電磁超音波を用いた配管減肉検査方法及び装置
【課題】電磁超音波送信機から送信される電磁超音波が軸方向上の一方向のみとなるように制御することにより、配管長さの如何にかかわらず配管全長について効率的な減肉検査を可能にする。
【解決手段】送信機１Ａ，１Ｂは、配管の軸方向上に位相角９０°分の距離Ｌ1だけずれた位置に配置されている。送信機１Ａは、図６（ａ）に示されるように、位相角０°（ゼロクロス点）を送信制御開始点として電磁超音波を送信し、また、送信機１Ｂは、図６（ｂ）に示されるように、送信機１Ａよりも９０°遅れた位相角９０°（ピーク点）を送信制御開始点として電磁超音波を送信する。したがって、これらの重畳波形は図６（ｃ）に示される通りとなり、送信機１ＡのＲ側にのみ送信が行われる結果となる。
【解決手段】送信機１Ａ，１Ｂは、配管の軸方向上に位相角９０°分の距離Ｌ1だけずれた位置に配置されている。送信機１Ａは、図６（ａ）に示されるように、位相角０°（ゼロクロス点）を送信制御開始点として電磁超音波を送信し、また、送信機１Ｂは、図６（ｂ）に示されるように、送信機１Ａよりも９０°遅れた位相角９０°（ピーク点）を送信制御開始点として電磁超音波を送信する。したがって、これらの重畳波形は図６（ｃ）に示される通りとなり、送信機１ＡのＲ側にのみ送信が行われる結果となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁超音波を用いた配管減肉検査方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種プラントにおいて敷設されている配管には、敷設後ある程度の期間が経過すると、経年劣化により腐食が著しく進行した個所すなわち減肉部がしばしば発生する。したがって、保守作業員は定期又は不定期に実施されるメンテナンス作業において、このような配管減肉部の発生の有無、及び発生した場合にはその発生個所が何処であるかを検査しなければならない。
【０００３】
この検査は、ガイド波と呼ばれる配管軸方向に伝播する超音波を発生させ、減肉部から反射されて戻ってくる反射エコーを解析することにより行われる。ここで、従来技術の一つとして、超音波発生手段に圧電素子を有する超音波探触子を用いたものがある（例えば、特許文献１）。
【０００４】
しかし、圧電素子を有する超音波探触子を超音波発生手段として用いる場合には、カプラント（接触媒質）を介して超音波探触子を配管表面に接触させた状態で取り付けなければならず、また、配管表面に塗装が施されている場合には塗膜をグラインダ等で除去した後に超音波探触子の取付を行わなければならない。すなわち、特許文献１に係る従来技術を採用した場合、配管表面に対する超音波探触子の取付作業に多大な労力及び時間を費やさざるを得ないことになる。
【０００５】
そのため、最近では、電磁超音波を配管材料の軸方向に伝播させることにより、配管内の減肉部の有無を発生させる手法も次第に多く採用されつつある（例えば、特許文献２）。この手法で用いられる電磁超音波送信機は、ローレンツ力を利用して配管材料に電磁超音波を発生させるので、配管表面上に非接触の状態で配置することが可能である。したがって、特許文献１に係る従来技術のように取付作業に多大な労力及び時間を費やすことを回避することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−６４５４０号公報
【特許文献２】特開２００８−７６２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２に係る電磁超音波送信機は、電磁超音波がこの電磁超音波送信機を中心として配管の左右両方向（軸方向）に伝播されてしまうという厄介な性質を有している（この点については同公報には詳しい説明がなされていない。）。そのため、電磁超音波受信機が減肉部からの反射エコー信号を受信した場合、この反射エコー信号が左右いずれの方向からのものであるかを判別するのが困難となり、減肉部の個所を特定できないことがあった。
【０００８】
例えば、電磁超音波送信機及び電磁超音波受信機による減肉部検出可能距離を片側で最大６ｍと仮定すると、配管長さが１２ｍ以内であれば、配管の一端側に送信機及び受信機を取り付けて超音波送信・受信動作を行った後に、配管の他端側に送信機及び受信機を再び取り付けて超音波送信・受信動作を行うようにすれば、ほぼ配管全長について配管減肉検査を実施することができる。
【０００９】
しかし、配管長さが１２ｍを超えるような場合は、送信機及び受信機を配管の一端側と他端側の間の中間領域にも取り付けなければならないが、この場合、受信機が減肉部からの反射エコー信号を受信したとしても、この反射エコー信号が左右いずれの方向から反射されたものであるかを正確且つ迅速に識別するのが困難となる。
【００１０】
結局、特許文献２に係る電磁超音波送信機を用いた場合、検査可能な配管長さは実質的には一定以下に制限され、一定長さを超える配管の中間領域については別の手法（例えば、特許文献１に係る超音波探触子を用いる手法等）を採用しなければならず、充分な作業効率を得ることができない結果となっていた。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電磁超音波送信機から配管材料の軸方向に向けて送信される電磁超音波が一方向のみとなるように制御することにより、配管長さの如何にかかわらず配管全長について効率的な検査が可能な電磁超音波を用いた配管減肉検査方法及び装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための手段として、本発明に係る配管減肉検査方法は、配管材料の軸方向に電磁超音波を伝播させることにより配管内の減肉部の有無を検査する、電磁超音波を用いた配管減肉検査方法において、前記配管材料の一方及び他方の双方の軸方向へ電磁超音波を送信する第１及び第２の２つの電磁超音波送信機を、電磁超音波波形の[９０＋３６０*ｎ]°又は[２７０＋３６０*ｎ]°の位相角（ｎはゼロ又は正の整数）に対応する距離だけ軸方向へ相互にずらして配管表面に配置し、前記第１の電磁超音波送信機からの電磁超音波を、超音波波形のゼロクロス点又はピーク点を送信制御開始点として位相角増大方向へ向けて超音波波形を変化させながら送信を行わせると共に、前記第２の電磁超音波送信機からの電磁超音波を、前記第１の電磁超音波送信機の送信制御開始点から９０°又は２７０°の位相角だけずらしたピーク点又はゼロクロス点を送信制御開始点として位相角増大方向へ向けて超音波波形を変化させながら送信を行わせることにより、前記第１及び第２の２つの電磁超音波送信機の電磁超音波の重畳波形が、いずれか一方の電磁超音波送信機の配置位置を基準として、１方向のみの軸方向に向かう波形となるようにした、ことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る配管減肉検査装置は、配管材料の軸方向に電磁超音波を伝播させることにより配管内の減肉部の有無を検査する、電磁超音波を用いた配管減肉検査装置において、前記配管の表面に配置されており、超音波波形のゼロクロス点又はピーク点を送信制御開始点として、位相角増大方向へ向けて超音波波形を変化させながら、前記配管材料の一方及び他方の双方の軸方向へ電磁超音波を送信する第１の電磁超音波送信機と、電磁超音波波形の[９０＋３６０*ｎ]°又は[２７０＋３６０*ｎ]°の位相角（ｎはゼロ又は正の整数）に対応する距離だけ前記第１の電磁超音波送信機から軸方向へずらした配管表面上の位置に配置され、前記第１の電磁超音波送信機の送信制御開始点から９０°又は２７０°の位相角だけずらしたピーク点又はゼロクロス点を送信制御開始点として、位相角増大方向へ向けて超音波波形を変化させながら、前記配管材料の一方及び他方の双方の軸方向へ電磁超音波を送信する第２の電磁超音波送信機と、を備え、前記第１及び第２の２つの電磁超音波送信機の電磁超音波の重畳波形が、いずれか一方の電磁超音波送信機の配置位置を基準として、１方向のみの軸方向に向かう波形となるようにした、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電磁超音波送信機から配管材料の軸方向に向けて送信される電磁超音波が一方向のみとなるように制御することができ、したがって、配管長さの如何にかかわらず配管全長について効率的な減肉検査が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る配管減肉検査装置の説明図であり、（ａ）は配管周りの斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図。
【図２】図１における電磁超音波送信機１Ａ（又は１Ｂ）の構成及び作用についての説明図。
【図３】図１における電磁超音波受信機２の構成及び作用についての説明図。
【図４】本発明で用いる電磁超音波送信機単体の一般的な動作特性についての説明図であり、（ａ）は超音波制御装置３が電磁超音波送信機１Ａ（又は１Ｂ）のコイル１２に供給する交流電流を制御することにより、この電磁超音波送信機から発生させる電磁超音波について、０°〜３６０°の位相角の範囲の正弦波形を示した説明図、（ｂ）は送信機１Ａ（又は１Ｂ）からの電磁超音波の送信方向を示す説明図。
【図５】図４（ａ）における０°、９０°、１８０°、２７０°の各位相角を送信制御開始点とした場合に、送信機１Ａ（又は１Ｂ）のＲ側及びＬ側に伝播する電磁超音波の波形を示した説明図。
【図６】送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角９０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＡのＲ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形。
【図７】図６と対になる説明図であって、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角９０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＢのＬ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形。
