JP4519852B2 - 共振現象を利用した超音波探査方法およびその装置 - Google Patents

Description

この発明は、ステンレス、インコネル（ｉｎｃｏｎｅｌ、クロムと鉄を含むニッケル基の耐食耐熱合金）、鋳鉄などの金属や原子炉配管、タービンブレード等の内部傷、建築、土木等の鋼構物の溶接部のキズの有無、キズのサイジングを広帯域超音波を用いて探査、探傷するような共振現象を利用した超音波探査方法およびその装置に関する。

従来、超音波を用いた被探知体たとえば鋼材内部のキズの探査は、１．０ＭＨｚ，１．５ＭＨｚまたは２．０ＭＨｚの高周波の振動数の狭帯域波を、発信および受信共用の斜角探触子を用いて鋼材表面より表面直下の斜め方向へ入力し、極近傍にある鋼材内傷（いわゆるキズ）からの反射波を探触子にて受信し、この受信を確認するか否かで、キズの有無を評価する超音波探査方法がある（特許文献１参照。）。

また、発信および受信共用の斜角探触子に代えて、発信探触子と受信探触子とを用い、所謂２探触子法によりキズの有無を評価する超音波探査方法もある（特許文献２参照。）。

しかし、上述の何れの従来構成においても、超音波はその入力方向に向かって直進し、その指向性が高いという性質および超音波はホイヘンスの原理およびスネルの定理に基づいて材質の異なる境界等で反射、屈折およびモード変換を行なうという性質のみを利用するものであるから、次のような各種な問題点があった。

１）従来構成によれば、高周波の振動数を用いるので、鋳鉄などの散乱減衰の大きい被探知体内部のキズの探査が比較的困難であった。
２）従来構成によれば、溶接部のキズの有無の探査のように、探査領域が限定されている場合には容易に探査できるが、探査範囲が広範な場合には探査全領域において超音波発信、受信探触子を計測点単位にて走査移動させる必要があるため、測定工数が膨大となる。
３）従来構成によれば、キズの有無が判明した場合、そのサイジング（キズの幅、高さ、大きさ等を検知すること）の判断が測定者の能力に依存される関係上、サイジングに個人差が発生する。
４）従来構成によれば、高周波振動数の超音波であるため、被探知体内部において減衰消滅する量が多く、１００ｍｍ前後の探査路程の短いキズの探査には有効である反面、路程の長大な位置にある欠陥（キズ）の探査が不可能であった。
特開２００１−２２１７８４号公報 特開２００１−１３３４４４号公報

この発明は、発信探触子から被探知体に広帯域超音波（帯域が広い超音波であり、この広帯域超音波の中には低周波が含まれる）を入力し、受信探触子で広帯域超音波を受信し、受信した広帯域受信波より、特定周波領域（特に低周波領域）の適切な振動数帯で狭帯域成分波を抽出することにより、散乱減衰が大きい被探知体であっても、その内部のキズの探査ができ、また探査を高精度化するためにサイジング係数を設定し、このサイジング係数の値を適正に設定することにより、探知目標波以外の波を除去低減して、測定者の能力によるサイジング結果の差異を排除し、探査の高精度化を図ることができ、しかも、路程が長い位置のキズの探査も可能となり、従来のものと比較して探査工数を格段に低減できる超音波探査方法および装置の提供を目的とする。

この発明による共振現象を利用した超音波探査方法は、発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、発信探触子から広帯域超音波を連続して発信させ、被探知体からの広帯域超音波を受信探触子にて受信する超音波探査方法であって、発信探触子と受信探触子とを離間させて被探知体表面に配置する計測で、上記各探触子の配置位置を移動させる毎に、受信波Ｇ_ｊ（ｔ）を得る受信ステップと、受信波Ｇ_ｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦ_ｊ（ｆ）をフーリエ変換で求める演算ステップと、受信波Ｇ_ｊ（ｔ）とスペクトルＦ_ｊ（ｆ）を測点ｊに関して比較表示する表示ステップと、スペクトルＦ_ｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆ_１，２ｆ_１，３ｆ_１，…，ｎ_Ａｆ_１を発生させ、縦カーソルｆ_１の位置を変動させ、全てのカーソルをそれぞれ大きなスペクトル値のスペクトルの立上りと合致させるステップと、縦カーソルｆ_１の値と被探知体の音速Ｖ_Ｐより被探知体の厚さＷを演算／表示するステップとを備え、１以上の整数ｎ_Ｂ（但し、ｎ_Ｂ≦ｎ_Ａ）を用いてスペクトルＦ_ｊ（ｆ）よりｎ_Ｂ・ｆ_１振動数の狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出し、該狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）に対応する成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求める第１の工程と、探査の高精度化を図るため係数としてのサイジング係数ｎ_Ｓ１，ｎ_Ｓ２，ｎ_Ｓ３を用いて、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を比較表示する第２の工程と、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の比較画面で波の起生有無（波の起生なしの場合は実施例１参照、波の起生ありの場合は実施例４参照）の測点に基づいて発信探触子と受信探触子との中心を結ぶ線分直下の被探知体内部の何れにキズがあるかを判断する第３の工程とを備えたものである。

上記構成によれば、発信探触子から被探知体に広帯域超音波を入力し、受信探触子で広帯域超音波を受信する。そして、この広帯域受信波Ｇ_ｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦ_ｊ（ｆ）からｎ_Ｂ・ｆ_１振動数の特定周波領域（特に低周波領域）の狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出し、これに対応する成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求める（特に、縦波共振スペクトルから狭帯域成分波を抽出する）。

このように広帯域超音波を発信、受信して受信波を上述の如く解析するので、散乱減衰が大きい被探知体内部のキズの探査ができる。

また、探査を高精度化するためにサイジング係数を設定し、このサイジング係数の値を適正に設定することにより、探知目標波以外の波を除去低減して、測定者の能力によるサイジング結果の差異を排除し、探査の高精度化を図ることができる。

さらに、被探知体に対して広帯域超音波を入力するので、この広帯域の中には被探知体内部において減衰が極度に小さい低周波が存在するので、路程の長大な位置にあるキズの探査ができる。

この発明による共振現象を利用した超音波探査方法は、また、発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、発信探触子から広帯域超音波を連続して発信させ、被探知体からの広帯域超音波を受信探触子にて受信する超音波探査方法であって、発信探触子と受信探触子とを離間させて被探知体表面に配置する計測で、上記各探触子の配置位置を移動させる毎に受信波Ｇ_ｊ（ｔ）を得る受信ステップと、受信波Ｇ_ｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦ_ｊ（ｆ）をフーリエ変換で求める演算ステップと、受信波Ｇ_ｊ（ｔ）とスペクトルＦ_ｊ（ｆ）を測点ｊに関して比較表示する表示ステップと、スペクトルＦ_ｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆ_１，２ｆ_１，３ｆ_１，…，ｎ_Ａｆ_１を発生させ、縦カーソルｆ_１の位置を変動させ、全てのカーソルをそれぞれ大きなスペクトル値のスペクトルの立上りと合致させるステップと、縦カーソルｆ_１の値と被探知体の音速Ｖ_Ｐより被探知体の厚さＷを演算／表示するステップと、被探知体の横波と縦波の音速比γ_１を用いてｆ_Ｓ１＝γ_１・ｆ_１の演算で縦カーソルｆ_Ｓ１を求め（実施例２、実施例３参照）、スペクトルＦ_ｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆ_Ｓ１，２ｆ_Ｓ１，３ｆ_Ｓ１，…，ｎ_Ａｆ_Ｓ１を発生させ、縦カーソルｆ_Ｓ１の位置を微小量変動させて、縦カーソルｆ_Ｓ１の整数倍の他のカーソルをそれぞれ比較的スペクトル値の小さいスペクトルの立上りと合致させるステップとを備え、１以上の整数ｎ_Ｂ（但し、ｎ_Ｂ≦ｎ_Ａ）を用いてスペクトルＦ_ｊ（ｆ）よりｎ_Ｂ・ｆ_Ｓ１振動数の狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出し、狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）に対応する成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求める第１の工程と、探査の高精度化を図るため係数としてのサイジング係数ｎ_Ｓ１，ｎ_Ｓ２，ｎ_Ｓ３を用いて成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を比較表示する第２の工程と、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の比較画面で波の起生が確認できる測点において、発信探触子と受信探触子との中心を結ぶ線分直下の被探知体内部の何れにキズがあるかを判断する第３の工程とを備えたものである。

上記構成によれば、発信探触子から被探知体に広帯域超音波を入力し、受信探触子で広帯域超音波を受信する。そして、この広帯域受信波、Ｇ_ｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦ_ｊ（ｆ）からｎ_Ｂ・ｆ_Ｓ１振動数の特定周波領域（特に、低周波領域）の狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出し、これに対応する成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求める（特にキズにより発生する横波共振スペクトルから狭帯域成分波を抽出する）。

このように、広帯域超音波を発信、受信して、受信波を上述の如く解析するので、散乱減衰が大きい被探知体内部のキズの探査ができる。

また、探査を高精度化するためにサイジング係数を設定し、このサイジング係数の値を適正に設定することにより、探知目標波以外の波を除去低減して、測定者の能力によるサイジング結果の差異を排除し、探査の高精度化を図ることができる。

さらに、被探知体に対して広帯域超音波を入力するので、この広帯域の中には被探知体内部において減衰が極度に小さい低周波が存在するので、路程の長大な位置にあるキズの探査ができる。

この発明の一実施態様においては、上記発信探触子と受信探触子との配置位置を移動させる方法は、両探触子の中心を結ぶ線分の直角方向へ所定量毎平行移動させるか、または、何れか一方の探触子の配置位置を固定し、この固定位置を中心として他方の探触子を所定量円弧方向に移動させるものである。

これにより、測定工数の削減が図れ、探査の迅速化を達成することができる。つまり、従来の点単位の測定に対して線分単位の測定を行なうことができるので、探査工数の大幅な削減を達成することができる。

この発明の一実施態様においては、上記スペクトルＦ_ｊ（ｆ）と、所定値ｆ_ＨＬで定義される関数ｓｉｎ｛（π／２）（ｆ／ｆ_ＨＬ）｝とを用いて、

を計算し、フーリエの逆変換で

を計算し、上記Ｆ_ｊ（ｆ）をＦ~_ｊ（ｆ）と置き換え、上記Ｇ_ｊ（ｔ）をＧ~_ｊ（ｔ）と置き換えるものである（なお、Ｆ~_ｊ及びＧ~_ｊは数式においてＦ_ｊ及びＧ_ｊの上に“〜”を付された符号を表す。またｉは虚数である。以下同じ。）。

この発明の一実施態様においては、上記狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出する方法は、振動数０で０．０、振動数ｆ_０で１．０とする増加関数と、振動数ｆ_０で１．０、振動数２ｆ_０で０．０とする減少関数と、振動数２ｆ_０以上の振動数で０．０とする関数との組合せ関数Ｓ（ｆ）を求め、該関数Ｓ（ｆ）とサイジング係数ｎ_Ｓ４とを用いて、振動数ｆ_０をｎ_Ｂ×ｆ_１の値またはｎ_Ｂ×ｆ_Ｓ１の値とし、ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）^ｎＳ4×Ｆ_ｊ（ｆ）の演算で求めるものである。

上記構成によれば、上述の組合せ関数Ｓ（ｆ）とサイジング係数ｎ_Ｓ４（但し、ｎ_Ｓ４は１以上の整数）とを用いて狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を求めるので、この狭帯域スペクトルを簡単かつ適切に求めることができる。またｎ_Ｓ４の値を大きくすると狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）の帯域幅を小さくすることができる。

この発明の一実施態様においては、上記狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出する方法は、予め値が設定された又は外部から入力される所定値Δｆ_ａを用いて縦カーソルｆ_１またはｆ_Ｓ１をｆ~_１と表現した時（なお、ｆ~_１は数式においてｆ_１の上に“〜”を付された符号を表す。以下同じ。）、
０≦ｆ＜ｆ~_１−Δｆ_ａで０．０
ｆ~_１−Δｆ_ａ≦ｆ≦ｆ~_１＋Δｆ_ａで１．０
ｆ＞ｆ~_１＋Δｆ_ａで０．０
なる関数Ｓ（ｆ）とスペクトルＦ_ｊ（ｆ）を用いて
ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆ_ｊ（ｆ）
の演算またはバンドパス処理で求めるものである。

上記構成によれば、上述の関数Ｓ（ｆ）と、受信波Ｇ_ｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦ_ｊ（ｆ）とを用いて狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出するので、この狭帯域スペクトルを簡単かつ適切に求めることができる。

この発明の一実施態様においては、所定のサイジング係数ｎ_Ｓ１，ｎ_Ｓ２，ｎ_Ｓ３を用いて、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を比較表示する方法は、まず成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の測点ｊの各々での最大振幅をＡ_ｊとし、Ａ_ｊの中での最大値をＡ_ｍａｘとし、サイジング係数ｎ_Ｓ１を用いてＡ _ｊ ≧（１／ｎ _Ｓ１ ）Ａ _ｍａｘ となるＡ_ｊをＡ_ｍａｘに置き換え、Ｇ~Ａ _ｊ （ｔ）＝（Ａ _ｍａｘ ／Ａ _ｊ ）ＧＡ _ｊ （ｔ）の演算でＧ~Ａ_ｊ（ｔ）を求め、
ＧＡ_ｊ（ｔ）をＧ~Ａ_ｊ（ｔ）と置き換えた後、
他のサイジング係数ｎ_Ｓ２，ｎ_Ｓ３を用いてｎ_Ｓ３×ＧＡ_ｊ ^ｎＳ２（ｔ）の波を作成し、このｎ_Ｓ３×ＧＡ_ｊ ^ｎＳ２（ｔ）の比較表示を上記成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の比較表示とするものである、また狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）に対しても上述同様の比較表示を行なっている。（なお、Ｇ~は数式においてＧの上に“〜”を付された符号を表す。以下同じ。）。

このため、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の比較表示を適切に実行することができると共に、比較表示する波の振幅の相違の明確化を図ることができる。

この発明の一実施態様においては、上記狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出する方法は、振動数０で０．０、振動数ｆ_０で１．０とする増加関数と、振動数ｆ_０で１．０、振動数２ｆ_０で０．０とする減少関数と、振動数２ｆ_０以上の振動数で０．０とする関数との組合せ関数Ｓ（ｆ）を求め、この関数Ｓ（ｆ）とサイジング係数ｎ_Ｓ４と所定値Δｆ_０を用いて上記縦カーソルｆ_Ｓ１をｆ~_１と表現した時、
振動数ｆ_０の初期値をｆ_０＝ｎ_Ｂ・ｆ~_１−Δｆ_０
振動数ｆ_０の終了値をｆ_０＝ｎ_Ｂ・ｆ~_１＋Δｆ_０
とし、振動数変動量をΔｆ_Ｈとして、
ｆ_０＝ｆ_０＋Δｆ_Ｈ
を計算する都度、狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を
ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）^ｎＳ４・Ｆ_ｊ（ｆ）
の演算で求め、このＦＡ_ｊ（ｆ）を求める都度、上記第１〜第３の各工程を繰返し行ない、上記ｆ_０＝ｆ_０＋Δｆ_Ｈの演算、ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）^ｎＳ４・Ｆ_ｊ（ｆ）
の演算および第１〜第３の各工程の処理を外部からの指示または自動処理で停止するものである。

