(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体の表層に存在する残留応力を、前記被検査体の表層を伝搬する超音波の伝搬時間に基づいて評価する残留応力評価方法であって、
前記被検査体の表層にレーリ波と表面ＳＨ波とを励振する送出ステップと、
前記被検査体の表層を伝搬したレーリ波と表面ＳＨ波とを受信する受信ステップと、
前記受信ステップで受信された前記レーリ波と表面ＳＨ波との伝搬時間を算出する伝搬時間算出ステップと、
前記伝搬時間算出ステップで算出された前記レーリ波と表面ＳＨ波との伝搬時間に基づいて、前記被検査体の表層に存在する残留応力を評価する評価ステップと、
を有しており、
前記送出ステップは、前記レーリ波と表面ＳＨ波との少なくとも一方の周波数を可変とし、前記レーリ波と表面ＳＨ波との少なくとも一方の伝搬経路の深さ方向の位置を変え、
前記レーリ波と表面ＳＨ波との伝搬経路の深さ方向の位置を略同じ位置とすることを特徴とする残留応力評価方法。
【請求項２】
前記送出ステップにおいて、前記レーリ波と表面ＳＨ波との周波数を変更することで、前記レーリ波と表面ＳＨ波との伝搬経路の深さ位置を可変とし、
前記伝搬時間算出ステップは、伝搬経路の深さ位置が可変とされたレーリ波と表面ＳＨ波との伝搬時間を算出し、
前記評価ステップでは、伝搬経路の深さ位置が可変とされたレーリ波と表面ＳＨ波との伝搬時間を基に、前記被検査体に存在する残留応力の深さ方向の分布を計算することを特徴とする請求項１に記載の残留応力評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材料などの被検査体の表層に存在する残留応力を、当該被検査体の表層を伝搬する超音波の音速値（伝搬時間）に基づいて評価する残留応力評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種機械部品や構造体の非破壊での残留応力の測定は、これら部品や構造体の劣化診断等において極めて重要である。従来から、非破壊での残留応力の測定（評価）には、主にＸ線回折法が用いられているが、Ｘ線回折法では、測定対象である被検査体の表層のうち極めて浅い領域（〜数μｍ）しか評価できないといった制約がある。
そこで、これら制約や懸念を解消可能な超音波を用いた残留応力評価手段（音弾性法）として、特許文献１，２に開示される超音波式応力測定装置及び超音波式応力測定方法が提案されている。
【０００３】
特許文献１に開示の超音波式応力測定装置は、応力測定対象材料の内部を、縦波超音波と、振動方向が互いに直交する２つの横波超音波とが伝搬した際に得られる超音波データを用いて、前記応力測定対象材料の残留応力の解析を行う超音波式応力測定装置であって、前記縦波超音波を送受信する縦波探触子Ｐ０を中心に配設し、この縦波探触子Ｐ０の水平方向両側に振動方向が水平方向である横波超音波を送受信する第１及び第２の水平方向横波探触子Ｐ１，Ｐ２を配設すると共に、この縦波探触子Ｐ０の垂直方向両側に振動方向が垂直方向である横波超音波を送受信する第１及び第２の垂直方向横波探触子Ｐ３，Ｐ４を配設して成る探触子組立体と、前記探触子組立体の各探触子に対する超音波の送受信制御を行う超音波送受信制御部と、前記超音波送受信制御部から前記各探触子の超音波データを入力し、各超音波の音速度データを求めて前記応力測定対象材料の残留応力の解析を行う測定データ解析部と、を備えたことを特徴とする。
【０００４】
また、特許文献２に開示の超音波式応力測定装置は、応力測定対象材料の表面上に配置可能な縦波超音波探触子及び横波超音波探触子と、前記両探触子を前記材料の表面に沿って移動又は回転させることが可能な探触子駆動機構と、前記両探触子のうちの一方の探触子に前記材料の測定対象部位に対する超音波の発信・受信動作を行わせた後、前記探触子駆動機構に対する前記移動の制御により一方の探触子と他方の探触子との配置を切り換え、他方の探触子に同一測定対象部位に対する超音波の発信・受信動作を行わせるようにし、前記横波超音波探触子については１８０°／Ｎ（Ｎ：２以上の整数）の回転角度毎のＮ回の回転を行わせ、各回転位置において発信・受信動作を行わせる探触子制御手段と、前記両探触子の発信・受信動作により得られる弾性表面波の音速度データから表面組織音響異方性の定数を求め、この求めた定数に基づき応力測定対象材料の残留応力を演算する測定データ解析手段と、を備えたことを特徴とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２３６８９２号公報
