(57)【要約】【課題】  粘性液体の劣化度を超音波の漏洩弾性表面波の減衰特性の変化を利用して測定・評価し、事前に用意するデータ量を少なくすることができ、高い精度で劣化度を測定・評価でき、実用性の高い超音波検査方法を提供する。【解決手段】  この超音波検査方法は、粘性液体の劣化度を測定・評価する超音波検査方法であり、予め余寿命の分かっている異なる余寿命を有する少なくとも２つの同種の粘性液体のそれぞれについて超音波減衰定数を測定するステップＳ１０と、２つの粘性液体の各々の超音波減衰定数を利用して粘性液体の余寿命曲線を作成するステップＳ２０と、測定対象である粘性液体の超音波減衰定数を測定するステップＳ３０と、測定対象である粘性液体の超音波減衰定数の測定値と余寿命曲線とに基づき測定対象である粘性液体の劣化度の評価と余寿命の推定とを行うステップＳ４０を含む方法である。【選択図】  図４
2005227175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘性液体の劣化度を測定・評価する超音波検査方法であり、
測定対象である粘性液体の超音波減衰定数を測定するステップと、
前記粘性液体の前記超音波減衰定数の測定値に基づき前記粘性液体の劣化度を評価するステップと、
を含むことを特徴とする超音波検査方法。
【請求項２】
粘性液体の劣化度を測定・評価する超音波検査方法であり、
予め余寿命の分かっている異なる余寿命を有する少なくとも２つの同種の粘性液体のそれぞれについて超音波減衰定数を測定するステップと、
前記２つの粘性液体の各々の前記超音波減衰定数を利用して前記粘性液体の余寿命曲線を作成するステップと、
測定対象である粘性液体の超音波減衰定数を測定するステップと、
測定対象である前記粘性液体の前記超音波減衰定数の測定値と前記余寿命曲線とに基づき測定対象である前記粘性液体の劣化度の評価と余寿命の推定とを行うステップと、
を含むことを特徴とする超音波検査方法。
【請求項３】
前記超音波減衰定数は２つのＶ（ｚ）曲線に基づいて求められることを特徴とする請求項１または２記載の超音波検査方法。
【請求項４】
前記第１のＶ（ｚ）曲線は漏洩弾性表面波を生じる第１の試験板に基づいて作成され、前記第２のＶ（ｚ）曲線は漏洩弾性表面波を生じない第２の試験板に基づいて作成され、前記の第１と第２のＶ（ｚ）曲線の差として得られた曲線の形から前記超音波減衰定数が算出されることを特徴とする請求項３記載の超音波検査方法。
【請求項５】
前記第１の試験板は石英板であり、前記第２の試験板はテフロン（登録商標）または鉛で作られた板材であることを特徴とする請求項４記載の超音波検査方法。
【請求項６】
前記第１のＶ（ｚ）曲線は、超音波プローブの中心軸を通る超音波成分と前記漏洩弾性表面波に関連する超音波成分との干渉によって作成されることを特徴とする請求項４記載の超音波検査方法。
【請求項７】
予め余寿命の分かっている異なる余寿命を有する２つの同種の前記粘性液体として、余寿命１００％の粘性液体と余寿命０％の粘性液体とを用いることを特徴とする請求項２記載の超音波検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波検査方法に関し、特に、超音波の漏洩弾性表面波の減衰度合いが粘性液体の劣化度に応じて変化することを利用して粘性液体の劣化度を測定・評価する超音波検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば石油化学工業では、製造したまたは製造中の重質油類等の粘性液体の特性を知る方法として、粘度（動粘度）の測定が行われている。このような粘度の測定方法としては、従来、例えば毛細管法（ＪＩＳ  Ｋ２２８３）、落下球法、回転法等がある（例えば非特許文献１）。これらの測定方法は煩瑣でかつ時間もかかるため、従来、さらに超音波を利用した測定方法が提案されている。
【０００３】
