JP6555918B2 - 複層体の層厚試験法および複層体の層厚試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、複層体の層厚試験法に関する。より具体的には、本発明は、複層体の層厚試験法において、より正確性を向上させた技術に関する。

従来から、複層体の構成層の厚みを非破壊方式で測定する方法が採用されている。
たとえば、特開昭６０−１２３７１２号公報（特許文献１）には、管の表面に超音波探触子を設置して半径方向に超音波を発し、対向側のライニング内面からの反射波を検出し、この反射波のエネルギ損失によりライニング厚を測定することを特徴とする管内面ライニング厚の測定方法が開示されている。

また、特開昭６３−３２１１号公報（特許文献２）には、金属製本体の表面に一体に形成された、強化繊維と金属マトリックスとよりなる繊維強化複合層の厚さを測定するに当り、繊維強化樹脂複合層の表面に向けて超音波を発信して反射波を逐次受信し、超音波の発信から強化繊維による最終反射波受信までの時間を繊維強化複合層の厚さに換算することを特徴とする、超音波による繊維強化複合層の厚さ測定方法が開示されている。

特開昭６０−１２３７１２号公報 特開昭６３−３２１１号公報

特許文献１の方法は、金属およびコンクリートから構成される複合管の、コンクリートライニング層の厚みを測定するものである。この方法では、複合管の外側に接触型超音波探触子を設置する必要がある。従って、埋設管路について適用する場合、開削作業が必要となる。さらに、特許文献１の方法は、超音波入射側の表層であるライニング厚を測定する方法であり、深部層である金属層の厚みを測定することは記載されていない。
特許文献２の方法は、水浸式超音波法で、超音波入射側の表層である繊維強化層の厚みを測定するものである。しかしながら、深部層である金属層の厚みを測定できることは記載されていない。

複層体に超音波を発信し、入射側からみて深部の層の厚みを測定する場合、測定誤差が大きい。特に、超音波入射側の表層と深部層との界面で生じる界面反射波が発生した場合に適切な測定を行うことができなくなる。

そこで本発明の目的は、複層体の深部層の厚みを正確に測定することができる方法を提供することにある。

本発明者は鋭意検討の結果、検出される反射波を、独自の基準で選別し、深部層の厚みの測定に適した反射波のみに絞り込むことによって、上記本発明の目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、以下の発明を含む。

（１）
本発明の複層体の層厚試験法は、選別工程と層厚導出工程とを含む。
選別工程では、厚みを測定すべきターゲット層と、ターゲット層の表面上に設けられた表層とを含む複層体に対して、表層の側からターゲット層の側へ向かう方向に発信した超音波の反射波を、検出順に第１反射波、第２反射波および第３反射波とした場合に、ターゲット層の厚みの導出に適している第２反射波および第３反射波を選別する。
選別工程は第２反射波判定工程と第３反射波判定工程とを含む。
第２反射波判定工程では、第２反射波の強度が所定範囲に含まれるか否かの判断を行う。
第３反射波判定工程では、第３反射波の強度と所定範囲の下限との比較、および、第２反射波と第３反射波との位相の比較の少なくともいずれかを行う。
層厚導出工程では、ターゲット層の厚みの導出に適していると選別された第２反射波および第３反射波の伝播時間からターゲット層の層厚を導出する。

この構成によって、検出される反射波から、複層体のターゲット層（深部層）の厚みを導出するために適した反射波を選別することができる。この選別によって、表層−ターゲット層界面の剥離、表層の内部過剰劣化、およびターゲット層の裏面過剰劣化のいずれかを原因とする、ターゲット層の厚みの導出に適さない波形が捨象される。したがって、複層体のターゲット層の厚みを正確に測定することができる。

より具体的には、第２反射波判定工程で第２反射波の強度が所定範囲に含まれない場合は、表層の内部過剰劣化または表層−ターゲット層界面の剥離が生じていると判定することができる。
また、第３反射波判定工程で第３反射波の強度と所定範囲の下限との比較が行われた場合（強度に基づく第３反射波判定工程）は、層厚測定に適すると判定された波形は、表層の内部過剰劣化および表層−ターゲット層界面の剥離に加えて、ターゲット層の裏面過剰劣化にも該当しないと判定されている点で好ましい。
さらに、第３反射波判定工程で第２反射波と第３反射波との位相の比較が行われた場合（位相に基づく第３反射波判定工程）は、層厚測定に適すると判定された波形は、表層−ターゲット層界面の剥離が起こっていないことがより正確に判定されている点で好ましい。

なお、表層の内部過剰劣化とは、表層内部が、荒れによる空洞化によって超音波が散乱し、入射した超音波が表層内を十分に進むことができない程度まで劣化していることをいう（以下において同様）。ターゲット層の裏面過剰劣化とは、荒れの凹凸によって超音波が裏面散乱し、十分に反射されない程度まで劣化していることをいう（以下において同様）。

（２）
本発明の複層体の層厚試験法では、第２反射波判定工程で、第２反射波の強度が所定範囲に含まれない場合に、第２反射波および第３反射波がターゲット層の厚みの導出に適していないと判定してよい。

この場合、表層−ターゲット層界面の剥離および表層の内部過剰劣化を原因とする、ターゲット層の厚みの導出に適さない波形が捨象される。さらにこの場合、第２反射波の強度が第２反射波の強度が所定範囲を下回る場合は、表層の内部過剰劣化を生じていると判断し、２反射波の強度が第２反射波の強度が所定範囲を上回る場合は、表層−ターゲット層界面の剥離を生じていると判断することができる。

（３）
本発明の複層体の層厚試験法では、第３反射波判定工程で、第３反射波の強度が所定範囲の下限以下である場合に、第２反射波および第３反射波が前記ターゲット層の厚みの導出に適していないと判定してよい。

この場合、ターゲット層の裏面過剰劣化を原因とする、ターゲット層の厚みの導出に適さない波形が捨象される。

強度に基づく第３反射波判定工程は、前述の第２反射波判定工程に引き続いて行われてよい。つまり、強度に基づく第３反射波判定工程は、第２反射波判定工程で第２反射波の強度が所定範囲に含まれると判断した場合に行われてよい。（図１７に例示）
また、強度に基づく第３反射波判定工程は、前述の第２反射波判定工程および後述の位相に基づく第３反射波判定工程がこの順で行われた後に引き続いて行われてもよい。つまり、強度に基づく第３反射波判定工程は、後述の位相に基づく第３反射波判定工程で第２反射波の位相と第３反射波の位相とが逆であると判断した場合に行われてもよい。（図２０に例示）

（４）
本発明の複層体の層厚試験法では、第３反射波判定工程で第２反射波と第３反射波との位相が逆でない場合に、第２反射波および第３反射波が、ターゲット層の厚みの導出に適していないと判定してよい。

この場合、表層−ターゲット層界面の剥離を原因とする、ターゲット層の厚みの導出に適さない波形の見落としを回避することができる。したがって、ターゲット層の厚みの導出に適している波形をより正確に選別することができる。

位相に基づく第３反射波判定工程は、上記の強度に基づく第３反射波判定工程に引き続いて行われてよい。つまり、位相に基づく第３反射波判定工程は、強度に基づく第３反射波判定工程で第３反射波の強度が所定範囲の下限を上回ると判断した場合に行われてよい。（図１８に例示）
また、位相に基づく第３反射波判定工程は、上記の第２反射波判定に引き続いて行われてもよい。つまり、位相に基づく第３反射波判定工程は、第２反射波判定工程で第２反射波の強度が所定範囲に含まれると判断した場合に行われてよい。（図１９に例示）

（５）
本発明の複層体の層厚試験法では、第２反射波判定工程における所定の強度範囲が、表面劣化がない場合の表層の第１反射波の強度を２４０％と定めた場合に、第１反射波の強度の１７％以上７０％以下の強度範囲に相当することが好ましい。

この場合、ターゲット層の厚みの導出に適している波形をより正確に選別することができる。

（６）
本発明の複層体の層厚試験法では、選別工程が、第１反射波の強度が基準範囲に含まれるか否かの判断を行う第１反射波判定工程を含んでよい。この場合、第１反射波の強度が前記基準範囲に含まれている場合に第２反射波判定工程を行うことができる。