このため、狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を簡単かつ適切に求めることができる。またサイジング係数ｎ_Ｓ４の値（但し、ｎ_Ｓ4は１以上の整数）を大きくすると、ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）^ｎＳ４・Ｆ_ｊ（ｆ）の演算で得る狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）の帯域幅を小さくすることができる。

この発明の一実施態様においては、上記狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出する方法は、所定値Δｆ_ａを用い、縦カーソルｆ_１またはｆ_Ｓ１をｆ~_１と表現した時、
０≦ｆ＜ｆ_０−Δｆ_ａの振動数で０．０
ｆ_０−Δｆ_ａ≦ｆ≦ｆ_０＋Δｆ_ａの振動数で１．０
ｆ＞ｆ_０＋Δｆ_ａで０．０
なる関数Ｓ（ｆ）と所定値Δｆ_０を用いて、振動数ｆ_０の初期値を
ｆ_０＝ｎ_Ｂ・ｆ~_１−Δｆ_０
振動数ｆ_０の終了値を
ｆ_０＝ｎ_Ｂ・ｆ~_１＋Δｆ_０
とし、振動数変動量をΔｆ_Ｈとして
ｆ_０＝ｆ_０＋Δｆ_Ｈ
を算定する都度、狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を
ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆ_ｊ（ｆ）
の演算またはバンドパス処理で求め、このＦＡ_ｊ（ｆ）を求める都度、上記第１〜第３の各工程を繰返し行ない、ｆ_０＝ｆ_０＋Δｆ_Ｈの演算、ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆ_ｊ（ｆ）の演算および第１〜第３の各工程の処理を外部からの指示または自動処理で停止するものである。
このため、狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を簡単かつ適切に求めることができる。

この発明の一実施態様においては、時刻０で０．０、時刻ｔ_ｇで１．０、時刻２ｔ_ｇで０．０となるｓｉｎ関数と、２ｔ _ｇ 以上の時刻で０．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）、
または、所定値Δｔを用いて、時刻０〜ｔ_ｇ−Δｔで０．０となる関数と時刻ｔ_ｇ−Δｔで０．０、時刻ｔ_ｇで１．０、時刻ｔ_ｇ＋Δｔで０．０となるｓｉｎ関数と、ｔ_ｇ＋Δｔ以上の時刻で０．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）、
または、時刻０で０．０、時刻ｔ_ｇで１．０となる増加関数と時刻ｔ_ｇ以上の時刻で１．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）の何れかを選定し、所定値Δｔ_ｇ、所定係数ｎ５を用いて、時刻ｔ_ｇの初期値を０．０とし、ｔ_ｇ＝ｔ_ｇ＋Δｔ_ｇを計算する都度、成分波ＧＢ_ｊ（ｔ）をＧＢ_ｊ（ｔ）＝ＦｉＬＴ^ｎ５（ｔ）・ＧＡ_ｊ（ｔ）にて計算してＧＢ_ｊ（ｔ）を求め、該ＧＢ_ｊ（ｔ）を求める都度、第２および第３の工程のＧＡ_ｊ（ｔ）をＧＢ_ｊ（ｔ）で置き換え、上記ｔ_ｇ＝ｔ_ｇ＋Δｔ_ｇの演算、ＧＢ_ｊ（ｔ）＝ＦｉＬＴ^ｎ５（ｔ）・ＧＡ_ｊ（ｔ）の演算および第２、第３の各工程の処理を外部からの指示または自動処理で停止するものである。

上記構成によれば、組合せ関数いわゆる時刻歴フィルタＦｉＬＴ（ｔ）を用いて成分波ＧＢ_ｊ（ｔ）を計算するので、成分波の比較表示によりキズの有無をより一層明瞭と成すことができる。

この発明による共振現象を利用した超音波探査装置は、発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、発信探触子から広帯域超音波を連続して発信させ、被探知体からの広帯域超音波を受信探触子にて受信する超音波探査装置であって、発信探触子と受信探触子とを離間させて被探知体表面に配置する計測で、上記各探触子の配置位置を移動させる毎に、受信波Ｇ_ｊ（ｔ）を得る受信機能と、受信波Ｇ_ｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦ_ｊ（ｆ）をフーリエ変換で求める演算機能と、受信波Ｇ_ｊ（ｔ）とスペクトルＦ_ｊ（ｆ）を測点ｊに関して比較表示する表示機能と、スペクトルＦ_ｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆ_１，２ｆ_１，３ｆ_１，…，ｎ_Ａｆ_１を発生させ、縦カーソルｆ_１の位置を変動させ、全てのカーソルをそれぞれ大きなスペクトル値のスペクトルの立上りと合致させる機能と、縦カーソルｆ_１の値と被探知体の音速Ｖ_Ｐより被探知体の厚さＷを演算／表示する機能とを備え、１以上の整数ｎ_Ｂを用いてスペクトルＦ_ｊ（ｆ）よりｎ_Ｂ・ｆ_１振動数の狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出し、該狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）に対応する成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求める逆変換部と、探査の高精度化を図るため係数としてのサイジング係数ｎ_Ｓ１，ｎ_Ｓ２，ｎ_Ｓ３を用いて、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を比較表示する比較表示部と、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の比較画面で波の起生有無の測点に基づいて発信探触子と受信探触子との中心を結ぶ線分直下の被探知体内部の何れにキズがあるかを判断する判断部とを備えたものである。

上記構成によれば、発信探触子から被探知体に広帯域超音波を入力し、受信探触子で広帯域超音波を受信する。そして、この広帯域受信波Ｇ_ｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦ_ｊ（ｆ）からｎ_Ｂ・ｆ_１振動数の特定周波領域（特に低周波領域）の狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出し、これに対応する成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求める（特に、縦波共振スペクトルから狭帯域成分波を抽出する）。

このように広帯域超音波を発信、受信して受信波を上述の如く解析するので、散乱減衰が大きい被探知体内部のキズの探査ができる。

また、探査を高精度化するためにサイジング係数を設定し、このサイジング係数の値を適正に設定することにより、探知目標波以外の波を除去低減して、測定者の能力によるサイジング結果の差異を排除し、探査の高精度化を図ることができる。

さらに、被探知体に対して広帯域超音波を入力するので、この広帯域の中には被探知体内部において減衰が極度に小さい低周波が存在するので、路程の長大な位置にあるキズの探査ができる。

この発明による共振現象を利用した超音波探査装置は、また、発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、発信探触子から広帯域超音波を連続して発信させ、被探知体からの広帯域超音波を受信探触子にて受信する超音波探査装置であって、発信探触子と受信探触子とを離間させて被探知体表面に配置する計測で、上記各探触子の配置位置を移動させる毎に受信波Ｇ_ｊ（ｔ）を得る受信機能と、受信波Ｇ_ｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦ_ｊ（ｆ）をフーリエ変換で求める演算機能と、受信波Ｇ_ｊ（ｔ）とスペクトルＦ_ｊ（ｆ）を測点ｊに関して比較表示する表示機能と、スペクトルＦ_ｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆ_１，２ｆ_１，３ｆ_１，…，ｎ_Ａｆ_１を発生させ、縦カーソルｆ_１の位置を変動させ、全てのカーソルをそれぞれ大きなスペクトル値のスペクトルの立上りと合致させる機能と、縦カーソルｆ_１の値と被探知体の音速Ｖ_Ｐより被探知体の厚さＷを演算／表示する機能とを備え、被探知体の横波と縦波の音速比γ_１を用いてｆ_Ｓ１＝γ_１・ｆ_１の演算で縦カーソルｆ_Ｓ１を求め、スペクトルＦ_ｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆ_Ｓ１，２ｆ_Ｓ１，３ｆ_Ｓ１，…，ｎ_Ａｆ_Ｓ１を発生させ、縦カーソルｆ_Ｓ１の位置を微小量変動させて、縦カーソルｆ_Ｓ１の整数倍の他のカーソルをそれぞれ比較的スペクトル値の小さいスペクトルの立上りと合致させる機能とを備え、１以上の整数ｎ_Ｂを用いてスペクトルＦ_ｊ（ｆ）よりｎ_Ｂ・ｆ_Ｓ１振動数の狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出し、狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）に対応する成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求める逆変換部と、探査の高精度化を図るため係数としてのサイジング係数ｎ_Ｓ１，ｎ_Ｓ２，ｎ_Ｓ３を用いて成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を比較表示する比較表示部と、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の比較画面で波の起生が確認できる測点において、発信探触子と受信探触子との中心を結ぶ線分直下の被探知体内部の何れにキズがあるかを判断する判断部とを備えたものである。

上記構成によれば、発信探触子から被探知体に広帯域超音波を入力し、受信探触子で広帯域超音波を受信する。そして、この広帯域受信波、Ｇ_ｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦ_ｊ（ｆ）からｎ_Ｂ・ｆ_Ｓ１振動数の特定周波領域（特に、低周波領域）の狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出し、これに対応する成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求める（特にキズにより発生する横波共振スペクトルから狭帯域成分波を抽出する）。

このように、広帯域超音波を発信、受信して、受信波を上述の如く解析するので、散乱減衰が大きい被探知体内部のキズの探査ができる。

また、探査を高精度化するためにサイジング係数を設定し、このサイジング係数の値を適正に設定することにより、探知目標波以外の波を除去低減して、測定者の能力によるサイジング結果の差異を排除し、探査の高精度化を図ることができる。

さらに、被探知体に対して広帯域超音波を入力するので、この広帯域の中には被探知体内部において減衰が極度に小さい低周波が存在するので、路程の長大な位置にあるキズの探査ができる。

この発明の一実施態様においては、上記発信探触子と受信探触子との配置位置の移動は、両探触子の中心を結ぶ線分の直角方向へ所定量毎平行移動させるか、または、何れか一方の探触子の配置位置を固定し、この固定位置を中心として他方の探触子を所定量円弧方向に移動させるものである。

これにより、測定工数の削減が図れ、探査の迅速化を達成することができる。つまり、従来の点単位の測定に対して線分単位の測定を行なうことができるので、探査工数の大幅な削減を達成することができる。

この発明の一実施態様においては、上記スペクトルＦ_ｊ（ｆ）と、所定値ｆ_ＨＬで定義される関数ｓｉｎπ／２（ｆ／ｆ_ＨＬ）とを用いて、

を計算し、フーリエ変換で

を計算し、
上記Ｆ_ｊ（ｆ）をＦ~_ｊ（ｆ）と置き換え、上記Ｇ_ｊ（ｔ）をＧ~_ｊ（ｔ）と置き換えるものである。（なお、Ｆ~_ｊ及びＧ~_ｊは数式においてＦ_ｊ及びＧ_ｊの上に“〜”を付された符号を表す。以下同じ。）。

この発明の一実施態様においては、上記狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出する方法は、振動数０で０．０、振動数ｆ_０で１．０とする増加関数と、振動数ｆ_０で１．０、振動数２ｆ_０で０．０とする減少関数と、振動数２ｆ_０以上の振動数で０．０とする関数との組合せ関数Ｓ（ｆ）を求め、該関数Ｓ（ｆ）とサイジング係数ｎ_Ｓ４とを用いて、振動数ｆ_０をｎ_Ｂ×ｆ_１の値またはｎ_Ｂ×ｆ_Ｓ１の値とし、
ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）^ｎＳ４×Ｆ_ｊ（ｆ）
の演算で求めるものである。

上記構成によれば、上述の組合せ関数Ｓ（ｆ）とサイジング係数ｎ_Ｓ４（但し、ｎ_Ｓ４は１以上の整数）とを用いて狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を求めるので、この狭帯域スペクトルを簡単かつ適切に求めることができる。またｎ_Ｓ４の値を大きくすると狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）の帯域幅を小さくすることができる。

この発明の一実施態様においては、上記狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）の抽出は、予め値が設定された又は外部から入力される所定値Δｆ_ａを用いて縦カーソルｆ_１またはｆ_Ｓ１をｆ~_１と表現した時（なお、ｆ~_１は数式においてｆ_１の上に“〜”を付された符号を表す。以下同じ。）、
０≦ｆ＜ｆ~_１−Δｆ_ａで０．０
ｆ~_１−Δｆ_ａ≦ｆ≦ｆ~_１＋Δｆ_ａで１．０
ｆ＞ｆ~_１＋Δｆ_ａで０．０
なる関数Ｓ（ｆ）とスペクトルＦ_ｊ（ｆ）を用いて
ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆ_ｊ（ｆ）
の演算またはバンドパス処理で求めるものである。

上記構成によれば、上述の関数Ｓ（ｆ）と、受信波Ｇ_ｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦ_ｊ（ｆ）とを用いて狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出するので、この狭帯域スペクトルを簡単かつ適切に求めることができる。

この発明の一実施態様においては、所定のサイジング係数ｎ_Ｓ１，ｎ_Ｓ２，ｎ_Ｓ３を用いての成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の比較表示は、
まず成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の測点ｊの各々での最大振幅をＡ_ｊとし、Ａ_ｊの中での最大値をＡ_ｍａｘとし、サイジング係数ｎ_Ｓ１を用いてＡ _ｊ ≧（１／ｎ _Ｓ１ ）Ａ _ｍａｘ となるＡ_ｊをＡ_ｍａｘに置き換え、
Ｇ~Ａ _ｊ （ｔ）＝（Ａ _ｍａｘ ／Ａ _ｊ ）ＧＡ _ｊ （ｔ）の演算でＧ~Ａ_ｊ（ｔ）を求め、
ＧＡ_ｊ（ｔ）をＧ~Ａ_ｊ（ｔ）と置き換えた後、
他のサイジング係数ｎ_Ｓ２，ｎ_Ｓ３を用いてｎ_Ｓ３×ＧＡ_ｊ ^ｎＳ２（ｔ）の波を作成し、このｎ_Ｓ３×ＧＡ_ｊ ^ｎＳ２（ｔ）の比較表示を上記成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の比較表示とするものである。（なお、Ｇ~は数式においてＧの上に“〜”を付された符号を表す。以下同じ。）。

このため、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の比較表示を適切に実行することができると共に、比較表示する波の振幅の相違の明確化を図ることができる。

この発明の一実施態様においては、上記狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）の抽出は、振動数０で０．０、振動数ｆ_０で１．０とする増加関数と、振動数ｆ_０で１．０、振動数２ｆ_０で０．０とする減少関数と、振動数２ｆ_０以上の振動数で０．０とする関数との組合せ関数Ｓ（ｆ）を求め、この関数Ｓ（ｆ）とサイジング係数ｎ_Ｓ４と所定値Δｆ_０を用いて上記縦カーソルｆ_１またはｆ_Ｓ１をｆ~_１と表現した時、
振動数ｆ_０の初期値をｆ_０＝ｎ_Ｂ・ｆ~_１−Δｆ_０
振動数ｆ_０の終了値をｆ_０＝ｎ_Ｂ・ｆ~_１＋Δｆ_０
とし、振動数変動量をΔｆ_Ｈとして、
ｆ_０＝ｆ_０＋Δｆ_Ｈ
を計算する都度、狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を
ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）^ｎＳ４×Ｆ_ｊ（ｆ）
の演算で求め、このＦＡ_ｊ（ｆ）を求める都度、上記逆変換部、比較表示部および判断部の処理を繰返し行ない、
上記ｆ_０＝ｆ_０＋Δｆ_Ｈの演算、ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）^ｎＳ４×Ｆ_ｊ（ｆ）
の演算および逆変換部、比較表示部および判断部の処理を外部からの指示または自動処理で停止するものである。

このため、狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を簡単かつ適切に求めることができる。またサイジング係数ｎ_Ｓ４の値（但し、ｎ_Ｓ4は１以上の整数）を大きくすると、ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）^ｎＳ４・Ｆ_ｊ（ｆ）の演算で得る狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）の帯域幅を小さくすることができる。

