非破壊検査方法および非破壊検査装置
【課題】ガイド波を用いた減肉部の深さ測定において、測定精度が向上した非破壊検査方法および非破壊検査装置を提供する。
【解決手段】円筒構造物１００にガイド波９ａを送信し、欠陥１０２からの反射波９ａ２を受信する第１の送受信ステップと、反射波９ａ２の振幅から、欠陥１０２の断面積Ｓを算出する断面積算出ステップと、第１の送受信ステップのガイド波９ａ送信方向と概直交方向に、周波数を可変して複数回ガイド波９ｂを送信し、欠陥１０２からの反射波９ｂ２を受信する第２の送受信ステップと、反射波９ｂ２の振幅の周波数依存性から、欠陥１０２の開口長さａを測定する開口長さ測定ステップと、欠陥１０２の断面積Ｓおよび欠陥１０２の開口長さａから、欠陥１０２の深さｃを算出する深さ算出ステップと、を備える。
【解決手段】円筒構造物１００にガイド波９ａを送信し、欠陥１０２からの反射波９ａ２を受信する第１の送受信ステップと、反射波９ａ２の振幅から、欠陥１０２の断面積Ｓを算出する断面積算出ステップと、第１の送受信ステップのガイド波９ａ送信方向と概直交方向に、周波数を可変して複数回ガイド波９ｂを送信し、欠陥１０２からの反射波９ｂ２を受信する第２の送受信ステップと、反射波９ｂ２の振幅の周波数依存性から、欠陥１０２の開口長さａを測定する開口長さ測定ステップと、欠陥１０２の断面積Ｓおよび欠陥１０２の開口長さａから、欠陥１０２の深さｃを算出する深さ算出ステップと、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒形部材に発生する欠陥の有無を、ガイド波を用いて検査する非破壊検査方法および非破壊検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラント，化学プラント等の配管やタンクは、施設してから長期間が経過すると、内外面からの腐食や浸食に起因する欠陥（減肉）が発生する。さらに腐食や浸食が進行すると、その腐食や浸食が配管やタンクの肉厚を貫通し、液体や蒸気といった配管内を流れる内部流体やタンク内に貯留されている内部流体が外部に漏洩してしまう。
このような内部流体の漏洩を避けるため、配管やタンクについて定期的に非破壊検査を行って配管やタンクの肉厚を評価し、内部流体の漏洩が生じる前に交換や補修といった対策を施す必要がある。
【０００３】
配管やタンクの肉厚を非破壊検査する非破壊検査手段として、検査対象の肉厚を計測する超音波厚さ計が知られている。超音波厚さ計は、一般的には、電気と音響とを相互に変換可能な圧電素子を有する超音波センサが用いられている。超音波センサを配管外面に設置して、検査対象の配管にバルク波（縦波や横波といった弾性波）を励起し、配管内面で反射した弾性波を同一もしくは別の超音波センサで受信して配管の肉厚を計測する。
【０００４】
この超音波厚さ計は、配管やタンクの中心方向の肉厚を検査する際には適しているが、検査範囲が狭いために、長尺の配管の長手方向に対する検査や広域な検査範囲を有する大口径配管やタンクに対する検査には長い時間を要する。
また、超音波厚さ計を用いた検査は、保温材が取り巻いている配管等を対象にする場合には肉厚測定箇所ごとで保温材を取り除く必要がある。このため、検査前の保温材の取り外し、検査後の保温材の取り付け作業に要する時間も多大になる。また、コンクリートおよび地中に埋設された配管の検査も容易ではない。
【０００５】
超音波厚さ計のそのような課題に対する一つの対応策として、ガイド波（配管や板のように境界面を有する物体中を、反射やモード変換しながら進行する縦波、横波の干渉によって形成される弾性波）を用いた配管等の非破壊検査が提案されている。ガイド波を用いた非破壊検査は、配管等の長距離区間を一括して検査することができ、また、ガイド波を用いることにより、保温材を取り外す箇所も著しく低減される。
【０００６】
一方、ガイド波を用いた非破壊検査では、一般に減肉部の深さを直接測定することはできず、配管においては配管断面積に対する減肉部断面積の比率、タンクにおいては、減肉部断面積を測定することになる。
ところで、配管やタンクの内部流体の漏洩に対する評価については、減肉部の深さが重要である。このため、ガイド波を用いた非破壊検査のような一次検査（スクリーニング）の段階においても、減肉部の深さを測定したいという要求は高い。
【０００７】
この課題を解決する方法として、特許文献１（請求項３参照）で開示された配管検査方法（非破壊検査方法）は、以下の手順を採用している。まず、複数の第１超音波探触子を有する第１超音波探触子群および複数の第２超音波探触子を有する第２超音波探触子群を用い、第１超音波探触子を配管の軸方向において第２超音波探触子から離れた位置に配置し、複数の第１超音波探触子および複数の第２超音波探触子をそれぞれ配管の周囲で配管の周方向に配置し、各第１超音波探触子および各第２超音波探触子から配管にガイド波をそれぞれ送信する。次に、各第１超音波探触子にて受信したガイド波のそれぞれの第１反射信号および各第２超音波探触子にて受信したガイド波のそれぞれに基づいて、配管の周方向における、ガイド波の複数の合成された周方向モードの波形を求める。次に、０次の合成周方向モードの波形の振幅に基づいて配管に生じている減肉部の面積を求める。次に、複数の合成周方向モードの波形の振幅に基づいて、減肉部の周方向における長さを求める。最後に、減肉部の面積および周方向における長さに基づいて、減肉部の深さを求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４５８９２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１で開示された配管検査方法（非破壊検査方法）では、複数の合成周方向モードの波形の振幅に基づいて減肉部の周方向における長さを求めるものであり、把握できるモードの次数の範囲によって減肉部の周方向における長さの測定精度が影響を受ける。このため、減肉部の周方向における長さの測定精度に改善の余地がある。また、減肉部の面積および周方向における長さに基づいて減肉部の深さを求めているため、減肉部の深さの測定精度に改善の余地がある。
【００１０】
そこで、本発明は、ガイド波を用いた減肉部の深さ測定において、測定精度が向上した非破壊検査方法および非破壊検査装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような課題を解決するために、本発明は、ガイド波を用いて円筒構造物の欠陥を検出する非破壊検査方法であって、前記円筒構造物にガイド波を送信し、前記欠陥からの反射波を受信する第１の送受信ステップと、前記第１の送受信ステップで受信した反射波の振幅から、前記欠陥の断面積を算出する断面積算出ステップと、前記第１の送受信ステップのガイド波送信方向と概直交方向に、周波数を可変して複数回ガイド波を送信し、前記欠陥からの反射波を受信する第２の送受信ステップと、前記第２の送受信ステップで受信した反射波の振幅の周波数依存性から、前記欠陥の開口長さを測定する開口長さ測定ステップと、前記欠陥の断面積および前記欠陥の開口長さから、前記欠陥の深さを算出する深さ算出ステップと、を備えることを特徴とする非破壊検査方法である。
【００１２】
また、本発明は、円筒構造物の円周方向に配列される複数の第一の超音波探触子を有した第一の超音波探触子列と、前記第一の超音波探触子列から長手方向に所定距離離れ、前記円筒構造物の円周方向に配列される複数の第二の超音波探触子を有した第二の超音波探触子列と、前記円筒構造物の長手方向の一方側にガイド波を伝搬させるように、前記第一の超音波探触子列と前記第二の超音波探触子列へ印加する発信信号の印加時刻を相対的にずらすと共に、前記ガイド波の反射波を電気的な受信信号として得る送受信手段と、前記受信信号に基づいて前記円筒構造物の欠陥を検出する処理手段と、画像表示手段と、を備える非破壊検査装置であって、前記処理手段は、前記円筒構造物の溶接部分の断面形状を設定してガイド波周波数に依存する第１の反射率を求める第１の手段と、前記円筒構造物の溶接部分の位置に出現する反射波信号から第１の減衰信号を求める第２の手段と、欠陥として検出する閾値となる模擬欠陥の第２の反射率を設定し、前記第１の反射率で校正して第２の減衰信号を求める第３の手段と、前記超音波探触子から得られた反射波の大きさと前記第２の減衰信号とから欠陥と認定すると共に、前記欠陥の大きさを得る第４の手段と、前記円筒構造物の円周方向と概直交する方向に前記第一の超音波探触子列と前記第二の超音波探触子列を配置し、前記円筒構造物にガイド波を伝搬させて前記欠陥からの反射波から前記欠陥の周方向開口長さを求める第５の手段と、前記欠陥の大きさと前記欠陥の周方向開口長さから前記欠陥の深さを求める第６の手段と、を有することを特徴とする非破壊検査装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ガイド波を用いた減肉部の深さ測定において、測定精度が向上した非破壊検査方法および非破壊検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る非破壊検査装置を示す構成模式図である。
【図２】ガイド波送受信器の構成図である。
【図３】本実施形態に係る非破壊検査装置を用いた非破壊検査方法を示すフローチャートである。
【図４】図３のステップＳ２の詳細動作を示すフローチャートである。
【図５】表示装置に表示される画面の例であり、（ａ）は条件設定画面であり、（ｂ）は反射率解析結果表示画面である。
【図６】図４のステップＳ２４の詳細動作を示すフローチャートである。
【図７】溶接線信号の振幅を校正する反射波表示画面の例である。
【図８】欠陥の形状と寸法を説明する図である。
【図９】ガイド波の周波数と欠陥での反射率の関係を説明するグラフである。
【図１０】図３のステップＳ４の詳細動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。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】
≪非破壊検査装置１０の構成≫
図１は、本実施形態に係る非破壊検査装置１０を示す構成模式図である。
非破壊検査装置１０は、検査対象であるタンク１００の胴部の所定の位置（配置３ａ、配置３ｂ）にガイド波センサ３を設置して、ガイド波（例えば、図１に示すガイド波９ａ、９ｂ）を送信し、反射波（例えば、図１に示す反射波９ａ１，９ａ２、９ｂ１，９ｂ２）を受信することにより、探傷検査を行うことができるようになっている。
なお、ガイド波センサ３は、検査対象であるタンク１００の胴部外周に設置して探傷検査を行うものとして説明するが、これに限られるものではなく、タンク１００の胴部内周に設置して探傷検査を行うものであってもよい。
【００１７】
非破壊検査装置１０は、超音波探触子列１，２を有する部分設置型のガイド波センサ３と、ガイド波送受信器４と、アナログ／テジタル変換器（以下「Ａ／Ｄ変換器」という）５と、中央制御装置６ａおよび信号処理装置６ｂを有するコンピュータ６と、入力装置７と、表示装置８と、を備えている。
【００１８】
＜ガイド波センサ３＞
ガイド波センサ３は、ガイド波送受信器４から送信波形（送信信号）が印加されることによりガイド波（例えば、図１に示すガイド波９ａ、９ｂ）を送信し、反射波（例えば、図１に示す反射波９ａ１，９ａ２、９ｂ１，９ｂ２）を受信して、その受信波形（受信信号）をガイド波送受信器４に出力するようになっている。
【００１９】
ガイド波センサ３は、２列の超音波探触子列１，２を有しており、超音波探触子列１，２はそれぞれ複数の超音波探触子（以下「探触子」という）で構成されている。なお、超音波探触子列１と超音波探触子列２とは、同じ数の探触子で構成されていることが望ましい。以下の説明において、超音波探触子列１は４つの探触子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄで構成され、超音波探触子列２は４つの探触子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄで構成されているものとして説明する。
【００２０】
探触子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄは、例えば圧電素子によって構成され、超音波を送信・受信する機能を有している。なお、探触子１ａ（１ｂ〜１ｄ，２ａ〜２ｄ）は、単独の探触素子（圧電素子）で構成されていてもよく、複数の探触素子（圧電素子）を並列接続して１つの探触子として構成されていてもよく、送信用の探触素子（圧電素子）および受信用の探触素子（圧電素子）を並列接続して１つの探触子として構成されていてもよい。
【００２１】
