(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間的に変化する熱機械応力および／または応力勾配を、金属物体（１）の壁厚越しに検出する方法であって、前記物体（１）の外表面における少なくとも１つの測定点において温度を測定し、前記測定点の領域において電磁超音波トランスデューサ（３〜６）を用いてさらなる測定を行うことで、温度測定からの測定温度と、前記さらなる測定から得られた測定データとの組み合わせを用いて前記物体（１）の壁厚越しに前記応力および／または応力勾配を推定する方法において、
前記測定温度から内表面と前記外表面との間の温度曲線を確認し、前記さらなる測定から得られた測定データを前記温度曲線とともに分析することで前記物体（１）の壁厚越しに前記応力および／または応力勾配を推定することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記電磁超音波トランスデューサ（３〜６）を用いて、超音波ランタイム測定、振幅測定、および／または渦電流インピーダンス測定が行われ、前記応力および／または応力勾配は、前記測定温度または確認された前記温度曲線とともに、前記超音波ランタイム測定、振幅測定、および／または渦電流インピーダンス測定を分析することで推定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記応力および／または応力勾配の推定は、前記物体（１）の壁のレイヤーモデル（９）に基づいて行われ、前記レイヤーモデル（９）は、確認された前記温度曲線、該温度曲線から導出された応力曲線、ならびに測定され温度補正された超音波ランタイム、振幅、および渦電流インピーダンスを入力変数（８）として用い、レイヤー関連の超音波ランタイム、振幅、渦電流インピーダンス、および応力曲線を出力変数（１０）として供給し、レイヤー関連の応力曲線は、前記レイヤー関連の超音波ランタイム、振幅、および渦電流インピーダンスから前記レイヤーモデルの反復最適化によって推定される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
互いに垂直な２つの直線偏波の横波が、それぞれの場合において、電磁超音波トランスデューサ（５，６）を用いて前記物体（１）の壁内に垂直に放射されることで、超音波ランタイムおよび振幅をパルス反響動作で測定する、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記物体（１）としてのパイプの測定時、前記横波の一方は前記パイプの軸方向に直線偏波であり、他方は前記パイプの周方向に直線偏波である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
レイリー波または水平偏波の横波を生成する分離した送信受信配置の２対の電磁超音波トランスデューサ（３，４）がさらに用いられ、前記２対は前記測定点において互いに９０度の角度になるように配置される、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
前記電磁超音波トランスデューサ（３〜６）は、前記外表面に分布する複数の測定点において用いられる、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時間的に変化する熱機械応力および／または応力勾配を、金属物体、特にパイプラインの壁厚越しに検出する方法に関し、当該方法において、物体の外表面の少なくとも１つの測定点において表面温度を測定し、その表面温度から内表面と外表面との間の温度曲線を確認する。
【０００２】
時間的に変化する熱機械応力および／または応力勾配を検出することは、とりわけ原子力発電所、従来型発電所、太陽熱発電所、化学工場、風力発電所などのパイプラインにおいて非常に重要である。それは、各構成部品の疲労状態が、応力時系列とも呼ばれる応力または応力勾配の時間的変化から推断可能だからである。ところが、構成部品の老朽化の原因でもある最大応力は、たとえばパイプラインの中を流れる媒体の急速な温度変化によって、概してパイプラインや接合部品の内表面で起こり、そのため、直接測定することが技術的に可能ではないか、あるいは採算が合わない程の費用をかけてのみ可能である。
【背景技術】
【０００３】
