JP7222365B2 - 被検体の肉厚測定装置及び肉厚測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、表面及び裏面の少なくとも一方の面のうち少なくとも一部が曲面で形成される金属製の被検体の表面と裏面との間の肉厚を測定する被検体の肉厚測定装置及び肉厚測定方法に関する。

従来から、電磁的な作用によって発生させた超音波（電磁超音波）を用いて金属製の測定対象物の材質や寸法の測定や欠陥の検出等が行われている。
例えば、特許文献１では、金属薄板中に渦電流を誘起するための高周波電流を流すコイルと、金属薄板に所定の磁界を印加する磁石と、渦電流と磁界との相互作用のために金属薄板の表面近傍に生ずる電磁力により発生する２種の横波超音波および１種の縦波超音波を検出する共振型電磁超音波センサとを備えた電磁超音波装置を用いて、２種の横波超音波および１種の縦波超音波を発生・検出し、厚み共振型周波数の比を測定する金属薄板の材質測定法が提案されている。

また、特許文献２では、静磁界を形成する磁力発生手段と、コイルとを有し、コイルに高周波電流を流し、被検体内に電磁力を発生させることにより超音波の送受信を行う電磁超音波探触子であって、磁力発生手段とコイルとの間にスペーサが配置されている電磁超音波探触子が提案されている。特許文献２に示す電磁超音波探触子によれば、磁力発生手段内の自己共振を低減することにより、ノイズを低減することができる。

特開平６－１１８０６４号公報 特開２００９－１４４６６号公報

しかしながら、これら特許文献１に示す金属薄板の材質測定法及び特許文献２に示す電磁超音波探触子にあっては、以下の問題点があった。
即ち、鋼矢板の継手部などの表面及び裏面の少なくとも一方の面のうち少なくとも一部が曲面で形成される被検体の肉厚をこれら特許文献１に示す金属薄板の材質測定法や特許文献２に示す電磁超音波探触子で測定する場合、肉厚の測定の精度が低いという問題があった。この理由は、電磁超音波センサから送信された超音波が当該曲面に当たった際に、当該曲面から反射した超音波が超音波を送信した電磁超音波センサに円滑に戻らず、超音波伝播時間の算出などに支障をきたすからである。
従って、本発明はこの従来の問題点を解決するものであり、その目的は、表面及び裏面の少なくとも一方の面のうち少なくとも一部が曲面で形成される金属製の被検体の表面と裏面との間の肉厚を精度良く測定することができる被検体の肉厚測定装置及び肉厚測定方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る被検体の肉厚測定装置は、 表面及び裏面の少なくとも一方の面のうち少なくとも一部が曲面で形成される金属製の被検体の表面と裏面との間の肉厚を測定する被検体の肉厚測定装置であって、前記被検体に対して静磁場を形成する磁石と、コイルとを有し、前記コイルに高周波電流を流すことにより前記被検体中に渦電流を励起させて超音波の送受信を行う複数の電磁超音波センサを、前記被検体の表面又は裏面に沿って配置し、前記複数の電磁超音波センサのうちの特定の送信側の電磁超音波センサから該送信側の電磁超音波センサが配置された前記被検体の表面又は裏面に対して垂直に送信された超音波が、前記送信側の電磁超音波センサが配置された前記被検体の表面又は裏面の反対側の面で反射し、その反射した超音波を前記送信側の電磁超音波センサを含む前記複数の電磁超音波センサのうちのいずれかの受信側の電磁超音波センサで受信するようにしたことを要旨とする。
また、本発明の別の態様に係る被検体の肉厚測定方法は、前述の肉厚測定装置を用いて被検体の表面と裏面との間の肉厚を測定することを要旨とする。

本発明に係る被検体の肉厚測定装置及び肉厚測定方法によれば、表面及び裏面の少なくとも一方の面のうち少なくとも一部が曲面で形成される金属製の被検体の表面と裏面との間の肉厚を精度良く測定することができる被検体の肉厚測定装置及び肉厚測定方法を提供できる。

