(57)【要約】【課題】鋼管が小径管であってもその肉厚測定を精度良く行えるとともに、鋼管の製造に係る実操業においても適用できる仕組みを提供する。【解決手段】ガルバノミラー１２１を含む照射光学系１２０を用いて超音波発生用レーザ光１１１を鋼管２００の外表面２０１Ｇの全周に亘って設定された複数の測定地点に順次切り替えて照射し、前記複数の測定地点ごとに鋼管２００の肉厚方向を伝搬する超音波を発生させ、また、超音波発生用レーザ光１１１が照射される前記複数の測定地点それぞれに対応して複数設けられ、前記複数の測定地点ごとに超音波検出用レーザ光１３１を送受信する送受信部１４２を、光スイッチ１４１を用いて照射光学系１２０による超音波発生用レーザ光１１１の順次切り替え照射に応じて順次切り替える。【選択図】図３
2015078890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管の肉厚を測定する鋼管肉厚測定装置であって、
前記鋼管の肉厚方向を伝搬する超音波を発生させるための超音波発生用レーザ光を出力する超音波発生用レーザ光源と、
ガルバノミラーを用いて前記超音波発生用レーザ光を前記鋼管の外表面の全周に亘って設定された複数の測定地点に順次切り替えて照射し、前記複数の測定地点ごとに前記鋼管の肉厚方向を伝搬する超音波を発生させる照射光学系と、
前記超音波発生用レーザ光と波長の異なるレーザ光であって前記鋼管の肉厚方向を伝搬した超音波を検出するための超音波検出用レーザ光を出力する超音波検出用レーザ光源と、
前記超音波発生用レーザ光が照射される前記複数の測定地点それぞれに対応して複数設けられ、前記複数の測定地点ごとに前記超音波検出用レーザ光を送受信する送受信部と、
前記照射光学系による前記超音波発生用レーザ光の順次切り替え照射に応じて、前記超音波検出用レーザ光を送受信する前記送受信部を順次切り替える光スイッチと、
前記複数の測定地点のうちの各測定地点において送信された前記超音波検出用レーザ光の周波数に対する当該各測定地点において受信された前記超音波検出用レーザ光の周波数のシフト量を光強度の変化量として検知し、当該光強度の変化量に応じて、前記複数の測定地点ごとに前記鋼管の肉厚方向を伝搬した超音波を検出する検出部と、
前記検出部で検出された前記複数の測定地点ごとの超音波に基づいて、前記複数の測定地点ごとに当該超音波の前記鋼管の肉厚方向における往復伝搬時間を算出する往復伝搬時間算出部と、
前記往復伝搬時間算出部で算出された前記複数の測定地点ごとの前記往復伝搬時間と、前記超音波が前記鋼管の肉厚方向を伝搬する際の速度である超音波伝搬速度とに基づいて、前記各測定地点における前記鋼管の肉厚を算出する肉厚算出部と
を有することを特徴とする鋼管肉厚測定装置。
【請求項２】
予め作成された、前記鋼管の温度と前記超音波伝搬速度との関係を表す較正データを記憶する較正データ記憶部と、
前記鋼管の肉厚を測定する際に前記鋼管の温度を測定する温度測定部と、
前記較正データを用いて、前記温度測定部で測定された前記鋼管の温度から、前記超音波伝搬速度を算出する超音波伝搬速度算出部と
を更に有し、
前記肉厚算出部は、前記往復伝搬時間算出部で算出された前記複数の測定地点ごとの前記往復伝搬時間と、前記超音波伝搬速度算出部で算出された前記超音波伝搬速度とに基づいて、前記各測定地点における前記鋼管の肉厚を算出することを特徴とする請求項１に記載の鋼管肉厚測定装置。
【請求項３】
前記光スイッチと前記送受信部とは光ファイバで接続されており、且つ、前記光スイッチと前記検出部とは光ファイバで接続されており、
前記光スイッチの内部にある前記光ファイバの端面がＡＲ（Anti-Reflection）コートされていることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼管肉厚測定装置。
【請求項４】
前記鋼管の肉厚を測定する前記複数の測定地点は、１２地点以上あることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の鋼管肉厚測定装置。
【請求項５】
鋼管の肉厚方向を伝搬する超音波を発生させるための超音波発生用レーザ光を出力する超音波発生用レーザ光源と、前記超音波発生用レーザ光と波長の異なるレーザ光であって前記鋼管の肉厚方向を伝搬した超音波を検出するための超音波検出用レーザ光を出力する超音波検出用レーザ光源とを備え、前記鋼管の肉厚を測定する鋼管肉厚測定装置による鋼管肉厚測定方法であって、
ガルバノミラーを含む照射光学系を用いて前記超音波発生用レーザ光を前記鋼管の外表面の全周に亘って設定された複数の測定地点に順次切り替えて照射し、前記複数の測定地点ごとに前記鋼管の肉厚方向を伝搬する超音波を発生させる超音波発生ステップと、
前記超音波発生用レーザ光が照射される前記複数の測定地点それぞれに対応して複数設けられ、前記複数の測定地点ごとに前記超音波検出用レーザ光を送受信する送受信部を、光スイッチを用いて前記照射光学系による前記超音波発生用レーザ光の順次切り替え照射に応じて順次切り替える切り替えステップと、
前記複数の測定地点のうちの各測定地点において送信された前記超音波検出用レーザ光の周波数に対する当該各測定地点において受信された前記超音波検出用レーザ光の周波数のシフト量を光強度の変化量として検知し、当該光強度の変化量に応じて、前記複数の測定地点ごとに前記鋼管の肉厚方向を伝搬した超音波を検出部で検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出された前記複数の測定地点ごとの超音波に基づいて、前記複数の測定地点ごとに当該超音波の前記鋼管の肉厚方向における往復伝搬時間を算出する往復伝搬時間算出ステップと、
前記往復伝搬時間算出ステップで算出された前記複数の測定地点ごとの前記往復伝搬時間と、前記超音波が前記鋼管の肉厚方向を伝搬する際の速度である超音波伝搬速度とに基づいて、前記各測定地点における前記鋼管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鋼管肉厚測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管の肉厚を測定する鋼管肉厚測定装置及び鋼管肉厚測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、鋼管の肉厚を非接触で測定する手法が提案されている（例えば、下記の特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００３】
