(57)【要約】【課題】  減肉部からの直接の反射信号が得られない場合であっても減肉深さを推定することの可能な長尺部材の減肉深さ推定方法及び減肉深さ推定装置を提供すること。【解決手段】  受信信号から生成した画像において、表示される遅れ信号Ｆから短線分Ｘを求める。長尺部材の側面Ｒ１からの反射信号が欠落する欠落部Ｚの上端Ｑを画像を用いて、又は、短線分Ｘの外側端Ｅ’を通る探触子の走査線ＳＥ’と長尺部材の外側線Ｒ１との交点により特定する。短線分Ｘの延長線と側面Ｒ１に対向する他面Ｒ２側とが交差する他面側交点Ｐを求める。この他面側交点Ｐと欠落部Ｚの上端Ｑとを結ぶ第一の線分ＰＱを求める。短線分Ｘの内側端Ｅと探触子の走査位置Ｓとを結び及び／又は短線分Ｘの内側端Ｅを通り超音波の送信角度で傾斜する第二の線分ＳＥを求める。第一の線分ＰＱと第二の線分ＳＥとが交差する交点Ｕを求め、この交点Ｕにより減肉の深さＤを推定する。【選択図】    図８
2011252708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺部材の端面に探触子を載置して超音波を送信し、長尺部材からの受信信号により減肉の深さを推定する長尺部材の減肉深さ推定方法であって、
前記端面上を走査して得られた受信信号から画像を生成し、
この画像において、
表示される遅れ信号から短線分を求め、
前記長尺部材の側面からの反射信号が欠落する欠落部の上端を画像を用いて、又は、前記短線分の外側端を通る探触子の走査線と前記長尺部材の外側線との交点により特定し、
前記短線分の延長線と前記側面に対向する他面とが交差する他面側交点を求め、
この他面側交点と前記欠落部の上端とを結ぶ第一の線分を求め、
前記短線分の内側端と探触子の走査位置とを結び及び／又は前記短線分の内側端を通り前記超音波の送信角度で傾斜する第二の線分を求め、
前記第一の線分と前記第二の線分とが交差する交点を求め、
この交点により前記減肉の深さを推定する長尺部材の減肉深さ推定方法。
【請求項２】
前記長尺部材の一端に前記探触子を回転可能に取り付け、前記探触子を前記端面上で回転させると共に、各回転位置において前記端面上を走査する請求項１記載の長尺部材の減肉深さ推定方法。
【請求項３】
前記探触子がフェーズドアレイ探触子であり、前記超音波を所定の送信角度範囲で送受信し、得られた受信信号から画像を生成する請求項１又は２記載の長尺部材の減肉深さ推定方法。
【請求項４】
前記フェーズドアレイ探触子における送受信の中心と前記端面の中心を一致させて前記フェーズドアレイ探触子を前記一端に取り付けると共に、これら一致した中心を基準に前記フェーズドアレイ探触子を回転させる請求項３記載の長尺部材の減肉深さ推定方法。
【請求項５】
前記超音波の送信角度を一定にして走査する請求項１〜４のいずれかに記載の長尺部材の減肉深さ推定方法。
【請求項６】
前記超音波の送信角度を所定の送信角度範囲で変化させて走査する請求項１〜４のいずれかに記載の長尺部材の減肉深さ推定方法。
【請求項７】
前記長尺部材は前記端面が外部に露出した基礎ボルトであり、この基礎ボルトはネジ部と円筒部とを有する請求項１〜６のいずれかに記載の長尺部材の減肉深さ推定方法。
【請求項８】
長尺部材の端面に探触子を載置して超音波を送信し、長尺部材からの受信信号により減肉の深さを推定する長尺部材の減肉深さ推定装置であって、
前記探触子を前記端面上に取り付けると共に回転走査させるスキャナと、
前記超音波の送受信を制御する制御装置と、
得られた受信信号から画像を生成すると共に生成した画像を解析する画像処理装置と、
前記画像を表示する表示装置とを備え、
画像処理装置は、前記受信信号から画像を生成し、
この画像において、
表示される遅れ信号から短線分を求め、
前記長尺部材の側面からの反射信号が欠落する欠落部の上端を画像を用いて、又は、前記短線分の外側端を通る探触子の走査線と前記長尺部材の外側線との交点により特定し、
前記短線分の延長線と前記側面に対向する他面とが交差する他面側交点を求め、
