(57)【要約】【課題】従来の超音波探傷装置では、単一モードのラム波を単一方向に送信するのは難しいという課題があった。【解決手段】管１の外周に沿って等間隔に配置された４個の送受信子群４ａ〜４ｄから構成される送受信子群４Ａと、同様の送受信子群４Ｂとを設けた。さらに、８個の送受信子群４ａ〜４ｈから１つを送信用の送受信子群として選択するとともに１つ以上を受信用の送受信子群として選択し、前記送信用及び受信用の送受信子群の選択の組み合わせを変えて複数回の送受信を行う制御部８と、前記複数回の送受信により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あわせて足しあ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、前記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した探傷結果を出力する信号処理部６とを設けた。【選択図】        図１
2004347549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の外周に沿って等間隔に配置された複数の送受信子群から構成され、各送受信子群が複数のモードのラム波を送受信する１つ以上の送受信子から構成される第１の送受信手段と、
管の外周に沿って等間隔に配置された複数の送受信子群から構成され、各送受信子群が複数のモードのラム波を送受信する１つ以上の送受信子から構成され、前記管の軸方向において前記第１の送受信手段と別の位置に設けられた第２の送受信手段と、
前記第１及び第２の送受信手段を構成する複数の送受信子群から１つを送信用の送受信子群として選択するとともに１つ以上を受信用の送受信子群として選択し、前記送信用及び受信用の送受信子群の選択の組み合わせを変えて複数回の送受信を行う制御部と、
前記複数回の送受信により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あわせて足しあ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、前記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した探傷結果を出力する信号処理部と
を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、前記最低次ねじれモードが支配的にならない場合には、前記複数回の送受信により得られた複数の受信信号を足しあわせて足しあ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、前記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、補正された複数の受信信号に対する補正係数算出処理及び補正係数に基づく補正処理を繰り返して探傷結果を出力する
ことを特徴とする請求項１記載の超音波探傷装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記時間シフト処理において鏡像信号のレベルが最も小さくなるように時間シフト量を微調整して探傷結果を出力する
ことを特徴とする請求項１記載の超音波探傷装置。
【請求項４】
管の外周に沿って等間隔に配置された複数の送受信子群から構成され、各送受信子群が複数のモードのラム波を送受信する１つ以上の送受信子から構成される第１の送受信手段と、
管の外周に沿って等間隔に配置された複数の送受信子群から構成され、各送受信子群が複数のモードのラム波を送受信する１つ以上の送受信子から構成され、前記管の軸方向において前記第１の送受信手段と別の位置に設けられた第２の送受信手段と、
前記第１及び第２の送受信手段を構成する複数の送受信子群から１つを送信用の送受信子群として選択するとともに１つ以上を受信用の送受信子群として選択し、前記送信用及び受信用の送受信子群の選択の組み合わせを変えて複数回の送受信を行う制御部と、
前記複数回の送受信により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あわせて足しあ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、前記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した第１の探傷結果を求め、
前記最低次ねじれモードが支配的にならない場合には、前記複数回の送受信により得られた複数の受信信号を足しあわせて足しあ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、前記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、補正された複数の受信信号に対する補正係数算出処理及び補正係数に基づく補正処理を繰り返して第２の探傷結果を求め、