具体的に、下記の特許文献１には、放射線透過撮影による鋼管の肉厚測定技術が開示されている。
また、下記の特許文献２には、２種類のレーザ超音波測定ヘッドを、旋回軸を中心に旋回可能な共通の旋回フレームに配置し、これらの機構を用いたレーザ超音波法により鋼管の肉厚を測定する技術が開示されている。
【０００４】
また、下記の特許文献３には、光スイッチを利用したレーザ超音波法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１０４７１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２３０６３号公報
【特許文献３】特開平１０−２８２０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、例えば対象材である鋼管が小径管である場合、装置のサイズの制約上、当該鋼管の断面の平均肉厚程度しか測定できないという問題があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載の技術では、装置全体を回転させて鋼管の肉厚測定を行う必要があるため、高速に測定を行うことができず、例えば実操業に適用した場合には、鋼管の全周に亘る肉厚測定を適切に行えないという問題があった。
【０００８】
また、特許文献３に記載の技術は、被検体内部の傷を非破壊で検査する技術であり、鋼管の肉厚測定に適用できるものではない。
【０００９】
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、鋼管が小径管であってもその肉厚測定を精度良く行えるとともに、鋼管の製造に係る実操業においても適用でき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】
【００１０】
本発明の鋼管肉厚測定装置は、鋼管の肉厚を測定する鋼管肉厚測定装置であって、前記鋼管の肉厚方向を伝搬する超音波を発生させるための超音波発生用レーザ光を出力する超音波発生用レーザ光源と、ガルバノミラーを用いて前記超音波発生用レーザ光を前記鋼管の外表面の全周に亘って設定された複数の測定地点に順次切り替えて照射し、前記複数の測定地点ごとに前記鋼管の肉厚方向を伝搬する超音波を発生させる照射光学系と、前記超音波発生用レーザ光と波長の異なるレーザ光であって前記鋼管の肉厚方向を伝搬した超音波を検出するための超音波検出用レーザ光を出力する超音波検出用レーザ光源と、前記超音波発生用レーザ光が照射される前記複数の測定地点それぞれに対応して複数設けられ、前記複数の測定地点ごとに前記超音波検出用レーザ光を送受信する送受信部と、前記照射光学系による前記超音波発生用レーザ光の順次切り替え照射に応じて、前記超音波検出用レーザ光を送受信する前記送受信部を順次切り替える光スイッチと、前記複数の測定地点のうちの各測定地点において送信された前記超音波検出用レーザ光の周波数に対する当該各測定地点において受信された前記超音波検出用レーザ光の周波数のシフト量を光強度の変化量として検知し、当該光強度の変化量に応じて、前記複数の測定地点ごとに前記鋼管の肉厚方向を伝搬した超音波を検出する検出部と、前記検出部で検出された前記複数の測定地点ごとの超音波に基づいて、前記複数の測定地点ごとに当該超音波の前記鋼管の肉厚方向における往復伝搬時間を算出する往復伝搬時間算出部と、前記往復伝搬時間算出部で算出された前記複数の測定地点ごとの前記往復伝搬時間と、前記超音波が前記鋼管の肉厚方向を伝搬する際の速度である超音波伝搬速度とに基づいて、前記各測定地点における前記鋼管の肉厚を算出する肉厚算出部とを有する。
【００１１】
本発明の鋼管肉厚測定方法は、鋼管の肉厚方向を伝搬する超音波を発生させるための超音波発生用レーザ光を出力する超音波発生用レーザ光源と、前記超音波発生用レーザ光と波長の異なるレーザ光であって前記鋼管の肉厚方向を伝搬した超音波を検出するための超音波検出用レーザ光を出力する超音波検出用レーザ光源とを備え、前記鋼管の肉厚を測定する鋼管肉厚測定装置による鋼管肉厚測定方法であって、ガルバノミラーを含む照射光学系を用いて前記超音波発生用レーザ光を前記鋼管の外表面の全周に亘って設定された複数の測定地点に順次切り替えて照射し、前記複数の測定地点ごとに前記鋼管の肉厚方向を伝搬する超音波を発生させる超音波発生ステップと、前記超音波発生用レーザ光が照射される前記複数の測定地点それぞれに対応して複数設けられ、前記複数の測定地点ごとに前記超音波検出用レーザ光を送受信する送受信部を、光スイッチを用いて前記照射光学系による前記超音波発生用レーザ光の順次切り替え照射に応じて順次切り替える切り替えステップと、前記複数の測定地点のうちの各測定地点において送信された前記超音波検出用レーザ光の周波数に対する当該各測定地点において受信された前記超音波検出用レーザ光の周波数のシフト量を光強度の変化量として検知し、当該光強度の変化量に応じて、前記複数の測定地点ごとに前記鋼管の肉厚方向を伝搬した超音波を検出部で検出する検出ステップと、前記検出ステップで検出された前記複数の測定地点ごとの超音波に基づいて、前記複数の測定地点ごとに当該超音波の前記鋼管の肉厚方向における往復伝搬時間を算出する往復伝搬時間算出ステップと、前記往復伝搬時間算出ステップで算出された前記複数の測定地点ごとの前記往復伝搬時間と、前記超音波が前記鋼管の肉厚方向を伝搬する際の速度である超音波伝搬速度とに基づいて、前記各測定地点における前記鋼管の肉厚を算出する肉厚算出ステップとを有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、鋼管が小径管であってもその肉厚測定を精度良く行えるとともに、鋼管の製造に係る実操業においても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】２種類のレーザ光を用いたレーザ超音波法による対象材（鋼材）の厚み測定の原理の一例を示す図である。
【図２】鋼管の肉厚測定を行う鋼管肉厚測定手法の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る鋼管肉厚測定装置の概略構成の一例を示す図である。
【図４】図３に示す較正データ記憶部に記憶されている較正データの一例を示す図である。
