隙間１３は、例えば、シール材５を貫通するように確保された孔である。
【００２６】
ステップＳ３において、液体充填用空間１１に液体を充填する。例えば、液体供給用隙間１３に液体を供給するためのチューブを接続し、該チューブと液体供給用隙間１３を通して、加圧した液体を液体充填用空間１１に供給する。この供給が完了したら、液体供給用隙間１３を、適宜の手段で塞いでよい。なお、液体は、好ましくは水であるが、他のもの（例えば、有機溶媒など）であってもよい。
【００２７】
ステップＳ４において、液体充填用空間１１に充填した液体を凝固させる。この凝固は、液体窒素やドライアイスを被検査体１または液保持体３に接触させることで行われてよい。このステップＳ４では、好ましくは、液体充填用空間１１内の液体を、完全に凝固させる。ただし、ステップＳ４において、液体充填用空間１１内の液体を、部分的に凝固させてもよく、この場合でも、反射波のノイズを十分に低減させることができる。
例えば、液体が水である場合には、液体窒素またはドライアイスを用いて、上述のように液体充填用空間１１に充填した液体を凝固させる。液体が水以外のものである場合には、液体の凝固点より低いもの（液体窒素やドライアイスなど）を用いて、上述のように液体充填用空間１１に充填した液体を凝固させる。
【００２８】
ステップＳ５において、液体充填用空間１１内の液体が凝固している状態で、液保持体３に取り付けたガイド波発振器７を作動させることで、被検査体１にガイド波を発生させる。本実施形態では、交流電源７ｃがコイル７ａに交流電圧を印加することで、ガイド波発振器７を作動させ、Ｌモードのガイド波を被検査体１に発生させる。
【００２９】
ステップＳ６において、ステップＳ５で発生して被検査体１を伝播したガイド波の反射波を検出し、該反射波に基づいて被検査体１を検査する。本実施形態では、検出装置９により、反射波を、コイル７ａの両端の電圧として検出する。
【００３０】
図３（Ａ）は、欠損がないことが分かっているワイヤ１について、上述の検査方法を実施することで検出した反射波を示す。
図３（Ｂ）は、同じワイヤ１について、上述の検査方法においてステップＳ３、Ｓ４を省略して検出した反射波を示す。
図３（Ａ）、（Ｂ）において、横軸は、被検査体１の長手方向に沿った各位置の原点からの距離（ｍ）を示し、原点はガイド波発振器７の位置である。図３（Ａ）、（Ｂ）において、縦軸は、反射波の振幅に相当する電圧（Ｖ）を示す。図３から分かるように、図３（Ｂ）の場合には、欠損が存在しない位置（原点から３ｍの位置）において大きな振幅の反射波（ノイズ）が検出されたのに対し、図３（Ａ）の場合には、この反射波（ノイズ）が消滅した。
図３から次のことが分かる。すなわち、被検査体１の外表面１ｃと液保持体３との間に液体を充填し、充填した液体を凝固させるので、被検査体１の形状に拘わらず、液保持体３と被検査体１との間を固体で埋めることができる。これにより、被検査体１の振動（ガイド波のモード）を安定化させることができ、その結果、ノイズレベルを低減させることができる。
【００３１】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下の変形例１〜６を、任意に組み合わせて、または単独で採用してよい。
【００３２】
[変形例１]
ステップＳ２の次に、液保持体３と被検査体１の少なくとも一方を前記液体の凝固点以下に冷却した状態で（例えば、液保持体３または被検査体１を液体窒素やドライアイスに接触させた状態で）、液体充填用空間１３に液体を充填することで、前記ステップＳ３、Ｓ４を同時に行ってもよい。
この場合には、液体は、液体充填用空間１３に供給されるのとほぼ同時に凝固する。従って、シール材５を設けなくても、液体が、液体充填用空間１３から漏れなくなる。よって、シール材５を省略してもよい。
【００３３】
[変形例２]
上述では、Ｌモードのガイド波を発生させるガイド波センサ１０を図１に基づいて説明したが、図４に示すＴモードのガイド波を発生させるガイド波センサ１０にも本発明を適用することができる。図４（Ａ）は、図４（Ｂ）の４Ａ−４Ａ矢視断面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の４Ｂ−４Ｂ矢視断面図であり、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）の４Ｃ−４Ｃ矢視断面図であり、図４（Ｄ）は、図４（Ａ）の４Ｄ−４Ｄ矢視断面図である。