【特許文献２】特開２００８−７６３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２に開示の技術は、被検査体を伝搬する超音波の音速が残留応力に応じて変化するという音弾性効果に基づいている。しかし、一般に金属材料における音速の応力依存性（音弾性係数）は小さいため、残留応力の評価の精度を高めるには、被検査体を伝搬する超音波の音速を高精度に且つ安定して測定しなくてはならないという課題がある。
具体的には、音速を測定するためには超音波の送信時間及び受信時間（伝搬時間）と共に超音波の伝搬距離が必要であるが、被検査体の不均一な形状などに起因して超音波の伝搬距離を一定に保つことは困難であり不確定な伝搬距離は誤差の要因となる。そこで、特許文献１，２は、いずれも縦波超音波及び横波超音波を用いてこれら超音波の音速を測定し、測定された音速の値に基づいて被検査体である材料中の残留応力を評価しようとして
いる。
【０００７】
この特許文献１，２は、縦波の音速測定と横波の音速測定のそれぞれにおいて、異なる別の超音波探触子を用いることを前提としている。このように縦波の音速測定と横波の音速測定とで異なる超音波探触子を用いる場合、縦波及び横波の音速を、同時に同一位置で測定することはできない。さらに、音速を測定する際の超音波の伝搬時間は、被検査体中における超音波の伝搬距離の他、超音波探触子と被検査体との接触状態にも依存する。従って、特許文献１，２に示されるような異なる超音波探触子を用いた異なる位置での超音波の測定は、測定の度に探触子と被検査体との接触状態が変化してしまい、この変化による測定誤差が発生してしまうという課題が存在する。
【０００８】
上記した問題を解決するため、本願出願人は、「特願２０１４−２５５１２８」を出願している。この出願における技術（残留応力評価方法）は、「振動形態の異なる複数種類の超音波を被検査体（被検査試料）の表層へ送出することで、被検査体の表層に振動形態の異なる複数種類の伝搬超音波（レーリ波、表面ＳＨ波）を励振する送出ステップと、被検査体の表層を伝搬する複数種類の伝搬超音波（レーリ波、表面ＳＨ波）を受信する受信ステップと、受信ステップで受信された複数種類の伝搬超音波の各々の伝搬時間を算出し、当該算出された伝搬時間に基づいて残留応力を評価する評価ステップと、を備える」ものであり、被検査体の表層内部にレーリ波と表面ＳＨ波とを伝搬させているため「２モード法」と呼ばれるものである。この「２モード法」の技術は、特許文献１，２の技術が有する問題を解決可能としている。
【０００９】
しかしながら、上記した「２モード法」にも以下に述べる課題が存在することを、本願出願人は知見するに至った。
すなわち、図３に示すように、「２モード法」で用いるレーリ波と表面ＳＨ波の伝搬経路は、同じ経路ではなく、被検査体の伝搬深さが異なることを知見するに至った。
レーリ波と表面ＳＨ波は表層を伝搬する超音波と言われているが、深さ方向における波動伝搬状況はそれぞれ異なる。例えば、レーリ波は、主に深さ方向に１波長程度を伝搬するのに対して、表面ＳＨ波は、主に深さ方向に数波長程度（例えば、３波長程度）を伝搬する。伝搬距離が大きくなるにつれて、表面ＳＨ波の伝搬深さは深くなることも知られている。
【００１０】
このように、レーリ波と表面ＳＨ波の深さ方向における伝搬経路が異なる場合、被検査体の厚み方向に残留応力分布が存在すると、計測誤差が増え、残留応力の正確な評価ができなくなる場合がある。被検査体における残留応力の存在深さが、レーリ波と表面ＳＨ波の伝搬深さに比べ深い場合には測定誤差は生じにくいが、伝搬深さと同等程度かそれ以下（浅い）であれば測定値に影響を与えると考えられる。
【００１１】
そこで本発明は、上記問題点に鑑み、被検査体の厚み方向に不均一で分布するように残留応力が存在していたとしても、被検査体の表層の残留応力を高い精度で測定することができる残留応力評価方法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】