【図５】本実施形態に係る鋼管肉厚測定装置による鋼管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６】本発明における実施例の第１試験の内容及びその結果を示す図である。
【図７】本発明における実施例の第２試験で用いた第２の簡易鋼管肉厚測定装置の光スイッチの接続の様子を示す図である。
【図８】本発明における実施例の第２試験の結果を示し、光スイッチの内部にある光ファイバの端面におけるＡＲコートの必要性を評価した結果を示す図である。
【図９】本発明における実施例の第２試験の結果を示し、第２の簡易鋼管肉厚測定装置を用いて対象材の肉厚測定を行った結果を示す図である。
【図１０】本発明における実施例を示し、対象材である鋼管の肉厚を測定する際の鋼管の長手方向ピッチの検討結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
本発明の実施形態を説明する前に、２種類のレーザ光を用いたレーザ超音波法による対象材の厚み測定の原理について説明を行う。
【００１６】
図１は、２種類のレーザ光を用いたレーザ超音波法による対象材（鋼材）の厚み測定の原理の一例を示す図である。
図１に示すレーザ超音波法では、超音波発生用レーザ光を出力する超音波発生用レーザ光源と、超音波検出用レーザ光を出力する超音波検出用レーザ光源を用いる。超音波発生用レーザ光源は、例えばパルスＹＡＧレーザ光源等からなり、超音波発生用レーザ光として、波長１０６４ｎｍ程度のパルス状のレーザ光を出力する。また、超音波検出用レーザ光源は、例えば単一周波数発振レーザ光源からなり、超音波検出用レーザ光として、波長５３２ｎｍ程度の連続的なレーザ光を出力する。図１では、超音波発生用レーザ光を破線の矢印で図示し、超音波検出用レーザ光を実線の矢印で図示している。
【００１７】
超音波発生用レーザ光源から出力されたパルス状の超音波発生用レーザ光は、集光レンズを通り、第１の波長選択レンズで反射し、その後、第２の波長選択レンズを通り、更に、中央部が穴の空いた穴空き反射ミラーの穴空き部分を通って、対象材である鋼材の表面の測定地点に照射される。この超音波発生用レーザ光の照射により、鋼材の表面の前記測定地点近傍で超音波が発生し、この超音波が鋼材の厚み方向に伝搬する。具体的に、鋼材の表面の前記測定地点近傍で発生した超音波は、鋼材の裏面方向に伝搬し、更に、鋼材の裏面で反射して鋼材の表面方向に伝搬し、鋼材の厚み方向を往復する。
【００１８】
超音波検出用レーザ光源から出力される連続的な超音波検出用レーザ光は、集光レンズを通り、第２の波長選択レンズで反射し、その後、穴空き反射ミラーの穴空き部分を通って、超音波発生用レーザ光が照射された鋼材の表面の前記測定地点に照射される。鋼材の表面の前記測定地点に照射された連続的な超音波検出用レーザ光は、鋼材の表面で反射して散乱し、当該散乱した超音波検出用レーザ光のうち、穴空き反射ミラーの反射ミラー部分に散乱した超音波検出用レーザ光が穴空き反射ミラーで反射して集光レンズを介して干渉計（ファブリーペロー干渉計等）に導かれる。
【００１９】
鋼材の表面で超音波の発生及び伝搬があると、鋼材の表面振動が起こり、鋼材の表面変位が生じる。この鋼材の表面変位が生じると、超音波検出用レーザ光の周波数がドップラーシフトする（ｆ0→ｆ0±Δｆ；Δｆはドップラーシフト量）。このドップラーシフト量Δｆは、鋼材の表面変位速度に比例するものである。
【００２０】
干渉計では、超音波検出用レーザ光の周波数のドップラーシフト量Δｆを検知し、光検出器（スペックル干渉型光検出器等）では、当該ドップラーシフト量Δｆを光強度の変化量として検知し、図１に示すような超音波波形を取得する。
【００２１】
ここで、鋼材の厚みをＤとし、鋼材の内部を伝搬する超音波の速度（超音波伝搬速度）をＶ、超音波の鋼材の厚み方向における往復伝搬時間をｔとすると、以下の（１）式が成り立つ。
２Ｄ＝Ｖ×ｔ  ・・・  （１）
【００２２】
図１に示す超音波波形において、隣り合う超音波波形のピーク値間の時間が往復伝搬時間ｔに相当するため、図１に示す超音波波形から往復伝搬時間ｔを求めれば、鋼材が所定温度の場合の超音波伝搬速度は既知であるため、（１）式より、鋼材の厚みＤを算出することができる。
【００２３】
図１に示すレーザ超音波法は、完全な非接触で鋼材の厚みを測定できるため、高温対象材への適用が可能であるという特徴がある。
【００２４】
そこで、本発明者は、この図１に示すレーザ超音波法を、熱間製管中或いは製管直後の熱間での鋼管の肉厚プロファイル測定に応用すべく、図２に示す鋼管肉厚測定手法を考えた。
【００２５】
図２は、鋼管の肉厚測定を行う鋼管肉厚測定手法の一例を示す図である。
図２に示す鋼管肉厚測定手法は、図１に示すレーザ超音波法を実行するレーザ超音波装置を、鋼管の周方向に移動させながら、鋼管の肉厚を逐次測定するものである。
しかしながら、鋼管の製造工程では、鋼管は長手方向にある程度の速度で移動するため、ある程度の長手方向ピッチの範囲で鋼管の周方向における肉厚プロファイル測定を行うためには、図２に示す鋼管肉厚測定手法においては、レーザ超音波装置を高速で回転させる必要があり、実操業で実現することは困難である。
【００２６】
そこで、本発明者は、実操業においても、鋼管の周方向における肉厚プロファイル測定を可能とすべく、図３に示す鋼管肉厚測定手法に想到した。
【００２７】
図３は、本発明の実施形態に係る鋼管肉厚測定装置１００の概略構成の一例を示す図である。この鋼管肉厚測定装置１００は、鋼管２００の周方向における肉厚ｄを測定する装置である。
【００２８】
本実施形態に係る鋼管肉厚測定装置１００は、図３に示すように、超音波発生用レーザ光源１１０と、照射光学系１２０と、超音波検出用レーザ光源１３０と、検出光学系１４０と、検出部１５０と、ファンクションジェネレータ１６０と、温度測定部１７０と、情報処理・制御部１８０と、入力部１９０を有して構成されている。
【００２９】
超音波発生用レーザ光源１１０は、情報処理・制御部１８０の制御に基づいて、鋼管２００の肉厚方向を伝搬する超音波を発生させるための超音波発生用レーザ光を出力するものである。例えば、超音波発生用レーザ光源１１０は、図１で説明した超音波発生用レーザ光源と同様の機能を有する。即ち、超音波発生用レーザ光源１１０は、例えばパルスＹＡＧレーザ光源等からなり、超音波発生用レーザ光として、波長１０６４ｎｍ程度のパルス状のレーザ光を出力する。図３では、超音波発生用レーザ光を破線の矢印で図示している。
【００３０】