この場合、複層体の表層の表面過剰劣化を原因とする、ターゲット層の厚みの導出に適さない波形が捨象される。したがって、ターゲット層の厚みの導出に適している波形をより正確に選別することができる。
なお、表層の表面過剰劣化とは、表層の表面が、荒れの凹凸によって超音波が表面散乱し、表層内部へ入射されない程度まで劣化していることをいう（以下において同様）。

（７）
上記（６）の複層体の層厚試験法では、基準範囲が、表面劣化がない場合の表層の第１反射波の強度を８０％と定めた場合に４０％以上の強度範囲に相当することが好ましい。

この場合、ターゲット層の厚みの導出に適している波形をより正確に選別することができる。

（８）
本発明の層厚試験装置は、選別部と層厚導出部とを含む。
選別部では、厚みを測定すべきターゲット層と、ターゲット層の表面上に設けられた表層とを含む複層体に対して、表層の側からターゲット層の側へ向かう方向に発信した超音波の反射波を、検出順に第１反射波、第２反射波および第３反射波とした場合に、ターゲット層の厚みの導出に適している第２反射波および第３反射波を選別する。
選別部は第２反射波判定部と第３反射波判定部とを含む。
第２反射波判定部では、第２反射波の強度が所定範囲に含まれるか否かの判断を行う。
第３反射波判定部では、少なくとも第３反射波の強度と所定範囲の下限との比較、および、第２反射波と第３反射波との位相の比較の少なくともいずれかを行う。
層厚導出部では、ターゲット層の厚みの導出に適していると選別された第２反射波および第３反射波の伝播時間からターゲット層の層厚を導出する。

この構成によって、上記の複層体の層厚試験法を実施することができる。したがって、検出される反射波から、複層体のターゲット層（深部層）の厚みを導出するために適した反射波を選別することができる。この選別によって、表層−ターゲット層界面の剥離、表層の内部過剰劣化、およびターゲット層の裏面過剰劣化のいずれかを原因とする、ターゲット層の厚みの導出に適さない波形が捨象される。これによって、複層体のターゲット層の厚みを正確に測定することができる。

より具体的には、第２反射波判定部で第２反射波の強度が所定範囲に含まれない場合は、表層の内部過剰劣化または表層−ターゲット層界面の剥離が生じていると判定することができる。
また、第３反射波判定部で第３反射波の強度と前記所定範囲の下限との比較が行われた場合は、層厚測定に適すると判定された波形は、表層の内部過剰劣化および表層−ターゲット層界面の剥離に加えて、ターゲット層の裏面過剰劣化にも該当しないと判定されている点で好ましい。
さらに、第３反射波判定部で第２反射波と第３反射波との位相の比較が行われた場合は、層厚測定に適すると判定された波形は、表層−ターゲット層界面の剥離が起こっていないことがより正確に判定されている点で好ましい。

（９）
本発明の層厚試験装置では、選別部が、第１反射波の強度が基準範囲に含まれるか否かの判断を行う第１反射波判定部を含んでよい。

この場合、複層体の表層の表面過剰劣化を原因とする、ターゲット層の厚みの導出に適さない波形が捨象される。したがって、ターゲット層の厚みの導出に適している波形をより正確に選別することができる。

本発明の層厚試験装置の一例のブロック図である。 図１の装置を用いた層厚試験法の実施態様の一例を模式的に示す一部切欠図である。 図２の実施態様を試験対象の複層管の軸方向から見た模式図である。 層厚試験法の一例を説明する模式的一部拡大図である。 層厚試験装置の一部を示すブロック図である。 ターゲット層の厚みを導出するために最も適切な類型におけるピークパターン（ａ）および複層管内での超音波の伝播態様（ｂ）を示す。 ターゲット層の厚みを導出するために適切な他の類型におけるピークパターン（ａ）および複層管内での超音波の伝播態様（ｂ）を示す。 ターゲット層の厚みを導出するために適切なさらに他の類型におけるピークパターン（ａ）および複層管内での超音波の伝播態様（ｂ）を示す。 ターゲット層の厚みを導出するために適切でない類型におけるピークパターン（ａ）および複層管内での超音波の伝播態様（ｂ）を示す。 ターゲット層の厚みを導出するために適切でない類型におけるピークパターン（ａ）および複層管内での超音波の伝播態様（ｂ）を示す。 ターゲット層の厚みを導出するために適切でない類型におけるピークパターン（ａ）および複層管内での超音波の伝播態様（ｂ）を示す。 ターゲット層の厚みを導出するために適切でない類型におけるピークパターン（ａ）および複層管内での超音波の伝播態様（ｂ）を示す。 ターゲット層の厚みを導出するために適切な類型における波形の位相を示す。 ターゲット層の厚みを導出するために適切でない類型における波形の位相を示す。 位相比較によって判別される、ターゲット層の厚みを導出するために適切でない類型におけるピークパターン（ａ）および複層管内での超音波の伝播態様（ｂ）を示す。 位相比較によって判別される、ターゲット層の厚みを導出するために適切でない類型における他のピークパターン（ａ）および複層管内での超音波の伝播態様（ｂ）を示す。 層厚試験法の選別工程のフローチャートの一例である。 層厚試験法の選別工程のフローチャートの一例（続き）である。 層厚試験法の選別工程のフローチャートの他の例である。 層厚試験法の選別工程のフローチャートの他の例（続き）である。 層厚試験法の層厚導出工程のフローチャートの一例である。 層厚試験装置の他の例を用いた層厚試験法の一例を模式的に示す一部切欠図である。 層厚試験装置の他の例のより具体的な外観図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の要素には同一の符号を付しており、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［１．層厚試験装置の構成概要］
図１は、本発明の層厚試験装置の一例のブロック図である。図２は、層厚試験装置を用いた層厚試験法の実施態様の一例を模式的に示す一部切欠図である。図３は、図２の実施態様を、試験対象の複層管の軸方向から見た模式図である。

図１に示すように、本実施形態の層厚試験装置１００は、移動ユニット１１０と制御分析ユニット１２０とを含む。移動ユニット１１０と制御分析ユニット１２０とは、ケーブル１９０で物理的および電気的に接続されている。

移動ユニット１１０は移動可能な部分であり、図２および図３に示す複層管９００内に挿入される場合は、複層管９００の軸心方向に移動する。移動ユニット１１０は、筒部（軸部）２００、伸縮部３００、拡縮アーム４００、車輪５００を含む。その他に、移動ユニット１１０は、モータ６１０及び検知部７００を含む。

筒部２００は、移動ユニット１１０の正面視中央に位置し（図３参照）、複層管９００内では内壁面の軸心方向に延在するように配置される（図２参照）。筒部２００は、軸筺体部２１０と、連結用部材２２０とから構成される。軸筺体部２１０内には、ケーブル１９０など所望の部材を収容することができる。伸縮部３００（図示せず、たとえばエアシリンダ）を軸筺体部２１０の一部として構成してもよい。連結用部材２２０は、筒部２００と伸縮部３００および拡縮アーム４００それぞれとの連結、および、伸縮部３００と拡縮アーム４００との連結を行う。

伸縮部３００は、その伸縮により、連結用部材２２０を介して拡縮アーム４００の拡縮動作を生じさせる。

拡縮アーム４００は、図３に示すように、連結用部材２２０を介して連結された筒部２００の軸心を中心とする放射方向、つまり複層管９００の中心から外へ向かう径方向に突設される。また、拡縮アーム４００は、連結用部材２２０を介して連結された伸縮部３００の伸縮を拡縮アーム４００の拡縮動作に連動させるリンク機構を構成する。したがって、伸縮部３００の伸縮により径方向への突出量を変化させる。拡縮アーム４００の先端には、複層管９００の軸心方向に走行可能な車輪５００が設けられる。本実施形態においては、拡縮アーム４００および車輪５００のセットは、軸心まわりに等間隔となるように３セット設けられる。複層管９００内で拡縮アーム４００を拡張し、車輪５００が内壁へ当接したとき、軸筺体部２１０が内壁の軸心に調芯されるとともに移動ユニット１１０が安定的に保持される。

