JP2007121193A - 管内面の渦流探傷におけるｓ／ｎ比測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】管内面の渦流探傷において、Ｓ／Ｎ比を効率良く測定できると共に、信頼性の高いＳ／Ｎ比を測定可能な方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る方法は、渦電流信号をＸ軸成分及びＹ軸成分に分離して、各成分の信号波形データを取得するステップと、前記取得した各信号波形データからそれぞれ所定の低周波成分を除外するステップと、前記低周波成分を除外したＸ軸成分及びＹ軸成分の信号波形データの電圧値Ｘ（ｉ）及びＹ（ｉ）に基づき、下記の式（１）で定義されるノイズ電圧値Ｖ１を演算するステップと、人工きずに対応する渦電流信号の電圧値Ｄを前記ノイズ電圧値Ｖ１で除算してＳ／Ｎ比を算出するステップとを含むことを特徴とする。

【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば原子炉蒸気発生器伝熱管の管製造時に行われる管内面の渦流探傷において、Ｓ／Ｎ比（きず信号とノイズとの比）を効率良く測定できると共に、信頼性の高いＳ／Ｎ比を測定可能な方法に関する。

従来より、ＰＷＲ型原子炉蒸気発生器伝熱管の定期検査は、管内面の渦流探傷によって行なわれている。より具体的に説明すれば、以下の通りである。すなわち、管内面に探傷コイルを挿入して交流電圧を印加すると、交流磁界が発生して管内面に渦電流が誘起される。この渦電流は管の材質、欠陥の種類や寸法等によって異なるため、渦電流の発生状態を測定することにより非破壊検査を行なうことができる。渦電流の測定は、実際には探傷コイルに流れる電流の変化を測定することによって行なわれ、この測定信号（渦電流信号）を解析することによって管内面の状態が評価される。なお、一般的に渦電流信号の解析は、渦電流信号を互いに位相が９０°異なるＸ軸成分及びＹ軸成分に分離し、各成分の電圧値（ピークtoピークの電圧値）の自乗和の平方根で表される渦電流信号の電圧値（ピークtoピークの電圧値）の他、ｔａｎ^−１（Ｙ軸成分の電圧値／Ｘ軸成分の電圧値）で表される渦電流信号の位相に基づいて、欠陥とノイズの識別や欠陥の種類の識別等を行っている。

上記渦流探傷において、管内面の微小な欠陥によって得られる渦電流信号（きず信号）は、探傷コイルや探傷器固有の電気的ノイズや、管内面の真円度や局所的な微小凹凸等によって生じるノイズ（これらを総称してベースノイズという）に埋もれてしまう（電圧値のみならず周波数についても欠陥との識別が困難である）ことにより、本来検出すべきであるにもかかわらず見逃してしまう虞がある。このため、検出すべき欠陥を見逃さないように、上記ベースノイズの電圧値を管の製造段階で低減することが要求されている。より具体的に説明すれば、管の製造者は、製造した管毎に管内面の渦流探傷を行い、所定の人工きずによって得られるきず信号の電圧値とベースノイズの電圧値との比をＳ／Ｎ比として客先に報告している。なお、管に起因したベースノイズの増大要因としては、冷間圧延や冷間抽伸した管の外径、内径、肉厚の不均一、ストレートナーによる寸法変化、管表面の研磨による肉厚変化等が考えられ、製造者は、これら増大要因に留意しながら、客先の要求スペックを満足し得るように管を製造している。

ここで、従来におけるＳ／Ｎ比の測定は、具体的には以下のようにしてなされていた。まず、上記ベースノイズの電圧値の測定は、管の内面を軸方向に沿って渦流探傷することにより得られる渦電流信号（渦電流信号波形）の電圧値を作業者が手作業で確認することにより行われていた。より具体的に説明すれば、探傷器から出力される渦電流信号波形の電圧値を管全長に亘って作業者が目視で読み取り、その最大値をベースノイズの電圧値としていた。或いは、探傷器から出力されるＸ軸成分及びＹ軸成分の信号波形の各電圧値を管全長に亘って作業者が目視で読み取り、各成分の最大の電圧値の自乗和の平方根をベースノイズの電圧値としていた。そして、所定の人工きずによって得られる渦電流信号の電圧値、或いは、Ｘ軸成分及びＹ軸成分の各電圧値の自乗和の平方根をきず信号の電圧値とし、このきず信号の電圧値と上記ベースノイズの電圧値との比をＳ／Ｎ比として算出していた。

