JP2015535338A - 超音波測定装置および方法 - Google Patents
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Abstract
超音波信号を用いて対象物の厚さを判断する方法および装置を開示する。本方法は、対象物に向けて超音波信号を送信するステップ、エコーシーケンスを補間することを含む、超音波信号の反射エコーシーケンスをデジタル化するステップ、およびエコーシーケンスにおける最大振幅ピークを検出することによってエコーシーケンスを処理し、最大振幅ピーク間の期間に基づいて、対象物の厚さを判断するステップを含む。【選択図】図1
Description
本明細書で開示される発明の主題は、超音波測定デバイスおよび方法に関する。
超音波検査デバイスを使用して、対象物を検査し、対象物の構造および表面のさまざまな寸法を測定することができる。これらの超音波デバイスによって、検査技師は、対象物の表面またはその近傍に超音波探触子を移動させ、厚さなどの対象物の測定を行うことが可能となる。超音波検査デバイスおよび技術は、いくつかの産業、例えば、航空宇宙産業、発電、および石油ならびにガス輸送もしくは生成(例えば、パイプおよび溶接部)で特に有用であり、被検査物の検査は、周囲構造から対象物を除去することなく行われなければならず、対象物の内部構造は、目視検査によって測定することができない。超音波測定を行う場合、超音波パルスまたは信号は、超音波探触子に取り付けられた超音波変換器から放出され、被検査物に通される。超音波信号が対象物に通されると、エコー、すなわちエコーシーケンスと呼ばれるさまざまな超音波反射波が発生し、超音波信号が被検査物の外面および内面と相互作用し、超音波探触子に向けて反射される。反射エコーの振幅の大きなエコーは、典型的に、放出された超音波信号が被検査物の外面および内面で反射することが原因である。これらのエコーは、探触子内の超音波変換器で検出され、超音波変換器に接続された処理装置によって解析される。
探触子内の超音波変換器の振幅および発射シーケンスは、プログラム可能に制御することができる。その結果生じた超音波エコーは、処理装置によってエコーデータとして記録され、振幅および遅延時間を含む。超音波信号の放出と、エコーデータの受信との間の時間差、すなわち、飛行時間を追跡し、受信したエコーデータの振幅を測定することによって、被検査物のさまざまな特性、例えば、深さ、大きさ、方向、および厚さなどを判断することができる。したがって、この測定の精度は、受信したエコーデータに対して実現された振幅および遅延分解能の精度に基づく。被検査物の表面および構造は、最大振幅ピークとして、戻りエコーシーケンスで表される。したがって、エコーシーケンスの正または負のピークの大きさは、正確な測定を行うために、それと関連した遅延時間と共に、正確に判断されなければならない。
超音波検査デバイスでは、最大振幅ピークは、第1に、時間間隔、すなわち、ゲートを規定することにより検出され、受信した超音波エコーを評価する。各ゲートに対し、ピーク値記憶は、その時間間隔中に検出された超音波エコーの最大値を検出し、記録する。これらのゲートは、固定位置および幅を有し、予想される検出された厚さの範囲および許容値に従って選択される。したがって、検査対象の厚さが急激に変化する被検査物に対して、時間間隔内の最大閾値は、容易に超過する可能性があり、そのため、正確に評価することができない。典型的に、超音波探触子で受信したエコーシーケンスは、受信後すぐに、デジタル化され、エコーデータとして格納される。次いで、エコーシーケンスの振幅および遅延時間が、格納されたデジタルエコーデータから判断される。高周波超音波信号を使用することから得られる精度は使用するアナログ/デジタル変換器(ADC)の性能によって限定され、そのサンプリングレート、すなわちサンプリング周波数、およびそのビット長によって、大部分が判断される。サンプリング周波数と、放出された超音波信号周波数との比が小さいほど、振幅および遅延判断の分解能が悪くなる。高サンプリングレートADCおよび関連する高速メモリモジュールには、法外な費用がかかる可能性がある。市販のADCおよび標準メモリモジュールを使用する場合、超音波エコーシーケンスのサンプリング密度は、最大振幅ピークおよびそれに関連する遅延時間の大きさを正確に判断するのに不十分である。
上記したゲート方法は、受信した超音波エコーデータに対する飛行時間値が、放出された超音波パルスの持続期間と比較されるため、あまりに小さな壁厚を測定するのに適切ではない。また、固定ゲート位置は、そのような許容範囲における受信した超音波エコーの飛行時間の実変動を取り込むことができない。上述したように、壁厚が急激に変化するのは、超音波信号ゲート方法が正確な追跡に適さない、別の状況である。これらの欠点に対処する方法の1つは、超音波エコー受信回路を、複数の重複するADCに分割し、そのダイナミックレンジを拡大し、全範囲を制限するゲートを事前設定する必要性を克服することが必要であった。
上述の説明は、一般的な背景情報を提供するに過ぎず、特許請求される発明の主題の範囲を決定する助けとして使用されることを意図しない。
