(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、
発信探触子から広帯域超音波を連続して発信させ、被探知体からの広帯域超音波を受信探触子にて受信する共振現象を利用した超音波探査方法であって、
発信探触子と受信探触子とを離間させて被探知体表面に配置する計測で、上記各探触子の配置位置を移動させる毎に、受信波Ｇｊ（ｔ）を得る受信ステップと、
受信波Ｇｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦｊ（ｆ）をフーリエ変換で求める演算ステップと、
受信波Ｇｊ（ｔ）とスペクトルＦｊ（ｆ）を測点ｊに関して比較表示する表示ステップと、
スペクトルＦｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆ１，２ｆ１，３ｆ１，…，ｎＡｆ１を発生させ、
縦カーソルｆ１の位置を変動させ、全てのカーソルをそれぞれ大きなスペクトル値のスペクトルの立上りと合致させるステップと、
縦カーソルｆ１の値と被探知体の音速ＶＰより被探知体の厚さＷを演算／表示するステップとを備え、
１以上の整数ｎＢを用いてスペクトルＦｊ（ｆ）よりｎＢ・ｆ１振動数の狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出し、該狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）に対応する成分波ＧＡｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求める第１の工程と、
探査の高精度化を図るための係数としての下記で定義されるサイジング係数ｎＳ１，ｎＳ２，ｎＳ３を用いて、成分波ＧＡｊ（ｔ）を比較表示する第２の工程と、
成分波ＧＡｊ（ｔ）の比較画面で波の起生有無の測点に基づいて発信探触子と受信探触子との中心を結ぶ線分直下の被探知体内部の何れにキズがあるかを判断する第３の工程とを備えた
共振現象を利用した超音波探査方法。
ｎＳ１は、成分波ＧＡｊ（ｔ）のそれぞれでの最大振幅をＡｊとし、Ａｊの中での最大値をＡｍａｘとしたとき、Ａｊ≧（１／ｎＳ１）ＡｍａｘとなるＡｊをＡｍａｘの値に置き換えて、下記数式で計算されるＧ~Ａｊ（ｔ）波をＧＡｊ（ｔ）波に変更して成分波ＧＡｊ（ｔ）を導くための、１．０以上の実数。
0004519852.tif 000024
ｎＳ２は、成分波ＧＡｊ（ｔ）の比較表示において、波の振幅の相違を明確化するため、ＧＡｊｎＳ２（ｔ）として、成分波の表示を行なうための、１以上の整数。
ｎＳ３は、成分波ＧＡｊｎＳ２（ｔ）の比較表示において、ｎＳ３ＧＡｊｎＳ２（ｔ）として、成分波の表示を行なうための、１．０以上の実数。
（なお、Ｇ~は数式においてＧの上に“〜”を付された符号を表す。以下同じ。）
【請求項２】
発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、
発信探触子から広帯域超音波を連続して発信させ、被探知体からの広帯域超音波を受信探触子にて受信する共振現象を利用した超音波探査方法であって、
発信探触子と受信探触子とを離間させて被探知体表面に配置する計測で、上記各探触子の配置位置を移動させる毎に受信波Ｇｊ（ｔ）を得る受信ステップと、
受信波Ｇｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦｊ（ｆ）をフーリエ変換で求める演算ステップと、
受信波Ｇｊ（ｔ）とスペクトルＦｊ（ｆ）を測点ｊに関して比較表示する表示ステップと、
スペクトルＦｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆ１，２ｆ１，３ｆ１，…，ｎＡｆ１を発生させ、縦カーソルｆ１の位置を変動させ、全てのカーソルをそれぞれ大きなスペクトル値のスペクトルの立上りと合致させるステップと、
縦カーソルｆ１の値と被探知体の音速ＶＰより被探知体の厚さＷを演算／表示するステップとを備え、
被探知体の横波と縦波の音速比γ１を用いてｆＳ１＝γ１・ｆ１の演算で縦カーソルｆＳ１を求め、スペクトルＦｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆＳ１，２ｆＳ１，３ｆＳ１，…，ｎＡｆＳ１を発生させ、縦カーソルｆＳ１の位置を微小量変動させて、縦カーソルｆＳ１の整数倍の他のカーソルをそれぞれ比較的スペクトル値の小さいスペクトルの立上りと合致させるステップとを備え、
１以上の整数ｎＢを用いてスペクトルＦｊ（ｆ）よりｎＢ・ｆＳ１振動数の狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出し、狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）に対応する成分波ＧＡｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求める第１の工程と、
探査の高精度化を図るための係数としての下記で定義されるサイジング係数ｎＳ１，ｎＳ２，ｎＳ３を用いて成分波ＧＡｊ（ｔ）を比較表示する第２の工程と、成分波ＧＡｊ（ｔ）の比較画面で波の起生が確認できる測点において、発信探触子と受信探触子との中心を結ぶ線分直下の被探知体内部の何れにキズがあるかを判断する第３の工程とを備えた
共振現象を利用した超音波探査方法。
ｎＳ１は、成分波ＧＡｊ（ｔ）のそれぞれでの最大振幅をＡｊとし、Ａｊの中での最大値をＡｍａｘとしたとき、Ａｊ≧（１／ｎＳ１）ＡｍａｘとなるＡｊをＡｍａｘの値に置き換えて、下記数式で計算されるＧ~Ａｊ（ｔ）波をＧＡｊ（ｔ）波に変更して成分波ＧＡｊ（ｔ）を導くための、１．０以上の実数。
0004519852.tif 000025
ｎＳ２は、成分波ＧＡｊ（ｔ）の比較表示において、波の振幅の相違を明確化するため、ＧＡｊｎＳ２（ｔ）として、成分波の表示を行なうための、１以上の整数。
ｎＳ３は、成分波ＧＡｊｎＳ２（ｔ）の比較表示において、ｎＳ３ＧＡｊｎＳ２（ｔ）として、成分波の表示を行なうための、１．０以上の実数。
【請求項３】
上記発信探触子と受信探触子との配置位置を移動させる方法は、両探触子の中心を結ぶ線分の直角方向へ所定量毎平行移動させるか、または、何れか一方の探触子の配置位置を固定し、この固定位置を中心として他方の探触子を所定量円弧方向に移動させる
請求項１または２記載の共振現象を利用した超音波探査方法。
【請求項４】
上記スペクトルＦｊ（ｆ）と、所定値ｆＨＬで定義される関数ｓｉｎ｛（π／２）（ｆ／ｆＨＬ）｝とを用いて、
0004519852.tif 000026
を計算し、フーリエ変換で
0004519852.tif 000027
を計算し、
上記Ｆｊ（ｆ）をＦ~ｊ（ｆ）と置き換え、上記Ｇｊ（ｔ）をＧ~ｊ（ｔ）と置き換える
請求項１または２記載の共振現象を利用した超音波探査方法（なお、Ｆ~ｊ及びＧ~ｊは数式においてＦｊ及びＧｊの上に“〜”を付された符号を表す。またはｉは虚数である。以下同じ。）。
【請求項５】
上記狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出する方法は、振動数０で０．０、振動数ｆ０で１．０とする増加関数と、振動数ｆ０で１．０、振動数２ｆ０で０．０とする減少関数と、振動数２ｆ０以上の振動数で０．０とする関数との組合せ関数Ｓ（ｆ）を求め、
該関数Ｓ（ｆ）とサイジング係数ｎＳ４とを用いて、振動数ｆ０をｎＢ×ｆ１の値またはｎＢ×ｆＳ１の値とし、
ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）ｎＳ４×Ｆｊ（ｆ）
の演算で求める
請求項１または２記載の共振現象を利用した超音波探査方法。
【請求項６】
上記狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出する方法は、予め値が設定された又は外部から入力される所定値Δｆａを用いて縦カーソルｆ１またはｆＳ１をｆ~１と表現した時（なお、ｆ~１は数式においてｆ１の上に“〜”を付された符号を表す。以下同じ。）、
０≦ｆ＜ｆ~１−Δｆａで０．０
ｆ~１−Δｆａ≦ｆ≦ｆ~１＋Δｆａで１．０
ｆ＞ｆ~１＋Δｆａで０．０
なる関数Ｓ（ｆ）とスペクトルＦｊ（ｆ）を用いて
ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆｊ（ｆ）
の演算またはバンドパス処理で求める
請求項１または２記載の共振現象を利用した超音波探査方法。
【請求項７】
上記狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出する方法は、振動数０で０．０、振動数ｆ０で１．０とする増加関数と、振動数ｆ０で１．０、振動数２ｆ０で０．０とする減少関数と、振動数２ｆ０以上の振動数で０．０とする関数との組合せ関数Ｓ（ｆ）を求め、この関数Ｓ（ｆ）とサイジング係数ｎＳ４と所定値Δｆ０を用いて上記縦カーソルｆ１またはｆＳ１をｆ~１と表現した時、
振動数ｆ０の初期値をｆ０＝ｎＢ・ｆ~１−Δｆ０
振動数ｆ０の終了値をｆ０＝ｎＢ・ｆ~１＋Δｆ０
とし、振動数変動量をΔｆＨとして、
ｆ０＝ｆ０＋ΔｆＨ
を計算する都度、狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を
ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）ｎＳ４×Ｆｊ（ｆ）
の演算で求め、このＦＡｊ（ｆ）を求める都度、上記第１〜第３の各工程を繰返し行ない、上記ｆ０＝ｆ０＋ΔｆＨの演算、ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）ｎＳ４×Ｆｊ（ｆ）
の演算および第１〜第３の各工程の処理を外部からの指示または自動処理で停止する
請求項１または２記載の共振現象を利用した超音波探査方法。
【請求項８】
上記狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出する方法は、所定値Δｆａを用い、縦カーソルｆ１またはｆＳ１をｆ~１と表現した時、
０≦ｆ＜ｆ０−Δｆａの振動数で０．０
ｆ０−Δｆａ≦ｆ≦ｆ０＋Δｆａの振動数で１．０
ｆ＞ｆ０＋Δｆａで０．０
なる関数Ｓ（ｆ）と所定値Δｆ０を用いて、振動数ｆ０の初期値を
ｆ０＝ｎＢ・ｆ~１−Δｆ０
振動数ｆ０の終了値を
ｆ０＝ｎＢ・ｆ~１＋Δｆ０
とし、振動数変動量をΔｆＨとして
ｆ０＝ｆ０＋ΔｆＨ
を算定する都度、狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を
ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆｊ（ｆ）
の演算またはバンドパス処理で求め、このＦＡｊ（ｆ）を求める都度、上記第１〜第３の各工程を繰返し行ない、ｆ０＝ｆ０＋ΔｆＨの演算、ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆｊ（ｆ）の演算および第１〜第３の各工程の処理を外部からの指示または自動処理で停止する
請求項１または２記載の共振現象を利用した超音波探査方法。
【請求項９】
時刻０で０．０、時刻ｔｇで１．０、時刻２ｔｇで０．０となるｓｉｎ関数と、ｔｇ以上の時刻で０．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）、
または、所定値Δｔを用いて、時刻０〜ｔｇ−Δｔで０．０となる関数と時刻ｔｇ−Δｔで０．０、時刻ｔｇで１．０、時刻ｔｇ＋Δｔで０．０となるｓｉｎ関数と、ｔｇ＋Δｔ以上の時刻で０．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）、
または、時刻０で０．０、時刻ｔｇで１．０となる増加関数と時刻ｔｇ以上の時刻で１．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）の何れかを選定し、所定値Δｔｇ、所定係数ｎ５を用いて、時刻ｔｇの初期値を０．０とし、
ｔｇ＝ｔｇ＋Δｔｇ
を計算する都度、成分波ＧＢｊ（ｔ）を
ＧＢｊ（ｔ）＝ＦｉＬＴｎ５（ｔ）・ＧＡｊ（ｔ）
にて計算してＧＢｊ（ｔ）を求め、該ＧＢｊ（ｔ）を求める都度、第２および第３の工程のＧＡｊ（ｔ）をＧＢｊ（ｔ）で置き換え、
上記ｔｇ＝ｔｇ＋Δｔｇの演算、ＧＢｊ（ｔ）＝ＦｉＬＴｎ５（ｔ）・ＧＡｊ（ｔ）の演算および第２、第３の各工程の処理を外部からの指示または自動処理で停止する
請求項１または２記載の共振現象を利用した超音波探査方法。
【請求項１０】
発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、
発信探触子から広帯域超音波を連続して発信させ、被探知体からの広帯域超音波を受信探触子にて受信する共振現象を利用した超音波探査装置であって、
発信探触子と受信探触子とを離間させて被探知体表面に配置する計測で、上記各探触子の配置位置を移動させる毎に、受信波Ｇｊ（ｔ）を得る受信機能と、
受信波Ｇｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦｊ（ｆ）をフーリエ変換で求める演算機能と、
受信波Ｇｊ（ｔ）とスペクトルＦｊ（ｆ）を測点ｊに関して比較表示する表示機能と、
スペクトルＦｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆ１，２ｆ１，３ｆ１，…，ｎＡｆ１を発生させ、
縦カーソルｆ１の位置を変動させ、全てのカーソルをそれぞれ大きなスペクトル値のスペクトルの立上りと合致させる機能と、
縦カーソルｆ１の値と被探知体の音速ＶＰより被探知体の厚さＷを演算／表示する機能とを備え、
１以上の整数ｎＢを用いてスペクトルＦｊ（ｆ）よりｎＢ・ｆ１振動数の狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出し、該狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）に対応する成分波ＧＡｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求める逆変換部と、
探査の高精度化を図るため係数としての下記で定義されるサイジング係数ｎＳ１，ｎＳ２，ｎＳ３を用いて、成分波ＧＡｊ（ｔ）を比較表示する比較表示部と、
成分波ＧＡｊ（ｔ）の比較画面で波の起生有無の測点に基づいて発信探触子と受信探触子との中心を結ぶ線分直下の被探知体内部の何れにキズがあるかを判断する判断部とを備えた
共振現象を利用した超音波探査装置。
ｎＳ１は、成分波ＧＡｊ（ｔ）のそれぞれでの最大振幅をＡｊとし、Ａｊの中での最大値をＡｍａｘとしたとき、Ａｊ≧（１／ｎＳ１）ＡｍａｘとなるＡｊをＡｍａｘの値に置き換えて、下記数式で計算されるＧ~Ａｊ（ｔ）波をＧＡｊ（ｔ）波に変更して成分波ＧＡｊ（ｔ）を導くための、１．０以上の実数。
0004519852.tif 000028
ｎＳ２は、成分波ＧＡｊ（ｔ）の比較表示において、波の振幅の相違を明確化するため、ＧＡｊｎＳ２（ｔ）として、成分波の表示を行なうための、１以上の整数。
ｎＳ３は、成分波ＧＡｊｎＳ２（ｔ）の比較表示において、ｎＳ３ＧＡｊｎＳ２（ｔ）として、成分波の表示を行なうための、１．０以上の実数。
【請求項１１】
発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、
発信探触子から広帯域超音波を連続して発信させ、被探知体からの広帯域超音波を受信探触子にて受信する共振現象を利用した超音波探査装置であって、