前記時間シフト処理において鏡像信号のレベルが最も小さくなるように時間シフト量を微調整して第３の探傷結果を求め、
前記第１、第２及び第３の探傷結果の内の最大値と最小値の比が所定の閾値より小さい場合には、前記第１、第２及び第３の探傷結果の平均値を探傷結果として出力する信号処理部と
を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、管中のきずを検出するための超音波探傷装置に関するもので、ラム波を管中に送信して管中のきずからの反射信号を受信することにより、きずの有無、大きさや位置を検出する超音波探傷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波探傷装置は、励振デバイス中の超音波送信子が駆動されることにより、管状の形状を持つ管に沿う単一方向に、超音波からなる単一モードラム波を送信して、受信信号を分析することから管の状態を診断している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−５０７５３０号公報（第１頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の超音波探傷装置では、１つの励振デバイスに含まれる複数の送受信子間について、全て同じ接触状態で管に接触させることは困難である。また、複数の励振デバイス間について、全て同じ接触状態で管に接触させることも困難である。この問題を解決するには、複数の送受信子の管への接触状態について補正をかける必要があるが、上記従来の超音波探傷装置では、このような補正は行われていなかった。このため、上記従来の超音波探傷装置では、単一モードのラム波を単一方向に送信するのは難しいという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、超音波を送受する複数の送受信子群の管への接触状態をチェックして単一モードのラム波を単一方向に送信することができ、管が理想的な円筒試験体でない場合にも効果的に機能することができる超音波探傷装置を得るものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る超音波探傷装置は、管の外周に沿って等間隔に配置された複数の送受信子群から構成され、各送受信子群が複数のモードのラム波を送受信する１つ以上の送受信子から構成される第１の送受信手段と、前記第１の送受信手段と同じ構成で前記管の軸方向において別の位置に設けられた第２の送受信手段とを設けた。さらに、前記第１及び第２の送受信手段を構成する複数の送受信子群から１つを送信用の送受信子群として選択するとともに１つ以上を受信用の送受信子群として選択し、前記送信用及び受信用の送受信子群の選択の組み合わせを変えて複数回の送受信を行う制御部と、前記複数回の送受信により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あわせて足しあ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、前記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した探傷結果を出力する信号処理部とを設けたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置について図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の構成を示す図である。また、図２は、この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の送受信子群の詳細構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【０００８】
図１において、管１にはきずが２つあり、きず２ａは送受信子群（第１の送受信手段）４Ａの左側に存在し、きず２ｂは送受信子群（第２の送受信手段）４Ｂの右側に存在している。
【０００９】
また、図１において、管１におけるラム波伝播方向に沿った方向の２箇所に、送受信子群４Ａ、４Ｂが配置されている。管１のラム波伝播方向に沿った方向の１箇所における送受信子群の個数の一例として、４個である場合について示している。図１における左側の配置位置Ｐ１には、送受信子群４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄから構成される送受信子群４Ａが、右側の配置位置Ｐ２には送受信子群４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈから構成される送受信子群４Ｂが配置されている。
【００１０】
