(57)【要約】【課題】測定物の表面に沿わせつつ、２つの振動子の間で超音波が伝搬することを低減して測定物の肉厚測定やきず検出を高い精度で行うことができる２振動子探触子、測定検出システム、および測定検出方法を提供する。【解決手段】本発明にかかる探触子１００は、第１振動子１０６と第２振動子１０８とを有する２振動子探触子であって、全体として可撓性を有するシート状に形成されていて、第１振動子と第２振動子との間には空隙１１０が設けられていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの振動子を有する２振動子探触子であって、
全体として可撓性を有するシート状に形成されていて、
前記２つの振動子の間には空隙が設けられていることを特徴とする２振動子探触子。
【請求項２】
前記２つの振動子の背面には、該背面同士を連結する吸音性材料が取付けられていることを特徴とする請求項１に記載の２振動子探触子。
【請求項３】
前記２つの振動子の前面には、柔軟性を有する前面層が取付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の２振動子探触子。
【請求項４】
２つの振動子を有し、全体として可撓性を有するシート状に形成されていて、前記２つの振動子の間には空隙が設けられていて、前記２つの振動子の前面には柔軟性を有する前面層が取付けられている２振動子探触子を用いて、
前記２振動子探触子は、測定物の肉厚測定またはきず検出を行う信号処理部に接続されていて、
前記２つの振動子は、超音波を発信および受信する第１振動子と、超音波を受信する第２振動子とを含み、
前記第１振動子は、前記前面層を介して前記測定物に超音波を入射し、該前面層と該測定物との第１界面で反射した第１超音波エコーを受信し、
前記第２振動子は、前記第１振動子から前記測定物に入射され、該測定物の第２界面で反射した第２超音波エコーを受信し、
前記信号処理部は、前記第１超音波エコーの受信時間からカウントを開始し前記第２超音波エコーの受信時間でカウントを終了し、該カウントで得られた値に基づいて、前記測定物の肉厚測定またはきず検出を行うことを特徴とする測定検出システム。
【請求項５】
第１振動子と第２振動子を有する２振動子探触子を用いて測定物の肉厚測定またはきず検出を行う測定検出方法であって、
２つの振動子のそれぞれの前面に取付けられた柔軟性を有する前面層を測定物の表面に押し付けるステップと、
第１振動子から前記前面層を介して前記測定物に超音波を入射し、該前面層と該測定物との第１界面で反射した第１超音波エコーを前記第１振動子で受信するステップと、
前記第１振動子から前記測定物に入射され、該測定物の第２界面で反射した第２超音波エコーを前記第２振動子で受信するステップと、
前記第１超音波エコーの受信時間からカウントを開始し前記第２超音波エコーの受信時間でカウントを終了し、該カウントで得られた値に基づいて、前記測定物の肉厚測定またはきず検出を行うステップとを含むことを特徴とする測定検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの振動子を有する２振動子探触子、測定検出システム、および測定検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２振動子探触子は、例えば測定物の肉厚測定やきず検出のために超音波測定を行う。なお測定物のきずとは、測定物に内在するき裂等である。２振動子探触子では、超音波の発信と受信とを異なる振動子で行っていて、発信側振動子が発生した超音波を測定物に入射させ、測定物の界面で反射した超音波エコーを受信側振動子で受信している。測定物の界面とは、肉厚測定を行う場合には測定物の底面であり、きず検出を行う場合には測定物のきずが存在する箇所となる。なお測定物の肉厚は、受信側振動子で受信された超音波エコーの受信時間に、測定物内での材料音速を乗じることで算出される。
【０００３】
