(57)【要約】【課題】大規模な装置を使わずに熱交換器管の検査が短時間ででき、また熱交換器管に発生する減肉を高精度で評価できる管群減肉検査装置と検査方法を提供すること。【解決手段】管群減肉検査装置の甲探触子群の探触子ユニット２７ａ〜２７ｄからの送信信号を被検管１の減肉６の位置から反射させて探触子ユニット２７ａ〜２７ｄで受信させ、さらに、これに乙探触子群の探触子ユニット２８ａ〜２８ｄでＰ／Ｃ時間（Ｃ：被検管１を伝播する水平偏波の横波の速度（ｍ／ｓｅｃ）、Ｐ：甲乙一対の探触子群の間隔（ｍ））遅延させた受信信号とを加算して得られた複数の周波数の受信信号の中から減肉位置からの高次モード波の振幅を１以下とし、最低次ねじれモード波の受信信号の振幅を２倍として、予め作成されている減肉評価用のデータベース２５を参照して被検管１の減肉の評価をする管群減肉を検査する装置と方法。【選択図】図１
2008134141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検管（１）の軸芯方向に伝播する複数の周波数のうちから適宜選択した特定の周波数の水平偏波の横波を送信し、その反射波を受信する偶数個の探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ）からなる甲探触子群と該甲探触子群を構成する探触子数と同数の探触子ユニット（２８ａ〜２８ｄ）からなる乙探触子群を内包し、被検管（１）の外表面に取り付けられるホルダ（１３）と、
甲乙一対の探触子群をそれぞれ構成する偶数個の探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ）から送信される水平偏波の横波を被検管（１）に伝達するために、前記探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ）と被検管（１）の間に設けられる音響結合部材（３３ａ〜３３ｄ、３４ａ〜３４ｄ）と、
甲乙一対の探触子群からそれぞれ送信された被検管（１）の前記水平偏波の横波を反射させるために、ホルダ（１３）の両端にそれぞれ設けた感度補償試験体（１５ａ、１５ｂ）と、
上記被検管（１）を伝播する送受信信号のうち外面変位を伴う信号を選択的に吸収するための振動吸収部材（１７）と、
加圧流体の流体圧によって甲乙一対の探触子群を構成する各探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ）を単独でそれぞれ被検管（１）の外表面に押し付けるための圧着手段（Ａ）と、
甲探触子群を構成する偶数個の探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ）に前記特定の周波数の励振信号を送る励振信号発生部（１９）と、
励振信号発生部（１９）から送られてくる前記特定の周波数の励振信号を１８０度位相制御する励振信号位相制御部（２１）と、
励振信号位相制御部（２１）から送られてくる前記特定の周波数の信号にＰ／Ｃ時間（Ｃ：被検管を伝播する水平偏波の横波の速度（ｍ／ｓｅｃ）、Ｐ：甲乙一対の探触子群の間隔（ｍ））の遅延を与え、乙探触子群を構成する偶数個の探触子ユニット（２８ａ〜２８ｄ）に前記周波数の励振信号を送るための励振信号遅延制御部（２０）と、
甲乙一対の探触子群をそれぞれ構成する偶数個の探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ）でそれぞれ受信した感度補償試験体（１５ａ、１５ｂ）からの少なくとも一方からの反射信号を参照して加圧流体圧を制御して圧着手段（Ａ）に送信する機能と、甲の探触子群で受信した信号と乙の探触子群で受信した信号とを加算して得られた前記周波数の受信信号に基づき、予め作成されている減肉評価用のデータベース（２５）を参照して被検管（１）に存在する減肉の評価を行い、表示部（２６）に表す機能を有する受信信号処理部（２２）と、
を有することを特徴とする管群減肉検査装置。
【請求項２】
甲乙一対の探触子群を内包したホルダ（１３）は、分割可能に構成され、被検管（１）の任意の位置に取り付け自在であり、甲乙一対の探触子群を構成する各探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ）は、被検管（１）の外周線上の等間隔位置から同時かつ同位相で入射する水平偏波の横波を送信する振動素子（３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄ）をそれぞれ備えたことを特徴とする請求項１に記載の管群減肉検査装置。
【請求項３】
音響結合部材（３３ａ〜３３ｄ、３４ａ〜３４ｄ）は、甲乙一対の探触子群を構成する全ての探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ）の被検管（１）に接する側に設けられ、被検管（１）の表面凹凸状態に応じてなじみ易い材質に交換可能な構成であり、その音響インピーダンス値が探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ）を構成する振動素子（３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄ）および被検管（１）の音響インピーダンス値に近似していることを特徴とする請求項１に記載の管群減肉検査装置。
【請求項４】
振動吸収部材（１７）は、被検管（１）の外表面と直接接する弾性体（３５）を備え、分割可能な構成であり、被検管（１）の任意の位置に取り付け自在であることを特徴とする請求項１に記載の管群減肉検査装置。
【請求項５】
圧着手段（Ａ）は、圧力流体を生成する圧力流体発生部（２４）と、該圧力流体の圧力を受信信号処理部（２２）からの制御信号によって制御する流体圧制御部（２３）と、ホルダ（１３）内に設けたシリンダ（１１ａ〜１１ｄ、１２ａ〜１２ｄ）とを備え、該シリンダ（１１ａ〜１１ｄ、１２ａ〜１２ｄ）が振動素子（３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄ）を被検管（１）の表面へ押圧するピストンの機能を備えていることを特徴とする請求項１に記載の管群減肉検査装置。
【請求項６】
励振信号遅延制御部（２０）は、励振信号位相制御部（２１）から送られてくる励振信号にＰ／Ｃ時間（Ｃ：被検管（１）を伝播する水平偏波の横波の速度（ｍ／ｓｅｃ）、Ｐ：甲乙一対の探触子群の間隔（ｍ））の遅延を与えて乙探触子群を構成する探触子ユニット（２８ａ〜２８ｄ）に送り、受信信号処理部（２２）が、甲探触子群を構成する探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ）で受信した信号に前記Ｐ／Ｃ時間の遅延シフトして乙探触子群を構成する探触子ユニット（２８ａ〜２８ｄ）で受信した信号を加算する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の管群減肉検査装置。
【請求項７】
データベース（２５）は、特定の周波数における受信信号の振幅比をパラメータとした減肉径と深さの比率、および特定の周波数における受信信号の振幅と減肉位置をパラメータとする欠損率の相関関係とを示すデータを備えていることを特徴とする請求項１に記載の管群減肉検査装置。
【請求項８】
請求項１記載の管群減肉検査装置の甲乙一対の探触子群をそれぞれ構成する偶数個の探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ）から被検管（１）の軸芯方向に伝播する特定の周波数の水平偏波の横波をそれぞれ送信し、その反射波を甲探触子群の探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ）で受信し、該甲探触子群の探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ）で受信した信号と乙探触子群の探触子ユニット（２８ａ〜２８ｄ）のＰ／Ｃ時間（Ｃ：被検管（１）を伝播する水平偏波の横波の速度（ｍ／ｓｅｃ）、Ｐ：甲乙一対の探触子群の間隔（ｍ））の遅延信号を加算して得られた複数の周波数の受信信号から、予め作成されている減肉評価用のデータベース（２５）を参照して被検管（１）に存在する減肉の評価を行うことを特徴とする管群減肉検査方法。