照射光学系１２０は、ガルバノミラー１２１及び反射ミラー１２２を用いて、超音波発生用レーザ光源１１０から出力された超音波発生用レーザ光を、鋼管２００の外表面２０１Ｇの全周に亘って設定された複数の測定地点に順次切り替えて照射し、当該複数の測定地点ごとに鋼管２００の肉厚方向を伝搬する超音波を発生させるためのものである。この際、ガルバノミラー１２１の駆動は、情報処理・制御部１８０の制御に基づいて行われる。また、反射ミラー１２２の位置は、固定されているものとする。
【００３１】
ここで、図３に示す例では、図示の都合上、鋼管２００の肉厚ｄを測定する複数の測定地点として、第１地点２１１〜第５地点２１５までの鋼管２００の上部領域のみ図示しているが、本実施形態では、当該測定地点は鋼管２００の外表面２０１Ｇの全周に亘って設定されている。ここで、本実施形態では、鋼管２００の外表面２０１Ｇの全周に亘って設定された測定地点の数をＮとする。
【００３２】
図３に示す例では、まず、超音波発生用レーザ光源１１０から出力された超音波発生用レーザ光がガルバノミラー１２１から反射ミラー１２２−１に送られ、当該反射ミラー１２２−１を介して超音波発生用レーザ光１１１−１が鋼管２００の外表面２０１Ｇの第１地点２１１に照射される。これにより、鋼管２００の外表面２０１Ｇの第１地点２１１近傍で超音波が発生し、この超音波が鋼管２００の内表面２０１Ｎ方向に伝搬し、更に、鋼管２００の内表面２０１Ｎで反射して鋼管２００の外表面２０１Ｇの第１地点２１１に伝搬し、鋼管２００の肉厚方向を往復する。
続いて、図３に示す例では、所定のタイミングで超音波発生用レーザ光源１１０から出力された超音波発生用レーザ光がガルバノミラー１２１から反射ミラー１２２−２に送られ、当該反射ミラー１２２−２を介して超音波発生用レーザ光１１１−２が鋼管２００の外表面２０１Ｇの第２地点２１２に照射される。これにより、鋼管２００の外表面２０１Ｇの第２地点２１２近傍で超音波が発生し、この超音波が鋼管２００の肉厚方向を往復する。
続いて、図３に示す例では、所定のタイミングで超音波発生用レーザ光源１１０から出力された超音波発生用レーザ光がガルバノミラー１２１から反射ミラー１２２−３に送られ、当該反射ミラー１２２−３を介して超音波発生用レーザ光１１１−３が鋼管２００の外表面２０１Ｇの第３地点２１３に照射される。これにより、鋼管２００の外表面２０１Ｇの第３地点２１３近傍で超音波が発生し、この超音波が鋼管２００の肉厚方向を往復する。
続いて、図３に示す例では、所定のタイミングで超音波発生用レーザ光源１１０から出力された超音波発生用レーザ光がガルバノミラー１２１から反射ミラー１２２−４に送られ、当該反射ミラー１２２−４を介して超音波発生用レーザ光１１１−４が鋼管２００の外表面２０１Ｇの第４地点２１４に照射される。これにより、鋼管２００の外表面２０１Ｇの第４地点２１４近傍で超音波が発生し、この超音波が鋼管２００の肉厚方向を往復する。
続いて、図３に示す例では、所定のタイミングで超音波発生用レーザ光源１１０から出力された超音波発生用レーザ光がガルバノミラー１２１から反射ミラー１２２−５に送られ、当該反射ミラー１２２−５を介して超音波発生用レーザ光１１１−５が鋼管２００の外表面２０１Ｇの第５地点２１５に照射される。これにより、鋼管２００の外表面２０１Ｇの第５地点２１５近傍で超音波が発生し、この超音波が鋼管２００の肉厚方向を往復する。
その後、本実施形態では、超音波発生用レーザ光が鋼管２００の外表面２０１Ｇの第Ｎ地点まで順次照射されて、超音波の発生及び伝搬が行われることになる。
【００３３】
ここで、超音波発生用レーザ光源１１０としてパルスＹＡＧレーザ光源等を用いた場合、超音波発生用レーザ光１１１を、鋼管２００の外表面２０１Ｇに対して垂直に照射する必要はない。このため、本実施形態における照射光学系１２０は、１つのガルバノミラー１２１と、複数の反射ミラー１２２で実現されている。
【００３４】
なお、本実施形態では、鋼管２００の外表面２０１Ｇの全周に亘って設定された測定地点の数がＮであるため、例えば、反射ミラー１２２の数も、測定地点の数Ｎに応じてＮ個設置されるものとする。この際、ガルバノミラー１２１は、反射ミラー１２２の設置位置に応じて、複数設けられてもよい。
【００３５】
超音波検出用レーザ光源１３０は、情報処理・制御部１８０の制御に基づいて、超音波発生用レーザ光源１１０から出力される超音波発生用レーザ光と波長の異なるレーザ光であって鋼管２００の肉厚方向を伝搬した超音波を検出するための超音波検出用レーザ光を出力するものである。例えば、超音波検出用レーザ光源１３０は、図１で説明した超音波検出用レーザ光源と同様の機能を有する。即ち、超音波検出用レーザ光源１３０は、例えば単一周波数発振レーザ光源からなり、超音波検出用レーザ光として、波長５３２ｎｍ程度の連続的なレーザ光を出力する。
【００３６】
検出光学系１４０は、光スイッチ１４１と、送受信部１４２と、光ファイバ１４３及び１４４を有して構成されている。
【００３７】
送受信部（ヘッド部）１４２は、超音波発生用レーザ光１１１が照射される複数の測定地点それぞれに対応して複数設けられ、各測定地点において超音波検出用レーザ光１３１を送受信する。図３に示す例では、図示の都合上、第１地点２１１〜第５地点２１５に対応する送受信部１４２−１〜１４２−５のみ図示しているが、本実施形態では、測定地点が鋼管２００の外表面２０１Ｇの全周に亘ってＮ個設定されているため、送受信部１４２もＮ個設けられている。また、送受信部１４２は、支持部材に固定されており、この支持部材は、超音波発生用レーザ光１１１を透過する材料で形成されている。
【００３８】
光スイッチ１４１は、送受信部１４２と光ファイバ１４３で接続されており、且つ、検出部１５０と光ファイバ１４４で接続されている。
光スイッチ１４１は、ファンクションジェネレータ１６０の切り替え制御に基づいて（具体的に、照射光学系１２０による超音波発生用レーザ光１１１の順次切り替え照射に応じて）、超音波検出用レーザ光１３１を送受信する送受信部１４２を順次切り替える。
【００３９】
図３に示す例では、まず、光スイッチ１４１は、第１地点２１１に超音波発生用レーザ光１１１−１が照射されるタイミングで送受信部１４２−１を選択し、送受信部１４２−１において超音波検出用レーザ光１３１−１を送受信させる。
続いて、図３に示す例では、光スイッチ１４１は、第２地点２１２に超音波発生用レーザ光１１１−２が照射されるタイミングで送受信部１４２−２を選択し、送受信部１４２−２において超音波検出用レーザ光１３１−２を送受信させる。
