(57)【要約】【課題】様々な外乱のある環境下においても、被検査材の複数個所の肉厚測定を高精度に行える仕組みを提供する。【解決手段】被検査材である鋼管４００の各測定点において受信部１２２で受信した超音波１１２の振幅を時系列で示した超音波波形データについて、振幅の値を輝度の値に変換し、鋼管４００の肉厚方向及び超音波探触子１１０の移動方向を軸とするＢスコープ画像を生成するＢスコープ画像生成部１５２と、Ｂスコープ画像を２値化処理して２値画像を生成する２値画像生成部１５３と、２値画像における２値のうちの一方の値の領域が一塊となった画像粒子のうち、所定の面積未満及び所定の幅未満のうちの少なくともいずれか一方を満たす画像粒子を除去する２値画像処理部１５４と、２値画像処理部１５４の処理の結果得られた２値画像に基づいて、鋼管４００の各測定点ごとに鋼管４００の肉厚を算出する肉厚算出部１５８を備える。【選択図】図１
2019105590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査材の肉厚を測定する測定装置であって、
前記被検査材の表面に向けて超音波を送信する送信手段と、
前記被検査材からの前記超音波を受信する受信手段と、
前記被検査材からの超音波の振幅を時系列で示した超音波波形データを生成する超音波波形データ生成手段と、
前記超音波波形データ生成手段で生成された超音波波形データの前記振幅の値を輝度の値に変換し、二次元配列輝度データを生成する二次元配列輝度データ生成手段と、
前記二次元配列輝度データを所定の２値化閾値を用いて２値化処理して、二次元配列２値データを生成する二次元配列２値データ生成手段と、
前記二次元配列２値データにおける２値のうちの一方の値の領域が一塊となった一塊領域のうち、所定の条件を満たす一塊領域を除去する処理を行う二次元配列２値データ処理手段と、
前記二次元配列２値データ処理手段による処理の結果得られた二次元配列２値データに基づいて、前記被検査材の肉厚を算出する肉厚算出手段と
を有することを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記送信手段は、前記被検査材と超音波探触子とを相対的に移動させながら、前記被検査材の各測定点において、前記超音波探触子を介して、前記被検査材の表面に向けて超音波を送信し、
前記受信手段は、前記各測定点ごとに、前記超音波探触子を介して、前記被検査材からの前記超音波を受信し、
前記超音波波形データ生成手段は、前記各測定点ごとに、前記超音波波形データを生成し、
前記二次元配列輝度データ生成手段は、前記超音波波形データ生成手段で前記各測定点ごとに生成された超音波波形データの前記振幅の値を輝度の値に変換し、前記被検査材の肉厚方向及び前記超音波探触子の前記被検査材に対する相対的な移動方向を軸とする前記二次元配列輝度データを生成し、
前記二次元配列２値データ処理手段は、前記一塊領域のうち、前記所定の条件として所定の面積未満及び所定の幅未満のうちの少なくともいずれか一方を満たす一塊領域を除去する処理を行い、
前記肉厚算出手段は、前記二次元配列２値データ処理手段による処理の結果得られた二次元配列２値データに基づいて、前記各測定点ごとに、前記被検査材の肉厚を算出することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記二次元配列輝度データ生成手段は、前記二次元配列輝度データとしてＢスコープ画像を生成し、
前記二次元配列２値データ生成手段は、前記二次元配列２値データとして、前記Ｂスコープ画像を前記所定の２値化閾値を用いて２値化処理して２値画像を生成し、
前記二次元配列２値データ処理手段は、前記一塊領域として前記２値画像の画像粒子を除去する処理を行い、
前記肉厚算出手段は、前記二次元配列２値データ処理手段による処理の結果得られた２値画像に基づいて、前記各測定点ごとに、前記被検査材の肉厚を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記Ｂスコープ画像は、前記被検査材の肉厚方向を上から下に向かう方向とした画像であり、
前記二次元配列２値データ処理手段による処理の結果得られた２値画像について前記画像粒子に係る上端の位置を検出し、前記上端の位置が所定の位置で直線となるように前記Ｂスコープ画像のデータを上下にシフトさせた直線化画像を生成する直線化画像生成手段を更に有し、
前記肉厚算出手段は、前記直線化画像を用いて、前記各測定点ごとに、前記被検査材の肉厚を算出することを特徴とする請求項３に記載の測定装置。
【請求項５】
前記直線化画像に対して、前記被検査材の表面で反射した前記超音波である表面反射超音波を検出するための範囲を示す第１の検出ゲートと、前記被検査材の内部を伝搬し且つ前記被検査材の裏面で反射した前記超音波である裏面反射超音波を検出するための範囲を示す第２の検出ゲートとを設定するゲート設定手段と、
前記各測定点ごとに、前記第１の検出ゲートの範囲内から前記表面反射超音波を前記受信手段で受信した時刻に相当する第１の位置と、前記第２の検出ゲートの範囲内から前記裏面反射超音波を前記受信手段で受信した時刻に相当する第２の位置とを検出する位置検出手段と
を更に有し、
前記肉厚算出手段は、前記各測定点ごとに、前記第１の位置及び前記第２の位置と、前記被検査材の内部を伝搬した前記超音波の速度とに基づいて、前記被検査材の肉厚を算出することを特徴とする請求項４に記載の測定装置。
【請求項６】
前記第１の位置及び前記第２の位置に色彩を付した前記直線化画像を表示部に表示する制御を行う表示制御手段を更に有することを特徴とする請求項５に記載の測定装置。
【請求項７】
前記第１の位置は、前記直線化画像における前記所定の位置であり、
前記第２の位置は、前記直線化画像における前記第２の検出ゲートの範囲内の位置であって前記２値化処理をした際に前記一方の値となる上端の位置であることを特徴とする請求項５または６に記載の測定装置。
【請求項８】
前記ゲート設定手段は、前記第２の検出ゲートとして、前記被検査材の裏面での反射回数が異なる少なくとも２つの前記裏面反射超音波のそれぞれを検出するための範囲を設定可能に構成されており、
前記肉厚算出手段は、前記ゲート設定手段において前記第２の検出ゲートとして前記２つの裏面反射超音波のうちの一方の裏面反射超音波を検出するための範囲を示す検出ゲートが設定された場合に、当該第２の検出ゲートに基づき算出した前記被検査材の肉厚値が基準肉厚値を超えたときには、前記ゲート設定手段において前記第２の検出ゲートとして前記２つの裏面反射超音波のうちの他方の裏面反射超音波を検出するための範囲を示す検出ゲートが設定された場合に当該第２の検出ゲートに基づき算出した前記被検査材の肉厚値を考慮して、前記被検査材の最終的な肉厚を算出することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項９】
被検査材の表面に向けて超音波を送信する送信手段と、前記被検査材からの前記超音波を受信する受信手段とを備え、前記被検査材の肉厚を測定する測定装置による測定方法であって、
前記被検査材からの超音波の振幅を時系列で示した超音波波形データを生成する超音波波形データ生成ステップと、
前記超音波波形データ生成ステップで生成された超音波波形データの前記振幅の値を輝度の値に変換し、二次元配列輝度データを生成する二次元配列輝度データ生成ステップと、
前記二次元配列輝度データを所定の２値化閾値を用いて２値化処理して、二次元配列２値データを生成する二次元配列２値データ生成ステップと、
前記二次元配列２値データにおける２値のうちの一方の値の領域が一塊となった一塊領域のうち、所定の条件を満たす一塊領域を除去する処理を行う二次元配列２値データ処理ステップと、
前記二次元配列２値データ処理ステップによる処理の結果得られた二次元配列２値データに基づいて、前記被検査材の肉厚を算出する肉厚算出ステップと
を有することを特徴とする測定方法。
【請求項１０】
被検査材の肉厚を測定する測定装置であって、
超音波探触子を介して、前記被検査材の表面に向けて超音波を送信する送信手段と、
前記超音波探触子を介して、前記被検査材からの前記超音波を受信する受信手段と、
前記被検査材からの超音波の振幅を時系列で示した第１の超音波波形データに対して、前記被検査材の表面で反射した前記超音波である表面反射超音波を検出するための範囲を示す第１の検出ゲートと、前記被検査材の内部を伝搬し且つ前記被検査材の裏面で反射した前記超音波である裏面反射超音波を検出するための範囲を示す第２の検出ゲートとを設定するゲート設定手段と、
前記第１の超音波波形データにおける前記第１の検出ゲート及び前記第２の検出ゲートのうちの少なくとも一方の検出ゲートの範囲内のデータに対して、前記振幅を変更する処理を行う超音波波形データ処理手段と、
前記超音波波形データ処理手段で前記振幅を変更する処理を行うことにより得られた超音波波形データについて、前記第１の検出ゲートの範囲内から前記表面反射超音波を前記受信手段で受信した時刻である第１の受信時刻と、前記第２の検出ゲートの範囲内から前記裏面反射超音波を前記受信手段で受信した時刻である第２の受信時刻とを算出する受信時刻算出手段と、
前記第１の受信時刻及び前記第２の受信時刻と、前記被検査材の内部を伝搬した前記超音波の速度とに基づいて、前記被検査材の肉厚を算出する肉厚算出手段と
を有することを特徴とする測定装置。
【請求項１１】
前記超音波波形データ処理手段は、
前記第１の超音波波形データについて、前記第１の検出ゲート及び前記第２の検出ゲートのうちの一方の検出ゲートの範囲内で前記超音波の振幅に係る第１のヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
前記第１のヒストグラムにおける特定のビンのカウント値が所定値となる増幅度を算出する増幅度算出手段と
を有し、前記増幅度算出手段で算出された増幅度に基づいて前記第１の超音波波形データの前記振幅を変更する処理を行って、第２の超音波波形データを取得し、
前記受信時刻算出手段は、前記第２の超音波波形データについて、前記第１の受信時刻及び前記第２の受信時刻を算出することを特徴とする請求項１０に記載の測定装置。
【請求項１２】
前記超音波波形データ処理手段は、
前記第１の超音波波形データにおける前記第１の検出ゲート及び前記第２の検出ゲートのうちの少なくとも一方の検出ゲートの範囲内のデータに対して、窓関数を掛け合わせる処理を行って前記振幅を変更する窓関数処理手段
を有し、
前記受信時刻算出手段は、前記窓関数を掛け合わせる処理を行うことにより得られた超音波波形データについて、前記第１の受信時刻及び前記第２の受信時刻を算出することを特徴とする請求項１０に記載の測定装置。
【請求項１３】
前記超音波波形データ処理手段は、
前記第１の超音波波形データにおける前記第１の検出ゲート及び前記第２の検出ゲートのうちの少なくとも一方の検出ゲートの範囲内のデータに対して、窓関数を掛け合わせる処理を行って前記振幅を変更する窓関数処理手段と、
前記第１の超音波波形データについて、前記第１の検出ゲート及び前記第２の検出ゲートのうちの一方の検出ゲートの範囲内で前記超音波の振幅に係る第１のヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
前記第１のヒストグラムにおける特定のビンのカウント値が所定値となる増幅度を算出する増幅度算出手段と
を有し、前記増幅度算出手段で算出された増幅度に基づいて前記第１の超音波波形データの前記振幅を変更する処理を行って、第２の超音波波形データを取得し、
前記受信時刻算出手段は、前記第２の超音波波形データについて、前記第１の受信時刻及び前記第２の受信時刻を算出することを特徴とする請求項１０に記載の測定装置。
【請求項１４】
前記所定値は、
前記送信手段から、前記超音波探触子を介して前記被検査材の基準となる基準材の表面に向けて超音波を送信し、前記受信手段において、前記超音波探触子を介して前記基準材からの前記超音波を受信し、前記ゲート設定手段において、前記基準材からの超音波の振幅を時系列で示した第３の超音波波形データに対して、前記第１の検出ゲートと前記第２の検出ゲートとを設定し、
前記ヒストグラム作成手段において、前記第３の超音波波形データについて前記第１のヒストグラムを作成した検出ゲートの範囲内で前記超音波の振幅に係る第２のヒストグラムを作成した際に、前記第２のヒストグラムにおける特定のビンのカウント値であることを特徴とする請求項１１または１３に記載の測定装置。
【請求項１５】
前記受信手段で受信した前記被検査材からの超音波をアナログ信号からディジタル信号に変換する変換手段を更に有し、
前記特定のビンは、前記変換手段の上限値または下限値を含むビンであることを特徴とする請求項１１、１３及び１４のいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項１６】
前記窓関数処理手段は、前記第１の超音波波形データにおける前記窓関数を掛け合わせた検出ゲートの範囲内の所定位置と前記窓関数の基準位置とを位置合わせして、前記窓関数を掛け合わせる処理を行うことを特徴とする請求項１２または１３に記載の測定装置。
【請求項１７】
前記所定位置は、前記第１の超音波波形データにおける前記窓関数を掛け合わせた検出ゲートの範囲内の最大振幅の位置、または、前記第１の超音波波形データにおける前記窓関数を掛け合わせた検出ゲートの範囲内の振幅の絶対値をとった際にその包絡線の最大値の位置であることを特徴とする請求項１６に記載の測定装置。
【請求項１８】
超音波探触子を介して、被検査材の表面に向けて超音波を送信する送信手段と、前記超音波探触子を介して、前記被検査材からの前記超音波を受信する受信手段とを備え、前記被検査材の肉厚を測定する測定装置による測定方法であって、
前記被検査材からの超音波の振幅を時系列で示した第１の超音波波形データに対して、前記被検査材の表面で反射した前記超音波である表面反射超音波を検出するための範囲を示す第１の検出ゲートと、前記被検査材の内部を伝搬し且つ前記被検査材の裏面で反射した前記超音波である裏面反射超音波を検出するための範囲を示す第２の検出ゲートとを設定するゲート設定ステップと、
前記第１の超音波波形データにおける前記第１の検出ゲート及び前記第２の検出ゲートのうちの少なくとも一方の検出ゲートの範囲内のデータに対して、前記振幅を変更する処理を行う超音波波形データ処理ステップと、
前記超音波波形データ処理ステップで前記振幅を変更する処理を行うことにより得られた超音波波形データについて、前記第１の検出ゲートの範囲内から前記表面反射超音波を前記受信手段で受信した時刻である第１の受信時刻と、前記第２の検出ゲートの範囲内から前記裏面反射超音波を前記受信手段で受信した時刻である第２の受信時刻とを算出する受信時刻算出ステップと、
前記第１の受信時刻及び前記第２の受信時刻と、前記被検査材の内部を伝搬した前記超音波の速度とに基づいて、前記被検査材の肉厚を算出する肉厚算出ステップと
を有することを特徴とする測定方法。
【請求項１９】
被検査材の肉厚を測定する測定装置であって、
前記被検査材に対して配置された複数の超音波探触子における各超音波探触子を介して、前記被検査材の表面に向けて超音波を送信する送信手段と、
前記各超音波探触子を介して、前記被検査材からの前記超音波を受信する受信手段と、
前記各超音波探触子ごとに、前記被検査材からの超音波の振幅を時系列で示した超音波波形データを生成する超音波波形データ生成手段と、
前記複数の超音波探触子に含まれる１つの超音波探触子である第１の超音波探触子を除く第２の超音波探触子に係る前記超音波波形データについて、前記被検査材の表面で反射した前記超音波である表面反射超音波を前記受信手段で受信した時刻を検出する受信時刻検出手段と、
前記受信時刻検出手段で検出した時刻の位置に、前記第１の超音波探触子に係る前記超音波波形データにおいて重畳する、前記第２の超音波探触子を介して受信した前記表面反射超音波に基づくノイズを想定した参照波形を配置した参照波形データを生成する参照波形データ生成手段と、
前記第１の超音波探触子に係る前記超音波波形データから、前記参照波形データを減算する処理を行う波形データ減算手段と、
前記波形データ減算手段で前記減算する処理を行うことにより得られた超音波波形データに基づいて、前記被検査材の肉厚を算出する肉厚算出手段と
を有することを特徴とする測定装置。
【請求項２０】
前記超音波波形データ生成手段で前記各超音波探触子ごとに生成された超音波波形データに対して、前記表面反射超音波を検出するための範囲を示す第１の検出ゲートと、前記被検査材の内部を伝搬し且つ前記被検査材の裏面で反射した前記超音波である裏面反射超音波を検出するための範囲を示す第２の検出ゲートとを設定するゲート設定手段と、
前記波形データ減算手段で前記減算する処理を行うことにより得られた超音波波形データについて、前記第１の検出ゲートの範囲内から前記表面反射超音波を前記受信手段で受信した時刻である第１の受信時刻と、前記第２の検出ゲートの範囲内から前記裏面反射超音波を前記受信手段で受信した時刻である第２の受信時刻とを算出する受信時刻算出手段とを更に有し、
前記肉厚算出手段は、前記第１の受信時刻及び前記第２の受信時刻と、前記被検査材の内部を伝搬した前記超音波の速度とに基づいて、前記被検査材の肉厚を算出することを特徴とする請求項１９に記載の測定装置。
【請求項２１】
前記参照波形データ生成手段は、予め設定されている前記参照波形の振幅の大きさ及び前記参照波形の形状を用いて、前記参照波形データを生成することを特徴とする請求項１９または２０に記載の測定装置。
【請求項２２】
前記参照波形データ生成手段は、前記第２の超音波探触子に係る前記超音波波形データの前記表面反射超音波の波形に基づいて前記参照波形の振幅の大きさ及び前記参照波形の形状を決定し、前記参照波形データを生成することを特徴とする請求項１９または２０に記載の測定装置。
【請求項２３】
前記第２の超音波探触子が複数存在する場合、
前記受信時刻検出手段は、それぞれの前記第２の超音波探触子に係るそれぞれの前記超音波波形データについて、前記表面反射超音波を前記受信手段で受信した時刻を検出し、
前記参照波形データ生成手段は、それぞれの前記第２の超音波探触子に係るそれぞれの前記参照波形データを生成し、
前記波形データ減算手段は、前記第１の超音波探触子に係る前記超音波波形データから、それぞれの前記第２の超音波探触子に係るそれぞれの前記参照波形データを減算する処理を行うことを特徴とする請求項１９乃至２２のいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項２４】
被検査材に対して配置された複数の超音波探触子における各超音波探触子を介して、前記被検査材の表面に向けて超音波を送信する送信手段と、前記各超音波探触子を介して、前記被検査材からの前記超音波を受信する受信手段とを備え、前記被検査材の肉厚を測定する測定装置による測定方法であって、
前記各超音波探触子ごとに、前記被検査材からの超音波の振幅を時系列で示した超音波波形データを生成する超音波波形データ生成ステップと、
前記複数の超音波探触子に含まれる１つの超音波探触子である第１の超音波探触子を除く第２の超音波探触子に係る前記超音波波形データについて、前記被検査材の表面で反射した前記超音波である表面反射超音波を前記受信手段で受信した時刻を検出する受信時刻検出ステップと、
前記受信時刻検出ステップで検出した時刻の位置に、前記第１の超音波探触子に係る前記超音波波形データにおいて重畳する、前記第２の超音波探触子を介して受信した前記表面反射超音波に基づくノイズを想定した参照波形を配置した参照波形データを生成する参照波形データ生成ステップと、
前記第１の超音波探触子に係る前記超音波波形データから、前記参照波形データを減算する処理を行う波形データ減算ステップと、
前記波形データ減算手段で前記減算する処理を行うことにより得られた超音波波形データに基づいて、前記被検査材の肉厚を算出する肉厚算出ステップと
を有することを特徴とする測定方法。
【請求項２５】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の測定装置と、
請求項１０乃至１７のいずれか１項に記載の測定装置と
を含み構成されており、
請求項１０乃至１７のいずれか１項に記載の測定装置では、
前記ゲート設定手段において、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の測定装置において前記二次元配列２値データ処理手段による処理の結果得られた二次元配列２値データに基づき処理された前記二次元配列輝度データにおける各測定点に係る前記超音波波形データを前記第１の超音波波形データとし、当該第１の超音波波形データに対して前記第１の検出ゲートと前記第２の検出ゲートとを設定し、
前記肉厚算出手段において、前記被検査材の肉厚を算出する
ことを特徴とする測定システム。
【請求項２６】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の測定装置と、
請求項１９乃至２３のいずれか１項に記載の測定装置と
を含み構成されており、
請求項１９乃至２３のいずれか１項に記載の測定装置では、
前記波形データ減算手段において、前記第１の超音波探触子に係る前記超音波波形データとして請求項１乃至８のいずれか１項に記載の測定装置で得られた前記二次元配列輝度データを適用し、前記二次元配列輝度データから前記参照波形データを減算する処理を行い、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の測定装置では、
前記肉厚算出手段において、前記二次元配列２値データ処理手段による処理の結果得られた二次元配列２値データに基づき処理された前記二次元配列輝度データを用いて前記被検査材の肉厚を算出する
ことを特徴とする測定システム。
【請求項２７】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の測定装置と、
請求項１０乃至１７のいずれか１項に記載の測定装置と、
請求項１９乃至２３のいずれか１項に記載の測定装置と
を含み構成されており、
請求項１９乃至２３のいずれか１項に記載の測定装置では、
前記波形データ減算手段において、前記第１の超音波探触子に係る前記超音波波形データとして請求項１乃至８のいずれか１項に記載の測定装置で得られた前記二次元配列輝度データを適用し、前記二次元配列輝度データから前記参照波形データを減算する処理を行い、
請求項１０乃至１７のいずれか１項に記載の測定装置では、
前記ゲート設定手段において、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の測定装置において前記二次元配列２値データ処理手段による処理の結果得られた二次元配列２値データに基づき処理された前記二次元配列輝度データにおける各測定点に係る前記超音波波形データを前記第１の超音波波形データとし、当該第１の超音波波形データに対して前記第１の検出ゲートと前記第２の検出ゲートとを設定し、
前記肉厚算出手段において、前記被検査材の肉厚を算出する
ことを特徴とする測定システム。
【請求項２８】
請求項９、１８及び２４のいずれか１項に記載の測定方法における各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査材の肉厚を測定する測定装置及び測定方法、当該測定装置を含み構成される測定システム、並びに、当該測定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被検査材である鋼管の肉厚を超音波を用いて測定する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的に、特許文献１では、鋼管の内側表面の欠陥を検出するために、超音波探触子を介して鋼管の外側表面（表面）から内側表面（裏面）に向けて超音波を伝搬させて、その超音波の路程（即ち鋼管の肉厚）を算出するようにしている。この際、特許文献１では、鋼管の複数個所の肉厚を測定するために、超音波探触子と被検査材である鋼管とを相対的に移動させながら測定を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１７７６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、被検査材である鋼管の内部を伝搬した超音波の路程（即ち鋼管の肉厚）を算出する際に、所定の閾値を設定して鋼管の内側表面（裏面）からのエコー信号を検出するようにしている。