この発明の一実施態様においては、上記狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）の抽出は、所定値Δｆ_ａを用い、縦カーソルｆ_１またはｆ_Ｓ１をｆ~_１と表現した時、
０≦ｆ＜ｆ_０−Δｆ_ａの振動数で０．０
ｆ_０−Δｆ_ａ≦ｆ≦ｆ_０＋Δｆ_ａの振動数で１．０
ｆ＞ｆ_０＋Δｆ_ａで０．０
なる関数Ｓ（ｆ）と所定値Δｆ_０を用いて、振動数ｆ_０の初期値を
ｆ_０＝ｎ_Ｂ・ｆ~_１−Δｆ_０
振動数ｆ_０の終了値を
ｆ_０＝ｎ_Ｂ・ｆ~_１＋Δｆ_０
とし、振動数変動量をΔｆ_Ｈとして
ｆ_０＝ｆ_０＋Δｆ_Ｈ
を算定する都度、狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を
ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆ_ｊ（ｆ）
の演算またはバンドパス処理で求め、このＦＡ_ｊ（ｆ）を求める都度、逆変換部、比較表示部および判断部の処理を繰返し行ない、ｆ_０＝ｆ_０＋Δｆ_Ｈの演算、ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆ_ｊ（ｆ）の演算および逆変換部、比較表示部および判断部の処理を外部からの指示または自動処理で停止するものである。

このため、狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を簡単かつ適切に求めることができる。

この発明の一実施態様においては、時刻０で０．０、時刻ｔ_ｇで１．０、時刻２ｔ_ｇで０．０となるｓｉｎ関数と、ｔ_ｇ以上の時刻で０．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）、
または、所定値Δｔを用いて、時刻０〜ｔ_ｇ−Δｔで０．０となる関数と時刻ｔ_ｇ−Δｔで０．０、時刻ｔ_ｇで１．０、時刻ｔ_ｇ＋Δｔで０．０となるｓｉｎ関数と、ｔ_ｇ＋Δｔ以上の時刻で０．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）、
または、時刻０で０．０、時刻ｔ_ｇで１．０となる増加関数と時刻ｔ_ｇ以上の時刻で１．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）の何れかを選定し、所定値Δｔ_ｇ、所定係数ｎ５を用いて、時刻ｔ_ｇの初期値を０．０とし、
ｔ_ｇ＝ｔ_ｇ＋Δｔ_ｇ
を計算する都度、成分波ＧＢ_ｊ（ｔ）を
ＧＢ_ｊ（ｔ）＝ＦｉＬＴ^ｎ５（ｔ）・ＧＡ_ｊ（ｔ）
にて計算してＧＢ_ｊ（ｔ）を求め、該ＧＢ_ｊ（ｔ）を求める都度、比較表示部および判断部の処理のＧＡ_ｊ（ｔ）をＧＢ_ｊ（ｔ）で置き換え、
上記ｔ_ｇ＝ｔ_ｇ＋Δｔ_ｇの演算、ＧＢ_ｊ（ｔ）＝ＦｉＬＴ^ｎ５（ｔ）・ＧＡ_ｊ（ｔ）の演算および比較表示部および判断部の処理を外部からの指示または自動処理で停止するものである。

上記構成によれば、組合せ関数いわゆる時刻歴フィルタＦｉＬＴ（ｔ）を用いて成分波ＧＢ_ｊ（ｔ）を計算するので、成分波の比較表示によりキズの有無をより一層明瞭と成すことができる。

この発明によれば、散乱減衰が大きい被探知体内部のキズの探査ができ、また探査高精度化を測ることができるうえ、路程の長大な位置にあるキズの探査も可能となる効果がある。

この発明の一実施形態を以下図面に基づいて詳述する。
図面は超音波探査方法およびその装置を示すが、まず図１を参照して、この方法に用いる超音波探査装置の構成について説明する。

被探知体３０の表面に接触配置する発信探触子３１と受信探触子３２とを設けている。
上述の発信探触子３１は広帯域超音波（例えば０〜２．５ＭＨｚ）を発信するものであり、上述の受信探触子３２は広帯域超音波を受信するものである。

上述の発信探触子３１には超音波発信装置の電流供給回路３３から電流が供給され、この発信探触子３１から超音波が発信して被探知体３０内に入射する。

また受信探触子３２が受信した超音波信号は解析装置３４に入力されて解析される。
この解析装置３４においては、受信探触子３２の受信信号が増幅回路３５により増幅された後、フィルタ回路３６でフィルタリングを受けた信号がＡＤ変換回路３７（アナログ・デジタル変換回路）によってデジタル信号に変換され、ゲートアレイ３８を介してＣＰＵ４０に入力される。

ハードディスク３９には解析処理アプリケーションソフトウェアと、ＣＰＵ４０により演算処理された時系列データが保存される。ここで、上述のＣＰＵ４０は後述する成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエ変換で求める逆変換部である。

また、上述の解析結果は表示装置４１にも入力されて表示される。この表示装置４１は後述する狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）の表示や成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）または成分波ＧＢ_ｊ（ｔ）の比較表示に用いられる比較表示部である。

さらに、必要な情報が入力手段としてのキーボード４２からＣＰＵ４０に入力されるように構成している。メモリ４３はＣＰＵ４０が演算する際にデータを一時的に格納するために用いられる。また、ＣＰＵ４０からコントロール回路４４に制御信号が出力され、コントロール回路４４は増幅回路３５、フィルタ回路３６、ＡＤ変換回路３７、ゲートアレイ３８および電流供給回路３３に作動指令信号を出力する。

電流供給回路３３は同軸ケーブル４５を介して発信探触子３１に接続されており、発信探触子３１には図２に示すように、基盤化されたステップ型電圧発生器４６と振動子４７とが内蔵されている。

ステップ型電圧発生器４６には、図３に示すようにステップ電圧駆動回路６３とステップ電圧発生回路４８とが設けられており、ステップ電圧駆動回路６３で発生するステップ関数型電圧を振動子４７に印加する。

広帯域超音波を被探知体３０に入力する都度、受信探触子３２で受信波を得る。
この受信波は同軸ケーブル４９を介して、解析装置３４の増幅回路３５へ電圧の時間変動データとして送られる。増幅回路３５へ送られた時間変動データは、フィルタ回路３６を介してＡＤ変換回路３７に達し、この電圧のアナログ量が該ＡＤ変換回路３７によりデジタル量に変換され、ゲートアレイ３８を介してＣＰＵ４０に転送され、電圧デジタル値の時刻歴が表示装置４１に表示される。

自動的に、またはキーボード４２を用いた外部からの指示で、電圧の増幅または減幅およびローパス／ハイパスフィルタ処理の指令がＣＰＵ４０に伝達され、ＣＰＵ４０はコントロール回路４４を介して増幅回路３５およびフィルタ回路３６を制御する。

図４に示すように、受信探触子３２には１００ｋＨｚ〜３００ｋＨｚの範囲の特性の振動数における漸減型ハイパスフィルタ回路５０、増幅回路５１および振動子５２が内蔵されている。

電流供給回路３３はコントロール回路４４により制御されて、所定の時間間隔で動作する。

これにより、発信探触子３１に内蔵された振動子４７（図２参照）から、所定の時間間隔で超音波が被探知体３０に入射される。

受信探触子３２に内蔵された振動子５２（図４参照）は超音波が入力する都度、被探知体３０の音圧変化にともなって振動が励起する。この振動励起で振動子５２に生じる電圧の時間変化が、受信探触子３２内のフィルタ回路５０および増幅回路５１で１次処理される。

図１の増幅回路３５およびフィルタ回路３６の制御が終了した段階で、ＣＰＵ４０の指示でコントロール回路４４が動作し、ゲートアレイ３８に受信波の加算処理を命令する。

ゲートアレイ３８は、ＡＤ変換回路３７で得られる電圧に関する時刻歴デジタル量を、上記時刻歴を得る都度、指定回数加算する。そして、ＣＰＵ４０のコントロール下にて加算平均時刻歴を作成し、表示装置４１にその時刻歴をリアルタイム表示する。

フィルタ回路５０，３６および増幅回路５１，３５は受信探触子３２と解析装置３４との双方にそれぞれ内蔵されている。受信探触子３２に内蔵されているハイパスフィルタ回路５０および増幅回路５１は受信波に対して１次処理を行なうものであり、解析装置３４に内蔵されている増幅回路３５とフィルタ回路３６は、１次処理された受信波に対し、ＣＰＵ４０のコントロール下にて微調整するものである。この微調整は装置機能の高度化のために必要なものであるから、これら増幅回路３５、フィルタ回路３６は省略してもよい。

次に、図４６を参照してパルス型電圧積荷による超音波と、ステップ関数型電圧積荷による超音波の相違について説明する。

図４６（ａ）は振動子にパルス型電圧（３０〜５００Ｖ）を印加した場合のスペクトルを示し、この場合には同図に示すように振動子の厚さ方向共振振動数を中心周波数とする比較的狭帯域のスペクトルをもつ発信超音波を得ることになる（従来技術の狭帯域周波数に相当。）
図４６（ｂ）は発信探触子３１内の振動子４７にステップ関数型電圧（３０〜
５００Ｖ）を印加した場合のスペクトルを示し、この場合には同図に示すように共振振動数はもちろんのこと、これよりも低周波の成分も励起されたスペクトルとなり、本実施例の広帯域超音波は図４６（ｂ）による超音波を意味する。

次に以下の説明で用いるサイジング係数（ｎ_Ｓ１，ｎ_Ｓ２，ｎ_Ｓ３，ｎ_Ｓ４）について説明する。
ここで、ｎ _Ｓ１ ，ｎ _Ｓ３ は１．０以上の実数、ｎ _Ｓ２ ，ｎ _Ｓ４ は１以上の整数である。

サイジング係数ｎ_Ｓ１について、
この係数は探査対象キズＺ（図６参照）のサイズを高精度に行なうためのものである。分析用対象波（成分波のこと）をＧＡ_ｊ（ｔ）（但し、ｊは測定番号）と表現し、これらを比較表示した時、成分波をＧＡ_ｊ（ｔ）のそれぞれでの最大振幅をＡ_ｊとし、Ａ_ｊの中での最大値をＡ_ｍａｘとし、ｎ_Ｓ１になるサイジング係数を定義する。このサイジング係数ｎ_Ｓ１を用いてＡ_ｊ≧（１／ｎ_Ｓ１）Ａ_ｍａｘとなるＡ_ｊをＡ_ｍａｘの値に置き換えて次の［数１］で計算されるＧ~Ａ_ｊ（ｔ）波を作成する。

この後、ＧＡ_ｊ（ｔ）波をＧ~Ａ_ｊ（ｔ）波に変更する。ＧＡ_ｊ（ｔ）←Ｇ~Ａ_ｊ（ｔ）
サイジング係数ｎ_Ｓ１は上述の処理のための係数である。

サイジング係数ｎ_Ｓ２について、
成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の比較表示において、ｎ_Ｓ２なる係数を定義し、ＧＡ_ｊ ^ｎＳ２（ｔ）の表示を行なうと、波の振幅の相違が明確となる。サイジング係数ｎ_Ｓ２は振幅の相違を明確化するための係数である。

サイジング係数ｎ_Ｓ３について、
上述のＧＡ_ｊ ^ｎＳ２（ｔ）の比較において、ｎ_Ｓ３なる係数を定義し、ｎ_Ｓ３ＧＡ_ｊ ^ｎＳ２（ｔ）を比較表示する。サイジング係数ｎ_Ｓ３はこの比較化のための係数である。

サイジング係数ｎ_Ｓ４について、
受信元波（いわゆる受信波）Ｇ_ｊ（ｔ）をフーリエ変換すると、図５（ａ）に示すようなスペクトルＦ_ｊ（ｆ）を求めることができる。横軸ｆ_０位置（但し、ｆ_０はスペクトル抽出用の中心周波数）のスペクトルを切り出す方法の１つとして図５（ａ）に示す任意関数Ｓ（ｆ）（但し、極大値１．０の横軸位置をｆ_０に合わせ、ｆ＝０で０．０、２ｆ_０以上の振動数で０．０とする。）を関数Ｆ_ｊ（ｆ）に乗じて次の［数２］および図５（ｂ）に示すような狭帯域スペクトルＳ（ｆ）^ｎＳ４・Ｆ_ｊ（ｆ）を得ることができる。

この時、サイジング係数ｎ_Ｓ４を１以上の整数とする。ｎ_Ｓ４の値を大きくすると、［数２］の演算で得るＦＡ_ｊ（ｆ）スペクトル（狭帯域スペクトル）の帯域幅を小さくすることができる。

図６〜図１７を参照してｎ_Ｂ・ｆ_１振動数＝１４２０ｋＨｚの縦波１２次共振スペクトルを切り出して成分波を各計測点で比較表示する実施例１について説明する。

図６に被探知体３０の測定モデルを示す。この測定モデルは平面形状においてタテ寸法Ｘ＝１２０ｍｍ、ヨコ寸法Ｙ＝１２０ｍｍ、厚さＷ＝２５ｍｍのステンレス材であって、図示の位置に線状のキズＺを模擬している。

振動子４７，５２（図２、図４参照）の直径が１５ｍｍ^φの発信探触子３１および受信探触子３２の中心間距離ａ＝９０ｍｍ一定とし、両探触子３１，３２を結ぶ線分がキズＺに直交するように配置し、この線分を移動量ΔＸ＝９ｍｍ間隔で平行移動して複数の受信波Ｇ_ｊ（ｔ）を比較計測する多点計測を行なう（多点計測工程。この実施例では図６の計測点１〜１０までの１０個の受信波Ｇ_ｊ（ｔ）を比較計測する。

図６を模式化した図面を図７に示し、比較例（従来方法）を図８に示すように従来方法においては計測点の数がｎ×ｎ（ｎ＝１００とした場合には計測箇所は１００００箇所となる）のに対して、この実施例１では発信探触子３１と受信探触子３２との中心を結ぶ線分を直角方向へ所定量（ΔＸ）毎並行移動させて、線分直下の被探知体３０内のキズＺの探査を一挙に行なうので、計測点はｎ箇所となり、ｎ＝１００とした場合には計測箇所は１００箇所でよく、探査工数の大幅な削減を図ることができる。

図６において、発信探触子３１より０〜２．５ＭＨｚの広帯域超音波を被探知体３０内部直下に入力し、受信波Ｇ_ｊ（ｔ）を得る。受信探触子３２で得る受信波Ｇ_ｊ（ｔ）には測定モデルとしての鋼材厚さＷに関する重複反射波が多量に含まれており、この重複反射波は、共振現象を起こし、他の鋼材内伝達波と比較して、大きい勢力の波になる。

図６の計測で得る受信波Ｇ_ｊ（ｔ）を次の［数３］によりフーリエ変換し、スペクトルＦ_ｊ（ｆ）を求めて比較表示した結果を図９に示す。また図９を模式化した図面を図１０に示す。

図９、図１０のスペクトルＦ_ｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆ_１，２ｆ_１，３ｆ_１，…を発生させ、縦カーソルｆ_１の位置を変動させ、全てのカーソルｆ_１，２ｆ_１，３ｆ_１，…をそれぞれ大きなスペクトル値のスペクトルの立上りと合致させる（カーソル合せ工程）。

