(57)【要約】【課題】温度センサを不要とし、簡素な構成で音速補正の精度を高めることができる超音波検査システムを提供する。【解決手段】超音波検査システムは、超音波センサ１及び制御装置２を備える。超音波センサ１は、超音波を送受信する圧電素子５と、圧電素子５の上面に接触するように配置されて厚みが互いに異なる板部６，７とを有する。制御装置２は、板部６の上面で反射された反射波Ａの伝播時間ｔ１を取得し、反射波Ａの伝播時間ｔ１及び板部６の厚さｈ１から板部６の音速ｖ１を演算し、これに基づいて配管２０の音速を補正すると共に板部７の音速ｖ２を取得する。また、制御装置２は、板部７の上面で反射された反射波Ｂの伝播時間ｔ２を取得し、反射波Ｂの伝播時間ｔ２、板部７の厚さｈ２、及び板部７の音速ｖ２に基づいて時間軸を校正する。【選択図】図２
2019113468.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受信する圧電素子を有する超音波センサと、
被検体の前記圧電素子側とは反対側の面で反射された反射波の伝播時間を取得し、前記反射波の伝播時間及び前記被検体の音速に基づいて前記被検体の厚さを演算する制御装置と、を備えた超音波検査システムにおいて、
前記超音波センサは、前記圧電素子の前記被検体側の面及び前記被検体側とは反対側の面のうちの一方に接触するように配置され、厚み及び音速のうちの少なくとも一方が互いに異なる第１及び第２の板部を更に有し、
前記制御装置は、
前記第１の板部の前記圧電素子側とは反対側の面で反射された第１の反射波の伝播時間と、前記第２の板部の前記圧電素子側とは反対側の面で反射された第２の反射波の伝播時間を取得し、
前記第１の反射波の伝播時間及び前記第１の板部の厚さから前記第１の板部の音速を演算し、これに基づいて前記被検体の音速を補正すると共に前記第２の板部の音速を取得し、
前記第２の反射波の伝播時間、前記第２の板部の厚さ、及び前記第２の板部の音速に基づいて時間軸を校正することを特徴とする超音波検査システム。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波検査システムにおいて、
前第１及び第２の板部は、前記圧電素子の前記被検体側とは反対側の面に接触するように配置されており、厚みが互いに異なり、且つ、音速が互いに同じとなるように材質が互いに同じであることを特徴とする超音波検査システム。
【請求項３】
請求項１に記載の超音波検査システムにおいて、
前第１及び第２の板部は、前記圧電素子の前記被検体側とは反対側の面に接触するように配置されており、且つ、前記圧電素子との総接触面積が、前記圧電素子の前記被検体側とは反対側の面の面積より小さくなるように構成されたことを特徴とする超音波検査システム。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波検査システムにおいて、
前記圧電素子は、円板状に形成されており、
前記第１及び第２の板部のうちの一方の板部は、円環板状に形成され、前記第１及び第２の板部のうちの他方の板部は、前記一方の板部の外周側に位置して円環板状に形成されたことを特徴とする超音波検査システム。
【請求項５】
請求項１に記載の超音波検査システムにおいて、
前記第１及び第２の板部は、音速が互いに異なるように材質が互いに異なっており、且つ、厚みが互いに同じであることを特徴とする超音波検査システム。
【請求項６】
請求項５に記載の超音波検査システムにおいて、
前記超音波センサは、前記圧電素子の前記被検体側とは反対側の面に接触するように配置されたバッキング材を更に有し、
前記第１及び第２の板部は、前記圧電素子の前記被検体側の面に接触するように配置されたことを特徴とする超音波検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体の厚さを計測する超音波検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
非破壊検査の一つである超音波検査は、低コストや、適用が容易などの理由から、幅広い分野で採用されている。原子力プラントや火力プラントなどでは、配管や容器などの健全性を担保するため、その肉厚などを計測する超音波検査が定期的に行われている。具体的には、配管や容器などから保温材を取り外した後、予め決められた検査点に超音波センサを押し付けて、超音波検査を実施する。そのため、検査後、保温材を復旧する必要がある。また、検査箇所が高所であれば、検査前の足場の組立と、検査後の足場の撤去が必要となる。また、超音波センサを手動で配置することから、超音波の伝播方向が適切となるように、超音波センサを注意深く配置する必要がある。原子力プラントなどでは、多数の配管や容器などを検査することが規定されており、多大な労力や時間を要する。
