(57)【要約】【課題】被検体のきずの深さや被検体の厚さに拘わらず、きずを高精度で評価できる超音波検査装置を提供する。【解決手段】被検体の表面に対して斜方向に超音波を射出すると共に、該超音波が被検体のきずの先端部から反射された端部エコーＦを受信する送受信センサ部１０と、送受信センサ部１９から射出された超音波が被検体の底面で反射された底面エコーＢを受信する受信センサ部２０と、送受信センサ部１０からの信号中に端部エコーＦを表す波形が出現してから受信センサ部２０からの信号中に底面エコーＢを表す波形が出現するまでの時間に基づいてきずの深さを算出する処理装置３０とを備えている。【選択図】      図１
2004177313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の表面に対して斜方向に超音波を射出すると共に、該超音波が前記被検体のきずの先端部から反射された端部エコーを受信する送受信センサ部と、
前記送受信センサ部から射出された超音波が前記被検体の底面で反射された底面エコーを受信する受信センサ部と、
前記送受信センサ部からの信号中に前記端部エコーを表す波形が出現してから前記受信センサ部からの信号中に前記底面エコーを表す波形が出現するまでの時間に基づいてきずの深さを算出する処理装置と
を備えた超音波検査装置。
【請求項２】
前記送受信センサ部及び前記受信センサ部は、回転可能な柱状体の周面に、該柱状体の軸方向に所定距離をおいて配置され、以て、プローブが形成されている請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項３】
前記送受信センサ部は、前記柱状体の周方向に複数の送受信センサが配置された送受信センサアレイを備え、前記受信センサ部は、前記柱状体の周方向に複数の受信センサが配置された受信センサアレイを備える請求項２に記載の超音波検査装置。
【請求項４】
前記受信センサアレイを構成する受信センサの数は、前記送受信センサアレイを構成する送受信センサの数より少ない請求項３に記載の超音波検査装置。
【請求項５】
前記送受信センサ部から射出された超音波が前記被検体の内表面で反射された内表面エコーを受信する内表面受信センサ部を更に備え、
前記処理装置は、前記送受信センサ部からの信号中に前記端部エコーを表す波形が出現してから前記受信センサ部からの信号中に前記底面エコーを表す波形が出現するまでの時間に基づいて算出されたきずの深さを、前記内表面受信センサ部からの信号に基づいて補正する請求項１に記載の超音波検査装置。
【請求項６】
前記送受信センサ部、前記内表面受信センサ部及び前記受信センサ部は、回転可能な柱状体の周面に、該柱状体の軸方向に所定距離をおいてそれぞれ配置され、以て、プローブが形成されている請求項５に記載の超音波検査装置。
【請求項７】
前記送受信センサ部は、前記柱状体の周方向に複数の送受信センサが配置された送受信センサアレイを備え、前記受信センサ部は、前記柱状体の周方向に複数の受信センサが配置された受信センサアレイを備え、前記内表面受信センサ部は、前記柱状体の周方向に複数の内表面受信センサが配置された内表面受信センサアレイを備える請求項６に記載の超音波検査装置。
【請求項８】
前記受信センサアレイを構成する受信センサの数及び前記内表面受信センサアレイを構成する内表面受信センサの数の少なくとも１つは、前記送受信センサアレイを構成する送受信センサの数より少ない請求項７に記載の超音波検査装置。
【請求項９】
前記受信センサアレイ及び前記内表面受信センサアレイは一体に構成されている請求項５乃至８の何れか１項に記載の超音波検査装置。
【請求項１０】
前記被検体の表面に対して垂直方向に超音波を射出し、該射出した超音波が前記被検体から反射された垂直エコーを受信する垂直送受信センサ部を更に備え、
前記処理装置は、前記送受信センサ部からの信号中に前記端部エコーを表す波形が出現してから前記受信センサ部からの信号中に前記底面エコーを表す波形が出現するまでの時間に基づいて算出されたきずの深さを、前記内表面受信センサ部からの信号及び前記垂直送受信センサ部からの信号に基づいて補正する請求項５に記載の超音波検査装置。
【請求項１１】
前記送受信センサ部、前記内表面受信センサ部、前記受信センサ部及び前記垂直送受信センサ部は、回転可能な柱状体の周面に、該柱状体の軸方向に所定距離をおいてそれぞれ配置され、以て、プローブが形成されている請求項１０に記載の超音波検査装置。
【請求項１２】
前記送受信センサ部は、前記柱状体の周方向に複数の送受信センサが配置された送受信センサアレイを備え、前記受信センサ部及び前記内表面受信センサ部は、前記柱状体の周方向に複数の受信センサ及び複数の内表面受信センサが一体化された複数の複合受信センサが配置された複合受信センサアレイを備え、前記垂直送受信センサ部は、前記柱状体の周方向に複数の垂直送受信センサが配置された垂直送受信センサアレイを備える請求項１１に記載の超音波検査装置。
【請求項１３】
前記複合受信センサアレイを構成する複合受信センサの数及び前記垂直送受信センサアレイを構成する垂直送受信センサの数の少なくとも１つは、前記送受信センサアレイを構成する送受信センサの数より少ない請求項１２に記載の超音波検査装置。
【請求項１４】
被検体の表面に対して斜方向に超音波を射出すると共に、該超音波が前記被検体のきずの根本部及び前記被検体の外部に付着した付着物により反射されたコーナーエコーを受信する送受信センサ部と、
前記送受信センサ部から射出された超音波が前記被検体の底面で反射された底面エコーを受信する受信センサ部と、
