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欠損断面積および欠損幅を同時に推定できるようにする。
【解決手段】（Ａ）ガイド波が第１の周波数を有する場合における、反射波の振幅と、欠損断面積および欠損幅との関係を示す第１の欠損量推定用データを予め求める。（Ｂ）ガイド波が第２の周波数を有する場合における、反射波の振幅と、欠損断面積および欠損幅との関係を示す第２の欠損量推定用データを予め求める。（Ｃ）検査体中を伝播する第１の周波数のガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波の振幅を第１の振幅として検出する。（Ｄ）検査体中を伝播する第２の周波数のガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波の振幅を第２の振幅として検出する。（Ｅ）第１および第２の欠損量推定用データと、第１および第２の振幅とに基づいて、欠損部分の欠損断面積および欠損幅を推定する。
【解決手段】（Ａ）ガイド波が第１の周波数を有する場合における、反射波の振幅と、欠損断面積および欠損幅との関係を示す第１の欠損量推定用データを予め求める。（Ｂ）ガイド波が第２の周波数を有する場合における、反射波の振幅と、欠損断面積および欠損幅との関係を示す第２の欠損量推定用データを予め求める。（Ｃ）検査体中を伝播する第１の周波数のガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波の振幅を第１の振幅として検出する。（Ｄ）検査体中を伝播する第２の周波数のガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波の振幅を第２の振幅として検出する。（Ｅ）第１および第２の欠損量推定用データと、第１および第２の振幅とに基づいて、欠損部分の欠損断面積および欠損幅を推定する。
【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、その欠損断面積および欠損幅を同時に推定できる技術が無かった。欠損部分の位置は、ガイド波の発振時点からその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、欠損部分の欠損断面積および欠損幅を同時に推定できる技術は、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欠損断面積および欠損幅を同時に推定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、棒状または管状である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、該検査体に存在する欠損部分の欠損断面積および欠損幅を推定するガイド波を用いた検査方法であって、
前記欠損断面積は、検査体の軸方向に直交する平面による前記欠損部分の断面積であり、前記欠損幅は、検査体の軸方向における前記欠損部分の幅であり、
（Ａ）前記ガイド波が第１の周波数を有する場合における、前記反射波の振幅と、欠損断面積および欠損幅との関係を示す第１の欠損量推定用データを予め求め、
（Ｂ）前記ガイド波が第２の周波数を有する場合における、前記反射波の振幅と、欠損断面積および欠損幅との関係を示す第２の欠損量推定用データを予め求め、
（Ｃ）検査体中を伝播する第１の周波数のガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波の振幅を第１の振幅として検出し、
（Ｄ）検査体中を伝播する第２の周波数のガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波の振幅を第２の振幅として検出し、
（Ｅ）第１および第２の欠損量推定用データと、第１および第２の振幅とに基づいて、前記欠損部分の欠損断面積および欠損幅を推定する、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、第１の欠損量推定用データは、次式の関数Ｆで表わされ、
Ｆ（ｙ，ｚ）＝ｘ
ここで、ｘは従属変数であり、ｙ，ｚは独立変数であるとともに、ｘは前記反射波の振幅であり、ｙは欠損断面積であり、ｚは欠損幅であり、
第２の欠損量推定用データは、次式の関数Ｇで表わされ、
Ｇ（ｙ，ｚ）＝ｘ
ここで、ｙ，ｚは、独立変数であり、ｘは、従属変数であり、
ｘは前記反射波の振幅であり、ｙは欠損断面積であり、ｚは欠損幅であり、
前記（Ｅ）では、前記関数Ｆについてｘが第１の振幅ｘｆであり、前記関数Ｇについてｘが第２の振幅ｘｇであるとして、Ｆ（ｙ，ｚ）＝ｘｆとＧ（ｙ，ｚ）＝ｘｇとを連立して解くことで、前記欠損部分の欠損断面積および欠損幅を算出する。
【００１２】
好ましくは、前記（Ａ）または（Ｂ）では、
（ａ）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、
（ｂ）この試験用の検査体に第１または第２の周波数のガイド波を伝播させ、欠損部分におけるその反射波の振幅を検出し、
（ｃ）前記（ｂ）を、複数の欠損部分について行い、
（ｄ）前記（ｃ）により得た前記複数の欠損部分の各欠損断面積および各欠損幅と、前記（ｃ）により得た複数の前記振幅とに基づいて、第１または第２の欠損量推定用データを求める。
【発明の効果】
【００１３】
上述した本発明によると、第１および第２の周波数の各々について、反射波の振幅と、欠損断面積および欠損幅との関係を示す欠損量推定用データを予め求め、第１および第２の周波数の各々について、計測対象の検査体における欠損部分による反射波の振幅を検出し、予め求めた各欠損量推定用データと、検出した各振幅とに基づいて、欠損部分の欠損断面積および欠損幅を推定するので、欠損断面積および欠損幅を同時に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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】（Ａ）と（Ｂ）は、欠損量推定用データを示し、（Ｃ）は、求める欠損断面積および欠損幅に相当する位置Ｓを示す。