しかしながら、上記従来のＳ／Ｎ比測定方法によれば、探傷器から出力される長尺な管全長に亘る渦電流信号（或いは、そのＸ軸成分及びＹ軸成分）の波形を作業者が確認し、この信号波形の最大の振幅を目視で読み取ることによってベースノイズの電圧値を決定する必要があるため、作業効率が悪い（例えば、長さ２０ｍ程度の管１本のＳ／Ｎ比測定に１分程度の時間を要する）という問題があった。また、測定したベースノイズが、管の形状等に起因したノイズであるか、或いは探傷器等に固有の電気的ノイズであるかの判断が難しい場合があり、その場合には確認のため再度渦流探傷を行ってノイズの発生要因の判別を行うため、さらに時間を要することになる他、判断する作業者の熟練度も要求されるという問題があった。

一方、上記ベースノイズを低減するため、例えば、特許文献１には、探傷コイルで検知した検知信号を信号ケーブルに通す前にアンプで増幅するように構成された渦電流センサプローブが提案されている。また、特許文献２には、渦流探傷プローブの前端に合成樹脂製の円筒体からなるプローブヘッドを取り付けてがたつきを防止することで、拡管や縮管等の内径変化によるノイズの発生を防止する細管検査用プローブが提案されている。
特開平８−２１１０２６号公報 実開平５−２８９６２号公報

特許文献１及び２に開示された従来技術によって、ベースノイズの低減自体は可能であったとしても、Ｓ／Ｎ比の測定、特にベースノイズの電圧値の測定は、作業者が渦電流信号波形の電圧値を手作業で確認する必要があることに変わりはない。従って、特許文献１や２に開示された従来技術のみでは、Ｓ／Ｎ比測定の作業効率が極めて悪い上、作業者の技能や、経験、コンディション等によっても測定結果が左右され、信頼性に欠けるという問題は何ら解決されない。

本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、管内面の渦流探傷において、Ｓ／Ｎ比を効率良く測定できると共に、信頼性の高いＳ／Ｎ比を測定可能な方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するべく、本発明は、請求項１に記載の如く、以下に示す各ステップＡ１〜Ｄ１を含むことを特徴とする管内面の渦流探傷におけるＳ／Ｎ比測定方法を提供するものである。

（Ａ１）まず最初に、管の内面を軸方向に沿って渦流探傷することにより得られる渦電流信号を互いに位相が９０°異なるＸ軸成分及びＹ軸成分に分離し、Ｘ軸成分の信号波形データとＹ軸成分の信号波形データとを取得する。換言すれば、本ステップでは、例えば、探傷コイルを具備する探傷プローブを管の内面に挿入して管の軸方向に移動させることにより探傷プローブから出力される渦電流信号波形を、探傷器において、互いに位相が９０°異なるＸ軸成分及びＹ軸成分に分離し、それぞれＡ／Ｄ変換することにより、デジタルデータとしての信号波形データ（Ｘ軸成分の信号波形データ、Ｙ軸成分の信号波形データ）を生成する。

（Ｂ１）次に、前記取得したＸ軸成分の信号波形データ及び前記取得したＹ軸成分の信号波形データからそれぞれ所定の低周波成分を除外する。ここで、前記除外する低周波成分のカットオフ周波数は、きずや損傷といった欠陥に相当する周波数の信号成分が除外されないと共に、管の軸方向に沿った管の内径や肉厚等の緩やかな変動や、探傷プローブの移動に伴う揺れ（管軸と探傷プローブ中心との位置ずれ：リフトオフ）等に起因した緩やかな電圧値の変動を除外し得るように適宜設定すればよい。これにより、周波数に関して欠陥との識別が困難であるベースノイズの電圧値を適切に評価可能である。なお、低周波成分を除外する方法としては、特に限定されるものではなく、公知の各種フィルタリング方法を適用することが可能である。

（Ｃ１）次に、前記低周波成分を除外したＸ軸成分の信号波形データの電圧値Ｘ（ｉ）と、前記低周波成分を除外したＹ軸成分の信号波形データの電圧値Ｙ（ｉ）とに基づき、下記の式（１）で定義されるノイズ電圧値Ｖ１を演算する。

なお、上記式（１）で定義されるノイズ電圧値Ｖ１の意味するところは、概ね以下の通りである。すなわち、まず各サンプリング点（ｉ＝１〜ｎ）における各信号波形データの電圧値Ｘ（ｉ）と電圧値Ｙ（ｉ）との自乗和の平方根（＝（Ｘ（ｉ）^２＋Ｙ（ｉ）^２）^１／２）を算出する。そして、この算出値を全てのサンプリング点について加算した後、サンプリング数ｎで除算する。以上の演算によって得られる演算値は、渦電流信号波形を全波整流した場合における、その全波整流波の平均値に相当する。ここで、信号波形が正弦波である場合、その全波整流波の平均値から信号波形の振幅（片側振幅）を算出するには、平均値にπ／２を乗算すればよいことが知られている。そこで、本ステップにおいては、渦電流信号波形が正弦波であると仮定し、上記演算値（全波整流波の平均値に相当）にπ／２を乗算する。斯かる演算によって得られる演算値は、渦電流信号波形を正弦波と仮定した場合の片側振幅に相当する。そして、最後に上記演算値を２倍することにより、ノイズ電圧値Ｖ１を算出する。以上に説明した演算によって算出される（すなわち、式（１）で定義される）ノイズ電圧値Ｖ１は、渦電流信号波形を正弦波と仮定した場合における、ピークtoピークの電圧値に相当することになる。

