JP7841340B2 - 超音波診断装置および超音波診断方法 - Google Patents

Description

本開示は、超音波診断装置および超音波診断方法に関する。

例えば、特許文献１には、複数の素線を集合して構成されるケーブルにおける各素線の断線を検出する技術が開示されている。かかる技術では、素線の先端面から超音波を照射し、素線の内部で反射した超音波を受信することにより、素線の断線が検出される。

特公平５－８４８６３号公報

ケーブルの種類や用途によっては、ケーブルの端部において、複数の素線が所定の曲げ角度で屈曲しているものがある。このような、長手方向の所定の位置において屈曲している線材の損傷を超音波診断する場合、屈曲していない線材と比べ、屈曲の影響によって受信した信号の強度が低下することがある。その結果、診断対象の線材の損傷を適切に診断することができないことがある。

本開示は、屈曲している線材の損傷を適切に診断することが可能な超音波診断装置および超音波診断方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る超音波診断装置は、長手方向の所定の位置において所定の曲げ角度で屈曲する屈曲部を有する線材の損傷を診断する超音波診断装置であって、線材の先端面に当接され、線材の内部に超音波を照射し、線材の内部で反射した超音波の信号を受信可能な超音波探触子と、超音波探触子が受信した信号の少なくとも一部を、屈曲部の曲げ角度が大きくなるに従って大きくなるように設定された増幅率で増幅させる信号補正部と、信号補正部による補正後の信号に基づいて線材の損傷を評価する評価部と、を備える。

信号補正部は、超音波探触子が受信した信号のうち、線材の内部において屈曲部よりも先端面から遠い位置で反射した信号を、屈曲部の曲げ角度が大きくなるに従って大きくなるように設定された増幅率で増幅させ、超音波探触子が受信した信号のうち、線材の内部において屈曲部よりも先端面に近い位置で反射した信号を、屈曲部の曲げ角度が大きくなるに従って大きくなるように設定された増幅率で増幅させないようにしてもよい。

信号補正部は、超音波探触子が受信した信号を、線材の長手方向における先端面から超音波の反射位置までの探傷距離が長くなるに従って大きくなるように設定された増幅率で増幅させる補正をさらに行うようにしてもよい。

超音波診断装置は、線材の損傷の診断作業の進行を管理する進行管理部をさらに備え、超音波診断装置による診断対象である線材は、ケーブルを構成する複数の素線のいずれかであり、進行管理部は、複数の素線のうちから１つの素線を診断対象として選定し、ケーブルの端面における複数の素線の配置を示す配置画像を表示装置に表示させ、配置画像において、診断対象として選定した素線を他の素線と区別可能に表示させる、ようにしてもよい。

超音波診断装置は、記憶装置をさらに備え、超音波診断装置による診断対象である線材は、ケーブルを構成する複数の素線のいずれかであり、記憶装置には、屈曲部の位置および曲げ角度が素線ごとに設定されたデータベースが予め記憶されており、信号補正部は、診断対象の素線とデータベースとから曲げ角度を決定し、超音波探触子が受信した信号を、決定した曲げ角度が大きくなるに従って大きくなるように設定された増幅率で増幅させるようにしてもよい。

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る超音波診断方法は、長手方向の所定の位置において所定の曲げ角度で屈曲する屈曲部を有する線材の損傷を診断する超音波診断方法であって、線材の先端面に当接された超音波探触子から線材の内部に超音波を照射し、線材の内部で反射した超音波の信号を超音波探触子により受信するステップと、超音波探触子が受信した信号の少なくとも一部を、屈曲部の曲げ角度が大きくなるに従って大きくなるように設定された増幅率で増幅させる補正ステップと、補正ステップによる補正後の信号に基づいて線材の損傷を評価するステップと、を含む。

本開示によれば、屈曲している線材の損傷を適切に診断することが可能となる。

図１は、本実施形態に係る超音波診断装置の診断対象について説明する図である。 図２は、本実施形態の超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 図３は、表示装置に表示された配置画像の一例を示す図である。 図４は、データベースの一例を示す図である。 図５は、信号補正部による補正を行う前の信号の信号強度の一例を示す図である。 図６は、信号補正部による曲げ角度に応じた補正を説明する図である。 図７は、信号補正部による距離に応じた補正を説明する図である。 図８は、信号補正部による曲げ角度に応じた補正と距離に応じた補正とを合わせた補正を説明する図である。 図９は、信号補正部による補正後の信号の一例を示す図である。 図１０は、制御装置の動作を説明するフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本実施形態に係る超音波診断装置の診断対象について説明する図である。図１では、橋１０の一部が示されている。橋１０は、例えば、斜張橋である。橋１０は、複数の桁１２および複数のケーブル１４を備える。桁１２は、橋台間、橋脚間、橋台と橋脚との間に架け渡され、橋１０の路面を支える。