【図８】図６の場合と同様に、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角９０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＡのＲ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形。
【図９】図８と対になる説明図であって、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角９０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＢのＬ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形。
【図１０】送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角２７０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＡのＲ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形。
【図１１】図１０と対になる説明図であって、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角２７０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＢのＬ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形。
【図１２】図１０の場合と同様に、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角２７０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＡのＲ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形。
【図１３】図１２と対になる説明図であって、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角９０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＢのＬ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形。
【図１４】図６〜図１３の制御内容の概略をまとめて示した図表。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は本発明の実施形態に係る配管減肉検査装置の説明図であり、（ａ）は配管周りの斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
【００１７】
図１（ａ）において、検査対象である配管Ｍの表面に複数台の第１の電磁超音波送信機１Ａ、第２の電磁超音波送信機１Ｂ、及び電磁超音波受信機２が配置されている。この送信機１Ａ，１Ｂは組を形成しており、配管Ｍの軸方向に所定の距離Ｌ1だけ相互にずれた状態で配置されている。そして、この送信機１Ａ，１Ｂは、図１（ｂ）に示すように、配管Ｍの周方向へ９０°間隔で４組が配置されており、また、各組の送信機１Ａ，１Ｂ同士の間に４台の電磁超音波受信機２が配置されている。
【００１８】
送信機１Ａ，１Ｂは、後述する重畳波形の性質により、右方向にのみ送信波Ｗ1を、あるいは左方向にのみ送信波Ｗ3を送信できるようになっている。そして、電磁超音波受信機２は、右側の減肉部Ｆ1からの反射エコーＷ2、あるいは左側の減肉部Ｆ2からの反射エコーＷ4を受信できるようになっている。したがって、このような構成によれば、電磁超音波受信機２の受信した信号が、右側からの反射エコーＷ2であるのか、あるいは左側からの反射エコーＷ4であるのかについて直ちに識別することが可能である。
【００１９】
なお、本実施形態では電磁超音波受信機２の軸方向上の位置は第１の電磁超音波送信機１Ａと同じ位置になっているが、第２の電磁超音波送信機１Ｂと同じ位置にすることもできる。
【００２０】
これら電磁超音波送信機１Ａ，１Ｂ及び電磁超音波受信機２の送信制御及び受信制御は超音波制御装置３により行われるようになっており、この超音波制御装置３の制御により得られたデータは、コンピュータ等により構成されるデータ解析装置４に送られて解析されるようになっている。
【００２１】
図２は、図１における電磁超音波送信機１Ａ（又は１Ｂ）の構成及び作用についての説明図である（これらの構成及び作用は周知のものである。）。電磁超音波送信機１Ａは、配管表面に近い側がＮ極、遠い側がＳ極に磁化された永久磁石１１を有しており、この永久磁石１１にコイル１２が巻回されている。超音波制御装置３は、このコイル１２の両端間に交流電圧を印加して交流電流を流すことができるようになっている。
【００２２】
配管表面には、永久磁石１１の影響により符号１４の矢印方向で示す磁束が分布しているが、コイル１２に交流電流１３が流れると磁束１４の分布が変化しようとするので、この変化を妨げる方向に渦電流１５が配管表面に流れる。すると、磁束１４と渦電流１５の向きは直交しているので、フレミングの左手の法則により配管Ｍの周方向には符号１６で示す矢印方向にローレンツ力が発生する。そして、交流電流１３の向きが反対になると、渦電流１５の向きも反対になり、したがってローレンツ力１６の向きも反対になる。このように周方向の向きが逐次変化するローレンツ力１６によって、伝播方向が配管Ｍの軸方向となる電磁超音波（ガイド波）が発生する。
【００２３】
ここで、電磁超音波送信機１Ａ，１Ｂが送信する電磁超音波の周波数について説明すると、この周波数は一定以下の低周波数である。例えば、配管Ｍの肉厚を１０mmとして考えてみると、電磁超音波の周波数を例えば５MHzの高周波数にした場合には、電磁超音波の波長は０．６mmとなって肉厚よりも短くなってしまう。そのため、この場合には、発生した電磁超音波は通常の横波超音波として配管Ｍの肉厚方向にしか伝播しないことになる。
【００２４】
一方、電磁超音波の周波数を例えば５０kHzの低周波数にした場合には、電磁超音波の波長は６０mmとなって肉厚よりも長くなる。したがって、この場合には、発生した電磁超音波は肉厚方向には伝播せず、軸方向に伝播するガイド波となる。これらのことから、電磁超音波の周波数は、一般には数十kHz〜数百kHzの範囲になると考えられる。
【００２５】
なお、本発明では、このように電磁超音波送信機１Ａ，１Ｂが送信する電磁超音波の周波数は低周波数とならざるを得ないので、圧電素子を用いた超音波探触子（特許文献１）のようには高い解像度を得ることができず、検査対象の配管に対して微小な疵やき裂等を精度良く検出することが期待できない。それ故、本発明では、検出しようとする欠陥部分を減肉部に限定することとしている。
【００２６】
図３は、図１における電磁超音波受信機２の構成及び作用についての説明図である（これらの構成及び作用は周知のものである。）。この電磁超音波受信機２は、図２で説明した電磁超音波送信機１Ａ（又は１Ｂ）と略同様の構成を有するものであり、その作用も電磁超音波送信機１Ａの場合の逆プロセスとなる。
【００２７】
すなわち、電磁超音波受信機２は、配管表面に近い側がＮ極、遠い側がＳ極に磁化された永久磁石２１を有しており、この永久磁石２１にコイル２２が巻回されている。超音波制御装置３は、このコイル２２の両端間に発生する起電圧Ｖを検出できるようになっている。
【００２８】
配管表面付近の肉厚部には、永久磁石２１の影響により符号２３の矢印方向で示す磁束が分布している。この状態で、電磁超音波送信機１Ａ，１Ｂから送信された電磁超音波の反射エコーが到達すると、この到達した反射エコーに基づくローレンツ力２４により、配管表面に渦電流２５が発生する（フレミングの右手の法則）。そして、この渦電流２５の発生により、コイル２２の内部を通過する鎖交磁束が発生するので、コイル２２にはこの磁束変化を抑制する誘導電流２６が流れ、コイル２２の両端間にはファラデーの法則に基づき起電圧Ｖが誘起される。超音波制御装置３は、この誘起された起電圧Ｖの検出に基づき反射エコーの波形を検出することができる。
【００２９】
次に、本発明で用いる電磁超音波送信機単体の一般的な動作特性を図４及び図５を参照しつつ説明する。
【００３０】
図４（ａ）は、超音波制御装置３が電磁超音波送信機１Ａ（又は１Ｂ）のコイル１２に供給する交流電流を制御することにより、この電磁超音波送信機から発生させる電磁超音波について、０°〜３６０°の位相角の範囲の正弦波形を示した説明図である。本明細書では、この超音波波形における０°、１８０°、３６０°等を「ゼロクロス点」と呼び、９０°、２７０°等を「ピーク点」と呼ぶことにする。
【００３１】
そして、本発明では、超音波制御装置３が電磁超音波送信機１Ａ（又は１Ｂ）に対して、ゼロクロス点又はピーク点を送信制御開始点として電流（又は電圧）制御を行うが、送信制御開始点以降は矢印方向で示した「位相角増大方向」へ向けて電流制御を行うようになっている。
【００３２】
このような超音波制御装置３の電磁超音波送信機１Ａ（又は１Ｂ）に対する電流制御により、図４（ｂ）に示すように、電磁超音波送信機１Ａ（又は１Ｂ）は、自身の配置位置を基準として左右両方向へ電磁超音波（ガイド波）を送信することになる。なお、以降の説明では、図４（ｂ）に示すように、電磁超音波送信機１Ａ（又は１Ｂ）の右方向を「Ｒ側」（一方の軸方向）と呼び、左方向を「Ｌ側」（他方の軸方向）と呼ぶことにする。
【００３３】
図５は、図４（ａ）における０°、９０°、１８０°、２７０°の各位相角を送信制御開始点とした場合に、電磁超音波送信機１Ａ（又は１Ｂ）のＲ側及びＬ側に伝播する電磁超音波の波形を示した説明図である。なお、図５（及び以降の図６〜図１３も含む）においては、超音波波形中に送信機１Ａ（又は１Ｂ）も図示しているが、これは理解を容易にするために配管Ｍの軸方向（左右方向）上のみの位置を明らかにしたものである（したがって、上下方向については正しい送信機位置を示すものではない。）。
【００３４】
図５（ａ）は、送信機１Ａ（又は１Ｂ）の送信制御開始点を０°としたものであるが、送信機１Ａ（又は１Ｂ）のＲ側には図４（ａ）と同様の超音波波形が現れ、送信機１Ａ（又は１Ｂ）のＬ側にはＲ側の波形と対称な超音波波形が現れる。
【００３５】
図５（ｂ）は、送信機１Ａ（又は１Ｂ）の送信制御開始点を９０°としたものであるが、送信機１Ａ（又は１Ｂ）のＲ側には図４（ａ）の位相角９０°の右側部分と同様の超音波波形が現れ、送信機１Ａ（又は１Ｂ）のＬ側にはＲ側の波形と対称な超音波波形が現れる。
