非破壊探傷方法とその装置
【課題】構造物や設備の操業や稼動を止めることなく、比較的低コストで、広範囲に一度に１０数ｍ以上の範囲の計測を迅速に行い、且つ、精度の良い亀裂の評価結果を提供する。
【解決手段】測定対象物１０４の測定される長さ方向（Ｘ方向）の被測定区間１０４Ａを挟んで発振センサ１２０と受信センサ１２４とを該測定対象物１０４の厚みＴ部分に取付け、縦波Ｐの波長λｐが該測定対象物１０４の幅Ｗよりも短くなるように、ガイド波１０２の単一の周波数信号の周波数Ｆを決定して出力させ、該出力された単一の周波数信号を位相変換して擬似ランダム信号とし前記縦波Ｐと横波Ｓとからなる発信波を発信し、前記被測定区間１０４Ａを伝播してきた該縦波Ｐと横波Ｓの合成波であるガイド波１０２を受信センサ１２０で受信波として受信し、前記擬似ランダム信号と該受信波に従う信号との相関を取ることにより、該被測定区間１０４Ａの亀裂１０４Ｂを評価する。
【解決手段】測定対象物１０４の測定される長さ方向（Ｘ方向）の被測定区間１０４Ａを挟んで発振センサ１２０と受信センサ１２４とを該測定対象物１０４の厚みＴ部分に取付け、縦波Ｐの波長λｐが該測定対象物１０４の幅Ｗよりも短くなるように、ガイド波１０２の単一の周波数信号の周波数Ｆを決定して出力させ、該出力された単一の周波数信号を位相変換して擬似ランダム信号とし前記縦波Ｐと横波Ｓとからなる発信波を発信し、前記被測定区間１０４Ａを伝播してきた該縦波Ｐと横波Ｓの合成波であるガイド波１０２を受信センサ１２０で受信波として受信し、前記擬似ランダム信号と該受信波に従う信号との相関を取ることにより、該被測定区間１０４Ａの亀裂１０４Ｂを評価する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振センサより発信された縦波と横波とで合成されて、測定対象物の表面付近で観測されるガイド波を受信センサで受信して、測定対象物の亀裂を非破壊で探傷する非破壊探傷方法に係り、特に、測定対象物（鋼材やコンクリート構造体）の亀裂を一度に広範囲に測定することを可能にする非破壊探傷方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車工場や製鉄所などで使われる天井クレーン（ガーダークレーンと称する）や橋梁の梁、レール等の大きな構造体などが倒壊等した場合には、著しい被害を引き起こす恐れがある。そのため、倒壊等の原因となる鋼材やコンクリートの亀裂を非破壊探傷技術で調査、亀裂を評価することは極めて重要なこととなっている。
【０００３】
非破壊探傷技術のうちで超音波を用いた最も一般的なものは、投射したパルス波が亀裂の箇所で反射された際の反射波を把握するＵＴ法（超音波探傷法）である。しかし、ＵＴ法は調査範囲が数１０ｃｍ程度と狭いため、長さ１０数ｍ以上の構造体の亀裂を調査するには時間がかかっていた。更に、鋼材表面の塗装を研磨して除去し、静かな状況で調査をする必要があるため、例えば、ガーダークレーンのクレーンガーダ１０４上で作業を行う際にはガーダークレーンの稼動を止めたり（図２１参照）、橋梁上の交通を遮断したりして騒音を低減するなどが必要であった。なお、例えば、製鉄所の溶鉱炉の近傍で稼動するガーダークレーンを検査するためには、溶鉱炉の炉の温度を下げて作業ができる環境とした後に調査を行い、そのあと再度炉を高温に戻すこととなる。このため、調査をするだけで長期間を必要とすると共に、莫大な費用のロスを生じることとなる。
【０００４】
上記のパルス波を用いる方法に対して、ガイド波が構造体の表面を遠距離伝播する性質を利用した手法が提案されている。特許文献１では複数の正弦波のバースト波を用いており、特許文献２ではＦＭ波（複数の周波数を含む連続波）によるパルス圧縮法を用いてＳ／Ｎ比を向上させて遠距離を伝播させる方法について述べられている。
【０００５】
なお、超音波を使わずに、ひずみゲージを利用して応力を測定して亀裂等の予測を行うことも可能である。これは、応力の測定したい箇所にひずみゲージを貼り付けて、応力の測定を行う方法である。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２４１３９７号公報
【特許文献２】特開２００７−１２１０９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１は亀裂の調査精度を得るために超音波の波長を短くし、狭い範囲での極小さな亀裂を調査するという観点から、従来のＵＴ法で問題となっていた前述の課題をなんら解決するものではなかった。
【０００８】
又、特許文献２では距離２１ｍという長距離での計測が行われているが、パルス圧縮法による「パワー増大効果」のみを利用して反射波の計測をしている。このため、測定結果においてＳ／Ｎ比は改善されるものの、適切な波長を利用していないために亀裂の十分な測定精度が得られず、亀裂の評価が不十分であった。
【０００９】
即ち、十分な測定精度を得ることを前提とした場合には、ＵＴ法の従来の課題であった、例えばガーダークレーンのクレーンガーダや橋梁の梁、レールなど、長さ１０数ｍ以上の構造や設備の探傷を調べるには作業者が立ち入り計測を行うために、これらの操業や稼動をある程度の時間に亘り止める必要があることを、特許文献１、２のいずれにおいてもなんら解決するものではなかった。
【００１０】
更に、ひずみゲージを貼付ける方法では、基本的に貼付けた箇所の応力を測定する「点での測定」であるので、被測定区間を連続して測定することはそもそも不可能であった。例え、亀裂の生じる箇所が特定できるとしても、その箇所は膨大となる可能性がある。即ち、ひずみゲージを多量に使用することとなれば、結果的には極めて高価なものとなるという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記の事情に鑑み、構造物や設備の操業や稼動を止めることなく、比較的低コストで、広範囲に一度に１０数ｍ以上の範囲の計測を迅速に行い、且つ、精度の良い結果を提供することを可能とする非破壊探傷方法及び非破壊探傷装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願の請求項１に係る発明は、発振センサより発信された縦波と横波とで合成されて、測定対象物の表面付近で観測されるガイド波を受信センサで受信して、測定対象物の亀裂を非破壊で探傷する非破壊探傷方法において、前記測定対象物の測定される長さ方向の被測定区間を挟んで前記発振センサと受信センサとを該測定対象物の厚み部分に取付け、前記縦波の波長が該測定対象物の幅よりも短くなるように、該ガイド波の単一の周波数信号の周波数を決定して出力させ、該出力された単一の周波数信号を位相変換して擬似ランダム信号とし前記縦波と横波とからなる発信波を前記発振センサから発信し、該発振センサから前記被測定区間を伝播してきた該縦波と横波との合成波であるガイド波を受信センサで受信波として受信し、前記擬似ランダム信号と該受信波に従う信号との相関を取ることにより、該被測定区間の亀裂を評価したものである。
【００１３】
本願の請求項２に係る発明は、前記擬似ランダム信号と前記受信波に従う信号との相関値に対して、予め求めた該相関値と前記亀裂の長さとの関係を用いて、前記被測定区間の亀裂の長さを求めることとしたものである。
【００１４】
又、本願の請求項３に係る発明は、前記発振センサと受信センサとが取付部材を介して前記測定対象物に取付られた際に、該取付部材の材質と厚みの少なくともいずれかを変更することで、前記発信波の周波数に対して整合するように前記受信センサの周波数特性を変更させたものである。
【００１５】
又、本願の請求項４に係る発明は、前記測定対象物が、ガーダークレーン、橋梁、レールを構成する一部であって、鋼製、あるいはコンクリート製であることとしたものである。
【００１６】
本願の請求項５に係る発明は、又、縦波と横波とを発信波として発信する発振センサと、該縦波と横波とから合成されて測定対象物の表面付近で観測されるガイド波を受信波として受信する受信センサと、該受信波に基づいて測定対象物の亀裂を解析する解析装置と、を有する非破壊探傷装置において、前記測定対象物の測定される長さ方向の被測定区間を挟んで前記発振センサと受信センサとが該測定対象物の厚み部分に取付けられて、前記縦波の波長が該測定対象物の幅よりも短くなるように、該単一の周波数信号の周波数を決定して出力可能な周波数発生器と、該周波数発生器から出力された該単一の周波数信号を、位相変換して擬似ランダム信号とする位相変換器と、該擬似ランダム信号と前記受信波に従う信号との相関を取ることにより、前記被測定区間の亀裂を評価する手段と、を備えることを特徴とする非破壊探傷装置を提供するものである。
【００１７】
又、本願の請求項６に係る発明は、前記周波数発生器が、更に、前記縦波の波長が該測定対象物と一体となって該測定対象物を支持する支持部材の幅と同一若しくはそれよりも長くなるように、前記単一の周波数を決定する周波数決定手段を備えたものである。
【００１８】
又、本願の請求項７に係る発明は、前記解析装置が、前記擬似ランダム信号と前記受信波に従う信号との相関値に対して、予め求めた該相関値と前記亀裂の長さとの関係を用いて、前記被測定区間の亀裂の長さを求める演算手段を備えたものである。
【００１９】
又、本願の請求項８に係る発明は、前記発振センサと受信センサとを前記測定対象物に取付けると共に、該測定対象物と該発振センサあるいは該受信センサとの間に介在する材質と厚みの少なくともいずれかを変更することで、前記発信波の周波数に対して整合するように前記受信センサの周波数特性を変更させることができる取付部材を備えたものである。
【００２０】
又、本願の請求項９に係る発明は、前記取付部材を、接着剤、粘土、高粘性ゲルあるいは磁石としたものである。
【００２１】
なお、ガイド波とは、物理的な境界により形成された導波路（限定された筋道の意）に沿って伝播する波動であり、実体波である縦波（Ｐ波）と横波（Ｓ波）が境界条件を満たすように部材（測定対象物）を伝播した結果、見かけ上得られる波をいう（‘非破壊計測のためのガイド波の基礎と展望’非破壊検査第５２巻１２号６５４頁、２００３年）。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、境界条件の一つである単一の周波数を、横波と共にガイド波を合成する縦波の波長が測定対象物の幅よりも短くなるようして決定していることから、亀裂の評価が容易でありながら、測定対象物による減衰の影響を低減し、遠距離での計測が可能となる。又、亀裂の評価に際しては、使用する周波数は単一であり、擬似ランダム信号と受信波に従う信号との相関が取られるので、高いＳ／Ｎ比で解析を行うことができ、且つ一度に広範囲（被測定区間全て）を測定することが可能である。又、被測定区間は発振センサと受信センサとの間にあり、亀裂の評価においては、基本的に透過波を用いているので、より高いＳ／Ｎ比を確保することができる。更に、上述した構成により、測定対象物に搭載あるいは接する構造物の動作状況にほとんど影響を受けることなく、亀裂の評価が可能である。
【００２３】
又、擬似ランダム信号と受信波に従う信号との相関値に対して、予め求めた相関値と亀裂の長さとの関係を用いた場合には、亀裂の評価、特に亀裂の長さを容易に求めることができる。
【００２４】
又、取付部材の材質と厚みの少なくともいずれかを変えた場合には、発信波の周波数に対して整合するように受信センサの周波数特性を変更させることができるので、測定現場において測定対象物に応じて臨機応変に最適な計測を行うことができる。
【００２５】
更に、縦波の波長が測定対象物と一体となって該測定対象物を支持する部材の幅（接合幅）と同一若しくはそれよりも長くなるように、単一の周波数を決定した場合には、測定対象物を一体で支持する支持部材が存在してもそれらの影響を受けることなく、高いＳ／Ｎ比で解析を行うことができる。
【００２６】
即ち、構造物や設備の探傷、例えば、ガーダークレーンのガーダや橋梁の梁、レールなど、測定対象物の長さが１０数ｍ以上ある場合にも、作業者が立ち入ることなく、又、操業や稼動を止めることなく簡単に一度に亀裂を把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態を詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明の第１実施形態に係る非破壊探傷装置を示す概略図、図２は主に周波数発生器から出力される波形の位相変換される様子を示す摸式図、図３はガイド波の伝播モデルの一例を示す摸式図、図４は測定対象物の幅に対して実体波の波長が整合していない場合の減衰を概念的に示す摸式図、図５は具体的に波長（単一の周波数）が異なる場合の相関値（音圧）の波形を示す図、図６は亀裂がある場合のガイド波の減衰を説明する概念図、図７は非破壊で探傷する方法のフロー図の一例を示す図、図８はクレーンガーダの斜視図、図９は発振センサと受信センサの取付位置等を示した模式図、図１０は発振センサと受信センサの取付位置を詳細に示した摸式図、図１１はクレーンガーダに取付けられているガセットプレートの接合幅の相関値（音圧）の振幅に対する影響を示す図、図１２はクレーンガーダの亀裂の有無による相関値（音圧）の波形の違いを示す図、図１３はクレーンガーダの亀裂の長さで相関値（音圧）の振幅が変化する様子を示す図、図１４は相関値（音圧）の変化と亀裂の長さとの関係をまとめた図、図１５は図１４の検証Ｂにおける相関値（音圧）の波形を示す図、である。
