特許 5957425 内部付着物の厚さ計測装置と方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5957425

(24)【登録日】2016年6月24日

(45)【発行日】2016年7月27日

(54)【発明の名称】内部付着物の厚さ計測装置と方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 17/02 20060101AFI20160714BHJP

   G01N 29/04 20060101ALI20160714BHJP

【ＦＩ】

   G01B17/02 B

   G01N29/04

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-163405(P2013-163405)

(22)【出願日】2013年8月6日

(65)【公開番号】特開2015-31660(P2015-31660A)

(43)【公開日】2015年2月16日

【審査請求日】2015年8月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000198318

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ検査計測

(74)【代理人】

【識別番号】100097515

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 実

(74)【代理人】

【識別番号】100136700

【弁理士】

【氏名又は名称】野村 俊博

(72)【発明者】

【氏名】滝沢 真実

(72)【発明者】

【氏名】大黒 光喜

(72)【発明者】

【氏名】芝田 三郎

(72)【発明者】

【氏名】引地 達矢

(72)【発明者】

【氏名】梶ヶ谷 一郎

【審査官】 神谷 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０１４８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２４０５３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６３−０５１２０８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１０−２６６３７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３４０４６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １７／００−１７／０８

Ｇ０１Ｎ ２９／００−２９／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検査体の内面又は裏面に付着した内部付着物の厚さを超音波で計測する内部付着物の厚さ計測装置であって、
超音波の反射波は、前記被検査体の内面又は裏面と内部付着物との境界面で反射された境界面エコーと、前記内部付着物の内面又は裏面で反射された底面エコーとからなり、
前記境界面エコーと底面エコーは、最大ピークより先行する前側極値点と最大ピークより遅れる後側極値点をそれぞれ有しており、
前記被検査体の外面から超音波を入射しその反射波を受信する探触子と、
前記反射波から前記内部付着物の厚さを算出する演算装置と、を備え、
（Ａ）内部付着物が付着していない被検査体に相当する基準試験体の外面から超音波を入射しその反射波を基準波形として受信し、
（Ｂ）基準波形における最大ピークと前側極値点との前側時間差Δｔ１と、最大ピークと後側極値点との後側時間差Δｔ２とを予め記憶し、
（Ｃ）被検査体の外面から超音波を入射しその反射波を検査波形として受信し、
（Ｄ）前記検査波形に含まれる境界面エコーの前側極値点の検出時点と前記前側時間差Δｔ１から境界面エコーの最大ピークの換算時点ｔ３を換算し、かつ前記検査波形に含まれる底面エコーの後側極値点の検出時点と前記後側時間差Δｔ２から底面エコーの最大ピークの換算時点Ｔ３を換算し、
（Ｅ）換算した前記換算時点ｔ３、Ｔ３の時間差Δｔから被検査体の内面又は裏面に付着した内部付着物の厚さを算出する、ことを特徴とする内部付着物の厚さ計測装置。

【請求項2】

前記被検査体は、発電プラント又は化学プラントの配管又は板状検査体であり、
前記内部付着物は、水蒸気酸化スケールを含む酸化スケール、薬品化合物、又は樹脂及びゴム、その他の化学化合物である、ことを特徴とする請求項１に記載の内部付着物の厚さ計測装置。

【請求項3】

前記演算装置は、超音波送受信部、制御部、及び表示部を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の内部付着物の厚さ計測装置。

【請求項4】

さらに前記被検査体の外面における前記探触子の位置情報を検出するエンコーダを備え、
前記演算装置は、前記探触子が受信した前記反射波の振幅情報を取り込みカラー変換したイメージ画像を前記位置情報と共に表示する、ことを特徴とする請求項１に記載の内部付着物の厚さ計測装置。

