特許 7381888 超音波探傷システムおよび超音波探傷方法

(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】

(24)【登録日】2023-11-08

(45)【発行日】2023-11-16

(54)【発明の名称】超音波探傷システムおよび超音波探傷方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/04 20060101AFI20231109BHJP

【ＦＩ】

G01N29/04

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020045069

(22)【出願日】2020-03-16

(65)【公開番号】P2021148440

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2022-11-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090273

【弁理士】

【氏名又は名称】國分 孝悦

(72)【発明者】

【氏名】宮下 雅樹

(72)【発明者】

【氏名】中谷 建太朗

【審査官】比嘉 翔一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１３２６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１４８５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１９５３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－１４８８６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ２９／００－Ｇ０１Ｎ２９／５２

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍ３）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

長手方向に垂直な断面が略四角形の被探傷材の欠陥を、フェイズドアレイ法による超音波探傷を行うことにより検出する超音波探傷システムであって、
前記被探傷材の表面に沿って配置可能な複数の超音波振動子をそれぞれが有する４つの超音波プローブであって、前記略四角形の四辺の各辺に対して１つずつ配置された４つの超音波プローブと、
前記超音波プローブから前記被探傷材に対して超音波を送信することにより当該超音波プローブで受信される反射エコーに基づいて、前記被探傷材の欠陥を検出する欠陥検出手段とを有し、
前記略四角形の四辺のうちの一辺に対して設置された前記超音波プローブである第１の超音波プローブを用いて垂直探傷を行う場合の探傷範囲と、当該略四角形の四辺のうち、当該一辺に対し両側に位置する二辺に対して設置された前記超音波プローブである第２の超音波プローブおよび第３の超音波プローブを用いて、前記略四角形の四辺のうち当該一辺に対向する一辺に向けて斜角探傷を行う場合の探傷範囲と、の少なくとも一部は相互に重なっており、
前記欠陥検出手段は、前記第１の超音波プローブ、前記第２の超音波プローブ、および前記第３の超音波プローブにより前記探傷範囲に対して超音波を送信することにより当該超音波プローブで受信される反射エコーのうち、少なくとも２つの反射エコーの強度が閾値を上回る場合に、前記被探傷材に欠陥があると判定し、そうでない場合に、前記被探傷材に欠陥がないと判定することを特徴とする超音波探傷システム。

【請求項2】

前記被探傷材の長手方向の同一の位置において、前記４つの超音波プローブのそれぞれを前記第１の超音波プローブとして前記垂直探傷を行うことを特徴とする請求項１に記載の超音波探傷システム。

【請求項3】

前記被探傷材の皮下部の欠陥を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波探傷システム。

【請求項4】

前記４つの超音波プローブの超音波の送信面と前記被探傷材の当該超音波の入射面との間の領域のそれぞれに水が配置され、
前記超音波プローブの超音波の送信面と前記被探傷材の当該超音波の入射面との間の領域に配置される水と、当該超音波プローブと異なる前記超音波プローブの超音波の送信面と前記被探傷材の当該超音波の入射面との間の領域に配置される水とは連通していないことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の超音波探傷システム。

【請求項5】

ボリュームフォーカスフェイズドアレイ法による超音波探傷を行うことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の超音波探傷システム。

【請求項6】

前記欠陥検出手段は、前記被探傷材に欠陥があるか否かを判定することを、前記被探傷材の長手方向の複数の位置のそれぞれで行うことを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載の超音波探傷システム。

【請求項7】

前記欠陥検出手段は、前記超音波プローブで受信される反射エコーの強度の代表値を、前記被探傷材の長手方向の複数の位置のそれぞれで導出し、導出した結果に基づいて、前記反射エコーに基づく強度の代表値と、前記被探傷材の長手方向の位置との関係を示すエコー強度－位置関係を導出することを、前記複数の超音波プローブの探傷範囲のそれぞれについて行う反射エコー処理手段と、
前記エコー強度－位置関係における前記反射エコーの強度の代表値と、当該エコー強度－位置関係に対する閾値とを比較した結果に基づいて、前記被探傷材の欠陥の有無を判定する欠陥判定手段と、を更に有し、
前記欠陥判定手段は、前記第１の超音波プローブ、前記第２の超音波プローブ、および前記第３の超音波プローブの探傷範囲についての前記エコー強度－位置関係の同一の位置において前記反射エコーの強度の代表値が閾値を上回る場合に当該位置に欠陥があると判定することを特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載の超音波探傷システム。

【請求項8】

前記欠陥判定手段は、前記第１の超音波プローブ、前記第２の超音波プローブ、および前記第３の超音波プローブの探傷範囲についての前記エコー強度－位置関係のうち、何れの位置においても前記反射エコーの強度の代表値が閾値を上回らない前記エコー強度－位置関係に対する前記閾値を、前記第１の超音波プローブ、前記第２の超音波プローブ、および前記第３の超音波プローブの探傷範囲についての前記エコー強度－位置関係のうち、前記反射エコーの強度の代表値が前記閾値を上回る前記エコー強度－位置関係と前記閾値とを比較した結果に基づいて変更することを特徴とする請求項７に記載の超音波探傷システム。

【請求項9】

前記欠陥判定手段は、前記第１の超音波プローブ、前記第２の超音波プローブ、および前記第３の超音波プローブの探傷範囲についての前記エコー強度－位置関係のうち、何れの位置においても前記反射エコーの強度の代表値が閾値を上回らない前記エコー強度－位置関係に対する前記閾値を変更する位置の範囲を、前記第１の超音波プローブ、前記第２の超音波プローブ、および前記第３の超音波プローブの探傷範囲についての前記エコー強度－位置関係のうち、前記反射エコーの強度の代表値が前記閾値を上回る前記エコー強度－位置関係の前記閾値を上回る位置の範囲に基づいて決定することを特徴とする請求項７または８に記載の超音波探傷システム。

【請求項10】

前記被探傷材は、角鋼であることを特徴とする請求項１～８の何れか１項に記載の超音波探傷システム。

【請求項11】

長手方向に垂直な断面が略四角形の被探傷材の表面に沿って配置可能な複数の超音波振動子をそれぞれが有する４つの超音波プローブであって、前記略四角形の四辺の各辺に対して１つずつ配置された４つの超音波プローブを用いて、前記被探傷材の欠陥を、フェイズドアレイ法による超音波探傷を行うことにより検出する超音波探傷方法であって、
前記超音波プローブから前記被探傷材に対して超音波を送信することにより当該超音波プローブで受信される反射エコーに基づいて、前記被探傷材の欠陥を検出する欠陥検出工程を有し、
前記略四角形の四辺のうちの一辺に対して設置された前記超音波プローブである第１の超音波プローブを用いて垂直探傷を行う場合の探傷範囲と、当該略四角形の四辺のうち、当該一辺に対し両側に位置する二辺に対して設置された前記超音波プローブである第２の超音波プローブおよび第３の超音波プローブを用いて、前記略四角形の四辺のうち当該一辺に対向する一辺に向けて斜角探傷を行う場合の探傷範囲と、の少なくとも一部は相互に重なっており、
前記欠陥検出工程は、前記第１の超音波プローブ、前記第２の超音波プローブ、および前記第３の超音波プローブにより前記探傷範囲に対して超音波を送信することにより当該超音波プローブで受信される反射エコーのうち、少なくとも２つの反射エコーの強度が閾値を上回る場合に、前記被探傷材に欠陥があると判定し、そうでない場合に、前記被探傷材に欠陥がないと判定することを特徴とする超音波探傷方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波探傷システムおよび超音波探傷方法に関し、特に、被探傷材の欠陥を超音波探傷するために用いて好適なものである。

【背景技術】

【0002】

角鋼等の被探傷材の欠陥を非破壊で検査する手法として超音波探傷がある。このような超音波探傷の手法として、垂直探傷法と斜角探傷法とがある。垂直探傷法は、被探傷材の表面から内部に向かって当該表面に垂直な方向に超音波を入射させ、その反射エコーを受信する手法である。斜角探傷法は、被探傷材の表面から内部に向かって当該表面に隣接する他の表面に向かって斜め方向に超音波を入射させ、その反射エコーを受信する手法である。

【0003】

このような超音波探傷により被探傷材の内部の欠陥を検査する技術として、特許文献１～３に記載の技術がある。
特許文献１には、縦波により屈折角度を６５～８０°として入射面に隣接する面と対向面との角部の表層部の斜角探傷を行うことと、横波により屈折角度を４０～５０°として入射面に隣接する面の表層部の斜角探傷を行うことと、表面波にて被探傷材の表面およびその近傍の探傷を行うこととが記載されている。特許文献１では、縦波または横波で検出され且つ表面波でも検出された欠陥は表面近傍に存在するものとし、縦波または横波でしか検出されない欠陥は皮下に存在するものとする。

【0004】

特許文献２には、超音波の入射面に隣接する面の下部の角部付近を斜角探傷することと、当該角部からの反射エコーが最大となるときの超音波の走査位置を検知することと、当該走査位置を基準にして所望の探傷範囲が探傷できるように超音波の走査範囲および探傷ゲート範囲を補正することと、当該補正後の走査範囲および探傷ゲート範囲で斜角探傷を行うこととが記載されている。

【0005】

特許文献３には、垂直探傷法により被探傷材の内部を探傷し、斜角探傷法により被探傷材を探傷し、表面波を用いて被探傷材の表面を探傷することが記載されている。
特許文献４には、表面波探傷法等により被探傷材の表面欠陥のみを含む表面欠陥情報を得ることと、斜角探傷法により表面欠陥と表面皮下欠陥の探傷情報を含む斜角探傷情報を得ることと、斜角探傷情報から表面欠陥情報を差し引くことにより、表面皮下欠陥を抽出することとが記載されている。また、特許文献４には、超音波プローブ（探触子）と被探傷材の入射面との間の領域に水を配置することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開昭５８－２１６９５０号公報