ケーブル１４は、複数の素線１６および被覆１８を備える。複数の素線１６が集合され、複数の素線１６の集合体の外周部に被覆１８が形成されて、ケーブル１４が構成される。素線１６の数および素線１６のサイズは、ケーブル１４の種類ごとに決められている。素線１６は、例えば、亜鉛めっき鋼線である。被覆１８は、例えば、高密度ポリエチレンで構成される。ケーブル１４は、橋１０の塔から桁１２に斜めに張られる。ケーブル１４は、桁１２を吊持する。図１では、ケーブル１４が桁１２に繋がれる部分が示されている。

ケーブル１４の端部には、ソケット２０が設けられる。ソケット２０は、筒状に形成される。ソケット２０の長手方向の一方側の端部には、口金２０ａが設けられる。ケーブル１４の先端部は、口金２０ａを介してソケット２０の内部に挿通され、ソケット２０の内部に収容される。ソケット２０の外径は、ケーブル１４の外径よりも大きい。ソケット２０の内径は、ソケット２０における口金２０ａが設けられている基端部側からソケット２０の先端部側に向かうに連れて拡大している。

複数の素線１６は、長手方向の所定の位置において所定の曲げ角度で屈曲する屈曲部２２を有する。より詳細には、ソケット２０の内部では、ケーブル１４の被覆１８が取り除かれ、複数の素線１６が被覆１８から露出している。屈曲部２２は、ソケット２０の内部において、被覆１８から素線１６が露出している部分と被覆１８との境界部分に位置する。

複数の素線１６は、屈曲部２２で屈曲し、屈曲部２２と素線１６の先端面２４との間では、概ね直線的に延びている。複数の素線１６は、屈曲部２２から素線１６の先端面２４に向かうに連れて互いに離れるように広がっている。

ソケット２０の内部の複数の素線１６は、ソケット２０の内部形状に合わせて円錐状に形成された金属コーン２６により固定されている。金属コーン２６は、例えば、複数の素線１６が配置されたソケット２０の内部に金属材料を鋳込むことで形成される。ケーブル１４に対するソケット２０の定着構造は、複数の素線１６と一体化した金属コーン２６と内部形状が円錐形状となっているソケット２０とのクサビ効果により実現される。複数の素線１６の先端面２４は、金属コーン２６から露出している。

ソケット２０の先端部には、ソケットカバー２８がソケット２０に対して着脱可能に設けられる。ソケットカバー２８は、複数の素線１６の先端面２４を覆い隠すように設けられ、複数の素線１６を保護する。

ケーブル１４およびソケット２０は、桁１２の下部に設けられた支圧板３０を介して桁１２に支持される。支圧板３０の上側には、鋼管３２が配置される。ケーブル１４は、鋼管３２の内部に挿通されている。鋼管３２の上端には、鋼管３２の上端を塞ぐ鋼管カバー３４が設けられる。鋼管３２および鋼管カバー３４は、ケーブル１４を保護する。

ここで、ケーブル１４の被覆１８が損傷した場合、被覆１８の損傷した部分を通じて、雨などの水がケーブル１４の内部に入ることがある。ケーブル１４の内部に入った水は、ケーブル１４の下方に移動し、ソケット２０の口金２０ａの近傍に溜まることがある。

そうすると、口金２０ａの近傍の素線１６は、水に触れたり、空気に触れたりが繰り返され、当該素線１６に腐食が生じるおそれがある。口金２０ａは、複数の素線１６の屈曲部２２の近傍であって、屈曲部２２よりも上側、すなわち、屈曲部２２よりも先端面２４とは反対側に位置する。すなわち、屈曲部２２よりも先端面２４とは反対側において、素線１６に腐食が生じるおそれがある。素線１６に腐食が生じると、素線１６の径方向の厚さが減少する減肉が素線１６に生じることがある。腐食による減肉などの損傷が素線１６に生じると、素線１６の引張強度が低下するおそれがある。

そこで、本実施形態の超音波診断装置は、ケーブル１４の素線１６の損傷を診断する。すなわち、本実施形態では、ケーブル１４を構成する複数の素線１６のいずれかを、超音波診断装置による診断対象とする。超音波診断装置は、診断対象の素線１６を順次切り替え、ケーブル１４を構成する全ての素線１６について診断を行う。

なお、本実施形態の超音波診断装置による診断対象は、例えば、ケーブル１４の素線１６であるが、かかる例に限られない。例えば、超音波診断装置による診断対象は、長手方向の所定の位置において所定の曲げ角度で屈曲する屈曲部を有する各種の線材であってもよい。以下、超音波診断装置の構成および動作を説明する。

図２は、本実施形態の超音波診断装置５０の構成を示すブロック図である。超音波診断装置５０は、超音波探触子５２、探傷装置５４および制御用コンピュータ５６を備える。

超音波探触子５２は、１または複数の振動子を有する。振動子は、例えば、圧電素子で形成される。振動子に電圧が印加されると、当該振動子が振動する。超音波探触子５２は、当該振動子が振動することで超音波を発生する。