本発明の一実施形態に係る被検体の肉厚測定装置に備えられる電磁超音波センサの一例の模式図である。 図１に示す電磁超音波センサを用いた電磁超音波法における測定原理を示し、（Ａ）はコイルに電流を流す前の状態の模式図、（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ逆方向に電流を流した状態の模式図である。 本発明の一実施形態に係る被検体の肉厚測定装置の概略構成図である。 図３に示す肉厚測定装置の構成ブロック図である。 図３に示す肉厚測定装置による肉厚算出方法を説明するための図である。 １つの電磁超音波センサを用いて被検体の平坦部を測定した際の信号出力を説明するためのグラフである。 １つの電磁超音波センサを用いて被検体の曲面形状部を測定した際の信号出力を説明するためのグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

図１には、本発明の一実施形態に係る被検体の肉厚測定装置に備えられる電磁超音波センサの一例が示されている。図１に示す電磁超音波センサ１０は、ローレンツ力型電磁超音波センサで、被検体２０（図２参照、鋼矢板の継手部３１：図３及び図５参照）に対して静磁場を形成する磁石１０ａと、コイル１０ｂとを有する。そして、電磁超音波センサ１０は、コイル１０ｂに高周波電流を流すことにより被検体２０中に渦電流２１を励起させて超音波２３の送受信を行う。

具体的に述べると、図２に示すように、被検体２０に磁石１０ａからの磁場が負荷された状態で（図２（Ａ）参照）、被検体２０の表面２０ａ付近に存在するコイル１０ｂに高周波電流を流すことにより被検体２０中に渦電流２１を生じさせる。すると、その渦電流２１及び磁場によりローレンツ力２２が発生する（図２（Ｂ），（Ｃ）参照）。コイル１０ｂに流れる電流の向きが反転すると、ローレンツ力２２の向きも反転し、その結果、被検体２０中に超音波２３が発生する（図２（Ｂ），（Ｃ）参照）。ローレンツ力２２は、超音波２３の進行方向に対して垂直方向に発生するから、被検体２０中に発生する超音波２３は横波超音波である。図２（Ｂ），（Ｃ）においては、超音波２３は、被検体２０の板厚方向に進行し、被検体２０の表面２０ａ側に配置された電磁超音波センサ１０から送信された超音波２３は、その表面２０ａ及び裏面２０ｂで反射し、反射された超音波２３は電磁超音波センサ１０で受信される。

本実施形態に係る被検体の肉厚測定装置１（図３参照）においては、被検体２０としての鋼矢板３０の継手部３１の表面３１ａと裏面３１ｂとの間の肉厚を測定するために、このように構成される複数（本実施形態にあってはｎ個）の電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎを、継手部３１の表面３１ａに沿って継手部３１の表面３１ａの全体に亘って配置している。各電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎは、前述したように、鋼矢板の継手部３１に対して静磁場を形成する磁石１０ａと、コイル１０ｂとを有する。そして、各電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎは、コイル１０ｂに高周波電流を流すことにより継手部３１中に渦電流２１を励起させて超音波２３の送受信を行う。

このように、継手部３１の表面３１ａと裏面３１ｂとの間の肉厚を測定するために、圧電素子型超音波センサではなく、電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎを採用した理由は、次の通りである。圧電素子型超音波センサの場合、超音波源としての圧電素子型超音波センサと被検体との間に超音波を被検体側に伝播させるための接触媒質、例えば水を介在させる必要がある。これに対して、電磁超音波センサの場合、振動源あるいは受信源が被検体の表面にあるため、接触媒質が不要になるからである。従って、継手部３１の表面３１ａと裏面３１ｂとの間の肉厚を測定するために、電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎを採用した場合、複数の電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎが配置される継手部３１の表面３１ａに接触媒質（例えば、水）を介在させる必要はない。

ここで、継手部３１の表面３１ａの少なくとも一部及び継手部３１の裏面３１ｂの少なくとも一部は、図３に示すように、曲面で形成されている。
被検体２０（図２参照）の表面２０ａ及び裏面２０ｂが平坦である場合には、１つの電磁超音波センサ１０を用いて被検体２０の表面２０ａと裏面２０ｂとの間の肉厚を測定することができる。この理由について図６を参照して説明する。図６には、１つの電磁超音波センサを用いて被検体の平坦部を測定した際の信号出力を説明するためのグラフが示されている。