モータ６１０（図示せず）は、その回転中心が複層管９００の内壁面の軸心上に位置するように配設され、検知部７００の構成部材（後述）に連結することにより、検知部７００の構成部材を回転させる。層厚試験装置１００においては、モータ６１０は中実軸モータであり、軸筺体部２１０内に収容されている。

検知部７００は、図２および図３に示すように、超音波探触子７１０が、センサホルダ７３２を介してアーム部材７３３に連結されて構成される。アーム部材７３３が回転軸２５０を介して軸筐体部２１０内のモータ６１０に連結されるとともに、超音波探触子７１０とセンサホルダ７３２とアーム部材７３３とが、複層管９００の径方向に同軸となるように配置される。軸筐体部２１０内に収容されたモータ６１０が回転駆動することにより、回転軸２５０を介して検知部７００が回転する。

超音波探触子７１０は、超音波を発生するとともに、超音波ビームを送受信する。超音波探触子７１０は、焦点型探触子であってもよいし、直進型探触子であってもよい。また、超音波探触子７１０は、一探触子法に基づく１個の送受信一体型超音波探触子であるが、二探触子法に基づく発信用探触子と受信用探触子との組み合わせであってもよい。超音波探触子７１０は、モータ６１０によって駆動される回転軸２５０の回転と共に、複層管９００の内周表面に対する角度（垂直）を保った状態で、当該内周表面に沿って回転する（図２および図３中矢印）。

制御分析ユニット１２０は、管外で操作される部分であり、伸縮制御部１３１と、モータ制御部１３２、進行制御部１３３および検知条件制御部１３４などの入力部と、検知情報解析部１４０と、出力部１５０を有する。

伸縮制御部１３１は、伸縮部３００の伸縮を制御することで、拡縮アーム４００の拡縮制御を行う。モータ制御部１３２は、モータ６１０の回転を制御する。進行制御部１３３は、ケーブル１９０の巻取りおよび送出しを制御する。検知条件制御部１３４は、検知部７００に対し、測定条件等の入力情報の制御および測定結果等の出力情報に基づくフィードバック制御等の制御を行う。検知情報解析部１４０は、本発明の層厚試験方法（後述）を実施することで、検知部７００から得られる情報の解析を行う。出力部１５０は、検知部７００から得られる情報を出力する。

［２．試験対象］
図２および図３に示すように、本発明の方法における層厚試験装置１００の試験対象は、複層管９００である。本実施形態において、複層体である複層管９００は、膜厚を測定すべきターゲット層である金属管９１０の内面に表層であるセメント含有層９２０がライニングされた構成を有する。複層管９００は、地中に埋設されているものであり、たとえば、上水道、下水道、工業用水道および農業用水道の配管が挙げられる。

金属管９１０の材質としては、鉄（特に鋳鉄）および鋼が挙げられる。
鋳鉄は、炭素を約２．０％以上含む鉄−炭素系合金である。一般的に、炭素を２．０％以上４．５％以下およびケイ素を０．５％以上３．０％以下含み、その他、マンガンを１．０％以下、リンおよび／または硫黄０．１％程度をさらに含むことが多い（％は、重量を基準とする）。

鋳鉄の種類としては、通常の鋳鉄として、白鋳鉄、まだら鋳鉄およびねずみ鋳鉄が挙げられ、強化された鋳鉄として、強靭鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄（たとえば、ノジュラー鋳鉄、ダクタイル鋳鉄）、可鍛鋳鉄および合金鋳鉄が挙げられる。水道管の場合、具体的には、日本工業規格（JIS G 5521, 5522, 5523, 5524, 5526, 5527）、日本水道協会規格（JWSA G 102, 103, 105, 106, 108, 109, 110, 111, 113, 114, 114-2）、日本下水道協会規格（JSWAS G-1, G-2）、日本ダクタイル鉄管協会規格（JDPA G 1001, 1002, 1003, 1004, 1007, 1008, 1009, 1010, 1011, 1012, 1013, 1014, 1015, 1016, 1017, 1018, 1019, 1020, 1021, 1022, 1024, 1025, 1026, 1027, 1028, 1029, 1030, 1031, 1032, 1033, 1034, 1035, 1036, 1037, 1038, 1039, 1040, 1041, 1042, 1043, 1044, 1045, 1046, 1047, 1048）などに規定されている。

鋼は、炭素を約２．０％以下含む鉄−炭素系合金である（％は、重量を基準とする）。たとえば、炭素鋼およびステンレス鋼が挙げられる。

また、金属管９１０の呼び径は、たとえば１００以上、より具体的には１００以上３００以下である。

セメント含有層９２０の材質としては、セメントが含有されたライニング用材料であればよい。セメントとしては、ポルライトセメント、混合セメント（たとえば、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント）、エコセメント、水和セメント、および未水和セメントなどが挙げられる。代表的なポルライトセメントは、石灰石と、粘土、ケイ石、および酸化鉄などとの混合物を焼成し、ケイ酸三カルシウム、ケイ酸二カルシウム、アルミン酸三カルシウム、鉄アルミン酸四カルシウムなどのクリンカーとした後、クリンカーに対し石膏を少量添加し、微粉砕処理したものである。セメントには、上述の成分の他に、空気および／または水が存在しても良い。

セメント含有層９２０は、上述のセメントを含む材料が層状をなすものである。セメントを含む材料において、セメントに混合される材料としては、砂などの細骨材、砂利や砕石などの粗骨材、および混和材が挙げられる。より具体的には、セメントを含む材料としては、モルタルおよびコンクリート（たとえば、フレッシュコンクリート、硬化コンクリート）が挙げられる。

なお、モルタルは、一般的に、セメントに細骨材が単独で、またはセメントに細骨材と混和材料との両方が加えられたものである。水道管の場合、具体的には、日本工業規格（JIS A5314）、日本水道協会規格（JWWA A 107, JWWA A 113）、日本ダクタイル鉄管協会規格（JDPA Z 2013, JDPA Z 2015）などに規定されている。健全状態（すなわち劣化されていない状態）における組成として、セメントと細骨材との質量配合比率が１：１．５以上１：３．５以下であること、および、混和材を配合する場合は、セメント質量に対して１５％以下であることが定義されている（％は、重量を基準とする）。

さらに、セメント含有層９２０は、セメント含有材料の層の内表面に、さらなる別の被覆層すなわちシールコートを有するものであってもよい。さらなる別の被覆層の材質は、たとえば樹脂、より具体的にはアクリル系樹脂および塩化ビニル系樹脂が挙げられる。

［３．層厚試験法および層厚試験装置］
図２及び図３に示すように、本発明の層厚試験方法の実施時において、複層管９００の内部には水Ｗが満たされており、層厚試験装置１００は、複層管９００の内部に配置される。
図４は、本発明の層厚試験方法の一例を説明する模式的一部拡大図である。図５は、層厚試験装置の一部を示すブロック図である。

［３−１．超音波の発信および受信］
図４に示すように、超音波探触子７１０のヘッド部から超音波（発信波Ｔ）が発信される。発信波Ｔは、セメント含有層９２０の内周表面Ｌｓの接線ＴＬに対して垂直となるように発信される。超音波探触子７１０のヘッド部とセメント含有層９２０との間の距離Ｄは、発信される超音波の波長、および超音波探触子７１０の特性（直線型および焦点型）などによって異なり得るため特に限定されるものではない。例えば、検出感度を良好に保ち易くする観点からは、距離Ｄは５ｍｍ以上、好ましくは１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下、さらに好ましくは１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることができる。

発信される超音波の波長は、超音波探触子７１０の特性（直線型および焦点型）、超音波探触子７１０のヘッド部とセメント含有層９２０表面との距離などによって異なり得るため特に限定されるものではないが、例えば、超音波の波長の範囲は１ＭＨｚ以上である。好ましくは、当該波長の範囲の下限値は、１．５ＭＨｚ、１．８ＭＨｚ、または２ＭＨｚであってよい。超音波の波長の範囲の上限値は、たとえば、１０ＭＨｚであり、好ましくは、９ＭＨｚ、７．５ＭＨｚ、５ＭＨｚ、または３．５ＭＨｚであってよい。上記下限値以上であることにより、不感帯（すなわち各ピークの裾幅）が狭く、層厚測定精度が良好であり、および、層厚測定可能範囲を広く確保することができる。上記上限値以下であることにより、シグナルノイズ比（Ｓ／Ｎ比）に対して感度が良好である。

