JP4764921B2 - 共振現象を利用した超音波探査方法 - 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キズ、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に関する。

図１５に示したような原子炉配管系に、従来の超音波探査方法を適用しようとする際に生じる課題としては、以下の２つの課題を挙げることができる。
１）図１５に示したように、原子炉格納容器内には、１次配管系の配管が設置され、タービン建屋内には、２次配管系の配管が設置されている。このようにいずれの配管系についても多数の原子炉配管が設置され、その総延長も長大であるといえる。
これに対して、従来の超音波探査方法は、極所的探査の繰り返しにより行われる方法であるため、探査作業の工数が極めて膨大になるという課題を有する。
２）従来の超音波探査方法では、分析の際に求められる技術的な判断基準が計測分析者によって異なることから微細キズの経年変化による進展評価に誤差が生じるおそれがあるという課題を有する。

このような上記（１）,（２）の課題に対して本願出願人は、「共振現象を利用した超音波探査方法およびその装置」の発明について、（ＰＣＴ／ＪＰ２００４／１６９８２）において既に特許出願をしている。

本願出願人による上記先行発明は、板厚Ｗに基づいた共振振動数ｆ_１＝Ｖ_Ｐ／２Ｗ、及び、ｆ_Ｓ１＝γ_１・ｆ_１（γ_１は、横波と縦波の音速比）を用いて、ｎ・ｆ_１及びｎ・ｆ_Ｓ１（ｎは、１以上の整数）なる振動数で広帯域受信波より、狭帯域成分波を抽出する超音波探査方法であった。

具体的には、発信探触子と受信探触子とからなる一対の探触子の間隔ａを結ぶ線分上直下の肉厚内のキズの存在の有無を探査するために、探触子移動の方法の一つとして、前記一対の探触子の間隔を一定に保ったまま、該一対の探触子を結ぶ線分の直角方向へ定められた間隔へ移動する都度、発信探触子より広帯域超音波を被探知体に入力し、受信探触子で広帯域超音波を受信し、得られる多測点での広帯域受信波Ｇ_ｊ（ｔ）（ｊは、測点Ｎｏ）より前記ｎ・ｆ_１及びｎ・ｆ_Ｓ１なる振動数で狭帯域の成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をサイジング係数ｎ_ｓ４下で抽出し、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をサイジング係数ｎ_ｓ１，ｎ_ｓ２，ｎ_ｓ３のもとで比較表示し、比較表示された成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の起生の状況により、各ｊ毎に一対の探触子を結ぶ線分上直下のいずれかにキズが存在するか否かを探査する方法であった。

このように、本願出願人による上記先行発明によれば、発信探触子と受信探触子とのそれぞれの中心を結ぶ線分に対して直角方向へ所定量毎並行移動させて、線分直下の被探知体内のキズの探査を一挙に行なうことができる。このため、従来の超音波探査方法と比較して、数十倍から数百倍という計測点の数を減らして探査作業の工数の大幅な削減を図ることができ、上記（１）の課題の解決に貢献することができる。

しかし、上述したような超音波探査方法を採用しても、未だ以下の課題を有している。
３）探触子の配置及び移動の多様性により計測の自動化を図るという観点からすれば、まだまだ難点を有している。

また、本願出願人による上記先行発明によれば、測定者が異なる場合においても、探査を高精度化するためのサイジング係数を同一条件のもとで分析を行うことにより、測定者の能力によるサイジング結果の差異を排除し、微細キズの経年による進展が評価可能となり、上記（２）の課題の解決に貢献することができる。

しかし、上述したような超音波探査方法を採用しても、未だ以下の課題を有している。
４）評価の前提として必要となる受信波Ｇ_ｊ（ｔ）の取得を前回の計測と全く同一位置で行う必要があるが、やはり計測にあたっての探触子の配置及び移動には多様性を伴うため、探触子を前回の計測と同様に配置して移動させるには困難性を伴うという課題を有している。

本発明は、上記（１）から（４）の課題に対してなされた発明であり、すなわち、従来の超音波探査法では、配管の設置状況によって計測箇所が制限されるが、このような計測が困難な箇所にキズが存在しても確実に計測することができるとともに、計測の際の一対の探触子の配置、及び、移動の多様性に関わらず、計測の自動化を図ることことができ、さらに、被検知体が大口径配管の場合であっても、計測時間の膨大な短縮を図ることのできる共振現象を利用した超音波探査方法の提供を目的とする。

この発明による超音波探査方法は、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、円管管軸方向と直交する断面上の管表面に発信探触子と受信探触子を配置する計測で、前記一対の探触子の中心点を結ぶ曲線の長さをaとし、この曲線が前記直交断面の円弧と一致する様にし、前記発信探触子より広帯域超音波を外部から指定する回数（ｎ_Ｂ）、円管断面中心点に向けて発信し、この発信の都度、前記受信探触子で広帯域受信波を受信し、その受信位置で指定回数に応じて得られるｎ_Ｂ個の前記広帯域受信波Ｇ_１（ｔ）を時刻領域で加算平均して取得する第１の工程を実行し、前記一対の探触子を前記aの間隔を保持したまま、予め定められた又は、外部から与えられる所定値ΔLずつ管軸方向へ平行移動する都度、前記第１の工程を実行し、この第１の工程の回数を外部から与えられる所定の回数ｎ_Ａ行い、全ての広帯域受信波Ｇ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜ｎ_Ａ）を得る第２の工程を実行し、被探知体の肉厚W（mm）、及び、縦波音速V_P（mm／μ秒）、並びに、横波と縦波の音速比をγ_１として、肉厚に関する縦波１次共振振動数ｆ_１を