タンク１００の軸方向にガイド波９ａを送信する際には、図１の配置３ａに示すように、超音波探触子列１を構成する探触子１ａ〜１ｄはタンク１００の周方向に沿って配置され、超音波探触子列２を構成する探触子２ａ〜２ｄはタンク１００の周方向に沿って配置される。
また、タンク１００の周方向にガイド波９ｂを送信する際には、図１の配置３ｂに示すように、超音波探触子列１を構成する探触子１ａ〜１ｄはタンク１００の軸方向に沿って配置され、超音波探触子列２を構成する探触子２ａ〜２ｄはタンク１００の軸方向に沿って配置される。
なお、超音波探触子列１と超音波探触子列２との間隔は、探傷検査に用いるガイド波の波長λの１／４に相当する距離だけ離すことを基本として設置される。そして、超音波探触子列１に印加する送信波形（送信信号）を超音波探触子列２に印加する送信波形（送信信号）より所定の遅延時間だけ遅延させることにより、ガイド波センサ３の設置位置に対して、一方向のみのガイド波を送信し、一方向のみの探傷検査を効率的に行うことができるようになっている。
【００２２】
＜ガイド波送受信器４＞
ガイド波送受信器４は、コンピュータ６（後述する中央制御装置６ａ）の制御指令に基づいてガイド波センサ３からガイド波を送信するために、各探触子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄに送信波形（送信信号）を印加するようになっている。また、各探触子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄが受信した反射波の受信波形（受信信号）を増幅してＡ／Ｄ変換器５に出力するようになっている。
【００２３】
ガイド波送受信器４について、図２を用いてさらに説明する。図２は、ガイド波送受信器４の構成図である。
ガイド波送受信器４は、図２に示すように、制御器４１と、超音波探触子列１の送信用の信号発生器４２ａ、パワーアンプ４３ａおよび素子切替器４４ａと、超音波探触子列２の送信用の信号発生器４２ｂ、パワーアンプ４３ｂおよび素子切替器４４ｂと、超音波探触子列１，２共通の受信用の素子切替器４５および受信アンプ４６と、を備えている。
【００２４】
信号発生器４２ａ，４２ｂ、パワーアンプ４３ａ，４３ｂおよび素子切替器４４ａ，４４ｂは、ガイド波を発生させるために超音波探触子列１，２の該当する各探触子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄに送信波形（送信信号）を印加するための機構である。
素子切替器４５および受信アンプ４６は、各探触子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄから受信した受信波形（受信信号）を増幅してＡ／Ｄ変換器５に出力するための機構である。
【００２５】
制御器４１は、コンピュータ６の中央制御装置６ａ（図１参照）、信号発生器４２ａ，４２ｂおよび素子切替器４４ａ，４４ｂ，４５と接続されている。
制御器４１は、中央制御装置６ａのガイド波送信指令（送信制御信号）に基づいて、信号発生器４２ａ，４２ｂに信号発生を指令する励起指令（励起制御信号）を出力し、素子切替器４４ａ，４４ｂ，４５に切り替えを指令する切替指令（切替制御信号）を出力することにより、ガイド波送受信器４を制御する。
【００２６】
信号発生器４２ａは、パワーアンプ４３ａを介して、素子切替器４４ａと接続されている。素子切替器４４ａは、超音波探触子列１の各探触子１ａ〜１ｄとそれぞれ接続されている。
信号発生器４２ａは、制御器４１からの励起指令（励起制御信号）に基づいて、励起信号を発生し、パワーアンプ４３ａは、励起信号を増幅した送信波形（送信信号）を素子切替器４３ａに出力する。
素子切替器４４ａは、制御器４１からの切替指令（切替制御信号）に基づいて、パワーアンプ４３ａと各探触子１ａ〜１ｄとの接続をそれぞれ切り替える。
これにより、任意の探触子１ａ〜１ｄに送信波形（送信信号）を印加することができるようになっている。
【００２７】
信号発生器４２ｂは、パワーアンプ４３ｂを介して、素子切替器４４ｂと接続されている。素子切替器４４ｂは、超音波探触子列２の各探触子２ａ〜２ｄとそれぞれ接続されている。
信号発生器４２ｂは、制御器４１からの励起指令（励起制御信号）に基づいて、励起信号を発生し、パワーアンプ４３ｂは、励起信号を増幅した送信波形（送信信号）を素子切替器４３ｂに出力する。
素子切替器４４ｂは、制御器４１からの切替指令（切替制御信号）に基づいて、パワーアンプ４３ｂと各探触子２ａ〜２ｄとの接続をそれぞれ切り替える。
これにより、任意の探触子２ａ〜２ｄに送信波形（送信信号）を印加することができるようになっている。
【００２８】
素子切替器４５は、超音波探触子列１の各探触子１ａ〜１ｄおよび超音波探触子列２の各探触子２ａ〜２ｄとそれぞれ接続され、受信アンプ４６を介して、Ａ／Ｄ変換器５と接続されている。
素子切替器４５は、制御器４１からの切替指令（切替制御信号）に基づいて、受信アンプ４６と各探触子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄとの接続をそれぞれ切り替える。
受信アンプ４６は、受信波形（受信信号）を増幅して、Ａ／Ｄ変換器５に出力する。
【００２９】
なお、探触子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄと素子切替器４４ａ，４４ｂ，４５との接続は、同軸ケーブルを介して行われる。また、受信アンプ４６とＡ／Ｄ変換器５との接続は、同軸ケーブルを介して行われる。
【００３０】
＜Ａ／Ｄ変換器５＞
図１に戻り、Ａ／Ｄ変換器５は、アナログ信号である受信波形（受信信号）をデジタル信号（デジタル波形）に変換する機能を有している。
Ａ／Ｄ変換器５は、コンピュータ６の信号処理装置６ｂと接続されており、ガイド波送受信器４の受信アンプ４６から入力された各受信波形（受信信号）をデジタル信号に変換して、信号処理装置６ｂに出力する。
なお、Ａ／Ｄ変換器５としては、例えば、市販の外付けＡ／Ｄ変換器、またはコンピュータ組み込み式のボードタイプのＡ／Ｄ変換器等が利用できる。
【００３１】
＜コンピュータ６，入力装置７，表示装置８＞
コンピュータ６は、非破壊検査装置１０全体を制御する中央制御装置６ａと、Ａ／Ｄ変換器５から出力された受信波形（受信信号）のデジタル信号を処理する信号処理装置６ｂと、を備えている。
中央制御装置６ａは、ガイド波の送信を指令するガイド波送信指令（送信制御信号）をガイド波送受信器４の制御器４１に出力する。
信号処理装置６ｂは、Ａ／Ｄ変換器５からのデジタル信号（受信波形）を処理して画像情報等の表示情報を生成する。
【００３２】
中央制御装置６ａは、キーボード、マウス等の入力装置７と接続されており、検査作業者（オペレータ）が入力装置７を操作することにより指示を受け付けることができるようになっている。
【００３３】
中央制御装置６ａは、表示装置８と接続されており、信号処理装置６ｂで生成された画像情報等の表示情報を表示装置８に表示することができるようになっている。また、必要に応じて、Ａ／Ｄ変換器５から信号処理装置６ｂに入力されたデジタル信号（即ち、ガイド波送受信器４の受信アンプ４６から出力された受信波形（受信信号））を表示装置８に表示することができるようになっている。
【００３４】
≪検査対象（タンク１００）の構成≫
次に、本実施形態に係る非破壊検査装置１０を用いた非破壊検査方法における検査対象であるタンク１００の構成について説明する。
タンク１００は、円筒形状の胴部と上下に配置される鏡部からなる容器であり、タンク１００の胴部には、軸方向に端部１０１（胴部と鏡部との接合部）が形成されている。
また、タンク１００の胴部には、薄肉や亀裂等の欠陥１０２があるものとする。本実施形態に係る非破壊検査装置１０を用いた非破壊検査方法は、欠陥１０２の発見と検査（特に欠陥１０２の深さ）を行うものである。
また、タンク１００の胴部は、複数の金属板を溶接して形成され、周方向の溶接部１０３と、軸方向の溶接部１０４と、を有している。なお、図１において、周方向の溶接部１０３は、1つに限られるものではなく、複数あってもよい。同様に、軸方向の溶接部１０４も１つに限られるものではなく、複数あってもよい。
なお、本実施形態に係る非破壊検査装置１０を用いた非破壊検査方法における検査対象は、タンク１００であるものとして説明するが、これに限られるものではなく、配管などの円筒形状構造物に広く適用することができる。
【００３５】
≪非破壊検査装置１０を用いた非破壊検査方法≫
本実施形態に係る非破壊検査装置１０を用いた非破壊検査方法について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。なお、検査対象は、図１に示すタンク１００として説明する。
【００３６】
ステップＳ１において、検査作業者（オペレータ）は、タンク１００の胴部にガイド波センサ３を設置する。具体的には、後述するステップＳ２において、ガイド波センサ３からタンク１００の軸方向にガイド波９ａを送信するため、超音波探触子列１の探触子１ａ〜１ｄをタンク１００の周方向に沿って設置し、超音波探触子列２の探触子２ａ〜２ｄもタンク１００の周方向に沿って設置する（図１の配置３ａ参照）。また、超音波探触子列１と超音波探触子列２との間隔は、探傷検査に用いるガイド波の波長λの１／４に相当する距離だけ離すことを基本として設置する。ガイド波センサ３は真空吸盤(図示せず)等により、タンク１００の胴部に固定される。
なお、探触子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄを設置する際、タンク１００を取り巻いている保温材がある場合には、その一部を取り外す。
【００３７】
ステップＳ２において、検査作業者（オペレータ）が入力装置７を操作して測定の開始を指示すると、コンピュータ６の中央制御装置６ａは、「欠陥１０２の周方向断面積Ｓ測定・算出処理」を開始する。即ち、ガイド波センサ３からタンク１００の軸方向にガイド波９ａを送信して、欠陥１０２からの反射波９ａ２をガイド波センサ３で受信して、受信した反射波９ａ２の振幅（反射率）から、欠陥１０２の周方向断面積Ｓ（図８参照）を算出する。
【００３８】
ここで、ステップＳ２の処理について、図４に示すフローチャートを用いて更に説明する。まず、実際にガイド波を送信して測定を開始する前に、ステップＳ２１からステップＳ２２の処理を行う。
ステップＳ２１において、検査作業者（オペレータ）は表示装置８の表示画面を参照しつつ入力装置７を操作して、タンク１００の肉厚と、溶接部１０３の溶接線断面形状を設定し、中央制御装置６ａに入力する。つまり、中央制御装置６ａは、入力装置７を介しての入力を受け付ける。
【００３９】
図５（ａ）は、タンク１００の肉厚と、溶接部１０３の溶接線断面形状を設定・入力するための条件設定画面８０の例である。
条件設定画面８０は、溶接線形状表示画面８１と、形状入力画面８２と、から構成されている。
このうち、溶接線形状表示画面８１には、タンク１００の肉厚と、溶接部１０３の溶接線断面形状が図示されている。また、形状入力画面８２には、タンク１００の肉厚と、溶接部１０３の溶接線断面形状についての各部数値の入力値が表示されている。
【００４０】
溶接部１０３の溶接線の断面形状は、通常、タンク１００に対して軸対称なので、中心軸を含む断面での形状を与えることになる。
形状の入力値は、例えば、厚さｄ１、余盛高さｄ２、余盛軸長さｌ１、裏波高さｄ３、裏波軸長さｌ２等の数値で与え、円弧で近似することで形状を決定する。なお、曲線の近似は円弧以外でも可能であり、実際の溶接線形状に近い方が望ましい。また、形状を比較的良く模擬した点群データで与えることも可能である。なお、形状入力画面８２で各部数値を入力したときに、この入力結果が溶接線形状表示画面８１に図示される形状に反映されるようにするのが望ましい。
【００４１】
ステップＳ２２において、中央制御装置６ａは、ステップＳ２１で入力されたタンク１００の肉厚と、溶接部１０３の溶接線断面形状に基づいて、ガイド波の周波数情報を考慮した溶接部１０３の反射率を算出する。そして、中央制御装置６ａは、算出した溶接部１０３の反射率を表示装置８に表示する。
【００４２】
図５（ｂ）は、表示装置８に表示される反射率解析結果表示画面８３の例である。
反射率解析結果表示画面８３は、横軸にガイド波の周波数、縦軸にこの周波数のときの反射率（＝ステップＳ２１で入力された溶接部１０３での反射波の振幅／全反射部位での反射波の振幅）を示している。
ステップＳ２１で与えた形状の溶接部１０３の溶接線でのガイド波の反射率の解析値ｗは、送信するガイド波の周波数によって周期的に変化する傾向になる。
この解析値ｗを用いて、ガイド波の周波数に対する反射率を算出することができる。例えば、図５（ｂ）において、周波数４０ｋＨｚのガイド波を用いた場合、溶接部１０３の溶接線での反射率は、解析値ｗから１５％となることが示されている。
