JP4471956B2 - 弾性波検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、構造物等の被検査対象物に発生する弾性波を検出する弾性波検出装置に関し、特に屋外地上に設置された構造物等が引き起こす腐食や疲労破壊等の発生位置をリアルタイムに検出する弾性波検出装置に関するものである。

橋梁、タワー、貯槽、タンカー、化学プラント、原子力発電プラントなどの鉄鋼構造物は、腐食、応力腐食割れや遅れ破壊、腐食疲労、エロージョンなどの環境劣化・損傷を受けると、大きな事故や災害につながることが多い。そこで環境劣化・損傷場所を簡便に調べる方法の開発は、多くの老朽化装置・設備を抱える先進工業国の２１世紀における大きな課題である。
そこで従来から環境劣化・損傷箇所から発生する超音波（以下、ＡＥ：Acoustic Emissionと記す）を、多くの圧電素子センサ（チタンジルコン酸鉛）を用いて検出する方法が試みられているが、１）センサの防爆認定が取れないこと、２）センサとモニタリング装置は、重い同軸ケーブル（１００ｇ／ｍ）を用いて接続する必要があり、設置や撤収に膨大な時間と労力が必要なこと、３）計測装置が高価であるため長時間のモニタリングが出来ないことなどの問題がある。特に、超大橋や長距離パイプライン、国家備蓄タンクでは、数〜数十ｋｍにわたる検査が必要で、そのために多くのセンサを設置して計測器と同軸ケーブルで接続することは不可能に近い。

これに代わる方法として、同一出願人が通信用光ファイバを用いるフィードバック制御マッハ・ツェンダー干渉計（超音波モニタリングシステム）を提案したが、センサファイバ全体が一本のセンサになっているため、色々な場所のＡＥをモニタするためには、多量のセンサファイバを並列に設置する必要があった。
ここでＡＥとは、金属等の固体の内部で微小な変形、亀裂等の破壊、相変態あるいは結晶粒界の移動などの現象が起きる場合に発生する超音波領域（周波数が２０ｋＨｚ以上）の弾性波を指すが、広義には、岩盤の亀裂や地下地盤の変動における数１００ｋＨｚ〜数１０ｋＨｚの周波数帯域の弾性波も含まれる。上記のＡＥをリアルタイムに検出することにより、構造物の腐食や疲労破壊等を検出することができる。

また従来技術として特許文献１には、図２５に示すように、光ファイバ上に空間的に屈折率の異なる格子を焼付けることで、特定波長のみを反射するファイバであるＦＢＧ（ファイバ・ブラッグ・グレーティング）１０を用いた技術について開示されている。即ち、この反射波長の異なるＦＢＧを被測定物表面になんらかの形で貼付け、伝搬してきた超音波もしくはＡＥ波によりＦＧＢの格子間隔が変化し、反射波長が変化することを利用している。反射は別のＦＢＧをフィルタとして波長の変化を光強度変化に変換して超音波もしくはＡＥ波を検出する仕組みである。また、ＦＢＧは歪成分（低周波数の変位）にも反応するため歪も同時計測可能であると記載されている。
特開２００３−２２２５７１公報

しかしながら、特許文献１に開示されている従来技術は、フィルタにＦＢＧを用いていることからフィルタＦＢＧの温度変化に対する制御や大きな歪が発生した場合、それに合わせてフィルタの波長帯も変化させる必要があり、それらの制御法の説明はない。
本発明は、かかる課題に鑑み、光ファイバを巻回して構成した周波数特性が異なる複数の超音波センサを、屋外地上に設置された被検査対象物に設置したり、液体を貯蔵する被検査対象物には液体中に直接浸漬または懸垂及び浮遊するようにして、被検査対象物から発生するＡＥをセンサホルダのＡＥ波として検出すると共に、その共振波の発生箇所を特定することにより、被検査対象物の腐食および疲労破壊等の箇所を特定することが可能な弾性波検出装置を提供することを目的とする。

また他の目的は、センサ用光ファイバの一部を被検査対象物に接触するように配設することにより、ＡＥのもつ損傷に関する情報（損傷規模や速度）を歪めることなく被検査対象物の腐食および疲労破壊等の箇所を更に詳細に特定することができるとともに損傷情報を推定する弾性波検出装置を提供することである。

かかる課題を解決するために、請求項１は、単一波長光を出射する光源と、該光源からの出射光を分岐するスプリッタと、被検査対象物に配設され前記スプリッタにより分岐された一方の光を導光するセンサ用光ファイバと、前記スプリッタにより分岐された他方の光を導光する参照光用光ファイバと、前記センサ用および参照光用の各光ファイバの一方端から他方端に向けて導光された光を重ね合わせる結合手段と、該結合手段により重ね合わされた光の強度を検出する光検出手段と、該光検出手段により検出された検出信号に基づいて前記被検査対象物に発生する弾性波を検出する処理手段と、前記光検出手段の検出信号からノイズ成分を抽出するノイズ抽出手段と、該ノイズ抽出手段が抽出した検出信号に含まれるノイズ成分を除去するように前記参照光用の光ファイバの伸縮量を制御する伸縮制御手段と、を備えた弾性波検出装置において、前記センサ用光ファイバは、該センサ用光ファイバを所定回数巻回するセンサホルダを備え、該センサホルダの材質を同一材質とすると共に、当該センサホルダの径、若しくは厚みを変更することにより異なる周波数特性を有する複数の超音波センサとし、該超音波センサを直列に接続してループを構成し、当該複数の超音波センサを前記被検査対象物に配設したことを特徴とする。

被検査対象物（例えば、建物、タンク、橋梁等）から発生するＡＥを、光ファイバにより弾性波として検出することにより、被検査対象物の破壊、亀裂および腐食をリアルタイムに検出することができる。そのためには、光ファイバに単一波長光を出射する光源からの光を導光し、その光ファイバを被検査対象物に設置する。このとき被検査対象物の破壊、亀裂および腐食箇所を特定するために、光ファイバ自身が超音波センサであることを利用して、その光ファイバを共振周波数の異なるホルダに巻付けることで周波数特性を付与した超音波センサとし、それを複数個取付けることで、１本のファイバ上に複数の超音波センサを構成し、その複数の超音波センサを被検査対象物に配設する。尚、配設する方法は被検査対象物の表面に超音波センサを接着して固定する。ここで例えば被検査対象物が腐食すると、そこから錆によるＡＥが発生し、このＡＥにより光ファイバに微弱な伸縮作用を起こさせる。光ファイバが伸縮すると屈折率および光路長が変化して、その中を伝播する光の位相が変化し、その位相変化から弾性波を検出するものである。また、位置を特定するために複数の超音波センサの周波数特性を異ならせ、どの周波数が発生したかにより超音波を検出したセンサを特定でき位置を特定する。言い換えると、各センサへの到達時間を特定できるので、その到達時間差から位置を特定することができる。また、超音波センサが異なる周波数特性を有するためには、その周波数に共振する材質と形状を有するホルダが必要である。即ち、予め共振周波数を決めておき、その周波数で共振するように超音波センサの材質や形状を決定する。また、例えば、センサホルダの材質をアルミニウムで構成し、形状を円柱にした場合、その円柱の直径を変更したり、直径を変えずに厚み（高さ）を変更することにより周波数特性を調整することができる。

