JP2007107885A - 配管検査装置及び配管検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波を用いた配管の非破壊検査をＳＮ比良く行う。
【解決手段】コンピュータ５は、第一の超音波探触子１ａ〜１ｄと第二の超音波探触子２ａ〜２ｄの各々に個別に送信信号を印加して配管７にガイド波６を発生させ、その反射波のデータに基づいて送受信振幅補正係数を算出する。次に配管の軸方向に隣接する第一の超音波探触子１ａと第二の超音波探触子２ａの組を選択して、その組の各超音波探触子に送受信振幅補正係数により電圧を補正した送信信号を検査方向へ同位相に、逆検査方向へ互いに逆位相となる時間遅延を与えて印加して反射波を各超音波探触子で受信して、受信信号をデータとして格納する。これを全ての超音波探触子の組に対して行う。次に、各超音波探触子の受信信号データの振幅を送受信振幅補正係数で補正し、第二の超音波探触子の受信信号データに位相が合う方向となるように時間遅延を与え、補正後の全ての受信信号を合成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、配管の減肉や傷を超音波を用いて非破壊的に検出する配管検査方法および装置に関する。

発電プラントや化学プラントの配管は、長期間が経過すると、配管の内外面からの腐食や侵食が配管の劣化を進行させ、ついには配管の肉厚を貫通するまでに至る。このように成ると、液体や蒸気といった配管内部流体の漏洩につながる。このため、配管の肉厚の状態を、非破壊的な手段により評価し、漏洩に至る以前に、配管の交換や補修といった対策を施す必要がある。

配管の肉厚の状態を評価する非破壊測定手段の代表的なものに、超音波厚み計がある。超音波厚み計は、一般には、電気と音響を相互に変換する圧電素子から成る超音波センサを用いて、対象配管中にバルク波（縦波や横波といった弾性波）を励起して、配管底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、配管の肉厚を測定する装置である。

この超音波厚み計は、受信波の受信時間を肉厚に換算するという原理であって、高い精度で配管の肉厚を測定することができるが、検査範囲は、センサの配管との接触範囲とほぼ同等程度に限られる。長尺の配管のように検査要求範囲が広くなると、超音波厚み計による測定点の増加が想定されるから、検査に長時間を要する欠点がある。

また、保温材が巻かれている配管や、コンクリート等に埋設されている埋設配管や、高所にまで垂直に立ち上がっている垂直配管など検査のためのアクセス性に問題のある配管においては、検査の準備・片付けに要する時間も多大である。

このように時間がかかる問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）を用いて配管の長距離区間を一括して検査する方法がある。図１２は、特許文献１に記載されているガイド波の送信方法を説明するための説明図であり、
１２１は検査対象の配管、１２２は励振アセンブリであって、複数の励振デバイス３Ａ，３Ｂ，３Ｃからなる。これらの励振デバイス３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、配管の周方向に配置された複数の超音波探触子からなる。

図１２で、励振デバイス３Ａ中の複数の超音波探触子を同時に駆動し、時間遅延を与えて３Ｂ，３Ｃを同様に駆動することで、配管１２１の軸方向に沿う単一方向に、単一モードのラム波を送信する。配管１２１の途中に減肉あるいは欠陥があると、その位置でガイド波が反射するので、その反射波を励振アセンブリ３Ａ，３Ｂ，３Ｃで受信して、受信波の波高値や受信時間から減肉あるいは欠陥の大きさと軸方向位置を測定する。

しかしながら、複数の超音波探触子が配管１２１に均等に接触していないと、軸対称の振動のみを送信することができず、非軸対称振動の影響によりノイズ（擬似信号）が発生するという欠点があった。