【００２９】
最初に、主に図１を用いて、本実施形態に係る非破壊探傷装置の全体構成について説明する。
【００３０】
非破壊探傷装置１００は、図１に示す如く、縦波Ｐと横波Ｓとを発信波として発信する発振センサ１２０と、縦波Ｐと横波Ｓとから合成されて測定対象物１０４の表面付近で観測されるガイド波１０２を受信波として受信する受信センサ１２４と、受信波に基づいて測定対象物１０４の亀裂１０４Ｂを解析する解析装置１３２と、を有する。そして、非破壊探傷装置１００は、測定対象物１０４の測定される長さＬ方向（Ｘ方向）の被測定区間１０４Ａを挟んで発振センサ１２０と受信センサ１２４とが測定対象物１０４の厚みＴ部分に取付けられて、縦波Ｐの波長λｐが測定対象物１０４の幅Ｗよりも短くなるように、単一の周波数信号の周波数Ｆを決定して出力可能な周波数発生器１１２と、周波数発生器１１２から出力された単一の周波数信号を、位相変換して擬似ランダム信号の一つであるＰＲＢＳ信号（後述）とする位相変換器１１４と、ＰＲＢＳ信号と受信波に従う信号との相関を取ることにより、被測定区間１０４Ａの亀裂１０４Ｂを評価する手段（解析装置１３２）と、を備える。
【００３１】
このため、発振センサ１２０より発信された縦波Ｐと横波Ｓとから合成されて、測定対象物１０４の表面付近で観測されるガイド波１０２を受信センサ１２４で受信波として受信して、測定対象物１０４の亀裂１０４Ｂを非破壊で探傷することができる。
【００３２】
以下に、各構成要素について詳細に説明する。
【００３３】
測定対象物１０４は、図１に示す如く、厚みＴと幅Ｗと長さＬとで規定可能な形状であり、例えば、その測定される長さＬ方向（測定方向、若しくはＸ方向とも称する）に厚みＴと幅Ｗよりも長い長さＬを有する直方体形状である。測定対象物１０４に発振センサ１２０と受信センサ１２４とが取り付けられた際には、基本的にはガイド波１０２の透過波を使用して、その間にある被測定区間１０４Ａに存在する亀裂１０４Ｂを探傷することとなる。このため、受信波の信号振幅は大きく、高いＳ／Ｎを確保することができる。
【００３４】
なお、測定対象物１０４には、例えば、溶接などによって、測定対象物１０４と一体となって測定対象物１０４を支持する支持部材１０８（図８、図１１参照）が取り付けてある場合がある。このときには、支持部材１０８の形状、即ち、接合幅（幅）ＧＷを考慮して、単一の周波数Ｆを決定することが好ましい。
【００３５】
周波数発生器１１２は、任意の周波数（単一の周波数Ｆ）の連続正弦波信号であるキャリア信号を単一の周波数信号としてデジタル出力することができる。又、周波数発生器１１２は、横波と共にガイド波１０２を合成する縦波Ｐの波長λｐが、測定対象物１０４の幅Ｗよりも短く、且つ、測定対象物１０４と一体となって測定対象物１０４を支持する支持部材１０８の接合幅（幅）ＧＷと同一若しくはそれよりも長くなるように、ガイド波１０２の単一の周波数Ｆを選択・決定する周波数決定手段を備えている。周波数決定手段は、例えば、ＣＰＵを備えた回路で構成することができる。
【００３６】
なお、本実施形態においては、縦波Ｐの波長λｐに対して支持部材１０８の接合幅（幅）ＧＷが十分に大きくないと縦波Ｐは伝播しないということから、周波数決定手段は、接合幅（幅）ＧＷが波長λｐの２倍、好ましくは波長λｐの１．５倍であっても、波長λｐが接合幅（幅）ＧＷと同一若しくはそれよりも長いと判断する。
【００３７】
位相変換器１１４は、周波数発生器１１２に接続されて、周波数発生器１１２から出力された単一の周波数Ｆのデジタル信号（単一の周波数信号）を、ＰＲＢＳ符号で位相変換し、擬似ランダム信号の１つであるＰＲＢＳ信号をＤＡ変換器１１６に出力する。なお、この出力は、解析装置１３２に対してもなされる。ここで、ＰＲＢＳ符号は、擬似ランダムバイナリシークエンス（Ｐｓｕｄｏ−Ｒａｎｄｏｍ Ｂｉｎａｒｙ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）符号のことであり、例えば、位相変換器１１４内のシフトレジスタとフィードバックによって生成される符号系列のうちその周期が最長になる系列であるＭ系列（最長系列；Ｍａｘｍａｌ−Ｌｅｎｇｔｈ Ｓｅｑｕｅｎｓｅｓ）を用いている。このため、ＰＲＢＳ符号は（２ｎ−１）例えばｎ＝１２のとき４０９５波数であり、排他性が極めて強い。従って、自己相関をとった場合においては、パルス圧縮技術の利点とあいまって、その相関値のピークは高く、Ｓ／Ｎ比が非常に高くなる。
【００３８】
具体的に、連続正弦波とＰＲＢＳ符号と位相変換された結果であるＰＲＢＳ信号との関係をアナログ波形で示した場合を図２に示す。図２（Ａ）はＰＲＢＳ符号、図２（Ｂ）は周波数発生器１１２から出力される連続正弦波、図２（Ｃ）は連続正弦波がＰＲＢＳ符号によって位相変換されたＰＲＢＳ信号を示している。本実施形態においては、ＰＲＢＳ符号の‘１’の値では位相を１８０°回転させ、‘０’の値では位相をそのままとする位相変換を行う。その結果として図２（Ｂ）に示す波形が位相変換されて図２（Ｃ）に示すＰＲＢＳ信号が出力されることとなる。なお、図２（Ｄ）には、図２（Ｃ）の波形の自己相関を取った際の波形を示している。このように、位相変換器１１４は、周波数発生器１１２から入力された周波数Ｆの単一の周波数信号を、自身の内部で生成されたＰＲＢＳ符号で位相変換している。なお、ＰＲＢＳ符号は外部から導入してもよい。
【００３９】
ＤＡ変換器１１６は、位相変換器１１４に接続されて、位相変換器１１４から出力された信号をデジタル値からアナログ値に変換して出力する。
【００４０】
発振増幅器１１８は、ＤＡ変換器１１６に接続されて、ＤＡ変換器１１６から出力された信号をアナログ的に増幅して出力する。
【００４１】
発振センサ１２０は、発振増幅器１１８に接続され、発振増幅器１１８から出力された電気的な信号を機械的な振動に変換して発信波である縦波Ｐと横波Ｓとを出力する。受信センサ１２４は、発振センサ１２０から被測定区間１０４Ａを伝播してきた機械的な振動である縦波Ｐと横波Ｓとで合成されたガイド波１０２を受信波として受信し、電気的な信号に変換する。発振センサ１２０と受信センサ１２４とは、測定対象物１０４の測定される長さＬ方向（Ｘ方向）の被測定区間１０４Ａを挟んで測定対象物１０４の厚みＴ部分に取り付けられる。発振センサ１２０と受信センサ１２４は、例えば圧電素子を用いることができる。このため、発振センサ１２０は、正確な出力をすることができる。
【００４２】
取付部材１２２は、発振センサ１２０と受信センサ１２４とを測定対象物１０４に取り付け、その際に発振センサ１２０あるいは受信センサ１２４と測定対象物１０４との間に介在する。取付部材１２２のその介在する材質や厚みを変更することによって、結果的に、発振センサ１２０から発信される発信波の周波数に対して、受信センサ１２４の周波数特性を発振波の周波数に整合するように変更させることができる。例えば、発振センサ１２０、受信センサ１２４と測定対象物１０４との間の取付部材１２２の厚みが少ない（若しくは硬い材質）状態から、当該厚みを増やす（若しくは軟らかい材質に変更する）と、発信波に対し、整合する受信波の周波数を低くすることが可能となる。その調整範囲は、数１０ｋＨｚから１００ｋＨｚとすることができる。取付部材１２２として、接着剤、粘土、高粘性ゲル、磁石等を用いることができる。取付部材１２２を介在させることで、音響インピーダンスの整合を行うことが可能となるので、最適な周波数での受信波の解析が可能となる。
【００４３】
なお、音響インピーダンスＺは式（１）で求めることができる。
【００４４】
Ｚ＝ρ＊Ｖ （１）
【００４５】
ここで、ρは物質の密度、Ｖは物質内での音速である。なお、異なる物質間を音が伝播する場合は式（２）で表すことができる。
【００４６】
Ａ＝２＊Ｚ１／（Ｚ１＋Ｚ２）＊Ａ０ （２）
Ｚ１＝ρ１＊Ｖ１ （３）
Ｚ２＝ρ２＊Ｖ２ （４）
【００４７】
ここで、Ａは物質Ｉから物質IIへの伝播後の振幅、Ａ０は物質Ｉでの振幅、ρ１は物質Ｉの密度、Ｖ１は物質Ｉ内での音速、ρ２は物質IIの密度、Ｖ２は物質II内での音速を示している。ここから明らかなように、発振センサ１２０と受信センサ１２４との間に空気を介した場合に比べて、粘土などを介したほうが密度ρや音速Ｖから得られる音響インピーダンスが近いので、伝播時の振幅の減衰が少なくなる。そして、取付部材１２２の材質や厚みの調整を行うことで、測定現場において臨機応変に最適な計測が可能である。
【００４８】
受信フィルタ１２６は、受信センサ１２４に接続され、受信センサ１２４で受信された信号から、例えば、ガーダークレーンの操業に係る騒音や橋梁の道路交通に関る騒音を取り除く。このため、適切なノイズフィルタを選択することで、これらの操業や稼動の影響を極めて低減して受信波の解析を行うことができる。なお、必要に応じて、可変の増幅器を具備してもよい。
【００４９】
ＡＤ変換器１２８は、受信フィルタ１２６に接続されて、受信フィルタ１２６を通過した信号を、アナログ値からデジタル値に変換する。
【００５０】
データ記録器１３０は、ＡＤ変換器１２８に接続されて、ＡＤ変換器１２８から出力された信号を記録する。
【００５１】
解析装置１３２は、位相変換器１１４とデータ記録器１３０とに接続され、位相変換器１１４から出力される発信波に係るＰＲＢＳ信号（擬似ランダム信号）とデータ記録器１３０に記録された受信波に従う信号との相関値を計算する。この相関を取ることによって、計算結果をパルス波として取扱うことが可能となり（図２（Ｄ）参照）、ガイド波１０２の到達時間と相関値の振幅を測定することができる。ここで、測定対象物１０４の亀裂１０４Ｂの長さＣＬに依存して、ガイド波１０２の到達時間と相関値の振幅が変化する。このため、解析装置１３２は、演算手段として、予め求めた相関値の振幅と亀裂１０４Ｂの長さＣＬとの関係を元に、得られた相関値の振幅から亀裂１０４Ｂの長さＣＬ、特に測定対象物１０４の厚みＴ方向に貫通した亀裂１０４Ｂの長さＣＬを求めることができる。即ち、解析装置１３２は、パルス圧縮技術を利用した高いＳ／Ｎ比で被測定区間１０４Ａの亀裂１０４Ｂの評価をすることが可能となる。あるいは、解析装置１３２は、発信波に係るＰＲＢＳ信号と受信波に従う信号との相関を取ることにより、被測定区間１０４Ａの亀裂１０４Ｂを評価する手段ともいえる。ここで、評価としては、前述の亀裂１０４Ｂの長さＣＬを求めるだけでなく、到達時間の変化から、亀裂１０４Ｂの位置や幅などを推定することも含まれ、逆に相関値の振幅の減衰量から亀裂１０４Ｂの有無だけを判断するなども含みうるものである。
【００５２】
次に、ガイド波１０２、単一の周波数Ｆ、幅Ｗの関係について、以下説明する。
【００５３】
ガイド波１０２とは、前述の如く、物理的な境界により形成された導波路（限定された筋道の意）に沿って伝播する波動であり、実体波１０３である縦波Ｐと横波Ｓが境界条件を満たすように部材を伝播した結果、見かけ上得られる波をいう。即ち、ガイド波１０２は、縦波Ｐと横波Ｓが伝播して合成された結果、測定対象物１０４の表面付近で観測される波である。図３（Ａ）に示す如く、発振センサ１２０から発信される発信波は、発振センサ１２０を中心として測定対象物１０４中でガイド波１０２に寄与する実体波１０３が破線の如く伝播する。そして、図３（Ｂ）に示す如く、ガイド波１０２は、境界条件を満たす場合に、測定対象物１０４の表面の各点Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３において、破線で示す動きとして観測される。
【００５４】
即ち、実体波１０３としては、測定対象物１０４の幅Ｗに対して適切な波長（適切な単一の周波数Ｆ）を選択・決定する必要がある。実体波が適切な波長λ１であれば、図４の左側に示す如く実体波１０３Ａは幅Ｗ方向で反射されながらＸ方向に減衰せずに長く伝播し、振幅の大きいガイド波１０２Ａが境界面（端面）で観測されることとなる。しかし、実体波が測定対象物１０４の幅Ｗに対して不適切に整合の取れていない長い波長λ２であった場合においては、実体波１０３Ｂは幅Ｗ方向において境界条件を満たさず伝播することができない（図４の右側）。
【００５５】
ここで、一般に、実体波１０３、１０３Ａ、１０３Ｂのうち、縦波Ｐは横波Ｓよりも音速が早いため、縦波Ｐの波長λｐは横波Ｓよりも長くなる。縦波Ｐに注目して考えると、縦波Ｐが図４の不適切な波長λ２であった場合には、縦波Ｐは伝播することができない。すなわち、この場合には、横波Ｓが伝播しても縦波Ｐと横波Ｓとで合成されるガイド波１０２Ｂを観測することはできない。
【００５６】
以上のことから、縦波Ｐについて、次の関係を得ることができる。
【００５７】
Ｗ ≫ λｐ （５）
【００５８】
波長λｐは縦波Ｐの音速Ｖｐを単一の周波数Ｆで割った値から求めることができるので、式（５）は次の関係で表すことができる。
【００５９】
Ｗ ≫ Ｖｐ／Ｆ （６）
【００６０】