図２において、送受信子３は、上記ラム波の送信方向と直行する方向に等間隔で、例えば８個配置されている。管１のラム波伝播方向に沿った方向の１箇所における送受信子３の個数を８個とし、送受信子群４ａ等の１つの送受信子群に含まれる送受信子３の個数を２個としたものである。ただし、これらの数は管１の外径、管厚、および材質といった探傷の条件により変えても構わない。これらの８個の送受信子３は、４個の送受信子群４ａ〜４ｄに分割されている。送受信子群４ｅ〜４ｈについても同様である。
【００１１】
図２では、管１におけるラム波伝播方向に沿った方向の１箇所における送受信子群４ａ〜４ｄの数は４個であるが、この数は場合により異なっても良い。なお、送受信子３は、送信子としての機能と受信子としての機能とを兼ね備えたものであり、管１の両方向（図１上の左右方向）に関してラム波を送受信する。
【００１２】
さらに、図１において、送受信部５には、８個の送受信子群４ａ〜４ｄ及び４ｅ〜４ｈが並列に接続されている。また、信号処理部６は送受信部５に接続され、表示部７は信号処理部６に接続されている。さらに、制御部８は、送受信部５、信号処理部６および表示部７に接続されている。
【００１３】
信号処理部６は、送受信子群４ａ〜４ｄ及び４ｅ〜４ｈの管１への接触状態をチェックするチェック機能と、複数のラム波モードから受信に関する所望のモードを識別するためのモード識別機能と、管１の２つの方向から伝播してきたラム波の内、１つの方向からのラム波を識別する方向識別機能とを有している。
【００１４】
表示部７は、信号処理部６における処理結果を表示し、管１中の状態、例えばきずの有無、きずの大きさ、きずの位置、きずの形状、もしくは管１の補修の必要性、といった内容を表示する。
【００１５】
制御部８は、送受信部５、信号処理部６および表示部７に対して制御信号を送受してこれらの動作を司る。
【００１６】
なお、超音波は、通常、人間の耳に聞こえない程度に高い周波数の音波や弾性波を指す言葉として使われるが、本発明では、周波数は特に規定しないものとする。すなわち、本発明における「超音波」という文言には、人間の耳で聞こえる周波数の上限の限界よりも高い周波数の音波や弾性波に限らず、この上限よりも低い周波数の音波や弾性波も含めた波という意味を含んでおり、無論、人間の耳で聞こえる周波数の下限の限界よりも低い周波数の音波や弾性波という意味も含む。
【００１７】
管１中を伝播するラム波には、複数のモードが存在することが知られており、これらのモードの伝播速度は、周波数に関する分散特性（以下、分散特性と称する）を持っている。管１がパイプの場合、ラム波のモードには、ねじれモード（Ｔｏｒｓｉｏｎａｌ  ｍｏｄｅ）、縦モード（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ  ｍｏｄｅ）および曲げモード（Ｆｌｅｘｕｒａｌ  ｍｏｄｅ）が存在する。なお、本発明における「伝播速度」という文言は、群速度のことである。
【００１８】
つぎに、この実施の形態１に係る超音波探傷装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図３は、この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の動作を示すフローチャートである。
【００２０】
まず、ステップ１０１において、制御部８は、送信に関する所望のラム波モードと送信信号波形を決定する。ここでは、完全に非分散なモード、つまり伝播速度の周波数特性が完全にフラットなモードである最低次ねじれモードを用いる場合について説明する。このとき、送受信子３にはせん断振動する極性を持つものを用い、最低次ねじれモードを効率よく送信するために、振動方向を、管１の周方向とする。
【００２１】
なお、本実施の形態１での送信信号はパルスである。送信信号波形のパラメータとしては、キャリア周波数、キャリアの繰り返し数（バースト信号のバースト数）、およびガウシアンｗｉｎｄｏｗ、ハニングｗｉｎｄｏｗといった窓関数の形状等がある。これらのパラメータは、必要な距離分解能、必要な計測範囲等に応じて決めれば良い。
【００２２】
次に、ステップ１０２において、制御部８は、送受信部５、信号処理部６、及び表示部７を動作させるための制御信号を送信する。
【００２３】
次に、ステップ１０３において、制御部８は、８個の送受信子群４ａ〜４ｄ及び４ｅ〜４ｈの内の１つを送信用の送受信子群として選択する。
【００２４】
次に、ステップ１０４において、制御部８は、８個の送受信子群４ａ〜４ｄ及び４ｅ〜４ｈから１つ以上を受信用の送受信子群として選択する。
【００２５】
次に、ステップ１０５において、制御部８は、電気信号である送信信号を発生し、送受信部５により、選択した送受信子群に送信信号を送る。
【００２６】
次に、ステップ１０６において、当該送受信子群中の送受信子３は、この送信信号を電気音響変換する。
【００２７】
次に、ステップ１０７において、当該送受信子群中の送受信子３は、管１の軸方向にラム波を送信する。このとき、当該送受信子群が管１の周方向について接触している長さは管１の全周長さより小さいので、一つの送受信子群から送信されるラム波は複数のモードからなる。