前記受信センサ部からの信号中に前記底面エコーを表す波形が出現してから前記送受信センサ部からの信号中に前記コーナーエコーを表す波形が出現するまでの時間に基づいて前記被検体のきずに起因するエコーであるか前記付着物に起因する疑似エコーであるかを識別する処理装置と
を備えた超音波検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波検査装置に関し、特に被検体のきずの深さの評価精度を向上させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プラントの配管といった被検体のきずを検出する超音波検査装置が知られている。この超音波検査装置を用いた超音波検査（ＵＴ）できずの深さを評価する方法として、端部エコー法やＴＯＦＤ（Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法が知られている。端部エコー法は、被検体表面に対して斜角方向のエコーを検出する斜角センサを用いて、きずの先端部からのエコーの位置によってきずの深さを推定する。しかし、斜角センサでは被検体表面位置が得られないので、被検体の形状に変化があると精度が落ちる。
【０００３】
一方、ＴＯＦＤ法では、被検体表面の反射波と、きず先端部からの回折波の位置関係によりきずの深さを推定する方法が知られている（特許文献１参照）。図１８は、ＴＯＦＤ法の原理を説明するための図である。ＴＯＦＤ法では、送信プローブ１００と受信プローブ２００とが一定の間隔で対向配置され、送信プローブ１００から射出された超音波に対する複数種類のエコーが受信プローブ２００で検出され、この検出結果に基づいてきずの深さが計測される。より具体的には、受信プローブ２００から得られる、被検体の表面を伝搬する表面波に対応する表面伝搬信号Ｓ、被検体の底面で反射する底面反射波に対応する底面反射信号Ｂ、及びきずの先端部から発生する回折波に対応するきず上端部反射信号Ｆの伝搬時間の差からきずの深さが計測される。
【０００４】
図１９（Ａ）は、被検体が健全な場合の受信プローブ２００から得られる信号である。この場合、表面伝搬信号Ｓと底面反射信号Ｂとが路程差の時間間隔をもって出現する。図１９（Ｂ）は、被検体にきずが存在する場合の受信プローブ２００から得られる信号である。この場合、表面伝搬信号Ｓから時間Δｔｓが経過した後にきずの上端部反射信号Ｆが出現し、このきず上端部反射信号Ｆから時間Δｔの後に底面反射信号Ｂが出現する。ＴＯＦＤ法では、この時間Δｔを計測することによりきずの深さが推定される。
また、管長の長い管の超音波非破壊検査装置が特許第３１８６８１０号公報に記載されている（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
平成１１年特許願  第２１７５４６号公報
【特許文献２】
特許第３１８６８１０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したＴＯＦＤ法では、きずが浅い場合や被検体の厚さが薄い場合は、底面反射波ときずの端部から発生する回折波とが近接するので分離が困難になり、きずの深さの評価精度が落ちる。また、回折波の検出性能を上げるためには、超音波の通過領域を狭くする必要があるため高速探傷が困難である。
【０００７】
本発明は、上記のような問題を解消するためになされたもので、その目的は、被検体のきずの深さや被検体の厚さに拘わらず、きずを高精度で評価できる超音波検査装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態］で使用する番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００９】
本発明の第１の態様に係る超音波検査装置は、上記目的を達成するために、被検体の表面に対して斜方向に超音波を射出すると共に、該超音波が被検体のきずの先端部から反射された端部エコー（Ｆ）を受信する送受信センサ部（１０）と、送受信センサ部（１９）から射出された超音波が被検体の底面で反射された底面エコー（Ｂ）を受信する受信センサ部（２０）と、送受信センサ部（１０）からの信号中に端部エコー（Ｆ）を表す波形が出現してから受信センサ部（２０）からの信号中に底面エコー（Ｂ）を表す波形が出現するまでの時間に基づいてきずの深さを算出する処理装置（３０）とを備えている。
【００１０】
この第１の態様に係る超音波検査装置によれば、きずの端部で発生された回折波である端部エコー（Ｆ）を表す波形を送受信センサ（１０）から取得し、底面反射波である底面エコー（Ｂ）を表す波形を受信センサ（２０）から取得するので、底面反射波ときずの端部から発生する回折波とは分離して得られる。従って、きずが浅い場合や被検体の厚さが薄い場合に、底面反射波ときずの端部から発生する回折波とが近接することにより分離が困難になるという問題は生じない。従って、被検体のきずの深さが浅く、また、被検体の厚さが薄くても高い評価精度を得ることができる。
【００１１】
この第１の態様に係る超音波検査装置において、送受信センサ部（１０）及び受信センサ部（２０）を、回転可能な柱状体（４０）の周面に、該柱状体（４０）の軸方向に所定距離をおいて配置し、以て、プローブを形成できる。この構成によれば、管を被検体とする超音波検査を行うことができる。即ち、管の内部にプローブを挿入して回転させることにより管の全周の検査を行うことができ、更に、プローブを管の長手方向に移動させることにより、管全体の超音波検査を行うことができる。
【００１２】