ここで、縦波Ｐの音速Ｖｐは、測定対象物１０４が鋼材の場合には、約５．７ｋｍ／ｓである。
【００６１】
即ち、測定対象物１０４が鋼材でその幅Ｗが４０ｃｍのとき、単一の周波数Ｆは、１４．２５ｋＨｚよりもはるかに大きい必要がある。本実施形態では、好ましい条件として、その大きさを約２倍と想定して、約３０ｋＨｚ以上とする。
【００６２】
具体的に、図５に、測定対象物１０４が鋼材で、幅Ｗが４０ｃｍであった場合の単一の周波数Ｆの違いによる求められる相関値の振幅の違いを示す。図５（Ｂ）に示す如く、単一の周波数Ｆが整合を取れずに不適切（４ＫＨｚ）である場合においては、相関値の振幅波形が崩れ、発振センサ１２０と受信センサ１２４との距離である計測距離に相当する矢印位置の到達時間を正確に示すことができない。これに対して、図５（Ａ）に示す如く、単一の周波数Ｆが適切（３１ＫＨｚ）である場合においては、発振センサ１２０と受信センサ１２４との距離である計測距離を変化させた時、解析装置１３２において、その距離を忠実に示す相関値の振幅が算出されていることが分かる。
【００６３】
また、図６（Ａ）に示す如く、測定対象物１０４に亀裂１０４Ｂが存在した場合には、その亀裂１０４Ｂによって実体波１０３の一部１０３Ｃが反射されて、亀裂１０４Ｂの反対側（図６（Ａ）では右側）へは伝播しない。このため、亀裂１０４Ｂがあるとガイド波１０２Ｂは減衰する。この減衰量は、亀裂１０４Ｂの長さＣＬに応じて実体波１０３の伝播する幅が狭まることに関係するものである。なお、亀裂１０４Ｂが閉口亀裂である場合には、図６（Ｂ）に示す如く、ガイド波１０２の波動エネルギが亀裂１０４Ｂの閉じた面を振動させて摩擦が生じ、波動エネルギの一部が熱エネルギに変換される。この結果、閉口亀裂の場合は、開口亀裂に比べて、ガイド波１０２の減衰が大きくなる。
【００６４】
次に、本実施形態における非破壊で探傷する方法について、単一の周波数Ｆの決定方法を中心にして図７を用いて説明する。
【００６５】
最初に、測定対象物１０４の測定される長さＬ方向（Ｘ方向）の被測定区間１０４Ａを挟んで発振センサ１２０と受信センサ１２４とを測定対象物１０４の厚みＴ部分に取付ける（ステップＳ２）。
【００６６】
次に、縦波Ｐの波長λｐが測定対象物１０４の幅Ｗよりも短くなるように、ガイド波１０２の単一の周波数Ｆを決定して出力させる。この工程は、以下のように分解される。
【００６７】
先ず、測定対象物１０４の幅Ｗに相当する縦波Ｐの波長λｐ１の周波数Ｆｐ１を式（６）から導く（ステップＳ４）。このとき、式（６）では不等号で関係が示されていたが、等号で結ばれているとして求める。
【００６８】
次に、支持部材１０８がある場合には、その幅ＧＷに相当する縦波Ｐの波長λｐ２の周波数Ｆｐ２を式（６）から導く（ステップＳ６）。ここでも、式（６）では不等号で関係が示されていたが、等号で結ばれているとして求める。
【００６９】
次に、周波数Ｆｐ１よりも十分大きい単一の周波数Ｆを選択する（ステップＳ８）。
【００７０】
Ｆｐ１≪Ｆ （７）
【００７１】
ここで、本実施形態では、上記十分大きいという条件を約２倍以上とする。また、前述の如く、本実施形態では、接合幅（幅）ＧＷが波長λｐの２倍、好ましくは波長λｐの１．５倍であっても、波長λｐが接合幅（幅）ＧＷと同一、若しくはそれよりも長いとする。このため、周波数Ｆｐ２の２倍以下、好ましくは１．５倍以下を単一の周波数Ｆに許容する。選択に際して、単一の周波数Ｆが大きければ、ガイド波１０２は減衰はしやすいが、より小さな亀裂１０４Ｂに対して感度を有する。逆に、選択する単一の周波数Ｆが小さければ、ガイド波１０２は小さな亀裂１０４Ｂに対して感度が低くなるが、減衰はしにくく、より長距離での計測を可能とする。
【００７２】
次に、上記単一の周波数Ｆの妥当性を検証する（ステップＳ１０）。具体的には、支持部材１０８によるガイド波１０２への実際の影響の確認や、受信センサ１２４での受信波の信号強度の確認や、計測対象とすべき亀裂１０４Ｂの長さＣＬに対する感度検証や、それらの実験データあるいはシミュレーション結果との参照を行うものである。妥当でなければ（ステップＳ１０でＮｏ）、再度ステップＳ８で単一の周波数Ｆを選択する。なお、このステップは、ステップＳ８で実験データや実測データを考慮して単一の周波数Ｆを選択することで、省略することが可能となる。
【００７３】
次に、検証結果が妥当であれば（ステップＳ１０でＹｅｓ）、単一の周波数信号の周波数Ｆを決定し、周波数発生器１１２で、単一の周波数信号を出力する（ステップＳ１２）。
【００７４】
上述した単一の周波数Ｆの決定までを、以下に具体的な一例で示す。
【００７５】
測定対象物１０４が鋼材で、幅Ｗが４０ｃｍで、ガイド波１０２の縦波Ｐの音速が５．７ｋｍ／ｓのとき、式（６）を用いて周波数Ｆｐ１は１４．２５ｋＨｚとなる。
【００７６】
支持部材１０８の幅ＧＷが長さＧＬよりも長くて、最大で２０ｃｍのとき、式（６）を用いて周波数Ｆｐ２は２８．５０ｋＨｚとなる。
【００７７】
本実施形態では、周波数Ｆｐ１の２倍以上、且つ周波数Ｆｐ２のより好ましい条件である１．５倍以下から、単一の周波数Ｆを３１ｋＨｚに選択することができる。ここで、単一の周波数Ｆの決定は実測データ等に基づいているので、この後の妥当性の検証を省略して、単一の周波数Ｆを３１ｋＨｚに決定する。
【００７８】
以降、図７のフロー図に戻り、各ステップの説明を続ける。
【００７９】
次に、位相変換器１１４にて、周波数発生器１１２で発生した単一の周波数Ｆを位相変換してＰＲＢＳ信号にする（ステップＳ１４）。
【００８０】
次に、ＰＲＢＳ信号に位相変換された信号は、ＤＡ変換器１１６、発振増幅器１１８を介して、発振センサ１２０にて、発信波を発信する（ステップＳ１６）。
【００８１】
次に、発振センサ１２０から測定対象物１０４の被測定区間１０４Ａを伝播してきた縦波Ｐと横波Ｓとの合成波であるガイド波１０２を受信センサ１２４で受信波として受信する（ステップＳ１８）。
【００８２】
次に、受信された受信波は、受信フィルタ１２６、ＡＤ変換器１２８を介して、データ記録器１３０に記録される。そして、記録された受信波に従う信号が、解析装置１３２にて、位相変換器１１４から出力される発信波に係るＰＲＢＳ信号と相関を取られて値が算出される（ステップＳ２０）。
【００８３】
次に、予備実験あるいは過去の実測結果あるいはシミュレーション等に基づいて、予め求められた発信波に係るＰＲＢＳ信号と受信波に従う信号との相関値（以降、単に相関値と称する）と、同様の測定対象物１０４で同じ幅Ｗでの亀裂１０４Ｂの長さＣＬと、を関係づけたテーブルを参照する（ステップＳ２２）。
【００８４】
次に、上記テーブルを参照した結果として、亀裂１０４Ｂの長さＣＬを求めることにより、被測定区間１０４Ａの亀裂１０４Ｂを評価する。
【００８５】
次に、本実施形態について、具体的な適用例を用いて説明する。なお、本適用例では、特に断りない場合には、測定対象物であるクレーンガーダ１０６の幅Ｗを４０ｃｍ、単一の周波数Ｆを３１ｋＨｚとする。
【００８６】
図８には、ガーダークレーンを構成するクレーンガーダ１０６、ガーダークレーンを収納する建物などの構造物（図示せず）にクレーンガーダ１０６を固定・支持するためのガセットプレート（支持部材）１０８、クレーンガーダ１０６を上方に支持する支柱１０７とを示す。図９に示す如く、本実施形態の発振センサ１２０と受信センサ１２４とは、クレーンガーダ１０６とクレーンガーダ１０６とが隣接する各端部に取り付けられ、ケーブルＣＡでその配線が一箇所にまとめられている。図１０に示す如く、クレーンガーダ１０６は、Ｉ形鋼であり、底板１０６Ｘ、中間板１０６Ｙ、上板１０６Ｚから構成される。これらは一体に形成されているが、互いに直角で且つ底板１０６Ｘと上板１０６Ｚは中間において中間板１０６Ｙと連結された形状である。このため、図１０に示す如く、発振センサ１２０と受信センサ１２４とを底板１０６Ｘの厚みＴ部分に取付部材１２２を介して貼り付けることにより、底板１０６Ｘのみを測定対象物として精度良く測定することができる。
【００８７】
前述のように、クレーンガーダ１０６にはガーダークレーンを収納する建物等の構造物に固定・支持するためのガセットプレート（支持部材）１０８が取り付けてある。ガセットプレート１０８は、測定対象物１０４であるクレーンガーダ１０６に溶接されて一体となって、クレーンガーダ１０６を支持する支持部材である。そこで、相関値に対してのガセットプレート１０８の影響を調べた結果を図１１に示す。
【００８８】
図１１（Ａ）は、クレーンガータ１０６とガセットプレート１０８との接合幅（幅）ＧＷとクレーンガーダ１０６の底板１０６Ｘとの関係を示す。そして、測定して得られた結果を図１１（Ｂ）に示す。図１１（Ｂ）に示す如く、単一の周波数Ｆが３１ＫＨｚにおいては接合幅（幅）ＧＷが０から２００ｍｍに変化してもその相関値の振幅には何ら影響を及ぼすことがないことが分かる。
【００８９】
詳しく言うならば、接合幅（幅）ＧＷ２００ｍｍであって単一の周波数Ｆ３１ｋＨｚのとき、波長λｐは接合幅（幅）ＧＷよりも数値的には小さい（λｐ（１８４ｍｍ）＜ＧＷ（２００ｍｍ））。しかし、前述した如く、接合幅（幅）ＧＷ２００ｍｍでもその相関値の振幅には何ら影響がないことが確認された。すなわち、接合幅（幅）ＧＷに対して波長λｐが、好ましい条件の１．５倍以下であることを満足している。
【００９０】
このように、単一の周波数Ｆの決定の段階で接合幅（幅）ＧＷを考慮することによって、相関値の振幅はガセットプレート１０８の影響を受けることがない。つまり、ガセットプレート１０８の溶接された部分で亀裂１０６Ｂが生じていた場合にも、容易に亀裂１０６Ｂを評価することが可能であることを示している。
【００９１】
次に、クレーンガーダ１０６に亀裂１０６Ｂがある場合とない場合においてその相関値の振幅の差の有無を調べた結果を図１２に示す。図１２（Ａ）は亀裂１０６Ｂがない底板１０６Ｘと大きな亀裂１０６Ｂがある上板１０６Ｚについての発振センサ１２０と受信センサ１２４の配置を示しており、図１２（Ｂ）はそれぞれで得られた相関値を示している。発振センサ１２０と受信センサ１２４との距離（被測定区間１０６Ａ）を１６．５４ｍとして、単一の周波数Ｆが３１ＫＨｚの場合において、亀裂１０６Ｂを有する上板１０６Ｚにおいては、ガイド波１０２が極端に減衰してしまい、距離１６．５４ｍに相当する時間において相関値の波形を観測することができないことが分かる。
【００９２】
亀裂１０６Ｂの長さＣＬと相関値との関係を求めるために図１３を示す。図１３（Ａ）はクレーンガーダ１０６とそこに形成された亀裂１０６Ｂの長さＣＬの配置、図１３（Ｂ）は亀裂１０６Ｂの長さＣＬを変化させたときの相関値の波形の変化を示している。この図から分かるように、亀裂１０６Ｂの長さＣＬが長くなると、発振センサ１２０と受信センサ１２４との距離を示す矢印位置での相関値の振幅が小さくなり、亀裂１０６Ｂの長さＣＬが５０ｍｍ以上では相関値の波形を観測することができなくなっている。なお、丸で囲んだ部分は、亀裂１０６Ｂがない場合（０ｍｍ）には観測されなかった波形であり、亀裂１０６Ｂによる実体波の反射の影響と考えられる。この波形を処理することでも、亀裂１０６Ｂを解析することが可能である。
【００９３】
図１４には、図１３と同様の実験を４つ行い（ケース１〜４）、相関値（音圧）の変化と亀裂１０６Ｂの長さＣＬとの関係を示す。４つの実験結果から、相関値（音圧）の変化と亀裂１０６Ｂの長さＣＬとの間にはほぼ一定の関係が存在することが分かる。これらの関係を検証するために、人為的に作成した亀裂１０６Ｂの長さＣＬではなく、かつ実験室レベルの環境の整った場所でないヤードで検証した検証実験結果を検証Ａ、Ｂとして、図１４に同時に示した。なお、検証Ａはクレーンガーダ１０６のみが存在していた場合の結果である。検証ＢはクレーンＣＲを実際に可動させている状態での結果である。これらはいずれも、４つの実験結果から得られる相関値（音圧）の変化と亀裂１０６Ｂの長さＣＬとの関係を表すデータ上にプロットされている。つまり、相関値（音圧）の変化と亀裂１０６Ｂの長さＣＬとの関係は、安定していることを裏付ける結果となっている。即ち、求められた相関値（音圧）と、予め求めた相関値（音圧）と亀裂１０６Ｂの長さＣＬとの関係を、例えば、テーブルという形で用いることにより、発振センサ１２０と受信センサ１２４との間の被測定区間１０６Ａの亀裂１０６Ｂの長さＣＬを容易に求めることが可能である。
【００９４】
図１５には、検証Ｂの際の配置及びそのときの相関値の波形を示す。なお、このときの亀裂１０６Ｂの長さＣＬの確認は、従来のＵＴ法に基づいて行っている。図１５（Ａ）は発振センサ１２０と受信センサ１２４とクレーンガーダ１０６及びクレーンＣＲとの配置関係を示した上面図、図１５（Ｂ）はそれぞれのクレーンガーダ１０６（ＣＧ１〜ＣＧ４）についての相関値（音圧）の波形である。結果から、ＣＧ１とＣＧ４では相関値（音圧）の振幅が１１０ｄＢを超えており、ＣＧ２（１００ｄＢ）の３倍以上の振幅となっている。ＣＧ３は約７０ｄＢでありＣＧ１（ＣＧ４）と比較すると、１／１００の振幅である。このときのクレーンガーダ１０６（ＣＧ１〜ＣＧ４）の長さＬが１８ｍであることから、その範囲で亀裂１０６Ｂの有無と長さＣＬとを容易に把握できていることが分かる。
【００９５】