続いて、図３に示す例では、光スイッチ１４１は、第３地点２１３に超音波発生用レーザ光１１１−３が照射されるタイミングで送受信部１４２−３を選択し、送受信部１４２−３において超音波検出用レーザ光１３１−３を送受信させる。
続いて、図３に示す例では、光スイッチ１４１は、第４地点２１４に超音波発生用レーザ光１１１−４が照射されるタイミングで送受信部１４２−４を選択し、送受信部１４２−４において超音波検出用レーザ光１３１−４を送受信させる。
続いて、図３に示す例では、光スイッチ１４１は、第５地点２１５に超音波発生用レーザ光１１１−５が照射されるタイミングで送受信部１４２−５を選択し、送受信部１４２−５において超音波検出用レーザ光１３１−５を送受信させる。
その後、本実施形態では、光スイッチ１４１は、照射光学系１２０による超音波発生用レーザ光１１１の順次切り替え照射に応じて、順次、送受信部１４２の選択切り替えを行って、第Ｎ地点まで超音波検出用レーザ光１３１の送受信を行う。
【００４０】
本実施形態における検出光学系１４０は、１つの光スイッチ１４１と、複数の送受信部１４２で実現されている。
このように検出光学系１４０を構成することで、送受信部１４２と鋼管２００の外表面２０１Ｇとの距離の変動を抑制し、また、機械的駆動部を設ける必要がない。また、構成が簡単であるため、実操業で使用してもトラブルの発生率を抑えることができる。
【００４１】
検出部１５０は、光スイッチ１４１を介して鋼管２００の外表面２０１Ｇの各測定地点において送受信された超音波検出用レーザ光１３１に基づいて、各測定地点において鋼管２００の肉厚方向を伝搬した超音波を検出する。例えば、検出部１５０は、図１で説明した干渉計及び光検出器の機能を備える。即ち、検出部１５０は、鋼管２００の外表面２０１Ｇの各測定地点において送信された超音波検出用レーザ光１３１の周波数に対する当該各測定地点において受信された超音波検出用レーザ光１３１の周波数のシフト量（図１で説明したドップラーシフト量Δｆ）を光強度の変化量として検知し、当該光強度の変化量に応じて、各測定地点において鋼管２００の肉厚方向を伝搬した超音波を検出する。
【００４２】
ファンクションジェネレータ１６０は、情報処理・制御部１８０の制御に基づいて、光スイッチ１４１の切り替え制御を行う。
【００４３】
温度測定部１７０は、情報処理・制御部１８０の制御に基づいて、鋼管２００の温度を測定する。具体的に、温度測定部１７０は、鋼管２００の肉厚ｄを測定する際に鋼管２００の温度を測定する。
【００４４】
情報処理・制御部１８０は、本実施形態に係る鋼管肉厚測定装置１００の動作を統括的に制御するとともに、各種の情報処理を行う。
この情報処理・制御部１８０は、往復伝搬時間算出部１８１と、較正データ記憶部１８２と、超音波伝搬速度算出部１８３と、肉厚算出部１８４と、表示部１８５を有して構成されている。
【００４５】
往復伝搬時間算出部１８１は、検出部１５０で検出された複数の測定地点ごとの超音波に基づいて、複数の測定地点ごとに当該超音波の鋼管２００の肉厚方向における往復伝搬時間を算出する。具体的に、往復伝搬時間算出部１８１は、図１で説明した往復伝搬時間ｔを算出する。
【００４６】
較正データ記憶部１８２は、予め作成された、鋼管２００の温度と超音波伝搬速度との関係を表す較正データを記憶する。
図４は、図３に示す較正データ記憶部１８２に記憶されている較正データの一例を示す図である。この図４には、横軸に鋼管２００の温度をとり、縦軸に超音波伝搬速度をとった鋼管２００の特性が示されている。
【００４７】
超音波伝搬速度算出部１８３は、較正データ記憶部１８２に記憶されている較正データを用いて、温度測定部１７０で測定された鋼管２００の温度から、鋼管２００内で発生した超音波が鋼管２００の肉厚方向を伝搬する際の速度である超音波伝搬速度を算出する。例えば、温度測定部１７０で測定された鋼管２００の温度が１０５０℃程度であった場合、超音波伝搬速度算出部１８３は、図４に示す較正データを用いて、超音波伝搬速度を５．０５ｍｍ／μｓ程度と算出する。
【００４８】
肉厚算出部１８４は、往復伝搬時間算出部１８１で算出された複数の測定地点ごとの往復伝搬時間と、超音波伝搬速度算出部１８３で算出された超音波伝搬速度とに基づいて、各測定地点における鋼管２００の肉厚ｄを算出する。
ここで、測定地点が第ｎ地点の場合の往復伝搬時間をｔｎ、超音波伝搬速度をＶｎとすると、鋼管２００の肉厚ｄｎは、以下の（２）式により算出される。
２ｄｎ＝Ｖｎ×ｔｎ  ・・・  （２）
【００４９】
表示部１８５は、肉厚算出部１８４で算出された各測定地点における鋼管２００の肉厚ｄの結果を、鋼管２００の全周に亘る肉厚プロファイルとして表示する。
【００５０】
入力部１９０は、情報処理・制御部１８０に対して、各種の情報の入力を行う。そして、情報処理・制御部１８０は、入力部１９０から入力された情報に基づいて、鋼管肉厚測定装置１００の各種の構成部を制御して、鋼管２００の周方向における肉厚プロファイル測定を行う。
【００５１】
次に、本実施形態に係る鋼管肉厚測定装置１００による鋼管肉厚測定方法の処理手順について説明を行う。
図５は、本実施形態に係る鋼管肉厚測定装置１００による鋼管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。
【００５２】
まず、入力部１９０からレーザ光の送受信条件に係る情報が入力されると、ステップＳ１０１において、情報処理・制御部１８０は、当該送受信条件に係る情報に基づいて送受信条件を設定する。
ここでは、例えば、超音波発生用レーザ光１１１の発振繰り返し周波数（ＰＲＦ）やパルスエネルギー、ガルバノミラー１２１の振り速度、超音波検出用レーザ光１３１の受信信号の増幅度や当該受信信号のうち収録する時間幅、測定地点の数Ｎ等が設定される。なお、ここで設定される測定地点は、鋼管２００の外表面２０１Ｇの全周に亘るものである。
【００５３】
続いて、ステップＳ１０２において、情報処理・制御部１８０は、ステップＳ１０１で設定した送受信条件に応じて、鋼管肉厚測定装置１００の各種の構成部の調整及び制御を行う。
【００５４】
続いて、ステップＳ１０３において、情報処理・制御部１８０は、鋼管２００の肉厚測定を行う測定地点の番号を示す変数ｎを１に設定する。これにより、鋼管２００の肉厚測定を行う測定地点ｎが設定される。
【００５５】