超音波を利用した従来の測定方法では、例えば、予め各種の特性を有する複数の液体のそれぞれについて超音波の受信波形データを測定して用意しておき、特定の液体を測定するとき、測定で得た受信波形データを予め用意された受信波形データと比較し、これにより特性を推測する（特許文献１）。この測定方法では、予め各種の液体の特性に関する受信波形データを大量に蓄積しておかなければならず、そのデータ収集の手間が面倒であるという問題があった。
【０００４】
また超音波を利用した他の従来の測定方法としては、超音波の伝播速度の変化を利用してオイルの劣化を検出する方法もある（特許文献２）。この測定方法は、オイルの劣化を反映するオイルの塩基価（アルカリ価）に依存して超音波の音速が変化しその伝播速度が変化することを利用している。伝播速度を測定することによりオイル劣化の度合いを判別することができる。しかしながら、この測定方法によれば、オイル劣化度に応じた超音波の伝播速度の変化量は小さいので、実用化の点で問題があった。
【特許文献１】特開昭５８−１３１５５５号公報
【特許文献２】特開平１１−１１８８７４号公報
【非特許文献１】精機学会、計測自動制御学会共編、「改訂工業測定便覧」、コロナ社出版、昭和５１年７月１０日、１１版発行、P．677-679
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、超音波を利用した粘性液体等の劣化度の測定・評価の方法において、粘性液体等の劣化度を評価するための基準データを予め大量に蓄積しておくことが不要であり、かつ高い評価精度で実用に供することを可能にするものである。
【０００６】
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、エンジンオイルのごときの粘性液体等の劣化度を超音波の漏洩弾性表面波の減衰特性の変化を利用して測定・評価し、事前に用意するデータ量を少なくすることができ、高い精度で劣化度を測定・評価することができ、実用性の高い超音波検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る超音波検査方法は上記の目的を達成するため次のように構成される。
【０００８】
第１の超音波検査方法（請求項１に対応）は、粘性液体の劣化度を測定・評価する超音波検査方法であり、測定対象である粘性液体の超音波減衰定数を測定するステップと、粘性液体の超音波減衰定数の測定値に基づき粘性液体の劣化度を評価するステップとを含む方法である。この超音波検査方法では、水槽に蓄えられた粘性流体に対して超音波を発射しかつ水槽の底に配置した試験板を利用してその反射波等を受け、反射波における干渉作用状態を利用して超音波減衰定数を測定し、その測定値に基づいて粘性液体の劣化度を測定・評価する。
【０００９】
第２の超音波検査方法（請求項２に対応）は、粘性液体の劣化度を測定・評価する超音波検査方法であり、予め余寿命の分かっている異なる余寿命を有する少なくとも２つの同種の粘性液体のそれぞれについて超音波減衰定数を測定するステップと、２つの粘性液体の各々の超音波減衰定数を利用して粘性液体の余寿命曲線を作成するステップと、測定対象である粘性液体の超音波減衰定数を測定するステップと、測定対象である粘性液体の超音波減衰定数の測定値と余寿命曲線とに基づき測定対象である粘性液体の劣化度の評価と余寿命の推定とを行うステップと、を含む方法である。この超音波検査方法では、前述の超音波減衰定数の測定を基礎にして、予め余寿命が分かっている少なくとも２つの同種の粘性液体のそれぞれに関して超音波減衰定数を測定値を求め、これらの測定値と既知の余寿命の情報に基づき余寿命曲線を作成し、次に測定対象である粘性液体の超音波減衰定数を求め、その劣化度の測定・評価を行い、余寿命曲線を利用して余寿命を推定する。
【００１０】
第３の超音波検査方法（請求項３に対応）は、上記の各方法において、好ましくは、超音波減衰定数は２つのＶ（ｚ）曲線に基づいて求められることで特徴づけられる。Ｖ（ｚ）曲線では、その曲線の形状が粘性液体の劣化度に応じて変形するので、超音波減衰定数の算出に利用することが可能となる。