また、この第１の態様に係る超音波検査装置において、送受信センサ部（１０）を、柱状体（４０）の周方向に複数の送受信センサが配置された送受信センサアレイ（１１）から構成し、受信センサ部（２０）を、柱状体（４０）の周方向に複数の受信センサが配置された受信センサアレイ（２１）から構成することができる。この構成によれば、送受信センサアレイ（１１）を構成する複数の送受信センサと受信センサアレイ（２１）を構成する複数の受信センサとにより、被検体の複数の位置を同時または電子的に切り替えて超音波検査できるので、高速な探傷が可能になる。
【００１３】
また、この第１の態様に係る超音波検査装置において、受信センサアレイ（２１）を構成する受信センサの数は、送受信センサアレイ（１１）を構成する送受信センサの数より少なくなるように構成できる。この構成によれば、プローブから引き出す信号線を減らすことができるので、プローブの構造を簡単且つ小型にすることができる。
【００１４】
また、この第１の態様に係る超音波検査装置において、送受信センサ部１０）から射出された超音波が被検体の内表面で反射された内表面エコーを受信する内表面受信センサ部（５０）、を更に備え、処理装置（３０）は、送受信センサ部（１０）からの信号中に端部エコー（Ｆ）を表す波形が出現してから受信センサ部（２０）からの信号中に底面エコー（Ｂ）を表す波形が出現するまでの時間に基づいて算出されたきずの深さを、内表面受信センサ部（５０）からの信号に基づいて補正するように構成できる。
【００１５】
この構成によれば、例えば水が満たされた管を超音波検査する水浸型として使用する場合に、管の径が変化したり曲がり部分が出現するといった形状が変化すると、送受信センサ部（１０）から被検体に入射する超音波の入射角が変化してきずの深さの計算に誤差が生じる。このような場合に、管の内表面からの反射波に基づいて内表面受信センサ部（５０）からの信号により被検体の変形を推定できるので、これを用いて受信センサ部（２０）から得られる信号を補正することにより、被検体の形状変化による検査精度の低下を防止できる。
【００１６】
この場合、送受信センサ部（１０）、内表面受信センサ部（５０）及び受信センサ部（２０）を、回転可能な柱状体の周面に、該柱状体の軸方向に所定距離をおいてそれぞれ配置することによりプローブが形成されるように構成できる。この構成によれば、管を被検体とする超音波検査を行うことができる。即ち、管の内部にプローブを挿入して回転させることにより管の全周の検査を行うことができ、更に、プローブを管の長手方向に移動させることにより、管全体の超音波検査を行うことができる。
【００１７】
また、送受信センサ部（１０）を、柱状体（４０）の周方向に複数の送受信センサが配置された送受信センサアレイ（１１）から構成し、受信センサ部（２０）を、柱状体（４０）の周方向に複数の受信センサが配置された受信センサアレイ（２１）から構成し、内表面受信センサ部（５０）を、柱状体（４０）の周方向に複数の内表面受信センサが配置された内表面受信センサアレイ（５１）から構成することができる。この構成によれば、被検体の複数の位置を同時に超音波検査できるので、高速な探傷が可能になる。
【００１８】
また、受信センサアレイ（２１）を構成する受信センサの数及び内表面受信センサアレイ（５１）を構成する内表面受信センサの数の少なくとも１つは、送受信センサアレイ（１１）を構成する送受信センサの数より少なくなるように構成できる。この構成によれば、プローブの構造を簡単且つ小型にすることができる。
【００１９】
また、受信センサアレイ（２１）及び内表面受信センサアレイ（５１）は一体に構成できる。この構成によれば、プローブの構造を、更に簡単且つ小型にすることができる。
【００２０】
また、この第１の態様に係る超音波検査装置は、被検体の表面に対して垂直方向に超音波を射出し、該射出した超音波が被検体から反射された垂直エコーを受信する垂直送受信センサ部（７０）、を更に備え、処理装置（３０）は、送受信センサ部（１０）からの信号中に端部エコー（Ｆ）を表す波形が出現してから受信センサ部（２０）からの信号中に底面エコー（Ｂ）を表す波形が出現するまでの時間に基づいて算出されたきずの深さを、内表面受信センサ部（５０）からの信号及び垂直送受信センサ部（７０）からの信号に基づいて補正するように構成できる。
【００２１】
この構成によれば、被検体の底面の外側に金属性の付着物が付着することにより底面エコー（Ｂ）が小さくなっても、垂直送受信センサ部（７０）から得られる信号に基づいて被検体の肉厚を検出し、この検出結果に基づいて底面エコー（Ｂ）を表す波形が存在する位置を知ることができるので、きずの深さを正確に算出できる。
【００２２】
この場合、送受信センサ部（１０）、内表面受信センサ部（５０）、受信センサ部（２０）及び垂直送受信センサ部（７０）は、回転可能な柱状体の周面に、該柱状体の軸方向に所定距離をおいてそれぞれ配置し、以て、プローブを形成するように構成できる。この構成によれば、管を被検体とする超音波検査を行うことができる。即ち、管の内部にプローブを挿入して回転させることにより管の全周の検査を行うことができ、更に、プローブを管の長手方向に移動させることにより、管全体の超音波検査を行うことができる。
【００２３】
また、送受信センサ部（１０）を、柱状体（４０）の周方向に複数の送受信センサが配置された送受信センサアレイ（１１）から構成し、受信センサ部（２０）及び内表面受信センサ部（５０）を、柱状体（４０）の周方向に複数の受信センサ及び複数の内表面受信センサが一体化された複数の複合受信センサが配置された複合受信センサアレイ（６１）から構成し、垂直送受信センサ部（７０）を、柱状体（４０）の周方向に複数の垂直送受信センサが配置された垂直送受信センサアレイ（７１）から構成することができる。この構成によれば、送受信センサアレイ（１１）を構成する複数の送受信センサ、複合受信センサアレイ（７１）を構成する複数の複合受信センサ及び垂直送受信センサアレイ（７１）を構成する複数の垂直送受信センサにより、被検体の複数の位置を同時または電子的に切り替えて超音波検査できるので、高速且つ正確な探傷が可能になる。
