特許 6799982 線状体の異常検知方法および異常検知装置、ならびに線状体の異常検知装置に用いられる治具

(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】6799982

(24)【登録日】2020年11月26日

(45)【発行日】2020年12月16日

(54)【発明の名称】線状体の異常検知方法および異常検知装置、ならびに線状体の異常検知装置に用いられる治具

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/04 20060101AFI20201207BHJP

   G01N 29/44 20060101ALI20201207BHJP

【ＦＩ】

   G01N29/04

   G01N29/44

【請求項の数】18

【全頁数】30

(21)【出願番号】特願2016-187310(P2016-187310)

(22)【出願日】2016年9月26日

(65)【公開番号】特開2018-54332(P2018-54332A)

(43)【公開日】2018年4月5日

【審査請求日】2019年8月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】594126159

【氏名又は名称】神鋼検査サービス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000192626

【氏名又は名称】神鋼鋼線工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100137143

【弁理士】

【氏名又は名称】玉串 幸久

(72)【発明者】

【氏名】山根 佑之

(72)【発明者】

【氏名】重岡 和隆

(72)【発明者】

【氏名】仁井 嘉之

(72)【発明者】

【氏名】河村 睦

(72)【発明者】

【氏名】榊 一平

(72)【発明者】

【氏名】有路 亮平

【審査官】 村田 顕一郎

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６１−２０５０６４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０４−１９０１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３２９６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０４７６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２９１７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１４８６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２１１３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１０２４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１１１４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４４８７０７０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０２２９８３４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２９／００−２９／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検体の線状体における異常を検知する異常検知方法であって、
参照用の線状体の端部から当該線状体の内部へ向けて超音波を送信して参照用の受信データを取得し、当該参照用の受信データを用いて作成された参照用のサンプリング波形を準備する工程と、
前記被検体の線状体の端部から当該線状体の内部へ向けて超音波を送信して、被検体用の受信データを取得する工程と、
前記被検体用の受信データを用いて被検体用のサンプリング波形を作成する工程と、
前記参照用のサンプリング波形の振幅の絶対値を所定の積分範囲ごとに積分して参照用の複数の振幅積分値を算出する工程と、
前記被検体用のサンプリング波形の振幅の絶対値を前記所定の積分範囲ごとに積分して被検体用の複数の振幅積分値を算出する工程と、
前記被検体用の振幅積分値と前記参照用の振幅積分値との割合である振幅積分割合を前記所定の積分範囲ごとに算出して、複数の前記振幅積分割合を求める工程と、
前記複数の振幅積分割合から得られる判定値が所定のしきい値以上に有るときに、異常有り判断する工程
を含むことを特徴とする線状体の異常検知方法。

【請求項2】

前記判定値は、前記複数の振幅積分割合のうちの前記振幅積分割合である、
請求項１に記載の線状体の異常検知方法。

【請求項3】

前記参照用のサンプリング波形における所定時間ごとの時間軸に対する傾斜角度に関連する角度関連値の絶対値を前記所定の積分範囲ごとに積分して参照用の複数の角度積分値を算出する工程と、
前記被検体用のサンプリング波形における所定時間ごとの時間軸に対する傾斜角度に関連する角度関連値の絶対値を前記所定の積分範囲ごとに積分して被検体用の複数の角度積分値を算出する工程と、
前記被検体用の角度積分値と前記参照用の角度積分値との割合である角度積分割合を前記所定の積分範囲ごとに算出して、複数の前記角度積分割合を求める工程と、
複数の前記振幅積分割合と複数の前記角度積分割合との差である複数の割合差分を前記積分範囲ごとに算出する工程と、
をさらに含み、
前記判定値は、前記複数の割合差分のうちの前記割合差分である
請求項１に記載の線状体の異常検知方法。

【請求項4】

前記角度関連値は、９０度に対する前記傾斜角度の割合である角度換算値である、
請求項３に記載の線状体の異常検知方法。

【請求項5】

前記角度関連値は、前記傾斜角度そのものである、
請求項３に記載の線状体の異常検知方法。

【請求項6】

前記角度関連値は、前記傾斜角度をθとしたときのｓｉｎθである、請求項３に記載の線状体の異常検知方法。

【請求項7】

前記サンプリング波形を作成するときのサンプリング周波数は、前記超音波の周波数の２〜１０倍である、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の線状体の異常検知方法。

【請求項8】

前記積分範囲は前記超音波の波長の１０〜１００倍の範囲である、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の線状体の異常検知方法。

【請求項9】

前記線状体は、その端部において当該線状体の径方向に拡大した形状のボタンヘッドを有する、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の線状体の異常検知方法。

【請求項10】

前記被検体の線状体は、複数の素線によって構成されたワイヤケーブルにおける当該素線であり、
前記参照用の線状体として、前記複数の素線のうち当該ワイヤケーブルの中心に最も近い素線が選ばれる、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の線状体の異常検知方法。

【請求項11】

被検体の線状体における異常を検知する異常検知装置であって、
前記線状体の端部に接触可能な部分を有し、当該端部から当該線状体の内部へ向けて超音波を送信し、かつ、当該線状体からの受信データを取得する超音波探触子と、
前記受信データに基づいてサンプリング波形を形成するサンプリング波形形成部と、
前記サンプリング波形形成部によって形成された前記被検体の線状体に関するサンプリング波形を記憶する被検体データ記憶部と、
前記サンプリング波形形成部によって形成された参照用の線状体に関するサンプリング波形を記憶する参照用データ記憶部と、
前記被検体データ記憶部および前記参照用データ記憶部にそれぞれ記憶された前記サンプリング波形の振幅の絶対値を所定の積分範囲ごとに積分して被検体用および参照用の複数の振幅積分値を算出する振幅積分部と、
前記被検体用の振幅積分値と前記参照用の振幅積分値との割合である振幅積分割合を前記所定の積分範囲ごとに算出して、複数の前記振幅積分割合を求める振幅積分比較部と、
前記複数の振幅積分割合から得られる判定値が所定のしきい値以上に有るときに、異常有り判断する異常判断部と
を備える線状体の異常検出装置。

【請求項12】

複数の線状体を備えた線状体アセンブリの端部に取付け可能な枠部と、
当該枠部と連関して、超音波探触子を前記線状体のそれぞれの端面に対応する位置で、かつ、当該線状体の端面の法線方向に一致する向きに向くように保持する保持部とを有する、
治具をさらに備えた請求項１１記載の線状体の異常検出装置。

【請求項13】

請求項１１に記載の線状体の異常検知装置に用いられる治具であって、
複数の線状体を備えた線状体アセンブリの端部に取付け可能な枠部と、
当該枠部と連関して、超音波探触子を前記線状体のそれぞれの端面に対応する位置で、かつ、当該線状体の端面の法線方向に一致する向きに向くように保持する保持部とを有し、
前記線状体アセンブリが前記複数の線状体の端部を束ねた状態で当該複数の線状体の外周を覆う定着部をさらに備えている構成において、
前記枠部は、前記定着部の端面に取り付け可能な構成を有する、
治具。

【請求項14】

請求項１１に記載の線状体の異常検知装置に用いられる治具であって、
複数の線状体を備えた線状体アセンブリの端部に取付け可能な枠部と、
当該枠部と連関して、超音波探触子を前記線状体のそれぞれの端面に対応する位置で、かつ、当該線状体の端面の法線方向に一致する向きに向くように保持する保持部とを有し、
前記保持部は、前記超音波探触子が嵌合可能な貫通孔を有し、
前記貫通孔は、前記超音波探触子が嵌合した状態で、当該超音波探触子を前記線状体の端面に対して前記線状体の端面の法線方向に一致する向きに保持することが可能な大きさの内径を有する、
治具。

【請求項15】

前記枠部は、前記複数の線状体の端面を露出することが可能な開口面積を有する開口部を有しており、
前記保持部は、
前記貫通孔を有する測定用パーツと、
前記測定用パーツを前記開口部内部に固定する固定用パーツと
を有しており、
前記測定用パーツと前記固定用パーツとが前記開口部の内部に嵌め込まれることによって、前記測定用パーツの前記貫通孔が前記線状体の端面に一致する位置に配置される、
請求項１４に記載の治具。

【請求項16】

前記保持部は、複数の前記超音波探触子を保持することが可能な構成を有する、
請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の治具。

【請求項17】

前記保持部は、前記超音波探触子を三角形に配置するように保持することが可能な構成を有する、
請求項１５に記載の治具。

【請求項18】

前記複数の超音波探触子のいずれか１つを選択して外部機器に選択的に接続する選択接続部をさらに備える、
請求項１６または１７に記載の治具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、線状体の異常検知方法および異常検知装置、ならびに線状体の異常検知装置に用いられる治具に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の素線によって構成されたケーブルのうち各素線の破断を検知するために、超音波探傷を行っている。