【００１１】
第４の超音波検査方法（請求項４に対応）は、上記の第３の方法において、好ましくは、第１のＶ（ｚ）曲線は漏洩弾性表面波を生じる第１の試験板に基づいて作成され、第２のＶ（ｚ）曲線は漏洩弾性表面波を生じない第２の試験板に基づいて作成され、第１と第２のＶ（ｚ）曲線の差として得られた曲線の形から超音波減衰定数が算出されることで特徴づけられる。特定の第１の試験板を利用して漏洩弾性表面波が得られると、超音波減衰定数が反映された減衰曲線を得ることが可能となる。
【００１２】
第５の超音波検査方法（請求項５に対応）は、上記の第４の方法において、好ましくは、第１の試験板は石英板であり、第２の試験板はテフロン（登録商標）または鉛で作られた板材であることを特徴とする。
【００１３】
第６の超音波検査方法（請求項６に対応）は、上記の第４の方法において、好ましくは、第１のＶ（ｚ）曲線は、超音波プローブの中心軸を通る超音波成分と漏洩弾性表面波に関連する超音波成分との干渉によって作成されることを特徴とする。
【００１４】
第７の超音波検査方法（請求項７に対応）は、上記の各方法において、好ましくは、予め余寿命の分かっている異なる余寿命を有する２つの同種の粘性液体として、余寿命１００％の粘性液体と余寿命０％の粘性液体とを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、超音波のモードの１つである漏洩弾性表面波の減衰度合いの変化に基づき、粘性液体の劣化度に対応する粘性を間接的に簡単に測定でき、検査のために準備すべきデータ等が少なくて済み、高い精度で粘性液体の劣化度を評価することができ、さらに粘性液体の余寿命を推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
本発明に係る超音波検査方法は、粘性液体の劣化度を反映する粘性が超音波の減衰定数と関係を有することから、この減衰定数を測定することで粘性液体の劣化度を測定・評価し、粘性液体の余寿命を推定する。この超音波検査方法によれば、超音波の減衰定数を測定する構成として、超音波の１モードである漏洩弾性表面波を利用する。これにより、超音波の伝播距離を短くし劣化度の測定での感度向上および高精度化を図る。
【００１８】
まず、図１と図２を参照して、粘性液体の劣化度を測定・評価するための超音波検査方法を実施する超音波検査装置の全体構成を説明する。図１は超音波検査装置のブロック図であり、図２は超音波検査装置における水槽および超音波プローブ設定部の一部を断面にして示した斜視図である。
【００１９】
超音波検査装置１０は、超音波走査部１１と、超音波走査部１１の駆動部１２と、駆動部１２を介して超音波走査部１１を制御し、超音波の受信波形を測定し、劣化度と余寿命等の所望の検査結果を演算によって求めるコンピュータ１３と、コンピュータ１３で得られた超音波検査結果を表示する表示部１４と、検査結果を格納する外部メモリ１５を備える。
【００２０】
超音波走査部１１は、振動子２０および音響レンズ２１から成る超音波プローブ２２と、超音波プローブ２２および試験板（超音波反射体）２３を収納しかつ粘性液体Ｌを貯えた水槽２４と、超音波プローブ２２を三次元方向に駆動するＸＹＺスキャナ（図１中図示せず）から構成されている。ＸＹＺスキャナは、図２に示されるごとく、水槽２４の対向した２つの側壁の平行な各上辺に沿ってＹ軸方向に配置された一対のＹ軸ガイド２７と、Ｙ軸ガイド２７の各々によってＹ軸方向に案内される２つのＹ軸スライダ２８と、２つのＹ軸スライダ２８に両端が固定されかつＸ軸方向に配置されたＸ軸ガイド２９と、Ｘ軸ガイド２９によってＸ軸方向に案内されるＸ軸スライダ３０と、Ｘ軸スライダ３０に垂直に固定されたＺ軸ガイド３１と、超音波プローブ２２を保持しかつＺ軸ガイド３１によってＺ軸方向に案内されるＺ軸スライダ３２を備える。上記の各スライダ２８，３０，３２は３つのモータＭ１〜Ｍ３のそれぞれによって駆動される。これらのモータの各々には、ロータリエンコーダ等の位置信号出力装置が備えられており、各スライダ２８，３０，３２の座標信号を、図示しないスキャナコントローラを介してコンピュータ１３にて検出できるようになっている。
