JP2010223719A - 管の欠陥検出方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る欠陥検出装置100は、連続する複数の各サンプリング点での差動出力の絶対値を移動平均する移動平均値演算手段271と、移動平均値演算手段によって得られた移動平均値に基づき、前記複数のサンプリング点に後続するサンプリング点での差動出力に対する欠陥検出しきい値を決定する欠陥検出しきい値決定手段272と、前記後続するサンプリング点での差動出力が欠陥検出しきい値決定手段で決定した欠陥検出しきい値を超えていれば、管Pに欠陥が生じていると判定する欠陥判定手段273とを備える。
【選択図】図1
Description
(1)第1ステップ
連続する複数の各サンプリング点での差動出力の絶対値を移動平均する。
(2)第2ステップ
第1ステップによって得られた移動平均値に基づき、前記複数のサンプリング点に後続するサンプリング点での差動出力に対する欠陥検出しきい値を決定する。
(3)第3ステップ
前記後続するサンプリング点での差動出力が第2ステップで決定した欠陥検出しきい値を超えていれば、管に欠陥が生じていると判定する。
第1ステップによって得られる移動平均値は、差動出力におけるノイズ信号(欠陥以外の部位から得られる差動出力)の信号強度の管軸方向の変動に追従する値となる。
なお、欠陥検出しきい値は、例えば、移動平均値の4〜5倍程度の値に設定される。そして、第2ステップによって得られる欠陥検出しきい値は、第1ステップで得られた移動平均値に基づいて決定されるため、この移動平均値と同様に、差動出力におけるノイズ信号の信号強度の管軸方向の変動に追従する値となる。
例えば、第n+1番目のサンプリング点での差動出力に対する欠陥検出しきい値は、第n+1番目のサンプリング点よりも前の第1番目〜第n番目の各サンプリング点での差動出力の絶対値の平均値に基づいて算出される。同様に、第n+2番目のサンプリング点での差動出力に対する欠陥検出しきい値は、第n+2番目のサンプリング点よりも前の第2番目〜第n+1番目の各サンプリング点での差動出力の絶対値の平均値に基づいて算出される。このように、あるサンプリング点iでの差動出力が欠陥信号(欠陥部位から得られる差動出力)であるか否かの判定(サンプリング点iでの差動出力が欠陥検出しきい値を超えているか否かの判定)には、サンプリング点iよりも前のサンプリング点に基づいて算出された欠陥検出しきい値を用いるため、欠陥信号発生と略同時に(サンプリング点iで差動出力をサンプリングしたと略同時に)欠陥を検出することができる。
3000≦nとすることにより、n個の各サンプリング点に含まれ得る欠陥信号や突発的に生じる高強度のノイズ信号等の影響が緩和され、移動平均値をノイズ信号の管軸方向の変動に精度良く追従させることが可能である。
また、n≦40000とすることにより、管端部の不感帯を低減することが可能である。
図1に示すように本実施形態に係る欠陥検出装置100は、検出センサ1と、信号処理部2とを備えている。
次に、移動平均値演算手段271は、下記の式(2)に示すように、第2番目(i=2)〜第n+1番目(i=n+1)の各サンプリング点での差動出力Siの絶対値の平均値An+1を算出する。
以降、移動平均値演算手段271は、差動出力Siの絶対値の平均値を算出するサンプリング点iの位置をずらして、同様の演算を繰り返す。
以上のようにして移動平均値演算手段271によって得られる移動平均値は、差動出力におけるノイズ信号(欠陥以外の部位から得られる差動出力)の信号強度の鋼管P軸方向の変動に追従する値となる。
次に、欠陥検出しきい値決定手段272は、第2番目〜第n+1番目の各サンプリング点での差動出力の絶対値の平均値An+1に基づき、第n+2番目(i=n+2)のサンプリング点での差動出力に対する欠陥検出しきい値Th(n+2)を決定する。より具体的には、欠陥検出しきい値Th(n+2)は、欠陥検出しきい値Th(n+1)と同様に、平均値An+1のm倍(好ましくは、mは4〜5程度)とされる。
以降、欠陥検出しきい値決定手段272は、欠陥検出しきい値を決定するサンプリング点iの位置をずらして、同様の演算を繰り返す。
以上のようにして欠陥検出しきい値決定手段272によって得られる欠陥検出しきい値は、移動平均値演算手段271で得られた移動平均値に基づいて(移動平均値をm倍して)決定されるため、この移動平均値と同様に、差動出力におけるノイズ信号の信号強度の鋼管P軸方向の変動に追従する値となる。
図3は、本実施形態に係る判定部27によって算出される移動平均値(探傷周波数:200kHz、鋼管Pの搬送速度:15m/min、サンプリング周期:0.2msec、n=40000としたときの移動平均値)及び欠陥検出しきい値の軌跡と、差動出力(X信号データ)との関係の一例を示す図である。図3(a)に示すように、移動平均値の軌跡を所定倍した各曲線のうち、移動平均値の軌跡を3倍した曲線が、差動出力におけるノイズ信号の包絡線(ノイズ包絡線)にほぼ相当することが分かった。このため、図3(b)に示すように、このノイズ包絡線の1.5倍に相当する曲線が軌跡となるように欠陥検出しきい値を決定すれば、打ち込み(dent)疵のような微小欠陥の未検出を防止すると共に、過検出を抑制することが期待できる。
以上の観点より、欠陥検出しきい値決定手段272は、移動平均値演算手段271で得られた移動平均値を4.5倍(m=4.5)したものを欠陥検出しきい値として決定している。
