特許 7281178 超音波式探傷装置及び超音波式探傷プログラム

(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】

(24)【登録日】2023-05-17

(45)【発行日】2023-05-25

(54)【発明の名称】超音波式探傷装置及び超音波式探傷プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/04 20060101AFI20230518BHJP

   G01N 29/26 20060101ALI20230518BHJP

   G01N 29/036 20060101ALI20230518BHJP

   G01N 29/024 20060101ALI20230518BHJP

   G01F 1/663 20220101ALI20230518BHJP

【ＦＩ】

G01N29/04

G01N29/26

G01N29/036

G01N29/024

G01F1/663

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2019097293

(22)【出願日】2019-05-24

(65)【公開番号】P2020190534

(43)【公開日】2020-11-26

【審査請求日】2022-05-20

(73)【特許権者】

【識別番号】304021417

【氏名又は名称】国立大学法人東京工業大学

(74)【代理人】

【識別番号】100100011

【弁理士】

【氏名又は名称】五十嵐 省三

(72)【発明者】

【氏名】木倉 宏成

(72)【発明者】

【氏名】高橋 秀治

(72)【発明者】

【氏名】荘司 成熙

【審査官】村田 顕一郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１８５８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１３０６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９０９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－０９９２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０１９３６７５６（ＣＮ，Ａ）

【文献】井上 創ほか，ドップラー法および相互相関法を併用した超音波流速分布計測システムの開発，日本機械学会論文集Ｂ編，第70巻第700号，2004年，p.3196-3203

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２９／００－２９／５２

Ｇ０１Ｆ １／６６

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流路を構成する配管を探傷するための超音波式探傷装置であって、
前記配管内及び前記流路内に超音波を送信かつ前記配管内及び前記流路内からのエコー信号を受信するためのフェイズドアレイ式超音波センサと、
前記フェイズドアレイ式超音波センサを所定周波数で駆動させかつ前記フェイズドアレイ式超音波センサからの前記エコー信号を受信するための超音波発信受信ユニットと、
前記超音波発信受信ユニットからの前記エコー信号をアナログ/ディジタル変換するためのアナログ/ディジタル変換器と、
前記超音波発信受信ユニット及び前記アナログ/ディジタル変換器に接続され、前記超音波発信受信ユニットを繰返周期で動作させて該超音波発信受信ユニットから前記アナログ/ディジタル変換器を介して前記エコー信号を受信するための制御ユニットと
を具備し、
前記制御ユニットは、
前記フェイズドアレイ式超音波センサの送信超音波の送信角度を第１の角度に設定して前記送信超音波を前記配管内に入射するようにし、該配管からの前記エコー信号に基づいて前記配管内の第１の欠陥を検出する第１の欠陥検出手段と、
前記フェイズドアレイ式超音波センサの送信超音波の送信角度を第２の角度に設定して前記送信超音波を前記配管内及び前記流路内に入射するようにし、前記流路からの前記エコー信号に基づいて前記流路内の流速分布を演算し、該流速分布に基づいて前記配管内の第２の欠陥を検出する第２の欠陥検出手段と
を具備する超音波式探傷装置。

【請求項2】

前記第２の欠陥検出手段は、
前記流路の計測位置からの前記エコー信号の周波数スペクトルに応じて前記計測位置における前記流路内の流速を計測する手段と、
前記計測位置における前記流速に基づいて前記流路内の前記流速分布を演算する手段と、
前記流路内の前記流速分布を参照流速分布と比較することにより前記配管内の前記第２の欠陥を検出する手段と
を具備する請求項１に記載の超音波式探傷装置。

【請求項3】

流路を構成する配管を探傷するための超音波式探傷プログラムであって、
フェイズドアレイ式超音波センサの送信超音波の送信角度を第１の角度に設定して前記送信超音波を前記配管内に入射するようにし、該配管からのエコー信号に基づいて前記配管内の第１の欠陥を検出する第１の欠陥検出手順と、
前記フェイズドアレイ式超音波センサの送信超音波の送信角度を第２の角度に設定して前記送信超音波を前記配管内及び前記流路内に入射するようにし、前記流路からの前記エコー信号に基づいて前記流路内の流速分布を演算し、該流速分布に基づいて前記配管内の第２の欠陥を検出する第２の欠陥検出手順と
をコンピュータに実行させるための超音波式探傷プログラム。

