ガイド波を用いた検査方法
【課題】ガイド波を用いた検査方法において、検査体の欠損部分の位置だけでなく、その欠損量を高精度に得ることができるようにする。
【解決手段】計測対象の検査体中をその長手方向に伝播するガイド波を発生させ、該ガイド波の反射波を検出し、この反射波に基づいて該検査体を検査するガイド波を用いた検査方法。（Ａ）検査体の欠損量と反射波の大きさとの関係を示す欠損量推定用データを予め求める。（Ｂ）検査体中を伝播するガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波を検出する。（Ｃ）（Ａ）で求めた欠損量推定用データと、（Ｂ）で検出したガイド波の大きさに基づいて、検査体の欠損量を推定する。
【解決手段】計測対象の検査体中をその長手方向に伝播するガイド波を発生させ、該ガイド波の反射波を検出し、この反射波に基づいて該検査体を検査するガイド波を用いた検査方法。（Ａ）検査体の欠損量と反射波の大きさとの関係を示す欠損量推定用データを予め求める。（Ｂ）検査体中を伝播するガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波を検出する。（Ｃ）（Ａ）で求めた欠損量推定用データと、（Ｂ）で検出したガイド波の大きさに基づいて、検査体の欠損量を推定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状または棒状の検査体の検査方法に関する。より詳しくは、本発明は、計測対象の検査体中をその長手方向に伝播する音波であるガイド波を発生させ、ガイド波の反射波を検出し、この反射波に基づいて検査体を検査するガイド波を用いた検査方法に関する。なお、ガイド波の周波数は、例えば、１ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ（一例では、３２ｋＨｚ、６４ｋＨｚ、１２８ｋＨｚなど）である。
【背景技術】
【０００２】
ガイド波は、例えば、検査体に巻いたコイルに交流電流を流すことで発生させられる。検査体に巻いたコイルに交流電流を流すと、交流磁場が発生する。この交流磁場による磁力を利用して、検査体を振動させ、これにより音波の一種であるガイド波を発生させる。発生・発振したガイド波は、検査体中をその長手方向に沿って伝播していく。
【０００３】
ガイド波の反射波を検出することで、検査体の健全性を検査する。ガイド波は、検査体における不連続部や、円周方向に関する検査体の断面積変化などによって反射波として反射される。この反射波を、ガイド波の発振箇所において検出することで、検査体の健全性を検査する。検査体の健全性として、例えば、検査体の傷または腐食のなどの欠損部分の有無を検査する。
【０００４】
ガイド波として、例えば、Ｌモード（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｍｏｄｅ）のガイド波や、Ｔモード（Ｔｏｒｓｉｏｎａｌ ｍｏｄｅ）のガイド波がある。Ｌモードのガイド波は、その伝播方向に振動しながら検査体中を伝播し、Ｔモードのガイド波は、検査体をねじるように振動しながら検査体中を伝播する。
【０００５】
このようなガイド波は、一般の音波検査で用いる音波と比較して、減衰が少なく、検査体の広範囲にわたって検査体の健全性を検査できる。一般の音波検査において使用する音波は、例えば、周波数が５ＭＨｚと高く、波長が０．６ｍｍと小さいため、減衰しやすい。これに対し、上述のようなガイド波は、例えば、周波数が３２ｋＨｚと小さく、波長が１００ｍｍと大きいので、減衰しにくい。
【０００６】
本願の先行技術文献として、例えば下記の特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−３６５１６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、従来においては、欠損部分の位置がわかっても、その欠損断面積やその欠損幅などの欠損量を精度よく計測する技術が無かった。欠損部分の位置は、ガイド波の反射波の検出により把握できる。欠損部分の位置は、ガイド波の発振時点から反射波の検出時点までの経過時間により把握できる。一方、欠損量を精度よく計測する技術は、従来には無かった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、ガイド波を用いた検査方法において、検査体の欠損部分の位置だけでなく、その欠損量を高精度に得ることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明によると、計測対象の検査体中をその長手方向に伝播するガイド波を発生させ、該ガイド波の反射波を検出し、この反射波に基づいて該検査体を検査するガイド波を用いた検査方法であって、
（Ａ）検査体の欠損量と反射波の大きさとの関係を示す欠損量推定用データを予め求め、
（Ｂ）検査体中を伝播するガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波を検出し、
（Ｃ）前記（Ａ）で求めた欠損量推定用データと、前記（Ｂ）で検出したガイド波の大きさに基づいて、検査体の欠損量を推定する、ことを特徴とするガイド波を用いた検査方法が提供される。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態によると、前記欠損量は、検査体の軸方向に直交する平面による欠損部分の断面積であり、
前記反射波の大きさは、前記反射波の振幅であり、
前記欠損量推定用データは、欠損部分の断面積と反射波の振幅との関係を示す断面積推定用データである。
【００１２】
また、前記欠損量は、検査体の軸方向における欠損部分の幅であり、
前記反射波の大きさは、前記反射波の継続時間であり、
前記欠損量推定用データは、前記欠損部分の幅と前記反射波の継続時間との関係を示す欠損幅推定用データであってもよい。
【００１３】
本発明の別の実施形態によると、（Ｄ）反射波の振幅と欠損部分の幅と該欠損部分の断面積との関係を示す３変数対応データを予め求め、
（Ｅ）前記（Ｃ）で推定した前記欠損部分の幅と、前記（Ｂ）で検出したガイド波の振幅と、３変数対応データとに基づいて、欠損部分の断面積を推定する。
【００１４】
好ましくは、前記（Ａ）において、前記計測対象の検査体と同じ種類の試験用の検査体を用意し、この試験用の検査体にガイド波を伝播させ、欠損部分におけるその反射波を検出し、これにより、複数の欠損部分の各欠損量と、該複数の欠損部分に対応する前記反射波とに基づいて、前記欠損量推定用データを求める。
【００１５】
好ましくは、前記（Ｄ）において、前記計測対象の検査体と同じ種類の試験用の検査体を用意し、この試験用の検査体にガイド波を伝播させ、欠損部分におけるその反射波を検出し、これにより、複数の欠損部分の各幅および各断面積と、該複数の欠損部分に対応する前記反射波の振幅とに基づいて、前記３変数対応データを求める。
【発明の効果】
【００１６】
上述した本発明によると、（Ａ）検査体の欠損量と反射波の大きさとの関係を示す欠損量推定用データを予め求め、（Ｂ）検査体中を伝播するガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波を検出し、（Ｃ）前記（Ａ）で求めた欠損量推定用データと、前記（Ｂ）で検出したガイド波の大きさに基づいて、検査体の欠損量を推定するので、検査体の欠損量を高精度に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態によるガイド波を用いた検査方法に使用可能な検査装置の構成例を示す。
【図２】図１の検査装置で実際に検出した反射波の波形を示す。
【図３】本発明の第１実施形態によるガイド波を用いた検査方法を示すフローチャートである。
【図４】欠損部分Ｄの断面積の説明図である。
【図５】試験対象用の検査体に、図１の検査装置を取り付けた場合を示す。
【図６】欠損部分の断面積と反射波の振幅の関係を示す。
【図７】欠損部分Ｄの幅の説明図である。
【図８】欠損部分の幅と反射波の振幅の関係を示す。
【図９】本発明の第２実施形態によるガイド波を用いた検査方法を示すフローチャートである。
【図１０】欠損部分Ｄの幅と反射波の振幅との関係を示す。
【図１１】本発明のガイド波を用いた検査方法に使用可能な検査装置の別の構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１９】
[第１実施形態]
図１は、本発明の第１実施形態によるガイド波を用いた検査方法に使用可能な検査装置３の構成例を示す。図１の検査装置３は、金属、ガラス、樹脂などで形成された計測対象の検査体７中をその長手方向に伝播するＬモードのガイド波を発生させ、該ガイド波の反射波を検出し、この反射波に基づいて該検査体７を検査するための装置である。検査装置３は、コイル３ａ、磁石３ｄ、交流電源３ｂ、および検出部３ｃを備える。
【００２０】
検査体７は、管状または棒状のものである。例えば、管状の検査体７としては、内部に流体が流れる配管であってもよいし、棒状の検査体７としては、グラウンドアンカーやアンカーボルトや鉄筋などであってもよい。