【００３６】
図５（ｃ）は、送信機１Ａ（又は１Ｂ）の送信制御開始点を１８０°としたものであるが、送信機１Ａ（又は１Ｂ）のＲ側には図４（ａ）の位相角１８０°の右側部分と同様の超音波波形が現れ、送信機１Ａ（又は１Ｂ）のＬ側にはＲ側の波形と対称な超音波波形が現れる。
【００３７】
図５（ｄ）は、送信機１Ａ（又は１Ｂ）の送信制御開始点を２７０°としたものであるが、送信機１Ａ（又は１Ｂ）のＲ側には図４（ａ）の位相角２７０°の右側部分と同様の超音波波形が現れ、送信機１Ａ（又は１Ｂ）のＬ側にはＲ側の波形と対称な超音波波形が現れる。
【００３８】
次に、上述したような一般的動作特性を有する第１の電磁超音波送信機１Ａ及び第２の電磁超音波送信機１Ｂを、配管Ｍの軸方向へ互いに所定距離Ｌ1だけずらして配置した状態で行う送信制御につき説明する。
【００３９】
図６は、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角９０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＡのＲ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形である。
【００４０】
図６（ａ）に示すように、送信機１Ａは図４（ａ）の位相角０°を送信制御開始点（ゼロクロス点）としているので、送信機１ＡのＲ側及びＬ側には図５（ａ）と同様の超音波波形が現れる。
【００４１】
また、図６（ｂ）に示すように、送信機１Ｂは、送信機１Ａよりも位相角９０°分だけＲ側にずれた位置で、図４（ａ）の位相角９０°（送信機１Ａよりも９０°遅れ）を送信制御開始点（プラス側ピーク点）としているので、送信機１ＢのＲ側及びＬ側には図５（ｂ）と同様の超音波波形が現れる。つまり、送信機１Ｂには、送信機１Ａの位置のＲ側方向で送信機１Ａと同じ超音波波形が現れ、一方、送信機１Ａの位置のＬ側方向で送信機１Ａの逆波形が現れる。
【００４２】
したがって、図６（ｃ）に示すように、図６（ａ），（ｂ）の波形を重畳した重畳波形は、送信機１ＡのＬ側では相殺されて現れず、送信機１ＡのＲ側にのみ強めあって現れる。つまり、送信機１Ａ，１Ｂに対して上記のような送信制御を行うことにより、送信機１Ａの配置位置を基準として、Ｒ側のみの軸方向に向かう電磁超音波を送信することが可能になる。
【００４３】
図７は、図６と対になる説明図であって、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角９０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＢのＬ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形である。
【００４４】
図７（ａ）に示すように、送信機１Ａは図４（ａ）の位相角９０°を送信制御開始点（プラス側ピーク点）としているので、送信機１ＡのＲ側及びＬ側には図５（ｂ）と同様の超音波波形が現れる。
【００４５】
また、図７（ｂ）に示すように、送信機１Ｂは、送信機１Ａよりも位相角９０°分だけＲ側にずれた位置で、図４（ａ）の位相角０°（送信機１Ａよりも９０°進み）を送信制御開始点（ゼロクロス点）としているので、送信機１ＢのＲ側及びＬ側には図５（ａ）と同様の超音波波形が現れる。つまり、送信機１ＢのＬ側方向では送信機１Ａと同じ超音波波形が現れ、一方、送信機１ＢのＲ側方向では送信機１Ａの逆波形が現れる。
【００４６】
したがって、図７（ｃ）に示すように、図７（ａ），（ｂ）の波形を重畳した重畳波形は、送信機１ＢのＲ側では相殺されて現れず、送信機１ＢのＬ側にのみ強めあって現れる。つまり、送信機１Ａ，１Ｂに対して上記のような送信制御を行うことにより、送信機１Ｂの配置位置を基準として、Ｌ側のみの軸方向に向かう電磁超音波を送信することが可能になる。
【００４７】
ここで、図６（ｃ）と図７（ｃ）とを比較してみれば明らかなように、前者では送信機１ＡのＲ側にのみ電磁超音波が送信され、後者では送信機１ＢのＬ側にのみ電磁超音波が送信されている。そして、本実施形態では図１（ａ）に示されているように、電磁超音波受信機２の軸方向上の位置は送信機１Ａと同じ位置になっている。したがって、電磁超音波受信機２が、図６（ｃ）の送信波に対応する減肉部からの反射エコーを受信する場合は問題がないが、図７（ｃ）の送信波に対応する減肉部からの反射エコーを受信する場合は距離Ｌ1分のズレを考慮した距離補正を行った上で減肉部の位置を演算する必要がある（以降の図８〜図１３においても同様である。）。
【００４８】
図８は、図６の場合と同様に、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角９０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＡのＲ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形である。
【００４９】
図８（ａ）に示すように、送信機１Ａは図４（ａ）の位相角１８０°を送信制御開始点（ゼロクロス点）としているので、送信機１ＡのＲ側及びＬ側には図５（ｃ）と同様の超音波波形が現れる。
【００５０】
また、図８（ｂ）に示すように、送信機１Ｂは、送信機１Ａよりも位相角９０°分だけＲ側にずれた位置で、図４（ａ）の位相角２７０°（送信機１Ａよりも９０°遅れ）を送信制御開始点（マイナス側ピーク点）としているので、送信機１ＢのＲ側及びＬ側には図５（ｄ）と同様の超音波波形が現れる。つまり、送信機１Ｂには、送信機１Ａの位置のＲ側方向で送信機１Ａと同じ超音波波形が現れ、一方、送信機１Ａの位置のＬ側方向で送信機１Ａの逆波形が現れる。
【００５１】
したがって、図８（ｃ）に示すように、図８（ａ），（ｂ）の波形を重畳した重畳波形は、送信機１ＡのＬ側では相殺されて現れず、送信機１ＡのＲ側にのみ強めあって現れる。つまり、送信機１Ａ，１Ｂに対して上記のような送信制御を行うことにより、送信機１Ａの配置位置を基準として、Ｒ側のみの軸方向に向かう電磁超音波を送信することが可能になる。
【００５２】
図９は、図８と対になる説明図であって、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角９０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＢのＬ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形である。
【００５３】
図９（ａ）に示すように、送信機１Ａは図４（ａ）の位相角２７０°を送信制御開始点（マイナス側ピーク点）としているので、送信機１ＡのＲ側及びＬ側には図５（ｄ）と同様の超音波波形が現れる。
【００５４】
また、図９（ｂ）に示すように、送信機１Ｂは、送信機１Ａよりも位相角９０°分だけＲ側にずれた位置で、図４（ａ）の位相角１８０°（送信機１Ａよりも９０°進み）を送信制御開始点（ゼロクロス点）としているので、送信機１ＢのＲ側及びＬ側には図５（ｃ）と同様の超音波波形が現れる。つまり、送信機１ＢのＬ側方向では送信機１Ａと同じ超音波波形が現れ、一方、送信機１ＢのＲ側方向では送信機１Ａの逆波形が現れる。
【００５５】
したがって、図９（ｃ）に示すように、図９（ａ），（ｂ）の波形を重畳した重畳波形は、送信機１ＢのＲ側では相殺されて現れず、送信機１ＢのＬ側にのみ強めあって現れる。つまり、送信機１Ａ，１Ｂに対して上記のような送信制御を行うことにより、送信機１Ｂの配置位置を基準として、Ｌ側のみの軸方向に向かう電磁超音波を送信することが可能になる。
【００５６】
図１０は、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角２７０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＡのＲ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形である。
【００５７】
図１０（ａ）に示すように、送信機１Ａは図４（ａ）の位相角０°を送信制御開始点（ゼロクロス点）としているので、送信機１ＡのＲ側及びＬ側には図５（ａ）と同様の超音波波形が現れる。
【００５８】
また、図１０（ｂ）に示すように、送信機１Ｂは、送信機１Ａよりも位相角２７０°分だけＲ側にずれた位置で、図４（ａ）の位相角２７０°（送信機１Ａよりも２７０°遅れ）を送信制御開始点（マイナス側ピーク点）としているので、送信機１ＢのＲ側及びＬ側には図５（ｄ）と同様の超音波波形が現れる。つまり、送信機１Ｂには、送信機１Ａの位置のＲ側方向で送信機１Ａと同じ超音波波形が現れ、一方、送信機１Ａの位置のＬ側方向で送信機１Ａの逆波形が現れる。
【００５９】
したがって、図１０（ｃ）に示すように、図１０（ａ），（ｂ）の波形を重畳した重畳波形は、送信機１ＡのＬ側では相殺されて現れず、送信機１ＡのＲ側にのみ強めあって現れる。つまり、送信機１Ａ，１Ｂに対して上記のような送信制御を行うことにより、送信機１Ａの配置位置を基準として、Ｒ側のみの軸方向に向かう電磁超音波を送信することが可能になる。
【００６０】
図１１は、図１０と対になる説明図であって、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角２７０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＢのＬ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形である。
【００６１】
図１１（ａ）に示すように、送信機１Ａは図４（ａ）の位相角２７０°を送信制御開始点（マイナス側ピーク点）としているので、送信機１ＡのＲ側及びＬ側には図５（ｄ）と同様の超音波波形が現れる。
【００６２】
また、図１１（ｂ）に示すように、送信機１Ｂは、送信機１Ａよりも位相角２７０°分だけＲ側にずれた位置で、図４（ａ）の位相角０°（送信機１Ａよりも２７０°進み）を送信制御開始点（ゼロクロス点）としているので、送信機１ＢのＲ側及びＬ側には図５（ａ）と同様の超音波波形が現れる。つまり、送信機１ＢのＬ側方向では送信機１Ａと同じ超音波波形が現れ、一方、送信機１ＢのＲ側方向では送信機１Ａの逆波形が現れる。
【００６３】