【０００５】
一般に、鋼管製造時のオンライン超音波計測においては、鋼管の表面に付着したスケール等による表面状態の変化や、鋼管の曲りや形状不良、鋼管搬送時のばたつき等の様々な外乱が生じる。そして、このような様々な外乱が生じると、エコー信号の振幅値が著しく変動することが考えられ、この場合、上述した特許文献１の技術では、鋼管の複数個所の肉厚測定を高精度に行うことは困難である。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、様々な外乱のある環境下においても、被検査材の複数個所の肉厚測定を高精度に行える仕組み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】
【０００７】
本発明の測定装置は、被検査材の肉厚を測定する測定装置であって、前記被検査材の表面に向けて超音波を送信する送信手段と、前記被検査材からの前記超音波を受信する受信手段と、前記被検査材からの超音波の振幅を時系列で示した超音波波形データを生成する超音波波形データ生成手段と、前記超音波波形データ生成手段で生成された超音波波形データの前記振幅の値を輝度の値に変換し、二次元配列輝度データを生成する二次元配列輝度データ生成手段と、前記二次元配列輝度データを所定の２値化閾値を用いて２値化処理して、二次元配列２値データを生成する二次元配列２値データ生成手段と、前記二次元配列２値データにおける２値のうちの一方の値の領域が一塊となった一塊領域のうち、所定の条件を満たす一塊領域を除去する処理を行う二次元配列２値データ処理手段と、前記二次元配列２値データ処理手段による処理の結果得られた二次元配列２値データに基づいて、前記被検査材の肉厚を算出する肉厚算出手段とを有する。
【０００８】
本発明の測定装置における他の態様は、被検査材の肉厚を測定する測定装置であって、超音波探触子を介して、前記被検査材の表面に向けて超音波を送信する送信手段と、前記超音波探触子を介して、前記被検査材からの前記超音波を受信する受信手段と、前記被検査材からの超音波の振幅を時系列で示した第１の超音波波形データに対して、前記被検査材の表面で反射した前記超音波である表面反射超音波を検出するための範囲を示す第１の検出ゲートと、前記被検査材の内部を伝搬し且つ前記被検査材の裏面で反射した前記超音波である裏面反射超音波を検出するための範囲を示す第２の検出ゲートとを設定するゲート設定手段と、前記第１の超音波波形データにおける前記第１の検出ゲート及び前記第２の検出ゲートのうちの少なくとも一方の検出ゲートの範囲内のデータに対して、前記振幅を変更する処理を行う超音波波形データ処理手段と、前記超音波波形データ処理手段で前記振幅を変更する処理を行うことにより得られた超音波波形データについて、前記第１の検出ゲートの範囲内から前記表面反射超音波を前記受信手段で受信した時刻である第１の受信時刻と、前記第２の検出ゲートの範囲内から前記裏面反射超音波を前記受信手段で受信した時刻である第２の受信時刻とを算出する受信時刻算出手段と、前記第１の受信時刻及び前記第２の受信時刻と、前記被検査材の内部を伝搬した前記超音波の速度とに基づいて、前記被検査材の肉厚を算出する肉厚算出手段とを有する。
【０００９】
また、本発明の測定装置におけるその他の態様は、被検査材の肉厚を測定する測定装置であって、前記被検査材に対して配置された複数の超音波探触子における各超音波探触子を介して、前記被検査材の表面に向けて超音波を送信する送信手段と、前記各超音波探触子を介して、前記被検査材からの前記超音波を受信する受信手段と、前記各超音波探触子ごとに、前記被検査材からの超音波の振幅を時系列で示した超音波波形データを生成する超音波波形データ生成手段と、前記複数の超音波探触子に含まれる１つの超音波探触子である第１の超音波探触子を除く第２の超音波探触子に係る前記超音波波形データについて、前記被検査材の表面で反射した前記超音波である表面反射超音波を前記受信手段で受信した時刻を検出する受信時刻検出手段と、前記受信時刻検出手段で検出した時刻の位置に、前記第１の超音波探触子に係る前記超音波波形データにおいて重畳する、前記第２の超音波探触子を介して受信した前記表面反射超音波に基づくノイズを想定した参照波形を配置した参照波形データを生成する参照波形データ生成手段と、前記第１の超音波探触子に係る前記超音波波形データから、前記参照波形データを減算する処理を行う波形データ減算手段と、前記波形データ減算手段で前記減算する処理を行うことにより得られた超音波波形データに基づいて、前記被検査材の肉厚を算出する肉厚算出手段とを有する。
【００１０】
また、本発明は、上述した測定装置による測定方法、上述した測定装置を含み構成される測定システム、及び、当該測定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、様々な外乱のある環境下においても、被検査材の複数個所の肉厚測定を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る測定装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２】図１に示す超音波波形データ生成部で生成される超音波波形データ、及び、図１に示すＢスコープ画像生成部で生成されるＢスコープ画像を説明するための模式図である。
【図３】外乱によるノイズが発生した場合に、図１に示す超音波波形データ生成部で生成される超音波波形データ、及び、図１に示すＢスコープ画像生成部で生成されるＢスコープ画像の一例を示す図である。
【図４】外乱によるノイズが発生した場合に、図１に示すＢスコープ画像生成部で生成されるＢスコープ画像、図１に示す２値画像生成部で生成される２値画像、図１に示す２値画像処理部による処理の結果得られた２値画像、及び、図１に示す直線化画像生成部で生成される直線化画像の一例を示す図である。
【図５】図１に示すゲート設定部で設定される第１の検出ゲート及び第２の検出ゲート、図１に示す位置検出部で行われる位置検出処理、図１に示す肉厚算出部で行われる肉厚算出処理、並びに、図１に示す表示制御部により表示される肉厚チャートの一例を示す図である。
【図６】図１に示す２値画像生成部で２値化処理を行う際に用いる２値化閾値を説明するための図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る測定装置による鋼管の肉厚測定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る測定装置において、鋼管における第１の肉厚測定結果の一例を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る測定装置において、鋼管における第２の肉厚測定結果の一例を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の態様１に係る測定装置の概略構成の一例を示す図である。
【図１１】図１０に示す超音波波形データ生成部で生成される超音波波形データを説明するための模式図である。
【図１２】図１０に示す超音波波形データ生成部で生成される第１の超音波波形データ、並びに、図１０に示すゲート設定部で設定される第１の検出ゲート及び第２の検出ゲートの一例を示す図である。
【図１３】図１０に示すヒストグラム作成部において、図１２に示す第１の超音波波形データについて第２の検出ゲートの範囲内で超音波の振幅に係る第１のヒストグラムを作成した場合の一例を示す図である。
【図１４】図１０に示すヒストグラム作成部において、第３の超音波波形データについて第２の検出ゲートの範囲内で超音波の振幅に係る第２のヒストグラムを作成した場合の一例を示す図である。
【図１５】図１０に示す増幅度算出部において増幅度を算出する際に用いる検量線データの一例を示す図である。
【図１６】図１０に示す超音波波形データ処理部で取得される第２の超音波波形データ、並びに、図１０に示すゲート設定部で設定される第１の検出ゲート及び第２の検出ゲートの一例を示す図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態の態様１に係る測定装置による基準材の肉厚測定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第２の実施形態の態様１に係る測定装置による鋼管の肉厚測定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の第２の実施形態の態様２に係る測定装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２０】図１９に示す窓関数処理部で使用する窓関数の一例を示す図である。
【図２１】本発明の第２の実施形態の態様２に係る測定装置による鋼管の肉厚測定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図２２】本発明の第２の実施形態の態様３に係る測定装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２３】本発明の第２の実施形態の態様３に係る測定装置による鋼管の肉厚測定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図２４】本発明の第３の実施形態に係る測定装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２５】図２４に示す超音波波形データ生成部で生成される超音波波形データ、並びに、図２４に示すゲート設定部で設定される第１の検出ゲート及び第２の検出ゲートの一例を示す図である。
【図２６】図２４に示す超音波波形データ生成部で生成される超音波波形データ、図２４に示すゲート設定部で設定される第１の検出ゲート及び第２の検出ゲート、図２４に示す受信時刻検出部で行われる時刻検出処理、図２４に示す参照波形データ生成部で生成される参照波形データ、並びに、図２４に示す受信時刻検出部で行われる波形データ減算処理の一例を示す図である。
【図２７】本発明の第３の実施形態に係る測定装置による鋼管の肉厚測定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図２８】本発明の第４の実施形態の態様１に係る測定システムの概略構成の一例を示す図である。
【図２９】本発明の第４の実施形態の態様１に係る測定システムによる鋼管の肉厚測定方法の処理手順の一例を示す模式図である。
【図３０】本発明の第４の実施形態の態様２に係る測定システムの概略構成の一例を示す図である。
【図３１】本発明の第４の実施形態の態様２に係る測定システムによる鋼管の肉厚測定方法の処理手順の一例を示す模式図である。
【図３２】本発明の第４の実施形態の態様３に係る測定システムの概略構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。なお、以下に示す本発明の各実施形態では、本発明における被検査材として、鋼管を適用した例について説明を行うが、本発明においてはこの鋼管に限定されるものではなく、超音波を用いて肉厚を測定できる物（例えば鋼板等）であれば適用可能である。
【００１４】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る測定装置１００の概略構成の一例を示す図である。この測定装置１００は、被検査材である鋼管４００と超音波探触子１１０とを相対的に移動させながら、鋼管４００の各測定点において鋼管４００の肉厚を測定する装置である。ここで、鋼管４００の肉厚は、鋼管４００の外側表面である鋼管の表面４００Ｓと鋼管４００の内側表面である鋼管の裏面４００Ｂとの間の長さで定められるものである。
【００１６】
測定装置１００は、図１に示すように、超音波探触子１１０、送受信部１２０、増幅部１３０、Ａ／Ｄ変換部１４０、制御・処理部１５０、情報入力部１６０、通信部１７０、記憶部１８０、及び、表示部１９０を有して構成されている。
【００１７】
超音波探触子１１０は、鋼管４００に対して相対的に移動することにより、鋼管４００の複数個所の測定点において超音波の授受を司るものである。
【００１８】
なお、超音波探触子１１０と鋼管４００とを相対的に移動させる例として、図１では、制御・処理部１５０の制御に基づいて超音波探触子１１０が鋼管４００の周方向を移動する形態を例示しているが、本発明においてはこの形態に限定されるものではない。例えば超音波探触子１１０を静止させた状態で、鋼管４００側が移動する形態も、本発明に適用可能であり、また、超音波探触子１１０を複数設け、それらの超音波探触子１１０の超音波送信タイミングを適宜制御することで、超音波の送信方向を電気的に変えることにより、鋼管４００における肉厚測定位置を移動させる形態も、本発明に適用可能である。また、図１では、超音波探触子１１０が鋼管４００の周方向を移動する例を示しているが、例えば超音波探触子１１０が鋼管４００の管軸方向（図１のｚ方向）を移動する形態にも適用可能である。また、図１では、説明を簡単にするために、鋼管４００の周方向に１つの超音波探触子１１０を設けた例を示しているが、上述の通り、例えば測定効率の向上のために鋼管４００の周方向に複数の超音波探触子１１０を設ける形態にも適用可能である。
【００１９】
送受信部１２０は、制御・処理部１５０の制御に基づいて、超音波探触子１１０を介して、鋼管４００との間で超音波の送受信を行うものである。この送受信部１２０には、送信部１２１と受信部１２２が構成されている。
【００２０】
送信部１２１は、制御・処理部１５０の制御に基づいて、鋼管４００の各測定点において、鋼管４００に対して相対的に移動する超音波探触子１１０を介して、鋼管の表面４００Ｓに向けて超音波１１１を送信する処理を行う。また、受信部１２２は、制御・処理部１５０の制御に基づいて、鋼管４００の各測定点ごとに、超音波探触子１１０を介して、鋼管４００からの超音波１１２を受信する処理を行う。
【００２１】
増幅部１３０は、制御・処理部１５０の制御に基づいて、受信部１２２で受信した鋼管４００からの超音波１１２を増幅する処理を行う。
【００２２】
Ａ／Ｄ変換部１４０は、制御・処理部１５０の制御に基づいて、増幅部１３０で増幅された後の鋼管４００からの超音波１１２をアナログ信号からディジタル信号に変換する処理を行う。
【００２３】
なお、本実施形態では、増幅部１３０を通過した信号が、Ａ／Ｄ変換部１４０を通過するという順番になっているが、順番を逆にして、Ａ／Ｄ変換部１４０を通過した信号を増幅部１３０で増幅する順番にすることもできる。こうすることで、ディジタル信号を増幅することになるため、信号の取扱いを容易にすることができるようになる。
【００２４】
制御・処理部１５０は、例えば情報入力部１６０から入力された入力情報や通信部１７０から入力された入力情報に基づいて、測定装置１００の各構成部を制御し、測定装置１００の動作を統括的に制御する。また、制御・処理部１５０は、例えば情報入力部１６０から入力された入力情報や通信部１７０から入力された入力情報に基づいて、各種の処理を行う。この制御・処理部１５０は、図１に示すように、超音波波形データ生成部１５１、Ｂスコープ画像生成部１５２、２値画像生成部１５３、２値画像処理部１５４、直線化画像生成部１５５、ゲート設定部１５６、位置検出部１５７、肉厚算出部１５８、及び、表示制御部１５９を有して構成されている。この制御・処理部１５０内の各構成部１５１〜１５９の説明は後述する。
【００２５】
情報入力部１６０は、例えば、ユーザにより操作入力された入力情報を制御・処理部１５０に入力する。
【００２６】
通信部１７０は、コンピュータネットワークＮを介した外部装置Ｇとの通信を司るものである。第１の実施形態の場合、外部装置Ｇとしては、例えば、後述する第２の実施形態に係る測定装置２００や第３の実施形態に係る測定装置３００が挙げられる。
【００２７】
記憶部１８０は、制御・処理部１５０で用いる各種の情報や各種のデータ等や、制御・処理部１５０の処理で得られた各種の情報や各種のデータ等を記憶する。
【００２８】
表示部１９０は、制御・処理部１５０の制御に基づいて、各種の情報や各種のデータ等を表示する。
【００２９】
次に、図１の制御・処理部１５０内の各構成部１５１〜１５９の説明を行う。
【００３０】
図１に示す超音波波形データ生成部１５１は、増幅部１３０で増幅された後（更にＡ／Ｄ変換部１４０でＡ／Ｄ変換された後）の鋼管４００からの超音波１１２の振幅を時系列で示した超音波波形データを生成する。
【００３１】
図２は、図１に示す超音波波形データ生成部１５１で生成される超音波波形データ、及び、図１に示すＢスコープ画像生成部１５２で生成されるＢスコープ画像を説明するための模式図である。この図２において、図１に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。
【００３２】
まず、図２（ａ）の領域１０１１には、図１に示す鋼管の表面４００Ｓと鋼管の裏面４００Ｂを水平方向に描き、超音波探触子１１０から鋼管４００に向かう超音波１１１と鋼管４００から超音波探触子１１０に向かう超音波１１２とのパターンを３つ示している。図２（ａ）の領域１０１１の左側に示す第１のパターンは、超音波探触子１１０から鋼管４００に向かう超音波１１１が鋼管の表面４００Ｓで反射し、表面反射超音波１１２−Ｓとして超音波探触子１１０に向かう様子を示している。また、図２（ａ）の領域１０１１の中央に示す第２のパターンは、超音波探触子１１０から鋼管４００に向かう超音波１１１が鋼管の裏面４００Ｂで反射し、第１の裏面反射超音波１１２−Ｂ１として超音波探触子１１０に向かう様子を示している。また、図２（ａ）の領域１０１１の右側に示す第３のパターンは、超音波探触子１１０から鋼管４００に向かう超音波１１１が鋼管の裏面４００Ｂで反射し、その後に鋼管の表面４００Ｓで反射した後、再度鋼管の裏面４００Ｂで反射して、第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２として超音波探触子１１０に向かう様子を示している。具体的に、本実施形態では、裏面反射超音波１１２−Ｂに関して、ｎを正の整数とすると第ｎの裏面反射超音波１１２−Ｂｎを、鋼管の表面４００Ｓと鋼管の裏面４００Ｂとの間をｎ往復した裏面反射超音波１１２−Ｂと定義する。
【００３３】
また、図２（ａ）の領域１０１２には、図２（ａ）の領域１０１１に示す表面反射超音波１１２−Ｓ、第１の裏面反射超音波１１２−Ｂ１及び第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２の振幅を時系列で示した超音波波形データの一例を模式的に示している。この図２（ａ）の領域１０１２では、図２（ａ）の領域１０１１に示す表面反射超音波１１２−ＳをＳエコー、第１の裏面反射超音波１１２−Ｂ１をＢ１エコー、第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２をＢ２エコーとしてその波形を示している。また、本実施形態においては、図２（ａ）の領域１０１２に示す超音波波形データの横軸に示す振幅は、例えば入力レンジが±１．０Ｖで８ビットのＡ／Ｄ変換部１４０を用いた場合に、このＡ／Ｄ変換部１４０に入力する超音波の振幅が−１．０Ｖのときには「０」、このＡ／Ｄ変換部１４０に入力する超音波の振幅が０．０Ｖのときには「１２７」、このＡ／Ｄ変換部１４０に入力する超音波の振幅が＋１．０Ｖのときには「２５５」の値となるものとする。また、本実施形態においては、Ａ／Ｄ変換部１４０の入力レンジを超えた超音波の振幅が入力された場合については、例えばＡ／Ｄ変換部１４０に入力する超音波の振幅が−１．０Ｖよりも小さいときには「０」に強制され、また、例えばＡ／Ｄ変換部１４０に入力する超音波の振幅が＋１．０Ｖよりも大きいときには「２５５」に強制されるものとする。また、本実施形態においては、図２（ａ）の領域１０１２に示す超音波波形データの縦軸に示す時間は、受信部１２２で受信処理を開始してからの経過時間を示すものとする。
【００３４】
図２（ｂ）の領域１０１３には、鋼管４００と超音波探触子１１０とを相対的に移動させながら、鋼管４００の肉厚を測定する測定点４０１の一例を模式的に示している。そして、図２（ｂ）の領域１０１４には、図２（ｂ）の領域１０１３に示す測定点４０１ごとに、超音波波形データ生成部１５１によって生成された超音波波形データ（いわゆるＡスコープに係る超音波波形データ）の一例を模式的に示している。
【００３５】
図１に示すＢスコープ画像生成部１５２は、超音波波形データ生成部１５１によって各測定点ごとに生成された超音波波形データの振幅の値を輝度の値に変換し、鋼管４００の肉厚方向及び超音波探触子１１０の鋼管４００に対する相対的な移動方向を軸とするＢスコープ画像を生成する。
【００３６】
ここで、図２を用いて、Ｂスコープ画像生成部１５２によるＢスコープ画像の生成方法の一例について説明する。
図２（ｂ）の領域１０１５には、図２（ｂ）の領域１０１３に示す測定点４０１ごとに生成された図２（ｂ）の領域１０１４に示す超音波波形データの振幅の値を輝度の値に変換するための変換テーブルの一例を示している。具体的に、図２（ｂ）の領域１０１５に示す変換テーブルは、図２（ａ）の領域１０１２に示す超音波波形データの振幅の値が「０」のときに「黒色」の輝度の値に変換し、図２（ａ）の領域１０１２に示す超音波波形データの振幅の値が「１２７」のときに「中間色（灰色）」の輝度の値に変換し、図２（ａ）の領域１０１２に示す超音波波形データの振幅の値が「２５５」のときに「白色」の輝度の値に変換するテーブルが示されている。本実施形態におけるＢスコープ画像生成部１５２は、この図２（ｂ）の領域１０１５に示す変換テーブルを用いて、図２（ｂ）の領域１０１３に示す測定点４０１ごとに生成された図２（ｂ）の領域１０１４に示す超音波波形データの振幅の値を輝度の値に変換して、図２（ｃ）に示すＢスコープ画像１０１６を生成する。この図２（ｃ）に示すＢスコープ画像１０１６は、上下の１ラインが図２（ｂ）に示す１つの測定点４０１において生成された１つの超音波波形データを示しており、具体的に、上から下に向かう方向が図２（ａ）に示すように鋼管４００の肉厚方向となっている。このため、図２（ｃ）に示すＢスコープ画像１０１６においても、上から下に向かう方向が鋼管４００の肉厚方向となっており、また、左から右に向かう方向が超音波探触子１１０の鋼管４００に対する相対的な移動方向（即ち、図２（ｂ）の領域１０１３に示す測定点４０１の移動方向）となっている。また、図２（ｃ）では、Ｂスコープ画像１０１６において、表面反射超音波１１２−ＳのＳエコーに相当する部分と、第１の裏面反射超音波１１２−Ｂ１のＢ１エコーに相当する部分と、第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２のＢ２エコーに相当する部分を図示している。
【００３７】
図３は、外乱によるノイズが発生した場合に、図１に示す超音波波形データ生成部１５１で生成される超音波波形データ、及び、図１に示すＢスコープ画像生成部１５２で生成されるＢスコープ画像の一例を示す図である。具体的に、図３は、例えば、鋼管４００と超音波探触子１１０との間を水で満たして鋼管４００の肉厚測定を行う際に当該水に気泡が存在する場合や、鋼管４００の表面にスケールが付着した場合等において、これらの気泡やスケールが超音波探触子１１０から鋼管４００に向かう超音波１１１の反射源となり、これが反射エコーとして観測された場合を示している。
【００３８】