たとえばＪ．Ｒｕｄｏｌｐｈ他、「ＡＲＥＶＡ  Ｆａｔｉｇｕｅ  Ｃｏｎｃｅｐｔ−Ａ  Ｔｈｒｅｅ  Ｓｔａｇｅ  Ａｐｐｒｏａｃｈ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｆａｔｉｇｕｅ  Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｌａｎｔ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ」：「Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｌａｎｔｓ」、Ｓｏｏｎ  Ｈｅｕｎｇ  Ｃｈａｎｇ編、ＫＡＩＳＴ  Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｎｕｃｌｅａｒ  ＆  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、韓国、出版社：ＩｎＴｅｃｈ、２０１２年３月２１日、２９３〜３１６ページから、パイプラインや他の物体における疲労の出現を監視するために、パイプラインの外表面の表面温度の測定を通して、応力を受けている部品の応力時系列を推定することが知られている。この場合、局部応力は、有限要素法により表面温度の測定から算出される。
【０００４】
しかしながら、たとえばパイプライン内での低温流と高温流との過渡的な混合作用によって起こり、パイプラインの内表面における温度変化をもたらし得るひずみの特定の即座の影響は、測定原理により検出されなくなり、上記のような手法を用いては評価できない。このような高頻度の混合作用は、より低いひずみ振幅が適切な頻度で発生することにより、動作中に壁を貫通するひびが入る程の高いレベルの疲労ひずみを生じさせることもある。
【０００５】
国際公開２０１１／１３８０２７Ａ１から非破壊材料研究の方法が知られており、当該方法を用いて、たとえば発電所、化学工場、精製所のパイプラインなどの、高レベルの機械的および熱的ひずみに曝されるワークピースを、ひずみが関与して発生する疲労破損に対して研究することができる。この方法において、２つの電磁超音波トランスデューサが分離した送信機受信機配置で用いられて、ワークピース内に対して偏波超音波を放射し、パルス反響技術および音響伝送技術両方における超音波のランタイムと振幅とを測定する。この場合、渦電流インピーダンス測定も行われ、測定された変数を対応する参照データと比較する。そして、参照データと比較することで、ワークピースの壁の微細構造で起こり得る変化を認識することができる。しかしながら、上記文献に記載される方法では、時間的に変化する熱機械応力勾配を、パイプラインの壁厚越しに検出することはできない。
【０００６】
国際公開２００４／１０９２２２Ａ２は、金属物体、特に線路の材料特性を検出する方法を記載しており、当該方法において、電磁超音波トランスデューサを用いて測定を行うことで、材料特性、特に材料の応力、密度、または剛性を判定する。また、測定点において温度を測定して、推定される温度による影響に基づいて超音波測定を補正する。
【０００７】
米国特許５，５７０，９００Ａは、電磁超音波トランスデューサを用いてワークピースにおける応力を判定する方法を記載している。この文献は、実質的に測定ユニットの機械構造に関連し、これを用いて超音波トランスデューサがワークピースに取り付けられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、時間的に変化する熱機械応力および／または応力勾配を、金属物体、特にパイプラインの壁厚越しに検出する方法を特定することであり、当該方法を用いて、物体の内部から起こる壁厚越しの急速な応力変化を外表面から検出することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、請求項１記載の方法により達成される。当該方法の有利な実施形態は、従属請求項の主題であり、あるいは以下の説明および例示的な実施形態から推定されてもよい。
【００１０】
時間的に変化する熱機械応力および／または応力勾配を、金属物体の壁厚越しに（物体の断面越しに、またはパイプライン壁の厚さ越しに）検出するための提案される方法において、２つの異なる測定方法が組み合わされる。一方では、表面温度を物体の外表面において測定し、そこから内表面と外表面との間の温度曲線を確認する。他方、この測定に加えて、測定温度および測定温度から確認される温度曲線によって、物体の壁厚越しに応力および／または応力勾配の時間曲線を判定するために、外表面の少なくとも１つの測定点において、電磁超音波トランスデューサを用いて測定を行う。この場合、応力および／または応力勾配を判定するために必要な情報アイテムは、温度測定から得られた情報アイテムと電磁超音波トランスデューサを用いて得られた測定データとの組み合わせから得られる。応力および／または応力勾配は、好ましくは超音波ランタイム測定、振幅測定、および／または渦電流インピーダンス測定を温度測定とともに分析することで判定される。
【００１１】
電磁超音波トランスデューサを使用することの利点は、放射ひずみの場合や物体内部が高動作圧にある場合に、たとえば２００℃を超える温度の動作状態においてもパイプラインを測定できる点にある。特に、電磁超音波トランスデューサにより、たとえば物体の内部において突然起こる温度変化に起因する急速な応力変化も、急速な測定データ検出により検出できる。