上述した実際の結果から明らかなように、境界条件の一つである単一の周波数Ｆを、横波Ｓと共にガイド波１０２を合成する縦波Ｐの波長λｐが測定対象物１０４（クレーンガーダ１０６）の幅Ｗよりも短くなるようして決定していることから、亀裂１０４Ｂ、１０６Ｂの評価が容易でありながら、測定対象物１０４（クレーンガーダ１０６）による減衰の影響を低減し、遠距離での計測が可能となる。又、亀裂１０４Ｂ、１０６Ｂの評価に際しては、使用する周波数Ｆは単一であり、擬似ランダム信号であるＰＲＢＳ信号と受信波に従う信号との相関が取られるので、高いＳ／Ｎ比で解析を行うことができ、且つ一度に広範囲（被測定区間１０４Ａ、１０６Ａ全て）を測定することが可能である。又、被測定区間１０４Ａ、１０６Ａは発振センサ１２０と受信センサ１２４との間にあり、亀裂１０４Ｂ、１０６Ｂの評価においては、基本的に透過波を用いているので、より高いＳ／Ｎ比を確保することができる。更に、上述した構成により、測定対象物１０４（クレーンガーダ１０６）に搭載あるいは接するクレーン等の構造物の動作状況にほとんど影響を受けることなく、亀裂１０４Ｂ、１０６Ｂの評価が可能である。
【００９６】
又、擬似ランダム信号であるＰＲＢＳ信号と受信波に従う信号との相関値に対して、予め求めた相関値と亀裂１０４Ｂ、１０６Ｂの長さＣＬとの関係を用いているので、亀裂１０４Ｂ、１０６Ｂの評価、特に亀裂１０４Ｂ、１０６Ｂの長さＣＬを容易に求めることができる。
【００９７】
又、取付部材１２２の材質と厚みの少なくともいずれかを変えた場合には、発信波の周波数に対して整合するように受信センサ１２４の周波数特性を変更させることができるので、測定現場において測定対象物に応じて臨機応変に最適な計測を行うことができる。
【００９８】
更に、縦波Ｐの波長λｐが測定対象物１０４（クレーンガーダ１０６）と一体となって測定対象物１０４（クレーンガーダ１０６）を支持する支持部材（ガセットプレート）１０８の接合幅（幅）ＧＷと同一若しくはそれよりも長くなるように、単一の周波数Ｆを決定しているので、測定対象物１０４（クレーンガーダ１０６）を一体で支持する支持部材（ガセットプレート）１０８が存在してもそれらの影響を受けることなく、高いＳ／Ｎ比で解析を行うことができる。
【００９９】
即ち、構造物や設備の探傷、例えば、具体的な実施形態で示したクレーンガーダ１０６を用いるガーダクレーンにおいて作業者が立ち入ることなく、又、操業や稼動を止めることなく簡単に一度に亀裂を把握することができる。
【０１００】
本実施形態においては、図９に示した如く、発振センサ１２０及び受信センサ１２４等をクレーンガーダ１０６の端部に取り付け、それらをケーブルＣＡで接続しガーダークレーンの支柱１０７の下側まで持ってきて計測（１回の計測にかかる時間は１分以下）を行うことが可能である。即ち、本実施形態は短時間間隔での連続計測を可能とするものであり、発振センサ１２０と受信センサ１２４との距離を正確に取り付けることにより、到達時間と相関値の振幅を利用した正確な亀裂１０６Ｂの評価が可能である。このような計測は、例えば重要且つ老朽化した設備や、鉄鋼等の高所・高熱で容易に近寄れない場所を対象とすることができる。なお、最終的には、モニタルームまでケーブルＣＡを伸ばして計測が可能であり、常時計測・自動計測を行うことができるものである。
【０１０１】
しかし、本発明について第１実施形態を挙げて説明したが、本発明は第１実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の要旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことは言うまでもない。
【０１０２】
例えば、図１６に示す第２実施形態で示す如く、発振センサ１２０及び受信センサ１２４を、棒状の冶具ＳＳの先端に固定して測定対象物１０６に接触させるという簡易モニタリングする手法を取ることも可能である。この場合においては、発振センサ１２０及び受信センサ１２４との距離が若干ばらつく可能性があるが、距離のばらつきによる相関値の振幅の変化はほとんどないため、相関値の振幅を利用して亀裂１０６Ｂの長さＣＬの算出を精度良く行うことができる。この実施形態は、例えば、重要ではないが老朽化している設備を対象とすることができ、具体的には製品等を貯蔵する倉庫等の、人が容易に近寄れる場所でのクレーン設備等を対象とすることが可能である。
【０１０３】
又、上述の実施形態において、測定対象物１０４をクレーンガーダ１０６としていたが本発明はこれに限定されるものではない。上述した如く、相関値の振幅の結果だけでも亀裂の長さを判定することができるため、発振センサ１２０及び受信センサ１２４との距離の距離を厳密に計測する必要がないため、障害物があり見通しが悪い場合、構造物自体が曲がっている場合（図２０に示す如く橋梁の梁の部分）、構造物そのものに近づくことができない場合など、正確な位置への発振センサ１２０及び受信センサ１２４の設置が難しい場合にも測定が可能である。更に、測定対象物１０６は、ガーダークレーン、橋梁、レール等を構成する一部であって、鋼製のみならず、コンクリート製であってもよい。
【０１０４】
このように、本発明は、図２１で示した従来技術のように測定対象物１０４の上面に載ることなく、図１７に示す如く、発振センサ１２０及び受信センサ１２４を取り付けるだけで本格的にその亀裂１０４Ｂを評価することが可能である。その際に、図１８に示す如く、測定対象物１０４に接近できる場合においては、直接に発振センサ１２０及び受信センサ１２４を粘土等で取り付けることが可能である。又、測定対象物１０４が高い場所に有っては図１９に示す如く、前述したような棒状の治具ＳＳの先端に、発振センサ１２０及び受信センサ１２４を取り付けて簡易的に測定対象物１０４に取り付けることによって亀裂１０４Ｂを検査することが可能である。
【０１０５】
なお、本発明においては、上記実施形態の周波数発生器１１２が必ずしも周波数決定手段を備える必要はない。備えたとしても、周波数決定手段は、ガイド波１０２を形成する縦波Ｐの波長λｐが、測定対象物１０４（クレーンガーダ１０６）の幅Ｗよりも短いこと、あるいは、測定対象物１０４（クレーンガーダ１０６）と一体となって測定対象物１０４（クレーンガーダ１０６）を支持する支持部材（ガセットプレート）１０８の接合幅（幅）ＧＷと同一若しくはそれよりも長いことの、いずれかの条件で、ガイド波１０２の単一の周波数Ｆを選択して決定してもよい。
【０１０６】
上記実施形態においては、独立した周波数発生器１１２と位相変換器１１４と解析装置１３２とが非破壊探傷装置１００に備えられていたが、本発明はこれに限定されるものはない。例えば、これらの構成要素の機能が一体の装置に備えられていても本発明に属するものである。
【０１０７】
又、上記実施形態においては、擬似ランダム信号としては、Ｍ系列を用いたＰＲＢＳ信号であったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、擬似ランダム信号として、Ｇｏｌｄ系列やＢａｒｋｅｒ系列などであっても、上記実施形態で示したように、位相変換を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る非破壊探傷装置を示す概略図
【図２】同じく主に周波数発生器から出力される波形の位相変換される様子を示す摸式図
【図３】同じくガイド波の伝播モデルの一例を示す摸式図
【図４】同じく測定対象物の幅に対して実体波の波長が整合していない場合の減衰を概念的に示す摸式図
【図５】同じく具体的に波長（単一の周波数）が異なる場合の相関値（音圧）の波形を示す図
【図６】同じく亀裂がある場合のガイド波の減衰を説明する概念図
【図７】同じく非破壊で探傷する方法のフロー図の一例を示す図
【図８】同じくクレーンガーダの斜視図
【図９】同じく発振センサと受信センサの取付位置等を示した模式図
【図１０】同じく発振センサと受信センサの取付位置を詳細に示した摸式図
【図１１】同じくクレーンガーダに取付けられているガセットプレートの接合幅の相関値（音圧）の振幅に対する影響を示す図
【図１２】同じくクレーンガーダの亀裂の有無による相関値（音圧）の波形の違いを示す図
【図１３】同じくクレーンガーダの亀裂の長さで相関値（音圧）の振幅が変化する様子を示す図
【図１４】同じく相関値（音圧）の変化と亀裂の長さの関係をまとめた図
【図１５】同じく図１４の検証Ｂにおける相関値（音圧）の波形を示す図
【図１６】本発明の第２実施形態に係る冶具を用いた簡易モニタリングを示す概念図
【図１７】本発明の測定についての大概念を示す図
【図１８】本発明の測定についての具体的な概念を示す図
【図１９】本発明の測定についての別の具体的な概念を示す図
【図２０】本発明が橋梁に適用されることを示す摸式図
【図２１】従来のガーダークレーンの測定方法を示す摸式図
【符号の説明】
【０１０９】
１００…非破壊探傷装置
１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ…ガイド波
１０３、１０３Ａ、１０３Ｂ…実体波
１０４…測定対象物
１０４Ａ、１０６Ａ…被測定区間
１０４Ｂ、１０６Ｂ…亀裂
１０５、１０７…支柱
１０６、ＣＧ１〜ＣＧ４…クレーンガーダ
１０８…ガセットプレート（支持部材）
１１２…周波数発生器
１１４…位相変換器
１１６…ＤＡ変換器
１１８…発振増幅器
１２０…発振センサ
１２２…取付部材
１２４…受信センサ
１２６…受信フィルタ
１２８…ＡＤ変換器
１３０…データ記録器
１３２…解析装置
Ｌ…測定対象物の長さ
Ｗ…測定対象物の幅
Ｔ…測定対象物の厚み
ＣＬ…亀裂の長さ
ＧＷ…ガセットプレートの接合幅（幅）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振センサより発信された縦波と横波とで合成されて、測定対象物の表面付近で観測されるガイド波を受信センサで受信して、測定対象物の亀裂を非破壊で探傷する非破壊探傷方法に係り、特に、測定対象物（鋼材やコンクリート構造体）の亀裂を一度に広範囲に測定することを可能にする非破壊探傷方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車工場や製鉄所などで使われる天井クレーン（ガーダークレーンと称する）や橋梁の梁、レール等の大きな構造体などが倒壊等した場合には、著しい被害を引き起こす恐れがある。そのため、倒壊等の原因となる鋼材やコンクリートの亀裂を非破壊探傷技術で調査、亀裂を評価することは極めて重要なこととなっている。
【０００３】
非破壊探傷技術のうちで超音波を用いた最も一般的なものは、投射したパルス波が亀裂の箇所で反射された際の反射波を把握するＵＴ法（超音波探傷法）である。しかし、ＵＴ法は調査範囲が数１０ｃｍ程度と狭いため、長さ１０数ｍ以上の構造体の亀裂を調査するには時間がかかっていた。更に、鋼材表面の塗装を研磨して除去し、静かな状況で調査をする必要があるため、例えば、ガーダークレーンのクレーンガーダ１０４上で作業を行う際にはガーダークレーンの稼動を止めたり（図２１参照）、橋梁上の交通を遮断したりして騒音を低減するなどが必要であった。なお、例えば、製鉄所の溶鉱炉の近傍で稼動するガーダークレーンを検査するためには、溶鉱炉の炉の温度を下げて作業ができる環境とした後に調査を行い、そのあと再度炉を高温に戻すこととなる。このため、調査をするだけで長期間を必要とすると共に、莫大な費用のロスを生じることとなる。
【０００４】
上記のパルス波を用いる方法に対して、ガイド波が構造体の表面を遠距離伝播する性質を利用した手法が提案されている。特許文献１では複数の正弦波のバースト波を用いており、特許文献２ではＦＭ波（複数の周波数を含む連続波）によるパルス圧縮法を用いてＳ／Ｎ比を向上させて遠距離を伝播させる方法について述べられている。
【０００５】
なお、超音波を使わずに、ひずみゲージを利用して応力を測定して亀裂等の予測を行うことも可能である。これは、応力の測定したい箇所にひずみゲージを貼り付けて、応力の測定を行う方法である。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２４１３９７号公報
【特許文献２】特開２００７−１２１０９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１は亀裂の調査精度を得るために超音波の波長を短くし、狭い範囲での極小さな亀裂を調査するという観点から、従来のＵＴ法で問題となっていた前述の課題をなんら解決するものではなかった。
【０００８】
又、特許文献２では距離２１ｍという長距離での計測が行われているが、パルス圧縮法による「パワー増大効果」のみを利用して反射波の計測をしている。このため、測定結果においてＳ／Ｎ比は改善されるものの、適切な波長を利用していないために亀裂の十分な測定精度が得られず、亀裂の評価が不十分であった。
【０００９】
即ち、十分な測定精度を得ることを前提とした場合には、ＵＴ法の従来の課題であった、例えばガーダークレーンのクレーンガーダや橋梁の梁、レールなど、長さ１０数ｍ以上の構造や設備の探傷を調べるには作業者が立ち入り計測を行うために、これらの操業や稼動をある程度の時間に亘り止める必要があることを、特許文献１、２のいずれにおいてもなんら解決するものではなかった。
