(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプを検査する装置であって、
パイプに沿う単一方向に
(a)単一モード軸対称ラム波、
(b)単一ねじれモード波、
(c)単一曲げモード波
のいずれかを伝搬するようなされた複数の角度方向に離隔する波動エキサイタで構成されるリングからなる励振アセンブリと、
前記波を受信可能な受信手段と、
前記パイプの状態を評価するため前記受信波を分析可能な分析手段と、から成り、前記励振アセンブリは、パイプ壁の外側に固定されて前記パイプに沿って前記波を伝搬させるよう制御可能な第１励振リング(3A)と、不要モードの前記波の伝搬を抑制し、かつ、前記パイプに沿う逆方向への前記波の伝搬を抑制すべく、前記第１励振リングとともに制御される第２励振リング(3B)および第３励振リング(3C)とから成るパイプ検査装置。
【請求項２】
前記励振リングの少なくとも１つは受信手段として動作する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
各励振リングは、等角に離隔して支持されてクランプ手段によってパイプ壁と係合する複数の波動エキサイタ(5)から成る請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記クランプ手段は、前記パイプにクランプされた際に前記パイプ壁に離隔するのに十分な内径を有するリング(19)から成り、複数のスペーサ手段は、前記パイプと同心かつ前記パイプから離隔した状態で前記パイプ壁の周囲に前記リングを固定するために、前記リング(19)と前記パイプ壁との間で係合可能となっており、前記波動エキサイタ(5)は、前記パイプ壁と係合可能となるように前記リングの周囲において等角に離隔している、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記クランプ手段は、使用時、各波動エキサイタ(5)に均一な力を付加して同一の前記力で前記波動エキサイタを前記パイプ壁に圧接する請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記リング(19)は、半径方向に分離して前記パイプを中心に配置されるようなされた請求項３乃至の５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記波動エキサイタ(5)がいずれの単一リングにおいても同位相で動作するように制御するための計装が設けられている請求項４乃至６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記複数の波動エキサイタは、検査される前記パイプを中心として角度方向に等角に離隔して設けられており、前記波動エキサイタの各々は、前記分析手段の対応チャンネルと接続されており、もって非軸対称モードの前記波の分析するため受信可能となっている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記波動エキサイタは圧電素子を備えており、該圧電素子(6)は、該素子面に電圧が印加された際に極性を帯びて変形するとともに、前記パイプに前記圧電素子(6)をクランプする手段の係合を受ける支持構造体を有し、もって波が制御信号に応答して前記パイプ中を伝搬でき、かつ、前記パイプ中を通過する波に基づいて波動信号を発生できることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記圧電素子(6)は、剪断極性圧電素子(6A)である請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記支持構造体は、硬質支持ブロック(31)で提供されている請求項９又は１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記圧電素子(6)の前記パイプの係合可能面は、これに固定された面シム(13,32)によって保護されている請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
パイプに沿う１の長手方向に単一モードの波を伝搬させるステップと、前記伝搬波を受信し、前記パイプ内にどのような構造が存在するかを決定するため前記波を分析するステップと、から成るパイプ検査方法であって、
前記パイプ中に軸対称ラム波を伝搬するステップと、
前記パイプ中に沿ういずれかの長手方向に伝搬する一定のモードの前記ラム波以外の不要なラム波の伝搬を抑制するステップと、
前記パイプのいずれの方向のうちの１方向へのいかなるラム波の伝搬をも抑制するステップと、