【請求項4】

前記第２の欠陥検出手順は、
前記流路の計測位置からのエコー信号の周波数スペクトルに応じて前記計測位置における前記流路内の流速を計測する手順と、
前記計測位置における前記流速に基づいて前記流路内の前記流速分布を演算する手順と、
前記流路内の前記流速分布を参照流速分布と比較することにより前記配管内の前記第２の欠陥を検出する手順と
をコンピュータに実行させるための請求項３に記載の超音波式探傷プログラム。

【請求項5】

流路を構成する配管を探傷するための超音波式探傷装置であって、
前記配管内及び前記流路内に超音波を送信かつ前記配管内及び前記流路内からのエコー信号を受信するためのフェイズドアレイ式超音波センサと、
前記フェイズドアレイ式超音波センサを所定周波数で駆動させかつ前記フェイズドアレイ式超音波センサからの前記エコー信号を受信するための超音波発信受信ユニットと、
前記超音波発信受信ユニットからの前記エコー信号をアナログ/ディジタル変換するためのアナログ/ディジタル変換器と、
前記超音波発信受信ユニット及び前記アナログ/ディジタル変換器に接続され、前記超音波発信受信ユニットを繰返周期で動作させて該超音波発信受信ユニットから前記アナログ/ディジタル変換器を介して前記エコー信号を受信するための制御ユニットと
を具備し、
前記制御ユニットは、
前記フェイズドアレイ式超音波センサの送信超音波の送信角度を第１の角度に設定して前記送信超音波を前記配管内に入射するようにし、該配管からの前記エコー信号に基づいて前記配管内の欠陥を検出する欠陥検出手段と、
前記フェイズドアレイ式超音波センサの送信超音波の送信角度を第２の角度に設定して前記送信超音波を前記配管内及び前記流路内に入射するようにし、前記流路からの前記エコー信号に基づいて前記流路内の流速分布を演算する流速演算手段と
を具備する超音波式探傷装置。

【請求項6】

前記流速演算手段は、
前記流路の計測位置からの前記エコー信号の周波数スペクトルに応じて前記計測位置における前記流路内の流速を計測する手段と、
前記計測位置における前記流速に基づいて前記流路内の前記流速分布を演算する手段と
を具備する請求項５に記載の超音波式探傷装置。

【請求項7】

流路を構成する配管を探傷するための超音波式探傷プログラムであって、
フェイズドアレイ式超音波センサの送信超音波の送信角度を第１の角度に設定して前記送信超音波を前記配管内に入射するようにし、該配管からのエコー信号に基づいて前記配管内の欠陥を検出する欠陥検出手順と、
前記フェイズドアレイ式超音波センサの送信超音波の送信角度を第２の角度に設定して前記送信超音波を前記配管内及び前記流路内に入射するようにし、前記流路からの前記エコー信号に基づいて前記流路内の流速分布を演算する流速演算手順と
をコンピュータに実行させるための超音波式探傷プログラム。

【請求項8】

前記流速演算手順は、
前記流路の計測位置からのエコー信号の周波数スペクトルに応じて前記計測位置における前記流路内の流速を計測する手順と、
前記計測位置における前記流速に基づいて前記流路内の前記流速分布を演算する手順と
をコンピュータに実行させるための請求項７に記載の超音波式探傷プログラム。