【００２１】
駆動部１２は、図１に示すように、超音波プローブ２２からの超音波の送信および超音波プローブ２２による超音波の受信を行う送受信器３３と、送受信器３３の受信信号から受信信号のピークを検出するピーク検出器３４を通った信号をデジタル変換するＡ／Ｄコンバータ３５と、送受信器３３の受信信号を記録する波形ディジタイザ３６を備える。送受信器３３は、超音波プローブ２２の振動子２０に励振信号としてのバースト波を供給するバースト波発振器３７と、受信信号を増幅する増幅器３８を備える。
【００２２】
コンピュータ１３には、入力側にＡ／Ｄコンバータ３５と波形ディジタイザ３６とスキャナコントローラ（図示せず）が接続され、さらに出力側には表示部１４と外部メモリ１５が接続されている。コンピュータ１３は第１および第２の内部メモリ１３Ａ，１３Ｂを有する。第１の内部メモリ１３Ａは、Ａ／Ｄコンバータ３５によってＡ／Ｄ変換された受信信号と波形ディジタイザ３６からの信号に係るデータを、スキャナコントローラを介してＸＹＺスキャナ２５から与えられた座標信号に係るデータと共に格納する。第２の内部メモリ１３Ｂは測定・処理手順のプログラムを格納する。
【００２３】
超音波検査装置１０は、コンピュータ１３からの指令によってＸＹＺスキャナが駆動され、水槽２４内に設置された試験板２３に対する超音波プローブ２２のＸ，Ｙ，Ｚの各方向の位置決めを行う。このときの超音波プローブ２２の座標信号に係るデータは、スキャナコントローラを介して第１の内部メモリ１３Ａに保存される。この状態で、さらにコンピュータ１３の指令によって、送受信器３３およびＸＹＺスキャナを駆動し、超音波プローブ２２を試験板２３の表面からの距離を変えるように移動しつつ、超音波プローブ２２からの超音波の送信と超音波プローブ２２による反射超音波の受信とを行う。超音波プローブ２２によって受信された超音波は、振動子２０により電気信号に変換され、その電気信号が増幅器３８によって増幅され、ピーク検出器３４によってピークが検出され、Ａ／Ｄコンバータ３５によってＡ／Ｄ変換される。また波形ディジタイザ３６からの信号は、ＸＹＺスキャナ２５より与えられる座標信号と共に、第１の内部メモリ１３Ａにデータとして保存される。コンピュータ１３は、第１の内部メモリ１３Ａに保存された信号データを取り込み、第２の内部メモリ１３Ｂに保存された信号処理手順に基づいて信号処理を行い、その処理結果を表示部１４に表示し、さらに必要に応じて外部メモリ１５に保存する。
【００２４】
次に、図３を参照して超音波検査装置１０に備えられる超音波プローブ２２について説明する。
【００２５】
超音波プローブ２２は、円板形状の圧電素子で形成された振動子２０と、振動子２０の振動作用で送信される超音波を収束して試験板２３に入射させる凹レンズ型の音響レンズ２１とから構成される。振動子２０は、上下面のそれぞれに上部電極と下部電極が設けられる。一方、音響レンズ２１は、アルミニウム等の超音波伝播速度が大きな物質をもって形成される。振動子対向面２１Ａは平面状に形成され、レンズ曲率面２１Ｂは球面状に形成される。なお、超音波プローブ２２の上部電極側には必要以上の振動の発生を抑制するためのダンパ材が取り付けられることがあり、下部電極側には振動子２０の保護板が取り付けられることもある。
【００２６】