【0003】

例えば、特許文献１記載の検知方法では、被検体であるケーブルの素線の端部から素線内部へ超音波パルスを送り、破断している箇所で当該超音波パルスが反射したときに生じる反射信号を当該端部で受信することにより、素線の破断の有無および破断位置の検知を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭６１−１１１４６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の特許文献１の検知方法 では、ケーブル端部より超音波を送信し、受信した反射信号を検出して、ケーブルの断線を検出している。しかし、この検知方法は、断線の発生前にケーブルに発生する小さな異常、例えば減肉やき裂などの異常を検出することは困難である。なぜならば、健全なケーブルに対して取得した受信データの振幅を見ても、時間的に細かく変化するからである。この振幅変化の原因は、以下の（ｉ）〜（ｉｖ）に示すように、様々な波が干渉することに起因すると考えられる。

【0006】

ここで、検出対象であるケーブルには、例えば、ボタンヘッドが線状体の端部に設けられた平行線ケーブル、またはくさびなどの定着具が線状体の端部に歯形を付けて定着されたＰＣ鋼より線などが含まれる。そこで、これらケーブル端部に設けられたボタンヘッドやくさびによる歯形が付けられた部分等を通過してケーブル内を伝播した波から得られた以下の４種の反射波（ｉ）〜（ｉｖ）が考えられる。
（ｉ）ケーブル端部から送信し、ケーブル端部に設けられたボタンヘッドやくさびによる歯形部分等を通過して、ケーブル内を伝搬する際に、ケーブルを構成する材料の結晶粒界からの反射波。
（ｉｉ） ボタンヘッドやくさびによる歯形部分等を通過して、ケーブル内を伝搬する際に、ケーブル表面の粗さに起因する反射波。
（ｉｉｉ） ボタンヘッドやくさびによる歯形部分等を通過して、ケーブル内を伝搬する波のうち、伝搬速度がより遅い速度を有する波が、ケーブルを構成する材料の結晶粒界あるいはケーブル表面の粗さに起因する反射波。
（ｉｖ） ボタンヘッドやくさびによる歯形部分内で反射した後、ケーブル内を伝搬する波のうち、ケーブルを構成する材料の結晶粒界あるいはケーブル表面の粗さに起因する反射波。

【0007】

線状体の異常検知を行う場合、近距離の微小な腐食の有無や、中距離にあるき裂の有無、遠距離にある断線の有無などを検出するためには、受信信号に現れる微小な信号を処理して判断する必要がある。しかし、受信信号の振幅は、上記の（ｉ）〜（ｉｖ）のような反射波によって時間的に変化するため、或るしきい値を設定することによって、近距離の微小な腐食の有無や、中距離にあるき裂の有無、遠距離にある断線の有無を判断することは困難である。

【0008】

ここで、上記の微小な腐食や遠距離の断線などの判別しにくい異常を検知するために、被検体の素線の反射信号から作成されたサンプリング波形を、参照用の健全な素線の反射信号から作成されたサンプリング波形と比較して、これらのサンプリング波形の振幅差の大きさによって、異常の有無を検知することが考えられる。

【0009】

しかし、検査対象の素線は端部の形状やその他の条件が個々に異なっているので、２つのサンプリング波形の振幅差によって異常の有無を検知する場合に異常の有無を決定するしきい値を一義的に設定することが難しい。そのため、素線の微小な腐食などの判別しにくい異常の有無の検知、および異常発生位置の特定をすることが難しい。

【0010】

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、線状体の微小な腐食などの判別しにくい異常を検知することが可能な異常検知方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するためのものとして、本発明の線状体の異常検知方法は、被検体の線状体における異常を検知する異常検知方法であって、参照用の線状体の端部から当該線状体の内部へ向けて超音波を送信して参照用の受信データを取得し、当該参照用の受信データを用いて作成された参照用のサンプリング波形を準備する工程と、前記被検体の線状体の端部から当該線状体の内部へ向けて超音波を送信して、被検体用の受信データを取得する工程と、前記被検体用の受信データを用いて被検体用のサンプリング波形を作成する工程と、前記参照用のサンプリング波形の振幅の絶対値を所定の積分範囲ごとに積分して参照用の複数の振幅積分値を算出する工程と、前記被検体用のサンプリング波形の振幅の絶対値を前記所定の積分範囲ごとに積分して被検体用の複数の振幅積分値を算出する工程と、前記被検体用の振幅積分値と前記参照用の振幅積分値との割合である振幅積分割合を前記所定の積分範囲ごとに算出して、複数の前記振幅積分割合を求める工程と、前記複数の振幅積分割合から得られる判定値が所定のしきい値以上に有るときに、異常有り判断する工程とを含むことを特徴とする。

【0012】

線状体の内部において微小な腐食などの判別しにくい異常、例えば近距離の微小な腐食、中距離にあるき裂、または遠距離にある断線などがある場合でも、線状体の端部から送信された超音波が異常発生場所から反射したときには、反射信号が分散してしばらくの時間継続する。これは、反射信号に含まれるノイズとは異なる挙動を示すものである。そこで、本発明では、このような反射信号の挙動に着目し、サンプリング波形の振幅積分割合から得られた判定値を用いて線状体の異常を検出する方法を提案する。

【0013】

この方法では、被検体のサンプリング波形および参照用のサンプリング波形に基づいて、振幅積分割合を求める。

【0014】

すなわち、被検体の線状体に対して超音波を送信したときに取得した受信データを用いてサンプリング波形を作成し、当該サンプリング波形の振幅の絶対値を所定の積分範囲ごとに積分して被検体用の複数の振幅積分値を算出する。この被検体用の複数の振幅積分値を参照用の線状体について同様に算出した参照用の複数の振幅積分値とを所定の積分範囲ごとに比較して、複数の振幅積分割合を算出する。

【0015】

そして、前記複数の振幅積分割合から得られる判定値が所定のしきい値以上に有る場合には、被検体の線状体に異常が有ることを検出する。これは、被検体の線状体の内部の異常が有る場所では、反射信号が分散してしばらく持続するので、サンプリング波形の振幅積分割合の増加が持続する現象に着目して異常判定を行うものである。その結果、微小な腐食や遠距離における断線などの判別しにくい異常の部分からの反射信号が小さい場合でも線状体の異常の発生を正確に検知することが可能である。このような異常の部分における振幅積分割合の増加は、被検体の線状体についての端部の形状やその他の条件が個々に異なってもほとんど変わらないことが発明者らによる実験によって明らかになっている。しかし、異常が発生している場所ではこれら振幅積分割合の増加が実験によって確認されている。そのため、異常の有無を決定するしきい値を一義的に設定することが可能になる。また、このような振幅積分割合の増加が発生する積分範囲付近に対応する位置を、線状体の異常発生場所に特定することが可能である。

【0016】

前記判定値は、前記複数の振幅積分割合のうちの前記振幅積分割合であるのが好ましい。

【0017】

かかる特徴によれば、判定値として、複数の振幅積分割合のうちの前記振幅積分割合そのものが用いられるので、複雑なデータ処理をすることなく、迅速に線状体の異常発生場所に特定することが可能である。

【0018】

前記参照用のサンプリング波形における所定時間ごとの時間軸に対する傾斜角度に関連する角度関連値の絶対値を前記所定の積分範囲ごとに積分して参照用の複数の角度積分値を算出する工程と、前記被検体用のサンプリング波形における所定時間ごとの時間軸に対する傾斜角度に関連する角度関連値の絶対値を前記所定の積分範囲ごとに積分して被検体用の複数の角度積分値を算出する工程と、前記被検体用の角度積分値と前記参照用の角度積分値との割合である角度積分割合を前記所定の積分範囲ごとに算出して、複数の前記角度積分割合を求める工程と、複数の前記振幅積分割合と複数の前記角度積分割合との差である複数の割合差分を前記積分範囲ごとに算出する工程と、をさらに含み、前記判定値は、前記複数の割合差分のうちの前記割合差分であるのが好ましい。

【0019】

かかる特徴によれば、サンプリング波形の振幅積分割合から得られた判定値として、振幅積分割合と角度積分割合との差分である割合差分を用いることにより、線状体の異常を精度よく検出することが可能である。

【0020】

この方法では、被検体のサンプリング波形および参照用のサンプリング波形に基づいて、上記の振幅積分割合の他に、角度積分割合を求める。すなわち、被検体用のサンプリング波形における所定時間ごとの時間軸に対する傾斜角度に関連する角度関連値の絶対値を所定の積分範囲ごとに積分して被検体用の複数の角度積分値を算出する。この被検体用の複数の角度積分値を参照用の線状体について同様に算出した参照用の複数の角度積分値とを所定の積分範囲ごとに比較して、複数の角度積分割合を算出する。