【請求項9】

流路を構成する配管を探傷するための超音波式探傷装置であって、
前記配管内及び前記流路内に超音波を送信かつ前記配管内及び前記流路内からのエコー信号を受信するための所定基準線に垂直に配列された複数の振動子を有するフェイズドアレイ式超音波センサと、
前記フェイズドアレイ式超音波センサを所定周波数で駆動させかつ前記フェイズドアレイ式超音波センサからの前記エコー信号を受信するための超音波発信受信ユニットと、
前記超音波発信受信ユニットからの前記エコー信号をアナログ/ディジタル変換するためのアナログ/ディジタル変換器と、
前記超音波発信受信ユニット及び前記アナログ/ディジタル変換器に接続され、前記超音波発信受信ユニットを繰返周期で動作させて該超音波発信受信ユニットから前記アナログ/ディジタル変換器を介して前記エコー信号を受信するための制御ユニットと
を具備し、
前記制御ユニットは、
前記フェイズドアレイ式超音波センサの前記各振動子を同一の駆動周波数の基で所定位相差で順次遅らせ又は順次進ませることにより前記フェイズドアレイ式超音波センサの送信超音波の送信角度を所定角度に設定して前記送信超音波を前記配管内及び前記流路内に入射するようにし、前記流路からの前記エコー信号に基づいて前記流路内の流速分布を演算し、該流速分布に基づいて前記配管内の欠陥を検出する欠陥検出手段
を具備する超音波式探傷装置。

【請求項10】

前記欠陥検出手段は、
前記流路の計測位置からの前記エコー信号の周波数スペクトルに応じて前記計測位置における前記流路内の流速を計測する手段と、
前記計測位置における前記流速に基づいて前記流路内の前記流速分布を演算する手段と、
前記流路内の前記流速分布を参照流速分布と比較することにより前記配管内の前記欠陥を検出する手段と
を具備する請求項９に記載の超音波式探傷装置。

【請求項11】

流路を構成する配管を探傷するための超音波式探傷プログラムであって、
フェイズドアレイ式超音波センサの所定基準線に垂直に配列された各振動子を同一の駆動周波数の基で所定位相差で順次遅らせ又は順次進ませることにより前記フェイズドアレイ式超音波センサの送信超音波の送信角度を所定角度に設定して前記送信超音波を前記配管内及び前記流路内に入射するようにし、前記流路からのエコー信号に基づいて前記流路内の流速分布を演算し、該流速分布に基づいて前記配管内の欠陥を検出する欠陥検出手順
をコンピュータに実行させるための超音波式探傷プログラム。

【請求項12】

前記欠陥検出手順は、
前記流路の計測位置からのエコー信号の周波数スペクトルに応じて前記計測位置における前記流路内の流速を計測する手順と、
前記計測位置における前記流速に基づいて前記流路内の前記流速分布を演算する手順と、
前記流路内の前記流速分布を参照流速分布と比較することにより前記配管内の前記欠陥を検出する手順と
をコンピュータに実行させるための請求項１１に記載の超音波式探傷プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体が流れる配管内の欠陥を検出するための超音波式探傷装置及び超音波式探傷プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、流体が流れる配管内の欠陥検出を行う探傷装置として、配管表面に対してある角度で接触させた超音波センサにより配管内欠陥からのエコー信号を検出し、エコー信号が反射した時間と配管材中の音速から欠陥位置を算出するものがある。