【００１０】
更に、ひずみゲージを貼付ける方法では、基本的に貼付けた箇所の応力を測定する「点での測定」であるので、被測定区間を連続して測定することはそもそも不可能であった。例え、亀裂の生じる箇所が特定できるとしても、その箇所は膨大となる可能性がある。即ち、ひずみゲージを多量に使用することとなれば、結果的には極めて高価なものとなるという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記の事情に鑑み、構造物や設備の操業や稼動を止めることなく、比較的低コストで、広範囲に一度に１０数ｍ以上の範囲の計測を迅速に行い、且つ、精度の良い結果を提供することを可能とする非破壊探傷方法及び非破壊探傷装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願の請求項１に係る発明は、発振センサより発信された縦波と横波とで合成されて、測定対象物の表面付近で観測されるガイド波を受信センサで受信して、測定対象物の亀裂を非破壊で探傷する非破壊探傷方法において、前記測定対象物の測定される長さ方向の被測定区間を挟んで前記発振センサと受信センサとを該測定対象物の厚み部分に取付け、前記縦波の波長が該測定対象物の幅よりも短くなるように、該ガイド波の単一の周波数信号の周波数を決定して出力させ、該出力された単一の周波数信号を位相変換して擬似ランダム信号とし前記縦波と横波とからなる発信波を前記発振センサから発信し、該発振センサから前記被測定区間を伝播してきた該縦波と横波との合成波であるガイド波を受信センサで受信波として受信し、前記擬似ランダム信号と該受信波に従う信号との相関を取ることにより、該被測定区間の亀裂を評価したものである。
【００１３】
本願の請求項２に係る発明は、前記擬似ランダム信号と前記受信波に従う信号との相関値に対して、予め求めた該相関値と前記亀裂の長さとの関係を用いて、前記被測定区間の亀裂の長さを求めることとしたものである。
【００１４】
又、本願の請求項３に係る発明は、前記発振センサと受信センサとが取付部材を介して前記測定対象物に取付られた際に、該取付部材の材質と厚みの少なくともいずれかを変更することで、前記発信波の周波数に対して整合するように前記受信センサの周波数特性を変更させたものである。
【００１５】
又、本願の請求項４に係る発明は、前記測定対象物が、ガーダークレーン、橋梁、レールを構成する一部であって、鋼製、あるいはコンクリート製であることとしたものである。
【００１６】
本願の請求項５に係る発明は、又、縦波と横波とを発信波として発信する発振センサと、該縦波と横波とから合成されて測定対象物の表面付近で観測されるガイド波を受信波として受信する受信センサと、該受信波に基づいて測定対象物の亀裂を解析する解析装置と、を有する非破壊探傷装置において、前記測定対象物の測定される長さ方向の被測定区間を挟んで前記発振センサと受信センサとが該測定対象物の厚み部分に取付けられて、前記縦波の波長が該測定対象物の幅よりも短くなるように、該単一の周波数信号の周波数を決定して出力可能な周波数発生器と、該周波数発生器から出力された該単一の周波数信号を、位相変換して擬似ランダム信号とする位相変換器と、該擬似ランダム信号と前記受信波に従う信号との相関を取ることにより、前記被測定区間の亀裂を評価する手段と、を備えることを特徴とする非破壊探傷装置を提供するものである。
【００１７】
又、本願の請求項６に係る発明は、前記周波数発生器が、更に、前記縦波の波長が該測定対象物と一体となって該測定対象物を支持する支持部材の幅と同一若しくはそれよりも長くなるように、前記単一の周波数を決定する周波数決定手段を備えたものである。
【００１８】
又、本願の請求項７に係る発明は、前記解析装置が、前記擬似ランダム信号と前記受信波に従う信号との相関値に対して、予め求めた該相関値と前記亀裂の長さとの関係を用いて、前記被測定区間の亀裂の長さを求める演算手段を備えたものである。
【００１９】
又、本願の請求項８に係る発明は、前記発振センサと受信センサとを前記測定対象物に取付けると共に、該測定対象物と該発振センサあるいは該受信センサとの間に介在する材質と厚みの少なくともいずれかを変更することで、前記発信波の周波数に対して整合するように前記受信センサの周波数特性を変更させることができる取付部材を備えたものである。
【００２０】
又、本願の請求項９に係る発明は、前記取付部材を、接着剤、粘土、高粘性ゲルあるいは磁石としたものである。
【００２１】
なお、ガイド波とは、物理的な境界により形成された導波路（限定された筋道の意）に沿って伝播する波動であり、実体波である縦波（Ｐ波）と横波（Ｓ波）が境界条件を満たすように部材（測定対象物）を伝播した結果、見かけ上得られる波をいう（‘非破壊計測のためのガイド波の基礎と展望’非破壊検査第５２巻１２号６５４頁、２００３年）。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、境界条件の一つである単一の周波数を、横波と共にガイド波を合成する縦波の波長が測定対象物の幅よりも短くなるようして決定していることから、亀裂の評価が容易でありながら、測定対象物による減衰の影響を低減し、遠距離での計測が可能となる。又、亀裂の評価に際しては、使用する周波数は単一であり、擬似ランダム信号と受信波に従う信号との相関が取られるので、高いＳ／Ｎ比で解析を行うことができ、且つ一度に広範囲（被測定区間全て）を測定することが可能である。又、被測定区間は発振センサと受信センサとの間にあり、亀裂の評価においては、基本的に透過波を用いているので、より高いＳ／Ｎ比を確保することができる。更に、上述した構成により、測定対象物に搭載あるいは接する構造物の動作状況にほとんど影響を受けることなく、亀裂の評価が可能である。
【００２３】
又、擬似ランダム信号と受信波に従う信号との相関値に対して、予め求めた相関値と亀裂の長さとの関係を用いた場合には、亀裂の評価、特に亀裂の長さを容易に求めることができる。
【００２４】
又、取付部材の材質と厚みの少なくともいずれかを変えた場合には、発信波の周波数に対して整合するように受信センサの周波数特性を変更させることができるので、測定現場において測定対象物に応じて臨機応変に最適な計測を行うことができる。
【００２５】
更に、縦波の波長が測定対象物と一体となって該測定対象物を支持する部材の幅（接合幅）と同一若しくはそれよりも長くなるように、単一の周波数を決定した場合には、測定対象物を一体で支持する支持部材が存在してもそれらの影響を受けることなく、高いＳ／Ｎ比で解析を行うことができる。
【００２６】
即ち、構造物や設備の探傷、例えば、ガーダークレーンのガーダや橋梁の梁、レールなど、測定対象物の長さが１０数ｍ以上ある場合にも、作業者が立ち入ることなく、又、操業や稼動を止めることなく簡単に一度に亀裂を把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態を詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明の第１実施形態に係る非破壊探傷装置を示す概略図、図２は主に周波数発生器から出力される波形の位相変換される様子を示す摸式図、図３はガイド波の伝播モデルの一例を示す摸式図、図４は測定対象物の幅に対して実体波の波長が整合していない場合の減衰を概念的に示す摸式図、図５は具体的に波長（単一の周波数）が異なる場合の相関値（音圧）の波形を示す図、図６は亀裂がある場合のガイド波の減衰を説明する概念図、図７は非破壊で探傷する方法のフロー図の一例を示す図、図８はクレーンガーダの斜視図、図９は発振センサと受信センサの取付位置等を示した模式図、図１０は発振センサと受信センサの取付位置を詳細に示した摸式図、図１１はクレーンガーダに取付けられているガセットプレートの接合幅の相関値（音圧）の振幅に対する影響を示す図、図１２はクレーンガーダの亀裂の有無による相関値（音圧）の波形の違いを示す図、図１３はクレーンガーダの亀裂の長さで相関値（音圧）の振幅が変化する様子を示す図、図１４は相関値（音圧）の変化と亀裂の長さとの関係をまとめた図、図１５は図１４の検証Ｂにおける相関値（音圧）の波形を示す図、である。
【００２９】
最初に、主に図１を用いて、本実施形態に係る非破壊探傷装置の全体構成について説明する。
【００３０】
非破壊探傷装置１００は、図１に示す如く、縦波Ｐと横波Ｓとを発信波として発信する発振センサ１２０と、縦波Ｐと横波Ｓとから合成されて測定対象物１０４の表面付近で観測されるガイド波１０２を受信波として受信する受信センサ１２４と、受信波に基づいて測定対象物１０４の亀裂１０４Ｂを解析する解析装置１３２と、を有する。そして、非破壊探傷装置１００は、測定対象物１０４の測定される長さＬ方向（Ｘ方向）の被測定区間１０４Ａを挟んで発振センサ１２０と受信センサ１２４とが測定対象物１０４の厚みＴ部分に取付けられて、縦波Ｐの波長λｐが測定対象物１０４の幅Ｗよりも短くなるように、単一の周波数信号の周波数Ｆを決定して出力可能な周波数発生器１１２と、周波数発生器１１２から出力された単一の周波数信号を、位相変換して擬似ランダム信号の一つであるＰＲＢＳ信号（後述）とする位相変換器１１４と、ＰＲＢＳ信号と受信波に従う信号との相関を取ることにより、被測定区間１０４Ａの亀裂１０４Ｂを評価する手段（解析装置１３２）と、を備える。
【００３１】
このため、発振センサ１２０より発信された縦波Ｐと横波Ｓとから合成されて、測定対象物１０４の表面付近で観測されるガイド波１０２を受信センサ１２４で受信波として受信して、測定対象物１０４の亀裂１０４Ｂを非破壊で探傷することができる。
【００３２】
以下に、各構成要素について詳細に説明する。
【００３３】
測定対象物１０４は、図１に示す如く、厚みＴと幅Ｗと長さＬとで規定可能な形状であり、例えば、その測定される長さＬ方向（測定方向、若しくはＸ方向とも称する）に厚みＴと幅Ｗよりも長い長さＬを有する直方体形状である。測定対象物１０４に発振センサ１２０と受信センサ１２４とが取り付けられた際には、基本的にはガイド波１０２の透過波を使用して、その間にある被測定区間１０４Ａに存在する亀裂１０４Ｂを探傷することとなる。このため、受信波の信号振幅は大きく、高いＳ／Ｎを確保することができる。
【００３４】
なお、測定対象物１０４には、例えば、溶接などによって、測定対象物１０４と一体となって測定対象物１０４を支持する支持部材１０８（図８、図１１参照）が取り付けてある場合がある。このときには、支持部材１０８の形状、即ち、接合幅（幅）ＧＷを考慮して、単一の周波数Ｆを決定することが好ましい。
【００３５】
周波数発生器１１２は、任意の周波数（単一の周波数Ｆ）の連続正弦波信号であるキャリア信号を単一の周波数信号としてデジタル出力することができる。又、周波数発生器１１２は、横波と共にガイド波１０２を合成する縦波Ｐの波長λｐが、測定対象物１０４の幅Ｗよりも短く、且つ、測定対象物１０４と一体となって測定対象物１０４を支持する支持部材１０８の接合幅（幅）ＧＷと同一若しくはそれよりも長くなるように、ガイド波１０２の単一の周波数Ｆを選択・決定する周波数決定手段を備えている。周波数決定手段は、例えば、ＣＰＵを備えた回路で構成することができる。
【００３６】
なお、本実施形態においては、縦波Ｐの波長λｐに対して支持部材１０８の接合幅（幅）ＧＷが十分に大きくないと縦波Ｐは伝播しないということから、周波数決定手段は、接合幅（幅）ＧＷが波長λｐの２倍、好ましくは波長λｐの１．５倍であっても、波長λｐが接合幅（幅）ＧＷと同一若しくはそれよりも長いと判断する。
【００３７】
位相変換器１１４は、周波数発生器１１２に接続されて、周波数発生器１１２から出力された単一の周波数Ｆのデジタル信号（単一の周波数信号）を、ＰＲＢＳ符号で位相変換し、擬似ランダム信号の１つであるＰＲＢＳ信号をＤＡ変換器１１６に出力する。なお、この出力は、解析装置１３２に対してもなされる。ここで、ＰＲＢＳ符号は、擬似ランダムバイナリシークエンス（Ｐｓｕｄｏ−Ｒａｎｄｏｍ Ｂｉｎａｒｙ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）符号のことであり、例えば、位相変換器１１４内のシフトレジスタとフィードバックによって生成される符号系列のうちその周期が最長になる系列であるＭ系列（最長系列；Ｍａｘｍａｌ−Ｌｅｎｇｔｈ Ｓｅｑｕｅｎｓｅｓ）を用いている。このため、ＰＲＢＳ符号は（２ｎ−１）例えばｎ＝１２のとき４０９５波数であり、排他性が極めて強い。従って、自己相関をとった場合においては、パルス圧縮技術の利点とあいまって、その相関値のピークは高く、Ｓ／Ｎ比が非常に高くなる。
【００３８】