具体的に、図３（ａ）には、外乱によるノイズが発生した場合に、図１に示す超音波波形データ生成部１５１で生成される超音波波形データ１０２１の一例が示されている。この超音波波形データ１０２１は、図２（ａ）の領域１０１２に示す超音波波形データとは逆に、横軸に受信部１２２で受信処理を開始してからの経過時間を示し、縦軸に振幅を示したデータとなっている。この際、超音波波形データ１０２１には、表面反射超音波１１２−ＳのＳエコーに相当する部分よりも前の時間に外乱によるノイズに相当する部分が存在しているが、表面反射超音波１１２−ＳのＳエコーを検出するための検出ゲートの設定によっては、当該ノイズに相当する部分を誤って表面反射超音波１１２−Ｓが検出されたと判定してしまう懸念があり、この場合、鋼管４００の肉厚測定を高精度に行えないという問題が生じてしまう。
【００３９】
図３（ｂ）には、外乱によるノイズが発生した場合に、図１に示すＢスコープ画像生成部１５２で生成されるＢスコープ画像１０２２の一例が示されている。このＢスコープ画像１０２２には、外乱によるノイズに相当する部分１０２２１と、図３（ａ）に示す超音波波形データ１０２１に相当するライン１０２２２が示されている。そして、このＢスコープ画像１０２２上では、外乱によるノイズに相当する部分１０２２１は、表面反射超音波１１２−ＳのＳエコーに相当する部分１０２２３及び裏面反射超音波１１２−ＢのＢエコーに相当する部分１０２２４の帯状の多重信号とは異なり、塊状の模様となって観測される。そこで、本実施形態では、この外乱によるノイズに相当する部分１０２２１の画像上の特徴の違いを用いて、外乱によるノイズに相当する部分１０２２１を除去し、鋼管４００の肉厚測定を高精度に行えるようにした形態を示す。
【００４０】
図１に示す２値画像生成部１５３は、Ｂスコープ画像生成部１５２で生成されたＢスコープ画像を所定の２値化閾値を用いて２値化処理して、２値画像を生成する。
【００４１】
図４は、外乱によるノイズが発生した場合に、図１に示すＢスコープ画像生成部１５２で生成されるＢスコープ画像、図１に示す２値画像生成部１５３で生成される２値画像、図１に示す２値画像処理部１５４による処理の結果得られた２値画像、及び、図１に示す直線化画像生成部１５５で生成される直線化画像の一例を示す図である。
【００４２】
具体的に、図４（ａ）には、外乱によるノイズが発生した場合に、図１に示すＢスコープ画像生成部１５２で生成されるＢスコープ画像１０３１の一例が示されている。このＢスコープ画像１０３１には、外乱によるノイズに相当する部分１０３１１が示されている。そして、この場合、図１に示す２値画像生成部１５３は、図４（ａ）に示すＢスコープ画像１０３１を所定の２値化閾値を用いて２値化処理し、図４（ｂ）に示す２値画像１０３２を生成する。この際、図１に示す２値画像生成部１５３は、例えば図６を用いて後述する２値化閾値を用いて２値画像１０３２を生成することもでき、また、他の２値化閾値を用いて２値画像１０３２を生成することもできるものとする。また、図４（ｂ）に示す２値画像１０３２では、黒色の部分が「０」の値に相当し、黒色以外の色の部分が「１」の値に相当するものとする。
【００４３】
図１に示す２値画像処理部１５４は、まず、２値画像生成部１５３で生成された２値画像に対して、一般的な粒子除去や粒子結合の処理である膨張・収縮処理を行う。その後、図１に示す２値画像処理部１５４は、いわゆる粒子解析を行って、膨張・収縮処理後の２値画像における２値のうちの一方の値の領域が一塊となった画像粒子のうち、所定の面積未満及び所定の幅未満のうちの少なくともいずれか一方を満たす画像粒子を除去する処理を行う。
【００４４】
具体的に、図１に示す２値画像処理部１５４は、図４（ｂ）に示す２値画像１０３２に対して膨張・収縮処理を行った後に、当該２値画像における２値のうちの一方の値（図４（ｂ）に示す例では、黒色以外の色の部分に係る「１」の値）の領域が一塊となった画像粒子のうち、所定の面積未満及び所定の幅未満のうちの少なくともいずれか一方を満たす画像粒子を除去し、図４（ｃ）に示す処理後の２値画像１０３３を取得する。ここで、画像粒子の幅は、図４（ｂ）に示す２値画像１０３２の横方向（即ち、図２（ｂ）の領域１０１３に示す測定点４０１の移動方向）の長さを表している。このため、画像粒子を除去する閾値である所定の幅として、例えば、図４（ｂ）に示す２値画像１０３２の横方向の全長に対して１／２の長さを設定すると、図４（ｃ）に示す処理後の２値画像１０３３では図４（ａ）に示すノイズに相当する部分１０３１１の画像粒子が除去されたものとなる。なお、画像粒子を除去する閾値として設定した上述の所定の幅は、飽くまでも例示であり、本実施形態においてはこれに限定されるものではない。また、本実施形態においては、画像粒子を除去するための所定の特徴量及びパラメータ条件に係る情報（即ち、ここでは所定の面積及び所定の幅に係る情報）は、予め記憶部１８０に記憶されているものとする。
【００４５】
この２値画像処理部１５４による画像処理では、図３（ｂ）に示したように、表面反射超音波１１２−ＳのＳエコーに相当する帯状の部分１０２２３や裏面反射超音波１１２−ＢのＢエコーに相当する帯状の部分１０２２４に比べて、外乱によるノイズに相当する部分１０２２１の面積や幅が小さいことに着目し、この外乱によるノイズに相当する部分１０２２１を除去するための処理を行うものである。これにより、図４に示す例では、上述したように、２値画像処理部１５４による処理後の２値画像１０３３においては、図４（ａ）に示すノイズに相当する部分１０３１１の画像粒子が除去されている。
【００４６】
図１に示す直線化画像生成部１５５は、２値画像処理部１５４による処理の結果得られた２値画像について画像粒子に係る上端の位置を検出し、当該上端の位置が所定の位置で直線となるようにＢスコープ画像生成部１５２で生成されたＢスコープ画像のデータを上下にシフトさせた直線化画像を生成する。
【００４７】
具体的に、図１に示す直線化画像生成部１５５は、まず、図４（ｃ）に示す２値画像１０３３について画像粒子（図４（ｃ）に示す例では、黒色以外の色の部分）に係る上端の位置（上端の線）１０３３１を検出する。この上端の位置（上端の線）１０３３１は、表面反射超音波１１２−ＳのＳエコーに相当する部分である。次いで、図１に示す直線化画像生成部１５５は、図４（ｃ）に示す上端の位置（上端の線）１０３３１が、所定の位置（具体的に、本実施形態では上方の位置）で直線となるように図４（ａ）に示すＢスコープ画像１０３１のデータを上下にシフトさせた直線化画像１０３４を生成する。この直線化画像１０３４には、図４（ｃ）に示す上端の位置（上端の線）１０３３１を直線化した直線１０３４１が示されている。また、この直線化画像１０３４では、下方に位置するデータが無い領域には、所定の数値（例えば１２７）で埋めたものを示している。
【００４８】
図１に示すゲート設定部１５６は、直線化画像生成部１５５で生成された直線化画像に対して、表面反射超音波１１２−Ｓを検出するための範囲を示す第１の検出ゲートと、裏面反射超音波１１２−Ｂを検出するための範囲を示す第２の検出ゲートを設定する。
【００４９】
図５は、図１に示すゲート設定部１５６で設定される第１の検出ゲート及び第２の検出ゲート、図１に示す位置検出部１５７で行われる位置検出処理、図１に示す肉厚算出部１５８で行われる肉厚算出処理、並びに、図１に示す表示制御部１５９により表示される肉厚チャートの一例を示す図である。
【００５０】
具体的に、図１に示すゲート設定部１５６は、図５（ａ）に示すように、直線化画像生成部１５５で生成された直線化画像に対して、表面反射超音波１１２−Ｓを検出するための範囲を示す第１の検出ゲート１０４１と、裏面反射超音波１１２−Ｂを検出するための範囲を示す第２の検出ゲート１０４２を設定する。ここでは、ゲート設定部１５６は、第２の検出ゲート１０４２として、第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２を検出するための範囲を示す検出ゲートを設定するものとする。なお、ここでの第１の検出ゲート１０４１及び第２の検出ゲート１０４２の設定は、各測定点４０１ごとに生成されたＡスコープに係る超音波波形データにおいて検出ゲートを設定することに相当する。また、直線化画像では、表面反射超音波１１２−ＳのＳエコーに相当する部分が直線化されているため、第１の検出ゲート１０４１及び第２の検出ゲート１０４２の設定は、各測定点４０１ごとに追従して設定することは不要であり、矩形の領域を設定することができる。
【００５１】
その後、例えば、図１に示す２値画像生成部１５３は、図５（ａ）に示す直線化画像を所定の２値化閾値を用いて２値化処理して、図５（ｂ）に示す２値画像を生成する。ここで、２値画像生成部１５３で２値化処理を行う際に用いる２値化閾値について説明する。
【００５２】
図６は、図１に示す２値画像生成部１５３で２値化処理を行う際に用いる２値化閾値を説明するための図である。
図６では、説明を分かり易くするために、或る１つの測定点４０１において生成されたＡスコープに係る超音波波形データを示している。また、この図６には、ゲート設定部１５６で設定された第１の検出ゲート１０４１及び第２の検出ゲート１０４２の範囲も図示している。そして、図６に示す例では、第１の検出ゲート１０４１の範囲については、下限閾値１０４５以上で且つ下限閾値１０４６以下の値を「１」とし、それ以外を「０」とする。また、第２の検出ゲート１０４２の範囲については、下限閾値１０４７以上で且つ下限閾値１０４８以下の値を「１」とし、それ以外を「０」とする。なお、表面反射超音波１１２−Ｓを検出するための第１の検出ゲート１０４１と裏面反射超音波１１２−Ｂ（ここでは、第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２）を検出するための第２の検出ゲート１０４２とにおいて、下限閾値１０４５及び下限閾値１０４６と下限閾値１０４７及び下限閾値１０４８とを反転させているのは、表面反射超音波１１２−Ｓと裏面反射超音波１１２−Ｂとで位相が反転することによるものである。
【００５３】
その後、例えば、図１に示す２値画像処理部１５４は、上述した一般的な粒子除去や粒子結合の処理である膨張・収縮処理を行って、図５（ｂ）に示す２値画像を取得する。
【００５４】
図１に示す位置検出部１５７は、各測定点ごとに、ゲート設定部１５６で設定された第１の検出ゲートの範囲内から表面反射超音波１１２−Ｓを受信部１２２で受信した時刻に相当する第１の位置と、ゲート設定部１５６で設定された第２の検出ゲートの範囲内から裏面反射超音波１１２−Ｂ（ここでは、第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２）を受信部１２２で受信した時刻に相当する第２の位置を検出する。
【００５５】
具体的に、図１に示す位置検出部１５７は、図５（ｂ）に示す２値画像について、上述した直線化画像生成部１５５による画像粒子に係る上端の位置検出と同様の手法を用いて、ゲート設定部１５６で設定された第１の検出ゲート１０４１の範囲内から表面反射超音波１１２−Ｓを受信部１２２で受信した時刻に相当する第１の位置と、ゲート設定部１５６で設定された第２の検出ゲート１０４２の範囲内から裏面反射超音波１１２−Ｂ（ここでは、第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２）を受信部１２２で受信した時刻に相当する第２の位置を検出する。そして、図１に示す位置検出部１５７は、この検出結果に基づいて、図５（ｃ）に示す直線化画像から、第１の位置１０４３及び第２の位置１０４４を検出する。
【００５６】
図１に示す肉厚算出部１５８は、各測定点４０１ごとに、位置検出部１５７で検出された第１の位置及び第２の位置と、鋼管４００の内部を伝搬した超音波の速度とに基づいて、鋼管４００の肉厚を算出する。
【００５７】
具体的に、肉厚算出部１５８は、図５（ｃ）に示す直線化画像において、各測定点４０１ごとに（即ち、上下の１ラインごとに）、第１の位置１０４３と第２の位置１０４４との画素間隔（時間に相当する量であって、例えばＡ／Ｄ変換部１４０のサンプリングピッチによって画素あたりの時間は決定される）から時間に変換し、この時間と鋼管４００の内部を伝搬した超音波の速度とから、鋼管４００の肉厚を算出する。この肉厚算出部１５８により各測定点４０１ごとに算出した鋼管４００の肉厚に係る肉厚チャートの一例を図５（ｄ）に示す。
【００５８】
ここで、第２の検出ゲート１０４２として、例えば第ｎ（ｎは正の整数）の裏面反射超音波１１２−Ｂｎを検出するもの設定する場合には、第１の位置１０４３に基づく時刻をＴＳとし、第２の位置１０４４に基づく時刻をＴＢｎとすると（「ＴＢｎ−ＴＳ」が上述した第１の位置１０４３と第２の位置１０４４との画素間隔に基づき求まる「時間」に相当）、肉厚算出部１５８は、以下の式（１）を用いて鋼管４００の肉厚を算出する。
肉厚＝（ＴＢｎ−ＴＳ）×（鋼管４００の内部を伝搬した超音波の速度）÷（２×ｎ）
・・・（１）
【００５９】
図１に示す表示制御部１５９は、例えば、図５（ｃ）に示す第１の位置１０４３及び第２の位置１０４４に色彩（例えば赤色）を付した直線化画像を表示部１９０に表示する制御を行う。この表示を行うことにより、鋼管４００の肉厚変化と表面反射超音波１１２−ＳのＳエコー及び裏面反射超音波１１２−１のＢエコーが正しい位置で検出されているか否かを明瞭に観測することができる。
また、図１に示す表示制御部１５９は、例えば、図５（ｃ）に示す肉厚チャートを表示部１９０に表示する制御を行う。
【００６０】
次に、被検査材である鋼管４００の肉厚測定方法の処理手順について説明を行う。
図７は、本発明の第１の実施形態に係る測定装置１００による鋼管４００の肉厚測定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００６１】
まず、図７のステップＳ１１０１において、制御・処理部１５０（例えば超音波波形データ生成部１５１）は、例えば情報入力部１６０から入力された入力情報に基づいて、鋼管４００の肉厚測定を行う測定点の数Ｔを設定する。
【００６２】
続いて、図７のステップＳ１１０２において、制御・処理部１５０（例えば超音波波形データ生成部１５１）は、測定点を示す変数ｔに１を設定する。
【００６３】
続いて、図７のステップＳ１１０３において、送信部１２１は、制御・処理部１５０の制御に基づいて、超音波探触子１１０を介して被検査材である鋼管４００の測定点ｔの表面４００Ｓに向けて超音波１１１を送信する。
【００６４】
続いて、図７のステップＳ１１０４において、受信部１２２は、制御・処理部１５０の制御に基づいて、超音波探触子１１０を介して鋼管４００からの超音波１１２を受信する。
【００６５】
続いて、図７のステップＳ１１０５において、超音波波形データ生成部１５１は、増幅部１３０で増幅された後（更にＡ／Ｄ変換部１４０でＡ／Ｄ変換された後）の鋼管４００からの超音波１１２の振幅を時系列で示した超音波波形データを生成する。ここでは、例えば図２（ａ）の領域１０１２に示す超音波波形データを生成する。
【００６６】
続いて、図７のステップＳ１１０６において、制御・処理部１５０（例えば超音波波形データ生成部１５１）は、測定点を示す変数ｔが測定点の数Ｔよりも小さいか否かを判断する。
【００６７】
図７のステップＳ１１０６の判断の結果、測定点を示す変数ｔが測定点の数Ｔよりも小さい場合には（Ｓ１１０６／ＹＥＳ）、未だ測定を行っていない測定点があると判断し、図７のステップＳ１１０７に進む。
図７のステップＳ１１０７に進むと、制御・処理部１５０（例えば超音波波形データ生成部１５１）は、測定点を示す変数ｔに１を加算する。その後、図７のステップＳ１１０３に戻り、変更した測定点ｔについてステップＳ１１０３以降の処理を行う。
【００６８】
一方、図７のステップＳ１１０６の判断の結果、測定点を示す変数ｔが測定点の数Ｔよりも小さくない場合には（Ｓ１１０６／ＮＯ）、全ての測定点について測定を行ったと判断し、図７のステップＳ１１０８に進む。
図７のステップＳ１１０８に進むと、Ｂスコープ画像生成部１５２は、ステップＳ１１０５で各測定点ごとに生成された超音波波形データの振幅の値を輝度の値に変換し、鋼管４００の肉厚方向及び超音波探触子１１０の鋼管４００に対する相対的な移動方向を軸とするＢスコープ画像を生成する。ここでは、例えば図２（ｂ）に示す処理を行って図２（ｃ）に示すＢスコープ画像１０１６を生成する。なお、以降の説明では、本ステップの処理により、図４（ａ）に示すＢスコープ画像１０３１が生成されたものとして説明を行う。
【００６９】
続いて、図７のステップＳ１１０９において、２値画像生成部１５３は、ステップＳ１１０８で生成されたＢスコープ画像を所定の２値化閾値を用いて２値化処理して、２値画像を生成する。ここでは、例えば図４（ｂ）に示す２値画像１０３２を生成する。
【００７０】
続いて、図７のステップＳ１１１０において、２値画像処理部１５４は、まず、ステップＳ１１０９で生成された２値画像に対して、一般的な粒子除去や粒子結合の処理である膨張・収縮処理を行う。その後、２値画像処理部１５４は、いわゆる粒子解析を行って、膨張・収縮処理後の２値画像における２値のうちの一方の値の領域が一塊となった画像粒子のうち、所定の面積未満及び所定の幅未満のうちの少なくともいずれか一方を満たす画像粒子を除去する処理を行う。ここでは、例えば図４（ｃ）に示す処理後の２値画像１０３３が取得される。
【００７１】
続いて、図７のステップＳ１１１１において、直線化画像生成部１５５は、ステップＳ１１１０の処理の結果得られた２値画像について画像粒子に係る上端の位置を検出する。ここでは、例えば図４（ｃ）に示す上端の位置（上端の線）１０３３１を検出する。
【００７２】
続いて、図７のステップＳ１１１２において、直線化画像生成部１５５は、ステップＳ１１１１で検出した上端の位置が、所定の位置（具体的に、本実施形態では上方の位置）で直線となるようにステップＳ１１０８で生成されたＢスコープ画像のデータを上下にシフトさせた直線化画像を生成する。ここでは、例えば図４（ｄ）に示す直線化画像１０３４を生成する。
【００７３】
続いて、図７のステップＳ１１１３において、ゲート設定部１５６は、ステップＳ１１１２で生成された直線化画像に対して、表面反射超音波１１２−Ｓを検出するための範囲を示す第１の検出ゲートと、裏面反射超音波１１２−Ｂ（ここでは、第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２）を検出するための範囲を示す第２の検出ゲートを設定する。例えば、図５（ａ）に示す第１の検出ゲート１０４１及び第２の検出ゲート１０４２を設定する。
その後、例えば、２値画像生成部１５３は、図５（ａ）に示す直線化画像を所定の２値化閾値を用いて２値化処理して２値画像を生成し、２値画像処理部１５４は、当該２値画像に対して上述した一般的な粒子除去や粒子結合の処理である膨張・収縮処理を行って、図５（ｂ）に示す２値画像を取得する。
【００７４】
続いて、図７のステップＳ１１１４において、位置検出部１５７は、各測定点ごとに、ステップＳ１１１３で設定された第１の検出ゲートの範囲内から表面反射超音波１１２−Ｓを受信部１２２で受信した時刻に相当する第１の位置と、ステップＳ１１１３で設定された第２の検出ゲートの範囲内から裏面反射超音波１１２−Ｂ（ここでは、第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２）を受信部１２２で受信した時刻に相当する第２の位置を検出する。
【００７５】
具体的に、位置検出部１５７は、図５（ｂ）に示す２値画像について、ステップＳ１１１１による画像粒子に係る上端の位置検出と同様の手法を用いて、ステップＳ１１１３で設定された第１の検出ゲート１０４１の範囲内から第１の位置と、ステップＳ１１１３で設定された第２の検出ゲート１０４２の範囲内から第２の位置を検出する。そして、位置検出部１５７は、この検出結果に基づいて、図５（ｃ）に示す直線化画像から、第１の位置１０４３及び第２の位置１０４４を検出する。
その後、表示制御部１５９は、例えば、図５（ｃ）に示す第１の位置１０４３及び第２の位置１０４４に色彩（例えば赤色）を付した直線化画像を表示部１９０に表示する制御を行う。
【００７６】
続いて、図７のステップＳ１１１５において、肉厚算出部１５８は、各測定点ごとに、ステップＳ１１１４で検出された第１の位置及び第２の位置と、鋼管４００の内部を伝搬した超音波の速度とに基づいて、鋼管４００の肉厚を算出する。
【００７７】
続いて、図７のステップＳ１１１６において、表示制御部１５９は、ステップＳ１１１５で算出された鋼管４００の肉厚を表示部１９０に表示する制御を行う。ここでは、例えば図５（ｄ）に示す肉厚チャートを表示する。その後、制御・処理部１５０は、必要に応じて、ステップＳ１１１５で算出された鋼管４００の肉厚のデータを記憶部１８０に記憶する処理を行う。
【００７８】
続いて、図７のステップＳ１１１７において、制御・処理部１５０は、例えば情報入力部１６０から入力された入力情報に基づいて、被検査材である鋼管４００の肉厚測定を終了するか否かを判断する。
【００７９】
図７のステップＳ１１１７の判断の結果、鋼管４００の肉厚測定を終了しない場合には（Ｓ１１１７／ＮＯ）、図７のステップＳ１１０１に戻り、ステップＳ１１０１以降の処理を再度行う。
【００８０】
一方、図７のステップＳ１１１７の判断の結果、鋼管４００の肉厚測定を終了する場合には（Ｓ１１１７／ＹＥＳ）、図７のフローチャートの処理を終了する。
【００８１】
なお、上述した例では、ゲート設定部１５６は、第２の検出ゲート１０４２として、第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２を検出するための範囲を示す検出ゲートを設定するものとしたが、本実施形態においてはこれに限定されるものではない。本実施形態においては、以下の形態も適用可能である。
まず、ゲート設定部１５６において、第２の検出ゲート１０４２として、鋼管の裏面４００Ｂでの反射回数が異なる少なくとも２つの裏面反射超音波１１２−Ｂ（例えば、第１の裏面反射超音波１１２−Ｂ１及び第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２）のそれぞれを検出するための範囲を設定可能とする。そして、肉厚算出部１５８は、ゲート設定部１５６において第２の検出ゲート１０４２として上述した２つの裏面反射超音波１１２−Ｂのうちの一方の裏面反射超音波（例えば、第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２）を検出するための範囲を示す検出ゲートが設定された場合に、当該第２の検出ゲート１０４２に基づき算出した鋼管４００の肉厚値が基準肉厚値を超えたときには、ゲート設定部１５６において第２の検出ゲート１０４２として上述した２つの裏面反射超音波のうちの他方の裏面反射超音波（例えば、第１の裏面反射超音波１１２−Ｂ１）を検出するための範囲を示す検出ゲートが設定された場合に当該第２の検出ゲート１０４２に基づき算出した鋼管４００の肉厚値を考慮して、鋼管４００の最終的な肉厚を算出する形態である。ここで、基準肉厚値は、例えばユーザが任意に設定可能な閾値に相当するものである。この形態について、図８及び図９を用いて以下に説明する。
【００８２】
図８は、本発明の第１の実施形態に係る測定装置１００において、鋼管４００における第１の肉厚測定結果の一例を示す図である。具体的に、図８に示す第１の肉厚測定結果は、鋼管４００として欠陥（きず）無しの鋼管を用いた肉厚測定結果である。
【００８３】
図８（ａ）は、第２の検出ゲート１０４２として第１の裏面反射超音波１１２−Ｂ１を検出するための範囲を示す検出ゲートが設定された場合の第１の肉厚測定結果を示している。具体的に、図８（ａ）の領域１０５２には、直線化画像生成部１５５で生成された直線化画像とともに、位置検出部１５７において検出された表面反射超音波１１２−Ｓに係る第１の位置１０５２１及び第１の裏面反射超音波１１２−Ｂ１に係る第２の位置１０５２２が示されている。また、図８（ａ）の領域１０５１には、図８（ａ）の領域１０５２に示す第１の位置１０５２１及び第２の位置１０５２２に基づき、肉厚算出部１５８で算出された肉厚チャートを示している。