【００１２】
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明の残留応力評価方法は、被検査体の表層に存在する残留応力を、前記被検査体の表層を伝搬する超音波の伝搬時間に基づいて評価する残留応力評価方法であって、前記被検査体の表層にレーリ波と表面ＳＨ波とを励振する送出ステップと、前記被検査体の表層を伝搬したレーリ波と表面ＳＨ波とを受信する受信ステップと、前記受信ステップで受信された前記レーリ波と表面ＳＨ波との伝搬時間を算出する伝搬時間算出ステップと、前記伝搬時間算出ステップで算出された前記レーリ波と表面ＳＨ波との伝搬時間に基づいて、前記被検査体の表層に存在する残留応力を評価する評価ステップと、を有しており、前記送出ステップは、前記レーリ波と表面ＳＨ波との少なくとも一方の周波数を可変とし、前記レーリ波と表面ＳＨ波との少なくとも一方の伝搬経路の深さ方向の位置を変え、前記レーリ波と表面ＳＨ波との伝搬経路の深さ方向の位置を略同じ位置とすることを特徴とする。
【００１３】
好ましくは、前記送出ステップにおいて、前記レーリ波と表面ＳＨ波との周波数を変更することで、前記レーリ波と表面ＳＨ波との伝搬経路の深さ位置を可変とし、前記伝搬時間算出ステップは、伝搬経路の深さ位置が可変とされたレーリ波と表面ＳＨ波との伝搬時間を算出し、前記評価ステップでは、伝搬経路の深さ位置が可変とされたレーリ波と表面ＳＨ波との伝搬時間を基に、前記被検査体に存在する残留応力の深さ方向の分布を計算するとよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、被検査体の厚み方向に不均一で分布するように残留応力が存在していたとしても、被検査体の表層の残留応力を高い精度で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態による残留応力評価装置の概略構成を示す図である。
【図２】本実施形態による残留応力評価装置の送信探触子及び受信探触子の概略構成を拡大して示す図である。
【図３】被検査体の表層をレーリ波と表面ＳＨ波とが伝搬する様子を模式的に示した図である（レーリ波と表面ＳＨ波とが同一周波数）。
【図４】被検査体の表層をレーリ波と表面ＳＨ波とが伝搬する様子を模式的に示した図である（レーリ波と表面ＳＨ波とが異なる周波数）。
【図５】被検査体の表層をレーリ波と表面ＳＨ波とが伝搬する様子を模式的に示した図である（レーリ波と表面ＳＨ波とが異なる周波数であり、その周波数を可変とした）。
【図６】被検査体に形成されたスリットの深さと、受信ステップにおける超音波の受信強度との関係を示した図である（レーリ波と表面ＳＨ波とが同一周波数）。
【図７】被検査体に形成されたスリットの深さと、受信ステップにおける超音波の受信強度との関係を示した図である（レーリ波と表面ＳＨ波とが異なる周波数）。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。
まず、図１及び図２を参照しつつ、本発明の実施形態に用いられる残留応力評価装置１の基本的な構成について、説明する。
なお、本発明は、例えば、機械部品や構造体などの被検査体Ｗの表層に存在する残留応力を計測・評価する方法に関する。
【００１８】
残留応力評価装置１は、被検査体Ｗの表層に超音波を伝搬させて当該伝搬した超音波の伝搬時間を測定し、この超音波の伝搬時間に基づいて、被検査体Ｗの表層に存在する残留応力を評価（測定）装置である。
ここで、表層とは、被検査体Ｗの表面下の所定の深さ範囲の領域であり、例えば深さ数ｍｍ〜数十ｍｍより浅い範囲の領域である。また、残留応力評価装置１が測定しようとする応力は、被検査体Ｗの表層に残存する残留応力であって、意図せず残存した応力の場合もあれば、設計者が圧延などにより意図的に付与した（印加した）応力の場合もある。特に、本実施形態の残留応力評価装置１は、被検査体Ｗの深さ方向に所定の分布を有するような残留応力を、正確に測定することが可能である。
【００１９】
図１に示すように、残留応力評価装置１は、送信探触子２と、受信探触子３と、パルス発生器４と、波形採取装置７とを備える。