なお、反射率解析結果表示画面８３において、解析値ｗの極大値ｗ１は、ステップＳ２１の形状入力画面８２（図５（ａ）参照）で入力した溶接部１０３の溶接線の断面形状を示す数値のうち、主に厚さｄ１、余盛高さｄ２、裏波高さｄ３の関数として定まり、区間ｗ２（解析値ｗの周波数依存性）は、主に余盛軸長さｌ１、裏波軸長さｌ２の関数として定まる。
【００４３】
ステップＳ２３において、中央制御装置６ａは、ガイド波センサ３から送信するガイド波の周波数を設定する。
【００４４】
ステップＳ２４において、中央制御装置６ａは、ガイド波センサ３からステップＳ２３で設定した周波数のガイド波９ａを送信させ、ガイド波センサ３で受信した反射波９ａ１，９ａ２の反射信号を信号処理装置６ｂに入力させる。
【００４５】
ここで、ステップＳ２４の処理について、図６に示すフローチャートを用いて更に説明する。
ステップＳ２４１において、中央制御装置６ａは、ガイド波送受信器４の制御器４１に、ガイド波送信指令（送信制御信号）を出力する。
【００４６】
ステップＳ２４２において、中央制御装置６ａからガイド波送信指令が入力された制御器４１は、素子切替器４４ｂに切替指令（切替制御信号）を出力する。この切替指令に基づいて、素子切替器４４ｂは、探触子２ａ〜２ｄを実質的に同時にパワーアンプ４３ｂに接続する。
また、ガイド波送信指令が入力された制御器４１は、超音波探触子列２（探触子２ａ〜２ｄ）からガイド波を送信するための第２励起指令（第２励起制御信号）を信号発生器４２ｂに出力する。信号発生器４２ｂは、制御器４１からの第２励起指令に基づいて、探触子２ａ〜２ｄに向けて第２励起信号を出力する。信号発生器４２ｂから出力された第２励起信号は、パワーアンプ４３ｂによって増幅されて第２送信波形（第２送信信号）となり、制御器４１によって切り替えられた素子切替器４４ｂを介して探触子２ａ〜２ｄに実質的に同時に印加される。
【００４７】
ステップＳ２４３において、制御器４１は、素子切替器４４ａにも切替指令を出力する。この切替指令に基づいて、素子切替器４４ａは、探触子１ａ〜１ｄを実質的に同時にパワーアンプ４３ａに接続する。
また、ガイド波送信指令が入力された制御器４１は、信号発生器４２ｂに第２励起指令を出力した時刻から、後述する遅延時間Ｔｄだけ遅延して、超音波探触子列１（探触子１ａ〜１ｄ）からガイド波を送信するための第１励起指令（第１励起制御信号）を信号発生器４２ａに出力する。信号発生器４２ａは、制御器４１からの第１励起指令に基づいて、探触子１ａ〜１ｄに向けて第１励起信号を出力する。信号発生器４２ａから出力された第１励起信号は、パワーアンプ４３ａによって増幅されて第１送信波形（第１送信信号）となり、制御器４１によって切り替えられた素子切替器４４ａを介して探触子１ａ〜１ｄに実質的に同時に印加される。
【００４８】
ここで、遅延時間Ｔｄは、タンク１００において超音波探触子列２と超音波探触子列１との間の距離をガイド波が伝搬するのに要する時間である。
即ち、制御器４１は、信号発生器４２ｂに第２励起指令を出力した時点から、遅延時間Ｔｄだけ遅延して信号発生器４２ａに第１励起指令を出力する。
また、第１送信波形と第２送信波形とは、絶対値が同じで符号の正負が異なっている。
これにより、図１において、超音波探触子列１および超音波探触子列２から上側に進行するガイド波は互いに同位相となるので、上側に進行するガイド波の振幅を増大させることができる。また、図１において、超音波探触子列１および超音波探触子列２から下側に進行するガイド波は互いに逆位相となるので、下側に進行するガイド波の振幅を減少させることができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、ステップＳ２４２からステップＳ２４３において、制御器４１は、信号発生器４２ｂに第２励起指令を出力した時点から、遅延時間Ｔｄだけ遅延して信号発生器４２ａに第１励起指令を出力し、第１送信波形と第２送信波形とは、絶対値が同じで符号の正負が異なるものとして説明したが、これに限られるものではない。
制御器４１は、信号発生器４２ａに第１励起指令を出力した時点から、遅延時間Ｔｄだけ遅延して信号発生器４２ｂに第２励起指令を出力し、第１送信波形と第２送信波形とは、絶対値が同じで符号も等しいものとしてもよい。
【００５０】
これにより、ガイド波センサ３（超音波探触子列１，２）で発生したガイド波は、タンク１００の軸方向（図１では、上向き）に伝搬する（図１のガイド波９ａ参照）。
図１において、軸方向に伝搬したガイド波９ａは、タンク１００に端部１０１、欠陥１０２、溶接部１０３が存在する場合には、ガイド波９ａはそこで反射されて反射波（反射信号）となって逆方向に進行する。この反射波（図1に示す溶接部１０３からの反射波９ａ１，欠陥１０２からの反射波９ａ２）は、超音波探触子列１，２の探触子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄによって受信される。
【００５１】
ステップＳ２４４において、超音波探触子列１，２の探触子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄによって受信された受信波形（受信信号）をコンピュータ６の信号処理装置６ｂに入力する。まず、制御器４１は、素子切替器４５に切替指令を出力する。素子切替器４５は、探触子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄを実質的に同時にパワーアンプ４６に接続する。超音波探触子列１で受信した第１受信波形（第１受信信号）は、素子切替器４５を介して、受信アンプ４６に入力され、受信アンプ４６によって増幅される。増幅された第１受信波形（第１受信信号）は、Ａ／Ｄ変換器５に出力される。
また、超音波探触子列２で受信した第２受信波形（第２受信信号）は、素子切替器４５を介して、受信アンプ４６に入力され、受信アンプ４６によって増幅される。増幅された第２受信波形（第２受信信号）は、Ａ／Ｄ変換器５に出力される。
【００５２】
Ａ／Ｄ変換器５は、アナログ信号である受信波形（受信信号）をデジタル信号（デジタル波形）に変換し、コンピュータ６の信号処理装置６ｂに出力する。制御器４１は、ステップＳ２４１で入力されたガイド波送信指令に基づいて、Ａ／Ｄ変換器５に対して、トリガ信号を出力している。Ａ／Ｄ変換器５は、このトリガ信号が入力された後、アナログ信号からデジタル信号への変換を開始する。
Ａ／Ｄ変換器５から入力されたデジタル信号（デジタル化された受信信号）は、コンピュータ６の記憶装置（図示せず）に記憶される。
【００５３】
ステップＳ２４５において、中央制御装置６ａは、超音波探触子列１，２の両方から受信信号が入力されたか否かを判定する。
中央制御装置６ａは、記憶装置（図示せず）内に記憶された受信信号の入力情報に基づいて、第１受信信号と第２受信信号の両方が入力されているか否かを判定する。
超音波探触子列１，２の両方から受信信号が入力された場合（Ｓ２４５・Ｙｅｓ）、中央制御装置６ａの処理はステップＳ２４６に進む。一方、超音波探触子列１，２の両方から受信信号が入力されていない場合（Ｓ２４５・Ｎｏ）、ステップＳ２４２に戻る。
【００５４】
ステップＳ２４６において、中央制御装置６ａは、超音波探触子列１で受信した第１受信波形（第１受信信号）と、超音波探触子列２で受信した第２受信波形（第２受信信号）と、を合成する。ここで、ステップＳ２４５における合成処理は、図１において超音波探触子列１，２よりも上側から超音波探触子列１，２に向かって伝搬してくるガイド波の反射波を抽出する処理である。なお、合成方法は、例えば、特許文献１の図６等に記載された方法を用いればよく、詳細な説明を省略する。
【００５５】
図４に戻り、以下のステップＳ２５からステップＳ２７において、ステップＳ２４で計測した受信波形をステップＳ２２で算出した溶接部１０３の溶接線の反射率を用いて校正し、欠陥１０２の後述する周方向断面積Ｓ（および軸方向開口長さｂ）を算出する。
【００５６】
図１に示すように、一般的なタンク１００には、周方向の溶接部１０３が必ずと言ってよいほど存在し、かつ、その位置も事前に把握可能である。また、ステップＳ２２で算出したように、溶接部１０３からの反射波の振幅を、全反射部位からの反射波の振幅との比として計算することができる（図５（ｂ）に示す反射率の解析値ｗ）。
したがって、溶接部１０３からの反射波９ａ１の振幅を基準として、欠陥１０２からの反射波９ａ２の振幅を評価することで、欠陥１０２の位置は勿論のこと、欠陥１０２の大きさの情報（周方向断面積Ｓおよび軸方向開口長さｂ）を得ることができる。
【００５７】
ステップＳ２５において、溶接線位置に出現する信号を反射率で校正して、溶接線の反射率における距離減衰曲線９４を描画する。
まず、中央制御装置６ａは、ステップＳ２４６で得られた合成信号を表示装置８に表示させる。検査作業者（オペレータ）は、表示装置８に表示された合成信号から、溶接部１０３の溶接線の信号を選択し、入力装置７を操作して中央制御装置６ａに入力する。
なお、溶接部１０３の溶接線の位置は、図面や目視で確認することが可能である。
【００５８】
図７は、上側に表示装置８に表示される反射波表示画面８４の例を示し、下側に検査対象のタンク１００を示している。この例において、タンク１００は、欠陥１０２と、３つの周方向の溶接部１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃと、を有しているものとする。
反射波表示画面８４は、横軸にガイド波センサ３からの距離、縦軸に振幅を示している。この例において、ステップＳ２４６で得られた合成信号として、信号９１，９２，９３，９６がパルス状に表示されている。また、反射波表示画面８４には、周波数情報８５と、溶接線反射率情報８６と、が表示されている。
周波数情報８５には、その合成信号の測定に用いたガイド波の周波数、即ち、ステップＳ２３で設定したガイド波の周波数（図７では、４０ｋＨｚ）が表示されている。
溶接線反射率情報８６には、ステップＳ２２で算出した溶接線の反射率の解析値ｗ（図５（ｂ）参照）を用いて、ステップＳ２３で設定したガイド波の周波数（図７では、４０．０ｋＨｚ）に対する溶接線の反射率（図７では、１５．０％）が表示されている。
【００５９】
ステップＳ２４６で得られた合成信号（信号９１，９２，９３，９６）には、溶接部１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃからの反射波を意味する溶接線信号と、欠陥１０２からの反射波を意味する欠陥信号とが含まれている。なお、信号９１は溶接部１０３ａからの反射波を意味する溶接線信号であり、信号９２は溶接部１０３ｂからの反射波を意味する溶接線信号であり、信号９３は溶接部１０３ｃからの反射波を意味する溶接線信号であり、信号９６は欠陥１０２からの反射波を意味する欠陥信号である。
信号９１，９２，９３，９６の大きさ（振幅）は様々であるが、タンク１００の溶接部１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの位置を検査作業者（オペレータ）が図面や目視で確認することが可能であり、いずれの信号が溶接部１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃからの反射波を意味する溶接線信号であるかを判別することは容易である。
【００６０】
検査作業者（オペレータ）は、反射波表示画面８４に表示された合成信号（信号９１，９２，９３，９６）と、図面や目視で確認したタンク１００の溶接部１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの位置とを対応させて、溶接線信号を選択する。
例えば、検査作業者（オペレータ）が信号９１，９２を溶接線信号として選択すると、信号処理装置６ｂは、信号９１，９２の振幅値を通る距離減衰曲線９４を描画する。この距離減衰曲線９４は、溶接線からの反射率（図７の例では、１５．０％）と、ガイド波センサ３の拡散減衰とを考慮した減衰曲線である。
描画された距離減衰曲線９４は、信号９１，９２だけでなく、信号９３をも通過する。これにより、選択した信号９１，９２だけでなく、信号９３も溶接線信号であることがわかる。また、信号９６が欠陥１０２からの反射波を意味する欠陥信号の候補となる。
【００６１】
ステップＳ２６において、局所反射源（模擬欠陥）を仮定して、局所反射源（模擬欠陥）の反射率における距離減衰曲線９５を描画する。
【００６２】
ここで、ステップＳ２６の説明をする前に、欠陥（欠陥１０２および後述する模擬欠陥）の形状について説明する。
欠陥（欠陥１０２および後述する模擬欠陥）は、図８に示すようなパラメータを用いて球体の一部として与えることができる。欠陥を表すパラメータとして、図８では、ガイド波９ａの伝搬する方向（軸方向）の長さ（軸方向開口長さｂ）と、これに直交する方向（ガイド波９ｂの伝搬する方向、周方向）の長さ（周方向開口長さａ）と、深さｃと、半径ｒとで定義される。また、ガイド波９ａの伝搬する方向（軸方向）と直交する平面（周方向に延びる平面）で切断した欠陥の断面積を周方向断面積Ｓとする。