【００８４】
また、図８（ｂ）は、第２の検出ゲート１０４２として第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２を検出するための範囲を示す検出ゲートが設定された場合の第１の肉厚測定結果を示している。具体的に、図８（ｂ）の領域１０５４には、直線化画像生成部１５５で生成された直線化画像とともに、位置検出部１５７において検出された表面反射超音波１１２−Ｓに係る第１の位置１０５４１及び第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２に係る第２の位置１０５４２が示されている。また、図８（ｂ）の領域１０５３には、図８（ｂ）の領域１０５４に示す第１の位置１０５４１及び第２の位置１０５４２に基づき、肉厚算出部１５８で算出された肉厚チャートを示している。
【００８５】
図８（ａ）において、領域１０５１の矢印１０５１１の位置及びこの矢印１０５１１の位置に相当する領域１０５２の星印１０５２３の位置には、局所的な薄肉が観測されている。一方、図８（ｂ）において、領域１０５１の矢印１０５１１の位置と同じ位置である領域１０５３の矢印１０５３１の位置及びこの矢印１０５３１の位置に相当する領域１０５４の星印１０５４３の位置には、いずれも局所的な薄肉は観測されていない。これは、領域１０５１の矢印１０５１１の位置及びこの矢印１０５１１の位置に相当する領域１０５２の星印１０５２３の位置でノイズが観測されたことを意味している。即ち、同じ超音波波形データ上においては、ノイズは、第１の裏面反射超音波１１２−Ｂ１及び第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２のうちのいずれか一方に大きく影響を及ぼし、他方は影響を受け難いことを意味する。
【００８６】
図９は、本発明の第１の実施形態に係る測定装置１００において、鋼管４００における第２の肉厚測定結果の一例を示す図である。具体的に、図９に示す第２の肉厚測定結果は、鋼管４００として４つの人工欠陥（きず）を形成した鋼管を用いた肉厚測定結果である。
【００８７】
図９（ａ）は、第２の検出ゲート１０４２として第１の裏面反射超音波１１２−Ｂ１を検出するための範囲を示す検出ゲートが設定された場合の第２の肉厚測定結果を示している。具体的に、図９（ａ）の領域１０６２には、直線化画像生成部１５５で生成された直線化画像とともに、位置検出部１５７において検出された表面反射超音波１１２−Ｓに係る第１の位置１０６２１及び第１の裏面反射超音波１１２−Ｂ１に係る第２の位置１０６２２が示されている。また、図９（ａ）の領域１０６１には、図９（ａ）の領域１０６２に示す第１の位置１０６２１及び第２の位置１０６２２に基づき、肉厚算出部１５８で算出された肉厚チャートを示している。
【００８８】
また、図９（ｂ）は、第２の検出ゲート１０４２として第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２を検出するための範囲を示す検出ゲートが設定された場合の第２の肉厚測定結果を示している。具体的に、図９（ｂ）の領域１０６４には、直線化画像生成部１５５で生成された直線化画像とともに、位置検出部１５７において検出された表面反射超音波１１２−Ｓに係る第１の位置１０６４１及び第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２に係る第２の位置１０６４２が示されている。また、図９（ｂ）の領域１０６３には、図９（ｂ）の領域１０６４に示す第１の位置１０６４１及び第２の位置１０６４２に基づき、肉厚算出部１５８で算出された肉厚チャートを示している。
【００８９】
図９（ａ）の領域１０６１に示す肉厚チャート及び図９（ｂ）の領域１０６３に示す肉厚チャートには、ともに、４つの人工欠陥に基づく４つの局所的な位置で薄肉が観測されている。また、図９（ａ）に示す領域１０６１の矢印１０６１１の位置及びこの矢印１０６１１の位置に相当する領域１０６２の星印１０６２３の位置と、領域１０６１の矢印１０６１１の位置と同じ位置である図９（ｂ）に示す領域１０６３の矢印１０６３１の位置及びこの矢印１０６３１の位置に相当する領域１０６４の星印１０６４３の位置には、ともに局所的な薄肉が観測されている。具体的に、同じ位置である、図９（ａ）の領域１０６２に示す星印１０６２３の位置及び図９（ｂ）の領域１０６４に示す星印１０６４３の位置には、局所的な薄肉を示す凸状の模様が観測される。このように、鋼管４００に欠陥（きず）がある場合には、複数の裏面反射超音波１１２−Ｂうちのいずれの裏面反射超音波においても同様の変化があり、ほぼ同じ肉厚測定結果となる。
【００９０】
以上のことから、第２の検出ゲート１０４２として、少なくとも２つの裏面反射超音波１１２−Ｂのそれぞれを検出するための検出ゲートを設定可能とし、一方の裏面反射超音波を検出するための検出ゲートに基づき算出した鋼管４００の第１の肉厚値が基準肉厚値を超えたときには、他方の裏面反射超音波を検出するための検出ゲートに基づき算出した鋼管４００の第２の肉厚値を考慮して再評価し、鋼管４００の最終的な肉厚を算出する（例えば、第１の肉厚値と第２の肉厚値との差が所定値未満の場合にはいずれの肉厚値を採用してもよく、第１の肉厚値と第２の肉厚値との差が所定値以上の場合には第２の肉厚値を採用する）。これにより、肉厚測定をより高精度に行うことができる。
【００９１】
以上説明したように、第１の実施形態に係る測定装置１００では、鋼管４００の各測定点ごとに、鋼管４００からの超音波１１２の振幅を時系列で示した超音波波形データを生成し、各測定点ごとに生成された超音波波形データの振幅の値を輝度の値に変換して鋼管４００の肉厚方向及び超音波探触子１１０の鋼管４００に対する相対的な移動方向を軸とするＢスコープ画像を生成し、このＢスコープ画像を２値化処理して２値画像を生成し、この２値画像における２値のうちの一方の値の領域が一塊となった画像粒子のうち、所定の面積未満及び所定の幅未満のうちの少なくともいずれか一方を満たす画像粒子を除去する処理を行い、当該処理の結果得られた２値画像に基づいて各測定点ごとに鋼管４００の肉厚を算出するようにしている。
かかる構成によれば、超音波探触子１１０と鋼管４００とを相対的に移動させながら鋼管４００の複数個所の肉厚測定を行う際に、例えば、鋼管４００と超音波探触子１１０との間に介在する水に気泡が存在する場合や鋼管４００の表面にスケールが付着した場合等の外乱によるノイズが発生したときにおいても、当該ノイズを除去すべく処理を行うため、鋼管４００の複数個所の肉厚測定を高精度に行うことができる。
【００９２】
なお、上述した第１の実施形態では、超音波波形データ生成部１５１によって各測定点ごとに生成された超音波波形データの振幅の値を輝度の値に変換し、鋼管４００の肉厚方向及び超音波探触子１１０の鋼管４００に対する相対的な移動方向を軸とするＢスコープ画像を生成するＢスコープ画像生成部１５２を設ける形態について説明した。しかしながら、本発明においては、このＢスコープ画像を生成する形態に限定されるものではなく、鋼管４００の肉厚方向及び超音波探触子１１０の鋼管４００に対する相対的な移動方向を軸とする二次元状に配列された輝度データである二次元配列輝度データを生成する形態も、本発明に含まれる。この場合、Ｂスコープ画像生成部１５２は、二次元配列輝度データとしてＢスコープ画像を生成する「二次元配列輝度データ生成手段」を構成する。
また、上述した第１の実施形態では、Ｂスコープ画像生成部１５２で生成されたＢスコープ画像を所定の２値化閾値を用いて２値化処理して、２値画像を生成する２値画像生成部１５３を設ける形態について説明した。しかしながら、本発明においては、この２値画像を生成する形態に限定されるものではなく、上述した二次元配列輝度データを所定の２値化閾値を用いて２値化処理して、二次元配列２値データを生成する形態も、本発明に含まれる。この場合、２値画像生成部１５３は、二次元配列２値データとして２値画像を生成する「二次元配列２値データ生成手段」を構成する。
また、上述した第１の実施形態では、上述した２値画像における２値のうちの一方の値の領域が一塊となった画像粒子のうち、所定の面積未満及び所定の幅未満のうちの少なくともいずれか一方を満たす画像粒子を除去する処理を行う２値画像処理部１５４を設ける形態について説明した。しかしながら、本発明においては、この２値画像を処理する形態に限定されるものではなく、上述した二次元配列２値データにおける２値のうちの一方の値の領域が一塊となった一塊領域のうち、所定の面積未満及び所定の幅未満のうちの少なくともいずれか一方を満たす一塊領域を除去する処理を行う形態も、本発明に含まれる。この場合、２値画像処理部１５４は、二次元配列２値データの一塊領域として２値画像の画像粒子を除去する処理を行う「二次元配列２値データ処理手段」を構成する。そして、この場合、肉厚算出部１５８は、この二次元配列２値データ処理手段による処理の結果得られた二次元配列２値データに基づいて、各測定点ごとに、鋼管４００の肉厚を算出する形態を採る。
【００９３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００９４】
＜第２の実施形態の態様１＞
まず、本発明の第２の実施形態の態様１について説明する。
【００９５】
図１０は、本発明の第２の実施形態の態様１に係る測定装置２００−１の概略構成の一例を示す図である。この図１０において、図１に示す第１の実施形態に係る測定装置１００の概略構成と同様の構成については同じ符号をしており、その詳細な説明は必要に応じて省略する。この測定装置２００−１は、図１に示す第１の実施形態に係る測定装置１００と同様に、被検査材である鋼管４００の肉厚を測定する装置である。
【００９６】
また、本実施形態の態様１では、鋼管４００の肉厚を測定する際に、事前に、当該鋼管４００の基準となる基準材（以下、単に「基準材」と称する）４１０の肉厚を測定する例について説明を行うが、この基準材４１０の肉厚も、基準材４１０の外側表面である基準材の表面４１０Ｓと基準材４１０の内側表面である基準材の裏面４１０Ｂとの間の長さで定められるものである。なお、基準材の肉厚の値は、別途事前に行われた他の測定等により、正確に分かっているものとする。
【００９７】
測定装置２００−１は、図１０に示すように、超音波探触子１１０、送受信部１２０、増幅部１３０、Ａ／Ｄ変換部１４０、制御・処理部２５０−１、情報入力部１６０、通信部１７０、記憶部１８０、及び、表示部１９０を有して構成されている。
【００９８】
超音波探触子１１０は、第１の実施形態と同様に、鋼管４００に対して相対的に移動することにより、鋼管４００の複数個所において超音波の授受を司るものである。
【００９９】
なお、超音波探触子１１０と鋼管４００とを相対的に移動させる例として、図１０では、制御・処理部２５０−１の制御に基づいて超音波探触子１１０が鋼管４００の周方向を移動する形態を例示しているが、本発明においてはこの形態に限定されるものではない。例えば超音波探触子１１０を静止させた状態で、鋼管４００側が移動する形態も、本発明に適用可能であり、また、超音波探触子１１０を複数設け、それらの超音波探触子１１０の超音波送信タイミングを適宜制御することで、超音波の送信方向を電気的に変えることにより、鋼管４００における肉厚測定位置を移動させる形態も、本発明に適用可能である。また、図１０では、超音波探触子１１０が鋼管４００の周方向を移動する例を示しているが、例えば超音波探触子１１０が鋼管４００の管軸方向（図１０のｚ方向）を移動する形態にも適用可能である。また、図１０では、説明を簡単にするために、鋼管４００の周方向に１つの超音波探触子１１０を設けた例を示しているが、上述の通り、例えば測定効率の向上のために鋼管４００の周方向に複数の超音波探触子１１０を設ける形態にも適用可能である。
【０１００】
また、本実施形態の態様１では、上述したように、鋼管４００の肉厚を測定する際に、事前に、基準材４１０の肉厚を測定する例について説明を行うが、この基準材４１０の肉厚を測定する場合には、ノイズ等の外乱の低減のために、超音波探触子１１０と基準材４１０とをともに静止させた状態で、超音波探触子１１０は基準材４１０に対して超音波を授受する形態を採ることができる。
【０１０１】
送受信部１２０は、制御・処理部２５０−１の制御に基づいて、超音波探触子１１０を介して、鋼管４００との間で超音波の送受信を行うものである。この送受信部１２０には、送信部１２１と受信部１２２が構成されている。
【０１０２】
送信部１２１は、制御・処理部２５０−１の制御に基づいて、鋼管４００に対して相対的に移動する超音波探触子１１０を介して、鋼管の表面４００Ｓに向けて超音波１１１を送信する処理を行う。また、受信部１２２は、制御・処理部２５０−１の制御に基づいて、超音波探触子１１０を介して、鋼管４００からの超音波１１２を受信する処理を行う。
【０１０３】
また、本実施形態の態様１では、上述したように、鋼管４００の肉厚を測定する際に、事前に、基準材４１０の肉厚を測定する例について説明を行うが、この基準材４１０の肉厚を測定する場合には、送信部１２１は超音波探触子１１０を介して基準材の表面４１０Ｓに向けて超音波１１１を送信し、また、受信部１２２は超音波探触子１１０を介して基準材４１０からの超音波１１２を受信する形態を採る。
【０１０４】
増幅部１３０は、制御・処理部２５０−１の制御に基づいて、受信部１２２で受信した鋼管４００からの超音波１１２を増幅する処理を行う。特に、増幅部１３０は、後述する増幅度算出部２５３２で算出された増幅度に基づいて、超音波波形データの振幅方向の大きさを、超音波波形データ全体について、拡大収縮（何倍か、又は、何分の１か）する処理を行うことができる。また、本実施形態の態様１では、上述したように、鋼管４００の肉厚を測定する際に基準材４１０の肉厚を測定する例について説明を行うが、この基準材４１０の肉厚を測定する場合には、増幅部１３０は受信部１２２で受信した基準材４１０からの超音波１１２を増幅する形態を採る。
【０１０５】
Ａ／Ｄ変換部１４０は、制御・処理部２５０−１の制御に基づいて、増幅部１３０で増幅された後の鋼管４００からの超音波１１２をアナログ信号からディジタル信号に変換する処理を行う。また、本実施形態の態様１では、上述したように、鋼管４００の肉厚を測定する際に基準材４１０の肉厚を測定する例について説明を行うが、この基準材４１０の肉厚を測定する場合には、Ａ／Ｄ変換部１４０は増幅部１３０で増幅された後の基準材４１０からの超音波１１２をアナログ信号からディジタル信号に変換する形態を採る。
【０１０６】
なお、本実施形態の態様１では、増幅部１３０を通過した信号が、Ａ／Ｄ変換部１４０を通過するという順番になっているが、順番を逆にして、Ａ／Ｄ変換部１４０を通過した信号を増幅部１３０で増幅する順番にすることもできる。こうすることで、ディジタル信号を増幅することになるため、信号の取扱いを容易にすることができるようになる。
【０１０７】
制御・処理部２５０−１は、例えば情報入力部１６０から入力された入力情報や通信部１７０から入力された入力情報に基づいて、測定装置２００−１の各構成部を制御し、測定装置２００−１の動作を統括的に制御する。また、制御・処理部２５０−１は、例えば情報入力部１６０から入力された入力情報や通信部１７０から入力された入力情報に基づいて、各種の処理を行う。この制御・処理部２５０−１は、図１０に示すように、超音波波形データ生成部２５１、ゲート設定部２５２、ヒストグラム作成部２５３１及び増幅度算出部２５３２を含む超音波波形データ処理部２５３−１、受信時刻算出部２５４、肉厚算出部２５５、並びに、表示制御部２５６を有して構成されている。この制御・処理部２５０−１内の各構成部２５１〜２５６の説明は後述する。
【０１０８】
情報入力部１６０は、例えば、ユーザにより操作入力された入力情報を制御・処理部２５０−１に入力する。
【０１０９】
通信部１７０は、コンピュータネットワークＮを介した外部装置Ｇとの通信を司るものである。第２の実施形態の場合、外部装置Ｇとしては、例えば、上述した第１の実施形態に係る測定装置１００や後述する第３の実施形態に係る測定装置３００が挙げられる。
【０１１０】
記憶部１８０は、制御・処理部２５０−１で用いる各種の情報や各種のデータ等や、制御・処理部２５０−１の処理で得られた各種の情報や各種のデータ等を記憶する。
【０１１１】
表示部１９０は、制御・処理部２５０−１の制御に基づいて、各種の情報や各種のデータ等を表示する。
【０１１２】
次に、図１０の制御・処理部２５０−１内の各構成部２５１〜２５６の説明を行う。
【０１１３】
図１０に示す超音波波形データ生成部２５１は、増幅部１３０で増幅された後（更にＡ／Ｄ変換部１４０でＡ／Ｄ変換された後）の鋼管４００からの超音波１１２の振幅を時系列で示した超音波波形データを生成する。この超音波波形データは、本実施形態における「第１の超音波波形データ」に相当する。
【０１１４】
図１１は、図１０に示す超音波波形データ生成部２５１で生成される超音波波形データを説明するための模式図である。この図１１において、図１０に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。
【０１１５】
まず、図１１（ａ）には、図１０に示す鋼管の表面４００Ｓと鋼管の裏面４００Ｂを水平方向に描き、超音波探触子１１０から鋼管４００に向かう超音波１１１と鋼管４００から超音波探触子１１０に向かう超音波１１２とのパターンを３つ示している。図１１（ａ）の左側に示す第１のパターンは、超音波探触子１１０から鋼管４００に向かう超音波１１１が鋼管の表面４００Ｓで反射し、表面反射超音波１１２−Ｓとして超音波探触子１１０に向かう様子を示している。また、図１１（ａ）の中央に示す第２のパターンは、超音波探触子１１０から鋼管４００に向かう超音波１１１が鋼管の裏面４００Ｂで反射し、第１の裏面反射超音波１１２−Ｂ１として超音波探触子１１０に向かう様子を示している。また、図１１（ａ）の右側に示す第３のパターンは、超音波探触子１１０から鋼管４００に向かう超音波１１１が鋼管の裏面４００Ｂで反射し、その後に鋼管の表面４００Ｓで反射した後、再度鋼管の裏面４００Ｂで反射して、第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２として超音波探触子１１０に向かう様子を示している。具体的に、本実施形態では、裏面反射超音波１１２−Ｂに関して、ｎを正の整数とすると第ｎの裏面反射超音波１１２−Ｂｎを、鋼管の表面４００Ｓと鋼管の裏面４００Ｂとの間（或いは基準材の表面４１０Ｓと基準材の裏面４１０Ｂとの間）をｎ往復した裏面反射超音波１１２−Ｂと定義する。
【０１１６】
図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す表面反射超音波１１２−Ｓ、第１の裏面反射超音波１１２−Ｂ１及び第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２の振幅を時系列で示した超音波波形データの一例を模式的に示す図である。この図１１（ｂ）では、図１１（ａ）に示す表面反射超音波１１２−ＳをＳエコー、第１の裏面反射超音波１１２−Ｂ１をＢ１エコー、第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２をＢ２エコーとしてその波形を示している。
【０１１７】
また、後述する超音波波形データ処理部２５３−１は、後述する増幅度算出部２５３２で算出された増幅度に基づいて、鋼管４００からの超音波１１２の振幅を時系列で示した超音波波形データ（第１の超音波波形データ）の振幅を変更する処理を行って、新たな超音波波形データを取得する。この新たな超音波波形データは、本実施形態における「第２の超音波波形データ」に相当する。
【０１１８】
さらに、本実施形態の態様１では、上述したように、鋼管４００の肉厚を測定する際に、事前に、基準材４１０の肉厚を測定する例について説明を行うが、この基準材４１０の肉厚を測定する場合に、図１０に示す超音波波形データ生成部２５１は、増幅部１３０で増幅された後（更にＡ／Ｄ変換部１４０でＡ／Ｄ変換された後）の基準材４１０からの超音波１１２の振幅を時系列で示した超音波波形データを生成する。この超音波波形データは、本実施形態における「第３の超音波波形データ」に相当する。なお、この基準材４１０を用いた場合の超音波波形データについても、上述した鋼管４００を用いた場合の超音波波形データと同様に、図１１に示す例を適用することができる。
【０１１９】
図１０に示すゲート設定部２５２は、上述した第１〜第３の超音波波形データにおける各超音波波形データに対して、表面反射超音波１１２−Ｓを検出するための範囲を示す第１の検出ゲートと、裏面反射超音波１１２−Ｂを検出するための範囲を示す第２の検出ゲートとを設定する処理を行う。図１１（ｂ）に、ゲート設定部２５２で設定された第１の検出ゲート２０１１と第２の検出ゲート２０１２の一例を示す。
【０１２０】
ここで、本実施形態では、図１１（ｂ）に示すように、裏面反射超音波１１２−Ｂを検出するための第２の検出ゲート２０１２として、第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２を検出するものを設定するものとするが、本発明においてはこの形態に限定されるものではなく、例えば第１の裏面反射超音波１１２−Ｂ１を検出するものを設定する形態や、第３の裏面反射超音波やそれ以降の裏面反射超音波を検出するものを設定する形態も、本発明に適用可能である。
【０１２１】
また、本実施形態では、図１１（ｂ）に示すように、第１の検出ゲート２０１１及び第２の検出ゲート２０１２を振幅の下限側に設定するものとするが、本発明においてはこの形態に限定されるものではなく、第１の検出ゲート２０１１及び第２の検出ゲート２０１２を振幅の上限側に設定する形態も、本発明に適用可能である。また、第１の検出ゲート２０１１を振幅の上限側かつ第２の検出ゲート２０１２を振幅の下限側、又は、第１の検出ゲート２０１１を振幅の下限側かつ第２の検出ゲート２０１２を振幅の上限側に設定する形態も、本発明に適用可能である。そうすることで信号の位相変化にも対応することができるようになる。
【０１２２】
ここで、ゲート設定部２５２による第１の検出ゲート２０１１及び第２の検出ゲート２０１２の設定例について、以下に説明する。
本実施形態の態様１では、ゲート設定部２５２は、第１の検出ゲート２０１１として、その始点の時刻を受信部１２２で受信処理を開始してからの時間で設定し、且つ、その時間の長さとその振幅値のレベルを設定する。また、本実施形態の態様１では、ゲート設定部２５２は、第２の検出ゲート２０１２として、その始点の時刻を、超音波波形と第１の検出ゲート２０１１との交点の時刻（ＴＳ）からの時間で設定し、且つ、その時間の長さとその振幅値のレベルを設定する。なお、ここで説明した第１の検出ゲート２０１１及び第２の検出ゲート２０１２の設定は一例であり、本発明においてはこの形態に限定されるものではない。表面反射超音波１１２−Ｓの振幅ピークと第１の検出ゲート２０１１とが、例えば最初（適宜、「２回目」等の調整も可能）に交差する時間を、表面反射超音波１１２−Ｓが受信部１２２に戻ってきた時間であると見なし、第１の検出ゲート２０１１内にその他の振幅のピークがあったとしても、それらはノイズであると見なすようにする。また、第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２の振幅ピークと第２の検出ゲート２０１２とが、例えば最初（適宜、「２回目」等の調整も可能）に交差する時間を、裏面反射超音波１１２−Ｂが受信部１２２に戻ってきた時間であると見なし、第２の検出ゲート２０１２内にその他の振幅があったとしても、それらはノイズであると見なすようにする。こうすることで、超音波の速度を加味することにより、機械的に、鋼管４００（又は基準材４１０）の、表面及び裏面までの距離を知ることができ、結果として肉厚を知ることができるようになる。そのため、第１の検出ゲート２０１１及び第２の検出ゲート２０１２の振幅方向の値（振幅値のレベル）は、事前に種々の試験を行っておくことで最適値を決めておくことが必要となる。