【0003】

図８を参照して従来の超音波式探傷装置を説明する。

【0004】

図８において、圧電素子よりなる単一の振動子１０１ａを有する超音波センサ１０１を流体Ｒが流れる配管Ｗに設置する。この場合、振動子１０１ａは超音波センサ１０１内で所定角度をなしており、従って、振動子１０１ａは配管Ｗに対して所定角度で設置される。探傷を行うために、超音波センサ１０１から繰返周期Ｔで所定周波数の超音波信号Ｓ_ｉを配管Ｗ内に入射させると、配管Ｗ内の欠陥Ｆからのエコー信号Ｓ_０が超音波センサ１０１より出力される。この結果、欠陥Ｆの距離Ｄは
Ｄ＝ｃ・Δｔ／２
但し、ｃは配管Ｗ内の超音波の速度
Δｔは超音波信号Ｓ_ｉの発射時点からエコー信号Ｓ_０が戻ってくる時点までの時間、
によって演算できる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述の従来の超音波式探傷装置においては、振動子１０１ａの設置角度が固定されているので、超音波信号Ｓ_ｉを効率よく入射させるための配管Ｗの材料に適した入射角度の選択ができず、この結果、検出できる欠陥形状や欠陥サイズが限定されているという課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る超音波式探傷装置は、流路を構成する配管を探傷するための超音波式探傷装置であって、配管内及び流路内に超音波を送信かつ配管内及び流路内からのエコー信号を受信するためのフェイズドアレイ式超音波センサと、フェイズドアレイ式超音波センサを所定周波数で駆動させかつフェイズドアレイ式超音波センサからのエコー信号を受信するための超音波発信受信ユニットと、超音波発信受信ユニットからのエコー信号をアナログ/ディジタル変換するためのアナログ/ディジタル変換器と、超音波発信受信ユニット及びアナログ/ディジタル変換器に接続され、超音波発信受信ユニットを繰返周期で動作させて超音波発信受信ユニットからアナログ/ディジタル変換器を介してエコー信号を受信するための制御ユニットとを具備し、制御ユニットは、フェイズドアレイ式超音波センサの送信超音波の送信角度を第１の角度に設定して送信超音波を配管内に入射するようにし、配管からのエコー信号に基づいて配管内の第１の欠陥を検出する第１の欠陥検出手段と、フェイズドアレイ式超音波センサの送信超音波の送信角度を第２の角度に設定して送信超音波を配管内及び流路内に入射するようにし、流路からのエコー信号に基づいて流路内の流速分布を演算し、流速分布に基づいて配管内の第２の欠陥を検出する第２の欠陥検出手段とを具備するものである。

【0008】

また、本発明に係る超音波式探傷プログラムは、流路を構成する配管を探傷するためのコンピュータに実行させるための超音波式探傷プログラムであって、フェイズドアレイ式超音波センサの送信超音波の送信角度を第１の角度に設定して送信超音波を配管内に入射するようにし、配管からのエコー信号に基づいて配管内の第１の欠陥を検出する第１の欠陥検出手順と、フェイズドアレイ式超音波センサの送信超音波の送信角度を第２の角度に設定して送信超音波を配管内及び流路内に入射するようにし、流路からのエコー信号に基づいて流路内の流速分布を演算し、流速分布に基づいて配管内の第２の欠陥を検出する第２の欠陥検出手順とを具備するものである。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、配管に対する超音波入射角度を選択できるので、種々の欠陥形状、欠陥サイズを検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係る超音波式探傷装置の実施の形態を示す概略構成図である。

【図2】図１のフェイズドアレイ式超音波センサの動作を示す図である。

【図3】図１の制御ユニットの動作を説明するためのフローチャートである。

【図4】図３のステップ３０３を補足説明するための図である。

【図5】図３のステップ３０７を補足説明するための図である。

【図6】図３のステップ３０７を補足説明するための図である。

【図7】図３のステップ３０７を補足説明するための図である。

【図8】従来の超音波式探傷装置を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１は本発明に係る超音波式探傷装置の実施の形態を示す概略構成図である。

【0012】

図１において、フェイズドアレイ式超音波センサ１は圧電素子よりなる８個の振動子１ａ、１ｂ、…、１ｈを有し、流路を構成する配管Ｗの外側に設置される。８個の振動子１ａ、１ｂ、…、１ｈは基準線Ｌに対して垂直に配列されている。フェイズドアレイ式超音波センサ１の超音波入射角度は基準線Ｌに対して－α（０＜α＜９０°）、＋β（０＜β＜９０°）に制御される。

