(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波の送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子を被検査体の前後に配置したタンデム法によって被検査体の前後方向に送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子を移動しながら探傷して、検出された反射エコーに基づいて断面画像表示を行う超音波探傷画像表示方法であって、
送信用斜角探触子から超音波が送信されてから受信用斜角探触子において反射エコーが受信されるまでの時間及び超音波の音速から算出される伝搬距離と、送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子が当接された被検査体の表面から底面（背面）までの距離と、送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子の位置とから、送信用斜角探触子における屈折角と受信用斜角探触子における屈折角とが等しいとして、該屈折角を用いずに、検出された反射エコーの反射源の送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子の前後方向、即ち被検査体の前後方向及び表面から底面に向かう方向の２次元位置を算出して、被検査体の前後方向及び表面から底面に向かう方向に沿って切って見た断面画像表示を行い、被検査体内で被検査体の表面に対して垂直に延びる反射源を表示し得るようにしたことを特徴とする超音波探傷画像表示方法。
【請求項２】
請求項１記載の超音波探傷画像表示方法において、送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子の前後方向をＸ軸、被検査体の表面から底面（背面）への方向をＹ軸にとり、被検査体の表面から底面(背面)までの距離をｈとし、送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子のＸ軸上の位置をｘ0±ｄ、Ｙ軸上の位置を０とし、反射エコーの伝搬距離を２ｒとしたときに、検出された反射エコーの反射源の位置を、
【数１】
0004500391.tif 000007
から算出することを特徴とする超音波探傷画像表示方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の超音波探傷画像表示方法において、伝搬距離が所定の範囲内である反射エコーのみを対象として反射源の位置の算出処理を行うことを特徴とする超音波探傷画像表示方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の超音波探傷画像表示方法において、
送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子が当接された被検査体の表面から底面（背面）までの距離を、同じくその表面に当接された超音波の送受信用の垂直探触子により超音波を送信してから底面（背面）で反射したエコーが受信されるまでの時間及び超音波の音速から算出することを特徴とする超音波探傷画像表示方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の超音波探傷画像表示方法において、さらに、
超音波の送受信用の１つまたは複数の垂直または斜角探触子（以下、タンデム法以外の探触子という）を用いて前記被検査体を探傷したときに検出された反射エコーに対して、このタンデム法以外の探触子の位置及び屈折角と、超音波が送信されてから反射エコーが受信されるまでの時間及び超音波の音速から算出される伝搬距離とから、反射源の位置を算出して、前記タンデム法による反射エコーに基づく断面画像に重畳して表示することを特徴とする超音波探傷画像表示方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の超音波探傷画像表示方法において、
前記被検査体はレールであることを特徴とする超音波探傷画像表示方法。
【請求項７】
請求項６記載の超音波探傷画像表示は、超音波レール探傷車におけるレール傷判定装置に使用されることを特徴とする超音波探傷画像表示方法。
【請求項８】
タンデム法によって超音波の送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子を被検査体の前後に配置し、被検査体の前後方向に送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子を移動しながら被検査体を探傷して、検出された反射エコーに基づいて断面画像表示を行う超音波探傷画像表示装置であって、
送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子の位置を計測する探触子位置計測手段と、