このため、２振動子探触子では、発信側振動子で発生した超音波が２振動子探触子の内部を伝搬して受信側振動子で受信されてしまうと、測定物の界面で反射した超音波エコーの検出精度が低くなる。この対策として、２つの振動子の間に隔壁板を設けることで、超音波が２振動子探触子の内部を伝搬して受信側振動子で受信されることを低減した製品が市販されている。
【０００４】
一方、従来の探触子は円筒状の筐体に収納された構成が主であった。これに対して特許文献１には、１振動子探触子であるが、超音波探触子を可撓性のあるシート状に形成することで、被検体（測定物）に密着させやすいようにした技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録３１９１２５３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、２振動子探触子をシート状に形成した場合、２つの振動子の間に物理的な隔壁板を設けても、隔壁板の上側または下側を通じて発信側から受信側に超音波が伝搬してしまう。このためノイズが大きく、肉厚測定やきず検出の精度が著しく低下してしまうという問題がある。
【０００７】
また、２つの振動子の間に物理的な隔壁板を設けると、２振動子探触子をシート状に形成したとしても可撓性が損なわれてしまう。このため、測定物が配管のような曲面を有する場合、シート状の２振動子探触子を測定物の表面に沿わせることが困難となる。その結果、２振動子探触子と測定物の表面との間に空気層が形成され易くなり、超音波の伝搬が妨げられ、測定物の肉厚測定やきず検出の精度が低くなる。
【０００８】
なお、特許文献１に記載の技術は、単に、１振動子探触子を可撓性のあるシート状に形成したものに過ぎず、２振動子探触子をシート状に形成した場合に、発信側から受信側に超音波が伝搬してしまう点についての知見は開示されていない。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑み、測定物の表面に沿わせつつ、２つの振動子の間で超音波が伝搬することを低減して測定物の肉厚測定やきず検出を高い精度で行うことができる２振動子探触子、測定検出システム、および測定検出方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明にかかる２振動子探触子の代表的な構成は、２つの振動子を有する２振動子探触子であって、全体として可撓性を有するシート状に形成されていて、２つの振動子の間には空隙が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
上記構成では、２振動子探触子が全体として可撓性を有するシート状に形成されている。また、２つの振動子の間は物理的な隔壁板ではなく、空隙により隔てられているため、２振動子探触子の全体の可撓性を損なうこともない。このため、超音波を用いて測定物の肉厚測定やきず検出を行う場合、測定物が配管のような曲面を有する形状であっても、２振動子探触子を測定物の表面に沿わせることができる。なお２振動子探触子は、測定物の表面に沿わせる程度に全体として可撓性を有すればよいため、振動素子が小さければ、素子自体が可撓性を有する必要はない。
【００１２】
さらに上記構成では、２つの振動子の間が空隙によって隔てられているため、一方の振動子（発信側振動子）で発生した超音波が２振動子探触子の内部を伝搬して他方の振動子（受信側振動子）で受信されることを低減できる。よって、受信側振動子は、測定物の界面で反射した超音波エコーを精度よく検出できる。これらのことから、測定物の表面に沿わせつつ、測定物の肉厚測定やきず検出を高い精度で行うことができるシート状の２振動子探触子を提供することができる。
【００１３】
上記の２つの振動子の背面には、背面同士を連結する吸音性材料が取付けられているとよい。ここで、発信側振動子で発生した超音波が、発信側振動子の背面から受信側振動子に伝搬される場合があり得る。このような場合、測定物の肉厚測定やきず検出の精度が低くなる。そこで上記構成では、２つの振動子の背面を吸音性材料で連結している。このため、第１振動子と第２振動子の位置関係を一定に保ちつつも、第１振動子から第２振動子に伝搬する超音波は吸収することができる。よって、測定物の肉厚測定やきず検出を高い精度で行うことができる。なお吸音性材料としては、吸音性と可撓性を兼ね備えた材料が好ましく、例としてコルク、シリコンスポンジ、スポンジゴムなどの多孔質材料などを用いてよい。