この改善策として、複数の送受信子群から一つの送受信子群を送信用として選択し、一つ以上の送受信子群を受信用として選択して送受信を行い、送信用と受信用の送受信子群の組み合わせを変えて複数回の送受信を行い、受信信号に補正をかけて補正後のデータを合成することで、軸対称のガイド波を送信するのと等価な作用を得る方法がある。図１３は、この方法による超音波探傷装置の構成を示す模式図であって、１３１は検査対象の配管、１３４は送受信子群、１３５は送受信部、１３６は信号処理部、１３７は表示部、
１３８は制御部、９ａ，９ｂは配管１３１の傷である。

しかしながら、この方法では、送信用として常に一つの送受信子群しか選択しないので、ガイド波が配管の軸に沿った双方向に伝播する。受信信号を合成して逆方向からの信号を打ち消す処理を備えることにより、単一方向からの反射信号のみを抽出するが、逆方向に管端のような大きな反射源がある場合には、完全に打ち消すことができずにノイズ（擬似信号）として残る場合がある。

特表平１０−５０７５３０号公報 特開２００３−５７２１２号公報

以上の背景技術で述べましたように、配管の周囲に配置した複数の探触子を用いて配管にガイド波を伝播させて配管を非破壊的に検査する技術においては、各探触子の配管への接触状態の不均一さが原因となってノイズ（擬似信号）が発生することが問題点である。

したがって、本発明の目的は、配管の周囲に配置した複数の探触子を用いて配管にガイド波を伝播させて配管を非破壊的に検査する技術において、各探触子の配管への接触状態の不均一さが原因となって発生するノイズ（擬似信号）を低減することにある。

本発明の課題を解決するための配管検査装置は、配管の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環状群と、前記第一の超音波探触子環状群から前記配管の軸方向に離れた位置にて、前記配管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環状群と、前記配管の検査領域の方向へ伝播するガイド波の振幅を増幅させ、前記方向と反対方向へ伝播するガイド波の振幅を減幅させるように、前記第一の超音波探触子に送信信号を印加する印加時期と、前記第二の超音波探触子に送信信号を印加する印加時期とを相対的にずらす手段と、前記第一と第二の各超音波探触子で前記ガイド波の反射波を受けて得られた電気的な受信信号を信号処理手段へ伝送する手段とを備え、前記受信信号に基づいて前記配管の傷または減肉を検出する配管検査装置において、前記各超音波探触子の個々にガイド波を送受信させる手段と、前記個々に送受信して得られた送信信号の振幅と受信信号の振幅に基づいて求めた送受信振幅補正係数によって前記発信信号を補正する送信信号の補正手段と、前記送受信振幅補正係数によって前記第一と前記第二の超音波探触子の受信信号の振幅を、前記第一と第二の超音波探触子の受信信号の合成によって振幅が増幅される遅延時間を前記第一と第二の超音波探触子の受信信号の少なくともいずれか一方に与える受信信号の補正手段と、前記補正後の前記受信信号を合成する信号処理手段とを備えた配管検査装置である。

本発明の課題を解決するための配管検査方法は、複数の第一の超音波探触子を環状に配置して有する第一の超音波探触子環状群と、複数の第二の超音波探触子を環状に配置して有する第二の超音波探触子環状群とを、検査対象の配管の周囲に前記配管の軸方向に間隔を開けて配置し、次に、前記第一の超音波探触子と前記第二の超音波探触子とに相互に発信信号の印加時期をずらすことで前記配管内にガイド波を検査領域方向に振幅を増強して伝播させ、反検査領域方向へのガイド波の振幅を抑制し、次に、配管の傷もしくは減肉個所で反射した前記ガイド波に基づく超音波を前記第一の超音波探触子と前記第二の超音波探触子で受信する配管検査方法において、前記第一と第二の各超音波探触子から超音波を前記配管に対して送受信し、その際の受信信号の振幅によって、前記第一と第二の各超音波探触子の前記配管への接触状態を測定し、前記接触状態に基づいて、前記第一と第二の各超音波探触子の個々に関する送受信振幅補正係数を算出し、前記第一と第二の各超音波探触子から前記配管への超音波の送信信号の振幅を、前記送受信振幅係数に基づき各々補正した送信信号の振幅とし、前記補正後の送信信号の振幅による前記超音波を前記第一と第二の各超音波探触子から前記配管へ送信して前記ガイド波を前記配管に伝播させ、次に、全ての前記第一の超音波探触子と全ての前記第二の超音波探触子で前記ガイド波の反射波に基づく超音波を受信し、前記第一と前記第二の超音波探触子の受信信号について、振幅を前記送受信振幅補正係数によって補正すると共に、前記第一と第二の超音波探触子の受信信号の合成によって振幅が増幅される遅延時間を前記第一と第二の超音波探触子の受信信号の少なくともいずれか一方に与えて受信信号の補正を施し、次に、補正を施した前記受信信号を合成することを特徴とする配管検査方法である。