層厚試験法において、金属管９１０の厚みを導出するための適切な類型では、図４に示すように、発信波Ｔが、金属管９１０の外表面Ｌｂまで到達するとともに、セメント含有層９２０の内周表面Ｌｓ、セメント含有層９２０と金属管９１０との境界面Ｌｉ、および金属管９１０の外表面Ｌｂそれぞれで反射し、内周表面Ｌｓで反射した反射波Ｓ、境界面Ｌｉで最初に反射した反射波Ｉ１、および外表面Ｌｂで最初に反射した反射波Ｂ１が超音波探触子７１０に受信される。超音波探触子７１０が受信する反射波を受信順（検出順）に、第１反射波Ｒ−１、第２反射波Ｒ−２、第３反射波Ｒ−３とすると、金属管９１０の厚みを導出するための適切な類型では、第１反射波Ｒ−１が反射波Ｓであり、第２反射波Ｒ−２が反射波Ｉ１であり、第３反射波Ｒ−３が反射波Ｂ１であり、それぞれ、適切な強度で受信される。

［３−２．反射波の波形の取得］
検知部７００（本実施形態では超音波探触子７１０）が受信した反射波は、検知情報解析部１４０（図１参照）で処理される。本発明の層厚試験装置では、図５に示すように、検知情報解析部１４０は、波形取得部１４１と選別部１４２と層厚算出部１４９とを含む。選別部１４２は、第２反射波判定部および第３反射波判定部を少なくとも含み、さらに本実施形態では、第１反射波判定部も含む。

波形取得部１４１では、検知部７００が受信した反射波の波形を取得する。たとえば、反射波の信号を、伝播時間に対する反射波強度の波形へ変換処理する。より具体的には、受信波（図４の場合、第１反射波Ｒ−１、第２反射波Ｒ−２、および第３反射波Ｒ−３）を信号増幅器で増幅し、バンドパスフィルタなどでノイズを除去し、Ａ／Ｄ変換器でデジタル化され、その後、デジタル化された波形を同一時間軸上で加算平均する平均化処理が行われることで波形が取得される。取得された波形は、測定位置情報とともに記憶される。波形取得部１４１によって取得された波形は、出力部１５０に表示されることもできる。

［３−３．分類されるべきピークパターン：ピーク強度による分類］
本発明の層厚試験方法で層厚情報を取得するために用いられる、金属管９１０の厚みを導出するために最も適切な類型のピークパターンを図６（ａ）に示し、複層管９００内での発信波Ｔの伝播態様を図６（ｂ）に模式的に示す。さらに、金属管９１０の厚みを導出するために適切な類型として許容されるピークパターンを図７（ａ）および図８（ａ）に示し、複層管９００内での発信波Ｔの伝播態様を図７（ｂ）および図８（ｂ）に同様に模式的に示す。

本発明の層厚試験装置の選別部１４２では、波形取得部１４１によって取得された波形から図６（ａ）、図７（ａ）および図８（ａ）に示すピークパターンを選別するために、まず、金属管９１０の厚みを導出するために適切でない類型のピークパターンを判別する。選別の過程で、適切でない類型のピークパターンを捨象するだけでなく、それら適切でない類型のピークパターンから複層管９００の層厚以外の劣化情報を取得してもよい。図９（ａ）、図１０（ａ）、図１１（ａ）および図１２（ａ）が、本発明の層厚試験方法で金属管９１０の厚みを導出するために適切でない類型のピークパターンであり、図９（ｂ）、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）および図１２（ｂ）が、それぞれのピークパターンに対応する発信波Ｔの伝播態様の模式的態様である。

図６（ａ）に示すピークパターンでは、横軸に伝播時間、縦軸に信号強度を示す（以下、すべてのピークパターンにおいて同様）。図６（ａ）のピークパターンは、低ゲイン出力（Ｌ）および高ゲイン出力（Ｈ）の両出力の場合を示す。図６（ａ）に示すように、第１反射波Ｒ−１が反射波Ｓであり、第２反射波Ｒ−２が反射波Ｉ１であり、第３反射波Ｒ−３が反射波Ｂ１であり、それぞれ、適切な強度で受信される。

適切な強度で受信されるとは、第１反射波Ｒ−１の強度が基準範囲ｓｒに含まれ（低ゲインＬでの波形参照）、かつ、第２反射波Ｒ−２および第３反射波Ｒ−３の強度がいずれも所定範囲ｄｒに含まれ（高ゲインＨでの波形参照）ていることをいう。図６（ａ）では、最も理想的なピークパターンが示されており、第２反射波Ｒ−２の強度より第３反射波Ｒ−３の強度のほうが大きい。

しかしながら、第１反射波Ｒ−１が反射波Ｓ、第２反射波Ｒ−２が反射波Ｉ１、第３反射波Ｒ−３が反射波Ｂ１であり、第１反射波Ｒ−１の強度が基準範囲ｓｒに含まれ、第２反射波Ｒ−２の強度が所定範囲ｄｒに含まれ、かつ第３反射波Ｒ−３の強度が所定範囲ｄｒの下限値を上回っている限り、第２反射波Ｒ−２および第３反射波Ｒ−３の強度関係は問わない。

たとえば、図６（ａ）に示されたピークパターンでは第３反射波Ｒ−３の強度が所定範囲ｄｒ内に収まっているが、所定範囲ｄｒの上限を上回っている場合も許容される。
そのほか、図７（ａ）に示すように第２反射波Ｒ−２および第３反射波Ｒ−３の強度が同じである場合、および図８（ａ）に示すように、第２反射波Ｒ−２の強度のほうが第３反射波Ｒ−３の強度よりも大きい場合も許容される。
なお、図７（ｂ）および図８（ｂ）は、図６（ｂ）と同じ図であるが、対応する発信波Ｔ伝播態様を把握容易にするためにそれぞれ図７（ａ）および図８（ａ）に添えている。

いずれにしても、第２反射波Ｒ−２以降に検出される反射波は、第１反射波に比べて強度が顕著に小さくなる傾向にあるため、第２反射波Ｒ−２以降の反射波の強度を調べる場合は、正確性の観点から、より高ゲイン（Ｈ）の出力に切換えることが好ましい。たとえば２．５倍以上３．５倍以下、一例として３倍にゲインを上げて設定することができる。

基準範囲ｓｒは、セメント含有層９２０に対応するセメント含有層であって劣化が無いものに発信波Ｔを発信した場合に得られる内周表面Ｌｓの反射波の強度を８０％とした場合に、４０％以上、好ましくは５０％以上であってよい。また、所定範囲ｄｒは、劣化のないセメント含有層９２０に発信波Ｔを発信した場合に得られる内周表面Ｌｓの反射波の強度を２４０％とした場合に、１７％以上７０％以下、好ましくは２０％以上６０％以下であってよい。図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）、図９（ａ）、図１０（ａ）、図１１（ａ）および図１２（ａ）で示される基準範囲ｓｒおよび所定範囲ｄｒは一例である。

波形取得部１４１によって取得された波形は、上記の条件が揃った場合に、図６（ｂ）、図７（ｂ）および図８（ｂ）に示すように、発信波Ｔがセメント含有層９２０および金属管９１０に適切に入射し、境界面Ｌｉおよび外表面Ｌｂで適切に反射することにより得られた反射波の波形であると判断することができる。したがってこの場合、第２反射波Ｒ−２つまり境界面Ｌｉで最初に反射した反射波Ｉ１および第３反射波Ｒ−３つまり外表面Ｌｂで最初に反射した反射波Ｂ１は、金属管９１０の厚みを正しく導出するために利用することができる。