この他面側交点と前記欠落部の上端とを結ぶ第一の線分を求め、
前記短線分の内側端と探触子の走査位置とを結び及び／又は前記短線分の内側端を通り前記超音波の送信角度で傾斜する第二の線分を求め、
前記第一の線分と前記第二の線分とが交差する交点を求め、
この交点により前記減肉の深さを推定する長尺部材の減肉深さ推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺部材の減肉深さ推定方法及び減肉深さ推定装置に関する。さらに詳しくは、長尺部材の端面に探触子を載置して超音波を送信し、長尺部材からの受信信号により減肉の深さを推定する長尺部材の減肉深さ推定方法及び減肉深さ推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に記載の如き、長尺部材の減肉評価方法が知られている。文献１段落００３５には、減肉幅Ｗ、減肉長さＬ、減肉深さＤとして測定する点が記載されている。しかし、当該記載は、減肉部からの直接の反射信号が得られた場合に、同文献図７の如く生成した複数種の画像から各寸法を測定するものであり、減肉部からの直接の反射信号が得られない場合に減肉深さを測定することはできなかった。
【０００３】
また、特許文献２に記載の超音波探傷装置も、欠陥からの反射エコーにより欠陥を検出するものであり、直接の反射信号が得られない場合を想定していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２８１７３１号公報
【特許文献２】特開２００２−５９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、減肉部からの直接の反射信号が得られない場合であっても減肉深さを推定することの可能な長尺部材の減肉深さ推定方法及び減肉深さ推定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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る長尺部材の減肉深さ推定方法の特徴は、長尺部材の端面に探触子を載置して超音波を送信し、長尺部材からの受信信号により減肉の深さを推定する方法において、前記端面上を走査して得られた受信信号から画像を生成し、この画像において、表示される遅れ信号から短線分を求め、前記長尺部材の側面からの反射信号が欠落する欠落部の上端を画像を用いて、又は、前記短線分の外側端を通る探触子の走査線と前記長尺部材の外側線との交点により特定し、前記短線分の延長線と前記側面に対向する他面とが交差する他面側交点を求め、この他面側交点と前記欠落部の上端とを結ぶ第一の線分を求め、前記短線分の内側端と探触子の走査位置とを結び及び／又は前記短線分の内側端を通り前記超音波の送信角度で傾斜する第二の線分を求め、前記第一の線分と前記第二の線分とが交差する交点を求め、この交点により前記減肉の深さを推定することにある。
【０００７】
ここで、長尺部材に入射した超音波の一部は、減肉部で反射する。図８に示すように、生成した画像上において、当該画像を用いて、又は、短線分Ｘの外側端Ｅ’を通る探触子の走査線ＳＥ’と長尺部材の外側線Ｒ１との交点により特定される欠落部Ｚの上端Ｑは、減肉Ｂの上端を示す。表示される遅れ信号Ｆから求めた短線分Ｘの延長線と長尺部材の側面Ｒ１に対向する他面Ｒ２とが交差する他面側交点Ｐと欠落部Ｚの上端Ｑとを結ぶ第一の線分ＰＱは、超音波の反射源となる減肉Ｂの傾きを示す。そして、短線分Ｘの内側端Ｅと探触子の走査位置Ｓとを結び及び／又は短線分Ｘの内側端Ｅを通り超音波の送信角度で傾斜する第二の線分ＳＥは、第一の線分ＰＱと交差する。この第一の線分ＰＱと第二の線分ＳＥとの交点Ｕは、長尺部材の側面Ｒ１からの最も離れた点であり、減肉Ｂにおける最深部の反射位置を示す。従って、この交点Ｕを求めることにより、減肉深さＤを推定することが可能となる。
【０００８】