本発明の配管検査方法及び装置は、探触子の接触状態の不均一さとガイド波の双方向伝播により発生するノイズ（擬似信号）を低減できるので、表面状態が悪い配管や、止端部や溶接線などの構造上の反射源がある配管に対しても良いＳＮ比で検査が可能になる利点がある。

本発明の配管検査装置の一形態は、探触子の接触状態の不均一さとガイド波の双方向伝播により発生するノイズ（擬似信号）の問題を解決するために、被検査体である配管の円周方向に複数の第一の超音波探触子を配列した第一の超音波探触子環状群と、前記第一の超音波探触子環状群から前記配管の軸方向に離れた位置で前記配管の円周方向に複数の第二の超音波探触子を配列した第二の超音波探触子環状群と、前記第一の超音波探触子環状群から選択した第一の超音波探触子と前記第二の超音波探触子環状群から選択した第二の超音波探触子に対して信号を個別に送受信する送受信手段と、前記第一の超音波探触子環状群と前記第二の超音波探触子環状群で受信した複数の信号を加算する信号処理手段とを備えることを最も主要な構成としている。

はじめに、本発明の第１の実施形態における装置の構成を、図１と図２を用いて説明する。

図１は、本実施形態に係わる配管検査装置の全体構成のブロック図であり、同図において、１，２は超音波探触子環状群、３はガイド波送受信器、４はＡ／Ｄ変換器、５はコンピュータ、６はガイド波、７は配管、８は表示装置である。

超音波探触子環状群１は、超音波探触子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄで構成される。超音波探触子１ａは、単独の超音波探触子、もしくは複数の超音波探触子を並列接続したものである（図示せず）。超音波探触子１ｂ，１ｃ，１ｄも同様であるが、超音波探触子の数は超音波探触子１ａと同一であることが望ましい。超音波探触子環状群２は、超音波探触子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄで構成される。超音波探触子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、各々超音波探触子１ａと同様に単独の超音波探触子、もしくは複数の超音波探触子を並列接続したものである。なお、各超音波探触子環状群１，２の配置に関しては、後述する。

超音波探触子１ａ等を構成する超音波探触子は、配管７にガイド波を発生させるもので、例えば圧電素子で構成されており、配管７に接触して配置され、ガイド波送受信器３と同軸ケーブルを介して電気的に接続されている。ガイド波送受信器３は、ガイド波を送信するために超音波探触子１ａ等に送信波形を印加して、さらに超音波探触子１ａ等からの受信波形を増幅する手段で、コンピュータ５とデジタルデータを通信できるように接続され、また、受信波形を、Ａ／Ｄ変換器４に送るように同軸ケーブルを介して接続されている。コンピュータ５には表示装置が接続されていて、その表示装置にコンピュータで処理した結果や処理前のデータを表示することが出来るように構成されている。

Ａ／Ｄ変換器４は、アナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有し、ガイド波送受信器３から出力されるガイド波の受信波形をデジタル波形としてコンピュータ５に通信するように接続される。このＡ／Ｄ変換器４は、例えば、市販の外付けＡ／Ｄ変換器やコンピュータ組み込み式のボードタイプが利用される。

