(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非破壊表面検査に適用できる超音波プローブであって、
出力超音波を生成し、入力される超音波に応じて信号を出力するセンサと、
前記出力超音波が被検査面に対し斜めに入射するよう前記センサを保持するホルダと、を有し、
前記被検査面に入射された前記出力超音波が、一部は前記被検査面に存在する傷に反射されて第１反射波となり、他の一部は前記被検査面に反射されて第２反射波となり、
前記第１反射波が前記センサに戻って前記信号を出力し、
前記第２反射波の進行を妨げない空間が、前記ホルダの内部または前記ホルダに隣接する領域に設けられており、
前記被検査面が管の内表面であり、前記ホルダの外形が前記管の内径より小さな径の円柱であり、
前記円柱の中心線に直交する第１断面上であって前記第１断面の中心から外れた位置に前記センサが保持され、
前記出力超音波が前記第１断面に沿って伝播する
超音波プローブ。
【請求項２】
非破壊表面検査に適用できる超音波プローブであって、
出力超音波を生成し、入力される超音波に応じて信号を出力するセンサと、
前記出力超音波が被検査面に対し斜めに入射するよう前記センサを保持するホルダと、を有し、
前記被検査面に入射された前記出力超音波が、一部は前記被検査面に存在する傷に反射されて第１反射波となり、他の一部は前記被検査面に反射されて第２反射波となり、
前記第１反射波が前記センサに戻って前記信号を出力し、
前記第２反射波の進行を妨げない空間が、前記ホルダの内部または前記ホルダに隣接する領域に設けられており、
前記被検査面が管の内表面であり、前記ホルダの外形が前記管の内径より小さな径の円柱であり、
前記円柱の中心線を含む第２断面上の任意の位置に前記センサが保持され、
前記出力超音波が前記第２断面に沿って伝播する
超音波プローブ。
【請求項３】
前記ホルダが、前記出力超音波が伝播する第１伝播空間と、前記第２反射波が伝播する第２伝播空間と、を有する
請求項１または請求項２に記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記出力超音波、前記第１反射波および前記第２反射波が伝播する空間に、空気中の音速より大きな音速となる媒体を充填する
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の超音波プローブ。
【請求項５】
前記ホルダが、前記出力超音波、前記第１反射波および前記第２反射波が伝播する空間に前記媒体を供給する媒体供給路を有する
請求項４に記載の超音波プローブ。
【請求項６】
前記媒体が水である
請求項４または請求項５に記載の超音波プローブ。
【請求項７】
管の内表面を非破壊で検査する表面検査装置であって、
前記管の内部に挿入される超音波プローブと、
前記超音波プローブを、前記管の長さ方向に移送するプローブ移送機構と、
前記管を回転する回転機構と、を有し、
前記超音波プローブが、
出力超音波を生成し、入力される超音波に応じて信号を出力するセンサと、
前記出力超音波が前記管の前記内表面に対し斜めに入射するよう前記センサを保持し、外形が前記管の内径より小さな径の円柱であるホルダと、を有し、
前記内表面に入射された前記出力超音波が、一部は前記内表面に存在する傷に反射されて第１反射波となり、他の一部は前記内表面に反射されて第２反射波となり、
前記第１反射波が前記センサに戻って前記信号を出力し、
前記第２反射波の進行を妨げない空間が、前記ホルダの内部または前記ホルダに隣接する領域に設けられている
表面検査装置。
【請求項８】
前記円柱の中心線に直交する第１断面上であって前記第１断面の中心から外れた位置に前記センサが保持され、
前記出力超音波が前記第１断面に沿って伝播する
請求項７に記載の表面検査装置。
【請求項９】
前記円柱の中心線を含む第２断面上の任意の位置に前記センサが保持され、
前記出力超音波が前記第２断面に沿って伝播する
請求項７に記載の表面検査装置。
【請求項１０】