検出された反射エコーについて、超音波が送信されてから反射エコーが受信されるまでの時間及び超音波の音速から伝搬距離を算出する伝搬距離算出手段と、
前記送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子の位置と、前記伝搬距離と、送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子を当接した被検査体の表面から底面（背面）までの距離とから、送信用斜角探触子における屈折角と受信用斜角探触子における屈折角とが等しいとして、該屈折角を用いずに、検出された反射エコーの反射源の送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子の前後方向、即ち被検査体の前後方向及び表面から底面に向かう方向の２次元位置を算出する反射源位置算出手段と、
前記反射源位置算出手段で算出された反射源の位置を表す、被検査体の前後方向及び表面から底面に向かう方向に沿って切って見た断面画像を生成し、被検査体内で被検査体の表面に対して垂直に延びる反射源を表示し得るようにした画像生成手段と、を有することを特徴とする超音波探傷画像表示装置。
【請求項９】
請求項８記載の超音波探傷画像表示装置において、
前記反射源位置算出手段は、送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子の前後方向をＸ軸、被検査体の表面から底面（背面）への方向をＹ軸にとり、被検査体の表面から底面(背面)までの距離をｈとし、送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子のＸ軸上の位置をｘ0±ｄ、Ｙ軸上の位置を０とし、反射エコーの伝搬距離を２ｒとしたときに、検出された反射エコーの反射源の位置（ｘ，ｙ）を、
【数２】
0004500391.tif 000008
から算出することを特徴とする超音波探傷画像表示装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の超音波探傷画像表示装置において、
前記反射源位置算出手段は、前記伝搬距離が所定の範囲内である反射エコーについて反射源の位置を算出することを特徴とする超音波探傷画像表示装置。
【請求項１１】
請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の超音波探傷画像表示装置において、さらに、
前記被検査体の表面に当接された超音波の送受信用の垂直探触子により超音波を送信してから底面（背面）で反射したエコーが受信されるまでの時間及び超音波の音速から、前記被検査体の表面から底面（背面）までの距離を算出する表面底面間距離算出手段を有することを特徴とする超音波探傷画像表示装置。
【請求項１２】
請求項８ないし１１のいずれか１項に記載の超音波探傷画像表示装置において、さらに、超音波の送受信用の１つまたは複数の垂直または斜角探触子(以下、タンデム法以外の探触子という)を用いて前記被検査体を探傷したときに検出された反射エコーの反射源の位置を重畳して断面画像表示を行い、
前記探触子位置計測手段は、タンデム法以外の探触子の位置をも計測し、
前記伝搬距離算出手段は、タンデム法以外の探触子によって検出された反射エコーについても伝搬距離を求め、
前記反射源位置算出手段は、タンデム法以外の探触子位置及び屈折角と、前記伝搬距離算出手段によって求められた伝搬距離とから、このタンデム法以外の探触子によって検出された反射エコーの反射源の位置をも算出する超音波探傷画像表示装置。
【請求項１３】
請求項８ないし１２のいずれか１項に記載の超音波探傷画像表示装置において、
被検査体がレールであることを特徴とする超音波探傷画像表示装置。
【請求項１４】
請求項８ないし１３のいずれか１項に記載の超音波探傷画像表示装置において、
超音波レール探傷車におけるレール探傷画像表示装置に使用されることを特徴とする超音波探傷画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を利用して鉄道レール等の被検査体を探傷してその画像表示を行う超音波探傷画像表示方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来の鉄道レール１などを超音波で探傷する際の計測状態を示す斜視図であり、図３は超音波探傷装置２の機能構成を示すブロック図である。この例では、探傷対象のレール１上を、超音波探傷装置２と接続されるケーブル３の先端に設けられた超音波探触子４を移動させてレール１の探傷を行っている。
【０００３】
この際、送信部２ａから一定周期で出力される送信信号が超音波探触子４に入力され内部の図示しない振動子からの超音波パルスがレール１に入射される。この超音波パルスがレール１の傷などで反射し、この反射波が超音波探触子４の振動子で受信される。
【０００４】