【0021】

その後、複数の前記振幅積分割合と複数の前記角度積分割合との差である複数の割合差分を前記積分範囲ごとに算出する。そして、複数の割合差分のうちの前記割合差分を判定値として用いて、当該割合差分が所定のしきい値以上に有る場合には、被検体の線状体に異常が有ることを検出する。これは、被検体の線状体の内部の異常が有る場所では、反射信号が分散してしばらく持続するので、サンプリング波形の振幅の変化が角度の変化よりも大きくなって、上記の振幅積分割合と角度積分割合との乖離が持続する現象に着目して異常判定を行うものである。この場合、振幅積分割合が種々の要因によって、例えば、超音波が送受信される線状体の端部（例えばボタンヘッド等）の形状や超音波探触子の接触状態などの要因によって、影響を受けても上記の乖離が持続する現象は変わらない。その結果、微小な腐食や遠距離における断線などの判別しにくい異常の部分からの反射信号が小さい場合でも線状体の異常の発生をより正確に検知することが可能である。このような振幅積分割合と角度積分割合との差は、被検体の線状体についての端部の形状やその他の条件が個々に異なっても、上記の振幅積分割合の増加よりもさらに変わりにくくなっていることが発明者らによる実験によって明らかになっている。しかし、異常が発生している場所ではこれら振幅積分割合と角度積分割合とが乖離することが実験によって確認されている。そのため、異常の有無を決定するしきい値を一義的に設定することが可能になる。また、このような振幅積分割合と角度積分割合との乖離が発生する積分範囲付近に対応する位置を、線状体の異常発生場所に特定することが可能である。

【0022】

前記角度関連値は、９０度に対する前記傾斜角度の割合である角度換算値であるのが好ましい。

【0023】

かかる特徴によれば、９０度に対する前記傾斜角度の割合である角度換算値を角度関連値として用いることにより、角度積分値を容易にかつ精度よく算出することが可能である。

【0024】

前記角度関連値は、前記傾斜角度そのものであってもよい。傾斜角度そのものを角度関連値として用いることにより、角度積分値を容易にかつ精度よく算出することが可能である。

【0025】

前記角度関連値は、前記傾斜角度をθとしたときのｓｉｎθであってもよい。傾斜角度をθとしたときのｓｉｎθを角度関連値として用いることにより、角度積分値を容易にかつ精度よく算出することが可能である。

【0026】

前記サンプリング波形を作成するときのサンプリング周波数は、前記超音波の周波数の２〜１０倍であるのが好ましい。

【0027】

この範囲であれば、受信データとのずれが小さいサンプリング波形が得られ、かつ、サンプリング波形を形成するために必要なデータ数の増大を抑制することが可能である。

【0028】

前記積分範囲は前記超音波の波長の１０〜１００倍の範囲であるのが好ましい。

【0029】

この範囲であれば、サンプリング波形の振幅変化の影響を過度に受けて異常を過度に検出することもなく、かつ、当該振幅変化の影響を受けにくくなって異常を見逃すおそれもない。

【0030】

前記線状体は、その端部において当該線状体の径方向に拡大した形状のボタンヘッドを有するのが好ましい。

【0031】

このようなボタンヘッドを有する線状体の場合、超音波をボタンヘッドから線状体の内部へ１パルスだけ発射しても、ボタンヘッド内部において多重反射し、また、線状体の内部における超音波の分散が顕著になるので、線状体内部の異常検出が難しい。しかし、上記の異常検知方法であれば、上記の振幅積分割合から得られた判定値を用いることにより、ボタンヘッドの表面形状に起因する反射信号の乱れの影響が小さくなるので、線状体の内部の微小な腐食や遠距離における断線などの判別しにくい異常を正確に検出することが可能である。また、ボタンヘッドと同様に、くさびなどの定着具が線状体の端部に歯形を付けて定着されたＰＣ鋼より線などの表面形状の場合も、当該歯形部分に起因する反射信号の乱れの影響が小さくなるので、線状体の内部の微小な腐食や遠距離における断線などの判別しにくい異常を正確に検出することが可能である。

【0032】

前記被検体の線状体は、複数の素線によって構成されたワイヤケーブルにおける当該素線であり、前記参照用の線状体として、前記複数の素線のうち当該ワイヤケーブルの中心に最も近い素線が選ばれるのが好ましい。

【0033】

複数の素線によって構成されたワイヤケーブルの各素線の異常を検出する場合、異常の発生が最も低いワイヤケーブル中心部に最も近い素線を参照用の線状体に選択することにより、参照用の線状体を検査作業の現場で調達（準備）することが可能になるので、参照用の線状体を当該現場等に搬入する必要が無くなる。とくに橋梁用のワイヤケーブルの検査の場合など高所の検査作業の場合に有利である。

【0034】

本発明の線状体の異常検知装置は、被検体の線状体における異常を検知する異常検知装置であって、前記線状体の端部に接触可能な部分を有し、当該端部から当該線状体の内部へ向けて超音波を送信し、かつ、当該線状体からの受信データを取得する超音波探触子と、前記受信データに基づいてサンプリング波形を形成するサンプリング波形形成部と、前記サンプリング波形形成部によって形成された前記被検体の線状体に関するサンプリング波形を記憶する被検体データ記憶部と、前記サンプリング波形形成部によって形成された参照用の線状体に関するサンプリング波形を記憶する参照用データ記憶部と、前記被検体データ記憶部および前記参照用データ記憶部にそれぞれ記憶された前記サンプリング波形の振幅の絶対値を所定の積分範囲ごとに積分して被検体用および参照用の複数の振幅積分値を算出する振幅積分部と、前記被検体用の振幅積分値と前記参照用の振幅積分値との割合である振幅積分割合を前記所定の積分範囲ごとに算出して、複数の前記振幅積分割合を求める振幅積分比較部と、前記複数の振幅積分割合から得られる判定値が所定のしきい値以上に有るときに、異常有り判断する異常判断部とを備えることを特徴とする。

【0035】

かかる構成によれば、超音波探触子が被検体の線状体に対して超音波を送信したときに取得した受信データを用いて、サンプリング波形形成部が被検体用のサンプリング波形を作成する。振幅積分部は、当該サンプリング波形の振幅の絶対値を所定の積分範囲ごとに積分して被検体用の複数の振幅積分値を算出する。振幅積分比較部は、この被検体用の複数の振幅積分値を参照用の線状体について同様に算出した参照用の複数の振幅積分値とを所定の積分範囲ごとに比較して、複数の振幅積分割合を算出する。そして、異常判断部は、前記複数の振幅積分割合から得られる判定値が所定のしきい値以上に有る場合には、被検体の線状体に異常が有ることを検出する。これは、被検体の線状体の内部の異常が有る場所では、反射信号が分散してしばらく持続するので、サンプリング波形の振幅積分割合の増加が持続する現象に着目して異常判定を行うものである。その結果、微小な腐食や遠距離における断線などの判別しにくい異常の部分からの反射信号が小さい場合でも線状体の異常の発生を正確に検知することが可能である。

【0036】

上記の線状体の異常検知装置において、複数の線状体を備えた線状体アセンブリの端部に取付け可能な枠部と、当該枠部と連関して、超音波探触子を前記線状体のそれぞれの端面に対応する位置で、かつ、当該線状体の端面の法線方向に一致する向きに向くように保持する保持部とを有する治具をさらに備えているのが好ましい。

【0037】

かかる構成によれば、線状体アセンブリの複数の線状体のうちの個々の線状体の異常を検知する場合には、上記の治具を用いて超音波探触子を線状体の端面に固定される。すなわち、線状体アセンブリの端部に治具の枠部を取り付け、当該枠部と連関して、保持部が、超音波探触子を前記線状体のそれぞれの端面に対応する位置で、かつ、当該線状体の端面の法線方向に一致する向きに向くように保持する。これにより、超音波探触子を線状体の端面に対して当該線状体の端面の法線方向と一致する向きから当接させることが可能になり、超音波探触子と線状体の端面との接触状態のばらつきを抑え、それによって受信信号のばらつきを低減することが可能である。

【0038】

本発明に係る治具は、上記の線状体の異常検知装置に用いられる治具であって、複数の線状体を備えた線状体アセンブリの端部に取付け可能な枠部と、当該枠部と連関して、超音波探触子を前記線状体のそれぞれの端面に対応する位置で、かつ、当該線状体の端面の法線方向に一致する向きに向くように保持する保持部とを有し、前記線状体アセンブリが前記複数の線状体の端部を束ねた状態で当該複数の線状体の外周を覆う定着部をさらに備えている構成において、前記枠部は、前記定着部の端面に取り付け可能な構成を有することを特徴とする。

【0039】

かかる構成によれば、線状体アセンブリの複数の線状体のうちの個々の線状体の異常を検知する場合には、上記の治具を用いて超音波探触子を線状体の端面に固定される。すなわち、線状体アセンブリの端部に治具の枠部を取り付け、当該枠部と連関して、保持部が、超音波探触子を前記線状体のそれぞれの端面に対応する位置で、かつ、当該線状体の端面の法線方向に一致する向きに向くように保持する。これにより、超音波探触子を線状体の端面に対して当該線状体の端面の法線方向と一致する向きから当接させることが可能になり、超音波探触子と線状体の端面との接触状態のばらつきを抑え、それによって受信信号のばらつきを低減することが可能である。
さらに、上記の構成によれば、枠部を線状アセンブリの定着部の端面に固定することにより、超音波探触子を治具を介して線状アセンブリの端部に安定して固定することが可能である。