前記ホルダが、前記出力超音波が伝播する第１伝播空間と、前記第２反射波が伝播する第２伝播空間と、を有する
請求項７から請求項９の何れか一項に記載の表面検査装置。
【請求項１１】
空気中の音速より大きな音速となる媒体を前記超音波プローブに供給する媒体供給機構をさらに有し、
前記出力超音波、前記第１反射波および前記第２反射波が伝播する空間に前記媒体を充填する
請求項７から請求項１０の何れか一項に記載の表面検査装置。
【請求項１２】
前記ホルダが、前記出力超音波、前記第１反射波および前記第２反射波が伝播する空間に前記媒体を供給する媒体供給路を有する
請求項１１に記載の表面検査装置。
【請求項１３】
前記媒体が水である
請求項１１または請求項１２に記載の表面検査装置。
【請求項１４】
前記プローブ移送機構により前記超音波プローブを移送した距離、および、前記回転機構により前記管を回転した角度、により被検査領域を特定する被検査領域特定手段と、
前記超音波プローブの前記センサが出力する前記信号により、前記傷の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段で判定した判定結果を、前記被検査領域特定手段で特定した被検査領域に対応付けて表示する表示手段と、をさらに有する
請求項７から請求項１３の何れか一項に記載の表面検査装置。
【請求項１５】
請求項７から請求項１４の何れか一項に記載の表面検査装置を用いた、表面検査方法であって、
前記プローブ移送機構により、前記超音波プローブを前記長さ方向に移送するステップと、
前記回転機構により、前記管を前記超音波プローブに対して相対的に回転するステップと、
前記センサが前記出力超音波を生成し、前記出力超音波を前記管の前記内表面に照射するステップと、
前記信号を計測し、前記傷の有無を判定するステップと、
を有する表面検査方法。
【請求項１６】
前記超音波プローブを移送した距離および前記管を回転した角度によって前記管の前記内表面における被検査領域を特定し、
前記判定するステップにおいて判定した前記傷の有無を、前記被検査領域に対応付けて表示するステップ、をさらに有する
請求項１５に記載の表面検査方法。
【請求項１７】
前記信号の感度または前記信号の前記出力超音波に対する遅れ時間から、前記傷の高さを推定するステップ、をさらに有する
請求項１５または請求項１６に記載の表面検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波プローブ、表面検査装置および表面検査方法に関し、特に、径が小さな管の内表面の探傷検査に好適な超音波プローブ、表面検査装置および表面検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
部材表面の非破壊検査法として、目視試験の他、放射線透過試験、超音波探傷試験、渦電流探傷試験、磁粉探傷試験、浸透探傷試験等が知られており、超音波探傷試験の一つとして、超音波パルスを探触子（超音波プローブ）から発信し欠陥に反射されて戻ってきた超音波を当該探触子で受信して欠陥の存在を知るパルス反射法がある。パルス反射法には、探触子から超音波（縦波）を垂直に伝播させる垂直探傷法、超音波（横波）を斜めに伝播させ部材内部で反射を繰り返させる斜角探傷法、超音波（表面波）を表面に沿って伝播させる表面波探傷法などがある。
【０００３】
なお、特許文献１には、小径パイプ材の安定した内表面探傷の実現を目的として為された、パイプ内表面検査装置の発明が開示されている。当該パイプ内表面検査装置は、内挿プローブと、非流動性接触媒体と、押圧手段とを有し、内挿プローブは、パイプ材の孔内に挿入が可能で、且つパイプ材の内表面との間で超音波を送受信する送受信面を備える。また、非流動性接触媒体は、内挿プローブとパイプ材の内表面との間に配置され、押圧手段は、非流動性接触媒体を介して超音波が伝播可能となるように内挿プローブをパイプ材の内表面に押しつける。