すなわち、図９、図１０の最左端のカーソル位置をｆ_１として、その整数倍位置２ｆ_１，３ｆ_１，…，ｎ_Ａｆ_１にそれぞれカーソルを表示する。

ｆ_１＝１１８．４ｋＨｚ（鋼材厚に関する共振１次振動数）とした時、３ｆ_１カーソル以降の全てのカーソルが起生スペクトルの立上がりと合致している。

上述のｆ_１＝１１８．４ｋＨｚは被探知体３０としての鋼材厚さＷに関する共振１次振動数であり、鋼の縦波音速をＶ_Ｐ＝５．９ｍｍ／μｓｅｃとした時、次の［数４］の関係となる。

被探知体３０の厚さＷは音速をＶ_Ｐとした時、Ｗ＝０．５Ｖ_ｐ×１０^６÷ｆ_１で求められる。

鋼材厚さＷ＝２５ｍｍであるから、
ｆ_１＝１０^６／（２×２５÷５．９）＝１１８×１０^３≒１１８．４ｋＨｚ
増加関数Ｉ（ｆ）
ｆ＝０ Ｉ（０）＝０
ｆ＝２．５ＭＨｚ Ｉ（ｆ）＝１．０
減少関数Ｄ（ｆ）
ｆ＝０ Ｄ（０）＝１．０
ｆ＝２．５ＭＨｚ Ｄ（ｆ）＝０
を定義し、図９のスペクトルＦ_ｊ（ｆ）と上述の増加関数Ｉ（ｆ）、減少関数Ｄ（ｆ）との乗算で次の［数５］により狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を得る。

但し、ｎ４_１、ｎ４_２は１以上の整数
上述の［数５］で得た狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を図１１に示す。また、この図１１に対応する図面を図１２に示す。

但し、図１２においては、周波数フィルタ処理で、低周波スペクトル値を小さく、そして高周波スペクトル値を大きくしたスペクトルＦ~_ｊ（ｆ）を求めて比較表示している。

具体的には上述の［数５］においてＦＡ_ｊ（ｆ）をＦ~_ｊ（ｆ）に置き換え、所定値ｎ４_２＝０、整数ｎ４_１を１以上としてスペクトルＦ~_ｊ（ｆ）を求めている。

一方、図１１を求めるのに用いた増加関数Ｉ（ｆ）、減少関数Ｄ（ｆ）は具体的には次の［数６］［数７］で示すことができる。

ここに、所定値ｆ_ＨＬを２．５ＭＨｚとし、整数ｎ４_１＝４、整数ｎ４_２＝２として、これらを［数５］に代入して、次の［数８］の演算を行なっている。

図１１においては、狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）とこれに対応する成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）（横軸に時間をとり、縦軸に振幅をとって示す。）とを併記している。

この成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）（時刻歴）と狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）との間には次の［数９］の関係がある。

図１１の成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の比較によれば、キズＺ（図６参照）のある計測点４，５，６，７，８の成分波が、キズＺ（図６参照）がない計測点１，２，３，９，１０の成分波に比較して、その振幅が小さくなっている。この現象は、計測点４〜８で発信探触子３１と受信探触子３２とを結ぶ線分がキズＺと平面的に直交していることにより生じたものである。図１１の成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）は多数の共振波が重畳したものと理解することができる。

一方、図１２で示したスペクトルＦ~_ｊ（ｆ）よりｎ_Ｂ・ｆ_１振動数（但し、ｎ_Ｂは１以上の整数）の位置で該当するスペクトルのみを切り出すと、図１３（ａ）から図１３（ｂ）のようになる。

この場合の各計測点１〜１０の比較を図１４に示す。但し、整数ｎ_Ｂ＝１２とし、ｎ_Ｂｆ_１＝１２×１１８．４＝１４２０ｋＨｚのスペクトルのみをバンドパスフィルタ（バンド幅１４００ｋＨｚ〜１４４０ｋＨｚ）で切り出し、これを狭帯域のスペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）として、［数９］を用いて成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を計算（第１の工程）して比較表示（第２の工程）したものである。

図１１で示した各計測点１〜１０の成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の比較に対して、図１４で示す各計測点１〜１０の比較表示は、キズＺ（図６参照）のある計測点４〜８と、キズＺ（図６参照）がない計測点１，２，３，９，１０の成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の起生の相違がより一層明確になっている（第３の工程）。

図１５はカーソル位置ｔ_ｇ（図１６参照）で図１６に示す時刻歴フィルタＦｉＬＴ（ｔ）を用いて、図１４の成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）より次の［数１０］にて成分波ＧＢ_ｊ（ｔ）を計算（第１の工程）して、各計測点１〜１０での比較表示（第２の工程）を行なったものである。

ここで、ｔ_ｇ＝８４μｓｅｃ，Δｔ＝４００μｓｅｃ，ｎ５＝３としている。図１５から明らかなように、キズＺ（図６参照）がない計測点１，２，３，９，１０で成分波ＧＢ_ｊ（ｔ）の起生が確認できる（第３の工程）。

なお、図１４、図１５の比較表示におけるサイジング係数は、ｎ_Ｓ１＝１．７,ｎ_Ｓ２＝４．０，ｎ_Ｓ３＝１．０，バンド幅Δｆ_Ｂ＝４０ｋＨｚ（１４４０ｋＨｚ−１４００ｋＨｚの通過帯参照。）としている。

要するに、図１７に図１４の各計測点１〜１０の成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を模式化して示すように、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の比較表示（第２の工程）により、全時刻にわたって共振波の起生が確認できない計測点４〜８の探触子３１，３２を結ぶ線分直下の被検知体３０内にキズＺがあると判断する（第３の工程）。図１７では図１４に対応する成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）についてのみ模式化したが、図１５に対応する成分波ＧＢ_ｊ（ｔ）についても同様に判断できる。

このように発信探触子３１から被探知体３０に広帯域超音波を入力し、受信探触子３２で広帯域超音波を受信する。そして、この広帯域受信波Ｇ_ｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦ_ｊ（ｆ）をフーリエ変換で求め、このスペクトルＦ_ｊ（ｆ）からｎ_Ｂ・ｆ_１振動数（ｎ_Ｂ＝１２、ｎ_Ｂ・ｆ_１＝１４２０ｋＨｚ参照。）の特定周波領域の狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出し、これに対応する成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求めて、比較表示および判断を行なうものであるから、散乱減衰が大きい被探知体内部のキズＺの探査ができ、また、探査を高精度化するためにサイジング係数ｎ_Ｓ１，ｎ_Ｓ２，ｎ_Ｓ３を設定し、このサイジング係数の値を適正に設定することにより、探知目標波以外の波を除去低減して、測定者の能力によるサイジング結果の差異を排除し、探査の高精度化を図ることができる。

次に図１８〜図２６を参照してｎ_Ｂ・ｆ_Ｓ１振動数＝６６４ｋＨｚの横波８次共振スペクトルを切り出して成分波を各計測点で比較表示する実施例２について説明する。

図１８に被探知体３０の測定モデルを示す。この測定モデルは平面形状においてタテ寸法Ｘ＝３００ｍｍ、ヨコ寸法Ｙ＝４００ｍｍ、厚さＷ＝２０ｍｍのステンレス材であって、図示の位置に線状のキズＺを模擬している。なお、模擬したキズＺの幅ε_１＝１８ｍｍとしている。

振動子４７（図２参照）の直径が１５ｍｍ^φの発信探触子３１を固定位置に配置し、この発信探触子３１の中心点を中心とする半径Ｒ＝１６０ｍｍ一定（中心間距離ａに相当）の円周上に受信探触子３２を配置して、この受信探触子３２を円弧方向に所定量ΔＳ１，ΔＳ２移動して複数の受信波を比較計測する多点計測を行なう（多点計測工程）。なお、固定側の探触子と移動側の探触子とはこの逆に成してもよい。

この場合、計測点１〜６の合計６個の受信波を収録し、受信波および解析波を比較表示する。なお、計測点４の両探触子３１，３２を結ぶ線分がキズＺと交差する。このため各計測点１〜６の円弧上での間隔つまり所定量ΔＳ１，ΔＳ２を、ΔＳ１＝１６ｍｍ，ΔＳ２＝２４ｍｍとしている。

先の実施例１と同様の計測で得た受信波Ｇ_ｊ（ｔ）のスペクトルＦ_ｊ（ｆ）を比較表示（図１９参照。）し、このスペクトルＦ_ｊ（ｆ）の重ね描きに複数のカーソルを表示する。最左端のカーソル位置（図１９の実線参照。）をｆ_１として、その整数倍位置２ｆ_１，３ｆ_１，…，ｎ_Ａｆ_１にカーソルを発生させる機能を用い、カーソルｆ_１位置を自動または手動で変化させる経緯の中でｆ_１＝１５０．７ｋＨｚとなった時、全てのカーソルが大きいスペクトル値の立上り位置と合致する（カーソル合せ工程）。

つまり、受信波Ｇ_ｊ（ｔ）をフーリエ変換し、スペクトルＦ_ｊ（ｆ）を求め比較表示する（スペクトル比較表示工程、図１９参照。）。

このスペクトルＦ_ｊ（ｆ）の値は、低周波スペクトルが卓越し、見かけ上、高周波成分が消えている。

図１９で、カーソルｆ_１，２ｆ_１，３ｆ_１，…を発生させ、自動処理または手動でｆ_１の値を変化させ、全てのカーソルが大きなスペクトル値の立上りと合致するようにするものである。

このカーソルｆ_１＝１５０．７ｋＨｚを次の［数１１］に適用し、被探知体３０の厚さＷを計算する。

縦波音速Ｖｐ＝５．９ｍｍ／μｓｅｃ，ｆ_１＝１５０．７ｋＨｚであるから、これらを［数１１］に代入すると、
Ｗ＝０．５×５．９×１０^６÷（１５０．７×１０^３）＝１９．５≒２０ｍｍ（実値）となる。
ここで、前述の［数５］および［数６］の増加関数Ｉ（ｆ）、［数７］の減少関数Ｄ（ｆ）を用い、整数ｎ４_１＝２，所定値ｎ４_２＝１，所定値ｆ_ＨＬ＝２．５ＭＨｚとして、これらを［数５］に代入して、次の［数１２］で挟帯域スペクトルＦＡｊ（ｆ）の演算を行なう。

上述の［数１２］で計算された狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を比較表示したものを図２０に示す。図２０の右側には前述の［数９］で算定される成分波（時刻歴）ＧＡ_ｊ（ｔ）も併記している。

図２０において全てのカーソルｆ_１，２ｆ_１，３ｆ_１，…が大きな値をもつスペクトル（図２０の○印参照。）と合致していることが確認できる。しかし、図２０の△印部分にもスペクトルの起生が確認できる。

この△印部分のスペクトルは以下の物理現象で生じたものである。

図２１は被探知体３０としてのステンレス材内部にキズＺがある場合、厚さＷに関する縦波超音波が重複反射する様子と、この重複反射波５３がキズＺに達し、その位置で発生する横波５４の存在を模式的に示している。

カーソルｆ_１，２ｆ_１，…，ｎｆ_１位置のスペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）（図２０参照。）は縦波重複反射波５３の共振スペクトルである。一方、この縦波共振波がキズＺに達すると、この位置で横波５４が発生する。

この横波５４も共振成分をもっている。横波５４の１次共振振動数をｆ_Ｓ１とすると、上記カーソルｆ_１との間に次の［数１３］の関係が多数の計測事例により確認されている。

ここに、Ｖ_Ｓは横波音速、Ｖ_Ｐは縦波音速である。
換言すればｆ_Ｓ１＝γ_１・ｆ_１となる。但し、γ_１は横波と縦波の音速比である。

上述の［数１３］の縦波と横波における音速と振動数の関係は、既存の普遍的な公理ではない。縦波がモード変換により横波に変ずる時（または、この逆の時）、従来の超音波理論によれば、この変換により波の速度は変化するが、その振動数を不変とするものであった。しかしながら、多くの同種の実験例（鉄、コンクリートなど）における波の起生状況を検討する中で、この従来の超音波理論のみでは説明し得ない成分波起生状況に常に遭遇した。

これにより［数１３］の新たな関係のもとで生ずるモード変換波の存在を仮定することにより、上記成分波の起生状況を適切に説明できることが判明した。

このため、［数１３］の関係のもとで生ずる新たなモード変換波の存在を仮定して、以下に詳述することとする。

図２０において最左端のカーソルｆ_１の位置を横波の１次共振振動数ｆ_Ｓ１に変更したスペクトル比較図を図２２に示す。

被探知体３０としてのステンレス材の縦波音速Ｖ_Ｐ＝５．９ｍｍ／μｓｅｃ、被波音波Ｖ_Ｓ＝０．５４〜０．５５×Ｖ_Ｐを［数１３］に適用すると、
ｆ_Ｓ１＝８１．５〜８３．１ｋＨｚ
となる。

図２２に示すカーソル位置の具体的設定は、ｆ_Ｓ１を８１．５〜８３．１ｋＨｚ近傍で微小値変動させながら図２０のいくつかの△印部分のスペクトルの起生位置と合致するように成している。

ｆ_Ｓ１＝８３ｋＨｚとなった時、図２０の△印部分のスペクトルの起生位置と８ｆ_Ｓ１，１０ｆ_Ｓ１，１１ｆ_Ｓ１，１２ｆ_Ｓ１，１３ｆ_Ｓ１，１４ｆ_Ｓ１とがそれぞれ合致している。図２０では△印部分のスペクトルと判断できなかった９ｆ_Ｓ１位置でも合致している。図２０と図２２の比較によれば、９ｆ_Ｓ１≒５ｆ_１となっている。

［数５］においてＦＡ_ｊ（ｆ）の記述をＦ~_ｊ（ｆ）に置き換えた数式を用い、ｎ４_２＝０、ｎ４_１を１以上の整数として、Ｆ~_ｊ（ｆ）を求めた結果を図２３に示す。この図２３において、ｎ_Ｂを１以上の整数として、共振スペクトルＦ~_ｊ（ｆ）よりｎ_Ｂ×ｆ_Ｓ１振動数のスペクトルを切り出し、図２４のＦＡ_ｊ（ｆ）スペクトルを求める。

具体的には、図２２の狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）より８ｆ_Ｓ１＝８×８３＝６６４ｋＨｚのスペクトルをバンドパスフィルタ（通過帯６５９〜６８０ｋＨｚ）で切り出す（第１の工程の前半部分に相当）。この結果を成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の比較表示（第１の工程および第２の工程）で図２５に示す（Δｆ_Ｂ＝６８０−６５９＝２１ｋＨｚ）。

図１８の計測図によれば、計測点４のみが両探触子３１，３２間を結ぶ線分がキズＺと直交している。これにより図２５の分析結果では、キズＺの存在で発生する図２１に示す横波５４が計測点４のみで大きく生じている。

図２５の表示で用いたサイジング係数は、ｎ_Ｓ１＝１，ｎ_Ｓ２＝２，ｎ_Ｓ３＝３としている。
また、この計測例では８×ｆ_Ｓ１振動数位置の切り出しにおいて、図５のｆ_０を８×ｆ_Ｓ１とする関数Ｓ（ｆ）を用いてＳ（ｆ）^ｎＳ４・ＦＡ_ｊ（ｆ）の演算を行なう代わりに、バンドパスフィルタ（通過帯６５９〜６８０ｋＨｚ）処理を実行した。

要するに、図２６に示す成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の比較表示（第２の工程）において、時刻軸（横軸参照）の早い段階で波の起生を確認できる計測点１，２，３，５，６と時刻軸の遅い段階で波の起生を確認できる計測点４がある。