図４において、円筒形の液保持体３の外周面に、強磁性材料で形成された強磁性金属板１５を巻きつける。この強磁性金属板１５の外周面にコイルを７ａを巻きつける。また、上述の磁石７ｂは、省略する。
図４のガイド波センサ１０の他の点は、上述と同じである。また、図４のガイド波センサ１０を採用する場合、本発明の液層の凝固を利用したガイド波による検査方法は上述と同じである。
【００３４】
[変形例３]
上述では、Ｌモードのガイド波を発生させるガイド波センサ１０を図１に基づいて説明したが、図５に示すＴモードのガイド波を発生させるガイド波センサ１０にも本発明を適用することができる。図５（Ａ）は、図５（Ｂ）の５Ａ−５Ａ矢視断面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の５Ｂ−５Ｂ矢視断面図であり、図５（Ｃ）は、図５（Ａ）の５Ｃ−５Ｃ矢視断面図であり、図５（Ｄ）は、図５（Ａ）の５Ｄ−５Ｄ矢視断面図である。
図５において、円筒形の液保持体３を強磁性材料で形成する。この液保持体３の外周面にコイルを７ａを巻きつける。また、上述の磁石７ｂは、省略する。
図５のガイド波センサ１０の他の点は、上述と同じである。また、図５のガイド波センサ１０を採用する場合、本発明の液層の凝固を利用したガイド波による検査方法は上述と同じである。
【００３５】
[変形例４]  
上述では、液保持体３は、図１のように被検査体１の外周面１ｃを囲んでいたが、被検査体１を囲まなくてもよい。この場合、液保持体３に取り付けられたガイド波発振器７は、作動させられると自身がガイド波の周波数で振動し、これにより、液体充填用空間１１内で液体が凝固した凝固体を介して、当該振動を被検査体１に伝達して被検査体１内にガイド波を発生させるものである。
このようなガイド波発振器７の一例を図６に示す。図６（Ａ）は、図６（Ｂ）の６Ａ−６Ａ矢視断面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ矢視断面図であり、図６（Ｃ）は、図６（Ａ）の６Ｃ−６Ｃ矢視断面図であり、図６（Ｄ）は、図６（Ａ）の６Ｄ−６Ｄ矢視断面図である。
図６の例では、ガイド波発振器７は、強磁性材料で形成された振動体７ｄと、振動体に巻かれたコイル７ａと、振動体７ｄとコイル７ｂが内部に組み込まれた収納体７ｅと，収納体７ｅに取り付けられた永久磁石７ｂと、コイル７ａに交流電圧を印加する交流電源７ｃとからなる。永久磁石７ｂは、コイル７ａの軸方向一方側にＳ極が位置し、コイル７ａの軸方向他方側にＮ極が位置する。
コイル７ａに交流電圧を印加する交流電源７ｃとからなる。このようなガイド波発振器７（図６では収納体７）が、液保持体３に取り付けられる。
図６のガイド波センサ１０の他の点は、上述と同じである。また、図６のガイド波センサ１０を採用する場合、本発明の液層の凝固を利用したガイド波による検査方法は上述と同じである。図６のガイド波センサ１０を用いた場合でも、ステップＳ５においてＬモードのガイド波が被検査体１に発生する。
【００３６】
（変形例５）
磁石７ｂは、永久磁石であったが、電磁石であってもよい。この場合、磁石７ｂは、固体部分（好ましくは、磁性材料で形成された芯部）と、該固体部分に巻かれたコイルとからなる。また、該コイルに直流電流を流すことで、磁場を発生させる。この場合、他の点は、上述と同じである。
【００３７】
（変形性６）
上述では、被検査体１は、ワイヤであったが、凹凸形状の外面を有ずる他の被検査体１でも本発明を適用可能である。例えば、凹凸形状の外面を有ずる鉄筋であってもよい。なお、被検査体１の全体形状は、管状または棒状であってもよいし、他の形状であってもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１  被検査体、３  液保持体、５  シール材、７  ガイド波発振器、７ａ  コイル，７ｂ  永久磁石，７ｃ  交流電源，９  検出装置、１０  ガイド波センサ、１１  液体充填用空間、１３  液体供給用隙間
【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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