当該パイプ内表面検査装置によれば、内挿プローブが、検査対象であるパイプ材の内表面に、非流動性接触媒体を介して適切な圧力で押しつけられ、パイプ材内表面の欠陥を安定的に検出することができる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１８０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記したように、様々な非破壊探傷試験法が知られているものの、小径管の内表面を検査しようとする場合、小径管の内部を目視または画像により確認することが困難なことから、表面状態の観察が不可欠な目視試験、浸透探傷試験および磁粉探傷試験は、適切な検査法とはいえない。また、放射線透過試験は、表面近傍の傷を検知できない可能性が高く、小径管内表面の探傷試験には適さない。
【０００６】
小径管内表面の探傷検査に渦電流探傷試験を適用しようとした場合、小径管の内部に渦電流発生用のコイルを挿入する必要があり、コイル径を小さくする必要がある。しかし、径の小さなコイルでは検出感度が低く、微細な傷を検出できない可能性がある。そこで検出感度を高めるため、コイル電流の周波数を高くすると、コイルと被検体との間の距離のバラツキに起因するノイズ（いわゆるガタ信号）が大きくなり、傷に起因する信号とノイズが重畳して傷検出が不可になる可能性がある。
【０００７】
超音波探傷試験の場合、外表面から超音波を照射し、傷に起因する超音波の反射を管外部から観測して探傷する方法も考え得るが、一般に内表面から数ｍｍまでの傷には感度がなく、材料内での超音波の減衰も大きいため、内表面近傍の傷の検出は困難である。
【０００８】
一方、特許文献１に記載のパイプ内表面検査装置のように、探触子（超音波センサ）を小径管の内部に挿入し、小径管の内表面に直接超音波を照射する方法であれば、傷の検出感度が高く、被検体内での超音波の減衰の影響も無視できることから、小径管内表面の探傷試験には適切な試験方法であるといえる。
【０００９】
しかし、本発明者が検討したところ、超音波センサ（探触子）を小型化し、当該小型化した超音波センサを小径管の内部に挿入して探傷試験を実施したとしても、微細な傷、特に管内表面からの傷の深さ（傷高さ）が数百〜数十μｍ程度の傷を検出することは困難であることを認識した。本発明の目的は、小径管の内表面における微細な傷を高感度に検出することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、非破壊表面検査に適用できる超音波プローブであって、出力超音波を生成し、入力される超音波に応じて信号を出力するセンサと、前記出力超音波が被検査面に対し斜めに入射するよう前記センサを保持するホルダと、を有し、前記被検査面に入射された前記出力超音波が、一部は前記被検査面に存在する傷に反射されて第１反射波となり、他の一部は前記被検査面に反射されて第２反射波となり、前記第１反射波が前記センサに戻って前記信号を出力し、前記第２反射波の進行を妨げない空間が、前記ホルダの内部または前記ホルダに隣接する領域に設けられている超音波プローブを提供する。
【００１１】
発明の解決課題の欄で説明したとおり、傷高さ（傷の大きさ）が小さくなると、第１反射波が小さくなり、センサからの出力信号も小さくなって傷検出が困難になる。従って、微細な傷を検出するには小さな信号を高感度に検出する必要があり、そのためにはノイズを低減する必要がある。本発明者は、ノイズの主要な原因が、出力超音波の被検査面における鏡面反射である第２反射波のエコーにあることを突き止め、第２反射波のエコーを低減するため、本発明では、第２反射波の進行を妨げない空間を、ホルダの内部またはホルダに隣接する領域に設けたものである。第２反射波の進行を妨げない空間を設けることで、第２反射波のエコーを低減し、信号のＳ／Ｎ比を向上して、傷を高感度に検出することが可能になる。
【００１２】