前記長尺部材の一端に前記探触子を回転可能に取り付け、前記探触子を前記端面上で回転させると共に、各回転位置において前記端面上を走査するとよい。これにより、長尺部材の全周にわたって減肉深さを推定することができる。
【０００９】
前記探触子がフェーズドアレイ探触子であり、前記超音波を所定の送信角度範囲で送受信し、得られた受信信号から画像を生成するとよい。係る場合、前記フェーズドアレイ探触子における送受信の中心と前記端面の中心を一致させて前記フェーズドアレイ探触子を前記一端に取り付けると共に、これら一致した中心を基準に前記フェーズドアレイ探触子を回転させるとよい。これにより、長尺部材の周面に均等に超音波を送信することができ、より高精度に減肉深さを推定することができる。
【００１０】
上記いずれかに記載の方法において、前記超音波の送信角度を一定にして走査してもよく、前記超音波の送信角度を所定の送信角度範囲で変化させて走査してもよい。
【００１１】
前記長尺部材は前記端面が外部に露出した基礎ボルトであり、この基礎ボルトはネジ部と円筒部とを有するものであってもよい。このような構成の長尺部材においても減肉深さを推定することが可能である。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る長尺部材の減肉深さ推定装置の特徴は、長尺部材の端面に探触子を載置して超音波を送信し、長尺部材からの受信信号により減肉の深さを推定する構成において、前記探触子を前記端面上に取り付けると共に回転走査させるスキャナと、前記超音波の送受信を制御する制御装置と、得られた受信信号から画像を生成すると共に生成した画像を解析する画像処理装置と、前記画像を表示する表示装置とを備え、画像処理装置は、前記受信信号から画像を生成し、この画像において、表示される遅れ信号から短線分を求め、前記長尺部材の側面からの反射信号が欠落する欠落部の上端を画像を用いて、又は、前記短線分の外側端を通る探触子の走査線と前記長尺部材の外側線との交点により特定し、前記短線分の延長線と前記側面に対向する他面とが交差する他面側交点を求め、この他面側交点と前記欠落部の上端とを結ぶ第一の線分を求め、前記短線分の内側端と探触子の走査位置とを結び及び／又は前記短線分の内側端を通り前記超音波の送信角度で傾斜する第二の線分を求め、前記第一の線分と前記第二の線分とが交差する交点を求め、この交点により前記減肉の深さを推定することにある。
【発明の効果】
【００１３】
上記本発明に係る長尺部材の減肉深さ推定方法及び減肉深さ推定装置の特徴によれば、減肉部からの直接の反射信号が得られない場合であっても減肉深さを推定することが可能となった。
【００１４】
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る欠陥評価方法の評価対象となる基礎ボルト全体の概略図である。
【図２】基礎ボルトの頭部近傍の部分拡大図である。
【図３】本発明に係る欠陥評価装置のブロック図である。
【図４】スキャナの概略図である。
【図５】フェーズドアレイ探触子の電子的走査を説明する図である。
【図６】フェーズドアレイ探触子の回転走査を説明する図である。
【図７】リニアスキャンにおける減肉部からの遅れ信号を模式的に示す図である。
【図８】減肉深さの推定の原理を説明する図である。
【図９】セクタスキャンにおける減肉部からの遅れ信号を模式的に示す図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、模擬減肉を形成した第一〜第三試験体を示す図であり、（ｄ）は、模擬減肉の加工形状を示す図である。
【図１１】第一試験体のＳ−ｓｃａｎ画像における模擬部分減肉の深さ推定結果を示す図である。
【図１２】第二試験体のＳ−ｓｃａｎ画像における第一模擬部分減肉の深さ推定結果を示す図である。
【図１３】第二試験体のＳ−ｓｃａｎ画像における第二模擬部分減肉の深さ推定結果を示す図である。
