(57)【要約】【課題】非破壊検査の検査結果の信頼性を向上させる非破壊検査方法および非破壊検査装置を提供する。【解決手段】非破壊検査装置１００は、ガイド波センサ３をタンク１０の周方向の一部に設置した構成である。タンク１０上の第１の位置３ａにガイド波センサ３を設置して１回目の測定をおこなった後、１回目の測定における測定領域とは異なる測定領域を含むようガイド波センサ３を位置３ｂに設置して２回目の測定をおこなう。それぞれの測定で得られた受信信号は、信号処理・解析部５で処理され、軸方向端部におけるガイド波の反射で生じるノイズ信号が識別されるとともに、タンク１０の欠陥の有無が評価される。【選択図】図１
2013002822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガイド波センサを円筒形部材の周方向の一部に設置して、前記円筒形部材の軸方向端部に向かってガイド波を送信し、当該ガイド波の反射信号を用いて前記円筒形部材の欠陥の有無を検査する非破壊検査方法であって、
前記円筒形部材に、前記ガイド波センサにより、前記ガイド波の送信および前記反射信号の受信をおこなう第１の測定工程と、
前記第１の測定工程における測定領域とは異なる測定領域を含む位置から、前記ガイド波センサにより、前記ガイド波の送信および前記反射信号の受信をおこなう第２の測定工程と、
前記第１の測定工程および前記第２の測定工程でそれぞれ受信した前記反射信号を用いて、前記軸方向端部における前記ガイド波の反射で生じるノイズ信号を識別する識別工程と、
前記識別工程における識別結果と、前記第１の測定工程および前記第２の測定工程でそれぞれ受信した前記反射信号と、に基づいて、前記円筒形部材の欠陥を検出する検出工程と、
を含むことを特徴とする非破壊検査方法。
【請求項２】
前記ガイド波センサは、前記円筒形部材の周方向に所定の長さを有しており、前記第１の測定工程における前記ガイド波センサの設置位置から前記ガイド波センサをずらして前記第２の測定工程を行う場合において、
前記第２の測定工程は、前記軸方向端部のうち前記第１の測定工程における前記測定領域を含む部分が、前記ガイド波センサの周方向長さより長い同一形状区間を有するとき、今回の測定における測定領域が前記同一形状区間内に含まれるように、前記ガイド波センサを前記第１の測定工程での設置位置から前記周方向に移動させておこなうことを特徴とする請求項１に記載の非破壊検査方法。
【請求項３】
前記ガイド波センサは、前記円筒形部材の周方向に所定の長さを有しており、前記第１の測定工程における前記ガイド波センサの設置位置から前記ガイド波センサをずらして前記第２の測定工程を行う場合において、
前記第２の測定工程は、前記軸方向端部のうち前記第１の測定工程における前記測定領域を含む部分が、前記ガイド波センサの周方向長さより長い同一形状区間を有さないとき、今回の測定における測定領域が前記第１の測定工程における前記測定領域と一致するよう、前記ガイド波センサを前記第１の測定工程での設置位置から前記円筒形部材の軸方向に移動させておこなうことを特徴とする請求項１に記載の非破壊検査方法。
【請求項４】
前記ガイド波センサは、複数個の超音波端子を前記円筒形部材の周方向に配列したものであり、
前記第１の測定工程は、前記配列の一端から順に所定個数の前記超音波端子を用いておこない、
前記第２の測定工程は、前記配列の他の一端から順に前記第１の測定工程と同数の前記超音波端子を用いておこなうことを特徴とする請求項１に記載の非破壊検査方法。
【請求項５】
円筒形部材の周方向の一部に設置され、前記円筒形部材の軸方向端部に対するガイド波の送信および当該ガイド波の反射信号の受信を、前記円筒形部材上の異なる範囲を測定領域として複数回おこなうガイド波センサと、
前記ガイド波センサによって受信された前記測定領域が異なる複数の前記反射信号を用いて、前記軸方向端部における前記ガイド波の反射で生じるノイズ信号を識別する識別手段と、
前記識別手段による識別結果と、前記ガイド波センサによって受信された前記測定領域が異なる複数の前記反射信号と、に基づいて、前記円筒形部材の欠陥を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする非破壊検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒形部材に発生する欠陥の有無を、ガイド波を用いて検査する非破壊検査方法および非破壊検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タンクや大口径配管などの円筒形状構造物（以下、「円筒形部材」という）の欠陥の有無を検査するため、超音波を用いた非破壊検査がおこなわれている。円筒形部材は、周囲の環境の影響を受けながら、時間の経過とともに内外面から腐食が進行し減肉する。円筒形部材の腐食が進行していくと、内容物の漏洩や破断にいたる事故の原因となる。このため、円筒形部材の管理者などが、定期的に非破壊検査や目視検査をすることで、事故を未然に防止し、タンクや配管の健全性を維持している。
【０００３】
従来から実施されている超音波を用いた非破壊検査では、超音波厚さ計を用いるのが一般的であるが、この超音波厚さ計には、いくつかの課題がある。その課題の１つが、超音波厚さ計を用いた検査は、センサと被検体との接触面の厚さを一点一点測定する一点検査となるため、１回あたりの検査範囲が狭く、表面積の大きいタンク検査や大口径の配管検査には長時間を費やし、結果として検査コストが増大する点である。また、超音波厚さ計を用いた検査は、高所部位や、ピット内に設置された被検体の低所部位及び狭隘部位の測定など、人が立ち入ることが困難な個所の測定では、何らかの対応策を施すことになるため、検査の準備に時間を費やすことになり、結果として検査コストが増大するという課題もある。