【請求項5】

被検査体の内面又は裏面に付着した内部付着物の厚さを超音波で計測する内部付着物の厚さ計測方法であって、
超音波の反射波は、前記被検査体の内面又は裏面と内部付着物との境界面で反射された境界面エコーと、前記内部付着物の内面又は裏面で反射された底面エコーとからなり、
前記境界面エコーと底面エコーは、最大ピークより先行する前側極値点と最大ピークより遅れる後側極値点をそれぞれ有しており、
（Ａ）内部付着物が付着していない被検査体に相当する基準試験体の外面から超音波を入射しその反射波を基準波形として受信し、
（Ｂ）基準波形における最大ピークと前側極値点との前側時間差Δｔ１と、最大ピークと後側極値点との後側時間差Δｔ２とを予め記憶し、
（Ｃ）被検査体の外面から超音波を入射しその反射波を検査波形として受信し、
（Ｄ）前記検査波形に含まれる境界面エコーの前側極値点の検出時点と前記前側時間差Δｔ１から境界面エコーの最大ピークの換算時点ｔ３を換算し、かつ前記検査波形に含まれる底面エコーの後側極値点の検出時点と前記後側時間差Δｔ２から底面エコーの最大ピークの換算時点Ｔ３を換算し、
（Ｅ）換算した前記換算時点ｔ３、Ｔ３の時間差Δｔから被検査体の内面又は裏面に付着した内部付着物の厚さを算出する、ことを特徴とする内部付着物の厚さ計測方法。

【請求項6】

前記（Ａ）において、基準波形を記憶し、
前記（Ｄ）において、前記検査波形に基準波形を重ねて表示する、ことを特徴とする請求項５に記載の内部付着物の厚さ計測方法。

【請求項7】

前記前側極値点と後側極値点は、反射波のピーク又はボトムである、ことを特徴とする請求項５に記載の内部付着物の厚さ計測方法。

【請求項8】

前記境界面エコーと底面エコーは、それぞれ順に前ピーク、最大ピーク、後ピークの３つのピークを有しており、
前記前側極値点は、前記前ピークであり、
前記後側極値点は、前記後ピークである、ことを特徴とする請求項５に記載の内部付着物の厚さ計測方法。

【請求項9】

前記被検査体の外面における探触子の位置情報を検出し、
前記探触子が受信した前記反射波の振幅情報を取り込みカラー変換したイメージ画像を前記位置情報と共に表示する、ことを特徴とする請求項５に記載の内部付着物の厚さ計測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、管状又は板状の被検査体の内部（内面又は裏面）に付着したスケールなどの内部付着物の厚さ計測装置と方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ボイラの伝熱管内に付着する水蒸気酸化スケールは、その厚さが増大すると熱伝導率が低下して伝熱管が過熱され損傷要因となる可能性がある。水蒸気酸化スケールは、通常、酸化鉄である。

【0003】

ボイラの伝熱管以外の配管、例えば発電プラントや化学プラントで使用される種々の配管の内部にも、スケールが付着する。かかるスケールは、例えば水垢、ポリマー、薬品化合物、等である。

【0004】

上述したボイラ、発電プラント、化学プラント、等において、管内に付着した種々のスケールは、それぞれの機器に悪影響を与えるため、定期的に高精度に計測する必要がある。

【0005】

この目的のため、従来から超音波を用いた管内スケールの厚さ計測が実施されている。しかし、スケール厚さが薄い場合は、境界面と底面における超音波の反射エコーが重畳するため、それぞれのピークを読み取るのが困難となる問題点があった。

【0006】

そこで、スケール厚さが薄い場合における計測手段として、重畳したエコーの特徴をバックデータから検索してこの特徴を用いてスケール厚さを計測する手段や、送信波形をパルス波ではなくパルス性ステップ波を用いて分解能を向上させる手段が提案されていた（例えば特許文献１〜４）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平９−３０４０４１号公報

【特許文献2】特開２００１−１８３１２６号公報

【特許文献3】特開２００２−３６５０３２号公報

【特許文献4】特開２００８−１４８６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、スケール厚さが薄い場合における従来の計測手段は、解析用コンピュータや波形発生装置のような特別な装置が必要となる問題点があった。