続いて、ステップＳ１０４において、情報処理・制御部１８０は、超音波発生用レーザ光源１１０及びガルバノミラー１２１を制御して、鋼管２００の外表面２０１Ｇの測定地点ｎに対して超音波発生用レーザ光１１１を照射するとともに、超音波検出用レーザ光源１３０及びファンクションジェネレータ１６０を制御して、測定地点ｎに対して超音波検出用レーザ光１３１を照射する。
ここで、超音波発生用レーザ光１１１の照射により、鋼管２００の外表面２０１Ｇの測定地点ｎ近傍で超音波が発生し、この超音波が鋼管２００の肉厚方向に伝搬する。具体的に、鋼管２００の外表面２０１Ｇの測定地点ｎ近傍で発生した超音波は、鋼管２００の内表面２０１Ｎ方向に伝搬し、更に、鋼管２００の内表面２０１Ｎで反射して鋼管２００の外表面２０１Ｇ方向に伝搬し、鋼管２００の肉厚方向を往復する。
【００５６】
続いて、ステップＳ１０５において、検出部１５０は、光スイッチ１４１を介して鋼管２００の外表面２０１Ｇの測定地点ｎにおいて送受信された超音波検出用レーザ光１３１に基づいて、測定地点ｎにおいて鋼管２００の肉厚方向を伝搬した超音波を検出する。具体的に、検出部１５０は、測定地点ｎにおいて送信された超音波検出用レーザ光１３１の周波数に対する当該測定地点ｎにおいて受信された超音波検出用レーザ光１３１の周波数のシフト量を光強度の変化量として検知し、当該光強度の変化量に応じて、測定地点ｎにおいて鋼管２００の肉厚方向を伝搬した超音波を検出する。
【００５７】
続いて、ステップＳ１０６において、往復伝搬時間算出部１８１は、ステップＳ１０６で検出された測定地点ｎでの超音波に基づいて、測定地点ｎでの当該超音波の鋼管２００の肉厚方向における往復伝搬時間ｔｎを算出する。
【００５８】
続いて、ステップＳ１０７において、温度測定部１７０は、鋼管２００の温度を測定する。
【００５９】
続いて、ステップＳ１０８において、超音波伝搬速度算出部１８３は、較正データ記憶部１８２に記憶されている較正データを用いて、ステップＳ１０７で測定された鋼管２００の温度から、超音波伝搬速度Ｖｎを算出する。
【００６０】
続いて、ステップＳ１０９において、肉厚算出部１８４は、ステップＳ１０８で算出された超音波伝搬速度Ｖｎと、ステップＳ１０６で算出された往復伝搬時間ｔｎとに基づいて、測定地点ｎにおける鋼管２００の肉厚ｄｎを算出する。
【００６１】
続いて、ステップＳ１１０において、情報処理・制御部１８０は、鋼管２００の肉厚測定を行う測定地点の番号を示す変数ｎが、ステップＳ１０１で設定された測定地点の数Ｎより小さいか否かを判断する。
【００６２】
ステップＳ１１０の判断の結果、鋼管２００の肉厚測定を行う測定地点の番号を示す変数ｎがステップＳ１０１で設定された測定地点の数Ｎより小さい場合には、ステップＳ１０１で設定された測定地点の全てについては未だ鋼管２００の肉厚測定が行われていないと判断し、ステップＳ１１１に進む。
【００６３】
ステップＳ１１１に進むと、鋼管２００の肉厚測定を行う測定地点の番号を示す変数ｎに１を加算して、鋼管２００の肉厚測定を行う測定地点の番号を示す変数ｎを変更する。その後、変更した測定地点ｎに対して、ステップＳ１０４以降の処理を再度行う。
【００６４】
一方、ステップＳ１１０の判断の結果、鋼管２００の肉厚測定を行う測定地点の番号を示す変数ｎがステップＳ１０１で設定された測定地点の数Ｎより小さくない（即ち、以上である）場合には、ステップＳ１０１で設定された測定地点の全てについて鋼管２００の肉厚測定を行ったと判断し、ステップＳ１１２に進む。
【００６５】
ステップＳ１１２に進むと、表示部１８５は、ステップＳ１０９で算出された各測定地点１〜Ｎにおける鋼管２００の肉厚ｄ１〜ｄｎの結果を、鋼管２００の全周に亘る肉厚プロファイルとして表示する。
【００６６】
ステップＳ１１２の処理が終了すると、図５に示すフローチャートの処理が終了する。
【００６７】
なお、図５に示すフローチャートの処理では、鋼管２００の温度測定（Ｓ１０７）を測定地点ごとに行うようにしているが、例えば、鋼管２００の肉厚測定を１周行うごとに測定する形態であってもよい。
また、本実施形態においては、温度測定部１７０によって鋼管２００の温度測定を行うようにしているが、本発明においては、鋼管２００の温度測定を行わずに鋼管２００の肉厚測定を行う形態も含まれる。この鋼管２００の温度測定を行わない形態の場合としては、例えば、鋼管２００の或る製造工程において経験上鋼管２００の温度が略一定であってその温度が既知である場合であり、この場合には、当該温度での鋼管２００の超音波伝搬速度も既知であるため、この既知である超音波伝搬速度を用いて鋼管２００の肉厚を算出する形態を採る。一例として、鋼管２００の肉厚測定を室温で実施する場合には、鋼管２００の超音波伝搬速度は一定（５．９ｍｍ／μｓ程度）であることが知られており、その値を使用して鋼管２００の肉厚を算出することも可能である。
【００６８】
［実施例］
次に、上述した本発明の実施形態を踏まえた具体的な実施例について説明を行う。
【００６９】
本発明者は、図３に示す鋼管肉厚測定装置１００の構成部のうち、ガルバノミラー１２１を排除して反射ミラー１２２を１つとし、また、光スイッチ１４１及びファンクションジェネレータ１６０を排除して送受信部１４２を１つとした第１の簡易鋼管肉厚測定装置を用いた第１試験を実施した。
【００７０】
図６は、本発明における実施例の第１試験の内容及びその結果を示す図である。
【００７１】
図６（ａ）は、第１試験で用いた鋼管を示している。具体的に、第１試験では、対象材として、通常の鋼管の製造工程において作製され易い、図６（ａ）に示すような周方向に肉厚変動があるサンプル（以下の説明では、このサンプルを「６角張サンプル」と称する）を用いた。
【００７２】
まず、第１の簡易鋼管肉厚測定装置を用いた肉厚測定の精度を確認するための指標とすべく、従来の完成された技術である水浸ＵＳＴ装置を用いた肉厚測定を行った。具体的には、水浸ＵＳＴ装置を用いて、図６（ａ）に示す６角張サンプルを水浸させて図６（ａ）の矢印で示す方向に２．２５度ピッチで回転させながら肉厚測定を行った。その結果を図６（ｂ）に示す。
【００７３】
続いて、第１の簡易鋼管肉厚測定装置を用いて、図６（ａ）に示す６角張サンプルを図６（ａ）に示す方向に１０度ピッチで回転させながら肉厚測定を行った。この際の測定条件は、以下に示す通りである。
超音波発生用レーザ光源１１０として、波長１０６４ｎｍ程度のパルス状の超音波発生用レーザ光１１１を出力するパルスＹＡＧレーザ光源を用いた。その際、超音波発生用レーザ光１１１のパルス幅を１０ｎｓ、１パルス当たりのエネルギー値を２００ｍＪ／ｐ、６角張サンプルの外表面における照射径を４ｍｍとした。