請求項２は、前記センサホルダの一部に突起部を備え、該突起部を前記被検査対象物に接触させることを特徴とする。
センサホルダは材質が金属で構成されているので、ＡＥ波が到達した場合、被検査対象物と接触する面積が大きいと感度が鈍くなってしまう。そこで本発明では、センサホルダが被検査対象物と接触する部分の面積を狭くしてＡＥ波を検出できるように、センサホルダの一部を突起形状にするものである。

請求項３は、前記センサホルダは、所定の共振周波数を有する材質により構成されていることを特徴とする。
センサホルダは所定の共振周波数を有する材質により構成される。その意味でセンサホルダの材質は、加工が容易で、且つ軽量で安価なアルミニウムが最適である。しかし、アルミニウムは非磁性材料であるので、被検査対象物が鋼板で構成されるパイプライン等に取り付ける際に、接着剤が必要となる。そのようなときは、材質を磁性材料にすることにより、直接鋼材に取り付けることができる。
請求項４は、前記センサホルダは、中空材若しくは中実材により構成されていることを特徴とする。
センサホルダは材質が金属であるので、例えばセンサを軽量化したい場合は、内部を中空にした材料で構成し、また特にその必要がなければ、中実材を削り出して構成したり、型で整形して製作することができる。

請求項５は、前記超音波センサは、少なくとも前記センサ用光ファイバの一部が前記被検査対象物に接触するように配設されることを特徴とする。
センサホルダの一部を突起形状にして被検査対象物に接触させた場合、センサ用光ファイバはセンサホルダの共振波を検出していることになり、ＡＥが持つ情報が失われる。そこで本発明では、センサ用光ファイバの一部が被検査対象物に接触するように配設することにより、ＡＥを歪めることなく被検査対象物の破損の部位を更に詳しく判断することができる。

請求項６は、前記超音波センサは、前記センサ用光ファイバの一部若しくは全部が、前記センサホルダが発生する共振定在波を減衰させる材料により被覆されていることを特徴とする。
センサ用光ファイバがＡＥにより振動すると、センサホルダから共振定在波が発生する。この共振定在波は比較的長く続くので、狭い領域で発生するＡＥの到達を時間的に区別して検出できないといった問題が発生する。そこで本発明では、センサ用光ファイバの表面の一部若しくは全部を、センサホルダが有する共振定在波を減衰させる材料により被覆するものである。

請求項１の発明によれば、被検査対象物の破壊、亀裂および腐食箇所を特定するために、光ファイバを、異なる周波数特性を有する複数の超音波センサに分割して直列に被検査対象物に配設するので、光ファイバを１本で構成可能であり、且つ超音波センサの増設を容易に行うことができると共に、被検査対象物に発生する弾性波の位置を特定することができる。また、超音波センサは、センサ用光ファイバを所定回数巻回するセンサホルダを備え、センホルダの材質を同一材質とすると共に、センサホルダの径、若しくは厚みを変更することにより周波数特性を調整するので、容易に周波数特性の異なる超音波センサを製作することができる。

また請求項２では、センサホルダは、被検査対象物に接触させる部分を突起形状としたので、被検査対象物に伝播するＡＥ波を感度良く検出することができる。
また請求項３では、センサホルダの材質は、固体若しくは金属若しくは磁性材料であるので、アルミニウムで製作した場合、超音波センサを軽量に且つ安価に製作することができ、磁性材料で製作した場合は、鋼材により構成された被検査対象物に容易に取り付けることができる。

また請求項４では、センサホルダは、中空材若しくは中実材により構成されているので、軽量化したい場合は、内部を中空にした材料で構成し、また特にその必要がなければ、中実材を削り出して構成したり、型で整形して製作することができる。

また請求項５では、超音波センサは、少なくともセンサ用光ファイバの一部が被検査対象物に接触するように配設されるので、直接ＡＥを検出することが可能となり、被検査対象物の破損の部位を更に詳しく判断することができる。
また請求項６では、超音波センサは、センサ用光ファイバの表面の一部若しくは全部を、センサホルダが発生する共振定在波を減衰させる材料により被覆されるので、狭い領域で発生するＡＥの到達を時間的に区別することができる。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波検出装置の構成図である。本実施形態に係る弾性波検出装置１００は、単一波長光を出射する光源２と、この光源２からの光を分岐する第１カプラ（スプリッタ）４と、光源２と第１カプラ４との間に配置され第１カプラ４から光源２に戻る光を除去する光アイソレータ（アイソレータ）３と、被検査対象物２０に配設され第１カプラ４により分岐された一方の光を導光するセンサ用光ファイバ６と、同じく第１カプラ４により分岐された他方の光を導光する参照光用光ファイバ５と、センサ用光ファイバ６および参照光用光ファイバ５の一方端から他方端に向けて導光された光を重ね合わせる第２カプラ（結合手段）７と、この第２カプラ７により重ね合わされた光の強度を検出する第１光検出器（光検出手段）８と、第２光検出器（光検出手段）９と、第１光検出器８の検出信号と、第２光検出器９の検出信号の差分成分を抽出して差分信号を生成する差分回路（ＤＩＦＡ）１０と、周波数が約５０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの信号を抽出して信号Ｓ１１として処理装置１２に出力するフィルタ（ＢＰＦ）１１と、第１光検出器８と第２光検出器９により検出された検出信号に基づいて被検査対象物２０に発生する弾性波を検出する処理装置（処理手段）１２と、差分回路１０から出力された信号Ｓ１０２を増幅するアンプ（Ａｍｐ）１３と、アンプ１３から出力された信号Ｓ１３からノイズ成分を抽出するフィルタ（ＬＰＦ）（ノイズ抽出手段）１４と、フィルタ１４から出力された信号Ｓ１４に所定時間の積分処理を施す積分器（ＩＴＧ）１５と、積分器１５から出力された信号Ｓ１５に基づいて、ノイズ成分を除去するように参照光用光ファイバ５の伸縮を制御するアクチュエータドライバ（ＡＤＩＶ）（伸縮制御手段）１６と、アクチュエータドライバ１６から出力された制御信号Ｓ１６に基づいて、ノイズ成分を除去するように参照光用光ファイバ５を伸縮するアクチュエータ（伸縮手段）５１と、を備えて構成される。