【００１４】
上記の２つの振動子の前面には、柔軟性を有する前面層が取付けられているとよい。従来の２振動子探触子は、測定物の表面との接触面が柔軟性を有していないため、接触面で空気層が生じないように水、油、グリセリンなどの液体を接触媒質として測定物の表面に塗布する必要がある。そこで上記構成では、２つの振動子の前面に柔軟性を有する前面層を取付けている。前面層は、柔軟性を有するので、測定物の表面の凹凸に追従して変形し表面の凹凸に密着でき、これにより接触媒質が不要となる。なお柔軟性とは、可撓性よりも柔らかくて、測定物の表面の凹凸に追従する密着性を有する性質をいう。よって、測定物の表面と前面層との間に空気層が形成されず、超音波の伝搬が妨げられないため、測定物の肉厚測定やきず検出を高い精度で行うことができる。
【００１５】
また柔軟性を有する前面層は、従来、接触媒質として測定物の表面に塗布される例えば水、油、グリセリンなどの液体、あるいはジェルと比べると流動性がない。このため、２つの振動子の前面に前面層を取付けた場合、前面層は、液体やジェルと異なり、２つの振動子の間を隔てる空隙を埋めることがなく、空隙を維持することができる。さらに前面層は、液体やジェルと異なり、測定物の表面に塗布したり測定後に拭き取ったりする手間がなく、また、長期間にわたって測定する場合にも蒸発や流失したりしないため耐久性もよい。
【００１６】
本発明にかかる測定検出システムの代表的な構成は、２つの振動子を有し、全体として可撓性を有するシート状に形成されていて、２つの振動子の間には空隙が設けられていて、２つの振動子の前面には柔軟性を有する前面層が取付けられている２振動子探触子を用いて、上記の２振動子探触子は、測定物の肉厚測定またはきず検出を行う信号処理部に接続されていて、２つの振動子は、超音波を発信および受信する第１振動子と、超音波を受信する第２振動子とを含み、第１振動子は、前面層を介して測定物に超音波を入射し、前面層と測定物との第１界面で反射した第１超音波エコーを受信し、第２振動子は、第１振動子から測定物に入射され、測定物の第２界面で反射した第２超音波エコーを受信し、信号処理部は、第１超音波エコーの受信時間からカウントを開始し第２超音波エコーの受信時間でカウントを終了し、カウントで得られた値に基づいて、測定物の肉厚測定またはきず検出を行うとよい。
【００１７】
２つの振動子の前面に取付けられた前面層は、柔軟性を有するため、測定物の肉厚測定またはきず検出を行う際に測定物の表面に押し付けられると、その加圧力に応じて厚みが変化する。つまり第１超音波エコーの受信時間は、加圧力に応じて変化する前面層の厚みに依存してしまう。そこで上記構成では、前面層の厚みに依存する第１超音波エコーの受信時間からカウントを開始し第２超音波エコーの受信時間でカウントを終了している。このため、カウントすることで得られた値は、超音波が測定物内を伝搬していた時間（測定物の第１界面と第２界面とを往復する時間）となり、測定物の表面に押し付けられて変化する前面層の厚みに依存していない。ここで第１界面は、前面層と測定物との界面すなわち測定物の表面である。また第２界面は、測定物の底面あるいは測定物のきずが存在する箇所である。よって、カウントすることで得られた値に、測定物内での材料音速を乗じた値の半分が、測定物の第１界面から底面までの距離すなわち測定物の肉厚、または、測定物の第１界面からきずが存在する箇所までの距離となる。なお測定物の第１界面からきずが存在する箇所までの距離が得られることは、きずを検出することと同等である。したがって、測定物の表面に押し付けられて前面層の厚みが変化した場合であっても、測定物の肉厚測定またはきず検出を高い精度で行うことができる。