図２に示すように、送信探触子２は、例えば平板状の圧電素子２０が超音波伝搬媒体の内部に装備された超音波プローブであり、被検査体Ｗの表面上に配置される。送信探触子２は、パルス発生器４から圧電素子２０に所定電圧のパルス電圧が加えられると、所定周波数の超音波を出力し、その超音波を被検査体Ｗの表面へ送出する。
【００２０】
送信探触子２は、超音波として、横波の水平成分であるＳＨ波を出力すると共に、ＳＨ波の振動方向に対して垂直方向に振動する横波の垂直成分であるＳＶ波を出力する。出力されたＳＨ波及びＳＶ波は、被検査体Ｗの表層に振動形態の異なる超音波、すなわち表面ＳＨ波及びレーリ波を励振する。本発明の送信探触子２は、表面ＳＨ波、レーリ波のそれぞれの周波数を変更可能なものとされている。
【００２１】
一方、受信探触子３は、例えば平板状の圧電素子３０が超音波伝搬媒体の内部に装備された超音波プローブであり、被検査体Ｗの表面上で送信探触子２と異なる位置に配置される。受信探触子３は、圧電素子３０に入射した表面ＳＨ波及びレーリ波（伝搬超音波）を、振動形態の異なる複数種類の伝搬超音波として受信し、受信によって発生した電圧をレーリ波及び表面ＳＨ波の検出信号（伝搬信号）として外部に出力する。
【００２２】
波形採取装置７は、増幅器５，６から出力された表面ＳＨ波及びレーリ波の検出信号を受信して当該検出信号の波形を採取するものであり、トリガ信号の受信からレーリ波の検出信号の受信までの時間を計測してレーリ波の伝搬時間ＴＲを算出すると共に、トリガ信号の受信から表面ＳＨ波の検出信号の受信までの時間を計測して表面ＳＨ波の伝搬時間ＴＳを算出する。
【００２３】
算出されたレーリ波の伝搬時間ＴＲと表面ＳＨ波の伝搬時間ＴＳを基に、式（３）により、送信探触子２と受信探触子３との間の表層に存在する残留応力の値σを求めることができる。
まず、伝搬時間ＴＳ、ＴＲは、次の関係を有する。
ＴＳ＝Ｌ／（ＶＳ（１＋ＣＳ×σ））      (1)
ＴＲ＝Ｌ／（ＶＲ（１＋ＣＲ×σ））      (2)                     
ここで、
Ｌ：送信探触子２と受信探触子３との間の距離（超音波の伝搬距離）
ＶＳ：表面ＳＨ波の音速
ＶＲ：レーリ波の音速
ＣＳ：表面ＳＨ波の音弾性係数
ＣＲ：レーリ波の音弾性係数
式（１）、式（２）を組み合わせた上で、Ｌを無くすような式変形を行うと、以下の式（３）導出することができる。
【００２４】
σ＝（（ＴＳ／ＴＲ）×（ＶＳ／ＶＲ）−１）／（ＣＲ−ＣＳ）      (3)
式（３）に示すように、被検査体Ｗの表層に存在する残留応力σは、表面ＳＨ波の伝搬時間ＴＳ、レーリ波の伝搬時間ＴＲの値から一意に算出することができる。この測定方法（残留応力の評価方法）は、２種類の波動（表面ＳＨ波、レーリ波）を励起・伝搬させる手法であるため、「２モード法」と呼ばれる。
【００２５】
ところで、「発明が解決しようとする課題」で精説したように、上記した「２モード法」にも以下に述べる課題が存在することを、本願出願人は知見するに至った。
すなわち、図３に示すように、「２モード法」で用いるレーリ波と表面ＳＨ波の伝搬経路は、同じ経路ではなく、被検査体Ｗの深さ方向（表面からの距離）が異なる経路を通ることを知見するに至った。
【００２６】
レーリ波と表面ＳＨ波は被検査体Ｗの表層を伝搬する波と言われているが、深さ方向における波動の伝搬状況はそれぞれ異なる。例えば、レーリ波は、主に深さ方向に１波長程度を伝搬するのに対して、表面ＳＨ波は、主に深さ方向に数波長程度（例えば、３波長程度）を伝搬する。表面ＳＨ波は伝搬距離が大きくなるにつれて伝搬深さは深くなることが知られている。
【００２７】
例えば、図６に示すように、本願出願人は、シミュレーションを通じて、レーリ波と表面ＳＨ波の伝搬状況の検証を行った。
シミュレーションで用いた被検査体Ｗの厚みは15mmであり、被検査体Ｗの下面から水平幅0.1mmのスリットを様々な深さで穿孔したものを用意した。言い換えれば、用意した複数の被検査体Ｗは、超音波が伝搬する領域の深さが異なるものとされている。
【００２８】
このような複数の被検査体Ｗを用いて、レーリ波と表面ＳＨ波の伝搬状況を検証した結果が、図６である。
図６からわかるように、スリットの穿孔深さが深くなると（言い換えれば、超音波が伝搬する領域深さが薄くなると）、レーリ波に比して表面ＳＨ波が伝搬しないようになる。このことは、レーリ波と表面ＳＨ波との深さ方向の波動伝搬状況はそれぞれ異なることを如実に示すものである。