【０１２３】
図１０に示す超音波波形データ処理部２５３−１は、超音波波形データ生成部２５１で生成された、鋼管４００からの超音波１１２の振幅を時系列で示した超音波波形データである第１の超音波波形データにおける、第１の検出ゲート２０１１及び第２の検出ゲート２０１２のうちの少なくとも一方の検出ゲートの範囲内のデータに対して、振幅を変更する処理を行う。この超音波波形データ処理部２５３−１は、図１０に示すように、ヒストグラム作成部２５３１及び増幅度算出部２５３２を含み構成されている。
【０１２４】
図１０に示すヒストグラム作成部２５３１は、第１の超音波波形データについて、第１の検出ゲート２０１１及び第２の検出ゲート２０１２のうちの一方の検出ゲートの範囲内で超音波の振幅に係るヒストグラムを作成する処理を行う。この第１の超音波波形データについて作成されるヒストグラムは、本実施形態における「第１のヒストグラム」に相当する。また、本実施形態においては、ヒストグラム作成部２５３１は、第２の検出ゲート２０１２の範囲内で超音波の振幅に係るヒストグラムを作成するものとするが、本発明においてはこの形態に限定されるものではなく、第１の検出ゲート２０１１の範囲内で超音波の振幅に係るヒストグラムを作成する形態も、本発明に適用可能である。このヒストグラム作成部２５３１の処理を図１２及び図１３を用いて説明する。
【０１２５】
図１２は、図１０に示す超音波波形データ生成部２５１で生成される第１の超音波波形データ、並びに、図１０に示すゲート設定部２５２で設定される第１の検出ゲート及び第２の検出ゲートの一例を示す図である。この図１２において、図１１に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。また、図１２の縦軸に示す振幅は、例えば入力レンジが±１．０Ｖで８ビットのＡ／Ｄ変換部１４０を用いた場合に、このＡ／Ｄ変換部１４０に入力する超音波の振幅が−１．０Ｖのときには「０」、このＡ／Ｄ変換部１４０に入力する超音波の振幅が０．０Ｖのときには「１２７」、このＡ／Ｄ変換部１４０に入力する超音波の振幅が＋１．０Ｖのときには「２５５」の値となる。また、このＡ／Ｄ変換部１４０の入力レンジを超えた超音波の振幅が入力された場合については、例えばＡ／Ｄ変換部１４０に入力する超音波の振幅が−１．０Ｖよりも小さいときには「０」に強制され、また、例えばＡ／Ｄ変換部１４０に入力する超音波の振幅が＋１．０Ｖよりも大きいときには「２５５」に強制される。また、本実施形態の態様１においては、図１２の横軸に示す時間は、受信部１２２で受信処理を開始してからの経過時間を示すものとする。
【０１２６】
図１３は、図１０に示すヒストグラム作成部２５３１において、図１２に示す第１の超音波波形データについて第２の検出ゲート２０１２の範囲内で超音波の振幅に係る第１のヒストグラムを作成した場合の一例を示す図である。図１３に示す第１のヒストグラムにおいて、横軸は図１２に示す超音波の振幅を表し、縦軸は各ビンのカウント値を表している。
【０１２７】
また、本実施形態の態様１においては、図１０に示すヒストグラム作成部２５３１は、超音波波形データ生成部２５１で生成された、基準材４１０からの超音波１１２の振幅を時系列で示した超音波波形データである第３の超音波波形データについても、上述した第１の超音波波形データと同様に、第２の検出ゲート２０１２の範囲内で超音波の振幅に係るヒストグラムを作成する処理を行う。この第３の超音波波形データについて作成されるヒストグラムは、本願における「第２のヒストグラム」に相当する。
【０１２８】
図１４は、図１０に示すヒストグラム作成部２５３１において、第３の超音波波形データについて第２の検出ゲート２０１２の範囲内で超音波の振幅に係る第２のヒストグラムを作成した場合の一例を示す図である。具体的に、図１４には、図１３に示す第１のヒストグラムと同様のビンで表された第２のヒストグラムが示されている。この図１４に示す第２のヒストグラムを図１３に示す第１のヒストグラムと比較すると、図１４に示す第２のヒストグラムは、図１３に示す第１のヒストグラムよりも、最小のビン及び最大のビンのカウント値が増大している。このことから、第３の超音波波形データ（不図示）は、図１２に示す第１の超音波波形データよりも、第２の検出ゲート２０１２の範囲内における超音波の振幅が下限値の「０」及び上限値の「２５５」に強制される割合が多くなっていると推測できる。
【０１２９】
図１０に示す増幅度算出部２５３２は、ヒストグラム作成部２５３１で作成された第１のヒストグラムにおける特定のビンのカウント値が所定値となる増幅度を算出する処理を行う。
【０１３０】
具体的には、本実施形態の態様１の増幅度算出部２５３２は、図１３に示す第１のヒストグラムの各ビンのうち、０を含む最小のビン２０３１（即ち、Ａ／Ｄ変換部１４０の下限値を含むビン）のカウント値が、図１４に示す第２のヒストグラムの各ビンのうち、ビン２０３１に対応する０を含む最小のビン２０４１（即ち、Ａ／Ｄ変換部１４０の下限値を含むビン）のカウント値と同じになるように増幅し、その増幅倍率を「増幅度」として算出する処理を行う。
【０１３１】
ここで、本実施形態においては、特定のビンとして０を含む最小のビンを適用した例について説明を行ったが、本発明においてはこの形態に限定されるものではなく、例えば、特定のビンとして２５５を含む最大のビン（即ち、Ａ／Ｄ変換部１４０の上限値を含むビン）を適用した形態も、本発明に適用可能である。また、本実施形態においては、最小のビン２０４１のカウント値と同じになるように増幅する例について説明を行ったが、厳密に同じである必要はなく、表面反射超音波１１２−Ｓや裏面反射超音波１１２−Ｂが検出できる程度であれば、最小のビン２０４１のカウント値とほぼ同じ値になるように増幅することでも、本発明に適用可能である。
【０１３２】
また、増幅度算出部２５３２による増幅度の算出方法としては、例えば、細かいステップで超音波波形データを増幅させてその都度、最小のビンのカウント値を比較して所定値になるまで繰り返す方法や、予め最小のビンのカウント値とそれに対応する増幅度との関係を示す検量線データを作成しておき、この検量線データを参照して最小のビンのカウント値から増幅度を算出する方法等が考えられる。この検量線データを用いて増幅度を算出する方法について、図１５を用いて説明する。
【０１３３】
図１５は、図１０に示す増幅度算出部２５３２において増幅度を算出する際に用いる検量線データの一例を示す図である。具体的に、図１５には、第１のヒストグラムにおける特定のビンのカウント値（横軸）と、第１のヒストグラムにおける特定のビンのカウント値と第２のヒストグラムにおける特定のビンのカウント値とにより定められる増幅度（縦軸）との関係を示す検量線データの一例が示されている。この図１５に示す検量線データは、記憶部１８０に予め記憶されている。
【０１３４】
この場合、本実施形態の態様１においては、図１０に示す増幅度算出部２５３２は、記憶部１８０から図１５に示す検量線データを読み出して、ヒストグラム作成部２５３１で作成された第１のヒストグラムにおける最小のビン２０３１のカウント値から増幅度を算出する。
【０１３５】
そして、増幅度算出部２５３２で増幅度が算出されると、その後、図１０に示す超音波波形データ処理部２５３−１は、増幅度算出部２５３２で算出された増幅度に基づいて、第１の超音波波形データの振幅を変更する処理を行って、新たな超音波波形データである第２の超音波波形データを取得する。その後、図１０に示すゲート設定部２５２は、この第２の超音波波形データに対して、第１の検出ゲート２０１１と第２の検出ゲート２０１２とを設定する。
【０１３６】
図１６は、図１０に示す超音波波形データ処理部２５３−１で取得される第２の超音波波形データ、並びに、図１０に示すゲート設定部２５２で設定される第１の検出ゲート及び第２の検出ゲートの一例を示す図である。ここで、本実施形態の態様１においては、図１０に示すゲート設定部２５２は、図１６に示す第２の超音波波形データに対して、図１２に示す第１の超音波波形データに対して設定した第１の検出ゲート２０１１及び第２の検出ゲート２０１２とそれぞれ同レベルの第１の検出ゲート２０１１及び第２の検出ゲート２０１２を設定するものとする。
【０１３７】
図１０に示す受信時刻算出部２５４は、この図１６に示す第２の超音波波形データについて、第１の検出ゲート２０１１の範囲内から表面反射超音波１１２−Ｓを受信部１２２で受信した時刻である第１の受信時刻と、第２の検出ゲート２０１２の範囲内から第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２を受信部１２２で受信した時刻である第２の受信時刻とを算出する処理を行う。具体的に、本実施形態の態様１においては、図１０に示す受信時刻算出部２５４は、図１１（ｂ）に示すように、超音波波形と第１の検出ゲート２０１１とが最初に交わった交点の時刻ＴＳを第１の受信時刻として算出し、また、超音波波形と第２の検出ゲート２０１２とが最初に交わった交点の時刻ＴＢ２を第２の受信時刻として算出するものとする。なお、超音波波形と第１の検出ゲート２０１１との交点から前方に遡って、最初に振幅０と交差する時刻を時刻ＴＳとして算出し、また、超音波波形と第２の検出ゲート２０１２との交点から前方に遡って、最初に振幅０と交差する時刻ＴＢ２を第２の受信時刻として算出することもできる。振幅０との交点の時刻は振幅の増減に影響をされないため、こうすることで、高精度な時刻算出ができる。
【０１３８】
さらに、本実施形態の態様１では、上述したように、鋼管４００の肉厚を測定する際に基準材４１０の肉厚を測定する例について説明を行うが、この基準材４１０の肉厚を測定する場合に、図１０に示す受信時刻算出部２５４は、基準材４１０からの超音波１１２の振幅を時系列で示した超音波波形データである第３の超音波波形データについても、第１の受信時刻及び第２の受信時刻を算出する処理を行う。なお、鋼管４００の肉厚を測定する際に基準材４１０の肉厚を用いた例の詳細については、図１７及び図１８のフローチャートの説明において後述する。
【０１３９】
図１０に示す肉厚算出部２５５は、受信時刻算出部２５４で算出された、第２の超音波波形データにおける第１の受信時刻及び第２の受信時刻と、鋼管４００の内部を伝搬した超音波の速度とに基づいて、鋼管４００の肉厚を算出する処理を行う。この際、本実施形態の態様１では、上述したように、鋼管４００の肉厚を測定する際に基準材４１０の肉厚を測定する例について説明を行うが、この基準材４１０の肉厚を測定する場合に、図１０に示す肉厚算出部２５５は、受信時刻算出部２５４で算出された、第３の超音波波形データにおける第１の受信時刻及び第２の受信時刻と、基準材４１０の内部を伝搬した超音波の速度とに基づいて、基準材４１０の肉厚を算出する処理を行う。ここで、本実施形態の態様１においては、鋼管４００の内部を伝搬した超音波の速度のデータ及び基準材４１０の内部を伝搬した超音波の速度のデータは、予め記憶部１８０に記憶されているものとする。
【０１４０】
なお、以上は、検出ゲートのレベルを固定し、波形の振幅（増幅度）を可変にする例で説明したが、本質的には、検出ゲートのレベルと波形の増幅度との相対関係が問題であるため、波形の振幅を固定にして、ゲートレベル（減衰度）を可変にすることも可能である。即ち、波形の増幅度を上げるのと、検出ゲートのレベルを下げるのは、本発明の技術的思想の上では同義であるため、図１５における「カウント値−増幅度（倍率）」の関係を、「カウント値−ゲートレベルの減衰度」に置き換えることで、同様の処理が可能となる。
【０１４１】
図１０に示す表示制御部２５６は、例えば、肉厚算出部２５５で算出された鋼管４００の肉厚を表示部１９０に表示する制御を行う。
【０１４２】
次に、第２の実施形態の態様１に係る測定装置２００−１による測定方法の処理手順について説明を行う。
【０１４３】
まず、基準材４１０の肉厚測定方法の処理手順について説明を行う。
図１７は、本発明の第２の実施形態の態様１に係る測定装置２００−１による基準材４１０の肉厚測定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【０１４４】
まず、図１７のステップＳ２１０１において、制御・処理部２５０−１は、例えば情報入力部１６０から入力された入力情報に基づいて、増幅部１３０の増幅度（ゲイン）を設定する。
【０１４５】
続いて、図１７のステップＳ２１０２において、送信部１２１は、制御・処理部２５０−１の制御に基づいて、超音波探触子１１０を介して基準材の表面４１０Ｓに向けて超音波１１１を送信する。
【０１４６】
続いて、図１７のステップＳ２１０３において、受信部１２２は、制御・処理部２５０−１の制御に基づいて、超音波探触子１１０を介して基準材４１０からの超音波１１２を受信する。
【０１４７】
この際、本実施形態では、超音波探触子１１０と基準材４１０とをともに静止させた状態で、ステップＳ２１０２及びＳ２１０３の処理を行う。
【０１４８】
続いて、図１７のステップＳ２１０４において、超音波波形データ生成部２５１は、増幅部１３０で増幅された後（更にＡ／Ｄ変換部１４０でＡ／Ｄ変換された後）の基準材４１０からの超音波１１２の振幅を時系列で示した超音波波形データである第３の超音波波形データを生成する。ここでは、例えば図１１（ｂ）に示す超音波波形データが生成されたものとする。
【０１４９】
続いて、図１７のステップＳ２１０５において、ゲート設定部２５２は、ステップＳ２１０４で生成された第３の超音波波形データに対して、表面反射超音波１１２−Ｓを検出するための範囲を示す第１の検出ゲート２０１１と裏面反射超音波１１２−Ｂを検出するための範囲を示す第２の検出ゲート２０１２とを設定する。ここでは、例えば図１１（ｂ）に示す第１の検出ゲート２０１１及び第２の検出ゲート２０１２が設定されたものとする。
【０１５０】
続いて、図１７のステップＳ２１０６において、ヒストグラム作成部２５３１は、ステップＳ２１０４で生成された、基準材４１０からの超音波１１２の振幅を時系列で示した第３の超音波波形データについて、第２の検出ゲート２０１２の範囲内で超音波の振幅に係る第２のヒストグラムを作成する。ここでは、例えば図１４に示す第２のヒストグラムが作成されたものとする。
【０１５１】
続いて、図１７のステップＳ２１０７において、制御・処理部２５０−１は、ステップＳ２１０６で作成された第２のヒストグラムにおける特定のビン（本実施形態においては、例えば図１４の示す最小のビン２０４１）のカウント値が、予め定められている所定範囲以内であるか否かを判断する。
【０１５２】
図１７のステップＳ２１０７の判断の結果、ステップＳ２１０６で作成された第２のヒストグラムにおける特定のビンのカウント値が予め定められている所定範囲以内でない場合には（Ｓ２１０７／ＮＯ）、図１７のステップＳ２１０１に戻り、ステップＳ２１０１以降の処理を再度行う。
【０１５３】
一方、図１７のステップＳ２１０７の判断の結果、ステップＳ２１０６で作成された第２のヒストグラムにおける特定のビンのカウント値が予め定められている所定範囲以内である場合には（Ｓ２１０７／ＹＥＳ）、図１７のステップＳ２１０８に進む。
図１７のステップＳ２１０８に進むと、受信時刻算出部２５４は、ステップＳ２１０４で生成された第３の超音波波形データについて、第１の検出ゲート２０１１の範囲内から表面反射超音波１１２−Ｓを受信部１２２で受信した時刻である第１の受信時刻と、第２の検出ゲート２０１２の範囲内から第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２を受信部１２２で受信した時刻である第２の受信時刻とを算出する。具体的に、本実施形態の態様１においては、受信時刻算出部２５４は、図１１（ｂ）に示すように、超音波波形と第１の検出ゲート２０１１との交点の時刻ＴＳを第１の受信時刻として算出し、また、超音波波形と第２の検出ゲート２０１２との交点の時刻ＴＢ２を第２の受信時刻として算出する。
【０１５４】
続いて、図１７のステップＳ２１０９において、肉厚算出部２５５は、ステップＳ２１０８で算出された第１の受信時刻及び第２の受信時刻と、記憶部１８０に記憶されている基準材４１０の内部を伝搬した超音波の速度とから、基準材４１０の肉厚を算出する。
【０１５５】
続いて、図１７のステップＳ２１１０において、制御・処理部２５０−１は、ステップＳ２１０９で算出された基準材４１０の肉厚が、例えば記憶部１８０に予め記憶されている実際の基準材４１０の肉厚と比較して予め定められている所定範囲以内であるか否かを判断する。
【０１５６】
図１７のステップＳ２１１０の判断の結果、ステップＳ２１０９で算出された基準材４１０の肉厚が実際の基準材４１０の肉厚と比較して所定範囲以内でない場合には（Ｓ２１１０／ＮＯ）、超音波の検出の際にノイズを拾ってしまった等の問題が生じていることが考えられるため、図１７のステップＳ２１０１に戻り、ステップＳ２１０１以降の処理を再度行う。
【０１５７】
一方、図１７のステップＳ２１１０の判断の結果、ステップＳ２１０９で算出された基準材４１０の肉厚が実際の基準材４１０の肉厚と比較して所定範囲以内である場合には（Ｓ２１１０／ＹＥＳ）、図１７のステップＳ２１１１に進む。
図１７のステップＳ２１１１に進むと、肉厚算出部２５５は、ステップＳ２１０９で算出された基準材４１０の肉厚と実際の基準材４１０の肉厚との差に基づき、後述する肉厚補正値を決定する。
【０１５８】
その後、例えば制御・処理部２５０−１は、ステップＳ２１１１で決定された肉厚補正値のデータを記憶部１８０に記憶する。さらに、例えば制御・処理部２５０−１は、基準材４１０の肉厚を算出する際に用いた第３の超音波波形データについてステップＳ２１０６で作成された第２のヒストグラムのデータを記憶部１８０に記憶する。
【０１５９】
図１７のステップＳ２１１１における処理が終了すると、基準材４１０の肉厚測定方法の処理手順の一例を示す図１７のフローチャートの処理を終了する。
【０１６０】
次いで、被検査材である鋼管４００の肉厚測定方法の処理手順について説明を行う。
図１８は、本発明の第２の実施形態の態様１に係る測定装置２００−１による鋼管４００の肉厚測定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。この図１８のフローチャートの処理を開始する際には、図１７のフローチャートの処理で得られた肉厚補正値のデータ及び第２のヒストグラムのデータが記憶部１８０に既に記憶されているものとする。また、この図１８のフローチャートの処理を開始する際には、例えば図１７のステップＳ２１０１で設定された増幅度と同じ増幅度が増幅部１３０に設定されているものとする。
【０１６１】
まず、図１８のステップＳ２２０１において、送信部１２１は、制御・処理部２５０−１の制御に基づいて、超音波探触子１１０を介して被検査材である鋼管の表面４００Ｓに向けて超音波１１１を送信する。
【０１６２】
続いて、図１８のステップＳ２２０２において、受信部１２２は、制御・処理部２５０−１の制御に基づいて、超音波探触子１１０を介して鋼管４００からの超音波１１２を受信する。
【０１６３】
続いて、図１８のステップＳ２２０３において、超音波波形データ生成部２５１は、増幅部１３０で増幅された後（更にＡ／Ｄ変換部１４０でＡ／Ｄ変換された後）の鋼管４００からの超音波１１２の振幅を時系列で示した超音波波形データである第１の超音波波形データを生成する。ここでは、例えば図１２に示す超音波波形データが生成されたものとする。
【０１６４】
続いて、図１８のステップＳ２２０４において、ゲート設定部２５２は、ステップＳ２２０３で生成された第１の超音波波形データに対して、表面反射超音波１１２−Ｓを検出するための範囲を示す第１の検出ゲート２０１１と裏面反射超音波１１２−Ｂを検出するための範囲を示す第２の検出ゲート２０１２とを設定する。ここでは、例えば図１２に示す第１の検出ゲート２０１１及び第２の検出ゲート２０１２が設定されたものとする。また、本実施形態の態様１においては、ゲート設定部２５２は、図１２に示す第１の超音波波形データに対して、図１７のステップＳ２１０５で設定した第１の検出ゲート２０１１及び第２の検出ゲート２０１２とそれぞれ同レベルの第１の検出ゲート２０１１及び第２の検出ゲート２０１２を設定するものとする。
【０１６５】
続いて、図１８のステップＳ２２０５において、ヒストグラム作成部２５３１は、ステップＳ２２０３で生成された、鋼管４００からの超音波１１２の振幅を時系列で示した第１の超音波波形データについて、第２の検出ゲート２０１２の範囲内で超音波の振幅に係る第１のヒストグラムを作成する。ここでは、例えば図１３に示す第１のヒストグラムが作成されたものとする。
【０１６６】
続いて、図１８のステップＳ２２０６において、増幅度算出部２５３２は、ステップＳ２２０５で作成された第１のヒストグラムにおける特定のビンのカウント値が所定値となる増幅度を算出する処理を行う。具体的に、本実施形態の態様１では、増幅度算出部２５３２は、図１３に示す第１のヒストグラムにおける最小のビン２０３１のカウント値が、記憶部１８０に記憶されている図１４に示す第２のヒストグラムにおける最小のビン２０４１のカウント値となる増幅度を算出する処理を行う。この際、増幅度の算出方法としては、上述したように、例えば、細かいステップで超音波波形データを増幅させてその都度、最小のビンのカウント値を比較して所定値になるまで繰り返す方法や、予め最小のビンのカウント値とそれに対応する増幅度との関係を示す検量線データ（図１５）を作成しておき、この検量線データを参照して最小のビンのカウント値から増幅度を算出する方法等が考えられる。
【０１６７】
続いて、図１８のステップＳ２２０７において、超音波波形データ処理部２５３−１は、ステップＳ２２０６で算出された増幅度に基づいて、ステップＳ２２０３で生成された第１の超音波波形データの振幅を変更する処理を行って、新たな超音波波形データである第２の超音波波形データを取得する。ここでは、例えば図１６に示す超音波波形データが生成されたものとする。その後、ゲート設定部２５２は、この第２の超音波波形データに対して、第１の検出ゲート２０１１と第２の検出ゲート２０１２とを設定する。ここで、本実施形態の態様１においては、ゲート設定部２５２は、図１６に示す第２の超音波波形データに対して、図１８のステップＳ２２０４で設定した第１の検出ゲート２０１１及び第２の検出ゲート２０１２とそれぞれ同レベルの第１の検出ゲート２０１１及び第２の検出ゲート２０１２を設定するものとする。
【０１６８】
続いて、図１８のステップＳ２２０８において、受信時刻算出部２５４は、ステップＳ２２０７で取得された第２の超音波波形データについて、第１の検出ゲート２０１１の範囲内から表面反射超音波１１２−Ｓを受信部１２２で受信した時刻である第１の受信時刻と、第２の検出ゲート２０１２の範囲内から第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２を受信部１２２で受信した時刻である第２の受信時刻とを算出する処理を行う。具体的に、本実施形態の態様１においては、受信時刻算出部２５４は、図１１（ｂ）に示すように、超音波波形と第１の検出ゲート２０１１とが最初に交わった交点の時刻ＴＳを第１の受信時刻として算出し、また、超音波波形と第２の検出ゲート２０１２とが最初に交わった交点の時刻ＴＢ２を第２の受信時刻として算出するものとする。
【０１６９】
続いて、図１８のステップＳ２２０９において、肉厚算出部２５５は、ステップＳ２２０８で算出された第１の受信時刻及び第２の受信時刻と、記憶部１８０に記憶されている鋼管４００の内部を伝搬した超音波の速度とから、鋼管４００の肉厚を算出する。
【０１７０】
続いて、図１８のステップＳ２２１０において、肉厚算出部２５５は、ステップＳ２２０９で算出した肉厚値に、記憶部１８０に記憶されている肉厚補正値を加えて、鋼管４００の最終的な肉厚を算出する。
【０１７１】
具体的に、ステップＳ２２１０では、以下の式（２）を用いて鋼管４００の最終的な肉厚を算出する。
肉厚＝（ＴＢ２−ＴＳ）×（鋼管４００の内部を伝搬した超音波の速度）÷４