１つの電磁超音波センサ１０を用いて平坦である被検体２０の表面２０ａ及び裏面２０ｂ間の肉厚を測定すると、その出力信号は、被検体２０の表面２０ａから反射された表面エコー４１、被検体２０の裏面２０ｂから反射された底面エコー４２及び複数の多重反射エコー４３が明確に出力される。被検体２０の表面２０ａ及び裏面２０ｂ間の肉厚は、電磁超音波センサ１０から超音波が送信されてから底面エコー４２のエコー強度が最大値となるまでの超音波伝播時間ｔに音速ｖを乗算し、その乗算した値を２で除算して求められる。このため、被検体２０の表面２０ａ及び裏面２０ｂが平坦である場合には、底面エコー４２が明確に出力されることから、１つの電磁超音波センサ１０を用いて被検体２０の表面２０ａと裏面２０ｂとの間の肉厚を問題なく測定することができる。

一方、被検体２０の表面２０ａ及び裏面２０ｂの少なくとも一方の面の少なくとも一部が曲面で形成されている場合には、１つの電磁超音波センサ１０を用いて被検体２０の表面２０ａと裏面２０ｂとの間の肉厚を精度よく測定することができない。この理由について図７を参照して説明する。図７には、１つの電磁超音波センサを用いて被検体の曲面形状部を測定した際の信号出力を説明するためのグラフが示されている。

１つの電磁超音波センサ１０を用いて被検体２０の表面２０ａ及び裏面２０ｂの少なくとも一部が曲面形状である被検体２０の表面２０ａ及び裏面２０間の肉厚を測定すると、その出力信号は、被検体２０の表面２０ａから反射された表面エコー４１が出力され、底面エコー４２及び多重反射エコー４３は出力されないことがある。底面エコー４２が出力されない理由は、被検体２０の裏面２０ｂで反射された超音波２３が予測できない方向に進行し、当該電磁超音波センサ１０で受信できないことがあるからである。これは、被検体２０の表面２０ａ及び裏面２０ｂの少なくとも一方の面の少なくとも一部が曲面で形成されて反射面が曲面で形成され、反射面で反射された超音波２３が予測できない方向に進行するからである。従って、被検体２０の表面２０ａ及び裏面２０ｂの少なくとも一方の面の少なくとも一部が曲面で形成されている場合には、底面エコー４２が出力されないことがあることから、超音波伝播時間ｔが算出できないことがあり、１つの電磁超音波センサ１０を用いて被検体２０の表面２０ａと裏面２０ｂとの間の肉厚を精度よく測定することができない。

このため、被検体としての継手部３１の表面３１ａの少なくとも一部及び継手部３１の裏面３１ｂの少なくとも一部が曲面で形成されているものの肉厚を測定する本実施形態に係る被検体の肉厚測定装置１においては、複数（本実施形態にあってはｎ個）の電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎを、被検体としての鋼矢板３０の継手部３１の表面３１ａに沿って継手部３１の表面３１ａの全体に亘って配置している。

そして、図５に示すように、複数（ｎ個）の電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎのうちの特定の送信側の電磁超音波センサ１０_ｋから送信側の電磁超音波センサ１０_ｋが配置された継手部３１の表面３１ａに対して垂直に送信された超音波２３が、継手部３１の裏面３１ｂで反射し、その反射した超音波２３を送信側の電磁超音波センサ１０_ｋを含む複数（ｎ個）の電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎのうちのいずれかの受信側の電磁超音波センサ（図５に示す例では送信側の電磁超音波センサ１０_ｋに隣接する電磁超音波センサ１０_ｋ＋１）で受信するようにしてある。反射面をなす継手部３１の裏面３１ｂの形状がいかなる場合でも、必ずいずれかの受信側の電磁超音波センサで反射した超音波２３を受信することができる。

これにより、被検体としての継手部３１の表面３１ａの少なくとも一部及び継手部３１の裏面３１ｂの少なくとも一部が曲面で形成されていても肉厚ｄ１（図５参照）を精度よく測定することができる。この肉厚の具体的な算出方法については後に詳細に説明する。
ここで、複数の電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎを、被検体としての鋼矢板３０の継手部３１の表面３１ａに沿って配置する際には、各電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎのサイズや配置角度、配置間隔は特に限定されないが、被検体としての継手部３１へ超音波２３を漏れなく送受信できるように、各電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎのサイズや配置角度、配置間隔を決定する必要がある。
また、各電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎは、継手部３１の表面３１ａに対して垂直に接触させる必要がある。