【０００４】
このような超音波厚さ計の問題点に対応するため、超音波の一種であるガイド波を利用した非破壊検査が提案されている。ガイド波は、配管や板などの境界面を有する物体中を伝播する超音波で、板の厚さや形状が変化する、すなわち、厚さ方向の断面積が変化する部位で反射する特性がある。このような特性を利用して、ガイド波は、配管や板状の部材の内外面を長距離区間一括して検査する際に用いられる。
【０００５】
特許文献１に示すガイド波を用いた非破壊検査装置は、被検体である円筒形部材の周方向に複数個の超音波探触子を配置した探触子群を、被検体の軸方向に２つ並べて配置している。探触子群の周方向の長さは、被検体の全周よりも短くてよい。特許文献１の非破壊検査装置では、この２つの探触子群を、円筒形部材の表面に直接接触させてガイド波を伝播させている。特許文献１の非破壊検査装置では、探触子群を被検体の周方向の一部分に配置すればよいので、大口径配管や大型タンクのような周の長い構造物を検査する際に、超音波探触子の個数やセンサ器具を簡素化することができる。これにより、特許文献１の非破壊検査装置では、超音波探触子やセンサ器具の取扱いが容易になったり、検査にかかるコストを低く抑えたりすることができる。
【０００６】
また、特許文献２に示すガイド波を用いた超音波検査装置および超音波検査方法は、ガイド波を送信する超音波センサの個数を選定し、送信で使用する超音波センサ群の駆動パターンをかえることによって、検査領域を広範囲に広げている。このため、特許文献２の超音波検査装置および超音波検査方法では、被検体全体を検査するまでの計測回数を低減することができ、結果として検査時間の短縮を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１０９３９０号公報
【特許文献２】特開２０１１−０２１８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来技術においては、ガイド波の送受信時に発生するノイズの低減については検討されているが、ガイド波の反射によるノイズについては、十分な検討がなされていないという問題点が一例として挙げられる。ガイド波を用いた非破壊検査において、検査で用いられる単一モードのガイド波は、形状が変化している部位で一部反射するとともに、大部分は送信方向に単一モードのまま伝播していく。
【０００９】
ここで、大口径配管やタンクのように端部（溶接したフランジも含む）がある円筒形部材では、端部においてガイド波の全反射が生じて、反射波は送信方向と逆向きに伝播する。このような全反射が生じると、単一モードのガイド波の一部にモード変換が生じる。モード変換したガイド波は、単一モードのガイド波と伝播速度が異なるため、ノイズ信号（擬似信号）として受信されてしまう。このノイズ信号によって、被検体の欠陥の有無や健全性評価に誤った判定をする可能性があり、検査結果の信頼性を低減させてしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、非破壊検査の検査結果の信頼性を向上させる非破壊検査方法および非破壊検査装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような課題を解決するために、本発明は、ガイド波センサを円筒形部材の周方向の一部に設置して、前記円筒形部材の軸方向端部に向かってガイド波を送信し、当該ガイド波の反射信号を用いて前記円筒形部材の欠陥の有無を検査する非破壊検査方法であって、前記円筒形部材に、前記ガイド波センサにより、前記ガイド波の送信および前記反射信号の受信をおこなう第１の測定工程と、前記第１の測定工程における測定領域とは異なる測定領域を含む位置から、前記ガイド波センサにより、前記ガイド波の送信および前記反射信号の受信をおこなう第２の測定工程と、前記第１の測定工程および前記第２の測定工程でそれぞれ受信した前記反射信号を用いて、前記軸方向端部における前記ガイド波の反射で生じるノイズ信号を識別する識別工程と、前記識別工程における識別結果と、前記第１の測定工程および前記第２の測定工程でそれぞれ受信した前記反射信号と、に基づいて、前記円筒形部材の欠陥を検出する検出工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、円筒形部材の周方向の一部に設置され、前記円筒形部材の軸方向端部に対するガイド波の送信および当該ガイド波の反射信号の受信を、前記円筒形部材上の異なる範囲を測定領域として複数回おこなうガイド波センサと、前記ガイド波センサによって受信された前記測定領域が異なる複数の前記反射信号を用いて、前記軸方向端部における前記ガイド波の反射で生じるノイズ信号を識別する識別手段と、前記識別手段による識別結果と、前記ガイド波センサによって受信された前記測定領域が異なる複数の前記反射信号と、に基づいて、前記円筒形部材の欠陥を検出する検出手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかる非破壊検査方法および非破壊検査装置によれば、全反射によってモード変換したガイド波によるノイズ信号を判別することができ、非破壊検査の検査結果の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１にかかる非破壊検査装置の構成を示す説明図である。