診断作業を行う作業者は、ソケットカバー２８をソケット２０から取り外して、複数の素線１６の先端面２４を露出させる。作業者は、複数の素線１６のうちの１つの素線１６の先端面２４に超音波探触子５２を当接させる。超音波探触子５２が素線の先端面に当接されると、超音波探触子５２は、素線１６の内部に超音波を照射することができる。

素線１６の内部に照射された超音波は、素線１６の内部を伝播し、例えば、素線１６の側面などで反射する。反射した超音波の一部は、素線１６の内部を伝播して超音波探触子５２に戻ってくる。以下では、照射した超音波に対して反射して超音波探触子５２に到達する超音波を、超音波エコーという場合がある。超音波探触子５２は、素線１６の内部で反射した超音波の信号を受信することができる。素線１６の内部で反射した超音波が超音波探触子５２の振動子に到達すると、到達した超音波によって当該振動子が振動し、当該振動子は、当該振動を電圧に変換する。変換された電圧は、超音波エコーを示すものであり、探傷装置５４に送られる。

なお、素線１６に限らず各種の線材の損傷を診断する場合には、作業者は、診断対象の線材の先端面２４に超音波探触子５２を当接させるようにしてもよい。その場合、超音波探触子５２は、診断対象の線材の内部に超音波を照射し、線材の内部で反射した超音波の信号を受信可能である。

探傷装置５４は、超音波探触子５２と電気的に接続される。探傷装置５４は、制御用コンピュータ５６の制御の下、超音波探触子５２から超音波を照射させる制御を行う。また、探傷装置５４は、超音波エコーを示す電圧を超音波探触子５２から取得することができる。探傷装置５４は、取得した電圧に対してＡ／Ｄ変換を行い、Ａ／Ｄ変換後の信号を制御用コンピュータ５６に送信する。制御用コンピュータ５６に送信される信号は、Ａ／Ｄ変換が行われているものの、超音波探触子５２が受信した信号に相当し、超音波エコーを示す信号に相当する。

制御用コンピュータ５６は、探傷装置５４と電気的に接続されている。制御用コンピュータ５６は、入出力装置６０、記憶装置６２および制御装置６４を備える。

入出力装置６０は、表示装置７０を含む。表示装置７０は、例えば、液晶ディスプレイなどであり、各種の画像および各種の情報を表示する。入出力装置６０は、表示装置７０の他、例えば、スピーカなどのユーザに各種の情報を提示する任意の出力装置を含んでもよい。また、入出力装置６０は、ユーザの入力操作を受け付けるキーボードなどの任意の入力装置を含んでもよい。

記憶装置６２は、例えば、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリなどであり、不揮発性の記憶素子で構成される。記憶装置６２には、超音波診断装置５０で利用されるデータの集合体であるデータベース８０が予め記憶されている。データベース８０については、後に詳述する。

制御装置６４は、１つまたは複数のプロセッサ９０と、プロセッサ９０に接続される１つまたは複数のメモリ９２とを備える。メモリ９２は、プログラム等が格納されたＲＯＭおよびワークエリアとしてのＲＡＭを含む。プロセッサ９０は、メモリ９２に含まれるプログラムと協働して、制御用コンピュータ５６全体を制御する。制御装置６４のプロセッサ９０は、プログラムを実行することで、進行管理部１００、信号補正部１０２および評価部１０４としても機能する。

進行管理部１００は、素線１６などの線材の損傷を診断する診断作業の進行を管理する。より詳細には、進行管理部１００は、ケーブル１４を構成する複数の素線１６のうちから１つの素線１６を診断対象として選定する。進行管理部１００は、選定された素線１６に対する超音波の照射および超音波エコーの取得を行う。そして、進行管理部１００は、診断対象の素線１６を順次切り替え、超音波の照射および超音波エコーの取得を素線１６ごとに行う。以後、超音波の照射および超音波エコーの取得の作業を総称して、探傷作業という場合がある。

また、進行管理部１００は、ケーブル１４の端面における複数の素線１６の配置を示す配置画像を表示装置７０に表示させる。配置画像では、ソケットカバー２８が取り外されたソケット２０の先端部側からソケット２０の内部を見たときの、複数の素線１６の先端面２４の位置が画像で示されている。

図３は、表示装置７０に表示された配置画像１１０の一例を示す図である。図３で示す配置画像１１０中、例えば黒色表示された素線１６Ａは、探傷作業が完了した素線１６を示す。図３で示す配置画像１１０中、クロスハッチング表示された素線１６Ｂは、診断対象として選定された素線１６を示し、これから探傷作業を行う素線１６を示す。図３で示す配置画像１１０中、例えば白抜き表示された素線１６Ｃは、未だ探傷作業が行われておらず、診断対象としても未だ選定されていない素線１６を示す。

図３で示すように、進行管理部１００は、配置画像１１０において診断対象として選定した１つの素線１６（図３中の素線１６Ｂ）を、他の素線１６（図３中の素線１６Ａ、素線１６Ｃ）と区別可能に表示させる。