【0013】

フェイズドアレイ式超音波センサ１は超音波発信受信ユニット２に接続されている。超音波発信受信ユニット２内蔵の超音波発信回路はたとえば２ＭＨｚの周波数ｆのバースト波をパルス状にした駆動信号Ｓ_ｉａ、Ｓ_ｉｂ、…、Ｓ_ｉｈを繰返周期Ｔたとえば１０ｍｓで送出してフェイズドアレイ式超音波センサ１を駆動する。他方、超音波発信受信ユニット２内蔵の超音波受信回路は超音波センサ１が受信したエコー信号Ｓ_０ａ、Ｓ_０ｂ、…、Ｓ_０ｈを合算してＳ_０＝Ｓ_０ａ＋Ｓ_０ｂ＋…＋Ｓ_０ｈとして受信する。エコー信号Ｓ_０はアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器３によってＡ／Ｄ変換される。

【0014】

超音波発信受信ユニット２及びＡ／Ｄ変換器３はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるコンピュータ等によって構成される制御ユニット４に接続される。制御ユニット４はパルス信号Ｐ及び位相δを送出して超音波発信受信ユニット２の超音波発信回路を繰返周期Ｔで動作させ、他方、超音波発信受信ユニット２からＡ／Ｄ変換器３を介して繰返周期Ｔでエコー信号Ｓ_０を受信する。また、制御ユニット４には表示ユニット５が接続されている。

【0015】

図２は図１のフェイズドアレイ式超音波センサ１の送信超音波の入射角度を説明するための図である。フェイズドアレイ式超音波センサ１の振動子１ａ、１ｂ、…、１ｈは超音波発信受信ユニット２内蔵の超音波発信回路によって駆動されるが、その際の周波数ｆの駆動信号Ｓ_ｉａ、Ｓ_ｉｂ、…、Ｓ_ｉｈの位相は制御ユニット４の制御のもとで独立に制御される。たとえば、駆動信号Ｓ_ｉａ、Ｓ_ｉｂ、…、Ｓ_ｉｈの各位相がこの順でδで少しずつ遅れると、図２の（Ａ）に示すごとく、ホイヘンスの原理による合成波面ＷＦＡが形成され、超音波入射方向は角度－αとなる。他方、駆動信号Ｓ_ｉａ、Ｓ_ｉｂ、…、Ｓ_ｉｈの各位相がこの順でδで少しずつ進むと、図２の（Ｂ）に示すごとく、ホイヘンスの原理による合成波面ＷＦＢが形成され、超音波入射方向は角度＋βとなる。この位相δの制御は、制御ユニット４からδを受けた超音波発信受信ユニット２において、超音波発信回路の出力Ｓ_ｉから駆動信号Ｓ_ｉａ、Ｓ_ｉｂ、…、Ｓ_ｉｈを形成する回路たとえばマイクロコンピュータを内蔵することによって達成できる。尚、δが正のときに図２の（Ａ）の合成波面ＷＦＡが形成され、δが負のときに図２の（Ｂ）の合成波面ＷＦＢが形成されるものとする。

【0016】

図１の制御ユニット４の動作を図３のフローチャートを参照して説明する。尚、図３のフローチャートは制御ユニット４のＲＯＭ、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリに格納される。

【0017】

始めに、ステップ３０１にて、振動子１ａ、１ｂ、…、１ｈの位相差δ（＞０）とすると共に、繰返周期Ｔのパルス信号Ｐで超音波発信受信ユニット２を制御すると、超音波発信受信ユニット２はフェイズドアレイ式超音波センサ１の振動子１ａ、１ｂ、…、１ｈを繰返周期Ｔの超音波周波数ｆたとえば２ＭＨｚの駆動信号Ｓ_ｉａ、Ｓ_ｉｂ、…、Ｓ_ｉｈで図２の（Ａ）の－α駆動させる。

【0018】

次に、ステップ３０２にて、図４に示すごとく、フェイズドアレイ式超音波センサ１によって受信されたフェイズドアレイ式超音波センサ１側の配管Ｗ内の欠陥ＦＡからのエコー信号Ｓ_ＦＡをＡ/Ｄ変換して取込む。