【0040】

本発明に係る治具は、上記の線状体の異常検知装置に用いられる治具であって、複数の線状体を備えた線状体アセンブリの端部に取付け可能な枠部と、当該枠部と連関して、超音波探触子を前記線状体のそれぞれの端面に対応する位置で、かつ、当該線状体の端面の法線方向に一致する向きに向くように保持する保持部とを有し、前記保持部は、前記超音波探触子が嵌合可能な貫通孔を有し、前記貫通孔は、前記超音波探触子が嵌合した状態で、当該超音波探触子を前記線状体の端面に対して前記線状体の端面の法線方向に一致する向きに保持することが可能な大きさの内径を有することを特徴とする。

【0041】

かかる構成によれば、線状体アセンブリの複数の線状体のうちの個々の線状体の異常を検知する場合には、上記の治具を用いて超音波探触子を線状体の端面に固定される。すなわち、線状体アセンブリの端部に治具の枠部を取り付け、当該枠部と連関して、保持部が、超音波探触子を前記線状体のそれぞれの端面に対応する位置で、かつ、当該線状体の端面の法線方向に一致する向きに向くように保持する。これにより、超音波探触子を線状体の端面に対して当該線状体の端面の法線方向と一致する向きから当接させることが可能になり、超音波探触子と線状体の端面との接触状態のばらつきを抑え、それによって受信信号のばらつきを低減することが可能である。
さらに、上記の構成によれば、超音波探触子を保持部の貫通孔に嵌合するだけで、超音波探触子を線状体の端面に対して当該線状体の端面の法線方向と一致する向きから当接させることが可能になる。その結果、検査作業の作業性が向上する。

【0042】

前記枠部は、前記複数の線状体の端面を露出することが可能な開口面積を有する開口部を有しており、前記保持部は、前記貫通孔を有する測定用パーツと、前記測定用パーツを前記開口部内部に固定する固定用パーツとを有しており、前記測定用パーツと前記固定用パーツとが前記開口部の内部に嵌め込まれることによって、前記測定用パーツの前記貫通孔が前記線状体の端面に一致する位置に配置されてもよい。

【0043】

かかる構成によれば、複数の線状体のうち検査したい線状体の端面の位置に測定用パーツの貫通孔を正確にセットすることが可能である。これにより、当該貫通孔に超音波探触子を嵌合させることにより、超音波探触子を線状体の端面に対して当該線状体の端面の法線方向と一致する向きから当接させることが可能になる。

【0044】

前記保持部は、複数の前記超音波探触子を保持することが可能な構成を有するのが好ましい。

【0045】

かかる構成によれば、複数の前記超音波探触子を被検体である複数の線状体に同時に接触させることが可能であり、検査作業の作業性が向上する。

【0046】

前記保持部は、前記超音波探触子を三角形に配置するように保持することが可能な構成を有してもよい。

【0047】

かかる構成によれば、保持部によって超音波探触子を三角形に配置することが可能になり、その結果、３本の超音波探触子をそれぞれ線状体の端面に対して当該線状体の端面の法線方向と一致する向きから正確に当接させることが可能になる。

【0048】

前記複数の超音波探触子のいずれか１つを選択して外部機器に選択的に接続する選択接続部をさらに備えているのが好ましい。

【0049】

かかる構成によれば、保持部が複数の超音波探触子を保持している場合でも、選択接続部によって超音波探触子を個別に外部機器に接続することが可能である。

【発明の効果】

【0050】

以上説明したように、本発明の線状体の異常検知方法および異常検知装置によれば、線状体の微小な腐食などの判別しにくい異常、例えば、近距離の微小な腐食、中距離にあるき裂、または遠距離にある断線などがある場合などを検知することができる。

【0051】

本発明の治具によれば、超音波探触子と線状体の端面との接触状態のばらつきを抑え、それによって受信信号のばらつきを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0052】

【図1】本発明の第１実施形態に係る線状体の異常検知装置の基本構成を示すブロック図である。

【図2】図１の探触子およびワイヤケーブルの素線の端部を示す拡大断面図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係る線状体の異常検知方法の手順を示すフローチャートである。

【図4】図１の探触子から発信された超音波がワイヤケーブルの素線の内部を伝わる様子を概略的に示す説明図である。

【図5】図１の探触子によって受信された参照用の健全な素線からの取得した受信データによる受信波形を示すグラフである。

【図6】サンプリング波形の形成を模式的に示した図である。

【図7】図６のサンプリング波形の振幅の絶対値を積分することを説明するためのグラフである。

【図8】図５の受信波形から形成されたサンプリング波形を所定の積分区間Ｔ１ごとに振幅の絶対値を積分することを説明するグラフである。

【図9】図８のサンプリング波形を所定の積分区間Ｔ１ごとに振幅の絶対値を積分したことによって算出された積分区間ごとの参照用の振幅積分値を示すグラフである。

【図10】被検体の素線の受信波形から形成されたサンプリング波形を所定の積分区間Ｔ１ごとに振幅の絶対値を積分することを説明するグラフである。

【図11】図１０のサンプリング波形を所定の積分区間Ｔ１ごとに振幅の絶対値を積分したことによって算出された積分区間ごとの被検体用の振幅積分値を示すグラフである。

【図12】（ａ）は参照用のサンプリング波形の一例を示すグラフであり、（ｂ）は（ａ）の参照用のサンプリング波形から求められた複数の振幅積分値を示すグラフである。

【図13】（ａ）は被検体用のサンプリング波形の一例（５０日腐食の例）を示すグラフであり、（ｂ）は（ａ）の被検体用のサンプリング波形から求められた複数の振幅積分値を示すグラフである。

【図14】図１２（ｂ）の参照用の複数の振幅積分値に対する図１３（ｂ）の被検体用の複数の振幅積分値の割合である振幅積分割合を示すグラフである。

【図15】（ａ）は被検体用のサンプリング波形の他の例（１００日腐食の例）を示すグラフであり、（ｂ）は（ａ）の被検体用のサンプリング波形から求められた複数の振幅積分値を示すグラフである。

【図16】図１２（ｂ）の参照用の複数の振幅積分値に対する図１５（ｂ）の被検体用の複数の振幅積分値の割合である振幅積分割合を示すグラフである。

【図17】本発明の第２実施形態に係る線状体の異常検知装置の基本構成を示すブロック図である。

【図18】本発明の第２実施形態に係る線状体の異常検知方法の手順を示すフローチャートである。

【図19】サンプリング波形の所定時間Δｔごとの時間軸に対する傾斜角度θを示すグラフである。

【図20】図８のサンプリング波形から算出された参照用の角度換算値のグラフである。

【図21】図２０の参照用の角度換算値の絶対値を所定の積分区間Ｔ１ごとに積分したことによって算出された積分区間ごとの参照用の角度積分値を示すグラフである。

【図22】被検体の素線からの受信データをサンプリングして形成された被検体のサンプリング波形から算出された被検体用の角度換算値のグラフである。

【図23】図２２の被検体用の角度換算値の絶対値を所定の積分区間Ｔ１ごとに積分したことによって算出された積分区間ごとの被検体用角度積分値を示すグラフである。

【図24】積分区間ごとの振幅積分割合および角度積分割合を示し、積分区間Ｎｏ．９以降で当該振幅積分割合と角度積分割合とが大きく乖離している様子を示すグラフである。

【図25】（ａ）はサンプリング波形における振幅の変化および角度の変化をそれぞれ示すグラフ、（ｂ）は振幅積分値と角度積分値の変化の度合いを示すグラフである。

【図26】素線端部からの距離と割合比較の差との関係から、素線の異常判定の目安を示すグラフである。

【図27】ケーブルの各素線の端部に探触子を当接させる際に、探触子が素線の端面に垂直に当たらない様子を示す図である。

【図28】本発明の第３実施形態に係る線状体の異常検知装置に用いられる治具を用いて探触子を素線に対して垂直に当接させる状態を示す説明図である。

【図29】図２８の治具を用いて複数の探触子を一括してケーブルの各素線に当接させる状態を示す説明図である。

【図30】本発明の第３実施形態に係る分割式の治具を構成する外枠を示す図である。

【図31】本発明の第３実施形態に係る分割式の治具を構成する、図３０の外枠に対応する測定用パーツを示す図である。

【図32】本発明の第３実施形態に係る分割式の治具を構成する、図３０の外枠に対応する固定用パーツを示す図である。

【図33】図２７のケーブルの端面を示す図である。

【図34】図３０の外枠をケーブルの端面に固定した状態を示す図である。

【図35】図３０の外枠と図３１の測定用パーツと図３２の固定用パーツとを組み合わせた分割式の分割式の治具を用いて、探触子を三角形に配置して、ケーブルの複数の素線の端面に同時に当接させる様子を示す図である。

【図36】図３０の外枠と図３１の測定用パーツと図３２の固定用パーツとを組み合わせた分割式の治具を用いて、探触子を直線状に配置して、ケーブルの複数の素線の端面に同時に当接させる様子を示す図である。