【０００３】
そこで、例えば保温材下の配管の表面に、超音波センサを予め固定することが提唱されている。これにより、保温材の着脱なしに超音波検査を実施することができる。また、プラントの運転中に超音波検査を実施することで、定期検査の負荷を低減することができる。しかし、保温材下の配管の表面に超音波センサが固定されているため、従来のように校正用試験片を別途用意して、機器を校正することが困難となる。そこで、厚さ及び材質が既知である校正板を、超音波センサに組み込むことが提唱されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１の超音波計測装置は、配管の表面に固定された超音波センサ（超音波振動子）と、この超音波センサと隣接するように配管の表面に固定された温度センサ（詳細には、熱電対）と、探傷器本体とを備えている。超音波センサは、超音波を送受信する圧電素子と、圧電素子の下面（言い換えれば、配管側の面）もしくは上面（言い換えれば、配管側とは反対側の面）に固着された校正板とを有している。
【０００５】
探傷器本体は、配管の裏面（言い換えれば、圧電素子側とは反対側の面）で反射された反射波の伝播時間に基づいて、配管の肉厚を演算する。また、校正板の厚さ及び材質が既知であるから、探傷器本体は、校正板の裏面（言い換えれば、圧電素子側とは反対側の面）で反射された反射波の伝播時間に基づいて時間軸などを校正する。但し、配管又は校正板の音速は、材質だけでなく、温度に応じて変化する。そのため、探傷器本体は、温度センサで検出された温度に応じて音速を補正するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−０７８９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、原子力プラントなどでは、多数の配管や容器などを検査することが規定されている。また、配管の肉厚検査は、日本機械学会による推奨の検査方法が定められており、配管の検査点のピッチが１００mm以下であることが要求されている。そのため、多数のセンサを取り付ける必要があり、センサの構成が簡素であることが好ましい。しかしながら、特許文献１では、超音波センサ以外に、温度センサが必要であり、複雑な構成となる。仮に、超音波センサの数に対して温度センサの数を減らした場合は、温度センサの検出温度から検査点での温度を補間して評価する必要があるため、音速補正の精度が低下する。
【０００８】
本発明は、上記事柄に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度センサを不要とし、簡素な構成で音速補正の精度を高めることができる超音波検査システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、超音波を送受信する圧電素子を有する超音波センサと、被検体の前記圧電素子側とは反対側の面で反射された反射波の伝播時間を取得し、前記反射波の伝播時間及び前記被検体の音速に基づいて前記被検体の厚さを演算する制御装置と、を備えた超音波検査システムにおいて、前記超音波センサは、前記圧電素子の前記被検体側の面及び前記被検体側とは反対側の面のうちの一方に接触するように配置され、厚み及び音速のうちの少なくとも一方が互いに異なる第１及び第２の板部を更に有し、前記制御装置は、前記第１の板部の前記圧電素子側とは反対側の面で反射された第１の反射波の伝播時間と、前記第２の板部の前記圧電素子側とは反対側の面で反射された第２の反射波の伝播時間を取得し、前記第１の反射波の伝播時間及び前記第１の板部の厚さから前記第１の板部の音速を演算し、これに基づいて前記被検体の音速を補正すると共に前記第２の板部の音速を取得し、前記第２の反射波の伝播時間、前記第２の板部の厚さ、及び前記第２の板部の音速に基づいて時間軸を校正する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、温度センサを不要とし、簡素な構成で音速補正の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態における超音波検査システムの構成を、被検体である配管と共に表す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における超音波センサの構造を表す断面図である。