【文献】特開昭５９－１４８８６０号公報

【文献】特開昭５９－１４８８６４号公報

【文献】特開昭５９－１４８８６５号公報

【文献】特許第５２７９０９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１～４に記載の技術では、被探傷材の表面の状態や、超音波プローブと被探傷材との間の領域の状態についての検討がなされていない。このため、例えば、超音波の入射面（表面）が平坦でない場合や、超音波プローブと被探傷材の入射面との間の水中に気泡が発生している場合に発生するノイズを欠陥であると誤検知する虞がある。

【0008】

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、被探傷材の内部に存在する欠陥を超音波探傷する際の誤検知を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の超音波探傷システムは、長手方向に垂直な断面が略四角形の被探傷材の欠陥を、フェイズドアレイ法による超音波探傷を行うことにより検出する超音波探傷システムであって、前記被探傷材の表面に沿って配置可能な複数の超音波振動子をそれぞれが有する４つの超音波プローブであって、前記略四角形の四辺の各辺に対して１つずつ配置された４つの超音波プローブと、前記超音波プローブから前記被探傷材に対して超音波を送信することにより当該超音波プローブで受信される反射エコーに基づいて、前記被探傷材の欠陥を検出する欠陥検出手段とを有し、前記略四角形の四辺のうちの一辺に対して設置された前記超音波プローブである第１の超音波プローブを用いて垂直探傷を行う場合の探傷範囲と、当該略四角形の四辺のうち、当該一辺に対し両側に位置する二辺に対して設置された前記超音波プローブである第２の超音波プローブおよび第３の超音波プローブを用いて、前記略四角形の四辺のうち当該一辺に対向する一辺に向けて斜角探傷を行う場合の探傷範囲と、の少なくとも一部は相互に重なっており、前記欠陥検出手段は、前記第１の超音波プローブ、前記第２の超音波プローブ、および前記第３の超音波プローブにより前記探傷範囲に対して超音波を送信することにより当該超音波プローブで受信される反射エコーのうち、少なくとも２つの反射エコーの強度が閾値を上回る場合に、前記被探傷材に欠陥があると判定し、そうでない場合に、前記被探傷材に欠陥がないと判定することを特徴とする。

【0010】

本発明の超音波探傷方法は、長手方向に垂直な断面が略四角形の被探傷材の表面に沿って配置可能な複数の超音波振動子をそれぞれが有する４つの超音波プローブであって、前記略四角形の四辺の各辺に対して１つずつ配置された４つの超音波プローブを用いて、前記被探傷材の欠陥を、フェイズドアレイ法による超音波探傷を行うことにより検出する超音波探傷方法であって、前記超音波プローブから前記被探傷材に対して超音波を送信することにより当該超音波プローブで受信される反射エコーに基づいて、前記被探傷材の欠陥を検出する欠陥検出工程を有し、前記略四角形の四辺のうちの一辺に対して設置された前記超音波プローブである第１の超音波プローブを用いて垂直探傷を行う場合の探傷範囲と、当該略四角形の四辺のうち、当該一辺に対し両側に位置する二辺に対して設置された前記超音波プローブである第２の超音波プローブおよび第３の超音波プローブを用いて、前記略四角形の四辺のうち当該一辺に対向する一辺に向けて斜角探傷を行う場合の探傷範囲と、の少なくとも一部は相互に重なっており、前記欠陥検出工程は、前記第１の超音波プローブ、前記第２の超音波プローブ、および前記第３の超音波プローブにより前記探傷範囲に対して超音波を送信することにより当該超音波プローブで受信される反射エコーのうち、少なくとも２つの反射エコーの強度が閾値を上回る場合に、前記被探傷材に欠陥があると判定し、そうでない場合に、前記被探傷材に欠陥がないと判定することを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、被探傷材の内部に存在する欠陥を超音波探傷する際の誤検知を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】超音波プローブと角鋼との配置の一例を示す第１の図である。

【図2】超音波プローブと角鋼との配置の一例を示す第２の図である。

【図3A】超音波プローブにより垂直探傷を行う場合の探傷範囲の一例を示す図である。

【図3B】超音波プローブにより＋斜角探傷を行う場合の探傷範囲の第１の例を示す図である。

【図3C】超音波プローブにより－斜角探傷を行う場合の探傷範囲の第１の例を示す図である。

【図3D】角鋼の表面の領域の状態および超音波プローブと角鋼との間の領域の状態が正常でない様子の一例を外典的に示す図である。

【図3E】超音波プローブにより＋斜角探傷を行う場合の探傷範囲の第２の例を示す図である。

【図3F】超音波プローブにより－斜角探傷を行う場合の探傷範囲の第２の例を示す図である。

【図3G】図３Ａに示す探傷範囲と、図３Ｅに示す探傷範囲と、図３Ｆに示す探傷範囲とを合成した様子を示す図である。

【図4】欠陥検出装置の機能的な構成の一例を示す図である。

【図5】断面エコー波形群の一例を概念的に示す図である。

【図6】最大エコー強度と、角鋼の長手方向（Ｙ軸方向）の位置との関係の一例を概念的に示す図である。

【図7】エコー強度－位置関係を導出して記憶する処理の一例を説明するフローチャートである。

【図8】角鋼Ｍの欠陥の有無を判定して出力する処理の一例を説明するフローチャートである。

【図9】垂直探傷を行った場合のエコー強度－位置関係の具体例を示す図である。

【図10】斜角探傷を行った場合のエコー強度－位置関係の具体例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態では、長手方向に垂直な断面が略四角形の被探傷材が角鋼である場合を例に挙げて説明する。尚、各図では、説明および表記の都合上、構成の一部を省略化または簡略化して示す。また、各図に示すＸ－Ｙ－Ｚ座標は、各図における向きの関係を示すものである。Ｘ－Ｙ－Ｚ座標の表記において、○の中に●を示したものは、紙面の奥側から手前側に向かう方向を示し、○の中に×を示したものは、紙面の手前側から奥側に向かう方向を示す。
図１は、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄと角鋼Ｍとの配置の一例を示す図であり、角鋼Ｍの軸方向（長手方向、Ｙ軸方向）に垂直に切った場合の断面（Ｘ－Ｚ断面）を示す図である。図２は、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄと角鋼Ｍとの配置の一例を示す図であり、角鋼Ｍの（長手方向に平行な）表面（超音波プローブ１１０ａから送信される超音波の入射面）を、その上方から見た図である。

【0014】

図１において、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄは、フェイズドアレイ法により超音波探傷を行うための超音波プローブであり、フェイズドアレイプローブである。フェイズドアレイプローブは、被探傷材の表面（被探傷材の表面の法線方向と被探傷材の軸方向との双方に垂直な方向）に沿って配置可能な複数の超音波振動子を有する。一般的なフェイズドアレイ法では、個々の超音波振動子の超音波を発信するタイミング（即ち位相）をずらして、各超音波振動子の位置を変えずに、超音波の伝搬方向や、その収束位置（フォーカス）を変更する。かかる方法では、超音波の伝搬方向と、その収束位置（フォーカス）とを変更することにより、各超音波振動子の位置を変えずに、垂直探傷と斜角探傷との双方を行うことができる。

【0015】

このような一般的なフェイズドアレイ法を用いてもよいが、本実施形態では、ボリュームフォーカスフェイズドアレイ法により超音波探傷を行う場合を例に挙げて説明する。ボリュームフォーカスフェイズドアレイ法は、一度にアレイプローブの全ての超音波振動子から超音波を送信し、その後、全ての超音波振動子で反射エコーを受信し、反射エコーの信号を信号処理する。本実施形態では、特許文献５に記載のボリュームフォーカスフェイズドアレイ法により超音波探傷を行う場合を例に挙げて説明する。ボリュームフォーカスフェイズドアレイ法自体は、特許文献５に記載されているので、ここでは、その詳細な説明を省略する。

【0016】

また、図１において、本実施形態では、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄに対してホルダー１２０ａ～１２０ｄが取り付けられている。ホルダー１２０ａ～１２０ｄは中空の領域を有する。超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄにおける超音波の送信面は、ホルダー１２０ａ～１２０ｄの中空の領域に、ホルダー１２０ａ～１２０ｄの先端側を向くように配置される。また、ホルダー１２０ａ～１２０ｄの先端側（角鋼Ｍと接する側）は開口している。

【0017】

図１に示すように、ホルダー１２０ａ～１２０ｄの先端が角鋼Ｍに接触するように、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄと共にホルダー１２０ａ～１２０ｄを移動させ、ホルダー１２０ａ～１２０ｄの中空の領域内に水を供給する。このとき、ホルダー１２０ａ～１２０ｄのそれぞれに個別に水が供給される。このようにして超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄにおける超音波の送信面と角鋼Ｍとの間の領域には水が配置される。本実施形態では、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄにおける超音波の送信面と角鋼Ｍとの間の領域に配置される水は分離された状態（連通していない状態）である。即ち、本実施形態では、局部水浸式（水柱式）の超音波探傷を行う。尚、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄにおける超音波の送信面と角鋼Ｍとの間の領域に配置される水が分離されない水浸式（水没式）の超音波探傷を行ってもよいが、局部水浸式（水柱式）の超音波探傷を行うことが好ましい。この理由については後述する。

【0018】

角鋼Ｍの長手方向（Ｙ軸方向）における超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄの位置が同じである場合には、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄからの超音波の送受信を順番に行う必要がある。また、本実施形態では、角鋼Ｍの長手方向の複数の位置のそれぞれにおいて、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄからの超音波の送受信を行う。従って、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄからの超音波の送受信を順番に行うと、当該超音波の送受信の時間を確保するために、角鋼Ｍの搬送速度の低減または角鋼Ｍの搬送の一時停止を行わなければならない。これに対し、本実施形態では、図２に示すように、角鋼Ｍの長手方向（Ｙ軸方向）における超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄの位置は相互に異なる。このようにすれば、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄからの超音波の送受信を継続して行うことができる。従って、角鋼Ｍの搬送が遅くなることを抑制することができるので好ましい。