から成り、もって、前記パイプに沿う単一方向に単一モードの軸対称ラム波を伝搬させるようにしたことを特徴とするパイプを検査する方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、一般に長尺部材の検査に関し、特にパイプ、ロッド、ビーム、ストラット等の構造部材の状態、特に疲労、腐食或は侵食を受けているか否かを確認するための検査に関する。本発明は、特にパイプ検査における産業上の利用に関連して説明しているが、その利用に限定解釈してはならない。
腐食、侵食或は疲労等のやっかいな現象を調べるパイプの状態検査は、プラントの操業停止の必要性、不可解な遅れ及びパイプ内部をイメージすることの困難さにより時として複雑化する。現行のパイプ検査技術は、パイプを視覚検査する際の遅れを除去し、次いで超音波式検査スコープ(ultrasonic inspectoscopes)等を用いてパイプの内側で進行している欠陥を探し出すものである。これに代わる技術としては、超音波又は渦電流探査針をスレッジ（sledge）に取付け、次いでこのスレッジをパイプの内側に沿って引張るものがある。上記の外部アプローチと同様に、パイプの長さに沿う全箇所を探査針で走査しなければならず、検査時間が長くなってしまう。
本発明の目的は、従来技術の前述の不都合を軽減したパイプ状態検査装置を提供することにある。
本発明の１の概念によれば、パイプ検査方法であって、
パイプに沿う単一方向に
(a)単一モード軸対称ラム波(single mode axially symmetric Lamb wave)、
(b)単一ねじれモード波(single torsional mode wave)、
(c)単一曲げモード波(single flexural mode wave)
のいずれかを伝搬するようなされた複数の角度方向に離隔する波動エキサイタ(wave exciter)で構成される少なくとも１つのリングと、
前記波の受信可能な受信手段と、
前記パイプの状態を評価するため前記受信波を分析可能な分析手段と、
から成るパイプ検査装置が提供された。
好ましくは、該波は軸対称ラム波である。
励振アセンブリ(excitation assembly)は、好ましくは、パイプ壁の外側に固着され、パイプに沿って軸対称ラム波を伝搬させるよう制御することができる第１励振リングで構成される。
該第１励振リングは、パイプに沿う前及び逆方向の両方向に多モードの軸対称ラム波を伝搬させる。上記のような単純な励振アセンブリを用いる受信手段によって受信信号は、有効分析することが極めて難しい。従って該アセンブリは、第１励振リングに類似する構成の第２及び第３励振リングを備えればよい。第１、第２及び第３励振リングは、協力して単一の“前”方向へ伝搬する単一軸対称モードを除く全てのモードを抑制する。励振リングを１個だけ余分に励振アセンブリに設けた場合、逆方向伝搬波、即ち不要モードを、アセンブリ中の励振リングの協力によって抑制できる。このように、１方向に伝搬する単一軸対称モードラム波によってパイプを検査でき、従って受信手段によって受信した波形の分析を相当に簡素化できる。
軸対称単方向伝搬ラム波は、励振アセンブリから長手方向に離れた位置において励振アセンブリに類似する構造の受信手段によって受信できる。しかし、より便利で経済的な受信手段を、励振アセンブリの波動エキサイタ／トランスジューサによって提供できる。この好適な後者の場合、受信した波形はパイプ壁における構造からの反射波である。この反射波は、受信した波形の分析によって検出可能なクラック或は変形を含むパイプ壁の構造によって変化する。
本発明による装置は、事情によっては、周期的又は連続的なパイプ状態検査のための常設装置として使用してもよい。しかし、該装置は断続的パイプ検査のために容易に着脱できるようにしてもよい。
ラム波の好ましい作用周波数はパイプのサイズによって決まるが、通常は10kHz乃至500kHzの範囲である。好ましくは最速伝搬モードのラム波を検査に選択する。
ラム波の励振は、従前は電磁音響変換器（electromagnetic  acoustic tranducer/EMAT)から成るエキサイタを用いて達成されていたが、EMATは、通常70mmから460mmまでの間のパイプ中に軸対称ラム波を誘導可能な励振アセンブリの構成には大き過ぎて使用できない。
従って、本発明の別の概念は、圧電素子が、その表面に電圧が印加された際に極性を有して変形するとともに、圧電素子をパイプに挟持する手段と係合可能な支持構造体を有しており、もって波が制御信号に応答してパイプ内を伝搬し、パイプ内を移動する波に基づいて波動信号を発生できるようなされたことを特徴とする波動エキサイタ／トランスジューサである。