【００２４】
また、複合受信センサアレイ（６１）を構成する複合受信センサの数及び垂直送受信センサアレイ（７１）を構成する垂直送受信センサの数の少なくとも１つは、送受信センサアレイ（１１）を構成する送受信センサの数より少なくなるように構成できる。この構成によれば、プローブから引き出す信号線を減らすことができるので、プローブの構造を簡単且つ小型にすることができる。
【００２５】
また、本発明の第２の態様に係る超音波検査装置は、被検体の表面に対して斜方向に超音波を射出すると共に、該超音波が被検体のきずの根本部及び被検体の外部に付着した付着物により反射されたコーナーエコー（Ｃ）を受信する送受信センサ部（１０）と、送受信センサ部（１０）から射出された超音波が被検体の底面で反射された底面エコーを受信する受信センサ部（２０）と、受信センサ部（２０）からの信号中に底面エコー（Ｂ）を表す波形が出現してから送受信センサ部（１０）からの信号中にコーナーエコー（Ｃ）を表す波形が出現するまでの時間に基づいて被検体のきずに起因するエコーであるか付着物に起因する疑似エコーであるかを識別する処理装置（３０）、とを備えている。
【００２６】
この構成によれば、被検体のきずに起因するエコーであるか被検体に付着した付着物からのエコーであるかを識別できるので、付着物に起因するエコーを被検体のきずに起因するエコーであると誤認識することがない。その結果、超音波検査の精度を向上させることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では、従来の技術の欄で説明したものと同一又は相当部分には、従来の技術の欄で使用した符号と同じ符号を用いて説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る超音波検査装置は、図１に示すように、送受信センサ１０、受信センサ２０及び処理装置３０から構成されている。送受信センサ１０と受信センサ２０とは、送受信センサ１０から射出された超音波が被検体の底面で反射されて受信センサ２０に入力される距離に配置されている。
【００２９】
送受信センサ１０は、被検体の表面に対して斜方向に超音波パルスを射出する。また、この送受信センサ１０は、射出した超音波が被検体のきずの先端部で発生する回折波である端部エコーＦ、及び被検体のきずの根本部で反射されたコーナーエコーＣを受信する。この送受信センサ１０で受信された端部エコーＦ及びコーナーエコーＣを表す波形が含まれる信号は、処理装置３０に送られる。
【００３０】
受信センサ２０は、送受信センサ１０から射出された超音波が被検体の底面で反射された底面エコーＢを受信する。この受信センサ２０で受信された底面エコーＢを表す波形が含まれる信号は、処理装置３０に送られる。
【００３１】
図２は、送受信センサ１０から出力される信号及び受信センサ２０から出力される信号を示している。送受信センサ１０からの信号には、送受信センサ１０から超音波が射出されてから「Ｔ１−Ｔ２」時間が経過した時に端部エコーＦを表す波形が出現し、その後、時間Ｔ２が経過した時にコーナーエコーＣを表す波形が出現する。一方、受信センサ２０からの信号には、送受信センサ１０から超音波が射出されてから時間Ｔ１が経過した時に底面エコーＢを表す波形が出現する。
【００３２】
処理装置３０は、送受信センサ１０からの信号に含まれる端部エコーＦを表す波形から受信センサ２０からの信号に含まれる底面エコーＢを表す波形までの時間Ｔ２を算出し、この時間Ｔ２に基づいて被検体のきずの深さを推定する。
【００３３】
この実施の形態１に係る超音波検査装置によれば、きずの端部で発生された回折波である端部エコーＦを表す波形を送受信センサ１０から取得し、底面反射波である底面エコーＢを表す波形を受信センサ２０から取得するので、底面反射波ときずの端部から発生する回折波とは分離して得られる。従って、きずが浅い場合や被検体の厚さが薄い場合に、底面反射波ときずの端部から発生する回折波とが近接することにより分離が困難になるという問題は生じない。従って、被検体のきずの深さが浅く、また、被検体の厚さが薄くても高い評価精度を得ることができる。
【００３４】
次に、この実施の形態１に係る超音波検査装置の第１の変形例を説明する。上述した実施の形態１に係る超音波検査装置では、送受信センサ１０からの信号と受信センサ２０からの信号の時間軸に対する振幅の波形である、所謂Ａスコープの画像から端部エコーＦのピークと底面エコーＢのピークとの時間Ｔ２を求めることによりきずの深さを求められる。
【００３５】
これに対し、第１の変形例に係る超音波検査装置は、図３に示すように、Ｂスコープの画像から時間Ｔ２を求め、以て、きずの深さが算出される。この第１の変形例に係る超音波検査装置では、送受信センサ１０及び受信センサ２０を紙面に垂直な方向（以下、「走査方向β」という）に動かしながら走査が行われる。図３において、横軸は時間であり、縦軸は送受信センサ１０及び受信センサ２０の走査方向βの位置である。このＢスコープの画像では、被検体のきずが、表示装置がモノクロの場合は、送受信センサ１０及び受信センサ２０で受信した信号の振幅、つまりエコーの大きさに応じたモノクロ階調で表示され、カラーの場合はエコーの大きさに応じた色調のカラー階調で表示される。
【００３６】