超音波検出用レーザ光源１３０として、波長５３２ｎｍ程度の連続的な超音波検出用レーザ光１３１を出力する単一周波数発振レーザ光源を用いた。その際、超音波検出用レーザ光１３１の出力を１Ｗ、線幅（周波数の幅）を１ＭＨｚ以下、６角張サンプルの外表面における照射径を１ｍｍとした。
また、超音波発生用レーザ光１１１と超音波検出用レーザ光１３１のレーザスポットを同一点とした。
検出部１５０として、スペックル干渉型光検出器を用いた。
１つの送受信部１４２と６角張サンプルとの距離を２００ｍｍとした。
【００７４】
図６（ｃ）は、上述した第１の簡易鋼管肉厚測定装置による図６（ａ）の６角張サンプルの肉厚測定結果を示す。この図６（ｃ）において、「○」は、第１の簡易鋼管肉厚測定装置による６角張サンプルの肉厚測定結果を示しており、更に、上述した水浸ＵＳＴ装置による肉厚測定結果も「水浸ＵＴ」として実線で図示している。
この図６（ｃ）に示す肉厚測定結果から、第１の簡易鋼管肉厚測定装置による肉厚測定結果は、水浸ＵＳＴ装置による肉厚測定結果とほぼ一致しており、第１の簡易鋼管肉厚測定装置によって６角張サンプルの肉厚変動の特徴を観測可能であることが確認できた。
【００７５】
次いで、上述した第１の簡易鋼管肉厚測定装置に光スイッチ１４１を設けた第２の簡易鋼管肉厚測定装置を用いた第２試験を実施した。
【００７６】
図７は、本発明における実施例の第２試験で用いた第２の簡易鋼管肉厚測定装置の光スイッチ１４１の接続の様子を示す図である。
この光スイッチ１４１は、図７及び図３に示すように、検出部１５０とは光ファイバ１４４を介して接続されており、送受信部１４２とは光ファイバ１４３を介して接続されている。そして、本発明の実施形態では、図７に示すように、光スイッチ１４１の内部にある光ファイバ１４３及び１４４の端面がＡＲ（Anti-Reflection）コートされているものとする。
【００７７】
そこで、第２試験では、まず、このＡＲコートの必要性について試験を行った。
図８は、本発明における実施例の第２試験の結果を示し、光スイッチの内部にある光ファイバの端面におけるＡＲコートの必要性を評価した結果を示す図である。
具体的に、図８（ａ）は、光スイッチ１４１の内部にある光ファイバ１４３及び１４４の端面がＡＲコートされていない場合の検出部１５０による超音波の検出波形を示している。また、図８（ｂ）は、光スイッチ１４１の内部にある光ファイバ１４３及び１４４の端面がＡＲコートされている場合の検出部１５０による超音波の検出波形を示している。また、図８の結果は、対象材の表面（外表面）が粗面で超音波検出用レーザ光１３１の反射率が低い場合の測定結果である。具体的に、対象材として、第１試験と同様に図６（ａ）に示す６角張サンプルを用い、対象材の周方向基準位置（図６（ａ）の０度の位置）から６０度回転させた地点での測定結果である。
【００７８】
対象材の表面（外表面）が鏡面で超音波検出用レーザ光１３１の反射率が高い場合には、光ファイバの端面がＡＲコートされていない標準の光スイッチを採用しても、超音波信号を検出できるが、対象材の表面（外表面）が粗面で超音波検出用レーザ光１３１の反射率が低い場合には、図８（ａ）に示すように、光ファイバの端面がＡＲコートされていない標準の光スイッチでは、超音波信号を検出が困難になる。
これに対して、本発明の実施形態における光スイッチ１４１のように、内部にある光ファイバ１４３及び１４４の端面がＡＲコートされている光スイッチでは、対象材の表面（外表面）が粗面で超音波検出用レーザ光１３１の反射率が低い場合においても、図８（ｂ）に示すように、超音波信号を高感度で検出することができる（Ｂ１，Ｂ２，・・・）。これは、超音波信号の受信は検出部１５０（干渉計）で行うため、対象材の表面（外表面）からの反射光を効率よく検出部１５０（干渉計）に導く必要があるが、光スイッチ１４１の内部にある光ファイバ１４３及び１４４の端面にＡＲコートを施すことにより、外乱となる余分な戻り光が大きく低減できるためであると考えられる。
【００７９】
続いて、第２の簡易鋼管肉厚測定装置を用いて対象材の肉厚測定を行った。
図９は、本発明における実施例の第２試験の結果を示し、第２の簡易鋼管肉厚測定装置を用いて対象材の肉厚測定を行った結果を示す図である。この第２試験では、上述したように、対象材として、第１試験と同様に図６（ａ）に示す６角張サンプルを用いた。
【００８０】
図９には、図６（ｂ）で説明したように、水浸ＵＳＴ装置を用いた肉厚測定の結果を「水浸ＵＴ」として実線で図示している。
そして、図９では、第２の簡易鋼管肉厚測定装置を用いて対象材の肉厚測定を行った結果を点９００として示している。具体的には、図８（ｂ）において、超音波の発生のタイミングから超音波信号（Ｂ１）の検出タイミングまでの時間を往復伝搬時間ｔとして算出する。この際、超音波信号Ｂ１と超音波信号Ｂ２の間の時間を往復伝搬時間ｔとして算出してもよい。そして、算出した往復伝搬時間ｔと、縦波超音波の対象材における伝搬速度Ｖとから、（２）式を用いて鋼管２００の肉厚ｄを算出した結果、肉厚は１２．４ｍｍとなった。また、上述したように、第２試験では、対象材の周方向基準位置から６０度回転させた地点で測定を行ったため、第２の簡易鋼管肉厚測定装置を用いて対象材の肉厚測定を行った結果が点９００となっている。
この図９に示す肉厚測定結果から、第２の簡易鋼管肉厚測定装置による肉厚測定結果は、水浸ＵＳＴ装置による肉厚測定結果とほぼ一致しており、第２の簡易鋼管肉厚測定装置によって対象材の肉厚を精度良く測定することが可能であることが確認できた。
【００８１】
次に、対象材である鋼管２００の肉厚を測定する測定地点の数Ｎの検討を行った。
鋼管２００を製造する場合、まず、ピアサー（穿孔圧延）と呼ばれる工程において、ビレットをプラグを用いて孔を空けて中空化する。この際、プラグの芯がずれている場合、または、加熱炉でビレットを温めた際に温度むら（偏熱）がある場合、周方向に肉厚変動（１次偏肉）が発生する。
続いて、マンドレルミル（延伸圧延）と呼ばれる工程において、マンドレルバーを装入した状態でロールの位置（ギャップ）を調整し、肉厚加工を行う。このマンドレルミル工程を経ることにより、周方向に肉厚変動（１周につき肉厚変動サイクルが２個のものが２次偏肉、１周につき肉厚変動サイクルが４個のものが４次偏肉）が生じる。２次偏肉は、隣接するスタンドである奇数スタンドと偶数スタンドのギャップ差が不適切な場合に発生し、４次偏肉は、中に装入しているマンドレルバーと対象材が離脱する位置が厚肉化した場合に発生する。