【図２】非破壊検査装置を用いた検査の手順を示すフローチャートである。
【図３】ガイド波センサの軸方向への移動を説明する説明図である。
【図４】ガイド波センサを周方向に移動させて測定した測定波形の一例を示す図である。
【図５】ガイド波センサを周方向に移動させて測定した測定波形の一例を示す図である。
【図６】ガイド波センサを軸方向に移動させて測定した測定波形の一例を示す図である。
【図７】実施の形態２にかかる非破壊検査装置の構成を示す説明図である。
【図８】非破壊検査装置を用いた検査の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる非破壊検査方法および非破壊検査装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる非破壊検査装置の構成を示す説明図である。図１およびこれ以降の説明では、非破壊検査装置１００によって、被検体であるタンク１０の欠陥の有無について検査する場合の例について示している。なお、図１においてタンク１０の胴部分を図示し、鏡板は図示を省略している（後述する図３、７についても同様である）。また、これ以降の説明において、単に「周方向」または「軸方向」という場合、タンク１０の周方向または軸方向を指すものとする。
また、非破壊検査装置１００はガイド波センサ３をタンク１０の胴部分の外周に設置するものとして説明するが、タンク１０の胴部分の内周に設置してもよい。
【００１７】
非破壊検査装置１００は、ガイド波センサ３、信号送受信部４、信号処理・解析部５、制御部６、入力部７、出力部８によって構成されている。
【００１８】
ガイド波センサ３は、複数個の超音波センサ端子（以下、「センサ端子」という）を等間隔に配列した第１ガイド波センサ群１および第２ガイド波センサ群２によって構成される。第１ガイド波センサ群１および第２ガイド波センサ群２は、同一の構成を有し、互いに平行に配列される。より詳細には、第１ガイド波センサ群１および第２ガイド波センサ群２は、それぞれ同じ個数のセンサ端子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄおよび２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが並列に接続され、信号ケーブル９で信号送受信部４に接続される。図１において、ガイド波センサ３は、被検体であるタンク１０に設置された状態で図示されている。
【００１９】
信号送受信部４は、信号発生器、増幅器、制御器、Ａ／Ｄ変換器（いずれも図示なし）などによって構成される。信号発生器は、ガイド波センサ３に対して、被検体に対してガイド波を送信するための送信信号を発生させる。増幅器は、ガイド波センサ３からの受信信号を増幅する。制御器は、増幅器を制御する。Ａ／Ｄ変換器は、アナログ信号であるガイド波の受信信号を、デジタル信号に変換する。
【００２０】
信号処理・解析部５は、信号送受信部４から出力されたデジタル化されたガイド波センサ３の受信信号を演算処理して、測定受信波形として出力部８に画面表示させる。
【００２１】
制御部６は、入力部７に対する指令入力などに基づいて、非破壊検査装置１００の各部分を含む全体を制御する。また、制御部６は、測定結果や受信波形などの各種データを保存する記憶部（図示なし）を備えている。
【００２２】
たとえば、図１において、ガイド波センサ３を実線で示す位置（３ａ）に設置した場合、ガイド波センサ３から送信された指向性を有する送信波１１ａ（ガイド波）は、タンク１０の胴部分を軸方向に伝播して、タンク１０のガイド波送信方向側（矢印１５ａ）の軸方向端部１３で反射する。図１においては、送信波１１ａが軸方向端部１３で反射して、反射波１６ａとなっている。反射波１６ａは、ガイド波センサ３に受信され、非破壊検査装置１００で処理された後、出力部８において測定波形として出力される。
【００２３】
また、タンク１０には、模擬欠陥１２が付加されている。この模擬欠陥１２を測定領域に含む位置（たとえば、図１において実線で示す位置（３ｂ））にガイド波センサ３を設置した場合、ガイド波センサ３から送信された指向性を有する送信波１１ｂ（ガイド波）の大部分は、タンク１０の胴部分を軸方向に伝播して（矢印１５ｂ）、軸方向端部１３で反射する（反射波１６ｂ）。また、送信波１１ｂの一部は、模擬欠陥１２において反射して、欠陥反射波１７ｂとしてガイド波センサ３側に伝播する。この欠陥反射波１７ｂを測定波形上で識別することによって、タンク１０の欠陥の有無や欠陥の位置を検査することができる。
【００２４】
図２は、非破壊検査装置を用いた検査の手順を示すフローチャートである。非破壊検査装置１００を用いたガイド波非破壊検査手順について、図２および図１を参照して説明する。図２のフローチャートにおいて、まず、検査担当者などが、被検体であるタンク１０におけるガイド波センサ３の設置位置（すなわち、１回目の測定をおこなう位置）、および、次回の測定にあたってガイド波センサ３を移動させる移動方向を決定する（ステップＳ１０１）。
【００２５】