【００６３】
また、欠陥の反射率（反射波の振幅）は、ガイド波として軸方向に伝搬するガイド波９ａを用いた際には、軸方向開口長さｂおよび周方向断面積Ｓで決定される。
図９には、模擬欠陥＃１（軸方向開口長さｂ1 、周方向断面積Ｓ1 ）、模擬欠陥＃２（軸方向開口長さｂ2 、周方向断面積Ｓ2 ）、模擬欠陥＃３（軸方向開口長さｂ3 、周方向断面積Ｓ3 ）のガイド波の周波数に対する反射率が示されている。なお、反射率がピークとなる周波数は、軸方向開口長さｂに依存し、ｂ1 ＜ｂ2 ＜ｂ3 である。また、ピークの高さは、周方向断面積Ｓに依存し、Ｓ1 ＞Ｓ2 ＞Ｓ3 である。図９に示すグラフは予め求めておき、コンピュータ６の記憶装置（図示せず）に記憶されているものとする。
【００６４】
図４に戻り、ステップＳ２６において、まず、検査作業者（オペレータ）は、探傷検査において欠陥として検出するか否かの閾値となる局所反射源（模擬欠陥）を選択し、入力装置７を操作して中央制御装置６ａに入力する。例えば、模擬欠陥＃１が閾値として、選択されたものとして以下説明する。
中央制御装置６ａは、記憶装置（図示せず）に記憶された図９のグラフを参照して、ステップＳ２２で設定したガイド波の周波数（図７の例では４０．０ｋＨｚ）に対する反射率を求める。
そして、中央制御装置６ａは、ステップＳ２５で描画した距離減衰曲線９４（図７では、反射率１５．０％の減衰曲線）を基準に、局所反射源（模擬欠陥＃１）の反射率における距離減衰曲線９５を描画する。
この距離減衰曲線９５は、ガイド波センサ３からある距離はなれた位置に局所反射源（模擬欠陥＃１）がある場合に検出される信号の振幅を表す曲線であり、ガイド波センサ３の拡散減衰と、模擬欠陥による拡散減衰を考慮した距離減衰曲線である。
【００６５】
ステップＳ２７において、中央制御装置６ａは、距離減衰曲線９５を超える信号を欠陥１０２からの反射波による欠陥信号と判定する。図７の例では、信号９６が欠陥信号として抽出される。これにより、欠陥１０２の位置（ガイド波センサ３からの距離）を特定することができる。
また、中央制御装置６ａは、欠陥信号の振幅と、その位置における距離減衰曲線９５の値との比、および、距離減衰曲線９５に用いた模擬欠陥（図７の例では模擬欠陥＃１）の周方向断面積（図７，９の例ではＳ1 ）に基づいて、欠陥１０２の周方向断面積Ｓを算出する。信号９６に係る欠陥１０２の周方向断面積Ｓは以下の式（１）のように算出することができる。
Ｓ＝Ｓ1 ×（信号９６の振幅）／（その位置における距離減衰信号の値） …（１）
これにより、ステップＳ２に示す欠陥の周方向断面積測定・算出処理を終了する。
【００６６】
図３に戻り、ステップＳ３において、検査作業者（オペレータ）は、タンク１００の胴部に設置されたガイド波センサ３の設置位置を変更する。具体的には、後述するステップＳ４において、欠陥１０２に対してステップＳ２で送信したガイド波９ａと概直交するガイド波９ｂを送信するため、超音波探触子列１の探触子１ａ〜１ｄをタンク１００の軸方向に沿って設置し、超音波探触子列２の探触子２ａ〜２ｄもタンク１００の軸方向に沿って設置する（図１の配置３ｂ参照）。また、超音波探触子列１と超音波探触子列２との間隔は、探傷検査に用いるガイド波の波長λの１／４に相当する距離だけ離すことを基本として設置する。
【００６７】
ステップＳ４において、検査作業者（オペレータ）が入力装置７を操作して測定の開始を指示すると、コンピュータ６の中央制御装置６ａは、「欠陥１０２の周方向開口長さａ測定・算出処理」を開始する。即ち、ガイド波センサ３からタンク１００の周方向に周波数を変更しながらガイド波９ｂを送信して、欠陥１０２からの反射波９ｂ２をガイド波センサ３で受信して、受信した反射波９ｂ２の周波数依存性から、欠陥１０２の周方向開口長さａを算出する。
【００６８】
ここで、ステップＳ４の処理について、図１０に示すフローチャートを用いて更に説明する。
ステップＳ２１およびステップＳ２２の処理は、図４に示すステップＳ２（Ｓ２１，Ｓ２２）においては対象がタンク１００の周方向の溶接部１０３であったのに対し、図１０に示すステップＳ４（Ｓ２１，Ｓ２２）においては、対象がタンク１００の軸方向の溶接部１０４であることが異なる点を除けば同様であり、説明を省略する。
ステップＳ２３からステップＳ２５の処理は、図４に示すステップＳ２３からステップＳ２５と同様であり説明を省略する。ステップＳ２５の処理を終了すると、ステップＳ４６に進む。
【００６９】
ステップＳ４６において、中央制御装置６ａは、欠陥信号の振幅と、その位置における距離減衰曲線９４の値との比、および、距離減衰曲線９４に用いた溶接部１０４の溶接線の反射率に基づいて、ステップＳ２３で設定したガイド波の周波数に対する欠陥１０２の反射率を算出する。
【００７０】
ステップＳ４７において、中央制御装置６ａは、測定を終了するか判定する。後述するように、欠陥１０２の反射率とガイド波の周波数との関係からガイド波９ｂの伝搬方向の開口長さ（周方向開口長さａ）を求めるものであり、ステップＳ２３からステップＳ４７・Ｎｏを繰り返して、ステップＳ２３でガイド波の周波数を変更しながら欠陥１０２の反射率を算出する。測定が終了すると（Ｓ４７・Ｙｅｓ）、ステップＳ４８に進む。
【００７１】
ステップＳ４８において、中央制御装置６ａは、図９に示すような、グラフ（またはテーブル、マップ）を用いて、欠陥１０２の反射率と、ガイド波の周波数との周波数依存性から、欠陥１０２のガイド波９ｂの伝搬方向の開口長さ（周方向開口長さａ）を算出する。
【００７２】
図３に戻り、ステップＳ５において、コンピュータ６の中央制御装置６ａは、ステップＳ２で算出した欠陥１０２の周方向断面積Ｓと、ステップＳ４で算出した欠陥１０２の周方向開口長さａとから、欠陥１０２の深さｃを算出する。
算出された欠陥１２０の深さｃは、表示装置８に表示される。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態に係る非破壊検査装置１０を用いた非破壊検査方法によれば、ステップＳ２７に示すように欠陥１０２の位置を特定する探傷検査とともに、ステップＳ５に示すように欠陥１０２の深さｃ（減肉の深さ）を測定することができる。また、欠陥１０２の深さの測定精度が向上する。
これにより、探傷検査により発見した欠陥１０２について、例えば超音波厚さ計を用いた詳細な点検を実施するか否かを欠陥１０２の深さｃ（減肉の深さ）で判断することができる。これにより、余分な詳細な点検の実施回数を削減することができるという付加的効果が見込める。
【００７４】
また、ガイド波を用いた探傷検査において、特許文献１に示すようなガイド波の送信方向が一方向のみの場合、ガイド波の伝搬方向と直交する断面積（軸方向にガイド波９ａを伝搬させた場合には周方向断面積Ｓ）およびガイド波の伝搬方向の欠陥の開口長さ（軸方向にガイド波９ａを伝搬させた場合には軸方向開口長さｂ）の測定精度と比較して、ガイド波と直交する方向の欠陥の開口長さ（軸方向にガイド波９ａを伝搬させた場合には、周方向開口長さａ）は、把握できるモードの次数の範囲によって測定精度が影響を受ける。
これに対し、本実施形態では、ステップＳ３，Ｓ４に示すように、ガイド波を周方向にも送信して周方向開口長さａを求めるので、周方向開口長さａの測定精度が向上する。ひいては、欠陥の深さｃの測定精度を向上させることができる。
【００７５】
周方向にガイド波を伝搬した場合、軸方向のような全反射部位となる端部１０１は存在しない。これに対し、本実施形態では、ステップＳ４６に示すように、溶接線１０４の距離減衰曲線９４の値を基準として、欠陥１０２の反射率を求めることができる。
【００７６】
また、軸方向にガイド波を伝搬した場合であっても、端部１０１に鏡部や吊り下げ部材（図示せず）等が接続されている場合、全反射とならない。このため、端部１０１からの反射波の信号を全反射とみなして欠陥１０２の振幅を評価すると、測定に誤差が生じるおそれがある。
これに対し、本実施形態では、溶接線１０３の距離減衰曲線９４の値を基準とした、模擬欠陥の距離減衰曲線９５を用いて周方向断面積Ｓを求めることができるため、端部１０１の状態によらず、好適に周方向断面積Ｓを算出することができる。
【００７７】
なお、本実施形態に係る非破壊検査装置１０を用いた非破壊検査方法は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
【００７８】
例えば、ステップＳ２において、局所反射源（模擬欠陥）を用いて、欠陥１０２の周方向断面積Ｓを算出する構成であるものとして説明したが、これに限られるものではなく、図１０を用いた方法をステップＳ２に適用し、欠陥１０２の反射率とガイド波の周波数との周波数依存性から、周方向断面積Ｓ（および軸方向開口長さｂ）を求める構成であってもよい。
【００７９】
また、図１０において、ガイド波の周波数を可変させながら欠陥１０２の反射信号の振幅（反射率）を測定する構成をして説明したが、これに限られるものではなく、単一の送受信を行い、受信した信号の周波数解析から複数の周波数ごとの反射振幅を算出する構成であってもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１ 超音波探触子列（第一の超音波探触子列）
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 探触子（第一の超音波探触子）
２ 超音波探触子列（第二の超音波探触子列）
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 探触子（第二の超音波探触子）
３ ガイド波センサ
４ ガイド波送受信器（送受信手段）
５ Ａ／Ｄ変換器
６ コンピュータ（処理手段、第１の手段、第２の手段、第３の手段、第４の手段、第５の手段、第６の手段）
６ａ 中央制御装置（処理手段、第１の手段、第２の手段、第３の手段、第４の手段、第５の手段、第６の手段）
６ｂ 信号処理装置（処理手段）
７ 入力装置
８ 表示装置（画像表示手段）
９ａ，９ｂ ガイド波
９ａ１，９ａ２、９ｂ１，９ｂ２ 反射波
１０ 非破壊検査装置
８０ 条件設定画面
８１ 溶接線形状表示画面
８２ 形状入力画面
８３ 反射率解析結果表示画面
８４ 反射波表示画面
８５ 周波数情報
８６ 溶接線反射率情報
９１，９２，９３ 信号（溶接線信号）
９６ 信号（欠陥信号）
９４ 距離減衰曲線（第１の減衰信号）
９５ 距離減衰曲線（第２の減衰信号）
１００ タンク（円筒構造物）
１０１ 端部
１０２ 欠陥
１０３，１０４ 溶接部（溶接部分）
Ｓ 周方向断面積（断面積、欠陥の大きさ）
ａ 周方向開口長さ（開口長さ）
ｂ 軸方向開口長さ
ｃ 深さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒形部材に発生する欠陥の有無を、ガイド波を用いて検査する非破壊検査方法および非破壊検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラント，化学プラント等の配管やタンクは、施設してから長期間が経過すると、内外面からの腐食や浸食に起因する欠陥（減肉）が発生する。さらに腐食や浸食が進行すると、その腐食や浸食が配管やタンクの肉厚を貫通し、液体や蒸気といった配管内を流れる内部流体やタンク内に貯留されている内部流体が外部に漏洩してしまう。
このような内部流体の漏洩を避けるため、配管やタンクについて定期的に非破壊検査を行って配管やタンクの肉厚を評価し、内部流体の漏洩が生じる前に交換や補修といった対策を施す必要がある。
【０００３】
配管やタンクの肉厚を非破壊検査する非破壊検査手段として、検査対象の肉厚を計測する超音波厚さ計が知られている。超音波厚さ計は、一般的には、電気と音響とを相互に変換可能な圧電素子を有する超音波センサが用いられている。超音波センサを配管外面に設置して、検査対象の配管にバルク波（縦波や横波といった弾性波）を励起し、配管内面で反射した弾性波を同一もしくは別の超音波センサで受信して配管の肉厚を計測する。
【０００４】
この超音波厚さ計は、配管やタンクの中心方向の肉厚を検査する際には適しているが、検査範囲が狭いために、長尺の配管の長手方向に対する検査や広域な検査範囲を有する大口径配管やタンクに対する検査には長い時間を要する。
また、超音波厚さ計を用いた検査は、保温材が取り巻いている配管等を対象にする場合には肉厚測定箇所ごとで保温材を取り除く必要がある。このため、検査前の保温材の取り外し、検査後の保温材の取り付け作業に要する時間も多大になる。また、コンクリートおよび地中に埋設された配管の検査も容易ではない。
【０００５】