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明にかかる測定検出方法の代表的な構成は、第１振動子と第２振動子を有する２振動子探触子を用いて測定物の肉厚測定またはきず検出を行う測定検出方法であって、２つの振動子のそれぞれの前面に取付けられた柔軟性を有する前面層を測定物の表面に押し付けるステップと、第１振動子から前面層を介して測定物に超音波を入射し、前面層と測定物との第１界面で反射した第１超音波エコーを第１振動子で受信するステップと、第１振動子から測定物に入射され、測定物の第２界面で反射した第２超音波エコーを第２振動子で受信するステップと、第１超音波エコーの受信時間からカウントを開始し第２超音波エコーの受信時間でカウントを終了し、カウントで得られた値に基づいて、測定物の肉厚測定またはきず検出を行うステップとを含むことを特徴とする。
【００１９】
ここで前面層は、柔軟性を有するため、測定物の肉厚測定またはきず検出を行う際に測定物の表面に押し付けられると、その加圧力に応じて厚みが変化する。つまり第１超音波エコーの受信時間は、加圧力に応じて変化する前面層の厚みに依存してしまう。そこで上記方法では、第１超音波エコーの受信時間からカウントを開始し第２超音波エコーの受信時間でカウントを終了している。このため、カウントすることで得られた値は、超音波が測定物内を伝搬していた時間となり、前面層の厚みに依存していない。したがって、測定物の表面に押し付けられて前面層の厚みが変化した場合であっても、カウントすることで得られた値を用いることで、測定物の肉厚測定またはきず検出を高い精度で行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、測定物の表面に沿わせつつ、２つの振動子の間で超音波が伝搬することを低減して測定物の肉厚測定やきず検出を高い精度で行うことができる２振動子探触子、測定検出システム、および測定検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態における２振動子探触子の概略構成を示す図である。
【図２】比較例の２振動子探触子の断面を示す図である。
【図３】図１の２振動子探触子の使用状態を示す図である。
【図４】図１の２振動子探触子を用いた測定検出システムの機能ブロック図である。
【図５】図１の２振動子探触子の前面層の加圧力に応じた厚みの変化を示す図である。
【図６】図４の測定検出システムの処理を示すフローチャートである。
【図７】図４の測定検出システムの信号処理部の動作シーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態における２振動子探触子（以下、探触子１００）の概略構成を示す図である。図１（ａ）および図１（ｂ）は、探触子１００の上面および側面をそれぞれ示す図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。ただし、図１（ａ）では、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示す背面材１０２を省略している。
【００２４】
探触子１００は、例えば配管などの測定物１０４（図３（ｂ）参照）の減肉を検出するために、超音波により測定物１０４の肉厚を測定する。探触子１００は、全体として可撓性を有するシート状に形成されていて、図１（ａ）に示すように、２つの振動子である第１振動子１０６および第２振動子１０８を有する。また、第１振動子１０６と第２振動子１０８の間には空隙１１０が設けられていて、２つの振動子の間が空隙１１０によって隔てられている。
【００２５】
第１振動子１０６は、発信側の振動子であって、同軸ケーブル１１２ａから引き出された＋側電極１１４ａが接続され、−側電極１１６ａが電極１１８を介して電気的に接続されている。第２振動子１０８は、受信側の振動子であって、同軸ケーブル１１２ｂから引き出された＋側電極１１４ｂが接続され、−側電極１１６ｂが電極１１８を介して電気的に接続されている。
【００２６】