図９（ａ）に示すピークパターンでは、第１反射波Ｒ−１の強度が基準範囲ｓｒに満たない。そして、第２反射波Ｒ−２および第３反射波Ｒ−３は実質的に検出されない（それらの強度が検出限界に満たない）。このような波形からは、図９（ｂ）に示すように、発信波Ｔが内周表面Ｌｓで散乱することでセメント含有層９２０内に入射できないほどに内周表面Ｌｓが荒れているため、第１反射波Ｒ−１つまり内周表面Ｌｓで反射した反射波Ｓのみが弱い強度で検出されたにとどまったものと判断することができる。このような伝播態様は、セメント含有層９２０の内周表面Ｌｓが腐食により過度に劣化している場合に起こり得る。

なお、本発明の層厚試験方法の実施前に、セメント含有層９２０の内周表面Ｌｓが過剰劣化していないと判定している場合（たとえば、複層管９００内を撮像する装置などにより過剰劣化がないことを確認している場合、および複層管の使用年数が比較的浅いことにより過剰劣化の可能性が極めて低い場合などを含む）は、第１反射波Ｒ−１の判定を行わなくてもよいため、図９（ａ）に示すピークパターンの判定は必ずしもなされない。

図１０（ａ）に示すピークパターンでは、第１反射波Ｒ−１の強度は基準範囲ｓｒ内にあるが、少なくとも第２反射波Ｒ−２の強度は所定範囲ｄｒの下限を下回る。このような波形からは、図１０（ｂ）に示すように、セメント含有層９２０の内周表面Ｌｓは図９（ｂ）の場合ほどは劣化しておらず第１反射波Ｒ−１つまり内周表面Ｌｓで反射した反射波Ｓは基準範囲ｓｒ内の強度で検出されたものの、境界面Ｌｉおよび外表面Ｌｂに到達した超音波量が少ないため、第２反射波Ｒ−２つまり境界面Ｌｉで最初に反射した反射波Ｉ１および第３反射波Ｒ−３つまり外表面Ｌｂで最初に反射した反射波Ｂ１のいずれも、極めて小さな強度でしか検出されなかったものと判断することができる。

このように境界面Ｌｉおよび外表面Ｌｂに到達した超音波量が少なくなる伝播態様は、たとえばセメント含有層９２０の異常がある場合に起こり得る。より具体的には、セメント含有層９２０内部が過度の劣化状態にある場合が挙げられる。セメント含有層９２０の劣化状態は、たとえば、空隙率の増加、セメントの重量比率の減少、およびカルシウム濃度の減少の少なくともいずれかによって引き起こされていると考えられる。より具体的には、セメントの重量比率が２０重量％以下である場合、カルシウム濃度が１００，０００ｐｐｍ以下である場合、セメント含有層９２０の空隙率が０．５％以上である場合が挙げられる。

図１１（ａ）に示すピークパターンでは、第１反射波Ｒ−１の強度は基準範囲ｓｒ内にあるが、少なくとも第２反射波Ｒ−２の強度は所定範囲ｄｒの上限を上回る。このような波形からは、図１１（ｂ）に示すように、セメント含有層９２０−金属管９１０の剥離により境界面Ｌｉに空気層が生じていることで、発信波Ｔが金属管９１０に入射できず、セメント含有層９２０の内周表面Ｌｓと境界面Ｌｉとの間で多重反射が起こったものと判断することができる。このため、第２反射波Ｒ−２は境界面Ｌｉで最初に反射した反射波Ｉ１として検出されるものの、第３反射波Ｒ−３は境界面Ｌｉで２番目に反射した反射波Ｉ２として検出される。

図１２（ａ）に示すピークパターンでは、第１反射波Ｒ−１の強度は基準範囲ｓｒ内にあり、第２反射波Ｒ−２も所定範囲ｄｒ内にあるが、第３反射波Ｒ−３が所定範囲ｄｒの下限を下回る。このような波形からは、図１２（ｂ）に示すように、金属管９１０に入射した発信波Ｔが外表面Ｌｂで散乱することで十分に反射できないほどに外表面Ｌｂが荒れているため、外表面Ｌｂで最初に反射した反射波Ｂ１が極めて小さな強度でしか検出されなかったものと判断することができる。このような伝播態様は、たとえば外表面Ｌｂが腐食により過度に劣化している場合に起こり得る。

［３−４．分類されるべきピークパターン：ピーク位相による分類］
本発明の層厚試験方法においては、より正確な劣化情報またはより正確な層厚情報を得るため、上記のピーク強度に基づく判定に加えて、ピーク位相に基づく判定を組み合わせることができる。これによって、セメント含有層９２０内の多重反射の有無をさらに詳細に調べることができる。

図１３は、ターゲット層の厚みを導出するために適切な類型における波形の位相を示す。
図１３に示すように、反射波のピークが金属管９１０の厚みを導出するための適切なピークパターンに該当する場合は、第２反射波Ｒ−２および第３反射波Ｒ−３の位相が逆になる。具体的には、第２反射波Ｒ−２は、一旦プラスに立ち上がった後マイナスに大きく振れる一方、第３反射波Ｒ−３は、一旦マイナスに振れた後プラスに大きく立ち上がる。

このように第２反射波Ｒ−２および第３反射波Ｒ−３の位相が逆の場合、第１反射波Ｒ−１が内周表面Ｌｓで反射した反射波Ｓであり、第２反射波Ｒ−２が境界面Ｌｉで最初に反射した反射波Ｉ１であり、第３反射波Ｒ−３が外表面Ｌｂで最初に反射した反射波Ｂ１であると識別することができる。

一方、図１４は、ターゲット層の厚みを導出するために適切でない類型における波形の位相を示す。図１４に示すように、反射波のピークが金属管９１０の厚みを導出するための適切なピークパターンに該当しない場合は、第２反射波Ｒ−２および第３反射波Ｒ−３の位相が同じになる。具体的には、第２反射波Ｒ−２および第３反射波Ｒ−３のいずれも、一旦マイナスに振れた後プラスに大きく立ち上がる。

このように第２反射波Ｒ−２および第３反射波Ｒ−３の位相が逆でない場合、内周表面Ｌｓと境界面Ｌｉとの間で多重反射が起こっていると判断することができる。このため、第２反射波Ｒ−２は境界面Ｌｉで最初に反射した反射波Ｉ１であるが、第３反射波Ｒ−３は境界面Ｌｉで２番目に反射した反射波Ｉ２と識別することができる。

位相比較によって判別可能な、界面多重反射の場合のピークパターンを図１５（ａ）および図１６（ａ）に示す。図１５（ａ）および図１６（ａ）はそれぞれ、適切なピークパターンである図７（ａ）および図８（ａ）と極めて似ており、ピーク強度を調べるだけでは判別することができない。したがって、位相比較によって、より正確な劣化情報またはより正確な層厚情報を得ることができる。
なお、図１５（ｂ）および図１６（ｂ）は、図１１（ｂ）と同じ図であるが、対応する発信波Ｔ伝播態様を把握容易にするためにそれぞれ図１５（ａ）および図１６（ａ）に添えている。

［３−５．層厚試験法での選別工程フローの一例］
図１７は、層厚試験法での選別工程のフローチャートの一例であり、図１８は、図１７に引き続くことができるフローチャートの一例である。

［３−５−１．波形取得工程］
前述のように、波形取得部１４１（図５参照）で、検知部７００が受信した反射波の波形を取得する（図１７のＳ００）。
取得された波形は、選別部１４２の第２反射波判定部および第３反射波判定部（図５参照）で、第１反射波Ｒ−１、第２反射波Ｒ−２、および第３反射波Ｒ−３の順に受信された反射波のピークの強度比較により図１０（ａ）および図１１（ａ）のいずれか、または図１０（ａ）から図１２（ａ）のいずれに該当するかの判定に用いられる。取得された波形は、選別部１４２の第３反射波判定部（図５参照）で、反射波のピークの位相比較により図１３および図１４のいずれに該当するかの判定に用いられることもできる。選別部１４２が図５に示すように第１反射波判定部を含む場合は、取得された波形は、第１反射波判定部で、図９（ａ）に該当するかの判定に用いられることもできる。