【００２９】
このように、レーリ波と表面ＳＨ波の深さ方向における伝搬経路が異なる場合、被検査体Ｗの厚み方向に残留応力分布が存在すると、計測誤差が増え、残留応力の正確な評価ができなくなる場合がある。すなわち、残留応力の存在深さに対して、表面ＳＨ波とレーリ波の伝搬深さが異なる場合には、それぞれの超音波で測定する領域の応力が異なるため、測定誤差が生じる可能性がある。
【００３０】
被検査体Ｗにおける残留応力の存在深さが、レーリ波と表面ＳＨ波の伝搬深さに比べ深い場合には測定誤差は生じにくいが、伝搬深さと同等程度であれば測定値に影響を与えると考えられる。
そこで、本発明では、送出ステップは、レーリ波と表面ＳＨ波の少なくとも一方の周波数を可変とし、レーリ波と表面ＳＨ波の伝搬経路の深さ方向の位置を略同じ位置とし、測定誤差を可及的に少なくするようにした。加えて、被検査体Ｗの表層における残留応力の存在領域内に、レーリ波と表面ＳＨ波の伝搬経路が存在するように、言い換えれば、被検査体Ｗの表層における残留応力の存在深さよりも、レーリ波と表面ＳＨ波の伝搬経路の深さが浅くなるようにすることで、残留応力の測定値を正確なものとしている。
【００３１】
例えば、図７に示すように、表面ＳＨ波の周波数を5MHｚ、レーリ波の周波数を1MHｚとした場合、スリットの穿孔深さが変化したとしても（言い換えれば、超音波が伝搬する領域深さが変化したとしても）、レーリ波と表面ＳＨ波との減衰状況（伝搬状況）がほぼ同じであり、レーリ波と表面ＳＨ波との伝搬深さが略同じことを示すものとなっている。
かかる知見に基づいて得られた本発明残留応力評価方法について、以下、具体的に説明する。
［第１実施形態］
本発明における残留応力評価方法の第１実施形態について説明する。
【００３２】
本実施形態における残留応力評価方法は、送出ステップと、受信ステップと、伝搬時間算出ステップと、補正ステップと、評価ステップと、を有している。
上述の残留応力評価方法を各ステップに基づいて、詳細に説明する。
送出ステップでは、送信探触子２からＳＨ波及びＳＶ波を被検査体Ｗの表面に対して送出する。被検査体Ｗの表面へ送出されたＳＨ波は、図２中の破線で示す表面ＳＨ波を励振し、ＳＶ波は図２の実線で示すレーリ波を励振する。ここで、発生する表面ＳＨ波の周波数と、発生するレーリ波の周波数とが異なるように設定する。
【００３３】
周波数の値は、２種類の超音波の伝搬経路の深さ方向の位置を略同じ位置とするものとし、例えば、レーリ波の周波数をｆ（MHｚ）、表面ＳＨ波の周波数を（２〜６）×ｆ（MHｚ）とするとよい。また、残留応力が存在する領域（表面からの深さ）よりも、深い位置を超音波が伝搬すると、正確な応力測定が不可能となる。そこで、想定される残留応力の存在領域よりも、超音波の伝搬深さが浅くなるように、表面ＳＨ波及びレーリ波の周波数を設定する必要がある。
【００３４】
受信ステップにおいては、被検査体Ｗの表層を伝搬した表面ＳＨ波及びレーリ波を、受信探触子３で受信する。このとき、受信によって発生した電圧を、レーリ波及び表面ＳＨ波の検出信号として出力する。出力された検出信号は増幅器５，６で増幅され、増幅された検出信号は波形採取装置７へ出力される。
伝搬時間算出ステップでは、波形採取装置７において、表面ＳＨ波及びレーリ波の検出信号の波形が採取すると共に、パルス発生器４から出力されたトリガ信号を受信する。そして、トリガ信号の受信から表面ＳＨ波の検出信号の受信までの時間を計測して表面ＳＨ波の伝搬時間ＴＳを算出すると共に、トリガ信号の受信からレーリ波の検出信号の受信までの時間を計測してレーリ波の伝搬時間ＴＲを算出する。
【００３５】
評価ステップでは、評価装置８において、伝搬時間算出ステップで算出された表面ＳＨ波の伝搬時間ＴＳと、伝搬時間算出ステップで算出されたレーリ波の伝搬時間ＴＲとに基づいて、式（３）を用いて、被検査体Ｗの表層に存在する残留応力σを評価する。