また、肉厚測定装置１は、図３に示すように、複数の電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎの各々を、各電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎが配置される継手部３１の表面３１ａに所定の押付け力で押し付ける押付装置１１を備えている。押付装置１１は、各各電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎを支持すると共に各各電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎを表面３１ａに押し付ける支持部材１１_１～１１_ｎを備えている。押付装置１１により、複数の電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎの各々を、各電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎが配置される継手部３１の表面３１ａに所定の押付け力で押し付けることで、各電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎの配置位置が固定され、より精度高く肉厚ｄ１を測定できることになる。

また、肉厚測定装置１は、図４に示すように、複数の電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎに接続され、送信側の電磁超音波センサ１０_ｋ（図５参照）の送信信号と受信側の電磁超音波センサ１０_ｋ+１（図５参照）の受信信号とに基づいて、継手部３１の表面３１ａと裏面３１ｂとの間の肉厚ｄ１を算出する肉厚算出部１２を備えている。肉厚算出部１２は、演算処理機能を有するコンピュータシステムであり、ハードウェアに予め記憶された各種専用のコンピュータプログラムを実行することにより、肉厚算出機能をソフトウェア上で実現できるようになっている。

肉厚算出部１２による肉厚算出方法について図５を参照して具体的に説明する。
複数の電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎのうちの特定の送信側の電磁超音波センサ１０_ｋから超音波２３が送信され、超音波２３が板厚方向に伝播する。このとき、送信側の電磁超音波センサ１０_ｋは継手部３１の表面３１ａに対して垂直に配置されており、超音波２３は継手部３１の表面３１ａに対して垂直に送信される。
そして、継手部３１の表面３１ａに対して垂直に送信された超音波２３は、継手部３１の裏面３１ｂで反射し、その反射した超音波２３が送信側の電磁超音波センサ１０_ｋを含む複数（ｎ個）の電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎのうちのいずれかの受信側の電磁超音波センサ（図５に示す例では送信側の電磁超音波センサ１０_ｋに隣接する電磁超音波センサ１０_ｋ＋１）で受信される。

ここで、継手部３１の表面３１ａにおける送信側の電磁超音波センサ１０_ｋからの超音波２３の送信位置Ｐ１と、継手部３１の裏面３１ｂにおける超音波２３の反射位置Ｐ２との間が肉厚ｄ１となる。また、継手部３１の裏面３１ｂにおける超音波２３の反射位置Ｐ２と継手部３１の表面３１ａにおける受信側の電磁超音波センサ１０_ｋ+１の受信位置Ｐ３との間の距離をｄ２とする。
また、超音波２３の送信位置Ｐ１と超音波２３の受信位置Ｐ３との間の距離をα１とし、その距離α１の垂直方向成分の距離をα２、距離α１の水平方向成分の距離をα３とする。また、線分α１と線分ｄ１との間のなす角度をθとする。

ここで、肉厚算出部１２は、送信側の電磁超音波センサ１０_ｋの送信信号と受信側の電磁超音波センサ１０_ｋ+１の受信信号を受信すると、それらから送信側の電磁超音波センサ１０_ｋと受信側の電磁超音波センサ１０_ｋ+１を特定する。肉厚算出部１２は、複数（ｎ個）の電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎの全ての配置位置を記憶部で予め記憶しており、送信側の電磁超音波センサ１０_ｋと受信側の電磁超音波センサ１０_ｋ+１を特定することで、送信側の電磁超音波センサ１０_ｋからの超音波２３の送信位置Ｐ１と受信側の電磁超音波センサ１０_ｋ+１の受信位置Ｐ３とを画定することができる。これにより、肉厚算出部１２は、超音波２３の送信位置Ｐ１と超音波２３の受信位置Ｐ３との間の距離α１と、その距離α１の垂直方向成分の距離α２と、距離α１の水平方向成分の距離α３とを画定することができる。