尚、センサ用光ファイバ６は、被検査対象物１７に配設されたセンサホルダ（詳細は後述する）１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄに順次所定回数センサ用光ファイバ６を巻きつけて直列に設置している（以下、この構成をマルチセンサファイバと呼ぶ）。また、光源２と光アイソレータ３、光アイソレータ３と第１カプラ４、第１カプラ４と第２カプラ７、第２カプラ７と第１光検出器８、第２カプラ７と第２光検出器９それぞれは、光ファイバｆにより接続されている。また弾性波検出装置１は、いわゆるマッハツェンダー型光ファイバ干渉計を基本とした構成となっている。また、例えば差分回路１０、アンプ１３、フィルタ１４、積分器１５、アクチュエータドライバ１６、およびアクチュエータ５１をフィードバック部５０と称する。

次に各構成要素について更に詳細に説明する。
光源２は、特定波長のレーザ光を光ファイバｆを介して光アイソレータ３に向けて出力する。この光源２としては、例えばレーザダイオード等のレーザ装置が用いられる。例えば光源２は波長が１３１３．８ｎｍのレーザ光を出力する。
光アイソレータ３は、光源２から光ファイバｆを介して出力されたレーザ光を第１カプラ４に出力する。また、光アイソレータ３は、光源２と第１カプラ４との間に備えられ、第１カプラ４から光ファイバｆを介して光源２に戻る光を除去し、光源２の光出力を安定化させる。

第１カプラ４は、光アイソレータ３から出力されたレーザ光を分岐し、一方のレーザ光を参照光用光ファイバ５に出力し、他方のレーザ光をセンサ用光ファイバ６に出力する。そして参照光用光ファイバ５は、第１カプラ４で分岐されたレーザ光が一方端から入力され、第２カプラ７に接続された他方に向けて光を導光して第２カプラ７に出力する。また、参照光用光ファイバ５は、例えば、シングルモードタイプのベアファイバをアクリルやＰＶＣ（Poly Vinyl Chloride）で被覆したもの等が用いられる。
センサ用光ファイバ６は、第１カプラ４で分岐したレーザ光の他方が入力され、第２カプラ７に接続された他方端に向けて光を導光して第２カプラ７に出力する。またセンサ用光ファイバ６には、参照光用光ファイバ５と同じ構成（同じ周波数特性）のものが使用される。

第２カプラ７は、参照光用光ファイバ５およびセンサ用光ファイバ６の一方端から他方端に向けて導光された光を重ね合わせ、第１光検出器８および第２光検出器９に出力する。そして参照光用光ファイバ５およびセンサ用光ファイバ６により導光されたレーザ光は、第２カプラ７で重ね合わされ、参照光用光ファイバ５およびセンサ用光ファイバ６の光路差によって干渉光が発生する。
また、本実施形態に係る第２カプラ７は、参照光用光ファイバ５およびセンサ用光ファイバ６の一方端から他方端に向けて導光された光を重ね合わせて干渉光を生成し、その干渉光を分岐させて第１の光、および第１の光と位相が反転した第２の光を出力する。

第１光検出器８および第２光検出器９は、第２カプラ７から出力される干渉光の強度を検出する。本実施形態では第１光検出器８は、第２カプラ７から出力された第１の光の強度を検出し、第２光検出器９は、第２カプラ７から出力された第２の光の強度を検出する。具体的には、第１光検出器８は、入射する第１の光の光強度に応じた電気信号Ｓ８を生成して差分回路１０に出力する。また第２光検出器９は、入射する第２の光の光強度に応じた電気信号Ｓ９を生成して差分回路１０に出力する。そして第１光検出器８および第２光検出器９には、例えばフォトダイオードが用いられる。また第１光検出器８および第２光検出器９で検出される信号の位相は反転している。
また、光源２により出力されたレーザ光は、光検出器８、９に検出されるまで光ファイバ内を伝播するため、光軸の調整や振動制御を行う必要がない。

差分回路（ＤＩＦＡ）１０は、第１光検出器８の検出信号である信号Ｓ８と、第２光検出器９の検出信号である信号Ｓ９の差分成分を抽出して差分信号を生成する。差分成分を抽出することにより直流成分の除去やＳ／Ｎ（Signal to Noiseratio）比を大きくすることができる。また、差分回路１０は、差分信号を検出用の信号Ｓ１０１としてフィルタ１１に出力する。また、差分回路１０は、差分信号を補正用の信号Ｓ１０２としてアンプ１３に出力する。また、差分回路１０は、位相の反転した信号Ｓ８と信号Ｓ９との差分信号を生成するので増幅機能を有する。

フィルタ１１は、差分回路１０から出力された信号Ｓ１０１から弾性波検出に必要な成分を抽出して信号Ｓ１１として処理装置１２に出力する。そしてフィルタ１１は、例えばバンドパスフィルタにより構成され、例えば信号Ｓ１０１から周波数が約５０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの信号を抽出して信号Ｓ１１として処理装置１２に出力する。
処理装置１２は、例えばフィルタ１１から出力された信号Ｓ１１をアナログ信号からディジタル信号に変換して取り込む。この処理装置１２は、例えばパーソナルコンピュータやデジタルオシロスコープ等により構成される。また処理装置１２は、取り込んだ信号Ｓ１１から時間と周波数の情報を抽出し、当該情報から被検査対象物２０に発生する弾性波を検出する。更に処理装置１２では、例えば取り込んだ信号Ｓ１１にフィルタ処理、周波数変換処理、ウェーブレット変換処理等を施して、群速度分散や、特定周波数成分の経時変化が解析される。