【0009】

本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、内部付着物（例えばスケール）の厚さが薄く、境界面と底面における超音波の反射エコーが重畳する場合でも、内部付着物の厚さを外面から高精度に計測することができる内部付着物の厚さ計測装置と方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明によれば、被検査体の内面又は裏面に付着した内部付着物の厚さを超音波で計測する内部付着物の厚さ計測装置であって、
超音波の反射波は、前記被検査体の内面又は裏面と内部付着物との境界面で反射された境界面エコーと、前記内部付着物の内面又は裏面で反射された底面エコーとからなり、
前記境界面エコーと底面エコーは、最大ピークより先行する前側極値点と最大ピークより遅れる後側極値点をそれぞれ有しており、
前記被検査体の外面から超音波を入射しその反射波を受信する探触子と、
前記反射波から前記内部付着物の厚さを算出する演算装置と、を備え、
（Ａ）内部付着物が付着していない被検査体に相当する基準試験体の外面から超音波を入射しその反射波を基準波形として受信し、
（Ｂ）基準波形における最大ピークと前側極値点との前側時間差Δｔ１と、最大ピークと後側極値点との後側時間差Δｔ２とを予め記憶し、
（Ｃ）被検査体の外面から超音波を入射しその反射波を検査波形として受信し、
（Ｄ）前記検査波形に含まれる境界面エコーの前側極値点の検出時点と前記前側時間差Δｔ１から境界面エコーの最大ピークの換算時点ｔ３を換算し、かつ前記検査波形に含まれる底面エコーの後側極値点の検出時点と前記後側時間差Δｔ２から底面エコーの最大ピークの換算時点Ｔ３を換算し、
（Ｅ）換算した前記換算時点ｔ３、Ｔ３の時間差Δｔから被検査体の内面又は裏面に付着した内部付着物の厚さを算出する、ことを特徴とする内部付着物の厚さ計測装置が提供される。

【0011】

前記被検査体は、発電プラント又は化学プラントの配管又は板状検査体であり、
前記内部付着物は、水蒸気酸化スケールを含む酸化スケール、薬品化合物、又は樹脂及びゴム、その他の化学化合物である。

【0012】

前記演算装置は、超音波送受信部、制御部、及び表示部を有する。

【0013】

さらに前記被検査体の外面における前記探触子の位置情報を検出するエンコーダを備え、
前記演算装置は、前記探触子が受信した前記反射波の振幅情報を取り込みカラー変換したイメージ画像を前記位置情報と共に表示する、ことが好ましい。

【0014】

また本発明によれば、被検査体の内面又は裏面に付着した内部付着物の厚さを超音波で計測する内部付着物の厚さ計測方法であって、
超音波の反射波は、前記被検査体の内面又は裏面と内部付着物との境界面で反射された境界面エコーと、前記内部付着物の内面又は裏面で反射された底面エコーとからなり、
前記境界面エコーと底面エコーは、最大ピークより先行する前側極値点と最大ピークより遅れる後側極値点をそれぞれ有しており、
（Ａ）内部付着物が付着していない被検査体に相当する基準試験体の外面から超音波を入射しその反射波を基準波形として受信し、
（Ｂ）基準波形における最大ピークと前側極値点との前側時間差Δｔ１と、最大ピークと後側極値点との後側時間差Δｔ２とを予め記憶し、
（Ｃ）被検査体の外面から超音波を入射しその反射波を検査波形として受信し、
（Ｄ）前記検査波形に含まれる境界面エコーの前側極値点の検出時点と前記前側時間差Δｔ１から境界面エコーの最大ピークの換算時点ｔ３を換算し、かつ前記検査波形に含まれる底面エコーの後側極値点の検出時点と前記後側時間差Δｔ２から底面エコーの最大ピークの換算時点Ｔ３を換算し、
（Ｅ）換算した前記換算時点ｔ３、Ｔ３の時間差Δｔから被検査体の内面又は裏面に付着した内部付着物の厚さを算出する、ことを特徴とする内部付着物の厚さ計測方法が提供される。

【0015】

前記（Ａ）において、基準波形を記憶し、
前記（Ｄ）において、前記検査波形に基準波形を重ねて表示する。

【0016】

前記前側極値点と後側極値点は、反射波のピーク又はボトムである。

【0017】

前記境界面エコーと底面エコーは、それぞれ順に前ピーク、最大ピーク、後ピークの３つのピークを有しており、
前記前側極値点は、前記前ピークであり、
前記後側極値点は、前記後ピークである、ことが好ましい。

【0018】

前記被検査体の外面における探触子の位置情報を検出し、
前記探触子が受信した前記反射波の振幅情報を取り込みカラー変換したイメージ画像を前記位置情報と共に表示する、ことが好ましい。

【発明の効果】

【0019】

上記本発明の装置と方法によれば、内部付着物（例えばスケール）の厚さが薄く、境界面と底面における超音波の反射エコーが重畳する場合でも、境界面エコーの前側極値点（ピーク又はボトム）は、底面エコーより必ず先行しているので、底面エコーと重畳されずに容易に検出できる。従って、境界面エコーの最大ピークの換算時点ｔ３を、基準波形における最大ピークと前側極値点との前側時間差Δｔ１から換算することができる。