粘性液体Ｌの劣化度を評価するための測定に際し、超音波プローブ２２は、Ｚ軸方向等に移動させる前述のＸＹＺスキャナに固定され、粘性液体Ｌ中で試験板２３に上から臨むように配置される。その高さ位置は、試験板２３の表面２３ａよりもやや下方に音響レンズ２１の焦点Ｏが位置するように調整される。図３中の符号ΔＺは、試験板２３の表面２３ａから焦点Ｏまでのデフォーカス量（デフォーカス距離）を示す。この状態で、振動子２０の電極に送受信器３３から駆動電圧を供給すると、振動子２０が駆動され、振動子２０から送信された超音波Ｕが音響レンズ２１および粘性液体Ｌを通って試験板２３に入射する。この場合には、試験板２３は石英板であるとする。以下では、試験板２３が石英板であるときには「石英板２３」と記す。石英板２３からの反射超音波成分（Ｔｓ）および漏洩表面弾性波（Ｔｒ）に対応する超音波成分は、粘性液体Ｌおよび音響レンズ２１を通って振動子２０に受信される。
【００２７】
振動子２０から送信された超音波Ｕのうち、経路Ａ−Ｂ−Ｃを通って石英板２３の表面２３ａに入射角度（θR）で入射した斜角入射波は、漏洩弾性表面波Ｔｒに変換され、石英板２３の表面２３ａに沿って進行する。この漏洩弾性表面波Ｔｒは、入射点Ｃから石英板２３の表面２３ａを伝播する間に漏洩し、石英板２３の表面２３ａのＤ点で漏洩した漏洩弾性表面波に対応する超音波成分は、経路Ｄ−Ｅ−Ｆを通って振動子２０に受信される。一方、振動子２０から送信された超音波Ｕのうち、垂直経路Ｇ−Ｈ−Ｉを通って石英板２３の表面２３ａに入射した垂直入射波は、石英板２３によって反射され、その反射波（垂直反射波）Ｔｓが経路Ｉ−Ｈ−Ｇを通って振動子２０に受信される。
【００２８】
上記の測定について、Ｚ軸に沿って石英板２３と超音波プローブ２２との距離を変化させる毎に受信信号の強度を求めてデフォーカス距離ΔＺに対して信号強度をプロットすることにより、特性曲線（以下「Ｖ（ｚ）曲線」という）を得ることができる。Ｖ（ｚ）曲線はデフォーカス距離ΔＺを横軸にしかつその時の受信信号強度（出力）を縦軸にしたグラフにおいて描かれる。Ｖ（ｚ）曲線の一例を図６に示す。
【００２９】
なお漏洩弾性表面波Ｔｒを発生させるためは石英板２３を試験板として用いることが必要であり、石英板２３の場合には３０度以上の入射角度（θR）を有する音響レンズ２１が望ましい。また使用する周波数は、実験の結果、１８ＭＨｚ以下が望ましい。
【００３０】
上記のＶ（ｚ）曲線を求めるため、超音波検査装置１０では主として前述のごとくバースト波が使用される。振動子２０にバースト波状の電圧が印加されると、超音波が発生し、音響レンズ２１の中を伝播する。試験板２３が石英板であるとき、超音波Ｕは大きく２つの伝播経路の超音波成分に分かれる。１つは中心軸上を通過して再び戻る超音波成分（Ｔｓ）であり、他の１つは石英板２３と粘性液体Ｌの各音響特性値（縦波速度、密度）とで決まる角度で入射した超音波が石英板２３の表面２３ａを漏洩弾性表面波として伝播し、再び同じ角度で粘性液体Ｌ中に漏洩する超音波成分（Ｔｒ）である。この２つの超音波は、Ｚ軸方向の距離が変化することで位相差を生じて干渉する。この干渉作用によって図６に示した例の上記Ｖ（ｚ）曲線が作られる。
【００３１】
試験板２３の材質がテフレンや鉛の場合には、中心軸上を通過する超音波成分（Ｔｓ）は生じるが、漏洩弾性表面波に対応する超音波成分（Ｔｒ）は生じない。
【００３２】
上記のような超音波検査装置の構成を前提として、粘性液体の劣化度の測定・評価のための超音波検査方法（以下「粘性液体の劣化度測定方法」という）を図４〜図１４に基づいて説明する。図４、図５、図１４は粘性液体の劣化度測定方法の手順を示すフローチャートである。手順は、図１に示した第２の内部メモリ１３Ｂに格納されている。
【００３３】
この粘性液体の劣化度測定方法によれば、粘性液体での超音波の減衰定数を求めることによって粘性液体の劣化度を測定・評価し、さらに余寿命を推定する。当該減衰定数に基づき余寿命の推測を行うために、図４に示したステップＳ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０の工程が実施される。
【００３４】