【００２１】
コイル３ａは、検査体７に巻かれる。磁石３ｄは、検査体７の軸方向に関して、コイル３ａの一方側にＮ極９が位置し、コイル３ａの他方側にＳ極１１が位置し、当該Ｎ極９とＳ極１１でコイル３ａを挟むように配置される。また、これらＮ極９とＳ極１１が、適宜の手段により、検査体７の外周面に対し、検査体７の中心軸に向けて押し付けられるように当該外周面に固定される。検出部３ｃは、コイル３ａの両端間の電圧を検出できるようにコイル３ａに接続されている。
【００２２】
このようにコイル３ａと磁石３ｄと検出部３ｃを設けた状態で、交流電源３ｂが、コイル３ａに交流電流を流すことで、Ｌモードのガイド波が検査体７中に発生し、かつ、当該ガイド波が検査体７の長手方向に伝播していく。このように伝播していったガイド波が、検査体７における傷や腐食（減肉）などの欠損部分で反射して、コイル３ａ側へ伝播して戻って来る。検出部３ｃは、反射波がコイル３ａの巻かれた検査体７部分に到達することでコイル３ａの両端間に発生する電圧を検出する。
【００２３】
図２は、図１の検査装置３で、検出部３ｃが実際に検出した反射波の波形を示す。図２において、横軸は、時間（コイル３ａ、５ａを取り付けた位置からの、検査体７の長手方向に沿った距離に対応）を示す。縦軸は、コイル３ａ、５ａの両端間の電圧の振幅（即ち、反射波の振幅）を示す。図２において、丸で囲んだ部分（きず信号）では、反射波の振幅が他の波形部分よりも大きくなっており、この部分に相当する検査体７の位置において、きずや腐食などの欠損が存在することが分かる。なお、図２において、範囲Ａにおける波形は、ガイド波を発生させる時に交流電源５ａ、５ｂにより印加された電圧を示す。また、図２の時間の原点は、ガイド波を発生させた時点に相当する。
【００２４】
図３は、本発明の第１実施形態によるガイド波を用いた検査方法示すフローチャートである。
【００２５】
ステップＳ１において、検査体の欠損量と反射波の大きさとの関係を示す欠損量推定用データを予め求める。好ましくは、ステップＳ１において、前記計測対象の検査体７と同じ種類の試験用の検査体８を用意し、この試験用の検査体８にガイド波を伝播させ、欠損部分におけるその反射波を検出し、これにより、複数の欠損部分の各欠損量と、該複数の欠損部分に対応する前記反射波とに基づいて、前記欠損量推定用データを求める。
【００２６】
ステップＳ２において、検査体７中を伝播するガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波を検出する。具体的には次の通りである。まず、計測対象の検査体７における装置の取付箇所に、検査装置３を取り付ける。すなわち、検査体７の軸方向の所定位置にある取付箇所において、検査体７の外周面に対し検査体７の軸心周りにコイル３ａを巻き付ける。また、上述のように、磁石３ｄ、交流電源３ｂ、および検査装置３を配置する。次に、交流電源３ｂとコイル３ａを接続する配線に設けたスイッチを適宜の手段によりオンにすることで、コイル３ａに交流電流を流す。これにより、Ｌモードのガイド波が発生し、このガイド波が計測対象の検査体７の長手方向に伝播していく。このように検査体７中を伝播したＬモードのガイド波の反射波を、検出部３ｃにより検出する。例えば、検出部３ｃにより、図２のような反射波の波形を取得する。
【００２７】
なお、ステップＳ２において、所望の短い長さ（例えば、２〜３波長程度）のガイド波が発生して伝播していくように前記スイッチがオンとなる時間が制御されるのがよい。この時間だけスイッチをオンにした後は、前記スイッチをオフにすることで交流電源３ｂがコイル３ａに電流を流さないようにする。
【００２８】
ステップＳ３において、ステップＳ１で求めた欠損量推定用データと、ステップＳ２で検出したガイド波の大きさに基づいて、計測対象の検査体７の欠損量を推定する。すなわち、検出したガイド波の大きさを前記欠損量推定用データ（例えば、後述の図６または図８に示す比例関係）に適用することで、計測対象の検査体７の欠損量を推定値として算出する。
【００２９】
前記欠損量は、検査体７の軸方向に直交する平面による欠損部分の断面積であるか、または、検査体７の軸方向における欠損部分の幅である。
【００３０】
（欠損部分の断面積について）
最初に、前記欠損量として、欠損部分の断面積を用いる場合を説明する。この場合、上述のガイド波を用いた検査方法で用いる前記反射波の大きさは、前記反射波の振幅である。すなわち、前記欠損量推定用データは、欠損部分の断面積と反射波の振幅との関係を示す断面積推定用データである
【００３１】
図４は、欠損部分Ｄの断面積の説明図である。図４において、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図であり、検査体７または８の断面を示している。図４（Ｂ）に示す領域Ｒが、欠損部分Ｄの断面積を示す。この欠損部分Ｄの断面積は、検査体７または８の軸方向に直交する平面による欠損部分Ｄの断面積である。
【００３２】
ステップＳ１において前記断面積推定用データを求める手順を説明する。まず、計測対象の検査体７と同じ種類の（即ち、材質、寸法、および形状が同じ）試験用の検査体８を用意し、この試験用の検査体８に、図５のように検査装置３を取り付ける。検査装置３の取り付け方法は、上述と同じである。一方、検査体８の一部を、適宜の工具を用いて外周面側から削り取ることで、図５のような最初の欠損部分Ｄを検査体８の外周面に形成する。次に、検査体８に取り付けた検査装置３により、ステップＳ２で発生させるガイド波と同じ周波数かつ同じ振幅のガイド波を発生させて、当該ガイドを検査体８中に伝播させる。最初の欠損部分Ｄから反射してきたガイド波の反射波を検出する。当該反射波は、例えば、図２のような波形を表示する検出部３ｃの表示装置により、図２のきず信号のような波形部分として表示される。当該反射波の振幅を検出部３ｃが記録・記憶する。次に、前記最初の欠損部分Ｄと前記断面積が異なる新たな欠損部分Ｄを上記と同様に形成する。なお、前記最初の欠損部分Ｄにおいて、検査体８をさらに削り取ることで、前記断面積が大きくした新たな欠損部分Ｄを形成してもよいし、検出する反射波の減衰量がほとんど同じになる検査体８の軸方向位置の範囲内において、別の位置に新たな欠損部分Ｄを形成してもよい。新たな欠損部分Ｄを形成したら、上記と同様に、新たな欠損部分Ｄから反射してきたガイド波の反射波を検出し、その振幅（好ましくは振幅の最大値）を記録する。その後、前記断面積が異なる別の新たな欠損部分を、上記と同様に形成し、上記と同様に、当該欠損部分Ｄから反射してきたガイド波の反射波を検出し、その振幅（好ましくは振幅の最大値）を記録する。このような手順を繰り返すことで、複数（好ましくは多数）の欠損部分Ｄの前記断面積（既知である）と、これら複数（好ましくは多数）の前記断面積にそれぞれ対応する前記反射波の複数の振幅とからなるデータを取得する。このデータに基づいて、前記断面積推定用データを求める。
【００３３】
図６は、このようにして求めた前記断面積推定用データの一例を示す。図６において、横軸は、欠損部分の前記断面積を大きさ（この例では、所定の断面積に対する各断面積の比率）を示す。図６において、縦軸は、反射波の振幅（この例では、所定の振幅に対する各振幅の比率）を示す。また、図６において、各プロット点は、上述のように形成した各欠損部分（およびこの部分からの反射波）に対応する。
図６から分かるように、前記断面積推定用データは、近似的に比例で表わすことができる。すなわち、図６に示すように、各プロット点が近くに位置する半直線を、前記断面積推定用データとして表現することができる。
【００３４】
このように求めた断面積推定用データを、上述のステップＳ３において用いることができる。
【００３５】
なお、図５は、検査体８が管状であるが、検査体８が棒状である場合には、欠損部分が検査体８の外周面に形成されるものであってよい。この場合、地中または構造物などに埋まっている検査体７について、腐食などによる欠損量を推定することができる。
【００３６】
（欠損部分の幅について）
次に、前記欠損量として、欠損部分の幅を用いる場合を説明する。この場合、上述のガイド波を用いた検査方法で用いる前記反射波の大きさは、検査体の軸方向における欠損部分の幅である。すなわち、前記欠損量推定用データは、前記欠損部分の幅と前記反射波の継続時間との関係を示す欠損幅推定用データである。
【００３７】
図７は、欠損部分Ｄの幅の説明図である。図７において、検査体７または８の欠損部分Ｄの幅を符号Ｗで示す。
【００３８】