（Ｄ１）最後に、所定の人工きずを設けた管の内面を渦流探傷することにより得られる該人工きずに対応する渦電流信号の電圧値（ピークtoピークの電圧値）Ｄと、前記ノイズ電圧値Ｖ１とに基づき、下記の式（２）で定義されるＳ／Ｎ比を演算する。なお、Ｓ／Ｎ比の演算の際には、例えば、所定の材質・寸法を有する一本の管について人工きずを設け、当該管についての電圧値Ｄが所定の電圧値として出力されるように感度を調整し、その感度を使用して、ノイズ電圧値Ｖ１の測定のみを各管毎に行えばよい。

以上に説明したように、本発明に係るＳ／Ｎ比測定方法は、管の内面を軸方向に沿って渦流探傷することにより得られる渦電流信号のＸ軸成分及びＹ軸成分の信号波形データを取得し、所定の低周波成分を除外した後、上述した式（１）及び（２）に従ってＳ／Ｎ比を演算する構成である。従って、低周波成分を除外するプログラムや、式（１）及び（２）の演算を実行するプログラムをインストールしたコンピュータを用いる等により、少なくとも信号波形データを取得した後の一連の動作を自動化することができ、Ｓ／Ｎ比を高効率に測定可能である。また、式（１）及び（２）に従って一律にＳ／Ｎ比を演算するため、従来のように作業者の技能や、経験、コンディション等に左右されることなく、信頼性の高い測定結果を得ることが可能である。

なお、請求項１に係る発明は、式（１）に示すように、各サンプリング点における電圧値Ｘ（ｉ）と電圧値Ｙ（ｉ）との自乗和の平方根を算出し、これを全てのサンプリング点（ｉ＝１〜ｎ）について加算した後、サンプリング数ｎで除算する構成である。換言すれば、全てのサンプリング点における渦電流信号の電圧値を平均化し、これを用いてノイズ電圧値Ｖ１を演算する構成であるため、管の軸方向に沿ったノイズの分布状態に大きなムラがあるようなケースでは、演算されるノイズ電圧値Ｖ１が現実のノイズレベルよりも過小評価されてしまう虞がある。

斯かる過小評価の虞を低減するには、Ｘ軸成分の信号波形データ及びＹ軸成分の信号波形データを管の軸方向に複数の区間に分割し、該分割した各区間毎に渦電流信号の電圧値を平均化して各区間毎にノイズ電圧値を演算すると共に、この演算した各ノイズ電圧値の全区間における最大値をＳ／Ｎ比の測定に用いるノイズ電圧値とすればよい。

すなわち、前記課題を解決するべく、本発明は、請求項２に記載の如く、以下に示す各ステップＡ２〜Ｅ２を含むことを特徴とする管内面の渦流探傷におけるＳ／Ｎ比測定方法としても提供される。
（Ａ２）まず最初に、管の内面を軸方向に沿って渦流探傷することにより得られる渦電流信号を互いに位相が９０°異なるＸ軸成分及びＹ軸成分に分離し、Ｘ軸成分の信号波形データとＹ軸成分の信号波形データとを取得する。
（Ｂ２）次に、前記取得したＸ軸成分の信号波形データ及び前記取得したＹ軸成分の信号波形データからそれぞれ所定の低周波成分を除外する。
（Ｃ２）次に、前記低周波成分を除外したＸ軸成分の信号波形データ及び前記低周波成分を除外したＹ軸成分の信号波形データを、それぞれ管の軸方向に複数の区間ｊ（ｊ＝１〜Ｎ、Ｎは２以上の整数）毎の信号波形データに分割する。
（Ｄ２）次に、前記分割した各区間ｊ毎に、前記低周波成分を除外したＸ軸成分の信号波形データの電圧値Ｘ（ｉ，ｊ）と、前記低周波成分を除外したＹ軸成分の信号波形データの電圧値Ｙ（ｉ，ｊ）とに基づき、下記の式（３）で定義されるノイズ電圧値Ｖ２（ｊ）を演算する。

（Ｅ２）最後に、所定の人工きずを設けた管の内面を渦流探傷することにより得られる該人工きずに対応する渦電流信号の電圧値（ピークtoピークの電圧値）Ｄと、前記各区間ｊ毎に演算したノイズ電圧値Ｖ２（ｊ）の全区間における最大値Ｖ２とに基づき、下記の式（４）で定義されるＳ／Ｎ比を演算する。