超音波厚さ計のそのような課題に対する一つの対応策として、ガイド波（配管や板のように境界面を有する物体中を、反射やモード変換しながら進行する縦波、横波の干渉によって形成される弾性波）を用いた配管等の非破壊検査が提案されている。ガイド波を用いた非破壊検査は、配管等の長距離区間を一括して検査することができ、また、ガイド波を用いることにより、保温材を取り外す箇所も著しく低減される。
【０００６】
一方、ガイド波を用いた非破壊検査では、一般に減肉部の深さを直接測定することはできず、配管においては配管断面積に対する減肉部断面積の比率、タンクにおいては、減肉部断面積を測定することになる。
ところで、配管やタンクの内部流体の漏洩に対する評価については、減肉部の深さが重要である。このため、ガイド波を用いた非破壊検査のような一次検査（スクリーニング）の段階においても、減肉部の深さを測定したいという要求は高い。
【０００７】
この課題を解決する方法として、特許文献１（請求項３参照）で開示された配管検査方法（非破壊検査方法）は、以下の手順を採用している。まず、複数の第１超音波探触子を有する第１超音波探触子群および複数の第２超音波探触子を有する第２超音波探触子群を用い、第１超音波探触子を配管の軸方向において第２超音波探触子から離れた位置に配置し、複数の第１超音波探触子および複数の第２超音波探触子をそれぞれ配管の周囲で配管の周方向に配置し、各第１超音波探触子および各第２超音波探触子から配管にガイド波をそれぞれ送信する。次に、各第１超音波探触子にて受信したガイド波のそれぞれの第１反射信号および各第２超音波探触子にて受信したガイド波のそれぞれに基づいて、配管の周方向における、ガイド波の複数の合成された周方向モードの波形を求める。次に、０次の合成周方向モードの波形の振幅に基づいて配管に生じている減肉部の面積を求める。次に、複数の合成周方向モードの波形の振幅に基づいて、減肉部の周方向における長さを求める。最後に、減肉部の面積および周方向における長さに基づいて、減肉部の深さを求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４５８９２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１で開示された配管検査方法（非破壊検査方法）では、複数の合成周方向モードの波形の振幅に基づいて減肉部の周方向における長さを求めるものであり、把握できるモードの次数の範囲によって減肉部の周方向における長さの測定精度が影響を受ける。このため、減肉部の周方向における長さの測定精度に改善の余地がある。また、減肉部の面積および周方向における長さに基づいて減肉部の深さを求めているため、減肉部の深さの測定精度に改善の余地がある。
【００１０】
そこで、本発明は、ガイド波を用いた減肉部の深さ測定において、測定精度が向上した非破壊検査方法および非破壊検査装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような課題を解決するために、本発明は、ガイド波を用いて円筒構造物の欠陥を検出する非破壊検査方法であって、前記円筒構造物にガイド波を送信し、前記欠陥からの反射波を受信する第１の送受信ステップと、前記第１の送受信ステップで受信した反射波の振幅から、前記欠陥の断面積を算出する断面積算出ステップと、前記第１の送受信ステップのガイド波送信方向と概直交方向に、周波数を可変して複数回ガイド波を送信し、前記欠陥からの反射波を受信する第２の送受信ステップと、前記第２の送受信ステップで受信した反射波の振幅の周波数依存性から、前記欠陥の開口長さを測定する開口長さ測定ステップと、前記欠陥の断面積および前記欠陥の開口長さから、前記欠陥の深さを算出する深さ算出ステップと、を備えることを特徴とする非破壊検査方法である。
【００１２】
また、本発明は、円筒構造物の円周方向に配列される複数の第一の超音波探触子を有した第一の超音波探触子列と、前記第一の超音波探触子列から長手方向に所定距離離れ、前記円筒構造物の円周方向に配列される複数の第二の超音波探触子を有した第二の超音波探触子列と、前記円筒構造物の長手方向の一方側にガイド波を伝搬させるように、前記第一の超音波探触子列と前記第二の超音波探触子列へ印加する発信信号の印加時刻を相対的にずらすと共に、前記ガイド波の反射波を電気的な受信信号として得る送受信手段と、前記受信信号に基づいて前記円筒構造物の欠陥を検出する処理手段と、画像表示手段と、を備える非破壊検査装置であって、前記処理手段は、前記円筒構造物の溶接部分の断面形状を設定してガイド波周波数に依存する第１の反射率を求める第１の手段と、前記円筒構造物の溶接部分の位置に出現する反射波信号から第１の減衰信号を求める第２の手段と、欠陥として検出する閾値となる模擬欠陥の第２の反射率を設定し、前記第１の反射率で校正して第２の減衰信号を求める第３の手段と、前記超音波探触子から得られた反射波の大きさと前記第２の減衰信号とから欠陥と認定すると共に、前記欠陥の大きさを得る第４の手段と、前記円筒構造物の円周方向と概直交する方向に前記第一の超音波探触子列と前記第二の超音波探触子列を配置し、前記円筒構造物にガイド波を伝搬させて前記欠陥からの反射波から前記欠陥の周方向開口長さを求める第５の手段と、前記欠陥の大きさと前記欠陥の周方向開口長さから前記欠陥の深さを求める第６の手段と、を有することを特徴とする非破壊検査装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ガイド波を用いた減肉部の深さ測定において、測定精度が向上した非破壊検査方法および非破壊検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る非破壊検査装置を示す構成模式図である。
【図２】ガイド波送受信器の構成図である。
【図３】本実施形態に係る非破壊検査装置を用いた非破壊検査方法を示すフローチャートである。
【図４】図３のステップＳ２の詳細動作を示すフローチャートである。
【図５】表示装置に表示される画面の例であり、（ａ）は条件設定画面であり、（ｂ）は反射率解析結果表示画面である。
【図６】図４のステップＳ２４の詳細動作を示すフローチャートである。
【図７】溶接線信号の振幅を校正する反射波表示画面の例である。
【図８】欠陥の形状と寸法を説明する図である。
【図９】ガイド波の周波数と欠陥での反射率の関係を説明するグラフである。
【図１０】図３のステップＳ４の詳細動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。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】
≪非破壊検査装置１０の構成≫
図１は、本実施形態に係る非破壊検査装置１０を示す構成模式図である。
非破壊検査装置１０は、検査対象であるタンク１００の胴部の所定の位置（配置３ａ、配置３ｂ）にガイド波センサ３を設置して、ガイド波（例えば、図１に示すガイド波９ａ、９ｂ）を送信し、反射波（例えば、図１に示す反射波９ａ１，９ａ２、９ｂ１，９ｂ２）を受信することにより、探傷検査を行うことができるようになっている。
なお、ガイド波センサ３は、検査対象であるタンク１００の胴部外周に設置して探傷検査を行うものとして説明するが、これに限られるものではなく、タンク１００の胴部内周に設置して探傷検査を行うものであってもよい。
【００１７】
非破壊検査装置１０は、超音波探触子列１，２を有する部分設置型のガイド波センサ３と、ガイド波送受信器４と、アナログ／テジタル変換器（以下「Ａ／Ｄ変換器」という）５と、中央制御装置６ａおよび信号処理装置６ｂを有するコンピュータ６と、入力装置７と、表示装置８と、を備えている。
【００１８】
＜ガイド波センサ３＞
ガイド波センサ３は、ガイド波送受信器４から送信波形（送信信号）が印加されることによりガイド波（例えば、図１に示すガイド波９ａ、９ｂ）を送信し、反射波（例えば、図１に示す反射波９ａ１，９ａ２、９ｂ１，９ｂ２）を受信して、その受信波形（受信信号）をガイド波送受信器４に出力するようになっている。
【００１９】
ガイド波センサ３は、２列の超音波探触子列１，２を有しており、超音波探触子列１，２はそれぞれ複数の超音波探触子（以下「探触子」という）で構成されている。なお、超音波探触子列１と超音波探触子列２とは、同じ数の探触子で構成されていることが望ましい。以下の説明において、超音波探触子列１は４つの探触子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄで構成され、超音波探触子列２は４つの探触子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄで構成されているものとして説明する。
【００２０】
探触子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄは、例えば圧電素子によって構成され、超音波を送信・受信する機能を有している。なお、探触子１ａ（１ｂ〜１ｄ，２ａ〜２ｄ）は、単独の探触素子（圧電素子）で構成されていてもよく、複数の探触素子（圧電素子）を並列接続して１つの探触子として構成されていてもよく、送信用の探触素子（圧電素子）および受信用の探触素子（圧電素子）を並列接続して１つの探触子として構成されていてもよい。
【００２１】
タンク１００の軸方向にガイド波９ａを送信する際には、図１の配置３ａに示すように、超音波探触子列１を構成する探触子１ａ〜１ｄはタンク１００の周方向に沿って配置され、超音波探触子列２を構成する探触子２ａ〜２ｄはタンク１００の周方向に沿って配置される。
また、タンク１００の周方向にガイド波９ｂを送信する際には、図１の配置３ｂに示すように、超音波探触子列１を構成する探触子１ａ〜１ｄはタンク１００の軸方向に沿って配置され、超音波探触子列２を構成する探触子２ａ〜２ｄはタンク１００の軸方向に沿って配置される。
なお、超音波探触子列１と超音波探触子列２との間隔は、探傷検査に用いるガイド波の波長λの１／４に相当する距離だけ離すことを基本として設置される。そして、超音波探触子列１に印加する送信波形（送信信号）を超音波探触子列２に印加する送信波形（送信信号）より所定の遅延時間だけ遅延させることにより、ガイド波センサ３の設置位置に対して、一方向のみのガイド波を送信し、一方向のみの探傷検査を効率的に行うことができるようになっている。
【００２２】
＜ガイド波送受信器４＞
ガイド波送受信器４は、コンピュータ６（後述する中央制御装置６ａ）の制御指令に基づいてガイド波センサ３からガイド波を送信するために、各探触子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄに送信波形（送信信号）を印加するようになっている。また、各探触子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄが受信した反射波の受信波形（受信信号）を増幅してＡ／Ｄ変換器５に出力するようになっている。
【００２３】
ガイド波送受信器４について、図２を用いてさらに説明する。図２は、ガイド波送受信器４の構成図である。
ガイド波送受信器４は、図２に示すように、制御器４１と、超音波探触子列１の送信用の信号発生器４２ａ、パワーアンプ４３ａおよび素子切替器４４ａと、超音波探触子列２の送信用の信号発生器４２ｂ、パワーアンプ４３ｂおよび素子切替器４４ｂと、超音波探触子列１，２共通の受信用の素子切替器４５および受信アンプ４６と、を備えている。
【００２４】
信号発生器４２ａ，４２ｂ、パワーアンプ４３ａ，４３ｂおよび素子切替器４４ａ，４４ｂは、ガイド波を発生させるために超音波探触子列１，２の該当する各探触子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄに送信波形（送信信号）を印加するための機構である。
素子切替器４５および受信アンプ４６は、各探触子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄから受信した受信波形（受信信号）を増幅してＡ／Ｄ変換器５に出力するための機構である。
【００２５】
制御器４１は、コンピュータ６の中央制御装置６ａ（図１参照）、信号発生器４２ａ，４２ｂおよび素子切替器４４ａ，４４ｂ，４５と接続されている。
制御器４１は、中央制御装置６ａのガイド波送信指令（送信制御信号）に基づいて、信号発生器４２ａ，４２ｂに信号発生を指令する励起指令（励起制御信号）を出力し、素子切替器４４ａ，４４ｂ，４５に切り替えを指令する切替指令（切替制御信号）を出力することにより、ガイド波送受信器４を制御する。
【００２６】
信号発生器４２ａは、パワーアンプ４３ａを介して、素子切替器４４ａと接続されている。素子切替器４４ａは、超音波探触子列１の各探触子１ａ〜１ｄとそれぞれ接続されている。