次に、ガイド波送受信器３の内部構成例を、図２を用いて説明する。同図において、
３ａ，３ｂは信号発生器であり、送信波形の周波数を任意に設定できるシンセサイザ、もしくは任意波形発生器で構成できる。３ｃ，３ｄはそれらからの送信信号を増幅するパワーアンプ、３ｅ，３ｆはパワーアンプからの送信信号をどの超音波探触子に送るかを決める送信側の素子切替器であって、３ｇはどの超音波探触子からの受信信号を受け入れるかを決める受信側の素子切替器である。３ｈは素子切替器３ｇから受けた受信信号を増幅する受信アンプである。

次に、超音波探触子環状群１と超音波探触子環状群２の配置に関して、図３を用いて説明する。図３は、材質が炭素鋼(縦波音速＝５９４０ｍ／ｓ，横波音速＝３２６０ｍ／ｓ)で、外径１１４.３mm，肉厚６mm（肉厚と外径の比が０.０５２）の配管の場合の、周波数と肉厚の積とガイド波の音速の関係を示す。

図３において、４１はガイド波のＴ（０，１）モード、４２はガイド波のＴ（０，２）モード、４３はガイド波のＴ（０，３）モード、４４はガイド波のＴ（０，４）モードと呼ばれ、Ｔ（０，ｍ）で表すｍの数字が大きいほど板厚方向の変位分布が複雑になる。複数のモードが混在すると信号が複雑になることから、Ｔ（０，１）モードを利用するのが望ましい。

いま、周波数を４０ｋＨｚとすると、ガイド波のＴ（０，１）モードの位相速度が3260ｍ／ｓなので、位相速度を周波数で除した波長λは８１.５mm となる。図１において、配管の一方向に進行するガイド波の振幅を減少させ、逆方向に進行するガイド波の振幅を最大にする条件は、超音波探触子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと超音波探触子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの間の距離を（２ｎ＋１）λ／４（ｎ＝０，１，２‥）として、超音波探触子環状群１と超音波探触子環状群２に、（２ｎ＋１）τ／４(ｎ＝０，１，２‥、τは周期)の遅延を与えて同一信号を送信すれば良く、例えばｎ＝０では超音波探触子環状群１と超音波探触子環状群２の間の距離は約２０.４mmとなる。

ここで、本発明の実施例１における配管検査装置の動作を、図１と図２，図４のフローチャート、及び図５から図９を用いて説明する。初めに、コンピュータ５は、超音波探触子を選択して反射波のデータを取得する（ステップＳ１０１）。

具体的には、コンピュータ５が送出した制御信号をガイド波送受信器３が受け、ガイド波送受信器３が素子切替器３ｅを切り替えて、例えばパワーアンプ３ｃと超音波探触子
１ａを接続する。同様に、ガイド波送受信器３が素子切替器３ｇを切り替えて、受信アンプ３ｈと超音波探触子１ａを接続する。

次に、ガイド波送受信器３は、信号発生器３ａで生成した信号をパワーアンプ３ｃで増幅して、超音波探触子１ａに印加する。信号が印加された超音波探触子１ａは、配管７に振動を発生し、ガイド波６が配管７を伝播する。配管７に止端部７ａや溶接線などがあると、ガイド波６は反射して、超音波探触子１ａで再度受信される。受信信号は、素子切替器３ｇと受信アンプ３ｈを経て、Ａ／Ｄ変換器４でデジタル信号に変換され、コンピュータ５にデータとして格納される。

次に、コンピュータ５は、全ての超音波探触子でデータ取得したかどうかを判断し、
ＹＥＳであればステップＳ１０３に進み、ＮＯであればステップＳ１０１に進む（ステップＳ１０２）。この繰り返し動作により、コンピュータ５は、全ての超音波探触子、すなわち超音波探触子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと、超音波探触子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに対して、同じ反射源（この場合、配管７の止端部７ａ）からの受信信号をデジタル化された受信信号データとして得る。