前記被検査面が管の内表面である場合、前記ホルダの外形が前記管の内径より小さな径の円柱とすることができ、前記円柱の中心線に直交する第１断面上であって前記第１断面の中心から外れた位置に前記センサが保持され、前記出力超音波が前記第１断面に沿って伝播するものであってもよい。あるいは、前記被検査面が管の内表面である場合、前記ホルダの外形が前記管の内径より小さな径の円柱とすることができ、前記円柱の中心線を含む第２断面上の任意の位置に前記センサが保持され、前記出力超音波が前記第２断面に沿って伝播するものであってもよい。前記ホルダが、前記出力超音波が伝播する第１伝播空間と、前記第２反射波が伝播する第２伝播空間と、を有するものであってもよい。
【００１３】
前記出力超音波、前記第１反射波および前記第２反射波が伝播する空間に、空気中の音速より大きな音速となる媒体を充填してもよい。この場合、前記ホルダが、前記出力超音波、前記第１反射波および前記第２反射波が伝播する空間に前記媒体を供給する媒体供給路を有してもよい。前記媒体として水を挙げることができる。
【００１４】
本発明の第２の態様においては、管の内表面を非破壊で検査する表面検査装置であって、前記管の内部に挿入される超音波プローブと、前記超音波プローブを、前記管の長さ方向に移送するプローブ移送機構と、前記管を回転する回転機構と、を有し、前記超音波プローブが、出力超音波を生成し、入力される超音波に応じて信号を出力するセンサと、前記出力超音波が前記管の前記内表面に対し斜めに入射するよう前記センサを保持し、外形が前記管の内径より小さな径の円柱であるホルダと、を有し、前記内表面に入射された前記出力超音波が、一部は前記内表面に存在する傷に反射されて第１反射波となり、他の一部は前記内表面に反射されて第２反射波となり、前記第１反射波が前記センサに戻って前記信号を出力し、前記第２反射波の進行を妨げない空間が、前記ホルダの内部または前記ホルダに隣接する領域に設けられている表面検査装置を提供するものである。
【００１５】
本発明の表面検査装置によれば、管内に挿入できる超音波プローブを用いるとともに、プローブ移送機構および管の回転機構を設けて、管の内表面の全体に渡って容易に表面検査することができる。
【００１６】
前記円柱の中心線に直交する第１断面上であって前記第１断面の中心から外れた位置に前記センサが保持され、前記出力超音波が前記第１断面に沿って伝播するものであってもよい。あるいは、前記円柱の中心線を含む第２断面上の任意の位置に前記センサが保持され、前記出力超音波が前記第２断面に沿って伝播するものであってもよい。前記ホルダが、前記出力超音波が伝播する第１伝播空間と、前記第２反射波が伝播する第２伝播空間と、を有するものであってもよい。
【００１７】
空気中の音速より大きな音速となる媒体を前記超音波プローブに供給する媒体供給機構をさらに有してもよく、前記出力超音波、前記第１反射波および前記第２反射波が伝播する空間に前記媒体を充填してもよい。この場合、前記ホルダが、前記出力超音波、前記第１反射波および前記第２反射波が伝播する空間に前記媒体を供給する媒体供給路を有してもよい。前記媒体として水を挙げることができる。
【００１８】
前記プローブ移送機構により前記超音波プローブを移送した距離、および、前記回転機構により前記管を回転した角度、により被検査領域を特定する被検査領域特定手段と、前記超音波プローブの前記センサが出力する前記信号により、前記傷の有無を判定する判定手段と、前記判定手段で判定した判定結果を、前記被検査領域特定手段で特定した被検査領域に対応付けて表示する表示手段と、をさらに有してもよい。
【００１９】
本発明の第３の態様においては、前記した表面検査装置を用いた、表面検査方法であって、前記プローブ移送機構により、前記超音波プローブを前記長さ方向に移送するステップと、前記回転機構により、前記管を前記超音波プローブに対して相対的に回転するステップと、前記センサが前記出力超音波を生成し、前記出力超音波を前記管の前記内表面に照射するステップと、前記信号を計測し、前記傷の有無を判定するステップと、を有する表面検査方法を提供する。
【００２０】