【請求項９】
甲探触子群の探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ）からの送信信号を被検管（１）の減肉位置から反射して甲探触子群の探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ）で受信させ、
甲探触子群の探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ）からの送信信号を乙探触子群の探触子ユニット（２８ａ〜２８ｄ）でＰ／Ｃ時間（Ｃ：被検管を伝播する水平偏波の横波の速度（ｍ／ｓｅｃ）、Ｐ：甲乙一対の探触子群の間隔（ｍ））だけ遅延させて受信させ、
甲探触子群の探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ）で受信した被検管（１）の減肉位置から反射した信号に乙探触子群の探触子ユニット（２８ａ〜２８ｄ）で遅延させて受信された信号を加算して減肉位置からの高次モード波の振幅を１以下とし、最低次ねじれモード波の受信信号の振幅を２倍として、予め作成されている減肉評価用のデータベース（２５）を参照して被検管（１）の減肉の評価をすることを特徴とする請求項８記載の管群減肉検査方法。
【請求項１０】
甲乙一対の探触子群をそれぞれ構成する偶数個の探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ）から被検管（１）の軸芯方向に伝播する特定の周波数の水平偏波の横波をそれぞれ送信し、反射信号を参照する側の感度補償試験体（１５ｂ）からの反射波を探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ）で受信し、該反射波を参照して圧着手段（Ａ）による探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ）の被検管（１）方向への押付け流体圧を順次補正して探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ）で発生させ、被検管（１）に伝達させる送信信号の伝達効率を制御して、被検管（１）を伝播する送信信号の強度を互いに均一にすることを特徴とする請求項８記載の管群減肉検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いて管群の検査を行う装置に係わり、特に管と管の間隔が狭く構成されたボイラなどの熱交換器管に発生した減肉などを評価するのに好適な管群減肉検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイラ等の熱交換器管は、外面が火炎に曝されるため外面に腐食減肉が発生する。また、停止時には内部を循環していた蒸気が水に変態するため内面にも腐食減肉が発生し、漏洩事故につながることがあるので定期検査が必要不可欠となるが管と管の間隔が狭く構成されているため検査員が近づき目視点検や超音波肉厚測定を直接行うことは困難である。そのため、従来はケーブルの先端に取り付けた超音波探触子を圧力水で熱交換器管の内部に送り込み熱交換器管の内側から肉厚測定をしている（特許文献１を参照）。
【０００３】
一方、被検管の外面からラム波を送信し、減肉部からの反射信号を受信することで長距離を一括検査する装置も公開されている。例えば、特許文献２には、複数の送信子の試験体への接触状態をチェックし、そのチェック結果に基づいて受信信号に補正をかけ、補正後のデータを合成することにより、単一モードのラム波を送信したのと等価な状態を実現した超音波探傷装置が示されている。
【０００４】
また、特許文献３には、被検管の外周に沿って等間隔に配置された４個の送受信子群から構成される送受信子群二対を設け、合計８個の送受信子群から一つを送信用の送受信子群として選択するとともに一つ以上を受信用の送受信子群として選択し、前記送信用および受信用の送受信子群の組合せを変えて複数回の送受信を行い、この結果得られた複数の受信信号を最低次ねじれモードが支配的になるまで足し合わせて、足し合わせた信号間の最大振幅の比から各送受信子群の接触状態に対応する補正係数を求め、この補正係数に基づいて前記複数の受信信号をそれぞれ補正し、合成して時間シフト処理を施して受信信号の方向を識別する超音波探傷装置が示されている。
【特許文献１】特開昭６３−１８７１５２号公報
【特許文献２】特開２００３−５７２１２号公報
【特許文献３】特開２００４−３４７５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に示されている管の自動超音波探傷システムでは、ケーブルの先端に取り付けた超音波探触子を圧力水で熱交換器管の内部に送り込むために必要となる機器（例えば、挿入軸、挿入軸移動装置、圧力水噴出ノズル、ワイャー制御装置、ケーブル収納装置、圧力水供給ポンプ、圧力水流量調整及び流れ方向制御装置等）が大掛かりとなり、さらには管の全長に亘り超音波探触子を送りながら肉厚測定する必要があるため、検査に多大な時間が掛かるという課題があった。
【０００６】
また、上述した特許文献２では、単一モードラム波を試験体に送信することが重要であり、試験体に対する接触状態が複数の励振デバイス間で全て同じにする必要があるとしたうえで、その具体例は示されず、この代案として、送信用として選択された送受信子群から受信用として選択された送受信子群へ直接伝播して受信されたラム波の振幅レベルから求めた送受信子群の接触面におけるラム波送受信効率で各受信データを補正することで送受信子群の接触状態が均一である場合の受信データと等価な受信データを得る方法が示されている。
【０００７】
ここで、送受信子群の接触面におけるラム波送受信効率の算出に用いられているラム波は２次元の波動伝播形態で伝播・受信されたものであり、これに対して補正される各受信データは３次元の波動伝播形態で伝播・受信されたラム波であるので補正誤差が大きく成ると言う課題があった。
【０００８】
また、被検管の端面で反射したラム波の振幅レベルから求めた送受信子群の接触面におけるラム波送受信効率で各受信データを補正し、送受信子群の接触状態が均一である場合の受信データと等価な受信データを得ようとしているが、検査領域内に管端がない場合の配慮がなく、後述するように管端が存在しないボイラ熱交換器管の管群検査には適用できないと言う課題がある。
【０００９】
また、被検管には多数の減肉が発生することがあるが、このような場合、上述した特許文献３に示されている装置では減肉からの受信信号の方向を識別できない場合がある。この例を図８、図９を用いて説明する。なお説明に用いる符号、称号は特許文献３と統一しているので同じ意味をもつ。図８は特許文献３に係る超音波探傷装置の一部分を示し、４個の送受信子群４ａ〜４ｄで構成される送受信子群４Ａの左に減肉２ａ１と減肉２ａ２が、また４個の送受信子群４ｅ〜４ｈで構成される送受信子群４Ｂの右に減肉２ｂ１と減肉２ｂ２が管に存在している場合を想定している。ここで、送受信子群４Ａと送受信子群４Ｂの間隔Ｌ３、送受信子群４Ａと減肉２ａ１の間隔Ｌ２、減肉２ａ１と減肉２ａ２の間隔Ｌ１、送受信子群４Ｂと減肉２ｂ１の間隔Ｌ４、減肉２ｂ１と減肉２ｂ２の間隔Ｌ５は等しいものと仮定している。
【００１０】