図３（Ａ）は、Ｂスコープの画像における端部エコーＦ及びコーナーエコーＣの図形を示し、図３（Ｂ）は底面エコーＢの図形を示す。この構成によれば、被検体のきずが図形として得られるので、時間Ｔ２の算出が容易になる。
【００３７】
次に、この実施の形態１に係る超音波検査装置の第１の変形例を説明する。この第２の変形例に係る超音波検査装置では、送受信センサ１０及び受信センサ２０を走査方向βに動かすと共に、紙面の左右方向（以下、「走査方向α」という）に動かしながら走査が行われ、以て、Ｂスコープの画像が得られる。図４（Ａ）は、この第２の変形例に係る超音波検査装置によって得られる画像を示す。この画像は、端部エコーＦの図形が斜めに流れるという特徴的な形状を有するので、被検体のきずの有無を検出するのが容易である。
【００３８】
上記の走査により図４（Ａ）に示す画面が得られると、次に、上述した第１の変形例に係る超音波検査装置と同様の走査が行われ、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示すような、Ｂスコープの画像が得られる。そして、図４（Ａ）と、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）との時間軸が合わせられる。この状態で、図４（Ａ）に示す画面できずの有無を検出し、きずがあることを検出した場合に、図４（Ａ）に対応する図４（Ｂ）の端部エコーＦの図形の位置と図４（Ｃ）の底面エコーＢの図形の位置とを確認して時間Ｔ２を求め、以て、きずの深さを評価する。
【００３９】
この構成によれば、図４（Ａ）で被検体にきずがあることを検出した後に、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）を参照してきずの深さを求めることができるので、被検体のきずの存在の確認が簡単になるという利点がある。
【００４０】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る超音波検査装置は、送受信センサと受信センサとを含む回転型のプローブを備えている。
【００４１】
この超音波検査装置に備えられた回転型のプローブは、図５に示すように、送受信センサ１０及び受信センサ２０が固着された柱状体４０と、これら送受信センサ１０及び受信センサ２０からの信号を引き出すケーブル４１とから構成されている。
【００４２】
送受信センサ１０と受信センサ２０とは、柱状体４０の表面に、送受信センサ１０から射出された超音波が被検体の底面で反射されて受信センサ２０に入力される距離に配置されている。プローブを構成する柱状体４０とケーブル４１とは一体に形成されており、回転可能に構成されている。
【００４３】
上記のように構成される超音波検査装置では、管を被検体とする超音波検査を行うことができる。即ち、管の内部にプローブを挿入して該プローブを構成する柱状体４０を回転させることにより管の全周の検査を行うことができると共に、更に、プローブを構成する柱状体４０を管の長手方向（走査方向α）に移動させることにより、管全体の超音波検査を行うことができる。
【００４４】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る超音波検査装置は、送受信センサアレイと受信センサアレイとを含むプローブを備えている。
【００４５】
この超音波検査装置に備えられたプローブは、図６に示すように、送受信センサアレイ１１及び受信センサアレイ２１が固着された柱状体４０と、これら送受信センサアレイ１１及び受信センサアレイ２１からの信号を引き出すケーブル４１とから構成されている。
【００４６】
送受信センサアレイ１１を構成する複数の送受信センサの各々は、上述した実施の形態１で使用された送受信センサ１０と同じものであり、受信センサアレイ２１を構成する複数の受信センサの各々は、上述した実施の形態２で使用された受信センサ２０と同じものである。
【００４７】
送受信センサアレイ１１を構成する複数の送受信センサは、受信センサアレイ２１を構成する複数の受信センサにそれぞれ対応して設けられている。送受信センサアレイ１１を構成する送受信センサと受信センサアレイ２１を構成する受信センサとは、柱状体４０の表面に、複数の送受信センサから射出された超音波が被検体の底面で反射されて複数の受信センサにそれぞれ入力される距離に配置されている。また、プローブを構成する柱状体４０とケーブル４１とは一体に形成されている。
【００４８】
上記のように構成される超音波検査装置では、管を被検体とする超音波検査を高速に行うことができる。即ち、管の内部にプローブを挿入して送受信センサアレイ１１を構成する複数の送受信センサ及び受信センサアレイ２１を構成する複数の受信センサを同時に動作させることにより管の全周の検査を行い、更に、プローブを構成する柱状体４０を管の長手方向（走査方向α）に移動させることにより、管全体の超音波検査を高速に行うことができる。また、この実施の形態３に係る超音波検査装置では、プローブを回転させる必要がないので、プローブの操作が簡単になる。
【００４９】
次に、この実施の形態３に係る超音波検査装置の変形例を説明する。この変形例に係る超音波検査装置は、図７に示すように、受信センサアレイ２１を構成する受信センサの数が送受信センサアレイ１１を構成する送受信センサの数より少なくなるように構成されている。
【００５０】
送受信センサは、端部エコーＦという小さい信号を受信するため、そのサイズを大きくするとＳＮ比が劣化する。従って、検出精度の低下を防止するために送受信センサのサイズは或る程度小さくする必要がある。これに対し、受信センサは、底面エコーＢという比較的大きい信号を受信するので、ＳＮ比の劣化は少ない。