【図３】図２中矢印III方向から見た図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における受信波形の具体例を表す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における制御装置の処理手順を表すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態における超音波センサの構造を表す断面図である。
【図７】図６中矢印VII方向から見た図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における受信波形の具体例を表す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態における超音波センサの構造を表す断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態における受信波形の具体例を表す図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態における超音波センサの構造を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の第１の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態における超音波検査システムの構成を、被検体である配管と共に表す概略図である。図２は、本実施形態における超音波センサの構造を表す断面図であり、図３は、図２中矢印III方向から見た図である。
【００１４】
本実施形態の被検体である配管２０は、例えば炭素鋼製もしくはステンレス鋼製であって、プラントの運転中に液体もしくは気体が流れて高温となる。そのため、例えばケイ酸カルシウム製、ロックウール製、グラスウール製、無定形水練製、もしくは硬質ウレタンフォーム製の保温材２１で覆われている。
【００１５】
本実施形態の超音波検査システムは、超音波センサ１、制御装置２、及び表示装置３（ディスプレイ）を備えている。超音波センサ１は、保温材２１下の配管２０の表面に耐熱性接着剤４（接触媒質）を介し固定されている。
【００１６】
本実施形態の超音波センサ１は、圧電素子５と、圧電素子５の上面（言い換えれば、被検体側とは反対側の面）に接触するように配置された板部６，７とを有している。圧電素子５は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛などの圧電セラミックス製である。板部６，７は、材質が互いに同じであって一体成形されているものの、厚さが互いに異なる。板部６，７の材質は、配管２０の材質（炭素鋼もしくはステンレス鋼）と同じにすることが好ましいものの、例えばアルミ、鉛、チタン、黄銅、もしくはアルミナなどのセラミックであってもよい。板部６，７は、耐熱性接着剤などで圧電素子５の上面に固着されている。
【００１７】
圧電素子５は、例えば円板状に形成されている。板部７は、例えば円板状に形成され、板部６は、例えば板部７の外周側に位置して円環板状に形成されている。板部６，７は、圧電素子５に対して同心となるように配置されている。また、板部６，７は、それらの下面の総面積（言い換えれば、圧電素子５との総接触面積）が、圧電素子５の上面の面積と同じになるように構成されている。板部７の厚さｈ２は、板部６の厚さｈ１より大きくなっており、それらの差分（ｈ２−ｈ１）が超音波の波長（＝音速／周波数）より大きくなっている。なお、板部６の厚さｈ１及び板部７の厚さｈ２は既知であり、後述する制御装置２の記憶部１１に記憶されている。
【００１８】
制御装置２は、パルサ８、レシーバ９、信号処理部１０、及び記憶部１１を有している。なお、信号処理部１０は、プログラムに従って処理を実行するプロセッサ等で構成され、記憶部１１は、ハードディスクやメモリ等で構成されている。
【００１９】
超音波センサ１の圧電素子５は、制御装置２のパルサ８からの駆動信号（電気信号）によって厚さ方向に振動して、板部６，７及び配管２０に超音波を送信する。また、圧電素子５は、図２で示すように、板部６の上面（言い換えれば、圧電素子５側とは反対側の面）で反射された反射波Ａと、板部７の上面（言い換えれば、圧電素子５側とは反対側の面）で反射された反射波Ｂと、配管２０の内面（言い換えれば、圧電素子５側とは反対側の面）で反射された反射波Ｃを受信する。そして、反射波Ａ，Ｂ，Ｃを波形信号（電気信号）に変換して制御装置２のレシーバ９へ出力する。