【0020】

また、同様に、内部付着物（例えばスケール）の厚さが薄く、境界面と底面における超音波の反射エコーが重畳する場合でも、底面エコーの後側極値点（ピーク又はボトム）は、先行する境界面エコーより必ず遅れているので、境界面エコーと重畳されずに容易に検出できる。従って、底面エコーの最大ピークの換算時点Ｔ３を、基準波形における最大ピークと後側極値点との後側時間差Δｔ２から換算することができる。

【0021】

前側時間差Δｔ１と後側時間差Δｔ２は、被検査体及び探触子が同一の場合、同一の超音波の同一物体内での反射波であるため、境界面エコーと底面エコーで同一の値となる。従って、上記のように換算した最大ピークの換算時点ｔ３、Ｔ３は、反射エコーが重畳しない場合のそれぞれの最大ピーク時点と実質的に同一であり、この時間差Δｔから内部付着物の厚さを外面から高精度に計測することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】スケール厚さの従来の計測手段を示す図である。

【図2】本発明による内部付着物の厚さ計測装置の全体構成図である。

【図3】本発明による内部付着物の厚さ計測方法の全体フロー図である。

【図4】基準波形の一例を示す図である。

【図5】検査波形の一例を示す図である。

【図6】検査波形に基準波形を重ねて表示した例を示す図である。

【図7】異なる探触子による基準波形を示す図である。

【図8】図７の結果をまとめた図である。

【図9】試験体の材質が異なる場合の基準波形を示す図である。

【図10】図９の結果をまとめた図である。

【図11】試験体の肉厚が異なる場合の基準波形を示す図である。

【図12】図１１の結果をまとめた図である。

【図13】被検査体が内部付着物が付着していない基準試験体の場合の、Ｂイメージ画像（Ａ）と、Ｂイメージ画像と検査波形を併記した対比画像（Ｂ）である。

【図14】内部付着物の厚さが薄い場合の図１３と同様の図である。

【図15】内部付着物の厚さが厚い場合の図１３と同様の図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

【0024】

図１は、スケール厚さの従来の計測手段を示す図である。この図において、（Ａ）は、ボイラ管のスケール厚さが厚い場合、（Ｂ）は、スケール厚さが薄い場合であり、それぞれ超音波の反射波形（反射エコー）である。なお各図において横軸は時間ｔ、縦軸は波形強度Ｆを示している。

【0025】

図１（Ａ）に示すように、超音波の反射エコーには、ボイラ管とその内面との境界面で反射された境界面エコーＩと、スケールの内面で反射された底面エコーＢとが含まれる。
スケール厚さが厚い場合は、図１（Ａ）のように境界面エコーＩと底面エコーＢが時間的に分離し、それぞれの最大ピーク間の時間差Δｔを容易に読み取ることができる。従って、スケール厚さｄを、境界面エコーＩと底面エコーＢのそれぞれの最大ピーク間の時間差Δｔを求め、これに音速Ｖを乗じて２で割る計算（ｄ＝Δｔ×Ｖ／２）により求めることができる。

【0026】

図１（Ｂ）に示すように、スケール厚さが薄い場合は、境界面エコーＩと底面エコーＢが部分的に重畳するため、それぞれの最大ピークが時間的に分離できず、最大ピーク間の時間差Δｔを読み取ることが困難又は不可能になる。そのため、読み取りが可能であっても、精度が大幅に低下する問題点があった。

【0027】

図２は、本発明による内部付着物２の厚さ計測装置１０の全体構成図である。
この図において、本発明の厚さ計測装置１０は、被検査体１の内部（内面又は裏面）に付着した内部付着物２の厚さｄを超音波３で計測する装置である。

【0028】

被検査体１は、この例では、ボイラの伝熱管であるが、発電プラント又は化学プラントの配管であってもよい。また、被検査体１は管に限定されず、内面を有する限りで、容器（例えば圧力容器）又は板状検査体であってもよい。
内部付着物２は、この例では、水蒸気酸化スケールであるが、酸化スケール、薬品化合物、又は樹脂及びゴム、その他の化学化合物であってもよい。また、内部付着物２はこれらの例に限定されず、その内部を伝播する音速Ｖが既知、又は計測可能であればどのような物質であってもよい。