これにより、作業者は、配置画像１１０中の素線１６の表示態様を見ることで、次の診断対象として、複数の素線１６のうち、どの素線１６に超音波探触子５２を当接すればよいかを、容易に認識することができる。さらに、診断作業の進捗状況（例えば、複数の素線１６のうちどの程度の割合まで探傷作業が完了したかなど）も容易に把握することができる。

また、図３で示すように、進行管理部１００は、配置画像１１０において探傷作業が完了している素線１６（図３中の素線１６Ａ）を、他の素線１６（図３中の素線１６Ｂ、素線１６Ｃ）と区別可能に表示させる。

これにより、作業者は、配置画像１１０中の素線１６の表示態様を見ることで、複数の素線１６のうち、探傷作業が完了した素線１６を、容易に認識することができる。さらに、診断作業の進捗状況（例えば、複数の素線１６のうちどの程度の割合まで探傷作業が完了したかなど）も容易に把握することができる。

なお、図３では、探傷作業が完了した素線を黒色表示で表示させ、診断対象として選定された素線をクロスハッチング表示で表示させ、それ以外の素線を白抜き表示で表示させていた。しかし、複数の素線１６の表示態様は、この例に限らず、探傷作業が完了した素線１６、診断対象として選定された素線１６およびそれ以外の素線１６を区別可能な任意の表示態様とされてもよい。

上述のように、複数の素線１６は、長手方向の所定の位置において屈曲部２２を有している。素線１６の先端面２４から超音波を照射した場合、素線１６の内部において屈曲部２２よりも先端面２４から遠い位置で反射した超音波は、屈曲部２２を通過して超音波探触子５２に戻ってくることになる。反射した超音波が屈曲部２２を通過する際、反射した超音波の振幅は、屈曲部２２が存在することによって減衰する。そうすると、屈曲部２２よりも先端面２４から遠い位置の超音波エコーの信号強度が、屈曲部２２がない場合と比べて小さくなる。その結果、屈曲部２２よりも先端面２４から遠い位置での素線１６の損傷を適切に検出できないおそれがある。

そこで、超音波診断装置５０の制御装置６４のプロセッサ９０は、信号補正部１０２としても機能する。信号補正部１０２は、超音波探触子５２が受信した信号の少なくとも一部を、屈曲部２２の曲げ角度に応じた増幅率で増幅させる。例えば、信号補正部１０２は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などで実現されてもよい。

また、超音波エコーのうち、素線１６の内部における超音波の反射位置から素線１６の先端面２４に至る距離が長い超音波エコーほど、超音波エコーの信号強度が低下する。

これを踏まえ、信号補正部１０２は、超音波探触子５２が受信した信号を、素線１６の長手方向における先端面２４から超音波の反射位置までの距離に応じた増幅率で増幅させる補正をさらに行う。信号補正部１０２の動作については、後に詳述する。

評価部１０４は、信号補正部１０２による補正後の信号に基づいて素線１６の損傷を評価する。例えば、評価部１０４は、信号補正部１０２による補正後の信号のうち、信号強度が、予め設定された閾値を超えた部分があれば、素線１６における信号強度が閾値を超えた位置において素線１６の損傷が発生していると判定する。

信号補正部１０２による信号の増幅を適切に実現するために、記憶装置６２には、屈曲部２２の位置および曲げ角度が素線１６ごとに設定されたデータベース８０が予め記憶されている。

図４は、データベース８０の一例を示す図である。図４で示すように、データベース８０では、ケーブル１４の種類と、当該ケーブル１４を構成する複数の素線１６の素線番号とが関連付けられている。素線番号は、ケーブル１４中のそれぞれの素線１６を識別可能な識別子に相当する。素線番号は、素線１６の先端面２４の位置に関連付けられている。

データベース８０では、素線番号ごとに、曲げ位置および曲げ角度が素線番号に関連付けられている。曲げ位置は、素線１６の先端面２４を基準とした屈曲部２２の位置であり、先端面２４からの素線１６の長手方向に沿った距離に相当する。

曲げ角度は、素線１６における先端面２４から屈曲部２２に向かう第１の方向に対する、素線１６における屈曲部２２から先端面２４とは反対側に向かう第２の方向の傾斜角に相当する。ケーブル１４の径方向の内側に位置する素線１６ほど、屈曲部２２の曲げ角度が小さくなっており、ケーブル１４の径方向外側に位置する素線１６ほど、屈曲部２２の曲げ角度が大きくなっている。

ケーブル１４の種類、および、複数の素線１６のうちの１つの素線１６が選定された場合、データベース８０を参照することで、選定された素線１６の曲げ位置および曲げ角度を特定することができる。

なお、曲げ位置および曲げ角度は、図４で例示した数値に限らず、ケーブル１４の種類および素線番号に対応する任意の数値とされてもよい。また、データベース８０では、図４で例示したケーブル「Ａ」に限らず、他の種類のケーブル１４についても、素線番号、曲げ位置および曲げ角度が設定されていてもよい。