なお、波形取得工程では、劣化が無いセメント含有層を有する管を較正用の管として用意し、複層管９００の波形を取得するとともに較正用の管の波形も取得することができる。この場合、較正用の管から取得された波形の第１反射波Ｒ−１（Ｓ）の強度を基準に基準範囲ｓｒおよび所定範囲ｄｒを設定し、複層管９００から取得された波形の各ピーク強度を調べることができる。

［３−５−２．第１反射波判定工程：ピーク強度比較］
任意で行われる第１反射波判定工程は、選別部１４２の第１反射波判定部（図５参照）で行われる。第１反射波判定工程では、取得された波形において、第１反射波Ｒ−１の強度が基準範囲ｓｒ内であるか否かを判定する（Ｓ１０）。

具体的には、第１反射波Ｒ−１の強度が基準範囲ｓｒに含まれていない場合（Ｓ１０のNo）、つまり本実施形態では図９（ａ）に示したように基準範囲ｓｒの下限を下回る場合、そのような第１反射波Ｒ−１を有する波形は、層厚取得用の波形としては不採用と判定し、選別工程を終了することができる。しかしながら、本実施形態では、セメント含有層９２０の内周表面Ｌｓが過剰劣化している（図９（ｂ）参照）と判断し（Ｓ１１）、得られた劣化情報を出力部１５０（図５参照）に出力し（Ｓ１２）、その後、選別工程を終了する。

第１反射波Ｒ−１の強度が基準範囲ｓｒに含まれている場合（Ｓ１０のYes）、波形は、第２反射波判定工程のＳ２０へ供される。

［３−５−３．第２反射波判定工程：ピーク強度比較］
第２反射波判定工程は、選別部１４２の第２反射波判定部（図５参照）で行われる。第２反射波判定工程では、第２反射波Ｒ−２の強度が所定範囲ｄｒ内であるか否かを判定する（Ｓ２０）。

具体的には、第２反射波Ｒ−２の強度が図１０（ａ）に示したように所定範囲ｄｒに含まれず、かつ所定範囲ｄｒを下回る場合（Ｓ２０のNo）、そのような第２反射波Ｒ−２を有する波形は、層厚取得用の波形としては不採用と判定し、選別工程を終了することができる。しかしながら、本実施形態では、セメント含有層９２０の内部が過剰劣化している（図１０（ｂ）参照）と判断し（Ｓ２１）、得られた劣化情報を出力部１５０（図５参照）に出力し（Ｓ２２）、その後、選別工程を終了する。

第２反射波Ｒ−２の強度が図１１（ａ）に示したように所定範囲ｄｒに含まれず、かつ所定範囲ｄｒを上回る場合（Ｓ２０のNo）、そのような第２反射波Ｒ−２を有する波形は、層厚取得用の波形としては不採用と判定し、選別工程を終了することができる。しかしながら、本実施形態では、セメント含有層９２０と金属管９１０との境界面Ｌｉが劣化により剥離を起こし、内周表面Ｌｓと境界面Ｌｉとの間で多重反射が起こっている（図１１（ｂ）参照）と判断し（Ｓ２３）、得られた劣化情報を出力部１５０（図５参照）に出力し（Ｓ２４）、その後、選別工程を終了する。

第２反射波Ｒ−２の強度が所定範囲ｄｒ内に含まれる場合（Ｓ２０のYes）、セメント含有層９２０の内周表面Ｌｓの過剰劣化、セメント含有層９２０の内部の過剰劣化、およびセメント含有層９２０と金属管９１０との境界面Ｌｉの剥離のいずれも起こしていない可能性が高いが、本実施形態では、他の劣化態様を考慮した選別も行うため、選別された波形を後述のピーク強度に基づく第３反射波判定工程（Ｓ３０）へ供する。

［３−５−４．第３反射波判定工程：ピーク強度比較］
図１７に示す第３反射波判定工程は、選別部１４２の第３判定部（図５参照）で行われる。第３反射波判定工程では、第３反射波Ｒ−３の強度が所定範囲ｄｒの下限を上回るか否かを判定する（Ｓ３０）。このため当該判定工程は、ピーク強度に基づく第３反射波判定工程と記載する。

具体的には、第３反射波Ｒ−３の強度が図１２（ａ）に示したように所定範囲ｄｒの下限以下である場合（Ｓ３０のNo）、そのような第３反射波Ｒ−３を有する波形は、層厚取得用の波形としては不採用と判定し、選別工程を終了することができる。しかしながら、本実施形態では、金属管９１０の外表面Ｌｂが過剰劣化を起こしている（図１２（ｂ）参照）と判断し（Ｓ３１）、得られた劣化情報を出力部１５０（図５参照）に出力し（Ｓ３２）、その後、選別工程を終了する。

第３反射波Ｒ−３の強度が所定範囲ｄｒの下限を上回っている場合（Ｓ３０のYes）、セメント含有層９２０の内周表面Ｌｓの過剰劣化、セメント含有層９２０の内部の過剰劣化、セメント含有層９２０と金属管９１０との境界面Ｌｉの剥離、および金属管９１０の外表面Ｌｂの過剰劣化のいずれも起こしていない可能性が高いため、ピークの強度比較による選別は終了する。

このようにピーク強度に基づく第３反射波判定工程（Ｓ３０）による選別で絞り込まれた波形は、層厚測定に適した波形である可能性が高いため、後述のピーク位相に基づく第３反射波判定工程（Ｓ４０）を経ずに後述の層厚導出工程（Ｓ５１以降）に適用してもよい。しかしながら、第１反射波判定工程（Ｓ１０）からピーク強度に基づく第３反射波判定工程（Ｓ３０）は、ピーク強度を基に判断するものであるため、セメント含有層９２０の内周表面Ｌｓの過剰劣化、セメント含有層９２０の内部の過剰劣化、セメント含有層９２０と金属管９１０との境界面Ｌｉの剥離、および金属管９１０の外表面Ｌｂの過剰劣化のいずれも起こしていないと判断された波形の中には、図６（ａ）、図７（ａ）および図８（ａ）に示すピークパターンの他に、界面多重反射を起こしている図１５（ａ）および図１６（ａ）に示すピークパターンを有する波形が紛れ込んでいる可能性がある。したがって、本実施形態では、層厚試験をより正確性の高いものとするため、選別された波形を後述のピーク位相に基づく第３反射波判定工程（図１８）に供して、さらに正確性の高い情報を得ることができる。

［３−５−５．第３反射波判定工程：ピーク位相比較］
図１８に示す第３反射波判定工程は、選別部１４２の第３反射波判定部（図５参照）で行われる。この第３反射波判定工程では、ピークの強度比較によって絞り込まれた波形の、第２反射波Ｒ−２の位相と第３反射波Ｒ−３の位相とが逆であるか否かを判定する（Ｓ４０）。したがって、この第３反射波判定工程を、ピーク位相に基づく第３反射波判定工程を記載する。

具体的には、第２反射波Ｒ−２および第３反射波Ｒ−３が同じ位相（図１４参照）となる場合（Ｓ４０のNo）は、第３反射波Ｒ−３は境界面Ｌｉで２番目に反射した反射波Ｉ２と識別できる。したがってそのような第３反射波を有する波形は層厚取得用の波形としては不採用と判定し、選別工程を終了することができる。しかしながら、本実施形態では、セメント含有層９２０と金属管９１０との境界面Ｌｉが劣化により剥離を起こし、内周表面Ｌｓと境界面Ｌｉとの間で多重反射が起こっている（図１１（ｂ）参照）と判断し（Ｓ４１）、得られた劣化情報を出力部１５０（図５参照）に出力し（Ｓ４２）、その後、選別工程を終了する。

第２反射波Ｒ−２の位相と第３反射波Ｒ−３の位相とが逆（図１３参照）である場合（Ｓ４０のYes）、セメント含有層９２０の内周表面Ｌｓの過剰劣化、セメント含有層９２０の内部の過剰劣化、セメント含有層９２０と金属管９１０との境界面Ｌｉの剥離、および金属管９１０の外表面Ｌｂの過剰劣化のいずれも起こしていないと判断することができ、ピークの位相比較による選別は終了する。