この受信信号が受信部２ｂに入力され増幅された後に信号処理部２ｃに入力される。信号処理部２ｃは、所定の伝搬時間、即ち超音波探触子４からレール１に入射された超音波パルスが傷などで反射して再び超音波探触子４で受信されるまでの時間の範囲のみを検出対象とするためのゲート回路を有しており、受信信号をゲート回路に通して、Ａ／Ｄ変換後、受信信号のレベルを判定レベルと比較して反射エコーを検出する。
【０００５】
信号処理部２ｃに入力された受信信号や、信号処理部２ｃで検出された反射エコー信号は、表示部２ｄ及び記録部２ｅに出力され、表示及び記録が行われる。その表示には、Ａスコープ表示やＢスコープ画像表示が用いられる。Ｂスコープ画像は、例えば、横軸に探触子位置、縦軸に反射エコーの伝搬距離をとって反射エコーをプロットするものであるが、屈折角（超音波がレールに入射するときの入射方向と入射面から下ろした垂線とのなす角）を考慮して反射エコーの反射源の位置を算出してプロットすれば断面画像となる。反射源の実体に即したこの断面画像表示は非常に有効な表示方法である。
【０００６】
このようなレール探傷では、複数の超音波探触子を用いて、傷の方向性等を考慮した超音波をレールに入射して探傷を行っている。例えば、水平裂を検出するためには、屈折角が０°である垂直探触子を用い、４５°程度の傾きの横裂を検出するためには、屈折角が４５°の斜角探触子が用いられている。これらの探触子により、例えば、レールに存在するボルト穴１ｂでは、垂直探触子と屈折角４５°の互いに逆向きに設置された２つの斜角探触子からの反射エコーによって、図４のような断面画像が得られる。
【０００７】
ところで、溶接部の溶け込み不足や縦割れを検出するために、同一の屈折角の２つの斜角探触子を用いるタンデム法が用いられることがある。図５はタンデム法の原理を説明するための図である。送信用の探触子４ａからレール１に斜めに入射された超音波が、レール１の傷などの反射源５及び底面１ａで反射し、それを受信用の探触子４ｂで受信することによって、１つの探触子では検出が困難な縦割れを検出することができる。
このタンデム法において、送信用探触子４ａから超音波が送信されてから受信用探触子４ｂにおいて反射エコーが受信されるまでの伝搬距離は、レールの高さｈと送信用探触子４ａ及び受信用探触子４ｂの屈折角θから、（ｈ／cosθ）×２と決定される。また、送信用探触子４ａ及び受信用探触子４ｂの位置が決まれば、傷及び底面での反射において入射角と反射角が等しいとして反射源の位置は、計算上１点に定まる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際の送信用及び受信用斜角探触子は屈折角θを中心として多少広がりを持った送受信特性を有するため、超音波が幅を持つことになって、伝搬距離は（ｈ／cosθ）×２に限定されず、探触子の位置に対して反射エコーが検出される反射源の位置も、１点ではなくある範囲となる。そのため、屈折角を基準とする従来方法では、タンデム法で検出された反射エコーから、反射源の実体に即した断面画像を生成し、その画像表示を行うことができなかった。
【０００９】
また、例えば従来のレール探傷車によるレール探傷においては、探傷中にレールの種類が変わってレール高さが変わることがあるため、レール高さを既定値として予め与えることは難しく、そのような場合には、タンデム法において反射源の位置の算出を行うことはさらに困難を極めることになる。
【００１０】
さらには、被検査体がレールの場合には、ボルト穴のような人工構造や、継目での遊間部（レール端面）において、タンデム法によって反射エコーが検出されることがあり、タンデム法だけによる断面画像としたときに、これらと傷とを識別して表示することができないという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、第１の目的は、タンデム法で検出された反射エコーについても、正確に反射源の位置を算出し、反射源の実体に即した断面画像を生成することができる超音波探傷画像表示方法及び超音波探傷画像表示装置を提供することを目的としている。
【００１２】
また、第２の目的は、第１の目的に加えて、表示の際に、不正な反射エコーやノイズを画像表示しないことによって、信頼性の高い断面画像表示を行うことができる超音波探傷画像表示方法及び超音波探傷画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１３】
また、第３の目的は、第１の目的に加えて、被検査体の表面から底面（背面）までの距離が変わっても、問題なく反射源の位置の算出ができ、反射源の実体に即した断面画像を生成することができる超音波探傷画像表示方法及び超音波探傷画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１４】