【００５１】
そこで、この変形例に係る超音波検査装置では、受信センサのサイズを大きくし、複数の送受信センサに対して１つの受信センサを設け、複数の送受信センサから射出された超音波に対する底面エコーＢを１つの受信センサで時分割で受信するように構成されている。この構成により、プローブから引き出す信号線を減らすことができるので、プローブの構造を簡単且つ小型にすることができる。
【００５２】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る超音波検査装置は、送受信センサ、受信センサ及び内表面受信センサを含む回転型のプローブを備えている。換言すれば、この実施の形態４に係る超音波検査装置は、実施の形態２に係る超音波検査装置のプローブに内表面受信センサが追加されることにより構成されている。
【００５３】
この超音波検査装置に備えられたプローブは、図８に示すように、送受信センサ１０、受信センサ２０及び内表面受信センサ５０が固着された柱状体４０と、これら送受信センサ１０、受信センサ２０及び内表面受信センサ５０からの信号を引き出すケーブル４１とから構成されている。
【００５４】
送受信センサ１０と受信センサ２０とは、柱状体４０の表面に、送受信センサ１０から射出された超音波が被検体の底面で反射されて受信センサ２０に入力される距離に配置されている。また、内表面受信センサ５０は、送受信センサ１０と受信センサ２０との間に配置されている。プローブを構成する柱状体４０とケーブル４１とは一体に形成されており、回転可能に構成されている。
【００５５】
上記のように構成される超音波検査装置は、水浸型の超音波検査装置として、例えば水が満たされた管を被検体とする超音波検査を行うことができる。即ち、管の内部にプローブを挿入して該プローブを構成する柱状体４０を回転させることにより管の全周の検査を行うことができると共に、更に、プローブを構成する柱状体４０を管の長手方向（走査方向α）に移動させることにより、管全体の超音波検査を行うことができる。
【００５６】
加えて、この超音波検査装置は、管の径が変化したり曲がり部分が出現するといった形状が変化すると、送受信センサ１０から被検体に入射する超音波の入射角が変化してきずの深さの計算に誤差が生じるが、管の内表面からの反射波に基づいて内表面受信センサ５０からの信号により管の変形を推定し、この推定結果を用いて受信センサ部２０から得られる信号を補正する。これにより、管の形状変化による検査精度の低下を防止できる。
【００５７】
次に、この実施の形態４に係る超音波検査装置の第１の変形例を説明する。この第１の変形例に係る超音波検査装置は、送受信センサ１０、受信センサ２０及び内表面受信センサ５０の代わりに、図９に示すように、送受信センサアレイ１１、受信センサアレイ２１及び内表面受信センサアレイ５１を備えている。この構成によれば、実施の形態３に係る超音波検査装置と同様に、管全体の超音波検査を高速に行うことができる。また、この実施の形態４に係る超音波検査装置では、プローブを回転させる必要がないので、プローブの操作が簡単になる。
【００５８】
次に、この実施の形態４に係る超音波検査装置の第２の変形例を説明する。この第２の変形例に係る超音波検査装置では、図１０に示すように、受信センサアレイ２１を構成する受信センサの数及び内表面受信センサアレイ５１を構成する内表面受信センサの数が送受信センサアレイ１１を構成する送受信センサの数より少なくなるように構成されている。この構成により、実施の形態３の変形例に係る超音波検査装置と同様に、プローブから引き出す信号線を減らすことができるので、プローブの構造を簡単且つ小型にすることができる。
【００５９】
次に、この実施の形態４に係る超音波検査装置の第３の変形例を説明する。この第３の変形例に係る超音波検査装置では、図１１に示すように、第１の変形例に係る超音波検査装置の受信センサアレイ２１と内表面受信センサアレイ５１とを一体化して複合受信センサアレイ６１を構成したものである。この場合、底面エコーＢを表す信号と内表面エコーを表す信号とは時分割で処理装置３０に送られる。この構成により、受信センサアレイ２１からの信号と内表面受信センサアレイ５１からの信号とを別々に処理装置３０に送る場合に比べて信号線の数を半分にすることができるので、プローブの構造を簡単且つ小型にすることができる。
【００６０】
次に、この実施の形態４に係る超音波検査装置の第４の変形例を説明する。この第４の変形例に係る超音波検査装置では、図１２に示すように、複合受信センサアレイ６２を構成する受信センサと内表面受信センサとが一体化された複合受信センサが大型化され、その数が送受信センサアレイ１１を構成する送受信センサの数より少なくなるように構成されている。この構成により、実施の形態３の変形例に係る超音波検査装置と同様に、プローブから引き出す信号線を減らすことができるので、プローブの構造を簡単且つ小型にすることができる。
【００６１】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係る超音波検査装置は、実施の形態４に係る超音波検査装置のプローブに垂直送受信センサが追加されることにより構成されている。
【００６２】
この超音波検査装置に備えられたプローブは、図１３に示すように、送受信センサ１０、受信センサ２０、内表面受信センサ５０及び垂直送受信センサ７０が固着された柱状体４０と、これら送受信センサ１０、受信センサ２０、内表面受信センサ５０及び垂直送受信センサ７０からの信号を引き出すケーブル４１とから構成されている。
【００６３】