【００１２】
これにより、論理的には、高サイクル疲労（ＨＣＦ）ひずみ集合も特定され評価されてもよい。この場合、超音波ランタイム測定、振幅測定、および／または渦電流インピーダンス測定が行われる利点は、物体の直接アクセスできない内表面のひずみも検出できるという点にある。この場合、超音波ランタイム測定および振幅測定を、分離した送信機受信機配置、パルス反響技術、またはこれらの技術の組み合わせにおいて行うことができる。さらに、送信振幅および受信振幅をログに記録することもでき、したがって、分析におけるさらなる側面として用いることもできる。
【００１３】
本方法において、電磁超音波トランスデューサを用いたさらなる測定によって、特に電磁超音波トランスデューサで行われる超音波ランタイム測定、振幅測定、および／または渦電流インピーダンス測定によって、パイプラインの温度のみに基づいて監視する本方法における急速な応力変化に対するギャップがなくなる。温度監視と組み合わせて、これらの電磁超音波テスト方法により既知の疲労監視システムの情報価値が広がる。したがって、高周波疲労関連ひずみ時間関数（応力時系列）も登録されてもよい。よって、疲労関連ひずみに関するに結論を導いてもよく、したがって、それぞれの物体すなわちパイプの疲労状態の時間曲線に関する結論を導いてもよい。電磁超音波トランスデューサを用いることにより、超音波ランタイム測定、振幅測定、および／または渦電流インピーダンス測定を１つのセンサシステムまたは１つのテストヘッドで組み合わせてもよい。
【００１４】
提案される方法において、温度測定から得られるデータ、特に温度測定から導出できる物体の壁厚越しの温度曲線および応力曲線を用いて、特に高周波応力変化の場合において、超音波測定または渦電流測定の測定データから物体の壁厚越しの応力または応力勾配を判定できるという事実が利用されている。これは、温度測定から得られるさらなる情報アイテムなしに、現在の精度では成しえず、それは、超音波および渦電流インピーダンス測定データへの温度の影響を、そのような精度を得るために補正しなくてはいけないからである。
【００１５】
以下、当該方法およびその実施形態を、パイプラインの測定すなわち監視に基づいて説明する。しかしながら、これらの説明は他の物体にも容易に応用することができる。
【００１６】
好ましくは、応力または応力勾配を判定するためにレイヤーモデルが用いられる。パイプラインの壁厚越しの応力または応力勾配は、このレイヤーモデルを用いて反復数値的に確認される。この場合、このモデルは、測定システム全体で規定された既知の現実のひずみを測定し、得られたデータを検出しアーカイブすることによって、温度測定データおよびそこから得られる情報アイテムを用いて、事前に校正される。それぞれのレイヤーにおいてピース毎に定数として近似されるパイプラインの壁厚越しの温度曲線および応力曲線ならびに温度補正された超音波ランタイム、振幅、および渦電流インピーダンスは、特にこの目的のためのモデル入力変数として用いられる。
【００１７】
したがって、レイヤーモデルは、出力変数として、レイヤー固有の応力曲線ならびに温度補正されたレイヤー固有の超音波ランタイム、振幅、および渦電流インピーダンスを供給する。適用時に迅速にパイプライン壁における応力曲線を判定できるようにするため、個別のレイヤーにおける測定された超音波ランタイム、振幅、および渦電流インピーダンスからそれぞれの応力が推定される。レイヤーにおける応力とレイヤー固有の超音波ランタイム、振幅、および渦電流インピーダンス値との関係を確認できるようにするため、レイヤーモデルの反復最適化が必要とされる。この最適化には、２つの異なる手順を適用することができる。
【００１８】
第１の手順は、パターン認識手法に基づいており、パターン認識手法により類似比較を用いて個別のレイヤーにおける応力に関する結論を導くことができる。この場合、レイヤー関連の応力曲線は、レイヤー関連のデータをそれぞれ関連づけてレイヤー関連変数のテスト変数空間に広がるアルゴリズムによって、レイヤー関連の超音波ランタイム変数、振幅変数、および渦電流インピーダンス変数に結びつけられる。この多次元テスト変数空間は、最適化フェーズまたは校正中に反復的に広げられ、その後、空間次元におけるそれらの類似性に対する実際の測定を評価するために用いられる。
【００１９】
第２の手順は、好ましくは物理的手法である。この手法は、様々な動作温度でのパイプ材料の音弾性定数および導電性が既知である、すなわち確認されていることを前提とし、そこから、温度補償された超音波ランタイムを同様に温度補償された音弾性定数、および必要であればさらに超音波振幅および渦電流インピーダンスを用いて算出することにより、モデルの反復適合によりレイヤーごとに応力状態を確認することができる。
【００２０】