ステップＳ１において前記欠損幅推定用データを求める手順を説明する。まず、計測対象の検査体７と同じ種類の（即ち、材質、寸法、および形状が同じ）試験用の検査体８を用意し、この試験用の検査体８に、図５のように検査装置３を取り付ける。検査装置３の取り付け方法は、上述と同じである。一方、検査体８の一部を、適宜の工具を用いて外周面側から削り取ることで、図５のような最初の欠損部分Ｄを検査体８の外周面に形成する。次に、検査体８に取り付けた検査装置３により、ガイド波を発生させて、最初の欠損部分Ｄから反射してきたガイド波の反射波を検出する。当該反射波は、例えば、図２のような波形を表示する検出部３ｃの表示装置により、図２のきず信号のような波形部分として表示される。検出部３ｃにより、当該反射波が検出されていた継続時間（例えば、図２に示すきず信号の継続時間Ｔ）を記録・記憶する。次に、前記最初の欠損部分Ｄと、前記幅が異なる新たな欠損部分Ｄを上記と同様に形成する。なお、前記最初の欠損部分Ｄにおいて、検査体８をさらに削り取ることで、前記幅を大きくした新たな欠損部分Ｄを形成してもよいし、検出する反射波の減衰量がほとんど同じになる検査体８の軸方向位置の範囲内において、別の位置に新たな欠損部分Ｄを形成してもよい。新たな欠損部分Ｄを形成したら、上記と同様に、新たな欠損部分Ｄから反射してきたガイド波の反射波を検出し、その継続時間を記録する。その後、前記幅が異なる別の新たな欠損部分を、上記と同様に形成し、上記と同様に、当該欠損部分Ｄから反射してきたガイド波の反射波を検出し、その継続時間を記録する。このような手順を繰り返すことで、複数（好ましくは多数）の欠損部分Ｄの前記幅（既知である）と、これら複数（好ましくは多数）の前記幅にそれぞれ対応する前記反射波の複数の継続時間とからなるデータを取得する。このデータに基づいて、前記欠損幅推定用データを求める。なお、好ましくは、複数の欠損部分Ｄは、検査体８の軸方向に直交する平面による断面積が同じである。
【００３９】
図８は、このようにして求めた前記欠損幅推定用データの一例を示す。図８において、横軸は、欠損部分の前記幅（ｍｍ）を示す。図８において、縦軸は、反射波の継続時間（この例では、所定の継続時間に対する各継続時間の比率）を示す。また、図８において、各プロット点は、上述のように形成した各欠損部分（およびこの部分からの反射波）に対応する。
図８から分かるように、前記欠損幅推定用データは、近似的に比例で表わすことができる。すなわち、図８に各プロット点が近くに位置する半直線を、前記欠損幅推定用データとして表現することができる。
【００４０】
このように求めた欠損幅推定用データを、上述のステップＳ３において用いることができる。
【００４１】
なお、ガイド波は、減衰が小さいので、所定の範囲内（例えば、検査装置３の取付箇所との距離が４〜５ｍを超えない検査体の範囲内）の欠損部分で反射した場合、当該ガイド波および当該反射波は、検査装置３の取付箇所と当該反射位置との間で往復する過程においてほとんど減衰しない。従って、前記所定の範囲内であれば、本発明のガイド波を用いた検査方法により欠損量（欠損部分の断面積）を高精度に推定することができる。
【００４２】
一方、前記所定の範囲内において、より高精度に欠損部分の断面積を推定するために、または、前記所定の範囲外内において、欠損部分の断面積を推定するために、反射波の減衰を考慮してもよい。具体的には、まず、計測対象の検査体７と同じ種類の（即ち、材質、寸法、および形状が同じ）減衰試験用の検査体を用意する。次に、この減衰試験用の検査体において、その軸方向の複数位置に、同じ断面積（即ち、検査体の軸方向に直交する平面による断面積）と同じ幅（即ち、検査体の軸方向における幅）の欠損部分を形成する。その後、上述の検査装置３により、この減衰試験用の検査体にガイド波を伝播させ、前記各欠損部分におけるその反射波を検出し、当該各反射波の振幅と、前記各欠損部分の前記軸方向の位置とに基づいて、コイル３ａ、５ａを取り付けた位置からガイド波が反射した位置（即ち、各欠損部分の前記軸方向の位置に対応）までの距離と、反射波の振幅の減衰量または減衰率（当該距離に対する反射波の減衰率）との関係（減衰関係という）を求める。
この場合、ステップＳ３において、前記減衰関係と、ステップＳ１で求めた断面積推定用データと、ステップＳ２で検出した反射波の振幅に基づいて、反射波の減衰を反映した、計測対象の検査体７の欠損部分の断面積を推定する。例えば、ステップＳ２で検出した反射波の振幅を、該反射波が反射した位置と前記減衰関係とに基づいて、減衰が無かった場合の振幅に補正し、この補正した振幅を断面積推定用データに適用することで検査体７の欠損部分の断面積を推定してよい。この場合、例えば、断面積推定用データを、同じ位置に形成された、互いに異なる断面積の複数の欠損部分と、当該欠損部分の位置およびコイル３ａの位置と、反射波の振幅と、前記減衰関係とに基づいて、反射波に減衰が無かった場合の断面積推定用データをステップＳ１で求めておく。
【００４３】
なお、前記欠損量推定用データを、上述の検出部３ｃに記憶させておき、該検出部３ｃが、ステップＳ３において、前記反射波の大きさを認識することで、当該大きさ（前記振幅または前記計測時間）と前記欠損量推定用データとに基づいて、検査体７の欠損量（前記断面積または前記欠損部分の幅）の推定値を算出するようにしてよい。代わりに、ステップＳ３において、ステップＳ２で検出した反射波を検出部３ｃに設けた表示装置に図２のように表示させ、この表示を人が見て、前記反射波の大きさを人が計測して認識し、当該大きさと前記欠損量推定用データとに基づいて、検査体７の欠損量を推定してもよい。
【００４４】
好ましくは、ステップＳ１で前記欠損量推定用データを求めるのに使用する検査装置３と、ステップＳ２で用いる検査装置３とは、同じである。これにより、欠損量の推定精度を高く維持できる。
【００４５】
[第２実施形態]
図９は、本発明の第２実施形態によるガイド波を用いた検査方法である。第２実施形態において、以下で述べる点以外は、第１実施形態と同じであってよい。
【００４６】
上述のステップＳ３において、欠損部分の幅を推定した場合には、図９の検査方法により欠損部分の断面積を推定してもよい。
【００４７】
図９の検査方法において、ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３は、ステップＳ１で欠損部分の幅を推定する以外は、上述のステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３と同じである。図９の検査方法は、さらにステップＳ４、Ｓ５を有する。
【００４８】
ステップＳ４は、ステップＳ５で用いる３変数対応データを求める。
３変数対応データは、反射波の振幅と欠損部分の幅と該欠損部分の断面積との関係を示すデータである。
【００４９】
３変数対応データについて説明する。欠損部分の断面積を一定にした場合、検査装置３が検出する上述の反射波の振幅は、図１０のように欠損部分の幅に応じて変化する。この変化も考慮することで、より高精度に欠損部分の断面積を求めることができる。なお、欠損部分の幅を一定にした場合、反射波の振幅は、欠損部分の断面積に応じて図６のように変化する。従って、３変数対応データは、反射波の振幅と欠損部分の幅と該欠損部分の断面積とをそれぞれの座標軸で表現した３次元直交座標系において、図１０の曲線上の各点が、図６のように欠損部分の断面積に比例するように描いた各軌跡により形成される曲面で表現される。
【００５０】
３変数対応データを求める方法について説明する。計測対象の検査体７と同じ種類の試験用の検査体８を用意し、この試験用の検査体８にガイド波を伝播させ、欠損部分におけるその反射波を検出し、これにより、複数の欠損部分の各幅および各断面積と、該複数の欠損部分に対応する前記反射波の振幅とに基づいて、前記３変数対応データを求める。
【００５１】
具体的には、次の通りである。計測対象の検査体７と同じ種類の（即ち、材質、寸法、および形状が同じ）試験用の検査体８を用意し、この試験用の検査体８に、上述のように検査装置３を取り付ける。一方、検査体８の一部を、適宜の工具を用いて外周面側から削り取ることで、図５のような最初の欠損部分Ｄを検査体８の外周面に形成する。次に、検査体８に取り付けた検査装置３により、ガイド波を発生させて、最初の欠損部分Ｄから反射してきたガイド波の反射波を検出する。当該反射波は、例えば、図２のような波形を表示する検出部３ｃの表示装置により、図２のきず信号のような波形部分として表示される。検出部３ｃにより、当該反射波の振幅を記録・記憶する。次に、前記最初の欠損部分Ｄと、幅（検査体８の軸方向の幅）および断面積（検査体８の軸方向に直交する平面による断面積）の少なくとも一方が異なる新たな欠損部分Ｄを上記と同様に形成する。なお、前記最初の欠損部分Ｄにおいて、検査体８をさらに削り取ることで、前記幅を大きくした新たな欠損部分Ｄを形成してもよいし、検出する反射波の減衰率がほとんど同じになる検査体の軸方向位置の範囲内において、別の位置に、前記幅および前記断面積の少なくとも一方が異なる新たな欠損部分Ｄを形成してもよい。新たな欠損部分Ｄを形成したら、上記と同様に、新たな欠損部分Ｄから反射してきたガイド波の反射波を検出し、その振幅を記録する。その後、前記幅および前記断面積の少なくとも一方が異なる別の新たな欠損部分を、上記と同様に形成し、上記と同様に、当該欠損部分Ｄから反射してきたガイド波の反射波を検出し、その振幅を記録する。このような手順を繰り返すことで、欠損部分Ｄの前記幅（既知である）と、欠損部分Ｄの前記断面積（既知である）と、当該欠損部分Ｄに対応する前記反射波の振幅とからなる複数組（好ましくは多数組）のデータを取得する。この複数組のデータに基づいて、前記３変数対応データを求める。
【００５２】