【００２８】
次に、ステップ１０８において、送信された複数のモードからなるラム波は、管１中を伝播してきず２ａおよび２ｂにより反射され、再び管１中を伝播して、受信用として選択された送受信子群の送受信子３により受信される。
【００２９】
次に、ステップ１０９において、当該送受信子３で受信したラム波は、電気信号に電気音響変換される。
【００３０】
次に、ステップ１１０において、当該送受信子群内の２個の送受信子３の受信信号が合計されたものが当該送受信子群からの受信信号として送受信部５に出力される。
【００３１】
次に、ステップ１１１において、受信用として選択された送受信子群からの受信信号が、送受信部５から信号処理部６に送られ、この信号はデータとして、図には示さないが信号処理部６のメモリ内に格納される。
【００３２】
次に、ステップ１１２において、ステップ１０３からステップ１１１までの動作を、２個の送受信子３から構成される送受信子群の個数をＴ（図１においては、Ｔ＝４×２＝８）とし、第１番目から第Ｔ番目までの送受信子群の全てについて少なくとも１回は行う。
【００３３】
ここで、送信用の送受信子群の選択、および受信用の送受信子群の選択の組み合わせについて説明する。
【００３４】
図４は、送信用の送受信子群の選択、および受信用の送受信子群の選択の組み合わせの例を示すものである。図４に示した組み合わせで選択することにより、送信用として送受信子群を逐次選択した際に全ての送受信子群で受信したデータを採取したと考える。
【００３５】
具体的には、以下の通りである。
（１）受信用として送受信子群４ａを選択し、送信用として送受信子群４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの４つを選択した場合の４つのデータ、
（２）受信用として送受信子群４ａを選択し、送信用として送受信子群４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈの４つを選択した場合の４つのデータ、
（３）受信用として送受信子群４ｂを選択し、送信用として送受信子群４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの４つを選択した場合の４つのデータ、
（４）受信用として送受信子群４ｂを選択し、送信用として送受信子群４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈの４つを選択した場合の４つのデータ、
（５）受信用として送受信子群４ｃを選択し、送信用として送受信子群４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの４つを選択した場合の４つのデータ、
（６）受信用として送受信子群４ｃを選択し、送信用として送受信子群４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈの４つを選択した場合の４つのデータ、
（７）受信用として送受信子群４ｄを選択し、送信用として送受信子群４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの４つを選択した場合の４つのデータ、
（８）受信用として送受信子群４ｄを選択し、送信用として送受信子群４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈの４つを選択した場合の４つのデータ、
（９）受信用として送受信子群４ｅを選択し、送信用として送受信子群４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの４つを選択した場合の４つのデータ、
（１０）受信用として送受信子群４ｅを選択し、送信用として送受信子群４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈの４つを選択した場合の４つのデータ、
（１１）受信用として送受信子群４ｆを選択し、送信用として送受信子群４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの４つを選択した場合の４つのデータ、
（１２）受信用として送受信子群４ｆを選択し、送信用として送受信子群４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈの４つを選択した場合の４つのデータ、
（１３）受信用として送受信子群４ｇを選択し、送信用として送受信子群４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの４つを選択した場合の４つのデータ、
（１４）受信用として送受信子群４ｇを選択し、送信用として送受信子群４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈの４つを選択した場合の４つのデータ、