以上のような設定において、特許文献３の図３に示されているステップ１１５の処理によって得られるであろうと推察されるデータＡＡ’、ＢＢ’、ＣＣ’、ＤＤ’は図９に示す概念となり、データＡＡ’では減肉２ａ２と減肉２ｂ１の受信信号が重なり、データＢＢ’では減肉２ａ１と減肉２ｂ１および減肉２ａ２と減肉２ｂ２の受信信号が、データＣＣ’では減肉２ａ１と減肉２ｂ１および減肉２ａ２と減肉２ｂ２の受信信号が、データＤＤ’では減肉２ａ１と減肉２ｂ２の受信信号がそれぞれ重なり合うため、ステップ１１６においてデータＡＡ’、ＢＢ’、ＣＣ’、ＤＤ’に対して時間シフト処理を行っても重なり合った減肉信号からは各減肉の方向を識別することは困難である。
【００１１】
そこで本発明の課題は、大規模な装置を使わなくても熱交換器管の検査が短時間ででき、また熱交換器管に発生する減肉を高精度で評価できる管群減肉検査装置と検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記本発明の課題は、次の構成によって解決される。
【００１３】
請求項１記載の発明は、被検管（１）の軸芯方向に伝播する複数の周波数のうちから適宜選択した特定の周波数の水平偏波の横波を送信し、その反射波を受信する偶数個の探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ）からなる甲探触子群と該甲探触子群を構成する探触子数と同数の探触子ユニット（２８ａ〜２８ｄ）からなる乙探触子群を内包し、被検管（１）の外表面に取り付けられるホルダ（１３）と、甲乙一対の探触子群をそれぞれ構成する偶数個の探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ）から送信される水平偏波の横波を被検管（１）に伝達するために、前記探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ）と被検管（１）の間に設けられる音響結合部材（３３ａ〜３３ｄ、３４ａ〜３４ｄ）と、甲乙一対の探触子群からそれぞれ送信された被検管（１）の前記水平偏波の横波を反射させるために、ホルダ（１３）の両端にそれぞれ設けた感度補償試験体（１５ａ、１５ｂ）と、上記被検管（１）を伝播する送受信信号のうち外面変位を伴う信号を選択的に吸収するための振動吸収部材（１７）と、加圧流体の流体圧によって甲乙一対の探触子群を構成する各探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ）を単独でそれぞれ被検管（１）の外表面に押し付けるための圧着手段（Ａ）と、甲探触子群を構成する偶数個の探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ）に前記特定の周波数の励振信号を送る励振信号発生部（１９）と、励振信号発生部（１９）から送られてくる前記特定の周波数の励振信号を１８０度位相制御する励振信号位相制御部（２１）と、励振信号位相制御部（２１）から送られてくる前記特定の周波数の信号にＰ／Ｃ時間（Ｃ：被検管を伝播する水平偏波の横波の速度（ｍ／ｓｅｃ）、Ｐ：甲乙一対の探触子群の間隔（ｍ））の遅延を与え、乙探触子群を構成する偶数個の探触子ユニット（２８ａ〜２８ｄ）に前記周波数の励振信号を送るための励振信号遅延制御部（２０）と、甲乙一対の探触子群をそれぞれ構成する偶数個の探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ）でそれぞれ受信した感度補償試験体（１５ａ、１５ｂ）からの少なくとも一方からの反射信号を参照して加圧流体圧を制御して圧着手段（Ａ）に送信する機能と、甲の探触子群で受信した信号と乙の探触子群で受信した信号とを加算して得られた前記周波数の受信信号に基づき、予め作成されている減肉評価用のデータベース（２５）を参照して被検管（１）に存在する減肉の評価を行い、表示部（２６）に表す機能を有する受信信号処理部（２２）とを有する管群減肉検査装置である。
【００１４】
請求項２記載の発明は、甲乙一対の探触子群を内包したホルダ（１３）は、分割可能に構成され、被検管（１）の任意の位置に取り付け自在であり、甲乙一対の探触子群を構成する各探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ）は、被検管（１）の外周線上の等間隔位置から同時かつ同位相で入射する水平偏波の横波を送信する振動素子（３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄ）をそれぞれ備えた請求項１に記載の管群減肉検査装置である。
【００１５】
請求項３記載の発明は、音響結合部材（３３ａ〜３３ｄ、３４ａ〜３４ｄ）は、甲乙一対の探触子群を構成する全ての探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ）の被検管（１）に接する側に設けられ、被検管（１）の表面凹凸状態に応じてなじみ易い材質に交換可能な構成であり、その音響インピーダンス値が探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ）を構成する振動素子（３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄ）および被検管（１）の音響インピーダンス値に近似している請求項１に記載の管群減肉検査装置である。
【００１６】
請求項４記載の発明は、振動吸収部材（１７）は、被検管（１）の外表面と直接接する弾性体（３５）を備え、分割可能な構成であり、被検管（１）の任意の位置に取り付け自在である請求項１に記載の管群減肉検査装置である。
【００１７】
請求項５記載の発明は、圧着手段（Ａ）は、圧力流体を生成する圧力流体発生部（２４）と、該圧力流体の圧力を受信信号処理部（２２）からの制御信号によって制御する流体圧制御部（２３）と、ホルダ（１３）内に設けたシリンダ（１１ａ〜１１ｄ、１２ａ〜１２ｄ）とを備え、該シリンダ（１１ａ〜１１ｄ、１２ａ〜１２ｄ）が振動素子（３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄ）を被検管（１）の表面へ押圧するピストンの機能を備えている請求項１に記載の管群減肉検査装置である。
【００１８】
請求項６記載の発明は、励振信号遅延制御部（２０）は、励振信号位相制御部（２１）から送られてくる励振信号にＰ／Ｃ時間（Ｃ：被検管（１）を伝播する水平偏波の横波の速度（ｍ／ｓｅｃ）、Ｐ：甲乙一対の探触子群の間隔（ｍ））の遅延を与えて乙探触子群を構成する探触子ユニット（２８ａ〜２８ｄ）に送り、受信信号処理部（２２）が、甲探触子群を構成する探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ）で受信した信号に前記Ｐ／Ｃ時間の遅延シフトして乙探触子群を構成する探触子ユニット（２８ａ〜２８ｄ）で受信した信号を加算する機能を有する請求項１に記載の管群減肉検査装置である。
【００１９】
請求項７記載の発明は、データベース（２５）は、特定の周波数における受信信号の振幅比をパラメータとした減肉径と深さの比率、および特定の周波数における受信信号の振幅と減肉位置をパラメータとする欠損率の相関関係とを示すデータを備えている請求項１に記載の管群減肉検査装置である。
【００２０】
請求項８記載の発明は、請求項１記載の管群減肉検査装置の甲乙一対の探触子群をそれぞれ構成する偶数個の探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ）から被検管（１）の軸芯方向に伝播する特定の周波数の水平偏波の横波をそれぞれ送信し、その反射波を甲探触子群の探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ）で受信し、該甲探触子群の探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ）で受信した信号と乙探触子群の探触子ユニット（２８ａ〜２８ｄ）のＰ／Ｃ時間（Ｃ：被検管（１）を伝播する水平偏波の横波の速度（ｍ／ｓｅｃ）、Ｐ：甲乙一対の探触子群の間隔（ｍ））の遅延信号を加算して得られた複数の周波数の受信信号から、予め作成されている減肉評価用のデータベース（２５）を参照して被検管（１）に存在する減肉の評価を行う管群減肉検査方法である。