第１振動子１０６の前面１２０ａ、第２振動子１０８の前面１２０ｂには、図１（ｃ）に示すように、前面層１２２がそれぞれ取付けられている。なお前面１２０ａ、１２０ｂは、測定物１０４に対向する側の面である。前面層１２２は、測定物１０４の肉厚を測定する際に、測定物１０４の表面に押し付けられる。
【００２７】
前面層１２２は、柔軟性を有していて、測定物１０４の表面に押し付けられると、測定物１０４の表面の凹凸に追従して変形し表面の凹凸に密着する。なお柔軟性とは、可撓性よりも柔らかくて、測定物１０４の表面の凹凸に追従する密着性を有する性質をいう。このため、測定物１０４の表面と前面層１２２との間には空気層が形成されず、超音波の伝搬が妨げられない。
【００２８】
このように探触子１００では、前面層１２２を取付けることで、従来、測定物１０４の表面に塗布される接触媒質例えば水、油、グリセリンなどの液体、あるいはジェルが不要となる。また前面層１２２は、液体やジェルと異なり流動性がない。このため、探触子１００では、前面層１２２を取付けた状態であっても、第１振動子１０６と第２振動子１０８との間を隔てる空隙１１０を埋めることがなく、空隙１１０を維持できる。さらに前面層１２２は、液体やジェルと異なり、測定物１０４の表面に塗布したり測定後に拭き取ったりする手間がなく、また、長期間にわたって測定する場合にも蒸発や流失したりしないため耐久性もよい。
【００２９】
また第１振動子１０６の背面１２４ａ、第２振動子の背面１２４ｂには、図１（ｃ）に示すように、背面１２４ａ、１２４ｂ同士を連結する背面材１０２が取付けられている。なお背面１２４ａ、１２４ｂは、測定物１０４に対向しない面（測定物１０４に対して反対側の面）である。背面材１０２は、吸音性材料から形成されている。吸音性材料としては、吸音性と可撓性を兼ね備えた材料が好ましく、ここではコルク、シリコンスポンジ、スポンジゴムなどの多孔質材料を用いている。
【００３０】
図２は、比較例の探触子２００の断面を示す図である。なお図中の探触子２００の断面は、図１（ｃ）に示す探触子１００のＡ−Ａ断面に対応させて示している。探触子２００は、シート状に形成されていて、発信側の振動子２０２と受信側の振動子２０４との間に隔壁板２０６が設けられている。また、２つの振動子２０２、２０４は、図示のようにモールド樹脂２０８によって覆われている。
【００３１】
比較例では、２つの振動子２０２、２０４の間に物理的な隔壁板２０６が設けられているため、探触子２００をシート状に形成したとしても可撓性が損なわれる。このため、図３（ｂ）に示すように測定物１０４が曲面を有する配管などである場合、探触子２００を測定物１０４の表面に沿わせることが困難となる。したがって、探触子２００では、測定物１０４の表面との間に空気層が形成され易くなり、超音波の伝搬が妨げられ、測定物１０４の肉厚の測定精度が低くなる。
【００３２】
また探触子２００は、２つの振動子２０２、２０４の間に物理的な隔壁板２０６を設けているものの、シート状に形成されている。このため、探触子２００では、隔壁板２０６の上側または下側を通じて発信側の振動子２０２から受信側の振動子２０４に超音波２１０、２１２が伝搬してしまう。よって、探触子２００を用いて測定物１０４の肉厚を測定すると、ノイズが大きく、測定精度が著しく低下してしまう。
【００３３】
図３は、図１の探触子１００の使用状態を示す図である。探触子１００は、全体として可撓性を有するシート状に形成されている。そのため、探触子１００は、図３（ａ）に示すように作業者の指１２６でも簡単に曲げることが可能であって、曲げられたときにシート状の状態を維持できる。
【００３４】
このため、探触子１００では、超音波を用いて測定物１０４の肉厚を測定する場合、図３（ｂ）に示すように測定物１０４が配管のような曲面を有する形状であっても、測定物１０４の表面に沿わせることができる。したがって、探触子１００では、測定物１０４の表面との間に空気層が形成され難くなり、超音波の伝搬が妨げられない。
【００３５】
また探触子１００は、シート状であるため、図３（ｂ）に示すように磁石１２８を用いて測定物１０４の表面に容易に設置可能である。なお探触子１００は、両面テープで貼り付けてもよいし、探触子１００の外側からテープで貼ってもよい。