【００２０】
制御装置２の信号処理部１０は、レシーバ９を介して得られた波形信号に対し、所定の処理（詳細には、アナログ信号からデジタル信号への変換処理等）を実行する。これにより、図４で示すように、反射波Ａ，Ｂ，Ｃの波形データを取得する。そして、波形データを記憶部１１へ出力して記憶させると共に、表示装置３へ出力して表示させる。なお、図４においては、板部６の厚さｈ１＝２．５mm、板部７の厚さｈ２＝５mm、配管２０の肉厚ｈ＝８mm、板部６，７及び配管２０の材質は炭素鋼、超音波の中心周波数は８MHzである場合を例にとって示している。
【００２１】
次に、本実施形態の制御装置２の処理内容について説明する。図５は、本実施形態における制御装置２の処理手順を表すフローチャートである。
【００２２】
ステップＳ１にて、制御装置２のパルサ８は、超音波センサ１の圧電素子５に駆動信号を出力して、圧電素子５から超音波を送信させる。その後、圧電素子５は、上述した反射波Ａ，Ｂ，Ｃを受信し、波形信号に変換して制御装置２のレシーバ９へ出力する。制御装置２の信号処理部１０は、レシーバ９を介して得られた波形信号に対し所定の処理を実行して、反射波Ａ，Ｂ，Ｃの波形データを取得する。そして、例えば駆動信号の出力タイミングを起点とし、各反射波の振幅（補間値）が最大となるタイミングを終点として、反射波Ａの伝播時間ｔ１、反射波Ｂの伝播時間ｔ２、及び反射波Ｃの伝播時間ｔを演算して取得する。
【００２３】
その後、ステップＳ２に進み、信号処理部１０は、反射波Ａの伝播時間ｔ１及び板部６の厚さｈ１から、板部６の音速ｖ１を演算する（下記の式（１）参照）。本実施形態では、板部６の材質と板部７の材質が同じであり、板部６の温度と板部７の温度が同じとみなせるから、板部６の音速ｖ１と板部７の音速ｖ２が同じである。
ｖ１＝２×ｈ１／ｔ１  ・・・（１）
【００２４】
板部６の材質と配管２０の材質が同じである場合は、板部６の温度と配管２０の温度が同じとみなせるから、板部６の音速ｖ１と配管２０の音速ｖが同じである。一方、板部６の材質と配管２０の材質が異なる場合は、予め作成された板部６の音速ｖ１と板部６の温度との関係式を用いて、板部６の音速ｖ１から板部６の温度を演算し、この板部６の温度と配管２０の温度が同じとみなす。そして、予め作成された配管２０の温度と配管２０の音速ｖとの関係式を用いて、配管２０の温度から配管２０の音速ｖを演算する。これにより、配管２０の温度に応じて配管２０の音速を補正することができる。
【００２５】
その後、ステップＳ３に進み、信号処理部１０は、反射波Ｂの伝播時間ｔ２、板部７の音速ｖ２、及び板部７の厚さｈ２に基づいて、時間軸（詳細には、伝播時間の起点）を校正する。具体的には、例えば、反射波Ｂの伝播時間ｔ２と板部７の音速ｖ２から、板部７の厚さｈ２’を演算する（下記の式（２）参照）。そして、板部７の厚さの実測値ｈ２と演算値ｈ２’との差分が許容範囲内にあるかどうかを判定する。差分が許容範囲内にない場合は、差分が小さくなるように、時間軸を校正する。すなわち、上述のステップＳ１で取得した反射波Ｃの伝播時間ｔを補正する。
ｈ２’＝０．５×ｔ２×ｖ２  ・・・（２）
【００２６】
その後、ステップＳ４に進み、信号処理部１０は、上述のようにして得られた反射波Ｃの伝播時間ｔ及び配管２０の音速ｖから、配管２０の肉厚ｈを演算する（下記の式（３）参照）。信号処理部１０は、演算した配管２０の肉厚ｈを記憶部１１へ出力して記憶させると共に、表示装置３へ出力して表示させる。
ｈ＝０．５×ｔ×ｖ  ・・・（３）
【００２７】
以上のように構成された本実施形態においては、超音波センサ１が時間軸校正用の板部７だけでなく、音速補正用の板部６を有しており、温度センサを不要とすることができる。したがって、簡素な構成で音速補正の精度を高めることができる。
【００２８】
本発明の第２の実施形態を、図６〜図８を用いて説明する。なお、本実施形態において、上記実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。
【００２９】
図６は、本実施形態における超音波センサの構造を表す断面図であり、図７は、図６中矢印VII方向から見た図である。
【００３０】
本実施形態の超音波センサ１Ａは、圧電素子５と、圧電素子５の上面に接触するように配置された板部６，７Ａとを有している。板部６，７Ａは、材質が互いに同じであって一体成形されているものの、厚さが互いに異なる。