【００２１】
請求項９記載の発明は、甲探触子群の探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ）からの送信信号を被検管（１）の減肉位置から反射して甲探触子群の探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ）で受信させ、甲探触子群の探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ）からの送信信号を乙探触子群の探触子ユニット（２８ａ〜２８ｄ）でＰ／Ｃ時間（Ｃ：被検管を伝播する水平偏波の横波の速度（ｍ／ｓｅｃ）、Ｐ：甲乙一対の探触子群の間隔（ｍ））だけ遅延させて受信させ、甲探触子群の探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ）で受信した被検管（１）の減肉位置から反射した信号に乙探触子群の探触子ユニット（２８ａ〜２８ｄ）で遅延させて受信された信号を加算して減肉位置からの高次モード波の振幅を１以下とし、最低次ねじれモード波の受信信号の振幅を２倍として、予め作成されている減肉評価用のデータベース（２５）を参照して被検管（１）の減肉の評価をする請求項８記載の管群減肉検査方法である。
【００２２】
請求項１０記載の発明は、甲乙一対の探触子群をそれぞれ構成する偶数個の探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ）から被検管（１）の軸芯方向に伝播する特定の周波数の水平偏波の横波をそれぞれ送信し、反射信号を参照する側の感度補償試験体（１５ｂ）からの反射波を探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ）で受信し、該反射波を参照して圧着手段（Ａ）による探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ）の被検管（１）方向への押付け流体圧を順次補正して探触子ユニット（２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ）で発生させ、被検管（１）に伝達させる送信信号の伝達効率を制御して、被検管（１）を伝播する送信信号の強度を互いに均一にする請求項８記載の管群減肉検査方法である。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１、８記載の発明によれば、本発明の管群減肉検査装置は、大規模な装置を使わなくても熱交換器管などの被検管１の減肉検査が短時間でできるようになった。また被検管１に発生する減肉を高精度で評価できるようになり、さらに、被検管１の任意の位置に取り付けた感度補償試験体１５ａ，１５ｂからの受信信号が得られるので、管端がない被検管１でも減肉検査できる。
【００２４】
請求項２、９に記載の発明によれば、分割可能なホルダ１３を被検管１の任意の位置に取り付け自在であるので、被検管１に管外からの取付が可能となり、取り付け時間が短縮でき、管の切断なども不要である。（もし分割していなければ管を切断して、一方をよけておいて管に差し込むことになる。）また、各分割ホルダ１３にそれぞれ設けられた甲探触子群と乙探触子群の被検管１への取付位置が被検管１の任意の位置に取り付け自在である。その上で、甲探触子群から送信される水平偏波の横波のうち、乙探触子群の方向に進む信号は位相制御され、かつＰ／Ｃ時間遅延して送信される乙探触子群からの送信信号と干渉を生じて相殺されるので甲探触子群から送信される水平偏波の横波は乙探触子群の方向の反対側（被検管１の甲探触子群から送信される方向の１８０度反対側の管軸方向）のみに伝播するので受信信号が探触子の左右どちらの方向からのものであるかを識別する必要がないので、左方向からのノイズと識別してノイズ処理するという容易でない処理を行う必要が無く、被検管１の減肉の検査精度が向上する。
【００２５】
請求項３記載の発明によれば、音響結合部材３３ａ〜３３ｄ、３４ａ〜３４ｄが甲乙一対の探触子群を構成する全ての探触子ユニット２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄの前面に位置する被検管１の外表面側に具備され、被検管１の表面凹凸状態に応じてなじみ易い材料のものと交換を可能としているので、探触子ユニット２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄの被検管１に対する接触状態が全ての探触子ユニット２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ間で同一とすることができ、また音響結合部材３３ａ〜３３ｄ、３４ａ〜３４ｄの音響インピーダンス値は探触子ユニット２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄを構成する振動素子３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄおよび被検管１の音響インピーダンス値に近似しているので探触子ユニット２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄから送信される電気機械変換された水平偏波の横波を効率良く被検管１に伝達できる。
【００２６】
請求項４記載の発明によれば、振動吸収部材１７は、分割可能な構成であるので被検管１の任意の位置に取り付け自在である。また、振動吸収部材１７に設けられる弾性体３５は被検管１の外面変位を伴いながら被検管１を伝播する高次モード信号を吸収・減衰させ、また被検管１の外面変位を伴わずに被検管１を伝播する最低次ねじれモード信号を、ほぼ減衰なく通過させるので受信信号のＳＮ比を従来より向上させる効果がある。
【００２７】
また、乙探触子群を構成する探触子ユニット２８ａ〜２８ｄで受信した信号をＰ／Ｃ時間分シフトして甲探触子群を構成する探触子ユニット２７ａ〜２７ｄで受信した信号と加算する受信信号処理部の機能は高次モード（最低時ねじれモード以外）の受信信号を相殺できるのでＳＮ比の高い検査結果を表示部に表すことができる作用がある。
【００２８】
請求項５、１０記載の発明によれば、圧着手段Ａにより被験管１の外表面への各探触子ユニット２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄを押し付けている流体圧（振動素子３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄの被験管１の外表面への押し付け強度）を制御することで感度補償試験体１５ａ、１５ｂからの反射信号レベルが同一となるので、各々の探触子ユニット２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄから送信される水平偏波の横波を被検管１に均一強度で伝達できる。
【００２９】
請求項６記載の発明によれば、甲探触子群から送信される水平偏波の横波のうち、乙探触子群の方向に進む信号は位相制御され、かつＰ／Ｃ時間遅延送信される乙探触子群からの送信信号と干渉を生じ相殺され、で甲探触子群から送信される水平偏波の横波は反乙探触子群の方向（１８０度反対側の方向）のみに伝播するので受信信号が探触子ユニット２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄの左右どちらの方向からのものであるかを識別する必要がない。そのため左方向からのノイズと識別してノイズ処理するという容易でない処理を行う必要が無く、被検管１の減肉の検査精度が向上する。