また、肉厚算出部１２は、送信側の電磁超音波センサ１０_ｋの送信信号と受信側の電磁超音波センサ１０_ｋ+１の受信信号を受信すると、送信側の電磁超音波センサ１０_ｋの送信時刻と受信側の電磁超音波センサ１０_ｋ+１の受信時刻とから超音波２３の伝播時間を算出することができる。受信側の電磁超音波センサ１０_ｋ+１の受信信号は、例えば、図６に示したように、その信号強度がエコー強度であり、そのエコー強度が所定の閾値以上か閾値未満かで受信側の電磁超音波センサ１０_ｋ+１の受信を判定する。即ち、受信信号のエコー強度が所定の閾値以上の場合、肉厚算出部１２は受信側の電磁超音波センサ１０_ｋ+１の受信を認識し、その受信時刻を決定する。一方、受信信号のエコー強度が所定の閾値未満の場合、肉厚算出部１２は受信側の電磁超音波センサ１０_ｋ+１の受信がなかったとする。

そして、肉厚算出部１２は、超音波２３の伝播時間を算出すると、その算出された伝播時間と音速とを乗算し、継手部３１の表面３１ａにおける送信側の電磁超音波センサ１０_ｋの送信位置Ｐ１から継手部３１の裏面３１ｂにおける超音波２３の反射位置Ｐ２を経て継手部３１の表面３１ａにおける受信側の電磁超音波センサ１０_ｋ+１の受信位置Ｐ３に至るまでの距離Ｓを算出することができる。
ここで、Ｓ＝ｄ１＋ｄ２ ・・・（１）
なお、音速は、被検体としての継手部３１の鋼成分や温度によって変化するが、その変化する音速のデータが肉厚算出部１２の記憶部に記憶されており、距離Ｓの算出に際し、測定する継手部３１の鋼成分や温度に応じて適切な値が読み出される。

また、肉厚算出部１２は、線分ｄ１と線分α１とが成す角度θを、次の（２）式で算出することができる。
θ＝９０－θ’＝９０－ｃｏｓ^－１（α３／α１） ・・・（２）
また、肉厚算出部１２は、余弦定理より、反射位置Ｐ２から受信位置Ｐ３に至るまでの距離ｄ２を、送信位置Ｐ１と反射位置Ｐ２との間の肉厚ｄ１、送信位置Ｐ１と受信位置Ｐ３との間の距離α１、及び線分ｄ１と線分α１とが成す角度θを用いて次の（３）式で算出することができる。
ｄ２^２＝ｄ１^２＋α１^２－２ｄ１×α１×ｃｏｓθ ・・・（３）

そして、肉厚算出部１２は、前述の（１）式、（２）式、及び（３）式より、送信位置Ｐ１と反射位置Ｐ２との間の肉厚ｄ１を、送信位置Ｐ１から反射位置Ｐ２を経て受信位置Ｐ３までの距離Ｓ、超音波２３の送信位置Ｐ１と超音波２３の受信位置Ｐ３との間の距離α１、距離α１の水平方向成分の距離α３を用いて次の（４）式で算出することができる。
ｄ１＝（Ｓ^２－α１^２）／２｛Ｓ－α１×ｓｉｎ（ｃｏｓ^－１（α３／α１））｝
・・・（４）

このように、肉厚算出部１２は、継手部３１の表面３１ａにおける特定の送信側の電磁超音波センサ１０_ｋからの超音波２３の送信位置Ｐ１と、継手部３１の裏面３１ｂにおける超音波２３の反射位置Ｐ２との間の肉厚ｄ１を（４）式で算出することができる。
肉厚算出部１２は、（４）式による肉厚ｄ１の算出を、１番目の送信側の電磁超音波センサ１０_１から超音波２３が送信された場合からｎ番目の送信側の電磁超音波センサ１０_ｎから超音波２３が送信された場合までｎ回行う。
また、肉厚測定装置１は、図４に示すように、肉厚算出部１２に接続され、肉厚算出部１２の算出結果を出力する出力部１３を備えている。出力部１３は、例えば、プリンターなどで構成され、肉厚算出部１２の算出結果であるｎ個の送信位置Ｐ１及び反射位置Ｐ２と肉厚ｄ１の値を出力する。