発信探触子と受信探触子とを離間させて被探知体表面に配置する計測で、上記各探触子の配置位置を移動させる毎に受信波Ｇｊ（ｔ）を得る受信機能と、
受信波Ｇｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦｊ（ｆ）をフーリエ変換で求める演算機能と、
受信波Ｇｊ（ｔ）とスペクトルＦｊ（ｆ）を測点ｊに関して比較表示する表示機能と、
スペクトルＦｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆ１，２ｆ１，３ｆ１，…，ｎＡｆ１を発生させ、縦カーソルｆ１の位置を変動させ、全てのカーソルをそれぞれ大きなスペクトル値のスペクトルの立上りと合致させる機能と、
縦カーソルｆ１の値と被探知体の音速ＶＰより被探知体の厚さＷを演算／表示する機能とを備え、
被探知体の横波と縦波の音速比γ１を用いてｆＳ１＝γ１・ｆ１の演算で縦カーソルｆＳ１を求め、スペクトルＦｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆＳ１，２ｆＳ１，３ｆＳ１，…，ｎＡｆＳ１を発生させ、縦カーソルｆＳ１の位置を微小量変動させて、縦カーソルｆＳ１の整数倍の他のカーソルをそれぞれ比較的スペクトル値の小さいスペクトルの立上りと合致させる機能とを備え、
１以上の整数ｎＢを用いてスペクトルＦｊ（ｆ）よりｎＢ・ｆＳ１振動数の狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出し、狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）に対応する成分波ＧＡｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求める逆変換部と、
探査の高精度化を図るため係数としての下記で定義されるサイジング係数ｎＳ１，ｎＳ２，ｎＳ３を用いて成分波ＧＡｊ（ｔ）を比較表示する比較表示部と、成分波ＧＡｊ（ｔ）の比較画面で波の起生が確認できる測点において、発信探触子と受信探触子との中心を結ぶ線分直下の被探知体内部の何れにキズがあるかを判断する判断部とを備えた
共振現象を利用した超音波探査装置。
ｎＳ１は、成分波ＧＡｊ（ｔ）のそれぞれでの最大振幅をＡｊとし、Ａｊの中での最大値をＡｍａｘとしたとき、Ａｊ≧（１／ｎＳ１）ＡｍａｘとなるＡｊをＡｍａｘの値に置き換えて、下記数式で計算されるＧ~Ａｊ（ｔ）波をＧＡｊ（ｔ）波に変更して成分波ＧＡｊ（ｔ）を導くための、１．０以上の実数。
0004519852.tif 000029
ｎＳ２は、成分波ＧＡｊ（ｔ）の比較表示において、波の振幅の相違を明確化するため、ＧＡｊｎＳ２（ｔ）として、成分波の表示を行なうための、１以上の整数。
ｎＳ３は、成分波ＧＡｊｎＳ２（ｔ）の比較表示において、ｎＳ３ＧＡｊｎＳ２（ｔ）として、成分波の表示を行なうための、１．０以上の実数。
【請求項１２】
上記発信探触子と受信探触子との配置位置の移動は、両探触子の中心を結ぶ線分の直角方向へ所定量毎平行移動させるか、または、何れか一方の探触子の配置位置を固定し、この固定位置を中心として他方の探触子を所定量円弧方向に移動させる
請求項１０または１１記載の共振現象を利用した超音波探査方法。
【請求項１３】
上記スペクトルＦｊ（ｆ）と、所定値ｆＨＬで定義される関数ｓｉｎ｛（π／２）（ｆ／ｆＨＬ）｝とを用いて、
0004519852.tif 000030
を計算し、フーリエ変換で
0004519852.tif 000031
を計算し、
上記Ｆｊ（ｆ）をＦ~ｊ（ｆ）と置き換え、上記Ｇｊ（ｔ）をＧ~ｊ（ｔ）と置き換える
請求項１０または１１記載の共振現象を利用した超音波探査装置（なお、Ｆ~ｊ及びＧ~ｊは数式においてＦｊ及びＧｊの上に“〜”を付された符号を表す。以下同じ。）。
【請求項１４】
上記狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）の抽出は、振動数０で０．０、振動数ｆ０で１．０とする増加関数と、振動数ｆ０で１．０、振動数２ｆ０で０．０とする減少関数と、振動数２ｆ０以上の振動数で０．０とする関数との組合せ関数Ｓ（ｆ）を求め、
該関数Ｓ（ｆ）とサイジング係数ｎＳ４とを用いて、振動数ｆ０をｎＢ×ｆ１の値またはｎＢ×ｆＳ１の値とし、
ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）ｎＳ４×Ｆｊ（ｆ）
の演算で求める
請求項１０または１１記載の共振現象を利用した超音波探査装置。
【請求項１５】
上記狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）の抽出は、予め値が設定された又は外部から入力される所定値Δｆａを用いて縦カーソルｆ１またはｆＳ１をｆ~１と表現した時（なお、ｆ~１は数式においてｆ１の上に“〜”を付された符号を表す。以下同じ。）、
０≦ｆ＜ｆ~１−Δｆａで０．０
ｆ~１−Δｆａ≦ｆ≦ｆ~１＋Δｆａで１．０
ｆ＞ｆ~１＋Δｆａで０．０
なる関数Ｓ（ｆ）とスペクトルＦｊ（ｆ）を用いて
ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆｊ（ｆ）
の演算またはバンドパス処理で求める
請求項１０または１１記載の共振現象を利用した超音波探査装置。
【請求項１６】
上記狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）の抽出は、振動数０で０．０、振動数ｆ０で１．０とする増加関数と、振動数ｆ０で１．０、振動数２ｆ０で０．０とする減少関数と、振動数２ｆ０以上の振動数で０．０とする関数との組合せ関数Ｓ（ｆ）を求め、この関数Ｓ（ｆ）とサイジング係数ｎＳ４と所定値Δｆ０を用いて上記縦カーソルｆ１またはｆＳ１をｆ~１と表現した時、
振動数ｆ０の初期値をｆ０＝ｎＢ・ｆ~１−Δｆ０
振動数ｆ０の終了値をｆ０＝ｎＢ・ｆ~１＋Δｆ０
とし、振動数変動量をΔｆＨとして、
ｆ０＝ｆ０＋ΔｆＨ
を計算する都度、狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を
ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）ｎＳ４×Ｆｊ（ｆ）
の演算で求め、このＦＡｊ（ｆ）を求める都度、上記逆変換部、比較表示部および判断部の処理を繰返し行ない、
上記ｆ０＝ｆ０＋ΔｆＨの演算、ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）ｎＳ４×Ｆｊ（ｆ）
の演算および逆変換部、比較表示部および判断部の処理を外部からの指示または自動処理で停止する
請求項１０または１１記載の共振現象を利用した超音波探査装置。
【請求項１７】
上記狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）の抽出は、所定値Δｆａを用い、縦カーソルｆ１またはｆＳ１をｆ~１と表現した時、
０≦ｆ＜ｆ０−Δｆａの振動数で０．０
ｆ０−Δｆａ≦ｆ≦ｆ０＋Δｆａの振動数で１．０
ｆ＞ｆ０＋Δｆａで０．０
なる関数Ｓ（ｆ）と所定値Δｆ０を用いて、振動数ｆ０の初期値を
ｆ０＝ｎＢ・ｆ~１−Δｆ０
振動数ｆ０の終了値を
ｆ０＝ｎＢ・ｆ~１＋Δｆ０
とし、振動数変動量をΔｆＨとして
ｆ０＝ｆ０＋ΔｆＨ
を算定する都度、狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を
ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆｊ（ｆ）
の演算またはバンドパス処理で求め、このＦＡｊ（ｆ）を求める都度、逆変換部、比較表示部および判断部の処理を繰返し行ない、ｆ０＝ｆ０＋ΔｆＨの演算、ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆｊ（ｆ）の演算および逆変換部、比較表示部および判断部の処理を外部からの指示または自動処理で停止する
請求項１０または１１記載の共振現象を利用した超音波探査装置。
【請求項１８】
時刻０で０．０、時刻ｔｇで１．０、時刻２ｔｇで０．０となるｓｉｎ関数と、ｔｇ以上の時刻で０．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）、
または、所定値Δｔを用いて、時刻０〜ｔｇ−Δｔで０．０となる関数と時刻ｔｇ−Δｔで０．０、時刻ｔｇで１．０、時刻ｔｇ＋Δｔで０．０となるｓｉｎ関数と、ｔｇ＋Δｔ以上の時刻で０．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）、
または、時刻０で０．０、時刻ｔｇで１．０となる増加関数と時刻ｔｇ以上の時刻で１．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）の何れかを選定し、所定値Δｔｇ、所定係数ｎ５を用いて、時刻ｔｇの初期値を０．０とし、
ｔｇ＝ｔｇ＋Δｔｇ
を計算する都度、成分波ＧＢｊ（ｔ）を
ＧＢｊ（ｔ）＝ＦｉＬＴｎ５（ｔ）・ＧＡｊ（ｔ）
にて計算してＧＢｊ（ｔ）を求め、該ＧＢｊ（ｔ）を求める都度、比較表示部および判断部の処理のＧＡｊ（ｔ）をＧＢｊ（ｔ）で置き換え、
上記ｔｇ＝ｔｇ＋Δｔｇの演算、ＧＢｊ（ｔ）＝ＦｉＬＴｎ５（ｔ）・ＧＡｊ（ｔ）の演算および比較表示部および判断部の処理を外部からの指示または自動処理で停止する
請求項１０または１１記載の共振現象を利用した超音波探査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ステンレス、インコネル（ｉｎｃｏｎｅｌ、クロムと鉄を含むニッケル基の耐食耐熱合金）、鋳鉄などの金属や原子炉配管、タービンブレード等の内部傷、建築、土木等の鋼構物の溶接部のキズの有無、キズのサイジングを広帯域超音波を用いて探査、探傷するような共振現象を利用した超音波探査方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波を用いた被探知体たとえば鋼材内部のキズの探査は、１．０ＭＨｚ，１．５ＭＨｚまたは２．０ＭＨｚの高周波の振動数の狭帯域波を、発信および受信共用の斜角探触子を用いて鋼材表面より表面直下の斜め方向へ入力し、極近傍にある鋼材内傷（いわゆるキズ）からの反射波を探触子にて受信し、この受信を確認するか否かで、キズの有無を評価する超音波探査方法がある（特許文献１参照。）。
【０００３】
また、発信および受信共用の斜角探触子に代えて、発信探触子と受信探触子とを用い、所謂２探触子法によりキズの有無を評価する超音波探査方法もある（特許文献２参照。）。
【０００４】
しかし、上述の何れの従来構成においても、超音波はその入力方向に向かって直進し、その指向性が高いという性質および超音波はホイヘンスの原理およびスネルの定理に基づいて材質の異なる境界等で反射、屈折およびモード変換を行なうという性質のみを利用するものであるから、次のような各種な問題点があった。
【０００５】
１）従来構成によれば、高周波の振動数を用いるので、鋳鉄などの散乱減衰の大きい被探知体内部のキズの探査が比較的困難であった。  
２）従来構成によれば、溶接部のキズの有無の探査のように、探査領域が限定されている場合には容易に探査できるが、探査範囲が広範な場合には探査全領域において超音波発信、受信探触子を計測点単位にて走査移動させる必要があるため、測定工数が膨大となる。  
３）従来構成によれば、キズの有無が判明した場合、そのサイジング（キズの幅、高さ、大きさ等を検知すること）の判断が測定者の能力に依存される関係上、サイジングに個人差が発生する。  
４）従来構成によれば、高周波振動数の超音波であるため、被探知体内部において減衰消滅する量が多く、１００ｍｍ前後の探査路程の短いキズの探査には有効である反面、路程の長大な位置にある欠陥（キズ）の探査が不可能であった。
【特許文献１】特開２００１−２２１７８４号公報
【特許文献２】特開２００１−１３３４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、発信探触子から被探知体に広帯域超音波（帯域が広い超音波であり、この広帯域超音波の中には低周波が含まれる）を入力し、受信探触子で広帯域超音波を受信し、受信した広帯域受信波より、特定周波領域（特に低周波領域）の適切な振動数帯で狭帯域成分波を抽出することにより、散乱減衰が大きい被探知体であっても、その内部のキズの探査ができ、また探査を高精度化するためにサイジング係数を設定し、このサイジング係数の値を適正に設定することにより、探知目標波以外の波を除去低減して、測定者の能力によるサイジング結果の差異を排除し、探査の高精度化を図ることができ、しかも、路程が長い位置のキズの探査も可能となり、従来のものと比較して探査工数を格段に低減できる超音波探査方法および装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による共振現象を利用した超音波探査方法は、発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、発信探触子から広帯域超音波を連続して発信させ、被探知体からの広帯域超音波を受信探触子にて受信する超音波探査方法であって、発信探触子と受信探触子とを離間させて被探知体表面に配置する計測で、上記各探触子の配置位置を移動させる毎に、受信波Ｇｊ（ｔ）を得る受信ステップと、受信波Ｇｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦｊ（ｆ）をフーリエ変換で求める演算ステップと、受信波Ｇｊ（ｔ）とスペクトルＦｊ（ｆ）を測点ｊに関して比較表示する表示ステップと、スペクトルＦｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆ１，２ｆ１，３ｆ１，…，ｎＡｆ１を発生させ、縦カーソルｆ１の位置を変動させ、全てのカーソルをそれぞれ大きなスペクトル値のスペクトルの立上りと合致させるステップと、縦カーソルｆ１の値と被探知体の音速ＶＰより被探知体の厚さＷを演算／表示するステップとを備え、１以上の整数ｎＢ（但し、ｎＢ≦ｎＡ）を用いてスペクトルＦｊ（ｆ）よりｎＢ・ｆ１振動数の狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出し、該狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）に対応する成分波ＧＡｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求める第１の工程と、探査の高精度化を図るため係数としてのサイジング係数ｎＳ１，ｎＳ２，ｎＳ３を用いて、成分波ＧＡｊ（ｔ）を比較表示する第２の工程と、成分波ＧＡｊ（ｔ）の比較画面で波の起生有無（波の起生なしの場合は実施例１参照、波の起生ありの場合は実施例４参照）の測点に基づいて発信探触子と受信探触子との中心を結ぶ線分直下の被探知体内部の何れにキズがあるかを判断する第３の工程とを備えたものである。
【０００８】
上記構成によれば、発信探触子から被探知体に広帯域超音波を入力し、受信探触子で広帯域超音波を受信する。そして、この広帯域受信波Ｇｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦｊ（ｆ）からｎＢ・ｆ１振動数の特定周波領域（特に低周波領域）の狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出し、これに対応する成分波ＧＡｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求める（特に、縦波共振スペクトルから狭帯域成分波を抽出する）。