ここで、ガイド波センサ３の移動方向は、ステップＳ１０１で設置位置が決定されたガイド波センサ３からの、ガイド波送信方向側にあるタンク１０の軸方向端部１３の形状状態で決定する。より詳細には、タンク１０の軸方向端部１３のうち、ガイド波センサ３から送信されたガイド波が到達する範囲（これは、ガイド波センサ３を、設置位置から軸方向に向かって平行移動させた部分にほぼ一致する）が、ガイド波センサ３の周方向長さよりも長い区間において同一の形状を有する場合、次回の測定は、ガイド波センサ３の設置位置を現在の設置位置から周方向に移動させておこなうものとする（ステップＳ１０２）。
【００２６】
周方向に移動とは、たとえば、図１のガイド波センサ３を位置３ａから位置３ｂへ移動（矢印２１ａで示す）させるものである。なお、このとき、移動後の位置３ｂで送信されたガイド波（送信波１１ｂ）が到達する軸方向端部１３上の部分が、位置３ａで送信されたガイド波の到達範囲と同一形状区間内になるように、移動位置を決定する。また、位置３ａから位置３ｂへの移動の際、ガイド波センサ３は軸方向には移動していないため、位置３ａと位置３ｂとにおいて、ガイド波センサ３から軸方向端部１３までの距離は一致する。また、位置３ａから位置３ｂへの移動の際、ガイド波センサ３が軸方向に若干移動している場合、後述するように位置３ａから測定した波形の端部１３信号と位置３ｂから測定した波形の端部１３信号で距離補正する。
【００２７】
一方、ステップＳ１０１において、タンク１０の軸方向端部１３のうち、ガイド波センサ３から送信されたガイド波が到達する範囲が、ガイド波センサ３の周方向長さよりも長い区間において同一の形状を有さない場合、すなわち、同一形状区間がガイド波センサ３の周方向長さ以下の場合、次回の測定は、ガイド波センサ３の設置位置を現在の設置位置から軸方向に移動させておこなうものとする（ステップＳ１０３）。ここで、軸方向端部１３が同一の形状を有さない場合とは、軸方向端部１３の一部にフランジが設けられている場合などである。
【００２８】
図３は、ガイド波センサの軸方向への移動を説明する説明図である。図３において、非破壊検査装置１００の構成は、図１と同様であるので、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。ガイド波センサ３を軸方向に移動するとは、たとえば、図３のガイド波センサ３を位置３ｃから位置３ｄへと移動（矢印２２ｃで示す）させるものである。この場合、ガイド波センサ３は、周方向には移動していないため、軸方向端部１３のうち、位置３ｃで送信されるガイド波（送信波１１ｃ）が到達する部分と、位置３ｄで送信されるガイド波（送信波１１ｄ、図示なし）が到達する部分とは一致する。
【００２９】
図２の説明に戻り、検査担当者は、ステップＳ１０１で決定した設置位置にガイド波センサ３を設置する（ステップＳ１０４）。このとき、タンク１０の軸方向および周方向に対するガイド波センサ３の向きに注意しながら、正確な位置に設置する。例えば、ガイド波センサ３は、吸盤、磁石（図示せず）により、タンク１０の設置位置に固定される。また、以降のステップにおいて、ガイド波センサ３を移動して設置する際も、その都度、タンク１０に対するガイド波センサ３の向きが変化しないようにする。
【００３０】
つぎに、検査担当者は、信号ケーブル９を用いてガイド波センサ３を信号送受信部４に接続し、非破壊検査装置１００を起動させ、１回目の測定を開始する（ステップＳ１０５）。具体的には、ガイド波センサ３でガイド波を発生させ、タンク１０の軸方向端部１３方向に送信する（矢印１５ａ）。そして、軸方向端部１３で反射した反射波１６ａをガイド波センサ３で受信する。
【００３１】
測定にあたり、検査担当者は、非破壊検査装置１００の専用プログラムを立ち上げて、測定条件パラメータを入力部７を介して入力する。基本的な測定条件パラメータは、あらかじめ非破壊検査装置１００内に記憶させておき、自動的に設定させるようにしてもよい。この場合、測定条件パラメータを、後から変更できるようにしておくことが好ましい。測定条件としては、たとえば、測定周波数、測定ゲイン、送信波形、印加電圧、ノイズカットフィルタ、トリガ信号のタイミングなどが挙げられる。
【００３２】
ガイド波センサ３で反射波１６ａを受信すると、信号送受信部４は、それぞれのセンサ端子１ａ〜２ｄで受信した信号を増幅およびＡ／Ｄ変換する。さらに、信号処理・解析部５で受信した信号を合成し、合成データに演算処理をして、検査情報として測定波形を生成する（ステップＳ１０６）。測定波形は、制御部６によって出力部８上に表示出力される。
【００３３】
図４の各グラフは、ガイド波センサを周方向に移動させた場合の測定波形の一例を示す図である。図４において、横軸は時間または距離を、縦軸は相対エコー高さを示している。それぞれの測定波形３１〜３４は、測定周波数が４０ｋＨｚのバースト波形のガイド波をタンク１０に伝播させ、軸方向端部１３方向に送信したときの反射信号を示している。測定波形３１は、図１の位置３ａで測定した測定波形であり、測定波形３２は、測定波形３１の一部を拡大したものである。また、測定波形３３は、測定波形３１の全体を、縦軸のスケールを変更する（図４において、測定波形３２は測定波形３１の縦軸方向の表示レンジを１／１０としたものとして拡大して図示している。）ことによって拡大したものである。なお、ガイド波センサ３からの距離が短い範囲、即ち、時間軸が短い範囲は不感帯領域であり、探傷検査の対象からは除外する。
【００３４】