したがって、図１１（ｃ）に示すように、図１１（ａ），（ｂ）の波形を重畳した重畳波形は、送信機１ＢのＲ側では相殺されて現れず、送信機１ＢのＬ側にのみ強めあって現れる。つまり、送信機１Ａ，１Ｂに対して上記のような送信制御を行うことにより、送信機１Ｂの配置位置を基準として、Ｌ側のみの軸方向に向かう電磁超音波を送信することが可能になる。
【００６４】
図１２は、図１０の場合と同様に、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角２７０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＡのＲ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形である。
【００６５】
図１２（ａ）に示すように、送信機１Ａは図４（ａ）の位相角１８０°を送信制御開始点（ゼロクロス点）としているので、送信機１ＡのＲ側には図５（ｃ）と同様の超音波波形が現れる。
【００６６】
また、図１２（ｂ）に示すように、送信機１Ｂは、送信機１Ａよりも位相角２７０°分だけＲ側にずれた位置で、図４（ａ）の位相角９０°（９０°を４５０°と考えれば送信機１Ａよりも２７０°遅れ）を送信制御開始点（プラス側ピーク点）としているので、送信機１ＢのＲ側及びＬ側には図５（ｂ）と同様の超音波波形が現れる。つまり、送信機１Ｂには、送信機１Ａの位置のＲ側方向で送信機１Ａと同じ超音波波形が現れ、一方、送信機１Ａの位置のＬ側方向で送信機１Ａの逆波形が現れる。
【００６７】
したがって、図１２（ｃ）に示すように、図１２（ａ），（ｂ）の波形を重畳した重畳波形は、送信機１ＡのＬ側では相殺されて現れず、送信機１ＡのＲ側にのみ強めあって現れる。つまり、送信機１Ａ，１Ｂに対して上記のような送信制御を行うことにより、送信機１Ａの配置位置を基準として、Ｒ側のみの軸方向に向かう電磁超音波を送信することが可能になる。
【００６８】
図１３は、図１２と対になる説明図であって、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角９０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＢのＬ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形である。
【００６９】
図１３（ａ）に示すように、送信機１Ａは図４（ａ）の位相角９０°（４５０°）を送信制御開始点（プラス側ピーク点）としているので、送信機１ＡのＲ側には図５（ｂ）と同様の超音波波形が現れる。
【００７０】
また、図１３（ｂ）に示すように、送信機１Ｂは、送信機１Ａよりも位相角２７０°分だけＲ側にずれた位置で、図４（ａ）の位相角１８０°（送信機１Ａよりも２７０°進み）を送信制御開始点（マイナス側ピーク点）としているので、送信機１ＢのＲ側及びＬ側には図５（ｃ）と同様の超音波波形が現れる。つまり、送信機１ＢのＬ側方向では送信機１Ａと同じ超音波波形が現れ、一方、送信機１ＢのＲ側方向では送信機１Ａの逆波形が現れる。
【００７１】
したがって、図１３（ｃ）に示すように、図１３（ａ），（ｂ）の波形を重畳した重畳波形は、送信機１ＢのＲ側では相殺されて現れず、送信機１ＢのＬ側にのみ強めあって現れる。つまり、送信機１Ａ，１Ｂに対して上記のような送信制御を行うことにより、送信機１Ｂの配置位置を基準として、Ｌ側のみの軸方向に向かう電磁超音波を送信することが可能になる。
【００７２】
図１４は、上述した図６〜図１３の制御内容の概略をまとめて示した図表であり、（ａ）は図６〜図９についての図表、（ｂ）は図１０〜図１３についての図表である。
【００７３】
ところで、上述した図６乃至図１３の説明では、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、位相角９０°分又は位相角２７０°分の距離としている。しかし、これは理解を容易にするため及び図示の都合上、位相角の範囲を超音波波形の１周期分以内に限定したものである。実際には、この距離Ｌ1は、[９０＋３６０*ｎ]°又は[２７０＋３６０*ｎ]°の位相角（ｎはゼロ又は正の整数）に対応する距離となる。
【００７４】
つまり、図２の説明において述べたように、電磁超音波の1周期の波長が例えば６０mmであったとすると、位相角９０°分の距離は１５mm、位相角２７０°分の距離は４５mmという短いものになるので、送信機１Ａ，１Ｂを同一軸方向に配置できなくなることがある（送信機の大きさにもよるが）。それ故、実際には、この距離Ｌ1を、９０°に３６０°の整数倍を加えた位相角、又は２７０°に３６０°の整数倍を加えた位相角に、適宜調整する必要がある。
【００７５】
なお、図１に示したように、本実施形態では、４組の送信機１Ａ，１Ｂが配管Ｍの周方向へ９０°間隔で配置され、各組の送信機１Ａ，１Ｂ同士の間に４台の電磁超音波受信機２が配置された構成としたが、これら送信機１Ａ，１Ｂの組数及び受信機２の台数は適宜変更可能である。
【００７６】
また、本実施形態では、受信機２の軸方向上の位置を送信機１Ａと同じにし、重畳波形が送信機１ＢのＬ側にのみ現れる場合に距離補正を行う構成としているが、受信機２の軸方向上の位置を送信機１Ｂと同じにし、重畳波形が送信機１ＡのＲ側にのみ現れる場合に距離補正を行う構成としてもよい。
【００７７】
以上説明したように、本発明では、２つの電磁超音波送信機１Ａ，１Ｂを、電磁超音波波形の９０°又は２７０°の位相角に対応する距離だけ軸方向へ相互にずらして配管Ｍの表面に配置し、電磁超音波送信機１Ａからの電磁超音波を、超音波波形のゼロクロス点又はピーク点を送信制御開始点として位相角増大方向へ向けて超音波波形を変化させながら送信を行わせると共に、電磁超音波送信機１Ｂからの電磁超音波を、第１の電磁超音波送信機１Ａの送信制御開始点から９０°又は２７０°の位相角だけずらしたピーク点又はゼロクロス点を送信制御開始点として位相角増大方向へ向けて超音波波形を変化させながら送信を行わせることにより、２つの電磁超音波送信機１Ａ，１Ｂの電磁超音波の重畳波形が、いずれか一方の電磁超音波送信機の配置位置を基準として、１方向のみの軸方向に向かう波形となるようにしている。
【００７８】
したがって、本発明によれば、２台の送信機を組み合わせることにより、送信機単体ではその両側に超音波が送信されてしまうという厄介な性質を解消することができ、配管長さの如何にかかわらず配管全長について効率的な配管減肉検査を行うことが可能になる。
【符号の説明】
【００７９】
Ｍ：配管、１Ａ：第１の電磁超音波送信機、１Ｂ：第２の電磁超音波送信機、１１：永久磁石、１２：コイル、１３：交流電流、１４：磁束、１５：渦電流、１６：ローレンツ力、２：電磁超音波受信機、２１：永久磁石、２２：コイル、２３：磁束、２４：ローレンツ力、２５：渦電流、２６：誘導電流、３：超音波制御装置、４：データ解析装置、Ｆ1，Ｆ2：減肉部、Ｗ1，Ｗ3：送信波、Ｗ2，Ｗ4：反射エコー、Ｌ1：送信機１Ａ，１Ｂ間の距離。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁超音波を用いた配管減肉検査方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種プラントにおいて敷設されている配管には、敷設後ある程度の期間が経過すると、経年劣化により腐食が著しく進行した個所すなわち減肉部がしばしば発生する。したがって、保守作業員は定期又は不定期に実施されるメンテナンス作業において、このような配管減肉部の発生の有無、及び発生した場合にはその発生個所が何処であるかを検査しなければならない。
【０００３】
この検査は、ガイド波と呼ばれる配管軸方向に伝播する超音波を発生させ、減肉部から反射されて戻ってくる反射エコーを解析することにより行われる。ここで、従来技術の一つとして、超音波発生手段に圧電素子を有する超音波探触子を用いたものがある（例えば、特許文献１）。
【０００４】
しかし、圧電素子を有する超音波探触子を超音波発生手段として用いる場合には、カプラント（接触媒質）を介して超音波探触子を配管表面に接触させた状態で取り付けなければならず、また、配管表面に塗装が施されている場合には塗膜をグラインダ等で除去した後に超音波探触子の取付を行わなければならない。すなわち、特許文献１に係る従来技術を採用した場合、配管表面に対する超音波探触子の取付作業に多大な労力及び時間を費やさざるを得ないことになる。
【０００５】
そのため、最近では、電磁超音波を配管材料の軸方向に伝播させることにより、配管内の減肉部の有無を発生させる手法も次第に多く採用されつつある（例えば、特許文献２）。この手法で用いられる電磁超音波送信機は、ローレンツ力を利用して配管材料に電磁超音波を発生させるので、配管表面上に非接触の状態で配置することが可能である。したがって、特許文献１に係る従来技術のように取付作業に多大な労力及び時間を費やすことを回避することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−６４５４０号公報
【特許文献２】特開２００８−７６２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２に係る電磁超音波送信機は、電磁超音波がこの電磁超音波送信機を中心として配管の左右両方向（軸方向）に伝播されてしまうという厄介な性質を有している（この点については同公報には詳しい説明がなされていない。）。そのため、電磁超音波受信機が減肉部からの反射エコー信号を受信した場合、この反射エコー信号が左右いずれの方向からのものであるかを判別するのが困難となり、減肉部の個所を特定できないことがあった。
【０００８】
例えば、電磁超音波送信機及び電磁超音波受信機による減肉部検出可能距離を片側で最大６ｍと仮定すると、配管長さが１２ｍ以内であれば、配管の一端側に送信機及び受信機を取り付けて超音波送信・受信動作を行った後に、配管の他端側に送信機及び受信機を再び取り付けて超音波送信・受信動作を行うようにすれば、ほぼ配管全長について配管減肉検査を実施することができる。
【０００９】
しかし、配管長さが１２ｍを超えるような場合は、送信機及び受信機を配管の一端側と他端側の間の中間領域にも取り付けなければならないが、この場合、受信機が減肉部からの反射エコー信号を受信したとしても、この反射エコー信号が左右いずれの方向から反射されたものであるかを正確且つ迅速に識別するのが困難となる。
【００１０】