で算定し、
モード変換で生じる横波の１次共振振動数ｆ_Ｓ１を

で算定する第３の工程を実行し、被探知体のキズの有無、及び、キズの経年による進展を高精度に探査するためのサイジング係数ｎ_ｓ１，ｎ_ｓ２，ｎ_ｓ３，ｎ_ｓ４を用いて、以下に示す（工程４）、（工程５）、（工程６）の連続した分析を行い、得られる上記成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の比較表示で前記発信探触子と受信探触子を配置する円管管軸方向直交断面内でのキズの有無及びキズの円周上の位置を分析する超音波探査方法であることを特徴とする。
（工程４）
Ｇ_ｊ（ｔ）をフーリエ変換し、Ｆ_ｊ（ｆ）を求めて、ｎを１以上の整数として、ｆ_ＳＴ=ｎ・ｆ_１又はｆ_ＳＴ＝ｎ・ｆ_Ｓ１を求めｆ＝０〜ｆ_ＳＴを増加関数、ｆ≧ｆ_ＳＴで１．０、ｆ＝ｆ_ＳＴ〜２ｆ_ＳＴを減少関数、ｆ＝２ｆ_ＳＴを０．０とする周波数関数Ｓ（ｆ）を作成し、サイジング係数ｎ_ｓ４を用いてＦＡ_ｊ（ｔ）関数を

で求めて対応する成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を

で求める工程。
（工程５）
（工程４）で得る成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜ｎ_Ａ）において、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の各々の最大振幅を求めＡ_ｊとし、Ａ_ｊの中での最大値をＡ_ｍａｘとし、Ａ_ｊ≧（１／ｎ_ｓ１）Ａ_ｍａｘとなる成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を（Ａ_ｍａｘ／A_ｊ）ＧＡ_ｊ（ｔ）と置き換え、

により計算されるＧ^〜Ａ_ｊ（ｔ）波を作成し、
成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をＧ^〜Ａ_ｊ（ｔ）と置き換える工程（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。）。
（工程６）
サイジング係数ｎ_ｓ２，ｎ_ｓ３を用いて、ｎ_ｓ３・ＧＡ_ｊ ^ｎｓ２（ｔ）波を作成し、ＧＡ_ｊ（ｔ）波をｎ_ｓ３・ＧＡ_ｊ ^ｎｓ２（ｔ）波と置き換える工程。

上述した計測方法によれば、一対の探触子を所定間隔に保持したまま、配管の管軸方向のみへ順次移動する計測を行えばよく、断面円周方向へも順次移動して計測する必要がないため、殊に大口径を有する配管においては、計測時間、或いは、計測作業を大幅に削減することができる。

また、配管の設置状況に左右されず、配管の断面円周方向における、一対の探触子の配置位置を反対側の位置に有するキズであっても探査することができる。

さらに、配管表面に保護材が被覆されていた場合であっても、配管の断面円周方向における一対の探触子を配置する領域のみ保護材を除去して計測することができる。

このため、計測部位全体の保護材の除去、及び、除去後の配管表面研磨というような工程を省くことができる。

さらにまた、計測の自動化において必要となる制御用係数の数は、従来の超音波法に比し、極端に少なくなり、探触子移動制御の自動化と対応する分析処理が容易となるといった効果も奏することができる。

また、この発明による超音波探査方法は、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、円管管軸方向と直交する断面上の管表面に発信探触子と受信探触子を配置する計測で、前記一対の探触子の中心点を結ぶ線分の長さをaとし、この線分の方向が円管管軸方向と一致する様にし、前記発信探触子より広帯域超音波を外部から指定する回数（ｎ_Ｂ）、円管断面中心点に向けて発信し、この発信の都度、前記受信探触子で広帯域受信波を受信し、その受信位置で指定回数に応じて得られるｎ_Ｂ個の前記広帯域受信波Ｇ_１（ｔ）を時刻領域で加算平均して取得する第１の工程を実行し、前記一対の探触子を前記aの間隔を保持したまま、予め定められた又は、外部から与えられる所定値ΔLずつ、管軸と直行する断面上の管表面上で、前記一対の探触子を結ぶ線分を管軸に対して平行移動する都度、前記第１の工程を実行し、この第１の工程の回数を外部から与えられる所定の回数ｎ_Ａ行い、全ての広帯域受信波Ｇ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜ｎ_Ａ）を得る第２の工程を実行し、被探知体の肉厚W（mm）、及び、縦波音速V_P（mm／μ秒）、並びに、横波と縦波の音速比をγ_１として、肉厚に関する縦波１次共振振動数ｆ_１を

で算出し、
モード変換で生じる横波の１次共振振動数ｆ_Ｓ１を

で算定する第３の工程を実行し、被探知体のキズの有無、及び、キズの経年による進展を高精度に探査するためのサイジング係数ｎ_ｓ１，ｎ_ｓ２，ｎ_ｓ３，ｎ_ｓ４を用いて、以下に示す（工程４）、（工程５）、（工程６）の連続した分析を行い、得られる上記成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の比較表示で前記発信探触子と受信探触子の中心点を結ぶ線分延長線上で、管断面中心方向の肉厚内のキズの有無及びキズの管軸方向位置を分析する超音波探査方法であることを特徴とする。
（工程４）
Ｇ_ｊ（ｔ）をフーリエ変換し、Ｆ_ｊ（ｆ）を求めて、ｎを１以上の整数として、ｆ_ＳＴ=ｎ・ｆ_１又はｆ_ＳＴ＝ｎ・ｆ_Ｓ１を求めｆ＝０〜ｆ_ＳＴを増加関数、ｆ≧ｆ_ＳＴで１．０、ｆ＝ｆ_ＳＴ〜２ｆ_ＳＴを減少関数、ｆ≧２ｆ_ＳＴを０．０とする周波数関数Ｓ（ｆ）を作成し、サイジング係数ｎ_ｓ４を用いてＦＡ_ｊ（ｔ）関数を