探触子３１，３２間を結ぶ線分直下の被検知体３０内部において、前者の場合にはキズＺが存在せず、後者の場合には、キズＺが存在すると判断する（第３の工程）。

このように発信探触子３１から被探知体３０に広帯域超音波を入力し、受信探触子３２で広帯域超音波を受信する。そして、この広帯域受信波Ｇ_ｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦ_ｊ（ｆ）をフーリエ変換で求め、このスペクトルＦ_ｊ（ｆ）からｎ_Ｂ・ｆ_Ｓ１振動数（ｎ_Ｂ＝８、ｎ_Ｂ・ｆ_Ｓ１＝６６４ｋＨｚ参照）の特定周波領域の狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出し、これに対応する成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求めて、比較表示および判断を行なうものであるから、散乱減衰が大きい被探知体内部のキズＺの探査ができ、また、探査を高精度化するためにサイジング係数ｎ_Ｓ１，ｎ_Ｓ２，ｎ_Ｓ３を設定し、このサイジング係数の値を適正に設定することにより、探知目標波以外の波を除去低減して、測定者の能力によるサイジング結果の差異を排除し、探査の高精度化を図ることができる。さらに、被探知体３０に対して広帯域超音波を入力するので、この広帯域の中には被探知体３０内部において減衰が極めて小さい低周波が存在するので、路程の長大な位置にあるキズＺの探査も可能となる。

次に図２７〜図４１を参照して特に、散乱減衰が大きい鋳鉄内部のキズ探査を行なう実施例３について説明する。

先の実施例１においては厚さＷ＝２５ｍｍのステンレス材での計測事例であり、１４２０ｋＨｚ（ｎ_Ｂ・ｆ_Ｓ１＝１２×１１８．４＝１４２０ｋＨｚ）の縦波１２次共振スペクトルを演算またはバンドパス処理を用いて切り出した成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を各計測点で比較表示した。（図１４参照）。

また先の実施例２においては厚さＷ＝２０ｍｍのステンレス材での計測事例であり、６６４ｋＨｚ（ｎ_Ｂ・ｆ_Ｓ１＝８×８３＝６６４ｋＨｚ）の横波８次共振スペクトルを演算またはバンドパス処理を用いて切り出した成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を各計測点で比較表示した。これら実施例１、実施例２ともに比較的かつ相対的に高周波での分析事例である。

しかし、被探知体３０として鋼の板厚が厚くなった場合、または散乱減衰が大きい鋳鉄などの場合には、上述のような相対的に高周波の周波数帯ではキズＺの探査が良好に行なえない場合が多々ある。

実施例３では、このような探査が難しい場合に対応する探査方法を示す。
この実施例３で用いる被探知体３０としての原子炉配管モックアップモデルを図２７に示す。

図２７では図示の便宜上、計測位置５５を２７０°側に示しているが、実際には図２８に示すように９０°側の対応する位置を計測範囲Ｃとする。

この計測範囲Ｃでの断面図を拡大して図２９に示す。発信探触子３１をＡ部に配置し、受信探触子３２をＢ部に配置し、両探触子３１，３２間を結ぶ線分の中心間距離ａを１００ｍｍとした計測で、この線分直下の鋳鉄内にキズＺがあるか否かの探査方法を例示する。なお図中５６は溶接部である。

図２９の探触子３１，３２配置における配管肉厚内の超音波伝達を図３０に模式的に示す。
まず、図３０を参照して、両探触子３１，３２を結ぶ線分直下にキズＺがある場合、縦波５７および横波５８の起生の特性について説明する。

発信探触子３１より被探知体３０としての鋳鉄表面直下に縦波超音波を入力する計測であるが、直下斜方向（傾きθ_ｈ参照。）の超音波成分も存在する。この傾きθ_ｈをもつ縦波超音波が板材の裏面と表面とで反射を繰返しながら受信探触子３２側へ進行していく。この縦波超音波がキズＺで遮断されると、この遮断位置でモード変換現象が生じ横波５８が発生し、この横波５８がキズＺ先端より放出され受信探触子３２で受信されることになる。

ところで、上述の縦波超音波の傾きθ_ｈ（つまり指向角）は無数にある。そして、キズＺによる縦波超音波の遮断状況は、傾きθ_ｈの大きさにより大きく変化する。この現象を図３１（ａ），（ｂ）を用いて説明する。

図３１によれば同一の傾きθ_ｈの場合、キズ背ε_２が小さい場合には同図（ａ）に示すように縦波超音波が遮断される確率が小さくなり、キズ背ε_２が大きくなれば同図（ｂ）に示すように、その遮断の確率が大きくなる。

また図３１ａのキズ背ε_２が小さい場合であっても傾きθ_ｈが小さくなればなる程、この遮断の確率が大きくなり、キズＺ先端で放出される横波の勢力が増大する。

このように、キズＺがある場合、キズＺ先端で発生する横波５８の起生状況は、傾きθ_ｈの大小とキズ背ε_２の組合せ関係で変化することになる。

図３２にキズ背ε_２の変化に伴う横波５８の起生時刻の変化を時刻歴にて示す。
ここで、路程Σｌの変化量とキズ背ε_２との変化量の間には線形関係が存在し、次の［数１４］のように示すことができる。

Ｗ：厚さ（材厚）
ｎ_ｈ：θ_ｈに対応する重複反射回数
θ_ｈは傾きが徐々に小さくなっていった時、重複反射波（縦波）がキズで遮断される時の傾き
図３０の縦波５７がキズ背ε_２の小さいキズＺで遮断されるためには、この反射波の重複回数が大きく（傾きθ_ｈが小さく）なる必要がある。これにより、キズ背ε_２が小さくなればなる程、図３２で示すキズＺ先端で放出される横波５８の受信時刻が後方へ移動する（以下、現象１と略記する。）。

このように、板厚（厚さＷ参照。）に関する共振現象を利用したこの実施例３による探査方法は、厚さＷが大で、かつ探査対象キズＺの背ε_２が小さい場合、探査に必要な経路（路程Σｌ参照。）が図３２に示すように長大となる。

超音波伝達における一般的物理現象の１つに散乱減衰がある。特に、鋳鉄またはコンクリートなどの材質では、この散乱減衰は極めて大きくなる。このため、上述の経路が長大になると材料内部を伝達する超音波は減衰消滅していくことになる。この超音波消滅が原因して、探査不能となる現象を回避する唯一の手段は可能な限り低周波の超音波（音波、亜超音波を含む。）を分析で用いることである。

この分析例を以下に説明する。
図２９の計測で、計測点を配管円周方向に側点間隔ΔＬ＝１０ｍｍ毎に移動させて、合計２０計測点の受信波を得る多点計測（図３０参照。）を行なう（多点計測工程）。

振動子４７，５２（図２，図４参照。）の直径が１５ｍｍ^φの発信探触子３１と受信探触子３２とを図２９のように配置し、振動子４７に３５０Ｖのステップ関数型電圧を７０Ｈｚのタイムインターバルで合計２００回印加し、その都度、受ける受信波を時刻歴上で加算平均した波を分析で用いる受信波Ｇ_ｊ（ｔ）とする。但し、ｊは計測点の番号（いわゆる測点番号）である。

この計測はブラインド試験での分析である。各計測点位置でのキズＺの有無を不明としての処理結果を以下に示す。
被探知体３０としてのモデルでの鋳鉄部の厚さＷ＝７０ｍｍ。この場合、厚さＷに関する縦波１次共振振動数は鋳鉄縦波音速Ｖ_Ｐを５．０ｍｍ／μｓｅｃとして［数４］で求めることができる。すなわち、
ｆ_１＝１０^６／（２×７０÷５．０）＝３５．７ｋＨｚ
実施例１と同様に、４次の縦波共振振動数４×ｆ_１＝４×３５.７＝１４２.８ｋＨｚを中心周波数とする極狭帯域成分波を抽出し、このスペクトルと成分波ＧＡ
_ｊ（ｔ）を比較して図３３に比較例として示す。

この図３３の成分波比較図では、キズＺの存在を確認することができず、中心周波数１４２．８ｋＨｚ付近の帯域でも散乱現象の存在で分析不能となることが理解できる。

一方、図３４は受信波Ｇ_ｊ（ｔ）をフーリエ変換し、得られた狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）の比較表示を行ない、ｆ_１＝３５．７ｋＨｚの値を用いて複数のカーソルｆ_１，２ｆ_１，３ｆ_１，…，ｎ_Ａｆ_１を発生させ、鋳鉄板厚Ｗの縦波共振振動数３５．７ｋＨｚ前後で最左端のカーソルｆ_１が大きなスペクトル値をもつスペクトルの立上り位置と合致するように自動処理または外部からの指示による手動処理を行なったものである。図３４の右側には前述の［数９］で算定される成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）も併記している。

鋳鉄材の厚さＷに関する縦波共振振動数３５．７ｋＨｚ近傍の３５ｋＨｚにカーソルｆ_１がセットされ、この整数倍位置に他の複数のカーソルが表示されている。ところで、図３４においてカーソルｆ_１位置の前方○印位置に比較的小さいスペクトルの起生が確認できる。これは図３０のキズＺ先端から発生する横波５８のスペクトルである。この横波５８のスペクトルの立上り振動数ｆ_Ｓ１（横波の１次共振振動数のこと。）位置を読取ると、１９．５ｋＨｚである。

［数１３］を用いて検証すると、鋳鉄の縦波音速Ｖ_Ｐは５．０ｍｍ／μｓｅｃ、横波音速Ｖ_Ｓは２．８ｍｍ／μｓｅｃであるから、［数１３］の左辺はｆ_Ｓ１／ｆ_１＝１９．５／３５＝０．５５７となり、［数１３］の右辺はＶ_Ｓ／Ｖ_Ｐ＝２．８／５＝０．５６となり、図３４におけるカーソルｆ_１および横波５８のスペクトルの立上り振動数ｆ_Ｓ１の読取り値が［数１３］を満足させていることが確認できる。

次に、配管材の横波と縦波の音速比をγ_１として、ｆ_Ｓ１＝γ_１・ｆ_１を計算し、図３４を模式化した図３５のスペクトル比較図中に、ｆ_Ｓ１，２ｆ_Ｓ１，３ｆ_Ｓ１，…の点線カーソル群を表示する。

複数の点線カーソルｆ_Ｓ１，２ｆ_Ｓ１，３ｆ_Ｓ１，…の全てが狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）の何れかのスペクトルの立上り位置と合致するようにｆ_Ｓ１の値を若干調整する。調整は、自動処理で行なってもよく、またはコンピュータ表示画面（図１に示す表示装置４１参照。）での図３５の視認による手動処理で行なってもよい。

横波スペクトルの立上り振動数ｆ_Ｓ１の値または２ｆ_Ｓ１値と、所定値ｆ_ａおよび所定値Δｆ_０とを用いて、ｆ_０の初期値をｆ_１−ｆ_ａまたは２ｆ_Ｓ１−ｆ_ａとし、ｆ_０＝ｆ_０＋Δｆ_０による演算でｆ_０値が変化する都度、そのｆ_０値で極狭帯域スペクトルを切り出し、図３６に示すスペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を求める。

次に［数９］で成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を求め（第１の工程）、比較表示（第２の工程）したものを図３７に示す。
図３７を求めた具体的処理は、スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）の切出し用の任意関数Ｓ（ｆ）を次の［数１５］のように、

とし、［数２］でＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）^ｎＳ４・Ｆ_ｊ（ｆ）を求めＦＡ_ｊ（ｆ）を［数９］に適用し、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を計算し（第１の工程）、サイジング係数ｎ_Ｓ１，ｎ_Ｓ２，ｎ_Ｓ３，ｎ_Ｓ４をそれぞれｎ_Ｓ１＝１．４，ｎ_Ｓ２＝８，ｎ_Ｓ３＝１．０，ｎ_Ｓ４＝３００として比較表示している（第２の工程）。図３７によれば、計測点７，８，９，１０，１１にのみ成分波の起生が確認できる（第３の工程）。

ところで、図３７の分析処理をより一層詳しく説明すると、スペクトル抽出の中心周波数ｆ_０を横波１次共振振動数ｆ_Ｓ１＝１９．５ｋＨｚの近傍としてｆ_０＝２０．４ｋＨｚとして行なったものである。低周波であるが故に、図３８に示す現象でキズ幅の認識に誤差が生ずる可能性がある。

すなわち、図３８において、計測点ｊの両探触子３１，３２間を結ぶ線分はキズＺと交差しており、計測点ｊ＋１においてはこの線分とキズＺとは交差していないが、低周波超音波になればなる程、計測点ｊ＋１で、経路５９から経路６０の伝達波の振幅が大きくなり、計測点ｊ＋１をキズＺの端部であると誤認分析する。このような現象によるキズＺのサイジングに関する誤計測は上述のスペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）の抽出を相対的に高周波側へ移動することにより排除が可能となる。

図３９はスペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）の抽出に当って、その中心周波数ｆ_０を横波の２次共振振動数（２ｆ_Ｓ１＝４０ｋＨｚ）近傍、正確には４２ｋＨｚとして行なったものである。

サイジング係数は図３７の抽出と同一（ｎ_Ｓ１＝１．４，ｎ_Ｓ２＝８，ｎ_Ｓ３＝１．０，ｎ_Ｓ４＝３００）としている。
図３７と図３９の比較において、図３７では計測点７，８，９，１０，１１にキズＺがあるとされ、図３９では計測点８，９，１０，１１にキズＺがあるとの分析結果である。つまり、図３８を用いて説明した理由により計測点７の両探触子３１，３２間を結ぶ線分直下にはキズＺがなく、その近傍にキズＺの端部があることを示している。

ところで、図３７の成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の抽出は、被探知体３０としての鋳鉄板の厚さＷ＝７０ｍｍの場合の縦波１次共振振動数（ｆ_１＝３５．７ｋＨｚ）より、横波１次振動数ｆ_Ｓ１を鋳鉄の場合の横波と縦波との音速比γ_１＝０．５６を用いて、ｆ_Ｓ１＝０．５６×３５．７＝２０ｋＨｚとし、スペクトル抽出中心周波数ｆ_０をｆ_０＝ｆ_Ｓ１としたものである。これにより、計測点７の成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）は図３８で示した経路５９，６０の波であると判断してもよい。以上により、図３７と図３９の成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）と起生状況の比較で、計測点８，９，１０，１１にキズＺがあると判定する。

ところで、図３９の計測点８，９，１０，１１の成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の起生時刻は線形的に変化している。
上述の現象１の説明によれば、探知対象のキズＺはそのキズ背ε_２が各計測点８〜１１で変化していることになる。
この実施例３ではブラインド探査の結果をまとめたもので、この探査結果が実際のキズＺの状況と完全に一致したことにより、この分析方法の正当化を立証することができた。

さらに図３９の成分波抽出における重要なポイントについて説明する。
実施例３における鋳鉄板の厚さＷは７０ｍｍと公称されている。一般的に鋳鉄の縦波音速Ｖ_Ｐは５．０ｍｍ／μｓｅｃであり、横波と縦波との音波速度比は（音速比γ_１）は０．５６である。

図３９のキズＺ先端で生ずる横波の２次共振振動数は既述したように、
ｆ_Ｓ２＝２×｛１０^６／（２×７０÷０．５６Ｖ_Ｐ）｝＝４０ｋＨｚ
である。一方、図３９の成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を抽出した正確な振動数の中心位置つまり中心周波数ｆ_０は４２ｋＨｚである。この振動数４０ｋＨｚと４２ｋＨｚとの差は何に起因するのか。