次に、肉厚測定装置１を用いた継手部３１の肉厚測定方法について説明する。
先ず、押付装置１１により各電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎが配置される継手部３１の表面３１ａに各電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎを所定の押付け力で押し付ける。これにより、複数の電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎの各々が所定の押付け力で押し付けられた状態で継手部３１の表面３１ａに沿って継手部３１の表面３１ａの全体に亘って配置される。この状態では、各電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎは、継手部３１の表面３１ａに対して垂直に接触される。

次いで、複数の電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎのうちの１番目の送信側の電磁超音波センサ１０_１のコイル１０ｂ（図１参照）に高周波電流を流し、肉厚算出部１２が、継手部３１の表面３１ａにおける１番目の送信側の電磁超音波センサ１０_１からの超音波２３の送信位置Ｐ１と、継手部３１の裏面３１ｂにおける超音波２３の反射位置Ｐ２との間の肉厚ｄ１を（４）式で算出する。
そして、複数の電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎのうちの２番目の送信側の電磁超音波センサ１０_２からｎ番目の送信側の電磁超音波センサ１０_ｎのそれぞれのコイル１０ｂに高周波電流を流して、送信側の電磁超音波センサ１０_２からｎ番目の送信側の電磁超音波センサ１０_ｎのそれぞれから送信される超音波２３の送信位置Ｐ１と、継手部３１の裏面３１ｂにおける超音波２３の反射位置Ｐ２との間の肉厚ｄ１を（４）式で算出する。
そして、出力部１３は、肉厚算出部１２の算出結果であるｎ個の送信位置Ｐ１及び反射位置Ｐ２と肉厚ｄ１の値を出力する。

このように、本実施形態に係る肉厚測定装置１及び肉厚測定方法によれば、表面３１ａの少なくとも一部及び裏面３１ｂの少なくとも一部が曲面で形成される継手部３１の表面３１ａと裏面３１ｂとの間の肉厚ｄ１を測定する。そして、肉厚測定装置１は、被検体としての継手部３１に対して静磁場を形成する磁石１０ａと、コイル１０ｂとを有し、コイル１０ｂに高周波電流を流すことにより継手部３１中に渦電流２１を励起させて超音波２３の送受信を行う複数の電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎを、継手部３１の表面３１ａ裏面に沿って配置している。そして、肉厚測定装置１は、複数の電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎのうちの特定の送信側の電磁超音波センサ１０_ｋから送信側の電磁超音波センサ１０_ｋが配置された継手部３１の表面３１ａに対して垂直に送信された超音波２３が、送信側の電磁超音波センサ１０_ｋが配置された継手部３１の裏面３１ｂで反射し、その反射した超音波２３を送信側の電磁超音波センサ１０_ｋを含む複数の電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎのうちのいずれかの受信側の電磁超音波センサ１０_ｋ+１で受信するようにした。

これにより、表面３１ａの少なくとも一部及び裏面３１ｂの少なくとも一部が曲面で形成される継手部３１の表面３１ａと裏面３１ｂとの間の肉厚ｄ１を精度良く測定することができる。
また、本実施形態に係る肉厚測定装置１によれば、肉厚測定装置１は、複数の電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎの各々を、各電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎが配置される継手部３１の表面３１ａに所定の押付け力で押し付ける押付装置１１を備えている。
これにより、押付装置１１により、複数の電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎの各々を、各電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎが配置される継手部３１の表面３１ａに所定の押付け力で押し付けることで、各電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎの配置位置が固定され、より精度高く肉厚ｄ１を測定できる。

また、本実施形態に係る肉厚測定装置１によれば、肉厚測定装置１は、複数の電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎに接続され、送信側の電磁超音波センサ１０_ｋの送信信号と受信側の電磁超音波センサ１０_ｋ+１の受信信号とに基づいて、継手部３１の表面３１ａと裏面３１ｂとの間の肉厚ｄ１を算出する肉厚算出部１２を備えている。
これにより、送信側の電磁超音波センサ１０_ｋの送信信号と受信側の電磁超音波センサ１０_ｋ+１の受信信号とに基づいて、継手部３１の表面３１ａと裏面３１ｂとの間の肉厚ｄ１を精確かつ確実に算出することができる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、肉厚が測定される被検体２０は、表面２０ａ及び裏面２０ｂの少なくとも一方の面のうち少なくとも一部が曲面で形成される金属製の被検体であればよく、表面３１ａの少なくとも一部及び裏面３１ｂの少なくとも一部が曲面で形成される鋼矢板３０の継手部３１である必要はない。例えば、レールの頭部、腹部、及び足部などの肉厚を測定するようにしてもよい。
また、複数の電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎが配置されるのは、継手部３１の表面３１ａではなくて裏面３１ｂでもよく、複数の電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎは、被検体２０の表面２０ａ又は裏面２０ｂに沿って配置されればよい。
また、各電磁超音波センサ１０_１～１０_ｎは、ローレンツ力型電磁超音波センサである必要は必ずしもなく、磁歪効果型電磁超音波センサであってもよい。