具体的に、連続正弦波とＰＲＢＳ符号と位相変換された結果であるＰＲＢＳ信号との関係をアナログ波形で示した場合を図２に示す。図２（Ａ）はＰＲＢＳ符号、図２（Ｂ）は周波数発生器１１２から出力される連続正弦波、図２（Ｃ）は連続正弦波がＰＲＢＳ符号によって位相変換されたＰＲＢＳ信号を示している。本実施形態においては、ＰＲＢＳ符号の‘１’の値では位相を１８０°回転させ、‘０’の値では位相をそのままとする位相変換を行う。その結果として図２（Ｂ）に示す波形が位相変換されて図２（Ｃ）に示すＰＲＢＳ信号が出力されることとなる。なお、図２（Ｄ）には、図２（Ｃ）の波形の自己相関を取った際の波形を示している。このように、位相変換器１１４は、周波数発生器１１２から入力された周波数Ｆの単一の周波数信号を、自身の内部で生成されたＰＲＢＳ符号で位相変換している。なお、ＰＲＢＳ符号は外部から導入してもよい。
【００３９】
ＤＡ変換器１１６は、位相変換器１１４に接続されて、位相変換器１１４から出力された信号をデジタル値からアナログ値に変換して出力する。
【００４０】
発振増幅器１１８は、ＤＡ変換器１１６に接続されて、ＤＡ変換器１１６から出力された信号をアナログ的に増幅して出力する。
【００４１】
発振センサ１２０は、発振増幅器１１８に接続され、発振増幅器１１８から出力された電気的な信号を機械的な振動に変換して発信波である縦波Ｐと横波Ｓとを出力する。受信センサ１２４は、発振センサ１２０から被測定区間１０４Ａを伝播してきた機械的な振動である縦波Ｐと横波Ｓとで合成されたガイド波１０２を受信波として受信し、電気的な信号に変換する。発振センサ１２０と受信センサ１２４とは、測定対象物１０４の測定される長さＬ方向（Ｘ方向）の被測定区間１０４Ａを挟んで測定対象物１０４の厚みＴ部分に取り付けられる。発振センサ１２０と受信センサ１２４は、例えば圧電素子を用いることができる。このため、発振センサ１２０は、正確な出力をすることができる。
【００４２】
取付部材１２２は、発振センサ１２０と受信センサ１２４とを測定対象物１０４に取り付け、その際に発振センサ１２０あるいは受信センサ１２４と測定対象物１０４との間に介在する。取付部材１２２のその介在する材質や厚みを変更することによって、結果的に、発振センサ１２０から発信される発信波の周波数に対して、受信センサ１２４の周波数特性を発振波の周波数に整合するように変更させることができる。例えば、発振センサ１２０、受信センサ１２４と測定対象物１０４との間の取付部材１２２の厚みが少ない（若しくは硬い材質）状態から、当該厚みを増やす（若しくは軟らかい材質に変更する）と、発信波に対し、整合する受信波の周波数を低くすることが可能となる。その調整範囲は、数１０ｋＨｚから１００ｋＨｚとすることができる。取付部材１２２として、接着剤、粘土、高粘性ゲル、磁石等を用いることができる。取付部材１２２を介在させることで、音響インピーダンスの整合を行うことが可能となるので、最適な周波数での受信波の解析が可能となる。
【００４３】
なお、音響インピーダンスＺは式（１）で求めることができる。
【００４４】
Ｚ＝ρ＊Ｖ （１）
【００４５】
ここで、ρは物質の密度、Ｖは物質内での音速である。なお、異なる物質間を音が伝播する場合は式（２）で表すことができる。
【００４６】
Ａ＝２＊Ｚ１／（Ｚ１＋Ｚ２）＊Ａ０ （２）
Ｚ１＝ρ１＊Ｖ１ （３）
Ｚ２＝ρ２＊Ｖ２ （４）
【００４７】
ここで、Ａは物質Ｉから物質IIへの伝播後の振幅、Ａ０は物質Ｉでの振幅、ρ１は物質Ｉの密度、Ｖ１は物質Ｉ内での音速、ρ２は物質IIの密度、Ｖ２は物質II内での音速を示している。ここから明らかなように、発振センサ１２０と受信センサ１２４との間に空気を介した場合に比べて、粘土などを介したほうが密度ρや音速Ｖから得られる音響インピーダンスが近いので、伝播時の振幅の減衰が少なくなる。そして、取付部材１２２の材質や厚みの調整を行うことで、測定現場において臨機応変に最適な計測が可能である。
【００４８】
受信フィルタ１２６は、受信センサ１２４に接続され、受信センサ１２４で受信された信号から、例えば、ガーダークレーンの操業に係る騒音や橋梁の道路交通に関る騒音を取り除く。このため、適切なノイズフィルタを選択することで、これらの操業や稼動の影響を極めて低減して受信波の解析を行うことができる。なお、必要に応じて、可変の増幅器を具備してもよい。
【００４９】
ＡＤ変換器１２８は、受信フィルタ１２６に接続されて、受信フィルタ１２６を通過した信号を、アナログ値からデジタル値に変換する。
【００５０】
データ記録器１３０は、ＡＤ変換器１２８に接続されて、ＡＤ変換器１２８から出力された信号を記録する。
【００５１】
解析装置１３２は、位相変換器１１４とデータ記録器１３０とに接続され、位相変換器１１４から出力される発信波に係るＰＲＢＳ信号（擬似ランダム信号）とデータ記録器１３０に記録された受信波に従う信号との相関値を計算する。この相関を取ることによって、計算結果をパルス波として取扱うことが可能となり（図２（Ｄ）参照）、ガイド波１０２の到達時間と相関値の振幅を測定することができる。ここで、測定対象物１０４の亀裂１０４Ｂの長さＣＬに依存して、ガイド波１０２の到達時間と相関値の振幅が変化する。このため、解析装置１３２は、演算手段として、予め求めた相関値の振幅と亀裂１０４Ｂの長さＣＬとの関係を元に、得られた相関値の振幅から亀裂１０４Ｂの長さＣＬ、特に測定対象物１０４の厚みＴ方向に貫通した亀裂１０４Ｂの長さＣＬを求めることができる。即ち、解析装置１３２は、パルス圧縮技術を利用した高いＳ／Ｎ比で被測定区間１０４Ａの亀裂１０４Ｂの評価をすることが可能となる。あるいは、解析装置１３２は、発信波に係るＰＲＢＳ信号と受信波に従う信号との相関を取ることにより、被測定区間１０４Ａの亀裂１０４Ｂを評価する手段ともいえる。ここで、評価としては、前述の亀裂１０４Ｂの長さＣＬを求めるだけでなく、到達時間の変化から、亀裂１０４Ｂの位置や幅などを推定することも含まれ、逆に相関値の振幅の減衰量から亀裂１０４Ｂの有無だけを判断するなども含みうるものである。
【００５２】
次に、ガイド波１０２、単一の周波数Ｆ、幅Ｗの関係について、以下説明する。
【００５３】
ガイド波１０２とは、前述の如く、物理的な境界により形成された導波路（限定された筋道の意）に沿って伝播する波動であり、実体波１０３である縦波Ｐと横波Ｓが境界条件を満たすように部材を伝播した結果、見かけ上得られる波をいう。即ち、ガイド波１０２は、縦波Ｐと横波Ｓが伝播して合成された結果、測定対象物１０４の表面付近で観測される波である。図３（Ａ）に示す如く、発振センサ１２０から発信される発信波は、発振センサ１２０を中心として測定対象物１０４中でガイド波１０２に寄与する実体波１０３が破線の如く伝播する。そして、図３（Ｂ）に示す如く、ガイド波１０２は、境界条件を満たす場合に、測定対象物１０４の表面の各点Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３において、破線で示す動きとして観測される。
【００５４】
即ち、実体波１０３としては、測定対象物１０４の幅Ｗに対して適切な波長（適切な単一の周波数Ｆ）を選択・決定する必要がある。実体波が適切な波長λ１であれば、図４の左側に示す如く実体波１０３Ａは幅Ｗ方向で反射されながらＸ方向に減衰せずに長く伝播し、振幅の大きいガイド波１０２Ａが境界面（端面）で観測されることとなる。しかし、実体波が測定対象物１０４の幅Ｗに対して不適切に整合の取れていない長い波長λ２であった場合においては、実体波１０３Ｂは幅Ｗ方向において境界条件を満たさず伝播することができない（図４の右側）。
【００５５】
ここで、一般に、実体波１０３、１０３Ａ、１０３Ｂのうち、縦波Ｐは横波Ｓよりも音速が早いため、縦波Ｐの波長λｐは横波Ｓよりも長くなる。縦波Ｐに注目して考えると、縦波Ｐが図４の不適切な波長λ２であった場合には、縦波Ｐは伝播することができない。すなわち、この場合には、横波Ｓが伝播しても縦波Ｐと横波Ｓとで合成されるガイド波１０２Ｂを観測することはできない。
【００５６】
以上のことから、縦波Ｐについて、次の関係を得ることができる。
【００５７】
Ｗ ≫ λｐ （５）
【００５８】
波長λｐは縦波Ｐの音速Ｖｐを単一の周波数Ｆで割った値から求めることができるので、式（５）は次の関係で表すことができる。
【００５９】
Ｗ ≫ Ｖｐ／Ｆ （６）
【００６０】
ここで、縦波Ｐの音速Ｖｐは、測定対象物１０４が鋼材の場合には、約５．７ｋｍ／ｓである。
【００６１】
即ち、測定対象物１０４が鋼材でその幅Ｗが４０ｃｍのとき、単一の周波数Ｆは、１４．２５ｋＨｚよりもはるかに大きい必要がある。本実施形態では、好ましい条件として、その大きさを約２倍と想定して、約３０ｋＨｚ以上とする。
【００６２】
具体的に、図５に、測定対象物１０４が鋼材で、幅Ｗが４０ｃｍであった場合の単一の周波数Ｆの違いによる求められる相関値の振幅の違いを示す。図５（Ｂ）に示す如く、単一の周波数Ｆが整合を取れずに不適切（４ＫＨｚ）である場合においては、相関値の振幅波形が崩れ、発振センサ１２０と受信センサ１２４との距離である計測距離に相当する矢印位置の到達時間を正確に示すことができない。これに対して、図５（Ａ）に示す如く、単一の周波数Ｆが適切（３１ＫＨｚ）である場合においては、発振センサ１２０と受信センサ１２４との距離である計測距離を変化させた時、解析装置１３２において、その距離を忠実に示す相関値の振幅が算出されていることが分かる。
【００６３】
また、図６（Ａ）に示す如く、測定対象物１０４に亀裂１０４Ｂが存在した場合には、その亀裂１０４Ｂによって実体波１０３の一部１０３Ｃが反射されて、亀裂１０４Ｂの反対側（図６（Ａ）では右側）へは伝播しない。このため、亀裂１０４Ｂがあるとガイド波１０２Ｂは減衰する。この減衰量は、亀裂１０４Ｂの長さＣＬに応じて実体波１０３の伝播する幅が狭まることに関係するものである。なお、亀裂１０４Ｂが閉口亀裂である場合には、図６（Ｂ）に示す如く、ガイド波１０２の波動エネルギが亀裂１０４Ｂの閉じた面を振動させて摩擦が生じ、波動エネルギの一部が熱エネルギに変換される。この結果、閉口亀裂の場合は、開口亀裂に比べて、ガイド波１０２の減衰が大きくなる。
【００６４】
次に、本実施形態における非破壊で探傷する方法について、単一の周波数Ｆの決定方法を中心にして図７を用いて説明する。
【００６５】
最初に、測定対象物１０４の測定される長さＬ方向（Ｘ方向）の被測定区間１０４Ａを挟んで発振センサ１２０と受信センサ１２４とを測定対象物１０４の厚みＴ部分に取付ける（ステップＳ２）。
【００６６】
次に、縦波Ｐの波長λｐが測定対象物１０４の幅Ｗよりも短くなるように、ガイド波１０２の単一の周波数Ｆを決定して出力させる。この工程は、以下のように分解される。
【００６７】
先ず、測定対象物１０４の幅Ｗに相当する縦波Ｐの波長λｐ１の周波数Ｆｐ１を式（６）から導く（ステップＳ４）。このとき、式（６）では不等号で関係が示されていたが、等号で結ばれているとして求める。
【００６８】
次に、支持部材１０８がある場合には、その幅ＧＷに相当する縦波Ｐの波長λｐ２の周波数Ｆｐ２を式（６）から導く（ステップＳ６）。ここでも、式（６）では不等号で関係が示されていたが、等号で結ばれているとして求める。
【００６９】
次に、周波数Ｆｐ１よりも十分大きい単一の周波数Ｆを選択する（ステップＳ８）。
【００７０】
Ｆｐ１≪Ｆ （７）
【００７１】
ここで、本実施形態では、上記十分大きいという条件を約２倍以上とする。また、前述の如く、本実施形態では、接合幅（幅）ＧＷが波長λｐの２倍、好ましくは波長λｐの１．５倍であっても、波長λｐが接合幅（幅）ＧＷと同一、若しくはそれよりも長いとする。このため、周波数Ｆｐ２の２倍以下、好ましくは１．５倍以下を単一の周波数Ｆに許容する。選択に際して、単一の周波数Ｆが大きければ、ガイド波１０２は減衰はしやすいが、より小さな亀裂１０４Ｂに対して感度を有する。逆に、選択する単一の周波数Ｆが小さければ、ガイド波１０２は小さな亀裂１０４Ｂに対して感度が低くなるが、減衰はしにくく、より長距離での計測を可能とする。
【００７２】
次に、上記単一の周波数Ｆの妥当性を検証する（ステップＳ１０）。具体的には、支持部材１０８によるガイド波１０２への実際の影響の確認や、受信センサ１２４での受信波の信号強度の確認や、計測対象とすべき亀裂１０４Ｂの長さＣＬに対する感度検証や、それらの実験データあるいはシミュレーション結果との参照を行うものである。妥当でなければ（ステップＳ１０でＮｏ）、再度ステップＳ８で単一の周波数Ｆを選択する。なお、このステップは、ステップＳ８で実験データや実測データを考慮して単一の周波数Ｆを選択することで、省略することが可能となる。
【００７３】
次に、検証結果が妥当であれば（ステップＳ１０でＹｅｓ）、単一の周波数信号の周波数Ｆを決定し、周波数発生器１１２で、単一の周波数信号を出力する（ステップＳ１２）。
【００７４】
上述した単一の周波数Ｆの決定までを、以下に具体的な一例で示す。
【００７５】
測定対象物１０４が鋼材で、幅Ｗが４０ｃｍで、ガイド波１０２の縦波Ｐの音速が５．７ｋｍ／ｓのとき、式（６）を用いて周波数Ｆｐ１は１４．２５ｋＨｚとなる。
【００７６】
支持部材１０８の幅ＧＷが長さＧＬよりも長くて、最大で２０ｃｍのとき、式（６）を用いて周波数Ｆｐ２は２８．５０ｋＨｚとなる。
【００７７】
本実施形態では、周波数Ｆｐ１の２倍以上、且つ周波数Ｆｐ２のより好ましい条件である１．５倍以下から、単一の周波数Ｆを３１ｋＨｚに選択することができる。ここで、単一の周波数Ｆの決定は実測データ等に基づいているので、この後の妥当性の検証を省略して、単一の周波数Ｆを３１ｋＨｚに決定する。