図５は、信号補正部１０２による補正を行う前の信号の信号強度の一例を示す図である。図５の横軸は、探傷距離を示す。探傷距離は、素線１６の長手方向における先端面２４から超音波の反射位置までの距離を意味する。図５の縦軸は、取得した超音波エコーの信号強度を示す。図５の例では、探傷距離「４００ｍｍ」のところに曲げ位置があるとする。図５の閾値は、損傷の有無を判定するための判定基準に相当する。

図５の例では、探傷距離が「４００ｍｍ」から「５００ｍｍ」の間において、素線１６の損傷が生じているとする。しかし、探傷距離「４００ｍｍ」のところに曲げ位置があるため、曲げ位置よりも探傷距離が遠い位置での超音波エコーの信号強度は、本来の信号強度よりも低下している。また、図５の探傷距離が「４００ｍｍ」よりも近い範囲で示されているように、超音波エコーの信号強度は、探傷距離が遠くなるほど距離に応じて低下している。

これらより、探傷距離が「４００ｍｍ」から「５００ｍｍ」の間の超音波エコーの信号強度が、閾値よりも小さくなって、探傷距離が「４００ｍｍ」から「５００ｍｍ」の間の素線１６の損傷を検知することができないことがある。

図６は、信号補正部１０２による曲げ角度に応じた補正を説明する図である。図６の横軸は、探傷距離を示す。図６の縦軸は、曲げ角度に応じた信号強度の増幅率を示す。以後、曲げ角度に応じた信号強度の増幅率を、説明の便宜のため、曲げ増幅率という場合がある。図６の例では、探傷距離「４００ｍｍ」のところに曲げ位置があるとする。以後、説明の便宜のため、探傷距離が先端面２４から曲げ位置までの距離以上となる任意の位置を、曲げ位置以降という場合がある。また、探傷距離が「４００ｍｍ」よりも先端面２４に近い範囲では、診断対象の素線１６が概ね直線的に延びており、曲げ角度が実質的にゼロであるとする。

図６において、探傷距離が「４００ｍｍ」未満の任意の位置では、実質的に曲げ角度がゼロであるため、曲げ増幅率は、概ねゼロとする。これに対し、図６において、探傷距離「４００ｍｍ」のところに曲げ位置があるため、探傷距離が「４００ｍｍ」以上の任意の位置では、曲げ増幅率を、曲げ位置での曲げ角度に応じた所定の増幅率とする。このように、探傷距離に対する曲げ増幅率は、曲げ位置を境界として階段状に変化する。曲げ位置以降での曲げ増幅率は、曲げ位置での曲げ角度が大きくなるに従って大きくなるように設定される。

これらを踏まえ、信号補正部１０２は、超音波探触子５２が受信した信号のうち、素線１６の内部において屈曲部２２よりも先端面２４から遠い位置で反射した信号を、屈曲部２２の曲げ角度の応じた増幅率で増幅させる。信号補正部１０２は、超音波探触子５２が受信した信号のうち、素線１６の内部において屈曲部２２よりも先端面２４に近い位置で反射した信号を、屈曲部２２の曲げ角度に応じた増幅率で増幅させない。

信号補正部１０２は、データベース８０を参照することで、曲げ位置および曲げ角度を取得することができる。このため、信号補正部１０２は、データベース８０を参照して取得した曲げ位置により、曲げ増幅率が概ねゼロから曲げ角度に応じた所定の増幅率に変化する境界を特定することができる。また、信号補正部１０２は、データベース８０を参照して取得した曲げ角度に基づいて、曲げ位置以降の曲げ増幅率を決定することができる。

図７は、信号補正部１０２による距離に応じた補正を説明する図である。図７の横軸は、探傷距離を示す。図７の縦軸は、距離に応じた信号強度の増幅率を示す。以後、距離に応じた信号強度の増幅率を、説明の便宜のため、距離増幅率という場合がある。

図７で示すように、距離増幅率は、探傷距離が長くなるに従って大きくなるように設定される。

これを踏まえ、信号補正部１０２は、超音波探触子５２が受信した信号を、素線１６の長手方向における先端面２４から超音波の反射位置までの距離に応じた増幅率で増幅させる。例えば、探傷距離が「２００ｍｍ」の位置の信号強度は、探傷距離が「２００ｍｍ」の位置の距離増幅率で増幅され、探傷距離が「３００ｍｍ」の位置の信号強度は、探傷距離が「３００ｍｍ」の位置の距離増幅率で増幅される。

図８は、信号補正部１０２による曲げ角度に応じた補正と距離に応じた補正とを合わせた補正を説明する図である。図８の横軸は、探傷距離を示す。図８の縦軸は、図６の曲げ増幅率と、図７の距離増幅率とを合計した増幅率を示す。以後、曲げ増幅率と距離増幅率とを合計した増幅率を、説明の便宜のため、合計増幅率という場合がある。