【００３０】
請求項７記載の発明によれば、データベース２５は特定の周波数における受信信号の振幅比をパラメータとした減肉径と深さの比率、および特定の周波数における受信信号の振幅と減肉位置をパラメータとする欠損率の相関関係とを示すので、受信信号処理部２２が、探触子ユニット２７ａ〜２７ｄおよび探触子ユニット２８ａ〜２８ｄを例えば、４０ＫＨｚと１２０ＫＨｚの特定周波数で励振することによって得られる受信信号を基にデータベース２５を参照して、被検管１の減肉評価を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の実施の形態に係わる管群減肉検査装置について図面を参照しながら説明する。  図１は本発明の実施の形態に係わる管群減肉検査装置の構成を示す図である。図２は図１の管群減肉検査装置の探触子群の詳細構成を示す図であり、図２（ａ）は甲探触子群の断面図であり、図２（ｂ）は乙探触子群の断面図である。また、図３は図１の管群減肉検査装置の振動吸収部材１７の構成を示す断面図である。
【００３２】
図１において、外径６０．５ｍｍ、肉厚３．９ｍｍの熱交換器管１は全長２０ｍにもおよぶため、短い管同士を突き合わせ溶接２で継ぎ足し、曲がり部５を有している。そして、熱交換器管１の両端には管寄せ３ａ、３ｂが隅肉溶接４ａ、４ｂによって取り付けられている。また、熱交換器管１には減肉６が存在している。
【００３３】
このような構造の熱交換器管１の外面に４個の探触子ユニット２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄで構成した甲探触子群と４個の探触子ユニット２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄで構成した乙探触子群を内包した２分割された帯状のホルダ１３が熱交換器管１の外周に巻かれてホルダ１３の端部同時が４本のボルト１４によって任意の位置に取り付けられている。
【００３４】
ホルダ１３内の前記各探触子ユニット２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ内にはそれぞれシリンダ１１ａ〜１１ｄ、１２ａ〜１２ｄを備えている。該シリンダ１１ａ〜１１ｄ、１２ａ〜１２ｄは、探触子ユニット２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄに組み込まれた振動素子３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄをそれぞれ被検管１の外表面へ押圧するピストンの機能を備えている。
【００３５】
そして、ホルダ１３の取付部の両側の熱交換器管１の外面には２分割された感度補償試験体１５ａと感度補償試験体１５ｂがそれぞれ４本のボルト１６ａ、ボルト１６ｂによって取り付けられている。
【００３６】
さらに、振動吸収部材１７が４本のボルト１８によって熱交換器管１の外面に取り付けられており、該振動吸収部材１７に内側で熱交換器管１の外面に接する位置に設けた弾性ゴム３５は、熱交換器管１の外面変位を伴いながら熱交換器管１を伝播する高次モード信号を吸収・減衰させ、また熱交換器管１の外面変位を伴わず熱交換器管１を伝播する最低次ねじれモード信号を、ほぼ減衰なく通過させる効果がある。なお、弾性ゴム３５はシリコーンを主原料とするゲル状素材から得られたものが好ましい。
【００３７】
励振信号発生部１９には甲探触子群を構成する４個の探触子ユニット２７ａ〜２７ｄが直接かつ並列に接続されているので４個の探触子ユニット２７ａ〜２７ｄを同時かつ同位相で励振させることができる。一方、乙探触子群を構成する４個の探触子ユニット２８ａ〜２８ｄは、それぞれが互いに並列に接続され、励振信号遅延制御部２０と励振信号位相制御部２１を介して励振信号発生部１９と接続している。前記励振信号遅延制御部２０と励振信号位相制御部２１は乙探触子群の４個の探触子ユニット２８ａ〜２８ｄに対して位相制御と遅延制御を加え、同時かつ同位相で励振をさせることができる。なお、乙探触子群を構成する探触子ユニット２８ａ〜２８ｄに極性が反転したものを採用すれば、励振信号位相制御部２１を省略しても同じ効果が得られる。
【００３８】
受信信号処理部２２は甲探触子群を構成する探触子ユニット２７ａ〜２７ｄのそれぞれが個別に受信した感度補償試験体１５ｂからの反射信号と、乙探触子群を構成する探触子ユニット２８ａ〜２８ｄのそれぞれが個別に受信した感度補償試験体１５ｂからの反射信号を受けて、加圧流体発生部２４で生成した空気圧を制御する信号を流体圧制御部２３に送るものである。
【００３９】
流体圧制御部２３は受信信号処理部２２から授かった各探触子ユニット２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ毎の制御信号によって加圧流体発生部２４からの空気圧を制御し、探触子ユニット２７ａ〜２７ｄに収まっているシリンダ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄおよび探触子ユニット２８ａ〜２８ｄに収まっているシリンダ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに送ることで探触子ユニット２７ａ〜２７ｄおよび探触子ユニット２８ａ〜２８ｄの熱交換器管１に対する圧着力をそれぞれ独立制御することができる。
【００４０】
さらに、受信信号処理部２２は甲探触子群を構成している探触子ユニット２７ａ〜２７ｄで受信した信号をＰ／Ｃ時間遅延シフトし、乙探触子群を構成している探触子ユニット２８ａ〜２８ｄで受信した信号と加算することができる。そのうえ、受信信号処理部２２は探触子ユニット２７ａ〜２７ｄおよび探触子ユニット２８ａ〜２８ｄを従来から管群減肉検査用に常用されている４０ＫＨｚと１２０ＫＨｚの周波数で励振することによって得られる受信信号を基にデータベース２５を参照して減肉評価を行う機能を有する。
【００４１】
表示部２６は、受信信号処理部２２における処理結果を表示するものであり、熱交換器管１の減肉の有無、減肉の位置、減肉の径と深さの比率や断面減肉率といった内容を表示する。
【００４２】
なお、探触子ユニット２７ａ〜２７ｄおよび探触子ユニット２８ａ〜２８ｄの数はそれぞれ４個に限定するものではなく、探触子ユニット２７ａ〜２７ｄと探触子ユニット２８ａ〜２８ｄでそれぞれ熱交換器管１の全周を覆うことが望ましい。従って、その数は探触子ユニット２７ａ〜２７ｄおよび探触子ユニット２８ａ〜２８ｄの幅や熱交換器管１の外径に応じて増減すればよい。また、励振周波数は４０ＫＨｚと１２０ＫＨｚの２種類に限定するものではなく低周波数とその２倍〜５倍の比率の高周波数のものが好ましい。
【００４３】
次に図２を参照し、甲探触子群および乙探触子群の構成を詳説する。  
ホルダ１３には探触子ユニット２７ａ〜２７ｄ内にシリンダ１１ａ〜１１ｄが付与され、その中に振動素子３１ａ〜３１ｄが収まっている。また、探触子ユニット２８ａ〜２８ｄ内にシリンダ１２ａ〜１２ｄ及び振動素子３２ａ〜３２ｄが収まっている。
【００４４】
図２に示す空間部に外部から空気が流入し（空気圧の場合）、それぞれのシリンダ１１ａ〜１１ｄ、１２ａ〜１２ｄと個々に被検管１の外表面方向の押圧力を調整する。各シリンダ１１ａ〜１１ｄ、１２ａ〜１２ｄの先端には振動素子３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄが埋め込まれており、さらに振動素子３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄと被検管１の外表面間には後述する箔状（０．２ｍｍ厚程度）の音響結合部材３３ａ〜３３ｄ、３４ａ〜３４ｄが置かれている。音響結合部材３３ａ〜３３ｄ、３４ａ〜３４ｄの役目は、平板状の振動素子３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄが管１の外表面と線接触になるのでそのなじみを改善して多少面接触に持っていくためのものである。