【0029】

図２において、本発明の厚さ計測装置１０は、探触子１２と演算装置１４を備える。

【0030】

探触子１２は、被検査体１（例えば管）の外面に、接触媒体１１を介して取り付けられ、被検査体１の内側に超音波３を入射しかつその反射波４を受信する。

【0031】

演算装置１４は、例えばコンピュータ（ＰＣ）であり、反射波４から内部付着物２（例えばスケール）の厚さｄを算出する。
演算装置１４は、この例では、超音波送受信部１５、制御部１６、及び表示部１７を有する。超音波送受信部１５は、探触子１２に超音波３を送信し、探触子１２から反射波４を受信する。制御部１６は、反射波４から内部付着物２（例えばスケール）の厚さｄを算出する。表示部１７は、表示装置（ＣＲＴ等）である。

【0032】

図３は、本発明による内部付着物２の厚さ計測方法の全体フロー図である。この図に示すように、本発明の方法は、Ｓ１〜Ｓ５の各ステップ（工程）からなる。

【0033】

ステップＳ１では、内部付着物２が付着していない被検査体１に相当する基準試験体１Ａの外面から超音波３を基準試験体１Ａ内に向けて入射し、その反射波４を基準波形５として受信する。
また、ステップＳ１において、基準波形５を演算装置１４の記憶装置（図示せず）に記憶することが好ましい。

【0034】

内部付着物２が付着していない被検査体１に相当する基準試験体１Ａは、被検査体１と内部付着物２が付着していない点以外は、実質的に同一であることが好ましい。しかし、本発明はこれに限定されず、基準波形５の形状が実質的に同一である限りにおいて、形状、材質等が異なる基準試験体１Ａを用いても良い。

【0035】

図４は、基準波形５の一例を示す図である。この図において、基準波形５は、最大ピークＰ３より先行する前側極値点と最大ピークＰ３より遅れる後側極値点をそれぞれ有している。前側極値点と後側極値点は、反射波４のピーク又はボトムである。
この例において、前側極値点は、前ピークＰ１と前ボトムＰ２であり、後側極値点は、後ボトムＰ４と後ピークＰ５である。
なお基準波形５はこの例に限定されず、最大ピークＰ３より前後（時間的に）に少なくとも１つずつの前側極値点と後側極値点を有していればよい。

【0036】

以下、図４の例において、前側極値点が前ピークＰ１であり、後側極値点が後ピークＰ５である場合を説明する。
なお、前側極値点と後側極値点の選択は任意であり、前側極値点を前ボトムＰ２、後側極値点を後ボトムＰ４としてもよい。

【0037】

ステップＳ２では、図４の例において、基準波形５における最大ピークＰ３と前側極値点（前ピークＰ１）との前側時間差Δｔ１と、最大ピークＰ３と後側極値点（後ピークＰ５）との後側時間差Δｔ２を予め記憶する。
なお、図４の例において、前側時間差Δｔ１と後側時間差Δｔ２の対象は、前ピークＰ１及び後ピークＰ５に限定されず、前ボトムＰ２又は後ボトムＰ４を用いてもよい。また、基準波形５がその他の極値点（ピーク又はボトム）を含む場合に、その他の極値点を用いてもよい。

【0038】

ステップＳ３では、被検体である内部付着物２付きの被検査体１の外面から超音波３を被検査体１内に向けて入射しその反射波４を検査波形６として受信する。

【0039】

以下、基準波形５の最大ピークＰ３に対応する境界面エコーＩと底面エコーＢの最大ピークをｐ３（小文字）とｑ３（小文字）とする。
また、同様に、基準波形５の前側極値点（前ピークＰ１と前ボトムＰ２）に対応する境界面エコーＩの前側極値点（前側のピークとボトム）をｐ１、ｐ２（小文字）、基準波形５の後側極値点（後ボトムＰ４と後ピークＰ５）に対応する底面エコーＢの後側極値点をｑ４、ｑ５（小文字）とする。

【0040】

ステップＳ４では、検査波形６に含まれる境界面エコーＩの前側極値点（前ピークｐ１）の検出時点ｔ１と前側時間差Δｔ１から境界面エコーＩの最大ピークｐ３の換算時点ｔ３を換算する。この換算式は、ｔ３＝ｔ１＋Δｔ１・・・（１）で表すことができる。
また、並行して、検査波形６に含まれる底面エコーＢの後側極値点（後ピークｑ５）の検出時点Ｔ５と後側時間差Δｔ２から底面エコーＢの最大ピークｑ３の換算時点Ｔ３を換算する。この換算式は、Ｔ３＝ｔ５−Δｔ２・・・（２）で表すことができる。