上述の鋳鉄板の厚さＷは７０ｍｍ、縦波音速Ｖ_Ｐ＝５．０ｍｍ／μｓｅｃ、音速比γ_１＝０．５６は公称値である。真値は、この公称値と若干ずれていると判断すれば、振動数の変化量Δｆ＝４２−４０＝２ｋＨｚも理解できる。

ところで、この変化量Δｆの特定は以下の自動化処理で対処すると容易に実現可能となる。
サイジング係数ｎ_Ｓ４の説明で関数Ｓ（ｆ）を定義した。受信波スペクトルをＦ_ｊ（ｆ）とした時、中心周波数ｆ_０のスペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出する１つの方法として、振動数０．０および２ｆ_０で０．０となり、振動数ｆ_０で１．０となる正弦関数と、２ｆ_０以上の振動数で０．０となる関数の組合せ関数をＳ（ｆ）として求め、ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）^ｎＳ４・Ｆ_ｊ（ｆ）を計算することを示した。

ｎ_Ｓ４は１以上の整数であるが、この値を大きくすればする程、抽出される狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）^ｎＳ４・Ｆ_ｊ（ｆ）の帯域は狭くなる。図３９の成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の具体的な取得は、ｆ_０の初期値を３７ｋＨｚおよび所定値Δｆ_Ｈを０．１ｋＨｚとし、次の［数１６］で、

ｆ_０値を０．１ｋＨｚずつ増す毎に上記ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）^ｎＳ４・Ｆ_ｊ（ｆ）を計算し、この場合の成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を
次の［数１７］を用いて

のように計算（第１の工程）し、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の比較表示（第２の工程）を視認していく中で得たものである。

図３９を得た時のｆ_０値を探知目標波（キズＺの存在で生ずる横波）の振幅が大きく生ずる振動数として認識し、ｆ_ＤＲ値と定義する。但し、サイジング係数はそれぞれｎ_Ｓ１＝１．４，ｎ_Ｓ２＝８，ｎ_Ｓ３＝１．０，ｎ_Ｓ４＝３００としている。

ところで、ｆ_ＤＲ値（横波の振幅が大きく生ずる振動数）の的確な選定が如何に重要であるかを以下に説明する。
［数１６］の適用毎に得る［数９］の成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の一部を図４０に示す。図４０から明らかなように同図では散乱波の起生を確認できるのみで、キズＺの存在が不明となる。キズＺの存在を特定した図３９（第３の工程）の成分波比較図（ｆ_０＝４２ｋＨｚ）より、中心周波数ｆ_０値をさらに大きくすると、図３９の成分比較図は図４０と同様な散乱波の起生に変化していくことになる。このため、上述のｆ_ＤＲ値を的確に選定することが重要となる。

なお、図３９は時刻ｔ_ｇ＝９１４μｓｅｃの位置で、また図４０は時刻ｔ_ｇ＝７１３μｓｅｃの位置で図示のようなＴＧＣ（タイムゲートコントロール）関数を成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）に乗じて示したものである。この処理は、時刻の早い位置で生ずる起生波を見かけ上、除去するために行なうものである。

キズＺの有無が確認できた図３９の分析結果よりＴＧＣ処理を取り除いた成分波比較図を図４１に比較例として示す。図３９と図４１との対比からも明らかなように、ＴＧＣ処理を行った図３９の方がキズＺの有無を明確に確認することができる。

このように発信探触子３１から被探知体３０に広帯域超音波を入力し、受信探触子３２で広帯域超音波を受信する。そして、この広帯域受信波Ｇ_ｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦ_ｊ（ｆ）をフーリエ変換で求め、このスペクトルＦ_ｊ（ｆ）からｎ_Ｂ・ｆ_１振動数（ｎ_Ｂ＝２、ｎ_Ｂ・ｆ_１＝４０ｋＨｚの近傍としての４２ｋＨｚ参照）の特定周波領域の狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出し、これに対応する成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求めて、比較表示および判断を行なうものであるから、散乱減衰が大きい被探知体内部のキズＺの探査ができ、また、探査を高精度化するためにサイジング係数ｎ_Ｓ１，ｎ_Ｓ２，ｎ_Ｓ３を設定し、このサイジング係数の値を適正に設定することにより、探知目標波以外の波を除去低減して、測定者の能力によるサイジング結果の差異を排除し、探査の高精度化を図ることができる。さらに、被探知体３０に対して広帯域超音波を入力するので、この広帯域の中には被探知体３０内部において減衰が極めて小さい低周波が存在するので、路程の長大な位置にあるキズＺの探査も可能となる。

次に、図４２〜図４５を参照してキズＺの先端で発生する縦波を抽出する探査方法としての実施例４について説明する。
図３０で既に示した超音波伝達模式図において、キズＺの先端で発生する波は横波５８のみに限定されず、当然、縦波の場合もある。この実施例４ではこの縦波を抽出するものである。

図４２は被探知体３０としての鋳鉄材に関する重複反射を模式的に示したものであり、実線と点線とで２つの伝達経路を示している。但し、厚さＷ＝７０ｍｍ、距離ａ＝１００ｍｍとしている。そして、指向角θ_Ａ，θ_Ｂを若干変化させ、実線の指向角をθ_Ａで、点線の指向角をθ_Ｂ（但し、θ_Ａ＜θ_Ｂ）で示している。

実線で示す伝達経路では、４回目の重複反射波が受信探触子３２で受信され、点線で示す伝達経路では、４回目の重複反射波が受信探触子３２で受信されない様子を図示している。

一方、図４３は上記２つの経路波の受信探触子３２で受信されない点線の経路波が鋳鉄内のキズＺで遮断される場合を示している。この場合、遮断位置で散乱現象が生じ、図４３に示すような扇状の散乱波が生じて、その一部が受信探触子３２で受信されることになる。この散乱波には縦波６１と横波６２との双方があり、この実施例４では縦波６１を用いた分析となる。

図４２の縦波伝達模式図では、実線経路波のみが受信されており、点線経路波は受信されていない。
一方、図４３では、受信探触子３２で受信される伝達波は、実線経路波と、キズＺで生ずる散乱波（縦波６１参照。）となり、これにより、両探触子３１，３２間を結ぶ線分上の直下の鋳鉄内にキズＺがあるか否かで、受信探触子３２で得る受信波の形および振幅が異なってくる。

この現象を利用したキズ探知の事例を受信波Ｇ _ｊ （ｔ）を用いて説明する。
実施例４で用いる被探知体３０の鋳鉄配管の厚さＷは実施例３と同様に７０ｍｍであるから、上記縦波重複反射波の振動数は、［数４］のｆ_１＝１０^６／（２Ｗ÷Ｖ_Ｐ）に鋳鉄縦波音速Ｖ_Ｐ＝５．０ｍｍ／μｓｅｃを代入して、
ｆ_１＝１０^６／（２×７０÷５．０）＝３５．７ｋＨｚ
となる。

実施例３の図３９、図４０の成分波比較図を得た分析処理と同様にして、［数１６］のスペクトル抽出の中心周波数ｆ_０値の初期値をｆ_０＝３５ｋＨｚ（共振振動数理論値３５．７ｋＨｚより若干小さい値）とし、振動数の増分つまり所定値Δｆ_Ｈを０．５ｋＨｚとして［数１６］で
ｆ_０＝ｆ_０＋Δｆ_Ｈを計算する都度、［数２］の
ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）^ｎＳ４・Ｆ_ｊ（ｆ）
で狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を計算し、この計算の後に、［数９］の

で成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を計算（第１の工程）し、得られた成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を視認していく経緯の中で得た成分波比較図を図４４、図４５に示す。これら各図４４、図４５の成分波を得たサイジング係数の値は、ｎ_Ｓ１＝１．０，ｎ_Ｓ２＝８，ｎ_Ｓ３＝１．０，ｎ_Ｓ４＝５００とした（第２の工程）。

図４４はｆ_０＝３５ｋＨｚに対してΔｆ_Ｈ＝０．５×３＝１．５ｋＨｚを加算したｆ_０＝３６．５ｋＨｚの成分波比較図であり、図４５（比較例）はｆ_０＝３５ｋＨｚに対してΔｆ_Ｈ＝０．５×７＝３．５ｋＨｚを加算したｆ_０＝３８．５ｋＨｚの成分波比較図である。

また図示しないがｆ_０＝３５ｋＨｚのものも成分波比較を行なった。ｆ_０＝３５ｋＨｚのもの（図示せず、但し、図４５で示す比較例とほぼ同様の波の起生となる。）ではキズＺの確認ができなかった。

ｆ_０の値が３５．７ｋＨｚを若干超えていくと図４４（この場合ｆ_０＝３６．５ｋＨｚ）に示すように、計測点７，８，９，１０，１１に大きな成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の起生が確認でき、キズＺがあることが判断できた（第３の工程）。

ｆ_０値をさらに大きく（共振振動数３５．７ｋＨｚから離れていく。）すると、図４５に示すように成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の起生の状況が乱れてくる。

このように発信探触子３１から被探知体３０に広帯域超音波を入力し、受信探触子３２で広帯域超音波を受信する。そして、この広帯域受信波Ｇ_ｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦ_ｊ（ｆ）をフーリエ変換で求め、このスペクトルＦ_ｊ（ｆ）からｎ_Ｂ・ｆ_１振動数（ｎ_Ｂ＝１，ｎ_Ｂ・ｆ_１＝３５．７ｋＨｚの近傍としての３６．５ｋＨｚ、詳しくはスペクトル抽出の中心周波数ｆ_０＝ｆ_０＋Δｆ_Ｈ参照。）の特定周波領域の狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出し、これに対応する成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求めて、比較表示および判断を行なうものであるから、散乱減衰が大きい被探知体内部のキズＺの探査ができ、また、探査を高精度化するためにサイジング係数ｎ_Ｓ１，ｎ_Ｓ２，ｎ_Ｓ３を設定し、このサイジング係数の値を適正に設定することにより、探知目標波以外の波を除去低減して、測定者の能力によるサイジング結果の差異を排除し、探査の高精度化を図ることができる。さらに、被探知体３０に対して広帯域超音波を入力するので、この広帯域の中には被探知体３０内部において減衰が極めて小さい低周波が存在するので、路程の長大な位置にあるキズＺの探査も可能となる。

ところで、実施例１の図１４、図１５で示した成分波ＧＡ_ｊ（ｔ），ＧＢ_ｊ（ｔ）も、この実施例４の図４４に示す成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）もステンレスまたは鋳鉄材厚に関する縦波共振スペクトルを抽出したものであるが、図１４，図１５ではキズＺがない計測点で成分波が起生しており、図４４ではキズＺがある計測点で成分波が起生している。つまり、成分波起生の有無が逆転している。この逆転現象は実施例１と実施例４の次のような相違により生じたものであると推考する。

１）実施例１では、縦波共振振動数ｆ_１の１２次項（１２×１１８．４＝１４２０ｋＨｚ）で成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を抽出したが、実施例４では縦波共振振動数ｆ_１の１次項（３５．７ｋＨｚ）付近の３６．５ｋＨｚで成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を抽出している。この１４２０ｋＨｚと３６．５ｋＨｚでは超音波の散乱状況および散乱減衰の程度が大きく異なる。特に、キズＺで発生する縦波超音波では超音波の散乱状況、散乱減衰の程度の相違が倍化するものと予想される。

２）実施例１では線状のキズＺ、実施例４では面状のキズＺであり、板の厚さＷに関する縦波共振波の遮断状況が異なる。

上記１）、２）の理由により成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）起生の逆転現象が生じたものであると推考される。

なお、実施例１、実施例２においても［数１６］でｆ_０＝ｆ_０＋Δｆ_Ｈを計算する都度、［数２］で狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を計算し、さらに［数９］で成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を計算するように構成してもよい。

また、上述の狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出する他の実施例としては、振動数０で０．０、振動数ｆ_０で１．０とする増加関数と、振動数ｆ_０で１．０、振動数２ｆ_０で０．０とする減少関数と、振動数２ｆ_０以上の振動数で０．０とする関数との組合せ関数Ｓ（ｆ）を求め、この関数Ｓ（ｆ）とサイジング係数ｎ_Ｓ４（このｎ_Ｓ４は予めその値がセットにされているものでもよく、または、キーボード４２入力などの外部から入力されるものでもよい）と所定値Δｆ_０を用いて上記縦カーソルｆ_１またはｆ_Ｓ１をｆ~_１と表現した時、
振動数ｆ_０の初期値をｆ_０＝ｎ_Ｂ・ｆ~_１−Δｆ_０
振動数ｆ_０の終了値をｆ_０＝ｎ_Ｂ・ｆ~_１＋Δｆ_０
とし、振動数変動量をΔｆ_Ｈとして、
ｆ_０＝ｆ_０＋Δｆ_Ｈ
を計算する都度、狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を
ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）^ｎＳ４×Ｆ_ｊ（ｆ）
の演算で求め、このＦＡ_ｊ（ｆ）を求める都度、上記第１〜第３の各工程を繰返し行ない、上記ｆ_０＝ｆ_０＋Δｆ_Ｈの演算、ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）^ｎＳ４×Ｆ_ｊ（ｆ）
の演算および第１〜第３の各工程の処理を外部からの指示または自動処理で停止するように構成してもよい。

さらに、上述の狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出するさらに他の実施例としては、所定値Δｆ_ａ（このΔｆ_ａは予めその値がセットされているものでもよく、またはキーボード４２入力などの外部から入力されるものでもよい。）を用い、縦カーソルｆ_１またはｆ_Ｓ１をｆ~_１と表現した時、
０≦ｆ＜ｆ_０−Δｆ_ａの振動数で０．０
ｆ_０−Δｆ_ａ≦ｆ＜ｆ_０＋Δｆ_ａの振動数で１．０
ｆ＞ｆ_０＋Δｆ_ａで０．０
なる関数Ｓ（ｆ）と所定値Δｆ_０を用いて、振動数ｆ_０の初期値を
ｆ_０＝ｎ_Ｂ・ｆ~_１−Δｆ_０
振動数ｆ_０の終了値を
ｆ_０＝ｎ_Ｂ・ｆ~_１＋Δｆ_０
とし、振動数変動量をΔｆ_Ｈとして
ｆ_０＝ｆ_０＋Δｆ_Ｈ
を算定する都度、狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を
ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆ_ｊ（ｆ）
の演算またはバンドパス処理で求め、このＦＡ_ｊ（ｆ）を求める都度、上記第１〜第３の各工程を繰返し行ない、ｆ_０＝ｆ_０＋Δｆ_Ｈの演算、ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆ_ｊ（ｆ）の演算および第１〜第３の各工程の処理を外部からの指示または自動処理で停止するように構成してもよい。