信号発生器４２ａは、制御器４１からの励起指令（励起制御信号）に基づいて、励起信号を発生し、パワーアンプ４３ａは、励起信号を増幅した送信波形（送信信号）を素子切替器４３ａに出力する。
素子切替器４４ａは、制御器４１からの切替指令（切替制御信号）に基づいて、パワーアンプ４３ａと各探触子１ａ〜１ｄとの接続をそれぞれ切り替える。
これにより、任意の探触子１ａ〜１ｄに送信波形（送信信号）を印加することができるようになっている。
【００２７】
信号発生器４２ｂは、パワーアンプ４３ｂを介して、素子切替器４４ｂと接続されている。素子切替器４４ｂは、超音波探触子列２の各探触子２ａ〜２ｄとそれぞれ接続されている。
信号発生器４２ｂは、制御器４１からの励起指令（励起制御信号）に基づいて、励起信号を発生し、パワーアンプ４３ｂは、励起信号を増幅した送信波形（送信信号）を素子切替器４３ｂに出力する。
素子切替器４４ｂは、制御器４１からの切替指令（切替制御信号）に基づいて、パワーアンプ４３ｂと各探触子２ａ〜２ｄとの接続をそれぞれ切り替える。
これにより、任意の探触子２ａ〜２ｄに送信波形（送信信号）を印加することができるようになっている。
【００２８】
素子切替器４５は、超音波探触子列１の各探触子１ａ〜１ｄおよび超音波探触子列２の各探触子２ａ〜２ｄとそれぞれ接続され、受信アンプ４６を介して、Ａ／Ｄ変換器５と接続されている。
素子切替器４５は、制御器４１からの切替指令（切替制御信号）に基づいて、受信アンプ４６と各探触子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄとの接続をそれぞれ切り替える。
受信アンプ４６は、受信波形（受信信号）を増幅して、Ａ／Ｄ変換器５に出力する。
【００２９】
なお、探触子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄと素子切替器４４ａ，４４ｂ，４５との接続は、同軸ケーブルを介して行われる。また、受信アンプ４６とＡ／Ｄ変換器５との接続は、同軸ケーブルを介して行われる。
【００３０】
＜Ａ／Ｄ変換器５＞
図１に戻り、Ａ／Ｄ変換器５は、アナログ信号である受信波形（受信信号）をデジタル信号（デジタル波形）に変換する機能を有している。
Ａ／Ｄ変換器５は、コンピュータ６の信号処理装置６ｂと接続されており、ガイド波送受信器４の受信アンプ４６から入力された各受信波形（受信信号）をデジタル信号に変換して、信号処理装置６ｂに出力する。
なお、Ａ／Ｄ変換器５としては、例えば、市販の外付けＡ／Ｄ変換器、またはコンピュータ組み込み式のボードタイプのＡ／Ｄ変換器等が利用できる。
【００３１】
＜コンピュータ６，入力装置７，表示装置８＞
コンピュータ６は、非破壊検査装置１０全体を制御する中央制御装置６ａと、Ａ／Ｄ変換器５から出力された受信波形（受信信号）のデジタル信号を処理する信号処理装置６ｂと、を備えている。
中央制御装置６ａは、ガイド波の送信を指令するガイド波送信指令（送信制御信号）をガイド波送受信器４の制御器４１に出力する。
信号処理装置６ｂは、Ａ／Ｄ変換器５からのデジタル信号（受信波形）を処理して画像情報等の表示情報を生成する。
【００３２】
中央制御装置６ａは、キーボード、マウス等の入力装置７と接続されており、検査作業者（オペレータ）が入力装置７を操作することにより指示を受け付けることができるようになっている。
【００３３】
中央制御装置６ａは、表示装置８と接続されており、信号処理装置６ｂで生成された画像情報等の表示情報を表示装置８に表示することができるようになっている。また、必要に応じて、Ａ／Ｄ変換器５から信号処理装置６ｂに入力されたデジタル信号（即ち、ガイド波送受信器４の受信アンプ４６から出力された受信波形（受信信号））を表示装置８に表示することができるようになっている。
【００３４】
≪検査対象（タンク１００）の構成≫
次に、本実施形態に係る非破壊検査装置１０を用いた非破壊検査方法における検査対象であるタンク１００の構成について説明する。
タンク１００は、円筒形状の胴部と上下に配置される鏡部からなる容器であり、タンク１００の胴部には、軸方向に端部１０１（胴部と鏡部との接合部）が形成されている。
また、タンク１００の胴部には、薄肉や亀裂等の欠陥１０２があるものとする。本実施形態に係る非破壊検査装置１０を用いた非破壊検査方法は、欠陥１０２の発見と検査（特に欠陥１０２の深さ）を行うものである。
また、タンク１００の胴部は、複数の金属板を溶接して形成され、周方向の溶接部１０３と、軸方向の溶接部１０４と、を有している。なお、図１において、周方向の溶接部１０３は、1つに限られるものではなく、複数あってもよい。同様に、軸方向の溶接部１０４も１つに限られるものではなく、複数あってもよい。
なお、本実施形態に係る非破壊検査装置１０を用いた非破壊検査方法における検査対象は、タンク１００であるものとして説明するが、これに限られるものではなく、配管などの円筒形状構造物に広く適用することができる。
【００３５】
≪非破壊検査装置１０を用いた非破壊検査方法≫
本実施形態に係る非破壊検査装置１０を用いた非破壊検査方法について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。なお、検査対象は、図１に示すタンク１００として説明する。
【００３６】
ステップＳ１において、検査作業者（オペレータ）は、タンク１００の胴部にガイド波センサ３を設置する。具体的には、後述するステップＳ２において、ガイド波センサ３からタンク１００の軸方向にガイド波９ａを送信するため、超音波探触子列１の探触子１ａ〜１ｄをタンク１００の周方向に沿って設置し、超音波探触子列２の探触子２ａ〜２ｄもタンク１００の周方向に沿って設置する（図１の配置３ａ参照）。また、超音波探触子列１と超音波探触子列２との間隔は、探傷検査に用いるガイド波の波長λの１／４に相当する距離だけ離すことを基本として設置する。ガイド波センサ３は真空吸盤(図示せず)等により、タンク１００の胴部に固定される。
なお、探触子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄを設置する際、タンク１００を取り巻いている保温材がある場合には、その一部を取り外す。
【００３７】
ステップＳ２において、検査作業者（オペレータ）が入力装置７を操作して測定の開始を指示すると、コンピュータ６の中央制御装置６ａは、「欠陥１０２の周方向断面積Ｓ測定・算出処理」を開始する。即ち、ガイド波センサ３からタンク１００の軸方向にガイド波９ａを送信して、欠陥１０２からの反射波９ａ２をガイド波センサ３で受信して、受信した反射波９ａ２の振幅（反射率）から、欠陥１０２の周方向断面積Ｓ（図８参照）を算出する。
【００３８】
ここで、ステップＳ２の処理について、図４に示すフローチャートを用いて更に説明する。まず、実際にガイド波を送信して測定を開始する前に、ステップＳ２１からステップＳ２２の処理を行う。
ステップＳ２１において、検査作業者（オペレータ）は表示装置８の表示画面を参照しつつ入力装置７を操作して、タンク１００の肉厚と、溶接部１０３の溶接線断面形状を設定し、中央制御装置６ａに入力する。つまり、中央制御装置６ａは、入力装置７を介しての入力を受け付ける。
【００３９】
図５（ａ）は、タンク１００の肉厚と、溶接部１０３の溶接線断面形状を設定・入力するための条件設定画面８０の例である。
条件設定画面８０は、溶接線形状表示画面８１と、形状入力画面８２と、から構成されている。
このうち、溶接線形状表示画面８１には、タンク１００の肉厚と、溶接部１０３の溶接線断面形状が図示されている。また、形状入力画面８２には、タンク１００の肉厚と、溶接部１０３の溶接線断面形状についての各部数値の入力値が表示されている。
【００４０】
溶接部１０３の溶接線の断面形状は、通常、タンク１００に対して軸対称なので、中心軸を含む断面での形状を与えることになる。
形状の入力値は、例えば、厚さｄ１、余盛高さｄ２、余盛軸長さｌ１、裏波高さｄ３、裏波軸長さｌ２等の数値で与え、円弧で近似することで形状を決定する。なお、曲線の近似は円弧以外でも可能であり、実際の溶接線形状に近い方が望ましい。また、形状を比較的良く模擬した点群データで与えることも可能である。なお、形状入力画面８２で各部数値を入力したときに、この入力結果が溶接線形状表示画面８１に図示される形状に反映されるようにするのが望ましい。
【００４１】
ステップＳ２２において、中央制御装置６ａは、ステップＳ２１で入力されたタンク１００の肉厚と、溶接部１０３の溶接線断面形状に基づいて、ガイド波の周波数情報を考慮した溶接部１０３の反射率を算出する。そして、中央制御装置６ａは、算出した溶接部１０３の反射率を表示装置８に表示する。
【００４２】
図５（ｂ）は、表示装置８に表示される反射率解析結果表示画面８３の例である。
反射率解析結果表示画面８３は、横軸にガイド波の周波数、縦軸にこの周波数のときの反射率（＝ステップＳ２１で入力された溶接部１０３での反射波の振幅／全反射部位での反射波の振幅）を示している。
ステップＳ２１で与えた形状の溶接部１０３の溶接線でのガイド波の反射率の解析値ｗは、送信するガイド波の周波数によって周期的に変化する傾向になる。
この解析値ｗを用いて、ガイド波の周波数に対する反射率を算出することができる。例えば、図５（ｂ）において、周波数４０ｋＨｚのガイド波を用いた場合、溶接部１０３の溶接線での反射率は、解析値ｗから１５％となることが示されている。
なお、反射率解析結果表示画面８３において、解析値ｗの極大値ｗ１は、ステップＳ２１の形状入力画面８２（図５（ａ）参照）で入力した溶接部１０３の溶接線の断面形状を示す数値のうち、主に厚さｄ１、余盛高さｄ２、裏波高さｄ３の関数として定まり、区間ｗ２（解析値ｗの周波数依存性）は、主に余盛軸長さｌ１、裏波軸長さｌ２の関数として定まる。
【００４３】
ステップＳ２３において、中央制御装置６ａは、ガイド波センサ３から送信するガイド波の周波数を設定する。
【００４４】
ステップＳ２４において、中央制御装置６ａは、ガイド波センサ３からステップＳ２３で設定した周波数のガイド波９ａを送信させ、ガイド波センサ３で受信した反射波９ａ１，９ａ２の反射信号を信号処理装置６ｂに入力させる。
【００４５】
ここで、ステップＳ２４の処理について、図６に示すフローチャートを用いて更に説明する。
ステップＳ２４１において、中央制御装置６ａは、ガイド波送受信器４の制御器４１に、ガイド波送信指令（送信制御信号）を出力する。
【００４６】
ステップＳ２４２において、中央制御装置６ａからガイド波送信指令が入力された制御器４１は、素子切替器４４ｂに切替指令（切替制御信号）を出力する。この切替指令に基づいて、素子切替器４４ｂは、探触子２ａ〜２ｄを実質的に同時にパワーアンプ４３ｂに接続する。
また、ガイド波送信指令が入力された制御器４１は、超音波探触子列２（探触子２ａ〜２ｄ）からガイド波を送信するための第２励起指令（第２励起制御信号）を信号発生器４２ｂに出力する。信号発生器４２ｂは、制御器４１からの第２励起指令に基づいて、探触子２ａ〜２ｄに向けて第２励起信号を出力する。信号発生器４２ｂから出力された第２励起信号は、パワーアンプ４３ｂによって増幅されて第２送信波形（第２送信信号）となり、制御器４１によって切り替えられた素子切替器４４ｂを介して探触子２ａ〜２ｄに実質的に同時に印加される。
【００４７】
ステップＳ２４３において、制御器４１は、素子切替器４４ａにも切替指令を出力する。この切替指令に基づいて、素子切替器４４ａは、探触子１ａ〜１ｄを実質的に同時にパワーアンプ４３ａに接続する。
また、ガイド波送信指令が入力された制御器４１は、信号発生器４２ｂに第２励起指令を出力した時刻から、後述する遅延時間Ｔｄだけ遅延して、超音波探触子列１（探触子１ａ〜１ｄ）からガイド波を送信するための第１励起指令（第１励起制御信号）を信号発生器４２ａに出力する。信号発生器４２ａは、制御器４１からの第１励起指令に基づいて、探触子１ａ〜１ｄに向けて第１励起信号を出力する。信号発生器４２ａから出力された第１励起信号は、パワーアンプ４３ａによって増幅されて第１送信波形（第１送信信号）となり、制御器４１によって切り替えられた素子切替器４４ａを介して探触子１ａ〜１ｄに実質的に同時に印加される。
【００４８】
ここで、遅延時間Ｔｄは、タンク１００において超音波探触子列２と超音波探触子列１との間の距離をガイド波が伝搬するのに要する時間である。
即ち、制御器４１は、信号発生器４２ｂに第２励起指令を出力した時点から、遅延時間Ｔｄだけ遅延して信号発生器４２ａに第１励起指令を出力する。
また、第１送信波形と第２送信波形とは、絶対値が同じで符号の正負が異なっている。