ステップＳ１０は、粘性液体のうち予め余寿命の分かっている異なる余寿命を有する少なくとも２つの同種の粘性液体中の超音波の減衰定数を測定する工程である。ステップＳ２０は、その減衰定数に基づいて余寿命曲線を作成する工程である。余寿命曲線の例は図１３に示される。ステップＳ３０は、測定対象となる粘性液体中の超音波の減衰定数を測定する工程である。ステップＳ４０は、その測定値と超音波の減衰定数より得た余寿命曲線から測定対象となる粘性液体の劣化度を測定・評価し、その余寿命を推定する工程である。
【００３５】
次に図５を参照して上記ステップＳ１０の工程を詳述する。ステップＳ１０は、さらに細かく分けると、ステップＳ１１〜Ｓ１６によって構成される。
【００３６】
ステップＳ１１では、最初に、石英板２３に用いてかつ粘性液体Ｌを例えば余寿命１００％、すなわち未使用の油等の粘性液体としてＶ（ｚ）曲線を求める。ステップＳ１２では、漏洩弾性表面波が生じない他の反射板２３に用いて同様に余寿命１００％の粘性液体のＶ（ｚ）曲線を求める。ステップＳ１３では、得られた２つのＶ（ｚ）曲線から余寿命１００％の粘性液体の減衰曲線を求め、減衰定数を求める。
【００３７】
次のステップＳ１４では、水槽２４内の粘性液体Ｌを例えば余寿命０％、すなわち使用済み油等の粘性液体とし、同様に石英板２３に用いて当該粘性液体ＬのＶ（ｚ）曲線を求める。ステップＳ１５では、漏洩弾性表面波が生じない他の反射板２３に用いて余寿命０％の粘性液体ＬのＶ（ｚ）曲線を求める。次のステップＳ１６では、得られた２つのＶ（ｚ）曲線から余寿命０％の粘性液体の減衰曲線を求め、減衰定数を求める。
【００３８】
上記のステップＳ１１〜Ｓ１３は具体的には次のように行われる。まず、化学的に安定な石英板２３を水槽２４内に設置し、余寿命１００％の粘性液体Ｌを水槽２４に入れ、ＸＹＺスキャナのＺ軸スライダ３０を駆動して超音波プローブ２２を石英板２３に接近する方向または石英板２３から離れる方向に移動させ、音響レンズ２１の焦点Ｏを石英板２３の表面２３ａに一致させる。音響レンズ２１の焦点が石英板２３の表面２３ａに一致すると、エコーレベルが最大になる。これによって音響レンズ２１の焦点Ｏが石英板２３の表面に一致したことを知ることができる。
【００３９】
次に、振動子２０から超音波Ｕを送信して受信信号を計測する。またＺ軸スライダ３２の出力値Ｚ0の読込みを行う。
【００４０】
次に、さらに超音波プローブ２２を石英板２３に接近させる。超音波プローブ２２は図３に示す位置になり、音響レンズ２１の焦点Ｏの位置は石製板２３の表面からデフォーカス距離トＺだけ内側になる。
【００４１】
上記の接近動作の状態において、振動子２０から超音波Ｕの送信を継続し、図３で示す経路Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆを通る超音波Ｔｒと、経路Ｇ−Ｉ−Ｇを通る超音波Ｔｓの合成された信号を計測する。またＺ軸スライダ３２の出力値Ｚ1の読み込みを行う。
【００４２】
次に、Ｚ軸スライダ３２の出力値Ｚ0と出力値Ｚ1の差、すなわち音響レンズ２１のデフォーカス距離トＺを算出する。
【００４３】
上記の測定をＺ軸スライダ３２を移動させデフォーカス距離ΔＺを変化させて、それぞれのＺ軸スライダ３２の位置で測定を行うことにより、図６で示すような前述したＶ（ｚ）曲線が得られる。図６において、横軸はデフォーカス距離ΔＺであり、縦軸は検出される受信信号の出力であり、曲線Ｃ１０がＶ（ｚ）曲線である。このＶ（ｚ）曲線では、デフォーカス距離ΔＺを変化させると、前述した干渉作用に基づいて出力が振動しながら増加していくことが分かる。
【００４４】
次に、石英板２３の代わりに、漏洩弾性表面波（Ｔｒ）の生じない試験板２３を水槽２４内に設置し、前述した石英板２３の場合と同様にして測定を行うことにより、図７で示すようなＶ（ｚ）曲線が得られる。図７において、図６と同様に、横軸はデフォーカス距離ΔＺであり、縦軸は検出される受信信号の出力であり、曲線Ｃ１１がＶ（ｚ）曲線である。このときには、漏洩弾性表面が生ぜず上記干渉作用が生じないので、図６で示されたような振動は生じない。
【００４５】