【００７８】
以降、図７のフロー図に戻り、各ステップの説明を続ける。
【００７９】
次に、位相変換器１１４にて、周波数発生器１１２で発生した単一の周波数Ｆを位相変換してＰＲＢＳ信号にする（ステップＳ１４）。
【００８０】
次に、ＰＲＢＳ信号に位相変換された信号は、ＤＡ変換器１１６、発振増幅器１１８を介して、発振センサ１２０にて、発信波を発信する（ステップＳ１６）。
【００８１】
次に、発振センサ１２０から測定対象物１０４の被測定区間１０４Ａを伝播してきた縦波Ｐと横波Ｓとの合成波であるガイド波１０２を受信センサ１２４で受信波として受信する（ステップＳ１８）。
【００８２】
次に、受信された受信波は、受信フィルタ１２６、ＡＤ変換器１２８を介して、データ記録器１３０に記録される。そして、記録された受信波に従う信号が、解析装置１３２にて、位相変換器１１４から出力される発信波に係るＰＲＢＳ信号と相関を取られて値が算出される（ステップＳ２０）。
【００８３】
次に、予備実験あるいは過去の実測結果あるいはシミュレーション等に基づいて、予め求められた発信波に係るＰＲＢＳ信号と受信波に従う信号との相関値（以降、単に相関値と称する）と、同様の測定対象物１０４で同じ幅Ｗでの亀裂１０４Ｂの長さＣＬと、を関係づけたテーブルを参照する（ステップＳ２２）。
【００８４】
次に、上記テーブルを参照した結果として、亀裂１０４Ｂの長さＣＬを求めることにより、被測定区間１０４Ａの亀裂１０４Ｂを評価する。
【００８５】
次に、本実施形態について、具体的な適用例を用いて説明する。なお、本適用例では、特に断りない場合には、測定対象物であるクレーンガーダ１０６の幅Ｗを４０ｃｍ、単一の周波数Ｆを３１ｋＨｚとする。
【００８６】
図８には、ガーダークレーンを構成するクレーンガーダ１０６、ガーダークレーンを収納する建物などの構造物（図示せず）にクレーンガーダ１０６を固定・支持するためのガセットプレート（支持部材）１０８、クレーンガーダ１０６を上方に支持する支柱１０７とを示す。図９に示す如く、本実施形態の発振センサ１２０と受信センサ１２４とは、クレーンガーダ１０６とクレーンガーダ１０６とが隣接する各端部に取り付けられ、ケーブルＣＡでその配線が一箇所にまとめられている。図１０に示す如く、クレーンガーダ１０６は、Ｉ形鋼であり、底板１０６Ｘ、中間板１０６Ｙ、上板１０６Ｚから構成される。これらは一体に形成されているが、互いに直角で且つ底板１０６Ｘと上板１０６Ｚは中間において中間板１０６Ｙと連結された形状である。このため、図１０に示す如く、発振センサ１２０と受信センサ１２４とを底板１０６Ｘの厚みＴ部分に取付部材１２２を介して貼り付けることにより、底板１０６Ｘのみを測定対象物として精度良く測定することができる。
【００８７】
前述のように、クレーンガーダ１０６にはガーダークレーンを収納する建物等の構造物に固定・支持するためのガセットプレート（支持部材）１０８が取り付けてある。ガセットプレート１０８は、測定対象物１０４であるクレーンガーダ１０６に溶接されて一体となって、クレーンガーダ１０６を支持する支持部材である。そこで、相関値に対してのガセットプレート１０８の影響を調べた結果を図１１に示す。
【００８８】
図１１（Ａ）は、クレーンガータ１０６とガセットプレート１０８との接合幅（幅）ＧＷとクレーンガーダ１０６の底板１０６Ｘとの関係を示す。そして、測定して得られた結果を図１１（Ｂ）に示す。図１１（Ｂ）に示す如く、単一の周波数Ｆが３１ＫＨｚにおいては接合幅（幅）ＧＷが０から２００ｍｍに変化してもその相関値の振幅には何ら影響を及ぼすことがないことが分かる。
【００８９】
詳しく言うならば、接合幅（幅）ＧＷ２００ｍｍであって単一の周波数Ｆ３１ｋＨｚのとき、波長λｐは接合幅（幅）ＧＷよりも数値的には小さい（λｐ（１８４ｍｍ）＜ＧＷ（２００ｍｍ））。しかし、前述した如く、接合幅（幅）ＧＷ２００ｍｍでもその相関値の振幅には何ら影響がないことが確認された。すなわち、接合幅（幅）ＧＷに対して波長λｐが、好ましい条件の１．５倍以下であることを満足している。
【００９０】
このように、単一の周波数Ｆの決定の段階で接合幅（幅）ＧＷを考慮することによって、相関値の振幅はガセットプレート１０８の影響を受けることがない。つまり、ガセットプレート１０８の溶接された部分で亀裂１０６Ｂが生じていた場合にも、容易に亀裂１０６Ｂを評価することが可能であることを示している。
【００９１】
次に、クレーンガーダ１０６に亀裂１０６Ｂがある場合とない場合においてその相関値の振幅の差の有無を調べた結果を図１２に示す。図１２（Ａ）は亀裂１０６Ｂがない底板１０６Ｘと大きな亀裂１０６Ｂがある上板１０６Ｚについての発振センサ１２０と受信センサ１２４の配置を示しており、図１２（Ｂ）はそれぞれで得られた相関値を示している。発振センサ１２０と受信センサ１２４との距離（被測定区間１０６Ａ）を１６．５４ｍとして、単一の周波数Ｆが３１ＫＨｚの場合において、亀裂１０６Ｂを有する上板１０６Ｚにおいては、ガイド波１０２が極端に減衰してしまい、距離１６．５４ｍに相当する時間において相関値の波形を観測することができないことが分かる。
【００９２】
亀裂１０６Ｂの長さＣＬと相関値との関係を求めるために図１３を示す。図１３（Ａ）はクレーンガーダ１０６とそこに形成された亀裂１０６Ｂの長さＣＬの配置、図１３（Ｂ）は亀裂１０６Ｂの長さＣＬを変化させたときの相関値の波形の変化を示している。この図から分かるように、亀裂１０６Ｂの長さＣＬが長くなると、発振センサ１２０と受信センサ１２４との距離を示す矢印位置での相関値の振幅が小さくなり、亀裂１０６Ｂの長さＣＬが５０ｍｍ以上では相関値の波形を観測することができなくなっている。なお、丸で囲んだ部分は、亀裂１０６Ｂがない場合（０ｍｍ）には観測されなかった波形であり、亀裂１０６Ｂによる実体波の反射の影響と考えられる。この波形を処理することでも、亀裂１０６Ｂを解析することが可能である。
【００９３】
図１４には、図１３と同様の実験を４つ行い（ケース１〜４）、相関値（音圧）の変化と亀裂１０６Ｂの長さＣＬとの関係を示す。４つの実験結果から、相関値（音圧）の変化と亀裂１０６Ｂの長さＣＬとの間にはほぼ一定の関係が存在することが分かる。これらの関係を検証するために、人為的に作成した亀裂１０６Ｂの長さＣＬではなく、かつ実験室レベルの環境の整った場所でないヤードで検証した検証実験結果を検証Ａ、Ｂとして、図１４に同時に示した。なお、検証Ａはクレーンガーダ１０６のみが存在していた場合の結果である。検証ＢはクレーンＣＲを実際に可動させている状態での結果である。これらはいずれも、４つの実験結果から得られる相関値（音圧）の変化と亀裂１０６Ｂの長さＣＬとの関係を表すデータ上にプロットされている。つまり、相関値（音圧）の変化と亀裂１０６Ｂの長さＣＬとの関係は、安定していることを裏付ける結果となっている。即ち、求められた相関値（音圧）と、予め求めた相関値（音圧）と亀裂１０６Ｂの長さＣＬとの関係を、例えば、テーブルという形で用いることにより、発振センサ１２０と受信センサ１２４との間の被測定区間１０６Ａの亀裂１０６Ｂの長さＣＬを容易に求めることが可能である。
【００９４】
図１５には、検証Ｂの際の配置及びそのときの相関値の波形を示す。なお、このときの亀裂１０６Ｂの長さＣＬの確認は、従来のＵＴ法に基づいて行っている。図１５（Ａ）は発振センサ１２０と受信センサ１２４とクレーンガーダ１０６及びクレーンＣＲとの配置関係を示した上面図、図１５（Ｂ）はそれぞれのクレーンガーダ１０６（ＣＧ１〜ＣＧ４）についての相関値（音圧）の波形である。結果から、ＣＧ１とＣＧ４では相関値（音圧）の振幅が１１０ｄＢを超えており、ＣＧ２（１００ｄＢ）の３倍以上の振幅となっている。ＣＧ３は約７０ｄＢでありＣＧ１（ＣＧ４）と比較すると、１／１００の振幅である。このときのクレーンガーダ１０６（ＣＧ１〜ＣＧ４）の長さＬが１８ｍであることから、その範囲で亀裂１０６Ｂの有無と長さＣＬとを容易に把握できていることが分かる。
【００９５】
上述した実際の結果から明らかなように、境界条件の一つである単一の周波数Ｆを、横波Ｓと共にガイド波１０２を合成する縦波Ｐの波長λｐが測定対象物１０４（クレーンガーダ１０６）の幅Ｗよりも短くなるようして決定していることから、亀裂１０４Ｂ、１０６Ｂの評価が容易でありながら、測定対象物１０４（クレーンガーダ１０６）による減衰の影響を低減し、遠距離での計測が可能となる。又、亀裂１０４Ｂ、１０６Ｂの評価に際しては、使用する周波数Ｆは単一であり、擬似ランダム信号であるＰＲＢＳ信号と受信波に従う信号との相関が取られるので、高いＳ／Ｎ比で解析を行うことができ、且つ一度に広範囲（被測定区間１０４Ａ、１０６Ａ全て）を測定することが可能である。又、被測定区間１０４Ａ、１０６Ａは発振センサ１２０と受信センサ１２４との間にあり、亀裂１０４Ｂ、１０６Ｂの評価においては、基本的に透過波を用いているので、より高いＳ／Ｎ比を確保することができる。更に、上述した構成により、測定対象物１０４（クレーンガーダ１０６）に搭載あるいは接するクレーン等の構造物の動作状況にほとんど影響を受けることなく、亀裂１０４Ｂ、１０６Ｂの評価が可能である。
【００９６】
又、擬似ランダム信号であるＰＲＢＳ信号と受信波に従う信号との相関値に対して、予め求めた相関値と亀裂１０４Ｂ、１０６Ｂの長さＣＬとの関係を用いているので、亀裂１０４Ｂ、１０６Ｂの評価、特に亀裂１０４Ｂ、１０６Ｂの長さＣＬを容易に求めることができる。
【００９７】
又、取付部材１２２の材質と厚みの少なくともいずれかを変えた場合には、発信波の周波数に対して整合するように受信センサ１２４の周波数特性を変更させることができるので、測定現場において測定対象物に応じて臨機応変に最適な計測を行うことができる。
【００９８】
更に、縦波Ｐの波長λｐが測定対象物１０４（クレーンガーダ１０６）と一体となって測定対象物１０４（クレーンガーダ１０６）を支持する支持部材（ガセットプレート）１０８の接合幅（幅）ＧＷと同一若しくはそれよりも長くなるように、単一の周波数Ｆを決定しているので、測定対象物１０４（クレーンガーダ１０６）を一体で支持する支持部材（ガセットプレート）１０８が存在してもそれらの影響を受けることなく、高いＳ／Ｎ比で解析を行うことができる。
【００９９】
即ち、構造物や設備の探傷、例えば、具体的な実施形態で示したクレーンガーダ１０６を用いるガーダクレーンにおいて作業者が立ち入ることなく、又、操業や稼動を止めることなく簡単に一度に亀裂を把握することができる。
【０１００】
本実施形態においては、図９に示した如く、発振センサ１２０及び受信センサ１２４等をクレーンガーダ１０６の端部に取り付け、それらをケーブルＣＡで接続しガーダークレーンの支柱１０７の下側まで持ってきて計測（１回の計測にかかる時間は１分以下）を行うことが可能である。即ち、本実施形態は短時間間隔での連続計測を可能とするものであり、発振センサ１２０と受信センサ１２４との距離を正確に取り付けることにより、到達時間と相関値の振幅を利用した正確な亀裂１０６Ｂの評価が可能である。このような計測は、例えば重要且つ老朽化した設備や、鉄鋼等の高所・高熱で容易に近寄れない場所を対象とすることができる。なお、最終的には、モニタルームまでケーブルＣＡを伸ばして計測が可能であり、常時計測・自動計測を行うことができるものである。
【０１０１】
しかし、本発明について第１実施形態を挙げて説明したが、本発明は第１実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の要旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことは言うまでもない。
【０１０２】
例えば、図１６に示す第２実施形態で示す如く、発振センサ１２０及び受信センサ１２４を、棒状の冶具ＳＳの先端に固定して測定対象物１０６に接触させるという簡易モニタリングする手法を取ることも可能である。この場合においては、発振センサ１２０及び受信センサ１２４との距離が若干ばらつく可能性があるが、距離のばらつきによる相関値の振幅の変化はほとんどないため、相関値の振幅を利用して亀裂１０６Ｂの長さＣＬの算出を精度良く行うことができる。この実施形態は、例えば、重要ではないが老朽化している設備を対象とすることができ、具体的には製品等を貯蔵する倉庫等の、人が容易に近寄れる場所でのクレーン設備等を対象とすることが可能である。
【０１０３】
又、上述の実施形態において、測定対象物１０４をクレーンガーダ１０６としていたが本発明はこれに限定されるものではない。上述した如く、相関値の振幅の結果だけでも亀裂の長さを判定することができるため、発振センサ１２０及び受信センサ１２４との距離の距離を厳密に計測する必要がないため、障害物があり見通しが悪い場合、構造物自体が曲がっている場合（図２０に示す如く橋梁の梁の部分）、構造物そのものに近づくことができない場合など、正確な位置への発振センサ１２０及び受信センサ１２４の設置が難しい場合にも測定が可能である。更に、測定対象物１０６は、ガーダークレーン、橋梁、レール等を構成する一部であって、鋼製のみならず、コンクリート製であってもよい。
【０１０４】