【図１４】第三試験体のＳ−ｓｃａｎ画像における模擬全周減肉の深さ推定結果を示す図である。
【図１５】本発明のさらに他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、図１〜８を参照しながら、本発明の第一実施形態について詳しく説明する。
本発明に係る減肉深さ推定方法の対象となる長尺部材としては、例えば、図１に示す如き化学プラント、石油プラントや発電プラント等の構造体１００における基礎ボルト１０１が該当する。この基礎ボルト１０１の構造を例に以下説明する。
【００１７】
この基礎ボルト１０１は、図１，２に示すように、略円柱形を呈し、ネジ山を有するネジ部１０１ｂとネジ山を有しない円筒部１０１ｃとからなる。基礎ボルト１０１は、基礎台１０２に設けたスリーブ１０３を貫通し、グラウト１０４を介して基礎ボルト１０１の一端が露出するように設置される。そして、ベースプレート１０５及び座板１０６を取り付け、ナット１０７によりグラウト１０４に固定する。本発明は、外部に露出した基礎ボルト１０１の端面１０１ａより超音波を送受信し、グラウト１０４に埋設したネジ部１０１ｂ及び円筒部１０１ｃに形成された減肉部Ｂ１，Ｂ２の深さＤ１，Ｄ２を推定する。
【００１８】
図３に示すように、本発明に係る減肉深さ推定装置１は、大略、探触子としてフェーズドアレイ探触子２、制御装置３、画像処理装置４、表示装置５及び入力装置６を備える。フェーズドアレイ探触子２は、図４に示すスキャナ１０により超音波の送受信の中心Ｏ１と端面１０１ａの中心Ｏ２とを一致させて、基礎ボルト１０１の端面１０１ａに対し回転可能に取り付けられる。これにより、基礎ボルト１０１の周面に対して均一に超音波を伝搬させることができ、基礎ボルト１０１の全周にわたって減肉部Ｂの減肉深さＤを推定することができる。
【００１９】
フェーズドアレイ探触子２は、図５に示すように、探触子の各回転位置において、所定の送信角度、例えば軸心Ａに対し＋θ°〜−θ°の角度範囲内で基礎ボルトに対し電子的走査を行うことが可能である。このフェーズドアレイ探触子２を用いることで、超音波の送信角度を一定とするリニアスキャンと、超音波の送信角度を任意の角度範囲内で変化させるセクタスキャンとを選択して行うことができる。図６（ａ）に示すように、フェーズドアレイ探触子２は、所定位置から後述のスキャナ１０により、例えばφ°の間隔で基礎ボルト１０１の軸心Ａを基準に回転され、基礎ボルト１０１に対し３６０°回転走査を行う。
【００２０】
制御装置３は、図３に示すように、制御部３ａとパルサーレシーバー３ｂ及びカウンタ３ｃよりなる。制御部３ａは、パルサーレシーバー３ｂを制御し、パルサーレシーバー３ｂを介してフェーズドアレイ探触子２から所定の送信角度で超音波を送受信する。また、カウンタ３ｃはフェーズドアレイ探触子２の回転位置情報をエンコーダ１３ａより受信する。
【００２１】
電子的走査及び回転走査により得られた受信信号は、制御装置３を介して画像処理装置４に出力される。画像処理装置４は、パルサーレシーバー３ｂ及びカウンタ３ｃから入力される受信信号を処理し、Ｂ−ｓｃａｎ（Bearing scan）画像やＳ−ｓｃａｎ（Sectorial scan）画像を生成して、表示装置５に表示する。Ｂ−ｓｃａｎ画像は、探触子の回転位置における走査位置毎の受信信号の振幅をカラースケールに置き換えて、走査位置と伝搬時間により表示した断面画像である。この画像は、リニアスキャンの場合に生成される。Ｓ−ｓｃａｎ画像は、探触子の回転位置における角度毎の受信信号の振幅をカラースケールに置き換えて扇状に並べて表示した断面画像である。この画像は、セクタスキャンの場合に生成される。また、画像処理装置４は、生成した画像において、後述の手順により遅れ信号Ｆから減肉部Ｂの深さＤを推定する。
【００２２】