Ｖ（ｚ）曲線から余寿命１００％の粘性液体の減衰曲線を求め、減衰定数を求めるステップＳ１３では、上記のようにして求めた図６と図７で示されるＶ（ｚ）曲線を用いて、図６のＶ（ｚ）曲線Ｃ１０のΔＺ毎に図７のＶ（ｚ）曲線Ｃ１１を減算する。それにより、図８で示す曲線Ｃ１２が得られる。この曲線Ｃ１２は最大値で各値を規格化したものである。そして曲線１２を利用して以下に示すように減衰定数を求めることができる。まず漏洩弾性表面波についての減衰は次式で与えられる。
【００４６】
【数１】
2005227175.tif 000003
【００４７】
図３で、粘性液体Ｌ中での超音波Ｕの伝播の減衰定数をαｗ、漏洩弾性表面波Ｔｒの減衰定数をγとすると、デフォーカス距離ΔＺにより、粘性液体Ｌ中での路程はＣＯ間の２倍の距離の分短くなる。（２）式より粘性液体Ｌ中での減衰は（３）式のようになり、その分小さくなる。
【００４８】
【数２】
2005227175.tif 000004
【００４９】
【数３】
2005227175.tif 000005
【００５０】
一方、漏洩弾性表面波ＴｒはＣＺ間の２倍の距離だけ表面２３ａを伝播するので、漏洩弾性表面波Ｔｒによる減衰定数は２・ＣＺ・γであり、ＣＺは（４）式のようになるので、２・ΔＺ・ｔａｎ（θR）・γだけ漏洩弾性表面波Ｔｒによる減衰が生じる。従って総合的には（５）式と（６）式のようになる。
【００５１】
【数４】
2005227175.tif 000006
【００５２】
【数５】
2005227175.tif 000007
【００５３】
【数６】
2005227175.tif 000008
【００５４】
（６）式のα0は、図９に示すように、Ｖ（ｚ）曲線Ｃ１２の極大と極小を結んだ包絡線の曲線Ｃ１３から求まる減衰係数である。以上のごとく、Ｖ（ｚ）曲線Ｃ１２を利用して図９に示す減衰係数α0を求めることができた。この場合、余寿命１００％の粘性液体の減衰係数である。なお減衰係数α0と粘性係数ηには（７）式の関係がある。従って、減衰定数を測定していることは間接的に粘性係数を測定していることとなる。
【００５５】
【数７】
2005227175.tif 000009
【００５６】
次に前述したステップＳ１４〜Ｓ１６の場合にも、余寿命０％の粘性液体を用いる点が異なるだけで、上記のステップＳ１１〜Ｓ１３の場合と実質的に同じである。
【００５７】
すなわち、石英板２３を水槽２４内に設置し、余寿命０％の粘性液体Ｌを水槽２４に入れて上記のごとくＶ（ｚ）曲線を求め、さらに漏洩弾性表面波を生じにくい他の試験板２３を水槽２４内に設置して同様にしてＶ（ｚ）曲線を求める。それらのＶ（ｚ）曲線から余寿命０％の粘性液体の減衰定数を求める。
【００５８】
図１０に減衰係数の小さい場合のＶ（ｚ）曲線Ｃ１４を模式的に示す。αNEWは、新油の場合（余寿命１００％）のＶ（ｚ）曲線Ｃ１４の極大と極小を結んだ包絡線の曲線Ｃ１５から求まる減衰係数である。また図１１は減衰係数の大きい場合のＶ（ｚ）曲線Ｃ１６を模式的に示す。図１１のαUSEDは、交換油の場合（余寿命０％）のＶ（ｚ）曲線Ｃ１６の極大と極小を結んだ包絡線の曲線Ｃ１７から求まる減衰定数であることを示す。
【００５９】
図１２は、ポンプミッションオイルの減衰定数を求めた具体例であり、減衰曲線のみを示し、上記の図１０と図１１で説明した減衰曲線を一緒に示したものである。減衰曲線Ｃ１８は減衰定数が１．０３ｄＢ／ｍｍに対応する曲線であり、減衰曲線Ｃ１９は減衰定数が１．８１ｄＢ／ｍｍに対応する曲線である。交換油の経過時間は約５７０時間である。熱劣化等により粘性が変化して、結果として超音波の減衰曲線が大きくなることが示される。
【００６０】
減衰定数に基づいて余寿命曲線を作成する上記工程（ステップＳ２０）では、ステップＳ１０で求めた減衰定数αNEW，αUSEDに対する余寿命を点Ｐ１，Ｐ２としてプロットし、図１３に示すように２つの点を直線Ｌ１で結ぶことにより、それぞれの減衰定数に対応させた余寿命を推定するためのグラフを作成する。図１３の例では、αNEWを余寿命１００％、αUSEDを余寿命０％としてグラフを書き直したものである。図１３で、横軸は減衰定数を示し、縦軸は余寿命を示す。また、この余寿命は劣化度の評価に対応する指標である。直線Ｌ１が減衰定数と余寿命の関係を表す余寿命曲線である。超音波により計測した減衰定数から、この余寿命曲線を利用して、粘性液体の劣化度を評価することができる。例えば図１３に示した感度係数α1によれば、余寿命５０％と評価される。