ステップＳ５では、ステップＳ３で推定した前記欠損部分の幅と、ステップＳ２で検出した反射波の振幅と、ステップＳ４で求めた３変数対応データとに基づいて、欠損部分の断面積を推定する。
【００５３】
なお、ステップＳ５において、上述した減衰関係と、ステップＳ３で推定した前記欠損部分の幅と、ステップＳ２で検出したガイド波の振幅と、ステップＳ４で求めた３変数対応データとに基づいて、反射波の減衰を反映した、計測対象の検査体７の欠損部分の断面積を推定してもよい。例えば、ステップＳ２で検出した反射波の振幅を、該反射波が反射した位置と前記減衰関係とに基づいて、減衰が無かった場合の振幅に補正し、この補正した振幅を３変数対応データに適用することで検査体７の欠損部分の断面積を推定してよい。この場合、例えば、３変数対応データを、同じ位置に形成された、前記断面積と幅の少なくとも一方が互いに異なる複数の欠損部分の各断面積および各幅と、当該欠損部分の位置およびコイル３ａの位置と、反射波の振幅と、前記減衰関係とに基づいて、反射波に減衰が無かった場合の３変数対応データをステップＳ４で求めておく。
【００５４】
前記３変数対応データを、上述の検出部３ｃに記憶させておき、該検出部３ｃが、ステップＳ５において、ステップＳ２で検出した前記反射波の振幅を認識することで、当該振幅と、ステップＳ３で推定した前記欠損部分の幅と、ステップＳ４で求めた３変数対応データとに基づいて、検査体７の前記断面積の推定値を算出するようにしてよい。代わりに、ステップＳ５において、ステップＳ２で検出した反射波を検出部３ｃに設けた表示装置に図２のように表示させ、この表示を人が見て、前記反射波の振幅を人が計測して認識し、当該振幅と、ステップＳ３で推定した前記欠損部分の幅と、ステップＳ４で求めた３変数対応データとに基づいて、検査体７の前記断面積を推定してもよい。
【００５５】
好ましくは、ステップＳ４で前記３変数対応データを求めるのに使用する検査装置３と、ステップＳ２で用いる検査装置３とは、同じである。これにより、前記断面積の推定精度を高く維持できる。
【００５６】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【００５７】
例えば、検査体が棒状である場合には、欠損部分は、主に検査体の外周面になるが、検査体が管状である場合には、欠損部分は、検査体の内周面にも外周面にもなるので、前記欠損量推定用データまたは３変数対応データを求めるために、欠損部分を試験対象の検査体８の外周面に形成しても内周面に形成してもよい。上述の実施形態では、外周面側から検査体８を削り取ることで試験用の検査体８の外周面に複数の欠損部分を形成し、これら欠損部分からの反射波に基づいて前記欠損量推定用データまたは３変数対応データを求めた。このように求めた欠損量推定用データまたは３変数対応データは、計測対象の検査体７の内周面の欠損部分の大きさを推定する場合にも、精度よく適用できる。すなわち、試験用の検査体８の外周面に形成した欠損部分を用いて求めた前記欠損量推定用データまたは３変数対応データと、試験用の検査体８の内周面に形成した欠損部分を用いて求めた前記欠損量推定用データまたは３変数対応データとは、ほとんど同じになる。従って、試験対象の検査体８の外周面に形成した欠損部分により前記欠損量推定用データまたは３変数対応データを求めてもよく、試験対象の検査体８の内周面に形成した欠損部分により前記欠損量推定用データまたは３変数対応データを求めてもよい。ただし、外周面のほうが、欠損部分を簡単に形成することができる。
【００５８】
上述の実施形態では、Ｌモードのガイド波を用いた検査装置３を用いたが、他のモードを用いる検査装置を用いてもよい。例えば、図１１に示すＴモードのガイド波を用いる検査装置５を用いてもよい。図１１の検査装置５は、強磁性金属板５ｄ、コイル５ａ、交流電源５ｂ、および検出部５ｃを備える。強磁性金属板５ｄは、強磁性材料で形成されたプレート状の金属板であり、検査体７の外周面に直接に巻き付けられる。コイル５ａは、強磁性金属板５ｄの上から検査体７に巻かれる。検出部５ｃは、コイル５ａの両端間の電圧を検出できるようにコイル５ａに接続されている。このように強磁性金属板５ｄとコイル５ａと検出部５ｃを取り付けた状態で、交流電源５ｂが、コイル５ａに交流電流を流すことで、Ｔモードのガイド波が検査体７中に発生し、かつ、当該ガイド波が検査体７の長手方向に伝播していく。このように伝播していったガイド波が、検査体７における傷や腐食（減肉）などの欠損部分で反射して、コイル５ａ側へ伝播方向して戻って来る。検出部５ｃは、反射波がコイル５ａの部分に到達することでコイル５ａの両端間に発生する電圧を検出する。
【００５９】
検査装置３、５の構成は、図１、図１１に示した構成例に限定されない。
【００６０】
試験用の検査体８に、前記断面積または前記幅が互いに異なる複数の欠損部分Ｄを、それぞれ、互いに異なる検査体８の既知である軸方向位置に形成し、この状態で、既知の位置において検査体８に取り付けた検査装置により、ガイド波を発生させ、各欠損部分Ｄからの反射波を検出し、これら反射波の振幅、継続時間や、複数の既知である前記断面積、前記幅に基づいて前記欠損量推定用データまたは３変数対応データを求めてもよい。
【００６１】
なお、欠損部分の幅が、ガイド波の長さ（例えば、発生したガイド波が２波長の長さを有する場合には、当該２波長）よりも大きい場合には、前記取付位置から近い側にある当該欠損部分の開始点に対応する反射波を検出した時点から、前記取付位置から遠い側にある当該欠損部分の終了点に対応する反射波を検出した時点までの時間を前記継続時間として、本発明を実施してよい。
【００６２】
なお、図示と説明を省略したが、各検査装置は、互いに逆を向く検査体の２つの軸方向のうち、一方の軸方向へ伝播する上述のガイド波の振幅を強め、他方の軸方向へは、上述のガイド波を打ち消す打ち消し装置が設けられてよい。この打ち消し装置は、検査装置と同様にコイルと交流電源を有し、当該コイルは、例えば、上述の検査装置のコイルからガイド波の波長の１／４だけ離れた位置において検査体に巻かれ、かつ、打ち消し装置のコイルにより発生するガイド波は、検査装置のコイルにより発生するガイド波の周期の１／４だけずれた位相でガイド波が発生させられる。このような打ち消し装置を用いて、一方の軸方向にのみガイド波を伝播させることができる。
【符号の説明】
【００６３】
３ 検査装置、３ａ コイル、３ｂ 交流電源、
３ｃ 検出部、３ｄ 磁石、５ 検査装置、
５ａ コイル、５ｂ 交流電源、５ｃ 検出部、
５ｄ 強磁性金属板、７ 計測対象の検査体、
８ 試験用の検査体、９ Ｎ極、１１ Ｓ極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状または棒状の検査体の検査方法に関する。より詳しくは、本発明は、計測対象の検査体中をその長手方向に伝播する音波であるガイド波を発生させ、ガイド波の反射波を検出し、この反射波に基づいて検査体を検査するガイド波を用いた検査方法に関する。なお、ガイド波の周波数は、例えば、１ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ（一例では、３２ｋＨｚ、６４ｋＨｚ、１２８ｋＨｚなど）である。
【背景技術】
【０００２】
ガイド波は、例えば、検査体に巻いたコイルに交流電流を流すことで発生させられる。検査体に巻いたコイルに交流電流を流すと、交流磁場が発生する。この交流磁場による磁力を利用して、検査体を振動させ、これにより音波の一種であるガイド波を発生させる。発生・発振したガイド波は、検査体中をその長手方向に沿って伝播していく。
【０００３】
ガイド波の反射波を検出することで、検査体の健全性を検査する。ガイド波は、検査体における不連続部や、円周方向に関する検査体の断面積変化などによって反射波として反射される。この反射波を、ガイド波の発振箇所において検出することで、検査体の健全性を検査する。検査体の健全性として、例えば、検査体の傷または腐食のなどの欠損部分の有無を検査する。
【０００４】
ガイド波として、例えば、Ｌモード（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｍｏｄｅ）のガイド波や、Ｔモード（Ｔｏｒｓｉｏｎａｌ ｍｏｄｅ）のガイド波がある。Ｌモードのガイド波は、その伝播方向に振動しながら検査体中を伝播し、Ｔモードのガイド波は、検査体をねじるように振動しながら検査体中を伝播する。
【０００５】
このようなガイド波は、一般の音波検査で用いる音波と比較して、減衰が少なく、検査体の広範囲にわたって検査体の健全性を検査できる。一般の音波検査において使用する音波は、例えば、周波数が５ＭＨｚと高く、波長が０．６ｍｍと小さいため、減衰しやすい。これに対し、上述のようなガイド波は、例えば、周波数が３２ｋＨｚと小さく、波長が１００ｍｍと大きいので、減衰しにくい。
【０００６】