物理法則またはパターン認識手法に基づくレイヤーモデルの反復最適化の利点は、より高い測定速度が得られることと、パイプ壁の全厚越しに情報アイテムが瞬時に得られる点にある。さらに、反復最適化により、モデルの精度向上のために、時間的に前の測定データ（測定の変遷）と分析時の測定データ（超音波変数および渦電流変数ならびに外壁の瞬間温度）とを用いることが可能になる。特に、レイヤーモデルの最も内側のレイヤーに対応するパイプの内壁の応力または応力勾配も、このレイヤーモデルを用いることで得ることができる。
【００２１】
電磁超音波トランスデューサを用いての測定には、トランスデューサの異なる配置および実施形態も可能である。原則的に、たとえば少なくとも１つのＨＦコイルと１つの電磁石または１つ以上の永久磁石からなる異なる組み合わせトランスデューサを電磁超音波トランスデューサとして用いてもよく、ここで、ＨＦコイルは、電磁的に励起された超音波を送信および／または受信するためと渦電流インピーダンス測定のためとの両方に用いることができる。さらに、たとえば、少なくとも２つのＨＦコイルと１つの電磁石とからなる組み合わせトランスデューサ、または２つのＨＦコイルと１つ以上の永久磁石とからなる組み合わせトランスデューサを用いてもよい。この場合、一方のＨＦコイルは、電磁的に励起された超音波を送信および／または受信するために用いられ、他方のＨＦコイルは、個別の渦電流コイルとして用いられる。渦電流励起は、超音波を生成するのと同じパルスを用いて行うことができ、あるいは個別の渦電流生成器を介して行うこともできる。好適な超音波トランスデューサは、当業者には先行技術から既知である。
【００２２】
特に有利なのは、パルス反響動作において異なる偏波方向で動作する少なくとも２つの電磁超音波トランスデューサが各測定点で用いられる。これらのトランスデューサにおいて、ＨＦコイルは、送信コイルおよび受信コイルの両方として用いられる。トランスデューサは、互いに垂直な直線偏波の横波をパイプ内に垂直に放射するように設計すなわち配置されている。一方の超音波トランスデューサの横波は、好ましくはパイプの軸方向に偏波しており、他方は、好ましくはパイプの周方向に偏波している。このように、これらの方向に生成される異なる応力を最適に検出することができる。
【００２３】
また、好ましくは２対のさらなる電磁超音波トランスデューサが、それぞれの測定点において分離した送信受信配置で用いられる。これらの対において、一方のトランスデューサが送信機として用いられ、他方が受信機として用いられる。これらのトランスデューサは、音響伝送において異なる２つの種類の波、すなわちレイリー横波および水平偏波の横波の両方で動作可能である。これら２対のさらなる電磁超音波トランスデューサが操作されることで、好ましくはパイプの軸方向および周方向に互いに９０度に指向する２つの偏波を用いてパイプ壁内の応力を検出する。２対のさらなる電磁超音波トランスデューサは、この目的のために十字に配置される。
【００２４】
パイプ壁内に異なる偏波の超音波を放射する可能性も存在する。そのため、たとえば、壁厚がより薄い場合、視射的に導入されるレイリー波または水平偏波の代わりに、板波（ＳＨ／ラム板波）を用いることもできる。垂直入射放射のためには、ラジアル偏波を用いることもできる。
【００２５】
以下テストヘッドとも称される超音波トランスデューサは、好ましくはパイプの外周にベルトのように取り付けられる。このテストヘッド配置がより密に外周に沿ってパイプに設置されると、パイプの外周に沿った応力判定の横方向の分解能が向上する。
【００２６】
さらなる重複性のために、組み合わせトランスデューサを有する複数のテストベルトを同時に用いてもよい。各ベルト用のテストヘッドすなわちトランスデューサの種類のバリエーションも、さらなる重複性を提供する。異なる種類のテストヘッド、異なる種類の波、および／または異なる測定頻度のデータを用いて、さらなる情報アイテムを得ることもできる。
【００２７】
強磁性材料のパイプラインの場合に用いることができるさらなる実施形態において、電磁石を有し、それを用いてヒステリシスを変調する組み合わせトランスデューサを用いることで、さらなる表面近傍変数として、重畳透磁率（規定の動作点または磁界の場合は透磁率の分析）および／または動的磁歪（規定の動作点または磁界の場合は超音波振幅の分析）を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
以下、提案される方法を、再び図面とともに例示的な実施形態に基づいてさらに詳細に説明する。
【図１】図１は、提案される方法の一実施形態に係る測定点における超音波テストヘッドの配置の２つの例を示す。
【図２】図２は、パイプの外周におけるテストヘッドすなわち測定点の分布の例を示す。
【図３】図３は、パイプラインのレイヤーモデル越しの応力または応力勾配の判定の概略図を示す。