【0019】

次に、角鋼Ｍにおける探傷範囲の一例について説明する。
図３Ａは、超音波プローブ１１０ａにより垂直探傷を行う場合の探傷範囲の一例を示す図である。図３Ｂは、超音波プローブ１１０ａにより＋斜角探傷（第１の斜角探傷）を行う場合の探傷範囲の一例を示す図である。図３Ｃは、超音波プローブ１１０ａにより－斜角探傷（第２の斜角探傷）を行う場合の探傷範囲の一例を示す図である。ここでは、超音波の送信方向に向かって右側への斜角探傷を＋斜角探傷とし、左側への斜角探傷を－斜角探傷とする。

【0020】

図３Ａにおいて、超音波プローブ１１０ａにより垂直探傷を行う場合の探傷範囲を探傷範囲３１１とする。垂直探傷を行う場合には、超音波の入射面（図３Ａでは面Ｐ１）に対向する対向面（図３Ａ～図３Ｃに示す例では面Ｐ３）の近傍に僅かに不感帯が存在する。このため、探傷範囲３１１と面Ｐ３とは僅かに離れている。超音波の伝搬方向における超音波の入射面（図３Ａでは面Ｐ１）と探傷範囲３１１との間の距離は、予め設定されている。

【0021】

図３Ｂにおいて、超音波プローブ１１０ａにより＋斜角探傷を行う場合の探傷範囲を探傷範囲３１２とする。図３Ｃにおいて、超音波プローブ１１０ａにより－斜角探傷を行う場合の探傷範囲を探傷範囲３１３とする。超音波の伝搬方向における超音波の入射面（図３Ａでは面Ｐ１）と探傷範囲３１２、３１３との間の距離は、予め設定されている。
尚、斜角探傷を行う場合、超音波の入射面に隣接する隣接面（図３Ａ～図３Ｃに示す例では面Ｐ２、Ｐ４）と、対向面（図３Ａ～図３Ｃに示す例では面Ｐ４）とがなすコーナ部の領域は、例えば、特許文献５に記載されている擬似セクタースキャンを行うことにより、探傷を行うことができる。

【0022】

図３Ａ～図３Ｃでは、超音波プローブ１１０ａにおける探傷範囲について示す。その他の超音波プローブ１１０ｂ～１１０ｄにおける探傷範囲についても、超音波プローブ１１０ａにおける探傷範囲と同様に定められる。従って、ここでは、その詳細な説明を省略する。尚、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄの探傷範囲は、大きさおよび形状が同じであり、位置が異なる。

【0023】

特許文献５に記載のように、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄのそれぞれで垂直探傷、＋斜角探傷、－斜角探傷、および擬似セクタースキャンを行うことにより、角鋼Ｍの略全ての領域に対して超音波探傷を行うことができる。しかしながら、超音波の入射面（図３Ａ～図３Ｃに示す例では面Ｐ１）の状態や、超音波プローブと当該超音波プローブから送信される超音波の入射面との間の領域の状態が正常でない場合がある。図３Ｄは、角鋼Ｍの面Ｐ１の状態および超音波プローブ１１０ａと角鋼Ｍとの間の領域の状態が正常でない様子の一例を概念的に示す図である。

【0024】

図３Ｄに示すように、超音波プローブ１１０ａと面Ｐ１との間の領域に気泡Ｂがある状態で、超音波プローブ１１０ａにより垂直探傷を行うと、気泡Ｂによって、実際には存在しない欠陥Ｂ'が探傷される虞がある。また、このような気泡Ｂにより超音波の乱反射や減衰が生じる虞がある。また、面Ｐ１に凹部Ｄがある場合にも、凹部Ｄにより超音波の乱反射や減衰が生じる虞がある。

【0025】

そこで、本実施形態では、相互に異なる超音波プローブにより行われる、垂直探傷、＋斜角探傷、および－斜角探傷のうち、少なくとも２つの探傷による探傷範囲の少なくとも一部（全部または一部）が相互に重なるように探傷範囲を設定する。そして、少なくとも一部が重なっている少なくとも２つの探傷範囲で欠陥が検出された場合に、当該探傷範囲に欠陥があると判定する。一方、少なくとも一部が重なっている探傷範囲の１つでしか欠陥が検出されなかった場合には、当該欠陥はノイズであると判定する。尚、少なくとも一部が重なっている全ての探傷範囲で欠陥が検出されなかった場合には、当該探傷範囲に欠陥はないと判定する。

【0026】

図３Ｅは、超音波プローブ１１０ｂにより＋斜角探傷を行う場合の探傷範囲の一例を示し、図３Ｆは、超音波プローブ１１０ｄにより－斜角探傷を行う場合の探傷範囲の一例を示す。図３Ｅにおいて、超音波プローブ１１０ｂにより＋斜角探傷を行う場合の探傷範囲を探傷範囲３２２とする。図３Ｆにおいて、超音波プローブ１１０ｄにより－斜角探傷を行う場合の探傷範囲を探傷範囲３４３とする。図３Ｇは、図３Ａに示す探傷範囲３１１と、図３Ｅに示す探傷範囲３２２と、図３Ｆに示す探傷範囲３４３とを合成した様子を示す図である。また、図３Ｇには、超音波プローブ１１０ｂ～１１０ｃにより垂直探傷を行う場合の探傷範囲３２１、３３１、３４１も示す。

【0027】

図３Ａ～図３Ｃ、図３Ｅ～図３Ｆに示す例では、角鋼Ｍの内部の領域のうち表面に近い領域（いわゆる皮下部）における欠陥の検出を目的として、探傷範囲３１１～３１３、３２２、３４３を設定する。この場合、超音波プローブ１１０ａにより垂直探傷を行う場合の探傷範囲３１１が、探傷範囲３２２、３４３の少なくとも１つと重なる。従って、これらの探傷範囲３１１、３２２、３４３の少なくとも２つにおいて欠陥が検出された場合に、探傷範囲３１１（またはその周辺）に欠陥があると判定される。

【0028】

全ての図示は省略するが、超音波プローブ１１０ｂにより垂直探傷を行う場合の探傷範囲３２１は、超音波プローブ１１０ｃにより＋斜角探傷を行う場合の探傷範囲と、超音波プローブ１１０ａにより－斜角探傷を行う場合の探傷範囲３１３との少なくとも１つと重なる。従って、これらの探傷範囲の少なくとも２つにおいて欠陥が検出された場合に、探傷範囲３２１（またはその周辺）に欠陥があると判定される。

【0029】

同様に、超音波プローブ１１０ｃにより垂直探傷を行う場合の探傷範囲３３１は、超音波プローブ１１０ｄにより＋斜角探傷を行う場合の探傷範囲と、超音波プローブ１１０ｂにより－斜角探傷を行う場合の探傷範囲との少なくとも１つと重なる。従って、これらの探傷範囲の少なくとも２つにおいて欠陥が検出された場合に、探傷範囲３３１（またはその周辺）に欠陥があると判定される。

【0030】

また、超音波プローブ１１０ｄにより垂直探傷を行う場合の探傷範囲３４１は、超音波プローブ１１０ａにより＋斜角探傷を行う場合の探傷範囲３１２と、超音波プローブ１１０ｃにより－斜角探傷を行う場合の探傷範囲との少なくとも１つと重なる。従って、これらの探傷範囲の少なくとも２つにおいて欠陥が検出された場合に、探傷範囲３４１（またはその周辺）に欠陥があると判定される。

【0031】

尚、図３Ａ～図３Ｃ、図３Ｅ～図３Ｆに示す例では、探傷範囲３１１、３２１、３３１、３４１以外の探傷範囲は、その他の探傷範囲と重ならないようにしている。
以上のように本実施形態では、例えば、超音波プローブ１１０ａにより垂直探傷を行う場合の探傷範囲３１１と、超音波プローブ１１０ｂにより＋斜角探傷を行う場合の探傷範囲３２２と、超音波プローブ１１０ｄにより－斜角探傷を行う場合の探傷範囲３４３とのうち、少なくとも２つにおいて欠陥が検出された場合に、探傷範囲３１１（またはその周辺）に欠陥があると判定される。

【0032】

従って、例えば、図３Ｇにおいて、超音波プローブ１１０ａにより垂直探傷を行う場合の探傷範囲３１１と、超音波プローブ１１０ｂ（１１０ｄ）により＋斜角探傷（－斜角探傷）を行う場合の探傷範囲３２２（３４３）のうち探傷範囲３１１とは異なる範囲との双方において、欠陥が検出されることがあり得る。本実施形態では、欠陥の見逃しを防止するため、このような場合にも、探傷範囲３１１（またはその周辺）に欠陥があるものとする。このことは、その他の探傷範囲３２１、３３１、３４１についても同じである。ただし、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、角鋼Ｍの軸に垂直な断面における欠陥の位置を特定することにより、探傷範囲３１１、３２１、３３１、３４１内の欠陥のみを検出することができる。

【0033】

図３Ａ～図３Ｃ、図３Ｅ～図３Ｆに示す例では、角鋼Ｍの内部の領域のうち相対的に表面に近い領域（いわゆる皮下部）における欠陥の検出を目的として、探傷範囲３１１～３１３、３２１、３２２、３３１、３４１、３４３を設定している。即ち、本実施形態では、いわゆる皮下探傷を行っており、垂直探傷、斜角探傷は、それぞれ垂直皮下探傷、斜角皮下探傷である。