（１５）受信用として送受信子群４ｈを選択し、送信用として送受信子群４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの４つを選択した場合の４つのデータ、
（１６）受信用として送受信子群４ｈを選択し、送信用として送受信子群４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈの４つを選択した場合の４つのデータ。
これら（１）〜（１６）の全てのデータを採取したことと等価となる。
【００３６】
次に、ステップ１１３において、信号処理部６は、チェック機能により、送受信子群の管１への接触状態をチェックする。
【００３７】
この信号処理部６のチェック機能による、接触状態のチェック方法について、以下に説明する。
【００３８】
まず、上記（２）の４つのデータを足しあわせる。これにより、送受信子群４ｅ〜４ｈの全てを同時に励振した場合に送受信子群４ａで受信される受信信号と同じ信号が得られる。この足しあわせによって得られたデータをＡとする。
【００３９】
次に、上記（４）の４つのデータを足しあわせる。これにより、送受信子群４ｅ〜４ｈの全てを同時に励振した場合に送受信子群４ｂで受信される受信信号と同じ信号が得られる。この足しあわせによって得られたデータをＢとする。
【００４０】
次に、上記（６）の４つのデータを足しあわせる。これにより、送受信子群４ｅ〜４ｈの全てを同時に励振した場合に送受信子群４ｃで受信される受信信号と同じ信号が得られる。この足しあわせによって得られたデータをＣとする。
【００４１】
次に、上記（８）の４つのデータを足しあわせる。これにより、送受信子群４ｅ〜４ｈの全てを同時に励振した場合に送受信子群４ｄで受信される受信信号と同じ信号が得られる。この足しあわせによって得られたデータをＤとする。
【００４２】
上記データＡ〜Ｄは、図１における右側の配置位置Ｐ２の全送受信子群４ｅ〜４ｈを同時に励振した場合に左側の配置位置Ｐ１の送受信子群４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの個々で得られる受信信号と同じ信号である。
【００４３】
上記データＡ〜Ｄを重ねて示したグラフを図５に示す。この図５は、図１中の管１の端面からの反射信号が受信される時間帯を拡大したものである。１つの送受信子群で送信した場合においては複数のラム波モードが混在した波形（図示せず）となるが、右側の配置位置Ｐ２の全送受信子群４ｅ〜４ｈを同時に励振した場合を示す図５では対称モードである最低次ねじれモードが支配的となり、これらが同じ時間帯に受信されている。
【００４４】
したがって、上記データＡ〜Ｄにおける端面からの反射信号の最大振幅は、全て最低次ねじれモードの振幅であり、上記データＡ〜Ｄにおける端面からの反射信号の最大振幅の比から、送受信子群４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの相対的な接触状態を知ることができる。
【００４５】
ここでは、上記データＡ〜Ｄにおける端面からの反射信号の最大振幅を、それぞれＡＡ、ＢＢ、ＣＣ、ＤＤとする。
【００４６】
次に、同様の足しあわせを上記（９）、（１１）、（１３）、（１５）の各データに対して行い、左側の配置位置Ｐ１の全送受信子群４ａ〜４ｄを同時に励振した場合に右側の配置位置Ｐ２の送受信子群４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈの個々で得られる受信信号と同じ信号を得る。これらの信号をデータＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈとする。上記データＥ〜Ｈにおける端面からの反射信号の最大振幅の比から、送受信子群４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈの相対的な接触状態を知ることができる。
【００４７】
ここでは、上記データＥ〜Ｈにおける端面からの反射信号の最大振幅を、それぞれＥＥ、ＦＦ、ＧＧ、ＨＨとする。
【００４８】
以上の処理により得られた端面からの反射信号の最大振幅ＡＡ〜ＨＨの比から、各送受信子群４ａ〜４ｈの接触状態に対応する補正係数を得ることができる。
【００４９】
具体的には、送受信子群４ａの補正係数を１とし、送受信子群４ｂの補正係数をＢＢ／ＡＡ、送受信子群４ｃの補正係数をＣＣ／ＡＡ、送受信子群４ｄの補正係数をＤＤ／ＡＡ、送受信子群４ｅの補正係数をＥＥ／ＡＡ、送受信子群４ｆの補正係数をＦＦ／ＡＡ、送受信子群４ｇの補正係数をＧＧ／ＡＡ、送受信子群４ｈの補正係数をＨＨ／ＡＡとして得ることができる。つまり、以上の処理により、送受信子群４ａ〜４ｈの接触状態のチェックが可能となる。
【００５０】