このようにピーク位相に基づく第３反射波判定工程（Ｓ４０）による選別で絞り込まれた波形は、第２反射波Ｒ−２が境界面Ｌｉで最初に反射した反射波Ｉ１であり、第３反射波Ｒ−３が外表面Ｌｂで最初に反射した反射波Ｂ１であり、かつそれぞれが適切な強度で検出されているため、層厚測定に極めて適していると判断することができる。このため、後述の層厚導出工程（Ｓ５１以降）に適用することができる。

［３−６．層厚試験法での選別工程フローの他の例］
図１９は、層厚試験法での選別工程のフローチャートの他の例であり、図２０は、図１９に引き続くことができるフローチャートの一例である。
図１９及び図２０で示されるフローは、ピーク強度に基づく第３反射波判定工程とピーク位相に基づく第３反射波判定工程との順番が逆転する点で、図１７および図１８で示されるフローと異なる。

［３−６−１．第１反射波判定工程および第２反射波判定工程］
第１反射波判定工程Ｓ１０および第２反射波判定工程Ｓ２０（および付随する工程Ｓ２１からＳ２４）は、図１７と同じである。
第２反射波Ｒ−２の強度が所定範囲ｄｒ内に含まれる場合（Ｓ２０のYes）、後述のピーク位相に基づく第３反射波判定工程（Ｓ４０’）を経ずに後述の位相比較工程（Ｓ３０’）へ進むことも許容する。しかしながら本実施形態では、より正確な劣化情報を取得するために、選別された波形をさらにピーク位相に基づく第３反射波判定工程のＳ４０’へ供することができる。

［３−６−２．第３反射波判定工程：ピーク位相比較］
図１９に示す第３反射波判定工程は、選別部１４２の第３反射波判定部（図５参照）で行われる。この第３反射波判定工程（ピーク位相に基づく第３反射波判定工程）では、第２反射波判定工程で絞り込まれた波形の、第２反射波Ｒ−２の位相と第３反射波Ｒ−３の位相とが逆であるか否かを判定する（Ｓ４０’）。

具体的には、第２反射波Ｒ−２および第３反射波Ｒ−３が同じ位相（図１４参照）となる場合（Ｓ４０’のNo）は、第３反射波Ｒ−３は境界面Ｌｉで２番目に反射した反射波Ｉ２と識別できる。したがってそのような第３反射波を有する波形は層厚取得用の波形としては不採用と判定し、選別工程を終了することができる。しかしながら、本実施形態ではセメント含有層９２０と金属管９１０との境界面Ｌｉが劣化により剥離を起こし、内周表面Ｌｓと境界面Ｌｉとの間で多重反射が起こっている（図１１（ｂ）参照）と判断し（Ｓ４１’）、得られた劣化情報を出力部１５０（図５参照）に出力し（Ｓ４２’）、その後、選別工程を終了する。

第２反射波Ｒ−２の位相と第３反射波Ｒ−３の位相とが逆（図１３参照）である場合（Ｓ４０’のYes）、セメント含有層９２０の内周表面Ｌｓの過剰劣化、セメント含有層９２０の内部の過剰劣化、セメント含有層９２０と金属管９１０との境界面Ｌｉの剥離、および金属管９１０の外表面Ｌｂの過剰劣化のいずれも起こしていないと判断することができ、ピークの位相比較による選別は終了する。

このようにピーク位相に基づく第３反射波判定工程（Ｓ４０’）による選別で絞り込まれた波形は、第２反射波Ｒ−２が境界面Ｌｉで最初に反射した反射波Ｉ１であり、第３反射波Ｒ−３が外表面Ｌｂで最初に反射した反射波Ｂ１であり、かつそれぞれが適切な強度で検出されているため、層厚測定に適していると判断することができる。このため、後述のピーク強度に基づく第３反射波判定工程（Ｓ３０’）を経ずに後述の層厚導出工程（Ｓ５１以降）に適用することができる。しかしながら、本実施形態では、他の劣化態様を考慮した選別も行うため、選別された波形を後述のピーク強度に基づく第３反射波判定工程（図２０）に供する。

［３−６−３．第３反射波判定工程：ピーク強度比較］
図２０に示す第３反射波判定工程は、選別部１４２の第３判定部（図５参照）で行われる。第３反射波判定工程（ピーク強度に基づく第３反射波判定工程）では、第３反射波Ｒ−３の強度が所定範囲ｄｒの下限を上回るか否かを判定する（Ｓ３０’）。

具体的には、第３反射波Ｒ−３の強度が図１２（ａ）に示したように所定範囲ｄｒの下限以下である場合（Ｓ３０’のNo）、そのような第３反射波を有する波形は、層厚取得用の波形としては不採用と判定し、選別工程を終了することができる。しかしながら、本実施形態では、金属管９１０の外表面Ｌｂが過剰劣化を起こしている（図１２（ｂ）参照）と判断し（Ｓ３１’）、得られた劣化情報を出力部１５０（図５参照）に出力し（Ｓ３２’）、その後、選別工程を終了する。

第３反射波Ｒ−３の強度が所定範囲ｄｒの下限を上回っている場合（Ｓ３０’のYes）、セメント含有層９２０の内周表面Ｌｓの過剰劣化、セメント含有層９２０の内部の過剰劣化、セメント含有層９２０と金属管９１０との境界面Ｌｉの剥離、および金属管９１０の外表面Ｌｂの過剰劣化のいずれも起こしていない可能性が高いため、ピークの強度比較による選別は終了する。

このようにピーク強度に基づく第３反射波判定工程（Ｓ３０’）による選別で絞り込まれた波形は、層厚測定に適した波形である可能性が極めて高いため、後述の層厚導出工程（Ｓ５１以降）に適用される。

［３−７．層厚導出工程フロー］
図２１は、層厚導出工程のフローチャートの一例である。層厚導出工程では、選別工程で層厚測定に適さない波形が捨象されることにより絞り込まれた層厚情報取得用波形を用いて、層厚が算出される。

本実施形態では、選別された波形を層厚情報取得用波形として採用し（Ｓ５１）、層厚算出部１４９（図５参照）において、第２反射波Ｒ−２と第３反射波Ｒ−３との伝播時間の差（μ秒）に１／２と音速とを乗じることにより、金属管９１０の厚みを算出する（Ｓ５２）。算出された層厚情報は、出力部１５０（図５参照）に出力することができる（Ｓ５３）。

なお、第１反射波判定工程、第２反射波判定工程、ピーク強度に基づく第３反射波判定工程および第ピーク位相に基づく３反射波判定工程で出力部１５０（図５参照）への出力される情報は、劣化情報が視覚的に認識しやすいように処理されていることが好ましい。たとえば、複層管９００の側面展開図に、劣化の種類（セメント含有層９２０の内周表面Ｌｓの過剰劣化、セメント含有層９２０の内部の過剰劣化、セメント含有層９２０と金属管９１０との境界面Ｌｉの剥離、および金属管９１０の外表面Ｌｂの過剰劣化のそれぞれ）に応じて、劣化情報をマッピングすることができる。さらに、劣化に伴う層厚の薄化の程度に応じて、層厚情報も劣化情報としてマッピングすることもできる。このように出力された劣化情報に基づいて、試験対象である複層管９００の機械的特性および寿命などを予測することができる。

［４．他の例］
試験対象は、図２および図３に示したような、表面が曲面であるセメント含有層９２０がライニングされた複層管９００に限定されるものではない。例えば、試験対象は、表面が平面であるセメント含有層が、金属板に接するように積層された複層体であってもよい。

試験対象は、金属管９１０の表面に設けられた表層多孔質層がセメント含有層９２０である態様に限られない。表面層としては、様々な多孔質層が好ましく採用される。

層厚試験装置は、図２および図３に示したような、回転軸２５０を介してモータ６１０に連結された超音波探触子７１０からの超音波の発信方向が、セメント含有層９２０内周表面に沿って回転する態様に限定されるものではない。