【図５】欠損部分Ｄの欠損断面積および欠損幅の説明図である。
【図６】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７】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】
【００１５】
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。
【００１６】
図１は、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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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３ｂ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。
【００２１】
図３は、本発明の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。この検査方法は、棒状または管状である計測対象の検査体７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７に存在する欠損部分の欠損断面積および欠損幅を推定する方法である。なお、本願において、欠損断面積とは、検査体７（または後述の検査体８）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、欠損幅とは、検査体７（または後述の検査体８）の軸方向における欠損部分の幅である。
【００２２】
ステップＳ１において、ガイド波が第１の周波数（例えば、１６ｋＨｚ）を有する場合における、その反射波の振幅と、欠損断面積および欠損幅との関係を示す第１の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、次の（ａ）〜（ｄ）を行う。（ａ）では、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、（ｂ）では、検査装置３により、この試験用の検査体８に第１の周波数のガイド波を伝播させ、欠損部分におけるその反射波の振幅を検出し、（ｃ）では、前記（ｂ）を、複数の欠損部分について行い、（ｄ）では、前記（ｃ）により得た前記複数の欠損部分の各欠損断面積および各欠損幅と、前記（ｃ）により得た複数の前記振幅とに基づいて、第１の欠損量推定用データを求める。
【００２３】
第１の欠損量推定用データは、次式の関数Ｆで表わされる。
Ｆ（ｙ，ｚ）＝ｘ
ここで、ｘは従属変数であり、ｙ，ｚは独立変数であるとともに、ｘは前記反射波の振幅であり、ｙは欠損断面積であり、ｚは欠損幅である。
【００２４】
第１の欠損量推定用データ（すなわち、前記関数Ｆ）は、図４（Ａ）に示す一例のように、３次元座標空間における曲面で表わすことができ、該３次元座標空間は、第１の周波数を持つガイド波の反射波の振幅の座標軸ｘと、欠損断面積の座標軸ｙと、欠損幅の座標軸ｚとが互いに交差した座標空間である。図４（Ａ）において、実線で示す曲線部分Ｐは、第１の欠損量推定用データである前記曲面が、ｘ−ｙ平面と交わる部分である。また、図４（Ａ）において、実線で示す曲線部分Ｑは、第１の欠損量推定用データである前記曲面が、ｘ−ｚ平面と交わる部分である。図４（Ａ）において、実線で示す曲線部分Ｒは、第１の欠損量推定用データである前記曲面が、ｙ−ｚ平面と交わる部分である。
【００２５】
ステップＳ２において、ガイド波が第２の周波数（例えば、３２ｋＨｚ）を有する場合における、その反射波の振幅と、欠損断面積および欠損幅との関係を示す第２の欠損量推定用データを予め求める。好ましくは、ステップＳ２において、次の（ａ）〜（ｄ）を行う。（ａ）では、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、（ｂ）では、検査装置３により、この試験用の検査体８に第２の周波数のガイド波を伝播させ、欠損部分におけるその反射波の振幅を検出し、（ｃ）では、前記（ｂ）を、複数の欠損部分について行い、（ｄ）では、前記（ｃ）により得た前記複数の欠損部分の各欠損断面積および各欠損幅と、前記（ｃ）により得た複数の前記振幅とに基づいて、第２の欠損量推定用データを求める。
【００２６】
第２の欠損量推定用データは、次式の関数Ｇで表わされる。
Ｇ（ｙ，ｚ）＝ｘ
ここで、ｘは従属変数であり、ｙ，ｚは独立変数であるとともに、ｘは前記反射波の振幅であり、ｙは欠損断面積であり、ｚは欠損幅である。
【００２７】
第２の欠損量推定用データ（すなわち、前記関数Ｇ）は、図４（Ｂ）に示す一例のように、３次元座標空間における曲面で表わすことができ、該３次元座標空間は、第２の周波数を持つガイド波の反射波の振幅の座標軸ｘと、欠損断面積の座標軸ｙと、欠損幅の座標軸ｚとが互いに交差した座標空間である。図４（Ｂ）において、実線で示す曲線部分Ｐは、第２の欠損量推定用データである前記曲面が、ｘ−ｙ平面と交わる部分である。また、図４（Ｂ）において、実線で示す曲線部分Ｑは、第２の欠損量推定用データである前記曲面が、ｘ−ｚ平面と交わる部分である。図４（Ｂ）において、実線で示す曲線部分Ｒは、第２の欠損量推定用データである前記曲面が、ｙ−ｚ平面と交わる部分である。
【００２８】
ステップＳ３において、検査体７中を伝播する上述の第１の周波数のガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波の振幅を第１の振幅として検出する。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、上述の第１の周波数を有する交流電流をコイル３ａに流す。これにより、第１の周波数を有する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。
【００２９】