ここでウェーブレット変換について説明する。ウェーブレット変換は、時間と周波数に依存した窓関数の形を変化させて、検出波形の全域から時間と周波数の情報を抽出する。すなわち、検出波形の各時間において時間−周波数変換を行い、周波数帯域毎の信号強度を時系列的に求める。これにより、特定の周波数における特定モードの波の到達時間の情報が得られ、例えば、音源位置を特定することができる。
アンプ（Ａｍｐ）１３は、差分回路１０から出力された信号Ｓ１０２を増幅して信号Ｓ１３としてフィルタ１４に出力する。

フィルタ（ＬＰＦ）１４は、アンプ１３から出力された信号Ｓ１３からノイズ成分、例えば参照光用光ファイバ５およびセンサ用光ファイバ６に発生するノイズ成分を抽出して信号Ｓ１４として積分器１５に出力する。
フィルタ１４は、例えば所定周波数よりも低い周波数成分のみを通過させるローパスフィルタ（ＬＰＦ）により構成され、例えば参照光用光ファイバ５やセンサ用光ファイバ６に発生する外部からの環境ノイズ成分に相当する数ｋＨｚ以下の周波数成分を信号Ｓ１４として積分器１５に出力する。またフィルタ１４の周波数特性は、被検査対象物や外部からの環境ノイズに応じて設定することができる。
積分器（ＩＴＧ）１５は、フィルタ１４から出力された信号Ｓ１４に所定時間の積分処理を施し、処理結果を信号Ｓ１５としてアクチュエータドライバ１６に出力する。この積分器１５は、例えば参照光用光ファイバ５に発生する外部からの環境ノイズである低周波ノイズを抽出する機能を有する。

アクチュエータドライバ（ＡＤＩＶ）１６は、積分器１５から出力された信号Ｓ１５に基づいて、ノイズ成分を除去するように参照光用光ファイバ５の伸縮を制御させる制御信号Ｓ１６をアクチュエータ５１に出力する。例えばアクチュエータドライバ１６は、アクチュエータ５１駆動用電源装置により構成される。
アクチュエータ５１は、例えばアクチュエータドライバ１６から出力された制御信号Ｓ１６に基づいて、ノイズ成分を除去するように参照光用光ファイバ５またはセンサ用光ファイバ６の光ファイバを伸縮する。本実施形態ではアクチュエータ５１は、例えば印加された電圧に応じて伸縮する圧電アクチュエータにより構成される。この圧電アクチュエータは例えば参照光用光ファイバ５に接着され制御信号Ｓ１６に応じて伸縮し、参照光用光ファイバ５の長手方向に沿った方向に光ファイバを伸縮させる。この光ファイバの伸縮により、光ファイバの屈折率の変化および光路長の変化が生じる。例えば圧電アクチュエータは、例えば矩形状に形成され、印加された電圧に応じて逆圧電効果により長手方向に伸縮を行う。この圧電アクチュエータの長手方向と、光ファイバの長手方向とをそろえて接着させる。

図２（ａ）は本発明のセンサホルダの構成の一例を示す図である。このセンサホルダは、例えば高さ２０ｍｍの円柱部２１の上部中心に直径１０ｍｍ、高さ０．５ｍｍの突起部２２を備え、円柱部２１の周囲にセンサ用光ファイバ６を所定の回数巻きつけたものである。ここで、共振周波数を変えるために円柱部２１の直径を２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍの３種類した場合について説明する。
図２（ｂ）は図２（ａ）のセンサホルダの直径が２０ｍｍの場合の検出波を示す図である。本発明のセンサホルダの共振周波数を調べる方法として、センサ用光ファイバ６を巻きつけたセンサホルダの突起部２２で芯を圧折し波を検出すると、図２（ｂ）のような検出波が得られる。フーリエ変換をおこなってこれらの波の周波数を調べると図３のようになる。各センサは下記のような固有振動数をもっている。この振動数は理論的に計算される振動数に近い。
センサ２０（ホルダ直径２０ｍｍ）：共振周波数１２３ｋＨｚ
センサ３０（ホルダ直径３０ｍｍ）：共振周波数１０３ｋＨｚ
センサ４０（ホルダ直径４０ｍｍ）：共振周波数８３ｋＨｚ

図４は本発明による鋼板の２次元位置標定法の概要を示す図である。同じ構成要素には同じ参照番号を付して説明する。尚、鋼板２５の厚さを４．６ｍｍ、横方向の寸法を９１６ｍｍ、縦方向の寸法を１８３０ｍｍとして、横方向をｘ軸、縦方向をｙ軸とし、ｘ軸、ｙ軸の中点をＯとする。そしてｘ軸、ｙ軸の各点を座標により表すものとする。
そして鋼板２５上に配置してあるのは１本のセンサファイバ６で、図２で説明したセンサ２０、３０、４０と書かれた位置に周波数の異なるセンサ機能を持たしてマルチセンサファイバを構成している。すなわち、この図では１本のセンサファイバ６を３個のセンサに分割し、センサ２０は座標（−１００、−７００）、センサ３０は座標（４００、８５０）、センサ４０は座標（−４００、２５０）に配置する。そして音源ａが座標（−４００、−１５０）、音源ｂが座標（２００、５００）から発生したとする。

音源（ｓｏｕｒｃｅ）を標定するためには、３個のセンサに到達する波（この場合は板波）の時間を測定する必要があるが、それぞれのセンサがいつ波を検出したのかを知らなければならない。この目的にためには、それぞれのセンサに異なる周波数特性を持たせればよい。このため、図２（ａ）に示すように、直径（２０、３０、４０ｍｍ）や長さの異なる円柱部２１を用意し、円柱部２１の円周にファイバ６を巻きつける。この棒のことをここではセンサホルダと呼ぶ。センサホルダには、小さな領域でＡＥ波が検出できるように、直径１０ｍｍの突起部２２を備えているが、直径や高さは目的に応じて変更できる。またこの実施形態では、アルミを使用しているが、磁性材料にすれば鋼板などには簡単に取り付けることも出来る。ホルダの材質や寸法は、どのような周波数（後述するようにホルダの共振周波数）を持たすかによって適宜変更できるので、応用は極めて広い。ここでは、８０ｋＨｚから１３０ｋＨｚの周波数域内に異なる周波数特性を持たすため、直径が２０、３０、５０ｍｍのものを用いている。またセンサホルダに巻きつけたファイバは、テープや接着剤で固定する。ここでは５周まきつけているが、巻き付け回数も適宜変更できる。

図４で３個のホルダを図の位置に設置したとすると、音源ａ、音源ｂまでの距離は下記のようになる。音源からは放射状の板波が放出されるので、距離の短い順にそれぞれのセンサがそれぞれの周波数で波（波束）を検出しなければならない。