エキサイタの第１の実施例において、圧電素子は、長手方向に伸縮する膨張型素子であり、支持構造体は、損失材(lossy  material)を充填したケーシングとされている。ケーシング及び損失材は、素子への電気的接続の保護、パイプの粗面に圧接された際に非常に脆い素子を保護するための曲げ剛性の提供およびラム波エキサイタが励振信号の正確な再生を出力するよう残響の減衰といった目的に寄与する。
前述の膨張型トランスジューサを使用してみたところ、十分な注意を払ってトランスジューサをセットアップしたとしても、希望モードの場合の約１％の持続基線信号しか得られず、このような低基線信号を得るためのセットアップにより、試験に２時間もかかることが分った。これは、産業上の利用には非実用的である。
上述の課題は、素子が剪断極性圧電素子(shear polarized piezoelectric element)とされたエキサイタの代替の好適実施例によって軽減される。この実施例において、パイプと係合する素子の表面は、１回に１方向にのみズレ、この方向は励振波形によって変化するが、ブロックに取付けられる対向面と常に平行である。従って、パイプ上における力は、パイプとの接触位置に関係なく即座に１つの方向へ加えられ、素子へ適用される波形に基づいて大きさおよび方向が変化する。
損失材を充填させたケーシング中に収容されたトランスジューサを用いたところ、約70kHzの作用周波数では減衰が不十分であり、トランスジューサを受信器として使用したとき、応答中に残響テール(reverberation tail)が現れることが分った。このテールの程度は、同設計の各種トランスジューサ間で異なり、軸対称励振リングの取得を非常に難しいものにしている。残響テイルの原因は、70kHzと80kHzの間で頻繁に発生するが、他の作用周波数でも起こりうるエキサイタの共振である。エキサイタの作用周波数は約70kHzであり、従って大きな問題となる。
前述の課題を軽減するため、圧電素子は、トランスジューサの全ての共振を作用周波数の範囲外に移動させる剛性支持体に支持されている。該剛性支持体は、好ましくは、スチール支持ブロックであり、膨張型或は剪断極性型のいずれかの圧電素子に適用すればよい。このタイプの支持構造体の更なる長所は、各ラム波エキサイタのサイズの縮小であり、これは非常に頑丈でもある。
各励振リングは、隣接するエキサイタから等間隔で離間し、クランプ手段によってパイプ壁に対してクランプされた複数のエキサイタで構成すればよい。各エキサイタは、パイプを通る波の機械的な力を電気的信号に換える波動受信機として作用することができる。従ってエキサイタは、場合によってトランスジューサになる。
非軸対称モード波を分析のために受信できるように各エキサイタが分析手段の対応チャネルと連通している場合には被検査パイプの周囲に等角度で離隔する複数の波動エキサイタ／トランスジューサから成る励振リングを採用することが可能である。
受信アセンブリは、１方向に移動する単一モード伝搬波のみを受信するように制御してもよい。
以下に、本発明に従って構成され、ラム波を用いてパイプを検査する装置の実施例を、例示として、添付図面に基づいて説明する。
図１は、直径76.2mm（3インチ）で壁厚5.5mmのパイプに沿って伝搬する軸対称Ｌ(*,*)ラム波モードおよび非軸対称Ｆ(*,*)ラム波モードのグループ速度分散曲線図である。
図２は、パイプにクランプされたラム波励振アセンブリの概略図である。
図３は、本発明による装置のブロック図である。
図４は、単一ラム波エキサイタの第１実施例の断面図である。
図５は、図４のラム波エキサイタの端部断面図である。
図６は、パイプの周囲に対称配置された単一ラム波エキサイタリングのラム波エキサイタを示す概略断面図である。
図７は、励振アセンブリをパイプに固定するクランプ手段の概略図である。
図８は、対称荷重クランプ手段を用いて配置された膨張トランスジューサの概略図である。
図９は、剪断極性圧電変換器の変形を示す説明図である。
図１０ａは、圧電剪断トランスジューサを使用した場合の受信信号を示す説明図である。
図１０ｂは、膨張トランスジューサを使用した場合の受信信号を示す説明図である。
図１１は、ラム波エキサイタの第２実施例の概略図である。
図１は、所望の70kHzの作用周波数で、壁厚5.5mmで直径76.2mmのパイプにおける最速伝搬モードがＬ(0,1)モードと対称のＬ(0,2)モードであり、これがパイプ検査に使用するラム波モードであることを示す。Ｌ(0,1)およびＬ(0,2)波モードは伝搬の異なる軸対称波モードである。両者間の違いは、変位およびパイプを通過する応力の分布にある。上記技術は１９７９年の雑誌“Ultrasonics”の11乃至19ページの“The propagation in metal tubing of ultrasonic wave modes equivalent to Lamb waves”と題するM.G.SilkおよびK.F.Baintonによる記事において詳細に解説されている。