【0041】

ステップＳ４において、好ましくは、表示部１７の画像上に検査波形６に基準波形５を重ねて表示する。このように表示することにより、前側極値点（前ピークｐ１）の検出時点ｔ１と後側極値点（後ピークｑ５）の検出時点Ｔ５とを画像上で容易に判別することができ、換算時点ｔ３、Ｔ３の換算を正確に行うことができる。

【0042】

ステップＳ５では、換算時点ｔ３、Ｔ３の時間差Δｔから被検査体１の内面に付着した内部付着物２の厚さｄを算出する。この計算式は、ｄ＝Δｔ×Ｖ／２・・・（３）で表すことができる。

【0043】

図５は、検査波形６の一例を示す図である。
この例において、境界面エコーＩの前ピークｐ１と、底面エコーＢの後ピークｑ５は、それぞれ識別可能である。しかし、その他の極値点（ピーク又はボトム）は、境界面エコーＩと底面エコーＢが重畳するため、波形が合成されてしまい、識別困難である。
本発明によれば、このような場合でも、換算時点ｔ３、Ｔ３の時間差Δｔから被検査体１の内面に付着した内部付着物２の厚さｄを算出することができる。

【実施例1】

【0044】

図６は、表示部１７の画像上において、検査波形６に基準波形５を重ねて表示した例を示す図である。この図において、実線は被検査体１における検査波形６、破線は基準試験体１Ａにおける基準波形５である。

【0045】

内部付着物２の厚さが（Ａ）は厚い（約７００μｍ）場合、（Ｂ）は薄い（約１５０μｍ）場合を示している。
図６（Ａ）（Ｂ）において、前側時間差Δｔ１（＝０．０８６μｓ）と後側時間差Δｔ２（＝０．１０９μｓ）は同一である。

【0046】

図６（Ａ）において、前ピークｐ１の検出時点ｔ１（＝３．８０６μｓ）と、後ピークｑ５の検出時点Ｔ５（＝４．２５２μｓ）は、画像上で容易に判別することができる。
従って、上記（１）式から、ｔ３＝ｔ１＋Δｔ１＝３．８０６μｓ＋０．０８６μｓ＝３．８９２μｓと換算し、上記（２）式から、Ｔ３＝ｔ５−Δｔ２＝４．２５２μｓ−０．１０９μｓ＝４．１４３μｓと換算し、上記（３）式から、ｄ＝Δｔ×Ｖ／２＝（４．１４３μｓ−３．８９２μｓ）×（５９２０ｍ／ｓ）／２＝７４３μｓとして、内部付着物２の厚さｄを算出することができる。

【0047】

同様に、図６（Ｂ）において、前ピークｐ１の検出時点ｔ１（＝１．７９３μｓ）と、後ピークｑ５の検出時点Ｔ５（＝２．０３６μｓ）は、画像上で容易に判別することができる。
従って、上記（１）式から、ｔ３＝ｔ１＋Δｔ１＝１．７９３μｓ＋０．０８６μｓ＝１．８７９μｓと換算し、上記（２）式から、Ｔ３＝ｔ５−Δｔ２＝２．０３６μｓ−０．１０９μｓ＝１．９２７μｓと換算し、上記（３）式から、ｄ＝Δｔ×Ｖ／２＝（１．９２７μｓ−１．８７９μｓ）×（５９２０ｍ／ｓ）／２＝１４２μｓとして、内部付着物２の厚さｄを算出することができる。

【実施例2】

【0048】

（探触子１２の相違による基準波形５の相違）
図７は、異なる探触子１２による基準波形５を示す図である。この図において、（Ａ）は周波数１０ＭＨｚ、（Ｂ）は１５ＭＨｚ、（Ｃ）は２０ＭＨｚであり、各段の左右の波形では探触子１２のロットが異なっている。また図中の数字は、各ピーク間の伝搬時間差（μｓｅｃ）を示している。なお、使用した試験体はＪＩＳ Ｚ ２３４５ ＳＴＢ−Ｎ１であり、その底面エコーＢを基準波形５とした。