これにより、図１において、超音波探触子列１および超音波探触子列２から上側に進行するガイド波は互いに同位相となるので、上側に進行するガイド波の振幅を増大させることができる。また、図１において、超音波探触子列１および超音波探触子列２から下側に進行するガイド波は互いに逆位相となるので、下側に進行するガイド波の振幅を減少させることができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、ステップＳ２４２からステップＳ２４３において、制御器４１は、信号発生器４２ｂに第２励起指令を出力した時点から、遅延時間Ｔｄだけ遅延して信号発生器４２ａに第１励起指令を出力し、第１送信波形と第２送信波形とは、絶対値が同じで符号の正負が異なるものとして説明したが、これに限られるものではない。
制御器４１は、信号発生器４２ａに第１励起指令を出力した時点から、遅延時間Ｔｄだけ遅延して信号発生器４２ｂに第２励起指令を出力し、第１送信波形と第２送信波形とは、絶対値が同じで符号も等しいものとしてもよい。
【００５０】
これにより、ガイド波センサ３（超音波探触子列１，２）で発生したガイド波は、タンク１００の軸方向（図１では、上向き）に伝搬する（図１のガイド波９ａ参照）。
図１において、軸方向に伝搬したガイド波９ａは、タンク１００に端部１０１、欠陥１０２、溶接部１０３が存在する場合には、ガイド波９ａはそこで反射されて反射波（反射信号）となって逆方向に進行する。この反射波（図1に示す溶接部１０３からの反射波９ａ１，欠陥１０２からの反射波９ａ２）は、超音波探触子列１，２の探触子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄによって受信される。
【００５１】
ステップＳ２４４において、超音波探触子列１，２の探触子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄによって受信された受信波形（受信信号）をコンピュータ６の信号処理装置６ｂに入力する。まず、制御器４１は、素子切替器４５に切替指令を出力する。素子切替器４５は、探触子１ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｄを実質的に同時にパワーアンプ４６に接続する。超音波探触子列１で受信した第１受信波形（第１受信信号）は、素子切替器４５を介して、受信アンプ４６に入力され、受信アンプ４６によって増幅される。増幅された第１受信波形（第１受信信号）は、Ａ／Ｄ変換器５に出力される。
また、超音波探触子列２で受信した第２受信波形（第２受信信号）は、素子切替器４５を介して、受信アンプ４６に入力され、受信アンプ４６によって増幅される。増幅された第２受信波形（第２受信信号）は、Ａ／Ｄ変換器５に出力される。
【００５２】
Ａ／Ｄ変換器５は、アナログ信号である受信波形（受信信号）をデジタル信号（デジタル波形）に変換し、コンピュータ６の信号処理装置６ｂに出力する。制御器４１は、ステップＳ２４１で入力されたガイド波送信指令に基づいて、Ａ／Ｄ変換器５に対して、トリガ信号を出力している。Ａ／Ｄ変換器５は、このトリガ信号が入力された後、アナログ信号からデジタル信号への変換を開始する。
Ａ／Ｄ変換器５から入力されたデジタル信号（デジタル化された受信信号）は、コンピュータ６の記憶装置（図示せず）に記憶される。
【００５３】
ステップＳ２４５において、中央制御装置６ａは、超音波探触子列１，２の両方から受信信号が入力されたか否かを判定する。
中央制御装置６ａは、記憶装置（図示せず）内に記憶された受信信号の入力情報に基づいて、第１受信信号と第２受信信号の両方が入力されているか否かを判定する。
超音波探触子列１，２の両方から受信信号が入力された場合（Ｓ２４５・Ｙｅｓ）、中央制御装置６ａの処理はステップＳ２４６に進む。一方、超音波探触子列１，２の両方から受信信号が入力されていない場合（Ｓ２４５・Ｎｏ）、ステップＳ２４２に戻る。
【００５４】
ステップＳ２４６において、中央制御装置６ａは、超音波探触子列１で受信した第１受信波形（第１受信信号）と、超音波探触子列２で受信した第２受信波形（第２受信信号）と、を合成する。ここで、ステップＳ２４５における合成処理は、図１において超音波探触子列１，２よりも上側から超音波探触子列１，２に向かって伝搬してくるガイド波の反射波を抽出する処理である。なお、合成方法は、例えば、特許文献１の図６等に記載された方法を用いればよく、詳細な説明を省略する。
【００５５】
図４に戻り、以下のステップＳ２５からステップＳ２７において、ステップＳ２４で計測した受信波形をステップＳ２２で算出した溶接部１０３の溶接線の反射率を用いて校正し、欠陥１０２の後述する周方向断面積Ｓ（および軸方向開口長さｂ）を算出する。
【００５６】
図１に示すように、一般的なタンク１００には、周方向の溶接部１０３が必ずと言ってよいほど存在し、かつ、その位置も事前に把握可能である。また、ステップＳ２２で算出したように、溶接部１０３からの反射波の振幅を、全反射部位からの反射波の振幅との比として計算することができる（図５（ｂ）に示す反射率の解析値ｗ）。
したがって、溶接部１０３からの反射波９ａ１の振幅を基準として、欠陥１０２からの反射波９ａ２の振幅を評価することで、欠陥１０２の位置は勿論のこと、欠陥１０２の大きさの情報（周方向断面積Ｓおよび軸方向開口長さｂ）を得ることができる。
【００５７】
ステップＳ２５において、溶接線位置に出現する信号を反射率で校正して、溶接線の反射率における距離減衰曲線９４を描画する。
まず、中央制御装置６ａは、ステップＳ２４６で得られた合成信号を表示装置８に表示させる。検査作業者（オペレータ）は、表示装置８に表示された合成信号から、溶接部１０３の溶接線の信号を選択し、入力装置７を操作して中央制御装置６ａに入力する。
なお、溶接部１０３の溶接線の位置は、図面や目視で確認することが可能である。
【００５８】
図７は、上側に表示装置８に表示される反射波表示画面８４の例を示し、下側に検査対象のタンク１００を示している。この例において、タンク１００は、欠陥１０２と、３つの周方向の溶接部１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃと、を有しているものとする。
反射波表示画面８４は、横軸にガイド波センサ３からの距離、縦軸に振幅を示している。この例において、ステップＳ２４６で得られた合成信号として、信号９１，９２，９３，９６がパルス状に表示されている。また、反射波表示画面８４には、周波数情報８５と、溶接線反射率情報８６と、が表示されている。
周波数情報８５には、その合成信号の測定に用いたガイド波の周波数、即ち、ステップＳ２３で設定したガイド波の周波数（図７では、４０ｋＨｚ）が表示されている。
溶接線反射率情報８６には、ステップＳ２２で算出した溶接線の反射率の解析値ｗ（図５（ｂ）参照）を用いて、ステップＳ２３で設定したガイド波の周波数（図７では、４０．０ｋＨｚ）に対する溶接線の反射率（図７では、１５．０％）が表示されている。
【００５９】
ステップＳ２４６で得られた合成信号（信号９１，９２，９３，９６）には、溶接部１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃからの反射波を意味する溶接線信号と、欠陥１０２からの反射波を意味する欠陥信号とが含まれている。なお、信号９１は溶接部１０３ａからの反射波を意味する溶接線信号であり、信号９２は溶接部１０３ｂからの反射波を意味する溶接線信号であり、信号９３は溶接部１０３ｃからの反射波を意味する溶接線信号であり、信号９６は欠陥１０２からの反射波を意味する欠陥信号である。
信号９１，９２，９３，９６の大きさ（振幅）は様々であるが、タンク１００の溶接部１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの位置を検査作業者（オペレータ）が図面や目視で確認することが可能であり、いずれの信号が溶接部１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃからの反射波を意味する溶接線信号であるかを判別することは容易である。
【００６０】
検査作業者（オペレータ）は、反射波表示画面８４に表示された合成信号（信号９１，９２，９３，９６）と、図面や目視で確認したタンク１００の溶接部１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの位置とを対応させて、溶接線信号を選択する。
例えば、検査作業者（オペレータ）が信号９１，９２を溶接線信号として選択すると、信号処理装置６ｂは、信号９１，９２の振幅値を通る距離減衰曲線９４を描画する。この距離減衰曲線９４は、溶接線からの反射率（図７の例では、１５．０％）と、ガイド波センサ３の拡散減衰とを考慮した減衰曲線である。
描画された距離減衰曲線９４は、信号９１，９２だけでなく、信号９３をも通過する。これにより、選択した信号９１，９２だけでなく、信号９３も溶接線信号であることがわかる。また、信号９６が欠陥１０２からの反射波を意味する欠陥信号の候補となる。
【００６１】
ステップＳ２６において、局所反射源（模擬欠陥）を仮定して、局所反射源（模擬欠陥）の反射率における距離減衰曲線９５を描画する。
【００６２】
ここで、ステップＳ２６の説明をする前に、欠陥（欠陥１０２および後述する模擬欠陥）の形状について説明する。
欠陥（欠陥１０２および後述する模擬欠陥）は、図８に示すようなパラメータを用いて球体の一部として与えることができる。欠陥を表すパラメータとして、図８では、ガイド波９ａの伝搬する方向（軸方向）の長さ（軸方向開口長さｂ）と、これに直交する方向（ガイド波９ｂの伝搬する方向、周方向）の長さ（周方向開口長さａ）と、深さｃと、半径ｒとで定義される。また、ガイド波９ａの伝搬する方向（軸方向）と直交する平面（周方向に延びる平面）で切断した欠陥の断面積を周方向断面積Ｓとする。
【００６３】
また、欠陥の反射率（反射波の振幅）は、ガイド波として軸方向に伝搬するガイド波９ａを用いた際には、軸方向開口長さｂおよび周方向断面積Ｓで決定される。
図９には、模擬欠陥＃１（軸方向開口長さｂ1 、周方向断面積Ｓ1 ）、模擬欠陥＃２（軸方向開口長さｂ2 、周方向断面積Ｓ2 ）、模擬欠陥＃３（軸方向開口長さｂ3 、周方向断面積Ｓ3 ）のガイド波の周波数に対する反射率が示されている。なお、反射率がピークとなる周波数は、軸方向開口長さｂに依存し、ｂ1 ＜ｂ2 ＜ｂ3 である。また、ピークの高さは、周方向断面積Ｓに依存し、Ｓ1 ＞Ｓ2 ＞Ｓ3 である。図９に示すグラフは予め求めておき、コンピュータ６の記憶装置（図示せず）に記憶されているものとする。
【００６４】
図４に戻り、ステップＳ２６において、まず、検査作業者（オペレータ）は、探傷検査において欠陥として検出するか否かの閾値となる局所反射源（模擬欠陥）を選択し、入力装置７を操作して中央制御装置６ａに入力する。例えば、模擬欠陥＃１が閾値として、選択されたものとして以下説明する。
中央制御装置６ａは、記憶装置（図示せず）に記憶された図９のグラフを参照して、ステップＳ２２で設定したガイド波の周波数（図７の例では４０．０ｋＨｚ）に対する反射率を求める。
そして、中央制御装置６ａは、ステップＳ２５で描画した距離減衰曲線９４（図７では、反射率１５．０％の減衰曲線）を基準に、局所反射源（模擬欠陥＃１）の反射率における距離減衰曲線９５を描画する。
この距離減衰曲線９５は、ガイド波センサ３からある距離はなれた位置に局所反射源（模擬欠陥＃１）がある場合に検出される信号の振幅を表す曲線であり、ガイド波センサ３の拡散減衰と、模擬欠陥による拡散減衰を考慮した距離減衰曲線である。
【００６５】
ステップＳ２７において、中央制御装置６ａは、距離減衰曲線９５を超える信号を欠陥１０２からの反射波による欠陥信号と判定する。図７の例では、信号９６が欠陥信号として抽出される。これにより、欠陥１０２の位置（ガイド波センサ３からの距離）を特定することができる。
また、中央制御装置６ａは、欠陥信号の振幅と、その位置における距離減衰曲線９５の値との比、および、距離減衰曲線９５に用いた模擬欠陥（図７の例では模擬欠陥＃１）の周方向断面積（図７，９の例ではＳ1 ）に基づいて、欠陥１０２の周方向断面積Ｓを算出する。信号９６に係る欠陥１０２の周方向断面積Ｓは以下の式（１）のように算出することができる。
Ｓ＝Ｓ1 ×（信号９６の振幅）／（その位置における距離減衰信号の値） …（１）
これにより、ステップＳ２に示す欠陥の周方向断面積測定・算出処理を終了する。
【００６６】
図３に戻り、ステップＳ３において、検査作業者（オペレータ）は、タンク１００の胴部に設置されたガイド波センサ３の設置位置を変更する。具体的には、後述するステップＳ４において、欠陥１０２に対してステップＳ２で送信したガイド波９ａと概直交するガイド波９ｂを送信するため、超音波探触子列１の探触子１ａ〜１ｄをタンク１００の軸方向に沿って設置し、超音波探触子列２の探触子２ａ〜２ｄもタンク１００の軸方向に沿って設置する（図１の配置３ｂ参照）。また、超音波探触子列１と超音波探触子列２との間隔は、探傷検査に用いるガイド波の波長λの１／４に相当する距離だけ離すことを基本として設置する。