【００３６】
また、探触子１００は、図１（ｃ）に示すように第１振動子１０６と第２振動子１０８との間が、比較例で示した隔壁板２０６（図２参照）とは異なり、空隙１１０により隔てられている。このため、探触子１００では、全体の可撓性を損なうこともなく、さらに、第１振動子１０６で発生した超音波が探触子１００の内部を伝搬して、第２振動子１０８で受信されることも低減できる。
【００３７】
さらに探触子１００では、第１振動子１０６の背面１２４ａと第２振動子１０８の背面１２４ｂとが吸音性材料からなる背面材１０２で連結されている。このため、第１振動子１０６と第２振動子１０８の位置関係を一定に保ちつつも、第１振動子１０６から第２振動子１０８に伝搬する超音波は吸収することができる。
【００３８】
したがって、探触子１００によれば、測定物１０４の表面に沿わせつつ、２つの振動子の間で超音波が伝搬することを低減できる。このため、探触子１００を用いることで、測定物１０４の肉厚を高い精度で測定できる。
【００３９】
図４は、図１の探触子１００を用いた測定検出システム１３０の機能ブロック図である。測定検出システム１３０は、図示のように、探触子１００と、パルスジェネレータ１３２と、信号処理部１３４とを備える。パルスジェネレータ１３２は、同軸ケーブル１１２ａを介して第１振動子１０６に電気的に接続されていて、第１振動子１０６にパルス電流を印加する。
【００４０】
信号処理部１３４は、同軸ケーブル１１２ａ、１１２ｂを介して第１振動子１０６、第２振動子１０８に電気的に接続されていて各種信号を処理する。信号処理部１３４は、第１振動子１０６に接続された第１増幅器１３６および第１検知部１３８と、第２振動子１０８に接続された第２増幅器１４０および第２検知部１４２と、第１検知部１３８および第２検知部１４２に接続された演算部１４４とを有する。
【００４１】
ここで図５を参照して第１増幅器１３６の機能について説明する。図５は、図１の探触子１００の前面層１２２の加圧力に応じた厚みの変化を示す図である。図５（ａ）、図５（ｂ）の左側は、第１振動子１０６の前面１２０ａに取付けられた前面層１２２への加圧力がＰａ、Ｐｂであるときの前面層１２２の状態をそれぞれ示している。なお加圧力Ｐｂは、加圧力Ｐａよりも大きい。図５（ａ）、図５（ｂ）の右側は、加圧力Ｐａ、Ｐｂであるとき、同軸ケーブル１１２ａを介して第１増幅器１３６が取得した信号の波形をそれぞれ示している。
【００４２】
前面層１２２は、柔軟性を有するため、測定物１０４の肉厚を測定する際に測定物１０４の表面１４６に押し付けられると、その加圧力に応じて厚みが変化する。なお測定物１０４の表面１４６は、前面層１２２と測定物１０４との第１界面となっている。
【００４３】
前面層１２２は、図５（ａ）に示す加圧力Ｐａを受けた状態で厚みがＬａとなっている。この状態で第１振動子１０６にパルス電流が印加されると、第１振動子１０６は、超音波を発生する。第１増幅器１３６は、まず、超音波の発生に伴う送信パルスＴを取得する。
【００４４】
第１振動子１０６で発生した超音波は、第１振動子１０６の前面１２０ａから前面層１２２に入射され、測定物１０４の表面１４６で反射して第１超音波エコーＳとなる。そして第１振動子１０６は、第１超音波エコーＳを受信する。つまり、第１振動子１０６は、発信側の振動子として超音波を発信するだけでなく、第１超音波エコーＳを受信する。
【００４５】
第１振動子１０６は、到達した超音波で変形して抵抗が変化する。第１増幅器１３６は、第１振動子１０６の抵抗の変化を受けて、図５（ａ）の第１超音波エコーＳを示す信号を取得しこれを増幅する。ここで、第１増幅器１３６が送信パルスＴを取得してから第１超音波エコーＳを示す信号を取得するまでにかかる時間ｔａは、前面層１２２の厚みＬａに依存する。すなわち、時間ｔａは、超音波が前面層１２２内を伝搬していた時間であり、第１振動子１０６の前面１２０ａと測定物１０４の表面１４６とを往復する時間となる。よって、前面層１２２の厚みＬａは、時間ｔａに前面層１２２の材料音速を乗じてこれを半分にした値となる。
【００４６】