図２は、上記装置のラム波励振アセンブリ２がパイプ１にクランプされたところを示す。励振アセンブリ２は、（図６に詳しく示される）第１励振リング３Ａと、第２励振リング３Ｂと、第３励振リング３Ｃとから成る。各リングは、図６に示されるリング３Ａに類似する構造を有する。
励振リング３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、典型的に直径３インチのパイプには１６個、直径６インチのパイプには３２個で１組の対称配置されたラム波エキサイタ／トランスジューサ５から成る。１つのリングに必要とされるラム波エキサイタの最小個数は、励振信号中に存在する最高周波数の分散図における最高次数の非軸対称モードに関係する。このモードの次数を例えば１３とした場合、素子の最小個数は１４である。各ラム波エキサイタは高インピーダンス圧電素子６から成り、図４及び図５又は図１１に詳細に示されている。使用時、各ラム波エキサイタは、この装置例の場合には全エキサイタに40Nの荷重をかけるクランプ手段によってパイプ１の表面と作用係合する。この構成は、パイプ１とエキサイタ５の十分な結合を実現し、結合液を不要とする。
適度なクランプ手段の例が図７に示されている。このクランプ手段は内側開口２０を有するリング１９で構成されている。半径方向に伸びる３つのネジ（図示せず）のようなスペーサ手段は、リング１９の周囲に120°の間隔で離隔配置されている。ネジはパイプ壁と係合すべく調節可能であり、リングをパイプの周囲に同心にパイプから離隔するように支持する。これにより、パイプとの接触が最小となり、所望の波の減衰を最小にし、またクランプ手段によって起こる波反射をも減少する。半径方向に伸びる複数の貫通孔２１はリング１９の周囲において角度方向に等角で離隔している。十分な通し穴２１が、所望の個数のラム波エキサイタ５が各貫通孔に取付けられるよう設けられている。各ラム波エキサイタ５は長尺プシュロッド２２の端部に取付けられている。プッシュロッド２２は、外側にネジが形成されたスリーブ２３にスライド嵌合するので、ロッド２２上の当接部２５とスリーブ２３との間で作用する圧縮コイルばね２４は、ロッド２２を鉛直方向に突出せしめる。ラム波エキサイタ５は、内側にネジを有する穴２１にスリーブ２３を螺入することによってクランプ手段に取付けられ、従ってラム波エキサイタ５は、ばね２４の作用によってパイプ１の壁の外側に圧接される。荷重は、スリーブ２３をネジを締めつける或は緩めることによって調整できる。
クランプ手段の好適な形態において、リング１９は、半径方向に１つ又はそれ以上の分離可能な部分１９ａ、１９ｂに分離される。図７に示される例において、２つの部分１９ａ、１９ｂは、符号２６ａ、２６ｂで示される２つのボルト及びヒンジアセンブリによって接続される。各ボルト及びヒンジアセンブリは一対のブラケット２７ａ、２７ｂから成っている。ブラケット２７ａはリング１９の分割部近傍の第１部分に取付けられており、各ブラケット２７ｂは他方のリング部分１９ｂに取付けられている。
ブラケット２７ａの１つは、リングに対して接線方向に伸び、アレンキーボルト（allen key bolt）２９を収受するのに十分な直径の貫通孔２８を有する。貫通孔２８は螺刻されていない。各ブラケット２７ｂも、接線方向へ伸びてボルト２９を収容する開口を有する。ボルト２９は、リング１９の軸と平行に伸びるように取付けられたピボットピン３０に螺入される。各ブラケット２７ｂの開口は、ボルト２９がピボットピン３０に螺入された際にそのボルトの揺動を許容する。
アセンブリ２６ｂのブラケット２７ａは、このブラケットが弛められた際にボルト２９が飛出することを許容し、延いてはリング部分１９ａ、１９ｂがもう一方のブラケットの揺動ピン２７ｂを中心に分離することを許容する２つのフォークで構成される点で、アセンブリ２６ａのブラケット２７ａと異なる。
取付け手段の好適な形態は上記のようなヒンジ固定分割型リングであるが、パイプ端部に滑り込ませる単純リング、或は、上述のようなヒンジとボルトのアセンブリはないが単純なボルト止めブラケットを備える分割リング、オーバーロック式（overlocking）止め具、バックルアンドベルト式締め具、その他の広範の機構を使用することも可能である。リング形取付け手段が好ましいが、例えば多角形構造又は関節ベルト構造などのリング様の形態をとり、ラム波エキサイタを支持する構造のものであってもよい。