次に、コンピュータ５は、送受信振幅補正係数を算出する（ステップＳ１０３）。ここでは、各超音波探触子が受信した受信信号の振幅を計算し、ある振幅（例えば、受信信号の最大振幅、もしくはユーザが時間ゲートを設定した範囲内での最大振幅）を基準として、超音波探触子の受信信号の相対振幅を算出する。

例えば、超音波探触子１ａを選択したときの受信信号の振幅Ａ_1aを基準とする。超音波探触子１ｂを選択したときの相対振幅がｒ_1bとすると、接触状態による振幅の変化は、送信時と受信時の両方の影響を受けるから、超音波探触子１ｂの送受信振幅補正係数は、１／√ｒ_1bと算出できる。コンピュータ５は、以上の計算を全ての超音波探触子に対して行い、データを格納する。なお、基準とする受信信号は、超音波探触子１ａに限ることはない。

次に、コンピュータ５は、超音波探触子の組を選択し、算出した送受信振幅補正係数で補正した信号を各超音波探触子に印加する（ステップＳ１０４）。具体的には、コンピュータ５が送出した制御信号をガイド波送受信器３が受け、ガイド波送受信器３は、素子切替器３ｅを切り替えてパワーアンプ３ｃと超音波探触子１ａを接続し、次に素子切替器
３ｆを切り替えて、パワーアンプ３ｄと超音波探触子１ａに隣接する超音波探触子２ａを接続する。同様に、素子切替器３ｇを切り替えて、受信アンプ３ｈと超音波探触子１ａを接続する。

ステップＳ１０３の動作で、超音波探触子１ａを選択したときの受信信号を基準としたとすると、超音波探触子１ａへの印加信号（振幅Ｂ）に対して、超音波探触子２ａへの印加信号振幅は、超音波探触子２ａの送受信振幅補正係数１／√ｒ_2aを乗算した信号（振幅Ｂ／√ｒ_2a）となる（図５）。また、超音波探触子環状群１と２の間の距離が４分の１波長に相当する長さであれば、超音波探触子２ａに与える信号の時間遅延を、超音波探触子１ａに対して４分の１周期遅らせれば良い。このようにすることで、図１における右方に進行するガイド波の振幅を同位相で増大させ、左方に進行するガイド波の振幅を逆位相で減少させることが可能になる。また、図６のように、超音波探触子１ａに与える信号に対して、超音波探触子２ａに与える信号の符号を反転させて、時間遅延を４分の１周期進ませても良い。図６の信号印加方法は、図５に比べて、右方に進行するガイド波の振幅を増大する効果は相対的に低いが、左方に進行するガイド波の振幅を減少させる効果は相対的に大きい。

次に、コンピュータ５は、ガイド波の受信信号を得る（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０４で、コンピュータ５の制御信号により、ガイド波送受信器３がＡ／Ｄ変換器４に対してトリガ信号を送出しており、Ａ／Ｄ変換器４はこのトリガ信号を受けて、アナログ信号のデジタル化を開始している。受信アンプ３ｈと超音波探触子１ａは接続された状態にあるので、超音波探触子１ａで受信したガイド波信号は、素子切替器３ｇを経て受信アンプ３ｈで増幅され、Ａ／Ｄ変換器４でデジタル信号に変換される。コンピュータ５は、デジタル信号を受信信号データとして格納する。

次に、コンピュータ５は、全ての超音波探触子の組合せでデータ取得したかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップＳ１０７に進み、ＮＯであればステップＳ１０４に進む
（ステップＳ１０６）。図７は、送信用超音波探触子と受信用超音波探触子の組合せを示した表である。この表の組合せ３２通りを全て実施してステップＳ１０７に進む。なお、本実施例においては、受信用超音波探触子を一度に１つしか選択できないように、素子切替器３ｇが構成されているが、一度に複数の受信用超音波探触子の信号を収録できるように、素子切替器３ｇとＡ／Ｄ変換器４のチャンネル数を増やせば、より早い時間で検査を終了することができる。