【０００９】
このように広帯域超音波を発信、受信して受信波を上述の如く解析するので、散乱減衰が大きい被探知体内部のキズの探査ができる。
【００１０】
また、探査を高精度化するためにサイジング係数を設定し、このサイジング係数の値を適正に設定することにより、探知目標波以外の波を除去低減して、測定者の能力によるサイジング結果の差異を排除し、探査の高精度化を図ることができる。
【００１１】
さらに、被探知体に対して広帯域超音波を入力するので、この広帯域の中には被探知体内部において減衰が極度に小さい低周波が存在するので、路程の長大な位置にあるキズの探査ができる。
【００１２】
この発明による共振現象を利用した超音波探査方法は、また、発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、発信探触子から広帯域超音波を連続して発信させ、被探知体からの広帯域超音波を受信探触子にて受信する超音波探査方法であって、発信探触子と受信探触子とを離間させて被探知体表面に配置する計測で、上記各探触子の配置位置を移動させる毎に受信波Ｇｊ（ｔ）を得る受信ステップと、受信波Ｇｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦｊ（ｆ）をフーリエ変換で求める演算ステップと、受信波Ｇｊ（ｔ）とスペクトルＦｊ（ｆ）を測点ｊに関して比較表示する表示ステップと、スペクトルＦｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆ１，２ｆ１，３ｆ１，…，ｎＡｆ１を発生させ、縦カーソルｆ１の位置を変動させ、全てのカーソルをそれぞれ大きなスペクトル値のスペクトルの立上りと合致させるステップと、縦カーソルｆ１の値と被探知体の音速ＶＰより被探知体の厚さＷを演算／表示するステップと、被探知体の横波と縦波の音速比γ１を用いてｆＳ１＝γ１・ｆ１の演算で縦カーソルｆＳ１を求め（実施例２、実施例３参照）、スペクトルＦｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆＳ１，２ｆＳ１，３ｆＳ１，…，ｎＡｆＳ１を発生させ、縦カーソルｆＳ１の位置を微小量変動させて、縦カーソルｆＳ１の整数倍の他のカーソルをそれぞれ比較的スペクトル値の小さいスペクトルの立上りと合致させるステップとを備え、１以上の整数ｎＢ（但し、ｎＢ≦ｎＡ）を用いてスペクトルＦｊ（ｆ）よりｎＢ・ｆＳ１振動数の狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出し、狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）に対応する成分波ＧＡｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求める第１の工程と、探査の高精度化を図るため係数としてのサイジング係数ｎＳ１，ｎＳ２，ｎＳ３を用いて成分波ＧＡｊ（ｔ）を比較表示する第２の工程と、成分波ＧＡｊ（ｔ）の比較画面で波の起生が確認できる測点において、発信探触子と受信探触子との中心を結ぶ線分直下の被探知体内部の何れにキズがあるかを判断する第３の工程とを備えたものである。
【００１３】
上記構成によれば、発信探触子から被探知体に広帯域超音波を入力し、受信探触子で広帯域超音波を受信する。そして、この広帯域受信波、Ｇｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦｊ（ｆ）からｎＢ・ｆＳ１振動数の特定周波領域（特に、低周波領域）の狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出し、これに対応する成分波ＧＡｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求める（特にキズにより発生する横波共振スペクトルから狭帯域成分波を抽出する）。
【００１４】
このように、広帯域超音波を発信、受信して、受信波を上述の如く解析するので、散乱減衰が大きい被探知体内部のキズの探査ができる。
【００１５】
また、探査を高精度化するためにサイジング係数を設定し、このサイジング係数の値を適正に設定することにより、探知目標波以外の波を除去低減して、測定者の能力によるサイジング結果の差異を排除し、探査の高精度化を図ることができる。
【００１６】
さらに、被探知体に対して広帯域超音波を入力するので、この広帯域の中には被探知体内部において減衰が極度に小さい低周波が存在するので、路程の長大な位置にあるキズの探査ができる。
【００１７】
この発明の一実施態様においては、上記発信探触子と受信探触子との配置位置を移動させる方法は、両探触子の中心を結ぶ線分の直角方向へ所定量毎平行移動させるか、または、何れか一方の探触子の配置位置を固定し、この固定位置を中心として他方の探触子を所定量円弧方向に移動させるものである。
【００１８】
これにより、測定工数の削減が図れ、探査の迅速化を達成することができる。つまり、従来の点単位の測定に対して線分単位の測定を行なうことができるので、探査工数の大幅な削減を達成することができる。
【００１９】
この発明の一実施態様においては、上記スペクトルＦｊ（ｆ）と、所定値ｆＨＬで定義される関数ｓｉｎ｛（π／２）（ｆ／ｆＨＬ）｝とを用いて、
0004519852.tif 000002
を計算し、フーリエの逆変換で
0004519852.tif 000003
を計算し、上記Ｆｊ（ｆ）をＦ~ｊ（ｆ）と置き換え、上記Ｇｊ（ｔ）をＧ~ｊ（ｔ）と置き換えるものである（なお、Ｆ~ｊ及びＧ~ｊは数式においてＦｊ及びＧｊの上に“〜”を付された符号を表す。またｉは虚数である。以下同じ。）。
【００２０】
この発明の一実施態様においては、上記狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出する方法は、振動数０で０．０、振動数ｆ０で１．０とする増加関数と、振動数ｆ０で１．０、振動数２ｆ０で０．０とする減少関数と、振動数２ｆ０以上の振動数で０．０とする関数との組合せ関数Ｓ（ｆ）を求め、該関数Ｓ（ｆ）とサイジング係数ｎＳ４とを用いて、振動数ｆ０をｎＢ×ｆ１の値またはｎＢ×ｆＳ１の値とし、ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）ｎＳ4×Ｆｊ（ｆ）の演算で求めるものである。
【００２１】
上記構成によれば、上述の組合せ関数Ｓ（ｆ）とサイジング係数ｎＳ４（但し、ｎＳ４は１以上の整数）とを用いて狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を求めるので、この狭帯域スペクトルを簡単かつ適切に求めることができる。またｎＳ４の値を大きくすると狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）の帯域幅を小さくすることができる。
【００２２】
この発明の一実施態様においては、上記狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出する方法は、予め値が設定された又は外部から入力される所定値Δｆａを用いて縦カーソルｆ１またはｆＳ１をｆ~１と表現した時（なお、ｆ~１は数式においてｆ１の上に“〜”を付された符号を表す。以下同じ。）、  
０≦ｆ＜ｆ~１−Δｆａで０．０  
ｆ~１−Δｆａ≦ｆ≦ｆ~１＋Δｆａで１．０  
ｆ＞ｆ~１＋Δｆａで０．０  
なる関数Ｓ（ｆ）とスペクトルＦｊ（ｆ）を用いて  
ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆｊ（ｆ）  
の演算またはバンドパス処理で求めるものである。
【００２３】
上記構成によれば、上述の関数Ｓ（ｆ）と、受信波Ｇｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦｊ（ｆ）とを用いて狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出するので、この狭帯域スペクトルを簡単かつ適切に求めることができる。
【００２４】
この発明の一実施態様においては、所定のサイジング係数ｎＳ１，ｎＳ２，ｎＳ３を用いて、成分波ＧＡｊ（ｔ）を比較表示する方法は、まず成分波ＧＡｊ（ｔ）の測点ｊの各々での最大振幅をＡｊとし、Ａｊの中での最大値をＡｍａｘとし、サイジング係数ｎＳ１を用いてＡｊ≧（１／ｎＳ１）ＡｍａｘとなるＡｊをＡｍａｘに置き換え、Ｇ~Ａｊ（ｔ）＝（Ａｍａｘ／Ａｊ）ＧＡｊ（ｔ）の演算でＧ~Ａｊ（ｔ）を求め、
ＧＡｊ（ｔ）をＧ~Ａｊ（ｔ）と置き換えた後、
他のサイジング係数ｎＳ２，ｎＳ３を用いてｎＳ３×ＧＡｊｎＳ２（ｔ）の波を作成し、このｎＳ３×ＧＡｊｎＳ２（ｔ）の比較表示を上記成分波ＧＡｊ（ｔ）の比較表示とするものである、また狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）に対しても上述同様の比較表示を行なっている。（なお、Ｇ~は数式においてＧの上に“〜”を付された符号を表す。以下同じ。）。
【００２５】
このため、成分波ＧＡｊ（ｔ）の比較表示を適切に実行することができると共に、比較表示する波の振幅の相違の明確化を図ることができる。
【００２６】
この発明の一実施態様においては、上記狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出する方法は、振動数０で０．０、振動数ｆ０で１．０とする増加関数と、振動数ｆ０で１．０、振動数２ｆ０で０．０とする減少関数と、振動数２ｆ０以上の振動数で０．０とする関数との組合せ関数Ｓ（ｆ）を求め、この関数Ｓ（ｆ）とサイジング係数ｎＳ４と所定値Δｆ０を用いて上記縦カーソルｆＳ１をｆ~１と表現した時、  
振動数ｆ０の初期値をｆ０＝ｎＢ・ｆ~１−Δｆ０ 
振動数ｆ０の終了値をｆ０＝ｎＢ・ｆ~１＋Δｆ０ 
とし、振動数変動量をΔｆＨとして、  
ｆ０＝ｆ０＋ΔｆＨ 
を計算する都度、狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を  
ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）ｎＳ４・Ｆｊ（ｆ）  
の演算で求め、このＦＡｊ（ｆ）を求める都度、上記第１〜第３の各工程を繰返し行ない、上記ｆ０＝ｆ０＋ΔｆＨの演算、ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）ｎＳ４・Ｆｊ（ｆ）
の演算および第１〜第３の各工程の処理を外部からの指示または自動処理で停止するものである。
【００２７】
このため、狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を簡単かつ適切に求めることができる。またサイジング係数ｎＳ４の値（但し、ｎＳ4は１以上の整数）を大きくすると、ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）ｎＳ４・Ｆｊ（ｆ）の演算で得る狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）の帯域幅を小さくすることができる。
【００２８】
この発明の一実施態様においては、上記狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出する方法は、所定値Δｆａを用い、縦カーソルｆ１またはｆＳ１をｆ~１と表現した時、  
０≦ｆ＜ｆ０−Δｆａの振動数で０．０  
ｆ０−Δｆａ≦ｆ≦ｆ０＋Δｆａの振動数で１．０  
ｆ＞ｆ０＋Δｆａで０．０  
なる関数Ｓ（ｆ）と所定値Δｆ０を用いて、振動数ｆ０の初期値を  
ｆ０＝ｎＢ・ｆ~１−Δｆ０ 
振動数ｆ０の終了値を  
ｆ０＝ｎＢ・ｆ~１＋Δｆ０ 
とし、振動数変動量をΔｆＨとして  
ｆ０＝ｆ０＋ΔｆＨ 
を算定する都度、狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を  
ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆｊ（ｆ）  
の演算またはバンドパス処理で求め、このＦＡｊ（ｆ）を求める都度、上記第１〜第３の各工程を繰返し行ない、ｆ０＝ｆ０＋ΔｆＨの演算、ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆｊ（ｆ）の演算および第１〜第３の各工程の処理を外部からの指示または自動処理で停止するものである。  
このため、狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を簡単かつ適切に求めることができる。
【００２９】
この発明の一実施態様においては、時刻０で０．０、時刻ｔｇで１．０、時刻２ｔｇで０．０となるｓｉｎ関数と、２ｔｇ以上の時刻で０．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）、  
または、所定値Δｔを用いて、時刻０〜ｔｇ−Δｔで０．０となる関数と時刻ｔｇ−Δｔで０．０、時刻ｔｇで１．０、時刻ｔｇ＋Δｔで０．０となるｓｉｎ関数と、ｔｇ＋Δｔ以上の時刻で０．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）、  
または、時刻０で０．０、時刻ｔｇで１．０となる増加関数と時刻ｔｇ以上の時刻で１．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）の何れかを選定し、所定値Δｔｇ、所定係数ｎ５を用いて、時刻ｔｇの初期値を０．０とし、ｔｇ＝ｔｇ＋Δｔｇを計算する都度、成分波ＧＢｊ（ｔ）をＧＢｊ（ｔ）＝ＦｉＬＴｎ５（ｔ）・ＧＡｊ（ｔ）にて計算してＧＢｊ（ｔ）を求め、該ＧＢｊ（ｔ）を求める都度、第２および第３の工程のＧＡｊ（ｔ）をＧＢｊ（ｔ）で置き換え、上記ｔｇ＝ｔｇ＋Δｔｇの演算、ＧＢｊ（ｔ）＝ＦｉＬＴｎ５（ｔ）・ＧＡｊ（ｔ）の演算および第２、第３の各工程の処理を外部からの指示または自動処理で停止するものである。
【００３０】
上記構成によれば、組合せ関数いわゆる時刻歴フィルタＦｉＬＴ（ｔ）を用いて成分波ＧＢｊ（ｔ）を計算するので、成分波の比較表示によりキズの有無をより一層明瞭と成すことができる。
【００３１】
この発明による共振現象を利用した超音波探査装置は、発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、発信探触子から広帯域超音波を連続して発信させ、被探知体からの広帯域超音波を受信探触子にて受信する超音波探査装置であって、発信探触子と受信探触子とを離間させて被探知体表面に配置する計測で、上記各探触子の配置位置を移動させる毎に、受信波Ｇｊ（ｔ）を得る受信機能と、受信波Ｇｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦｊ（ｆ）をフーリエ変換で求める演算機能と、受信波Ｇｊ（ｔ）とスペクトルＦｊ（ｆ）を測点ｊに関して比較表示する表示機能と、スペクトルＦｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆ１，２ｆ１，３ｆ１，…，ｎＡｆ１を発生させ、縦カーソルｆ１の位置を変動させ、全てのカーソルをそれぞれ大きなスペクトル値のスペクトルの立上りと合致させる機能と、縦カーソルｆ１の値と被探知体の音速ＶＰより被探知体の厚さＷを演算／表示する機能とを備え、１以上の整数ｎＢを用いてスペクトルＦｊ（ｆ）よりｎＢ・ｆ１振動数の狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出し、該狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）に対応する成分波ＧＡｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求める逆変換部と、探査の高精度化を図るため係数としてのサイジング係数ｎＳ１，ｎＳ２，ｎＳ３を用いて、成分波ＧＡｊ（ｔ）を比較表示する比較表示部と、成分波ＧＡｊ（ｔ）の比較画面で波の起生有無の測点に基づいて発信探触子と受信探触子との中心を結ぶ線分直下の被探知体内部の何れにキズがあるかを判断する判断部とを備えたものである。