音源ａまでの距離：音源ｂまでの距離
センサ２０（ホルダ直径２０ｍｍ）： ６２６ｍｍ：１２３７ｍｍ
センサ３０（ホルダ直径３０ｍｍ）： １２８１ｍｍ：４０３ｍｍ
センサ４０（ホルダ直径４０ｍｍ）： ４００ｍｍ：６５０ｍｍ

図５（ａ）は音源ａで芯の圧折を行ったときの検出波を示す図である。縦軸に出力電圧、横軸に時間を示す。この図から分かるとおり、やや複雑な波形になっているが、いくつかの波束がみられる。即ち、領域Ａにはセンサ４０の波形が観測でき、領域Ｂにはセンサ２０の波形が観測でき、領域Ｃにはセンサ３０の波形が観測できる。また領域Ｄには各センサの反射波が観測できる。
この波にウェーブレット変換をおこなって、時間・周波数平面に書直すと図５（ｂ）のようになる。鋼板端面からの反射（領域ｄ、ｅ）が遅い時間に見られるが、３つのセンサに該当する波束（領域ａ、ｂ、ｃ）が検出できており、周波数成分はセンサ４０が８５ｋＨｚ、センサ３０が１００ｋＨｚ、センサ２０が１３０ｋＨｚにある。３つのホルダの周波数を前述した図２の方法で調べると、これらの周波数はホルダ共振周波数に該当しているのが解る。

また精度を特に問題にしなければ、図５（ｂ）の最大強度を示す時間差から音源位置が求まるが、精度を上げるためには次のような処理をする。即ち、図５の波に、各センサホルダの共振周波数のウェーブレット係数経時変化を求めると図６に様になる。これから到達時間を読むと次のようになる。
センサ２０への１２３ｋＨｚ成分の到達時間：０．２０ｍｓ
センサ３０への１０３ｋＨｚ成分の到達時間：０．４５ｍｓ
センサ４０への８３ｋＨｚ成分の到達時間：０．１３ｍｓ
検出している波は、板波の中でも非対称運動する基本モード（Ａｏモード波）であるので、Ａｏモード波の１００ｋＨｚにおける群速度：２８３７ｍ／ｓ（理論値に計算）を用いて音源位置を標定すると、（−４００、−１５０）となり、与えた音源位置（−４００、−１７０）ｍｍと５０ｍｍ以下の精度で標定されている。板が小さいのでやや面倒な標定アルゴリズムを使用せざるをえないが、大きな板では図の最大振幅到達時間を使えば簡単に標定できる。

図７（ａ）は音源ｂで芯の圧折を行ったときの検出波を示す図である。縦軸に出力電圧、横軸に時間を示す。即ち、領域Ａにはセンサ３０の波形が観測でき、領域Ｂにはセンサ４０の波形が観測でき、領域Ｃにはセンサ２０の波形が観測できる。図７（ｂ）のウェーブレットと等高線図には３個の波束（領域ａ、ｂ、ｃ）が観察され、図５に示した周波数帯とほぼ一致している。

図８は、８３ｋＨｚ、１０３ｋＨｚ、１２３ｋＨｚのウェーブレット係数経時変化である。同様方法で音源位置を標定すると、（２００、５００）ｍｍとなり、与えた位置（２３１、４１４）ｍｍと９０ｍｍの誤算内に標定された。本実施形態では３個のセンサしか使用していないが、多くのセンサを使用すればさらに精度を上げることが出来る。本発明は簡単な方法で、一本のセンサファイバを多くのＡＥセンサに分割で出来るという特徴を有しており、応用分野の大幅な拡張につながる。

（実施例１）
図９は本発明のセンサホルダをフランジ継ぎ手配管に複数設定した場合の音源位置標定法を説明する図である。本実施例では、パイプＡとパイプＢをソケット３２で接続し、パイプＢとパイプＣをエルボ３１で接続する。そしてパイプＡにはセンサ４０を配設し、パイプＢにはセンサ３０を配設し、パイプＣにはセンサ２０を配設する。それらを光ファイバ３３により直列に接続してマルチセンサファイバを構成する。また、パイプＡには音源Ａを発生させ、パイプＢには音源Ｂを発生させ、パイプＣには音源Ｃを発生させて位置を標定した。尚、音源としては芯を圧折してＡＥ波を発生させた。また、パイプＡの形状として長さが９６０ｍｍ、パイプＡとソケット３２との接続部から３００ｍｍの位置にセンサ４０を配設し、そこから１９０ｍｍの位置に音源Ａを設ける。同じくパイプＢの形状として長さが９８０ｍｍ、パイプＢとソケット３２との接続部から３８０ｍｍの位置にセンサ３０を配設し、そこから２００ｍｍの位置に音源Ｂを設ける。またパイプＣの形状として長さが９６０ｍｍ、パイプＣとエルボ３１との接続部から３００ｍｍの位置にセンサ２０を配設し、そこから１８０ｍｍの位置に音源Ｃを設ける。ここで、各センサの特性は、センサ２０（ホルダ直径２０ｍｍ）：共振周波数１２０ｋＨｚ、センサ３０（ホルダ直径３０ｍｍ）：共振周波数１００ｋＨｚ、センサ４０（ホルダ直径４０ｍｍ）：共振周波数８０ｋＨｚである。

フランジは超音波伝播の障害になり、ＡＥはフランジ間を往復伝播する。このため、フランジを超えて設置されたＡＥセンサを用いてパイプのどこに音源（損傷）があるかを調べることは出来ない。配管が長い場合、基本単位長さ（一般には６ｍ）の管の数だけセンサを並列に設置して計測することになる。たとえば１ｋｍのパイプラインでは、１６６個ものセンサを並列に設置する必要がある。そこで本実施例では、一本長いセンサファイバを何個ものセンサに直列に分割でき、かつファイバは信号伝達ケーブルの役目もするので、極めて軽量でシンプルなセンシングを可能にする。図９は、約１ｍ長の鋼管３本（パイプＡ、Ｂ、Ｃ）をソケット３２とエルボ３１を介して接続した配管の損傷源（芯圧折）が何処にあるかをセンサホルダを用いて評定する方法である。パイプＡにはセンサ４０を、パイプＢにはセンサ３０を、パイプＣにはセンサ２０を１本のセンサファイバ３３に設置してマルチセンサファイバを構成し、それぞれのパイプに音源を与えて音源のあるパイプを標定した。