前記超音波プローブを移送した距離および前記管を回転した角度によって前記管の前記内表面における被検査領域を特定し、前記判定するステップにおいて判定した前記傷の有無を、前記被検査領域に対応付けて表示するステップ、をさらに有してもよい。前記信号の感度または前記信号の前記出力超音波に対する遅れ時間から、前記傷の高さを推定するステップ、をさらに有してもよい。
【００２１】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】超音波プローブ１００の概要を示し、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】超音波プローブ２００の概要を示す断面図である。
【図３】表面検査装置３００を示す概要図である。
【図４】傷高さが７μｍの場合の信号波形を示す図である。
【図５】傷高さが１５μｍの場合の信号波形を示す図である。
【図６】傷高さが３０μｍの場合の信号波形を示す図である。
【図７】傷がない場合の信号波形を示す図である。
【図８】傷高さと信号レベルの関係を示すグラフである。
【図９】傷高さと信号の遅れ時間の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２４】
（実施形態１）
図１は、実施形態１である超音波プローブ１００の概要を示し、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面図である。
【００２５】
超音波プローブ１００は、試験体の表面を非破壊で検査する表面検査に適用できるものであり、センサ１１０と、ホルダ１２０とを有する。
【００２６】
センサ１１０は、出力超音波１１２を生成する。また、センサ１１０は、入力される超音波に応じて信号を出力する。センサ１１０は、出力超音波１１２が試験体１３０の表面である被検査面１３２に対し斜めに入射されるようホルダ１２０によって保持される。入射角θは、試験体１３０の材質およびセンサ１１０と試験体１３０との間の媒質によって最適な角度値が異なる。試験体１３０が銅であり、センサ１１０と試験体１３０との間に媒体として水が充填されている場合、入射角θは、１９°〜４５°の範囲で調整することができ、好ましくは２４°〜３８°の範囲、さらに好ましくは２６°〜３３°の範囲、最も好ましくは２７°〜２８°とすることができる。
【００２７】
出力超音波１１２が被検査面１３２に入射されると、一部は被検査面１３２に存在する傷１３４に反射されて第１反射波１１４となる。第１反射波１１４は、センサ１１０に戻って信号を出力する。出力超音波１１２の他の一部は、被検査面１３２で鏡面反射されて第２反射波１１６となる。第２反射波１１６は、入射角θと同じ値の反射角θで反射される。
【００２８】
被検査面１３２で鏡面反射された第２反射波１１６は、その進行を妨げる物体が進路に存在した場合、エコーとなってセンサ１１０に戻り、ＳＮ比を下げるノイズの原因となる。しかし、本実施形態１の超音波プローブ１００では、第２反射波１１６の進行を妨げない空間１４０が、ホルダ１２０の内部に設けられている。第２反射波１１６の進行を妨げない空間１４０を設けているため、第２反射波１１６がエコーとなってセンサ１１０に戻ることを抑制し、ＳＮ比を向上して信号感度を高めることができる。
【００２９】
本実施形態１の超音波プローブ１００において、ホルダ１２０は、円柱の外形を有する。ホルダ１２０の外形を円柱とし、円柱径を管の内径より小さくすることで、超音波プローブ１００を管の内部に挿入することが可能となる。超音波プローブ１００を管の内部に挿入することで、管の内表面に出力超音波１１２を直接照射し、傷検知の感度を高めることができる。
【００３０】
出力超音波１１２、第１反射波１１４および第２反射波１１６が伝播する空間に、空気中の音速より大きな音速となる媒体、たとえば水を充填する。これにより、出力超音波１１２が試験体１３０の内部に入りやすくなり、傷１３４の検出感度を高めることができる。また、ホルダ１２０には、出力超音波１１２、第１反射波１１４および第２反射波１１６が伝播する空間に媒体を供給する媒体供給路１２４が形成されている。媒体供給路１２４により、媒体を効率よく検査領域に供給できる。