次に、欠陥判定手段273は、第n+2番目(i=n+2)のサンプリング点での差動出力が、第n+2番目のサンプリング点での差動出力に対する欠陥検出しきい値Th(n+2)を超えていれば、鋼管Pに欠陥が生じていると判定する。
以降、欠陥判定手段273は、鋼管Pに欠陥が生じていると判定するサンプリング点の位置をずらして、同様の演算を繰り返す。
欠陥判定手段273における、あるサンプリング点iでの差動出力が欠陥信号(欠陥部位から得られる差動出力)であるか否かの判定(サンプリング点iでの差動出力が欠陥検出しきい値を超えているか否かの判定)には、サンプリング点iよりも前のサンプリング点に基づいて算出された欠陥検出しきい値が用いられるため、欠陥信号発生と略同時に(サンプリング点iで差動出力をサンプリングしたと略同時に)欠陥を検出することができる。
そして、欠陥判定手段273は、第n番目(i=n)に後続する一のサンプリング点(i=n+1)での差動出力が前記正及び負の何れか一方の欠陥検出しきい値(例えば、Th(n+1))を超え、且つ、前記一のサンプリング点に所定の点数の範囲内(例えば、1〜5点)で後続する他のサンプリング点(例えば、i=n+1+α(α=1〜5))での差動出力が前記正及び負の何れか他方の欠陥検出しきい値(例えば、−Th(n+1+α))を超えた場合に初めて、鋼管Pに欠陥が生じていると判定する。
斯かる好ましい構成によれば、所定の時間内(所定のサンプリング点数の範囲内)に正及び負の双方の欠陥信号が出現した場合に初めて、鋼管に欠陥が生じていると判定されることになるため、微小欠陥の検出精度が高まることを期待できる。
図4に示すように、nが小さいほど、差動出力の変動に応じて、欠陥検出しきい値も大きく変動することになる。nを小さくし過ぎることにより、欠陥検出しきい値が過度に大きく変動すると、打ち込み(dent)疵のような微小欠陥の欠陥信号が、正及び負の欠陥検出しきい値で検出できない場合がある。そのため、移動平均値を算出するサンプリング点数nの下限は、3000程度にすることが好ましい。
<探傷条件>
(1)鋼管P:外径18.5mm、肉厚1.0mm、打ち込み(dent)疵3箇所
(2)探傷周波数:200kHz
(3)鋼管Pの搬送速度:15m/min
(4)サンプリング周期:0.2msec
(5)移動平均値を算出するサンプリング点数n=40000
(6)正負双方の欠陥検出しきい値を用いて判定するサンプリング点数の範囲α=1〜5
図5に示す例では、ノイズ信号を過検出することなく、鋼管Pの3箇所に発生している打ち込み疵を全て再現性良く検出可能(5回探傷試験を行い5回とも検出)であった。
2・・・信号処理部
11a、11b・・・検出コイル
21・・・発振器
22・・・増幅器
23・・・同期検波器
24・・・位相回転器
25・・・ハイパスフィルタ
26・・・A/D変換器
27・・・判定部
100・・・欠陥検出装置
271・・・移動平均値演算手段
272・・・欠陥検出しきい値決定手段
273・・・欠陥判定手段
P・・・鋼管
Claims (4)
- 管を電磁気探傷することによって得られる探傷信号の管軸方向についての差動出力を、所定のサンプリング周期でサンプリングしながら、管の欠陥を検出する方法であって、
連続する複数の各サンプリング点での差動出力の絶対値を移動平均する第1ステップと、
前記第1ステップによって得られた移動平均値に基づき、前記複数のサンプリング点に後続するサンプリング点での差動出力に対する欠陥検出しきい値を決定する第2ステップと、
前記後続するサンプリング点での差動出力が前記第2ステップで決定した欠陥検出しきい値を超えていれば、管に欠陥が生じていると判定する第3ステップと
を含むことを特徴とする管の欠陥検出方法。 - 前記第2ステップでは、正負それぞれについて前記欠陥検出しきい値を決定し、
前記第3ステップでは、前記後続する一のサンプリング点での差動出力が前記正及び負の何れか一方の欠陥検出しきい値を超え、且つ、前記一のサンプリング点に所定の点数の範囲内で後続する他のサンプリング点での差動出力が前記正及び負の何れか他方の欠陥検出しきい値を超えた場合に初めて、管に欠陥が生じていると判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の管の欠陥検出方法。 - 前記第1ステップでは、3000≦n≦40000の連続するn個の各サンプリング点での差動出力の絶対値を移動平均することを特徴とする請求項1又は2に記載の管の欠陥検出方法。
- 管を電磁気探傷することによって得られる探傷信号の管軸方向についての差動出力を、所定のサンプリング周期でサンプリングしながら、管の欠陥を検出する装置であって、
連続する複数の各サンプリング点での差動出力の絶対値を移動平均する移動平均値演算手段と、
前記移動平均値演算手段によって得られた移動平均値に基づき、前記複数のサンプリング点に後続するサンプリング点での差動出力に対する欠陥検出しきい値を決定する欠陥検出しきい値決定手段と、
前記後続するサンプリング点での差動出力が前記欠陥検出しきい値決定手段で決定した欠陥検出しきい値を超えていれば、管に欠陥が生じていると判定する欠陥判定手段と
を備えることを特徴とする管の欠陥検出装置。
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