【0034】

図４は、欠陥検出装置４００の機能的な構成の一例を示す図である。欠陥検出装置４００は、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄにより得られた反射エコーを入力して、角鋼Ｍの内部の欠陥を検出するための処理を行う装置である。欠陥検出装置４００のハードウェアの構成は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、信号処理回路、および各種のインターフェースを備える情報処理装置や、専用のハードウェアを用いることにより実現される。以下に、欠陥検出装置４００が有する機能の一例を説明する。ここでは、角鋼Ｍは、Ｙ軸の正の方向に向かって搬送ロール上において搬送されるものとする。また、図２に示すように、角鋼Ｍの先頭の位置を検出するセンサ２１０が角鋼Ｍの搬送ラインに配置されているものとする。本実施形態では、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄ、ホルダー１２０ａ～１２０ｄ、センサ２１０、および欠陥検出装置４００を用いることにより、超音波探傷システムが構成される。

【0035】

＜被探傷材検出部４０１＞
被探傷材検出部４０１は、センサ２１０から出力される信号に基づいて、角鋼Ｍを検出する。

【0036】

＜超音波出力指示部４０２＞
超音波出力指示部４０２は、被探傷材検出部４０１により角鋼Ｍの先頭が検出された後に、送信処理を行い、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄに対して超音波の送信動作を制御する制御信号を出力する。
超音波出力指示部４０２から出力される制御信号に基づいて、ボリュームフォーカスフェイズドアレイ法に従って超音波振動子が励振され、超音波が送信される。本実施形態では、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄは、例えば、垂直探傷、＋斜角探傷、および－斜角探傷を順番に行うことを一周期における処理として、当該処理を所定の測定周期で繰り返す。尚、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄから超音波を送信するための具体的な構成は、特許文献５に記載されているので、その詳細な説明を省略する。

【0037】

また、このような超音波の送信に先立って、欠陥検出装置４００から出力される制御信号に基づいて、ホルダー１２０ａ～１２０ｄの先端が角鋼Ｍに接触するように、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄと共にホルダー１２０ａ～１２０ｄが移動し、ホルダー１２０ａ～１２０ｄの中空の領域内に水が供給される。尚、センサ２１０により角鋼Ｍの先頭が検出された時刻と、角鋼Ｍの搬送速度と、センサ２１０から超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄまでの距離Ｙ１～Ｙ４とに基づいて、ホルダー１２０ａ～１２０ｄの先端を接触できる位置まで角鋼Ｍが到達しているか否かを判断することができる。

【0038】

＜反射エコー取得部４０３＞
反射エコー取得部４０３は、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄが超音波を送信することにより超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄが受信する反射エコーの信号を入力し、受信処理を行う。反射エコーの信号を受信するための具体的な構成は、特許文献５に記載されているので、その詳細な説明を省略する。

【0039】

＜位置導出部４０４＞
位置導出部４０４は、センサ２１０により角鋼Ｍの先頭が検出された測定周期（時刻）と、角鋼Ｍの搬送速度と、角鋼Ｍの長手方向の長さとに基づいて、各測定周期において、角鋼Ｍの長手方向（Ｙ軸方向）のどの位置が、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄと対向しているのかを示す情報を導出する。以下の説明では、この情報を、必要に応じて、測定周期－位置対応情報と称する。

【0040】

＜反射エコー処理部４０５＞
反射エコー処理部４０５は、反射エコー取得部４０３で受信処理が行われた反射エコーの信号に対して信号処理を行う。これにより、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄで受信された反射エコーのそれぞれについて、各測定周期における断面エコー波形が得られる。断面エコー波形は、反射エコー（超音波）の強度と、超音波の伝搬方向に沿った超音波の入射面からの距離との関係を示すものである。

【0041】

図５は、断面エコー波形群５１０の一例を概念的に示す図である。
前述したように本実施形態では、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄは、例えば、垂直探傷、＋斜角探傷、および－斜角探傷を順番に行うことを一周期における処理として、当該処理を所定の測定周期で繰り返す。また、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄは、複数の超音波振動子を有し、ボリュームフォーカスフェイズドアレイ法により超音波探傷を行う。従って、同一の測定周期ｔにおいて、超音波振動子の数に応じた数の断面エコー波形が、垂直探傷、＋斜角探傷、および－斜角探傷のそれぞれについて得られる。

【0042】

図５において、例えば、測定周期ｔ１において、垂直探傷による断面エコー波形群５１１と、＋斜角探傷による断面エコー波形群５１２と、－斜角探傷による断面エコー波形群５１３の数は、それぞれ、垂直探傷、＋斜角探傷、－斜角探傷で使用された超音波振動子の数に応じた数である。各測定周期ｔ１～ｔＮにおいて、このような断面エコー波形群５１１、５１２、５１３が得られる。更に、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄのそれぞれについて、各測定周期ｔ１～ｔＮにおける断面エコー波形群５１１、５１２、５１３が得られる。ここで、測定周期ｔ１、ｔＮは、それぞれ、角鋼Ｍが超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄと対向を開始した測定周期、角鋼Ｍが超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄと対向しなくなった直前の測定周期である。従って、測定周期ｔ１～ｔＮは、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄによって異なる。

【0043】

尚、図５に示す例では、垂直探傷により得られた断面エコー波形に、表面エコー５１１ａと底面エコー５１１ｂとを示すが、これらは、探傷範囲３１１、３２１、３３１、３４１とは異なる領域でのエコーである。このため、反射エコー取得部４０３は、表面エコー５１１ａおよび底面エコー５１１ｂを抽出せず、探傷範囲３１１、３２１、３３１、３４１内の欠陥エコー５１１ｃのみを抽出する。このように、探傷範囲３１１、３２１、３３１、３４１と異なる領域のエコーは抽出されない。同様に、反射エコー取得部４０３は、＋斜角探傷により得られたエコー波形に含まれる表面エコー５１２ｂを抽出せず、探傷範囲３１２、３２２内の欠陥エコー５１２ｂのみを抽出する。また、反射エコー取得部４０３は、－斜角探傷により得られた断面エコー波形に含まれる表面エコー５１３ｂを抽出しない。尚、図５では、－斜角探傷では、欠陥エコーが検出されていない例を示す。

【0044】

次に、反射エコー処理部４０５は、同一の測定周期ｔにおいて得られた垂直探傷による断面エコー波形群５１１から、探傷範囲３１１、３２１、３３１、３４１内の欠陥エコーであって、強度（波形のピークの高さ）が最大となる欠陥エコーの強度を抽出することを、測定周期ｔ１～ｔＮのそれぞれの断面エコー波形群５１１について行う。以下の説明では、このようにして抽出される欠陥エコーの強度を、必要に応じて、垂直探傷による最大エコー強度と称する。

【0045】

同様に、反射エコー処理部４０５は、同一の測定周期ｔにおいて得られた＋斜角探傷による断面エコー波形群５１２から、探傷範囲３１２、３２２内の欠陥エコーであって、強度（波形のピークの高さ）が最大となる欠陥エコーの強度を抽出することを、測定周期ｔ１～ｔＮのそれぞれの断面エコー波形群５１２について行う。以下の説明では、このようにして抽出される欠陥エコーの強度を、必要に応じて、＋斜角探傷による最大エコー強度と称する。
また、反射エコー処理部４０５は、同一の測定周期ｔにおいて得られた－斜角探傷による断面エコー波形群５１２から、探傷範囲３１３、３４３内の欠陥エコーであって、強度（波形のピークの高さ）が最大となる欠陥エコーの強度を抽出することを、測定周期ｔ１～ｔＮのそれぞれの断面エコー波形群５１３について行う。以下の説明では、このようにして抽出される欠陥エコーの強度を、必要に応じて、－斜角探傷による最大エコー強度と称する。

【0046】

反射エコー処理部４０５は、以上のようにして、垂直探傷による最大エコー強度、＋斜角探傷による最大エコー強度、および－斜角探傷による最大エコー強度を導出することを、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄで得られた反射エコーのそれぞれに対して行う。以下の説明では、垂直探傷による最大エコー強度、＋斜角探傷による最大エコー強度、および－斜角探傷による最大エコー強度を、必要に応じて、最大エコー強度と総称する。尚、ここでは、探傷範囲内の欠陥エコーとして、強度（波形のピークの高さ）が最大となる欠陥エコーの強度を抽出する場合を例に挙げて説明するが、探傷範囲内の欠陥エコーの最大値以外の代表値（例えば、中央値または平均値）を用いてもよい。

【0047】

次に、反射エコー処理部４０５は、位置導出部４０４により導出された測定周期－位置対応情報に基づいて、各測定周期ｔ１～ｔＮにおいて、角鋼Ｍの長手方向（Ｙ軸方向）のどの位置が、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄと対向しているのかを判別する。反射エコー処理部４０５は、この判別の結果に従って、測定周期ｔ１～ｔＮに対応する角鋼Ｍの長手方向（Ｙ軸方向）の位置を、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄのそれぞれについて導出する。

【0048】

そして、反射エコー処理部４０５は、各測定周期ｔ１～ｔＮの垂直探傷による最大エコー強度の値を、各測定周期ｔ１～ｔＮに対応する角鋼Ｍの長手方向（Ｙ軸方向）の位置の値にすることを、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄのそれぞれについて行う。このようにすることによって、垂直探傷による最大エコー強度と、角鋼Ｍの長手方向の位置との関係が、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄのそれぞれについて得られる。

【0049】

同様に、反射エコー処理部４０５は、各測定周期ｔ１～ｔＮの＋斜角探傷による最大エコー強度の値を、各測定周期ｔ１～ｔＮに対応する角鋼Ｍの長手方向（Ｙ軸方向）の位置の値にすることを、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄのそれぞれについて行う。このようにすることによって、＋斜角探傷による最大エコー強度と、角鋼Ｍの長手方向の位置との関係が、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄのそれぞれについて得られる。
また、反射エコー処理部４０５は、各測定周期ｔ１～ｔＮの－斜角探傷による最大エコー強度の値を、各測定周期ｔ１～ｔＮに対応する角鋼Ｍの長手方向（Ｙ軸方向）の位置の値にすることを、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄのそれぞれについて行う。このようにすることによって、－斜角探傷による最大エコー強度と、角鋼Ｍの長手方向の位置との関係が、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄのそれぞれについて得られる。