なお、以下においては、左側の配置位置Ｐ１の全送受信子群４ａ〜４ｄを同時に励振することを「左側の配置位置Ｐ１から送信」という文言で、右側の配置位置Ｐ２の全送受信子群４ｅ〜４ｈを同時に励振することを「右側の配置位置Ｐ２から送信」という文言で、左側の配置位置Ｐ１の全送受信子群４ａ〜４ｄで同時に受信することを「左側の配置位置Ｐ１で受信」という文言で、右側の配置位置Ｐ２の全送受信子群４ｅ〜４ｈで同時に受信することを「右側の配置位置Ｐ２で受信」という文言で、それぞれ表す。
【００５１】
次に、ステップ１１４において、信号処理部６は、チェック機能によるチェック結果からメモリ内に格納したデータの振幅に補正をかける。具体的には、１つの送受信子群で送信し、１つの送受信子群で受信したデータ（上記（１）〜（１６）で示した合計１６×４＝６４個のデータ）のそれぞれの振幅を、送信用に選択された送受信子群の補正係数と、受信用に選択された送受信子群の補正係数とを乗算した値により割算する。これにより、複数の送受信子群の管１への接触状態が均一である場合の受信信号と等価な受信信号を得ることができる。
【００５２】
次に、ステップ１１５において、信号処理部６は、補正後のデータを合成し、単一モード送信を等価的に実現する。
【００５３】
つまり、振幅補正後のデータについて以下の処理を行う。
（１’）送信用として送受信子群４ａを選択した際の受信データ、
（２’）送信用として送受信子群４ｂを選択した際の受信データ、
（３’）送信用として送受信子群４ｃを選択した際の受信データ、
（４’）送信用として送受信子群４ｄを選択した際の受信データ、
（５’）送信用として送受信子群４ｅを選択した際の受信データ、
（６’）送信用として送受信子群４ｆを選択した際の受信データ、
（７’）送信用として送受信子群４ｇを選択した際の受信データ、
（８’）送信用として送受信子群４ｈを選択した際の受信データ。
以上（１’）〜（４’）のデータを合計したものと、（５’）〜（８’）のデータを合計したものを個別に求める。
【００５４】
この処理により、左側の配置位置Ｐ１から最低次ねじれモードを単一で送信した際の送受信子群４ａ〜４ｈの個々で受信したデータと、右側の配置位置Ｐ２から最低次ねじれモードを単一で送信した際の送受信子群４ａ〜４ｈの個々で受信したデータとを等価的に実現できる。
【００５５】
なお、ステップ１１５の処理は、受信用として選択した送受信子群が４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈである場合の個々について行う。
【００５６】
この処理により得られたデータを以下のように称する。
左側の配置位置Ｐ１から送信した際の送受信子群４ａでの受信信号に関するものをデータＡ’、
左側の配置位置Ｐ１から送信した際の送受信子群４ｂでの受信信号に関するものをデータＢ’、
左側の配置位置Ｐ１から送信した際の送受信子群４ｃでの受信信号に関するものをデータＣ’、
左側の配置位置Ｐ１から送信した際の送受信子群４ｄでの受信信号に関するものをデータＤ’、
左側の配置位置Ｐ１から送信した際の送受信子群４ｅでの受信信号に関するものをデータＥ’、
左側の配置位置Ｐ１から送信した際の送受信子群４ｆでの受信信号に関するものをデータＦ’、
左側の配置位置Ｐ１から送信した際の送受信子群４ｇでの受信信号に関するものをデータＧ’、
左側の配置位置Ｐ１から送信した際の送受信子群４ｈでの受信信号に関するものをデータＨ’、
右側の配置位置Ｐ２から送信した際の送受信子群４ａでの受信信号に関するものをデータＩ’、
右側の配置位置Ｐ２から送信した際の送受信子群４ｂでの受信信号に関するものをデータＪ’、
右側の配置位置Ｐ２から送信した際の送受信子群４ｃでの受信信号に関するものをデータＫ’、
右側の配置位置Ｐ２から送信した際の送受信子群４ｄでの受信信号に関するものをデータＬ’、
右側の配置位置Ｐ２から送信した際の送受信子群４ｅでの受信信号に関するものをデータＭ’、
右側の配置位置Ｐ２から送信した際の送受信子群４ｆでの受信信号に関するものをデータＮ’、
右側の配置位置Ｐ２から送信した際の送受信子群４ｇでの受信信号に関するものをデータＯ’、
右側の配置位置Ｐ２から送信した際の送受信子群４ｈでの受信信号に関するものをデータＰ’。
【００５７】
次に、データＡ’、Ｂ’、Ｃ’およびＤ’を足しあわせて左側の配置位置Ｐ１から送信した際に左側の配置位置Ｐ１で受信した受信信号を求めてこのデータをＡＡ’とし、データＥ’、Ｆ’、Ｇ’およびＨ’を足しあわせて左側の配置位置Ｐ１から送信した際に右側の配置位置Ｐ２で受信した受信信号を求めてこのデータをＢＢ’とし、データＩ’、Ｊ’、Ｋ’およびＬ’を足しあわせて右側の配置位置Ｐ２から送信した際に左側の配置位置Ｐ１で受信した受信信号を求めてこのデータをＣＣ’とし、データＭ’、Ｎ’、Ｏ’およびＰ’を足しあわせて右側の配置位置Ｐ２から送信した際に右側の配置位置Ｐ２で受信した受信信号を求めてこのデータをＤＤ’とする。
【００５８】
次に、ステップ１１６において、信号処理部６は、上記データＡＡ’、ＢＢ’、ＣＣ’およびＤＤ’に対し時間シフト処理を行うことにより、各信号成分が左右どちらの方向からの信号かを識別する方向識別を行う。この方向識別機能により、上記データＡＡ’、ＢＢ’、ＣＣ’およびＤＤ’中から、所望の一方向から伝播してきた受信に関する所望モードのラム波を識別、抽出する。この処理により、２つのきず２ａと２ｂが左右どちらの方向に存在するのかを識別する。