【図37】ケーブルの複数の素線の端面に同時に当接させることが可能な探触子を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0053】

以下、図面を参照しながら本発明の異常検知方法および異常検知装置の実施形態についてさらに詳細に説明する。

【0054】

（第１実施形態）
図１に示される第１実施形態の異常検知装置１は、被検体の線状体における異常を検知する装置である。この異常検知装置１は、被検体の線状体として、例えば、複数の素線１００によって構成されたケーブル（例えば、図２７に示されるような橋桁を吊り下げて支持するための橋梁用ケーブル２００など）のうち各素線１００の異常（例えば、小さな腐食部分１０２）を超音波で検知する。

【0055】

橋梁用のケーブルを構成する素線１００は、例えば、直径７ｍｍ程度の亜鉛メッキ鋼線などからなり、その素線１００の端部において当該素線１００の径方向に拡大した形状を有するボタンヘッド１０１を有する。ボタンヘッド１０１は、例えば、略半球形状を有し、その表面は湾曲している。なお、被検体となる線状体およびその端部形状については、本発明ではとくに限定されない。本発明における線状体は、単線だけでなく、複数の素線を含むものでもよい。例えば、複数の素線を平行に束ねた平行線ケーブル、または、複数の素線を撚り合わせたワイヤロープやＰＣ鋼より線なども、本発明の線状体に含まれる。

【0056】

異常検知装置１は、探触子２（以下、探触子２という）と、当該探触子２に信号線を介して電気的に接続された測定器１２とから構成される。測定器１２は、受信データ記憶部３と、サンプリング波形形成部４と、被検体データ記憶部５と、参照用データ記憶部６と、振幅積分部７と、振幅積分比較部８と、異常判断部９とを備える。

【0057】

探触子２は、素線１００の端部のボタンヘッド１０１に接触可能な部分を有し、当該端部から当該素線１００の内部へ向けて超音波を送信し、かつ、当該素線１００からの受信データを取得する構成を有する。

【0058】

例えば、図２に示される探触子２は、筒状の本体ケース２ａと、本体ケース２ａの内部に収容された圧電素子２ｂおよびくさび遅延材２ｃと、本体ケース２ａの前側の開口に取り付けられた軟質遅延材２ｄとを有する。圧電素子２ｂは、超音波を発信するとともに被検体である素線１００から戻ってきた反射波を受信して受信データを取得することが可能である。圧電素子２ｂから発信される超音波は、例えば、鉄鋼材料の探傷用の２〜５ＭＨｚ程度の周波数の超音波が用いられるが、それ以外の周波数の範囲の超音波でもよい。

【0059】

くさび遅延材２ｃは、アクリルなどの樹脂からなり、圧電素子２ｂの前面に接着などによって固定されている。軟質遅延材２ｄは、くさび遅延材２ｃよりも柔らかい材料、例えばゴムなどからなり、くさび遅延材２ｃの前面に接着などによって固定されている。軟質遅延材２ｃは、ボタンヘッド１０１の湾曲した表面に対応するように凹んだ形状の接触面２ｅを有する。したがって、柔らかい材料の軟質遅延材２ｃの接触面２ｅがボタンヘッド１０１の湾曲した表面に密着することにより、圧電素子２ｂは、くさび遅延材２ｃを介して素線１００から戻ってきた反射波を受信して安定性や再現性の高い受信データを取得することが可能である。

【0060】

受信データ記憶部３は、探触子２が取得した受信データを記憶する。

【0061】

サンプリング波形形成部４は、受信データ記憶部３に記憶された受信データに基づいてサンプリング波形（例えば、図６のサンプリング波形Ｗ２）を形成する。

【0062】

被検体データ記憶部５は、サンプリング波形形成部４によって形成された被検体の素線１００に関するサンプリング波形を記憶する。

【0063】

参照用データ記憶部６は、サンプリング波形形成部４によって形成された参照用の素線１００に関するサンプリング波形を記憶する。参照用の素線１００としては、例えば、被検体の素線１００と同一形状の素線であって、異常が全くない健全な素線が採用される。

【0064】

なお、参照用の素線１００としては、橋梁用ケーブルを構成する複数の素線のうち異常がない可能性が高い素線、具体的には、複数の素線のうち当該ワイヤケーブルの中心に最も近い素線が選ばれてもよい。複数の素線によって構成されたワイヤケーブルの各素線の異常を検出する場合、上記のように異常の発生が最も低いワイヤケーブル中心部に最も近い素線を参照用の素線１００に選択することにより、被検体のワイヤケーブルの素線とは別に参照用の素線１００を検査作業の現場で調達（準備）することが可能になる。そのため、参照用の素線を当該現場等に搬入する必要が無くなる。とくに橋梁用のワイヤケーブルの検査の場合など高所の検査作業の場合に有利である。

【0065】

振幅積分部７は、被検体データ記憶部５および参照用データ記憶部６にそれぞれ記憶されたサンプリング波形の振幅の絶対値を所定の積分範囲ごとに積分して被検体用および参照用の複数の振幅積分値を算出する。

【0066】

振幅積分比較部８は、被検体用の振幅積分値と参照用の振幅積分値との割合である振幅積分割合を所定の積分範囲ごとに算出して、複数の前記振幅積分割合を求める。

【0067】

異常判断部９は、複数の振幅積分割合から得られる判定値として、前記複数の振幅積分割合のうちの前記振幅積分割合を用い、当該振幅積分割合が所定のしきい値以上に有るときに 異常有りと判断する。

【0068】

上記のように構成された異常検知装置１を用いた被検体の線状体（具体的には、橋梁用ケーブルの素線１００）における異常検知方法は、図３のフローチャートに示される手順で実行される。

【0069】

まず、参照用の素線１００の端部から当該素線１００の内部へ向けて超音波を送信して参照用の受信データを取得し、当該参照用の受信データを用いて作成された参照用のサンプリング波形を準備する（図３のステップＳ１）。ここで、参照用の素線１００は、ボタンヘッド１０１を有する直径７ｍｍ程度、長さ１ｍの亜鉛メッキ鋼線であって、異常が全くない健全な素線が用いられる。

【0070】

参照用の受信データを取得するためには、具体的には、図４に示されるように、探触子２を参照用の素線１００のボタンヘッド１０１に接触させて超音波Ｓを素線１００内部へ送る。超音波Ｓは、例えば周波数５ＭＨｚで１パルスだけ送る（この超音波Ｓの素線内部を伝わる速度は約５７００ｍ／ｓ、波長は約１．１ｍｍである。）。探触子２は、素線１００から図５に示される受信波形で示される受信データを受け取る。

【0071】

素線１００内部に送られた超音波Ｓは、図４に示されるようにボタンヘッド１０１の内部で多重反射される。そのため、図５に示される受信波形では、探触子２に近い範囲Ｄ１では、ボタンヘッド１０１内部での多重反射により振幅Ａが大きくなる。また、素線１００内部の中間の範囲Ｄ２においても、ボタンヘッド１０１での多重反射や素線１００内部での反射の重なりによって振幅Ａに若干影響を受ける。範囲Ｄ３には、素線１００における探触子２から遠い側の端面での反射波に対応する振幅変化がみられる。この範囲Ｄ３では、反射波が分散することによってしばらくの時間持続していることが分かる。反射波の持続時間は、ボタンヘッド１０１における多重反射の影響を受けることによって長くなる傾向が有る。

【0072】

ついで、サンプリング波形形成部４は、図５に示される受信波形における検査範囲Ｄの受信データからサンプリング波形を形成する。具体的には、図６に示されるように、受信波形Ｗ１を時間Δｔごとにサンプリングして、時間Δｔごとの振幅値を抽出し、抽出された振幅値のグループによってサンプリング波形Ｗ２が形成される。

【0073】

時間Δｔは、サンプリング波形を作成するときのサンプリング周波数によって決まる。すなわち、時間Δｔはサンプリング周波数の逆数として求められる。このサンプリング周波数は、探触子２から発信される超音波の周波数の２〜１０倍であるのが好ましい（例えば、５ＭＨｚの超音波に対してサンプリング周波数が１０ＭＨｚ程度であるのが好ましい）。この範囲であれば、受信データとのずれが小さいサンプリング波形が得られ、かつ、サンプリング波形を形成するために必要なデータ数の増大を抑制することが可能である。

【0074】

なお、参照用サンプリング波形は、被検体の線状体の検査前に準備しておけば、被検体の線状体の検査のたびにサンプリング波形を作成する必要がない。

【0075】

つぎに、参照用の素線１００と同様に、被検体の素線１００の端部から当該素線１００の内部へ向けて超音波を送信して、被検体用の受信データを取得する（図３のステップＳ２）。そして、被検体用の受信データを用いて被検体用のサンプリング波形を作成する（同ステップＳ３）。