また、第４の目的は、第１の目的に加えて、タンデム法で検出された反射エコーの反射源の位置と、その他の探触子によって検出された反射エコーの反射源の位置とを重畳して断面画像表示することによって、より有効な表示とすることができる超音波探傷画像表示方法及び超音波探傷画像表示装置を提供することをも目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、超音波の送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子を被検査体の前後に配置したタンデム法によって被検査体の前後方向に送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子を移動しながら探傷して、検出された反射エコーに基づいて断面画像表示を行う超音波探傷画像表示方法であって、送信用斜角探触子から超音波が送信されてから受信用斜角探触子において反射エコーが受信されるまでの時間及び超音波の音速から算出される伝搬距離と、送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子が当接された被検査体の表面から底面（背面）までの距離と、送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子の位置とから、検出された反射エコーの反射源の送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子の前後方向、即ち被検査体の前後方向及び表面から底面に向かう方向の２次元位置を算出して、被検査体の前後方向及び表面から底面に向かう方向に沿って切って見た断面画像表示を行い、被検査体内で被検査体の表面に対して垂直に延びる反射源を表示し得るようにしたことを特徴とする。また、タンデム法によって超音波の送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子を被検査体の前後に配置し、被検査体の前後方向に送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子を移動しながら被検査体を探傷して、検出された反射エコーに基づいて断面画像表示を行う超音波探傷画像表示装置であって、送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子の位置を計測する探触子位置計測手段と、検出された反射エコーについて、超音波が送信されてから反射エコーが受信されるまでの時間及び超音波の音速から伝搬距離を算出する伝搬距離算出手段と、前記送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子の位置と、前記伝搬距離と、送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子を当接した被検査体の表面から底面（背面）までの距離とから、検出された反射エコーの反射源の送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子の前後方向、即ち被検査体の前後方向及び表面から底面に向かう方向の２次元位置を算出する反射源位置算出手段と、前記反射源位置算出手段で算出された反射源の位置を表す、被検査体の前後方向及び表面から底面に向かう方向に沿って切って見た断面画像を生成し、被検査体内で被検査体の表面に対して垂直に延びる反射源を表示し得るようにした画像生成手段と、を有することを特徴とする。タンデム法による超音波の伝搬距離及び被検査体の表面から底面（背面）までの距離を用いて、反射エコーの反射源の位置を特定することができる。従って、斜角探触子の屈折角に広がりがあったとしても、この屈折角に依存せずに、反射源を特定することができ、反射源の実体に即した断面画像を生成することができる。
【００１６】
また、前記超音波探傷画像表示方法において、前記検出された反射エコーの反射源の位置の算出は、送信用斜角探触子における屈折角と受信用斜角探触子における屈折角とが等しいとして、検出された反射エコーの反射源の位置の算出を行うことができる。または、前記超音波探傷画像表示装置において、前記反射源位置算出手段は、送信用斜角探触子における屈折角と受信用斜角探触子における屈折角とが等しいとして、検出された反射エコーの反射源の位置を算出することができる。送信用斜角探触子における屈折角と受信用斜角探触子における屈折角とを等しいとすることにより、超音波の伝搬距離及び被検査体の表面から底面（背面）までの距離を用いて、反射エコーの反射源の位置を特定することができる。
【００１７】
また、前記超音波探傷画像表示方法において、送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子の前後方向をＸ軸、被検査体の表面から底面（背面）への方向をＹ軸にとり、被検査体の表面から底面(背面)までの距離をｈとし、送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子のＸ軸上の位置をｘ0±ｄ、Ｙ軸上の位置を０とし、反射エコーの伝搬距離を２ｒとしたときに、検出された反射エコーの反射源の位置（ｘ，ｙ）を、
【００１８】
【数３】
0004500391.tif 000002