次に、コンピュータ５は、受信信号を合成する（ステップＳ１０７）。この時点で、コンピュータ５は、全ての組合せ３２通りの受信信号を受信信号データとして格納している。コンピュータ５は、格納した受信信号データを読み出し、ステップＳ１０３で算定した送受信振幅補正係数をもとに、受信信号データの振幅と時間遅延を補正する。受信信号データの補正手順を、超音波探触子１ａと２ａの組合せで送信したときの超音波探触子１ｂと超音波探触子２ｂの受信信号データを例として、図８を用いて説明する。図８（ａ）は超音波探触子１ｂの受信信号データａ１ｂである。超音波探触子１ｂの送受信振幅補正係数は、１／√ｒ_1bであるので、コンピュータ５は、この係数を乗算して受信信号データを補正して、受信信号データ（振幅補正後）ａ１ｂ′とする（図８（ｂ））。また、コンピュータ５は、超音波探触子２ｂの受信信号データａ２ｂ（図８（ｃ））に、超音波探触子２ｂの送受信振幅補正係数１／√ｒ_2bを乗算して振幅を補正する。さらに、超音波探触子１ｂと２ｂの間の距離が４分の１波長に相当する長さであるので、振幅を補正した後の受信信号データを４分の１周期遅らせる。この処理による受信信号データ（振幅・時間遅延補正後）ａ２ｂ′が、図８（ｄ）の信号である。コンピュータ５は、これらの処理を、全ての格納した受信信号データに対して実施する。最後に、コンピュータ５は、振幅・時間遅延補正後の受信信号データを加算して合成信号のデータを生成する。

本発明の実施例においては、各超音波探触子環状群を４つの超音波探触子で構成しているので、ガイド波の円周方向高次モードの抽出も可能であるが、ここでは、基本モードＴ（０，１）モードについて説明する。簡単の為に、送信用の超音波探触子の組が超音波探触子１ｘと超音波探触子２ｘ（ｘはａ，ｂ，ｃ，ｄのいずれか）のときに、受信用の超音波探触子が超音波探触子１ｙ（ｙはａ，ｂ，ｃ，ｄのいずれか）の場合の振幅補正後の受信信号データをｘ１ｙ′とする。同様に、受信用の超音波探触子が超音波探触子２ｙの場合の振幅・時間遅延補正後の受信信号データをｘ２ｙ′とする。

このとき、基本モードＴ（０，１）は、配管の中心軸に対して対称に振動するモードなので、全ての受信信号データを同一符号で加算して得られる。すなわち、式１で表せる。

｛（ａ１ａ′＋ａ１ｂ′＋ａ１ｃ′＋ａ１ｄ′＋ａ２ａ′＋ａ２ｂ′＋ａ２ｃ′
＋ａ２ｄ′）＋（ｂ１ａ′＋ｂ１ｂ′＋ｂ１ｃ′＋ｂ１ｄ′＋ｂ２ａ′＋ｂ２ｂ′ ＋ｂ２ｃ′＋ｂ２ｄ′）＋（ｃ１ａ′＋ｃ１ｂ′＋ｃ１ｃ′＋ｃ１ｄ′＋ｃ２ａ′ ＋ｃ２ｂ′＋ｃ２ｃ′＋ｃ２ｄ′）＋（ｄ１ａ′＋ｄ１ｂ′＋ｄ１ｃ′＋ｄ１ｄ′ ＋ｄ２ａ′＋ｄ２ｂ′＋ｄ２ｃ′＋ｄ２ｄ′）｝／４ …式１
受信信号を合成する方法は、図９に示す方法もある。図８と異なり、超音波探触子２ｂの受信信号データに対して、送受信振幅補正係数１／√ｒ_2bを乗算して振幅を補正した後に、振幅を補正した後の受信信号データを４分の１周期進ませる。この処理による受信信号データ（振幅・時間遅延補正後）ａ２ｂ′が、図９（ｄ）の信号である。このときの基本モードＴ（０，１）は、式２で表せる。