【００３２】
上記構成によれば、発信探触子から被探知体に広帯域超音波を入力し、受信探触子で広帯域超音波を受信する。そして、この広帯域受信波Ｇｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦｊ（ｆ）からｎＢ・ｆ１振動数の特定周波領域（特に低周波領域）の狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出し、これに対応する成分波ＧＡｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求める（特に、縦波共振スペクトルから狭帯域成分波を抽出する）。
【００３３】
このように広帯域超音波を発信、受信して受信波を上述の如く解析するので、散乱減衰が大きい被探知体内部のキズの探査ができる。
【００３４】
また、探査を高精度化するためにサイジング係数を設定し、このサイジング係数の値を適正に設定することにより、探知目標波以外の波を除去低減して、測定者の能力によるサイジング結果の差異を排除し、探査の高精度化を図ることができる。
【００３５】
さらに、被探知体に対して広帯域超音波を入力するので、この広帯域の中には被探知体内部において減衰が極度に小さい低周波が存在するので、路程の長大な位置にあるキズの探査ができる。
【００３６】
この発明による共振現象を利用した超音波探査装置は、また、発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、発信探触子から広帯域超音波を連続して発信させ、被探知体からの広帯域超音波を受信探触子にて受信する超音波探査装置であって、発信探触子と受信探触子とを離間させて被探知体表面に配置する計測で、上記各探触子の配置位置を移動させる毎に受信波Ｇｊ（ｔ）を得る受信機能と、受信波Ｇｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦｊ（ｆ）をフーリエ変換で求める演算機能と、受信波Ｇｊ（ｔ）とスペクトルＦｊ（ｆ）を測点ｊに関して比較表示する表示機能と、スペクトルＦｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆ１，２ｆ１，３ｆ１，…，ｎＡｆ１を発生させ、縦カーソルｆ１の位置を変動させ、全てのカーソルをそれぞれ大きなスペクトル値のスペクトルの立上りと合致させる機能と、縦カーソルｆ１の値と被探知体の音速ＶＰより被探知体の厚さＷを演算／表示する機能とを備え、被探知体の横波と縦波の音速比γ１を用いてｆＳ１＝γ１・ｆ１の演算で縦カーソルｆＳ１を求め、スペクトルＦｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆＳ１，２ｆＳ１，３ｆＳ１，…，ｎＡｆＳ１を発生させ、縦カーソルｆＳ１の位置を微小量変動させて、縦カーソルｆＳ１の整数倍の他のカーソルをそれぞれ比較的スペクトル値の小さいスペクトルの立上りと合致させる機能とを備え、１以上の整数ｎＢを用いてスペクトルＦｊ（ｆ）よりｎＢ・ｆＳ１振動数の狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出し、狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）に対応する成分波ＧＡｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求める逆変換部と、探査の高精度化を図るため係数としてのサイジング係数ｎＳ１，ｎＳ２，ｎＳ３を用いて成分波ＧＡｊ（ｔ）を比較表示する比較表示部と、成分波ＧＡｊ（ｔ）の比較画面で波の起生が確認できる測点において、発信探触子と受信探触子との中心を結ぶ線分直下の被探知体内部の何れにキズがあるかを判断する判断部とを備えたものである。
【００３７】
上記構成によれば、発信探触子から被探知体に広帯域超音波を入力し、受信探触子で広帯域超音波を受信する。そして、この広帯域受信波、Ｇｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦｊ（ｆ）からｎＢ・ｆＳ１振動数の特定周波領域（特に、低周波領域）の狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出し、これに対応する成分波ＧＡｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求める（特にキズにより発生する横波共振スペクトルから狭帯域成分波を抽出する）。
【００３８】
このように、広帯域超音波を発信、受信して、受信波を上述の如く解析するので、散乱減衰が大きい被探知体内部のキズの探査ができる。
【００３９】
また、探査を高精度化するためにサイジング係数を設定し、このサイジング係数の値を適正に設定することにより、探知目標波以外の波を除去低減して、測定者の能力によるサイジング結果の差異を排除し、探査の高精度化を図ることができる。
【００４０】
さらに、被探知体に対して広帯域超音波を入力するので、この広帯域の中には被探知体内部において減衰が極度に小さい低周波が存在するので、路程の長大な位置にあるキズの探査ができる。
【００４１】
この発明の一実施態様においては、上記発信探触子と受信探触子との配置位置の移動は、両探触子の中心を結ぶ線分の直角方向へ所定量毎平行移動させるか、または、何れか一方の探触子の配置位置を固定し、この固定位置を中心として他方の探触子を所定量円弧方向に移動させるものである。
【００４２】
これにより、測定工数の削減が図れ、探査の迅速化を達成することができる。つまり、従来の点単位の測定に対して線分単位の測定を行なうことができるので、探査工数の大幅な削減を達成することができる。
【００４３】
この発明の一実施態様においては、上記スペクトルＦｊ（ｆ）と、所定値ｆＨＬで定義される関数ｓｉｎπ／２（ｆ／ｆＨＬ）とを用いて、
0004519852.tif 000004
を計算し、フーリエ変換で
0004519852.tif 000005
を計算し、
上記Ｆｊ（ｆ）をＦ~ｊ（ｆ）と置き換え、上記Ｇｊ（ｔ）をＧ~ｊ（ｔ）と置き換えるものである。（なお、Ｆ~ｊ及びＧ~ｊは数式においてＦｊ及びＧｊの上に“〜”を付された符号を表す。以下同じ。）。
【００４４】
この発明の一実施態様においては、上記狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出する方法は、振動数０で０．０、振動数ｆ０で１．０とする増加関数と、振動数ｆ０で１．０、振動数２ｆ０で０．０とする減少関数と、振動数２ｆ０以上の振動数で０．０とする関数との組合せ関数Ｓ（ｆ）を求め、該関数Ｓ（ｆ）とサイジング係数ｎＳ４とを用いて、振動数ｆ０をｎＢ×ｆ１の値またはｎＢ×ｆＳ１の値とし、
ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）ｎＳ４×Ｆｊ（ｆ）
の演算で求めるものである。
【００４５】
上記構成によれば、上述の組合せ関数Ｓ（ｆ）とサイジング係数ｎＳ４（但し、ｎＳ４は１以上の整数）とを用いて狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を求めるので、この狭帯域スペクトルを簡単かつ適切に求めることができる。またｎＳ４の値を大きくすると狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）の帯域幅を小さくすることができる。
【００４６】
この発明の一実施態様においては、上記狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）の抽出は、予め値が設定された又は外部から入力される所定値Δｆａを用いて縦カーソルｆ１またはｆＳ１をｆ~１と表現した時（なお、ｆ~１は数式においてｆ１の上に“〜”を付された符号を表す。以下同じ。）、
０≦ｆ＜ｆ~１−Δｆａで０．０
ｆ~１−Δｆａ≦ｆ≦ｆ~１＋Δｆａで１．０
ｆ＞ｆ~１＋Δｆａで０．０
なる関数Ｓ（ｆ）とスペクトルＦｊ（ｆ）を用いて
ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆｊ（ｆ）
の演算またはバンドパス処理で求めるものである。
【００４７】
上記構成によれば、上述の関数Ｓ（ｆ）と、受信波Ｇｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦｊ（ｆ）とを用いて狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出するので、この狭帯域スペクトルを簡単かつ適切に求めることができる。
【００４８】
この発明の一実施態様においては、所定のサイジング係数ｎＳ１，ｎＳ２，ｎＳ３を用いての成分波ＧＡｊ（ｔ）の比較表示は、
まず成分波ＧＡｊ（ｔ）の測点ｊの各々での最大振幅をＡｊとし、Ａｊの中での最大値をＡｍａｘとし、サイジング係数ｎＳ１を用いてＡｊ≧（１／ｎＳ１）ＡｍａｘとなるＡｊをＡｍａｘに置き換え、
Ｇ~Ａｊ（ｔ）＝（Ａｍａｘ／Ａｊ）ＧＡｊ（ｔ）の演算でＧ~Ａｊ（ｔ）を求め、
ＧＡｊ（ｔ）をＧ~Ａｊ（ｔ）と置き換えた後、
他のサイジング係数ｎＳ２，ｎＳ３を用いてｎＳ３×ＧＡｊｎＳ２（ｔ）の波を作成し、このｎＳ３×ＧＡｊｎＳ２（ｔ）の比較表示を上記成分波ＧＡｊ（ｔ）の比較表示とするものである。（なお、Ｇ~は数式においてＧの上に“〜”を付された符号を表す。以下同じ。）。
【００４９】
このため、成分波ＧＡｊ（ｔ）の比較表示を適切に実行することができると共に、比較表示する波の振幅の相違の明確化を図ることができる。
【００５０】
この発明の一実施態様においては、上記狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）の抽出は、振動数０で０．０、振動数ｆ０で１．０とする増加関数と、振動数ｆ０で１．０、振動数２ｆ０で０．０とする減少関数と、振動数２ｆ０以上の振動数で０．０とする関数との組合せ関数Ｓ（ｆ）を求め、この関数Ｓ（ｆ）とサイジング係数ｎＳ４と所定値Δｆ０を用いて上記縦カーソルｆ１またはｆＳ１をｆ~１と表現した時、
振動数ｆ０の初期値をｆ０＝ｎＢ・ｆ~１−Δｆ０
振動数ｆ０の終了値をｆ０＝ｎＢ・ｆ~１＋Δｆ０
とし、振動数変動量をΔｆＨとして、
ｆ０＝ｆ０＋ΔｆＨ
を計算する都度、狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を
ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）ｎＳ４×Ｆｊ（ｆ）
の演算で求め、このＦＡｊ（ｆ）を求める都度、上記逆変換部、比較表示部および判断部の処理を繰返し行ない、
上記ｆ０＝ｆ０＋ΔｆＨの演算、ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）ｎＳ４×Ｆｊ（ｆ）
の演算および逆変換部、比較表示部および判断部の処理を外部からの指示または自動処理で停止するものである。
【００５１】
このため、狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を簡単かつ適切に求めることができる。またサイジング係数ｎＳ４の値（但し、ｎＳ4は１以上の整数）を大きくすると、ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）ｎＳ４・Ｆｊ（ｆ）の演算で得る狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）の帯域幅を小さくすることができる。
【００５２】
この発明の一実施態様においては、上記狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）の抽出は、所定値Δｆａを用い、縦カーソルｆ１またはｆＳ１をｆ~１と表現した時、
０≦ｆ＜ｆ０−Δｆａの振動数で０．０
ｆ０−Δｆａ≦ｆ≦ｆ０＋Δｆａの振動数で１．０
ｆ＞ｆ０＋Δｆａで０．０
なる関数Ｓ（ｆ）と所定値Δｆ０を用いて、振動数ｆ０の初期値を
ｆ０＝ｎＢ・ｆ~１−Δｆ０
振動数ｆ０の終了値を
ｆ０＝ｎＢ・ｆ~１＋Δｆ０
とし、振動数変動量をΔｆＨとして
ｆ０＝ｆ０＋ΔｆＨ
を算定する都度、狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を
ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆｊ（ｆ）
の演算またはバンドパス処理で求め、このＦＡｊ（ｆ）を求める都度、逆変換部、比較表示部および判断部の処理を繰返し行ない、ｆ０＝ｆ０＋ΔｆＨの演算、ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆｊ（ｆ）の演算および逆変換部、比較表示部および判断部の処理を外部からの指示または自動処理で停止するものである。
【００５３】
このため、狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を簡単かつ適切に求めることができる。
【００５４】
この発明の一実施態様においては、時刻０で０．０、時刻ｔｇで１．０、時刻２ｔｇで０．０となるｓｉｎ関数と、ｔｇ以上の時刻で０．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）、
または、所定値Δｔを用いて、時刻０〜ｔｇ−Δｔで０．０となる関数と時刻ｔｇ−Δｔで０．０、時刻ｔｇで１．０、時刻ｔｇ＋Δｔで０．０となるｓｉｎ関数と、ｔｇ＋Δｔ以上の時刻で０．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）、
または、時刻０で０．０、時刻ｔｇで１．０となる増加関数と時刻ｔｇ以上の時刻で１．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）の何れかを選定し、所定値Δｔｇ、所定係数ｎ５を用いて、時刻ｔｇの初期値を０．０とし、
ｔｇ＝ｔｇ＋Δｔｇ
を計算する都度、成分波ＧＢｊ（ｔ）を
ＧＢｊ（ｔ）＝ＦｉＬＴｎ５（ｔ）・ＧＡｊ（ｔ）
にて計算してＧＢｊ（ｔ）を求め、該ＧＢｊ（ｔ）を求める都度、比較表示部および判断部の処理のＧＡｊ（ｔ）をＧＢｊ（ｔ）で置き換え、
上記ｔｇ＝ｔｇ＋Δｔｇの演算、ＧＢｊ（ｔ）＝ＦｉＬＴｎ５（ｔ）・ＧＡｊ（ｔ）の演算および比較表示部および判断部の処理を外部からの指示または自動処理で停止するものである。
【００５５】
上記構成によれば、組合せ関数いわゆる時刻歴フィルタＦｉＬＴ（ｔ）を用いて成分波ＧＢｊ（ｔ）を計算するので、成分波の比較表示によりキズの有無をより一層明瞭と成すことができる。
【００５６】
この発明によれば、散乱減衰が大きい被探知体内部のキズの探査ができ、また探査高精度化を測ることができるうえ、路程の長大な位置にあるキズの探査も可能となる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