【0049】

図８は、図７の結果をまとめた図である。この図において、●は最大ピークＰ３と前ピークＰ１との時間差（Ｐ３−Ｐ１）、■は後ボトムＰ４と最大ピークＰ３との時間差（Ｐ４−Ｐ３）を表している。
図７、図８から、同じ周波数でも、探触子１２のロットが異なるとピークごとの伝搬時間差が異なることがわかる。そのため、付着物の厚さ計測時には、使用する探触子１２ごとに基準波形５を確認することが望ましいことが確認された。

【実施例3】

【0050】

（試験体材質による基準波形５の相違）
図９は、試験体の材質が異なる場合の基準波形５を示す図である。使用した試験体は、（Ａ）ＳＭ４９０、（Ｂ）９Ｃｒ鋼、（Ｃ）１２Ｃｒ鋼、（Ｄ）ＳＵＳ３０４、（Ｅ）アルミニウム、（Ｆ）石英ガラスである。試験体の板厚は全て３０ｍｍで、周波数１０ＭＨｚの探触子１２を使用した。なお図中の数字は、各ピーク間の伝搬時間差（μｓｅｃ）を示している。

【0051】

図１０は、図９の結果をまとめた図である。
図９、図１０から、基準波形５はほぼ同形であるが、材質によって伝搬時間に差異が生じているのがわかる。このことから、付着物の厚さ計測時には、被検査体１と同材質の基準試験材１Ａを用意し、それを用いて基準波形５の観察を行うことが望ましい。

【実施例4】

【0052】

（肉厚による基準波形５の相違）
図１１は、試験体の肉厚が異なる場合の基準波形５を示す図である。使用した試験体はＳＭ４９０で、肉厚が（Ａ）１０ｍｍ、（Ｂ）１５ｍｍ、（Ｃ）３０ｍｍ、（Ｄ）４５ｍｍのものを使用した。周波数は１０ＭＨｚである。

【0053】

図１２は、図１１の結果をまとめた図である。
図１１、図１２から、肉厚によって、伝搬時間差が若干異なる傾向があることが認められた。従って、被検査物と同板厚の基準試験体１Ａを用いて基準波形５の観察を行なうのが望ましい。

【0054】

上述した実施例２〜４の結果より、付着物の厚さ計測時には、準備として以下のことを行なうのが望ましい。
被検査体１と同材質、同肉厚の基準試験体１Ａを用意する。
基準試験体１Ａを用いて、使用する探触子１２の基準波形５を観察し、ピーク間隔を調べておく。

【0055】

次に、厚さ計測装置１０を用いて内部付着物２の有無を判断する装置と方法を説明する。
厚さ計測装置１０は、さらに被検査体１の外面における探触子１２の位置情報を検出するエンコーダを備える。
また演算装置１４は、探触子１２が受信した反射波４の振幅情報を取り込みカラー変換したイメージ画像を位置情報と共に表示部１７に表示する。以下、イメージ画像を「Ｂイメージ画像」と呼ぶ。

【0056】

図１３は、被検査体１が内部付着物２が付着していない基準試験体１Ａである場合の、Ｂイメージ画像（Ａ）と、Ｂイメージ画像と検査波形６を併記した対比画像（Ｂ）である。
Ｂイメージ画像は、振幅の大きさにより、青（Ｂ）から赤（Ｒ）までカラー変換している。なお、この図では、青（Ｂ）を「１」、赤（Ｒ）を「９」として１〜９の小数字で振幅の大きさを示している。

【0057】

内部付着物２が付着していない被検査体１（すなわち基準試験体１Ａ）に対して、エンコーダを用いて探触子１２を走査し、被検査体１の外面における探触子１２の位置情報と探触子１２が受信した反射波４の振幅情報を取り込みカラー変換した画像を取得すると、図１３（Ａ）のようなＢイメージ画像が得られる。そのＢイメージ画像と反射波４（すなわち基準波形５）を並列に記載すると図１３（Ｂ）のようになる。Ｐ１からＰ５の極値点とボトムが６本の線状に表示されているのが確認できる。

【0058】

図１４は、内部付着物２の厚さが薄い（３３８μｍ）場合であり、図１５は、内部付着物２の厚さが厚い（６７４μｍ）場合である。それぞれ（Ａ）はＢイメージ画像、（Ｂ）はＢイメージ画像と反射波４を併記した対比画像である。また図中の表記内容は、図１３と同様である。

【0059】

図１４では、境界面エコーＩと底面エコーＢが重畳し、図１３（Ｂ）のＢイメージ画像では６本であった極値点が増え、複雑になっているのが確認できる。さらに図１５でも、境界面エコーＩと底面エコーＢは分離してはいるもののＢイメージ画像の極値点の線が増え、図２と比較して複雑になっているのが確認できる。