【0050】

図６は、最大エコー強度と、角鋼Ｍの長手方向（Ｙ軸方向）の位置との関係の一例を概念的に示す図である。前述したように、ここでは、垂直探傷による最大エコー強度、＋斜角探傷による最大エコー強度、および－斜角探傷による最大エコー強度を、最大エコー強度と総称する。
図６（ａ）および図６（ｂ）に示すプロット（●）が最大エコー強度である。例えば、最大エコー強度を用いて補間処理またはカーブフィッティングを行うことにより、最大エコー強度と、角鋼Ｍの長手方向の位置との関係を示す曲線が得られる。
以上のようにして、垂直探傷による最大エコー強度と角鋼Ｍの長手方向の位置との関係を示す曲線、＋斜角探傷による最大エコー強度と角鋼Ｍの長手方向の位置との関係を示す曲線、および－斜角探傷による最大エコー強度と角鋼Ｍの長手方向の位置との関係を示す曲線が、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄのそれぞれについて得られる。

【0051】

＜記憶部４０６＞
記憶部４０６は、反射エコー処理部４０５により超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄのそれぞれについて導出された、垂直探傷による最大エコー強度と角鋼Ｍの長手方向の位置との関係を示す曲線、＋斜角探傷による最大エコー強度と角鋼Ｍの長手方向の位置との関係を示す曲線、および－斜角探傷による最大エコー強度と角鋼Ｍの長手方向の位置との関係を示す曲線を示す情報を記憶する。以下の説明では、記憶部４０６に記憶される情報の少なくとも一部を総称する場合、必要に応じて、これらを、エコー強度－位置関係と称する。

【0052】

＜欠陥判定部４０７＞
欠陥判定部４０７は、記憶部４０６により記憶されたエコー強度－位置関係に基づいて、角鋼Ｍの内部に欠陥があるか否かを判定する。
前述したように、本実施形態では、垂直探傷を行う場合の探傷範囲３１１、３２１、３３１、３４１（またはその周辺）の欠陥の有無を探傷する。欠陥判定部４０７は、角鋼Ｍの長手方向の各位置において、以下の３つの探傷範囲のうち、少なくとも２つの探傷範囲で欠陥がある場合に、当該位置に欠陥があると判定する。３つの探傷範囲の一つ目は、垂直探傷を行う場合の探傷範囲３１１、３２１、３３１、３４１である。３つの探傷範囲の二つ目は、＋斜角探傷を行う場合の探傷範囲のうち当該探傷範囲３１１、３２１、３３１、３４１と一部の領域が重なる探傷範囲である。３つの探傷範囲の三つ目は、－斜角探傷を行う場合の探傷範囲のうち当該探傷範囲３１１、３２１、３３１、３４１と一部の領域が重なる探傷範囲である。

【0053】

欠陥の有無の判定基準の一例をより具体的に説明すると、欠陥判定部４０７は、角鋼Ｍの長手方向の各位置において、以下の第１～第４の条件のうち、少なくとも１つの条件を満足する場合に、当該位置に欠陥があると判定する。
第１の条件は、超音波プローブ１１０ａにより垂直探傷を行う場合の探傷範囲３１１と、超音波プローブ１１０ｂにより＋斜角探傷を行う場合の探傷範囲３２２と、超音波プローブ１１０ｄにより－斜角探傷を行う場合の探傷範囲３４３とのうち、少なくとも２つの探傷範囲で欠陥があるという条件である。

【0054】

第２の条件は、超音波プローブ１１０ｂにより垂直探傷を行う場合の探傷範囲３２１と、超音波プローブ１１０ｃにより＋斜角探傷を行う場合の探傷範囲と、超音波プローブ１１０ａにより－斜角探傷を行う場合の探傷範囲３１３とのうち、少なくとも２つの探傷範囲で欠陥があるという条件である。

【0055】

第３の条件は、超音波プローブ１１０ｃにより垂直探傷を行う場合の探傷範囲３３１と、超音波プローブ１１０ｄにより＋斜角探傷を行う場合の探傷範囲と、超音波プローブ１１０ｂにより－斜角探傷を行う場合の探傷範囲とのうち、少なくとも２つの探傷範囲で欠陥があるという条件である。

【0056】

第４の条件は、超音波プローブ１１０ｄにより垂直探傷を行う場合の探傷範囲３４１と、超音波プローブ１１０ａにより＋斜角探傷を行う場合の探傷範囲３１２と、超音波プローブ１１０ｃにより－斜角探傷を行う場合の探傷範囲とのうち、少なくとも２つの探傷範囲で欠陥があるという条件である。
以下の説明では、第１の条件～第４の条件について、同一の条件に含まれる３つの探傷範囲（垂直探傷、＋斜角探傷、および－斜角探傷による探傷範囲）を、必要に応じて、探傷範囲セットと称する。例えば、第１の条件についての探傷範囲セットは、探傷範囲３１１、３２２、３４３からなる。

【0057】

本実施形態では、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄにより垂直探傷、＋斜角探傷、および－斜角探傷を行う場合のそれぞれについて、図６に示すようなエコー強度－位置関係が得られる。即ち、図６に示すようなエコー強度－位置関係が１２（＝４×３）個得られる。
欠陥判定部４０７は、このようなエコー強度－位置関係において、最大エコー強度と閾値との比較を、角鋼Ｍの長手方向（Ｙ軸方向）の各位置（横軸の各位置）において行うことにより、当該位置における欠陥の有無を判定する。

【0058】

本実施形態では、エコー強度－位置関係のそれぞれに対して第１の閾値が予め設定されている。欠陥判定部４０７は、エコー強度－位置関係において、最大エコー強度が第１の閾値ＴＨ１を上回るか否かを判定する。例えば、図６（ａ）に示すエコー強度－位置関係６０１が、超音波プローブ１１０ａにより垂直探傷を行った場合のエコー強度－位置関係であるとする。この場合、エコー強度－位置関係６０１において、最大エコー強度（縦軸）が第１の閾値ＴＨ１を上回る横軸（角鋼Ｍの長手方向（Ｙ軸方向）の位置）の範囲は、位置ＹＬから位置ＹＨまでの範囲である。

【0059】

全てのエコー強度－位置関係に対してこのようにして第１の閾値との比較を行ってもよいが、欠陥の向き等によって、各探傷法（垂直探傷、＋斜角探傷、および－斜角探傷）による欠陥の検出のし易さ（反射エコーの強度）が異なる。そこで、本実施形態では、欠陥判定部４０７は、以下のように、第１の閾値を第２の閾値に変更することにより、欠陥の検出精度を向上させる。第２の閾値は、第１の閾値よりも、欠陥が検出され易くなる値（第１の閾値よりも小さい値）である。ここでは、第１の閾値から所定の値を減算した値を第２の閾値とする。

【0060】

図６に示す例を参照しながら、第１の閾値を第２の閾値に変更する処理の一例を説明する。図６（ａ）に示すように、同一の探傷範囲セットに含まれる３つの探傷範囲におけるエコー強度－位置関係において、第１の閾値ＴＨ１を上回るエコー強度－位置関係６０１がある場合、欠陥判定部４０７は、当該エコー強度－位置関係６０１において、第１の閾値ＴＨ１を上回る角鋼Ｍの長手方向の位置の範囲ＹＬ～ＹＨを導出する。第１の閾値ＴＨ１を上回るエコー強度－位置関係の数が２つである場合、第１の閾値ＴＨ１を上回る角鋼Ｍの長手方向の位置の範囲ＹＬ～ＹＨは２つ得られる。この場合、欠陥判定部４０７は、当該２つの範囲ＹＬ～ＹＨのうち、広い方の範囲を選択する。

【0061】

次に、欠陥判定部４０７は、第１の閾値ＴＨ１を上回る角鋼Ｍの長手方向の位置の範囲ＹＬ～ＹＨを、下限値側および上限値側のそれぞれに対し所定値ＹＡだけ広げた範囲ＹＬ'（＝ＹＬ－ＹＡ）～ＹＨ'（＝ＹＨ＋ＹＡ）を導出する（図６（ｂ）を参照）。
次に、欠陥判定部４０７は、図６（ｂ）に示すように、エコー強度－位置関係６０１と同一の探傷範囲セットに含まれるエコー強度－位置関係のうち、何れの位置においても第１の閾値ＴＨ１を上回らないエコー強度－位置関係６０２の範囲ＹＬ'～ＹＨ'における閾値を第１の閾値ＴＨ１から第２の閾値ＴＨ２に変更する。そして、欠陥判定部４０７は、エコー強度－位置関係６０２における当該範囲ＹＬ'～ＹＨ'については、最大エコー強度が第２の閾値ＴＨ２を上回るか否かを判定する。

【0062】

欠陥判定部４０７は、以上のようにして、記憶部４０６に記憶されている全てのエコー強度－位置関係に対し、最大エコー強度が閾値（第１の閾値ＴＨ１または第２の閾値ＴＨ２）を上回っているか否かを、角鋼Ｍの長手方向の各位置において行う。
そして、欠陥判定部４０７は、同一の探傷範囲セットに含まれる３つの探傷範囲における３つのエコー強度－位置関係から、最大エコー強度が閾値（第１の閾値ＴＨ１または第２の閾値ＴＨ２）を上回っている横軸の値（角鋼Ｍの長手方向の位置）を導出する。