送受信センサ１０と受信センサ２０とは、柱状体４０の表面に、送受信センサ１０から射出された超音波が被検体の底面で反射されて受信センサ２０に入力される距離に配置されている。また、垂直送受信センサ７０及び内表面受信センサ５０は、送受信センサ１０と受信センサ２０との間に配置されている。プローブを構成する柱状体４０とケーブル４１とは一体に形成されて、回転可能に構成されている。
【００６４】
上記のように構成される超音波検査装置は、水浸型の超音波検査装置として、例えば水が満たされた管を被検体とする超音波検査を行うことができると共に、管の外表面に金属性の付着物が付着している場合にも正確にきずの深さを算出できる。
【００６５】
即ち、管の内部にプローブを挿入して該プローブを構成する柱状体４０を回転させることにより管の全周の検査を行うことができると共に、更に、プローブを構成する柱状体４０を管の長手方向（走査方向α）に移動させることにより、管全体の超音波検査を行うことができる。
【００６６】
また、この超音波検査装置は、管の径が変化したり曲がり部分が出現するといった形状が変化すると、送受信センサ１０から被検体に入射する超音波の入射角が変化してきずの深さの計算に誤差が生じるが、管の内表面からの反射波に基づいて内表面受信センサ５０からの信号により管の変形を推定し、この推定結果を用いて受信センサ部２０から得られる信号を補正する。これにより、管の形状変化による検査精度の低下を防止できる。
【００６７】
更に、この超音波検査装置は、管の外表面に金属性の付着物が付着していれば、送受信センサ１０から斜めに入射された超音波に対する底面エコーＢの大きさは小さくなるが、垂直送受信センサ７０により管の肉厚を検出し、この検出された肉厚に基づいて底面エコーＢの波形が存在する位置を推定し、この推定された位置と端部エコーＦの位置とからきずの深さを算出する。これにより、管の外側に金属性の付着物が付着している場合であっても、きずの深さを正確に算出できる。
【００６８】
次に、この実施の形態５に係る超音波検査装置の第１の変形例を説明する。この第１の変形例に係る超音波検査装置は、送受信センサ１０、垂直送受信センサ７０、内表面受信センサ５０及び受信センサ２０の代わりに、図１４に示すように、送受信センサアレイ１１、垂直送受信センサアレイ７１及び受信センサと内表面受信センサとを一体化した複合受信センサアレイ６１を備えている。この構成によれば、実施の形態３に係る超音波検査装置と同様に、管全体の超音波検査を高速に行うことができると共に、プローブを回転させる必要がないので、プローブの操作が簡単になる。また、受信センサと内表面受信センサとが一体化されているので、プローブから引き出す信号線の数を減らすことができる。
【００６９】
次に、この実施の形態５に係る超音波検査装置の第２の変形例を説明する。この第２の変形例に係る超音波検査装置では、図１５に示すように、複合受信センサアレイ６２を構成する、受信センサと内表面受信センサとが一体化された複合受信センサの数及び垂直送受信センサアレイ７１を構成する垂直送受信センサの数が送受信センサアレイ１１を構成する送受信センサの数より少なくなるように構成されている。この構成により、実施の形態３の変形例に係る超音波検査装置と同様に、プローブから引き出す信号線を減らすことができるので、プローブの構造を簡単且つ小型にすることができる。
【００７０】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６に係る超音波検査装置は、コーナーエコーＣを用いて、管の外部に付着した付着物による疑似エコーであるか被検体のきずによるエコーであるかを識別するものである。
【００７１】
この実施の形態６に係る超音波検査装置としては、上述した実施の形態１〜５に係る超音波検査装置の何れをも使用できるが、以下では、実施の形態１の第２変形例に係る超音波検査装置を用いて説明する。
【００７２】
図１６（Ａ）は、付着物が付着していない被検体の超音波検査が行われている状態を示す図である。図１６（Ｂ）は、送受信センサ１０及び受信センサ２０を走査方向α及び走査方向βに移動させたときのコーナーエコーＣのＢスコープの画像を示し、図１６（Ｃ）は、送受信センサ１０及び受信センサ２０を走査方向βに移動させたときのコーナーエコーＣのＢスコープの画像を示し、図１６（Ｄ）は、送受信センサ１０及び受信センサ２０を走査方向βに移動させたときの底面エコーＢのＢスコープの画像を示す。
【００７３】
被検体にきずが存在する場合は、図１６（Ｂ）〜図１６（Ｄ）に示すＢスコープの画像上では、コーナーエコーＣは、底面エコーＢと同じ位置（時刻）に出現する。
【００７４】
図１７（Ａ）は、付着物が付着している被検体の超音波検査が行われている状態を示す図である。図１７（Ｂ）は、送受信センサ１０及び受信センサ２０を走査方向α及び走査方向βに移動させたときのコーナーエコーＣのＢスコープの画像を示し、図１７（Ｃ）は、送受信センサ１０及び受信センサ２０を走査方向βに移動させたときのコーナーエコーＣのＢスコープの画像を示し、図１７（Ｄ）は、送受信センサ１０及び受信センサ２０を走査方向βに移動させたときの底面エコーＢのＢスコープの画像を示す。
【００７５】
被検体にきずが存在せず、且つ外部に付着物が付着している場合は、図１７（Ｂ）〜図１７（Ｄ）に示すＢスコープの画像上では、コーナーエコーＣの図形は、底面エコーＢの図形が出現してから時間Ｔ２が経過した後に出現する。従って、Ｂスコープによる画像を参照することにより、被検体のきずに起因するエコーであるか付着物に起因する疑似エコーであるかを識別できる。その結果、付着物に起因するエコーを被検体のきずに起因するエコーであると誤認識することがないので、超音波検査の精度を向上させることができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、被検体のきずの深さや被検体の厚さに拘わらず、きずを高精度で評価できる超音波検査装置を提供できる。