この発明の一実施形態を以下図面に基づいて詳述する。  
図面は超音波探査方法およびその装置を示すが、まず図１を参照して、この方法に用いる超音波探査装置の構成について説明する。
【００５８】
被探知体３０の表面に接触配置する発信探触子３１と受信探触子３２とを設けている。  
上述の発信探触子３１は広帯域超音波（例えば０〜２．５ＭＨｚ）を発信するものであり、上述の受信探触子３２は広帯域超音波を受信するものである。
【００５９】
上述の発信探触子３１には超音波発信装置の電流供給回路３３から電流が供給され、この発信探触子３１から超音波が発信して被探知体３０内に入射する。
【００６０】
また受信探触子３２が受信した超音波信号は解析装置３４に入力されて解析される。  
この解析装置３４においては、受信探触子３２の受信信号が増幅回路３５により増幅された後、フィルタ回路３６でフィルタリングを受けた信号がＡＤ変換回路３７（アナログ・デジタル変換回路）によってデジタル信号に変換され、ゲートアレイ３８を介してＣＰＵ４０に入力される。
【００６１】
ハードディスク３９には解析処理アプリケーションソフトウェアと、ＣＰＵ４０により演算処理された時系列データが保存される。ここで、上述のＣＰＵ４０は後述する成分波ＧＡｊ（ｔ）をフーリエ変換で求める逆変換部である。
【００６２】
また、上述の解析結果は表示装置４１にも入力されて表示される。この表示装置４１は後述する狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）の表示や成分波ＧＡｊ（ｔ）または成分波ＧＢｊ（ｔ）の比較表示に用いられる比較表示部である。
【００６３】
さらに、必要な情報が入力手段としてのキーボード４２からＣＰＵ４０に入力されるように構成している。メモリ４３はＣＰＵ４０が演算する際にデータを一時的に格納するために用いられる。また、ＣＰＵ４０からコントロール回路４４に制御信号が出力され、コントロール回路４４は増幅回路３５、フィルタ回路３６、ＡＤ変換回路３７、ゲートアレイ３８および電流供給回路３３に作動指令信号を出力する。
【００６４】
電流供給回路３３は同軸ケーブル４５を介して発信探触子３１に接続されており、発信探触子３１には図２に示すように、基盤化されたステップ型電圧発生器４６と振動子４７とが内蔵されている。
【００６５】
ステップ型電圧発生器４６には、図３に示すようにステップ電圧駆動回路６３とステップ電圧発生回路４８とが設けられており、ステップ電圧駆動回路６３で発生するステップ関数型電圧を振動子４７に印加する。
【００６６】
広帯域超音波を被探知体３０に入力する都度、受信探触子３２で受信波を得る。  
この受信波は同軸ケーブル４９を介して、解析装置３４の増幅回路３５へ電圧の時間変動データとして送られる。増幅回路３５へ送られた時間変動データは、フィルタ回路３６を介してＡＤ変換回路３７に達し、この電圧のアナログ量が該ＡＤ変換回路３７によりデジタル量に変換され、ゲートアレイ３８を介してＣＰＵ４０に転送され、電圧デジタル値の時刻歴が表示装置４１に表示される。
【００６７】
自動的に、またはキーボード４２を用いた外部からの指示で、電圧の増幅または減幅およびローパス／ハイパスフィルタ処理の指令がＣＰＵ４０に伝達され、ＣＰＵ４０はコントロール回路４４を介して増幅回路３５およびフィルタ回路３６を制御する。
【００６８】
図４に示すように、受信探触子３２には１００ｋＨｚ〜３００ｋＨｚの範囲の特性の振動数における漸減型ハイパスフィルタ回路５０、増幅回路５１および振動子５２が内蔵されている。
【００６９】
電流供給回路３３はコントロール回路４４により制御されて、所定の時間間隔で動作する。
【００７０】
これにより、発信探触子３１に内蔵された振動子４７（図２参照）から、所定の時間間隔で超音波が被探知体３０に入射される。
【００７１】
受信探触子３２に内蔵された振動子５２（図４参照）は超音波が入力する都度、被探知体３０の音圧変化にともなって振動が励起する。この振動励起で振動子５２に生じる電圧の時間変化が、受信探触子３２内のフィルタ回路５０および増幅回路５１で１次処理される。
【００７２】
図１の増幅回路３５およびフィルタ回路３６の制御が終了した段階で、ＣＰＵ４０の指示でコントロール回路４４が動作し、ゲートアレイ３８に受信波の加算処理を命令する。
【００７３】
ゲートアレイ３８は、ＡＤ変換回路３７で得られる電圧に関する時刻歴デジタル量を、上記時刻歴を得る都度、指定回数加算する。そして、ＣＰＵ４０のコントロール下にて加算平均時刻歴を作成し、表示装置４１にその時刻歴をリアルタイム表示する。
【００７４】
フィルタ回路５０，３６および増幅回路５１，３５は受信探触子３２と解析装置３４との双方にそれぞれ内蔵されている。受信探触子３２に内蔵されているハイパスフィルタ回路５０および増幅回路５１は受信波に対して１次処理を行なうものであり、解析装置３４に内蔵されている増幅回路３５とフィルタ回路３６は、１次処理された受信波に対し、ＣＰＵ４０のコントロール下にて微調整するものである。この微調整は装置機能の高度化のために必要なものであるから、これら増幅回路３５、フィルタ回路３６は省略してもよい。
【００７５】
次に、図４６を参照してパルス型電圧積荷による超音波と、ステップ関数型電圧積荷による超音波の相違について説明する。
【００７６】
図４６（ａ）は振動子にパルス型電圧（３０〜５００Ｖ）を印加した場合のスペクトルを示し、この場合には同図に示すように振動子の厚さ方向共振振動数を中心周波数とする比較的狭帯域のスペクトルをもつ発信超音波を得ることになる（従来技術の狭帯域周波数に相当。）
図４６（ｂ）は発信探触子３１内の振動子４７にステップ関数型電圧（３０〜
５００Ｖ）を印加した場合のスペクトルを示し、この場合には同図に示すように共振振動数はもちろんのこと、これよりも低周波の成分も励起されたスペクトルとなり、本実施例の広帯域超音波は図４６（ｂ）による超音波を意味する。
【００７７】
次に以下の説明で用いるサイジング係数（ｎＳ１，ｎＳ２，ｎＳ３，ｎＳ４）について説明する。  
ここで、ｎＳ１，ｎＳ３は１．０以上の実数、ｎＳ２，ｎＳ４は１以上の整数である。
【００７８】
サイジング係数ｎＳ１について、  
この係数は探査対象キズＺ（図６参照）のサイズを高精度に行なうためのものである。分析用対象波（成分波のこと）をＧＡｊ（ｔ）（但し、ｊは測定番号）と表現し、これらを比較表示した時、成分波をＧＡｊ（ｔ）のそれぞれでの最大振幅をＡｊとし、Ａｊの中での最大値をＡｍａｘとし、ｎＳ１になるサイジング係数を定義する。このサイジング係数ｎＳ１を用いてＡｊ≧（１／ｎＳ１）ＡｍａｘとなるＡｊをＡｍａｘの値に置き換えて次の［数１］で計算されるＧ~Ａｊ（ｔ）波を作成する。
【００７９】
【数１】
0004519852.tif 000006
この後、ＧＡｊ（ｔ）波をＧ~Ａｊ（ｔ）波に変更する。ＧＡｊ（ｔ）←Ｇ~Ａｊ（ｔ）
サイジング係数ｎＳ１は上述の処理のための係数である。
【００８０】
サイジング係数ｎＳ２について、  
成分波ＧＡｊ（ｔ）の比較表示において、ｎＳ２なる係数を定義し、ＧＡｊｎＳ２（ｔ）の表示を行なうと、波の振幅の相違が明確となる。サイジング係数ｎＳ２は振幅の相違を明確化するための係数である。
【００８１】
サイジング係数ｎＳ３について、  
上述のＧＡｊｎＳ２（ｔ）の比較において、ｎＳ３なる係数を定義し、ｎＳ３ＧＡｊｎＳ２（ｔ）を比較表示する。サイジング係数ｎＳ３はこの比較化のための係数である。
【００８２】
サイジング係数ｎＳ４について、  
受信元波（いわゆる受信波）Ｇｊ（ｔ）をフーリエ変換すると、図５（ａ）に示すようなスペクトルＦｊ（ｆ）を求めることができる。横軸ｆ０位置（但し、ｆ０はスペクトル抽出用の中心周波数）のスペクトルを切り出す方法の１つとして図５（ａ）に示す任意関数Ｓ（ｆ）（但し、極大値１．０の横軸位置をｆ０に合わせ、ｆ＝０で０．０、２ｆ０以上の振動数で０．０とする。）を関数Ｆｊ（ｆ）に乗じて次の［数２］および図５（ｂ）に示すような狭帯域スペクトルＳ（ｆ）ｎＳ４・Ｆｊ（ｆ）を得ることができる。
【００８３】
【数２】
0004519852.tif 000007
この時、サイジング係数ｎＳ４を１以上の整数とする。ｎＳ４の値を大きくすると、［数２］の演算で得るＦＡｊ（ｆ）スペクトル（狭帯域スペクトル）の帯域幅を小さくすることができる。
【実施例１】
【００８４】
図６〜図１７を参照してｎＢ・ｆ１振動数＝１４２０ｋＨｚの縦波１２次共振スペクトルを切り出して成分波を各計測点で比較表示する実施例１について説明する。
【００８５】
図６に被探知体３０の測定モデルを示す。この測定モデルは平面形状においてタテ寸法Ｘ＝１２０ｍｍ、ヨコ寸法Ｙ＝１２０ｍｍ、厚さＷ＝２５ｍｍのステンレス材であって、図示の位置に線状のキズＺを模擬している。
【００８６】
振動子４７，５２（図２、図４参照）の直径が１５ｍｍφの発信探触子３１および受信探触子３２の中心間距離ａ＝９０ｍｍ一定とし、両探触子３１，３２を結ぶ線分がキズＺに直交するように配置し、この線分を移動量ΔＸ＝９ｍｍ間隔で平行移動して複数の受信波Ｇｊ（ｔ）を比較計測する多点計測を行なう（多点計測工程。この実施例では図６の計測点１〜１０までの１０個の受信波Ｇｊ（ｔ）を比較計測する。
【００８７】
図６を模式化した図面を図７に示し、比較例（従来方法）を図８に示すように従来方法においては計測点の数がｎ×ｎ（ｎ＝１００とした場合には計測箇所は１００００箇所となる）のに対して、この実施例１では発信探触子３１と受信探触子３２との中心を結ぶ線分を直角方向へ所定量（ΔＸ）毎並行移動させて、線分直下の被探知体３０内のキズＺの探査を一挙に行なうので、計測点はｎ箇所となり、ｎ＝１００とした場合には計測箇所は１００箇所でよく、探査工数の大幅な削減を図ることができる。
【００８８】
図６において、発信探触子３１より０〜２．５ＭＨｚの広帯域超音波を被探知体３０内部直下に入力し、受信波Ｇｊ（ｔ）を得る。受信探触子３２で得る受信波Ｇｊ（ｔ）には測定モデルとしての鋼材厚さＷに関する重複反射波が多量に含まれており、この重複反射波は、共振現象を起こし、他の鋼材内伝達波と比較して、大きい勢力の波になる。
【００８９】
図６の計測で得る受信波Ｇｊ（ｔ）を次の［数３］によりフーリエ変換し、スペクトルＦｊ（ｆ）を求めて比較表示した結果を図９に示す。また図９を模式化した図面を図１０に示す。
【００９０】
【数３】
0004519852.tif 000008
図９、図１０のスペクトルＦｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆ１，２ｆ１，３ｆ１，…を発生させ、縦カーソルｆ１の位置を変動させ、全てのカーソルｆ１，２ｆ１，３ｆ１，…をそれぞれ大きなスペクトル値のスペクトルの立上りと合致させる（カーソル合せ工程）。
【００９１】
すなわち、図９、図１０の最左端のカーソル位置をｆ１として、その整数倍位置２ｆ１，３ｆ１，…，ｎＡｆ１にそれぞれカーソルを表示する。
【００９２】
ｆ１＝１１８．４ｋＨｚ（鋼材厚に関する共振１次振動数）とした時、３ｆ１カーソル以降の全てのカーソルが起生スペクトルの立上がりと合致している。
【００９３】
上述のｆ１＝１１８．４ｋＨｚは被探知体３０としての鋼材厚さＷに関する共振１次振動数であり、鋼の縦波音速をＶＰ＝５．９ｍｍ／μｓｅｃとした時、次の［数４］の関係となる。
【００９４】
【数４】
0004519852.tif 000009
被探知体３０の厚さＷは音速をＶＰとした時、Ｗ＝０．５Ｖｐ×１０６÷ｆ１で求められる。
【００９５】
鋼材厚さＷ＝２５ｍｍであるから、
ｆ１＝１０６／（２×２５÷５．９）＝１１８×１０３≒１１８．４ｋＨｚ
増加関数Ｉ（ｆ）
ｆ＝０      Ｉ（０）＝０
ｆ＝２．５ＭＨｚ      Ｉ（ｆ）＝１．０
減少関数Ｄ（ｆ）
ｆ＝０      Ｄ（０）＝１．０
ｆ＝２．５ＭＨｚ      Ｄ（ｆ）＝０
を定義し、図９のスペクトルＦｊ（ｆ）と上述の増加関数Ｉ（ｆ）、減少関数Ｄ（ｆ）との乗算で次の［数５］により狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を得る。
【００９６】
【数５】
0004519852.tif 000010
但し、ｎ４１、ｎ４２は１以上の整数
上述の［数５］で得た狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を図１１に示す。また、この図１１に対応する図面を図１２に示す。
【００９７】
但し、図１２においては、周波数フィルタ処理で、低周波スペクトル値を小さく、そして高周波スペクトル値を大きくしたスペクトルＦ~ｊ（ｆ）を求めて比較表示している。
【００９８】
具体的には上述の［数５］においてＦＡｊ（ｆ）をＦ~ｊ（ｆ）に置き換え、所定値ｎ４２＝０、整数ｎ４１を１以上としてスペクトルＦ~ｊ（ｆ）を求めている。
【００９９】
一方、図１１を求めるのに用いた増加関数Ｉ（ｆ）、減少関数Ｄ（ｆ）は具体的には次の［数６］［数７］で示すことができる。
【０１００】
【数６】
0004519852.tif 000011
【０１０１】
【数７】
0004519852.tif 000012
ここに、所定値ｆＨＬを２．５ＭＨｚとし、整数ｎ４１＝４、整数ｎ４２＝２として、これらを［数５］に代入して、次の［数８］の演算を行なっている。
【０１０２】
【数８】
0004519852.tif 000013
図１１においては、狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）とこれに対応する成分波ＧＡｊ（ｔ）（横軸に時間をとり、縦軸に振幅をとって示す。）とを併記している。
【０１０３】
この成分波ＧＡｊ（ｔ）（時刻歴）と狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）との間には次の［数９］の関係がある。
【０１０４】
【数９】
0004519852.tif 000014
図１１の成分波ＧＡｊ（ｔ）の比較によれば、キズＺ（図６参照）のある計測点４，５，６，７，８の成分波が、キズＺ（図６参照）がない計測点１，２，３，９，１０の成分波に比較して、その振幅が小さくなっている。この現象は、計測点４〜８で発信探触子３１と受信探触子３２とを結ぶ線分がキズＺと平面的に直交していることにより生じたものである。図１１の成分波ＧＡｊ（ｔ）は多数の共振波が重畳したものと理解することができる。
【０１０５】
一方、図１２で示したスペクトルＦ~ｊ（ｆ）よりｎＢ・ｆ１振動数（但し、ｎＢは１以上の整数）の位置で該当するスペクトルのみを切り出すと、図１３（ａ）から図１３（ｂ）のようになる。
【０１０６】
この場合の各計測点１〜１０の比較を図１４に示す。但し、整数ｎＢ＝１２とし、ｎＢｆ１＝１２×１１８．４＝１４２０ｋＨｚのスペクトルのみをバンドパスフィルタ（バンド幅１４００ｋＨｚ〜１４４０ｋＨｚ）で切り出し、これを狭帯域のスペクトルＦＡｊ（ｆ）として、［数９］を用いて成分波ＧＡｊ（ｔ）を計算（第１の工程）して比較表示（第２の工程）したものである。
【０１０７】
図１１で示した各計測点１〜１０の成分波ＧＡｊ（ｔ）の比較に対して、図１４で示す各計測点１〜１０の比較表示は、キズＺ（図６参照）のある計測点４〜８と、キズＺ（図６参照）がない計測点１，２，３，９，１０の成分波ＧＡｊ（ｔ）の起生の相違がより一層明確になっている（第３の工程）。
【０１０８】
図１５はカーソル位置ｔｇ（図１６参照）で図１６に示す時刻歴フィルタＦｉＬＴ（ｔ）を用いて、図１４の成分波ＧＡｊ（ｔ）より次の［数１０］にて成分波ＧＢｊ（ｔ）を計算（第１の工程）して、各計測点１〜１０での比較表示（第２の工程）を行なったものである。
【０１０９】
【数１０】