ステップＳ３で使用する検査装置３は、好ましくは、ステップＳ１で使用した検査装置３と同じ検査装置である。また。好ましくは、ステップＳ３で、コイル３ａに流す交流電流の大きさ（振幅）は、ステップＳ１で、コイル３ａに流した交流電流の大きさ（振幅）と同じである。
【００３０】
ステップＳ４において、検査体７中を伝播する上述の第２の周波数のガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波の振幅を第２の振幅として検出する。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、上述の第２の周波数を有する交流電流をコイル３ａに流す。これにより、第２の周波数を有する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。
【００３１】
ステップＳ４で使用する検査装置３は、好ましくは、ステップＳ２で使用した検査装置３と同じ検査装置である。また。好ましくは、ステップＳ４で、コイル３ａに流す交流電流の大きさ（振幅）は、ステップＳ２で、コイル３ａに流した交流電流の大きさ（振幅）と同じである。
【００３２】
ステップＳ５において、第１および第２の欠損量推定用データと、第１および第２の振幅とに基づいて、前記欠損部分の欠損断面積および欠損幅を推定する。
【００３３】
好ましくは、ステップＳ５において、前記関数Ｆについてｘが第１の振幅ｘｆであり、前記関数Ｇについてｘが第２の振幅ｘｇであるとして、Ｆ（ｙ，ｚ）＝ｘｆとＧ（ｙ，ｚ）＝ｘｇとを連立して解くことで、前記欠損部分の欠損断面積ｙおよび欠損幅ｚを算出する。
【００３４】
ステップＳ５を、図４を参照して説明する。上述した関数Ｆ、Ｇを連立して解くことは、以下の内容に等しい。
ステップＳ５で、第１の欠損量推定用データである前記曲面（すなわち、関数Ｆを表す曲面）において、第１の振幅ｘｆに相当する部分（例えば、図４（Ａ）の破線部分Ｃ１）を第１の曲線として抽出するとともに、第２の欠損量推定用データである前記曲面（すなわち、関数Ｇを表す曲面）において、第２の振幅ｘｇに相当する部分（例えば、図４（Ｂ）の破線部分Ｃ２）を第２の曲線として抽出し、第１および第２の曲線Ｃ１、Ｃ２に基づいて、前記欠損部分の欠損断面積および欠損幅を推定する。例えば、図４（Ｃ）に示すように、欠損断面積の座標軸ｙと、欠損幅の座標軸ｚとが互いに交差した２次元の座標空間（２次元平面）に、第１および第２の曲線Ｃ１、Ｃ２をｘ軸方向に投影し、該２次元の座標空間において、投影した第１および第２の曲線Ｃ１、Ｃ２が交わる交点Ｓを求め、当該交点Ｓに相当する欠損断面積および欠損幅を、前記欠損部分の欠損断面積および欠損幅として推定する。
【００３５】
なお、ステップＳ１〜Ｓ４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。
【００３６】
（欠損断面積および欠損幅について）
図５は、欠損部分Ｄの欠損断面積および欠損幅の説明図である。図５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５（Ｂ）に示す領域Ｒが、欠損部分Ｄの欠損断面積を示す。また、図５（Ａ）において、符号Ｗは、検査体７または８の欠損部分Ｄの欠損幅を示す。
【００３７】
ステップＳ１において、第１の欠損量推定用データを求める手順をより詳しく説明する。
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６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６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Ｓ３で発生させるガイド波と同じ第１の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（好ましくは振幅の最大値）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、欠損断面積および欠損幅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、欠損断面積が大きくした新たな欠損部分Ｄを形成してよい。新たな欠損部分Ｄを形成したら、上記と同様に、ステップＳ３で発生させるガイド波と同じ第１の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、新たな欠損部分Ｄから反射してきた当該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、欠損断面積および欠損幅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、ステップＳ３で発生させるガイド波と同じ第１の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、新たな欠損部分Ｄから反射してきた当該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の欠損断面積および欠損幅（既知である）と、これら複数（好ましくは多数）の欠損断面積および欠損幅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、第１の欠損量推定用データを求める。
【００３８】
ステップＳ２において、第２の欠損量推定用データを求める手順は、使用するガイド波の周波数が第２の周波数である以外は、第１の欠損量推定用データを求める手順と同じである。
【００３９】
なお、図６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。
【００４０】