【００３１】
圧電素子５は、例えば円板状に形成されている。板部７Ａは、例えば円環板状に形成され、板部６は、例えば板部７Ａの外周側に位置して円環板状に形成されている。板部６，７Ａは、圧電素子５に対して同心となるように配置されている。また、板部６，７Ａは、それらの下面の総面積（言い換えれば、圧電素子５との総接触面積）が、圧電素子５の上面の面積より小さくなるように（詳細には、例えば圧電素子５の上面の面積の１／４となるように）構成されている。
【００３２】
圧電素子５は、制御装置２のパルサ８からの駆動信号によって厚さ方向に振動して、配管２０及び板部６，７Ａに超音波を送信する。圧電素子５は、図６で示すように、板部６の上面で反射された反射波Ａと、板部７Ａの上面で反射された反射波Ｂと、配管２０の内面で反射された反射波Ｃを受信する。そして、反射波Ａ，Ｂ，Ｃを波形信号に変換して制御装置２のレシーバ９へ出力する。
【００３３】
制御装置２の信号処理部１０は、レシーバ９を介して得られた波形信号に対し、所定の処理を実行する。これにより、図８で示すように、反射波Ａ，Ｂ，Ｃの波形データを取得する。その後の処理内容は、第１の実施形態と同じである。
【００３４】
以上のように構成された本実施形態においても、上記実施形態と同様、超音波センサ１Ａが時間軸校正用の板部７Ａだけでなく、音速補正用の板部６を有しており、温度センサを不要とすることができる。したがって、簡素な構成で音速補正の精度を高めることができる。
【００３５】
また、本実施形態においては、板部７Ａと圧電素子５との接触面積が、第１の実施形態の板部７と圧電素子５との接触面積より小さいことから、反射波Ｂの振幅を小さくすることができる（図８参照）。また、板部６，７Ａと圧電素子５との総接触面積が、第１の実施形態の板部６，７と圧電素子５との総接触面積より小さいことから、反射波Ｃの振幅を大きくすることができる（図８参照）。その理由は、圧電素子５の上面側において板部６，７Ａと接触しない部分が存在するため、その分、圧電素子５の下面側から送信する超音波の強度が高くなるからである。したがって、本実施形態においては、配管２０の肉厚ｈが薄くて板部７Ａの厚さｈ２又は板部６の厚さｈ１に近い場合でも（言い換えれば、反射波Ｃの受信タイミングが反射波Ｂの受信タイミング又は反射波Ｃの受信タイミングに近い場合でも）、反射波Ｂ又は反射波Ａが反射波Ｃに及ぼす影響を抑えることができる。
【００３６】
なお、第１及び第２の実施形態においては、反射波Ａの伝播時間ｔ１及び板部６の厚さｈ１から板部６の音速ｖ１を演算し、これに基づいて配管２０の音速を補正すると共に板部７の音速ｖ２を取得し、反射波Ｂの伝播時間ｔ２、板部７又は７Ａの厚さｈ２、及び板部７又は７Ａの音速ｖ２に基づいて時間軸を校正する場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。すなわち、反射波Ｂの伝播時間ｔ２及び板部７の厚さｈ２から板部７の音速ｖ２を演算し、これに基づいて配管２０の音速を補正すると共に板部６の音速ｖ１を取得し、反射波Ａの伝播時間ｔ１、板部６の厚さｈ１、及び板部６の音速ｖ１に基づいて時間軸を校正してもよい。
【００３７】
また、第１及び第２の実施形態においては、径方向外側の板部６の厚さより、径方向内側の板部７又は７Ａの厚さが大きい場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。すなわち、径方向内側の板部の厚さより、径方向外側の板部の厚さが大きくなるように構成してもよい。
【００３８】
本発明の第３の実施形態を、図９及び図１０を用いて説明する。なお、本実施形態において、上記実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。
【００３９】
図９は、本実施形態における超音波センサの構造を表す断面図である。
【００４０】
本実施形態の超音波センサ１Ｂは、圧電素子５と、圧電素子５の上面に接触するように配置された板部１２，１３とを有している。
【００４１】
板部１２，１３は、材質が互いに異なるものの（すなわち、音速が互いに異なるものの）、厚さが互いに同じである。板部１２，１３のうちの一方の板部（本実施形態では板部１２）の材質は、配管２０の材質（炭素鋼もしくはステンレス鋼）と同じにすることが好ましいものの、例えばアルミ、鉛、チタン、黄銅、もしくはアルミナなどのセラミックであってもよい。板部１２，１３のうちの他方の板部（本実施形態では板部１３）の材質は、例えば炭素鋼、ステンレス鋼、アルミ、鉛、チタン、黄銅、及びアルミナなどのセラミックのうち、一方の板部の材質と異なるものであればよい。