本願の先行技術文献として、例えば下記の特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−３６５１６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、従来においては、欠損部分の位置がわかっても、その欠損断面積やその欠損幅などの欠損量を精度よく計測する技術が無かった。欠損部分の位置は、ガイド波の反射波の検出により把握できる。欠損部分の位置は、ガイド波の発振時点から反射波の検出時点までの経過時間により把握できる。一方、欠損量を精度よく計測する技術は、従来には無かった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、ガイド波を用いた検査方法において、検査体の欠損部分の位置だけでなく、その欠損量を高精度に得ることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明によると、計測対象の検査体中をその長手方向に伝播するガイド波を発生させ、該ガイド波の反射波を検出し、この反射波に基づいて該検査体を検査するガイド波を用いた検査方法であって、
（Ａ）検査体の欠損量と反射波の大きさとの関係を示す欠損量推定用データを予め求め、
（Ｂ）検査体中を伝播するガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波を検出し、
（Ｃ）前記（Ａ）で求めた欠損量推定用データと、前記（Ｂ）で検出したガイド波の大きさに基づいて、検査体の欠損量を推定する、ことを特徴とするガイド波を用いた検査方法が提供される。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態によると、前記欠損量は、検査体の軸方向に直交する平面による欠損部分の断面積であり、
前記反射波の大きさは、前記反射波の振幅であり、
前記欠損量推定用データは、欠損部分の断面積と反射波の振幅との関係を示す断面積推定用データである。
【００１２】
また、前記欠損量は、検査体の軸方向における欠損部分の幅であり、
前記反射波の大きさは、前記反射波の継続時間であり、
前記欠損量推定用データは、前記欠損部分の幅と前記反射波の継続時間との関係を示す欠損幅推定用データであってもよい。
【００１３】
本発明の別の実施形態によると、（Ｄ）反射波の振幅と欠損部分の幅と該欠損部分の断面積との関係を示す３変数対応データを予め求め、
（Ｅ）前記（Ｃ）で推定した前記欠損部分の幅と、前記（Ｂ）で検出したガイド波の振幅と、３変数対応データとに基づいて、欠損部分の断面積を推定する。
【００１４】
好ましくは、前記（Ａ）において、前記計測対象の検査体と同じ種類の試験用の検査体を用意し、この試験用の検査体にガイド波を伝播させ、欠損部分におけるその反射波を検出し、これにより、複数の欠損部分の各欠損量と、該複数の欠損部分に対応する前記反射波とに基づいて、前記欠損量推定用データを求める。
【００１５】
好ましくは、前記（Ｄ）において、前記計測対象の検査体と同じ種類の試験用の検査体を用意し、この試験用の検査体にガイド波を伝播させ、欠損部分におけるその反射波を検出し、これにより、複数の欠損部分の各幅および各断面積と、該複数の欠損部分に対応する前記反射波の振幅とに基づいて、前記３変数対応データを求める。
【発明の効果】
【００１６】
上述した本発明によると、（Ａ）検査体の欠損量と反射波の大きさとの関係を示す欠損量推定用データを予め求め、（Ｂ）検査体中を伝播するガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波を検出し、（Ｃ）前記（Ａ）で求めた欠損量推定用データと、前記（Ｂ）で検出したガイド波の大きさに基づいて、検査体の欠損量を推定するので、検査体の欠損量を高精度に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態によるガイド波を用いた検査方法に使用可能な検査装置の構成例を示す。
【図２】図１の検査装置で実際に検出した反射波の波形を示す。
【図３】本発明の第１実施形態によるガイド波を用いた検査方法を示すフローチャートである。
【図４】欠損部分Ｄの断面積の説明図である。
【図５】試験対象用の検査体に、図１の検査装置を取り付けた場合を示す。
【図６】欠損部分の断面積と反射波の振幅の関係を示す。
【図７】欠損部分Ｄの幅の説明図である。
【図８】欠損部分の幅と反射波の振幅の関係を示す。
【図９】本発明の第２実施形態によるガイド波を用いた検査方法を示すフローチャートである。
【図１０】欠損部分Ｄの幅と反射波の振幅との関係を示す。
【図１１】本発明のガイド波を用いた検査方法に使用可能な検査装置の別の構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１９】
[第１実施形態]
図１は、本発明の第１実施形態によるガイド波を用いた検査方法に使用可能な検査装置３の構成例を示す。図１の検査装置３は、金属、ガラス、樹脂などで形成された計測対象の検査体７中をその長手方向に伝播するＬモードのガイド波を発生させ、該ガイド波の反射波を検出し、この反射波に基づいて該検査体７を検査するための装置である。検査装置３は、コイル３ａ、磁石３ｄ、交流電源３ｂ、および検出部３ｃを備える。
【００２０】
検査体７は、管状または棒状のものである。例えば、管状の検査体７としては、内部に流体が流れる配管であってもよいし、棒状の検査体７としては、グラウンドアンカーやアンカーボルトや鉄筋などであってもよい。
【００２１】
コイル３ａは、検査体７に巻かれる。磁石３ｄは、検査体７の軸方向に関して、コイル３ａの一方側にＮ極９が位置し、コイル３ａの他方側にＳ極１１が位置し、当該Ｎ極９とＳ極１１でコイル３ａを挟むように配置される。また、これらＮ極９とＳ極１１が、適宜の手段により、検査体７の外周面に対し、検査体７の中心軸に向けて押し付けられるように当該外周面に固定される。検出部３ｃは、コイル３ａの両端間の電圧を検出できるようにコイル３ａに接続されている。
【００２２】
このようにコイル３ａと磁石３ｄと検出部３ｃを設けた状態で、交流電源３ｂが、コイル３ａに交流電流を流すことで、Ｌモードのガイド波が検査体７中に発生し、かつ、当該ガイド波が検査体７の長手方向に伝播していく。このように伝播していったガイド波が、検査体７における傷や腐食（減肉）などの欠損部分で反射して、コイル３ａ側へ伝播して戻って来る。検出部３ｃは、反射波がコイル３ａの巻かれた検査体７部分に到達することでコイル３ａの両端間に発生する電圧を検出する。
【００２３】
図２は、図１の検査装置３で、検出部３ｃが実際に検出した反射波の波形を示す。図２において、横軸は、時間（コイル３ａ、５ａを取り付けた位置からの、検査体７の長手方向に沿った距離に対応）を示す。縦軸は、コイル３ａ、５ａの両端間の電圧の振幅（即ち、反射波の振幅）を示す。図２において、丸で囲んだ部分（きず信号）では、反射波の振幅が他の波形部分よりも大きくなっており、この部分に相当する検査体７の位置において、きずや腐食などの欠損が存在することが分かる。なお、図２において、範囲Ａにおける波形は、ガイド波を発生させる時に交流電源５ａ、５ｂにより印加された電圧を示す。また、図２の時間の原点は、ガイド波を発生させた時点に相当する。
【００２４】
図３は、本発明の第１実施形態によるガイド波を用いた検査方法示すフローチャートである。
【００２５】
ステップＳ１において、検査体の欠損量と反射波の大きさとの関係を示す欠損量推定用データを予め求める。好ましくは、ステップＳ１において、前記計測対象の検査体７と同じ種類の試験用の検査体８を用意し、この試験用の検査体８にガイド波を伝播させ、欠損部分におけるその反射波を検出し、これにより、複数の欠損部分の各欠損量と、該複数の欠損部分に対応する前記反射波とに基づいて、前記欠損量推定用データを求める。
【００２６】
ステップＳ２において、検査体７中を伝播するガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波を検出する。具体的には次の通りである。まず、計測対象の検査体７における装置の取付箇所に、検査装置３を取り付ける。すなわち、検査体７の軸方向の所定位置にある取付箇所において、検査体７の外周面に対し検査体７の軸心周りにコイル３ａを巻き付ける。また、上述のように、磁石３ｄ、交流電源３ｂ、および検査装置３を配置する。次に、交流電源３ｂとコイル３ａを接続する配線に設けたスイッチを適宜の手段によりオンにすることで、コイル３ａに交流電流を流す。これにより、Ｌモードのガイド波が発生し、このガイド波が計測対象の検査体７の長手方向に伝播していく。このように検査体７中を伝播したＬモードのガイド波の反射波を、検出部３ｃにより検出する。例えば、検出部３ｃにより、図２のような反射波の波形を取得する。
【００２７】
なお、ステップＳ２において、所望の短い長さ（例えば、２〜３波長程度）のガイド波が発生して伝播していくように前記スイッチがオンとなる時間が制御されるのがよい。この時間だけスイッチをオンにした後は、前記スイッチをオフにすることで交流電源３ｂがコイル３ａに電流を流さないようにする。
【００２８】
ステップＳ３において、ステップＳ１で求めた欠損量推定用データと、ステップＳ２で検出したガイド波の大きさに基づいて、計測対象の検査体７の欠損量を推定する。すなわち、検出したガイド波の大きさを前記欠損量推定用データ（例えば、後述の図６または図８に示す比例関係）に適用することで、計測対象の検査体７の欠損量を推定値として算出する。