図４に示すように、スキャナ１０は、大略、第一フレーム１１、第二フレーム１２、回転抽出機構１３及び保持機構１４よりなる。第一、第二フレーム１１，１２は、略円筒形を呈し、互いに相対回転可能に嵌め合わされる。第一フレーム１１には貫通孔１５ａが設けられてあり、この貫通孔１５ａを介して一対の固定用ノブ１５，１５をナット１０７側面に押し当てて第一フレーム１１を回転不能に固定する。また、第二フレーム１２には長孔１６ｂが軸方向に設けられてあり、長孔１６ｂを介して一対の調整用ノブ１６，１６により第二フレーム１２の内側に保持フレーム１４ａが固定される。
【００２３】
回転抽出機構１３は、エンコーダ１３ａとピニオンギア１３ｂ及び円環状のラック１３ｃよりなる。エンコーダ１３ａは、第一フレーム１１の側面に取り付けてあり、ピニオンギア１３ｂが接続されている。円環状のラック１３ｃは、第二フレーム１２の下端に歯列を外面に向けて設けてあり、ピニオンギア１３ｂと噛合する。第二フレーム１２の回転はラック１３ｃからピニオンギア１３ｂに伝達し、エンコーダ１３ａに回転を与える。これにより、探触子の回転位置情報が得られる。
【００２４】
保持機構１４は、大略、保持フレーム１４ａと弾性部材１４ｂ及び保持部材１４ｃよりなる。保持フレーム１４ａは円板状を呈し、弾性部材としてバネ１４ｂを巻設した保持部材１４ｃが適宜間隔をおいて環状に設けられている。保持部材１４ｃの下端には、フェーズドアレイ探触子２周部を押圧するリング状の押圧部１４ｄが設けられている。第二フレーム１２の長孔１６ｂにより、保持フレーム１４ａは高さ調整が可能であり、基礎ボルト１０１の端面１０１ａにフェーズドアレイ探触子２を確実に接触させることができる。
【００２５】
次に、図７，８を参照しながら、減肉部Ｂの深さ推定の原理について説明する。
図７に、斜角リニアスキャンにおける減肉部Ｂから得られる遅れ信号Ｆを模式的に示す。同図（ｂ）に示す減肉部Ｂ’は、（ａ）に示す減肉部Ｂより浅い例を示す。遅れ信号とは、同一原因（減肉部）からの信号のうち伝搬経路が異なるため又は縦波から横波にモード変換して通常の伝搬時間から遅れて得られる信号をいう。
【００２６】
図７の符号Ｓ１〜Ｓ１０に例示する如く、基礎ボルト１０１の端面１０１ａから一定の送信角度で電子的に走査（リニアスキャン）すると、基礎ボルト１０１に入射した超音波の一部は側面Ｒ１の減肉部Ｂで反射し、基礎ボルト１０１の他面Ｒ２に反射し、往路と同じ経路で探触子へ伝搬する。このとき、断面画像上では、符号Ｍ１，Ｍ２の位置に遅れ信号Ｆ１，Ｆ２が現れる。遅れ信号Ｆ１は他面Ｒ２へ縦波で伝搬した場合の遅れ信号を示し、遅れ信号Ｆ２は他面Ｒ２へ縦波からモード変換した横波で伝搬した場合の遅れ信号を示す。同図に示すように、探触子の各走査位置Ｓと遅れ信号Ｆとを結び且つ超音波の送信角度で傾斜する各線分ＳＦは、遅れ信号Ｆが生じる超音波の伝搬時間を距離に換算して示したものであり、その線分ＳＦ上に減肉部Ｂが存在することが分かる。
【００２７】
減肉部Ｂが一定の傾きを有しているとすると、図７（ａ）（ｂ）に示すように、遅れ信号Ｆの傾きは、減肉が深くなるに従い減肉部Ｂに接近するように変化する。また、減肉部Ｂが他面Ｒ２まで達した場合（貫通）を仮定すると、基礎ボルト１０１を横切る超音波の伝搬時間は０となる。これらの考察から、減肉部Ｂの傾きを有する線分を他面Ｒ２まで延長した線Ｌ１と、遅れ信号Ｆの表示される傾きを有する線分を他面Ｒ２まで延長した線Ｌ２とは、他面Ｒ２上の点Ｐで交わる。この幾何学的位置関係により、遅れ信号Ｆから減肉深さＤを推定することができる。
【００２８】
ここで、画像上において遅れ信号Ｆから減肉深さＤを推定する手順について説明する。図８に、生成した画像における遅れ信号Ｆ等の受信信号を模式的に示す。
まず、画像に表示される遅れ信号Ｆから短線分Ｘを求めると共に、側面Ｒ１からの反射信号としてのネジ部１０１ｂからの反射信号Ｙが基礎ボルト１０１の減肉部Ｂにより欠落した画像上の反射信号Ｙの欠落部Ｚの上端Ｑを特定する。上端Ｑの特定は、生成された画像を用いて、例えば信号強度により行う。また、入力装置６を介して手動で設定することも可能である。この上端Ｑは、側面Ｒ１における減肉部Ｂの上端部を示す。次に、求めた短線分Ｘを延長した延長線が基礎ボルト１０１の他面Ｒ２と交わる他面側交点Ｐを求める。そして、この他面側交点Ｐと欠落部Ｚの上端Ｑとを結ぶ第一の線分ＰＱを求める。この第一線分ＰＱは、送信した超音波の反射源、すなわち減肉部の壁部（傾き）を示す。