１ 肉厚測定装置
１０ 電磁超音波センサ
１０ａ 磁石
１０ｂ コイル
１０_１～１０_ｎ 電磁超音波センサ
１０_ｋ 特定の送信側の電磁超音波センサ
１０_ｋ+１ 受信側の電磁超音波センサ
１１ 押付装置
１１_１～１１_ｎ 支持部材
１２ 肉厚算出部
１３ 出力部
２０ 被検体
２０ａ 表面
２０ｂ 裏面
２１ 渦電流
２２ ローレンツ力
２３ 超音波
３０ 鋼矢板
３１ 継手部（被検体）
３１ａ 表面
３１ｂ 裏面
ｄ１ 肉厚

Claims (2)

1. 表面及び裏面の少なくとも一方の面のうち少なくとも一部が曲面で形成される金属製の被検体の表面と裏面との間の肉厚を測定する被検体の肉厚測定装置であって、
   前記被検体に対して静磁場を形成する磁石と、コイルとを有し、前記コイルに高周波電流を流すことにより前記被検体中に渦電流を励起させて超音波の送受信を行う３以上の電磁超音波センサを、前記被検体の表面又は裏面に沿って配置し、
   前記３以上の電磁超音波センサのうちの特定の送信側の電磁超音波センサから該送信側の電磁超音波センサが配置された前記被検体の表面又は裏面に対して垂直に送信された超音波が、前記送信側の電磁超音波センサが配置された前記被検体の表面又は裏面の反対側の面で反射し、その反射した超音波を前記３以上の電磁超音波センサのいずれの受信側の電磁超音波センサでも受信可能とし、
   前記３以上の電磁超音波センサの各々を、各電磁超音波センサが配置される前記被検体の表面又は裏面に所定の押付け力で押し付ける押付装置を備えており、
   前記３以上の電磁超音波センサに接続され、前記送信側の電磁超音波センサの送信信号と前記受信側の電磁超音波センサの受信信号とに基づいて、前記被検体の表面と裏面との間の肉厚を算出する肉厚算出部を備えており、
   該肉厚算出部は、被検体の表面と裏面との間の肉厚である送信位置Ｐ１と反射位置Ｐ２との間の肉厚ｄ１を、送信位置Ｐ１から反射位置Ｐ２を経て受信位置Ｐ３までの距離Ｓ、超音波の送信位置Ｐ１と超音波の受信位置Ｐ３との間の距離α１、距離α１の水平成分の距離α３を用いて下記式により算出することを特徴とする被検体の肉厚測定装置。
   ｄ１＝（Ｓ ^２ －α１ ^２ ）／２｛Ｓ－α１×ｓｉｎ（ｃｏｓ ^－１ （α３／α１））｝
   ここで、送信位置Ｐ１は、被検体の表面又は裏面における送信側の電磁超音波センサの超音波の送信位置、反射位置Ｐ２は、送信側の電磁超音波センサが配置された被検体の表面又は裏面の反対側の面における超音波の反射位置、受信位置Ｐ３は、受信側の電磁超音波センサが配置された被検体の表面又は裏面における受信側の電磁超音波センサの超音波の受信位置であり、送信位置Ｐ１から反射位置Ｐ２を経て受信位置Ｐ３までの距離Ｓは、送信側の電磁超音波センサの送信信号と受信側の電磁超音波センサの受信信号から算出される超音波の伝播時間と音速とを乗算して求められる距離である。
2. 請求項１に記載の肉厚測定装置を用いて前記被検体の表面と裏面との間の肉厚を測定することを特徴とする被検体の肉厚測定方法。

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