【００３１】
本実施形態１の超音波プローブ１００では、円柱の中心線１２２を含む断面（第２断面）上の任意の位置にセンサ１１０が保持される。出力超音波１１２は、当該断面（第２断面）に沿って伝播する。出力超音波１１２が伝播する空間を第１伝播空間１４２、第２反射波１１６が伝播する空間を第２伝播空間１４４と定義すれば、第２伝播空間１４４は、第２反射波１１６の進行を妨げない空間１４０である。出力超音波１１２が伝播する空間を第１伝播空間１４２、第２反射波１１６が伝播する空間を第２伝播空間１４４に限れば、水等の媒体供給が最小限で済み、余計なエコーの発生を抑制できる効果もある。なお、超音波プローブ１００を管の内部に挿入して、当該管の内表面を検査しようとする場合、出力超音波１１２が円柱の中心線１２２を含む断面に沿って伝播することから、超音波プローブ１００は、管の周方向に走る傷の検出に適している。
【００３２】
本実施形態１の超音波プローブ１００は、第２反射波１１６の進行を妨げない空間１４０（第２伝播空間１４４）を設けているため、第２反射波１１６がエコーとなってセンサ１１０に戻ることを抑制し、ＳＮ比を向上して信号感度を高めることができる。
【００３３】
第２反射波１１６の進行を妨げない空間１４０は、上記したようにホルダ１２０の内部に設けることができるが、これに限られず、ホルダ１２０に隣接する領域に設けられていてもよい。この場合も、第２反射波１１６がエコーとなってセンサ１１０に戻ることを抑制し、ＳＮ比を向上して信号感度を高めることができる。
【００３４】
（実施形態２）
図２は、実施形態２の超音波プローブ２００の概要を示す断面図である。実施形態２の超音波プローブ２００は、出力超音波１１２の進行方向が超音波プローブ１００の場合とは異なり、中心線１２２に直交する断面（第１断面）に沿って進行する。その他は超音波プローブ１００と同様である。
【００３５】
すなわち、超音波プローブ２００は、超音波プローブ１００と同様、ホルダ１２０が円柱の外形を有するが、センサ１１０は、円柱の中心線１２２に直交する断面（第１断面）上であって当該断面（第１断面）中心１２６から外れた位置にが保持され、出力超音波１１２は、当該断面（第１断面）に沿って伝播される。その結果、出力超音波１１２は、試験体１３０の被検査面１３２に対し入射角θを以て入射する。傷１３４による第１反射波１１４は、センサ１１０に戻って信号を発生し、第２反射波１１６は、反射角θで反射される。そして、第２反射波１１６の進行を妨げない空間１４０を、ホルダ１２０の内部に設ける。これにより、実施形態１の場合と同様、第２反射波１１６がエコーとなってセンサ１１０に戻ることを抑制し、ＳＮ比を向上して信号感度を高めることができる。
【００３６】
なお、超音波プローブ２００を管の内部に挿入して、当該管の内表面を検査しようとする場合、出力超音波１１２が円柱の中心線１２２に直交する断面に沿って伝播することから、超音波プローブ２００は、管の長さ方向に走る傷の検出に適している。
【００３７】
（実施形態３）
図３は、本実施形態３の表面検査装置３００を示す概要図である。表面検査装置３００は、管３０２の内表面を非破壊で検査する。表面検査装置３００は、超音波プローブ３０４、プローブ移送機構３１０、回転機構３２０、媒体供給機構３３０、モータコントローラ３４０、被検査領域特定手段３５０、センサコントローラ３６０および表示手段３７０を有する。
【００３８】