上記のように、請求項２に係る発明は、ステップＡ２において取得したＸ軸成分の信号波形データ及びＹ軸成分の信号波形データから、ステップＢ２において所定の低周波成分を除外した後、ステップＣ２において管の軸方向に複数の区間毎の信号波形データに分割する構成とされている。しかしながら、本発明は、これに限るものではなく、ステップＢ２とステップＣ２との順序を入れ替え、取得したＸ軸成分の信号波形データ及びＹ軸成分の信号波形データを管の軸方向に複数の区間毎の信号波形データに分割した後、各区間毎に所定の低周波成分を除外する構成を採用することも可能である。

すなわち、前記課題を解決するべく、本発明は、請求項３に記載の如く、以下に示す各ステップＡ３〜Ｅ３を含むことを特徴とする管内面の渦流探傷におけるＳ／Ｎ比測定方法としても提供される。
（Ａ３）まず最初に、管の内面を軸方向に沿って渦流探傷することにより得られる渦電流信号を互いに位相が９０°異なるＸ軸成分とＹ軸成分に分離し、Ｘ軸成分の信号波形データとＹ軸成分の信号波形データとを取得する。
（Ｂ３）次に、前記取得したＸ軸成分の信号波形データ及び前記取得したＹ軸成分の信号波形データを、それぞれ管の軸方向に複数の区間ｊ（ｊ＝１〜Ｎ、Ｎは２以上の整数）毎の信号波形データに分割する。
（Ｃ３）次に、前記分割した各区間ｊ毎に、前記Ｘ軸成分の信号波形データ及び前記Ｙ軸成分の信号波形データからそれぞれ所定の低周波成分を除外する。
（Ｄ３）次に、前記分割した各区間ｊ毎に、前記低周波成分を除外したＸ軸成分の信号波形データの電圧値Ｘ（ｉ，ｊ）と、前記低周波成分を除外したＹ軸成分の信号波形データの電圧値Ｙ（ｉ，ｊ）とに基づき、下記の式（３）で定義されるノイズ電圧値Ｖ２（ｊ）を演算する。

（Ｅ３）最後に、所定の人工きずを設けた管の内面を渦流探傷することにより得られる該人工きずに対応する渦電流信号の電圧値（ピークtoピークの電圧値）Ｄと、前記各区間ｊ毎に演算したノイズ電圧値Ｖ２（ｊ）の全区間における最大値Ｖ２とに基づき、下記の式（４）で定義されるＳ／Ｎ比を演算する。

なお、上記の請求項１〜３に係る発明において所定の低周波成分を除外する方法としては、請求項１に係る発明について前述したように特に限定されるものではないが、フィルタリングの精度が良く且つ高速処理が可能であるという点で、好ましくはフーリエ変換を用いたフィルタリング方法が用いられる。

すなわち、請求項４に記載の如く、請求項１〜３に係る発明における所定の低周波成分を除外するステップは、以下に示す各ステップａ〜ｃを含むように構成することが好ましい。
（ａ）前記Ｘ軸成分の信号波形データ及び前記Ｙ軸成分の信号波形データに、それぞれフーリエ変換を適用して周波数スペクトルを抽出する。
（ｂ）次に、前記抽出された周波数スペクトルから前記低周波成分を除外する。
（ｃ）最後に、前記低周波成分を除外した周波数スペクトルに逆フーリエ変換を適用して、前記低周波成分を除外したＸ軸成分の信号波形データ及び前記低周波成分を除外したＹ軸成分の信号波形データを生成する。

本発明に係る管内面の渦流探傷におけるＳ／Ｎ比測定方法によれば、Ｓ／Ｎ比を効率良く測定できると共に、信頼性の高いＳ／Ｎ比を測定可能である。

以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態に係る管内面の渦流探傷におけるＳ／Ｎ比測定方法について説明する。

図１は、本実施形態に係るＳ／Ｎ比測定方法を実施するための渦流探傷装置の概略構成を模式的に示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る渦流探傷装置１０は、探傷プローブ１、探傷器２及び演算装置３を備えている。

探傷プローブ１は、所定の部位に探傷コイル（図示せず）が取り付けられており、探傷プローブ１の中心と管Ｐの軸とが略一致する状態で管Ｐの内面に挿入され、公知の推進機構（図示せず）によって管Ｐの軸方向に沿って略一定の速度で移動するように構成されている。この際、探傷プローブ１の探傷コイルに交流電圧が印加されることにより、交流磁界が発生し、これにより管Ｐの内面に渦電流が誘起される。そして、管Ｐの材質、管Ｐに存在する欠陥の種類や寸法等に応じた前記探傷コイルに流れる電流の変化が、渦電流信号として探傷器２に出力される。