図８で示すように、合計増幅率は、先端面２４から曲げ位置までにおいて探傷距離が長くなるに従って大きくなり、曲げ位置において階段状に増加し、曲げ位置以降において探傷距離が長くなるに従って大きくなるように設定される。

信号補正部１０２は、図６を用いて説明した曲げ角度に応じた増幅率での増幅と、図７を用いて説明した距離に応じた増幅率での増幅との両方を行う。すなわち、信号補正部１０２は、超音波探触子５２が受信した信号を、図８で示す合計増幅率に従って増幅させる。

図９は、信号補正部１０２による補正後の信号の一例を示す図である。図９は、図５で例示した超音波エコーの信号強度を、図８を用いて説明した合計増幅率で増幅した後の信号強度を示す。図９の例では、探傷距離が「４００ｍｍ」から「５００ｍｍ」の間において、素線１６の損傷が生じているとする。

図９で示すように、補正後の信号強度は、曲げ位置以降での信号強度が大きくなっているとともに、探傷距離が遠い位置での信号強度ほど大きくなっている。

そして、図９の例では、探傷距離が「４００ｍｍ」から「５００ｍｍ」の間の一部において、信号強度が閾値を超えている。評価部１０４は、信号強度が閾値を超えている位置において素線１６に損傷が生じていると判定する。

このように、本実施形態の超音波診断装置５０では、素線１６の長手方向の所定の位置に屈曲部２２があっても、素線１６の損傷を適切に診断することができる。

なお、信号補正部１０２は、曲げ角度に応じた増幅と、距離に応じた増幅との両方を適用する態様に限らない。信号補正部１０２は、曲げ角度に応じた増幅を適用し、距離に応じた増幅を省略してもよい。少なくとも曲げ角度に応じた増幅を行うことで、屈曲部２２を有する素線１６の損傷を適切に診断することが可能である。ただし、距離に応じた増幅を省略する態様と比べ、曲げ角度に応じた増幅と距離に応じた増幅との両方を行うことで、屈曲部２２を有する素線１６の損傷を、より適切に診断することが可能である。

図１０は、制御装置６４の動作を説明するフローチャートである。作業者は、制御用コンピュータ５６の入出力装置６０を通じて、診断の開始を指示する診断開始指示を入力する入力操作を行う。診断開始指示には、診断の開始を指示する情報に加え、ケーブル１４の種類を示す情報も含まれる。

制御装置６４の進行管理部１００は、開始指示を受信すると、診断開始指示に含まれるケーブル１４の種類を示す情報により、診断するケーブル１４の種類を特定する（Ｓ１０）。

進行管理部１００は、特定されたケーブル１４を構成する複数の素線１６のうち、１つの素線１６を診断対象として決定する（Ｓ１１）。進行管理部１００は、決定した診断対象の素線１６とデータベース８０とから、診断対象の素線１６に対応する曲げ位置および曲げ角度を決定する（Ｓ１２）。例えば、進行管理部１００は、素線番号「１」の素線を診断対象として決定した場合、データベース８０を参照し、素線番号「１」に対応する曲げ位置および曲げ角度を取得することができる。

次に、進行管理部１００は、診断対象として決定された素線１６を他の素線１６と区別して表した配置画像１１０を生成する（Ｓ１３）。進行管理部１００は、生成した配置画像１１０を表示装置７０に表示させる（Ｓ１４）。

作業者は、表示装置７０に表示された配置画像１１０を確認することで、超音波探触子５２を当接させる素線１６を把握することができる。作業者は、配置画像１１０により指示された素線１６の先端面２４に超音波探触子５２を取り付ける。そして、作業者は、入出力装置６０を通じて、超音波の照射を指示する照射開始指示を入力する入力操作を行う。

進行管理部１００は、照射開始指示を受信したか否かを判断する（Ｓ２０）。進行管理部１００は、照射開始指示を受信するまで待機する（Ｓ２０におけるＮＯ）。

照射開始指示を受信した場合（Ｓ２０におけるＹＥＳ）、進行管理部１００は、探傷装置５４を制御して、超音波探触子５２から超音波を照射させる（Ｓ２１）。超音波の照射後、超音波探触子５２は、照射した超音波に対する超音波エコーを受信する。探傷装置５４は、超音波探触子５２が受信した超音波エコーを示す電圧をＡ／Ｄ変換して制御用コンピュータ５６に送信する。これにより、進行管理部１００は、超音波探触子５２が受信した超音波エコーを示す信号を取得する（Ｓ２２）。

次に、信号補正部１０２は、ステップＳ２２により取得した信号を補正する信号処理を行う（Ｓ２３）。より詳細には、信号補正部１０２は、ステップＳ１２で決定した曲げ位置および曲げ角度に基づいて、探傷距離に対する曲げ増幅率を設定する。信号補正部１０２は、探傷距離に対する距離増幅率を設定する。信号補正部１０２は、設定した曲げ増幅率と距離増幅率を合計して、探傷距離に対する合計増幅率を設定する。信号補正部１０２は、合計増幅率に基づいて、ステップＳ２２により取得した信号を、設定した探傷距離に対する合計増幅率に基づいて増幅させる。