0004519852.tif 000015
ここで、ｔｇ＝８４μｓｅｃ，Δｔ＝４００μｓｅｃ，ｎ５＝３としている。図１５から明らかなように、キズＺ（図６参照）がない計測点１，２，３，９，１０で成分波ＧＢｊ（ｔ）の起生が確認できる（第３の工程）。
【０１１０】
なお、図１４、図１５の比較表示におけるサイジング係数は、ｎＳ１＝１．７,ｎＳ２＝４．０，ｎＳ３＝１．０，バンド幅ΔｆＢ＝４０ｋＨｚ（１４４０ｋＨｚ−１４００ｋＨｚの通過帯参照。）としている。
【０１１１】
要するに、図１７に図１４の各計測点１〜１０の成分波ＧＡｊ（ｔ）を模式化して示すように、成分波ＧＡｊ（ｔ）の比較表示（第２の工程）により、全時刻にわたって共振波の起生が確認できない計測点４〜８の探触子３１，３２を結ぶ線分直下の被検知体３０内にキズＺがあると判断する（第３の工程）。図１７では図１４に対応する成分波ＧＡｊ（ｔ）についてのみ模式化したが、図１５に対応する成分波ＧＢｊ（ｔ）についても同様に判断できる。
【０１１２】
このように発信探触子３１から被探知体３０に広帯域超音波を入力し、受信探触子３２で広帯域超音波を受信する。そして、この広帯域受信波Ｇｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦｊ（ｆ）をフーリエ変換で求め、このスペクトルＦｊ（ｆ）からｎＢ・ｆ１振動数（ｎＢ＝１２、ｎＢ・ｆ１＝１４２０ｋＨｚ参照。）の特定周波領域の狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出し、これに対応する成分波ＧＡｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求めて、比較表示および判断を行なうものであるから、散乱減衰が大きい被探知体内部のキズＺの探査ができ、また、探査を高精度化するためにサイジング係数ｎＳ１，ｎＳ２，ｎＳ３を設定し、このサイジング係数の値を適正に設定することにより、探知目標波以外の波を除去低減して、測定者の能力によるサイジング結果の差異を排除し、探査の高精度化を図ることができる。
【実施例２】
【０１１３】
次に図１８〜図２６を参照してｎＢ・ｆＳ１振動数＝６６４ｋＨｚの横波８次共振スペクトルを切り出して成分波を各計測点で比較表示する実施例２について説明する。
【０１１４】
図１８に被探知体３０の測定モデルを示す。この測定モデルは平面形状においてタテ寸法Ｘ＝３００ｍｍ、ヨコ寸法Ｙ＝４００ｍｍ、厚さＷ＝２０ｍｍのステンレス材であって、図示の位置に線状のキズＺを模擬している。なお、模擬したキズＺの幅ε１＝１８ｍｍとしている。
【０１１５】
振動子４７（図２参照）の直径が１５ｍｍφの発信探触子３１を固定位置に配置し、この発信探触子３１の中心点を中心とする半径Ｒ＝１６０ｍｍ一定（中心間距離ａに相当）の円周上に受信探触子３２を配置して、この受信探触子３２を円弧方向に所定量ΔＳ１，ΔＳ２移動して複数の受信波を比較計測する多点計測を行なう（多点計測工程）。なお、固定側の探触子と移動側の探触子とはこの逆に成してもよい。
【０１１６】
この場合、計測点１〜６の合計６個の受信波を収録し、受信波および解析波を比較表示する。なお、計測点４の両探触子３１，３２を結ぶ線分がキズＺと交差する。このため各計測点１〜６の円弧上での間隔つまり所定量ΔＳ１，ΔＳ２を、ΔＳ１＝１６ｍｍ，ΔＳ２＝２４ｍｍとしている。
【０１１７】
先の実施例１と同様の計測で得た受信波Ｇｊ（ｔ）のスペクトルＦｊ（ｆ）を比較表示（図１９参照。）し、このスペクトルＦｊ（ｆ）の重ね描きに複数のカーソルを表示する。最左端のカーソル位置（図１９の実線参照。）をｆ１として、その整数倍位置２ｆ１，３ｆ１，…，ｎＡｆ１にカーソルを発生させる機能を用い、カーソルｆ１位置を自動または手動で変化させる経緯の中でｆ１＝１５０．７ｋＨｚとなった時、全てのカーソルが大きいスペクトル値の立上り位置と合致する（カーソル合せ工程）。
【０１１８】
つまり、受信波Ｇｊ（ｔ）をフーリエ変換し、スペクトルＦｊ（ｆ）を求め比較表示する（スペクトル比較表示工程、図１９参照。）。
【０１１９】
このスペクトルＦｊ（ｆ）の値は、低周波スペクトルが卓越し、見かけ上、高周波成分が消えている。
【０１２０】
図１９で、カーソルｆ１，２ｆ１，３ｆ１，…を発生させ、自動処理または手動でｆ１の値を変化させ、全てのカーソルが大きなスペクトル値の立上りと合致するようにするものである。
【０１２１】
このカーソルｆ１＝１５０．７ｋＨｚを次の［数１１］に適用し、被探知体３０の厚さＷを計算する。
【０１２２】
【数１１】
0004519852.tif 000016
縦波音速Ｖｐ＝５．９ｍｍ／μｓｅｃ，ｆ１＝１５０．７ｋＨｚであるから、これらを［数１１］に代入すると、
Ｗ＝０．５×５．９×１０６÷（１５０．７×１０３）＝１９．５≒２０ｍｍ（実値）となる。
ここで、前述の［数５］および［数６］の増加関数Ｉ（ｆ）、［数７］の減少関数Ｄ（ｆ）を用い、整数ｎ４１＝２，所定値ｎ４２＝１，所定値ｆＨＬ＝２．５ＭＨｚとして、これらを［数５］に代入して、次の［数１２］で挟帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）の演算を行なう。
【０１２３】
【数１２】
0004519852.tif 000017
上述の［数１２］で計算された狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を比較表示したものを図２０に示す。図２０の右側には前述の［数９］で算定される成分波（時刻歴）ＧＡｊ（ｔ）も併記している。
【０１２４】
図２０において全てのカーソルｆ１，２ｆ１，３ｆ１，…が大きな値をもつスペクトル（図２０の○印参照。）と合致していることが確認できる。しかし、図２０の△印部分にもスペクトルの起生が確認できる。
【０１２５】
この△印部分のスペクトルは以下の物理現象で生じたものである。
【０１２６】
図２１は被探知体３０としてのステンレス材内部にキズＺがある場合、厚さＷに関する縦波超音波が重複反射する様子と、この重複反射波５３がキズＺに達し、その位置で発生する横波５４の存在を模式的に示している。
【０１２７】
カーソルｆ１，２ｆ１，…，ｎｆ１位置のスペクトルＦＡｊ（ｆ）（図２０参照。）は縦波重複反射波５３の共振スペクトルである。一方、この縦波共振波がキズＺに達すると、この位置で横波５４が発生する。
【０１２８】
この横波５４も共振成分をもっている。横波５４の１次共振振動数をｆＳ１とすると、上記カーソルｆ１との間に次の［数１３］の関係が多数の計測事例により確認されている。
【０１２９】
【数１３】
0004519852.tif 000018
ここに、ＶＳは横波音速、ＶＰは縦波音速である。
換言すればｆＳ１＝γ１・ｆ１となる。但し、γ１は横波と縦波の音速比である。
【０１３０】
上述の［数１３］の縦波と横波における音速と振動数の関係は、既存の普遍的な公理ではない。縦波がモード変換により横波に変ずる時（または、この逆の時）、従来の超音波理論によれば、この変換により波の速度は変化するが、その振動数を不変とするものであった。しかしながら、多くの同種の実験例（鉄、コンクリートなど）における波の起生状況を検討する中で、この従来の超音波理論のみでは説明し得ない成分波起生状況に常に遭遇した。
【０１３１】
これにより［数１３］の新たな関係のもとで生ずるモード変換波の存在を仮定することにより、上記成分波の起生状況を適切に説明できることが判明した。
【０１３２】
このため、［数１３］の関係のもとで生ずる新たなモード変換波の存在を仮定して、以下に詳述することとする。
【０１３３】
図２０において最左端のカーソルｆ１の位置を横波の１次共振振動数ｆＳ１に変更したスペクトル比較図を図２２に示す。
【０１３４】
被探知体３０としてのステンレス材の縦波音速ＶＰ＝５．９ｍｍ／μｓｅｃ、被波音波ＶＳ＝０．５４〜０．５５×ＶＰを［数１３］に適用すると、
ｆＳ１＝８１．５〜８３．１ｋＨｚ
となる。
【０１３５】
図２２に示すカーソル位置の具体的設定は、ｆＳ１を８１．５〜８３．１ｋＨｚ近傍で微小値変動させながら図２０のいくつかの△印部分のスペクトルの起生位置と合致するように成している。
【０１３６】
ｆＳ１＝８３ｋＨｚとなった時、図２０の△印部分のスペクトルの起生位置と８ｆＳ１，１０ｆＳ１，１１ｆＳ１，１２ｆＳ１，１３ｆＳ１，１４ｆＳ１とがそれぞれ合致している。図２０では△印部分のスペクトルと判断できなかった９ｆＳ１位置でも合致している。図２０と図２２の比較によれば、９ｆＳ１≒５ｆ１となっている。
【０１３７】
［数５］においてＦＡｊ（ｆ）の記述をＦ~ｊ（ｆ）に置き換えた数式を用い、ｎ４２＝０、ｎ４１を１以上の整数として、Ｆ~ｊ（ｆ）を求めた結果を図２３に示す。この図２３において、ｎＢを１以上の整数として、共振スペクトルＦ~ｊ（ｆ）よりｎＢ×ｆＳ１振動数のスペクトルを切り出し、図２４のＦＡｊ（ｆ）スペクトルを求める。
【０１３８】
具体的には、図２２の狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）より８ｆＳ１＝８×８３＝６６４ｋＨｚのスペクトルをバンドパスフィルタ（通過帯６５９〜６８０ｋＨｚ）で切り出す（第１の工程の前半部分に相当）。この結果を成分波ＧＡｊ（ｔ）の比較表示（第１の工程および第２の工程）で図２５に示す（ΔｆＢ＝６８０−６５９＝２１ｋＨｚ）。
【０１３９】
図１８の計測図によれば、計測点４のみが両探触子３１，３２間を結ぶ線分がキズＺと直交している。これにより図２５の分析結果では、キズＺの存在で発生する図２１に示す横波５４が計測点４のみで大きく生じている。
【０１４０】
図２５の表示で用いたサイジング係数は、ｎＳ１＝１，ｎＳ２＝２，ｎＳ３＝３としている。  
また、この計測例では８×ｆＳ１振動数位置の切り出しにおいて、図５のｆ０を８×ｆＳ１とする関数Ｓ（ｆ）を用いてＳ（ｆ）ｎＳ４・ＦＡｊ（ｆ）の演算を行なう代わりに、バンドパスフィルタ（通過帯６５９〜６８０ｋＨｚ）処理を実行した。
【０１４１】
要するに、図２６に示す成分波ＧＡｊ（ｔ）の比較表示（第２の工程）において、時刻軸（横軸参照）の早い段階で波の起生を確認できる計測点１，２，３，５，６と時刻軸の遅い段階で波の起生を確認できる計測点４がある。
【０１４２】
探触子３１，３２間を結ぶ線分直下の被検知体３０内部において、前者の場合にはキズＺが存在せず、後者の場合には、キズＺが存在すると判断する（第３の工程）。
【０１４３】
このように発信探触子３１から被探知体３０に広帯域超音波を入力し、受信探触子３２で広帯域超音波を受信する。そして、この広帯域受信波Ｇｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦｊ（ｆ）をフーリエ変換で求め、このスペクトルＦｊ（ｆ）からｎＢ・ｆＳ１振動数（ｎＢ＝８、ｎＢ・ｆＳ１＝６６４ｋＨｚ参照）の特定周波領域の狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出し、これに対応する成分波ＧＡｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求めて、比較表示および判断を行なうものであるから、散乱減衰が大きい被探知体内部のキズＺの探査ができ、また、探査を高精度化するためにサイジング係数ｎＳ１，ｎＳ２，ｎＳ３を設定し、このサイジング係数の値を適正に設定することにより、探知目標波以外の波を除去低減して、測定者の能力によるサイジング結果の差異を排除し、探査の高精度化を図ることができる。さらに、被探知体３０に対して広帯域超音波を入力するので、この広帯域の中には被探知体３０内部において減衰が極めて小さい低周波が存在するので、路程の長大な位置にあるキズＺの探査も可能となる。
【実施例３】
【０１４４】
次に図２７〜図４１を参照して特に、散乱減衰が大きい鋳鉄内部のキズ探査を行なう実施例３について説明する。
【０１４５】
先の実施例１においては厚さＷ＝２５ｍｍのステンレス材での計測事例であり、１４２０ｋＨｚ（ｎＢ・ｆＳ１＝１２×１１８．４＝１４２０ｋＨｚ）の縦波１２次共振スペクトルを演算またはバンドパス処理を用いて切り出した成分波ＧＡｊ（ｔ）を各計測点で比較表示した。（図１４参照）。
【０１４６】
また先の実施例２においては厚さＷ＝２０ｍｍのステンレス材での計測事例であり、６６４ｋＨｚ（ｎＢ・ｆＳ１＝８×８３＝６６４ｋＨｚ）の横波８次共振スペクトルを演算またはバンドパス処理を用いて切り出した成分波ＧＡｊ（ｔ）を各計測点で比較表示した。これら実施例１、実施例２ともに比較的かつ相対的に高周波での分析事例である。
【０１４７】
しかし、被探知体３０として鋼の板厚が厚くなった場合、または散乱減衰が大きい鋳鉄などの場合には、上述のような相対的に高周波の周波数帯ではキズＺの探査が良好に行なえない場合が多々ある。
【０１４８】
実施例３では、このような探査が難しい場合に対応する探査方法を示す。  
この実施例３で用いる被探知体３０としての原子炉配管モックアップモデルを図２７に示す。
【０１４９】
図２７では図示の便宜上、計測位置５５を２７０°側に示しているが、実際には図２８に示すように９０°側の対応する位置を計測範囲Ｃとする。
【０１５０】
この計測範囲Ｃでの断面図を拡大して図２９に示す。発信探触子３１をＡ部に配置し、受信探触子３２をＢ部に配置し、両探触子３１，３２間を結ぶ線分の中心間距離ａを１００ｍｍとした計測で、この線分直下の鋳鉄内にキズＺがあるか否かの探査方法を例示する。なお図中５６は溶接部である。
【０１５１】
図２９の探触子３１，３２配置における配管肉厚内の超音波伝達を図３０に模式的に示す。  
まず、図３０を参照して、両探触子３１，３２を結ぶ線分直下にキズＺがある場合、縦波５７および横波５８の起生の特性について説明する。
【０１５２】
発信探触子３１より被探知体３０としての鋳鉄表面直下に縦波超音波を入力する計測であるが、直下斜方向（傾きθｈ参照。）の超音波成分も存在する。この傾きθｈをもつ縦波超音波が板材の裏面と表面とで反射を繰返しながら受信探触子３２側へ進行していく。この縦波超音波がキズＺで遮断されると、この遮断位置でモード変換現象が生じ横波５８が発生し、この横波５８がキズＺ先端より放出され受信探触子３２で受信されることになる。
【０１５３】
ところで、上述の縦波超音波の傾きθｈ（つまり指向角）は無数にある。そして、キズＺによる縦波超音波の遮断状況は、傾きθｈの大きさにより大きく変化する。この現象を図３１（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【０１５４】
図３１によれば同一の傾きθｈの場合、キズ背ε２が小さい場合には同図（ａ）に示すように縦波超音波が遮断される確率が小さくなり、キズ背ε２が大きくなれば同図（ｂ）に示すように、その遮断の確率が大きくなる。
【０１５５】
また図３１ａのキズ背ε２が小さい場合であっても傾きθｈが小さくなればなる程、この遮断の確率が大きくなり、キズＺ先端で放出される横波の勢力が増大する。
【０１５６】
このように、キズＺがある場合、キズＺ先端で発生する横波５８の起生状況は、傾きθｈの大小とキズ背ε２の組合せ関係で変化することになる。
【０１５７】
図３２にキズ背ε２の変化に伴う横波５８の起生時刻の変化を時刻歴にて示す。  
ここで、路程Σｌの変化量とキズ背ε２との変化量の間には線形関係が存在し、次の［数１４］のように示すことができる。
【０１５８】
【数１４】
0004519852.tif 000019
Ｗ：厚さ（材厚）
ｎｈ：θｈに対応する重複反射回数
θｈは傾きが徐々に小さくなっていった時、重複反射波（縦波）がキズで遮断される時の傾き