【0019】

次に、ステップ３０３にて、従来の超音波式探傷装置の場合と同様に、欠陥ＦＡの距離Ｄを
Ｄ＝ｃ・Δｔ／２
により演算する。これにより、フェイズドアレイ式超音波センサ１側の配管Ｗの欠陥ＦＡを検出する。

【0020】

次に、ステップ３０４にて、ステップ３０３にて演算された欠陥ＦＡの距離Ｄと共に、欠陥ＦＡのエコー信号Ｓ_ＦＡを表示ユニット５に表示する。

【0021】

次に、ステップ３０５にて、振動子１ａ、１ｂ、…、１ｈの位相差δ（＜０）とすると共に、繰返周期Ｔのパルス信号Ｐで超音波発信受信ユニット２を制御すると、超音波発信受信ユニット２はフェイズドアレイ式超音波センサ１の振動子１ａ、１ｂ、…、１ｈを繰返周期Ｔの超音波周波数ｆたとえば２ＭＨｚの駆動信号Ｓ_ｉａ、Ｓ_ｉｂ、…、Ｓ_ｉｈで図２の（Ｂ）の＋β駆動させる。

【0022】

次に、ステップ３０６にて、フェイズドアレイ式超音波センサ１によって受信された図５に示す流路内の微小反射体Ｍ_ｊ（ｊ＝１，２，…）からのエコー信号Ｓ_ｊをＡ/Ｄ変換して取込んでＲＡＭに格納する。

【0023】

次に、ステップ３０６にて、ＲＡＭに格納されたエコー信号Ｓ_ｊを用い、この周波数スペクトルＦ_ｊ（ｆ）に基づいて流路内の計測位置ｊの流速ｖ_ｊ及び流速分布を演算する。より詳細には、図５の微小反射体Ｍ_ｊの近傍の拡大図である図６を参照すると、フェイズドアレイ式超音波センサ１の超音波信号Ｓ_ｉ（Ｓ_ｉａ、Ｓ_ｉｂ、…、Ｓ_ｉｈ）は流路の伝播方向の流速ｖ_ｊに対して角度γで入射し、ドップラー効果を受け易くする。従って、計測される流速ｖ_ｊ’はｖ_ｊ’＝ｖ_ｊｃｏｓγなる一定の関係を有するので、便宜上、ｖ_ｊ’、ｖ_ｊを区別せずｖ_ｊ’をｖ_ｊとする。微小反射体Ｍ_ｊから反射されたエコー信号Ｓ_ｊの周波数スペクトルＦ_ｊ（ｆ）は、図７の（Ａ）に示すごとく、中心周波数ｆ_ｃを有する。尚、周波数スペクトルＦ_ｊはたとえばフーリエ変換値である。この場合、超音波信号Ｓ_ｉの周波数ｆ_０と周波数スペクトルＦ_ｊ（ｆ）の中心周波数ｆ_ｃとの差はドップラーシフト周波数ｆ_Ｄであり、次のごとく表せる。
ｆ_Ｄ＝Δθ_ｊ／（２πＴ）
但し、Δθ_ｊは図７の（Ｂ）に示す超音波信号Ｓ_ｉとエコー信号Ｓ_ｊとの位相差、
Ｔは超音波信号Ｓ_ｉの繰返周期Ｔたとえば１０ｍｓである。
従って、流速ｖ_ｊは、
ｖ_ｊ＝ｃ・ｆ_Ｄ／（２・ｆ_ｃ）
但し、ｃは流路内での超音波の速度
によって計測できる。次いで、すべての計測位置ｊ（ｊ＝１，２，…）における流速ｖ_ｊを計測して図５に示す流速分布Ｂを得る。尚、フェイズドアレイ式超音波センサ１と計測位置ｊとの距離は超音波信号Ｓ_ｉとエコー信号Ｓ_ｊとの時間差で演算できる。

【0024】

尚、ステップ３０７の流速分布Ｂは、計測位置ｊのエコー信号Ｓ_ｊの位相差に基づいて演算しているが、計測位置ｊでの繰返周期で少なくとも隣接する２つのエコー信号Ｓ_ｊ間の周波数スペクトル間の位相差の傾き（位相差分）に基づいて演算してもよい。