で求めて対応する成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を

で求める。
（工程５）
（工程４）で得る成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜ｎ_Ａ）において、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の各々の最大振幅を求めＡ_ｊとし、Ａ_ｊの中での最大値をＡ_ｍａｘとし、Ａ_ｊ≧（１／ｎ_ｓ１）Ａ_ｍａｘとなる成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を（Ａ_ｍａｘ／A_ｊ）ＧＡ_ｊ（ｔ）と置き換え、

により計算されるＧ^〜Ａ_ｊ（ｔ）波を作成し、
成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をＧ^〜Ａ_ｊ（ｔ）と置き換える。
（工程６）
サイジング係数ｎ_ｓ２，ｎ_ｓ３を用いて、ｎ_ｓ３・ＧＡ_ｊ ^ｎｓ２（ｔ）波を作成し、ＧＡ_ｊ（ｔ）波をｎ_ｓ３・ＧＡ_ｊ ^ｎｓ２（ｔ）波と置き換える工程。

上述した計測方法によれば、一対の探触子を所定間隔に保持したまま、配管の断面円周方向のみへ順次移動して計測することができる。

このため、例えば、配管の設置状況により配管の管軸方向に一対の探触子を移動させることができないなどの制約がある場合に本発明の計測方法は殊に有効である。

また、本発明によれば、前記（工程４）の処理を、Ｇ_ｊ（ｔ）をフーリエ変換し、Ｆ_ｊ（ｆ）を求め、ｎを１以上の整数として、ｆ_ＳＴ＝ｎ・ｆ_１又はｆ_ＳＴ＝ｎ・ｆ_Ｓ１を求めて所定値Δｆ（予め定められた又は、外部から与えられる値）を用いて、
０≦ｆ＜ｆ_ＳＴ−Δｆで０．０
ｆ_ＳＴ−Δｆ≦ｆ≦ｆ_ＳＴ＋Δｆで１．０
ｆ_ＳＴ＋Δｆ＜ｆで０．０
とする周波数関数をＳ（ｆ）を作成し、サイジング係数ｎ_ｓ４を用いてＦＡ_ｊ（ｆ）関数を

で求め、対応するＧＡ_ｊ（ｆ）波を

で求める処理で行う超音波探査方法であることを特徴とする。

さらにまた、本発明によれば、外部からの指示で、Δｆ_０（０以上の実数）を与え、前記ｆ_ＳＴの初期値をｆ_ＳＴ←ｆ_ＳＴ−Δｆ_０とし、Δｆ_ＳＴ（予め与えられた又は、外部から指示する０．０以上の実数）を用いて、
ｆ_ＳＴ←ｆ_ＳＴ＋Δｆ_ＳＴ
の処理を行う都度、（工程３）、（工程４）、（工程５）の分析を連続して行い、得られたGA j（t）波の比較表示を行い、外部からの指示で（工程３）、（工程４）、（工程５）の分析を停止することができる工程を有する超音波探査方法であることを特徴とする。

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。 配管モデルの説明図。 探触子定位置管軸方向移動計測の説明図。 受信波Ｇ_ｊ（ｔ）の側点ごとの比較図。 配管端部を展開して示した説明図。 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。 成分波比較図。 縦波の起生時刻を示す比較図。 探触子定位置管軸方向移動計測の説明図。 探触子定位置管軸直角方向移動計測の説明図。 １次配管系及び２次配管系の説明図。

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
Y 保護材

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、及び、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０〜２．０ＭＨｚ）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）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、及び、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と直径がφ＝１０ｍｍの振動子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４７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４７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、及び、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、及び、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、及び、直径がφ＝１０ｍｍの振動子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、及び、増幅回路５１で１次処理される。

図１の増幅回路３５、及び、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、及び、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、及び、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、本実施例の超音波探査方法による計測の被探知体３０となる配管のモデルについて図５（ａ）,（ｂ）を用いて説明する。
なお、図５（ａ）は、配管の外観図を示し、図５（ｂ）は、配管の軸方向におけるキズ位置での断面図を示す。

上記配管モデルは、ＳＵＳ配管モデルであり、管外径Ｄ＝５５７ｍｍ、管長Ｌ＝１０００ｍｍ、肉厚Ｗ＝１１ｍｍの管モデルに一方の管端部からｌ＝２５０ｍｍ位置で管軸方向に長さ２０ｍｍ、幅０．２ｍｍ、深さ１．６ｍｍの微細なキズＺを模似したモデルである。

このような配管モデルに対して設置する発信探触子３１及び受信探触子３２を結ぶ線分を、図６（ａ）,（ｂ）に示したように、管軸直交断面上の管表面とし、その周方向において長い円弧側の一対の探触子間距離ａ_１をａ_１＝１５００ｍｍとし、短い円弧側の一対の探触子間距離ａ_２をａ_２＝２５０ｍｍとする。

一対の探触子３１，３２を、同一の間隔ａ_２に保持したまま、図６（ａ）に示したように矢印C方向へΔＬ＝５ｍｍづつ移動する都度、発信探触子３１より広帯域縦波超音波を管軸直交断面の中心方向に向けて、ｎ_Ｂ回連続発信し、その発信の都度得る広帯域受信波Ｇ_ｊｋ（ｔ）（ｊ＝１〜ｎ_Ａは測点の数、ｋは１〜ｎ_Ｂのいずれかの値）を取得し前記連続発信終了後、分析で用いる広帯域受信波を［数１］で評価する。