図３０の縦波５７がキズ背ε２の小さいキズＺで遮断されるためには、この反射波の重複回数が大きく（傾きθｈが小さく）なる必要がある。これにより、キズ背ε２が小さくなればなる程、図３２で示すキズＺ先端で放出される横波５８の受信時刻が後方へ移動する（以下、現象１と略記する。）。
【０１５９】
このように、板厚（厚さＷ参照。）に関する共振現象を利用したこの実施例３による探査方法は、厚さＷが大で、かつ探査対象キズＺの背ε２が小さい場合、探査に必要な経路（路程Σｌ参照。）が図３２に示すように長大となる。
【０１６０】
超音波伝達における一般的物理現象の１つに散乱減衰がある。特に、鋳鉄またはコンクリートなどの材質では、この散乱減衰は極めて大きくなる。このため、上述の経路が長大になると材料内部を伝達する超音波は減衰消滅していくことになる。この超音波消滅が原因して、探査不能となる現象を回避する唯一の手段は可能な限り低周波の超音波（音波、亜超音波を含む。）を分析で用いることである。
【０１６１】
この分析例を以下に説明する。  
図２９の計測で、計測点を配管円周方向に側点間隔ΔＬ＝１０ｍｍ毎に移動させて、合計２０計測点の受信波を得る多点計測（図３０参照。）を行なう（多点計測工程）。
【０１６２】
振動子４７，５２（図２，図４参照。）の直径が１５ｍｍφの発信探触子３１と受信探触子３２とを図２９のように配置し、振動子４７に３５０Ｖのステップ関数型電圧を７０Ｈｚのタイムインターバルで合計２００回印加し、その都度、受ける受信波を時刻歴上で加算平均した波を分析で用いる受信波Ｇｊ（ｔ）とする。但し、ｊは計測点の番号（いわゆる測点番号）である。
【０１６３】
この計測はブラインド試験での分析である。各計測点位置でのキズＺの有無を不明としての処理結果を以下に示す。  
被探知体３０としてのモデルでの鋳鉄部の厚さＷ＝７０ｍｍ。この場合、厚さＷに関する縦波１次共振振動数は鋳鉄縦波音速ＶＰを５．０ｍｍ／μｓｅｃとして［数４］で求めることができる。すなわち、  
ｆ１＝１０６／（２×７０÷５．０）＝３５．７ｋＨｚ  
実施例１と同様に、４次の縦波共振振動数４×ｆ１＝４×３５.７＝１４２.８ｋＨｚを中心周波数とする極狭帯域成分波を抽出し、このスペクトルと成分波ＧＡ
ｊ（ｔ）を比較して図３３に比較例として示す。
【０１６４】
この図３３の成分波比較図では、キズＺの存在を確認することができず、中心周波数１４２．８ｋＨｚ付近の帯域でも散乱現象の存在で分析不能となることが理解できる。
【０１６５】
一方、図３４は受信波Ｇｊ（ｔ）をフーリエ変換し、得られた狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）の比較表示を行ない、ｆ１＝３５．７ｋＨｚの値を用いて複数のカーソルｆ１，２ｆ１，３ｆ１，…，ｎＡｆ１を発生させ、鋳鉄板厚Ｗの縦波共振振動数３５．７ｋＨｚ前後で最左端のカーソルｆ１が大きなスペクトル値をもつスペクトルの立上り位置と合致するように自動処理または外部からの指示による手動処理を行なったものである。図３４の右側には前述の［数９］で算定される成分波ＧＡｊ（ｔ）も併記している。
【０１６６】
鋳鉄材の厚さＷに関する縦波共振振動数３５．７ｋＨｚ近傍の３５ｋＨｚにカーソルｆ１がセットされ、この整数倍位置に他の複数のカーソルが表示されている。ところで、図３４においてカーソルｆ１位置の前方○印位置に比較的小さいスペクトルの起生が確認できる。これは図３０のキズＺ先端から発生する横波５８のスペクトルである。この横波５８のスペクトルの立上り振動数ｆＳ１（横波の１次共振振動数のこと。）位置を読取ると、１９．５ｋＨｚである。
【０１６７】
［数１３］を用いて検証すると、鋳鉄の縦波音速ＶＰは５．０ｍｍ／μｓｅｃ、横波音速ＶＳは２．８ｍｍ／μｓｅｃであるから、［数１３］の左辺はｆＳ１／ｆ１＝１９．５／３５＝０．５５７となり、［数１３］の右辺はＶＳ／ＶＰ＝２．８／５＝０．５６となり、図３４におけるカーソルｆ１および横波５８のスペクトルの立上り振動数ｆＳ１の読取り値が［数１３］を満足させていることが確認できる。
【０１６８】
次に、配管材の横波と縦波の音速比をγ１として、ｆＳ１＝γ１・ｆ１を計算し、図３４を模式化した図３５のスペクトル比較図中に、ｆＳ１，２ｆＳ１，３ｆＳ１，…の点線カーソル群を表示する。
【０１６９】
複数の点線カーソルｆＳ１，２ｆＳ１，３ｆＳ１，…の全てが狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）の何れかのスペクトルの立上り位置と合致するようにｆＳ１の値を若干調整する。調整は、自動処理で行なってもよく、またはコンピュータ表示画面（図１に示す表示装置４１参照。）での図３５の視認による手動処理で行なってもよい。
【０１７０】
横波スペクトルの立上り振動数ｆＳ１の値または２ｆＳ１値と、所定値ｆａおよび所定値Δｆ０とを用いて、ｆ０の初期値をｆ１−ｆａまたは２ｆＳ１−ｆａとし、ｆ０＝ｆ０＋Δｆ０による演算でｆ０値が変化する都度、そのｆ０値で極狭帯域スペクトルを切り出し、図３６に示すスペクトルＦＡｊ（ｆ）を求める。
【０１７１】
次に［数９］で成分波ＧＡｊ（ｔ）を求め（第１の工程）、比較表示（第２の工程）したものを図３７に示す。  
図３７を求めた具体的処理は、スペクトルＦＡｊ（ｆ）の切出し用の任意関数Ｓ（ｆ）を次の［数１５］のように、  
【０１７２】
【数１５】
0004519852.tif 000020
とし、［数２］でＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）ｎＳ４・Ｆｊ（ｆ）を求めＦＡｊ（ｆ）を［数９］に適用し、成分波ＧＡｊ（ｔ）を計算し（第１の工程）、サイジング係数ｎＳ１，ｎＳ２，ｎＳ３，ｎＳ４をそれぞれｎＳ１＝１．４，ｎＳ２＝８，ｎＳ３＝１．０，ｎＳ４＝３００として比較表示している（第２の工程）。図３７によれば、計測点７，８，９，１０，１１にのみ成分波の起生が確認できる（第３の工程）。
【０１７３】
ところで、図３７の分析処理をより一層詳しく説明すると、スペクトル抽出の中心周波数ｆ０を横波１次共振振動数ｆＳ１＝１９．５ｋＨｚの近傍としてｆ０＝２０．４ｋＨｚとして行なったものである。低周波であるが故に、図３８に示す現象でキズ幅の認識に誤差が生ずる可能性がある。
【０１７４】
すなわち、図３８において、計測点ｊの両探触子３１，３２間を結ぶ線分はキズＺと交差しており、計測点ｊ＋１においてはこの線分とキズＺとは交差していないが、低周波超音波になればなる程、計測点ｊ＋１で、経路５９から経路６０の伝達波の振幅が大きくなり、計測点ｊ＋１をキズＺの端部であると誤認分析する。このような現象によるキズＺのサイジングに関する誤計測は上述のスペクトルＦＡｊ（ｆ）の抽出を相対的に高周波側へ移動することにより排除が可能となる。
【０１７５】
図３９はスペクトルＦＡｊ（ｆ）の抽出に当って、その中心周波数ｆ０を横波の２次共振振動数（２ｆＳ１＝４０ｋＨｚ）近傍、正確には４２ｋＨｚとして行なったものである。
【０１７６】
サイジング係数は図３７の抽出と同一（ｎＳ１＝１．４，ｎＳ２＝８，ｎＳ３＝１．０，ｎＳ４＝３００）としている。  
図３７と図３９の比較において、図３７では計測点７，８，９，１０，１１にキズＺがあるとされ、図３９では計測点８，９，１０，１１にキズＺがあるとの分析結果である。つまり、図３８を用いて説明した理由により計測点７の両探触子３１，３２間を結ぶ線分直下にはキズＺがなく、その近傍にキズＺの端部があることを示している。
【０１７７】
ところで、図３７の成分波ＧＡｊ（ｔ）の抽出は、被探知体３０としての鋳鉄板の厚さＷ＝７０ｍｍの場合の縦波１次共振振動数（ｆ１＝３５．７ｋＨｚ）より、横波１次振動数ｆＳ１を鋳鉄の場合の横波と縦波との音速比γ１＝０．５６を用いて、ｆＳ１＝０．５６×３５．７＝２０ｋＨｚとし、スペクトル抽出中心周波数ｆ０をｆ０＝ｆＳ１としたものである。これにより、計測点７の成分波ＧＡｊ（ｔ）は図３８で示した経路５９，６０の波であると判断してもよい。以上により、図３７と図３９の成分波ＧＡｊ（ｔ）と起生状況の比較で、計測点８，９，１０，１１にキズＺがあると判定する。
【０１７８】
ところで、図３９の計測点８，９，１０，１１の成分波ＧＡｊ（ｔ）の起生時刻は線形的に変化している。  
上述の現象１の説明によれば、探知対象のキズＺはそのキズ背ε２が各計測点８〜１１で変化していることになる。  
この実施例３ではブラインド探査の結果をまとめたもので、この探査結果が実際のキズＺの状況と完全に一致したことにより、この分析方法の正当化を立証することができた。
【０１７９】
さらに図３９の成分波抽出における重要なポイントについて説明する。  
実施例３における鋳鉄板の厚さＷは７０ｍｍと公称されている。一般的に鋳鉄の縦波音速ＶＰは５．０ｍｍ／μｓｅｃであり、横波と縦波との音波速度比は（音速比γ１）は０．５６である。
【０１８０】
図３９のキズＺ先端で生ずる横波の２次共振振動数は既述したように、  
ｆＳ２＝２×｛１０６／（２×７０÷０．５６ＶＰ）｝＝４０ｋＨｚ  
である。一方、図３９の成分波ＧＡｊ（ｔ）を抽出した正確な振動数の中心位置つまり中心周波数ｆ０は４２ｋＨｚである。この振動数４０ｋＨｚと４２ｋＨｚとの差は何に起因するのか。
【０１８１】
上述の鋳鉄板の厚さＷは７０ｍｍ、縦波音速ＶＰ＝５．０ｍｍ／μｓｅｃ、音速比γ１＝０．５６は公称値である。真値は、この公称値と若干ずれていると判断すれば、振動数の変化量Δｆ＝４２−４０＝２ｋＨｚも理解できる。
【０１８２】
ところで、この変化量Δｆの特定は以下の自動化処理で対処すると容易に実現可能となる。  
サイジング係数ｎＳ４の説明で関数Ｓ（ｆ）を定義した。受信波スペクトルをＦｊ（ｆ）とした時、中心周波数ｆ０のスペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出する１つの方法として、振動数０．０および２ｆ０で０．０となり、振動数ｆ０で１．０となる正弦関数と、２ｆ０以上の振動数で０．０となる関数の組合せ関数をＳ（ｆ）として求め、ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）ｎＳ４・Ｆｊ（ｆ）を計算することを示した。
【０１８３】
ｎＳ４は１以上の整数であるが、この値を大きくすればする程、抽出される狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）ｎＳ４・Ｆｊ（ｆ）の帯域は狭くなる。図３９の成分波ＧＡｊ（ｔ）の具体的な取得は、ｆ０の初期値を３７ｋＨｚおよび所定値ΔｆＨを０．１ｋＨｚとし、次の［数１６］で、  
【０１８４】
【数１６】
0004519852.tif 000021
ｆ０値を０．１ｋＨｚずつ増す毎に上記ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）ｎＳ４・Ｆｊ（ｆ）を計算し、この場合の成分波ＧＡｊ（ｔ）を  
次の［数１７］を用いて  
【０１８５】
【数１７】
0004519852.tif 000022
のように計算（第１の工程）し、成分波ＧＡｊ（ｔ）の比較表示（第２の工程）を視認していく中で得たものである。
【０１８６】
図３９を得た時のｆ０値を探知目標波（キズＺの存在で生ずる横波）の振幅が大きく生ずる振動数として認識し、ｆＤＲ値と定義する。但し、サイジング係数はそれぞれｎＳ１＝１．４，ｎＳ２＝８，ｎＳ３＝１．０，ｎＳ４＝３００としている。
【０１８７】
ところで、ｆＤＲ値（横波の振幅が大きく生ずる振動数）の的確な選定が如何に重要であるかを以下に説明する。  
［数１６］の適用毎に得る［数９］の成分波ＧＡｊ（ｔ）の一部を図４０に示す。図４０から明らかなように同図では散乱波の起生を確認できるのみで、キズＺの存在が不明となる。キズＺの存在を特定した図３９（第３の工程）の成分波比較図（ｆ０＝４２ｋＨｚ）より、中心周波数ｆ０値をさらに大きくすると、図３９の成分比較図は図４０と同様な散乱波の起生に変化していくことになる。このため、上述のｆＤＲ値を的確に選定することが重要となる。
【０１８８】
なお、図３９は時刻ｔｇ＝９１４μｓｅｃの位置で、また図４０は時刻ｔｇ＝７１３μｓｅｃの位置で図示のようなＴＧＣ（タイムゲートコントロール）関数を成分波ＧＡｊ（ｔ）に乗じて示したものである。この処理は、時刻の早い位置で生ずる起生波を見かけ上、除去するために行なうものである。
【０１８９】
キズＺの有無が確認できた図３９の分析結果よりＴＧＣ処理を取り除いた成分波比較図を図４１に比較例として示す。図３９と図４１との対比からも明らかなように、ＴＧＣ処理を行った図３９の方がキズＺの有無を明確に確認することができる。
【０１９０】
このように発信探触子３１から被探知体３０に広帯域超音波を入力し、受信探触子３２で広帯域超音波を受信する。そして、この広帯域受信波Ｇｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦｊ（ｆ）をフーリエ変換で求め、このスペクトルＦｊ（ｆ）からｎＢ・ｆ１振動数（ｎＢ＝２、ｎＢ・ｆ１＝４０ｋＨｚの近傍としての４２ｋＨｚ参照）の特定周波領域の狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出し、これに対応する成分波ＧＡｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求めて、比較表示および判断を行なうものであるから、散乱減衰が大きい被探知体内部のキズＺの探査ができ、また、探査を高精度化するためにサイジング係数ｎＳ１，ｎＳ２，ｎＳ３を設定し、このサイジング係数の値を適正に設定することにより、探知目標波以外の波を除去低減して、測定者の能力によるサイジング結果の差異を排除し、探査の高精度化を図ることができる。さらに、被探知体３０に対して広帯域超音波を入力するので、この広帯域の中には被探知体３０内部において減衰が極めて小さい低周波が存在するので、路程の長大な位置にあるキズＺの探査も可能となる。
【実施例４】
【０１９１】
次に、図４２〜図４５を参照してキズＺの先端で発生する縦波を抽出する探査方法としての実施例４について説明する。  
図３０で既に示した超音波伝達模式図において、キズＺの先端で発生する波は横波５８のみに限定されず、当然、縦波の場合もある。この実施例４ではこの縦波を抽出するものである。
【０１９２】
図４２は被探知体３０としての鋳鉄材に関する重複反射を模式的に示したものであり、実線と点線とで２つの伝達経路を示している。但し、厚さＷ＝７０ｍｍ、距離ａ＝１００ｍｍとしている。そして、指向角θＡ，θＢを若干変化させ、実線の指向角をθＡで、点線の指向角をθＢ（但し、θＡ＜θＢ）で示している。
【０１９３】
実線で示す伝達経路では、４回目の重複反射波が受信探触子３２で受信され、点線で示す伝達経路では、４回目の重複反射波が受信探触子３２で受信されない様子を図示している。
【０１９４】
一方、図４３は上記２つの経路波の受信探触子３２で受信されない点線の経路波が鋳鉄内のキズＺで遮断される場合を示している。この場合、遮断位置で散乱現象が生じ、図４３に示すような扇状の散乱波が生じて、その一部が受信探触子３２で受信されることになる。この散乱波には縦波６１と横波６２との双方があり、この実施例４では縦波６１を用いた分析となる。
【０１９５】
図４２の縦波伝達模式図では、実線経路波のみが受信されており、点線経路波は受信されていない。  
一方、図４３では、受信探触子３２で受信される伝達波は、実線経路波と、キズＺで生ずる散乱波（縦波６１参照。）となり、これにより、両探触子３１，３２間を結ぶ線分上の直下の鋳鉄内にキズＺがあるか否かで、受信探触子３２で得る受信波の形および振幅が異なってくる。
【０１９６】
この現象を利用したキズ探知の事例を受信波Ｇｊ（ｔ）を用いて説明する。  