以上述べたように、本実施形態の残留応力評価方法（残留応力評価装置１の内部で行われる処理）は、被検査体Ｗの表層に２種類の超音波を励振する送出ステップと、被検査体Ｗの表層を伝搬した２種類の超音波を受信する受信ステップと、受信ステップで受信された２種類の超音波の伝搬時間を算出する伝搬時間算出ステップと、伝搬時間算出ステップで算出された２種類の超音波の伝搬時間に基づいて、被検査体Ｗの表層に存在する残留応力を評価する評価ステップと、を有しており、送出ステップは、２種類の超音波の少なくとも一方の周波数を可変としている。
【００３６】
２種類の超音波の少なくとも一方の周波数を可変とすることで、両超音波の伝搬経路の深さ方向の位置が略同じ位置となり、被検査体Ｗの厚み方向に不均一で分布するように残留応力が存在していたとしても、被検査体Ｗの表層の残留応力を高い精度で測定することが可能となる。
［第２実施形態］
本発明における残留応力評価方法の第２実施形態について説明する。
【００３７】
本実施形態における残留応力評価方法は、送出ステップにおいて、２種類の超音波（表面ＳＨ波、レーリ波）の少なくとも一方の周波数を変更することで、２種類の超音波の伝搬経路の深さ位置を同じ位置とすると共に、その深さを可変とするものである。その上で、伝搬時間算出ステップは、伝搬経路の深さ位置が可変とされた２種類の超音波の伝搬時間を算出し、評価ステップでは、２種類の超音波の伝搬時間を基に、被検査体Ｗに存在する残留応力の深さ方向の分布を計算するようにしている。なお、他の構成は、第１実施形態と略同様であるので、説明を省略する。
【００３８】
本実施形態における残留応力評価方法を具体的に説明する。
まず、第１実施形態の技術では、超音波の伝搬深さに比べ、残留応力の存在深さが大きければ、残留応力の値を正しく測定できるものとされているが、残留応力の存在深さが小さい場合（残留応力が存在しないような深い領域を超音波の伝搬する場合）には、測定値は真の応力値よりも小さくなると考えられる。
【００３９】
そこで、第２実施形態では、レーリ波の周波数をｆ１（MHｚ）、表面ＳＨ波の周波数を（２〜６）×ｆ１（MHｚ）とする。すると、レーリ波と表面ＳＨ波の伝搬経路の深さ方向の位置が略同じものとなる。
その上で、周波数をｆ１→ｆ２（ｆ１＞ｆ２）とすることで、超音波の伝搬深さが0mm→1.0mmへと増加したとする。このときの残留応力値は-200MPaと一定であったとする。その後、周波数をｆ３（ｆ２＞ｆ３）とすることで、伝搬深さが1.5mmとなり、その深さでの応力値は-150MPaと変化していることが分かる（表１を参照）。
【００４０】
【表１】
0006529887.tif 000002
【００４１】
この結果から、深さ1.0mmまでは応力値-200MPaで残留応力が存在する（設計者が意図的に印加したものであれば、深さ1.0mmまで安定して応力が印加されている）ことがわかる。加えて、より深い範囲（深さ1.5mm以上）では、残留応力が存在しない、若しくは応力の印加が十分にされていないと判断できる。
以上のように、想定する残留応力の存在深さに対して、超音波の伝搬深さの小さいものを含む複数の伝搬深さで応力を測定し、応力値の変化をみることで、残留応力の深さ方向での分布を評価することができる。
【００４２】
なお、上記の説明では、２種類の超音波の伝搬経路の深さ位置を同じ位置とすると共に、その深さを可変とする技術（２モード法）の説明を行ったが、残留応力の深さ方向での分布を評価するにあたっては、１種類の超音波（表面ＳＨ波又はレーリ波）のみを用いるようにしてもよい（１モード法）。
なお、今回開示された各実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された各実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【符号の説明】
【００４３】
１  残留応力評価装置
２  送信探触子
３  受信探触子
４  パルス発生器
５，６  増幅器
７  波形採取装置
８  評価装置
２０，３０  圧電素子
Ｗ  被検査体
【図１】
0006529887.tif 000003
【図２】
0006529887.tif 000004
【図３】
0006529887.tif 000005
【図４】
0006529887.tif 000006
【図５】
0006529887.tif 000007
【図６】
0006529887.tif 000008
【図７】
0006529887.tif 000009