このように、本発明は、図２１で示した従来技術のように測定対象物１０４の上面に載ることなく、図１７に示す如く、発振センサ１２０及び受信センサ１２４を取り付けるだけで本格的にその亀裂１０４Ｂを評価することが可能である。その際に、図１８に示す如く、測定対象物１０４に接近できる場合においては、直接に発振センサ１２０及び受信センサ１２４を粘土等で取り付けることが可能である。又、測定対象物１０４が高い場所に有っては図１９に示す如く、前述したような棒状の治具ＳＳの先端に、発振センサ１２０及び受信センサ１２４を取り付けて簡易的に測定対象物１０４に取り付けることによって亀裂１０４Ｂを検査することが可能である。
【０１０５】
なお、本発明においては、上記実施形態の周波数発生器１１２が必ずしも周波数決定手段を備える必要はない。備えたとしても、周波数決定手段は、ガイド波１０２を形成する縦波Ｐの波長λｐが、測定対象物１０４（クレーンガーダ１０６）の幅Ｗよりも短いこと、あるいは、測定対象物１０４（クレーンガーダ１０６）と一体となって測定対象物１０４（クレーンガーダ１０６）を支持する支持部材（ガセットプレート）１０８の接合幅（幅）ＧＷと同一若しくはそれよりも長いことの、いずれかの条件で、ガイド波１０２の単一の周波数Ｆを選択して決定してもよい。
【０１０６】
上記実施形態においては、独立した周波数発生器１１２と位相変換器１１４と解析装置１３２とが非破壊探傷装置１００に備えられていたが、本発明はこれに限定されるものはない。例えば、これらの構成要素の機能が一体の装置に備えられていても本発明に属するものである。
【０１０７】
又、上記実施形態においては、擬似ランダム信号としては、Ｍ系列を用いたＰＲＢＳ信号であったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、擬似ランダム信号として、Ｇｏｌｄ系列やＢａｒｋｅｒ系列などであっても、上記実施形態で示したように、位相変換を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る非破壊探傷装置を示す概略図
【図２】同じく主に周波数発生器から出力される波形の位相変換される様子を示す摸式図
【図３】同じくガイド波の伝播モデルの一例を示す摸式図
【図４】同じく測定対象物の幅に対して実体波の波長が整合していない場合の減衰を概念的に示す摸式図
【図５】同じく具体的に波長（単一の周波数）が異なる場合の相関値（音圧）の波形を示す図
【図６】同じく亀裂がある場合のガイド波の減衰を説明する概念図
【図７】同じく非破壊で探傷する方法のフロー図の一例を示す図
【図８】同じくクレーンガーダの斜視図
【図９】同じく発振センサと受信センサの取付位置等を示した模式図
【図１０】同じく発振センサと受信センサの取付位置を詳細に示した摸式図
【図１１】同じくクレーンガーダに取付けられているガセットプレートの接合幅の相関値（音圧）の振幅に対する影響を示す図
【図１２】同じくクレーンガーダの亀裂の有無による相関値（音圧）の波形の違いを示す図
【図１３】同じくクレーンガーダの亀裂の長さで相関値（音圧）の振幅が変化する様子を示す図
【図１４】同じく相関値（音圧）の変化と亀裂の長さの関係をまとめた図
【図１５】同じく図１４の検証Ｂにおける相関値（音圧）の波形を示す図
【図１６】本発明の第２実施形態に係る冶具を用いた簡易モニタリングを示す概念図
【図１７】本発明の測定についての大概念を示す図
【図１８】本発明の測定についての具体的な概念を示す図
【図１９】本発明の測定についての別の具体的な概念を示す図
【図２０】本発明が橋梁に適用されることを示す摸式図
【図２１】従来のガーダークレーンの測定方法を示す摸式図
【符号の説明】
【０１０９】
１００…非破壊探傷装置
１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ…ガイド波
１０３、１０３Ａ、１０３Ｂ…実体波
１０４…測定対象物
１０４Ａ、１０６Ａ…被測定区間
１０４Ｂ、１０６Ｂ…亀裂
１０５、１０７…支柱
１０６、ＣＧ１〜ＣＧ４…クレーンガーダ
１０８…ガセットプレート（支持部材）
１１２…周波数発生器
１１４…位相変換器
１１６…ＤＡ変換器
１１８…発振増幅器
１２０…発振センサ
１２２…取付部材
１２４…受信センサ
１２６…受信フィルタ
１２８…ＡＤ変換器
１３０…データ記録器
１３２…解析装置
Ｌ…測定対象物の長さ
Ｗ…測定対象物の幅
Ｔ…測定対象物の厚み
ＣＬ…亀裂の長さ
ＧＷ…ガセットプレートの接合幅（幅）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振センサより発信された縦波と横波とで合成されて、測定対象物の表面付近で観測されるガイド波を受信センサで受信して、測定対象物の亀裂を非破壊で探傷する非破壊探傷方法において、
前記測定対象物の測定される長さ方向の被測定区間を挟んで前記発振センサと受信センサとを該測定対象物の厚み部分に取付け、
前記縦波の波長が該測定対象物の幅よりも短くなるように、該ガイド波の単一の周波数信号の周波数を決定して出力させ、
該出力された単一の周波数信号を位相変換して擬似ランダム信号とし前記縦波と横波とからなる発信波を前記発振センサから発信し、
該発振センサから前記被測定区間を伝播してきた該縦波と横波との合成波であるガイド波を受信センサで受信波として受信し、
前記擬似ランダム信号と該受信波に従う信号との相関を取ることにより、該被測定区間の亀裂を評価することを特徴とする非破壊探傷方法。
【請求項２】
前記擬似ランダム信号と前記受信波に従う信号との相関値に対して、予め求めた該相関値と前記亀裂の長さとの関係を用いて、前記被測定区間の亀裂の長さを求めることを特徴とする請求項１に記載の非破壊探傷方法。
【請求項３】
前記発振センサと受信センサとが取付部材を介して前記測定対象物に取付られた際に、該取付部材の材質と厚みの少なくともいずれかを変更することで、前記発信波の周波数に対して整合するように前記受信センサの周波数特性を変更させることを特徴とする請求項１又は２に記載の非破壊探傷方法。
【請求項４】
前記測定対象物は、ガーダークレーン、橋梁、レールを構成する一部であって、鋼製、あるいはコンクリート製であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の非破壊探傷方法。
【請求項５】
縦波と横波とを発信波として発信する発振センサと、該縦波と横波とから合成されて測定対象物の表面付近で観測されるガイド波を受信波として受信する受信センサと、該受信波に基づいて測定対象物の亀裂を解析する解析装置と、を有する非破壊探傷装置において、
前記測定対象物の測定される長さ方向の被測定区間を挟んで前記発振センサと受信センサとが該測定対象物の厚み部分に取付けられて、前記縦波の波長が該測定対象物の幅よりも短くなるように、該単一の周波数信号の周波数を決定して出力可能な周波数発生器と、
該周波数発生器から出力された該単一の周波数信号を、位相変換して擬似ランダム信号とする位相変換器と、
該擬似ランダム信号と前記受信波に従う信号との相関を取ることにより、前記被測定区間の亀裂を評価する手段と、
を備えることを特徴とする非破壊探傷装置。
【請求項６】
前記周波数発生器は、更に、前記縦波の波長が該測定対象物と一体となって該測定対象物を支持する支持部材の幅と同一若しくはそれよりも長くなるように、前記単一の周波数を決定する周波数決定手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の非破壊探傷装置。
【請求項７】
前記解析装置は、前記擬似ランダム信号と前記受信波に従う信号との相関値に対して、予め求めた該相関値と前記亀裂の長さとの関係を用いて、前記被測定区間の亀裂の長さを求める演算手段を備えることを特徴とする請求項５又は６に記載の非破壊探傷装置。
【請求項８】
前記発振センサと受信センサとを前記測定対象物に取付けると共に、該測定対象物と該発振センサあるいは該受信センサとの間に介在する材質と厚みの少なくともいずれかを変更することで、前記発信波の周波数に対して整合するように前記受信センサの周波数特性を変更させることができる取付部材を備えることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の非破壊探傷装置。
【請求項９】
前記取付部材は、接着剤、粘土、高粘性ゲルあるいは磁石であることを特徴とする請求項８に記載の非破壊探傷装置。
【請求項１】
発振センサより発信された縦波と横波とで合成されて、測定対象物の表面付近で観測されるガイド波を受信センサで受信して、測定対象物の亀裂を非破壊で探傷する非破壊探傷方法において、
前記測定対象物の測定される長さ方向の被測定区間を挟んで前記発振センサと受信センサとを該測定対象物の厚み部分に取付け、
前記縦波の波長が該測定対象物の幅よりも短くなるように、該ガイド波の単一の周波数信号の周波数を決定して出力させ、
該出力された単一の周波数信号を位相変換して擬似ランダム信号とし前記縦波と横波とからなる発信波を前記発振センサから発信し、
該発振センサから前記被測定区間を伝播してきた該縦波と横波との合成波であるガイド波を受信センサで受信波として受信し、
前記擬似ランダム信号と該受信波に従う信号との相関を取ることにより、該被測定区間の亀裂を評価することを特徴とする非破壊探傷方法。
【請求項２】
前記擬似ランダム信号と前記受信波に従う信号との相関値に対して、予め求めた該相関値と前記亀裂の長さとの関係を用いて、前記被測定区間の亀裂の長さを求めることを特徴とする請求項１に記載の非破壊探傷方法。
【請求項３】
前記発振センサと受信センサとが取付部材を介して前記測定対象物に取付られた際に、該取付部材の材質と厚みの少なくともいずれかを変更することで、前記発信波の周波数に対して整合するように前記受信センサの周波数特性を変更させることを特徴とする請求項１又は２に記載の非破壊探傷方法。
【請求項４】
前記測定対象物は、ガーダークレーン、橋梁、レールを構成する一部であって、鋼製、あるいはコンクリート製であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の非破壊探傷方法。
【請求項５】
縦波と横波とを発信波として発信する発振センサと、該縦波と横波とから合成されて測定対象物の表面付近で観測されるガイド波を受信波として受信する受信センサと、該受信波に基づいて測定対象物の亀裂を解析する解析装置と、を有する非破壊探傷装置において、
前記測定対象物の測定される長さ方向の被測定区間を挟んで前記発振センサと受信センサとが該測定対象物の厚み部分に取付けられて、前記縦波の波長が該測定対象物の幅よりも短くなるように、該単一の周波数信号の周波数を決定して出力可能な周波数発生器と、
該周波数発生器から出力された該単一の周波数信号を、位相変換して擬似ランダム信号とする位相変換器と、
該擬似ランダム信号と前記受信波に従う信号との相関を取ることにより、前記被測定区間の亀裂を評価する手段と、
を備えることを特徴とする非破壊探傷装置。
【請求項６】
前記周波数発生器は、更に、前記縦波の波長が該測定対象物と一体となって該測定対象物を支持する支持部材の幅と同一若しくはそれよりも長くなるように、前記単一の周波数を決定する周波数決定手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の非破壊探傷装置。
【請求項７】
前記解析装置は、前記擬似ランダム信号と前記受信波に従う信号との相関値に対して、予め求めた該相関値と前記亀裂の長さとの関係を用いて、前記被測定区間の亀裂の長さを求める演算手段を備えることを特徴とする請求項５又は６に記載の非破壊探傷装置。
【請求項８】
前記発振センサと受信センサとを前記測定対象物に取付けると共に、該測定対象物と該発振センサあるいは該受信センサとの間に介在する材質と厚みの少なくともいずれかを変更することで、前記発信波の周波数に対して整合するように前記受信センサの周波数特性を変更させることができる取付部材を備えることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の非破壊探傷装置。
【請求項９】
前記取付部材は、接着剤、粘土、高粘性ゲルあるいは磁石であることを特徴とする請求項８に記載の非破壊探傷装置。
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００９−２７６０９５（Ｐ２００９−２７６０９５Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２５１９４（Ｐ２００８−１２５１９４）
【出願日】平成２０年５月１２日（２００８．５．１２）
【出願人】（５９１２０５５３６）ＪＦＥシビル株式会社 (39)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１２日（２００８．５．１２）
【出願人】（５９１２０５５３６）ＪＦＥシビル株式会社 (39)
【Ｆターム（参考）】
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