結局、特許文献２に係る電磁超音波送信機を用いた場合、検査可能な配管長さは実質的には一定以下に制限され、一定長さを超える配管の中間領域については別の手法（例えば、特許文献１に係る超音波探触子を用いる手法等）を採用しなければならず、充分な作業効率を得ることができない結果となっていた。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電磁超音波送信機から配管材料の軸方向に向けて送信される電磁超音波が一方向のみとなるように制御することにより、配管長さの如何にかかわらず配管全長について効率的な検査が可能な電磁超音波を用いた配管減肉検査方法及び装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための手段として、本発明に係る配管減肉検査方法は、配管材料の軸方向に電磁超音波を伝播させることにより配管内の減肉部の有無を検査する、電磁超音波を用いた配管減肉検査方法において、前記配管材料の一方及び他方の双方の軸方向へ電磁超音波を送信する第１及び第２の２つの電磁超音波送信機を、電磁超音波波形の[９０＋３６０*ｎ]°又は[２７０＋３６０*ｎ]°の位相角（ｎはゼロ又は正の整数）に対応する距離だけ軸方向へ相互にずらして配管表面に配置し、前記第１の電磁超音波送信機からの電磁超音波を、超音波波形のゼロクロス点又はピーク点を送信制御開始点として位相角増大方向へ向けて超音波波形を変化させながら送信を行わせると共に、前記第２の電磁超音波送信機からの電磁超音波を、前記第１の電磁超音波送信機の送信制御開始点から９０°又は２７０°の位相角だけずらしたピーク点又はゼロクロス点を送信制御開始点として位相角増大方向へ向けて超音波波形を変化させながら送信を行わせることにより、前記第１及び第２の２つの電磁超音波送信機の電磁超音波の重畳波形が、いずれか一方の電磁超音波送信機の配置位置を基準として、１方向のみの軸方向に向かう波形となるようにした、ことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る配管減肉検査装置は、配管材料の軸方向に電磁超音波を伝播させることにより配管内の減肉部の有無を検査する、電磁超音波を用いた配管減肉検査装置において、前記配管の表面に配置されており、超音波波形のゼロクロス点又はピーク点を送信制御開始点として、位相角増大方向へ向けて超音波波形を変化させながら、前記配管材料の一方及び他方の双方の軸方向へ電磁超音波を送信する第１の電磁超音波送信機と、電磁超音波波形の[９０＋３６０*ｎ]°又は[２７０＋３６０*ｎ]°の位相角（ｎはゼロ又は正の整数）に対応する距離だけ前記第１の電磁超音波送信機から軸方向へずらした配管表面上の位置に配置され、前記第１の電磁超音波送信機の送信制御開始点から９０°又は２７０°の位相角だけずらしたピーク点又はゼロクロス点を送信制御開始点として、位相角増大方向へ向けて超音波波形を変化させながら、前記配管材料の一方及び他方の双方の軸方向へ電磁超音波を送信する第２の電磁超音波送信機と、を備え、前記第１及び第２の２つの電磁超音波送信機の電磁超音波の重畳波形が、いずれか一方の電磁超音波送信機の配置位置を基準として、１方向のみの軸方向に向かう波形となるようにした、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電磁超音波送信機から配管材料の軸方向に向けて送信される電磁超音波が一方向のみとなるように制御することができ、したがって、配管長さの如何にかかわらず配管全長について効率的な減肉検査が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る配管減肉検査装置の説明図であり、（ａ）は配管周りの斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図。
【図２】図１における電磁超音波送信機１Ａ（又は１Ｂ）の構成及び作用についての説明図。
【図３】図１における電磁超音波受信機２の構成及び作用についての説明図。
【図４】本発明で用いる電磁超音波送信機単体の一般的な動作特性についての説明図であり、（ａ）は超音波制御装置３が電磁超音波送信機１Ａ（又は１Ｂ）のコイル１２に供給する交流電流を制御することにより、この電磁超音波送信機から発生させる電磁超音波について、０°〜３６０°の位相角の範囲の正弦波形を示した説明図、（ｂ）は送信機１Ａ（又は１Ｂ）からの電磁超音波の送信方向を示す説明図。
【図５】図４（ａ）における０°、９０°、１８０°、２７０°の各位相角を送信制御開始点とした場合に、送信機１Ａ（又は１Ｂ）のＲ側及びＬ側に伝播する電磁超音波の波形を示した説明図。
【図６】送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角９０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＡのＲ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形。
【図７】図６と対になる説明図であって、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角９０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＢのＬ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形。
【図８】図６の場合と同様に、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角９０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＡのＲ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形。
【図９】図８と対になる説明図であって、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角９０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＢのＬ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形。
【図１０】送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角２７０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＡのＲ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形。
【図１１】図１０と対になる説明図であって、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角２７０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＢのＬ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形。
【図１２】図１０の場合と同様に、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角２７０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＡのＲ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形。
【図１３】図１２と対になる説明図であって、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角９０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＢのＬ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形。
【図１４】図６〜図１３の制御内容の概略をまとめて示した図表。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は本発明の実施形態に係る配管減肉検査装置の説明図であり、（ａ）は配管周りの斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
【００１７】
図１（ａ）において、検査対象である配管Ｍの表面に複数台の第１の電磁超音波送信機１Ａ、第２の電磁超音波送信機１Ｂ、及び電磁超音波受信機２が配置されている。この送信機１Ａ，１Ｂは組を形成しており、配管Ｍの軸方向に所定の距離Ｌ1だけ相互にずれた状態で配置されている。そして、この送信機１Ａ，１Ｂは、図１（ｂ）に示すように、配管Ｍの周方向へ９０°間隔で４組が配置されており、また、各組の送信機１Ａ，１Ｂ同士の間に４台の電磁超音波受信機２が配置されている。
【００１８】
送信機１Ａ，１Ｂは、後述する重畳波形の性質により、右方向にのみ送信波Ｗ1を、あるいは左方向にのみ送信波Ｗ3を送信できるようになっている。そして、電磁超音波受信機２は、右側の減肉部Ｆ1からの反射エコーＷ2、あるいは左側の減肉部Ｆ2からの反射エコーＷ4を受信できるようになっている。したがって、このような構成によれば、電磁超音波受信機２の受信した信号が、右側からの反射エコーＷ2であるのか、あるいは左側からの反射エコーＷ4であるのかについて直ちに識別することが可能である。
【００１９】
なお、本実施形態では電磁超音波受信機２の軸方向上の位置は第１の電磁超音波送信機１Ａと同じ位置になっているが、第２の電磁超音波送信機１Ｂと同じ位置にすることもできる。
【００２０】
これら電磁超音波送信機１Ａ，１Ｂ及び電磁超音波受信機２の送信制御及び受信制御は超音波制御装置３により行われるようになっており、この超音波制御装置３の制御により得られたデータは、コンピュータ等により構成されるデータ解析装置４に送られて解析されるようになっている。
【００２１】
図２は、図１における電磁超音波送信機１Ａ（又は１Ｂ）の構成及び作用についての説明図である（これらの構成及び作用は周知のものである。）。電磁超音波送信機１Ａは、配管表面に近い側がＮ極、遠い側がＳ極に磁化された永久磁石１１を有しており、この永久磁石１１にコイル１２が巻回されている。超音波制御装置３は、このコイル１２の両端間に交流電圧を印加して交流電流を流すことができるようになっている。
【００２２】