【図４】図４は、垂直に導入される直線偏波の横波を生成するためのテストヘッドのうちの１つの構造の例を示す。
【図５】図５は、垂直に導入される直線偏波の横波を生成するためのテストヘッドの構造のさらなる例を示す。
【図６】図６は、レイリー波を生成するためのテストヘッドの構造の例を示す。
【図７】図７は、水平偏波の横波を生成するためのテストヘッドの構造の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
提案される方法において、パイプラインの疲労を監視するための既知の温度測定が、電磁超音波トランスデューサを用いて行われるパイプライン壁における超音波ランタイム、振幅、および／または渦電流インピーダンスの測定と組み合わされる。この場合、パイプの外側の測定点は、必要に応じて選択される。図１は、パイプ１の一部の概略図を示し、パイプ１の外側に超音波ランタイム測定、振幅測定、および／または渦電流インピーダンス測定を行うためのテストヘッド配置が示されている。図１ａおよび１ｂは、対応する測定点でのこの場合における２つの異なる可能な配置を示す。図には、この測定点で外側表面を同時に測定するのに用いられる温度センサ２も概略的に示されている。この温度センサは、たとえば熱電対の態様を取り、テストヘッドに一体化することもできる。さらに、各測定点に複数の温度センサ２を設けることもできる。もちろん、温度測定は、測定の直前または直後に超音波テストヘッドを用いて行うこともできる。
【００３０】
超音波測定および／または渦電流測定に異なる超音波トランスデューサすなわちテストヘッドを用いることができるのは、図１から明らかである。この場合、テストヘッドは、パルス反響動作で動作する、分離した送信トランスデューサおよび受信トランスデューサ３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂと、一体化された送信受信配置５，６とを有する分離した送信受信配置である。分離した送信トランスデューサおよび受信トランスデューサ３ａ，３ｂまたは４ａ，４ｂを用いて、レイリー波または水平偏波の横波をパイプ壁の軸方向に生成することができる。これらのテストヘッドは、音響伝送で動作し、ここで、超音波は、送信機３ａ，４ａから放射され、パイプの軸方向にパイプ壁を伝搬したあと、それぞれ超音波トランスデューサ３ｂ，４ｂによって再び受信される。パイプ壁の応力を検出するために、この場合、２対の（パイプ軸方向およびパイプの周方向に）互いに９０度に指向する偏波を有する送信トランスデューサ３ａ，４ａおよび受信トランスデューサ３ｂ，４ｂを、それぞれの場合においてこの目的のために用いる必要がある。図１ａおよび１ｂから明らかなように、２対のテストヘッドは、この目的のために十字に配置される。２つのさらなる超音波トランスデューサ５，６は、一体化された送信トランスデューサおよび受信トランスデューサであり、（互いに垂直な）異なる偏波方向を有する直線偏波の横波をパイプ内に垂直に放射する。これらのトランスデューサにおいて、ＨＦコイルが、超音波信号を送信するためおよびパイプの内壁で反射された超音波信号を受信するための両方に用いられる。一方のトランスデューサ５は、この場合、パイプの周方向に直線偏波の横波を生成し、他方のトランスデューサ６は、パイプの軸方向に直線偏波の横波を生成する。渦電流インピーダンス測定は、一体化されたＨＦコイルを用いて既知の手法で行うことができる。もちろん、さらなるＨＦコイルが渦電流インピーダンス測定用に設けられている組み合わせトランスデューサを用いることもできる。図１ａおよび１ｂは、本方法で用いることができる、テストヘッドの異なる配向すなわち配置を示す。図１ｃは、再び、対応するテストヘッドが取り付けられたパイプの断面の例を示す。図１ｃの矢印で概略的に示すように、テストヘッドは、好ましくはパイプの外壁の異なる測定点においてベルトのように用いられる。
【００３１】
図２は、この目的のためにパイプ１の外周の図１に示す測定点の位置すなわちテストヘッド配置７の位置の可能な分布を示す。十字形のテストヘッド配置７がより密にパイプの外周に沿って配置されると、パイプ外周に沿った横方向の分解能が向上する。図２は、この目的のための左側の部分画像において、例としてパイプ１におけるテストヘッド配置７すなわち測定点の４つの異なる分布を、ａ）からｄ）を付して示す。測定点すなわちテストヘッド配置７がより密であることで、高い分解能が得られる。図面の右部分では、そのような配置が、再びパイプ１の断面で示されている。この場合、パイプに対照的にひずみが発生しているのであれば、パイプの半分のみまたは４分の１のみをテストヘッドで覆うことも可能である。非対称のひずみの場合、図２に示すように、テストヘッドは、パイプの全周に渡って分布するよう配置される。非一様なひずみがパイプ軸に沿ってパイプラインに発生することが予想される場合、これらの非一様なひずみも、パイプ軸に沿った複数のテストヘッドベルトを用いて検出される。