図７に受信波Ｇ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜２５）の比較波形を示す。

ところで、図６は、キズ位置と一対の探触子３１，３２位置との関係を図示している。これより、発信探触子３１位置と受信探触子３２位置の中心と、キズ位置との円弧上長さｂ_２を

とした計測で、前記受信波Ｇ_ｊ（ｔ）を求めている。

また、キズ位置が管端部から２５０ｍｍと短いことより、受信波Ｇ_ｊ（ｔ）に管端部からの反射波が多量に含まれることが予想される。本計測にように、キズＺの有無の探査の場合、この管端部反射波は大きな振幅を持つ探査妨害波となる。

このため、図８の管端部展開図に示す様に管端部を直径１００ｍｍの円弧で連続的に切り欠き、管端部で生じる探査妨害波を散乱させて前記受信波Ｇ_ｊ（ｔ）を求めている。

次に、本実施例における超音波探査方法で用いる関係式について説明しておく。上述したように、配管表面より管断面中心に向けて広帯域縦波超音波を入力して得る広帯域受信波をＧ_ｊ（ｔ）と表現する。このとき、受信波Ｇ_ｊ（ｔ）のｊ毎の波のスペクトルＦ_ｊ（ｆ）は、配管肉厚に関する共振スペクトル群（次数を持つ）より構成される。

このスペクトルの振動数は次数を持ち、配管材の縦波音速をＶ_Ｐｍｍ／μｓｅｃとした時、縦波スペクトルの各共振振動数は次の［数3］で示される。

一方、縦波入力後被探知体内で自然発生する横波はその共振振動数が［数4］で示されるものがある。但し、配管材の横波音速をＶ_Ｓｍｍ／μｓｅｃとする。

発信探触子３１による配管への広帯域超音波入力は、配管表面より管断面中心に向けた縦波でなされている。このため、［数3］で示す共振振動数の縦波についてのスペクトル成分が受信波に含まれるのは当然である。しかしながら、［数4］で示す共振振動数のスペクトル成分（横波）も受信波に含まれる。その理由は、超音波のモード変換という物理現象が存在するためである。

超音波が反射源に達すると、ここで反射、屈折そして散乱現象が生じ、前記超音波が縦波の場合、反射源で縦波のみならず横波が生じる。これと同様に、前記超音波が横波の場合、反射源で横波のみならず縦波が生じることとなる。これがモード変換なる現象である。

既出の特許出願（ＰＣＴ／ＪＰ２００４／１６９８２）では、以下に詳説するとおり、［数4］で示した関係が成立する物理現象として、以下の［数5］の存在を仮定している。

一方、既存の普遍的な超音波理論では、上述したモード変換（縦波が横波に、又は、横波が縦波に変化する現象）の時、超音波の速度が変化するが振動数は不変であるとしている。この従来理論によれば［数4］，［数5］の存在は否定されることになる。

本実施例の超音波探査方法は、以下に詳説するとおり、［数4］,［数５］で示した物理現象、及び、前記「モード変換時、変換前の波と変換後の波の音速が変化し、振動数は不変である」とする従来の超音波理論の相方を真理として採用した分析方法である。

このような分析方法について以下で説明する。

本分析方法では、探査対象キズＺのサイズを高精度にするために用いるサイジング係数（ｎ_ｓ１，ｎ_ｓ２，ｎ_ｓ３，ｎ_ｓ４）なる係数を用いている。
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。

具体的に、サイジング係数ｎ_ｓ１について、
分析用対象波（成分波のこと）を上述したように、ＧＡ_ｊ（ｔ）（但し、ｊは測定番号）と表現し、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）は、後述する「ｎ_ｓ４の説明」で記述する［数８］,［数９］を用いて作成される。さらに、この成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）は、ｊ＝１〜ｎ_A（ｎ_Aは測定の数）で比較表示した時、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）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ＧＡ_ｊ（ｔ）を（Ａ_ｍａｘ／A_ｊ）ＧＡ_ｊ（ｔ）の値に置き換えて次の［数６］で計算されるＧ^〜Ａ_ｊ（ｔ）波を作成する（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。）。

この後、［数7］に示すように、ＧＡ_ｊ（ｔ）波をＧ^〜Ａ_ｊ（ｔ）波に置き換える。

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）の比較表示を行なうと、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）のｊ＝１〜ｎ_Ａで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）の比較表示において、ｎ_ｓ３なる係数を定義し、ＧＡ_ｊ（ｔ）波のｊ＝１〜ｎ_Ａでの振幅の相違を明確にするため、ｎ_ｓ３・ＧＡ_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９（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一つとして図９（ａ）に示す任意関数Ｓ（ｆ）を関数Ｆ_ｊ（ｆ）に乗じて次の［数8］、及び、図９（ｂ）に示すような狭帯域スペクトルＦＡ_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8］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。

なお、Ｓ（ｆ）なる関数は、
ｆ＝０〜ｆ₀を増加関数
ｆ＝ｆ₀で１．０
ｆ＝ｆ₀〜２ｆ₀を減少関数
ｆ≧２ｆ₀で０．０
とする振動数関数である。

本分析は、前記サイジング係数ｎ_ｓ４を用いて［数8］で得られる狭帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）のフーリエの逆変換（［数９］）で得る成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を前記サイジング係数ｎ_ｓ１を用いて、ｎ_ｓ１の説明で示すように修正し（［数6］、［数7］）、修正された成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）より、サイジング係数ｎ_ｓ２，ｎ_ｓ３を用いてｎ_ｓ３・ＧＡ_ｊ ^ｎｓ２（ｔ）を作成し、ｊ＝１〜ｎ_Ａを横軸（又は縦軸）とし、ｔを縦軸（又は横軸）として比較表示し、各測点での管軸直交断面内のキズＺの存在に相関する波の起生の有無を確認する方法である。