測定波形３１〜３３では、軸方向端部１３からの端部信号Ｚ３が明確に検出されている。また、測定波形３１を拡大した測定波形３２，３３には、端部信号Ｚ３の手前の領域（図１における領域１４）に信号Ｙ３が検出されている。この信号Ｙ３は、単一モードの送信波１１ａ（図１参照）が、軸方向端部１３で全反射したときに、一部がモード変換して生じたノイズ信号Ｙ３（擬似端部信号）である。しかしながら、測定波形３１〜３３のみを参照しても、ノイズ信号Ｙ３が欠陥からの有意な信号であるかどうか、反射によって生じた疑似端部信号であるのかを評価するのは困難である。
【００３５】
図２の説明に戻り、つづいて、２回目の測定をおこなうため、検査担当者は、ガイド波センサ３をステップＳ１０１で決定した方向へと移動させて設置する（ステップＳ１０７）。このとき、ステップＳ１０４と同様に、タンク１０の軸方向および周方向に対するガイド波センサ３の向きに注意しながら、正確な位置に設置する。そして、移動後の位置において、ステップＳ１０５と同様に２回目の測定を開始する（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０８においても、ステップＳ１０５における測定条件と同一の条件下で測定をおこなうことが望ましい。
【００３６】
そして、ステップＳ１０６と同様に、非破壊検査装置１００は、それぞれのセンサ端子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄおよび２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄで受信した信号を信号送受信部４で増幅およびＡ／Ｄ変換する。さらに、信号処理・解析部５で受信した信号を合成し、合成データに演算処理をして、検査情報として測定波形を生成する（ステップＳ１０９）。測定波形は、制御部６によって出力部８上に表示出力される。
【００３７】
図４の測定波形３４は、図１の位置３ｂで計測した測定波形である。なお、測定波形３４の縦軸スケールは、測定波形３３と一致させている。上述したように、位置３ｂにおけるガイド波センサ３の測定領域は、模擬欠陥１２を測定領域に含んでいる。このため、ガイド波センサ３から送信された送信波１１ｂは、模擬欠陥１２（図１参照）と、軸方向端部１３とで反射する（欠陥反射波１７ｂおよび端部反射波１６ｂ）。欠陥反射波１７ｂおよび端部反射波１６ｂは、ガイド波センサ３で受信され、それぞれ欠陥信号Ｘ３、端部信号Ｚ３として検出される。
【００３８】
一方、測定波形３４においても、端部信号Ｚ３の手前の領域１４（図１参照）に、モード変換で生じたノイズ信号Ｙ３が検出されている。しかしながら、測定波形３４のみを参照しても、ノイズ信号Ｙ３が欠陥からの有意な信号であるかどうか、反射によって生じた疑似端部信号であるのかを評価するのは困難である。
【００３９】
図２の説明に戻り、つぎに、非破壊検査装置１００は信号処理・解析部５によって、ステップＳ１０６で生成された測定波形３３およびステップＳ１０９で生成された測定波形３４を比較するため、補正処理および演算処理をおこなう（ステップＳ１１０）。そして、この処理後の測定波形を用いて、測定結果を評価する（ステップＳ１１１）。
【００４０】
ステップＳ１１０において、補正処理をおこなうのは、測定時におけるガイド波センサ３の設置状況でガイド波信号の送受信の感度が異なることや、移動前後におけるガイド波センサ３の設置位置と軸方向端部１３までの距離がわずかに異なることなどを補正するためである。具体的には、たとえば、測定波形３３，３４のどちらか一方から軸方向端部１３の位置とエコー高さを求め、他方の測定波形における軸方向端部１３の位置とエコー高さを補正して、比較可能な波形情報に加工する。
【００４１】
図４の測定波形３５は、測定波形３３，３４に対して、補正処理および演算処理（ここでは差分処理）をおこなったものである。測定波形３５では、測定波形３３，３４でそれぞれ検出されていたノイズ信号Ｙ３が相殺されて消えている。これは、ノイズ信号Ｙ３は、軸方向端部１３における反射でモード変換された信号に起因しており、この信号は同一の測定条件下においては伝播速度が一定であるので、軸方向端部１３に対して同じ位置または同じ距離で検出されるためである。これにより、ノイズ信号Ｙ３は、軸方向端部１３における反射に起因する擬似端部信号であると識別することができる。
【００４２】
一方、測定波形３４で検出されていた欠陥信号Ｘ３は、そのまま反射信号として残っているので、欠陥からの有意な信号であると評価できる。すなわち、測定波形からタンク１０の欠陥の有無や位置を検出することができる。
【００４３】
このような処理によって、測定波形から反射によって生じたノイズ信号を除去し、タンク１０の健全性を正確に評価することができる。今回の検査範囲全体の測定が終了するまでは（ステップＳ１１２：Ｎｏの実線で示すループ）、検査担当者などは、ステップＳ１０７に戻り、以降の処理をくり返す。なお、測定の途中で移動方向を変更する必要がある場合は、ステップＳ１０１に戻り（ステップＳ１１２：Ｎｏの破線で示すループ）、以降の処理をくり返す。そして、今回の検査範囲全体の測定が終了すると（ステップＳ１１２：Ｙｅｓ）、本フローチャートによる処理を終了する。
【００４４】
以上のような手順によって、非破壊検査装置１００は、被検体であるタンク１０の健全性を検査する。非破壊検査装置１００は、複数回の測定によって得られた測定波形を比較することによって、全反射に起因するノイズ信号を識別し、タンク１０の欠陥を検出することができる。ここで、測定波形への処理について、さらに詳細に説明する。
【００４５】