図１０（ａ）は図９のパイプＡの音源Ａに音源を与えたときの直列センサファイバで検出された円筒波ＡＥの図である。この波のパワースペクトルを取ると図１０（ｂ）のように８２ｋＨｚに最大ピークをもっている。この周波数は、センサ４０の共振周波数であるので、センサ４０が設置してあるパイプＡに音源があることになる。同様にパイプＢに音源Ｂがある場合には、図１１（ｂ）に示すように１０１ｋＨｚの波を検出しており、１００ｋＨｚに共振周波数をもつセンサ３０が設置してあるパイプＢに音源があることがわかる。図１２は音源ＣがパイプＣにあるときの例で、センサ２０の共振周波数１２０ｋＨｚに近い波（１１５ｋＨｚ）が検出されている。

（実施例２）
本実施例では、シロアリ食害検出センサとして本発明を応用した例である。 図示は省略するが、シロアリによる木材の食害をＡＥセンサで検出する発明は多いが、いずれも並列センサを用いているため、検出システムが高価になり個人住宅に設置できるものではない。木造建築物の何処が食害を受けているのか、あるいはシロアリがいるのかいないのかを簡便にセンシングする目的にも本発明は極めて有効である。この場合には、センサホルダには材木を用い、これを柱に埋込む（打込む）方法を用いれば、１本のファイバセンサで家屋あるいは神社仏閣などの大型木造建造物の食害位置の検出が可能になる。円筒木材にシロアリが好む物質を含有させておけば、シロアリを集めて、シロアリの有無を早期に検出することも可能である。

図１３は板を伝播するラム波の波形が板厚方向の音源位置によって変化する様子を示す図である。１本の光ファイバに、多くのセンサ機能（マルチ・センサ・ファイバという）を持たせる方法と、危険箇所を標定する方法における問題は、それぞれのセンサホルダは、ホルダの共振波を検出するのみで、部材を伝播する超音波（ＡＥ）波形は歪められるという問題があった。たとえば、板を伝播するＡＥは板波（ラム波）と呼ばれ、固有の波形を示す。固有の波形とは地震で経験される上下や水平振動と同じで、これらの振動は縦波が早く横波が遅れて到達することによって縦波と横波が固有の振動（ゆれ）を示すのと同じである。

図１３には（ａ）〜（ｄ）の４種類の波形を示したが、（ａ）は音源が板の表面にあるとき、（ｄ）は音源が板厚の中央にあるとき、（ｂ）や（ｃ）はその中間にあるときの波である。遅れて到達する大きな振幅の波は、図１４（ａ）に示すように板の中をうねるように伝播する波で、Ａｏモード波（非対称モード波、anti-symmetric mode）と呼ばれる。一方、図１４（ｂ）に示すように早い時間に見られる振幅の小さな波は、Ｓｏモード波（対称モード波、asymmetric mode）と呼ばれ粗密振動をしながら伝播播する波である。
これらの波には、図１５に示すように、色々なモード波があり、それらの速度は周波数によって変化する（速度分散）という面倒な性質があるが、検出されるモード波は低周波数のＳｏとＡｏモード波と書かれた波である。Ｓｏモードの低周波数の速度は板厚に依存しない一定値（シート速度という）をとるので、どのセンサホルダが検出した波かが判れば、シート速度から音源位置をきわめて正確に標定することも可能になる。一般にＳｏモード波の振幅は小さいので検出が難しいが、本発明はこのＳｏモード波も検出するものである（詳細は後述する）。

図１３に示したような波は、図２（ａ）に示すセンサホルダの突起部２２を被検査対象物に接触させる方法では検出できなった。すなわち、図２（ａ）に示すセンサホルダでは、図１３のような波がセンサホルダを振動させた結果生じる共振波のみを検出していたからである。図１３に見られる様に、音源が板の表面にある場合と板の中央にある場合で、波の振幅は大きく異なるので、伝播する超音波の波形を正確に検出することは、損傷が板の何処まで進展しているかを知る上でも極めて重要である。Ａｏモード波の振幅をＡ、Ｓｏモードの振幅をＳとすれば、Ａ／Ｓは音源が板中央にあるときは０、音源が表面にあるときには最大値をとるので、Ａ／Ｓを調べれば板厚方向の位置までわかるので、３次元の位置標定が可能である。しかし、図２（ａ）に示すセンサホルダでは２次元位置標定しかできなかった。

またＡＥの波形（特にＳｏモードの初動波）は、破壊の大きさや生成速度（地震でいう規模）を推定する上でも極めて重要であり、これが計測できるメリットは大きい。破壊の大きさや規模（破壊のダイナミックスという）を推定する原波形解析についてはここでは言及しないが、すでに開発済みである。即ち、一本の光ファイバをいくつかのセンサに直列に分割する場合、それぞれのセンサは、１）超音波波形を正しく検出するとともに、２）その波形はどのセンサが検出したかがわからなければならない。前述した図２（ａ）に示すセンサホルダで行ったことは２）である。
そこで本実施形態では、１）と２）が同時に出来るセンサホルダについて説明する。

図１６は本発明の実施形態に係る超音波センサの構成を示す図である。（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は正面図である。この超音波センサ５０は、少なくともセンサ用光ファイバ６の一部が試験片４１にＰ点で接触するように配設される。そしてセンサ用光ファイバ６の表面の一部を、センサホルダ２１が有する共振定在波を減衰させる防食テープ４０により被覆されている。即ち、図２（ａ）のセンサホルダ２１を横に寝かすように試験片４１の表面に設置する。またセンサホルダ２１の共振定在波に減衰を与える目的で、防食テープ４０で設置面以外を覆った。これによって、センサホルダ２１の共振定在波の持続時間を抑え、構造物へのホルダの取付けを容易にしている。これにより、狭い領域で発生するＡＥの到達を時間的に区別して検出できるようにした。この超音波センサ５０を用いれば、試験片４１と接する光ファイバ６がＡＥ波の初期部分を正確に検出するとともに、外周に巻いた光ファイバ６がセンサホルダ２１の共振波を検出する。なお、超音波センサ５０の共振周波数はセンサホルダ２１の外径及び厚さ、密度等に依存し、目的にあわせて変更できる点は、図２（ａ）で記載した通りである。