好ましくは、反射波の減衰を考慮する。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、同じ欠損断面積（即ち、減衰試験用の検査体の軸方向に直交する平面による断面積）と同じ欠損幅（即ち、減衰試験用の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、前記減衰関係と、ステップＳ１、Ｓ２で求めた第１および第２の欠損量推定用データと、ステップＳ３、Ｓ４で検出した第１および第２の振幅とに基づいて、反射波の減衰を反映した、計測対象の検査体７における欠損部分の欠損断面積および欠損幅を推定する。例えば、ステップＳ３、Ｓ４の各々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、この補正した第１および第２の振幅を第１および第２の欠損量推定用データに適用することで検査体７の欠損断面積および欠損幅を推定してよい。この場合、例えば、ステップＳ１、Ｓ２の各々において、欠損量推定用データを、複数の欠損部分と、当該複数の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データとして求めておく。
【００４１】
なお、第１および第２の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、前記反射波の第１および第２の振幅を認識することで、ステップＳ５において、当該第１および第２の振幅と第１および第２の欠損量推定用データとに基づいて、欠損断面積および欠損幅の推定値を算出するようにしてよい。
【００４２】
上述した本発明の実施形態によると、第１および第２の周波数の各々について、反射波の振幅と、欠損断面積および欠損幅との関係を示す欠損量推定用データを予め求め、第１および第２の周波数の各々について、計測対象の検査体７における欠損部分による反射波の振幅を検出し、予め求めた各欠損量推定用データと、検出した各振幅とに基づいて、欠損部分の欠損断面積および欠損幅を推定するので、欠損断面積および欠損幅を同時に求めることができる。
【００４３】
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。
【００４４】
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を求めた。このように求めた欠損量推定用データは、計測対象の検査体７における内周面の欠損部分の欠損断面積および欠損幅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。
【００４５】
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７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、上述のステップＳ３またはＳ４を行ってもよい。この場合、上述のステップＳ３とステップＳ４で使用するガイド波のモードは、互いに異なっていてもよい。
図７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。
【００４６】
検査装置３、５の構成は、図１、図７に示した構成例に限定されない。
【００４７】
ステップＳ１またはＳ２において、試験用の検査体８に、欠損断面積および欠損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を前記減衰関係に基づいて減衰が無かった場合に振幅に補正し、補正した当該各振幅と、複数の既知である欠損断面積および欠損幅とに基づいて前記欠損量推定用データを求めてもよい。
【００４８】
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】
【００４９】
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、その欠損断面積および欠損幅を同時に推定できる技術が無かった。欠損部分の位置は、ガイド波の発振時点からその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、欠損部分の欠損断面積および欠損幅を同時に推定できる技術は、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欠損断面積および欠損幅を同時に推定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、棒状または管状である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、該検査体に存在する欠損部分の欠損断面積および欠損幅を推定するガイド波を用いた検査方法であって、
前記欠損断面積は、検査体の軸方向に直交する平面による前記欠損部分の断面積であり、前記欠損幅は、検査体の軸方向における前記欠損部分の幅であり、
（Ａ）前記ガイド波が第１の周波数を有する場合における、前記反射波の振幅と、欠損断面積および欠損幅との関係を示す第１の欠損量推定用データを予め求め、
（Ｂ）前記ガイド波が第２の周波数を有する場合における、前記反射波の振幅と、欠損断面積および欠損幅との関係を示す第２の欠損量推定用データを予め求め、
（Ｃ）検査体中を伝播する第１の周波数のガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波の振幅を第１の振幅として検出し、
（Ｄ）検査体中を伝播する第２の周波数のガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波の振幅を第２の振幅として検出し、
（Ｅ）第１および第２の欠損量推定用データと、第１および第２の振幅とに基づいて、前記欠損部分の欠損断面積および欠損幅を推定する、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、第１の欠損量推定用データは、次式の関数Ｆで表わされ、
Ｆ（ｙ，ｚ）＝ｘ
ここで、ｘは従属変数であり、ｙ，ｚは独立変数であるとともに、ｘは前記反射波の振幅であり、ｙは欠損断面積であり、ｚは欠損幅であり、
第２の欠損量推定用データは、次式の関数Ｇで表わされ、
Ｇ（ｙ，ｚ）＝ｘ
ここで、ｙ，ｚは、独立変数であり、ｘは、従属変数であり、