＋肉厚補正値      ・・・（２）
【０１７２】
なお、本実施形態の態様１では、裏面反射超音波１１２−Ｂを検出するための第２の検出ゲート２０１２として、第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２を検出するものを設定したため、上述した（２）式により鋼管４００の最終的な肉厚を算出するが、これを一般化して、第２の検出ゲート２０１２として、例えば第ｎ（ｎは正の整数）の裏面反射超音波１１２−Ｂｎを検出するもの設定する場合には、以下の式（３）を用いて鋼管４００の最終的な肉厚を算出する。
肉厚＝（ＴＢｎ−ＴＳ）×（鋼管４００の内部を伝搬した超音波の速度）÷（２×ｎ）
＋肉厚補正値      ・・・（３）
【０１７３】
続いて、図１８のステップＳ２２１１において、表示制御部２５６は、ステップＳ２２１０で算出された鋼管４００の最終的な肉厚を表示部１９０に表示する制御を行う。さらに、制御・処理部２５０−１は、必要に応じて、ステップＳ２２１０で算出された鋼管４００の最終的な肉厚のデータを記憶部１８０に記憶する処理を行う。
【０１７４】
続いて、図１８のステップＳ２２１２において、制御・処理部２５０−１は、例えば情報入力部１６０から入力された入力情報に基づいて、被検査材である鋼管４００の肉厚測定を終了するか否かを判断する。
【０１７５】
図１８のステップＳ２２１２の判断の結果、鋼管４００の肉厚測定を終了しない場合には（Ｓ２２１２／ＮＯ）、例えば制御・処理部２５０−１が超音波探触子１１０の設置位置を所定距離だけ移動させて設置位置を変更した後に図１８のステップＳ２２０１に戻り、ステップＳ２２０１以降の処理を再度行う。この図１８のステップＳ２２０１〜Ｓ２２１２の処理を繰り返し行うことにより、被検査材である鋼管４００の複数個所（例えば図１に示す鋼管４００の全周等）の肉厚測定を行うことができる。
【０１７６】
一方、図１８のステップＳ２２１２の判断の結果、鋼管４００の肉厚測定を終了する場合には（Ｓ２２１２／ＹＥＳ）、鋼管４００の肉厚測定方法の処理手順の一例を示す図１８のフローチャートの処理を終了する。
【０１７７】
以上説明したように、第２の実施形態の態様１に係る測定装置２００−１では、鋼管４００からの超音波１１２の振幅を時系列で示した第１の超音波波形データについて、第２の検出ゲート２０１２の範囲内で超音波の振幅に係るヒストグラム（第１のヒストグラム）を作成し、当該ヒストグラムにおける特定のビンのカウント値が所定値となる増幅度を算出し、当該増幅度に基づいて第１の超音波波形データの振幅を変更して第２の超音波波形データを取得し、第２の超音波波形データについて、第１の検出ゲート２０１１の範囲内から表面反射超音波１１２−Ｓを受信部１２２で受信した時刻である第１の受信時刻と第２の検出ゲート２０１２の範囲内から裏面反射超音波１１２−Ｂを受信部１２２で受信した時刻である第２の受信時刻とを算出し、第１の受信時刻及び第２の受信時刻と鋼管４００の内部を伝搬した超音波の速度とに基づいて鋼管４００の肉厚を算出するようにしている。
かかる構成によれば、超音波探触子１１０と鋼管４００とを相対的に移動させながら鋼管４００の複数個所の肉厚測定を行う際に、鋼管４００の表面に付着したスケール等による表面状態の変化や、鋼管４００の曲りや形状不良、鋼管４００の搬送時のばたつき等の様々な外乱により超音波１１２の振幅が著しく変化する場合においても、鋼管４００の各個所で得られる第１の超音波波形データの振幅に係る増幅度を調整するため、鋼管４００の複数個所の肉厚測定を高精度に行うことができる。
また、従来、超音波波形データが入力レンジを超え、オーバーフローする場合には、波形データの全体像が分からず、増幅度の調整が困難であるという問題があったが、かかる構成によれば、オーバーフローに起因してカウント値が大きくなると考えられる、０を含む最小のビン２０３１又はＡ／Ｄ変換部１４０の上限値を含むビンのカウント値に着目して増幅度を調整するため、そうした問題が生じず、最適な増幅度で、肉厚測定を行うことができるようになる。
【０１７８】
＜第２の実施形態の態様２＞
次いで、本発明の第２の実施形態の態様２について説明する。この第２の実施形態の態様２の説明においては、上述した第２の実施形態の態様１と同様の構成及び同様の処理については省略して説明する。
【０１７９】
図１９は、本発明の第２の実施形態の態様２に係る測定装置２００−２の概略構成の一例を示す図である。この図１９では、図１０に示す構成と同様の構成については同じ符号を付しているため、その詳細な説明は省略する。
【０１８０】
ここで、図１９に示す第２の実施形態の態様２に係る測定装置２００−２の概略構成において、図１０に示す第２の実施形態の態様１に係る測定装置２００−１の概略構成と異なる点は、図１９に示す制御・処理部２５０−２の内部に、図１０に示す増幅度算出部２５３２が構成されていない点と、図１９に示す窓関数処理部２５３３が新たに構成されている点である。
【０１８１】
制御・処理部２５０−２は、図１９に示すように、超音波波形データ生成部２５１、ゲート設定部２５２、ヒストグラム作成部２５３１及び窓関数処理部２５３３を含む超音波波形データ処理部２５３−２、受信時刻算出部２５４、肉厚算出部２５５、並びに、表示制御部２５６を有して構成されている。ここで、制御・処理部２５０−２内の構成部２５１〜２５２，２５４〜２５６については、それぞれ、図１０に示す第２の実施形態の態様１における制御・処理部２５０−１内の構成部２５１〜２５２，２５４〜２５６と同様であるため、その説明は省略する。以下、図１９の超音波波形データ処理部２５３−２について説明する。
【０１８２】
図１９に示す超音波波形データ処理部２５３−２は、超音波波形データ生成部２５１で生成された、鋼管４００からの超音波１１２の振幅を時系列で示した超音波波形データである第１の超音波波形データにおける、第１の検出ゲート２０１１及び第２の検出ゲート２０１２のうちの少なくとも一方の検出ゲートの範囲内のデータに対して、振幅を変更する処理を行う。この超音波波形データ処理部２５３−２は、図１９に示すように、ヒストグラム作成部２５３１及び窓関数処理部２５３３を含み構成されている。ここで、図１９のヒストグラム作成部２５３１については、図１０のヒストグラム作成部２５３１と同様の構成であるため、その説明は省略する。
【０１８３】
窓関数処理部２５３３は、超音波波形データ生成部２５１で生成された、鋼管４００からの超音波１１２の振幅を時系列で示した第１の超音波波形データにおける第２の検出ゲート２０１２の範囲内のデータに対して、窓関数を掛け合わせる処理を行う。
【０１８４】
図２０は、図１９に示す窓関数処理部２５３３で使用する窓関数の一例を示す図である。また、この図２０に示す窓関数のデータは、記憶部１８０に予め記憶されているものとする。この図２０に示す窓関数は、図１２に示す第１の超音波波形データにおける第２の検出ゲート２０１２の範囲内のデータに対応するものとなっている。
【０１８５】
そして、窓関数処理部２５３３は、図１２に示す第１の超音波波形データにおける第２の検出ゲート２０１２の範囲内のデータに対して、図２０に示す窓関数を掛け合わせる処理を行って振幅を変更する。ここで、窓関数処理部２５３３は、図１２に示す第１の超音波波形データにおける第２の検出ゲート２０１２の範囲内の所定位置と図２０に示す窓関数のピーク位置２０５１とを時間軸について位置合わせして、図１２に示す第１の超音波波形データにおける第２の検出ゲート２０１２の範囲内のデータに対して、図２０に示す窓関数を掛け合わせる処理を行う。
【０１８６】
この際、本実施形態の態様２においては、図２０に示す窓関数のピーク位置２０５１と時間軸について位置合わせをする、図１２に示す第１の超音波波形データにおける第２の検出ゲート２０１２の範囲内の所定位置として、例えば、図１２に示す第２の検出ゲート２０１２の範囲内の最大振幅の位置２０２１、または、当該第２の検出ゲート２０１２の範囲内の振幅の絶対値をとった際にその包絡線の最大値の位置とすることが考えられる。なお、ここでは、図２０に示すようなガウス分布状の窓関数について、そのピーク位置２０５１に基づいて位置合わせを行う例で説明しているが、窓関数は、ノイズ等の発生状況によっては、ガウス分布状である必要は無く、例えば、上面が平らな矩形波状や、三角波状等であっても良い。そのため、そうした窓関数の特定の位置（例えば、矩形波の上面の中央位置、三角波の頂点）を、基準位置として決めておき、その基準位置に基づいて位置合わせを行うようにすることもできる。
【０１８７】
次に、第２の実施形態の態様２に係る測定装置２００−２による測定方法の処理手順について説明を行う。
【０１８８】
まず、第２の実施形態の態様２における基準材４１０の肉厚測定方法の処理手順については、図１７に示す第２の実施形態の態様１における基準材４１０の肉厚測定方法の処理手順と同様であるため、その説明は省略する。
【０１８９】
次いで、第２の実施形態の態様２における被検査材である鋼管４００の肉厚測定方法の処理手順について説明を行う。
【０１９０】
図２１は、本発明の第２の実施形態の態様２に係る測定装置２００−２による鋼管４００の肉厚測定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。この図２１のフローチャートの処理を開始する際には、図１７のフローチャートの処理で得られた肉厚補正値のデータが記憶部１８０に既に記憶されているものとする。また、この図２１のフローチャートの処理を開始する際には、例えば図１７のステップＳ２１０１で設定された増幅度と同じ増幅度が増幅部１３０に設定されているものとする。
【０１９１】
まず、第２の実施形態の態様２における鋼管４００の肉厚測定方法の処理では、図１８に示す第２の実施形態の態様１におけるステップＳ２２０１〜Ｓ２２０４の処理を経る。これにより、例えば図１２に示す第１の超音波波形データが生成され、また、例えば図１２に示す第１の検出ゲート２０１１及び第２の検出ゲート２０１２が設定される。
【０１９２】
続いて、図２１のステップＳ２３０１において、窓関数処理部２５３３は、図１２に示す第１の超音波波形データにおける第２の検出ゲート２０１２の範囲内のデータに対して、図２０に示す窓関数を掛け合わせる処理を行う。ここで、窓関数処理部２５３３は、図１２に示す第１の超音波波形データにおける第２の検出ゲート２０１２の範囲内の所定位置（例えば、上述したように、図１２に示す第２の検出ゲート２０１２の範囲内の最大振幅の位置２０２１、または、当該第２の検出ゲート２０１２の範囲内の振幅の絶対値をとった際にその包絡線の最大値の位置等）と、図２０に示す窓関数のピーク位置２０５１とを時間軸について位置合わせして、図１２に示す第１の超音波波形データにおける第２の検出ゲート２０１２の範囲内のデータに対して、図２０に示す窓関数を掛け合わせる処理を行って振幅を変更する。
【０１９３】
その後、窓関数を掛け合わせる処理を行うことにより得られた超音波波形データに対して、ゲート設定部２５２は、第１の検出ゲート２０１１と第２の検出ゲート２０１２とを設定する。ここで、本実施形態の態様２においては、ゲート設定部２５２は、窓関数を掛け合わせる処理を行うことにより得られた超音波波形データに対して、図２１のステップＳ２２０４で設定した第１の検出ゲート２０１１及び第２の検出ゲート２０１２とそれぞれ同レベルの第１の検出ゲート２０１１及び第２の検出ゲート２０１２を設定するものとする。
【０１９４】
続いて、図２１のステップＳ２３０２において、受信時刻算出部２５４は、ステップＳ２３０１において窓関数を掛け合わせる処理を行うことにより得られた超音波波形データについて、第１の検出ゲート２０１１の範囲内から表面反射超音波１１２−Ｓを受信部１２２で受信した時刻である第１の受信時刻と、第２の検出ゲート２０１２の範囲内から第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２を受信部１２２で受信した時刻である第２の受信時刻とを算出する処理を行う。具体的に、本実施形態においては、受信時刻算出部２５４は、図１１（ｂ）に示すように、超音波波形と第１の検出ゲート２０１１とが最初に交わった交点の時刻ＴＳを第１の受信時刻として算出し、また、超音波波形と第２の検出ゲート２０１２とが最初に交わった交点の時刻ＴＢ２を第２の受信時刻として算出するものとする。
【０１９５】
続いて、図２１のステップＳ２３０３において、肉厚算出部２５５は、ステップＳ２３０２で算出された第１の受信時刻及び第２の受信時刻と、記憶部１８０に記憶されている鋼管４００の内部を伝搬した超音波の速度とから、鋼管４００の肉厚を算出する。
【０１９６】
続いて、図２１のステップＳ２３０４において、肉厚算出部２５５は、ステップＳ２３０３で算出した肉厚値に、記憶部１８０に記憶されている肉厚補正値を加えて、鋼管４００の最終的な肉厚を算出する。この際、本実施形態の態様２においても、本実施形態の態様１と同様に、肉厚算出部２５５は、上述した（２）式（或いはこれを一般化した（３）式）を用いて鋼管４００の最終的な肉厚を算出する。
【０１９７】
続いて、図２１のステップＳ２３０５において、表示制御部２５６は、ステップＳ２３０４で算出された鋼管４００の最終的な肉厚を表示部１９０に表示する制御を行う。さらに、制御・処理部２５０−２は、必要に応じて、ステップＳ２３０４で算出された鋼管４００の最終的な肉厚のデータを記憶部１８０に記憶する処理を行う。
【０１９８】
続いて、図２１のステップＳ２２１２において、制御・処理部２５０−２は、例えば情報入力部１６０から入力された入力情報に基づいて、被検査材である鋼管４００の肉厚測定を終了するか否かを判断する。
【０１９９】
図２１のステップＳ２２１２の判断の結果、鋼管４００の肉厚測定を終了しない場合には（Ｓ２２１２／ＮＯ）、例えば制御・処理部２５０−２が超音波探触子１１０の設置位置を所定距離だけ移動させて設置位置を変更した後に図２１のステップＳ２２０１に戻り、ステップＳ２２０１以降の処理を再度行う。この図２１のステップＳ２２０１〜Ｓ２２１２の処理を繰り返し行うことにより、被検査材である鋼管４００の複数個所（例えば図１９に示す鋼管４００の全周等）の肉厚測定を行うことができる。
【０２００】
一方、図２１のステップＳ２２１２の判断の結果、鋼管４００の肉厚測定を終了する場合には（Ｓ２２１２／ＹＥＳ）、鋼管４００の肉厚測定方法の処理手順の一例を示す図２１のフローチャートの処理を終了する。
【０２０１】
以上説明したように、第２の実施形態の態様２に係る測定装置２００−２では、鋼管４００からの超音波１１２の振幅を時系列で示した第１の超音波波形データにおける第２の検出ゲート２０１２の範囲内のデータに対して窓関数を掛け合わせる処理を行い、当該窓関数を掛け合わせる処理を行うことにより得られた超音波波形データについて、第１の検出ゲート２０１１の範囲内から表面反射超音波１１２−Ｓを受信部１２２で受信した時刻である第１の受信時刻と第２の検出ゲート２０１２の範囲内から裏面反射超音波１１２−Ｂを受信部１２２で受信した時刻である第２の受信時刻とを算出し、第１の受信時刻及び第２の受信時刻と鋼管４００の内部を伝搬した超音波の速度とに基づいて鋼管４００の肉厚を算出するようにしている。
かかる構成によれば、超音波探触子１１０と鋼管４００とを相対的に移動させながら鋼管４００の複数個所の肉厚測定を行う際に、鋼管４００の表面に付着したスケール等による表面状態の変化や、鋼管４００の曲りや形状不良、鋼管４００の搬送時のばたつき等の様々な外乱により、第１の超音波波形データにおける第２の検出ゲート２０１２の範囲内に前の反射超音波の波形が尾引きによって混入している場合や当該第２の検出ゲート２０１２の範囲内に種々の乱反射ノイズが重畳している場合においても、当該第２の検出ゲート２０１２の範囲内のデータに対して窓関数を掛け合わせる処理を行うため、上述した尾引きや乱反射ノイズの影響を抑制することができる。これにより、様々な外乱のある環境下においても、鋼管４００の複数個所の肉厚測定を高精度に行うことができる。
なお、以上の説明では、窓関数を第２の検出ゲートに掛け合わせる処理に基づいて説明を行ったが、窓関数を第１の検出ゲートに掛ける処理を行う場合や、窓関数を第１の検出ゲート及び第２の検出ゲートの両方に掛ける処理を行う場合であっても、本実施形態の態様２に適用することができる。
【０２０２】
＜第２の実施形態の態様３＞
次いで、本発明の第２の実施形態の態様３について説明する。この第２の実施形態の態様３の説明においては、上述した第２の実施形態の態様１及び態様２と同様の構成及び同様の処理については省略して説明する。
【０２０３】
図２２は、本発明の第２の実施形態の態様３に係る測定装置２００−３の概略構成の一例を示す図である。この図２２では、図１０に示す構成及び図１９に示す構成と同様の構成については同じ符号を付しているため、その詳細な説明は省略する。
【０２０４】
ここで、図２２に示す第２の実施形態の態様３に係る測定装置２００−３の概略構成において、図１０に示す第２の実施形態の態様１に係る測定装置２００−１の概略構成と異なる点は、図２２に示す制御・処理部２５０−３の内部に、図２２に示す窓関数処理部２５３３が新たに構成されている点である。なお、この図２２に示す窓関数処理部２５３３は、図１９に示す第２の実施形態の態様２における窓関数処理部２５３３と同様である。
【０２０５】
次に、第２の実施形態の態様３に係る測定装置２００−３による測定方法の処理手順について説明を行う。
【０２０６】
まず、第２の実施形態の態様３における基準材４１０の肉厚測定方法の処理手順については、図１７に示す第２の実施形態の態様１における基準材４１０の肉厚測定方法の処理手順と同様であるため、その説明は省略する。
【０２０７】
次いで、第２の実施形態の態様３における被検査材である鋼管４００の肉厚測定方法の処理手順について説明を行う。
【０２０８】
図２３は、本発明の第２の実施形態の態様３に係る測定装置２００−３による鋼管４００の肉厚測定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。この図２３のフローチャートの処理を開始する際には、図１７のフローチャートの処理で得られた肉厚補正値のデータ及び第２のヒストグラムのデータが記憶部１８０に既に記憶されているものとする。また、この図２３のフローチャートの処理を開始する際には、例えば図１７のステップＳ２１０１で設定された増幅度と同じ増幅度が増幅部１３０に設定されているものとする。
【０２０９】
まず、第２の実施形態の態様３における鋼管４００の肉厚測定方法の処理では、図１８に示す第２の実施形態の態様１におけるステップＳ２２０１〜Ｓ２２０４の処理を経る。これにより、例えば図１２に示す第１の超音波波形データが生成され、また、例えば図１２に示す第１の検出ゲート２０１１及び第２の検出ゲート２０１２が設定される。
【０２１０】
続いて、図２３のステップＳ２３０１において、窓関数処理部２５３３は、図１２に示す第１の超音波波形データにおける第２の検出ゲート２０１２の範囲内のデータに対して、図２０に示す窓関数を掛け合わせる処理を行う。この図２３のステップＳ２３０１の処理は、上述した第２の実施形態の態様２における図２１のステップＳ２３０１の処理と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【０２１１】
その後、窓関数を掛け合わせる処理を行うことにより得られた超音波波形データに対して、ゲート設定部２５２は、第１の検出ゲート２０１１と第２の検出ゲート２０１２とを設定する。ここで、本実施形態においては、ゲート設定部２５２は、窓関数を掛け合わせる処理を行うことにより得られた超音波波形データに対して、図２３のステップＳ２２０４で設定した第１の検出ゲート２０１１及び第２の検出ゲート２０１２とそれぞれ同レベルの第１の検出ゲート２０１１及び第２の検出ゲート２０１２を設定するものとする。
【０２１２】
続いて、図２３のステップＳ２４０１において、ヒストグラム作成部２５３１は、ステップＳ２３０１において窓関数を掛け合わせる処理を行うことにより得られた超音波波形データについて、第２の検出ゲート２０１２の範囲内で超音波の振幅に係る第１のヒストグラムを作成する。ここでは、例えば図１３に示す第１のヒストグラムが作成されたものとする。
【０２１３】
続いて、図２３のステップＳ２４０２において、増幅度算出部２５３２は、ステップＳ２４０１で作成された第１のヒストグラムにおける特定のビンのカウント値が所定値となる増幅度を算出する処理を行う。この図２３のステップＳ２４０２の処理は、上述した第２の実施形態の態様１における図１８のステップＳ２２０６の処理と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【０２１４】
続いて、図２３のステップＳ２４０３において、超音波波形データ処理部２５３−３は、ステップＳ２４０２で算出された増幅度に基づいて、ステップＳ２３０１において窓関数を掛け合わせる処理を行うことにより得られた超音波波形データの振幅を変更する処理を行って、新たな超音波波形データである第２の超音波波形データを取得する。ここでは、例えば図１６に示す超音波波形データが生成されたものとする。その後、ゲート設定部２５２は、この第２の超音波波形データに対して、第１の検出ゲート２０１１と第２の検出ゲート２０１２とを設定する。ここで、本実施形態の態様３においては、ゲート設定部２５２は、図１６に示す第２の超音波波形データに対して、ステップＳ２３０１において窓関数を掛け合わせる処理を行うことにより得られた超音波波形データについて設定した第１の検出ゲート２０１１及び第２の検出ゲート２０１２とそれぞれ同レベルの第１の検出ゲート２０１１及び第２の検出ゲート２０１２を設定するものとする。
【０２１５】
続いて、図２３のステップＳ２４０４において、受信時刻算出部２５４は、ステップＳ２４０３で取得された第２の超音波波形データについて、第１の検出ゲート２０１１の範囲内から表面反射超音波１１２−Ｓを受信部１２２で受信した時刻である第１の受信時刻と、第２の検出ゲート２０１２の範囲内から第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２を受信部１２２で受信した時刻である第２の受信時刻とを算出する処理を行う。具体的に、本実施形態の態様３においては、受信時刻算出部２５４は、図１１（ｂ）に示すように、超音波波形と第１の検出ゲート２０１１とが最初に交わった交点の時刻ＴＳを第１の受信時刻として算出し、また、超音波波形と第２の検出ゲート２０１２とが最初に交わった交点の時刻ＴＢ２を第２の受信時刻として算出するものとする。
【０２１６】
続いて、図２３のステップＳ２４０５において、肉厚算出部２５５は、ステップＳ２４０４で算出された第１の受信時刻及び第２の受信時刻と、記憶部１８０に記憶されている鋼管４００の内部を伝搬した超音波の速度とから、鋼管４００の肉厚を算出する。
【０２１７】
続いて、図２３のステップＳ２４０６において、肉厚算出部２５５は、ステップＳ２４０５で算出した肉厚値に、記憶部１８０に記憶されている肉厚補正値を加えて、鋼管４００の最終的な肉厚を算出する。この際、本実施形態の態様３においても、本実施形態の態様１と同様に、肉厚算出部２５５は、上述した（２）式（或いはこれを一般化した（３）式）を用いて鋼管４００の最終的な肉厚を算出する。
【０２１８】
続いて、図２３のステップＳ２４０７において、表示制御部２５６は、ステップＳ２４０６で算出された鋼管４００の最終的な肉厚を表示部１９０に表示する制御を行う。さらに、制御・処理部２５０−３は、必要に応じて、ステップＳ２４０６で算出された鋼管４００の最終的な肉厚のデータを記憶部１８０に記憶する処理を行う。
【０２１９】
続いて、図２３のステップＳ２２１２において、制御・処理部２５０−３は、例えば情報入力部１６０から入力された入力情報に基づいて、被検査材である鋼管４００の肉厚測定を終了するか否かを判断する。
【０２２０】