【００２９】
また、基礎ボルト１０１の中心側に位置する短線分Ｘの内側端Ｅと探触子の走査位置Ｓとを結び且つ超音波の送信角度で傾斜する第二の線分ＳＥを求める。この第二線分ＳＥは、遅れ信号Ｆが生じる超音波の伝搬時間を距離に換算した線分ＳＦの内、基礎ボルト１０１の中心側に位置する線分を示す。よって、第一線分ＰＱと第二線分ＳＥとの交点Ｕは、基礎ボルト１０１の側面Ｒ１から最も離隔した点となり、減肉の最深位置を示す。従って、この交点Ｕにより減肉部Ｂの深さＤを求めることができる。
【００３０】
基礎ボルト１０１における減肉深さを推定する作業手順について、図４を参照しながら説明する。
まず、スキャナ１０をナット１０７に嵌合させて固定用ノブ１５により第一フレーム１１を回転不能に固定し、フェーズドアレイ探触子２を基礎ボルト１０１の端面１０１ａに取り付ける。この際、あらかじめ基礎ボルト１０１の端面１０１ａをグラインダーなどで平滑にしておき、超音波をフェーズドアレイ探触子２から基礎ボルトに伝搬させるための接触媒質（グリセリンペースト等）を塗布しておく。調整用ノブ１６によりバネ１４ｂの押圧力を調整し、押圧部１４ｄによりフェーズドアレイ探触子２を端面１０１ａに接触させる。
【００３１】
次に、フェーズドアレイ探触子２より超音波を所定角度範囲内で送信して電子的に走査し、その位置における受信信号を得ると共に、図３に示す画像処理装置４がＳ−ｓｃａｎ画像又はＢ−ｓｃａｎ画像を生成する。そして、スキャナ１０によりフェーズドアレイ探触子２を適宜角度で機械的に３６０°回転走査し、探触子の各回転位置での画像を順次生成する。この回転走査による探触子の位置情報は、エンコーダ１３ａの信号をカウンタ３ｃによりカウントすることで得られる。このエンコーダ１３ａの信号は、スキャナ１０の回転がその探触子の位置情報を伝えるためにピニオンギア１３ｂ、円環状のラック１３ｃを介してエンコーダ１３ａに回転を与えることで生じる。このようにして生成した画像から、上述の如く減肉部Ｂの深さＤを推定する。
【００３２】
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態において、上述の実施形態と同様の部材には同一の符号を附してある。
第一実施形態では、超音波の送信角度を一定としてリニアスキャンを行ったが、第二実施形態では、超音波の送信角度を所定の角度範囲内で変化させるセクタスキャンを行う。
【００３３】
セクタスキャンの場合、図９に示すように、超音波の送信位置Ｓは１点となる。また、超音波の送信角度は、例えば図５に示すように、軸心Ａに対し＋θ°〜−θ°の角度範囲内で可変とする。そのため、符号Ｐ’及びＰ’’で示す他面側交点は、他面Ｒ２上で異なる点となる。これにより、第一線分としての線分Ｐ’Ｑ及び線分Ｐ’’Ｑは、減肉部Ｂの傾きを有する線分ＰＱに対しズレが生じる。この点、送信角度を一定とするリニアスキャンと相違する。
【００３４】
しかし、線分Ｐ’Ｑ及び線分Ｐ’’Ｑは、いずれも上端Ｑを基点とするので、上端Ｑに近接するほど線分ＰＱに対するズレは小さくなる。そして、第二線分ＳＥとの交点Ｕは、通常上端Ｑ側（側面Ｒ１側）に位置する。よって、このズレによる減肉深さＤの推定に与える影響は小さい。従って、セクタスキャンの場合も、上記と同様の手順で、交点Ｕにより減肉部Ｂの深さＤを推定することができる。
【００３５】
また、セクタスキャンの場合、上述の如く所定の角度範囲内で超音波を扇状に送信する。そのため、探触子の各回転位置において、基礎ボルト１０１の周面に対し超音波を送信させることができ、一度のセクタ走査で基礎ボルト１０１の側面Ｒ１及び他面Ｒ２双方の減肉を検出し、減肉深さＤを推定することができる。また、生成されるＳ−ｓｃａｎ画像は、減肉Ｂの深さＤや位置等を視覚的に把握しやすい。これらの点で第二実施形態が優れている。 