ｘは前記反射波の振幅であり、ｙは欠損断面積であり、ｚは欠損幅であり、
前記（Ｅ）では、前記関数Ｆについてｘが第１の振幅ｘｆであり、前記関数Ｇについてｘが第２の振幅ｘｇであるとして、Ｆ（ｙ，ｚ）＝ｘｆとＧ（ｙ，ｚ）＝ｘｇとを連立して解くことで、前記欠損部分の欠損断面積および欠損幅を算出する。
【００１２】
好ましくは、前記（Ａ）または（Ｂ）では、
（ａ）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、
（ｂ）この試験用の検査体に第１または第２の周波数のガイド波を伝播させ、欠損部分におけるその反射波の振幅を検出し、
（ｃ）前記（ｂ）を、複数の欠損部分について行い、
（ｄ）前記（ｃ）により得た前記複数の欠損部分の各欠損断面積および各欠損幅と、前記（ｃ）により得た複数の前記振幅とに基づいて、第１または第２の欠損量推定用データを求める。
【発明の効果】
【００１３】
上述した本発明によると、第１および第２の周波数の各々について、反射波の振幅と、欠損断面積および欠損幅との関係を示す欠損量推定用データを予め求め、第１および第２の周波数の各々について、計測対象の検査体における欠損部分による反射波の振幅を検出し、予め求めた各欠損量推定用データと、検出した各振幅とに基づいて、欠損部分の欠損断面積および欠損幅を推定するので、欠損断面積および欠損幅を同時に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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】（Ａ）と（Ｂ）は、欠損量推定用データを示し、（Ｃ）は、求める欠損断面積および欠損幅に相当する位置Ｓを示す。
【図５】欠損部分Ｄの欠損断面積および欠損幅の説明図である。
【図６】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７】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】
【００１５】
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。
【００１６】
図１は、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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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３ｂ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。
【００２１】
図３は、本発明の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。この検査方法は、棒状または管状である計測対象の検査体７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７に存在する欠損部分の欠損断面積および欠損幅を推定する方法である。なお、本願において、欠損断面積とは、検査体７（または後述の検査体８）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、欠損幅とは、検査体７（または後述の検査体８）の軸方向における欠損部分の幅である。
【００２２】
ステップＳ１において、ガイド波が第１の周波数（例えば、１６ｋＨｚ）を有する場合における、その反射波の振幅と、欠損断面積および欠損幅との関係を示す第１の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、次の（ａ）〜（ｄ）を行う。（ａ）では、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、（ｂ）では、検査装置３により、この試験用の検査体８に第１の周波数のガイド波を伝播させ、欠損部分におけるその反射波の振幅を検出し、（ｃ）では、前記（ｂ）を、複数の欠損部分について行い、（ｄ）では、前記（ｃ）により得た前記複数の欠損部分の各欠損断面積および各欠損幅と、前記（ｃ）により得た複数の前記振幅とに基づいて、第１の欠損量推定用データを求める。
【００２３】
第１の欠損量推定用データは、次式の関数Ｆで表わされる。
Ｆ（ｙ，ｚ）＝ｘ
ここで、ｘは従属変数であり、ｙ，ｚは独立変数であるとともに、ｘは前記反射波の振幅であり、ｙは欠損断面積であり、ｚは欠損幅である。
【００２４】
第１の欠損量推定用データ（すなわち、前記関数Ｆ）は、図４（Ａ）に示す一例のように、３次元座標空間における曲面で表わすことができ、該３次元座標空間は、第１の周波数を持つガイド波の反射波の振幅の座標軸ｘと、欠損断面積の座標軸ｙと、欠損幅の座標軸ｚとが互いに交差した座標空間である。図４（Ａ）において、実線で示す曲線部分Ｐは、第１の欠損量推定用データである前記曲面が、ｘ−ｙ平面と交わる部分である。また、図４（Ａ）において、実線で示す曲線部分Ｑは、第１の欠損量推定用データである前記曲面が、ｘ−ｚ平面と交わる部分である。図４（Ａ）において、実線で示す曲線部分Ｒは、第１の欠損量推定用データである前記曲面が、ｙ−ｚ平面と交わる部分である。
【００２５】
ステップＳ２において、ガイド波が第２の周波数（例えば、３２ｋＨｚ）を有する場合における、その反射波の振幅と、欠損断面積および欠損幅との関係を示す第２の欠損量推定用データを予め求める。好ましくは、ステップＳ２において、次の（ａ）〜（ｄ）を行う。（ａ）では、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、（ｂ）では、検査装置３により、この試験用の検査体８に第２の周波数のガイド波を伝播させ、欠損部分におけるその反射波の振幅を検出し、（ｃ）では、前記（ｂ）を、複数の欠損部分について行い、（ｄ）では、前記（ｃ）により得た前記複数の欠損部分の各欠損断面積および各欠損幅と、前記（ｃ）により得た複数の前記振幅とに基づいて、第２の欠損量推定用データを求める。