信号補正部１０２は、補正後の信号、すなわち、合計増幅率に基づいて増幅された後の信号を、診断対象の素線１６と関連付けて記憶装置６２に記憶させる（Ｓ２４）。

次に、進行管理部１００は、ステップＳ１０で特定されたケーブル１４を構成する全ての素線１６に対して、超音波の照射および超音波エコーの取得が完了したかを判定する（Ｓ２５）。

超音波の照射および超音波エコーの取得が完了していない残りの素線がある場合（Ｓ２５におけるＮＯ）、進行管理部１００は、ステップＳ１１に戻り、残りの素線１６のうち１つの素線１６を診断対象として決定する（Ｓ１１）。このようにして、診断対象の素線１６が順次切り替えられる。診断対象の素線１６が切り替えられる都度、配置画像１１０が更新される（Ｓ１３）。そして、切り替え後の素線１６について、超音波の照射が行われて（Ｓ２１）、超音波エコーを示す信号が取得され（Ｓ２２）、取得された信号の補正が行われ（Ｓ２３）、補正後の信号が記憶装置６２に蓄積される（Ｓ２４）。

全ての素線に対して、超音波の照射および超音波エコーの取得が完了した場合（Ｓ２５におけるＹＥＳ）、評価部１０４は、記憶装置６２に蓄積された補正後の信号に基づいて、それぞれの素線１６の損傷を評価する（Ｓ３０）。進行管理部１００は、評価結果を表示装置７０に表示させ、一連の処理を終了する。

以上のように、本実施形態の超音波診断装置５０は、長手方向の所定の位置において所定の曲げ角度で屈曲する屈曲部２２を有する線材（例えば、橋梁用のケーブル１４の素線１６）の損傷を診断する。本実施形態の超音波診断装置５０の信号補正部１０２は、超音波探触子５２が受信した信号の少なくとも一部を、屈曲部２２の曲げ角度に応じた増幅率で増幅させる。これにより、本実施形態の超音波診断装置５０では、超音波探触子５２が受信した信号の強度が屈曲部２２の影響で低下したとしても、屈曲部２２がない場合の適切な信号の強度に補正される。

したがって、本実施形態の超音波診断装置５０によれば、屈曲している線材の損傷を適切に診断することが可能となる。

また、本実施形態の信号補正部１０２は、超音波探触子５２が受信した信号のうち、線材の内部において屈曲部２２よりも先端面２４から遠い位置で反射した信号を、屈曲部２２の曲げ角度に応じた増幅率で増幅させる。本実施形態の信号補正部１０２は、超音波探触子５２が受信した信号のうち、線材の内部において屈曲部２２よりも先端面２４に近い位置で反射した信号を、屈曲部２２の曲げ角度に応じた増幅率で増幅させない。

これにより、本実施形態の超音波診断装置５０では、屈曲部２２の影響を受ける屈曲部２２よりも遠い位置で反射した信号に対してだけ、曲げ角度に応じた増幅が行われるため、超音波探触子５２が受信した信号の強度を、より適切に補正することができる。その結果、本実施形態の超音波診断装置５０では、屈曲している線材の損傷を、より適切に診断することができる。

また、本実施形態の信号補正部１０２は、超音波探触子５２が受信した信号を、線材の長手方向における先端面２４から超音波の反射位置までの距離に応じた増幅率で増幅させる補正をさらに行う。すなわち、信号補正部１０２は、超音波探触子５２が受信した信号を、曲げ角度に応じた増幅率と距離に応じた増幅率とを合計した増幅率で増幅させる。

これにより、本実施形態の超音波診断装置５０では、線材の損傷位置が先端面２４から遠い位置にあったとしても、線材の損傷位置を適切に診断することができる。

また、本実施形態の進行管理部１００は、ケーブル１４の端面における複数の素線１６の配置を示す配置画像１１０を表示装置７０に表示させ、配置画像１１０において、診断対象として選定した素線１６を他の素線１６と区別可能に表示させる。

これにより、本実施形態の超音波診断装置５０では、ケーブル１４を構成する素線１６の数が多くても、診断対象の素線１６を作業者に容易に認識させることが可能となる。その結果、本実施形態の超音波診断装置５０では、診断作業を円滑に進めることができる。また、本実施形態の超音波診断装置５０では、診断対象の素線１６とは異なる素線１６に超音波探触子５２を当接させるなどの誤診断を抑制することが可能となる。

また、本実施形態の記憶装置６２には、屈曲部２２の位置および曲げ角度が素線１６ごとに設定されたデータベース８０が予め記憶されている。本実施形態の信号補正部１０２は、診断対象の素線１６とデータベース８０とから曲げ角度を決定し、超音波探触子５２が受信した信号を、決定した曲げ角度に応じた増幅率で増幅させる。