｛（ａ１ａ′＋ａ１ｂ′＋ａ１ｃ′＋ａ１ｄ′−ａ２ａ′−ａ２ｂ′−ａ２ｃ′
−ａ２ｄ′）＋（ｂ１ａ′＋ｂ１ｂ′＋ｂ１ｃ′＋ｂ１ｄ′−ｂ２ａ′−ｂ２ｂ′ −ｂ２ｃ′−ｂ２ｄ′）＋（ｃ１ａ′＋ｃ１ｂ′＋ｃ１ｃ′＋ｃ１ｄ′−ｃ２ａ′ −ｃ２ｂ′−ｃ２ｃ′−ｃ２ｄ′）＋（ｄ１ａ′＋ｄ１ｂ′＋ｄ１ｃ′＋ｄ１ｄ′ −ｄ２ａ′−ｄ２ｂ′−ｄ２ｃ′−ｄ２ｄ′）｝／４ …式２
なお、上記においては、第二の超音波探触子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄで受信した受信信号データに対して、時間遅延をかけるようにしているが、第一の超音波探触子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄで受信した受信信号データに対して、逆の時間遅延をかけるようにしても同じ効果が得られる。

本発明の実施例１における効果を、図１０と図１１を用いて説明する。図１０は、試験体系である。試験体としては、外径６０.５mm，肉厚５.５mmの配管に、すり鉢状の模擬減肉を管端から５００mmピッチで３箇所加工したものを用いた。模擬減肉Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、いずれも配管７の断面積に対する比率が１％であるが、最大深さと表面開口幅（配管軸方向）は、各々図１０中の表に示す通りである。超音波探触子環状群１，２を、模擬減肉Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を加工した側とは、反対側の端寄りに取付け、減肉のある方向（図の右側）に向かって、本発明の実施例１にて、ガイド波を送受信し、受信信号のデータを得た。受信信号のデータはコンピュータ５で処理されて合成され、合成信号として表示装置８に出力されて合成信号の波形が表示される。

図１１に、本発明の実施例１により得た合成信号の波形を、従来技術による合成信号の波形と比較して示す。（ａ）が従来の受信信号の波形であり、（ｂ）が本発明の実施例１により得た合成信号の波形である。いずれの場合でも、模擬減肉Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３からの反射信号を得ているが、本発明の実施例により得た合成信号は、従来技術による合成信号に比べて、ノイズが低減しており、ＳＮ比が向上する結果となった。

以上説明したように、本発明では、送受信振幅の調整により探触子の接触状態の不均一さを補正し、配管の軸方向に隣接した超音波探触子に遅延をかけて送信してガイド波を単一方向に伝播させるので、ガイド波の双方向伝播により発生するノイズ（擬似信号）を低減でき、配管の減肉や傷をＳＮ比良く検出することが可能となる。

本発明は、配管を超音波を用いて非破壊的に検査する超音波探傷装置に適用される。

本発明の第１の実施形態による配管検査装置のブロック図である。 ガイド波送受信器の構成例を説明する図である。 Ｔモードガイド波の位相速度の分散曲線を示す説明図である。 本発明の実施例１における配管検査装置の動作を示すフローチャートである。 振幅を補正して送信する印加信号を説明した図である。 振幅を補正して送信する印加信号を説明した図である。 超音波探触子の選択の組合せを説明する図である。 受信信号データの振幅を補正して時間遅延を与える処理を説明した図である。 受信信号データの振幅を補正して時間遅延を与える処理を説明した図である。 本発明の実施例における試験の体系を示した図である。 本発明の実施例における合成信号の波形と従来例による合成信号の波形とを表した信号波形図である。 従来のガイド波検査装置に関する説明図である。 従来のガイド波検査装置に関する説明図である。

符号の説明

１，２…超音波探触子環状群、１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ…超音波探触子、３…ガイド波送受信器、４…Ａ／Ｄ変換器、５…コンピュータ、６…ガイド波、７…配管、８…表示装置。

Claims (4)