【００２６】
第２の欠損量推定用データは、次式の関数Ｇで表わされる。
Ｇ（ｙ，ｚ）＝ｘ
ここで、ｘは従属変数であり、ｙ，ｚは独立変数であるとともに、ｘは前記反射波の振幅であり、ｙは欠損断面積であり、ｚは欠損幅である。
【００２７】
第２の欠損量推定用データ（すなわち、前記関数Ｇ）は、図４（Ｂ）に示す一例のように、３次元座標空間における曲面で表わすことができ、該３次元座標空間は、第２の周波数を持つガイド波の反射波の振幅の座標軸ｘと、欠損断面積の座標軸ｙと、欠損幅の座標軸ｚとが互いに交差した座標空間である。図４（Ｂ）において、実線で示す曲線部分Ｐは、第２の欠損量推定用データである前記曲面が、ｘ−ｙ平面と交わる部分である。また、図４（Ｂ）において、実線で示す曲線部分Ｑは、第２の欠損量推定用データである前記曲面が、ｘ−ｚ平面と交わる部分である。図４（Ｂ）において、実線で示す曲線部分Ｒは、第２の欠損量推定用データである前記曲面が、ｙ−ｚ平面と交わる部分である。
【００２８】
ステップＳ３において、検査体７中を伝播する上述の第１の周波数のガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波の振幅を第１の振幅として検出する。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、上述の第１の周波数を有する交流電流をコイル３ａに流す。これにより、第１の周波数を有する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。
【００２９】
ステップＳ３で使用する検査装置３は、好ましくは、ステップＳ１で使用した検査装置３と同じ検査装置である。また。好ましくは、ステップＳ３で、コイル３ａに流す交流電流の大きさ（振幅）は、ステップＳ１で、コイル３ａに流した交流電流の大きさ（振幅）と同じである。
【００３０】
ステップＳ４において、検査体７中を伝播する上述の第２の周波数のガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波の振幅を第２の振幅として検出する。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、上述の第２の周波数を有する交流電流をコイル３ａに流す。これにより、第２の周波数を有する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。
【００３１】
ステップＳ４で使用する検査装置３は、好ましくは、ステップＳ２で使用した検査装置３と同じ検査装置である。また。好ましくは、ステップＳ４で、コイル３ａに流す交流電流の大きさ（振幅）は、ステップＳ２で、コイル３ａに流した交流電流の大きさ（振幅）と同じである。
【００３２】
ステップＳ５において、第１および第２の欠損量推定用データと、第１および第２の振幅とに基づいて、前記欠損部分の欠損断面積および欠損幅を推定する。
【００３３】
好ましくは、ステップＳ５において、前記関数Ｆについてｘが第１の振幅ｘｆであり、前記関数Ｇについてｘが第２の振幅ｘｇであるとして、Ｆ（ｙ，ｚ）＝ｘｆとＧ（ｙ，ｚ）＝ｘｇとを連立して解くことで、前記欠損部分の欠損断面積ｙおよび欠損幅ｚを算出する。
【００３４】
ステップＳ５を、図４を参照して説明する。上述した関数Ｆ、Ｇを連立して解くことは、以下の内容に等しい。
ステップＳ５で、第１の欠損量推定用データである前記曲面（すなわち、関数Ｆを表す曲面）において、第１の振幅ｘｆに相当する部分（例えば、図４（Ａ）の破線部分Ｃ１）を第１の曲線として抽出するとともに、第２の欠損量推定用データである前記曲面（すなわち、関数Ｇを表す曲面）において、第２の振幅ｘｇに相当する部分（例えば、図４（Ｂ）の破線部分Ｃ２）を第２の曲線として抽出し、第１および第２の曲線Ｃ１、Ｃ２に基づいて、前記欠損部分の欠損断面積および欠損幅を推定する。例えば、図４（Ｃ）に示すように、欠損断面積の座標軸ｙと、欠損幅の座標軸ｚとが互いに交差した２次元の座標空間（２次元平面）に、第１および第２の曲線Ｃ１、Ｃ２をｘ軸方向に投影し、該２次元の座標空間において、投影した第１および第２の曲線Ｃ１、Ｃ２が交わる交点Ｓを求め、当該交点Ｓに相当する欠損断面積および欠損幅を、前記欠損部分の欠損断面積および欠損幅として推定する。
【００３５】
なお、ステップＳ１〜Ｓ４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。
【００３６】
（欠損断面積および欠損幅について）
図５は、欠損部分Ｄの欠損断面積および欠損幅の説明図である。図５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５（Ｂ）に示す領域Ｒが、欠損部分Ｄの欠損断面積を示す。また、図５（Ａ）において、符号Ｗは、検査体７または８の欠損部分Ｄの欠損幅を示す。
【００３７】
ステップＳ１において、第１の欠損量推定用データを求める手順をより詳しく説明する。
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６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６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Ｓ３で発生させるガイド波と同じ第１の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（好ましくは振幅の最大値）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、欠損断面積および欠損幅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、欠損断面積が大きくした新たな欠損部分Ｄを形成してよい。