から算出することができる。または、前記超音波探傷画像表示装置において、前記反射源位置算出手段は、送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子の前後方向をＸ軸、被検査体の表面から底面（背面）への方向をＹ軸にとり、被検査体の表面から底面(背面)までの距離をｈとし、送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子のＸ軸上の位置をｘ0±ｄ、Ｙ軸上の位置を０とし、反射エコーの伝搬距離を２ｒとしたときに、検出された反射エコーの反射源の位置（ｘ，ｙ）を、
【００１９】
【数４】
0004500391.tif 000003
から算出することができる。
【００２０】
また、前記超音波探傷画像表示方法において、伝搬距離が所定の範囲内である反射エコーのみを対象として反射源の位置の算出処理を行うこととできる。または、前記超音波探傷画像表示装置において、前記反射源位置算出手段は、前記伝搬距離が所定の範囲内である反射エコーについて反射源の位置を算出することとできる。伝搬距離が所定の範囲内にある反射エコーのみを対象とすることにより、不正な反射エコーやノイズを除去することができる。所定の範囲とは、例えば、入射される超音波の屈折角の広がりに見合った伝搬距離の範囲とするとよい。
【００２１】
また、前記超音波探傷画像表示方法において、送信用斜角探触子及び受信用斜角探触子が当接された被検査体の表面から底面（背面）までの距離を、同じくその表面に当接された超音波の送受信用の垂直探触子により超音波を送信してから底面（背面）で反射したエコーが受信されるまでの時間及び超音波の音速から算出することができる。または、前記超音波探傷画像表示装置において、さらに、前記被検査体の表面に当接された超音波の送受信用の垂直探触子により超音波を送信してから底面（背面）で反射したエコーが受信されるまでの時間及び超音波の音速から、前記被検査体の表面から底面（背面）までの距離を算出する表面底面間距離算出手段を有することができる。垂直探触子による超音波の送受信の時間から表面底面間距離を求めることにより、被検査体の表面から底面（背面）までの距離の変化に対応することができる。
【００２２】
また、前記超音波探傷画像表示方法において、さらに、タンデム法以外の探触子を用いて前記被検査体を探傷したときに検出された反射エコーに対して、このタンデム法以外の探触子の位置及び屈折角と、超音波が送信されてから反射エコーが受信されるまでの時間及び超音波の音速から算出される伝搬距離とから、反射源の位置を算出して、前記タンデム法による反射エコーに基づく断面画像に重畳して表示することができる。または、前記超音波探傷画像表示装置において、さらに、タンデム法以外の探触子を用いて前記被検査体を探傷したときに検出された反射エコーの反射源の位置を重畳して断面画像表示を行い、前記探触子位置計測手段は、タンデム法以外の探触子の位置をも計測し、前記伝搬距離算出手段は、タンデム法以外の探触子によって検出された反射エコーについても伝搬距離を求め、前記反射源位置算出手段は、タンデム法以外の探触子位置及び屈折角と、前記伝搬距離算出手段によって求められた伝搬距離とから、このタンデム法以外の探触子によって検出された反射エコーの反射源の位置をも算出することができる。タンデム法で検出された反射エコーの反射源の位置と、タンデム法以外の探触子によって検出された反射エコーの反射源の位置とを重畳して断面画像表示することができる。
【００２３】
また、前記超音波探傷画像表示方法または前記超音波探傷画像表示装置において、前記被検査体はレールとすることができ、また、超音波レール探傷車におけるレール探傷画像表示装置に使用することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００２５】
図１は、本発明による超音波探傷画像表示方法を実施するための、またはレール探傷車に搭載される超音波探傷画像表示装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。超音波探傷画像表示装置１０は、探触子ブロック１２、多チャネル超音波送受信部１４、探触子位置計測部１６、反射エコー検出部１８、伝搬距離算出部２０、表面底面間距離算出部２２、反射源位置算出部２４、画像生成部２８、表示部３０を備えている。以上の各部は、ゲート回路、Ａ／Ｄ変換器、カウンタ、論理回路、ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏ回路、Ｄ／Ａ変換器、ビデオアンプ、ＣＲＴ等によって実現することができる。
【００２６】
以下、各部の詳細をその作用と共に説明する。
【００２７】
探触子ブロック１２は、例えば、図６に示すように、タンデム用の送信用及び受信用の斜角探触子（例えば屈折角４５°）１２Ａ，１２Ｂ、送受信用の垂直探触子（屈折角０°）１２Ｃ及び互いに逆向きに設置された２つの送受信用の斜角探触子（例えば屈折角４５°）１２Ｄ，１２Ｅが所定の位置関係で配置されているものからなる。なお、タンデム用の送信用斜角探触子１２Ａを受信用としても用い、送受信用の斜角探触子の一方１２Ｄまたは１２Ｅを兼ねるようにすることも可能である。