【0025】

次に、ステップ３０８にて、ステップ３０７にて演算された流速分布Ｂの平均流速ｖ_ａｖ、標準偏差σを演算する。

【0026】

次に、ステップ３０８にて、フェイズドアレイ式超音波センサ１側の配管Ｗの図５の欠陥ＦＢの検出を行う。たとえば、予め、欠陥ＦＢが存在しない場合の図５に示す参照流速分布Ｂ_Ｒの平均流速ｖ_ａｖ（Ｒ）及び標準偏差σ（Ｒ）を求めておき、
｜ｖ_ａｖ－ｖ_ａｖ（Ｒ）｜ ＞ ε１（ε１は定数）
｜σ－σ（Ｒ）｜ ＞ ε２（ε２は定数）
のいずれかが成立したときに欠陥ＦＢが存在するものとする。

【0027】

次に、ステップ３１０にて、欠陥ＦＢと共に、流速分布Ｂを表示ユニット５に表示する。

【0028】

そして、ステップ３１１にて、図３のルーチンは終了する。

【0029】

上述のごとく、欠陥ＦＡおよび欠陥ＦＢがある場合、欠陥ＦＡは配管Ｗ内を伝搬する超音波により捉えられ、欠陥ＦＢは流速分布Ｂの変化により捉えられる。従って、超音波の入射角度を任意に設定できるので、配管内欠陥すべてを容易に検出できる。

【0030】

また、フェイズドアレイ式超音波センサは、二次元測定のリニア式でも三次元測定のマトリクス式でもよい。

【0031】

さらに、フェイズドアレイ法により超音波入射角度を順次変更し、多次元の測定が可能である。このとき、欠陥エコーを、たとえば開口合成法などにより重ね合わせることにより、より位置分解能の高い探傷が可能である。

【0032】

尚、上述の実施の形態では、流速分布を測定するのに１つのフェイズドアレイ式超音波センサを用いているが、これに限定されない。たとえば、フェイズドアレイ式超音波センサを複数使用することにより、より詳細かつ高精度に計測を行うことができる。また、フェイズドアレイ式超音波センサ１と、超音波発信受信ユニット２、Ａ／Ｄ変換器３、制御ユニット４及び表示ユニット５とは分離されているので、フェイズドアレイ式超音波センサ１の遠隔操作が容易である。

【0033】

さらにまた、配管Ｗは超音波を透過する材質のものであれば、配管の外にフェイズドアレイ式超音波センサを設置して計測できる。

【0034】

さらにまた、上述の実施の形態では、流速分布に基づく配管内の欠陥ＦＢを検出しているが、流速分布を演算して欠陥ＦＢを検出しなくてもよい。この場合に、流速分布は原子炉の循環水や冷却水の配管流れ、汚水施設や下水施設などの配管流れ、汚水・上下水道などの管内流の流れ場解析や流れ場モニタリングへ応用できる。さらにまた、上述の実施の形態では、配管内の欠陥ＦＡ及び流速分布に基づく配管内の欠陥ＦＢを検出しているが、流速分布に基づく配管内の欠陥ＦＢのみを検出するようにしてもよい。

【0035】

さらに、本発明は上述の実施の形態の自明の範囲のいかなる変更に適用し得る。

【産業上の利用可能性】

【0036】

欠陥探傷する対象は、原子炉の循環水や給水配管、汚水施設や下水施設などの配管や、汚水・上下水道などの管に限定されず、高分子材料・工業材料プロセスの流動場や食品加工プロセスに関する配管などにも適用できるばかりか、気液二相流や液膜流の配管にも適用できる。

【符号の説明】

【0037】

１…フェイズドアレイ式超音波センサ
２…超音波発信受信ユニット
３…Ａ／Ｄ変換器
４…制御ユニット
５…表示ユニット
Ｗ…配管
Ｍ_ｊ…微小反射体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】