新たな欠損部分Ｄを形成したら、上記と同様に、ステップＳ３で発生させるガイド波と同じ第１の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、新たな欠損部分Ｄから反射してきた当該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、欠損断面積および欠損幅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、ステップＳ３で発生させるガイド波と同じ第１の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、新たな欠損部分Ｄから反射してきた当該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の欠損断面積および欠損幅（既知である）と、これら複数（好ましくは多数）の欠損断面積および欠損幅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、第１の欠損量推定用データを求める。
【００３８】
ステップＳ２において、第２の欠損量推定用データを求める手順は、使用するガイド波の周波数が第２の周波数である以外は、第１の欠損量推定用データを求める手順と同じである。
【００３９】
なお、図６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。
【００４０】
好ましくは、反射波の減衰を考慮する。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、同じ欠損断面積（即ち、減衰試験用の検査体の軸方向に直交する平面による断面積）と同じ欠損幅（即ち、減衰試験用の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、前記減衰関係と、ステップＳ１、Ｓ２で求めた第１および第２の欠損量推定用データと、ステップＳ３、Ｓ４で検出した第１および第２の振幅とに基づいて、反射波の減衰を反映した、計測対象の検査体７における欠損部分の欠損断面積および欠損幅を推定する。例えば、ステップＳ３、Ｓ４の各々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、この補正した第１および第２の振幅を第１および第２の欠損量推定用データに適用することで検査体７の欠損断面積および欠損幅を推定してよい。この場合、例えば、ステップＳ１、Ｓ２の各々において、欠損量推定用データを、複数の欠損部分と、当該複数の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データとして求めておく。
【００４１】
なお、第１および第２の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、前記反射波の第１および第２の振幅を認識することで、ステップＳ５において、当該第１および第２の振幅と第１および第２の欠損量推定用データとに基づいて、欠損断面積および欠損幅の推定値を算出するようにしてよい。
【００４２】
上述した本発明の実施形態によると、第１および第２の周波数の各々について、反射波の振幅と、欠損断面積および欠損幅との関係を示す欠損量推定用データを予め求め、第１および第２の周波数の各々について、計測対象の検査体７における欠損部分による反射波の振幅を検出し、予め求めた各欠損量推定用データと、検出した各振幅とに基づいて、欠損部分の欠損断面積および欠損幅を推定するので、欠損断面積および欠損幅を同時に求めることができる。
【００４３】
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。
【００４４】
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を求めた。このように求めた欠損量推定用データは、計測対象の検査体７における内周面の欠損部分の欠損断面積および欠損幅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。
【００４５】
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７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、上述のステップＳ３またはＳ４を行ってもよい。この場合、上述のステップＳ３とステップＳ４で使用するガイド波のモードは、互いに異なっていてもよい。
図７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。
【００４６】
検査装置３、５の構成は、図１、図７に示した構成例に限定されない。
【００４７】
ステップＳ１またはＳ２において、試験用の検査体８に、欠損断面積および欠損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を前記減衰関係に基づいて減衰が無かった場合に振幅に補正し、補正した当該各振幅と、複数の既知である欠損断面積および欠損幅とに基づいて前記欠損量推定用データを求めてもよい。
【００４８】
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】
【００４９】
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】
棒状または管状である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、該検査体に存在する欠損部分の欠損断面積および欠損幅を推定するガイド波を用いた検査方法であって、
前記欠損断面積は、検査体の軸方向に直交する平面による前記欠損部分の断面積であり、前記欠損幅は、検査体の軸方向における前記欠損部分の幅であり、
（Ａ）前記ガイド波が第１の周波数を有する場合における、前記反射波の振幅と、欠損断面積および欠損幅との関係を示す第１の欠損量推定用データを予め求め、
（Ｂ）前記ガイド波が第２の周波数を有する場合における、前記反射波の振幅と、欠損断面積および欠損幅との関係を示す第２の欠損量推定用データを予め求め、