【００５９】
そして、ステップ１１７において、信号処理部６において得られた所望モードラム波の成分、例えば対称モード（最低次ねじれモード）ラム波や非対称モード（曲げモード）ラム波の成分は、包絡線検波され、表示部７により表示される。
【００６０】
表示部７においては、これらの包絡線を表示するだけでなく、これらの波形をもとに管１の状態を検査した結果、例えば、きずの有無、きずの大きさ、きずの形状、もしくはきずの位置、といった情報を表示する。
【００６１】
この実施の形態１によれば、各送受信子群４ａ〜４ｈの接触状態のチェックにおいて、送信に関する所望モードである最低次ねじれモードが支配的になる段階まで受信信号を足しあわせ、足しあわせた信号間において振幅を比較して補正係数を求めている。したがって、管１が理想的な円筒管でなく、ゆがみの存在する場合においても精度良く接触状態の補正を行うことが可能となり、送信に関する所望のラム波モードを等価的に単一モードで送信することが可能となる。
【００６２】
なお、この実施の形態１の信号処理部６の動作では、管１の端面からの反射信号を利用していた。利用する信号は、端面からの反射信号でなくとも、製油所の配管等にいて通常存在するフランジや溶接部からの反射信号、さらには送信用に選択された送受信子群から受信用に選択された送受信子群に直接伝搬する直接波であってもよい。
【００６３】
また、上述したステップ１１３の接触状態のチェック（以下、処理１という。）では、送信に関する所望モードである最低次ねじれモードが支配的になる段階まで受信信号を振幅補正することなく足しあわせていた。しかしながら、接触状態のばらつきが大きく、振幅補正することなく足しあわせるだけでは所望モードである最低次ねじれモードが支配的にならない場合においては、一旦、上述したステップ１１３と同じ方法で補正係数を求めて各受信信号（上記（１）〜（１６）で示した合計１６×４＝６４個のデータ）に振幅補正を施し、この信号に対し再度補正係数を求める処理を行えばよい。この処理を複数回繰返し行うことで、さらに精度よく接触状態のチェックを行うことが可能となる。この処理を以下では処理２と称する。
【００６４】
上記のステップ１１６の方向識別処理においては、所望の一方向から伝搬してきた信号を識別、抽出するために、データＡＡ’〜ＤＤ’に時間シフトを施している。この時間シフト処理を用いた所望でない他の一方向からの信号振幅を完全に零（０）とできれば良いが、このためには管が理想的な円筒管となっている必要がある。しかし、実際の管には微妙なゆがみ等が存在し、理想的な円筒管でないので、上記時間シフト処理の結果として得られる信号処理結果の中には、所望の一方向からの反射信号以外にも、他の一方向からの反射信号における除去しきれなかった鏡像信号成分が含まれており、この鏡像信号は妨害信号となる。したがって、方向識別後のデータにおいて鏡像信号のレベルが最も小さくなるように時間シフト量を微調整する機能を有すれば、方向識別機能の効果をより高めることができる。この処理を以下では処理３と称する。
【００６５】
さらに、処理１を用いて得られた信号処理部６からの出力結果と、処理２を用いて得られた信号処理部６からの出力結果と、処理３を用いて得られた信号処理部６からの出力結果との比較を行うことにより、Ｓ／Ｎ比をより高くする効果が生じる。この処理を以下では処理４と称する。
【００６６】
上記の処理１から処理３までの効果について、図６から図１０までを用いて説明する。
【００６７】
図６は、実験に用いた管の模式図である。図６において、管１は、左端面１ａ、右端面１ｂをそれぞれ有し、２つの溶接部１ｃと１ｄが存在している。また、管１には、一つのきず２が存在している。さらに、送受信子群４Ａ、４Ｂの２つの配置位置は、図中Ｐ１とＰ２で示されており、図には示さないが、２０ｃｍ程度の間隔をあけて配置されている。
【００６８】
図７〜図１０は、図６に示す管１に対して本実施の形態１に係る超音波探傷装置を用いて測定を行った探傷結果を示す図である。図７〜図１０において、横軸は２つの配置位置Ｐ１、Ｐ２からの距離であり、縦軸は振幅であり、右端面１ｂからの反射信号の振幅を０ｄＢで基準化してｄＢの単位で表示されている。
【００６９】
図７は、信号処理において従来と同じ感度補正を用いた場合の探傷結果、図８は、信号処理において処理１を用いた場合の探傷結果、図９は、信号処理において処理２を用いた場合の探傷結果、図１０は、信号処理において処理３を用いた場合の探傷結果である。
【００７０】
図７〜図１０において、妨害信号である右端面の鏡像信号の振幅は、従来処理よりも処理１の場合の方が小さく、処理１よりも処理２の方が小さく、処理２よりも処理３の方が小さいことが分かる。これにより、従来処理に対する処理１から処理３までの効果が確認できる。
【００７１】
次に、上記の処理４の効果を説明する。