図２３のステップＳ２２１２の判断の結果、鋼管４００の肉厚測定を終了しない場合には（Ｓ２２１２／ＮＯ）、例えば制御・処理部２５０−３が超音波探触子１１０の設置位置を所定距離だけ移動させて設置位置を変更した後に図２３のステップＳ２２０１に戻り、ステップＳ２２０１以降の処理を再度行う。この図２３のステップＳ２２０１〜Ｓ２２１２の処理を繰り返し行うことにより、被検査材である鋼管４００の複数個所（例えば図１３に示す鋼管４００の全周等）の肉厚測定を行うことができる。
【０２２１】
一方、図２３のステップＳ２２１２の判断の結果、鋼管４００の肉厚測定を終了する場合には（Ｓ２２１２／ＹＥＳ）、鋼管４００の肉厚測定方法の処理手順の一例を示す図２３のフローチャートの処理を終了する。
【０２２２】
以上説明したように、第２の実施形態の態様３に係る測定装置２００−３では、鋼管４００からの超音波１１２の振幅を時系列で示した第１の超音波波形データにおける第２の検出ゲート２０１２の範囲内のデータに対して窓関数を掛け合わせる処理を行い、当該窓関数を掛け合わせる処理を行うことにより得られた超音波波形データについて、第２の検出ゲート２０１２の範囲内で超音波の振幅に係るヒストグラム（第１のヒストグラム）を作成し、当該ヒストグラムにおける特定のビンのカウント値が所定値となる増幅度を算出し、当該増幅度に基づいて窓関数を掛け合わせる処理を行うことにより得られた超音波波形データの振幅を変更して第２の超音波波形データを取得し、第２の超音波波形データについて、第１の検出ゲート２０１１の範囲内から表面反射超音波１１２−Ｓを受信部１２２で受信した時刻である第１の受信時刻と第２の検出ゲート２０１２の範囲内から裏面反射超音波１１２−Ｂを受信部１２２で受信した時刻である第２の受信時刻とを算出し、第１の受信時刻及び第２の受信時刻と鋼管４００の内部を伝搬した超音波の速度とに基づいて鋼管４００の肉厚を算出するようにしている。
かかる構成によれば、超音波探触子１１０と鋼管４００とを相対的に移動させながら鋼管４００の複数個所の肉厚測定を行う際に、鋼管４００の表面に付着したスケール等による表面状態の変化や、鋼管４００の曲りや形状不良、鋼管４００の搬送時のばたつき等の様々な外乱により、第１の超音波波形データにおける第２の検出ゲート２０１２の範囲内に前の反射超音波の波形が尾引きによって混入している場合や当該第２の検出ゲート２０１２の範囲内に種々の乱反射ノイズが重畳している場合においても、当該第２の検出ゲート２０１２の範囲内のデータに対して窓関数を掛け合わせる処理を行うため、上述した尾引きや乱反射ノイズの影響を抑制することができる。これにより、様々な外乱のある環境下においても、鋼管４００の複数個所の肉厚測定を高精度に行うことができる。さらに、上述した様々な外乱により超音波１１２の振幅が著しく変化する場合においても、鋼管４００の各個所で得られる第１の超音波波形データの振幅に係る増幅度を調整するため、この点からも、鋼管４００の複数個所の肉厚測定を高精度に行うことができる。
また、従来、超音波波形データが入力レンジを超え、オーバーフローする場合には、波形データの全体像が分からず、増幅度の調整が困難であるという問題があったが、かかる構成によれば、オーバーフローに起因してカウント値が大きくなると考えられる、０を含む最小のビン２０３１又はＡ／Ｄ変換部１４０の上限値を含むビンのカウント値に着目して増幅度を調整するため、そうした問題が生じず、最適な増幅度で、肉厚測定を行うことができるようになる。
なお、以上の説明では、窓関数を第２の検出ゲートに掛け合わせる処理に基づいて説明を行ったが、窓関数を第１の検出ゲートに掛ける処理を行う場合や、窓関数を第１の検出ゲート及び第２の検出ゲートの両方に掛ける処理を行う場合であっても、本実施形態の態様３に適用することができる。
また、以上の説明では、窓関数を掛け合わせた第２の検出ゲートに対して、ヒストグラムを作成しているが、その限りではなく、窓関数を掛け合わせた検出ゲートと、ヒストグラムを作成する検出ゲートが異なる場合であっても、本実施形態の態様３に適用することができる。
【０２２３】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【０２２４】
図２４は、本発明の第３の実施形態に係る測定装置３００の概略構成の一例を示す図である。この図２４において、図１に示す第１の実施形態に係る測定装置１００の概略構成と同様の構成については同じ符号をしており、その詳細な説明は必要に応じて省略する。この測定装置３００は、被検査材である鋼管４００に対して配置された複数の超音波探触子１１０における各超音波探触子を介して、鋼管４００の肉厚を測定する装置である。ここで、鋼管４００の肉厚は、鋼管４００の外側表面である鋼管の表面４００Ｓと鋼管４００の内側表面である鋼管の裏面４００Ｂとの間の長さで定められるものである。
【０２２５】
測定装置３００は、図２４に示すように、超音波探触子１１０、送受信部１２０、増幅部１３０、Ａ／Ｄ変換部１４０、制御・処理部３５０、情報入力部１６０、通信部１７０、記憶部１８０、及び、表示部１９０を有して構成されている。
【０２２６】
超音波探触子１１０は、鋼管４００に対して相対的に移動することにより、鋼管４００の複数個所の測定点において超音波の授受を司るものである。ここで、本実施形態においては、超音波探触子１１０として、複数の超音波探触子１１０−１〜１１０−４を設ける形態について示している。
【０２２７】
なお、超音波探触子１１０−１〜１１０−４と鋼管４００とを相対的に移動させる例として、図２４では、制御・処理部３５０の制御に基づいてそれぞれの超音波探触子１１０−１〜１１０−４が鋼管４００の周方向を移動する形態を例示しているが、本発明においてはこの形態に限定されるものではない。例えば超音波探触子１１０−１〜１１０−４を静止させた状態で、鋼管４００側が移動する形態も、本発明に適用可能であり、また、それぞれの超音波探触子１１０−１〜１１０−４の超音波送信タイミングを適宜制御することで、超音波の送信方向を電気的に変えることにより、鋼管４００における肉厚測定位置を移動させる形態も、本発明に適用可能である。また、図２４では、超音波探触子１１０−１〜１１０−４が鋼管４００の周方向を移動する例を示しているが、例えば超音波探触子１１０−１〜１１０−４が鋼管４００の管軸方向（図２４のｚ方向）を移動する形態にも適用可能である。
【０２２８】
送受信部１２０は、制御・処理部３５０の制御に基づいて、各超音波探触子１１０−１〜１１０−４を介して、鋼管４００との間で超音波の送受信を行うものである。この送受信部１２０には、送信部１２１と受信部１２２が構成されている。
【０２２９】
送信部１２１は、制御・処理部３５０の制御に基づいて、各超音波探触子１１０−１〜１１０−４を介して、鋼管の表面４００Ｓに向けて超音波１１１を送信する処理を行う。ここで、図２４においては、送信部１２１が、超音波探触子１１０−１を介して鋼管の表面４００Ｓに向けて送信する超音波１１１を超音波１１１−１とし、超音波探触子１１０−２を介して鋼管の表面４００Ｓに向けて送信する超音波１１１を超音波１１１−２とし、超音波探触子１１０−３を介して鋼管の表面４００Ｓに向けて送信する超音波１１１を超音波１１１−３とし、超音波探触子１１０−４を介して鋼管の表面４００Ｓに向けて送信する超音波１１１を超音波１１１−４として図示している。また、受信部１２２は、制御・処理部３５０の制御に基づいて、各超音波探触子１１０−１〜１１０−４を介して、鋼管４００からの超音波１１２を受信する処理を行う。ここで、図２４においては、受信部１２２が、超音波探触子１１０−１を介して鋼管４００から受信する超音波１１２を超音波１１２−１とし、超音波探触子１１０−２を介して鋼管４００から受信する超音波１１２を超音波１１２−２とし、超音波探触子１１０−３を介して鋼管４００から受信する超音波１１２を超音波１１２−３とし、超音波探触子１１０−４を介して鋼管４００から受信する超音波１１２を超音波１１２−４として図示している。
【０２３０】
増幅部１３０は、制御・処理部３５０の制御に基づいて、受信部１２２で受信した鋼管４００からの超音波１１２を増幅する処理を行う。
【０２３１】
Ａ／Ｄ変換部１４０は、制御・処理部３５０の制御に基づいて、増幅部１３０で増幅された後の鋼管４００からの超音波１１２をアナログ信号からディジタル信号に変換する処理を行う。
【０２３２】
なお、本実施形態では、増幅部１３０を通過した信号が、Ａ／Ｄ変換部１４０を通過するという順番になっているが、順番を逆にして、Ａ／Ｄ変換部１４０を通過した信号を増幅部１３０で増幅する順番にすることもできる。こうすることで、ディジタル信号を増幅することになるため、信号の取扱いを容易にすることができるようになる。
【０２３３】
制御・処理部３５０は、例えば情報入力部１６０から入力された入力情報や通信部１７０から入力された入力情報に基づいて、測定装置３００の各構成部を制御し、測定装置３００の動作を統括的に制御する。また、制御・処理部３５０は、例えば情報入力部１６０から入力された入力情報や通信部１７０から入力された入力情報に基づいて、各種の処理を行う。この制御・処理部３５０は、図２４に示すように、超音波波形データ生成部３５１、ゲート設定部３５２、受信時刻検出部３５３、参照波形データ生成部３５４、波形データ減算部３５５、受信時刻算出部３５６、肉厚算出部３５７、及び、表示制御部３５８を有して構成されている。この制御・処理部３５０内の各構成部３５１〜３５８の説明は後述する。
【０２３４】
情報入力部１６０は、例えば、ユーザにより操作入力された入力情報を制御・処理部３５０に入力する。
【０２３５】
通信部１７０は、コンピュータネットワークＮを介した外部装置Ｇとの通信を司るものである。第３の実施形態の場合、外部装置Ｇとしては、例えば、上述した第１の実施形態に係る測定装置１００や第２の実施形態に係る測定装置２００が挙げられる。
【０２３６】
記憶部１８０は、制御・処理部３５０で用いる各種の情報や各種のデータ等や、制御・処理部３５０の処理で得られた各種の情報や各種のデータ等を記憶する。
【０２３７】
表示部１９０は、制御・処理部３５０の制御に基づいて、各種の情報や各種のデータ等を表示する。
【０２３８】
次に、図２４の制御・処理部３５０内の各構成部３５１〜３５８の説明を行う。
【０２３９】
図２４に示す超音波波形データ生成部３５１は、各超音波探触子１１０−１〜１１０−４ごとに、増幅部１３０で増幅された後（更にＡ／Ｄ変換部１４０でＡ／Ｄ変換された後）の鋼管４００からの超音波１１２の振幅を時系列で示した超音波波形データを生成する。
【０２４０】
図２５は、図２４に示す超音波波形データ生成部３５１で生成される超音波波形データ、並びに、図２４に示すゲート設定部３５２で設定される第１の検出ゲート及び第２の検出ゲートの一例を示す図である。
【０２４１】
図２５（ａ）は、例えば、超音波探触子１１０−１に係る処理例を示している。
具体的に、図２５（ａ）には、その左側に、例えば制御・処理部３５０で生成されるＢスコープ画像３０１１が示されている。このＢスコープ画像３０１１は、第１の実施形態で上述したＢスコープ画像と同様のものである。また、図２５（ａ）には、その右側に、図２５（ａ）に示すＢスコープ画像３０１１における上下のライン３０１１１のデータに相当する超音波波形データ３０１２が示されている。この超音波波形データ３０１２は、超音波波形データ生成部３５１で生成される。
【０２４２】
図２５（ｂ）は、例えば、上述した図２５（ａ）に示す超音波探触子１１０−１と対向する位置に配置された超音波探触子１１０−３に係る処理例を示している。
具体的に、図２５（ｂ）には、その左側に、例えば制御・処理部３５０で生成されるＢスコープ画像３０１３が示されている。このＢスコープ画像３０１３も、第１の実施形態で上述したＢスコープ画像と同様のものである。また、図２５（ｂ）には、その右側に、図２５（ｂ）に示すＢスコープ画像３０１３における上下のライン３０１３１のデータに相当する超音波波形データ３０１４が示されている。この超音波波形データ３０１４も、超音波波形データ生成部３５１で生成される。
【０２４３】
図２５（ａ）に示す超音波波形データ３０１２及び図２５（ｂ）に示す超音波波形データ３０１４は、ともに、第１及び第２の実施形態で上述した表面反射超音波１１２−ＳをＳエコー、第１の裏面反射超音波１１２−Ｂ１をＢ１エコー、第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２をＢ２エコーとしてその波形を示している。また、本実施形態においては、図２５（ａ）に示す超音波波形データ３０１２及び図２５（ｂ）に示す超音波波形データ３０１４の横軸に示す振幅は、例えば入力レンジが±１．０Ｖで８ビットのＡ／Ｄ変換部１４０を用いた場合に、このＡ／Ｄ変換部１４０に入力する超音波の振幅が−１．０Ｖのときには「０」、このＡ／Ｄ変換部１４０に入力する超音波の振幅が０．０Ｖのときには「１２７」、このＡ／Ｄ変換部１４０に入力する超音波の振幅が＋１．０Ｖのときには「２５５」の値となるものとする。また、本実施形態においては、Ａ／Ｄ変換部１４０の入力レンジを超えた超音波の振幅が入力された場合については、例えばＡ／Ｄ変換部１４０に入力する超音波の振幅が−１．０Ｖよりも小さいときには「０」に強制され、また、例えばＡ／Ｄ変換部１４０に入力する超音波の振幅が＋１．０Ｖよりも大きいときには「２５５」に強制されるものとする。また、本実施形態においては、図２５（ａ）に示す超音波波形データ３０１２及び図２５（ｂ）に示す超音波波形データ３０１４の縦軸に示す時間は、受信部１２２で受信処理を開始してからの経過時間を示すものとする。
【０２４４】
ここで、図２５（ａ）に示す超音波探触子１１０−１に係るＢスコープ画像３０１１をみると、濃淡の強い本来のＳエコーとＢエコーの多重信号の他に、濃淡の弱い同様の模様が異なる位相で現れていることがわかる。そして、図２５（ｂ）に示す超音波探触子１１０−３に係るＢスコープ画像３０３１を参照すると、図２５（ａ）に示す超音波探触子１１０−１に係るＢスコープ画像３０１１において本来の多重信号以外の模様３０１１２及び３０１１３の部分は、その軌跡から、図２５（ｂ）に示す超音波探触子１１０−３に係るＢスコープ画像３０３１の特に振幅の大きいＳエコーが重畳していることがわかる。このことは、単に、超音波探触子１１０−１に係る超音波波形データ３０１２のみを観察しているだけではわからない。なお、図２５（ａ）に示す超音波探触子１１０−１に係るＢスコープ画像３０１１において本来の多重信号以外の模様には、模様３０１１２及び３０１１３以外の模様も現れており、これは、その他の超音波探触子１１０−２及び１１０−４のＳエコーの影響であると考えられる。
【０２４５】
さらに、上述した他の超音波探触子１１０のＳエコーの影響に関して、図２５（ａ）に示す超音波波形データ３０１２と図２５（ｂ）に示す超音波波形データ３０１４とを見比べると、図２５（ａ）に示す超音波探触子１１０−１に係る超音波波形データ３０１２のＢ１エコーとＢ２エコーとの間に観測されるエコーは、図２５（ｂ）に示す他の超音波探触子１１０−３に係る超音波波形データ３０１４のＳエコーとほぼ同じ時間軸上の位置にあることがわかる。そこで、第３の実施形態では、或る１つの超音波探触子１１０に係る超音波波形データにおいて、他の超音波探触子１１０におけるＳエコーの影響を低減させるための技術を提供する。
【０２４６】
図２４に示すゲート設定部３５２は、超音波波形データ生成部３５１で各超音波探触子１１０−１〜１１０−４ごとに生成された超音波波形データに対して、表面反射超音波（第１及び第２の実施形態における表面反射超音波１１２−Ｓ）のＳエコーを検出するための範囲を示す第１の検出ゲートと、裏面反射超音波（第１及び第２の実施形態における裏面反射超音波１１２−Ｂ）のＢエコーを検出するための範囲を示す第２の検出ゲートとを設定する処理を行う。
【０２４７】
図２５に示す例では、ゲート設定部３５２は、超音波波形データ生成部３５１で超音波探触子１１０−１について生成された超音波波形データ３０１２に対しては、第１の検出ゲート３０１２１及び第２の検出ゲート３０１２２を設定している。同様に、図２５に示す例では、ゲート設定部３５２は、超音波波形データ生成部３５１で超音波探触子１１０−３について生成された超音波波形データ３０１４に対しては、第１の検出ゲート３０１４１及び第２の検出ゲート３０１４２を設定している。ここで、本実施形態では、図２５に示すように、裏面反射超音波１１２−Ｂを検出するための第２の検出ゲートとして、第２の裏面反射超音波１１２−Ｂ２（Ｂ２エコー）を検出するものを設定するものとするが、本発明においてはこの形態に限定されるものではなく、例えば第１の裏面反射超音波１１２−Ｂ１（Ｂ１エコー）を検出するものを設定する形態や、第３の裏面反射超音波やそれ以降の裏面反射超音波を検出するものを設定する形態も、本発明に適用可能である。
【０２４８】
図２６は、図２４に示す超音波波形データ生成部３５１で生成される超音波波形データ、図２４に示すゲート設定部３５２で設定される第１の検出ゲート及び第２の検出ゲート、図２４に示す受信時刻検出部３５３で行われる時刻検出処理、図２４に示す参照波形データ生成部３５４で生成される参照波形データ、並びに、図２４に示す受信時刻検出部３５３で行われる波形データ減算処理の一例を示す図である。
【０２４９】
図２６（ａ）は、図２５（ａ）に示す超音波波形データ３０１２と同様に、超音波波形データ生成部３５１において、例えば超音波探触子１１０−１について生成した超音波波形データ３０２１を示している。また、この超音波波形データ３０２１には、ゲート設定部３５２において設定された第１の検出ゲート３０２１１及び第２の検出ゲート３０２１２が示されている。この第１の検出ゲート３０２１１及び第２の検出ゲート３０２１２は、図２５（ａ）に示す第１の検出ゲート３０１２１及び第２の検出ゲート３０１２２と同様のものである。
【０２５０】
図２６（ｂ）は、図２５（ｂ）に示す超音波波形データ３０１４と同様に、超音波波形データ生成部３５１において、例えば超音波探触子１１０−３について生成した超音波波形データ３０２２を示している。また、この超音波波形データ３０２２には、ゲート設定部３５２において設定された第１の検出ゲート３０２２１及び第２の検出ゲート３０２２２が示されている。この第１の検出ゲート３０２２１及び第２の検出ゲート３０２２２は、図２５（ｂ）に示す第１の検出ゲート３０１４１及び第２の検出ゲート３０１４２と同様のものである。
【０２５１】
また、図２６（ａ）に示す超音波探触子１１０−１に係る超音波波形データ３０２１には、図２５を用いて説明した場合と同様に、図２６（ｂ）に示す他の超音波探触子１１０−３に係るＳエコーの影響を受けて、ノイズレベル３０２１３の信号が含まれているものとする。
【０２５２】
図２４に示す受信時刻検出部３５３は、複数の超音波探触子１１０−１〜１１０−４に含まれる１つの超音波探触子である第１の超音波探触子（ここでは、超音波探触子１１０−１とする）を除く第２の超音波探触子（ここでは、超音波探触子１１０−２〜１１０−４とする）に係る超音波波形データについて、第１の検出ゲートの範囲内から表面反射超音波（第１及び第２の実施形態における表面反射超音波１１２−Ｓ）のＳエコーを受信部１２２で受信した時刻を検出する。
【０２５３】
具体的に、図２４に示す受信時刻検出部３５３は、図２６（ｂ）に示す超音波探触子１１０−３（第２の超音波探触子）に係る超音波波形データ３０２２について、第１の検出ゲート３０２２１の範囲内から表面反射超音波（第１及び第２の実施形態における表面反射超音波１１２−Ｓ）のＳエコーを受信部１２２で受信した時刻を検出する。ここでは、第２の実施形態において図１１（ｂ）を用いて説明した場合と同様に、超音波波形と第１の検出ゲート３０２２１とが最初に交わった交点の時刻ＴＳを受信時刻として検出する。
【０２５４】
図２４に示す参照波形データ生成部３５４は、受信時刻検出部３５３で検出した受信時刻の位置に、第１の超音波探触子（ここでは、超音波探触子１１０−１とする）に係る超音波波形データにおいて重畳する、第２の超音波探触子（ここでは、超音波探触子１１０−２〜１１０−４とする）を介して受信した表面反射超音波（第１及び第２の実施形態における表面反射超音波１１２−Ｓ）のＳエコーに基づくノイズを想定した参照波形を配置した参照波形データを生成する。
【０２５５】
具体的に、図２４に示す参照波形データ生成部３５４は、図２６（ｃ）に示すように、受信時刻検出部３５３において図２６（ｂ）に示す超音波探触子１１０−３に係る超音波波形データ３０２２から検出した受信時刻の位置に、図２６（ａ）に示す超音波探触子１１０−１に係る超音波波形データ３０２１において重畳する、当該超音波探触子１１０−３を介して受信した表面反射超音波（第１及び第２の実施形態における表面反射超音波１１２−Ｓ）のＳエコーに基づくノイズを想定した参照波形を配置した参照波形データ３０２３を生成する。
この際、図２４に示す参照波形データ生成部３５４は、例えば、予め設定されて記憶部１８０に記憶されている参照波形の振幅の大きさ及び参照波形の形状を用いて、参照波形データ３０２３を生成する形態を採る。なお、本発明においてはこの形態に限定されるものではなく、例えば、図２４に示す参照波形データ生成部３５４は、図２６（ｂ）に示す超音波探触子１１０−３（第２の超音波探触子）に係る超音波波形データ３０２２の表面反射超音波（第１及び第２の実施形態における表面反射超音波１１２−Ｓ）のＳエコーの波形に基づいて参照波形の振幅の大きさ及び参照波形の形状を決定して（例えば、当該Ｓエコーの波形を所定の減衰率で減衰させた波形を参照波形として決定して）、参照波形データ３０２３を生成する形態も、本発明に適用可能である。
【０２５６】
また、図２６に示す例では、第２の超音波探触子として超音波探触子１１０−３を代表して用いた例を示したが、本実施形態に係る測定装置３００では、図２４に示すように、他の超音波探触子１１０−２及び１１０−４も第２の超音波探触子として適用可能であるため、この場合、超音波探触子１１０−２及び１１０−４のそれぞれについても、上述した超音波探触子１１０−３と同様に、図２４に示す受信時刻検出部３５３において受信時刻を検出し、図２４に示す参照波形データ生成部３５４において参照波形データを生成する形態を採る。
【０２５７】
図２４に示す波形データ減算部３５５は、第１の超音波探触子（ここでは、超音波探触子１１０−１とする）に係る超音波波形データから、参照波形データ生成部３５４で生成された参照波形データを減算する処理を行う。
【０２５８】
具体的に、図２４に示す波形データ減算部３５５は、図２６（ａ）に示す超音波探触子１１０−１に係る超音波波形データ３０２１から、図２６（ｃ）に示す参照波形データ３０２３を減算する処理を行う。この波形データ減算部３５５による減算処理により、図２６（ｄ）に示す超音波波形データ３０２４が取得される。図２６（ｄ）には、この波形データ減算部３５５による減算処理により、図２６（ａ）に示すノイズレベル３０２１３の信号が、ノイズレベル３０２４１の信号に低減したことを示している。なお、図２６に示す例では、図２６（ａ）に示す超音波波形データ３０２１に重畳する、図２６（ｂ）に示す他の超音波探触子に係るＳエコーの影響に基づくノイズレベル３０２１３が、第２の検出ゲート３０２１２で検出されるレベルには至っていないが、例えば第２の検出ゲート３０２１２のレベルをより低く設定した場合やノイズレベル３０２１３がより大きくなった場合には、当該ノイズレベル３０２１３の信号が第２の検出ゲート３０２１２で誤検出されることになり、その結果、鋼管４００の肉厚が誤った値として算出されることになる。これに対して、第３の実施形態に係る測定装置３００では、波形データ減算部３５５によってノイズレベルの信号を低減させる処理を行うことにより、鋼管４００の肉厚測定を高精度に行えるようにしている。
【０２５９】
また、図２６に示す例では、第２の超音波探触子として超音波探触子１１０−３を代表して用いた例を示したが、本実施形態に係る測定装置３００では、図２４に示すように、他の超音波探触子１１０−２及び１１０−４も第２の超音波探触子として適用可能であるため、この場合、図２４に示す波形データ減算部３５５は、図２６（ａ）に示す超音波探触子１１０−１に係る超音波波形データ３０２１から、それぞれの超音波探触子１１０−２及び１１０−４に係るそれぞれの参照波形データを減算する処理を行う形態を採る。