（Ｃ）検査体中を伝播する第１の周波数のガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波の振幅を第１の振幅として検出し、
（Ｄ）検査体中を伝播する第２の周波数のガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波の振幅を第２の振幅として検出し、
（Ｅ）第１および第２の欠損量推定用データと、第１および第２の振幅とに基づいて、前記欠損部分の欠損断面積および欠損幅を推定する、ことを特徴とするガイド波を用いた検査方法。
【請求項２】
第１の欠損量推定用データは、次式の関数Ｆで表わされ、
Ｆ（ｙ，ｚ）＝ｘ
ここで、ｘは従属変数であり、ｙ，ｚは独立変数であるとともに、ｘは前記反射波の振幅であり、ｙは欠損断面積であり、ｚは欠損幅であり、
第２の欠損量推定用データは、次式の関数Ｇで表わされ、
Ｇ（ｙ，ｚ）＝ｘ
ここで、ｙ，ｚは、独立変数であり、ｘは、従属変数であり、
ｘは前記反射波の振幅であり、ｙは欠損断面積であり、ｚは欠損幅であり、
前記（Ｅ）では、前記関数Ｆについてｘが第１の振幅ｘｆであり、前記関数Ｇについてｘが第２の振幅ｘｇであるとして、Ｆ（ｙ，ｚ）＝ｘｆとＧ（ｙ，ｚ）＝ｘｇとを連立して解くことで、前記欠損部分の欠損断面積および欠損幅を算出する、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（Ａ）または（Ｂ）では、
（ａ）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、
（ｂ）この試験用の検査体に第１または第２の周波数のガイド波を伝播させ、欠損部分におけるその反射波の振幅を検出し、
（ｃ）前記（ｂ）を、複数の欠損部分について行い、
（ｄ）前記（ｃ）により得た前記複数の欠損部分の各欠損断面積および各欠損幅と、前記（ｃ）により得た複数の前記振幅とに基づいて、第１または第２の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または２に記載のガイド波を用いた検査方法。
【請求項１】
棒状または管状である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、該検査体に存在する欠損部分の欠損断面積および欠損幅を推定するガイド波を用いた検査方法であって、
前記欠損断面積は、検査体の軸方向に直交する平面による前記欠損部分の断面積であり、前記欠損幅は、検査体の軸方向における前記欠損部分の幅であり、
（Ａ）前記ガイド波が第１の周波数を有する場合における、前記反射波の振幅と、欠損断面積および欠損幅との関係を示す第１の欠損量推定用データを予め求め、
（Ｂ）前記ガイド波が第２の周波数を有する場合における、前記反射波の振幅と、欠損断面積および欠損幅との関係を示す第２の欠損量推定用データを予め求め、
（Ｃ）検査体中を伝播する第１の周波数のガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波の振幅を第１の振幅として検出し、
（Ｄ）検査体中を伝播する第２の周波数のガイド波を発生させ、かつ、このガイド波の反射波の振幅を第２の振幅として検出し、
（Ｅ）第１および第２の欠損量推定用データと、第１および第２の振幅とに基づいて、前記欠損部分の欠損断面積および欠損幅を推定する、ことを特徴とするガイド波を用いた検査方法。
【請求項２】
第１の欠損量推定用データは、次式の関数Ｆで表わされ、
Ｆ（ｙ，ｚ）＝ｘ
ここで、ｘは従属変数であり、ｙ，ｚは独立変数であるとともに、ｘは前記反射波の振幅であり、ｙは欠損断面積であり、ｚは欠損幅であり、
第２の欠損量推定用データは、次式の関数Ｇで表わされ、
Ｇ（ｙ，ｚ）＝ｘ
ここで、ｙ，ｚは、独立変数であり、ｘは、従属変数であり、
ｘは前記反射波の振幅であり、ｙは欠損断面積であり、ｚは欠損幅であり、
前記（Ｅ）では、前記関数Ｆについてｘが第１の振幅ｘｆであり、前記関数Ｇについてｘが第２の振幅ｘｇであるとして、Ｆ（ｙ，ｚ）＝ｘｆとＧ（ｙ，ｚ）＝ｘｇとを連立して解くことで、前記欠損部分の欠損断面積および欠損幅を算出する、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（Ａ）または（Ｂ）では、
（ａ）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、
（ｂ）この試験用の検査体に第１または第２の周波数のガイド波を伝播させ、欠損部分におけるその反射波の振幅を検出し、
（ｃ）前記（ｂ）を、複数の欠損部分について行い、
（ｄ）前記（ｃ）により得た前記複数の欠損部分の各欠損断面積および各欠損幅と、前記（ｃ）により得た複数の前記振幅とに基づいて、第１または第２の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または２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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１４９８６５（Ｐ２０１１−１４９８６５Ａ）
【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２０１０−１２２７８（Ｐ２０１０−１２２７８）
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【特許番号】特許第４４７５４７７号（Ｐ４４７５４７７）
【特許公報発行日】平成２２年６月９日（２０１０．６．９）
【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２２日（２０１０．１．２２）
【特許番号】特許第４４７５４７７号（Ｐ４４７５４７７）
【特許公報発行日】平成２２年６月９日（２０１０．６．９）
【出願人】（０００１９８３１８）株式会社ＩＨＩ検査計測 (132)
【Ｆターム（参考）】
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