【0076】

被検体用の素線１００としては、図１に示されるように小さい異常として、中央付近に腐食部分１０２（例えば、直径が約０．４〜０．６ｍｍ減肉されている部分）を有する素線が用いられる。その他の点については、参照用の素線１００と同じ仕様（すなわち、ボタンヘッド１０１を有する直径７ｍｍ、長さ１ｍ程度の亜鉛メッキ鋼線）である。

【0077】

つぎに、振幅積分部７は、参照用のサンプリング波形の振幅の絶対値を所定の積分範囲Ｔ１ごとに積分して参照用の複数の振幅積分値を算出する（同ステップＳ４）。概略的には、図６に示されるサンプリング波形Ｗ２の振幅の絶対値（振幅の負の成分を正にする全波整流をしたもの）を、図７に示されるように所定の積分範囲Ｔ１ごとに積分することによって求められる。

【0078】

さらに詳しく言えば、図８に示されるように、図５の参照用の素線から得た受信波形から形成されたサンプリング波形を所定の積分区間Ｔ１ごとに例えば１５個に分割する(各積分区間には積分区間ナンバーＮｏ．１〜１５が付される)。そして、図９に示されるように、図８のサンプリング波形を所定の積分区間Ｔ１ごとに振幅の絶対値を積分したことによって、図９に示されるように、積分区間Ｔ１ごとの参照用の振幅積分値を算出する。

【0079】

ここで、積分範囲Ｔ１は、探触子２から発信される超音波の波長の１０〜１００倍の範囲であるのが好ましい（例えば、超音波の波長が約１．１ｍｍである場合には、積分範囲Ｔ１はその波長の約５０倍程度の約６０ｍｍであるのが好ましい。）。この範囲であれば、サンプリング波形の振幅変化の影響を過度に受けて異常を過度に検出することもなく、かつ、当該振幅変化の影響を受けにくくなって異常を見逃すおそれもない。したがって、異常の信号とノイズとの区別が付きやすくなる（すなわち、Ｓ／Ｎ比が増大する。）。

【0080】

振幅積分部７は、上記と同様に、被検体用のサンプリング波形についても、図１０に示されるようにその振幅の絶対値を所定の積分範囲Ｔ１ごとに積分して、図１１に示されるように積分範囲Ｔ１ごとの被検体用の複数の振幅積分値を算出する（同ステップ４）。

【0081】

つぎに、振幅積分比較部８は、被検体用の振幅積分値と参照用の振幅積分値との割合である振幅積分割合を所定の積分範囲ごとに算出して、複数の前記振幅積分割合Ｂ１を求める（同ステップ５）。

【0082】

そして、異常判断部９は、複数の振幅積分割合から得られる判定値として、前記複数の振幅積分割合のうちの振幅積分割合を用い、当該振幅積分割合が所定のしきい値以上に有るときに 異常有りと判断する。

【0083】

例えば、参照用の振幅積分値は、振幅積分部７によって、図１２（ａ）に示される参照用のサンプリング波形（参照用の健全なワイヤケーブルの端部から１００〜１０００ｍｍの位置に対応するもの）から図１２（ｂ）に示される１５個に分割された積分範囲についてそれぞれ求められる。

【0084】

同様に、被検体用の振幅積分値は、振幅積分部７によって、図１３（ａ）に示される被検体用のサンプリング波形（例えば、ワイヤケーブルの端部から５００ｍｍ付近に塩水を付けて５０日腐食させたもの）から図１３（ｂ）に示される１５個の積分範囲についてそれぞれ求められる。

【0085】

ついで、振幅積分比較部８によって、上記の図１２（ｂ）の参照用の振幅積分値に対する上記の図１３（ｂ）の被検体用の振幅積分値の割合である振幅積分割合Ｂ１が、図１４に示される１５個の積分範囲についてそれぞれ求められる。

【0086】

その後、異常判断部９は、図１４に示される振幅積分割合Ｂ１が所定のしきい値として、例えば、２以上に有るときに 異常有りと判断する。

【0087】

また、このような振幅積分割合Ｂ１が所定のしきい値以上になる積分範囲が分かれば、その積分範囲付近に対応する位置を、素線１００の異常発生場所に特定することが可能である。

【0088】

また、他の被検体として、１００日腐食したワイヤケーブルについて図１５（ａ）のサンプリング波形から図１５（ｂ）の振幅積分値を求めた場合も、当該振幅積分値から得られる振幅積分割合Ｂ１は、図１６に示されるようになる。この場合も、異常判断部９は、図１６に示される振幅積分割合Ｂ１が所定のしきい値（２以上）に有るときに 異常有りと判断することが可能である。

【0089】

上記の図３のフローチャートに示されるように第１実施形態の異常検知装置１を用いた異常検知方法では、被検体のサンプリング波形および参照用のサンプリング波形に基づいて、振幅積分割合Ｂ１を積分範囲Ｔ１ごとにそれぞれ求める。その後、複数の振幅積分割合のうちの前記振幅積分割合Ｂ１が所定のしきい値以上に有る場合には、被検体の素線１００に異常が有ることを検出する。これは、被検体の素線１００の内部の異常が有る場所では、反射信号が分散してしばらく持続するので、振幅積分割合の増加が持続する現象に着目して異常判定を行うものである。その結果、微小な腐食や遠距離における断線などの判別しにくい異常の部分からの反射信号が小さい場合でも素線１００の異常の発生を正確に検知することが可能である。

【0090】

また、第１実施形態の異常検知方法では、複数の振幅積分割合から得られる判定値として、複数の振幅積分割合のうちの前記振幅積分割合そのものが用いられる。その結果、複雑なデータ処理をすることなく、迅速に線状体の異常発生場所に特定することが可能である。

【0091】

（第２実施形態）
上記の第１実施形態の異常検知方法では、複数の振幅積分割合から得られる判定値として、複数の振幅積分割合のうちの前記振幅積分割合そのものが用いられるが、本発明はこれに限定されるものではない。複数の振幅積分割合から得られる判定値であれば、他の判定値を用いてもよい。

【0092】

第２実施形態の異常検知方法では、サンプリング波形の振幅積分割合から得られた判定値として、振幅積分割合と角度積分割合との差分である割合差分を用いることにより、線状体の異常を精度よく検出することが可能である。

【0093】

第２実施形態の異常検知方法に用いられる異常検知装置１は、図１７に示されるように構成される。図１７に示される異常検知装置１は、図１に示される第１実施形態の異常検知装置１と同様に、探触子２と、測定器１２とから構成され、当該測定器１２は、受信データ記憶部３と、サンプリング波形形成部４と、被検体データ記憶部５と、参照用データ記憶部６と、振幅積分部７と、振幅積分比較部８と、異常判断部９とを備える。これらの構成については、第１実施形態で既に説明されているので、省略する。

【0094】

ただし、図１７に示される異常検知装置１は、角度積分部１０、および角度積分比較部１１をさらに備えている点で、図１に示される第１実施形態の異常検知装置１と異なる。

【0095】

角度積分部１０は、被検体データ記憶部５および参照用データ記憶部６にそれぞれ記憶されたサンプリング波形における所定時間ごとの時間軸に対する傾斜角度に関連する角度関連値の絶対値を所定の積分範囲ごとに積分して被検体用および参照用の複数の角度積分値を算出する。角度関連値としては、例えば、９０度に対する傾斜角度の割合である角度換算値が用いられる。なお、角度関連値は、傾斜角度そのものでもよいし、傾斜角度θに対するｓｉｎθであってもよい。

【0096】

角度積分比較部１１は、被検体用の角度積分値と参照用の角度積分値との割合である角度積分割合を所定の積分範囲ごとに算出して、複数の前記角度積分割合を求める。

【0097】

この第２実施形態の異常検知方法では、被検体のサンプリング波形および参照用のサンプリング波形に基づいて、上記の振幅積分割合の他に、角度積分割合を求める。すなわち、被検体用のサンプリング波形における所定時間ごとの時間軸に対する傾斜角度に関連する角度関連値の絶対値を所定の積分範囲ごとに積分して被検体用の複数の角度積分値を算出する。この被検体用の複数の角度積分値を参照用の線状体について同様に算出した参照用の複数の角度積分値とを所定の積分範囲ごとに比較して、複数の角度積分割合を算出する。

【0098】

第２実施形態の異常検知方法は、具体的には、図１８のフローチャートに示される手順で実行される。

【0099】

この第２実施形態の異常検知方法では、まず、第１実施形態の異常検知方法の図３のフローチャートと同様に、参照用ケーブルのサンプリング波形の準備（ステップＳ１）、被検体ケーブルの受信データの取得（ステップＳ２）、被検体ケーブルのサンプリング波形の作成（ステップＳ３）、参照用ケーブルおよび被検体ケーブルのそれぞれのサンプリング波形の振幅積分（ステップＳ４）、振幅積分割合の算出（ステップＳ５）を行う。これらステップＳ１〜Ｓ５の具体的な説明は、第１実施形態で既に説明されているので省略する。