図１７は圧電トランスミッタで励起したラム波を検出して超音波センサの異方性を調べる図である。この実験では、超音波センサ５０から２００ｍｍ離れた位置に設置した圧電素子４３トランスミッタ（共振周波数４５０ｋＨｚ）を用いてＡＥを励起し、超音波センサ５０を用いてラム波ＡＥを検出している。図１６の超音波センサ５０の軸方向に対して直交する位置を０°とし、圧電素子４３の位置が超音波センサ５０の軸方向に対して０°、４５°、９０°方向に圧電素子４３を置いてラム波ＡＥを検出した。この実験に用いたセンサホルダの共振周波数は８１ｋＨｚのアルミニウム製である。
図１８は図１７の実験結果を示す図である。図１８（ａ）はアルミニウム板上で検出した波形、図１８（ｂ）は検出波の周波数成分を示す図である。
図１８（ａ）から解るとおり、共振波の振幅は４５°方向からのラム波で最も大きく、９０°方向からのラム波振幅が一番小さい。その詳細な理由は本発明の主旨ではないので省略する。尚、図１８（ｂ）のパワースペクトルでは、センサの共振周波数８１ｋＨｚに強いピークを示している。センサホルダ２１の直径や形状を変えれば、異なった周波数を示すようになり正確な位置標定が出来る。

図１９は、０°方向からのラム波のウェーブレット係数分布図である。縦軸は伝播距離（既知）を伝播時間（実測）で割ったもので波の伝播速度を、横軸は周波数を示す。図中に示した曲線４４はＡ０モードの理論群速度分散で、検出波の初動部に見られたＡｏラム波の速度分散４５と一致している。なお図には０．０８ＭＨｚの成分（垂直線）４６が強く出ているが、これはセンサの共振周波数である。

次に、このセンサホルダを用いた損傷源位置標定法について示す。図２０はマルチセンサを用いた音源位置標定の実験装置の図である。ここでは、共振周波数の異なる３個の超音波センサ（α、β、γ）を一本の光ファイバに直列に設置した。共振周波数が９１ｋＨｚ（α）、８１ｋＨｚ（β）、８６ｋＨｚ（γ）の３つの超音波センサを用いて、速度異方性のある直交炭素繊維複合材料（クロスプライＣＦＲＰ）の音源位置評定法を示す。ＣＦＲＰは、軽量・高強度材料で、航空機の翼やＨ２ロケットの固形燃料タンクなどに使用されている。固形燃料タンクでは、タンク移動中の損傷を極めて嫌うので軽量な損傷検出法が求められているので本手法は極めて有望である。ただしＣＦＲＰは、伝播速度が方向によって大きく異なる（繊維方向で早く４５度方向で遅い）という問題がある。図２０に示すように、三角形の各頂点に３個の超音波センサを設置し、一本のファイバで接続してラム波ＡＥを検出する。

図２１は、検出波（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）のウェーブレット強度経時変化を示す図である。図２０のＡ点（９７、９４）でラム波を励起し、３個のセンサで検出された波形を（ａ）、この波形からウェーブレット変換を用いて８１ｋＨｚ、８６ｋＨｚ、９１ｋＨｚ成分を取りだしてその経時変化をそれぞれ（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示した。波（ａ）には３つの波束が見られるが、どの波束がどのセンサに対応するかがわからない。そこで、あらかじめ判っている３センサの共振周波数におけるウェーブレット係数の経時変化を求めると、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）のようになる。それぞれの図には３つのピークが現われているが、最大ピークの到達時間（図中の○をつけたピーク）から、波は（ｄ）→（ｂ）→（ｃ）の順に到達していることが判る。センサの共振周波数と照合すると、ＡＥはセンサα→β→γの順に到達していることになる。

図２２は２６０ｋＨｚのウェーブレット強度経時変化を示す図である。なおここで、２６０ｋＨｚという周波数は、クロスプライＣＦＲＰに対してＡｏモードラム波の速度異方性がない特殊な周波数である。図２１（ａ）では、振幅の小さいＡｏモードラム波は大きな振幅の共振波に隠れて見えないが、ウェーブレット変換をおこなうと図２２のように３つのピークが検出でき、早い時間からα→β→γの順に検出していることがわかる。３ピークの到達時間差と２６０ｋＨｚにおけるラム波の速度（１２６０ｍ／ｓ）から音源位置を推定すると、音源（Ａ）は、（９６、１０３）に標定された。これは１０％以下の距離誤差で、標定精度はかなりよいのが解る。

図２３はクロスプライＣＦＲＰ板を３点曲げによって損傷させた際の検出ＡＥの一例を示す図である。このＡＥは、クロスプライＣＦＲＰ板を３点曲げ試験によって損傷させた際に発生したＡＥである。光ファイバセンサは、早い時間にラム波Ｓ０モードとＡ０モードを検出している。遅い時間の波束は３センサの共振による波である。この検出波の振幅は極めて大きく（５Ｖ）、微小な損傷も検出できることを示している。なおこの波の詳細な解析を行えば、何処で（板厚の表面か内部か？）、どんな損傷（繊維の破断か？樹脂の剥離か？）が、どのくらいの速度（損傷の大きさと損傷速度）などがわかるが、詳細は割愛する。本実施形態の超音波センサは、３次元の音源位置特定を可能にするのみでなく、ＡＥ波形を広周波数帯域で検出することを可能にした。
図２４は防食テープの有無による共振波の減衰の様子を示す図である。波形Ａは防食テープ４０が内場合であり、波形Ｂは防食テープ４０がある場合である。この図から明らかな通り、防食テープ４０がある場合は共振波が早く減衰していることが解る。

以上の通り本発明によれば、被検査対象物の破壊、亀裂および腐食箇所を特定するために、光ファイバを、異なる周波数特性を有する複数の超音波センサに分割して直列に被検査対象物に配設するので、光ファイバを１本で構成が可能であり、且つ超音波センサの増設を容易に行うことができると共に、被検査対象物に発生する弾性波の位置を特定することができる。
また、センサ用光ファイバを所定回数巻回するセンサホルダを備え、このセンサホルダの材質若しくは形状により異なる周波数特性を得るようにしたので、どの周波数が発生したかにより超音波を検出したセンサを特定でき、その結果、破壊、亀裂および腐食箇所を特定することができる。

また、センサホルダは、被検査対象物に接触させる部分を突起形状としたので、被検査対象物に伝播するＡＥ波を感度良く検出することができる。
また、センサホルダの材質は、固体若しくは金属若しくは磁性材料であるので、アルミニウムで製作した場合、超音波センサを軽量に且つ安価に製作することができ、磁性材料で製作した場合は、鋼材により構成された被検査対象物に容易に取り付けることができる。
また、センサホルダは、中空材若しくは中実材により構成されているので、軽量化したい場合は、内部を中空にした材料で構成し、また特にその必要がなければ、中実材を削り出して構成したり、型で整形して製作することができる。