【００７７】
より具体的には、本発明に係る超音波検査装置は、きずの先端からの端部エコーと、被検体の表面からの反射波を別のセンサで受信するように構成されているので、きずが浅い場合や被検体の厚さが薄い場合、更には被検体の形状が変化する場合であっても精度よくきずの深さを推定することができる。
【００７８】
また、受信センサは被検体の表面からの反射波のみを受信すればよいので、殊更にＳＮ比を上げる必要がない。従って、受信センサを高密度で配置する必要がないので、プローブの体積に対する制約を緩和できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る超音波検査装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る超音波検査装置の動作を説明するための波形図である。
【図３】本発明の実施の形態１の第１の変形例に係る超音波検査装置の動作を説明するためのＢスコープの画像を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１の第２の変形例に係る超音波検査装置の動作を説明するためのＢスコープの画像を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る超音波検査装置におけるプローブの構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る超音波検査装置におけるプローブの構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３の変形例に係る超音波検査装置におけるプローブの構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る超音波検査装置におけるプローブの構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態４の第１の変形例に係る超音波検査装置におけるプローブの構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態４の第２の変形例に係る超音波検査装置におけるプローブの構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態４の第３の変形例に係る超音波検査装置におけるプローブの構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態４の第４の変形例に係る超音波検査装置におけるプローブの構成を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態５に係る超音波検査装置におけるプローブの構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態５の第１の変形例に係る超音波検査装置におけるプローブの構成を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態５の第２の変形例に係る超音波検査装置におけるプローブの構成を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態６に係る超音波検査装置においてきずが存在する場合の動作を説明するための図である。
【図１７】本発明の実施の形態６に係る超音波検査装置において付着物が存在する場合の動作を説明するための図である。
【図１８】従来の超音波検査装置における超音波検査を説明するための図である。
【図１９】従来の超音波検査装置から得られる信号の波形を示す図である。
【符号の説明】
１０  送受信センサ
１１  送受信センサアレイ
２０  受信センサ
２１  受信センサアレイ
３０  処理装置
４０  柱状体
４１  ケーブル
５０  内表面受信センサ
５１  内表面受信センサアレイ
６１  複合受信センサアレイ
６２  複合受信センサアレイ
７０  垂直送受信センサ
７１  垂直送受信センサアレイ
Ｆ  端部エコー
Ｃ  コーナーエコー
Ｂ  底面エコー
【図１】
2004177313.tif 000003
【図２】
2004177313.tif 000004
【図３】
2004177313.tif 000005
【図４】
2004177313.tif 000006
【図５】
2004177313.tif 000007
【図６】
2004177313.tif 000008
【図７】
2004177313.tif 000009
【図８】
2004177313.tif 000010
【図９】
2004177313.tif 000011
【図１０】
2004177313.tif 000012
【図１１】
2004177313.tif 000013
【図１２】
2004177313.tif 000014
【図１３】
2004177313.tif 000015
【図１４】
2004177313.tif 000016
【図１５】
2004177313.tif 000017
【図１６】
2004177313.tif 000018
【図１７】
2004177313.tif 000019
【図１８】
2004177313.tif 000020
【図１９】
2004177313.tif 000021