続いて、上述した関係式をもとに以下の分析を進める。本ＳＵＳ材の縦波音速は後述する受信波Ｇ_ｊ（ｔ）の分析で５ｍｍ／μｓｅｃと求められている。
配管の肉厚１１ｍｍに依存する縦波の共振振動数ｆ_１は［数3］により、

となる。

また、［数5］の仮定のもとで生じるｆ_１に対応する横波の共振振動数ｆ_Ｓ１は［数4］にＳＵＳ材の横波と縦波の音速比γ_１＝０．５４を適用して求めることができる。

サイジング係数の値をｎ_ｓ１＝１，ｎ_ｓ２＝４，ｎ_ｓ３＝９，ｎ_ｓ４＝２００として、求めた分析結果の一例を図１０に示す。図１０の分析波の抽出の具体的方法を以下に示す。

前記肉厚に関する横波１次共振振動数ｆ_Ｓ１＝１２２．５ＫＨｚをｆ_０とし、Δｆ_０＝２．５ＫＨｚを外部からの指示で適切な値として定義し、極狭帯域波の抽出振動数の初期値ｆ_ＳＴをｆ_ＳＴ＝ｆ_０−Δｆ_０＝１２０ＫＨｚとして、受信波Ｇ_ｊ（ｔ）に対応するスペクトルＦ_ｊ（ｆ）を用いて定義される［数8］を用いて挟帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を計算する。

ここで、Ｓ（ｆ）なる関数は、［数８］の直後に詳述したとおりであるが、再度、説明するとＳ（ｆ）は、
ｆ＝０〜ｆ_ＳＴを増加関数
ｆ＝ｆ_ＳＴで１．０
ｆ＝ｆ_ＳＴ〜２ｆ_ＳＴを減少関数
ｆ≧２ｆ_ＳＴで０．０
とする振動数関数である。本分析では、前記増加関数、及び、減少関数を正余弦関数とした。

挟帯域スペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）に対応する時系列波（成分波）ＧＡ_ｊ（ｔ）を［数9］のフーリエの逆変換を用いて計算し、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）各々で、その最大振幅をＡ_ｊとし、Ａ_ｊの中での最大値をＡ_ｍａｘとした時、Ａ_ｊ≧（１／ｎ_ｓ１）Ａ_ｍａｘとなる成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を（Ａ_ｍａｘ／Ａ_ｊ）ＧＡ_ｊ（ｔ）と置き換え、［数６］で計算されるＧ^〜Ａ_ｊ（ｔ）波を作成する。

この後、［数7］式に示す様に成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をＧ^〜Ａ_ｊ（ｔ）波と置き換える。

ｎ_ｓ２，ｎ_ｓ３を用いて、ｎ_ｓ３・ＧＡ_ｊ ^ｎｓ２（ｔ）を計算し、比較表示して図１０の分析結果を得ている。図１０中の領域Ａの波が図６の一対の探触子３１，３２の間隔ａ_２で肉厚内を伝達する波であり、領域Ｂの波がキズＺの存在に相関して生じる肉厚内を伝達する波である。また、領域Ｃの波は微細に生じた探査妨害波である。

図１０は、極狭帯域成分波の抽出振動数の初期値をｆ_ＳＴ＝１２０ＫＨｚとして行っている。図１０中の領域Ｃにおける探査妨害波の起生を極力低減する方法の一つとしてこのｆ_ＳＴを順次変化させて、前記と同様の処理を繰り返し行い、キズＺの存在と相関する図１０中の領域Ｂの波をより明解に抽出することができる。

Δｆ_ＳＴ＝０．５ＫＨｚ（外部から指定するか、予め定められた定数としてもよい）として、［数12］式を得る。

［数12］式の処理の都度、［数8］式と［数9］式を連続して用いて前記成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を計算し直しサイジング係数ｎ_ｓ１の説明で記述した方法で（［数6］，［数７］を用いて）、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を修正し、ｎ_ｓ３・ＧＡ_ｊ ^ｎｓ２（ｔ）を比較表示していくと、より明確に図１０中の領域Ｂの波の起生を視認することができる。

図１１は、この視認の経緯の中でｆ_ＳＴ＝１２２ＫＨｚの時に、得た分析結果である。図１１では、領域Ｃの妨害波の起生が縮小され、キズＺの存在と相関する領域Ｂの波の起生が明確に確認できる。図１１を得たサジング係数はｎ_ｓ１＝１，ｎ_ｓ２＝４，ｎ_ｓ３＝５，ｎ_ｓ４＝５０である。

ところで、前記分析（図１０、及び、図１１の比較図の取得）は、本配管の縦波音速Ｖ_Ｐを５ｍｍ／μｓｅｃとして行っている。鋼材の一般的縦波音速は５．９ｍｍ／μｓｅｃ、ＳＵＳ材の一般的縦波音速は５．７ｍｍ／μｓｅｃといわれている。

本分析では、一般的に知られているＳＵＳ材音速ではなく、本配管モデルでの受信波Ｇ_ｊ（ｔ）を分析して、求めている。

自然発生する振幅の微小な円周方向縦波でも、その起生時刻を正確に求めることができる。図１２は、前記ｆ_ＳＴを５００ＫＨｚとし、ｎ_ｓ４＝３として［数8］，［数9］で求めた成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をサイジング係数ｎ_ｓ１＝１，ｎ_ｓ２＝１，ｎ_ｓ３＝５０として比較表示したものである。ｎ_ｓ３＝５０として、振幅を５０倍表示していることより、一対の探触子３１，３２の間隔ａ_２を円弧で伝達する微弱な縦波の起生位置が図１２中カーソル１１１（４８．０μｓｅｃ）で特定される。