超音波プローブ３０４は、実施形態１で説明した超音波プローブ１００または実施形態２で説明した超音波プローブ２００である。超音波プローブ３０４は、管３０２の内部に挿入される。プローブ移送機構３１０は、超音波プローブ３０４を、管３０２の長さ方向に移送する。回転機構３２０は、管３０２を回転する。媒体供給機構３３０は、実施形態１または実施形態２で説明した媒体、たとえば水を超音波プローブ３０４に供給する。モータコントローラ３４０は、プローブ移送機構３１０および回転機構３２０のモータを制御する。なお、モータコントローラ３４０は、プローブ移送機構３１０による超音波プローブ３０４の移送量および回転機構３２０による管３０２の回転角を被検査領域特定手段３５０に送信する。被検査領域特定手段３５０は、モータコントローラ３４０から取得した超音波プローブ３０４の移送量および管３０２の回転角から、被検査領域を特定する。センサコントローラ３６０は、超音波プローブ３０４を制御する。具体的には、超音波プローブ３０４におけるセンサ１１０からの出力超音波１１２の出力、および第１反射波１１４に起因する信号の検出を制御し、傷１３４の有無を判定する。表示手段３７０は、センサコントローラ３６０で判定した傷１３４の有無判定結果を、被検査領域特定手段３５０で特定した被検査領域に対応付けて表示する。
【００３９】
本実施形態３の表面検査装置３００によれば、管３０２の内表面を高感度かつ簡便に検査することができる。
【００４０】
次に、表面検査装置３００を用いた、表面検査方法を説明する。まず、超音波プローブ３０４を試験体である管３０２の内部に挿入する。次に、プローブ移送機構３１０により、超音波プローブを長さ方向に移送する。その後、回転機構３２０により、管３０２を超音波プローブ３０４に対して相対的に回転する。センサコントローラ３６０によりセンサ１１０が出力超音波１１２を生成し、出力超音波１１２を管３０２の内表面に照射する。センサコントローラ３６０によりセンサ１１０の信号を計測し、傷１３４の有無を判定する。
【００４１】
さらに、被検査領域特定手段３５０により、超音波プローブ３０４を移送した距離（移送量）および管３０２を回転した角度（回転角）から管３０２の内表面における被検査領域を特定する。そして、センサコントローラ３６０で判定した傷１３４の有無を、被検査領域に対応付けて、表示手段３７０に表示する。
【００４２】
図４〜６は、センサ３０４の信号波形を示す図であり、図４は傷高さが７μｍの場合、図５は傷高さが１５μｍの場合、図６は傷高さが３０μｍの場合である。図７は傷がない場合の信号波形を示す。傷が無い場合には信号が検出できない一方、傷の高さが３０μｍと非常に小さい場合であっても、傷高さに応じた信号が検出できていることがわかる。
【００４３】
図８は、傷高さと信号レベルの関係を示すグラフであり、図９は、傷高さと信号の遅れ時間の関係を示すグラフである。信号レベルは、第１反射波１１４に起因する信号の強さであり、信号の遅れ時間は、出力超音波１１２が出射された後、第１反射波１１４に起因する信号を検出するまでの時間、すなわち、傷で反射された超音波の路程を示す。傷高さと信号レベル、傷高さと信号の遅れ時間は共に強い正の相関を示し、信号の感度（信号レベル）または信号の出力超音波１１２に対する遅れ時間から、傷１３４の高さを推定することが可能であることを示している。
【００４４】
なお、上記した実施形態では、出力超音波１１２が直接傷１３４に照射される場合を説明したが、試験体１３０の内部で１回以上反射した超音波を用いて検査してもよい。
【００４５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４６】
１００…超音波プローブ、１１０…センサ、１１２…出力超音波、１１４…第１反射波、１１６…第２反射波、１２０…ホルダ、１２２…中心線、１２４…媒体供給路、１２６…中心、１３０…試験体、１３２…被検査面、１３４…傷、１４０…空間、１４２…第１伝播空間、１４４…第２伝播空間、２００…超音波プローブ、３００…表面検査装置、３０２…管、３０４…センサ、３０４…超音波プローブ、３１０…プローブ移送機構、３２０…回転機構、３３０…媒体供給機構、３４０…モータコントローラ、３５０…被検査領域特定手段、３６０…センサコントローラ、３７０…表示手段。
【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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