たとえば、層厚試験装置は、超音波探触子７１０が回転されない軸心に固定され、セメント含有層９２０表面に対する距離と角度（垂直）とを保った状態で、超音波探触子７１０からの超音波の発信方向も回転させることなく走行する態様であってもよい。この場合、超音波を発信すべき試験対象の表面は曲面でも平面でもよい。

またたとえば、層厚試験装置は、図２２に示す態様のものであってもよい。図２２に示す層厚試験装置１００ａは、回転しない軸心に固定された超音波探触子７１０が、複層管９００の軸心位置から当該軸心方向に超音波を発信するように設けられている。この場合、音響反射部７２０ａ（たとえばミラー）が、当該軸心を回転軸として回転可能に（図２２中矢印）設けられ、超音波探触子７１０からの発信波Ｔを屈折させ、セメント含有層９２０の内表面に対して所定の角度（垂直）で入射させられるように、音響反射部７２０ａ表面は傾斜面７２３ａが形成されている。これによって、音響反射部７２０ａの回転中、セメント含有層９２０表面に対する距離と角度（垂直）とを保った状態で、超音波探触子７１０からの超音波の発信方向を回転させることができる。

図２３に、層厚試験装置１００ａのさらに具体的な態様を示す。図２３に示す層厚試験装置１００ａ’は、層厚試験装置１００ａ（図２２参照）の音響反射部７２０ａの傾斜面７２３ａに該当する傾斜面７２３ａ’を有する。また、層厚試験装置１００ａ’は、層厚試験装置１００（図２参照）の拡縮アーム４００とは異なるリンク機構を有する拡縮アーム４００ａ’を、軸筺体部２１０ａ’の周りに等間隔となるように６セット有し、より安定性を増している。拡縮アーム４００ａ’は、軸筺体部２１０ａ’の一部を構成するエアシリンダ（伸縮部３００ａ’）の伸縮により動作する。さらに、層厚試験装置１００ａ’は、回転軸に固定されない中空軸モータ６１０ａ’を有しており、中空部分に超音波探触子７１０の少なくとも一部を収容し、移動ユニット１１０ａ’がよりコンパクト性を増している。

［実施形態および他の例における各部と請求項の各構成要素との対応関係］
本発明においては、層厚試験装置１００，１００ａ，１００ａ’が請求項の「層厚試験装置」に相当し、選別部１４２が「選別部」に相当し、層厚算出部１４９が「層厚導出部」に相当し、複層管９００が「複層体」に相当し、セメント含有層９２０が「表層」に相当し、金属管９１０が「ターゲット層」に相当し、発信波Ｔが「発信した超音波」に相当し、第１反射波Ｒ−１が「第１反射波」に相当し、第２反射波Ｒ−２が「第２反射波」に相当し、第３反射波Ｒ−３が「第３反射波」に相当し、基準範囲ｓｒが「基準範囲」に相当し、所定範囲ｄｒが「所定範囲」に相当し、第１反射波判定工程Ｓ１０が「第１反射波判定工程」に相当し、第２反射波判定工程Ｓ２０が「第２反射波判定工程」に相当し、第３反射波判定工程Ｓ３０，Ｓ３０’，Ｓ４０，Ｓ４０’が「第３反射波判定工程」に相当し、層厚算出工程Ｓ５２が「層厚導出工程」に相当する。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨から逸脱することのない様々な実施形態が他になされうる。

１００，１００ａ，１００ａ’ 層厚試験装置
１４２ 選別部
１４９ 層厚算出部（層厚導出部）
９００ 複層管（複層体）
９１０ 金属管（ターゲット層）
９２０ セメント含有層（表層）
Ｔ 発信波（発信した超音波）
Ｒ−１ 第１反射波
Ｒ−２ 第２反射波
Ｒ−３ 第３反射波
ｓｒ 基準範囲
ｄｒ 所定範囲
Ｓ１０ 第１反射波判定工程
Ｓ２０ 第２反射波判定工程
Ｓ３０，Ｓ３０’，Ｓ４０，Ｓ４０’ 第３反射波判定工程
Ｓ５２ 層厚算出工程（層厚導出工程）

Claims (8)

1. 厚みを測定すべきターゲット層と、前記ターゲット層の表面上に設けられた表層とを含む複層体に対して、前記表層の側から前記ターゲット層の側へ向かう方向に発信した超音波の反射波を、検出順に第１反射波、第２反射波および第３反射波とした場合に、前記ターゲット層の厚みの導出に適している前記第２反射波および前記第３反射波を選別する選別工程と、前記ターゲット層の厚みの導出に適していると選別された前記第２反射波および前記第３反射波の伝播時間から前記ターゲット層の層厚を導出する層厚導出工程と、を含み、
   前記選別工程が、
   前記第２反射波の強度が所定範囲に含まれるか否かの判断を行う第２反射波判定工程と、
   前記第３反射波の強度と前記所定範囲の下限との比較、および、前記第２反射波と前記第３反射波との位相の比較の少なくともいずれかを行う第３反射波判定工程と、を含む、複層体の層厚試験法であって、
   前記選別工程における前記第２反射波および前記第３反射波の選別は、所定の波形から前記第２反射波および前記第３反射波となるピークの位置を選択することであり、
   前記第２反射波判定工程で、前記第２反射波の強度が前記所定範囲に含まれない場合に、前記第２反射波および前記第３反射波が前記ターゲット層の厚みの導出に適していないと判定する、複層体の層厚試験法。
2. 前記第３反射波判定工程で、前記第３反射波の強度が前記所定範囲の下限以下である場合に、前記第２反射波および前記第３反射波が前記ターゲット層の厚みの導出に適していないと判定する、請求項１に記載の複層体の層厚試験法。
3. 前記第３反射波判定工程で、前記第２反射波と前記第３反射波との位相が逆でない場合に、前記第２反射波および前記第３反射波が前記ターゲット層の厚みの導出に適していないと判定する、請求項１または２に記載の複層体の層厚試験法。
4. 前記所定の強度範囲が、表面劣化がない場合の前記表層の前記第１反射波の強度を２４０％と定めた場合に、前記第１反射波の強度の１７％以上７０％以下の強度範囲に相当する、請求項１から３のいずれか１項に記載の複層体の層厚試験法。
5. 前記選別工程が、前記第１反射波の強度が基準範囲に含まれるか否かの判断を行う第１反射波判定工程を含み、前記第１反射波の強度が前記基準範囲に含まれている場合に前記第２反射波判定工程を行う、請求項１から４のいずれか１項に記載の複層体の層厚試験法。
6. 前記基準範囲が、表面劣化がない場合の前記表層の第１反射波の強度を８０％と定めた場合に４０％以上の強度範囲に相当する、請求項５に記載の複層体の層厚試験法。
7. 厚みを測定すべきターゲット層と、前記ターゲット層の表面上に設けられた表層とを含む複層体に対して、前記表層の側から前記ターゲット層の側へ向かう方向に発信した超音波の反射波を、検出順に第１反射波、第２反射波および第３反射波とした場合に、前記ターゲット層の厚みの導出に適している前記第２反射波および前記第３反射波を選別する選別部と、前記ターゲット層の厚みの導出に適していると選別された前記第２反射波および前記第３反射波の伝播時間から前記ターゲット層の層厚を導出する層厚導出部と、を含み、
   前記選別部が、
   前記第２反射波の強度が所定の範囲に含まれるか否かの判断を行う第２反射波判定部と、
   前記第３反射波の強度と前記所定範囲の下限との比較、および、前記第２反射波と前記第３反射波との位相の比較の少なくともいずれかを行う第３反射波判定部と、を含む、複層体の層厚試験装置であって、
   前記選別部における前記第２反射波および前記第３反射波の選別は、所定の波形から前記第２反射波および前記第３反射波となるピークの位置を選択することであり、
   前記第２反射波判定部が、前記第２反射波の強度が前記所定範囲に含まれないと判断を行った場合に、前記第２反射波および前記第３反射波が前記ターゲット層の厚みの導出に適していないと判定する、複層体の層厚試験装置。
8. 前記選別部が、前記第１反射波の強度が基準範囲に含まれるか否かの判断を行う第１反射波判定部を含む、請求項７に記載の複層体の層厚試験装置。