【００３６】
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。本実施形態では、主に基礎ボルト１０１の円筒部１０１ｃに形成された減肉の減肉深さを推定する。円筒部１０１ｃでは、側面からの反射信号が微弱な場合があり、係る場合、微弱な反射信号と減肉により反射信号が欠落した欠落部Ｚとの差異が画像上で不明瞭となる。
【００３７】
そこで、本実施形態では、図７〜９に示すように、短線分Ｘの外側端Ｅ’を通る探触子の走査線ＳＥ’と基礎ボルト１０１の側面Ｒ１を示す外側線との交点により欠落部Ｚの上端Ｑを特定する。上述したように、各線分ＳＦは減肉部Ｂにより遅れ信号Ｆが生じる超音波の伝搬時間を距離に換算した線分（走査線）であり、短線分Ｘの外側端Ｅ’を通る走査線ＳＥ’は、線分ＳＦの内、基礎ボルト１０１の中心側から最も離隔した走査線を示す。すなわち、外側線としての側面Ｒ１との交点は減肉部Ｂの上端を示し、この交点が欠落部Ｚの上端Ｑとなる。従って、円筒部１０１ｃからの反射信号が微弱又は検出困難な場合であっても、画像上で減肉部Ｂの上端を特定することができ、減肉深さＤの推定が可能となる。なお、この上端Ｑの特定は、上記各実施形態にも適用可能であり、欠落部Ｚの明瞭さに応じて適宜行うとよい。
【００３８】
ここで、発明者らは、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す第一〜第三試験体Ｔ１〜Ｔ３を製作し、これら試験体Ｔ１〜Ｔ３を用いてセクタスキャンを行いＳ−ｓｃａｎ画像にて本手法の有効性を確認した。
【００３９】
図１０（ａ）は、長尺部材１０１’の端面１０１’ａから模擬減肉中心（最深部）までの距離（深さ）７０ｍｍ、模擬減肉の最深部の深さ５ｍｍとした部分減肉Ｂｔ１をネジ部１０１’ｂに形成した第一試験体Ｔ１を示す。同図（ｂ）は、同距離（深さ）７０ｍｍ、同深さ１０ｍｍの第一部分減肉Ｂｔ２及び同距離（深さ）１００ｍｍ、同深さ５ｍｍの第二部分減肉Ｂｔ３をネジ部１０１’ｂに形成した第二試験体Ｔ２を示す。同図（ｃ）は、同距離（深さ）１４０ｍｍ、同深さ５ｍｍの全周減肉Ｂｔ４を円筒部１０１’ｃに形成した第三試験体Ｔ３を示す。なお、模擬部分減肉は、同図（ｄ）に示す如く、グラインダにより長尺部材１０１’の半周分を加工して形成した。
【００４０】
図１１は、第一試験体Ｔ１の部分減肉Ｂｔ１の減肉深さ推定結果を示す。図１２は、第二試験体Ｔ２の第一部分減肉Ｂｔ２の深さ推定結果を示す。図１３は、第二試験体Ｔ２の第二部分減肉Ｂｔ３の減肉深さ推定結果を示す。図１４は、第三試験体Ｔ３の全周減肉Ｂｔ４の減肉深さ推定結果を示す。なお、各Ｓ−ｓｃａｎ画像右側の画像は、試験体の模擬減肉近傍を示す。各図に示すように、いずれの試験体Ｔ１〜Ｔ３においても、模擬減肉Ｂｔ１〜Ｂｔ４の減肉深さＤ及び減肉位置（端面からの距離）を推定することが可能であることが確認できた。
【００４１】
最後に、本発明の他の実施形態の可能性について言及する。
上記各実施形態において、探触子としてフェーズドアレイ探触子２を用いて電子的走査を行ったが、これに限られるものではない。例えば、図１５（ａ）に示すように、リニアスキャンに代えて、斜角超音波探触子２’を端面１０１ａ上で水平移動させる移動機構により機械的に移動させて走査してもよい。また、セクタスキャンに代えて、例えば同図（ｂ）の如く、送信角度（屈折角度）を調整可能な可変角探触子２’’により機械的に扇状に走査することも可能である。また、スイッチ装置等により電気的に扇状に走査してもよい。
【００４２】
上記各実施形態において、フェーズドアレイ探触子２における送受信の中心Ｏ１及び端面１０１ａの中心Ｏ２を基礎ボルト１０１の軸心Ａと一致させて走査した。しかし、中心Ｏ１，Ｏ２を一致させる場合の他、例えば中心Ｏ１，Ｏ２を一致させずに端面１０１ａの中心Ｏ２と異なる点を基準に回転走査することも可能である。ただし、基礎ボルト１０１の周面へ均等に超音波を伝搬させることが困難となり、画像処理が複雑となるため、上記各実施形態が優れている。