縦波音速Ｖ_Ｐが、振動子径を上述したように、φ＝１０mmとして、

と計算される。

図１１の分析結果を考察してみると、最初に生じている波の起生時刻がカーソル１０１（約５０μｓｅｃ）で示されている。また、キズＺの存在に相関する波が測点１０〜１４（長さ４×ΔＬ＝４×５ｍｍ＝２０ｍｍ）に生じている（領域B参照）。起生時刻がカーソル１０２（約１７４．８μｓｅｃ）で示されている。

縦波音速Ｖ_Ｐ＝５ｍｍ／μｓｅｃを用いて、一対の探触子３１，３２の間隔ａ_２値、及び、キズＺの測定位置からの路程ｂ_２を算定すると、
１）探触子間距離ａ_２

２）キズ位置
カーソル１０２より生じた波が図６に示すキズＺからの反射波Ｂ_１と想定すると、

となる。

本分析で生じた重要な現象について説明する。図１０、及び、図１１の比較図は［数４］、及び、［数５］の存在を仮定して求めたものであった。

管肉厚Ｗに関する横波共振振動数ｆ_Ｓ１（＝（Ｖ_Ｓ／Ｖ_Ｐ）・ｆ_１）を用いて、ｎ_Ｃを１として振動数ｎ_Ｃ・ｆ_Ｓ１の極狭帯域成分波をサイジング係数ｎ_ｓ１〜ｎ_ｓ４を用いて示したものであった。横波共振振動数での成分波抽出であれば、抽出波は横波のはずである。しかしながら、［数14］で示される探触子間距離ａ_２、及び、［数15］で示されるキズ位置を示すｂ_２値は、縦波音速Ｖ_Ｐ＝５ｍｍ／μｓｅｃで、その値が正確に特定されている。

これより、図１０、及び、図１１の抽出波は縦波と断定せざるを得ない。結論から示す。図１０、及び、図１１の抽出波は縦波である。

この理由を以降、説明する。

超音波の反射，屈折，モード変換なる物理現象に２つの真理があることは、上述したとおりである。すなわち、
１つ目の真理として、
従来の超音波理論では反射、屈折に伴うモード変換時、変換前の波と変換後の波の音速は変化するが、振動数は不変である（真理（１））。
２つ目の真理として、
縦波が横波にモード変換する又は逆に横波が縦波にモード変換する時、モード変換で生じる波として、真理（１）の振動数をモード変換前のそれと同一とする波以外に［数5］で定義される振動数の波がある（真理（２））。

図１０、及び、図１１の抽出波が縦波となる理由は、この２つの真理が相互に関連することで生じたものである。

円管表面より管断面の中心方向へ入力される縦波は、管肉厚での重複反射の都度、モード変換を真理（２）の［数5］の関係のもと繰り返す。この時、モード変換で生じた横波が更に縦波に変換する時、［数5］に基づいた変換以外に真理（１）の振動数を不変とする変換（従来の超音波理論）も存在することになる。

これより、［数5］で得られる横波のｆ_Ｓ１振動数を持つ縦波が出現する。
以上が図１０、及び、図１１の領域B内でキズＺに相関する波が縦波で生じた理由である。

また、図１０，図１１の分析結果は、［数８］で用いた周波数関数Ｓ（ｆ）を用いて得たものである。ところで、このＳ（ｆ）を予め定められた、又は、外部から与えられるΔｆ値（０以上の実数）を用いて、
０≦ｆ≦ｆ_ＳＴ−Δｆで０．０
ｆ_ＳＴ−Δｆ≦ｆ≦ｆ_ＳＴ＋Δｆで１．０
ｆ_ＳＴ＋Δｆ＜ｆで０．０
なる関数に置き換えても、Δｆの設定値を図１０，図１１を得た分析で用いたＳ（ｆ）^ｎｓ４・Ｆ（ｆ）の帯域幅（図９（ｂ）参照）の１／２程度の値とすれば、図１０，図１１と殆ど同一の分析結果（図示せず）を得ることができる。

上述のとおり、実施例１の超音波探査方法により探査を行うことにより、以下のような様々な効果を得ることができる。
例えば、被探知体３０として外周に保護材が巻きつけられた配管を計測対象とする場合、図１３（ａ），（ｂ）の配管のように、配管の周方向の一部位に幅ａ_ｓを有する探触子配置領域を管軸方向へ設定してやれば、上述した計測方法で計測を進めることができる。

すなわち、図１３（ａ），（ｂ）に示す発信探触子３１、及び、受信探触子３２の配置は、保護材Yの無い位置とし、発信探触子３１、及び、受信探触子３２を結ぶ線分を管軸直交断面上の管表面とし、その間隔をａとして管軸方向へ前記一対の探触子を間隔ａを保持したままΔＬづつ移動する毎に、広帯域受信波を取得し、これをＧ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜ｎ_Ａ：ｎ_Ａは、測点の数）として以下、上述と同様に計測を進めることができる。このように、配管に保護材Ｙが巻かれている場合や、配管の設置状況によって、従来超音波法では図１３（ａ）で示すＢ位置での計測が難しい、若しくは出来ない場合であっても、上述した計測方法によれば、この部分のキズの探査も反対側の位置での計測で可能となる。

また、従来の超音波法によれば、前記一対の探触子３１，３２を間隔aに保持したまま、管軸(C方向)方向のみならず断面円周方向（Ｄ方向）へも順次移動する計測を行わねばならず、この様な計測は、大口径配管の場合、困難な計測作業及び多大な時間を必要とし、上述したように配管表面によってはその表面に図示する様な保護材Ｙが撒かれているものは、従来超音波法による計測の場合、この保護材を除去し、配管表面を研磨する必要があった。