一方、加圧力Ｐａよりも大きい加圧力Ｐｂを受けると、前面層１２２は、図５（ｂ）に示すように、厚さＬｂとなり、図５（ａ）に示す厚さＬａよりも小さくなる。このため、この状態で第１振動子１０６が超音波を発生すると、第１増幅器１３６が送信パルスＴを取得してから第１超音波エコーＳを示す信号を取得するまでにかかる時間ｔｂは、図５（ｂ）に示すように、時間ｔａよりも小さくなる。また前面層１２２の厚みＬｂを算出する場合には、時間ｔｂに前面層１２２の材料音速を乗じてこれを半分にすればよい。
【００４７】
ただし、測定物１０４の肉厚を測定する際、加圧力に応じて変化する前面層１２２の厚みをその都度算出することは、測定の手間を増やすことに他ならない。そこで測定検出システム１３０では、測定物１０４の表面１４６に押し付けられて変化する前面層１２２の厚みに依存しない測定検出方法を採用した。以下、図６、図７を参照して本実施形態に係る測定検出システム１３０および測定検出方法により肉厚を測定する場合について説明する。
【００４８】
図６は、図４の測定検出システム１３０の処理を示すフローチャートである。図７は、図４の測定検出システム１３０の信号処理部１３４の動作シーケンス図である。図７のＡ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥは、第１増幅器１３６、第１検知部１３８、第２増幅器１４０、第２検知部１４２および演算部１４４の機能をそれぞれ説明する図である。
【００４９】
まず、測定検出システム１３０では、例えば図３（ｂ）に示す磁石１２８を用いて測定物１０４に探触子１００を設置する（ステップＳ１００）。探触子１００は、上記したように、第１振動子１０６と第２振動子１０８との間が空隙１１０により隔てられていて、全体として可撓性を有するシート状に形成されている。このため、ステップＳ１００では、測定物１０４が曲面を有する形状であっても、測定物１０４の表面１４６（図５参照）に探触子１００を沿わせることができる。
【００５０】
つぎに、パルスジェネレータ１３２が第１振動子１０６にパルス電流を印加すると、第１振動子１０６は、超音波を発信する（ステップＳ１０２）。超音波が発信されると、第１増幅器１３６は、図７のＡに示す送信パルスＴを取得する。
【００５１】
続いて第１振動子１０６は、前面層１２２に入射された超音波が測定物１０４の表面１４６で反射した第１超音波エコーＳを受信する（ステップＳ１０４）。第１超音波エコーＳを受信すると、第１振動子１０６は変形し抵抗が変化する。第１増幅器１３６は、図７のＡに示すように、第１振動子１０６の抵抗の変化を受けて、第１超音波エコーＳを示す信号を取得しこれを増幅する。
【００５２】
第１検知部１３８は、図７のＢに示すように、増幅された第１超音波エコーＳを示す信号を検知し、この信号を検知した受信時間ＴＳを演算部１４４に送信する。これにより、演算部１４４は、図７のＥに示すように受信時間ＴＳを取得する。
【００５３】
また第１振動子１０６から測定物１０４に入射された超音波は、測定物１０４の表面１４６で反射することで第１超音波エコーＳとなるだけでなく、測定物１０４内を伝搬して測定物１０４の第２界面となる底面１４８（図５参照）で反射することで、第２超音波エコーＢとなる。
【００５４】
この第２超音波エコーＢを受信側の振動子である第２振動子１０８が受信する（ステップＳ１０６）。第２超音波エコーＢを受信すると、第２振動子１０８は変形し抵抗が変化する。第２増幅器１４０は、図７のＣに示すように、第２振動子１０８の抵抗の変化を受けて、第２超音波エコーＢを示す信号を取得しこれを増幅する。
【００５５】
第２検知部１４２は、図７のＤに示すように、増幅された第２超音波エコーＢを示す信号を検知し、この信号を検知した受信時間ＴＢを演算部１４４に送信する。これにより、演算部１４４は、図７のＥに示すように受信時間ＴＢを取得する。
【００５６】