図５の各グラフは、ガイド波センサを周方向に移動させて測定した測定波形の一例を示す図である。図５において、横軸は時間または距離を、縦軸は相対エコー高さを示している。図５の測定波形４１は、軸方向端部からの距離が異なる欠陥＃１、欠陥＃２、欠陥＃３がある被検体を測定した測定波形である。より詳細には、ガイド波センサ３を被検体の周方向に移動させ、３か所の異なる設置位置で測定して得られた測定波形を、それぞれ測定波形４２〜４４として示している。
【００４６】
測定波形４２では、被検体の軸方向端部からの端部信号Ｋ、欠陥＃１からの反射信号Ｓ１、および、軸方向端部でモード変換されたノイズ信号Ｎ１（擬似端部信号）が検出されている。測定波形４２においては、欠陥からの反射信号Ｓ１とノイズ信号Ｎ１とが異なる位置で検出されているため、この２つの信号は識別することができる。
測定波形４３では、端部信号Ｋ、欠陥＃２からの反射信号Ｓ２、および、軸方向端部でモード変換されたノイズ信号Ｎ２（擬似端部信号）が検出されている。測定波形４３においては、欠陥からの反射信号Ｓ２とノイズ信号Ｎ２とが同じ位置で検出されているため、この２つの信号は識別することができない。
測定波形４４では、端部信号Ｋ、欠陥＃３からの反射信号Ｓ３、および、軸方向端部でモード変換されたノイズ信号Ｎ３（擬似端部信号）が検出されている。測定波形４４においては、欠陥からの反射信号Ｓ３とノイズ信号Ｎ３とが異なる位置で検出されているため、この２つの信号は識別することができる。
【００４７】
被検体の欠陥の有無を評価する際、測定波形４３のように欠陥からの反射信号とノイズ信号（擬似端部信号）とが重なってしまった場合は、この２つの信号を識別する必要がある。また、測定波形４２〜４４のいずれにおいても、２つの信号が欠陥からの反射信号であるのか、ノイズ信号であるのかを、単独の測定波形から評価することは困難である。
【００４８】
このため、これら複数回の測定波形に対して、図２のステップＳ１１０と同様の演算処理をおこなう。測定波形４５は、測定波形４２〜４４に対して、図２のステップＳ１１０と同様の演算処理をおこなった測定波形である。
より詳細には、測定波形４６は、測定波形４２と測定波形４３とを差分処理した波形である。測定波形４７は、測定波形４２と測定波形４４とを差分処理した波形である。測定波形４８は、測定波形４３と測定波形４４とを差分処理した波形である。
【００４９】
測定波形４６〜４８においては、いずれもノイズ信号Ｎ１〜Ｎ３（擬似端部信号）は相殺されて消えている。また、測定波形４６においては、欠陥＃１からの反射信号Ｓ１と欠陥＃２からの反射信号Ｓ２とを識別することができる。測定波形４７においては、欠陥＃１からの反射信号Ｓ１と欠陥＃３からの反射信号Ｓ３とを識別することができる。測定波形４８においては、欠陥＃２からの反射信号Ｓ２と欠陥＃３からの反射信号Ｓ３とを識別することができる。さらに、測定波形４６〜４８をそれぞれ比較することによって、欠陥の位置や範囲を検出することができる。
【００５０】
（ガイド波センサ３を軸方向に移動する場合）
ここまでの説明では、ガイド波センサ３を周方向に移動させる場合（図１のステップＳ１０２の場合）について詳細に説明したが、以下では、ガイド波センサ３を軸方向に移動させる場合（図１のステップＳ１０３の場合）について、図６および図３を参照して説明する。
【００５１】
図６の各グラフは、ガイド波センサを軸方向に移動させて測定した測定波形の一例を示す図である。図６において、横軸は時間または距離を、縦軸は相対エコー高さを示している。それぞれの測定波形６１，６２は、測定周波数が４０ｋＨｚのバースト波形のガイド波をタンク１０に伝播させ、軸方向端部１３方向に送信（図３の矢印１５ｃ，１５ｄ）したときの反射信号を示している。
【００５２】
測定波形６１は、図３のガイド波センサ３を位置３ｃに設置して計測した測定波形である。測定波形６１では、軸方向端部１３からの端部信号Ｚ６および摸擬欠陥１２からの欠陥信号Ｘ６が検出されている。また、測定波形６１には、端部信号Ｚ６の手前の領域（図５における領域１４に対応する部分）に信号Ｙ６が検出されている。この信号Ｙ６は、単一モードの送信波１１ｃ（図５参照）が、軸方向端部１３で全反射（反射波１６ａ、図５参照）するときに、一部がモード変換して生じたノイズ信号Ｙ６（擬似端部信号）である。しかしながら、測定波形６１だけでは、ノイズ信号Ｙ３が欠陥からの有意な信号であるかどうか、反射によって生じた疑似端部信号であるのかを評価するのは困難である。
【００５３】
このため、ガイド波センサ３を軸方向に移動して（図５の矢印２２ｃ）、ガイド波センサ３を位置３ｄに設置して測定した結果得られたのが測定波形６２である。測定波形６２では、測定波形６１と同様に、端部信号Ｚ６、欠陥信号Ｘ６、ノイズ信号Ｙ６が検出されている。なお、図６において、測定波形６１と測定波形６２との比較を容易にするため、測定波形６１と測定波形６２との横軸上における端部信号Ｚ６の位置が一致するように示している。
【００５４】
測定波形６２において、端部信号Ｚ６を基準とした欠陥信号Ｘ６の位置（端部信号Ｚ６から欠陥信号Ｘ６までの距離）は、ガイド波センサ３の移動前（測定波形６１）と同一となっている。一方、端部信号Ｚ６を基準としたノイズ信号Ｙ６の位置（端部信号Ｚ６からノイズ信号Ｙ６までの距離）は、センサの移動前後で異なっている。このことから、欠陥信号Ｘ６は、タンク１０に存在する模擬欠陥１２による反射波であり、ノイズ信号Ｙ６は、モード変換によって生じた疑似端部信号であると識別することができる。
【００５５】