【0100】

つぎに、角度積分部１０は、参照用のサンプリング波形における所定時間ごとの時間軸に対する傾斜角度に関連する角度関連値の絶対値を所定の積分範囲ごとに積分して参照用の複数の角度積分値を算出する（同ステップＳ１１）。具体的には、まず、図１９に示されるように、サンプリング波形Ｗ２のサンプリング時間Δｔごとに傾斜角度θ_１〜θ_１０・・・を求める。そして、角度関連値として、９０度に対する傾斜角度の割合である角度換算値Ｒを採用した場合、まず、図２０に示される当該角度換算値Ｒの時系列変化のグラフを求める。そして、角度換算値Ｒの絶対値を所定の積分範囲Ｔ１ごとに積分して、図２１に示されるような参照用の複数の角度積分値を算出する。

【0101】

また、角度積分部１０は、上記と同様に、被検体用のサンプリング波形についても、図２２〜２３に示されるように、所定時間Δｔごとの時間軸に対する傾斜角度θに関連する角度関連値（具体的には、角度換算値Ｒ）の絶対値を所定の積分範囲Ｔ１ごとに積分して被検体用の複数の角度積分値を算出する（同ステップＳ１１）。

【0102】

そして、角度積分比較部１１は、被検体用の角度積分値と参照用の角度積分値との割合である角度積分割合Ｂ２を所定の積分範囲ごとに算出して、複数の角度積分割合Ｂ２を求める（同ステップＳ１２）。

【0103】

次に、異常判断部９は、図２４に示されるように、上記のステップＳ５で求めた複数の振幅積分割合Ｂ１とステップＳ１２で求めた複数の角度積分割合Ｂ２との差である複数の割合差分Ｇを積分範囲Ｔ１ごとに算出する。

【0104】

そして、異常判断部９は、複数の割合差分Ｇのうちの割合差分Ｇを判定値として用い、当該割合差分Ｇが所定のしきい値δ以上に有るときに 異常有りと判断する。

【0105】

上記の図１８のフローチャートに示されるように本実施形態の異常検知装置１を用いた異常検知方法では、被検体のサンプリング波形および参照用のサンプリング波形に基づいて、振幅積分割合Ｂ１と角度積分割合Ｂ２を積分範囲Ｔ１ごとにそれぞれ求める。その後、複数の振幅積分割合と複数の角度積分割合との差である複数の割合差分Ｇを積分範囲ごとに算出する。そして、複数の割合差分のうちの割合差分を判定値として用いて、当該割合差分が所定のしきい値δ以上に有る場合には、被検体の素線１００に異常が有ることを検出する。これは、被検体の素線１００の内部の異常が有る場所では、反射信号が分散してしばらく持続するので、サンプリング波形の振幅の変化が角度の変化よりも大きくなって、上記の振幅積分割合と角度積分割合との乖離が持続する現象に着目して異常判定を行うものである。この場合、振幅積分割合が種々の要因によって、例えば、超音波が送受信される素線１００の端部（例えばボタンヘッド１０１等）の形状や探触子２の接触状態などの要因によって、影響を受けても上記の乖離が持続する現象は変わらない。その結果、微小な腐食や遠距離における断線などの判別しにくい異常の部分からの反射信号が小さい場合でも素線１００の異常の発生をより正確に検知することが可能である。

【0106】

例えば、図２５（ａ）に示されるサンプリング波形Ｉ、ＩＩのように、波形Ｉの振幅が波形ＩＩのように振幅Ａが２倍になれば、それに比例して振幅Ａの積分値も２倍になる。しかし、波形Ｉの振幅が波形ＩＩのように２倍になっても、波形Ｉの波形ＩＩの傾斜角度θ２は９０度で上限が決まっているので、波形Ｉの傾斜角度θ１の２倍には単純にならない。そのため、角度θ２の積分値も角度θ１の積分値θ１の２倍にならない。したがって、図２５（ｂ）に示されるように、振幅が大きくなるにしたがって、波形の振幅積分Ｃ１と波形の角度積分Ｃ２とは乖離していくと考えられる。

【0107】

図２４に示される振幅積分割合Ｂ１と角度積分割合Ｂ２との差である割合差分Ｇの変化をみれば、異常が無い場所、例えば、図２４のグラフの積分区間Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７の範囲では、被検体の素線１００についての端部の形状やその他の条件が個々に異なっても、第１実施形態の異常検知方法において判定値として用いた上記の振幅積分割合の増加よりもさらに変わりにくくなっている。しかし、異常が発生している場所である積分区間Ｎｏ．８〜９付近を見れば、当該Ｎｏ．９以降の範囲では、これら振幅積分割合Ｂ１と角度積分割合Ｂ２とが乖離することが確認されている。そのため、振幅積分割合Ｂ１と角度積分割合Ｂ２との乖離の度合いの基準として、異常の有無を決定するしきい値δを一義的に設定することが可能になる。

【0108】

また、このような振幅積分割合Ｂ１と角度積分割合Ｂ２との乖離が発生する積分範囲Ｔ１の直前の積分範囲（例えば、積分区間Ｎｏ．８〜９）付近に対応する位置を、素線１００の異常発生場所に特定することが可能である。

【0109】

上記の振幅積分割合Ｂ１と角度積分割合Ｂ２との差である割合差分Ｇは、素線１００の端部（具体的にはボタンヘッド１０１）からの距離が遠くなるにつれて小さくなる傾向にある。そこで、図２６に示される端部からの距離Ｌと割合差分Ｇとを関連付けた異常診断用マップを作成しておくのが好ましい。このマップでは、距離Ｌと割合差分Ｇの２つのパラメータで規定される領域が「破断」、「異常」、または「健全」に対応する３つの領域に分けられている。これら３つの領域は、人工的な欠陥（断線、亀裂、腐食による減肉など）を有するサンプル用の素線を用いて、上記２つのパラメータ（距離Ｌと割合差分Ｇ）と素線の状態との関係を調べることによって設定される。このような図２６に示される診断用のマップを用いれば、端部からの距離Ｌと割合差分Ｇとがわかれば、素線の状態が「破断」、「異常」、または「健全」のいずれかの状態であるか容易かつ正確に判定することが可能である。また、このようなマップが図１の異常検知装置１の異常判断部９などに記憶されていれば、当該異常検知装置１によって、素線の状態の自動診断を検査作業の現場で行うことが可能になる。

【0110】

上記の実施形態の異常検知方法では、角度関連値として、９０度に対する傾斜角度の割合である角度換算値が用いられているので、角度積分値を容易にかつ精度よく算出することが可能である。なお、傾斜角度そのものを角度関連値として用いても、角度積分値を容易にかつ精度よく算出することが可能である。また、傾斜角度をθとしたときのｓｉｎθを角度関連値として用いても、角度積分値を容易にかつ精度よく算出することが可能である。

【0111】

上記の第１実施形態および第２実施形態の異常検知方法の被検体となる素線１００は、その端部において当該素線１００の径方向に拡大した形状のボタンヘッド１０１を有している。このようなボタンヘッドを有する素線１００の場合、超音波をボタンヘッドから素線１００の内部へ１パルスだけ発射しても、ボタンヘッド内部において多重反射し、また、素線１００の内部における超音波の分散が顕著になるので、素線１００内部の異常検出が難しい。しかし、上記の異常検知方法であれば、上記の振幅積分割合から得られた判定値（例えば、第１実施形態における振幅積分割合そのもの、または第２実施形態における振幅積分割合と角度積分割合との差分）を用いることにより、ボタンヘッドの表面形状に起因する反射信号の乱れの影響が小さくなるので、素線１００の内部の微小な腐食や遠距離における断線などの判別しにくい異常を正確に検出することが可能である。また、ボタンヘッドと同様に、くさびなどの定着具が線状体の端部に歯形を付けて定着されたＰＣ鋼より線などの表面形状の場合も、当該歯形部分に起因する反射信号の乱れの影響が小さくなるので、線状体の内部の微小な腐食や遠距離における断線などの判別しにくい異常を正確に検出することが可能である。

【0112】

このように、上記の異常検知方法は、くさび等を用いて線条体を定着（把握）する方法で線条体表面に歯形を形成する手法にも有用である。

【0113】

（第３実施形態）
上記の第１実施形態および第２実施形態の異常検知方法を用いれば、図２７に示される橋梁用ケーブル２００を構成する複数の素線２０１（線状体）を個々に異常を検知することが可能である。

【0114】

しかし、探触子２が素線２０１の端面２０１ａに垂直方向から当接させて正常に面接触していなければ、探触子２から素線２０１への超音波の送信状態、および探触子２による反射波の受信状態が不安定になり、受信信号にばらつきが生じるおそれがある。

【0115】

そこで、本実施形態では、探触子２を橋梁用ケーブル２００の各素線２０１の端面２０１ａに正常に面接触させるために、図２８に示される治具２１が用いられる。

【0116】

ここで、上記の図２７〜２８に示される橋梁用ケーブル２００は、複数の素線２０１（線状体）を備えた線状体アセンブリであり、例えば、複数の素線２０１と、当該複数の素線１００の端部を束ねた状態で当該複数の素線１００の外周を覆う定着部２０２とを備えている。