探傷器２は、前述のように探傷プローブ１の探傷コイルに交流電圧を印加すると共に、探傷プローブ１から出力される渦電流信号波形を互いに位相が９０°異なるＸ軸成分及びＹ軸成分の信号波形に分離する。そして、各信号波形をそれぞれＡ／Ｄ変換し、デジタルデータとしての信号波形データ（Ｘ軸成分の信号波形データ、Ｙ軸成分の信号波形データ）を生成する。生成された各信号波形データは、演算装置３に出力される。なお、Ｘ軸成分及びＹ軸成分の分離は、一般的な探傷器と同様に、探傷器２が具備する移相器や位相検波器（図示せず）を用いた公知の手段によってなされるため、本明細書においてはその具体的な説明を省略する。また、探傷器２は、一般的な探傷器と同様に、Ｘ軸成分及びＹ軸成分に分離する前の渦電流信号波形も出力可能に構成されている。

演算装置３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭの他、探傷器２との間における各種データの入出力インタフェースや、探傷器２から入力された信号波形データを記憶するための外部記憶装置（光ディスク等）等を備えたワークステーションやパーソナルコンピュータ等の汎用のコンピュータから構成されている。そして、探傷器２から入力された（外部記憶装置に記憶された）信号波形データに対して、後述する演算処理を施すためのプログラムがインストールされている。演算装置３は、一本或いは複数本の管ＰについてＸ軸成分の信号波形データ及びＹ軸成分の信号波形データの取得（外部記憶装置への記憶）が終了した時点で、外部記憶装置から上記記憶した各信号波形データを読み出し、前記プログラムに従った演算処理を施す。以下、本実施形態に係るＳ／Ｎ比測定方法の特徴部分である、演算装置３における演算処理の内容について具体的に説明する。

演算装置３は、まず最初に、上記のようにして取得したＸ軸成分の信号波形データ及びＹ軸成分の信号波形データからそれぞれ所定の低周波成分を除外する。除外する低周波成分のカットオフ周波数は、きずや損傷といった欠陥に相当する周波数の信号成分が除外されないと共に、管Ｐの軸方向に沿った管Ｐの内径や肉厚等の緩やかな変動や、探傷プローブ１の移動に伴う揺れ等に起因した緩やかな電圧値の変動を除外し得るように、予め探傷試験結果等に基づいて適宜設定し、記憶しておけばよい。例えば、探傷プローブ１の移動速度を３０５ｍｍ／ｓｅｃ（＝１２．０インチ／ｓｅｃ）とすると、カットオフ周波数は１００〜３００Ｈｚ程度にするのが好ましい。

低周波成分を除外する方法としては、特に限定されるものではないが、フィルタリングの精度が良く且つ高速処理が可能であるという点で、本実施形態では、フーリエ変換を用いたフィルタリング方法を適用している。具体的に説明すれば、演算装置３は、以下に示す各ステップａ〜ｃを順次実行するように構成されている。
（ａ）Ｘ軸成分の信号波形データ及びＹ軸成分の信号波形データに、それぞれフーリエ変換（高速フーリエ変換アルゴリズム（ＦＦＴ））を適用して周波数スペクトルを抽出する。
（ｂ）次に、前記抽出された周波数スペクトルから、前記設定したカットオフ周波数以下の低周波成分を除外する。
（ｃ）最後に、前記低周波成分を除外した周波数スペクトルに逆フーリエ変換（高速逆フーリエ変換アルゴリズム（ＩＦＦＴ））を適用して、前記低周波成分を除外したＸ軸成分の信号波形データ及び前記低周波成分を除外したＹ軸成分の信号波形データを生成する。図２は、以上のようにして生成されたＸ軸成分の信号波形データを模式的に示す図である。なお、図示は省略するが、上記のようにして生成されたＹ軸成分の信号波形データも、図２に示す波形と同様の形態となる。

次に、演算装置３は、前記低周波成分を除外したＸ軸成分の信号波形データの電圧値Ｘ（ｉ）と、前記低周波成分を除外したＹ軸成分の信号波形データの電圧値Ｙ（ｉ）とに基づき、下記の式（１）で定義されるノイズ電圧値Ｖ１を演算する。

すなわち、図２に示す各サンプリング点ｉ（ｉ＝１〜ｎ）におけるＸ軸成分の信号波形データの電圧値Ｘ（ｉ）とＹ軸成分の信号波形データの電圧値Ｙ（ｉ）との自乗和の平方根を算出し、この算出値を全てのサンプリング点について加算した後、これにπ／ｎを乗算した値をノイズ電圧値Ｖ１として算出する。斯かるノイズ電圧値Ｖ１は、既述したように、渦電流信号波形を正弦波と仮定した場合における、ピークtoピークの電圧値に相当する値である。