配管表面には、永久磁石１１の影響により符号１４の矢印方向で示す磁束が分布しているが、コイル１２に交流電流１３が流れると磁束１４の分布が変化しようとするので、この変化を妨げる方向に渦電流１５が配管表面に流れる。すると、磁束１４と渦電流１５の向きは直交しているので、フレミングの左手の法則により配管Ｍの周方向には符号１６で示す矢印方向にローレンツ力が発生する。そして、交流電流１３の向きが反対になると、渦電流１５の向きも反対になり、したがってローレンツ力１６の向きも反対になる。このように周方向の向きが逐次変化するローレンツ力１６によって、伝播方向が配管Ｍの軸方向となる電磁超音波（ガイド波）が発生する。
【００２３】
ここで、電磁超音波送信機１Ａ，１Ｂが送信する電磁超音波の周波数について説明すると、この周波数は一定以下の低周波数である。例えば、配管Ｍの肉厚を１０mmとして考えてみると、電磁超音波の周波数を例えば５MHzの高周波数にした場合には、電磁超音波の波長は０．６mmとなって肉厚よりも短くなってしまう。そのため、この場合には、発生した電磁超音波は通常の横波超音波として配管Ｍの肉厚方向にしか伝播しないことになる。
【００２４】
一方、電磁超音波の周波数を例えば５０kHzの低周波数にした場合には、電磁超音波の波長は６０mmとなって肉厚よりも長くなる。したがって、この場合には、発生した電磁超音波は肉厚方向には伝播せず、軸方向に伝播するガイド波となる。これらのことから、電磁超音波の周波数は、一般には数十kHz〜数百kHzの範囲になると考えられる。
【００２５】
なお、本発明では、このように電磁超音波送信機１Ａ，１Ｂが送信する電磁超音波の周波数は低周波数とならざるを得ないので、圧電素子を用いた超音波探触子（特許文献１）のようには高い解像度を得ることができず、検査対象の配管に対して微小な疵やき裂等を精度良く検出することが期待できない。それ故、本発明では、検出しようとする欠陥部分を減肉部に限定することとしている。
【００２６】
図３は、図１における電磁超音波受信機２の構成及び作用についての説明図である（これらの構成及び作用は周知のものである。）。この電磁超音波受信機２は、図２で説明した電磁超音波送信機１Ａ（又は１Ｂ）と略同様の構成を有するものであり、その作用も電磁超音波送信機１Ａの場合の逆プロセスとなる。
【００２７】
すなわち、電磁超音波受信機２は、配管表面に近い側がＮ極、遠い側がＳ極に磁化された永久磁石２１を有しており、この永久磁石２１にコイル２２が巻回されている。超音波制御装置３は、このコイル２２の両端間に発生する起電圧Ｖを検出できるようになっている。
【００２８】
配管表面付近の肉厚部には、永久磁石２１の影響により符号２３の矢印方向で示す磁束が分布している。この状態で、電磁超音波送信機１Ａ，１Ｂから送信された電磁超音波の反射エコーが到達すると、この到達した反射エコーに基づくローレンツ力２４により、配管表面に渦電流２５が発生する（フレミングの右手の法則）。そして、この渦電流２５の発生により、コイル２２の内部を通過する鎖交磁束が発生するので、コイル２２にはこの磁束変化を抑制する誘導電流２６が流れ、コイル２２の両端間にはファラデーの法則に基づき起電圧Ｖが誘起される。超音波制御装置３は、この誘起された起電圧Ｖの検出に基づき反射エコーの波形を検出することができる。
【００２９】
次に、本発明で用いる電磁超音波送信機単体の一般的な動作特性を図４及び図５を参照しつつ説明する。
【００３０】
図４（ａ）は、超音波制御装置３が電磁超音波送信機１Ａ（又は１Ｂ）のコイル１２に供給する交流電流を制御することにより、この電磁超音波送信機から発生させる電磁超音波について、０°〜３６０°の位相角の範囲の正弦波形を示した説明図である。本明細書では、この超音波波形における０°、１８０°、３６０°等を「ゼロクロス点」と呼び、９０°、２７０°等を「ピーク点」と呼ぶことにする。
【００３１】
そして、本発明では、超音波制御装置３が電磁超音波送信機１Ａ（又は１Ｂ）に対して、ゼロクロス点又はピーク点を送信制御開始点として電流（又は電圧）制御を行うが、送信制御開始点以降は矢印方向で示した「位相角増大方向」へ向けて電流制御を行うようになっている。
【００３２】
このような超音波制御装置３の電磁超音波送信機１Ａ（又は１Ｂ）に対する電流制御により、図４（ｂ）に示すように、電磁超音波送信機１Ａ（又は１Ｂ）は、自身の配置位置を基準として左右両方向へ電磁超音波（ガイド波）を送信することになる。なお、以降の説明では、図４（ｂ）に示すように、電磁超音波送信機１Ａ（又は１Ｂ）の右方向を「Ｒ側」（一方の軸方向）と呼び、左方向を「Ｌ側」（他方の軸方向）と呼ぶことにする。
【００３３】
図５は、図４（ａ）における０°、９０°、１８０°、２７０°の各位相角を送信制御開始点とした場合に、電磁超音波送信機１Ａ（又は１Ｂ）のＲ側及びＬ側に伝播する電磁超音波の波形を示した説明図である。なお、図５（及び以降の図６〜図１３も含む）においては、超音波波形中に送信機１Ａ（又は１Ｂ）も図示しているが、これは理解を容易にするために配管Ｍの軸方向（左右方向）上のみの位置を明らかにしたものである（したがって、上下方向については正しい送信機位置を示すものではない。）。
【００３４】
図５（ａ）は、送信機１Ａ（又は１Ｂ）の送信制御開始点を０°としたものであるが、送信機１Ａ（又は１Ｂ）のＲ側には図４（ａ）と同様の超音波波形が現れ、送信機１Ａ（又は１Ｂ）のＬ側にはＲ側の波形と対称な超音波波形が現れる。
【００３５】
図５（ｂ）は、送信機１Ａ（又は１Ｂ）の送信制御開始点を９０°としたものであるが、送信機１Ａ（又は１Ｂ）のＲ側には図４（ａ）の位相角９０°の右側部分と同様の超音波波形が現れ、送信機１Ａ（又は１Ｂ）のＬ側にはＲ側の波形と対称な超音波波形が現れる。
【００３６】
図５（ｃ）は、送信機１Ａ（又は１Ｂ）の送信制御開始点を１８０°としたものであるが、送信機１Ａ（又は１Ｂ）のＲ側には図４（ａ）の位相角１８０°の右側部分と同様の超音波波形が現れ、送信機１Ａ（又は１Ｂ）のＬ側にはＲ側の波形と対称な超音波波形が現れる。
【００３７】
図５（ｄ）は、送信機１Ａ（又は１Ｂ）の送信制御開始点を２７０°としたものであるが、送信機１Ａ（又は１Ｂ）のＲ側には図４（ａ）の位相角２７０°の右側部分と同様の超音波波形が現れ、送信機１Ａ（又は１Ｂ）のＬ側にはＲ側の波形と対称な超音波波形が現れる。
【００３８】
次に、上述したような一般的動作特性を有する第１の電磁超音波送信機１Ａ及び第２の電磁超音波送信機１Ｂを、配管Ｍの軸方向へ互いに所定距離Ｌ1だけずらして配置した状態で行う送信制御につき説明する。
【００３９】
図６は、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角９０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＡのＲ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形である。
【００４０】
図６（ａ）に示すように、送信機１Ａは図４（ａ）の位相角０°を送信制御開始点（ゼロクロス点）としているので、送信機１ＡのＲ側及びＬ側には図５（ａ）と同様の超音波波形が現れる。
【００４１】
また、図６（ｂ）に示すように、送信機１Ｂは、送信機１Ａよりも位相角９０°分だけＲ側にずれた位置で、図４（ａ）の位相角９０°（送信機１Ａよりも９０°遅れ）を送信制御開始点（プラス側ピーク点）としているので、送信機１ＢのＲ側及びＬ側には図５（ｂ）と同様の超音波波形が現れる。つまり、送信機１Ｂには、送信機１Ａの位置のＲ側方向で送信機１Ａと同じ超音波波形が現れ、一方、送信機１Ａの位置のＬ側方向で送信機１Ａの逆波形が現れる。
【００４２】
したがって、図６（ｃ）に示すように、図６（ａ），（ｂ）の波形を重畳した重畳波形は、送信機１ＡのＬ側では相殺されて現れず、送信機１ＡのＲ側にのみ強めあって現れる。つまり、送信機１Ａ，１Ｂに対して上記のような送信制御を行うことにより、送信機１Ａの配置位置を基準として、Ｒ側のみの軸方向に向かう電磁超音波を送信することが可能になる。
【００４３】
図７は、図６と対になる説明図であって、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角９０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＢのＬ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形である。
【００４４】
図７（ａ）に示すように、送信機１Ａは図４（ａ）の位相角９０°を送信制御開始点（プラス側ピーク点）としているので、送信機１ＡのＲ側及びＬ側には図５（ｂ）と同様の超音波波形が現れる。
【００４５】
また、図７（ｂ）に示すように、送信機１Ｂは、送信機１Ａよりも位相角９０°分だけＲ側にずれた位置で、図４（ａ）の位相角０°（送信機１Ａよりも９０°進み）を送信制御開始点（ゼロクロス点）としているので、送信機１ＢのＲ側及びＬ側には図５（ａ）と同様の超音波波形が現れる。つまり、送信機１ＢのＬ側方向では送信機１Ａと同じ超音波波形が現れ、一方、送信機１ＢのＲ側方向では送信機１Ａの逆波形が現れる。
【００４６】
したがって、図７（ｃ）に示すように、図７（ａ），（ｂ）の波形を重畳した重畳波形は、送信機１ＢのＲ側では相殺されて現れず、送信機１ＢのＬ側にのみ強めあって現れる。つまり、送信機１Ａ，１Ｂに対して上記のような送信制御を行うことにより、送信機１Ｂの配置位置を基準として、Ｌ側のみの軸方向に向かう電磁超音波を送信することが可能になる。
【００４７】
ここで、図６（ｃ）と図７（ｃ）とを比較してみれば明らかなように、前者では送信機１ＡのＲ側にのみ電磁超音波が送信され、後者では送信機１ＢのＬ側にのみ電磁超音波が送信されている。そして、本実施形態では図１（ａ）に示されているように、電磁超音波受信機２の軸方向上の位置は送信機１Ａと同じ位置になっている。したがって、電磁超音波受信機２が、図６（ｃ）の送信波に対応する減肉部からの反射エコーを受信する場合は問題がないが、図７（ｃ）の送信波に対応する減肉部からの反射エコーを受信する場合は距離Ｌ1分のズレを考慮した距離補正を行った上で減肉部の位置を演算する必要がある（以降の図８〜図１３においても同様である。）。
【００４８】
図８は、図６の場合と同様に、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角９０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＡのＲ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形である。