【００４５】
そして、シリンダ１１ａ〜１１ｄの外周にはシール材２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ、が備わっており、また、シリンダ１２ａ〜１２ｄの外周にはシール材３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄが備わっており、各シール材２９ａ〜２９ｄ、３０ａ〜３０ｄはそれぞれ流体圧制御部２３から探触子ユニット２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ内のシリンダ１１ａ〜１１ｄ、１２ａ〜１２ｄとケーシング間に送られてくる圧搾空気の被検管表面方向への漏洩を防止している。
【００４６】
そのためシリンダ１１ａ〜１１ｄ、１２ａ〜１２ｄはピストンの機能を有する。さらにシリンダ１１ａ〜１１ｄの前面（熱交換器管１に接する面）には熱交換器管１の音響インピーダンス値と振動素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの音響インピーダンス値に近似した音響インピーダンス値を有し、かつ延性を有する銀合金の音響結合部材３３ａ〜３３ｄが着脱可能に取り付けられており、また、シリンダ１２ａ〜１２ｄの前面には熱交換器管１の音響インピーダンス値と振動素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの音響インピーダンス値に近似した音響インピーダンス値を有し、かつ延性を有する銀合金の音響結合部材３４ａ〜３４ｄが着脱可能に取り付けられている。そのため、探触子ユニット２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄから送信される水平偏波の横波を効率よく熱交換器管１に伝達できる。
【００４７】
なお、音響結合部材３３ａ〜３３ｄ、３４ａ〜３４ｄは銀合金に限定するものではなく、音響インピーダンス値が振動素子３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄと熱交換器管１のそれに近似し、かつ振動素子３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄから熱交換器管１に送信する波の送信の安定化のために、熱交換器管１の表面凹凸になじみよい延性を有する材料が適しており（線接触では断続となる場合がある。）、例えば亜鉛、錫、銅、鉛を採用することも可能である。
【００４８】
次に、図４を参照し、熱交換器管１の減肉評価に用いるデータベース２５の構成を説明する。  
熱交換器管１の減肉６は受信信号の振幅レベルを基に断面欠損率（断面欠損率＝減肉断面積／熱交換器管健全部の断面積）で評価するのが一般的であり、欠損率が同一であっても検出された減肉６が浅くて径の大きい形態なのか、深くて径の小さい形態なのかの判断が難しい面がある。しかし、減肉６での反射率と励振周波数には相関関係があることから、これらをパラメータとしたデータベース２５を参照し、精度よく減肉評価するものである。
【００４９】
図４（ａ）は受信信号振幅比（振動素子３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄを４０ＫＨｚの周波数で励振した場合に得られる受信信号の振幅と振動素子３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄを１２０ＫＨｚの周波数で励振した場合に得られる受信信号の振幅の比）と減肉径と深さの比を表すデータベース２５、図４（ｂ）、図４（ｃ）は１２０ＫＨｚと４０ＫＨｚの周波数で振動素子３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄをそれぞれ励振した場合の受信信号振幅と減肉位置の関係から欠損率を求めるデータベース２５である。
【００５０】
次に、上記構成からなる熱交換器管１の管群の検査装置の動作を探触子ユニット（振動素子）圧着力補正フローと減肉検査フローに分けて図面を参照しながら説明する。  
図５は本発明の管群の検査装置による探触子ユニット（振動素子）圧着力補正フローを示している。  
ステップＳ１において、励振信号発生部１９は探触子ユニット２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄを励振する基本となる励振信号を発生する。励振信号の波形としてはサイン波、矩形波、三角波、ランプアップ波、ランプダウン波などのパルス波が発生可能であるが、熱交換器管１の減肉６の評価精度を重視する場合は狭帯域特性をもつサイン波の適用が望まれる。また周波数は、熱交換器管１を検査する長さや検出するべき減肉のサイズに応じて決めればよく、図１に示すような熱交換器管１の減肉検査に対しては例えば５０ＫＨｚ〜２００ＫＨｚの範囲で２種類の周波数を選択するが、探触子ユニット２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄの圧着力補正では、このうち、いずれか１種類の周波数の励振信号を甲探触子群を構成する探触子ユニット２７ａ〜２７ｄと励振信号位相制御部２１に送信する。
【００５１】
次に、ステップＳ２において、甲探触子群を構成する探触子ユニット２７ａ〜２７ｄに組み込まれた振動素子３１ａ〜３１ｄは分極軸と電界軸が直交していることから、厚みすべりの振動動作をするため、励振信号発生部１９から送られてきた励振信号（電気信号）を水平偏波の横波に変換する。
【００５２】
次に、ステップＳ３において、振動素子３１ａ〜３１ｄは音響インピーダンス値が探触子ユニット２７ａ〜２７ｄおよび熱交換器管１の音響インピーダンス値と近似し、かつ熱交換器管１の凹凸になじみ易い材料でできた各音響結合部材３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄを介して熱交換器管１と接しているため、振動素子３１ａ〜３１ｄで電気機械変換された水平偏波の横波を効率良く熱交換器管１に入射させる効果がある。
【００５３】
次に、ステップＳ４において、熱交換器管１を伝播した水平偏波の横波は感度補償試験体１５ｂ、突き合わせ溶接２、曲がり部５、減肉６、隅肉溶接４ｂで反射され探触子ユニット２７ａ〜２７ｄで受信される。なお、感度補償試験体１５ａ方向の信号は予め位置及び波形がわかっているので、その後の信号処理により消去できる（本ステップの説明では省略している。）。
【００５４】
次に、ステップＳ５において、探触子ユニット２７ａ〜２７ｄで受信された反射信号は音響結合部材３３ａ〜３３ｄを介して振動素子３１ａ〜３１ｄに伝わり音響電気変換される。ステップＳ６では、受信信号処理部２２は探触子ユニット２７ａ〜２７ｄから送られてくる受信信号のうち、探触子ユニット２７ａから送られてくる受信信号を選択する。そして、選択した受信信号の中から感度補償試験体１５ｂからの反射信号にゲートを設定し、振幅を検知して、この振幅が予め決めていた高さになるような制御信号を流体圧制御部２３へ送る。
【００５５】
なおゲートとは、特定の時間領域に発生する信号を取り出す手段であり、ゲートを設定するとは、実質的には既知である探触子ユニット２７ａ〜２７ｄ又は２８ａ〜２８ｄから感度補償試験体１５ａ又は１５ｂまでの距離と水平偏波の横波が熱交換器管１を伝播する速度をもとに感度補償試験体１５ａ又は１５ｂからの受信信号が得られる時間を計算し、その時間領域に発生する信号を取り出す手段を設定する事である。