【００４３】
上記各実施形態において、第二の線分ＳＥは、短線分Ｘの内側端Ｅと探触子の走査位置Ｓとを結び且つ超音波の送信角度で傾斜する線分として求めた。しかし、第二の線分ＳＥは、下記条件１，２の少なくとも一方を満たす線分であればよい。条件１，２の各線分は、いずれも遅れ信号Ｆを生じる超音波の走査線の内、基礎ボルト１０１の中心側に位置する走査線を示す。よって、いずれかの条件を満たす当該線分を用いて減肉深さＤを推定することができる。
条件１：短線分Ｘの内側端Ｅと探触子の走査位置Ｓとを結ぶ線分
条件２：短線分Ｘの内側端Ｅを通り超音波の送信角度で傾斜する線分
【００４４】
上記各実施形態において、保持機構及び回転抽出機構は一例に過ぎず、探触子を端面に押圧し確実に接触させると共に回転走査可能な構成であれば特に限定されるものではない。また、長尺部材は埋設している基礎ボルトに限られるものではなく、一端側から超音波を入射可能なものであれば適用可能である。
【００４５】
上記各実施形態において、短線分Ｘを求める遅れ信号は、縦波による遅れ信号Ｆ１又はモード変換した横波による遅れ信号Ｆ２のいずれであってもよい。例えば、画像上でより明瞭に現れた遅れ信号から短線分Ｘを求め、減肉深さＤを推定するとよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、長尺部材の端面に探触子を載置して超音波を送信し、長尺部材からの受信信号により減肉の深さを推定する長尺部材の減肉深さ推定方法及び減肉深さ推定装置として利用することができる。また、略円筒形の基礎ボルトの他、角形や楕円形状等の長尺部材においても適用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１：減肉深さ推定装置、２：フェーズドアレイ探触子（探触子）、３：制御装置、３ａ：制御部、３ｂ：パルサーレシーバー、３ｃ：カウンタ、４：画像処理装置（ＰＣ）、５：表示装置、６：入力装置、１０：スキャナ、１１：第一フレーム、１２：第二フレーム、１３：回転抽出機構、１３ａ：エンコーダ、１３ｂ：ピニオンギア、１３ｃ：ラック、１４：保持機構、１４ａ：保持フレーム、１４ｂ：弾性部材、１４ｃ：保持部材、１４ｄ：押圧部、１５：固定用ノブ、１５ａ：貫通孔、１６：調整用ノブ、１６ａ：貫通孔、１６ｂ：長孔、１００：構造体、１０１：基礎ボルト（長尺部材）、１０１ａ：端面、１０１ｂ：ネジ部、１０１ｃ：円筒部、１０２：基礎台、１０３：スリーブ、１０４：グラウト、１０５：ベースプレート、１０６：座板、１０７：ナット、Ａ：軸心、Ｂ：減肉部、Ｄ：減肉深さ、Ｆ：遅れ信号、Ｅ：内側端、Ｅ’：外側端、Ｏ１：送受信中心、Ｏ２：端面中心、Ｐ：他面側交点、ＰＱ：第一の線分、Ｑ：上端、Ｒ１：側面（外側線）、Ｒ２：他面、Ｓ：走査位置、ＳＥ：第二の線分、ＳＥ’：走査線、Ｕ：交点、Ｘ：短線分、Ｙ：反射信号、Ｚ：欠落部
【図１】
2011252708.tif 000003
【図２】
2011252708.tif 000004
【図３】
2011252708.tif 000005
【図４】
2011252708.tif 000006
【図５】
2011252708.tif 000007
【図６】
2011252708.tif 000008
【図７】
2011252708.tif 000009
【図８】
2011252708.tif 000010
【図９】
2011252708.tif 000011
【図１０】
2011252708.tif 000012
【図１５】
2011252708.tif 000013
【図１１】
2011252708.tif 000014
【図１２】
2011252708.tif 000015
【図１３】
2011252708.tif 000016
【図１４】
2011252708.tif 000017