【0117】

治具２１は、図２８に示されるように、枠部２２と、素線２０１を保持する保持部２３とを備えている。

【0118】

枠部２２は、橋梁用ケーブル２００の端部を構成する定着部２０２に取付け可能な構成を有する。具体的には、枠部２２は、定着部２０２の端面２０２ａに当接可能な当接面２２ａを有し、ネジなどの固定手段によって当該端面２０２ａに固定される。

【0119】

保持部２３は、当該枠部２２と連関して、探触子２を素線２０１のそれぞれの端面２０１ａに対応する位置で、かつ、当該素線２０１の端面２０１ａの法線方向に一致する向きに向くように保持する構成を有する。具体的には、保持部２３は、枠部２２と一体に形成されている。保持部２３は、探触子２が嵌合可能な複数の貫通孔２３ａを有する。複数の貫通孔２３ａは、複数の素線２０１の端面２０１ａにそれぞれ一致する位置に配置される。それぞれの貫通孔２３ａは、探触子２が嵌合した状態で、当該探触子２を素線２０１の端面２０１ａに対して素線２０１の端面２０１ａの法線方向に一致する向きに保持することが可能な大きさの内径を有する。なお、保持部２３は、貫通孔２３ａの代わりに探触子２が嵌合可能な溝を有する構造であってもよい。

【0120】

橋梁ケーブル２０１の複数の素線２０１のうちの個々の素線２０１の異常を検知する場合には、上記の治具２１を用いて探触子２を素線２０１の端面２０１ａに固定される。すなわち、橋梁用ケーブル２００の定着部２０２の端面２０２ａに治具２１の枠部２３を取り付ければ、当該枠部２２と一体形成された保持部２３の貫通孔２３ａが素線２０１の端面２０１ａの位置に配置される。その状態で、探触子２を被検体の素線２０１を露出する貫通孔２３ａに挿入すれば、探触子２を素線２０１のそれぞれの端面２０１ａに対応する位置で、かつ、当該素線２０１の端面２０１ａの法線方向に一致する向きに向くように保持することが可能である。これにより、探触子２を素線２０１の端面２０１ａに対して当該素線２０１の端面２０１ａの法線方向と一致する向きから当接させる（すなわち、端面２０１ａに対して垂直方向から当接させる）ことが可能になり、探触子２と素線２０１の端面２０１ａとの接触状態のばらつきを抑え、それによって受信信号のばらつきを低減することが可能である。

【0121】

また、上記治具２１では、 枠部２２が定着部２０２の端面２０２ａに取り付け可能な構成を有している。したがって、枠部２２を定着部２０２の端面２０２ａに固定することにより、探触子２を治具２１を介して橋梁用ケーブル２００の端部に安定して固定することが可能である。

【0122】

さらに、上記の治具２１では、保持部２３は、探触子２が嵌合可能な複数の貫通孔２３ａを有している。それぞれの貫通孔２３ａは、探触子２が嵌合した状態で、当該探触子２を素線２０１の端面２０１ａに対して素線２０１の端面２０１ａの法線方向に一致する向きに保持することが可能な大きさの内径を有する。したがって、探触子２を保持部の貫通孔２３ａに嵌合するだけで、探触子２を素線２０１の端面２０１ａに対して当該素線２０１の端面２０１ａの法線方向と一致する向きから当接させることが可能になる。その結果、検査作業の作業性が向上する。

【0123】

なお、図２９に示されるように、複数の探触子２を治具２１の貫通孔２３ａにそれぞれあらかじめ挿入しておけば、治具２１を定着部２０２の端面２０２ａに固定するだけで、複数の探触子２を複数の素線２０１の端面２０１ａに対して法線方向から一括して当接することが可能である。したがって、検査作業の作業性がさらに向上する。

【0124】

また、治具２１は、図２９に示されるように、複数の探触子２のいずれか１つを選択して外部機器である測定器１２に選択的に接続する選択接続部として切換スイッチ２４を備えていてもよい。その場合、保持部２３が複数の探触子２を保持している場合でも、当該切換スイッチ２４によって探触子２を個別に測定器１２に接続することが可能である。

【0125】

さらに、治具２１は、図２９に示されるように、定着部２０２の端面２０２ａを向く面に凹部２２ｂを有し、あらかじめ接触媒質２５が凹部２２ｂに充填されているのが好ましい。この場合、それぞれの探触子２とそれに対向する素線２０１の端面２０１ａとの間に接触媒質２５を介在させることが可能になり、超音波の受信状態のばらつきを低減することが可能である。また、それぞれの探触子２に接触媒質を塗布する作業も不要になる。

【0126】

なお、上記の図２８〜２９に示される治具２１では、枠部２２と保持部２３とが一体に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、枠部２２と保持部２３とを別々に構成してもよい。

【0127】

例えば、図３０に示される開口部２２ｃを有する枠部２２と、図３１〜３２に示される複数の測定用パーツ２８および複数の固定用パーツ２９とからなる保持部２３とを組み合わせることにより、図３５〜３６に示される治具２１を構成するようにしてもよい。

【0128】

図３０に示される枠部２２は、複数の素線２０１の端面２０１ａ（図３３参照）を露出することが可能な開口面積を有する開口部２２ｃを有する。開口部２２ｃの大きさおよび形状は、素線２０１の数や配置に合わせて適宜設定すればよい。

【0129】

図３１に示される測定用パーツ２８は、１つまたは複数の六角形状のブロックで構成され、各ブロックごとに探触子２が嵌合する上記の貫通孔２３ａを有する。複数の六角形状のブロックは、直線状に結合されたり、または三角形状に結合されたりする。

【0130】

図３２に示される固定用パーツ２９は、上記の測定用パーツ２８と同様に、１つまたは複数の六角形状のブロックで構成されているが、貫通孔２３ａを有していない。

【0131】

また、図３０の枠部２２の開口部２２ｃの周壁２７は、上記の図３１〜３２に示される測定用パーツ２８および固定用パーツ２９に嵌合可能な形状を有する。

【0132】

なお、測定用パーツ２８および固定用パーツ２９は、六角形状のブロック以外にも、三角形状や四角形状のブロックでもよい。

【0133】

上記の図３５〜３６に示される治具２１を組み立てる場合、まず、図３３に示される橋梁用ケーブル２００における複数の素線２０１の端面２０１ａが露出している定着部２０２の端面２０２ａに対して、枠部２２を固定する。枠部２２は、例えば、図３０および図３４に示されるように、複数のボルト２６によって定着部２０２の端面２０２ａに固定される。この状態では、枠部２２の開口部２２ｃを通して、すべての素線２０１の端面２０１ａが露出した状態になっている。

【0134】

ついで、図３５〜３６に示されるように、測定用パーツ２８の貫通孔２３ａに探触子２を嵌合した状態で、測定用パーツの貫通孔２３ａが被検体の素線２０１の端面２０１ａに一致する位置に配置されるように、測定用パーツ２８と固定用パーツ２９とを枠部２２の開口部２２ｃの内部に嵌め込む。したがって、複数の素線２０１のうち被検体の素線２０１の端面２０１ａの位置に測定用パーツの貫通孔２３ａを正確にセットすることが可能である。これにより、当該貫通孔２３ａに嵌合された探触子２を素線２０１の端面２０１ａに対して当該素線２０１の端面２０１ａの法線方向と一致する向きから当接させることが可能になる。

【0135】

図３５の治具２１では３本の探触子２が三角形に配置され、図３６の治具２１では３本の探触子２が直線状に配置される。このようにして、３本（複数）の探触子２を同時に被検体の素線２０１の端面２０１ａに当接させることが可能である。これにより、検査作業の作業性が向上する。とくに、図３５の治具２１のように保持部２３を構成する測定用パーツ２８が３本の探触子２を三角形に配置するように保持することにより、３本の探触子２をそれぞれ素線２０１の端面２０１ａに対して当該素線２０１の端面２０１ａの法線方向と一致する向きから正確に当接させることが可能になる。

【0136】

なお、図３５〜３６に示される治具２１のように、複数の探触子２が測定用パーツ２８に保持される構成の代わりに、図３７に示されるように複数の素線２０１の端面２０１ａに一括して接触することが可能な大型の探触子３０、３１を用いてもよく、その場合、検査時間を短縮することが可能になる。

【符号の説明】

【0137】

１ 異常検知装置
２ 超音波探触子
４ サンプリング波形形成部
５ 被検体データ記憶部
６ 参照用データ記憶部
７ 振幅積分部
８ 振幅積分比較部
９ 異常判断部
１０ 角度積分部
１１ 角度積分比較部
２１ 治具
２２ 枠部
２２ｃ 開口部
２３ 保持部
２３ａ 貫通孔
２４ 切換スイッチ（選択接続部）
２８ 測定用パーツ
２９ 固定用パーツ
１００ 素線（線状体）
１０１ ボタンヘッド
１０２ 腐食部分
２００ 橋梁用ケーブル
２０１ 素線
２０２ 定着部

【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】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】