【００７２】
処理１の処理結果を、ｔを受信時間として、Ａｍｐ１（ｔ）とする。また、処理２の処理結果をＡｍｐ２（ｔ）とする。また、処理３の処理結果をＡｍｐ３（ｔ）とする。さらに、処理４の処理結果をＡｍｐ４（ｔ）とする。
【００７３】
各時間ｔにおけるＡｍｐ１（ｔ）〜Ａｍｐ３（ｔ）の内の最大値をＭａｘＡ（ｔ）とし、各時間ｔにおけるＡｍｐ１（ｔ）〜Ａｍｐ３（ｔ）の内の最小値をＭｉｎＡ（ｔ）とし、処理４の処理結果Ａｍｐ４（ｔ）を、次の式（１）で定義する。
【００７４】
2004347549.tif 000003
【００７５】
つまり、信号処理部６における処理４では、処理１〜処理３の結果を比較し、各時間ｔにおけるＡｍｐ１（ｔ）〜Ａｍｐ３（ｔ）の内の最大値をＭａｘＡ（ｔ）と、各時間ｔにおけるＡｍｐ１（ｔ）〜Ａｍｐ３（ｔ）の内の最小値ＭｉｎＡ（ｔ）との比を算出する。次に、算出された上記比と、予め決められた上記比に関する閾値Ａｔｈとを比較する。
【００７６】
上記比が、予め決められた上記比に関する閾値Ａｔｈより小さければ、処理４の時間ｔにおける振幅Ａｍｐ４（ｔ）を、Ａｍｐ１（ｔ）〜Ａｍｐ３（ｔ）の平均値とする。
【００７７】
また、上記比が、予め決められた上記比に関する閾値Ａｔｈより大きければ、処理４の時間ｔにおける振幅Ａｍｐ４（ｔ）を０とする。
【００７８】
図１１は、処理４の効果を説明するための図である。この図１１は、図８〜図１０に示した処理１から処理３により得られた探傷結果を重ね書きしたものである。この図１１から分かるように、各時間ｔにおいて、溶接部、端面、きずといった散乱体からのエコー信号が存在する場合においては、上記比の値は小さい。それに対し、散乱体からのエコー信号が存在せず、電気雑音や鏡像エコー等の雑音が存在する時間ｔにおいては、上記比の値は大きい。したがって、上記処理４を行うことで、各時間ｔにおける散乱体の有無の識別が容易となる効果が生じる。図１１から、処理４によりＳ／Ｎ比がさらに高くなり、きずを含めた散乱体の検出が容易となる効果が生じていることが分かる。なお、散乱体からの反射信号中からのきず検出は、上述したように、対称モードと非対称モードの識別、抽出により行えば良い。
【００７９】
【発明の効果】
この発明に係る超音波探傷装置は、以上説明したとおり、超音波を送受する複数の送受信子群の管への接触状態をチェックして単一モードのラム波を単一方向に送信することができ、管が理想的な円筒試験体でない場合にも効果的に機能することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の送受信子群の詳細構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の送信用の送受信子群の選択、および受信用の送受信子群の選択の組み合わせの例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の動作を説明するための図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の測定対象の管を示す模式図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の信号処理において従来と同じ感度補正を用いて測定を行った場合の探傷結果を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の信号処理において処理１を用いて測定を行った場合の探傷結果を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の信号処理において処理２を用いて測定を行った場合の探傷結果を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の信号処理において処理３を用いて測定を行った場合の探傷結果を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の信号処理において処理４を用いて測定を行った場合の探傷結果を示す図である。
【符号の説明】
１  管、１ａ  左端面、１ｂ  右端面、１ｃ、１ｄ  溶接部、２、２ａ、２ｂきず、３  送受信子、４Ａ、４Ｂ、４ａ〜４ｈ  送受信子群、５  送受信部、６  信号処理部、７  表示部、８  制御部。
【図１】
2004347549.tif 000004
【図２】
2004347549.tif 000005
【図３】
2004347549.tif 000006
【図４】
2004347549.tif 000007
【図５】
2004347549.tif 000008
【図６】
2004347549.tif 000009
【図７】
2004347549.tif 000010
【図８】
2004347549.tif 000011
【図９】
2004347549.tif 000012
【図１０】
2004347549.tif 000013
【図１１】
2004347549.tif 000014