【００４９】
図８（ａ）に示すように、送信機１Ａは図４（ａ）の位相角１８０°を送信制御開始点（ゼロクロス点）としているので、送信機１ＡのＲ側及びＬ側には図５（ｃ）と同様の超音波波形が現れる。
【００５０】
また、図８（ｂ）に示すように、送信機１Ｂは、送信機１Ａよりも位相角９０°分だけＲ側にずれた位置で、図４（ａ）の位相角２７０°（送信機１Ａよりも９０°遅れ）を送信制御開始点（マイナス側ピーク点）としているので、送信機１ＢのＲ側及びＬ側には図５（ｄ）と同様の超音波波形が現れる。つまり、送信機１Ｂには、送信機１Ａの位置のＲ側方向で送信機１Ａと同じ超音波波形が現れ、一方、送信機１Ａの位置のＬ側方向で送信機１Ａの逆波形が現れる。
【００５１】
したがって、図８（ｃ）に示すように、図８（ａ），（ｂ）の波形を重畳した重畳波形は、送信機１ＡのＬ側では相殺されて現れず、送信機１ＡのＲ側にのみ強めあって現れる。つまり、送信機１Ａ，１Ｂに対して上記のような送信制御を行うことにより、送信機１Ａの配置位置を基準として、Ｒ側のみの軸方向に向かう電磁超音波を送信することが可能になる。
【００５２】
図９は、図８と対になる説明図であって、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角９０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＢのＬ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形である。
【００５３】
図９（ａ）に示すように、送信機１Ａは図４（ａ）の位相角２７０°を送信制御開始点（マイナス側ピーク点）としているので、送信機１ＡのＲ側及びＬ側には図５（ｄ）と同様の超音波波形が現れる。
【００５４】
また、図９（ｂ）に示すように、送信機１Ｂは、送信機１Ａよりも位相角９０°分だけＲ側にずれた位置で、図４（ａ）の位相角１８０°（送信機１Ａよりも９０°進み）を送信制御開始点（ゼロクロス点）としているので、送信機１ＢのＲ側及びＬ側には図５（ｃ）と同様の超音波波形が現れる。つまり、送信機１ＢのＬ側方向では送信機１Ａと同じ超音波波形が現れ、一方、送信機１ＢのＲ側方向では送信機１Ａの逆波形が現れる。
【００５５】
したがって、図９（ｃ）に示すように、図９（ａ），（ｂ）の波形を重畳した重畳波形は、送信機１ＢのＲ側では相殺されて現れず、送信機１ＢのＬ側にのみ強めあって現れる。つまり、送信機１Ａ，１Ｂに対して上記のような送信制御を行うことにより、送信機１Ｂの配置位置を基準として、Ｌ側のみの軸方向に向かう電磁超音波を送信することが可能になる。
【００５６】
図１０は、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角２７０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＡのＲ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形である。
【００５７】
図１０（ａ）に示すように、送信機１Ａは図４（ａ）の位相角０°を送信制御開始点（ゼロクロス点）としているので、送信機１ＡのＲ側及びＬ側には図５（ａ）と同様の超音波波形が現れる。
【００５８】
また、図１０（ｂ）に示すように、送信機１Ｂは、送信機１Ａよりも位相角２７０°分だけＲ側にずれた位置で、図４（ａ）の位相角２７０°（送信機１Ａよりも２７０°遅れ）を送信制御開始点（マイナス側ピーク点）としているので、送信機１ＢのＲ側及びＬ側には図５（ｄ）と同様の超音波波形が現れる。つまり、送信機１Ｂには、送信機１Ａの位置のＲ側方向で送信機１Ａと同じ超音波波形が現れ、一方、送信機１Ａの位置のＬ側方向で送信機１Ａの逆波形が現れる。
【００５９】
したがって、図１０（ｃ）に示すように、図１０（ａ），（ｂ）の波形を重畳した重畳波形は、送信機１ＡのＬ側では相殺されて現れず、送信機１ＡのＲ側にのみ強めあって現れる。つまり、送信機１Ａ，１Ｂに対して上記のような送信制御を行うことにより、送信機１Ａの配置位置を基準として、Ｒ側のみの軸方向に向かう電磁超音波を送信することが可能になる。
【００６０】
図１１は、図１０と対になる説明図であって、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角２７０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＢのＬ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形である。
【００６１】
図１１（ａ）に示すように、送信機１Ａは図４（ａ）の位相角２７０°を送信制御開始点（マイナス側ピーク点）としているので、送信機１ＡのＲ側及びＬ側には図５（ｄ）と同様の超音波波形が現れる。
【００６２】
また、図１１（ｂ）に示すように、送信機１Ｂは、送信機１Ａよりも位相角２７０°分だけＲ側にずれた位置で、図４（ａ）の位相角０°（送信機１Ａよりも２７０°進み）を送信制御開始点（ゼロクロス点）としているので、送信機１ＢのＲ側及びＬ側には図５（ａ）と同様の超音波波形が現れる。つまり、送信機１ＢのＬ側方向では送信機１Ａと同じ超音波波形が現れ、一方、送信機１ＢのＲ側方向では送信機１Ａの逆波形が現れる。
【００６３】
したがって、図１１（ｃ）に示すように、図１１（ａ），（ｂ）の波形を重畳した重畳波形は、送信機１ＢのＲ側では相殺されて現れず、送信機１ＢのＬ側にのみ強めあって現れる。つまり、送信機１Ａ，１Ｂに対して上記のような送信制御を行うことにより、送信機１Ｂの配置位置を基準として、Ｌ側のみの軸方向に向かう電磁超音波を送信することが可能になる。
【００６４】
図１２は、図１０の場合と同様に、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角２７０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＡのＲ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形である。
【００６５】
図１２（ａ）に示すように、送信機１Ａは図４（ａ）の位相角１８０°を送信制御開始点（ゼロクロス点）としているので、送信機１ＡのＲ側には図５（ｃ）と同様の超音波波形が現れる。
【００６６】
また、図１２（ｂ）に示すように、送信機１Ｂは、送信機１Ａよりも位相角２７０°分だけＲ側にずれた位置で、図４（ａ）の位相角９０°（９０°を４５０°と考えれば送信機１Ａよりも２７０°遅れ）を送信制御開始点（プラス側ピーク点）としているので、送信機１ＢのＲ側及びＬ側には図５（ｂ）と同様の超音波波形が現れる。つまり、送信機１Ｂには、送信機１Ａの位置のＲ側方向で送信機１Ａと同じ超音波波形が現れ、一方、送信機１Ａの位置のＬ側方向で送信機１Ａの逆波形が現れる。
【００６７】
したがって、図１２（ｃ）に示すように、図１２（ａ），（ｂ）の波形を重畳した重畳波形は、送信機１ＡのＬ側では相殺されて現れず、送信機１ＡのＲ側にのみ強めあって現れる。つまり、送信機１Ａ，１Ｂに対して上記のような送信制御を行うことにより、送信機１Ａの配置位置を基準として、Ｒ側のみの軸方向に向かう電磁超音波を送信することが可能になる。
【００６８】
図１３は、図１２と対になる説明図であって、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、超音波波形における位相角９０°分の距離とし、送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形が送信機１ＢのＬ側にのみ向かう波形とする場合の説明図であり、（ａ）は送信機１Ａの超音波波形、（ｂ）は送信機１Ｂの超音波波形、（ｃ）は送信機１Ａ，１Ｂの重畳波形である。
【００６９】
図１３（ａ）に示すように、送信機１Ａは図４（ａ）の位相角９０°（４５０°）を送信制御開始点（プラス側ピーク点）としているので、送信機１ＡのＲ側には図５（ｂ）と同様の超音波波形が現れる。
【００７０】
また、図１３（ｂ）に示すように、送信機１Ｂは、送信機１Ａよりも位相角２７０°分だけＲ側にずれた位置で、図４（ａ）の位相角１８０°（送信機１Ａよりも２７０°進み）を送信制御開始点（マイナス側ピーク点）としているので、送信機１ＢのＲ側及びＬ側には図５（ｃ）と同様の超音波波形が現れる。つまり、送信機１ＢのＬ側方向では送信機１Ａと同じ超音波波形が現れ、一方、送信機１ＢのＲ側方向では送信機１Ａの逆波形が現れる。
【００７１】
したがって、図１３（ｃ）に示すように、図１３（ａ），（ｂ）の波形を重畳した重畳波形は、送信機１ＢのＲ側では相殺されて現れず、送信機１ＢのＬ側にのみ強めあって現れる。つまり、送信機１Ａ，１Ｂに対して上記のような送信制御を行うことにより、送信機１Ｂの配置位置を基準として、Ｌ側のみの軸方向に向かう電磁超音波を送信することが可能になる。
【００７２】
図１４は、上述した図６〜図１３の制御内容の概略をまとめて示した図表であり、（ａ）は図６〜図９についての図表、（ｂ）は図１０〜図１３についての図表である。
【００７３】
ところで、上述した図６乃至図１３の説明では、送信機１Ａ，１Ｂ間の軸方向上の距離Ｌ1を、位相角９０°分又は位相角２７０°分の距離としている。しかし、これは理解を容易にするため及び図示の都合上、位相角の範囲を超音波波形の１周期分以内に限定したものである。実際には、この距離Ｌ1は、[９０＋３６０*ｎ]°又は[２７０＋３６０*ｎ]°の位相角（ｎはゼロ又は正の整数）に対応する距離となる。
【００７４】
つまり、図２の説明において述べたように、電磁超音波の1周期の波長が例えば６０mmであったとすると、位相角９０°分の距離は１５mm、位相角２７０°分の距離は４５mmという短いものになるので、送信機１Ａ，１Ｂを同一軸方向に配置できなくなることがある（送信機の大きさにもよるが）。それ故、実際には、この距離Ｌ1を、９０°に３６０°の整数倍を加えた位相角、又は２７０°に３６０°の整数倍を加えた位相角に、適宜調整する必要がある。
【００７５】
なお、図１に示したように、本実施形態では、４組の送信機１Ａ，１Ｂが配管Ｍの周方向へ９０°間隔で配置され、各組の送信機１Ａ，１Ｂ同士の間に４台の電磁超音波受信機２が配置された構成としたが、これら送信機１Ａ，１Ｂの組数及び受信機２の台数は適宜変更可能である。