【0063】

そして、欠陥判定部４０７は、当該３つのエコー強度－位置関係のうち２つ以上のエコー強度－位置関係において、角鋼Ｍの長手方向の同一の位置で最大エコー強度が閾値（第１の閾値ＴＨ１または第２の閾値ＴＨ２）を上回っている場合、当該位置に欠陥があると判定する。この場合、欠陥判定部４０７は、当該探傷範囲セットに含まれる垂直探傷を行う場合の探傷範囲（またはその周辺）に欠陥があると判定する。
一方、欠陥判定部４０７は、当該３つのエコー強度－位置関係のうち１つのエコー強度－位置関係でしか、最大エコー強度が閾値（第１の閾値ＴＨ１または第２の閾値ＴＨ２）を上回っていない角鋼Ｍの長手方向の位置と、当該３つのエコー強度－位置関係のうち何れのエコー強度－位置関係でも、最大エコー強度が閾値（第１の閾値ＴＨ１または第２の閾値ＴＨ２）を上回っていない角鋼Ｍの長手方向の位置とについては、当該３つのエコー強度－位置関係からでは欠陥が見つからないと判定する。

【0064】

例えば、前述した第１の条件では、探傷範囲セットは、超音波プローブ１１０ａにより垂直探傷を行う場合の探傷範囲３１１と、超音波プローブ１１０ｂにより＋斜角探傷を行う場合の探傷範囲３２２と、超音波プローブ１１０ｄにより－斜角探傷を行う場合の探傷範囲３４３である。図６（ａ）に示すエコー強度－位置関係６０１が、超音波プローブ１１０ａにより垂直探傷を行った場合のエコー強度－位置関係であり、図６（ｂ）に示すエコー強度－位置関係６０２が、超音波プローブ１１０ｂにより＋斜角探傷を行った場合のエコー強度－位置関係であるとする。この場合、２つのエコー強度－位置関係６０１、６０２において、角鋼Ｍの長手方向の位置の範囲ＹＬ～ＹＨで、最大エコー強度が閾値（第１の閾値ＴＨ１または第２の閾値ＴＨ２）を上回る。従って、欠陥判定部４０７は、角鋼Ｍの長手方向の位置の範囲ＹＬ～ＹＨにおいて、超音波プローブ１１０ａにより垂直探傷を行う場合の探傷範囲３１１（またはその周辺）に欠陥があると判定する。一方、欠陥判定部４０７は、角鋼Ｍの長手方向のその他の位置については、第１の条件では、欠陥が見つからないと判定する。

【0065】

尚、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すエコー強度－位置関係６０１、６０２では、角鋼Ｍの長手方向の位置の範囲ＹＬ～ＹＨ以外の範囲では、欠陥が見つからないと判定される。しかしながら、その他のエコー強度－位置関係では、角鋼Ｍの長手方向の位置の範囲ＹＬ～ＹＨ以外の範囲において、最大エコー強度が閾値（第１の閾値ＴＨ１または第２の閾値ＴＨ２）を上回ることがある。即ち、第１の条件において、欠陥が見つからないと判定された角鋼Ｍの長手方向の位置であっても、第２～第４の条件において、当該位置に欠陥があると判定されることがあり得る。欠陥判定部４０７は、角鋼Ｍの長手方向の同一の位置において、第１～第４の条件の全ての条件で欠陥が見つからないと判定した場合、当該位置には欠陥がないと判定する。
尚、第１の閾値ＴＨ１および第２の閾値ＴＨ２は、全てのエコー強度－位置関係で同じであっても、少なくとも一部のエコー強度－位置関係で異ならせてもよい。

【0066】

ここで、水柱式（局部水浸式）の超音波探傷を行うことが好ましい理由について説明する。前述したように、本実施形態では、欠陥判定部４０７は、角鋼Ｍの長手方向の各位置において、第１～第４の条件の少なくとも１つを満足する場合に、当該位置に欠陥があると判定する。例えば、第１の条件を満足するか否かを判定するためには、超音波プローブ１１０ａによる垂直探傷の結果と、超音波プローブ１１０ｂによる＋斜角探傷の結果と、超音波プローブ１１０ｄによる－斜角探傷の結果とが用いられる。従って、第１の条件を満足するか否かを判定するための超音波探傷において、超音波は、超音波プローブ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｄと角鋼Ｍとの間に配置されている水の中を伝搬する。同様に、第２の条件を満足するか否かを判定するための超音波探傷において、超音波は、超音波プローブ１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ａと角鋼Ｍとの間に配置されている水の中を伝搬する。また、第３の条件を満足するか否かを判定するための超音波探傷において、超音波は、超音波プローブ１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｂと角鋼Ｍとの間に配置されている水の中を伝搬する。また、第４の条件を満足するか否かを判定するための超音波探傷において、超音波は、超音波プローブ１１０ｄ、１１０ａ、１１０ｃと角鋼Ｍとの間に配置されている水の中を伝搬する。

【0067】

従って、例えば、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄと角鋼Ｍとを同一の水槽内に配置して、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄにおける超音波の送信面と角鋼Ｍとの間の領域に配置される水が分離されないようにすると（即ち、水浸式（水没式）の超音波探傷を採用すると）、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄと角鋼Ｍとの間のそれぞれに気泡が同時期に発生する可能性がある。気泡の発生位置の分布が等方的であったり、発生した気泡が移動したりするからである。これに対し、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄにおける超音波の送信面と角鋼Ｍとの間の領域に配置される水が連通しないようにすれば（即ち、局部水浸式（水柱式）の超音波探傷を採用すれば）、或る領域で気泡が発生しても、その他の領域で同時期に気泡が発生する可能性は、水浸式に比べて低くなる。従って、欠陥の検出精度が低下することを抑制することができる。

【0068】

＜出力部４０８＞
出力部４０８は、欠陥判定部４０７による欠陥の探索結果を示す情報を出力する。出力の形態として、例えば、コンピュータディスプレイへの表示、外部装置への送信、および欠陥検出装置４００の内部または外部の記憶媒体への記憶の少なくとも１つを採用することができる。欠陥判定部４０７による欠陥の探索結果を示す情報には、例えば、欠陥があると判定された、角鋼Ｍの長手方向の位置を含めることができる。また、欠陥判定部４０７による欠陥の探索結果を示す情報には、例えば、欠陥があると判定された、角鋼Ｍの断面領域（探傷範囲３１１、３２１、３３１、３４１（またはその周辺））を含めることができる。欠陥が１つもなければ、そのことを示す情報が、欠陥の探索結果を示す情報になる。

【0069】

次に、図７のフローチャートを参照しながら、欠陥検出装置４００がエコー強度－位置関係を導出して記憶する処理の一例を説明する。
まず、ステップＳ７０１において、被探傷材検出部４０１は、センサ２１０から出力される信号に基づいて、角鋼Ｍの先頭がセンサ２１０で検出されるまで待機する。そして、角鋼Ｍの先頭がセンサ２１０で検出されると、処理はステップＳ７０２に進む。ステップＳ７０２～Ｓ７０９は、所定の測定周期で繰り返し行われる。また、ここでは、垂直探傷、＋斜角探傷、－斜角探傷の順で超音波探傷を行うものとする。従って、同一の測定周期において、ステップＳ７０２～Ｓ７０４の処理は３回繰り返される。

【0070】

処理がステップＳ７０２に進むと、超音波出力指示部４０２は、送信処理を行い、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄに対して超音波の送信動作を制御する制御信号を出力する。同一の測定周期における１回目のステップＳ７０２の処理では、超音波出力指示部４０２は、超音波の送信動作として超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄに対して垂直探傷を行うための送信動作を制御する制御信号を出力する。同一の測定周期における２回目のステップＳ７０２の処理では、超音波出力指示部４０２は、超音波の送信動作として超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄに対して＋斜角探傷を行うための送信動作を制御する制御信号を出力する。同一の測定周期における３回目のステップＳ７０２の処理では、超音波出力指示部４０２は、超音波の送信動作として超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄに対して－斜角探傷を行うための送信動作を制御する制御信号を出力する。

【0071】

また、欠陥検出装置４００は、ホルダー１２０ａ～１２０ｄの先端を接触できる位置に角鋼Ｍが到達した最初のタイミングにおいては、ステップＳ７０２において、以下の処理を行う。即ち、欠陥検出装置４００は、前述した超音波の送信動作に先立って、当該ホルダー１２０ａ～１２０ｄの先端が角鋼Ｍに接触するように、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄと共にホルダー１２０ａ～１２０ｄを移動させ、ホルダー１２０ａ～１２０ｄの中空の領域内に水を供給させることを指示する制御信号を、ホルダー１２０ａ～１２０ｄの位置および水の供給を制御する制御装置に送信する。
尚、超音波出力指示部４０２は、ホルダー１２０ａ～１２０ｄのうち、ホルダーの先端を接触できる位置に角鋼Ｍが到達していないホルダーに対応する超音波プローブに対しては、前述した超音波の送信動作を制御する制御信号を出力しない。

【0072】

次に、ステップＳ７０３において、反射エコー取得部４０３は、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄが超音波を送信することにより超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄが受信する反射エコーの信号を入力し、受信処理を行う。同一の測定周期における１回目のステップＳ７０３の処理では、反射エコー取得部４０３は、垂直探傷による反射エコーの信号を入力する。同一の測定周期における２回目のステップＳ７０３の処理では、反射エコー取得部４０３は、＋斜角探傷による反射エコーの信号を入力する。同一の測定周期における３回目のステップＳ７０３の処理では、反射エコー取得部４０３は、－斜角探傷による反射エコーの信号を入力する。

【0073】

次に、ステップＳ７０４において、欠陥検出装置４００は、現在の測定周期において、垂直探傷、＋斜角探傷、および－斜角探傷を行ったか否かを判定する。この判定の結果、現在の測定周期において、垂直探傷、＋斜角探傷、および－斜角探傷を行っていない場合、処理はステップＳ７０２に戻る。そして、現在の測定周期において、垂直探傷、＋斜角探傷、および－斜角探傷が行われるまで、ステップＳ７０２～Ｓ７０４の処理が繰り返し導出される。そして、現在の測定周期において、垂直探傷、＋斜角探傷、および－斜角探傷が行われると、処理はステップＳ７０５に進む。