ところが、図１３に示す新規の探触子定位置管軸方向移動計測によれば、予め管軸方向へ幅ａ_Sの探触子配置領域を設定しておき、この部分へは前記保護材Yを巻きつけない様にしておけば、計測時間の膨大なる縮小を可能とするばかりではなく、従来超音波法の様に前記保護材の除去及び除去後の配管表面研磨という様な工程は不要となる。

また、計測の自動化において必要となる制御用係数の数は、従来の超音波法に比し、極端に少なくなり、探触子移動制御の自動化と対応する分析処理が容易となる。

すなわち、自動化のための主な制御用係数は、
ｉ） 探触子間隔a
ｉｉ） 探触子配置初期位置
ｉｉｉ） 管軸に沿った探触子移動方向Ｃ
ｉｖ） 離散化移動値ΔL
ｖ） 計測範囲ｎ_Ａ・ΔL
となる。

以上、円管管軸方向と直交する断面の肉厚内のキズＺの探査例を示した。ところで、実施例２における分析法は、一対の探触子３１，３２の配置法及び移動法を図６（ａ），（ｂ）、或いは、図１３（ａ），（ｂ）から図１４（ａ），（ｂ）の様に変更した分析法である。
なお、図１４（ａ）は、実施例２の分析法の説明図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示す配管のＡ−Ａ断面図である。

すなわち、一対の探触子の中心を結ぶ線分が管軸と平行になる様にして、探触子間距離をａに保持したまま、管軸直交断面の管表面上で探触子位置をΔＬずつ周方向へ移動（図１０のＤ方向）する毎にＧ_ｊ（ｔ）波（ｊ＝1〜ｎ_Ａ）を収録し、このＧ_ｊ（ｔ）波を実施例１で示した分析法で分析する方法である。

このような分析法で分析すれば、管軸方向の管肉厚内のキズＺの有無、その位置の探査を行うことができる。具体的分析例は、実施例１と全く同様となる故、特に示さない。

また、上述の実施形態と、この発明の構成との対応において、この実施形態の１以上の整数ｎ_ｃは、この発明の１以上の整数ｎに対応するも、この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、上述したように多くの実施の形態を得ることができる。

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。

Claims (4)

1. 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、
   円管管軸方向と直交する断面上の管表面に発信探触子と受信探触子を配置する計測で、前記一対の探触子の中心点を結ぶ曲線の長さをaとし、この曲線が前記直交断面の円弧と一致する様にし、前記発信探触子より広帯域超音波を外部から指定する回数（ｎ_Ｂ）、円管断面中心点に向けて発信し、この発信の都度、前記受信探触子で広帯域受信波を受信し、その受信位置で指定回数に応じて得られるｎ_Ｂ個の前記広帯域受信波Ｇ_１（ｔ）を時刻領域で加算平均して取得する第１の工程を実行し、
   前記一対の探触子を前記aの間隔を保持したまま、予め定められた又は、外部から与えられる所定値ΔLずつ管軸方向へ平行移動する都度、前記第１の工程を実行し、この第１の工程の回数を外部から与えられる所定の回数ｎ_Ａ行い、全ての広帯域受信波Ｇ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜ｎ_Ａ）を得る第２の工程を実行し、
   被探知体の肉厚W（mm）、及び、縦波音速V_P（mm／μ秒）、並びに、横波と縦波の音速比をγ_１として、肉厚に関する縦波１次共振振動数ｆ_１を
   

   

   で算定し、
   モード変換で生じる横波の１次共振振動数ｆ_Ｓ１を
   

   

   で算定する第３の工程を実行し、
   被探知体のキズの有無、及び、キズの経年による進展を高精度に探査するためのサイジング係数ｎ_ｓ１，ｎ_ｓ２，ｎ_ｓ３，ｎ_ｓ４を用いて、以下に示す（工程４）、（工程５）、（工程６）の連続した分析を行い、得られる上記成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の比較表示で前記発信探触子と受信探触子を配置する円管管軸方向直交断面内でのキズの有無及びキズの円周上の位置を分析する超音波探査方法。
   （工程４）
   Ｇ_ｊ（ｔ）をフーリエ変換し、Ｆ_ｊ（ｆ）を求めて、ｎを１以上の整数として、ｆ_ＳＴ=ｎ・ｆ_１又はｆ_ＳＴ＝ｎ・ｆ_Ｓ１を求めｆ＝０〜ｆ_ＳＴを増加関数、ｆ＝ｆ_ＳＴで１．０、ｆ＝ｆ_ＳＴ〜２ｆ_ＳＴを減少関数、ｆ≧２ｆ_ＳＴを０．０とする周波数関数Ｓ（ｆ）を作成し、サイジング係数ｎ_ｓ４を用いてＦＡ_ｊ（ｔ）関数を
   

   

   で求めて対応する成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を
   

   

   で求める工程。
   （工程５）
   （工程４）で得る成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜ｎ_Ａ）において、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の各々の最大振幅を求めＡ_ｊとし、Ａ_ｊの中での最大値をＡ_ｍａｘとし、Ａ_ｊ≧（１／ｎ_ｓ１）Ａ_ｍａｘとなる成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を（Ａ_ｍａｘ／A_ｊ）ＧＡ_ｊ（ｔ）と置き換え、
   

   