【0060】

図１３（Ｂ）、図１４（Ｂ）、図１５（Ｂ）のように反射波４も併せて内部付着物２の有無を確認すると、内部付着物２の有無は明確である。しかし、それぞれのＢイメージ画像のみ（図１３（Ａ）、図１４（Ａ）、図１５（Ａ））であっても、極値点の線の増大により、内部付着物２の有無の判断は容易に可能である。

【0061】

すなわち、被検査体１の外面における探触子１２の位置情報を検出し、探触子１２が受信した反射波４の振幅情報を取り込みカラー変換したＢイメージ画像を位置情報と共に表示することにより、例えば、内部付着物２が付着していない箇所と付着している箇所が混在している被検査体１の内部付着物２の厚さ計測を連続的に計測する場合、予め測定箇所のＢイメージ画像を取得し、そのＢイメージ画像から内部付着物２が付着している箇所の絞り込みを行なうと、効率的な計測が可能となる。
内部付着物２の厚さ計測では、境界面エコーＩと底面エコーＢの前側又は後側の極値点の検出時点が必要であるため、反射波４の把握は不可欠である。しかし、内部付着物２の有無を判断するという点においてはＢイメージ画像が有効である。

【0062】

上述した本発明の装置と方法によれば、内部付着物２（例えばスケール）の厚さｄが薄く、境界面と底面における超音波３の反射エコーが重畳する場合でも、境界面エコーＩの前側極値点（ピーク又はボトム）は、底面エコーＢより必ず先行しているので、底面エコーＢと重畳されずに容易に検出できる。従って、境界面エコーＩの最大ピークｐ３の換算時点ｔ３を、基準波形５における最大ピークＰ５と前側極値点との前側時間差Δｔ１から換算することができる。

【0063】

また、同様に、内部付着物２（例えばスケール）の厚さが薄く、境界面と底面における超音波３の反射エコーが重畳する場合でも、底面エコーＢの後側極値点（ピーク又はボトム）は、先行する境界面エコーＩより必ず遅れているので、境界面エコーＩと重畳されずに容易に検出できる。従って、底面エコーＢの最大ピークｑ３の換算時点Ｔ３を、基準波形５における最大ピークＰ５と後側極値点との後側時間差Δｔ２から換算することができる。

【0064】

前側時間差Δｔ１と後側時間差Δｔ２は、被検査体１及び探触子１２が同一の場合、同一の超音波３の同一物体内での反射波４であるため、境界面エコーＩと底面エコーＢで同一の値となる。従って、上記のように換算した最大ピークｐ３、ｑ３の換算時点ｔ３、Ｔ３は、反射エコーが重畳しない場合のそれぞれの最大ピーク時点と実質的に同一であり、この時間差Δｔから内部付着物２の厚さｄを外面から高精度に計測することができる。

【0065】

従って本発明によって、スケール厚さｄが１００μｍ以下のスケールも高精度で計測可能になる。また探触子１２の波形特性とピーク間隔を調べておけば、様々な材質の配管の計測ができる。さらにスケール厚さｄだけではなく、膜厚計測や内面のライニング厚さ計測にも適用できる。

【0066】

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。

【符号の説明】

【0067】

Ｉ 境界面エコー、
Ｂ 底面エコー、
Ｐ１、ｐ１ 前ピーク、
Ｐ２ 前ボトム、
Ｐ３、ｐ３、ｑ３ 最大ピーク、
Ｐ４ 後ボトム、
Ｐ５、ｐ５、ｑ５ 後ピーク、
Ｔ３ 底面エコーの最大ピークの換算時点
ｔ３ 境界面エコーの最大ピークの換算時点
Δｔ 最大ピーク間の時間差、
Δｔ１ 前側時間差、
Δｔ２ 後側時間差、
ｄ 内部付着物の厚さ（スケール厚さ）、
Ｖ 音速、
１ 被検査体（伝熱管、配管）、
１Ａ 基準試験体、
２ 内部付着物（スケール）、
３ 超音波、
４ 反射波、
５ 基準波形、
６ 検査波形、
１０ 厚さ計測装置、
１１ 接触媒体、
１２ 探触子、
１４ 演算装置、
１５ 超音波送受信部、
１６ 制御部、
１７ 表示部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】