膨張型励振素子の１例が断面で図４及び図５に示されている。圧電素子６は、長尺で極性を有するので、その長さに沿って伸縮する。このタイプの素子がひずみゲージとして使用されていることは周知のとおりである。素子６は、タフネル（Tufnel）で形成されたケーシング７から成る支持構造体を有し、そのベースに収容されている。ケーシングは、直立の対向側壁８および端部壁９と、シールカバー１０とを有する。圧電素子６を制御及び分析装置に接続するための小寸同軸ケーブル１１は、カバー１０を貫通し、ケーシングによって形成されたチャンバ１２内で圧電素子６と接続されている。パイプから圧電素子６に力を自由伝達すべくその圧電素子を保護する摩耗プレートを提供するため、薄い面プレートシム(face plate shim)１３が圧電素子６の表面に固着されている。シム１３は、その剪断剛性が圧電素子６とパイプ１との結合に干渉しない十分な高さになるよう十分に薄くしなければならない。実施例では、シムは厚さ0.06mmのスチール又は真鍮製であり、これと圧電素子との間の接着ラインにおいて圧電素子から電気的に絶縁するとよい。しかし、シム１３を不導体で形成して圧電素子６を電気的に絶縁するようにしてもよい。チャンバ１２には、タングステン添加エポキシが充填されており、この材料は、ゲージおよび電気接続部を保護する損失材であり、曲げ剛性を付加して極めて脆い圧電素子がパイプの粗面に圧接された際に壊れないようにし、また、残響を減衰させてトランスジューサが付与された励振信号の忠実な再生を出力するようにする、或は、受信機として使用した際に通過波に相当する電圧を発生させる。このように、損失素材はパイプ面の粗さと調和して残響を減衰させる手段を提供する。
図９は、膨張型圧電トランスジューサ６に優先して使用される剪断極性圧電トランスジューサ６Ａを概略的に示したものである。このタイプのトランスジューサを用いた場合、パイプ壁と係合する面は、パイプ軸と平行な１方向にのみ移動し、従って同方向にその全長にわたって力を付加する。図１０ａおよび図１０ｂは、剪断極性トランスジューサを使用することで、信号の鮮明度が向上することを示す。図１０ａは、長さに沿う３つの異なる位置においてロードされた単一剪断極性トランスジューサから得られた受信信号を示す。３箇所における応答の大きさが類似しており、位相がほとんど同じである。図１０ｂは、膨張型トランスジューサを用いた同様の実験の結果を示しており、明確な位相変化が見られる。実験は、リングの代りに単一トランスジューサを用いて行ったものであり、従って非軸対称モードの顕著な振幅が見られる。
図１１は励振リング用の単一ラム波モードの第２実施例を示す。この実施例において、上記のような剪断極性圧電変成器６Ａは硬質ブロック３１に接着されている。この場合、硬質ブロック３１はスチールで形成され、接着はエポキシセメントによって達成される。真鍮で形成すればよい表面シム３２は圧電素子６Ａの表面に接着されている。通路３３は、支持ブロック３１に貫通形成されており、圧電素子６Ａに対する電気接続部を保護的支持を与える。硬質ブロック支持構造体は膨張型圧電素子を支持する。
各ラム波エキサイタリング３は図３に示される装置によって制御され、従ってどの励振リング３における各エキサイタ６も同位相で動作する。該装置は、この場合、各励振リング３Ａ、３Ｂ、３Ｃのための励振信号を算出するパーソナルコンピュータ１４から成る。次いで励振信号は、各励振リング３Ａ、３Ｂ、３Ｃに信号を供給する３つのチャネルを有する多チャネル信号発生器１５へ送信される。信号発生器１５は、所望数の励振リングへの供給に十分なチャネルを有する。例えば所望の単一モードラム波を増幅するといった情況においては、３つ以上のリングが要望される。その後励振信号は、励振信号の各チャネルを別個に増幅して励振リング３に付与する増幅器１６に供給され、もって励振アセンブリは、パイプを下方の１方向に伝搬する単一Ｌ(0,2)軸対称モードラム波を発生する。
一定の応用例においては、Ｌ(0,2)モード以外のモードを採用してもよい。
異なる数の励振リングを採用して不要な軸対称モードを抑制し、所望モードの１方向への伝搬を制限してもよい。目下の好適な形態においては、３つのリングが採用され、連続するリングは図２に示されるように距離Ｌだけ離されている。この距離Ｌは次式で設定する。
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ここで、λ1は双方向において抑制されるモードの波長である。好適な形態ではｍ＝０であるから、
0003732513.tif 000003
となる。しかし、リングの物理的サイズが故、この実行に十分な小分割を常に達成できるわけではなく、ｍをより大きな整数に設定する場合もある。
第１励振リング３Ａに適用された信号は、帯域幅を制限するため、ハニング（Hanning）或はガウス(Gaussian)窓に封入された所望の周波数（通常は70kHz前後）に集中するトーンバーストである。第３リング３Ｃに適用された信号はリング３Ａに適用されたものと同一であるが、次式で与えられる時間Ｔだけ遅れる。
0003732513.tif 000004