1. 配管の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環状群と、
   前記第一の超音波探触子環状群から前記配管の軸方向に離れた位置にて、前記配管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環状群と、
   前記配管の検査領域の方向へ伝播するガイド波の振幅を増幅させ、前記方向と反対方向へ伝播するガイド波の振幅を減幅させるように、前記第一の超音波探触子に送信信号を印加する印加時期と、前記第二の超音波探触子に送信信号を印加する印加時期とを相対的にずらす手段と、前記第一と第二の各超音波探触子で前記ガイド波の反射波を受けて得られた電気的な受信信号を信号処理手段へ伝送する手段とを備え、
   前記受信信号に基づいて前記配管の傷または減肉を検出する配管検査装置において、
   前記各超音波探触子の個々にガイド波を送受信させる手段と、
   前記個々に送受信して得られた送信信号の振幅と受信信号の振幅に基づいて求めた送受信振幅補正係数によって前記発信信号を補正する送信信号の補正手段と、
   前記送受信振幅補正係数によって前記第一と前記第二の超音波探触子の受信信号の振幅を、前記第一と第二の超音波探触子の受信信号の合成によって振幅が増幅される遅延時間を前記第一と第二の超音波探触子の受信信号の少なくともいずれか一方に与える受信信号の補正手段と、
   前記補正後の前記受信信号を合成する信号処理手段とを備えた配管検査装置。
2. 請求項１において、前記第一の超音波探触子と前記第二の超音波探触子の各々に対して、前記送受信振幅補正係数に基づいて補正した値の送信電圧を生成して前記第一の超音波探触子と前記第二の超音波探触子の各々に印加する発信信号とする手段を備えていることを特徴とする配管検査装置。
3. 請求項２において、前記第一の超音波探触子と前記第二の超音波探触子が超音波を受けて生成した受信信号に基づいて前記送受信振幅補正係数を算出し、前記送受信振幅補正係数に基づいて前記送信電圧の値を算出する演算手段を備えていることを特徴とする配管検査装置。
4. 複数の第一の超音波探触子を環状に配置して有する第一の超音波探触子環状群と、複数の第二の超音波探触子を環状に配置して有する第二の超音波探触子環状群とを、検査対象の配管の周囲に前記配管の軸方向に間隔を開けて配置し、
   次に、前記第一の超音波探触子と前記第二の超音波探触子とに相互に発信信号の印加時期をずらすことで前記配管内にガイド波を検査領域方向に振幅を増強して伝播させ、反検査領域方向へのガイド波の振幅を抑制し、
   次に、配管の傷もしくは減肉個所で反射した前記ガイド波に基づく超音波を前記第一の超音波探触子と前記第二の超音波探触子で受信する配管検査方法において、
   前記第一と第二の各超音波探触子から超音波を前記配管に対して送受信し、その際の受信信号の振幅によって、前記第一と第二の各超音波探触子の前記配管への接触状態を測定し、
   前記接触状態に基づいて、前記第一と第二の各超音波探触子の個々に関する送受信振幅補正係数を算出し、
   前記第一と第二の各超音波探触子から前記配管への超音波の送信信号の振幅を、前記送受信振幅係数に基づき各々補正した送信信号の振幅とし、
   前記補正後の送信信号の振幅による前記超音波を前記第一と第二の各超音波探触子から前記配管へ送信して前記ガイド波を前記配管に伝播させ、
   次に、全ての前記第一の超音波探触子と全ての前記第二の超音波探触子で前記ガイド波の反射波の基づく超音波を受信し、
   前記第一と前記第二の超音波探触子の受信信号について、振幅を前記送受信振幅補正係数によって補正すると共に、前記第一と第二の超音波探触子の受信信号の合成によって振幅が増幅される遅延時間を前記第一と第二の超音波探触子の受信信号の少なくともいずれか一方に与えて受信信号の補正を施し、
   次に、補正を施した前記受信信号を合成することを特徴とする配管検査方法。
   

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