さらに、測定波形６１および測定波形６２を比較するため、補正処理および演算処理をおこない（図２のステップＳ１１０参照）、測定結果を評価する（ステップＳ１１１）。補正処理をおこなうのは、測定時のガイド波センサ３の設置の状況でガイド波信号の送受信の感度が異なることや、移動前後におけるガイド波センサ３の設置位置とタンク上端部までの距離が異なることを補正するためである。補正処理の具体的な方法については、図２における説明と同様である。
【００５６】
図６の測定波形６３は、測定波形６１，６２に対して、補正処理および演算処理（ここでは加算処理）をおこなったものである。測定波形６３において、測定波形６１，６２でそれぞれ検出されていたノイズ信号Ｙ６（擬似の端部信号）は、軸方向端部１３からの距離がそれぞれ異なるために処理前の測定波形と同じレベルとなっている。一方、欠陥信号Ｘ６については、軸方向端部１３からの距離が同じため、信号レベルが増加して強調されて表示される。これにより、測定波形からノイズ信号Ｙ６と欠陥信号Ｘ６とを識別することができる。
【００５７】
以上説明したように、非破壊検査装置１００によれば、全反射によるモード変換によって生じるノイズ信号を識別して、精度の高い非破壊検査をおこなうことができる。また、非破壊検査１００によれば、ノイズ信号と欠陥からの欠陥信号が重複していても、ノイズ信号と欠陥信号とを分離することができるため、欠陥の見落としを防止することができ、検査結果の信頼性をより向上させることができる。
【００５８】
また、非破壊検査装置１００によれば、ノイズ信号と欠陥信号を識別することができるので、ノイズ信号を欠陥信号と誤認することに起因する追加検査や詳細点検の実施回数を削減することができ、検査にかかるコストや労力を低減することができる。
【００５９】
（実施の形態２）
図７は、実施の形態２にかかる非破壊検査装置の構成を示す説明図である。図７において、実施の形態１にかかる非破壊検査装置１００と同様の構成の箇所は、図１と同じ番号を付し、詳細な説明を省略する。図７において、実施の形態２にかかる非破壊検査装置７００は、ガイド波センサ３、信号送受信部４、信号処理・解析部５、制御部６、入力部７、出力部８によって構成されている。これらの構成部の基本的な機能および動作は、実施の形態１と同様である。ここでは、ガイド波センサ３は、８個のセンサ端子（センサ端子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）によって構成されている。
【００６０】
一方、非破壊検査装置７００は、複数回の測定において、ガイド波センサ３のセンサ端子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄのうち、駆動させるセンサ端子を変更する。これにより、ガイド波センサ３の位置を移動させることなく、周方向に移動させるのと同等の測定結果を得られる。
【００６１】
図８は、非破壊検査装置を用いた検査の手順を示すフローチャートである。図８のフローチャートにおいて、まず、検査担当者などによって、被検体であるタンク１０にガイド波センサ３を設置する（ステップＳ２０１）。このとき、タンク１０の軸方向および周方向に対するガイド波センサ３の向きに注意しながら、正確な位置に設置する。検査担当者は、信号ケーブル９を用いてガイド波センサ３を信号送受信部４に接続し、非破壊検査装置７００を起動させる。
【００６２】
つぎに、検査担当者は、測定に使用するガイド波センサ３のセンサ端子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄの個数を指定する（ステップＳ２０２）。個数の指定は、たとえば、検査担当者が入力部７に個数を入力することによっておこなう。これにより、ガイド波センサ３のうち、ガイド波を送信する領域の幅が決定され、信号送受信部４の切替器は、入力された個数だけのセンサ端子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄを駆動させる。２回の測定をおこなう場合、１回目の測定は、ガイド波センサ３の一方の端（たとえば、左端）から順に入力された個数だけのセンサ端子を駆動させておこなう。また、２回目のガイド波センサ３の他方の端（たとえば、右端）から順に入力された個数だけのセンサ端子を駆動させておこなう。
【００６３】
具体的には、たとえば、測定に使用するセンサ端子の数を４とした場合、ガイド波センサ３の左端側に位置するセンサ端子１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを１組として、第１回目の測定をおこなう。また、ガイド波センサ３の左端側に位置するセンサ端子１ｃ，１ｄ，２ｃ，２ｄを１組として、第２回目の測定をおこなう。これにより、ガイド波センサ３と比較して周方向の幅が半分のガイド波センサを、周方向に移動させて測定したのと同等の測定結果が得られる。
【００６４】
なお、２回の測定に用いるセンサ端子が重複していてもよい。たとえば、測定に用いるセンサ端子の数を６として、１回目の測定をセンサ端子１ａ，１ｂ，１ｃ，２ａ，２ｂ，２ｃでおこない、２回目の測定をセンサ端子１ｂ，１ｃ，１ｄ，２ｂ，２ｃ，２ｄでおこなうようにしてもよい。
【００６５】