【0074】

処理がステップＳ７０５に進むと、位置導出部４０４は、現在の測定周期において、角鋼Ｍの長手方向（Ｙ軸方向）のどの位置が、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄと対向しているのかを示す情報（現在の測定周期における測定周期－位置対応情報）を導出する。
次に、ステップＳ７０６において、反射エコー処理部４０５は、ステップＳ７０３で受信処理が行われた反射エコーの信号に対して信号処理を行い、現在の測定周期における断面エコー波形群を導出する。断面エコー波形は、反射エコー（超音波）の強度と、超音波の伝搬方向に沿った超音波の入射面からの距離との関係を示すものである。図５に示すように、同一の測定周期ｔにおいて、垂直探傷による断面エコー波形群５１１と、＋斜角探傷による断面エコー波形群５１２と、－斜角探傷による断面エコー波形群５１３とが、超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄのそれぞれについて得られる。

【0075】

次に、ステップＳ７０７において、反射エコー処理部４０５は、現在の測定周期における最大エコー強度を導出する。具体的に反射エコー処理部４０５は、現在の測定周期における垂直探傷による断面エコー波形群から、現在の測定周期における垂直探傷による最大エコー強度を導出することと、現在の測定周期における＋斜角探傷による断面エコー波形群から、現在の測定周期における＋斜角探傷による最大エコー強度を導出することと、現在の測定周期における－斜角探傷による断面エコー波形群から、現在の測定周期における－斜角探傷による最大エコー強度を導出することとを行う。

【0076】

次に、ステップＳ７０８において、反射エコー処理部４０５は、ステップＳ７０８で導出された現在の測定周期における最大エコー強度を、ステップＳ７０５で導出された現在の測定周期における測定周期－位置対応情報に基づいて、角鋼Ｍの長手方向（Ｙ軸方向）の位置における最大エコー強度に変換し、現在の測定周期に対応する角鋼Ｍの長手方向（Ｙ軸方向）の位置における最大エコー強度を導出する。例えば、反射エコー処理部４０５は、ステップＳ７０８で導出された現在の測定周期における垂直探傷による最大エコー強度が、角鋼Ｍの長手方向のどの位置の値であるのかと、ステップＳ７０８で導出された現在の測定周期における＋斜角探傷による最大エコー強度が、角鋼Ｍの長手方向のどの位置の値であるのかと、ステップＳ７０８で導出された現在の測定周期における－斜角探傷による最大エコー強度が、角鋼Ｍの長手方向のどの位置の値であるのかと、を特定する。

【0077】

次に、ステップＳ７０９において、欠陥検出装置４００は、角鋼Ｍに対する検査が終了したか否かを判定する。例えば、欠陥検出装置４００は、センサ２１０により角鋼Ｍの尾端が検出された時刻と、角鋼Ｍの搬送速度と、角鋼Ｍの搬送方向におけるセンサ２１０から超音波プローブ１１０ｄまでの距離とに基づいて、角鋼Ｍが超音波プローブ１１０ｄよりも下流側に位置したか否かを判定する。そして、欠陥検出装置４００は、角鋼Ｍが超音波プローブ１１０ｄよりも下流側に位置した最初のタイミングで、角鋼Ｍに対する検査が終了したと判定する。この判定の結果、角鋼Ｍに対する検査が終了していない場合、処理は、ステップＳ７０２に戻り、次の測定周期におけるステップＳ７０２～Ｓ７０９の処理が実行される。ステップＳ７０２～Ｓ７０９の処理は、角鋼Ｍに対する検査が終了するまで、所定の測定周期で繰り返し実行される。

【0078】

そして、角鋼Ｍに対する検査が終了したと判定されると、処理はステップＳ７１０に進む。処理がステップＳ７１０に進むと、反射エコー処理部４０５は、各測定周期においてステップＳ７０８で導出した、角鋼Ｍの長手方向（Ｙ軸方向）の位置における最大エコー強度の値に基づいて、エコー強度－位置関係を導出する（図６のエコー強度－位置関係６０１、６０２を参照）。例えば、反射エコー処理部４０５は、角鋼Ｍの長手方向（Ｙ軸方向）の各位置における垂直探傷による最大エコー強度に基づいて、垂直探傷を行った場合のエコー強度－位置関係を導出する。同様に反射エコー処理部４０５は、角鋼Ｍの長手方向（Ｙ軸方向）の各位置における＋斜角探傷による最大エコー強度に基づいて、＋斜角探傷を行った場合のエコー強度－位置関係を導出する。また、反射エコー処理部４０５は、角鋼Ｍの長手方向（Ｙ軸方向）の各位置における－斜角探傷による最大エコー強度に基づいて、－斜角探傷を行った場合のエコー強度－位置関係を導出する。本実施形態では、４つの超音波プローブ１１０ａ～１１０ｄにより、垂直探傷、＋斜角探傷、および－斜角探傷を行うので、エコー強度－位置関係は、１２個導出される。

【0079】

次に、ステップＳ７１１において、反射エコー処理部４０５は、ステップＳ７１０で導出したエコー強度－位置関係を記憶部４０６に記憶させる。そして、図７のフローチャートによる処理が終了する。

【0080】

次に、図８のフローチャートを参照しながら、欠陥検出装置４００が角鋼Ｍの欠陥の有無を判定して出力する処理の一例を説明する。図８のフローチャートは、図７のフローチャートによる処理が終了した後に実行される。
まず、ステップＳ８０１において、欠陥判定部４０７は、探傷範囲セットを１つ選択する。探傷範囲セットは、第１の条件～第４の条件のそれぞれに含まれる３つの探傷範囲（垂直探傷、＋斜角探傷、および－斜角探傷による探傷範囲）である。ステップＳ８０１の処理は、第１の条件～第４の条件を選択する処理である。ステップＳ８０２～Ｓ８０６の処理は、第１の条件～第４の条件のうち、ステップＳ８０１で選択された探傷範囲セットに対応する条件を満足するか否かを判定する処理である。従って、ステップＳ８０１～Ｓ８０６の処理は、４回繰り返される。

【0081】

次に、ステップＳ８０２において、欠陥判定部４０７は、図７のフローチャートのステップＳ７１１で記憶された１２個のエコー強度－位置関係のうち、ステップＳ８０１で選択された探傷範囲セットに含まれる探傷範囲におけるエコー強度－位置関係を読み出す。例えば、第１の条件は、超音波プローブ１１０ａにより垂直探傷を行う場合の探傷範囲３１１と、超音波プローブ１１０ｂにより＋斜角探傷を行う場合の探傷範囲３２２と、超音波プローブ１１０ｄにより－斜角探傷を行う場合の探傷範囲３４３とのうち、少なくとも２つの探傷範囲で欠陥があるという条件である。従って、欠陥判定部４０７は、超音波プローブ１１０ａにより垂直探傷を行った場合のエコー強度－位置関係と、超音波プローブ１１０ｂにより＋斜角探傷を行った場合のエコー強度－位置関係と、超音波プローブ１１０ｄにより－斜角探傷を行った場合のエコー強度－位置関係との３つのエコー強度－位置関係を読み出す。

【0082】

次に、ステップＳ８０３において、欠陥判定部４０７は、ステップＳ８０２で読み出した３つのエコー強度－位置関係のうち、第１の閾値ＴＨ１から第２の閾値ＴＨ２に閾値を変更する必要があるエコー強度－位置関係があるか否かを判定する。例えば、欠陥判定部４０７は、ステップＳ８０２で読み出した３つのエコー強度－位置関係の中に、第１の閾値ＴＨ１を上回るエコー強度－位置関係と、角鋼Ｍの長手方向の何れの位置においても第１の閾値ＴＨ１を上回らないエコー強度－位置関係と、がある場合に、閾値を変更する必要があるエコー強度－位置関係があると判定し、そうでない場合に、閾値を変更する必要があるエコー強度－位置関係はないと判定する。この判定の結果、閾値を変更する必要があるエコー強度－位置関係がない場合、処理はステップＳ８０４を省略して後述するステップＳ８０５に進む。

【0083】

一方、閾値を変更する必要があるエコー強度－位置関係がある場合、処理はステップＳ８０４に進む、処理がステップＳ８０４に進むと、欠陥判定部４０７は、角鋼Ｍの長手方向の何れの位置においても第１の閾値ＴＨ１を上回らないエコー強度－位置関係に対する閾値を第２の閾値ＴＨ２に変更する。例えば、欠陥判定部４０７は、図６に示したように、第１の閾値ＴＨ１を上回るエコー強度－位置関係６０１において、第１の閾値ＴＨ１を上回る角鋼Ｍの長手方向の位置の範囲ＹＬ～ＹＨを導出し、当該範囲ＹＬ～ＹＨを、下限値側および上限値側のそれぞれに対し所定値ＹＡだけ広げた範囲ＹＬ'（＝ＹＬ－ＹＡ）～ＹＨ'（＝ＹＨ＋ＹＡ）を導出する。そして、欠陥判定部４０７は、角鋼Ｍの長手方向の何れの位置においても第１の閾値ＴＨ１を上回らないエコー強度－位置関係６０２の範囲ＹＬ'～ＹＨ'における閾値を第１の閾値ＴＨ１から第２の閾値ＴＨ２に変更する。