ここで、ωはトーンバーストの中心周波数（rad/secで表現）であり、λ1とλ2はそれぞれ双方向へ抑制されるべきモード、後方向へ抑制されるべき所望のモードの中心周波数における波長である。通常、ｎはゼロに設定されるので
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となる。中間励振リング３Ｂに適用された信号は、リング３Ａとリング３Ｃに適用された信号との合計である。
この操作で入力トーンバーストの中心周波数における双方向への不要モードは抑制されるが、信号に存在する他の周波数においては抑制されない。所望モードが分散性のない（即ち、周波数で速度が変化しない）場合、このモードの後方向への伝搬は、入力トーンバーストに存在する全ての周波数において抑制される。しかし、モードが分散性である場合、後方への抑制は中心周波数において達成されるだけである。この場合、第３リング３Ｃに適用される信号を変更することが望ましい。
所望モードの位相速度が周波数の関数、ｃ＝ｇ（ω)、と仮定する。このとき波長λは次式により与えられる。
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第１リングに適用する励振信号をＸ(t)とし、この信号のフーリエ変換はＸ(ω)ｅiωtとなる。それぞれの周波数において、第１リングに適用する信号を、次式で示される時間Ｔで遅延させる第２リングに適用する励振信号が必要である。
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ここで、Ｌは励振リング間の距離である。必要とされる信号のフーリエ成分は次式で与えられる。
Ｙ(ω)＝Ｘ(ω)ｅiω(t-T)
第２リングに適用する励振信号はＹ(ｔ)の逆フーリエ変換によって与えられる。
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ここで、積分は信号の全帯域幅をとる。
リング３Ｂに適用する信号は再びリング３Ａとリング３Ｃに適用される信号の合計となる。分散モードから成る受信信号の分析を向上するため受信において同様な処置を施してもよい。２つ以上の不要な軸対称モードの削除には追加の励振リングを要する。追加の励振リングは、前方向への所望の軸対称モードの振幅の増大にも有効である。
２つ以上の励振リングを使用する唯一の目的がモードの後方伝搬の抑制である場合、前方への励振を行なえばよく、Ｌ＝λ／４とすれば有利である。このとき、Ｔは励振信号の中心周波数における1/4周期であり、前方伝搬波の振幅がこの周波数において最大化することが分るであろう。
実施例において、励振素子は受信機にもなり、従ってパイプ１を下に伝搬し、反射してパイプ１を上へ戻るラム波は、励振リング３の、各ラム波エキサイタの圧電素子に外乱(disturbance)を生じさせる。この外乱によって圧電素子は、図３の右側に示される計装に適用される電圧信号を発生する。従って、各励振リング３は対応の信号を発生する。これらの信号の各々は、デジタル−アナログ変換器１９に供給される前に個々の高バイパスフィルタのアレイ１７に、次いで受信機増幅器１８に供給され、さらに分析のためコンピューター１４に供給される。高バイパスフィルタは10kHzの設定でよい。
個々のリングに受信された信号を単一モード、単一方向伝搬用の励振信号を生成するのに用いた分析と同様なものを使用してソフトウェア処理してもよい。この処理の出力は、パイプの特徴部による反射によって発生した単一の軸対称モードから成る信号である。リング毎ではなく、ラム波エキサイタ／トランスジューサ毎に１つの受信機チャネルを採用することも可能である。そうした場合、パイプ内の特徴部におけるモード変換によって生成される反射信号に存在する他の非軸対称モードの振幅を決定する更に高度な分析を採用することが可能である。この分析の実施方法の１つが、Alleyn D.N.とCawley P.による、1991年のJ Acoust Soc  Amの89巻における“A 2-dimensiona Fourier transform method for the mesurement of propagating multi-mode signals”に述べられている。このより高度な方法によってパイプ内における特徴部の性質及びサイズに関する更に多くの情報が与えられる。図８は膨張型圧電変成素子６を示し、クランプ荷重が変成素子の前縁に利用されている。
【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１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１】
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