そして、非破壊検査装置７００は、１回目の測定をおこなう（ステップＳ２０３）。具体的には、検査担当者が非破壊検査装置７００の入力部７から測定の指令を入力すると（指定個数は、たとえば４個とする）、非破壊検査装置７００の制御部６が信号処理・解析部５や信号送受信部４に指令を出して、指定された数のセンサ端子（この例の場合、センサ端子１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ）から、測定周波数がたとえば４０ｋＨｚのバースト波形のガイド波を伝播させる（送信波１１ｅ）。このガイド波は、タンク１０の軸方向端部１３方向に送信され（矢印１５ｅ）、軸方向端部１３において反射し、反射波１６ｅとしてセンサ端子によって受信される。また、タンク１０に模擬欠陥１２がある場合は、送信波１１ｅは模擬欠陥１２で反射して、欠陥からの欠陥反射波１７ｅとして受信される。
【００６６】
ガイド波センサ３で反射波１６ｅ、１７ｅを受信すると、非破壊検査装置７００は、センサ端子１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂで受信した反射信号を信号送受信部４で増幅およびＡ／Ｄ変換する。さらに、信号処理・解析部５で受信した信号を合成し、合成データに演算処理をして、検査情報として測定波形を生成する（ステップＳ２０４）。測定波形は、制御部６によって出力部８上に表示出力される。
【００６７】
つづいて、非破壊検査装置７００は、駆動するセンサ端子を切り替えて（ステップＳ２０５）、２回目の測定をおこなう（ステップＳ２０６）。２回目の測定においても、１回目の測定と同様に、指定された数のセンサ端子（この例の場合、センサ端子１ｃ，１ｄ，２ｃ，２ｄ）から、軸方向端部１３方向（矢印１５ｆ）にガイド波を伝播させ（送信波１１ｆ）、軸方向端部１３において反射した反射波１６ｆをセンサ端子によって受信する。
【００６８】
ガイド波センサ３で反射波１６ｆを受信すると、１回目の測定と同様に、非破壊検査装置７００は、受信した反射信号を信号送受信部４で増幅およびＡ／Ｄ変換する。さらに、信号処理・解析部５で受信した信号を合成し、合成データに演算処理をして、検査情報として測定波形を生成する（ステップＳ２０７）。測定波形は、制御部６によって出力部８上に表示出力される。
【００６９】
この２回の測定の結果、図４の測定波形３３，３４のような、ガイド波センサ３を周方向に移動したような測定波形が得られる。すなわち、図７においてガイド波センサ３を、位置３ｅから位置３ｆへと移動させて測定したのと同等の測定結果を得られる。非破壊検査装置７００は、ステップＳ２０７で生成された測定波形を比較するため、補正処理および演算処理をおこなう（ステップＳ２０８）。そして、この処理後の測定波形を用いて、測定結果を評価する（ステップＳ２０９）。ステップＳ２０８およびＳ２０９における具体的な処理は、図２のステップＳ１１０およびＳ１１１と同様である。これらの処理により、タンク１０に欠陥がある場合の欠陥信号や、疑似端部信号の識別が可能となる。
【００７０】
検査対象範囲の測定が終了するまでは（ステップＳ２１０：Ｎｏのループ）、検査担当者によってガイド波センサ３を移動させ（ステップＳ２１１）、ステップＳ２０１に戻り、以降の処理をくり返す。そして、検査対象範囲の測定が終了すると（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、本フローチャートによる処理を終了する。
【００７１】
以上、説明したように、実施の形態２にかかる非破壊検査装置７００では、ガイド波センサ３の位置を移動させることなく、周方向に移動させるのと同等の測定結果を得られる。これにより、非破壊検査装置７００によれば、検査時におけるガイド波センサ３の移動回数を少なくすることができ、検査にかかる労力やコストを低減することができる。
【００７２】
また、非破壊検査装置７００によれば、実施の形態１にかかる非破壊検査装置１００と同様に、全反射によるモード変換によって生じるノイズ信号を識別して、精度の高い非破壊検査をおこなうことができる。また、非破壊検査装置７００によれば、ノイズ信号と欠陥からの欠陥信号が重複していても、ノイズ信号と欠陥信号とを分離することができるため、欠陥の見落としを防止することができ、検査結果の信頼性をより向上させることができる。
【００７３】
また、非破壊検査装置７００によれば、ノイズ信号と欠陥信号を識別することができるので、ノイズ信号を欠陥信号と誤認することに起因する追加検査や詳細点検の実施回数を削減することができ、検査にかかるコストや労力を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明にかかる非破壊検査方法および非破壊検査装置は、端部を有する円筒形部材を検査する際に有効であり、特に、大口径配管やタンクなどの欠陥の有無を検査する際に有効である。
【符号の説明】
【００７５】
１          第１のガイド波センサ群
１ａ〜１ｄ  センサ端子（超音波端子）
２          第２のガイド波センサ群
２ａ〜２ｄ  センサ端子（超音波端子）
３          ガイド波センサ
４          信号送受信部
５          信号処理・解析部
６          制御部
７          入力部
８          出力部
９          信号ケーブル
１０        タンク（円筒形部材）
１２        欠陥
１３        軸方向端部
【図１】
2013002822.tif 000003
【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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