   により計算されるＧ^〜Ａ_ｊ（ｔ）波を作成し、
   成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をＧ^〜Ａ_ｊ（ｔ）と置き換える工程（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。）。
   （工程６）
   サイジング係数ｎ_ｓ２，ｎ_ｓ３を用いて、ｎ_ｓ３・ＧＡ_ｊ ^ｎｓ２（ｔ）波を作成し、ＧＡ_ｊ（ｔ）波をｎ_ｓ３・ＧＡ_ｊ ^ｎｓ２（ｔ）波と置き換える工程。
2. 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、
   円管管軸方向と直交する断面上の管表面に発信探触子と受信探触子を配置する計測で、前記一対の探触子の中心点を結ぶ線分の長さをaとし、この線分の方向が円管管軸方向と一致する様にし、前記発信探触子より広帯域超音波を外部から指定する回数（ｎ_Ｂ）、円管断面中心点に向けて発信し、この発信の都度、前記受信探触子で広帯域受信波を受信し、その受信位置で指定回数に応じて得られるｎ_Ｂ個の前記広帯域受信波Ｇ_１（ｔ）を時刻領域で加算平均して取得する第１の工程を実行し、
   前記一対の探触子を前記aの間隔を保持したまま、予め定められた又は、外部から与えられる所定値ΔLずつ、管軸と直行する断面上の管表面上で、前記一対の探触子を結ぶ線分を管軸に対して平行移動する都度、前記第１の工程を実行し、この第１の工程の回数を外部から与えられる所定の回数ｎ_Ａ行い、全ての広帯域受信波Ｇ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜ｎ_Ａ）を得る第２の工程を実行し、
   被探知体の肉厚W（mm）、及び、縦波音速V_P（mm／μ秒）、並びに、横波と縦波の音速比をγ_１として、肉厚に関する縦波１次共振振動数ｆ_１を
   

   

   で算出し、
   モード変換で生じる横波の１次共振振動数ｆ_Ｓ１を
   

   

   で算定する第３の工程を実行し、
   被探知体のキズの有無、及び、キズの経年による進展を高精度に探査するためのサイジング係数ｎ_ｓ１，ｎ_ｓ２，ｎ_ｓ３，ｎ_ｓ４を用いて、以下に示す（工程４）、（工程５）、（工程６）の連続した分析を行い、得られる上記成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の比較表示で前記発信探触子と受信探触子の中心点を結ぶ線分延長線上で、管断面中心方向の肉厚内のキズの有無及びキズの管軸方向位置を分析する超音波探査方法。
   （工程４）
   Ｇ_ｊ（ｔ）をフーリエ変換し、Ｆ_ｊ（ｆ）を求めて、ｎを１以上の整数として、ｆ_ＳＴ=ｎ・ｆ_１又はｆ_ＳＴ＝ｎ・ｆ_Ｓ１を求めｆ＝０〜ｆ_ＳＴを増加関数、ｆ＝ｆ_ＳＴで１．０、ｆ＝ｆ_ＳＴ〜２ｆ_ＳＴを減少関数、ｆ≧２ｆ_ＳＴを０．０とする周波数関数Ｓ（ｆ）を作成し、サイジング係数ｎ_ｓ４を用いてＦＡ_ｊ（ｔ）関数を
   

   

   で求めて対応する成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を
   

   

   で求める。
   （工程５）
   （工程４）で得る成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜ｎ_Ａ）において、成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）の各々の最大振幅を求めＡ_ｊとし、Ａ_ｊの中での最大値をＡ_ｍａｘとし、Ａ_ｊ≧（１／ｎ_ｓ１）Ａ_ｍａｘとなる成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）を（Ａ_ｍａｘ／A_ｊ）ＧＡ_ｊ（ｔ）と置き換え、
   

   

   により計算されるＧ^〜Ａ_ｊ（ｔ）波を作成し、
   成分波ＧＡ_ｊ（ｔ）をＧ^〜Ａ_ｊ（ｔ）と置き換える。
   （工程６）
   サイジング係数ｎ_ｓ２，ｎ_ｓ３を用いて、ｎ_ｓ３・ＧＡ_ｊ ^ｎｓ２（ｔ）波を作成し、ＧＡ_ｊ（ｔ）波をｎ_ｓ３・ＧＡ_ｊ ^ｎｓ２（ｔ）波と置き換える工程。
3. 前記（工程４）の処理を、Ｇ_ｊ（ｔ）をフーリエ変換し、Ｆ_ｊ（ｆ）を求め、ｎを１以上の整数として、ｆ_ＳＴ＝ｎ・ｆ_１又はｆ_ＳＴ＝ｎ・ｆ_Ｓ１を求めて所定値Δｆ（予め定められた又は、外部から与えられる値）を用いて、
   ０≦ｆ＜ｆ_ＳＴ−Δｆで０．０
   ｆ_ＳＴ−Δｆ≦ｆ≦ｆ_ＳＴ＋Δｆで１．０
   ｆ_ＳＴ＋Δｆ＜ｆで０．０
   とする周波数関数をＳ（ｆ）を作成し、サイジング係数ｎ_ｓ４を用いてＦＡ_ｊ（ｆ）関数を
   

   

   で求め、対応するＧＡ_ｊ（ｆ）波を
   

   

   で求める処理で行う
   請求項１、又は、請求項２に記載の超音波探査方法。
4. 外部からの指示で、Δｆ_０（０以上の実数）を与え、前記ｆ_ＳＴの初期値をｆ_ＳＴ←ｆ_ＳＴ−Δｆ_０とし、Δｆ_ＳＴ（予め与えられた又は、外部から指示する０．０以上の実数）を用いて、
   ｆ_ＳＴ←ｆ_ＳＴ＋Δｆ_ＳＴ
   の処理を行う都度、（工程３）、（工程４）、（工程５）の分析を連続して行い、得られたGA j（t）波の比較表示を行い、外部からの指示で（工程３）、（工程４）、（工程５）の分析を停止することができる工程を有する
   請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の超音波探査方法。

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