【００７６】
また、本実施形態では、受信機２の軸方向上の位置を送信機１Ａと同じにし、重畳波形が送信機１ＢのＬ側にのみ現れる場合に距離補正を行う構成としているが、受信機２の軸方向上の位置を送信機１Ｂと同じにし、重畳波形が送信機１ＡのＲ側にのみ現れる場合に距離補正を行う構成としてもよい。
【００７７】
以上説明したように、本発明では、２つの電磁超音波送信機１Ａ，１Ｂを、電磁超音波波形の９０°又は２７０°の位相角に対応する距離だけ軸方向へ相互にずらして配管Ｍの表面に配置し、電磁超音波送信機１Ａからの電磁超音波を、超音波波形のゼロクロス点又はピーク点を送信制御開始点として位相角増大方向へ向けて超音波波形を変化させながら送信を行わせると共に、電磁超音波送信機１Ｂからの電磁超音波を、第１の電磁超音波送信機１Ａの送信制御開始点から９０°又は２７０°の位相角だけずらしたピーク点又はゼロクロス点を送信制御開始点として位相角増大方向へ向けて超音波波形を変化させながら送信を行わせることにより、２つの電磁超音波送信機１Ａ，１Ｂの電磁超音波の重畳波形が、いずれか一方の電磁超音波送信機の配置位置を基準として、１方向のみの軸方向に向かう波形となるようにしている。
【００７８】
したがって、本発明によれば、２台の送信機を組み合わせることにより、送信機単体ではその両側に超音波が送信されてしまうという厄介な性質を解消することができ、配管長さの如何にかかわらず配管全長について効率的な配管減肉検査を行うことが可能になる。
【符号の説明】
【００７９】
Ｍ：配管、１Ａ：第１の電磁超音波送信機、１Ｂ：第２の電磁超音波送信機、１１：永久磁石、１２：コイル、１３：交流電流、１４：磁束、１５：渦電流、１６：ローレンツ力、２：電磁超音波受信機、２１：永久磁石、２２：コイル、２３：磁束、２４：ローレンツ力、２５：渦電流、２６：誘導電流、３：超音波制御装置、４：データ解析装置、Ｆ1，Ｆ2：減肉部、Ｗ1，Ｗ3：送信波、Ｗ2，Ｗ4：反射エコー、Ｌ1：送信機１Ａ，１Ｂ間の距離。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管材料の軸方向に電磁超音波を伝播させることにより配管内の減肉部の有無を検査する、電磁超音波を用いた配管減肉検査方法において、
前記配管材料の一方及び他方の双方の軸方向へ電磁超音波を送信する第１及び第２の２つの電磁超音波送信機を、電磁超音波波形の[９０＋３６０*ｎ]°又は[２７０＋３６０*ｎ]°の位相角（ｎはゼロ又は正の整数）に対応する距離だけ軸方向へ相互にずらして配管表面に配置し、
前記第１の電磁超音波送信機からの電磁超音波を、超音波波形のゼロクロス点又はピーク点を送信制御開始点として位相角増大方向へ向けて超音波波形を変化させながら送信を行わせると共に、前記第２の電磁超音波送信機からの電磁超音波を、前記第１の電磁超音波送信機の送信制御開始点から９０°又は２７０°の位相角だけずらしたピーク点又はゼロクロス点を送信制御開始点として位相角増大方向へ向けて超音波波形を変化させながら送信を行わせることにより、
前記第１及び第２の２つの電磁超音波送信機の電磁超音波の重畳波形が、いずれか一方の電磁超音波送信機の配置位置を基準として、１方向のみの軸方向に向かう波形となるようにした、
ことを特徴とする電磁超音波を用いた配管減肉検査方法。
【請求項２】
前記第１の電磁超音波送信機の送信制御開始点をゼロクロス点にすると共に、前記第２の電磁超音波送信機の送信制御開始点を該ゼロクロス点よりも９０°又は２７０°だけ遅れたピーク点とした場合には、前記重畳波形が、第１の電磁超音波送信機の配置位置を基準として一方の軸方向に向かう波形となり、
前記第１の電磁超音波送信機の送信制御開始点をピーク点にすると共に、前記第２の電磁超音波送信機の送信制御開始点を該ピーク点よりも９０°又は２７０°だけ進んだゼロクロス点とした場合には、前記重畳波形が、第２の電磁超音波送信機の配置位置を基準として他方の軸方向に向かう波形となる、
ことを特徴とする請求項１記載の電磁超音波を用いた配管減肉検査方法。
【請求項３】
配管材料の軸方向に電磁超音波を伝播させることにより配管内の減肉部の有無を検査する、電磁超音波を用いた配管減肉検査装置において、
前記配管の表面に配置されており、超音波波形のゼロクロス点又はピーク点を送信制御開始点として、位相角増大方向へ向けて超音波波形を変化させながら、前記配管材料の一方及び他方の双方の軸方向へ電磁超音波を送信する第１の電磁超音波送信機と、
電磁超音波波形の[９０＋３６０*ｎ]°又は[２７０＋３６０*ｎ]°の位相角（ｎはゼロ又は正の整数）に対応する距離だけ前記第１の電磁超音波送信機から軸方向へずらした配管表面上の位置に配置され、前記第１の電磁超音波送信機の送信制御開始点から９０°又は２７０°の位相角だけずらしたピーク点又はゼロクロス点を送信制御開始点として、位相角増大方向へ向けて超音波波形を変化させながら、前記配管材料の一方及び他方の双方の軸方向へ電磁超音波を送信する第２の電磁超音波送信機と、
を備え、前記第１及び第２の２つの電磁超音波送信機の電磁超音波の重畳波形が、いずれか一方の電磁超音波送信機の配置位置を基準として、１方向のみの軸方向に向かう波形となるようにした、
ことを特徴とする電磁超音波を用いた配管減肉検査装置。
【請求項４】
前記第１の電磁超音波送信機の送信制御開始点をゼロクロス点にすると共に、前記第２の電磁超音波送信機の送信制御開始点を該ゼロクロス点よりも９０°又は２７０°だけ遅れたピーク点とした場合には、前記重畳波形が、第１の電磁超音波送信機の配置位置を基準として一方の軸方向に向かう波形となり、
前記第１の電磁超音波送信機の送信制御開始点をピーク点にすると共に、前記第２の電磁超音波送信機の送信制御開始点を該ピーク点よりも９０°又は２７０°だけ進んだゼロクロス点とした場合には、前記重畳波形が、第２の電磁超音波送信機の配置位置を基準として他方の軸方向に向かう波形となる、
ことを特徴とする請求項３記載の電磁超音波を用いた配管減肉検査装置。
【請求項１】
配管材料の軸方向に電磁超音波を伝播させることにより配管内の減肉部の有無を検査する、電磁超音波を用いた配管減肉検査方法において、
前記配管材料の一方及び他方の双方の軸方向へ電磁超音波を送信する第１及び第２の２つの電磁超音波送信機を、電磁超音波波形の[９０＋３６０*ｎ]°又は[２７０＋３６０*ｎ]°の位相角（ｎはゼロ又は正の整数）に対応する距離だけ軸方向へ相互にずらして配管表面に配置し、
前記第１の電磁超音波送信機からの電磁超音波を、超音波波形のゼロクロス点又はピーク点を送信制御開始点として位相角増大方向へ向けて超音波波形を変化させながら送信を行わせると共に、前記第２の電磁超音波送信機からの電磁超音波を、前記第１の電磁超音波送信機の送信制御開始点から９０°又は２７０°の位相角だけずらしたピーク点又はゼロクロス点を送信制御開始点として位相角増大方向へ向けて超音波波形を変化させながら送信を行わせることにより、
前記第１及び第２の２つの電磁超音波送信機の電磁超音波の重畳波形が、いずれか一方の電磁超音波送信機の配置位置を基準として、１方向のみの軸方向に向かう波形となるようにした、
ことを特徴とする電磁超音波を用いた配管減肉検査方法。
【請求項２】
前記第１の電磁超音波送信機の送信制御開始点をゼロクロス点にすると共に、前記第２の電磁超音波送信機の送信制御開始点を該ゼロクロス点よりも９０°又は２７０°だけ遅れたピーク点とした場合には、前記重畳波形が、第１の電磁超音波送信機の配置位置を基準として一方の軸方向に向かう波形となり、
前記第１の電磁超音波送信機の送信制御開始点をピーク点にすると共に、前記第２の電磁超音波送信機の送信制御開始点を該ピーク点よりも９０°又は２７０°だけ進んだゼロクロス点とした場合には、前記重畳波形が、第２の電磁超音波送信機の配置位置を基準として他方の軸方向に向かう波形となる、
ことを特徴とする請求項１記載の電磁超音波を用いた配管減肉検査方法。
【請求項３】
配管材料の軸方向に電磁超音波を伝播させることにより配管内の減肉部の有無を検査する、電磁超音波を用いた配管減肉検査装置において、
前記配管の表面に配置されており、超音波波形のゼロクロス点又はピーク点を送信制御開始点として、位相角増大方向へ向けて超音波波形を変化させながら、前記配管材料の一方及び他方の双方の軸方向へ電磁超音波を送信する第１の電磁超音波送信機と、
電磁超音波波形の[９０＋３６０*ｎ]°又は[２７０＋３６０*ｎ]°の位相角（ｎはゼロ又は正の整数）に対応する距離だけ前記第１の電磁超音波送信機から軸方向へずらした配管表面上の位置に配置され、前記第１の電磁超音波送信機の送信制御開始点から９０°又は２７０°の位相角だけずらしたピーク点又はゼロクロス点を送信制御開始点として、位相角増大方向へ向けて超音波波形を変化させながら、前記配管材料の一方及び他方の双方の軸方向へ電磁超音波を送信する第２の電磁超音波送信機と、
を備え、前記第１及び第２の２つの電磁超音波送信機の電磁超音波の重畳波形が、いずれか一方の電磁超音波送信機の配置位置を基準として、１方向のみの軸方向に向かう波形となるようにした、
ことを特徴とする電磁超音波を用いた配管減肉検査装置。
【請求項４】
前記第１の電磁超音波送信機の送信制御開始点をゼロクロス点にすると共に、前記第２の電磁超音波送信機の送信制御開始点を該ゼロクロス点よりも９０°又は２７０°だけ遅れたピーク点とした場合には、前記重畳波形が、第１の電磁超音波送信機の配置位置を基準として一方の軸方向に向かう波形となり、
前記第１の電磁超音波送信機の送信制御開始点をピーク点にすると共に、前記第２の電磁超音波送信機の送信制御開始点を該ピーク点よりも９０°又は２７０°だけ進んだゼロクロス点とした場合には、前記重畳波形が、第２の電磁超音波送信機の配置位置を基準として他方の軸方向に向かう波形となる、
ことを特徴とする請求項３記載の電磁超音波を用いた配管減肉検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−７５４９９（Ｐ２０１１−７５４９９Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２９６３８（Ｐ２００９−２２９６３８）
【出願日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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