続いて、ストレッチ・レデューサミルと呼ばれる工程において最終製品ができるが、各工程での周方向の肉厚変動が重畳された状態となり、最大次数の偏肉は６次偏肉となる。６次偏肉の場合、鋼管２００の肉厚変動では、例えば図６（ｂ）に示すような６つの山及び６つの谷の特性となる。したがって、６次偏肉を評価可能にするためには、鋼管２００の肉厚変動における６つの山及び６つの谷を検出する必要があり、そのためには、測定地点の数Ｎを１２地点以上設定する必要がある。
【００８２】
続いて、対象材である鋼管２００の肉厚を測定する際の鋼管２００の長手方向ピッチについて検討を行った。
図１０は、本発明における実施例を示し、対象材である鋼管２００の肉厚を測定する際の鋼管２００の長手方向ピッチの検討結果を示す図である。具体的に、図１０（ａ）に、鋼管２００の長手方向ピッチの検討結果を示し、図１０（ｂ）に、鋼管２００の長手方向を図示している。
【００８３】
この図１０（ａ）に示す検討結果では、ピアサー工程の出側を想定し、対象材（鋼管）の肉厚の範囲を１４ｍｍ〜６３ｍｍ、対象材である鋼管の造管速度を１００ｍ／ｍｉｎとした。
【００８４】
まず、周方向に測定地点を３２地点設定した場合の、実現可能な長手方向ピッチについて検討した。
超音波発生用レーザ光１１１の発振繰り返し周波数（ＰＲＦ）を実用的な上限である２００Ｈｚとして計算すると、図１０（ａ）に示すように、実現可能な長手方向ピッチが２６７ｍｍピッチとなった。なお、本ピッチは、実際に活用する上で十分短いピッチであり、周方向に測定地点を３２地点設定した場合にも、十分短いピッチで測定可能であることを示している。
【００８５】
次いで、長手方向１００ｍｍピッチの場合の、実現可能な周方向の測定地点の数Ｎについて検討した。
超音波発生用レーザ光１１１の発振繰り返し周波数（ＰＲＦ）を２００Ｈｚとして計算すると、図１０（ａ）に示すように、実現可能な周方向の測定地点の数Ｎが１２地点となった。したがって、６次偏肉を評価する上で最低限周方向に１２点の計測を行う必要があるが、この１２点計測を行う場合、長手方向の計測ピッチをより細かく１００ｍｍピッチでも実現できると言える。
【００８６】
以上説明したように、本実施形態に係る鋼管肉厚測定装置１００では、ガルバノミラー１２１を含む照射光学系１２０を用いて超音波発生用レーザ光１１１を鋼管２００の外表面２０１Ｇの全周に亘って設定された複数の測定地点に順次切り替えて照射し、前記複数の測定地点ごとに鋼管２００の肉厚方向を伝搬する超音波を発生させ、また、超音波発生用レーザ光１１１が照射される前記複数の測定地点それぞれに対応して複数設けられ、前記複数の測定地点ごとに超音波検出用レーザ光１３１を送受信する送受信部１４２を、光スイッチ１４１を用いて照射光学系１２０による超音波発生用レーザ光１１１の順次切り替え照射に応じて順次切り替えるようにしている。
かかる構成によれば、鋼管２００が小径管であってもその肉厚測定を精度良く行えるとともに、鋼管２００の肉厚測定の際に鋼管２００に対して装置自体を回転させる必要がないため、鋼管２００の製造に係る実操業においても適用することができる。
【００８７】
また、本実施形態に係る鋼管肉厚測定装置１００では、温度測定部１７０で測定した鋼管２００の温度を用いて、鋼管２００の肉厚ｄを測定する際に必要となる超音波伝搬速度を算出するようにしている。
図４に示すように、鋼管２００の温度によって当該鋼管２００を伝搬する超音波の伝搬速度が変化するため、かかる構成によれば、より高精度で鋼管２００の肉厚測定を行うことができる。
【００８８】
また、本実施形態に係る鋼管肉厚測定装置１００では、光スイッチ１４１の内部にある光ファイバ１４３及び１４４の端面がＡＲコートされている。
かかる構成によれば、検出部１５０において超音波信号を高感度で検出することができるため、より高精度で鋼管２００の肉厚測定を行うことができる。
【００８９】
なお、６次偏肉を評価可能にするためには、測定地点の数Ｎを１２地点以上設定する必要があるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、マンドレルミルの工程においては最大で４次偏肉が生じるため、この工程で計測する場合には、測定地点の数Ｎを１２地点以上よりも少ない８地点以上としてもよい。
【００９０】
（その他の実施形態）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。
即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種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処理である。
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録媒体は、本発明に含まれる。
【００９１】
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、または、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】
【００９２】
１００：鋼管肉厚測定装置、１１０：超音波発生用レーザ光源、１２０：照射光学系、１２１：ガルバノミラー、１２２−１〜１２２−５：反射ミラー、１３０：超音波検出用レーザ光源、１４０：検出光学系、１４１：光スイッチ１４１、１４２−１〜１４２−５：送受信部、１４３：光ファイバ、１４４：光ファイバ、１５０：検出部、１６０：ファンクションジェネレータ、１７０：温度測定部、１８０：情報処理・制御部、１８１：往復伝搬時間算出部、１８２：較正データ記憶部、１８３：超音波伝搬速度算出部、１８４：肉厚算出部、１８５：表示部、１９０：入力部、２００：鋼管、２０１Ｇ：鋼管の外表面、２０１Ｎ：鋼管の内表面、２１１〜２１５：測定地点、ｄ：鋼管の肉厚
【図１】
2015078890.tif 000003
【図２】
2015078890.tif 000004
【図３】
2015078890.tif 000005
【図４】
2015078890.tif 000006
【図５】
2015078890.tif 000007
【図６】
2015078890.tif 000008
【図７】
2015078890.tif 000009
【図８】
2015078890.tif 000010
【図９】
2015078890.tif 000011
【図１０】
2015078890.tif 000012