最後に、演算装置３は、所定の人工きずを設けた管の内面を渦流探傷することにより得られる該人工きずに対応する渦電流信号の電圧値（ピークtoピークの電圧値）Ｄと、前記ノイズ電圧値Ｖ１とに基づき、下記の式（２）で定義されるＳ／Ｎ比を演算する。なお、本実施形態においては、演算装置３に、人工きずを設けた所定の管Ｐについて探傷試験を行って取得した該人工きずに対応する電圧値Ｄが予め記憶されており、他の管ＰについてのＳ／Ｎ比測定（式（２）で定義されるＳ／Ｎ比の演算）の際には、人工きずに対応する渦電流信号がある特定の電圧値となるように設定された感度でノイズ電圧値Ｖ１の測定のみを各管Ｐ毎に行い、電圧値Ｄとしては予め記憶した電圧値Ｄを用いる構成とされている。

以上に説明したように、本実施形態に係る渦流探傷装置１０によって実施されるＳ／Ｎ比測定方法によれば、一連の測定動作が自動化されるため、Ｓ／Ｎ比を高効率に測定可能である。また、式（１）及び（２）に従って一律にＳ／Ｎ比を演算するため、従来のように作業者の技能や、経験、コンディション等に左右されることなく、信頼性の高い測定結果を得ることが可能である。

なお、本実施形態では、式（１）に示すように、演算装置３が、各サンプリング点における電圧値Ｘ（ｉ）と電圧値Ｙ（ｉ）との自乗和の平方根を算出し、これを全てのサンプリング点について加算した後、これにπ／ｎを乗算した値をノイズ電圧値Ｖ１として算出する構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、演算装置３が、Ｘ軸成分の信号波形データ及びＹ軸成分の信号波形データを管Ｐの軸方向に複数の区間に分割し、該分割した各区間毎に本実施形態と同様の演算を行った後、演算した各区間毎のノイズ電圧値の全区間における最大値をＳ／Ｎ比測定に用いるノイズ電圧値とする構成を採用してもよい。

より具体的に説明すれば、演算装置３は、図３に示すように、前述した実施形態と同様にして低周波成分を除外したＸ軸成分の信号波形データ及びＹ軸成分の信号波形データを、それぞれ管Ｐの軸方向に複数の区間ｊ（ｊ＝１〜Ｎ、Ｎは２以上の整数）毎の信号波形データに分割する。次に、演算装置３は、分割した各区間ｊ毎に、Ｘ軸成分の信号波形データの電圧値Ｘ（ｉ，ｊ）と、Ｙ軸成分の信号波形データの電圧値Ｙ（ｉ，ｊ）とに基づき、下記の式（３）で定義されるノイズ電圧値Ｖ２（ｊ）を演算する。

最後に、演算装置３は、所定の人工きずを設けた管の内面を渦流探傷することにより得られる該人工きずに対応する渦電流信号の電圧値（ピークtoピークの電圧値）Ｄと、各区間ｊ毎に演算したノイズ電圧値Ｖ２（ｊ）の全区間における最大値Ｖ２とに基づき、下記の式（４）で定義されるＳ／Ｎ比を演算する。

斯かる構成を採用することにより、管Ｐの軸方向に沿ったノイズの分布状態に大きなムラがあるようなケースであっても、Ｓ／Ｎ比測定に用いるノイズ電圧値が現実のノイズレベルよりも過小評価されてしまう虞を低減することが可能である。

なお、演算装置３が実施する上記の演算処理は、取得したＸ軸成分の信号波形データ及びＹ軸成分の信号波形データから、所定の低周波成分を除外した後、管Ｐの軸方向に複数の区間毎の信号波形データに分割する構成である。しかしながら、取得したＸ軸成分の信号波形データ及びＹ軸成分の信号波形データを先に管Ｐの軸方向に複数の区間毎の信号波形データに分割した後、各区間毎に所定の低周波成分を除外する構成を採用しても、同様の作用効果を奏することが可能である。

以下、実施例及び比較例を示すことにより、本発明の特徴をより一層明らかにする。

＜実施例１＞
図１に示す構成と同様の渦流探傷装置を用いて、以下の表１に示す探傷条件で、前述した式（２）で定義されるＳ／Ｎ比を自動測定した。

なお、人工きずに対応する渦電流信号の電圧値Ｄを測定する際には、人工きずとして周方向４箇所に９０°ピッチで０．６６ｍｍ径の貫通孔を設けた管を用いた。また、ノイズ電圧値Ｖ１を測定する際には、人工きずが設けられていない上記と同じ材質・寸法の管を用い、管全長に亘って渦流探傷を行った。さらに、低周波成分を除外する方法としては、フーリエ変換を用いたフィルタリング方法を適用した。