【００５６】
次に、ステップＳ７において、流体圧制御部２３は受信信号処理部２２からの制御信号を受け、探触子ユニット２７ａのシリンダ１１ａに送る空気の圧力を補正する。その後、ステップＳ６に戻り、順次探触子ユニット２７ｂ〜２７ｄを切り替え、シリンダ１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに送る空気圧を順次補正するステップを繰り返す。
【００５７】
最終的に、感度補償試験体１５ｂからの受信信号の振幅が甲探触子群を構成する探触子ユニット２７ａ〜２７ｄで予め決めていた高さになっていることを確認し、甲探触子群を構成する探触子ユニット２７ａ〜２７ｄの圧着力補正ステップを終了する。  
なお、感度補償試験体１５ａからの反射信号は、送信信号が管１の右方向への信号を考慮するだけでよいために、本実施例では考慮する必要がない。
【００５８】
こうして探触子ユニット２７ａ〜２７ｄで発生させて熱交換器管１に伝達させる送信信号の伝達効率を制御して、熱交換器管１に伝播する送信信号の強度を均一にする。
【００５９】
次に、乙探触子群を構成する探触子ユニット２８ａ〜２８ｄの圧着力補正ステップを説明する。  ステップＳ８において、励振信号位相制御部２１で励振信号発生部１９からの励振信号を１８０度位相反転して励振信号遅延制御部２０に送る。次に、ステップＳ９において、位相制御された励振信号にＰ／Ｃ時間遅延を与えて乙探触子群を構成する探触子ユニット２８ａ〜２８ｄに送る。ここで、Ｃ：被検管を伝播する水平偏波の横波の速度（ｍ／ｓｅｃ）、Ｐ：甲乙一対の探触子群の間隔（ｍ）である。
【００６０】
次に、ステップＳ１０において、乙探触子群を構成する探触子ユニット２８ａ〜２８ｄに組み込まれた振動素子３２ａ〜３２ｄは分極軸と電界軸が直交していることから厚みすべりの振動動作をするため、励振信号遅延制御部２０から送られてきた励振信号（電気信号）を水平偏波の横波に変換する。
【００６１】
ステップＳ１１では、振動素子３２ａ〜３２ｄは音響インピーダンス値が探触子ユニット２８ａ〜２８ｄおよび熱交換器管１の音響インピーダンス値と近似し、かつ熱交換器管１の凹凸になじみ易い材料でできた音響結合部材３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄをそれぞれ介して熱交換器管１と接しているため振動素子３２ａ〜３２ｄで電気機械変換された水平偏波の横波を効率良く熱交換器管１に入射させる効果がある。
【００６２】
次にステップ１２以下の説明の前に、図７を参照して甲探触子群を構成する櫛型探触子ユニット２７ａ〜２７ｄから送信され、熱交換器管１の左方向に伝播する信号が乙探触子群を構成する探触子ユニット２８ａ〜２８ｄからの送信信号によって相殺され、右方向のみに伝播する作用を説明する。
【００６３】
図７（ａ）は甲探触子群を構成する探触子ユニット２７ａ〜２７ｄからの励信された送信信号が熱交換器管１を伝播して減肉６（探触子ユニット２７ａ〜２７ｄからＡ間隔（ｍ）離れた位置にある）で反射され、甲探触子群の探触子ユニット２７ａ〜２７ｄで受信される。また乙探触子群の探触子ユニット２８ａ〜２８ｄではＰ／Ｃ時間（Ｃ：熱交換器管１を伝播する水平偏波の横波の速度（ｍ／ｓｅｃ）、Ｐ：甲乙一対の探触子群の間隔（ｍ））の遅延後に受信される。
【００６４】
なお、このとき乙探触子群からの送信信号は、甲探触子群からの送信信号に対して位相と遅延を与えているので甲探触子群から熱交換器管１に入射される送信信号のうちで、図示左方向に伝播する送信信号は乙探触子群からの送信信号によって相殺される。従って
熱交換器管１には図示右方向のみに送信信号が伝播するので甲探触子群の探触子ユニット２７ａ〜２７ｄが受信した信号の方向性は識別する必要がない。
【００６５】
また、甲乙一対の探触子群を構成する探触子ユニット２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄからの励信された送信信号には分散特性を利用したＳＮの向上効果がある。すなわち、送受信信号には無限のモード波が混在するが、最低次ねじれモード波は唯一分散性がなく、減肉位置の評価の障害となるその他の高次モードは全て分散性を有するのでこの特性を利用してＳＮ比の向上を実現できる。
【００６６】
図７（ｂ）には基本的には甲探触子群の探触子ユニット２７ａ〜２７ｄからの送信信号が減肉６で反射して、（Ａ／Ｃ）＋（Ａ／Ｃ）＝２（Ａ／Ｃ）時間後に甲探触子群の探触子ユニット２７ａ〜２７ｄで受信され、乙探触子群の探触子ユニット２８ａ〜２８ｄでは（Ａ／Ｃ）＋（Ａ／Ｃ）＋（Ｐ／Ｃ）時間後に受信される。  
なお、ここでＣは熱交換器管１を伝播する送受信信号の音速である。
【００６７】
ここで種々のモード波の音速を考慮した減肉６からの反射波の受信信号について説明する。  
Ｃ１は最低次ねじれモード波の音速、Ｃ２は最低次ねじれモード波より速い高次モード波の音速、Ｃ３は最低次ねじれモード波より遅い高次モード波の音速とする。  
甲探触子群の探触子ユニット２７ａ〜２７ｄが受信する減肉６からの反射信号は最低次ねじれモード波の場合は２（Ａ／Ｃ１）時間後に受信され、最低次ねじれモード波より速い高次モード波の場合は２（Ａ／Ｃ２）時間後に受信され、最低次ねじれモード波より遅い高次モード波の場合は２（Ａ／Ｃ３）時間後に受信される。
【００６８】
また、乙探触子群の探触子ユニット２８ａ〜２８ｄが受信する減肉６からの反射信号は最低次ねじれモード波の場合は、２（Ａ／Ｃ１）＋（Ｐ／Ｃ１）時間後に受信され、最低次ねじれモード波より速い高次モード波の場合は２（Ａ／Ｃ２）＋（Ｐ／Ｃ２）時間後、最低次ねじれモード波より遅い高次モード波の場合は２（Ａ／Ｃ３）＋（Ｐ／Ｃ３）時間後にそれぞれ受信される。従って△ｔ２’＜△ｔ２”、△ｔ３’＜△ｔ３”の関係が成立する。
【００６９】
ここで
△ｔ２’＝２（Ａ／Ｃ１）−２（Ａ／Ｃ２）
△ｔ２”＝２（Ａ／Ｃ１）＋（Ｐ／Ｃ１）−｛２（Ａ／Ｃ２）＋（Ｐ／Ｃ２）｝
△ｔ３’＝２（Ａ／Ｃ３）−２（Ａ／Ｃ１）
△ｔ３”＝２（Ａ／Ｃ３）＋（Ｐ／Ｃ３）−｛２（Ａ／Ｃ１）＋（Ｐ／Ｃ１）｝
△ｔ２”＝２（Ａ／Ｃ１）＋（Ｐ／Ｃ１）−｛２（Ａ／Ｃ２）＋（Ｐ／Ｃ２）｝
【００７０】
このため、甲探触子群を構成する探触子ユニット２７ａ〜２７ｄで受信した信号を△ｔ（Ｐ／Ｃ１）時間シフトして乙探触子群を構成する探触子ユニット２８ａ〜２８ｄによって受信した信号を加算すれば、減肉６からの最低次ねじれモード波の受信信号の振幅は２倍になり、その他の高次モード波の振幅は１倍以下に減少するのでＳＮ比の向上が実現できる。
【００７１】
図５に戻り、ステップ１２以下の説明をする。  
ステップＳ１２において、熱交換器管１を伝播した水平偏波の横波は感度補償試験体１５ｂ、突き合わせ溶接２、曲がり部５、減肉６、隅肉溶接４ｂで反射され探触子ユニット２８ａ〜２８ｄで受信される。ここで、感度補償試験体１５ａからの反射信号が受信されていないことを確認することで、甲探触子群を構成する探触子ユニット２７ａ〜２７ｄの送信信号が図７の紙面上で左方向に伝播していないことが確認できる。
【００７２】
ステップＳ１３においては、探触子ユニット２８ａ〜２８ｄで受信された反射信号は音響結合部材３４ａ〜３４ｄを介して振動素子３２ａ〜３２ｄに伝わり音響電気変換される。
【００７３】
次に、ステップＳ１４において、受信信号処理部２２は探触子ユニット２８ａ〜２８ｄから送られてくる受信信号のうち、探触子ユニット２８ａから送られてくる受信信号を選択する。そして、選択した受信信号の中から感度補償試験体１５ｂからの反射信号にゲートを設定し、振幅を検知して、この振幅が予め決めていた高さになるような制御信号を流体圧制御部２３へ送る。
【００７４】