つぎに、演算部１４４は、第１超音波エコーＳの受信時間ＴＳからカウントを開始し、第２超音波エコーＢの受信時間ＴＢでカウントを終了する（ステップＳ１０８）。このカウントで得られた値は、図７のＥに示す時間ｔｃとなる。続いて演算部１４４は、時間ｔｃに基づいて測定物１０４の肉厚を測定する（ステップＳ１１０）。時間ｔｃは、超音波が測定物１０４内を伝搬していた時間、すなわち測定物１０４の表面１４６と底面１４８とを往復する時間であって、前面層１２２の厚みに依存していない。そのため、演算部１４４は、ステップＳ１１０において、時間ｔｃに測定物１０４内での材料音速を乗じた値を半分にすることで測定物１０４の肉厚を算出できる。
【００５７】
したがって、本実施形態の探触子１００を用いた測定検出システム１３０および測定検出方法によれば、測定物１０４の肉厚を測定する際、測定物１０４の表面１４６に押し付けられて前面層１２２の厚みが変化した場合であっても、測定物１０４の肉厚を高い精度で測定できる。
【００５８】
なお前面層１２２は、第１振動子１０６の発生した超音波が減衰しないように薄くする一方で、第１超音波エコーＳと送信パルスを識別するために厚くする必要がある。つまり、前面層１２２の厚みは、このような条件を考慮して選定されている。そして選定された厚みを有する前面層１２２を探触子１００に適用することで、上記の測定検出システム１３０および測定検出方法が実現可能となる。
【００５９】
上記実施形態では、測定検出システム１３０および測定検出方法によって測定物１０４の肉厚を測定する場合を例示したが、これに限定されず、測定物１０４に内在するき裂等のきずを検出してもよい。この場合、測定物１０４内を伝搬した超音波は、測定物１０４の第２界面すなわち測定物１０４のきずが存在する箇所で反射することで、第２超音波エコーＢとなる。
【００６０】
また演算部１４４が上記ステップＳ１０８で得た図７のＥに示す時間ｔｃは、測定物１０４のきずを検出する場合、超音波が測定物１０４内を伝搬していた時間、すなわち測定物１０４の第１界面である表面１４６と第２界面であるきずが存在する箇所とを往復する時間となる。
【００６１】
このため、演算部１４４は、上記ステップＳ１１０で時間ｔｃに測定物１０４内での材料音速を乗じた値を半分にすることで、測定物１０４の表面１４６からきずが存在する箇所までの距離を算出でき、結果的に、きずを検出することができる。
【００６２】
したがって、本実施形態の探触子１００を用いた測定検出システム１３０および測定検出方法によれば、測定物１０４のきずを検出する際、測定物１０４の表面１４６に押し付けられて前面層１２２の厚みが変化した場合であっても、測定物１０４のきずを高い精度で検出できる。なお測定検出システム１３０では、単にきずを検出するだけでなく、測定物１０４に探触子１００を設置する位置をずらしながら、ステップＳ１０２〜Ｓ１１０の各処理を繰り返すことで、測定物１０４のきずが存在する範囲（例えば、き裂の長さや形状など）も検出できる。
【００６３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、２つの振動子を有する２振動子探触子、測定検出システム、および測定検出方法として利用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１００…２振動子探触子、１０２…背面材、１０４…測定物、１０６…第１振動子、１０８…第２振動子、１１０…空隙、１１２ａ、１１２ｂ…同軸ケーブル、１１４ａ、１１４ｂ…＋側電極、１１６ａ、１１６ｂ…−側電極、１１８…電極、１２０ａ、１２０ｂ…前面、１２２…前面層、１２４ａ、１２４ｂ…背面、１２６…作業者の指、１２８…磁石、１３０…測定検出システム、１３２…パルスジェネレータ、１３４…信号処理部、１３６…第１増幅器、１３８…第１検知部、１４０…第２増幅器、１４２…第２検知部、１４４…演算部、１４６…測定物の表面、１４８…測定物の底面
【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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【図７】
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