【００４２】
圧電素子５は、例えば円板状に形成されている。板部１３は、例えば円板状に形成され、板部１２は、例えば板部１３の外周側に位置して円環板状に形成されている。板部１２，１３は、圧電素子５に対して同心となるように配置されている。また、板部１２，１３は、それらの下面の総面積（言い換えれば、圧電素子５との総接触面積）が、圧電素子５の上面の面積と同じになるように構成されている。板部１２，１３は、圧電素子５の上面に高温接着剤などで固着されている。
【００４３】
圧電素子５は、制御装置２のパルサ８からの駆動信号によって厚さ方向に振動して、板部１２，１３及び配管２０に超音波を送信する。圧電素子５は、図９で示すように、板部１２の上面（言い換えれば、圧電素子５側とは反対側の面）で反射された反射波Ｄと、板部１３の上面（言い換えれば、圧電素子５側とは反対側の面）で反射された反射波Ｅと、配管２０の内面で反射された反射波Ｃを受信する。そして、反射波Ｄ，Ｅ，Ｃを波形信号に変換して制御装置２のレシーバ９へ出力する。
【００４４】
制御装置２の信号処理部１０は、レシーバ９を介して得られた波形信号に対し、所定の処理を実行する。これにより、図１１で示すように、反射波Ｄ，Ｅ，Ｃの波形データを取得する。そして、反射波Ｄの伝播時間ｔ３、反射波Ｅの伝播時間ｔ４、及び反射波Ｃの伝播時間ｔを取得する。
【００４５】
その後、信号処理部１０は、反射波Ｄの伝播時間ｔ３及び板部１２の厚さｈ３から、板部１２の音速ｖ３を演算する（下記の式（４）参照）。また、予め作成された板部１２の音速ｖ３と板部１２の温度との関係式を用いて、板部１２の音速ｖ３から板部１２の温度を演算し、この板部１２の温度と板部１３の温度が同じとみなす。そして、予め作成された板部１３の温度と板部１３の音速ｖ４との関係式を用いて、板部１３の温度から板部１３の音速ｖ４を演算する。
ｖ３＝２×ｈ３／ｔ３  ・・・（４）
【００４６】
板部１２の材質と配管２０の材質が同じである場合は、板部１２の温度と配管２０の温度が同じとみなせるから、板部１２の音速ｖ３と配管２０の音速ｖが同じである。一方、板部１２の材質と配管２０の材質が異なる場合は、上述のようにして得られた板部１２の温度と配管２０の温度が同じとみなす。そして、予め作成された配管２０の温度と配管２０の音速ｖとの関係式を用いて、配管２０の温度から配管２０の音速ｖを演算する。これにより、配管２０の温度に応じて配管２０の音速を補正することができる。
【００４７】
その後、信号処理部１０は、反射波Ｅの伝播時間ｔ４、板部１３の音速ｖ４、及び板部１３の厚さｈ３に基づいて、時間軸（詳細には、伝播時間の起点）を校正する。具体的には、例えば、反射波Ｅの伝播時間ｔ４と板部１３の音速ｖ４から、板部１３の厚さｈ３’を演算する（下記の式（５）参照）。そして、板部１３の厚さの実測値ｈ３と演算値ｈ３’との差分が許容範囲内にあるかどうかを判定する。差分が許容範囲内にない場合は、差分が小さくなるように、時間軸を校正する。すなわち、上述のステップＳ１で取得した反射波Ｃの伝播時間ｔを補正する。
ｈ３’＝０．５×ｔ３×ｖ３  ・・・（５）
【００４８】
その後、信号処理部１０は、上述のようにして得られた反射波Ｃの伝播時間ｔ及び配管２０の音速ｖから、配管２０の肉厚ｈを演算する（上記の式（３）参照）。信号処理部１０は、演算した配管２０の肉厚ｈを記憶部１１へ出力して記憶させると共に、表示装置３へ出力して表示させる。
【００４９】
以上のように構成された本実施形態においても、上記実施形態と同様、超音波センサ１Ｂが時間軸校正用の板部１３だけでなく、音速補正用の板部１２を有しており、温度センサを不要とすることができる。したがって、簡素な構成で音速補正の精度を高めることができる。
【００５０】
なお、第３の実施形態において、板部１２，１３は、圧電素子５との総接触面積が、圧電素子５の上面の面積と同じになるように構成された場合を例に取って説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。すなわち、第２の実施形態と同様、板部１２，１３は、圧電素子５との総接触面積が、圧電素子５の上面の面積より小さくなるように構成されてもよい。具体的には、板部１３は、例えば円環板状に形成され、板部１２は、例えば板部１３の外周側に位置して円環板状に形成されてもよい。この場合、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、第１及び第２の実施形態においては、２つの板部の厚さが異なる場合を例にとり、第３の実施形態においては、２つの板部の音速が異なるように材質が異なる場合を例にとって説明したが、それらを組み合わせてもよい。すなわち、２つの板部は、厚さが異なり、且つ、音速が異なるように材質が異なってもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００５２】