次に、ステップＳ１５において、流体圧制御部２３は受信信号処理部２２からの制御信号を受け、探触子ユニット２８ａのシリンダ１２ａに送る空気の圧力を補正する。その後はステップＳ１４に戻り、順次、探触子ユニット２８ｂ〜２８ｄを切り替え、シリンダ１２ｂ〜１２ｄに送る空気圧の補正するステップを繰り返す。
【００７５】
最終的に、感度補償試験体１５ｂからの受信信号の振幅が乙探触子群を構成する探触子ユニット２８ａ〜２８ｄで予め決めていた高さになっていること確認し、乙探触子群を構成する探触子ユニット２８ａ〜２８ｄの圧着力補正ステップを終了し、ステップＳ１６で上記振動素子３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄの管１への圧着力補正が終了したので、感度補償試験体１５ａ、１５ｂを管１から取り外す。
【００７６】
こうして探触子ユニット２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄを押付けている空気圧を制御することで、探触子ユニット２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄで発生させて熱交換器管１に伝達させる送信信号の伝達効率を制御して、熱交換器管１に伝播する送信信号の強度を均一にする。
【００７７】
以下に、減肉検査フローについて図６を参照しながら説明する。  
減肉検査は２種類の周波数の励振信号で甲探触子群を構成する探触子ユニット２７ａ〜２７ｄと乙探触子群を構成する探触子ユニット２８ａ〜２８ｄを励振して得られた受信信号から減肉評価を行うものである。
【００７８】
先ずステップＳ１０１において、励振信号発生部１９で１２０ＫＨｚの励振信号を発生し甲探触子群を構成する探触子ユニット２７ａ〜２７ｄと励振信号位相制御部２１に送られる。
【００７９】
ステップＳ２〜ステップＳ５およびステップＳ８〜ステップＳ１３は探触子ユニット圧着力補正フローと同じ動作である。  
次いでステップＳ１０２において、受信信号処理部２２は甲探触子群を構成する探触子ユニット２７ａ〜２７ｄで受信した信号を加算合成する。また、ステップＳ１０３において、受信信号処理部２２は乙探触子群を構成する探触子ユニット２８ａ〜２８ｄで受信した信号を加算合成する。
【００８０】
次に、ステップＳ１０４において、受信信号処理部２２では加算合成された受信信号にＰ／Ｃ時間遅延シフトを加える。ここで、Ｃ：被検管を伝播する水平偏波の横波の速度（ｍ／ｓｅｃ）、Ｐ：甲乙一対の探触子群の間隔（ｍ）である。
【００８１】
ステップＳ１０５では、受信信号処理部２２でステップ１０２で得られた信号とステップＳ１０４で得られた信号を加算合計することで周波数に関する分散性をもたない有用な最低次ねじれモード信号が干渉・増幅され、さらに周波数に関する分散性をもつ無用な高次モード信号（最低次ねじれモード信号以外の信号）が干渉・減衰するのでＳＮ比の向上効果が生じる。
【００８２】
次に、ステップＳ２０１において励振信号発生部１９で４０ＫＨｚの励振信号を発生し、甲探触子群を構成する探触子ユニット２７ａ〜２７ｄと励振信号位相制御部２１に送られる。  
ステップＳ２〜ステップＳ５およびステップＳ８〜ステップＳ１３は探触子ユニット圧着力補正フローと同じ動作である。
【００８３】
次にステップＳ２０２において、受信信号処理部２２は甲探触子群を構成する探触子ユニット２７ａ〜２７ｄで受信した信号を加算合成する。  
さらにステップＳ２０３では受信信号処理部２２は乙探触子群を構成する探触子ユニット２８ａ〜２８ｄで受信した信号を加算合成する。
【００８４】
また、ステップＳ２０４において、受信信号処理部２２は加算合成された受信信号にＰ／Ｃ時間遅延シフトを加える。ここで、Ｃ：被検管を伝播する水平偏波の横波の速度（ｍ／ｓｅｃ）、Ｐ：甲乙一対の探触子群の間隔（ｍ）である。
【００８５】
次に、ステップＳ２０５では、受信信号処理部２２はステップ２０２で得られた信号とステップＳ２０４で得られた信号を加算合計することで周波数に関する分散性をもたない有用な最低次ねじれモード信号は干渉・増幅され、また、周波数に関する分散性をもつ無用な高次モード信号（最低次ねじれモード信号以外の信号）は干渉・減衰するのでＳＮ比の向上効果が生じる。
【００８６】
また、ステップＳ３０１において受信信号処理部２２でデータベース２５を参照し、ステップＳ１０５とステップＳ２０５で得られた信号から熱交換器管に存在する減肉６の位置、径、深さ、欠損率を評価する。ついでステップＳ３０２において、表示部２６で受信信号処理部２２からの情報で評価結果を表示する。
【００８７】
上記の例では、ボイラの熱交換器管の減肉６の検査について説明したが、本発明の管群減肉検査装置は被検体の材質や形状によって適用が制限されるものではなく、長さ数キロにもおよぶパイプラインなどを数十メートル単位で区切り順次検査する場合でも、広く適用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
原子力発電のサポート的運用に移行しつつある火力発電設備は停止時間が長期化し、ボイラの伝熱管内に発生する孔食の問題が顕在化しつつあるので、本発明は産業上の利用可能性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施例に係わる管群減肉検査装置の構成を示す図である。
【図２】図１の管群減肉検査装置の探触子ユニットの詳細構成を示す図であり、図２（ａ）は甲探触子群の断面図、図２（ｂ）は乙探触子群の断面図である。
【図３】図１の管群減肉検査装置の振動吸収部材の構成を示す断面図である。
【図４】図１の管群減肉検査装置のデータベースに記憶してある減肉評価曲線の一例を示し、図４（ａ）は受信信号振幅比と減肉径と深さの比の相関を、図４（ｂ）は励振周波数１２０ＫＨｚにおける受信信号振幅と減肉位置から欠損率を評価する図、図４（ｃ）は励振周波数４０ＫＨｚにおける受信信号振幅と減肉位置から欠損率を評価する図である。
【図５】図１の管群減肉検査装置の圧着力を補正するフローを示す図である。
【図６】図１の管群減肉検査装置でボイラの熱交換器管の減肉検査を行うフローを示す図である。
【図７】図１の管群減肉検査装置の甲探触子群を構成する探触子から送信され熱交換器管の左右に伝播する信号のうち一方向に伝播する信号がる乙探触子群を構成する探触子が送信する信号によって相殺される作用を説明する図である。
【図８】従来の超音波探傷装置に関する説明図である。
【図９】従来の超音波探傷装置に関するデータの概念を推察した図である。
【符号の説明】
【００９０】
１  熱交換器管              ２  突き合わせ溶接
３ａ，３ｂ  管寄せ          ４ａ，４ｂ  隅肉溶接    
５  曲がり部                ６  減肉部
１１ａ〜１１ｄ、１２ａ〜１２ｄ  シリンダ
１３  ホルダ                １４、１６ａ、１６ｂ、１８  ボルト
１５ａ，１５ｂ  感度補償試験体
１７  振動吸収部材          １９  励振信号発生部
２０  励振信号遅延制御部    ２１  励振信号位相制御部    
２２  受信信号処理部        ２３  流体圧制御部
２４  加圧流体発生部        ２５  データベース
２６  表示部  
２７ａ〜２７ｄ  甲探触子群を構成する探触子ユニット    
２８ａ〜２８ｄ  乙探触子群を構成する探触子ユニット
２９ａ〜２９ｄ、３０ａ〜３０ｄ  シール材
３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄ  振動素子    
３３ａ〜３３ｄ、３４ａ〜３４ｄ  音響結合部材
３５  弾性ゴム
【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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