図４は、低周波成分を除外する前のＸ軸成分の信号波形データを示す。図４に示すように、信号波形データには管の軸方向に沿った緩やかな変動が見られ、これは探傷プローブの移動に伴う揺れが原因であると考えられる。また、図５は、図４に示す信号波形データにフーリエ変換（ＦＦＴ）を適用することにより抽出した周波数スペクトルを示す。そして、図５に示す周波数スペクトルやＹ軸成分の信号波形データについての周波数スペクトル等に基づき、低周波成分を除去するカットオフ周波数を１５１Ｈｚとした。図６は、前記カットオフ周波数で低周波成分を除外した周数スペクトルに逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を適用することにより生成されたＸ軸成分の信号波形データを示す。図６に示すように、カットオフ周波数１５１Ｈｚで低周波成分を除去することにより、管の軸方向に沿った緩やかな変動が除去され、これにより適切なノイズ電圧値Ｖ１を測定することが可能である。

＜実施例２＞
図１に示す構成と同様の渦流探傷装置を用いて、上記表１に示す探傷条件で、前述した式（４）で定義されるＳ／Ｎ比を自動測定した。なお、管に設けた人工きず及びカットオフ周波数は実施例１と同じものとした。また、ノイズ電圧値Ｖ２を測定する際、信号波形データを分割する各区間のサンプリング点数は長さに換算して約３０５ｍｍとし、実施例１と同様に管全長に亘って渦流探傷を行った。

＜比較例＞
図１に示す構成と同様の渦流探傷装置を用いて、上記表１に示す探傷条件で、実施例１と同様の人工きずを設けた管及び設けなかった管のそれぞれについて、管全長に亘る渦電流信号の電圧値を取得した。そして、人工きずを設けなかった管について、探傷器から出力された渦電流信号波形の電圧値を作業者が目視で読み取り（読み取る際には目視による低周波成分の除去も行った）、その最大値をノイズ電圧値とした。Ｓ／Ｎ比は、人工きずによって得られた渦電流信号の電圧値を上記ノイズ電圧値で除算することにより算出した。

＜評価結果＞
表２に、実施例１、２及び比較例についてそれぞれ測定したノイズ電圧値、人工きずに対応する電圧値、Ｓ／Ｎ比及びＳ／Ｎ比測定に要した時間を示す。

表２に示すように、実施例１及び２に係る方法で自動測定したＳ／Ｎ比と、従来の測定方法である比較例に係る方法で測定したＳ／Ｎ比とは、略同等の値である一方、Ｓ／Ｎ比の測定に要する時間は、実施例１及び２に係る方法の方が圧倒的に短かった。この結果は、本発明に係る方法によれば、少なくとも従来と同程度の精度でＳ／Ｎ比を極めて効率良く測定できることを示すものである。なお、上記比較例では、電圧値を読み取る作業者を替えた場合や、同じ作業者が繰り返し測定を行った場合の評価は行っていないが、目視による読み取りであるため、たとえ同一の渦電流波形に基づいてＳ／Ｎ比を測定したとしても、作業者の技能や、経験、コンディション等によって測定結果が変動することが予測される。これに対し、実施例１及び２に係る方法は、演算装置にインストールされたプログラムに従って演算処理を行いＳ／Ｎ比を自動測定する構成であるため、同一の信号波形データに基づいてＳ／Ｎ比を測定する場合には、常に同じ測定結果が得られることになり、従来に比べれば信頼性の高いＳ／Ｎ比を測定可能であると言える。

図１は、本発明の一実施形態に係るＳ／Ｎ比測定方法を実施するための渦流探傷装置の概略構成を模式的に示す図である。 図２は、図１に示す渦流探傷装置によって生成される、低周波成分を除外したＸ軸成分の信号波形データを模式的に示す図（図１に示す渦流探傷装置によって演算されるノイズ電圧値Ｖ１の演算方法を説明するための説明図）である。 図３は、図１に示す渦流探傷装置によって生成される、低周波成分を除外したＸ軸成分の信号波形データを模式的に示す図（図１に示す渦流探傷装置によって演算されるノイズ電圧値Ｖ２の演算方法を説明するための説明図）である。 図４は、本発明の実施例１に係る低周波成分を除外する前のＸ軸成分の信号波形データを示す。 図５は、図４に示す信号波形データにフーリエ変換（ＦＦＴ）を適用して、周波数成分に分解することにより得られた周波数スペクトルを示す。 図６は、図５に示す周波数スペクトルに逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を適用することにより生成されたＸ軸成分の信号波形データを示す。

符号の説明

１・・・探傷プローブ
２・・・探傷器
３・・・演算装置
１０・・・渦流探傷装置
Ｐ・・・管

Claims (4)