実施例４で用いる被探知体３０の鋳鉄配管の厚さＷは実施例３と同様に７０ｍｍであるから、上記縦波重複反射波の振動数は、［数４］のｆ１＝１０６／（２Ｗ÷ＶＰ）に鋳鉄縦波音速ＶＰ＝５．０ｍｍ／μｓｅｃを代入して、  
ｆ１＝１０６／（２×７０÷５．０）＝３５．７ｋＨｚ  
となる。
【０１９７】
実施例３の図３９、図４０の成分波比較図を得た分析処理と同様にして、［数１６］のスペクトル抽出の中心周波数ｆ０値の初期値をｆ０＝３５ｋＨｚ（共振振動数理論値３５．７ｋＨｚより若干小さい値）とし、振動数の増分つまり所定値ΔｆＨを０．５ｋＨｚとして［数１６］で  
ｆ０＝ｆ０＋ΔｆＨを計算する都度、［数２］の  
ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）ｎＳ４・Ｆｊ（ｆ）  
で狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を計算し、この計算の後に、［数９］の  
0004519852.tif 000023
で成分波ＧＡｊ（ｔ）を計算（第１の工程）し、得られた成分波ＧＡｊ（ｔ）を視認していく経緯の中で得た成分波比較図を図４４、図４５に示す。これら各図４４、図４５の成分波を得たサイジング係数の値は、ｎＳ１＝１．０，ｎＳ２＝８，ｎＳ３＝１．０，ｎＳ４＝５００とした（第２の工程）。
【０１９８】
図４４はｆ０＝３５ｋＨｚに対してΔｆＨ＝０．５×３＝１．５ｋＨｚを加算したｆ０＝３６．５ｋＨｚの成分波比較図であり、図４５（比較例）はｆ０＝３５ｋＨｚに対してΔｆＨ＝０．５×７＝３．５ｋＨｚを加算したｆ０＝３８．５ｋＨｚの成分波比較図である。
【０１９９】
また図示しないがｆ０＝３５ｋＨｚのものも成分波比較を行なった。ｆ０＝３５ｋＨｚのもの（図示せず、但し、図４５で示す比較例とほぼ同様の波の起生となる。）ではキズＺの確認ができなかった。
【０２００】
ｆ０の値が３５．７ｋＨｚを若干超えていくと図４４（この場合ｆ０＝３６．５ｋＨｚ）に示すように、計測点７，８，９，１０，１１に大きな成分波ＧＡｊ（ｔ）の起生が確認でき、キズＺがあることが判断できた（第３の工程）。
【０２０１】
ｆ０値をさらに大きく（共振振動数３５．７ｋＨｚから離れていく。）すると、図４５に示すように成分波ＧＡｊ（ｔ）の起生の状況が乱れてくる。
【０２０２】
このように発信探触子３１から被探知体３０に広帯域超音波を入力し、受信探触子３２で広帯域超音波を受信する。そして、この広帯域受信波Ｇｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦｊ（ｆ）をフーリエ変換で求め、このスペクトルＦｊ（ｆ）からｎＢ・ｆ１振動数（ｎＢ＝１，ｎＢ・ｆ１＝３５．７ｋＨｚの近傍としての３６．５ｋＨｚ、詳しくはスペクトル抽出の中心周波数ｆ０＝ｆ０＋ΔｆＨ参照。）の特定周波領域の狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出し、これに対応する成分波ＧＡｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求めて、比較表示および判断を行なうものであるから、散乱減衰が大きい被探知体内部のキズＺの探査ができ、また、探査を高精度化するためにサイジング係数ｎＳ１，ｎＳ２，ｎＳ３を設定し、このサイジング係数の値を適正に設定することにより、探知目標波以外の波を除去低減して、測定者の能力によるサイジング結果の差異を排除し、探査の高精度化を図ることができる。さらに、被探知体３０に対して広帯域超音波を入力するので、この広帯域の中には被探知体３０内部において減衰が極めて小さい低周波が存在するので、路程の長大な位置にあるキズＺの探査も可能となる。
【０２０３】
ところで、実施例１の図１４、図１５で示した成分波ＧＡｊ（ｔ），ＧＢｊ（ｔ）も、この実施例４の図４４に示す成分波ＧＡｊ（ｔ）もステンレスまたは鋳鉄材厚に関する縦波共振スペクトルを抽出したものであるが、図１４，図１５ではキズＺがない計測点で成分波が起生しており、図４４ではキズＺがある計測点で成分波が起生している。つまり、成分波起生の有無が逆転している。この逆転現象は実施例１と実施例４の次のような相違により生じたものであると推考する。
【０２０４】
１）実施例１では、縦波共振振動数ｆ１の１２次項（１２×１１８．４＝１４２０ｋＨｚ）で成分波ＧＡｊ（ｔ）を抽出したが、実施例４では縦波共振振動数ｆ１の１次項（３５．７ｋＨｚ）付近の３６．５ｋＨｚで成分波ＧＡｊ（ｔ）を抽出している。この１４２０ｋＨｚと３６．５ｋＨｚでは超音波の散乱状況および散乱減衰の程度が大きく異なる。特に、キズＺで発生する縦波超音波では超音波の散乱状況、散乱減衰の程度の相違が倍化するものと予想される。
【０２０５】
２）実施例１では線状のキズＺ、実施例４では面状のキズＺであり、板の厚さＷに関する縦波共振波の遮断状況が異なる。
【０２０６】
上記１）、２）の理由により成分波ＧＡｊ（ｔ）起生の逆転現象が生じたものであると推考される。
【０２０７】
なお、実施例１、実施例２においても［数１６］でｆ０＝ｆ０＋ΔｆＨを計算する都度、［数２］で狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を計算し、さらに［数９］で成分波ＧＡｊ（ｔ）を計算するように構成してもよい。
【０２０８】
また、上述の狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出する他の実施例としては、振動数０で０．０、振動数ｆ０で１．０とする増加関数と、振動数ｆ０で１．０、振動数２ｆ０で０．０とする減少関数と、振動数２ｆ０以上の振動数で０．０とする関数との組合せ関数Ｓ（ｆ）を求め、この関数Ｓ（ｆ）とサイジング係数ｎＳ４（このｎＳ４は予めその値がセットにされているものでもよく、または、キーボード４２入力などの外部から入力されるものでもよい）と所定値Δｆ０を用いて上記縦カーソルｆ１またはｆＳ１をｆ~１と表現した時、  
振動数ｆ０の初期値をｆ０＝ｎＢ・ｆ~１−Δｆ０ 
振動数ｆ０の終了値をｆ０＝ｎＢ・ｆ~１＋Δｆ０ 
とし、振動数変動量をΔｆＨとして、  
ｆ０＝ｆ０＋ΔｆＨ 
を計算する都度、狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を  
ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）ｎＳ４×Ｆｊ（ｆ）  
の演算で求め、このＦＡｊ（ｆ）を求める都度、上記第１〜第３の各工程を繰返し行ない、上記ｆ０＝ｆ０＋ΔｆＨの演算、ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）ｎＳ４×Ｆｊ（ｆ）
の演算および第１〜第３の各工程の処理を外部からの指示または自動処理で停止するように構成してもよい。
【０２０９】
さらに、上述の狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を抽出するさらに他の実施例としては、所定値Δｆａ（このΔｆａは予めその値がセットされているものでもよく、またはキーボード４２入力などの外部から入力されるものでもよい。）を用い、縦カーソルｆ１またはｆＳ１をｆ~１と表現した時、  
０≦ｆ＜ｆ０−Δｆａの振動数で０．０  
ｆ０−Δｆａ≦ｆ＜ｆ０＋Δｆａの振動数で１．０  
ｆ＞ｆ０＋Δｆａで０．０  
なる関数Ｓ（ｆ）と所定値Δｆ０を用いて、振動数ｆ０の初期値を  
ｆ０＝ｎＢ・ｆ~１−Δｆ０ 
振動数ｆ０の終了値を  
ｆ０＝ｎＢ・ｆ~１＋Δｆ０ 
とし、振動数変動量をΔｆＨとして  
ｆ０＝ｆ０＋ΔｆＨ 
を算定する都度、狭帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）を  
ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆｊ（ｆ）  
の演算またはバンドパス処理で求め、このＦＡｊ（ｆ）を求める都度、上記第１〜第３の各工程を繰返し行ない、ｆ０＝ｆ０＋ΔｆＨの演算、ＦＡｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆｊ（ｆ）の演算および第１〜第３の各工程の処理を外部からの指示または自動処理で停止するように構成してもよい。
【０２１０】
さらに他の実施例としては、時刻０で０．０、時刻ｔｇで１．０、時刻２ｔｇで０．０となるｓｉｎ関数と、２ｔｇ以上の時刻で０．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）、または、所定値Δｔを用いて、時刻０〜ｔｇ−Δｔで０．０となる関数と時刻ｔｇ−Δｔで０．０、時刻ｔｇで１．０、時刻ｔｇ＋Δｔで０．０となるｓｉｎ関数と、ｔｇ＋Δｔ以上の時刻で０．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）、または、時刻０で０．０、時刻ｔｇで１．０となる増加関数と時刻ｔｇ以上の時刻で１．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）の何れかをキーボード４２入力などの外部からの指示により選定し、所定値Δｔｇ、所定係数ｎ５を用いて、時刻ｔｇの初期値を０．０とし、  
ｔｇ＝ｔｇ＋Δｔｇ 
を計算する都度、成分波ＧＢｊ（ｔ）を  
ＧＢｊ（ｔ）＝ＦｉＬＴｎ５（ｔ）・ＧＡｊ（ｔ）  
にて計算してＧＢｊ（ｔ）を求め、該ＧＢｊ（ｔ）を求める都度、第２および第３の工程のＧＡｊ（ｔ）をＧＢｊ（ｔ）で置き換え、  
上記ｔｇ＝ｔｇ＋Δｔｇの演算、ＧＢｊ（ｔ）＝ＦｉＬＴｎ５（ｔ）・ＧＡｊ（ｔ）の演算および第２、第３の各工程の処理を外部からの指示または自動処理で停止するように構成してもよい。
【０２１１】
この発明の構成と、上述の実施例との対応において、  
この発明の逆変換部は、実施例のＣＰＵ４０に対応し、  
比較表示部および判断部は、表示装置４１に対応するも、  
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【０２１２】
この発明は、ステンレス、インコネル、鋳鉄などの金属性配管や建築、土木等の鋼構物といった被探知体の内部キズの探傷に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２１３】
【図１】本発明の超音波探査方法に用いる超音波探査装置のブロック図
【図２】発信探触子のブロック図
【図３】ステップ型電圧発生器のブロック図
【図４】受信探触子のブロック図
【図５】挟帯域スペクトルの切り出しを示す説明図
【図６】被探知体の一例を示す説明図
【図７】多点計測の一例を示す説明図
【図８】多点計測の比較例を示す説明図
【図９】スペクトルＦｊ（ｆ）の比較図
【図１０】図９を模式化して示すスペクトル比較図
【図１１】狭帯域スペクトルおよび成分波の比較図
【図１２】狭帯域スペクトルの比較図
【図１３】狭帯域スペクトルの切り出しを示す説明図
【図１４】成分波比較図
【図１５】時刻歴フィルタを用いた際の成分波比較図
【図１６】時刻歴フィルタの説明図
【図１７】キズの有無による成分波の差異を示す説明図
【図１８】探触子移動の他の実施例を示す説明図
【図１９】スペクトルＦｊ（ｆ）の比較図
【図２０】狭帯域スペクトルおよび成分波の比較図
【図２１】超音波伝達模式図
【図２２】狭帯域スペクトルおよび成分波の比較図
【図２３】狭帯域スペクトル比較図
【図２４】切り出された狭帯域スペクトルの説明図
【図２５】成分波比較図
【図２６】キズの有無による成分波の差異を示す説明図
【図２７】被探知体の他の例を示す斜視図
【図２８】計測範囲を示す説明図
【図２９】超音波伝達を示す模式図
【図３０】縦波、横波の起生特性を示す説明図
【図３１】キズによる縦波超音波の遮断状況を示す説明図
【図３２】キズ背の変化に伴う横波の起生変化を示す説明図
【図３３】散乱現象の存在で分析不能となる状態を示す成分波比較図
【図３４】狭帯域スペクトルと成分波の比較図
【図３５】図３４の狭帯域スペクトルを模式化して示す比較図
【図３６】切り出された狭帯域スペクトルの説明図
【図３７】成分波比較図
【図３８】低周波条件下における超音波伝達を示す模式図
【図３９】成分波比較図
【図４０】適切でないｆ０値による成分波比較図
【図４１】ＴＧＣ処理を行なわない場合の成分波比較図
【図４２】縦波伝達模式図
【図４３】キズによる縦波散乱波と横波散乱波との起生状態を示す模式図
【図４４】成分波比較図
【図４５】適切でないｆ０値による成分波比較図
【図４６】狭帯域超音波と広帯域超音波の相違を示す説明図
【符号の説明】
【０２１４】
３０    被探知体
３１    発信探触子
３２    受信探触子
４０    ＣＰＵ（逆変換部）
４１    表示装置（比較表示部、判断部）
４７    振動子
Ｚ    キズ
【図１】
0004519852.tif 000032
【図２】
0004519852.tif 000033
【図３】
0004519852.tif 000034
【図４】
0004519852.tif 000035
【図５】
0004519852.tif 000036
【図６】
0004519852.tif 000037
【図７】
0004519852.tif 000038
【図８】
0004519852.tif 000039
【図９】
0004519852.tif 000040
【図１０】
0004519852.tif 000041
【図１１】
0004519852.tif 000042
【図１２】
0004519852.tif 000043
【図１３】
0004519852.tif 000044
【図１４】
0004519852.tif 000045
【図１５】
0004519852.tif 000046
【図１６】
0004519852.tif 000047
【図１７】
0004519852.tif 000048
【図１８】
0004519852.tif 000049
【図１９】
0004519852.tif 000050
【図２０】
0004519852.tif 000051
【図２１】
0004519852.tif 000052
【図２２】
0004519852.tif 000053
【図２３】
0004519852.tif 000054
【図２４】
0004519852.tif 000055
【図２５】
0004519852.tif 000056
【図２６】
0004519852.tif 000057
【図２７】
0004519852.tif 000058
【図２８】
0004519852.tif 000059
【図２９】
0004519852.tif 000060
【図３０】
0004519852.tif 000061
【図３１】
0004519852.tif 000062
【図３２】
0004519852.tif 000063
【図３３】
0004519852.tif 000064
【図３４】
0004519852.tif 000065
【図３５】
0004519852.tif 000066
【図３６】
0004519852.tif 000067
【図３７】
0004519852.tif 000068
【図３８】
0004519852.tif 000069
【図３９】
0004519852.tif 000070
【図４０】
0004519852.tif 000071
【図４１】
0004519852.tif 000072
【図４２】
0004519852.tif 000073
【図４３】
0004519852.tif 000074
【図４４】
0004519852.tif 000075
【図４５】
0004519852.tif 000076
【図４６】
0004519852.tif 000077