【００２９】
前記欠損量は、検査体７の軸方向に直交する平面による欠損部分の断面積であるか、または、検査体７の軸方向における欠損部分の幅である。
【００３０】
（欠損部分の断面積について）
最初に、前記欠損量として、欠損部分の断面積を用いる場合を説明する。この場合、上述のガイド波を用いた検査方法で用いる前記反射波の大きさは、前記反射波の振幅である。すなわち、前記欠損量推定用データは、欠損部分の断面積と反射波の振幅との関係を示す断面積推定用データである
【００３１】
図４は、欠損部分Ｄの断面積の説明図である。図４において、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図であり、検査体７または８の断面を示している。図４（Ｂ）に示す領域Ｒが、欠損部分Ｄの断面積を示す。この欠損部分Ｄの断面積は、検査体７または８の軸方向に直交する平面による欠損部分Ｄの断面積である。
【００３２】
ステップＳ１において前記断面積推定用データを求める手順を説明する。まず、計測対象の検査体７と同じ種類の（即ち、材質、寸法、および形状が同じ）試験用の検査体８を用意し、この試験用の検査体８に、図５のように検査装置３を取り付ける。検査装置３の取り付け方法は、上述と同じである。一方、検査体８の一部を、適宜の工具を用いて外周面側から削り取ることで、図５のような最初の欠損部分Ｄを検査体８の外周面に形成する。次に、検査体８に取り付けた検査装置３により、ステップＳ２で発生させるガイド波と同じ周波数かつ同じ振幅のガイド波を発生させて、当該ガイドを検査体８中に伝播させる。最初の欠損部分Ｄから反射してきたガイド波の反射波を検出する。当該反射波は、例えば、図２のような波形を表示する検出部３ｃの表示装置により、図２のきず信号のような波形部分として表示される。当該反射波の振幅を検出部３ｃが記録・記憶する。次に、前記最初の欠損部分Ｄと前記断面積が異なる新たな欠損部分Ｄを上記と同様に形成する。なお、前記最初の欠損部分Ｄにおいて、検査体８をさらに削り取ることで、前記断面積が大きくした新たな欠損部分Ｄを形成してもよいし、検出する反射波の減衰量がほとんど同じになる検査体８の軸方向位置の範囲内において、別の位置に新たな欠損部分Ｄを形成してもよい。新たな欠損部分Ｄを形成したら、上記と同様に、新たな欠損部分Ｄから反射してきたガイド波の反射波を検出し、その振幅（好ましくは振幅の最大値）を記録する。その後、前記断面積が異なる別の新たな欠損部分を、上記と同様に形成し、上記と同様に、当該欠損部分Ｄから反射してきたガイド波の反射波を検出し、その振幅（好ましくは振幅の最大値）を記録する。このような手順を繰り返すことで、複数（好ましくは多数）の欠損部分Ｄの前記断面積（既知である）と、これら複数（好ましくは多数）の前記断面積にそれぞれ対応する前記反射波の複数の振幅とからなるデータを取得する。このデータに基づいて、前記断面積推定用データを求める。
【００３３】
図６は、このようにして求めた前記断面積推定用データの一例を示す。図６において、横軸は、欠損部分の前記断面積を大きさ（この例では、所定の断面積に対する各断面積の比率）を示す。図６において、縦軸は、反射波の振幅（この例では、所定の振幅に対する各振幅の比率）を示す。また、図６において、各プロット点は、上述のように形成した各欠損部分（およびこの部分からの反射波）に対応する。
図６から分かるように、前記断面積推定用データは、近似的に比例で表わすことができる。すなわち、図６に示すように、各プロット点が近くに位置する半直線を、前記断面積推定用データとして表現することができる。
【００３４】
このように求めた断面積推定用データを、上述のステップＳ３において用いることができる。
【００３５】
なお、図５は、検査体８が管状であるが、検査体８が棒状である場合には、欠損部分が検査体８の外周面に形成されるものであってよい。この場合、地中または構造物などに埋まっている検査体７について、腐食などによる欠損量を推定することができる。
【００３６】
（欠損部分の幅について）
次に、前記欠損量として、欠損部分の幅を用いる場合を説明する。この場合、上述のガイド波を用いた検査方法で用いる前記反射波の大きさは、検査体の軸方向における欠損部分の幅である。すなわち、前記欠損量推定用データは、前記欠損部分の幅と前記反射波の継続時間との関係を示す欠損幅推定用データである。
【００３７】
図７は、欠損部分Ｄの幅の説明図である。図７において、検査体７または８の欠損部分Ｄの幅を符号Ｗで示す。
【００３８】
ステップＳ１において前記欠損幅推定用データを求める手順を説明する。まず、計測対象の検査体７と同じ種類の（即ち、材質、寸法、および形状が同じ）試験用の検査体８を用意し、この試験用の検査体８に、図５のように検査装置３を取り付ける。検査装置３の取り付け方法は、上述と同じである。一方、検査体８の一部を、適宜の工具を用いて外周面側から削り取ることで、図５のような最初の欠損部分Ｄを検査体８の外周面に形成する。次に、検査体８に取り付けた検査装置３により、ガイド波を発生させて、最初の欠損部分Ｄから反射してきたガイド波の反射波を検出する。当該反射波は、例えば、図２のような波形を表示する検出部３ｃの表示装置により、図２のきず信号のような波形部分として表示される。検出部３ｃにより、当該反射波が検出されていた継続時間（例えば、図２に示すきず信号の継続時間Ｔ）を記録・記憶する。次に、前記最初の欠損部分Ｄと、前記幅が異なる新たな欠損部分Ｄを上記と同様に形成する。なお、前記最初の欠損部分Ｄにおいて、検査体８をさらに削り取ることで、前記幅を大きくした新たな欠損部分Ｄを形成してもよいし、検出する反射波の減衰量がほとんど同じになる検査体８の軸方向位置の範囲内において、別の位置に新たな欠損部分Ｄを形成してもよい。新たな欠損部分Ｄを形成したら、上記と同様に、新たな欠損部分Ｄから反射してきたガイド波の反射波を検出し、その継続時間を記録する。その後、前記幅が異なる別の新たな欠損部分を、上記と同様に形成し、上記と同様に、当該欠損部分Ｄから反射してきたガイド波の反射波を検出し、その継続時間を記録する。このような手順を繰り返すことで、複数（好ましくは多数）の欠損部分Ｄの前記幅（既知である）と、これら複数（好ましくは多数）の前記幅にそれぞれ対応する前記反射波の複数の継続時間とからなるデータを取得する。このデータに基づいて、前記欠損幅推定用データを求める。なお、好ましくは、複数の欠損部分Ｄは、検査体８の軸方向に直交する平面による断面積が同じである。
【００３９】
図８は、このようにして求めた前記欠損幅推定用データの一例を示す。図８において、横軸は、欠損部分の前記幅（ｍｍ）を示す。図８において、縦軸は、反射波の継続時間（この例では、所定の継続時間に対する各継続時間の比率）を示す。また、図８において、各プロット点は、上述のように形成した各欠損部分（およびこの部分からの反射波）に対応する。
図８から分かるように、前記欠損幅推定用データは、近似的に比例で表わすことができる。すなわち、図８に各プロット点が近くに位置する半直線を、前記欠損幅推定用データとして表現することができる。
【００４０】
このように求めた欠損幅推定用データを、上述のステップＳ３において用いることができる。
【００４１】
なお、ガイド波は、減衰が小さいので、所定の範囲内（例えば、検査装置３の取付箇所との距離が４〜５ｍを超えない検査体の範囲内）の欠損部分で反射した場合、当該ガイド波および当該反射波は、検査装置３の取付箇所と当該反射位置との間で往復する過程においてほとんど減衰しない。従って、前記所定の範囲内であれば、本発明のガイド波を用いた検査方法により欠損量（欠損部分の断面積）を高精度に推定することができる。
【００４２】
一方、前記所定の範囲内において、より高精度に欠損部分の断面積を推定するために、または、前記所定の範囲外内において、欠損部分の断面積を推定するために、反射波の減衰を考慮してもよい。具体的には、まず、計測対象の検査体７と同じ種類の（即ち、材質、寸法、および形状が同じ）減衰試験用の検査体を用意する。次に、この減衰試験用の検査体において、その軸方向の複数位置に、同じ断面積（即ち、検査体の軸方向に直交する平面による断面積）と同じ幅（即ち、検査体の軸方向における幅）の欠損部分を形成する。その後、上述の検査装置３により、この減衰試験用の検査体にガイド波を伝播させ、前記各欠損部分におけるその反射波を検出し、当該各反射波の振幅と、前記各欠損部分の前記軸方向の位置とに基づいて、コイル３ａ、５ａを取り付けた位置からガイド波が反射した位置（即ち、各欠損部分の前記軸方向の位置に対応）までの距離と、反射波の振幅の減衰量または減衰率（当該距離に対する反射波の減衰率）との関係（減衰関係という）を求める。