【００２８】
多チャネル超音波送受信部１４は、探触子ブロック１２の各探触子１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ及び１２Ｅに対応した各チャネル（タンデムチャネル、垂直チャネル、＋４５°チャネル及び−４５°チャネル）の送受信部を備えている。
【００２９】
探触子ブロック１２はレール１上を接触して移動し、その位置が探触子位置計測部１６によって計測される。この際、多チャネル超音波送受信部１４は、探触子位置計測部１６からの探触子位置データに基づいて、各チャネルとも一定間隔で送信信号を送信用斜角探触子１２Ａまたは送受信用探触子１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅに出力し、その結果、各探触子の図示しない振動子から超音波パルスがレール１に入射される。この超音波パルスがレール１の傷などで反射し、その反射エコーが受信用斜角探触子１２Ｂまたは送受信用の探触子の振動子１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅで受信される。この受信信号が多チャネル超音波送受信部１４で増幅され、反射エコー検出部１８へと出力される。
【００３０】
反射エコー検出部１８は、多チャネル超音波送受信部１４からの各チャネルの受信信号を、まず、ゲート回路によって所定の伝搬時間の範囲のみを検出対象として選択してＡ／Ｄ変換する。ゲート回路は、例えば、垂直チャネルではレール表面から入射された超音波が底面で反射して戻って来るのに要する時間に応じたゲート設定がなされる。タンデムチャネルでは、前述のように屈折角とレール高さによって伝搬時間は計算上は定まるが、超音波が幅を持つことや、レールの種類によってレール高さが変わることを見込んでゲートが比較的広く設定される。
【００３１】
次に、受信信号レベルと所定の判定レベルを比較し、受信信号レベルが判定レベル以上の場合を反射エコーとして、例えばその受信信号レベルと伝搬時間を検出する。なお、受信信号レベルが連続して判定レベル以上である場合、つまり、反射エコーが時間的に幅を持つ場合は、例えば、受信信号レベルはその極大値とし、伝搬時間には、受信信号レベルが極大値となるときまたは判定レベルを越えたときの伝搬時間を採用してもよい。
【００３２】
伝搬距離算出部２０は、反射エコー検出部１８において検出された各チャネルの反射エコーについて、超音波の音速に伝搬時間を乗ずることによって伝搬距離を算出する。垂直チャネルの超音波は縦波、タンデムチャネル及び±４５°チャネルの超音波は横波で、鋼製のレール中の音速はそれぞれ５９００m／s、３２３０m／sである。
【００３３】
表面底面間距離算出部２２は、垂直チャネルで検出された反射エコーの伝搬距離から表面底面間距離、即ち、レール高さを求めるもので、例えば、想定されるレール高さの約２倍の伝搬距離の反射エコーが連続的に検出されていることを条件としてレールの底面からの反射エコーを抽出し、その伝搬距離の１／２をレール高さとすればよい。なお、レールの種類としては、６０ｋｇ、５０Ｔ、５０ｋｇＮ、５０ｋｇＰＳ、４０ｋｇＮ、３７ｋｇＡ及び３０ｋｇＡがあり、それぞれのレール高さは１７４mm、１６０mm、１５３mm、１４４．４６mm、１４０mm、１２２．２４mm及び１０７．９５mmである。
【００３４】
反射源位置算出部２４は、各チャネルで検出された反射エコーの反射源の位置を算出するものである。タンデムチャネルについては、伝搬距離算出部２０で算出された反射エコーの伝搬距離と、表面底面間距離算出部２２で算出された表面底面間距離、即ち、レール高さと、送信用斜角探触子１２Ａ及び受信用斜角探触子１２Ｂの位置とから、例えば、図７に示すように、送信用斜角探触子１２Ａにおける屈折角θと受信用斜角探触子１２Ｂにおける屈折角θとが等しいとして反射源の位置を算出する。図７において、レール長手方向にＸ軸、レール表面をy＝０として深さ方向にＹ軸をとつている。レール高さをｈとし、送信用及び受信用の探触子の前後方向すなわちＸ軸上の位置をｘ0±ｄ、Ｙ軸上の位置を０とし、Ｘ軸において負方向に超音波を送信するものとする。また、反射エコーの伝搬距離は２ｒである。このとき、反射源の位置（ｘ，ｙ）は次式で求められる。
【００３５】
【数５】
0004500391.tif 000004
尚、超音波をＸ軸において正方向に送信した場合には、（１）式におけるｘ0の後の符号−を＋に置き換えることで対応することができる。反射エコーの伝搬距離２ｒは、レール１に入射される超音波の広がり、すなわち中心屈折角と指向角から決まる最小屈折角α及び最大屈折角βによって制限されることになる。最大屈折角βの場合の反射源の位置を図７（ｂ）に、最小屈折角αの場合の反射源の位置を図７（ｃ）に示す。これらの間の関係は、