【００６７】
ステップＳ４において、検査作業者（オペレータ）が入力装置７を操作して測定の開始を指示すると、コンピュータ６の中央制御装置６ａは、「欠陥１０２の周方向開口長さａ測定・算出処理」を開始する。即ち、ガイド波センサ３からタンク１００の周方向に周波数を変更しながらガイド波９ｂを送信して、欠陥１０２からの反射波９ｂ２をガイド波センサ３で受信して、受信した反射波９ｂ２の周波数依存性から、欠陥１０２の周方向開口長さａを算出する。
【００６８】
ここで、ステップＳ４の処理について、図１０に示すフローチャートを用いて更に説明する。
ステップＳ２１およびステップＳ２２の処理は、図４に示すステップＳ２（Ｓ２１，Ｓ２２）においては対象がタンク１００の周方向の溶接部１０３であったのに対し、図１０に示すステップＳ４（Ｓ２１，Ｓ２２）においては、対象がタンク１００の軸方向の溶接部１０４であることが異なる点を除けば同様であり、説明を省略する。
ステップＳ２３からステップＳ２５の処理は、図４に示すステップＳ２３からステップＳ２５と同様であり説明を省略する。ステップＳ２５の処理を終了すると、ステップＳ４６に進む。
【００６９】
ステップＳ４６において、中央制御装置６ａは、欠陥信号の振幅と、その位置における距離減衰曲線９４の値との比、および、距離減衰曲線９４に用いた溶接部１０４の溶接線の反射率に基づいて、ステップＳ２３で設定したガイド波の周波数に対する欠陥１０２の反射率を算出する。
【００７０】
ステップＳ４７において、中央制御装置６ａは、測定を終了するか判定する。後述するように、欠陥１０２の反射率とガイド波の周波数との関係からガイド波９ｂの伝搬方向の開口長さ（周方向開口長さａ）を求めるものであり、ステップＳ２３からステップＳ４７・Ｎｏを繰り返して、ステップＳ２３でガイド波の周波数を変更しながら欠陥１０２の反射率を算出する。測定が終了すると（Ｓ４７・Ｙｅｓ）、ステップＳ４８に進む。
【００７１】
ステップＳ４８において、中央制御装置６ａは、図９に示すような、グラフ（またはテーブル、マップ）を用いて、欠陥１０２の反射率と、ガイド波の周波数との周波数依存性から、欠陥１０２のガイド波９ｂの伝搬方向の開口長さ（周方向開口長さａ）を算出する。
【００７２】
図３に戻り、ステップＳ５において、コンピュータ６の中央制御装置６ａは、ステップＳ２で算出した欠陥１０２の周方向断面積Ｓと、ステップＳ４で算出した欠陥１０２の周方向開口長さａとから、欠陥１０２の深さｃを算出する。
算出された欠陥１２０の深さｃは、表示装置８に表示される。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態に係る非破壊検査装置１０を用いた非破壊検査方法によれば、ステップＳ２７に示すように欠陥１０２の位置を特定する探傷検査とともに、ステップＳ５に示すように欠陥１０２の深さｃ（減肉の深さ）を測定することができる。また、欠陥１０２の深さの測定精度が向上する。
これにより、探傷検査により発見した欠陥１０２について、例えば超音波厚さ計を用いた詳細な点検を実施するか否かを欠陥１０２の深さｃ（減肉の深さ）で判断することができる。これにより、余分な詳細な点検の実施回数を削減することができるという付加的効果が見込める。
【００７４】
また、ガイド波を用いた探傷検査において、特許文献１に示すようなガイド波の送信方向が一方向のみの場合、ガイド波の伝搬方向と直交する断面積（軸方向にガイド波９ａを伝搬させた場合には周方向断面積Ｓ）およびガイド波の伝搬方向の欠陥の開口長さ（軸方向にガイド波９ａを伝搬させた場合には軸方向開口長さｂ）の測定精度と比較して、ガイド波と直交する方向の欠陥の開口長さ（軸方向にガイド波９ａを伝搬させた場合には、周方向開口長さａ）は、把握できるモードの次数の範囲によって測定精度が影響を受ける。
これに対し、本実施形態では、ステップＳ３，Ｓ４に示すように、ガイド波を周方向にも送信して周方向開口長さａを求めるので、周方向開口長さａの測定精度が向上する。ひいては、欠陥の深さｃの測定精度を向上させることができる。
【００７５】
周方向にガイド波を伝搬した場合、軸方向のような全反射部位となる端部１０１は存在しない。これに対し、本実施形態では、ステップＳ４６に示すように、溶接線１０４の距離減衰曲線９４の値を基準として、欠陥１０２の反射率を求めることができる。
【００７６】
また、軸方向にガイド波を伝搬した場合であっても、端部１０１に鏡部や吊り下げ部材（図示せず）等が接続されている場合、全反射とならない。このため、端部１０１からの反射波の信号を全反射とみなして欠陥１０２の振幅を評価すると、測定に誤差が生じるおそれがある。
これに対し、本実施形態では、溶接線１０３の距離減衰曲線９４の値を基準とした、模擬欠陥の距離減衰曲線９５を用いて周方向断面積Ｓを求めることができるため、端部１０１の状態によらず、好適に周方向断面積Ｓを算出することができる。
【００７７】
なお、本実施形態に係る非破壊検査装置１０を用いた非破壊検査方法は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
【００７８】
例えば、ステップＳ２において、局所反射源（模擬欠陥）を用いて、欠陥１０２の周方向断面積Ｓを算出する構成であるものとして説明したが、これに限られるものではなく、図１０を用いた方法をステップＳ２に適用し、欠陥１０２の反射率とガイド波の周波数との周波数依存性から、周方向断面積Ｓ（および軸方向開口長さｂ）を求める構成であってもよい。
【００７９】
また、図１０において、ガイド波の周波数を可変させながら欠陥１０２の反射信号の振幅（反射率）を測定する構成をして説明したが、これに限られるものではなく、単一の送受信を行い、受信した信号の周波数解析から複数の周波数ごとの反射振幅を算出する構成であってもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１ 超音波探触子列（第一の超音波探触子列）
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 探触子（第一の超音波探触子）
２ 超音波探触子列（第二の超音波探触子列）
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 探触子（第二の超音波探触子）
３ ガイド波センサ
４ ガイド波送受信器（送受信手段）
５ Ａ／Ｄ変換器
６ コンピュータ（処理手段、第１の手段、第２の手段、第３の手段、第４の手段、第５の手段、第６の手段）
６ａ 中央制御装置（処理手段、第１の手段、第２の手段、第３の手段、第４の手段、第５の手段、第６の手段）
６ｂ 信号処理装置（処理手段）
７ 入力装置
８ 表示装置（画像表示手段）
９ａ，９ｂ ガイド波
９ａ１，９ａ２、９ｂ１，９ｂ２ 反射波
１０ 非破壊検査装置
８０ 条件設定画面
８１ 溶接線形状表示画面
８２ 形状入力画面
８３ 反射率解析結果表示画面
８４ 反射波表示画面
８５ 周波数情報
８６ 溶接線反射率情報
９１，９２，９３ 信号（溶接線信号）
９６ 信号（欠陥信号）
９４ 距離減衰曲線（第１の減衰信号）
９５ 距離減衰曲線（第２の減衰信号）
１００ タンク（円筒構造物）
１０１ 端部
１０２ 欠陥
１０３，１０４ 溶接部（溶接部分）
Ｓ 周方向断面積（断面積、欠陥の大きさ）
ａ 周方向開口長さ（開口長さ）
ｂ 軸方向開口長さ
ｃ 深さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガイド波を用いて円筒構造物の欠陥を検出する非破壊検査方法であって、
前記円筒構造物にガイド波を送信し、前記欠陥からの反射波を受信する第１の送受信ステップと、
前記第１の送受信ステップで受信した反射波の振幅から、前記欠陥の断面積を算出する断面積算出ステップと、
前記第１の送受信ステップのガイド波送信方向と概直交方向に、周波数を可変して複数回ガイド波を送信し、前記欠陥からの反射波を受信する第２の送受信ステップと、
前記第２の送受信ステップで受信した反射波の振幅の周波数依存性から、前記欠陥の開口長さを測定する開口長さ測定ステップと、
前記欠陥の断面積および前記欠陥の開口長さから、前記欠陥の深さを算出する深さ算出ステップと、を備える
ことを特徴とする非破壊検査方法。
【請求項２】
円筒構造物の円周方向に配列される複数の第一の超音波探触子を有した第一の超音波探触子列と、
前記第一の超音波探触子列から長手方向に所定距離離れ、前記円筒構造物の円周方向に配列される複数の第二の超音波探触子を有した第二の超音波探触子列と、
前記円筒構造物の長手方向の一方側にガイド波を伝搬させるように、前記第一の超音波探触子列と前記第二の超音波探触子列へ印加する発信信号の印加時刻を相対的にずらすと共に、前記ガイド波の反射波を電気的な受信信号として得る送受信手段と、
前記受信信号に基づいて前記円筒構造物の欠陥を検出する処理手段と、
画像表示手段と、を備える非破壊検査装置であって、
前記処理手段は、
前記円筒構造物の溶接部分の断面形状を設定してガイド波周波数に依存する第１の反射率を求める第１の手段と、
前記円筒構造物の溶接部分の位置に出現する反射波信号から第１の減衰信号を求める第２の手段と、
欠陥として検出する閾値となる模擬欠陥の第２の反射率を設定し、前記第１の反射率で校正して第２の減衰信号を求める第３の手段と、
前記超音波探触子から得られた反射波の大きさと前記第２の減衰信号とから欠陥と認定すると共に、前記欠陥の大きさを得る第４の手段と、
前記円筒構造物の円周方向と概直交する方向に前記第一の超音波探触子列と前記第二の超音波探触子列を配置し、前記円筒構造物にガイド波を伝搬させて前記欠陥からの反射波から前記欠陥の周方向開口長さを求める第５の手段と、
前記欠陥の大きさと前記欠陥の周方向開口長さから前記欠陥の深さを求める第６の手段と、を有する
ことを特徴とする非破壊検査装置。
【請求項１】
ガイド波を用いて円筒構造物の欠陥を検出する非破壊検査方法であって、
前記円筒構造物にガイド波を送信し、前記欠陥からの反射波を受信する第１の送受信ステップと、
前記第１の送受信ステップで受信した反射波の振幅から、前記欠陥の断面積を算出する断面積算出ステップと、
前記第１の送受信ステップのガイド波送信方向と概直交方向に、周波数を可変して複数回ガイド波を送信し、前記欠陥からの反射波を受信する第２の送受信ステップと、
前記第２の送受信ステップで受信した反射波の振幅の周波数依存性から、前記欠陥の開口長さを測定する開口長さ測定ステップと、
前記欠陥の断面積および前記欠陥の開口長さから、前記欠陥の深さを算出する深さ算出ステップと、を備える
ことを特徴とする非破壊検査方法。
【請求項２】
円筒構造物の円周方向に配列される複数の第一の超音波探触子を有した第一の超音波探触子列と、
前記第一の超音波探触子列から長手方向に所定距離離れ、前記円筒構造物の円周方向に配列される複数の第二の超音波探触子を有した第二の超音波探触子列と、
前記円筒構造物の長手方向の一方側にガイド波を伝搬させるように、前記第一の超音波探触子列と前記第二の超音波探触子列へ印加する発信信号の印加時刻を相対的にずらすと共に、前記ガイド波の反射波を電気的な受信信号として得る送受信手段と、
前記受信信号に基づいて前記円筒構造物の欠陥を検出する処理手段と、
画像表示手段と、を備える非破壊検査装置であって、
前記処理手段は、
前記円筒構造物の溶接部分の断面形状を設定してガイド波周波数に依存する第１の反射率を求める第１の手段と、
前記円筒構造物の溶接部分の位置に出現する反射波信号から第１の減衰信号を求める第２の手段と、
欠陥として検出する閾値となる模擬欠陥の第２の反射率を設定し、前記第１の反射率で校正して第２の減衰信号を求める第３の手段と、
前記超音波探触子から得られた反射波の大きさと前記第２の減衰信号とから欠陥と認定すると共に、前記欠陥の大きさを得る第４の手段と、
前記円筒構造物の円周方向と概直交する方向に前記第一の超音波探触子列と前記第二の超音波探触子列を配置し、前記円筒構造物にガイド波を伝搬させて前記欠陥からの反射波から前記欠陥の周方向開口長さを求める第５の手段と、
前記欠陥の大きさと前記欠陥の周方向開口長さから前記欠陥の深さを求める第６の手段と、を有する
ことを特徴とする非破壊検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−２４８１７（Ｐ２０１３−２４８１７Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６２５１０（Ｐ２０１１−１６２５１０）
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
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