この場合、ステップＳ３において、前記減衰関係と、ステップＳ１で求めた断面積推定用データと、ステップＳ２で検出した反射波の振幅に基づいて、反射波の減衰を反映した、計測対象の検査体７の欠損部分の断面積を推定する。例えば、ステップＳ２で検出した反射波の振幅を、該反射波が反射した位置と前記減衰関係とに基づいて、減衰が無かった場合の振幅に補正し、この補正した振幅を断面積推定用データに適用することで検査体７の欠損部分の断面積を推定してよい。この場合、例えば、断面積推定用データを、同じ位置に形成された、互いに異なる断面積の複数の欠損部分と、当該欠損部分の位置およびコイル３ａの位置と、反射波の振幅と、前記減衰関係とに基づいて、反射波に減衰が無かった場合の断面積推定用データをステップＳ１で求めておく。
【００４３】
なお、前記欠損量推定用データを、上述の検出部３ｃに記憶させておき、該検出部３ｃが、ステップＳ３において、前記反射波の大きさを認識することで、当該大きさ（前記振幅または前記計測時間）と前記欠損量推定用データとに基づいて、検査体７の欠損量（前記断面積または前記欠損部分の幅）の推定値を算出するようにしてよい。代わりに、ステップＳ３において、ステップＳ２で検出した反射波を検出部３ｃに設けた表示装置に図２のように表示させ、この表示を人が見て、前記反射波の大きさを人が計測して認識し、当該大きさと前記欠損量推定用データとに基づいて、検査体７の欠損量を推定してもよい。
【００４４】
好ましくは、ステップＳ１で前記欠損量推定用データを求めるのに使用する検査装置３と、ステップＳ２で用いる検査装置３とは、同じである。これにより、欠損量の推定精度を高く維持できる。
【００４５】
[第２実施形態]
図９は、本発明の第２実施形態によるガイド波を用いた検査方法である。第２実施形態において、以下で述べる点以外は、第１実施形態と同じであってよい。
【００４６】
上述のステップＳ３において、欠損部分の幅を推定した場合には、図９の検査方法により欠損部分の断面積を推定してもよい。
【００４７】
図９の検査方法において、ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３は、ステップＳ１で欠損部分の幅を推定する以外は、上述のステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３と同じである。図９の検査方法は、さらにステップＳ４、Ｓ５を有する。
【００４８】
ステップＳ４は、ステップＳ５で用いる３変数対応データを求める。
３変数対応データは、反射波の振幅と欠損部分の幅と該欠損部分の断面積との関係を示すデータである。
【００４９】
３変数対応データについて説明する。欠損部分の断面積を一定にした場合、検査装置３が検出する上述の反射波の振幅は、図１０のように欠損部分の幅に応じて変化する。この変化も考慮することで、より高精度に欠損部分の断面積を求めることができる。なお、欠損部分の幅を一定にした場合、反射波の振幅は、欠損部分の断面積に応じて図６のように変化する。従って、３変数対応データは、反射波の振幅と欠損部分の幅と該欠損部分の断面積とをそれぞれの座標軸で表現した３次元直交座標系において、図１０の曲線上の各点が、図６のように欠損部分の断面積に比例するように描いた各軌跡により形成される曲面で表現される。
【００５０】
３変数対応データを求める方法について説明する。計測対象の検査体７と同じ種類の試験用の検査体８を用意し、この試験用の検査体８にガイド波を伝播させ、欠損部分におけるその反射波を検出し、これにより、複数の欠損部分の各幅および各断面積と、該複数の欠損部分に対応する前記反射波の振幅とに基づいて、前記３変数対応データを求める。
【００５１】
具体的には、次の通りである。計測対象の検査体７と同じ種類の（即ち、材質、寸法、および形状が同じ）試験用の検査体８を用意し、この試験用の検査体８に、上述のように検査装置３を取り付ける。一方、検査体８の一部を、適宜の工具を用いて外周面側から削り取ることで、図５のような最初の欠損部分Ｄを検査体８の外周面に形成する。次に、検査体８に取り付けた検査装置３により、ガイド波を発生させて、最初の欠損部分Ｄから反射してきたガイド波の反射波を検出する。当該反射波は、例えば、図２のような波形を表示する検出部３ｃの表示装置により、図２のきず信号のような波形部分として表示される。検出部３ｃにより、当該反射波の振幅を記録・記憶する。次に、前記最初の欠損部分Ｄと、幅（検査体８の軸方向の幅）および断面積（検査体８の軸方向に直交する平面による断面積）の少なくとも一方が異なる新たな欠損部分Ｄを上記と同様に形成する。なお、前記最初の欠損部分Ｄにおいて、検査体８をさらに削り取ることで、前記幅を大きくした新たな欠損部分Ｄを形成してもよいし、検出する反射波の減衰率がほとんど同じになる検査体の軸方向位置の範囲内において、別の位置に、前記幅および前記断面積の少なくとも一方が異なる新たな欠損部分Ｄを形成してもよい。新たな欠損部分Ｄを形成したら、上記と同様に、新たな欠損部分Ｄから反射してきたガイド波の反射波を検出し、その振幅を記録する。その後、前記幅および前記断面積の少なくとも一方が異なる別の新たな欠損部分を、上記と同様に形成し、上記と同様に、当該欠損部分Ｄから反射してきたガイド波の反射波を検出し、その振幅を記録する。このような手順を繰り返すことで、欠損部分Ｄの前記幅（既知である）と、欠損部分Ｄの前記断面積（既知である）と、当該欠損部分Ｄに対応する前記反射波の振幅とからなる複数組（好ましくは多数組）のデータを取得する。この複数組のデータに基づいて、前記３変数対応データを求める。
【００５２】
ステップＳ５では、ステップＳ３で推定した前記欠損部分の幅と、ステップＳ２で検出した反射波の振幅と、ステップＳ４で求めた３変数対応データとに基づいて、欠損部分の断面積を推定する。
【００５３】
なお、ステップＳ５において、上述した減衰関係と、ステップＳ３で推定した前記欠損部分の幅と、ステップＳ２で検出したガイド波の振幅と、ステップＳ４で求めた３変数対応データとに基づいて、反射波の減衰を反映した、計測対象の検査体７の欠損部分の断面積を推定してもよい。例えば、ステップＳ２で検出した反射波の振幅を、該反射波が反射した位置と前記減衰関係とに基づいて、減衰が無かった場合の振幅に補正し、この補正した振幅を３変数対応データに適用することで検査体７の欠損部分の断面積を推定してよい。この場合、例えば、３変数対応データを、同じ位置に形成された、前記断面積と幅の少なくとも一方が互いに異なる複数の欠損部分の各断面積および各幅と、当該欠損部分の位置およびコイル３ａの位置と、反射波の振幅と、前記減衰関係とに基づいて、反射波に減衰が無かった場合の３変数対応データをステップＳ４で求めておく。
【００５４】
前記３変数対応データを、上述の検出部３ｃに記憶させておき、該検出部３ｃが、ステップＳ５において、ステップＳ２で検出した前記反射波の振幅を認識することで、当該振幅と、ステップＳ３で推定した前記欠損部分の幅と、ステップＳ４で求めた３変数対応データとに基づいて、検査体７の前記断面積の推定値を算出するようにしてよい。代わりに、ステップＳ５において、ステップＳ２で検出した反射波を検出部３ｃに設けた表示装置に図２のように表示させ、この表示を人が見て、前記反射波の振幅を人が計測して認識し、当該振幅と、ステップＳ３で推定した前記欠損部分の幅と、ステップＳ４で求めた３変数対応データとに基づいて、検査体７の前記断面積を推定してもよい。
【００５５】
好ましくは、ステップＳ４で前記３変数対応データを求めるのに使用する検査装置３と、ステップＳ２で用いる検査装置３とは、同じである。これにより、前記断面積の推定精度を高く維持できる。
【００５６】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【００５７】
例えば、検査体が棒状である場合には、欠損部分は、主に検査体の外周面になるが、検査体が管状である場合には、欠損部分は、検査体の内周面にも外周面にもなるので、前記欠損量推定用データまたは３変数対応データを求めるために、欠損部分を試験対象の検査体８の外周面に形成しても内周面に形成してもよい。上述の実施形態では、外周面側から検査体８を削り取ることで試験用の検査体８の外周面に複数の欠損部分を形成し、これら欠損部分からの反射波に基づいて前記欠損量推定用データまたは３変数対応データを求めた。このように求めた欠損量推定用データまたは３変数対応データは、計測対象の検査体７の内周面の欠損部分の大きさを推定する場合にも、精度よく適用できる。すなわち、試験用の検査体８の外周面に形成した欠損部分を用いて求めた前記欠損量推定用データまたは３変数対応データと、試験用の検査体８の内周面に形成した欠損部分を用いて求めた前記欠損量推定用データまたは３変数対応データとは、ほとんど同じになる。従って、試験対象の検査体８の外周面に形成した欠損部分により前記欠損量推定用データまたは３変数対応データを求めてもよく、試験対象の検査体８の内周面に形成した欠損部分により前記欠損量推定用データまたは３変数対応データを求めてもよい。ただし、外周面のほうが、欠損部分を簡単に形成することができる。
【００５８】