1. 管の内面を軸方向に沿って渦流探傷することにより得られる渦電流信号を互いに位相が９０°異なるＸ軸成分及びＹ軸成分に分離し、Ｘ軸成分の信号波形データとＹ軸成分の信号波形データとを取得するステップと、
   前記取得したＸ軸成分の信号波形データ及び前記取得したＹ軸成分の信号波形データからそれぞれ所定の低周波成分を除外するステップと、
   前記低周波成分を除外したＸ軸成分の信号波形データの電圧値Ｘ（ｉ）と、前記低周波成分を除外したＹ軸成分の信号波形データの電圧値Ｙ（ｉ）とに基づき、下記の式（１）で定義されるノイズ電圧値Ｖ１を演算するステップと、
   所定の人工きずを設けた管の内面を渦流探傷することにより得られる該人工きずに対応する渦電流信号の電圧値Ｄと、前記ノイズ電圧値Ｖ１とに基づき、下記の式（２）で定義されるＳ／Ｎ比を演算するステップとを含むことを特徴とする管内面の渦流探傷におけるＳ／Ｎ比測定方法。
   

   
2. 管の内面を軸方向に沿って渦流探傷することにより得られる渦電流信号を互いに位相が９０°異なるＸ軸成分及びＹ軸成分に分離し、Ｘ軸成分の信号波形データとＹ軸成分の信号波形データとを取得するステップと、
   前記取得したＸ軸成分の信号波形データ及び前記取得したＹ軸成分の信号波形データからそれぞれ所定の低周波成分を除外するステップと、
   前記低周波成分を除外したＸ軸成分の信号波形データ及び前記低周波成分を除外したＹ軸成分の信号波形データを、それぞれ管の軸方向に複数の区間ｊ（ｊ＝１〜Ｎ、Ｎは２以上の整数）毎の信号波形データに分割するステップと、
   前記分割した各区間ｊ毎に、前記低周波成分を除外したＸ軸成分の信号波形データの電圧値Ｘ（ｉ，ｊ）と、前記低周波成分を除外したＹ軸成分の信号波形データの電圧値Ｙ（ｉ，ｊ）とに基づき、下記の式（３）で定義されるノイズ電圧値Ｖ２（ｊ）を演算するステップと、
   所定の人工きずを設けた管の内面を渦流探傷することにより得られる該人工きずに対応する渦電流信号の電圧値Ｄと、前記各区間ｊ毎に演算したノイズ電圧値Ｖ２（ｊ）の全区間における最大値Ｖ２とに基づき、下記の式（４）で定義されるＳ／Ｎ比を演算するステップとを含むことを特徴とする管内面の渦流探傷におけるＳ／Ｎ比測定方法。
   

   
3. 管の内面を軸方向に沿って渦流探傷することにより得られる渦電流信号を互いに位相が９０°異なるＸ軸成分及びＹ軸成分に分離し、Ｘ軸成分の信号波形データとＹ軸成分の信号波形データとを取得するステップと、
   前記取得したＸ軸成分の信号波形データ及び前記取得したＹ軸成分の信号波形データを、それぞれ管の軸方向に複数の区間ｊ（ｊ＝１〜Ｎ、Ｎは２以上の整数）毎の信号波形データに分割するステップと、
   前記分割した各区間ｊ毎に、前記Ｘ軸成分の信号波形データ及び前記Ｙ軸成分の信号波形データからそれぞれ所定の低周波成分を除外するステップと、
   前記分割した各区間ｊ毎に、前記低周波成分を除外したＸ軸成分の信号波形データの電圧値Ｘ（ｉ，ｊ）と、前記低周波成分を除外したＹ軸成分の信号波形データの電圧値Ｙ（ｉ，ｊ）とに基づき、下記の式（３）で定義されるノイズ電圧値Ｖ２（ｊ）を演算するステップと、
   所定の人工きずを設けた管の内面を渦流探傷することにより得られる該人工きずに対応する渦電流信号の電圧値Ｄと、前記各区間ｊ毎に演算したノイズ電圧値Ｖ２（ｊ）の全区間における最大値Ｖ２とに基づき、下記の式（４）で定義されるＳ／Ｎ比を演算するステップとを含むことを特徴とする管内面の渦流探傷におけるＳ／Ｎ比測定方法。
   

   
4. 前記所定の低周波成分を除外するステップは、
   前記Ｘ軸成分の信号波形データ及び前記Ｙ軸成分の信号波形データに、それぞれフーリエ変換を適用して周波数スペクトルを抽出するステップと、
   前記抽出された周波数スペクトルから前記低周波成分を除外するステップと、
   前記低周波成分を除外した周波数スペクトルに逆フーリエ変換を適用して、前記低周波成分を除外したＸ軸成分の信号波形データ及び前記低周波成分を除外したＹ軸成分の信号波形データを生成するステップとを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の管内面の渦流探傷におけるＳ／Ｎ比測定方法。

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