また、センホルダの材質を同一材質とした場合、センサホルダの径、若しくは厚みを変更することにより周波数特性を調整するので、容易に周波数特性の異なる超音波センサを製作することができる。
また、超音波センサ５０は、少なくともセンサ用光ファイバ６の一部が被検査対象物に接触するように配設されるので、直接ＡＥを検出することが可能となり、被検査対象物の破損の部位を更に詳しく判断することができる。
また、超音波センサ５０は、センサ用光ファイバ６の表面の一部若しくは全部を、センサホルダが発生する共振定在波を減衰させる材料（防食テープ４０）により被覆されるので、狭い領域で発生するＡＥの到達を時間的に区別することができる。

本発明の第１の実施形態に係る弾性波検出装置の構成図である。 （ａ）は本発明のセンサホルダの構成の一例を示す図、（ｂ）は（ａ）のセンサホルダの直径が２０ｍｍの場合の検出波を示す図である。 （ａ）（ｂ）はセンサ２０、３０、４０の周波数特性を示す図である。 本発明による鋼板の２次元位置標定法の概要を示す図である。 （ａ）は音源ａで芯の圧折を行ったときの検出波を示す図、（ｂ）はこの波にウェーブレット変換をおこなって、時間・周波数平面に書き直した図である。 ウェーブレット変換を用いて図５の検出波から８３、１０３、１２３ｋＨｚ成分を抽出した図である。 （ａ）は音源ｂで芯の圧折を行ったときの検出波を示す図、（ｂ）はウェーブレットと等高線図である。 ８３ｋＨｚ、１０３ｋＨｚ、１２３ｋＨｚのウェーブレット係数経時変化を示す図である。 本発明のセンサホルダをフランジ継ぎ手配管に複数設定した場合の音源位置標定法を説明する図である。 （ａ）は図９のパイプＡの音源Ａに音源を与えたときの直列センサファイバで検出された円筒波ＡＥの図、（ｂ）はこの波のパワースペクトルを取った図である。 （ａ）は図９のパイプＢの音源Ｂに音源を与えたときの直列センサファイバで検出された円筒波ＡＥの図、（ｂ）はこの波のパワースペクトルを取った図である。 （ａ）は図９のパイプＣの音源Ｃに音源を与えたときの直列センサファイバで検出された円筒波ＡＥの図、（ｂ）はこの波のパワースペクトルを取った図である。 板を伝播するラム波の波形が板厚方向の音源位置によって変化する様子を示す図であり、（ａ）は音源が板の表面にあるときを示す図、（ｄ）は音源が板厚の中央にあるときを示す図、（ｂ）や（ｃ）はその中間にあるときの波を示す図である。 Ｓｏモード波とＡｏモード波の振動の様子を示す図であり、（ａ）は非対称モード波を示す図、（ｂ）は対称モード波を示す図である。 ラム波に存在する各種モード波とそれらの速度分散を示す図である。 本発明の実施形態に係る超音波センサの構成を示す図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図である。 圧電トランスミッタで励起したラム波を検出して超音波センサの異方性を調べる図である。 （ａ）はアルミニウム板上で検出した波形を示す図、（ｂ）は検出波の周波数成分を示す図である。 （ａ）はＡｏモード理論群速度分散曲線を示す図、（ｂ）は初動ラム波部分拡大図である。 マルチセンサを用いた音源位置標定の実験装置の図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は検出波のウェーブレット強度経時変化を示す図である。 ２６０ｋＨｚのウェーブレット強度経時変化を示す図である。 クロスプライＣＦＲＰ板を３点曲げによって損傷させた際の検出ＡＥの一例を示す図である。 防食テープの有無による共振波の減衰の様子を示す図である。 従来技術の構成を示す図である。

符号の説明

１…弾性波検出装置、２…光源、３…光アイソレータ、４…第１カプラ、５…参照光用光ファイバ、６…センサ用光ファイバ、７…第２カプラ、８…第１光検出器、９…第２光検出器、１０…差分回路、１１…フィルタ、１２…処理装置、１３…アンプ、１４…フィルタ、１５…積分器、１６…アクチュエータドライバ、１７…被検査対象物、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ…センサホルダ、４０・・・防食テープ、５１…アクチュエータ

Claims (6)

1. 単一波長光を出射する光源と、該光源からの出射光を分岐するスプリッタと、被検査対象物に配設され前記スプリッタにより分岐された一方の光を導光するセンサ用光ファイバと、前記スプリッタにより分岐された他方の光を導光する参照光用光ファイバと、前記センサ用および参照光用の各光ファイバの一方端から他方端に向けて導光された光を重ね合わせる結合手段と、該結合手段により重ね合わされた光の強度を検出する光検出手段と、該光検出手段により検出された検出信号に基づいて前記被検査対象物に発生する弾性波を検出する処理手段と、前記光検出手段の検出信号からノイズ成分を抽出するノイズ抽出手段と、該ノイズ抽出手段が抽出した検出信号に含まれるノイズ成分を除去するように前記参照光用の光ファイバの伸縮量を制御する伸縮制御手段と、を備えた弾性波検出装置において、前記センサ用光ファイバは、該センサ用光ファイバを所定回数巻回するセンサホルダを備え、該センサホルダの材質を同一材質とすると共に、当該センサホルダの径、若しくは厚みを変更することにより異なる周波数特性を有する複数の超音波センサとし、該超音波センサを直列に接続してループを構成し、当該複数の超音波センサを前記被検査対象物に配設したことを特徴とする弾性波検出装置。
2. 前記センサホルダの一部に突起部を備え、該突起部を前記被検査対象物に接触させることを特徴とする請求項１に記載の弾性波検出装置。
3. 前記センサホルダは、所定の共振周波数を有する材質により構成されていることを特徴とする請求項２に記載の弾性波検出装置。
4. 前記センサホルダは、中空材若しくは中実材により構成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の弾性波検出装置。
5. 前記超音波センサは、少なくとも前記センサ用光ファイバの一部が前記被検査対象物に接触するように配設されることを特徴とする請求項１、３、又は４に記載の弾性波検出装置。
6. 前記超音波センサは、前記センサ用光ファイバの一部若しくは全部が、前記センサホルダが発生する共振定在波を減衰させる材料により被覆されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の弾性波検出装置。

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