さらに他の実施例としては、時刻０で０．０、時刻ｔ_ｇで１．０、時刻２ｔ_ｇで０．０となるｓｉｎ関数と、２ｔ_ｇ以上の時刻で０．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）、または、所定値Δｔを用いて、時刻０〜ｔ_ｇ−Δｔで０．０となる関数と時刻ｔ_ｇ−Δｔで０．０、時刻ｔ_ｇで１．０、時刻ｔ_ｇ＋Δｔで０．０となるｓｉｎ関数と、ｔ_ｇ＋Δｔ以上の時刻で０．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）、または、時刻０で０．０、時刻ｔ_ｇで１．０となる増加関数と時刻ｔ_ｇ以上の時刻で１．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）の何れかをキーボード４２入力などの外部からの指示により選定し、所定値Δｔ_ｇ、所定係数ｎ５を用いて、時刻ｔ_ｇの初期値を０．０とし、
ｔ_ｇ＝ｔ_ｇ＋Δｔ_ｇ
を計算する都度、成分波ＧＢ_ｊ（ｔ）を
ＧＢ_ｊ（ｔ）＝ＦｉＬＴ^ｎ５（ｔ）・ＧＡ_ｊ（ｔ）
にて計算してＧＢ_ｊ（ｔ）を求め、該ＧＢ_ｊ（ｔ）を求める都度、第２および第３の工程のＧＡ_ｊ（ｔ）をＧＢ_ｊ（ｔ）で置き換え、
上記ｔ_ｇ＝ｔ_ｇ＋Δｔ_ｇの演算、ＧＢ_ｊ（ｔ）＝ＦｉＬＴ^ｎ５（ｔ）・ＧＡ_ｊ（ｔ）の演算および第２、第３の各工程の処理を外部からの指示または自動処理で停止するように構成してもよい。

この発明の構成と、上述の実施例との対応において、
この発明の逆変換部は、実施例のＣＰＵ４０に対応し、
比較表示部および判断部は、表示装置４１に対応するも、
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。

この発明は、ステンレス、インコネル、鋳鉄などの金属性配管や建築、土木等の鋼構物といった被探知体の内部キズの探傷に利用することができる。

本発明の超音波探査方法に用いる超音波探査装置のブロック図 発信探触子のブロック図 ステップ型電圧発生器のブロック図 受信探触子のブロック図 挟帯域スペクトルの切り出しを示す説明図 被探知体の一例を示す説明図 多点計測の一例を示す説明図 多点計測の比較例を示す説明図 スペクトルＦ_ｊ（ｆ）の比較図 図９を模式化して示すスペクトル比較図 狭帯域スペクトルおよび成分波の比較図 狭帯域スペクトルの比較図 狭帯域スペクトルの切り出しを示す説明図 成分波比較図 時刻歴フィルタを用いた際の成分波比較図 時刻歴フィルタの説明図 キズの有無による成分波の差異を示す説明図 探触子移動の他の実施例を示す説明図 スペクトルＦ_ｊ（ｆ）の比較図 狭帯域スペクトルおよび成分波の比較図 超音波伝達模式図 狭帯域スペクトルおよび成分波の比較図 狭帯域スペクトル比較図 切り出された狭帯域スペクトルの説明図 成分波比較図 キズの有無による成分波の差異を示す説明図 被探知体の他の例を示す斜視図 計測範囲を示す説明図 超音波伝達を示す模式図 縦波、横波の起生特性を示す説明図 キズによる縦波超音波の遮断状況を示す説明図 キズ背の変化に伴う横波の起生変化を示す説明図 散乱現象の存在で分析不能となる状態を示す成分波比較図 狭帯域スペクトルと成分波の比較図 図３４の狭帯域スペクトルを模式化して示す比較図 切り出された狭帯域スペクトルの説明図 成分波比較図 低周波条件下における超音波伝達を示す模式図 成分波比較図 適切でないｆ_０値による成分波比較図 ＴＧＣ処理を行なわない場合の成分波比較図 縦波伝達模式図 キズによる縦波散乱波と横波散乱波との起生状態を示す模式図 成分波比較図 適切でないｆ_０値による成分波比較図 狭帯域超音波と広帯域超音波の相違を示す説明図

符号の説明

３０ 被探知体
３１ 発信探触子
３２ 受信探触子
４０ ＣＰＵ（逆変換部）
４１ 表示装置（比較表示部、判断部）
４７ 振動子
Ｚ キズ

Claims (18)

1. 発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、
   発信探触子から広帯域超音波を連続して発信させ、被探知体からの広帯域超音波を受信探触子にて受信する共振現象を利用した超音波探査方法であって、
   発信探触子と受信探触子とを離間させて被探知体表面に配置する計測で、上記各探触子の配置位置を移動させる毎に、受信波Ｇ_ｊ（ｔ）を得る受信ステップと、
   受信波Ｇ_ｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦ_ｊ（ｆ）をフーリエ変換で求める演算ステップと、
   受信波Ｇ_ｊ（ｔ）とスペクトルＦ_ｊ（ｆ）を測点ｊに関して比較表示する表示ステップと、
   スペクトルＦ_ｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆ_１，２ｆ_１，３ｆ_１，…，ｎ_Ａｆ_１を発生させ、
   縦カーソルｆ_１の位置を変動させ、全てのカーソルをそれぞれ大きなスペクトル値のスペクトルの立上りと合致させるステップと、
   縦カーソルｆ_１の値と被探知体の音速Ｖ_Ｐより被探知体の厚さＷを演算／表示するステップとを備え、
   １以上の整数ｎ_Ｂを用いてスペクトルＦ_ｊ（ｆ）よりｎ_Ｂ・ｆ_１振動数の狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出し、該狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）に対応する成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求める第１の工程と、
   探査の高精度化を図るための係数としての下記で定義されるサイジング係数ｎ_Ｓ１，ｎ_Ｓ２，ｎ_Ｓ３を用いて、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を比較表示する第２の工程と、
   成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の比較画面で波の起生有無の測点に基づいて発信探触子と受信探触子との中心を結ぶ線分直下の被探知体内部の何れにキズがあるかを判断する第３の工程とを備えた
   共振現象を利用した超音波探査方法。
   ｎ _Ｓ１ は、成分波ＧＡ _ｊ （ｔ）のそれぞれでの最大振幅をＡ _ｊ とし、Ａ _ｊ の中での最大値をＡ _ｍａｘ としたとき、Ａ _ｊ ≧（１／ｎ _Ｓ１ ）Ａ _ｍａｘ となるＡ _ｊ をＡ _ｍａｘ の値に置き換えて、下記数式で計算されるＧ~Ａ _ｊ （ｔ）波をＧＡ _ｊ （ｔ）波に変更して成分波ＧＡ _ｊ （ｔ）を導くための、１．０以上の実数。
   

   

   ｎ _Ｓ２ は、成分波ＧＡ _ｊ （ｔ）の比較表示において、波の振幅の相違を明確化するため、ＧＡ _ｊ ^ｎＳ２ （ｔ）として、成分波の表示を行なうための、１以上の整数。
   ｎ _Ｓ３ は、成分波ＧＡ _ｊ ^ｎＳ２ （ｔ）の比較表示において、ｎ _Ｓ３ ＧＡ _ｊ ^ｎＳ２ （ｔ）として、成分波の表示を行なうための、１．０以上の実数。
   （なお、Ｇ~は数式においてＧの上に“〜”を付された符号を表す。以下同じ。）
2. 発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、
   発信探触子から広帯域超音波を連続して発信させ、被探知体からの広帯域超音波を受信探触子にて受信する共振現象を利用した超音波探査方法であって、
   発信探触子と受信探触子とを離間させて被探知体表面に配置する計測で、上記各探触子の配置位置を移動させる毎に受信波Ｇ_ｊ（ｔ）を得る受信ステップと、
   受信波Ｇ_ｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦ_ｊ（ｆ）をフーリエ変換で求める演算ステップと、
   受信波Ｇ_ｊ（ｔ）とスペクトルＦ_ｊ（ｆ）を測点ｊに関して比較表示する表示ステップと、
   スペクトルＦ_ｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆ_１，２ｆ_１，３ｆ_１，…，ｎ_Ａｆ_１を発生させ、縦カーソルｆ_１の位置を変動させ、全てのカーソルをそれぞれ大きなスペクトル値のスペクトルの立上りと合致させるステップと、
   縦カーソルｆ_１の値と被探知体の音速Ｖ_Ｐより被探知体の厚さＷを演算／表示するステップとを備え、
   被探知体の横波と縦波の音速比γ_１を用いてｆ_Ｓ１＝γ_１・ｆ_１の演算で縦カーソルｆ_Ｓ１を求め、スペクトルＦ_ｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆ_Ｓ１，２ｆ_Ｓ１，３ｆ_Ｓ１，…，ｎ_Ａｆ_Ｓ１を発生させ、縦カーソルｆ_Ｓ１の位置を微小量変動させて、縦カーソルｆ_Ｓ１の整数倍の他のカーソルをそれぞれ比較的スペクトル値の小さいスペクトルの立上りと合致させるステップとを備え、
   １以上の整数ｎ_Ｂを用いてスペクトルＦ_ｊ（ｆ）よりｎ_Ｂ・ｆ_Ｓ１振動数の狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出し、狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）に対応する成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求める第１の工程と、
   探査の高精度化を図るための係数としての下記で定義されるサイジング係数ｎ_Ｓ１，ｎ_Ｓ２，ｎ_Ｓ３を用いて成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を比較表示する第２の工程と、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の比較画面で波の起生が確認できる測点において、発信探触子と受信探触子との中心を結ぶ線分直下の被探知体内部の何れにキズがあるかを判断する第３の工程とを備えた
   共振現象を利用した超音波探査方法。
   ｎ _Ｓ１ は、成分波ＧＡ _ｊ （ｔ）のそれぞれでの最大振幅をＡ _ｊ とし、Ａ _ｊ の中での最大値をＡ _ｍａｘ としたとき、Ａ _ｊ ≧（１／ｎ _Ｓ１ ）Ａ _ｍａｘ となるＡ _ｊ をＡ _ｍａｘ の値に置き換えて、下記数式で計算されるＧ~Ａ _ｊ （ｔ）波をＧＡ _ｊ （ｔ）波に変更して成分波ＧＡ _ｊ （ｔ）を導くための、１．０以上の実数。
   

   

   ｎ _Ｓ２ は、成分波ＧＡ _ｊ （ｔ）の比較表示において、波の振幅の相違を明確化するため、ＧＡ _ｊ ^ｎＳ２ （ｔ）として、成分波の表示を行なうための、１以上の整数。
   ｎ _Ｓ３ は、成分波ＧＡ _ｊ ^ｎＳ２ （ｔ）の比較表示において、ｎ _Ｓ３ ＧＡ _ｊ ^ｎＳ２ （ｔ）として、成分波の表示を行なうための、１．０以上の実数。
3. 上記発信探触子と受信探触子との配置位置を移動させる方法は、両探触子の中心を結ぶ線分の直角方向へ所定量毎平行移動させるか、または、何れか一方の探触子の配置位置を固定し、この固定位置を中心として他方の探触子を所定量円弧方向に移動させる
   請求項１または２記載の共振現象を利用した超音波探査方法。
4. 上記スペクトルＦ_ｊ（ｆ）と、所定値ｆ_ＨＬで定義される関数ｓｉｎ｛（π／２）（ｆ／ｆ_ＨＬ）｝とを用いて、
   

   

   を計算し、フーリエ変換で
   

   

   を計算し、
   上記Ｆ_ｊ（ｆ）をＦ~_ｊ（ｆ）と置き換え、上記Ｇ_ｊ（ｔ）をＧ~_ｊ（ｔ）と置き換える
   請求項１または２記載の共振現象を利用した超音波探査方法（なお、Ｆ~_ｊ及びＧ~_ｊは数式においてＦ_ｊ及びＧ_ｊの上に“〜”を付された符号を表す。またはｉは虚数である。以下同じ。）。
5. 上記狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出する方法は、振動数０で０．０、振動数ｆ_０で１．０とする増加関数と、振動数ｆ_０で１．０、振動数２ｆ_０で０．０とする減少関数と、振動数２ｆ_０以上の振動数で０．０とする関数との組合せ関数Ｓ（ｆ）を求め、
   該関数Ｓ（ｆ）とサイジング係数ｎ_Ｓ４とを用いて、振動数ｆ_０をｎ_Ｂ×ｆ_１の値またはｎ_Ｂ×ｆ_Ｓ１の値とし、
   ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）^ｎＳ４×Ｆ_ｊ（ｆ）
   の演算で求める
   請求項１または２記載の共振現象を利用した超音波探査方法。
6. 上記狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出する方法は、予め値が設定された又は外部から入力される所定値Δｆ_ａを用いて縦カーソルｆ_１またはｆ_Ｓ１をｆ~_１と表現した時（なお、ｆ~_１は数式においてｆ_１の上に“〜”を付された符号を表す。以下同じ。）、
   ０≦ｆ＜ｆ~_１−Δｆ_ａで０．０
   ｆ~_１−Δｆ_ａ≦ｆ≦ｆ~_１＋Δｆ_ａで１．０
   ｆ＞ｆ~_１＋Δｆ_ａで０．０
   なる関数Ｓ（ｆ）とスペクトルＦ_ｊ（ｆ）を用いて
   ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆ_ｊ（ｆ）
   の演算またはバンドパス処理で求める
   請求項１または２記載の共振現象を利用した超音波探査方法。
7. 上記狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出する方法は、振動数０で０．０、振動数ｆ_０で１．０とする増加関数と、振動数ｆ_０で１．０、振動数２ｆ_０で０．０とする減少関数と、振動数２ｆ_０以上の振動数で０．０とする関数との組合せ関数Ｓ（ｆ）を求め、この関数Ｓ（ｆ）とサイジング係数ｎ_Ｓ４と所定値Δｆ_０を用いて上記縦カーソルｆ_１またはｆ_Ｓ１をｆ~_１と表現した時、
   振動数ｆ_０の初期値をｆ_０＝ｎ_Ｂ・ｆ~_１−Δｆ_０
   振動数ｆ_０の終了値をｆ_０＝ｎ_Ｂ・ｆ~_１＋Δｆ_０
   とし、振動数変動量をΔｆ_Ｈとして、
   ｆ_０＝ｆ_０＋Δｆ_Ｈ
   を計算する都度、狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を
   ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）^ｎＳ４×Ｆ_ｊ（ｆ）
   の演算で求め、このＦＡ_ｊ（ｆ）を求める都度、上記第１〜第３の各工程を繰返し行ない、上記ｆ_０＝ｆ_０＋Δｆ_Ｈの演算、ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）^ｎＳ４×Ｆ_ｊ（ｆ）
   の演算および第１〜第３の各工程の処理を外部からの指示または自動処理で停止する
   請求項１または２記載の共振現象を利用した超音波探査方法。
8. 上記狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出する方法は、所定値Δｆ_ａを用い、縦カーソルｆ_１またはｆ_Ｓ１をｆ~_１と表現した時、
   ０≦ｆ＜ｆ_０−Δｆ_ａの振動数で０．０
   ｆ_０−Δｆ_ａ≦ｆ≦ｆ_０＋Δｆ_ａの振動数で１．０
   ｆ＞ｆ_０＋Δｆ_ａで０．０
   なる関数Ｓ（ｆ）と所定値Δｆ_０を用いて、振動数ｆ_０の初期値を
   ｆ_０＝ｎ_Ｂ・ｆ~_１−Δｆ_０
   振動数ｆ_０の終了値を
   ｆ_０＝ｎ_Ｂ・ｆ~_１＋Δｆ_０
   とし、振動数変動量をΔｆ_Ｈとして
   ｆ_０＝ｆ_０＋Δｆ_Ｈ
   を算定する都度、狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を
   ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆ_ｊ（ｆ）
   の演算またはバンドパス処理で求め、このＦＡ_ｊ（ｆ）を求める都度、上記第１〜第３の各工程を繰返し行ない、ｆ_０＝ｆ_０＋Δｆ_Ｈの演算、ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆ_ｊ（ｆ）の演算および第１〜第３の各工程の処理を外部からの指示または自動処理で停止する
   請求項１または２記載の共振現象を利用した超音波探査方法。
9. 時刻０で０．０、時刻ｔ_ｇで１．０、時刻２ｔ_ｇで０．０となるｓｉｎ関数と、ｔ_ｇ以上の時刻で０．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）、
   または、所定値Δｔを用いて、時刻０〜ｔ_ｇ−Δｔで０．０となる関数と時刻ｔ_ｇ−Δｔで０．０、時刻ｔ_ｇで１．０、時刻ｔ_ｇ＋Δｔで０．０となるｓｉｎ関数と、ｔ_ｇ＋Δｔ以上の時刻で０．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）、
   または、時刻０で０．０、時刻ｔ_ｇで１．０となる増加関数と時刻ｔ_ｇ以上の時刻で１．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）の何れかを選定し、所定値Δｔ_ｇ、所定係数ｎ５を用いて、時刻ｔ_ｇの初期値を０．０とし、
   ｔ_ｇ＝ｔ_ｇ＋Δｔ_ｇ
   を計算する都度、成分波ＧＢ_ｊ（ｔ）を
   ＧＢ_ｊ（ｔ）＝ＦｉＬＴ^ｎ５（ｔ）・ＧＡ_ｊ（ｔ）
   にて計算してＧＢ_ｊ（ｔ）を求め、該ＧＢ_ｊ（ｔ）を求める都度、第２および第３の工程のＧＡ_ｊ（ｔ）をＧＢ_ｊ（ｔ）で置き換え、
   上記ｔ_ｇ＝ｔ_ｇ＋Δｔ_ｇの演算、ＧＢ_ｊ（ｔ）＝ＦｉＬＴ^ｎ５（ｔ）・ＧＡ_ｊ（ｔ）の演算および第２、第３の各工程の処理を外部からの指示または自動処理で停止する
   請求項１または２記載の共振現象を利用した超音波探査方法。
10. 発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、
    発信探触子から広帯域超音波を連続して発信させ、被探知体からの広帯域超音波を受信探触子にて受信する共振現象を利用した超音波探査装置であって、
    発信探触子と受信探触子とを離間させて被探知体表面に配置する計測で、上記各探触子の配置位置を移動させる毎に、受信波Ｇ_ｊ（ｔ）を得る受信機能と、
    受信波Ｇ_ｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦ_ｊ（ｆ）をフーリエ変換で求める演算機能と、
    受信波Ｇ_ｊ（ｔ）とスペクトルＦ_ｊ（ｆ）を測点ｊに関して比較表示する表示機能と、
    スペクトルＦ_ｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆ_１，２ｆ_１，３ｆ_１，…，ｎ_Ａｆ_１を発生させ、
    縦カーソルｆ_１の位置を変動させ、全てのカーソルをそれぞれ大きなスペクトル値のスペクトルの立上りと合致させる機能と、
    縦カーソルｆ_１の値と被探知体の音速Ｖ_Ｐより被探知体の厚さＷを演算／表示する機能とを備え、
    １以上の整数ｎ_Ｂを用いてスペクトルＦ_ｊ（ｆ）よりｎ_Ｂ・ｆ_１振動数の狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出し、該狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）に対応する成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求める逆変換部と、
    探査の高精度化を図るため係数としての下記で定義されるサイジング係数ｎ_Ｓ１，ｎ_Ｓ２，ｎ_Ｓ３を用いて、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を比較表示する比較表示部と、
    成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の比較画面で波の起生有無の測点に基づいて発信探触子と受信探触子との中心を結ぶ線分直下の被探知体内部の何れにキズがあるかを判断する判断部とを備えた
    共振現象を利用した超音波探査装置。
    ｎ _Ｓ１ は、成分波ＧＡ _ｊ （ｔ）のそれぞれでの最大振幅をＡ _ｊ とし、Ａ _ｊ の中での最大値をＡ _ｍａｘ としたとき、Ａ _ｊ ≧（１／ｎ _Ｓ１ ）Ａ _ｍａｘ となるＡ _ｊ をＡ _ｍａｘ の値に置き換えて、下記数式で計算されるＧ~Ａ _ｊ （ｔ）波をＧＡ _ｊ （ｔ）波に変更して成分波ＧＡ _ｊ （ｔ）を導くための、１．０以上の実数。
    