【００３２】
図１に示すテストヘッドの十字形の配置は、テストヘッド３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂを有する分離した送信受信配置を省略することで任意に簡略化することもできる。ただし、この場合、パイプ軸に沿った局部応力に関する情報アイテムは一切得ることができない。しかしながら、もちろん、パイプ壁の壁厚越しに相対的な応力変化を検出することは可能である。
【００３３】
図３は、レイヤーモデルに基づいてパイプの内側における応力または応力勾配を判定する時の手順を概略的に示す。この概略的に示されるレイヤーモデル９において、パイプ壁は、図に示すように、いくつかのレイヤーに分割されている。測定された渦電流インピーダンス、測定された超音波ランタイム、振幅、温度測定から確認された温度曲線、および温度測定から確認された応力曲線が、モデル入力変数８として用いられる。そして、レイヤーモデル９は、モデル出力変数１０として、レイヤー関連の渦電流インピーダンス、レイヤー関連の超音波ランタイム、振幅、およびレイヤー関連の応力曲線を送信し、ここで、レイヤーモデルの最も内側のレイヤーの応力曲線が、パイプの内側の応力または応力勾配に対応する。
【００３４】
図４から図７は、提案される方法において用いることができる超音波トランスデューサすなわちテストヘッドの例を示す。これらの図は、異なる種類のトランスデューサを超音波ランタイムおよび振幅測定ならびに渦電流インピーダンスの測定に用いることができることを示す。図４は、垂直に導入される直線偏波の横波を生成する超音波トランスデューサの構造の例を示す。トランスデューサは、ＨＦコイル１２の上方に磁石１１を有する。磁石は、図に示されるように永久磁石でもよいし、電磁石でもよい。図に示すように、磁石によってパイプ壁内に静磁場Ｂ０が生成される。図示される断面で認識できるＨＦコイル１２の交流電圧によって、パイプ壁内で超音波が励起される。振動方向すなわち偏波１４および偏波１４の伝搬方向１５も図示されている。図の右部分に見られるように、静磁場を増幅するためのコンセントレータ１３をさらにＨＦコイル１２と磁石１１との間に用いることもできる。
【００３５】
このような直線偏波の横波を垂直に導入するための超音波トランスデューサの代替実施形態を図５に示す。この例において、ＨＦコイル１２上方には２つの磁石１１が用いられている。
【００３６】
図６は、電磁超音波トランスデューサの構造の例を示し、それを用いてレイリー波を生成する。このトランスデューサにおいて、図の右部分の上面図に見られる蛇行ＨＦコイル１１が用いられる。超音波の伝搬方向１５および超音波の振動方向１４も図示されている。
【００３７】
水平偏波の横波を生成するための超音波トランスデューサの例を図７に示す。この超音波トランスデューサにおいて、図に見られるように、交互する偏波を有する永久磁石１１が周期的な配置で用いられている。そして、その下方に位置するＨＦコイル１２を介して超音波が生成される。パイプ表面に沿った超音波の伝搬方向１５が再び概略的に図示されている。
【００３８】
図４から図７に示すトランスデューサは、先行技術から既知であり、そのため、その構造および機能はここではさらに詳細には議論しない。
【００３９】
渦電流インピーダンス測定は、異なる周波数で行うことができ、したがって、図示された超音波トランスデューサのそれぞれを用いて、パイプラインの異なる侵入深さで行うことができる。渦電流インピーダンス測定は、この場合、超音波を生成するためにも用いられるトランスデューサのＨＦコイルを用いて行うことができる。しかしながら、もちろん、このような渦電流測定のためのトランスデューサに個別のＨＦコイルを配置することも可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  パイプライン
２  温度センサ
３ａ  超音波トランスデューサ（送信機）
３ｂ  超音波トランスデューサ（受信機）
４ａ  超音波トランスデューサ（送信機）
４ｂ  超音波トランスデューサ（受信機）
５  超音波トランスデューサ（送受信機）
６  超音波トランスデューサ（送受信機）
７  テストヘッド配置
８  モデル入力変数
９  レイヤーモデル
１０  モデル出力変数
１１  磁石
１２  ＨＦコイル
１３  コンセントレータ
１４  振動方向／偏波
１５  超音波の伝搬方向
【図１】
0006362625.tif 000002
【図２】
0006362625.tif 000003
【図３】
0006362625.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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