上述の実施形態では、Ｌモードのガイド波を用いた検査装置３を用いたが、他のモードを用いる検査装置を用いてもよい。例えば、図１１に示すＴモードのガイド波を用いる検査装置５を用いてもよい。図１１の検査装置５は、強磁性金属板５ｄ、コイル５ａ、交流電源５ｂ、および検出部５ｃを備える。強磁性金属板５ｄは、強磁性材料で形成されたプレート状の金属板であり、検査体７の外周面に直接に巻き付けられる。コイル５ａは、強磁性金属板５ｄの上から検査体７に巻かれる。検出部５ｃは、コイル５ａの両端間の電圧を検出できるようにコイル５ａに接続されている。このように強磁性金属板５ｄとコイル５ａと検出部５ｃを取り付けた状態で、交流電源５ｂが、コイル５ａに交流電流を流すことで、Ｔモードのガイド波が検査体７中に発生し、かつ、当該ガイド波が検査体７の長手方向に伝播していく。このように伝播していったガイド波が、検査体７における傷や腐食（減肉）などの欠損部分で反射して、コイル５ａ側へ伝播方向して戻って来る。検出部５ｃは、反射波がコイル５ａの部分に到達することでコイル５ａの両端間に発生する電圧を検出する。
【００５９】
検査装置３、５の構成は、図１、図１１に示した構成例に限定されない。
【００６０】
試験用の検査体８に、前記断面積または前記幅が互いに異なる複数の欠損部分Ｄを、それぞれ、互いに異なる検査体８の既知である軸方向位置に形成し、この状態で、既知の位置において検査体８に取り付けた検査装置により、ガイド波を発生させ、各欠損部分Ｄからの反射波を検出し、これら反射波の振幅、継続時間や、複数の既知である前記断面積、前記幅に基づいて前記欠損量推定用データまたは３変数対応データを求めてもよい。
【００６１】
なお、欠損部分の幅が、ガイド波の長さ（例えば、発生したガイド波が２波長の長さを有する場合には、当該２波長）よりも大きい場合には、前記取付位置から近い側にある当該欠損部分の開始点に対応する反射波を検出した時点から、前記取付位置から遠い側にある当該欠損部分の終了点に対応する反射波を検出した時点までの時間を前記継続時間として、本発明を実施してよい。
【００６２】
なお、図示と説明を省略したが、各検査装置は、互いに逆を向く検査体の２つの軸方向のうち、一方の軸方向へ伝播する上述のガイド波の振幅を強め、他方の軸方向へは、上述のガイド波を打ち消す打ち消し装置が設けられてよい。この打ち消し装置は、検査装置と同様にコイルと交流電源を有し、当該コイルは、例えば、上述の検査装置のコイルからガイド波の波長の１／４だけ離れた位置において検査体に巻かれ、かつ、打ち消し装置のコイルにより発生するガイド波は、検査装置のコイルにより発生するガイド波の周期の１／４だけずれた位相でガイド波が発生させられる。このような打ち消し装置を用いて、一方の軸方向にのみガイド波を伝播させることができる。
【符号の説明】
【００６３】
３ 検査装置、３ａ コイル、３ｂ 交流電源、
３ｃ 検出部、３ｄ 磁石、５ 検査装置、
５ａ コイル、５ｂ 交流電源、５ｃ 検出部、
５ｄ 強磁性金属板、７ 計測対象の検査体、
８ 試験用の検査体、９ Ｎ極、１１ Ｓ極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象の検査体中をその長手方向に伝播するガイド波を発生させ、該ガイド波の反射波を検出し、この反射波に基づいて該検査体を検査するガイド波を用いた検査方法であって、
（Ａ）検査体の欠損量と反射波の大きさとの関係を示す欠損量推定用データを予め求め、
（Ｂ）検査体中を伝播するガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波を検出し、
（Ｃ）前記（Ａ）で求めた欠損量推定用データと、前記（Ｂ）で検出したガイド波の大きさに基づいて、検査体の欠損量を推定する、ことを特徴とするガイド波を用いた検査方法。
【請求項２】
前記欠損量は、検査体の軸方向に直交する平面による欠損部分の断面積であり、
前記反射波の大きさは、前記反射波の振幅であり、
前記欠損量推定用データは、欠損部分の断面積と反射波の振幅との関係を示す断面積推定用データである、ことを特徴とする請求項１に記載のガイド波を用いた検査方法。
【請求項３】
前記欠損量は、検査体の軸方向における欠損部分の幅であり、
前記反射波の大きさは、前記反射波の継続時間であり、
前記欠損量推定用データは、前記欠損部分の幅と前記反射波の継続時間との関係を示す欠損幅推定用データである、ことを特徴とする請求項１に記載のガイド波を用いた検査方法。
【請求項４】
（Ｄ）反射波の振幅と欠損部分の幅と該欠損部分の断面積との関係を示す３変数対応データを予め求め、
（Ｅ）前記（Ｃ）で推定した前記欠損部分の幅と、前記（Ｂ）で検出したガイド波の振幅と、３変数対応データとに基づいて、欠損部分の断面積を推定する、ことを特徴とする請求項３に記載のガイド波を用いた検査方法。
【請求項５】
前記（Ａ）において、前記計測対象の検査体と同じ種類の試験用の検査体を用意し、この試験用の検査体にガイド波を伝播させ、欠損部分におけるその反射波を検出し、これにより、複数の欠損部分の各欠損量と、該複数の欠損部分に対応する前記反射波とに基づいて、前記欠損量推定用データを求める、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のガイド波を用いた検査方法。
【請求項６】
前記（Ｄ）において、前記計測対象の検査体と同じ種類の試験用の検査体を用意し、この試験用の検査体にガイド波を伝播させ、欠損部分におけるその反射波を検出し、これにより、複数の欠損部分の各幅および各断面積と、該複数の欠損部分に対応する前記反射波の振幅とに基づいて、前記３変数対応データを求める、ことを特徴とする請求項４に記載のガイド波を用いた検査方法。
【請求項１】
計測対象の検査体中をその長手方向に伝播するガイド波を発生させ、該ガイド波の反射波を検出し、この反射波に基づいて該検査体を検査するガイド波を用いた検査方法であって、
（Ａ）検査体の欠損量と反射波の大きさとの関係を示す欠損量推定用データを予め求め、
（Ｂ）検査体中を伝播するガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波を検出し、
（Ｃ）前記（Ａ）で求めた欠損量推定用データと、前記（Ｂ）で検出したガイド波の大きさに基づいて、検査体の欠損量を推定する、ことを特徴とするガイド波を用いた検査方法。
【請求項２】
前記欠損量は、検査体の軸方向に直交する平面による欠損部分の断面積であり、
前記反射波の大きさは、前記反射波の振幅であり、
前記欠損量推定用データは、欠損部分の断面積と反射波の振幅との関係を示す断面積推定用データである、ことを特徴とする請求項１に記載のガイド波を用いた検査方法。
【請求項３】
前記欠損量は、検査体の軸方向における欠損部分の幅であり、
前記反射波の大きさは、前記反射波の継続時間であり、
前記欠損量推定用データは、前記欠損部分の幅と前記反射波の継続時間との関係を示す欠損幅推定用データである、ことを特徴とする請求項１に記載のガイド波を用いた検査方法。
【請求項４】
（Ｄ）反射波の振幅と欠損部分の幅と該欠損部分の断面積との関係を示す３変数対応データを予め求め、
（Ｅ）前記（Ｃ）で推定した前記欠損部分の幅と、前記（Ｂ）で検出したガイド波の振幅と、３変数対応データとに基づいて、欠損部分の断面積を推定する、ことを特徴とする請求項３に記載のガイド波を用いた検査方法。
【請求項５】
前記（Ａ）において、前記計測対象の検査体と同じ種類の試験用の検査体を用意し、この試験用の検査体にガイド波を伝播させ、欠損部分におけるその反射波を検出し、これにより、複数の欠損部分の各欠損量と、該複数の欠損部分に対応する前記反射波とに基づいて、前記欠損量推定用データを求める、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のガイド波を用いた検査方法。
【請求項６】
前記（Ｄ）において、前記計測対象の検査体と同じ種類の試験用の検査体を用意し、この試験用の検査体にガイド波を伝播させ、欠損部分におけるその反射波を検出し、これにより、複数の欠損部分の各幅および各断面積と、該複数の欠損部分に対応する前記反射波の振幅とに基づいて、前記３変数対応データを求める、ことを特徴とする請求項４に記載のガイド波を用いた検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１４９７９２（Ｐ２０１１−１４９７９２Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０７４５（Ｐ２０１０−１０７４５）
【出願日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【特許番号】特許第４５２６０４６号（Ｐ４５２６０４６）
【特許公報発行日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【出願人】（０００１９８３１８）株式会社ＩＨＩ検査計測 (132)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【特許番号】特許第４５２６０４６号（Ｐ４５２６０４６）
【特許公報発行日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【出願人】（０００１９８３１８）株式会社ＩＨＩ検査計測 (132)
【Ｆターム（参考）】
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