    

    ｎ _Ｓ２ は、成分波ＧＡ _ｊ （ｔ）の比較表示において、波の振幅の相違を明確化するため、ＧＡ _ｊ ^ｎＳ２ （ｔ）として、成分波の表示を行なうための、１以上の整数。
    ｎ _Ｓ３ は、成分波ＧＡ _ｊ ^ｎＳ２ （ｔ）の比較表示において、ｎ _Ｓ３ ＧＡ _ｊ ^ｎＳ２ （ｔ）として、成分波の表示を行なうための、１．０以上の実数。
11. 発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、
    発信探触子から広帯域超音波を連続して発信させ、被探知体からの広帯域超音波を受信探触子にて受信する共振現象を利用した超音波探査装置であって、
    発信探触子と受信探触子とを離間させて被探知体表面に配置する計測で、上記各探触子の配置位置を移動させる毎に受信波Ｇ_ｊ（ｔ）を得る受信機能と、
    受信波Ｇ_ｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦ_ｊ（ｆ）をフーリエ変換で求める演算機能と、
    受信波Ｇ_ｊ（ｔ）とスペクトルＦ_ｊ（ｆ）を測点ｊに関して比較表示する表示機能と、
    スペクトルＦ_ｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆ_１，２ｆ_１，３ｆ_１，…，ｎ_Ａｆ_１を発生させ、縦カーソルｆ_１の位置を変動させ、全てのカーソルをそれぞれ大きなスペクトル値のスペクトルの立上りと合致させる機能と、
    縦カーソルｆ_１の値と被探知体の音速Ｖ_Ｐより被探知体の厚さＷを演算／表示する機能とを備え、
    被探知体の横波と縦波の音速比γ_１を用いてｆ_Ｓ１＝γ_１・ｆ_１の演算で縦カーソルｆ_Ｓ１を求め、スペクトルＦ_ｊ（ｆ）の比較表示画面に縦カーソルｆ_Ｓ１，２ｆ_Ｓ１，３ｆ_Ｓ１，…，ｎ_Ａｆ_Ｓ１を発生させ、縦カーソルｆ_Ｓ１の位置を微小量変動させて、縦カーソルｆ_Ｓ１の整数倍の他のカーソルをそれぞれ比較的スペクトル値の小さいスペクトルの立上りと合致させる機能とを備え、
    １以上の整数ｎ_Ｂを用いてスペクトルＦ_ｊ（ｆ）よりｎ_Ｂ・ｆ_Ｓ１振動数の狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を抽出し、狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）に対応する成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエの逆変換で求める逆変換部と、
    探査の高精度化を図るため係数としての下記で定義されるサイジング係数ｎ_Ｓ１，ｎ_Ｓ２，ｎ_Ｓ３を用いて成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を比較表示する比較表示部と、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の比較画面で波の起生が確認できる測点において、発信探触子と受信探触子との中心を結ぶ線分直下の被探知体内部の何れにキズがあるかを判断する判断部とを備えた
    共振現象を利用した超音波探査装置。
    ｎ _Ｓ１ は、成分波ＧＡ _ｊ （ｔ）のそれぞれでの最大振幅をＡ _ｊ とし、Ａ _ｊ の中での最大値をＡ _ｍａｘ としたとき、Ａ _ｊ ≧（１／ｎ _Ｓ１ ）Ａ _ｍａｘ となるＡ _ｊ をＡ _ｍａｘ の値に置き換えて、下記数式で計算されるＧ~Ａ _ｊ （ｔ）波をＧＡ _ｊ （ｔ）波に変更して成分波ＧＡ _ｊ （ｔ）を導くための、１．０以上の実数。
    

    

    ｎ _Ｓ２ は、成分波ＧＡ _ｊ （ｔ）の比較表示において、波の振幅の相違を明確化するため、ＧＡ _ｊ ^ｎＳ２ （ｔ）として、成分波の表示を行なうための、１以上の整数。
    ｎ _Ｓ３ は、成分波ＧＡ _ｊ ^ｎＳ２ （ｔ）の比較表示において、ｎ _Ｓ３ ＧＡ _ｊ ^ｎＳ２ （ｔ）として、成分波の表示を行なうための、１．０以上の実数。
12. 上記発信探触子と受信探触子との配置位置の移動は、両探触子の中心を結ぶ線分の直角方向へ所定量毎平行移動させるか、または、何れか一方の探触子の配置位置を固定し、この固定位置を中心として他方の探触子を所定量円弧方向に移動させる
    請求項１０または１１記載の共振現象を利用した超音波探査方法。
13. 上記スペクトルＦ_ｊ（ｆ）と、所定値ｆ_ＨＬで定義される関数ｓｉｎ｛（π／２）（ｆ／ｆ_ＨＬ）｝とを用いて、
    

    

    を計算し、フーリエ変換で
    

    

    を計算し、
    上記Ｆ_ｊ（ｆ）をＦ~_ｊ（ｆ）と置き換え、上記Ｇ_ｊ（ｔ）をＧ~_ｊ（ｔ）と置き換える
    請求項１０または１１記載の共振現象を利用した超音波探査装置（なお、Ｆ~_ｊ及びＧ~_ｊは数式においてＦ_ｊ及びＧ_ｊの上に“〜”を付された符号を表す。以下同じ。）。
14. 上記狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）の抽出は、振動数０で０．０、振動数ｆ_０で１．０とする増加関数と、振動数ｆ_０で１．０、振動数２ｆ_０で０．０とする減少関数と、振動数２ｆ_０以上の振動数で０．０とする関数との組合せ関数Ｓ（ｆ）を求め、
    該関数Ｓ（ｆ）とサイジング係数ｎ_Ｓ４とを用いて、振動数ｆ_０をｎ_Ｂ×ｆ_１の値またはｎ_Ｂ×ｆ_Ｓ１の値とし、
    ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）^ｎＳ４×Ｆ_ｊ（ｆ）
    の演算で求める
    請求項１０または１１記載の共振現象を利用した超音波探査装置。
15. 上記狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）の抽出は、予め値が設定された又は外部から入力される所定値Δｆ_ａを用いて縦カーソルｆ_１またはｆ_Ｓ１をｆ~_１と表現した時（なお、ｆ~_１は数式においてｆ_１の上に“〜”を付された符号を表す。以下同じ。）、
    ０≦ｆ＜ｆ~_１−Δｆ_ａで０．０
    ｆ~_１−Δｆ_ａ≦ｆ≦ｆ~_１＋Δｆ_ａで１．０
    ｆ＞ｆ~_１＋Δｆ_ａで０．０
    なる関数Ｓ（ｆ）とスペクトルＦ_ｊ（ｆ）を用いて
    ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆ_ｊ（ｆ）
    の演算またはバンドパス処理で求める
    請求項１０または１１記載の共振現象を利用した超音波探査装置。
16. 上記狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）の抽出は、振動数０で０．０、振動数ｆ_０で１．０とする増加関数と、振動数ｆ_０で１．０、振動数２ｆ_０で０．０とする減少関数と、振動数２ｆ_０以上の振動数で０．０とする関数との組合せ関数Ｓ（ｆ）を求め、この関数Ｓ（ｆ）とサイジング係数ｎ_Ｓ４と所定値Δｆ_０を用いて上記縦カーソルｆ_１またはｆ_Ｓ１をｆ~_１と表現した時、
    振動数ｆ_０の初期値をｆ_０＝ｎ_Ｂ・ｆ~_１−Δｆ_０
    振動数ｆ_０の終了値をｆ_０＝ｎ_Ｂ・ｆ~_１＋Δｆ_０
    とし、振動数変動量をΔｆ_Ｈとして、
    ｆ_０＝ｆ_０＋Δｆ_Ｈ
    を計算する都度、狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を
    ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）^ｎＳ４×Ｆ_ｊ（ｆ）
    の演算で求め、このＦＡ_ｊ（ｆ）を求める都度、上記逆変換部、比較表示部および判断部の処理を繰返し行ない、
    上記ｆ_０＝ｆ_０＋Δｆ_Ｈの演算、ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）^ｎＳ４×Ｆ_ｊ（ｆ）
    の演算および逆変換部、比較表示部および判断部の処理を外部からの指示または自動処理で停止する
    請求項１０または１１記載の共振現象を利用した超音波探査装置。
17. 上記狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）の抽出は、所定値Δｆ_ａを用い、縦カーソルｆ_１またはｆ_Ｓ１をｆ~_１と表現した時、
    ０≦ｆ＜ｆ_０−Δｆ_ａの振動数で０．０
    ｆ_０−Δｆ_ａ≦ｆ≦ｆ_０＋Δｆ_ａの振動数で１．０
    ｆ＞ｆ_０＋Δｆ_ａで０．０
    なる関数Ｓ（ｆ）と所定値Δｆ_０を用いて、振動数ｆ_０の初期値を
    ｆ_０＝ｎ_Ｂ・ｆ~_１−Δｆ_０
    振動数ｆ_０の終了値を
    ｆ_０＝ｎ_Ｂ・ｆ~_１＋Δｆ_０
    とし、振動数変動量をΔｆ_Ｈとして
    ｆ_０＝ｆ_０＋Δｆ_Ｈ
    を算定する都度、狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を
    ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆ_ｊ（ｆ）
    の演算またはバンドパス処理で求め、このＦＡ_ｊ（ｆ）を求める都度、逆変換部、比較表示部および判断部の処理を繰返し行ない、ｆ_０＝ｆ_０＋Δｆ_Ｈの演算、ＦＡ_ｊ（ｆ）＝Ｓ（ｆ）・Ｆ_ｊ（ｆ）の演算および逆変換部、比較表示部および判断部の処理を外部からの指示または自動処理で停止する
    請求項１０または１１記載の共振現象を利用した超音波探査装置。
18. 時刻０で０．０、時刻ｔ_ｇで１．０、時刻２ｔ_ｇで０．０となるｓｉｎ関数と、ｔ_ｇ以上の時刻で０．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）、
    または、所定値Δｔを用いて、時刻０〜ｔ_ｇ−Δｔで０．０となる関数と時刻ｔ_ｇ−Δｔで０．０、時刻ｔ_ｇで１．０、時刻ｔ_ｇ＋Δｔで０．０となるｓｉｎ関数と、ｔ_ｇ＋Δｔ以上の時刻で０．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）、
    または、時刻０で０．０、時刻ｔ_ｇで１．０となる増加関数と時刻ｔ_ｇ以上の時刻で１．０となる関数とを組合せて得る組合せ関数ＦｉＬＴ（ｔ）の何れかを選定し、所定値Δｔ_ｇ、所定係数ｎ５を用いて、時刻ｔ_ｇの初期値を０．０とし、
    ｔ_ｇ＝ｔ_ｇ＋Δｔ_ｇ
    を計算する都度、成分波ＧＢ_ｊ（ｔ）を
    ＧＢ_ｊ（ｔ）＝ＦｉＬＴ^ｎ５（ｔ）・ＧＡ_ｊ（ｔ）
    にて計算してＧＢ_ｊ（ｔ）を求め、該ＧＢ_ｊ（ｔ）を求める都度、比較表示部および判断部の処理のＧＡ_ｊ（ｔ）をＧＢ_ｊ（ｔ）で置き換え、
    上記ｔ_ｇ＝ｔ_ｇ＋Δｔ_ｇの演算、ＧＢ_ｊ（ｔ）＝ＦｉＬＴ^ｎ５（ｔ）・ＧＡ_ｊ（ｔ）の演算および比較表示部および判断部の処理を外部からの指示または自動処理で停止する
    請求項１０または１１記載の共振現象を利用した超音波探査装置。

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