これにより、本実施形態の超音波診断装置５０では、ケーブル１４を構成する素線１６ごとに曲げ角度が異なっていても、超音波探触子５２が受信した信号を、診断対象の素線１６の曲げ角度に応じて、適切に補正することができる。その結果、本実施形態の超音波診断装置５０では、屈曲している線材の損傷を、より適切に診断することができる。

なお、本実施形態では、超音波診断装置５０について説明していた。しかし、超音波診断装置５０に限らず、長手方向の所定の位置において所定の曲げ角度で屈曲する屈曲部２２を有する線材の損傷を診断する超音波診断方法が提供されてもよい。超音波診断方法は、線材の先端面２４に当接された超音波探触子５２から線材の内部に超音波を照射し、線材の内部で反射した超音波の信号を超音波探触子５２により受信するステップを含む。超音波診断方法は、超音波探触子５２が受信した信号の少なくとも一部を、屈曲部２２の曲げ角度に応じた増幅率で増幅させる補正ステップを含む。超音波診断方法は、補正ステップによる補正後の信号に基づいて線材の損傷を評価するステップを含む。このような超音波診断方法によれば、屈曲している線材の損傷を適切に診断することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

本開示は、例えば、持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標１２「持続可能な消費と生産のパターンを確保する」に貢献することができる。

１４ ケーブル
１６ 素線
２２ 屈曲部
２４ 先端面
５０ 超音波診断装置
５２ 超音波探触子
６２ 記憶装置
７０ 表示装置
８０ データベース
１００ 進行管理部
１０２ 信号補正部
１０４ 評価部
１１０ 配置画像

Claims (6)

1. 長手方向の所定の位置において所定の曲げ角度で屈曲する屈曲部を有する線材の損傷を診断する超音波診断装置であって、
   前記線材の先端面に当接され、前記線材の内部に超音波を照射し、前記線材の内部で反射した超音波の信号を受信可能な超音波探触子と、
   前記超音波探触子が受信した信号の少なくとも一部を、前記屈曲部の前記曲げ角度が大きくなるに従って大きくなるように設定された増幅率で増幅させる信号補正部と、
   前記信号補正部による補正後の信号に基づいて前記線材の損傷を評価する評価部と、
   を備える、超音波診断装置。
2. 前記信号補正部は、
   前記超音波探触子が受信した前記信号のうち、前記線材の内部において前記屈曲部よりも前記先端面から遠い位置で反射した信号を、前記屈曲部の前記曲げ角度が大きくなるに従って大きくなるように設定された増幅率で増幅させ、
   前記超音波探触子が受信した前記信号のうち、前記線材の内部において前記屈曲部よりも前記先端面に近い位置で反射した信号を、前記屈曲部の前記曲げ角度が大きくなるに従って大きくなるように設定された増幅率で増幅させない、請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記信号補正部は、前記超音波探触子が受信した前記信号を、前記線材の長手方向における前記先端面から前記超音波の反射位置までの探傷距離が長くなるに従って大きくなるように設定された増幅率で増幅させる補正をさらに行う、請求項１または２に記載の超音波診断装置。
4. 前記線材の損傷の診断作業の進行を管理する進行管理部をさらに備え、
   前記超音波診断装置による診断対象である前記線材は、ケーブルを構成する複数の素線のいずれかであり、
   前記進行管理部は、
   前記複数の素線のうちから１つの素線を前記診断対象として選定し、
   前記ケーブルの端面における前記複数の素線の配置を示す配置画像を表示装置に表示させ、前記配置画像において、前記診断対象として選定した素線を他の素線と区別可能に表示させる、請求項１または２に記載の超音波診断装置。
5. 記憶装置をさらに備え、
   前記超音波診断装置による診断対象である前記線材は、ケーブルを構成する複数の素線のいずれかであり、
   前記記憶装置には、前記屈曲部の位置および前記曲げ角度が素線ごとに設定されたデータベースが予め記憶されており、
   前記信号補正部は、
   前記診断対象の素線と前記データベースとから前記曲げ角度を決定し、
   前記超音波探触子が受信した前記信号を、決定した前記曲げ角度が大きくなるに従って大きくなるように設定された増幅率で増幅させる、請求項１または２に記載の超音波診断装置。
6. 長手方向の所定の位置において所定の曲げ角度で屈曲する屈曲部を有する線材の損傷を診断する超音波診断方法であって、
   前記線材の先端面に当接された超音波探触子から前記線材の内部に超音波を照射し、前記線材の内部で反射した超音波の信号を前記超音波探触子により受信するステップと、
   前記超音波探触子が受信した信号の少なくとも一部を、前記屈曲部の前記曲げ角度が大きくなるに従って大きくなるように設定された増幅率で増幅させる補正ステップと、
   前記補正ステップによる補正後の信号に基づいて前記線材の損傷を評価するステップと、
   を含む、超音波診断方法。