【００６１】
図１４は、測定対象である粘性液体Ｌの超音波の減衰定数を測定するステップＳ３０の流れを示す。その流れは、石英板２３を用いて測定対象の粘性液体ＬのＶ（ｚ）曲線を求めるステップＳ３１と、漏洩弾性表面波が生じない他の反射板２３を用いて測定対象の粘性液体ＬのＶ（ｚ）曲線を求めるステップＳ３２と、それらのＶ（ｚ）曲線から測定対象の粘性液体Ｌの減衰曲線を求め、減衰定数を求めるステップＳ３３とから成る。詳細は前述の通りである。すなわち、余寿命１００％の粘性液体での減衰定数の測定等と同様にして、測定対象となる粘性液体の減衰定数を求める。
【００６２】
そして余寿命を推定する工程（ステップＳ４０）では、ステップＳ２０で求めた余寿命曲線を用いて、測定対象である粘性液体Ｌについて測定した減衰定数に基づき対応する余寿命を推定する。
【００６３】
以上に説明したように、超音波のモードの１つである漏洩弾性表面波（Ｔｒ）の減衰特性を利用して粘性液体Ｌの劣化度に対応する粘性を間接的に簡単に測定・評価でき、粘性液体Ｌの余寿命を推定することができる。
【００６４】
なお本実施形態においては、余寿命曲線を作成するために用いた粘性液体として、余寿命１００％の粘性液体と余寿命０％の粘性液体の２つの粘性液体を用いたが、それに限らず、予め余寿命が分かっている２つの粘性液体を用いて余寿命曲線を作成するようにしてもよい。また、予め余寿命が分かっている２つ以上の粘性液体を用いて余寿命曲線を作成するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、超音波を利用した粘性液体の劣化度を測定・評価する方法として利用される。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る超音波検査方法を実施する超音波検査装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】超音波検査装置における超音波プローブ設定部の一部断面斜視図である。
【図３】超音波プローブと超音波の伝播作用を説明する断面図である。
【図４】本発明に係る粘性液体の劣化度測定方法の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る粘性液体の劣化度測定方法の手順を示すフローチャートである。
【図６】石英板を試験板としたときのＶ（ｚ）曲線を示すグラフである。
【図７】漏洩弾性表面波が生じにくい試験板としたときのＶ（ｚ）曲線を示すグラフである。
【図８】図６の曲線から図７の曲線を減算して得られる曲線を示すグラフである。
【図９】減衰曲線を示すグラフである。
【図１０】未使用の油での減衰曲線を示すグラフである。
【図１１】使用済みの油での減衰曲線を示すグラフである。
【図１２】実粘性液体の減衰曲線を示すグラフである。
【図１３】余寿命推定線を示すグラフである。
【図１４】本発明に係る粘性液体の劣化度測定方法の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６７】
１０        超音波検査装置
１１        超音波走査部
１２        駆動部
１３        コンピュータ
２０        振動子
２１        音響レンズ
２２        超音波プローブ
３３        送受信器
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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