【００３６】
【数６】
0004500391.tif 000005
である。したがって、最小屈折角α及び最大屈折角βがわかっている場合には、それに応じて決定される伝搬距離ｒα≦ｒ≦ｒβの範囲の反射エコーのみを算出対象とすることにより、不正な反射エコーやノイズを除去することができる。
【００３７】
その他のチャネルについては、図８に示すように、反射エコーの伝搬距離２rと探触子の位置（ｘ0，０）及び符号付きの屈折角θから、反射源の位置（ｘ，ｙ）は次式で求められる。
【００３８】
【数７】
0004500391.tif 000006
画像生成部２８は、反射源位置算出部２４で算出された反射源の位置を表す断面画像を生成するものである。これは、例えば、反射源の位置に対応する点が明るく、その他の点が暗くなるような画像信号として出力する。あるいは、両者の色を違うものにしてもよい。また、反射源の位置に対応する点は、反射エコーのチヤネルに応じてもしくは受信信号レベルに応じて、色や明るさを変えても良い。
【００３９】
表示部３０は、画像生成部２８から出力された断面画像信号を実際に表示するものである。
【００４０】
以上に説明した超音波探傷画像表示装置において、実際に得られる断面画像表示の例として、レールの継目付近の腹部に水平裂が存在する場合の断面画像の例を図９に示す。図６に示した探触子ブロック１２の構成による、レール底面、水平裂、４つのボルト穴１ｂ及び遊間部１ｃの反射エコーが表示されている。図において、番号を付した各反射源の表示は、次の反射エコーのものである。
【００４１】
▲１▼垂直チヤネルでのレール底面１ａからの反射エコー
▲２▼垂直チヤネルでの水平裂の反射エコー
▲３▼垂直チヤネルでのボルト穴１ｂからの反射エコー
▲４▼＋４５°チヤネルでのボルト穴１ｂからの反射エコー
▲５▼−４５°チヤネルでのボルト穴１ｂからの反射エコー
▲６▼タンデムチヤネルでのボルト穴１ｂからの反射エコー
▲７▼＋４５°チヤネルでの遊間部１ｃ（レール端面と底面の角）からの反射エコー
▲８▼−４５°チヤネルでの遊間部１ｃ（レール端面と底面の角）からの反射エコー
▲９▼タンデムチヤネルでの遊間部（レール端面）からの反射エコー
このように、反射源の実体に即した断面画像表示が得られる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１ないし１４記載の発明によれば、タンデム法で検出された反射エコーについても、その伝搬距離及び被検査体の表面から背面までの距離から反射源の位置を算出し、反射源の実体に即した断面画像表示を行うことが可能となる。
【００４３】
また、請求項３または１０記載の発明によれば、入射される超音波の屈折角と広がりに見合った伝搬距離の反射エコーのみに注目することによって、不正な反射エコーやノイズを除去することができる。
【００４４】
また、請求項４または１１記載の発明によれば、探傷途中で被検査体の表面から底面（背面）までの距離が変わったとしても、問題なく上記の反射源の位置の算出ができる。
【００４５】
さらに、請求項５または請求項１２記載の発明によれば、タンデム法で検出された反射エコーの反射源の位置と、タンデム法以外の探触子によって検出された反射エコーの反射源の位置とを重畳して断面画像表示することによって、より有効な表示を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による超音波探傷画像表示装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。
【図２】従来の鉄道レールなどを超音波で探傷する際の計測状態を示す斜視図である。
【図３】図２の超音波探傷装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】ボルト穴付近におけるＢスコープ画像図である（ボルト穴を重畳して表す）。
【図５】タンデム法の原理を表す説明図である。
【図６】探触子ブロックの構成を表す説明図である。
【図７】タンデム用の送信用及び受信用の斜角探触子と、反射エコーの反射源との位置関係を表す説明図である。
【図８】送受信用斜角探触子と、反射エコーの反射源との位置関係を表す説明図である。
【図９】実際に得られるレールの継目付近の腹部に水平裂が存在する場合の断面画像の例である。
【符号の説明】
１  レール
１ｂ  ボルト穴
１ｃ  遊間部
１２Ａ  送信用斜角探触子
１２Ｂ  受信用斜角探触子
１２Ｃ  垂直探触子
１２Ｄ  送受信用斜角探触子
１２Ｅ  送受信用斜角探触子
１６  探触子位置計測部（探触子位置計測手段）
２２  表面底面間距離算出部（表面底面間距離算出手段）
２４  反射源位置算出部（反射源位置算出手段）
２８  画像生成部（画像生成手段）
【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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