【0084】

次に、ステップＳ８０５において、欠陥判定部４０７は、ステップＳ８０２で読み出した３つのエコー強度－位置関係と閾値（第１の閾値ＴＨ１または第２の閾値ＴＨ２）とを比較した結果に基づいて、欠陥の有無を判定する。欠陥判定部４０７は、欠陥がある場合、欠陥が存在する角鋼Ｍの長手方向の位置と、欠陥が存在する角鋼Ｍの断面領域とを特定する。
例えば、欠陥判定部４０７は、ステップＳ８０２で読み出した３つのエコー強度－位置関係において、最大エコー強度の値が、閾値（第１の閾値ＴＨ１または第２の閾値ＴＨ２）を上回る角鋼Ｍの長手方向の位置を導出する。そして、欠陥判定部４０７は、当該３つのエコー強度－位置関係のうち２つ以上のエコー強度－位置関係において、角鋼Ｍの長手方向の同一の位置で最大エコー強度が閾値（第１の閾値ＴＨ１または第２の閾値ＴＨ２）を上回っている場合、当該位置に欠陥があると判定し、そうでない場合、当該３つのエコー強度－位置関係からでは欠陥が見つからないと判定する。また、欠陥判定部４０７は、当該欠陥が存在する角鋼Ｍの断面領域は、ステップＳ８０１で選択された探傷範囲セットに含まれる垂直探傷を行う場合の探傷範囲（またはその周辺）であると判定する。欠陥判定部４０７は、このような判定を、角鋼Ｍの長手方向の全ての位置において行う。

【0085】

次に、ステップＳ８０６において、欠陥検出装置４００は、第１の条件～第４の条件に対応する４つの探傷範囲セットが、ステップＳ８０１で選択されたか否かを判定する。この判定の結果、第１の条件～第４の条件に対応する４つの探傷範囲セットが、ステップＳ８０１で選択されていない場合、処理はステップＳ８０１に戻る。そして、４つの探傷範囲セットについてステップＳ８０１～Ｓ８０５の処理が行われるまでステップＳ８０１～Ｓ８０６の処理が繰り返し実行される。これにより、第１の条件～第４の条件を満足するか否かが、角鋼Ｍの長手方向の全ての位置で判定される。

【0086】

そして、第１の条件～第４の条件に対応する４つの探傷範囲セットが、ステップＳ８０１で選択されると、処理はステップＳ８０７に進む。処理がステップＳ８０７に進むと、出力部４０８は、ステップＳ８０５における欠陥の探索結果を示す情報を出力する。出力部４０８は、欠陥の探索結果を示す情報として、例えば、欠陥が存在する角鋼Ｍの長手方向の位置と、欠陥が存在する角鋼Ｍの断面領域とを含む情報を出力することができる。また、出力部４０８は、欠陥が１つもなければ、そのことを示す情報を、欠陥の探索結果を示す情報として出力する。そして、図８のフローチャートによる処理が終了する。

【0087】

図９および図１０は、エコー強度－位置関係の具体例を示す図である。ここでは、長手方向の長さが１０６００（ｍｍ）の角鋼Ｍについてのエコー強度－位置関係を示す。図９および図１０において、横軸は、角鋼Ｍの長手方向（Ｙ軸方向）の位置を示す。ここでは、角鋼Ｍの尾端の位置を０（ｍｍ）として横軸の値を表記する。また、図９および図１０において、縦軸は、最大エコー強度を示す。最大エコー強度の単位は、例えばｄＢであるが、ここでは、最大エコー強度を相対値で示す（ここでの最大エコー強度は無次元量である）。

【0088】

図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）、図９（ｄ）は、それぞれ、超音波プローブ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄによる垂直探傷を行った場合のエコー強度－位置関係である。図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）、図１０（ｄ）は、それぞれ、超音波プローブ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄによる斜角探傷を行った場合のエコー強度－位置関係である。図１０では、＋斜角探傷を行った場合のエコー強度－位置関係と、－斜角探傷を行った場合のエコー強度－位置関係とを合成して示す。例えば、図１０（ａ）は、超音波プローブ１１０ａによる＋斜角探傷を行った場合のエコー強度－位置関係と、超音波プローブ１１０ａによる－斜角探傷を行った場合のエコー強度－位置関係とを合成したものである。

【0089】

前述したように、第１の条件は、超音波プローブ１１０ａにより垂直探傷を行う場合の探傷範囲３１１と、超音波プローブ１１０ｂにより＋斜角探傷を行う場合の探傷範囲３２２と、超音波プローブ１１０ｄにより－斜角探傷を行う場合の探傷範囲３４３とのうち、少なくとも２つの探傷範囲で欠陥があるという条件である。この条件に対応するエコー強度－位置関係は、図９（ａ）、図１０（ｂ）、および図１０（ｄ）に示すエコー強度－位置関係である。

【0090】

図９（ａ）、図１０（ｂ）、および図１０（ｄ）において、横軸（角鋼Ｍの長手方向（Ｙ軸方向）の位置）が４５００（ｍｍ）付近から５３００（ｍｍ）付近の範囲で、最大エコー強度が大きくなっている。実際に角鋼Ｍを確認した結果、当該範囲内において、超音波プローブ１１０ａにより垂直探傷を行う場合の探傷範囲３１１内に欠陥があった。

【0091】

従って、図１０（ｂ）、図１０（ｄ）において、横軸が４５００（ｍｍ）付近から５３００（ｍｍ）付近の範囲で、最大エコー強度が大きくなっているのは、それぞれ、超音波プローブ１１０ｂによる＋斜角探傷を行った場合のエコー強度－位置関係と、超音波プローブ１１０ｄによる－斜角探傷を行った場合のエコー強度－位置関係に起因するものであると推測される（即ち、超音波プローブ１１０ｂによる－斜角探傷を行った場合のエコー強度－位置関係と、超音波プローブ１１０ｄによる＋斜角探傷を行った場合のエコー強度－位置関係による寄与は小さいと考えられる）。

【0092】

このような３つのエコー強度－位置関係のうち２つ以上のエコー強度－位置関係において閾値を上回るか否かを判定することによって、エコー強度－位置関係に対する閾値を小さく設定しても、超音波の入射面の凹部や、超音波が伝搬する水の中の気泡によるノイズを欠陥であると誤検知することを抑制することができる。例えば、図９（ａ）において、仮に、横軸が８５００（ｍｍ）付近で最大エコー強度が大きくなっていたとしても（閾値を上回ったとしても）、図１０（ｂ）および図１０（ｄ）において、横軸が８５００（ｍｍ）付近で最大エコー強度が大きくなっていなければ（閾値を上回っていなければ）、横軸が８５００（ｍｍ）付近で欠陥があるとは判定されない。従って、ノイズを欠陥として検出することを抑制するために閾値を大きく設定する必要がなくなるため、欠陥を適切に検出することができる。

【0093】

また、図９（ａ）における最大エコー強度に比べて、図１０（ｂ）および図１０（ｄ）に示す最大エコー強度は小さい。従って、例えば、全てのエコー強度－位置関係に対する第１の閾値ＴＨ１を同じにしている場合、図９（ａ）におけるエコー強度－位置関係では、最大エコー強度が閾値を上回らない可能性がある。これに対し、図９（ａ）におけるエコー強度－位置関係に対する閾値を、図１０（ｂ）および図１０（ｄ）におけるエコー強度－位置関係に基づいて、第１の閾値ＴＨ１よりも小さい第２の閾値ＴＨに変更すれば、図９（ａ）におけるエコー強度－位置関係でも、欠陥を検出し易くすることができる。即ち、欠陥の向き等によってエコー強度が小さい場合でも当該欠陥を検出し易くすることができる。

【0094】

以上のように本実施形態では、欠陥検出装置４００は、相互に異なる超音波プローブにより行われる、垂直探傷、＋斜角探傷、および－斜角探傷のうち、少なくとも２つの探傷による探傷範囲の少なくとも一部が相互に重なるように探傷範囲を設定する。欠陥検出装置４００は、垂直探傷を行った場合のエコー強度－位置関係と、当該垂直探傷における探傷範囲と一部が重なる探傷範囲を＋斜角探傷を行った場合のエコー強度－位置関係と、当該垂直探傷における探傷範囲と一部が重なる探傷範囲を－斜角探傷を行った場合のエコー強度－位置関係とを導出する。欠陥検出装置４００は、これら３つのエコー強度－位置関係のうち２つ以上のエコー強度－位置関係において、角鋼Ｍの長手方向の同一の位置で最大エコー強度が閾値を上回っている場合、当該位置に欠陥があると判定する。従って、超音波の入射面の状態や、超音波プローブと当該超音波プローブから送信される超音波の入射面との間の領域の状態に基づくノイズを、角鋼Ｍの内部に存在する欠陥であると誤検知することを抑制することができる。

【0095】

また、本実施形態では、水柱式の超音波探傷を行うので、前述した３つのエコー強度－位置関係のそれぞれに、気泡によるノイズが含まれることを抑制することができる。従って、角鋼Ｍの内部に存在する欠陥をより高精度に検知することができる。

【0096】

また、本実施形態では、欠陥検出装置４００は、前述した３つのエコー強度－位置関係のうち、最大エコー強度が第１の閾値を上回るエコー強度－位置関係において、当該最大エコー強度が第１の閾値を上回る位置を特定する。そして、欠陥検出装置４００は、前述した３つのエコー強度－位置関係のうち、何れの位置においても最大エコー強度が第１の閾値を上回らないエコー強度－位置関係の、当該特定した位置を含む位置の閾値を、第１の閾値から当該第１の閾値よりも小さい第２の閾値に変更する。従って、第２の閾値に変更したエコー強度－位置関係における欠陥の検知の精度を向上させることができる。よって、角鋼Ｍの内部に存在する欠陥をより高精度に検知することができる。

【0097】

尚、以上説明した本発明の実施形態のうち、欠陥検出装置４００が有する機能は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

【符号の説明】

【0098】

１１０ａ～１１０ｄ：超音波プローブ、１２０ａ～１２０ｄ：ホルダー、３１１～３１３・３２１～３２２・３３１・３４１・３４３：探傷範囲、４００：欠陥検出装置、４０１：被探傷材検出部、４０２：超音波出力指示部、４０３：反射エコー取得部、４０４：位置導出部、４０５：反射エコー処理部、４０６：記憶部、４０７：欠陥判定部、４０８：出力部

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図3F】

【図3G】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】