本発明の第４の実施形態を、図１１を用いて説明する。なお、本実施形態において、上記実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。
【００５３】
図１１は、本実施形態における超音波センサの構造を表す断面図である。
【００５４】
本実施形態の超音波センサ１Ｃは、圧電素子５と、圧電素子５の上面（言い換えれば、被検体側とは反対側の面）に接触するように配置されたバッキング材１４と、圧電素子５の下面（言い換えれば、被検体側の面）に接触するように配置された板部１２，１３とを有している。
【００５５】
圧電素子５は、制御装置２のパルサ８からの駆動信号によって厚さ方向に振動して、板部１２，１３及び配管２０に超音波を送信する。圧電素子５は、図１１で示すように、板部１２の下面（言い換えれば、圧電素子５側とは反対側の面）で反射された反射波Ｄと、板部１３の下面（言い換えれば、圧電素子５側とは反対側の面）で反射された反射波Ｅと、配管２０の内面で反射された反射波Ｃを受信する。そして、反射波Ｄ，Ｅ，Ｃを波形信号に変換して制御装置２のレシーバ９へ出力する。その後の処理内容は、第３の実施形態と同じである。
【００５６】
以上のように構成された本実施形態においても、上記実施形態と同様、超音波センサ１Ｃが時間軸校正用の板部１３だけでなく、音速補正用の板部１２を有しており、温度センサを不要とすることができる。したがって、簡素な構成で音速補正の精度を高めることができる。また、本実施形態においては、バッキング材１４により、ノイズを低減することができる。
【００５７】
なお、第３及び第４の実施形態においては、反射波Ｄの伝播時間ｔ３及び板部１２の厚さｈ３から板部１２の音速ｖ３を演算し、これに基づいて配管２０の音速を補正すると共に板部１３の音速ｖ４を取得し、反射波Ｅの伝播時間ｔ４、板部１３の厚さｈ３、及び板部１３の音速ｖ４に基づいて時間軸を校正する場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。すなわち、反射波Ｅの伝播時間ｔ４及び板部１３の厚さｈ３から板部１３の音速ｖ４を演算し、これに基づいて配管２０の音速を補正すると共に板部１２の音速ｖ３を取得し、反射波Ｄの伝播時間ｔ３、板部１２の厚さｈ３、及び板部１２の音速ｖ３に基づいて時間軸を校正してもよい。
【００５８】
また、第１〜第４の実施形態においては、特に説明しなかったが、制御装置２は、圧電素子５に対する板部６又は１２の接着状態を監視する機能を有してもよい。詳しく説明すると、径方向外側の板部６又は１２は、径方向内側の板部より先に脱離する可能性が高い。そのため、制御装置２は、反射波Ａ又はＤの伝播時間に関し、現在値と過去値との差分が所定の閾値より大きいかを判定することにより、板部６又は１２の脱離の兆候を検知し、その検知結果を表示装置３に表示させてもよい。
【００５９】
また、上記実施形態においては、被検体として、液体もしくは気体が流れる配管２０を例にとって説明したが、これに限られず、例えば、液体もしくは気体が流れる容器であってもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ    超音波センサ
２                      制御装置
５                      圧電素子
６                      板部
７，７Ａ                板部
１２                    板部
１３                    板部
１４                    バッキング材
２０                    配管（被検体）
【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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