【０２６０】
図２４に示す受信時刻算出部３５６は、波形データ減算部３５５で減算処理を行うことにより得られた超音波波形データについて、第１の検出ゲートの範囲内から表面反射超音波（第１及び第２の実施形態における表面反射超音波１１２−Ｓ）のＳエコーを受信部１２２で受信した時刻である第１の受信時刻と、第２の検出ゲートの範囲内から裏面反射超音波（第１及び第２の実施形態における裏面反射超音波１１２−Ｂ）のＢエコーを受信部１２２で受信した時刻である第２の受信時刻とを算出する。
【０２６１】
具体的に、図２４に示す受信時刻算出部３５６は、例えば、図２６（ｄ）に示す超音波波形データ３０２４について、第１の検出ゲート３０２１１の範囲内から第１の受信時刻と、第２の検出ゲート３０２１２の範囲内から第２の受信時刻とを算出する。ここでは、第２の実施形態において図１１（ｂ）を用いて説明した場合と同様に、超音波波形と第１の検出ゲート３０２１１とが最初に交わった交点の時刻ＴＳを第１の受信時刻として算出し、また、超音波波形と第２の検出ゲート３０２１２とが最初に交わった交点の時刻ＴＢ２を第２の受信時刻として算出するものとする。
【０２６２】
図２４に示す肉厚算出部３５７は、波形データ減算部３５５で減算する処理を行うことにより得られた超音波波形データに基づいて、鋼管４００の肉厚を算出する処理を行う。より具体的には、肉厚算出部３５７は、受信時刻算出部３５６で算出された第１の受信時刻及び第２の受信時刻と、鋼管４００の内部を伝搬した超音波の速度とに基づいて、鋼管４００の肉厚を算出する処理を行う。ここで、本実施形態においては、鋼管４００の内部を伝搬した超音波の速度のデータは、予め記憶部１８０に記憶されているものとする。ここで、この肉厚算出部３５７による具体的な肉厚算出方法は、第２の実施形態における肉厚算出部２５５による肉厚算出方法と同様であるため、その説明は省略する。
【０２６３】
図２４に示す表示制御部３５８は、例えば、肉厚算出部３５７で算出された鋼管４００の肉厚を表示部１９０に表示する制御を行う。
【０２６４】
次に、被検査材である鋼管４００の肉厚測定方法の処理手順について説明を行う。
図２７は、本発明の第３の実施形態に係る測定装置３００による鋼管４００の肉厚測定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【０２６５】
まず、図２７のステップＳ３１０１において、送信部１２１は、制御・処理部３５０の制御に基づいて、各超音波探触子１１０−１〜１１０−４を介して、被検査材である鋼管の表面４００Ｓに向けて超音波１１１を送信する。
【０２６６】
続いて、図２７のステップＳ３１０２において、受信部１２２は、制御・処理部３５０の制御に基づいて、各超音波探触子１１０−１〜１１０−４を介して、鋼管４００からの超音波１１２を受信する。
【０２６７】
続いて、図２７のステップＳ３１０３において、超音波波形データ生成部３５１は、各超音波探触子１１０−１〜１１０−４ごとに、増幅部１３０で増幅された後（更にＡ／Ｄ変換部１４０でＡ／Ｄ変換された後）の鋼管４００からの超音波１１２の振幅を時系列で示した超音波波形データを生成する。
【０２６８】
続いて、図２７のステップＳ３１０４において、ゲート設定部３５２は、ステップＳ３１０３で各超音波探触子１１０−１〜１１０−４ごとに生成された超音波波形データに対して、表面反射超音波（第１及び第２の実施形態における表面反射超音波１１２−Ｓ）のＳエコーを検出するための範囲を示す第１の検出ゲートと、裏面反射超音波（第１及び第２の実施形態における裏面反射超音波１１２−Ｂ）のＢエコーを検出するための範囲を示す第２の検出ゲートとを設定する処理を行う。
【０２６９】
続いて、図２７のステップＳ３１０５において、制御・処理部３５０は、例えば情報入力部１６０から入力された入力情報に基づいて、超音波探触子１１０の数Ｍを設定する。ここで、図２４に示す例では、超音波探触子１１０の数Ｍとして４が設定されることになる。
【０２７０】
続いて、図２７のステップＳ３１０６において、制御・処理部３５０は、処理対象とする第１の超音波探触子１１０を示す変数ｍに１を設定する。
【０２７１】
続いて、図２７のステップＳ３１０７において、受信時刻検出部３５３は、第１の超音波探触子ｍを除く第２の超音波探触子に係る超音波波形データについて、ステップＳ３１０４で設定された第１の検出ゲートの範囲内から表面反射超音波（第１及び第２の実施形態における表面反射超音波１１２−Ｓ）のＳエコーを受信部１２２で受信した時刻を検出する。
【０２７２】
ここでは説明を分かり易くするために、例えば、図２６（ａ）に示す超音波波形データ３０２１を第１の超音波探触子ｍに係る超音波波形データとし、図２６（ｂ）に示す超音波波形データ３０２２を第２の超音波探触子に係る超音波波形データとする。以降の説明も同様とする。この場合、具体的に、図２７のステップＳ３１０７において、受信時刻検出部３５３は、図２６（ｂ）に示す超音波波形データ３０２２について、第１の検出ゲート３０２２１の範囲内から表面反射超音波のＳエコーを受信部１２２で受信した時刻を検出する。
【０２７３】
続いて、図２７のステップＳ３１０８において、参照波形データ生成部３５４は、ステップＳ３１０７で検出された受信時刻の位置に、第１の超音波探触子ｍに係る超音波波形データにおいて重畳する、第２の超音波探触子を介して受信した表面反射超音波のＳエコーに基づくノイズを想定した参照波形を配置した参照波形データを生成する。
【０２７４】
具体的に、例えば、図２７のステップＳ３１０８において、参照波形データ生成部３５４は、ステップＳ３１０７で検出した受信時刻の位置に、図２６（ａ）に示す超音波波形データ３０２１において重畳する、第２の超音波探触子を介して受信した表面反射超音波のＳエコーに基づくノイズを想定した参照波形を配置した、図２６（ｃ）に示す参照波形データ３０２３を生成する。
【０２７５】
続いて、図２７のステップＳ３１０９において、波形データ減算部３５５は、第１の超音波探触子ｍに係る超音波波形データから、ステップＳ３１０８で生成された参照波形データを減算する処理を行う。
【０２７６】
具体的に、例えば、図２７のステップＳ３１０９において、波形データ減算部３５５は、図２６（ａ）に示す超音波波形データ３０２１から、図２６（ｃ）に示す参照波形データ３０２３を減算する処理を行う。この減算処理により、図２６（ｄ）に示す超音波波形データ３０２４が取得される。
【０２７７】
続いて、図２７のステップＳ３１１０において、受信時刻算出部３５６は、ステップＳ３１０９の減算処理を行うことにより得られた超音波波形データについて、第１の検出ゲートの範囲内から表面反射超音波のＳエコーを受信部１２２で受信した時刻である第１の受信時刻と、第２の検出ゲートの範囲内から裏面反射超音波のＢエコーを受信部１２２で受信した時刻である第２の受信時刻とを算出する。
【０２７８】
具体的に、例えば、図２７のステップＳ３１１０において、受信時刻算出部３５６は、図２６（ｄ）に示す超音波波形データ３０２４について、第１の検出ゲート３０２１１の範囲内から表面反射超音波のＳエコーを受信部１２２で受信した時刻である第１の受信時刻と、第２の検出ゲート３０２１２の範囲内から裏面反射超音波のＢエコーを受信部１２２で受信した時刻である第２の受信時刻とを算出する。
【０２７９】
続いて、図２７のステップＳ３１１１において、肉厚算出部３５７は、ステップＳ３１１０で算出された第１の受信時刻及び第２の受信時刻と、鋼管４００の内部を伝搬した超音波の速度とに基づいて、鋼管４００の肉厚を算出する処理を行う。ここで、この肉厚算出部３５７による具体的な肉厚算出方法は、第２の実施形態における肉厚算出部２５５による肉厚算出方法と同様であるため、その説明は省略する。
【０２８０】
続いて、図２７のステップＳ３１１２において、制御・処理部３５０は、第１の超音波探触子１１０を示す変数ｍが超音波探触子１１０の数Ｍよりも小さいか否かを判断する。
【０２８１】
図２７のステップＳ３１１２の判断の結果、第１の超音波探触子１１０を示す変数ｍが超音波探触子１１０の数Ｍよりも小さい場合には（Ｓ３１１２／ＹＥＳ）、未だ処理を行っていない超音波探触子１１０があると判断し、図２７のステップＳ３１１３に進む。
図２７のステップＳ３１１３に進むと、制御・処理部３５０は、第１の超音波探触子１１０を示す変数ｍに１を加算する。その後、図２７のステップＳ３１０７に戻り、変更した第１の超音波探触子ｍについてステップＳ３１０７以降の処理を行う。なお、本実施形態においては、図２４に示すように、４つの超音波探触子１１０−１〜１１０−４が設けられているため、図２７のステップＳ３１０７〜Ｓ３１１３における一連の処理は４回繰り返し行われることになる。
【０２８２】
一方、図２７のステップＳ３１１２の判断の結果、第１の超音波探触子１１０を示す変数ｍが超音波探触子１１０の数Ｍよりも小さくない場合には（Ｓ３１１２／ＮＯ）、全ての超音波探触子１１０について処理を行ったと判断し、図２７のステップＳ３１１４に進む。
図２７のステップＳ３１１４に進むと、表示制御部３５８は、ステップＳ３１１１で算出された鋼管４００の肉厚を表示部１９０に表示する制御を行う。その後、制御・処理部３５０は、必要に応じて、ステップＳ３１１１で算出された鋼管４００の肉厚のデータを記憶部１８０に記憶する処理を行う。
【０２８３】
続いて、図２７のステップＳ３１１５において、制御・処理部３５０は、例えば情報入力部１６０から入力された入力情報に基づいて、被検査材である鋼管４００の肉厚測定を終了するか否かを判断する。
【０２８４】
図２７のステップＳ３１１５の判断の結果、鋼管４００の肉厚測定を終了しない場合には（Ｓ３１１５／ＮＯ）、図２７のステップＳ３１０１に戻り、ステップＳ３１０１以降の処理を再度行う。
【０２８５】
一方、図２７のステップＳ３１１５の判断の結果、鋼管４００の肉厚測定を終了する場合には（Ｓ３１１５／ＹＥＳ）、図２７のフローチャートの処理を終了する。
【０２８６】
以上説明したように、第３の実施形態に係る測定装置３００では、各超音波探触子１１０ごとに、鋼管４００からの超音波１１２の振幅を時系列で示した超音波波形データを生成し、複数の超音波探触子１１０に含まれる１つの超音波探触子である第１の超音波探触子を除く第２の超音波探触子に係る超音波波形データについて、第１の検出ゲートの範囲内から表面反射超音波を受信部１２２で受信した時刻を検出し、当該検出した時刻の位置に、第１の超音波探触子に係る超音波波形データにおいて重畳する第２の超音波探触子を介して受信した表面反射超音波に基づくノイズを想定した参照波形を配置した参照波形データを生成し、第１の超音波探触子に係る超音波波形データから参照波形データを減算する処理を行い、当該減算する処理を行うことにより得られた超音波波形データについて、第１の検出ゲートの範囲内から表面反射超音波を受信部１２２で受信した時刻である第１の受信時刻と第２の検出ゲートの範囲内から裏面反射超音波を受信部１２２で受信した時刻である第２の受信時刻とを算出し、第１の受信時刻及び第２の受信時刻と鋼管４００の内部を伝搬した超音波の速度とに基づいて鋼管４００の肉厚を算出するようにしている。
かかる構成によれば、鋼管４００の複数個所の肉厚測定を行う際に、第１の超音波探触子に係る超音波波形データに第２の超音波探触子を介して受信した表面反射超音波に基づくノイズの信号が重畳した場合においても、当該ノイズを低減すべく処理を行うため、鋼管４００の複数個所の肉厚測定を高精度に行うことができる。
【０２８７】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
本発明の第４の実施形態は、第１の実施形態に係る測定装置１００、第２の実施形態に係る測定装置２００及び第３の実施形態に係る測定装置３００のうち、少なくとも２つの測定装置を含み構成される測定システムの形態である。本発明においては、このように、測定装置１００、測定装置２００及び測定装置３００のうち、少なくとも２つの測定装置を含む測定システムであれば、如何なる測定装置の組合せにおいても適用可能であるが、この測定装置の組合せに係る測定システムのうち、代表的なものを態様１〜態様３として以下に説明する。
【０２８８】
＜第４の実施形態の態様１＞
まず、本発明の第４の実施形態の態様１について説明する。
【０２８９】
図２８は、本発明の第４の実施形態の態様１に係る測定システム１０−１の概略構成の一例を示す図である。
【０２９０】
この測定システム１０−１は、図２８に示すように、第１の実施形態に係る測定装置１００と、第２の実施形態に係る測定装置２００とが、コンピュータネットワークＮを介して通信接続されている。この際、第２の実施形態に係る測定装置２００としては、測定装置２００−１〜２００−３のうち、いずれの測定装置２００を適用してもよい。また、図１に示す第１の実施形態に係る測定装置１００の構成部と、図１０，図１９又は図２２に示す第２の実施形態に係る測定装置２００の構成部とにおいて、共通する構成部については、必要に応じて全部又は一部を統合できるものとする。また、図２８に示す、第１の実施形態に係る測定装置１００と第２の実施形態に係る測定装置２００とを含み構成される測定システム１０−１は、例えば、１つの測定装置として形成されるものであってもよい。
【０２９１】
図２９は、本発明の第４の実施形態の態様１に係る測定システム１０−１による鋼管４００の肉厚測定方法の処理手順の一例を示す模式図である。
【０２９２】
まず、測定システム１０−１では、図２９に示すように、第１の実施形態に係る測定装置１００の処理を行う。具体的には、図７のステップＳ１１０１〜Ｓ１１１２までの処理を行って、図２９（ａ）に示すＢスコープ画像１０３１、図２９（ｂ）に示す２値画像１０３２、図２９（ｃ）に示す２値画像処理部１５４による処理の結果得られた２値画像、及び、図２９（ｄ）に示す直線化画像１０３４を生成する。この図２９（ａ）〜図２９（ｄ）は、図４に示したものと同様であるため、その説明は省略する。その後、図１に示すゲート設定部１５６において第１の検出ゲート１０４１及び第２の検出ゲート１０４２が設定されると、図２９（ｅ）のようになる。
【０２９３】
次いで、測定システム１０−１では、図２９に示すように、第２の実施形態に係る測定装置２００の処理を行う。ここで、図２９に示す例では、第２の実施形態に係る測定装置２００−３の処理を行う場合について示している。図２９（ｅ）の画像に対して、例えば情報入力部１６０等から１ラインが選択されると、第２の実施形態に係る測定装置２００−３のゲート設定部２５２は、図２９（ｆ）の超音波波形データに対して、上述した第１の検出ゲート１０４１及び第２の検出ゲート１０４２に基づき、第１の検出ゲート及び第２の検出ゲートを設定する。次いで、第２の実施形態に係る測定装置２００−３は、図２３のステップＳ２３０１〜Ｓ２４０３までの処理を行うことによって、図２９（ｇ），図２９（ｈ），図２９（ｉ）及び図２９（ｊ）に示す処理を行う。その後、第２の実施形態に係る測定装置２００−３は、図２３のステップＳ２４０４〜Ｓ２２１２までの処理を行うことによって、鋼管４００の肉厚測定を行う。
【０２９４】
第４の実施形態の態様１に係る測定システム１０−１によれば、第１の実施形態に係る測定装置１００と第２の実施形態に係る測定装置２００とを含み構成するようにしたので、様々な外乱のある環境下においても、被検査材の複数個所の肉厚測定をより高精度に行うことができる。
【０２９５】
＜第４の実施形態の態様２＞
次いで、本発明の第４の実施形態の態様２について説明する。
【０２９６】
図３０は、本発明の第４の実施形態の態様２に係る測定システム１０−２の概略構成の一例を示す図である。
【０２９７】
この測定システム１０−２は、図３０に示すように、第１の実施形態に係る測定装置１００と、第３の実施形態に係る測定装置３００とが、コンピュータネットワークＮを介して通信接続されている。この際、図１に示す第１の実施形態に係る測定装置１００の構成部と、図２４に示す第３の実施形態に係る測定装置３００の構成部とにおいて、共通する構成部については、必要に応じて全部又は一部を統合できるものとする。また、図３０に示す、第１の実施形態に係る測定装置１００と第３の実施形態に係る測定装置３００とを含み構成される測定システム１０−２は、例えば、１つの測定装置として形成されるものであってもよい。
【０２９８】
図３１は、本発明の第４の実施形態の態様２に係る測定システム１０−２による鋼管４００の肉厚測定方法の処理手順の一例を示す模式図である。
【０２９９】
まず、測定システム１０−２では、図３１に示すように、第１の実施形態に係る測定装置１００による、図２４に示す超音波探触子１１０−１（Ｃｈ１）の処理を行う。具体的には、図７のステップＳ１１０１〜Ｓ１１１１までの処理を行って、図３１に示すＢスコープ画像４０２１、２値画像処理部１５４による処理の結果得られた２値画像４０２２、上端の位置（Ｓエコー）の検出処理４０２３を行う。
【０３００】
この際、測定システム１０−２では、図３１に示すように、第３の実施形態に係る測定装置３００による、図２４に示す超音波探触子１１０−１（Ｃｈ１）の処理を行う。具体的には、図２７のステップＳ３１０１〜Ｓ３１０８までの処理を行って、参照波形データに基づくＣｈ２に係る参照画像４０２４を生成する。次いで、第３の実施形態に係る測定装置３００は、図２７のステップＳ３１０９の処理において、Ｂスコープ画像４０２１から参照画像４０２４を減算する処理を行う。
【０３０１】
次いで、測定システム１０−２では、図３１に示すように、第１の実施形態に係る測定装置１００は、図７のステップＳ１１１２の処理において、検出処理４０２３で検出した上端の位置（Ｓエコー）が所定の位置となるように、減算処理が施されたＢスコープ画像４０２１のデータを上下にシフトさせたＣｈ１に係る直線化画像４０２７を生成する。その後、例えば、第１の実施形態に係る測定装置１００は、図７のステップＳ１１１３〜Ｓ１１１７までの処理を行うことによって、鋼管４００の肉厚測定を行う。
【０３０２】
同様に、測定システム１０−２では、図３１に示すように、第１の実施形態に係る測定装置１００による、図２４に示す超音波探触子１１０−２（Ｃｈ２）の処理を行う。具体的には、図７のステップＳ１１０１〜Ｓ１１１１までの処理を行って、図３１に示すＢスコープ画像４０３１、２値画像処理部１５４による処理の結果得られた２値画像４０３２、上端の位置（Ｓエコー）の検出処理４０３３を行う。
【０３０３】
この際、測定システム１０−２では、図３１に示すように、第３の実施形態に係る測定装置３００による、図２４に示す超音波探触子１１０−２（Ｃｈ２）の処理を行う。具体的には、図２７のステップＳ３１０１〜Ｓ３１０８までの処理を行って、参照波形データに基づくＣｈ１に係る参照画像４０３４を生成する。次いで、第３の実施形態に係る測定装置３００は、図２７のステップＳ３１０９の処理において、Ｂスコープ画像４０３１から参照画像４０３４を減算する処理を行う。
【０３０４】
次いで、測定システム１０−２では、図３１に示すように、第１の実施形態に係る測定装置１００は、図７のステップＳ１１１２の処理において、検出処理４０３３で検出した上端の位置（Ｓエコー）が所定の位置となるように、減算処理が施されたＢスコープ画像４０３１のデータを上下にシフトさせたＣｈ２に係る直線化画像４０３７を生成する。その後、例えば、第１の実施形態に係る測定装置１００は、図７のステップＳ１１１３〜Ｓ１１１７までの処理を行うことによって、鋼管４００の肉厚測定を行う。
【０３０５】
第４の実施形態の態様２に係る測定システム１０−２によれば、第１の実施形態に係る測定装置１００と第３の実施形態に係る測定装置３００とを含み構成するようにしたので、様々な外乱のある環境下においても、被検査材の複数個所の肉厚測定をより高精度に行うことができる。
【０３０６】
＜第４の実施形態の態様３＞
次いで、本発明の第４の実施形態の態様３について説明する。
【０３０７】
図３２は、本発明の第４の実施形態の態様３に係る測定システム１０−３の概略構成の一例を示す図である。
【０３０８】
この測定システム１０−３は、図３２に示すように、第１の実施形態に係る測定装置１００と、第２の実施形態に係る測定装置２００と、第３の実施形態に係る測定装置３００とが、相互に、コンピュータネットワークＮを介して通信接続されている。この際、第２の実施形態に係る測定装置２００としては、測定装置２００−１〜２００−３のうち、いずれの測定装置２００を適用してもよい。また、図１に示す第１の実施形態に係る測定装置１００の構成部と、図１０，図１９又は図２２に示す第２の実施形態に係る測定装置２００の構成部と、図２４に示す第３の実施形態に係る測定装置３００の構成部とにおいて、共通する構成部については、必要に応じて全部又は一部を統合できるものとする。また、図３２に示す、第１の実施形態に係る測定装置１００と第２の実施形態に係る測定装置２００と第３の実施形態に係る測定装置３００とを含み構成される測定システム１０−３は、例えば、１つの測定装置として形成されるものであってもよい。
【０３０９】
この測定システム１０−３による鋼管４００の肉厚測定方法の処理手順としては、まず、図２９に示す測定システム１０−１の処理を行う。次いで、図３１に示す測定システム１０−２の処理を行う。
【０３１０】
第４の実施形態の態様３に係る測定システム１０−３によれば、第１の実施形態に係る測定装置１００と第２の実施形態に係る測定装置２００と第３の実施形態に係る測定装置３００とを含み構成するようにしたので、様々な外乱のある環境下においても、被検査材の複数個所の肉厚測定をより高精度に行うことができる。
【０３１１】
（その他の実施形態）
上述した第１の実施形態に係る測定装置１００及び第３の実施形態に係る測定装置３００においても、上述した第２の実施形態に係る測定装置２００と同様に、基準材４１０の肉厚を考慮して鋼管４００の最終的な肉厚を算出するようにしてもよい。
【０３１２】
また、その他の実施形態として、図７，図１７，図１８，図２１，図２３及び図２７に示すフローチャートの処理を実行するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種の記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する形態も、本発明に含まれる。また、このプログラム及び当該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体も、本発明に含まれる。
【０３１３】
なお、上述した本発明の実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【０３１４】
１００，２００，３００：測定装置、１１０：超音波探触子、１１１，１１２：超音波、１２０：送受信部、１２１：送信部、１２２：受信部、１３０：増幅部、１４０：Ａ／Ｄ変換部、１５０，２５０，３５０：制御・処理部、１５１，２５１，３５１：超音波波形データ生成部、１５２：Ｂスコープ画像生成部、１５３：２値画像生成部、１５４：２値画像処理部、１５５：直線化画像生成部、１５６，２５２，３５２：ゲート設定部、１５７：位置検出部、１５８，２５５，３５７：肉厚算出部、１５９，２５６，３５８：表示制御部、１６０：情報入力部、１７０：通信部、１８０：記憶部、１９０：表示部、２５３：超音波波形データ処理部、２５３１：ヒストグラム作成部、２５３２：増幅度算出部、２５３３：窓関数処理部、２５４，３５６：受信時刻算出部、３５３：受信時刻検出部、３５４：参照波形データ生成部、３５５：波形データ減算部、４００：鋼管、４００Ｓ：鋼管の表面、４００Ｂ：鋼管の裏面
【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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【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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