超音波信号を用いて対象物の厚さを判断する方法および装置を開示する。本方法は、対象物に向けて超音波信号を送信するステップ、エコーシーケンスを補間することを含む、超音波信号の反射エコーシーケンスをデジタル化するステップ、およびエコーシーケンスにおける最大振幅ピークを検出することによってエコーシーケンスを処理し、最大振幅ピーク間の期間に基づいて、対象物の厚さを判断するステップを含む、開示する超音波試験システムのいくつかの開示する実施形態を実施することで実現され得る利点により、市販の超音波試験デバイスの精度が改善される。
1つの例示的な実施形態では、対象物の厚さを判断する方法が開示される。本方法は、対象物に向けて超音波信号を送信し、対象物の第1の表面および第2の表面によって反射される送信された超音波信号のエコーシーケンスを受信することを備える。エコーシーケンスは、デジタル化され、そのデジタル化されたエコーシーケンスにおける最大振幅ピークの少なくとも1つのペアが識別される。最大振幅ピークの間の期間が判断され、対象物の厚さが、その期間に基づいて算出される。
別の例示的な実施形態では、対象物の厚さを判断する方法は、対象物に向けて超音波信号を送信し、対象物によって反射される超音波信号のエコーシーケンスを受信することを備える。反射された超音波信号はデジタル化され、最大振幅ピークが、そこで検出される。最大振幅ピークの間の期間が判断され、対象物の厚さが、その期間に基づいて算出される。
別の例示的な実施形態では、対象物を測定するための超音波装置が開示されている。本装置は、超音波信号を送信する超音波変換器と、送信された超音波信号の反射されたエコーシーケンスを受信する受信回路と、反射されたエコーシーケンスをデジタル化するアナログ/デジタル変換器と、デジタル化された反射エコーシーケンスにおける最大振幅ピークの少なくとも1つのペアを検出するための振幅時間軌跡曲線アルゴリズムを実行し、デジタル化された反射エコーシーケンスにおける最大振幅ピークの少なくとも1つのペアを補間し、最大振幅ピークの補間された少なくとも1つのペアの間の時間遅延を測定し、その時間遅延に基づいて対象物の厚さを判断するようプログラムされたプロセッサとを備える。
本発明の概要は、1つまたは複数の例示的な実施形態による、本明細書に開示される発明の主題の概要を提供することのみを意図し、特許請求の範囲を解釈したり、本発明の範囲を限定したりするガイドとしては機能せず、添付の特許請求の範囲によってのみ定義される。この簡潔な説明は、以下の詳細な説明でさらに述べられる単純な形態で概念の例示的な選択を紹介するために提供される。この簡潔な説明は、特許請求される発明の主題の主要な特徴または重要な特徴を特定することは意図しておらず、特許請求された発明の主題の範囲を決定する助けとして使用されることも意図しない。請求される発明の主題は、背景技術において指摘された何れかのまたはすべての欠点を解決する実装態様に限定されるものではない。
本発明の特徴を理解できるように、本発明の詳細な説明は、特定の実施形態を参照することによってなされてもよく、そのうちのいくつかは添付図面に示される。但し、図面は、本発明の特定の実施形態のみを示し、したがって、その範囲を限定するものではなく、本発明は他の同様に効果的な実施形態を包含する範囲であるものとする。図面は、必ずしも一定の縮尺ではなく、強調は、一般に、本発明のある実施形態の特徴を示す際に行われる。図面では、同様の符号がさまざまな図を通して同様の部分を示すのに使用される。このように、本発明をさらに理解するために、以下の詳細な説明を図面と関連して読むことができる。
図1は例示的な振幅時間軌跡曲線(ALOK)検出アルゴリズムを示す図である。ALOK検出アルゴリズムは、超音波試験デバイスにより測定されている被検査物内の面を識別するために使用される。この特定のアルゴリズムは、エコーシーケンスを処理してその最大振幅ピークを検出するゲートの時間間隔を用いることを必要としない。図示した超音波エコーシーケンス100は時間の関数としてプロットされた正の全波整流された超音波エコーシーケンス100である。ALOK最大振幅ピーク101、111は、それぞれ、A1 MおよびA2 Mとラベル付けされ、検出された超音波エコーシーケンス100が、それぞれ、以下の3つの事前選択されてプログラムされた基準を満たす場合に、超音波試験デバイスでそれぞれ検出および記録される。その基準は、i)最大振幅ピーク101、111の前、すなわち、その時間に先行して、ピークの数iが発生した、ii)最大振幅ピーク101、111の後、すなわち、その時間に続いて、ピークの選択された数kが発生した、およびiii)最大振幅ピーク101、111のそれぞれの大きさが選択された閾値振幅104を超過した、である。図1に示す例示的超音波エコーシーケンス100では、iは、3として事前選択されており、したがって、先行する非最大ピーク102、112は、それぞれ、A1 M−3およびA2 M−3と番号付けられ、kは、4として事前選択されており、したがって、後に続く非最大ピーク103、113は、それぞれ、A1 M+4およびA2 M+4と番号付けられる。例示的最大振幅ピーク111は、最大振幅ピーク101より小さいものとして示され、したがって、これは、検出アルゴリズムに従って、第2の最大振幅ピークを検出するための要件ではない。
このアルゴリズムによって検出されたエコーシーケンスにおける2つの最大振幅ピーク101、111の間の時間差は、被検査物における構造の厚さ、例えば、管壁の厚さを示している。これは、管壁の内面および管壁の外面のそれぞれにより最大振幅ピークが超音波検査デバイスに向けて反射されるからである。測定された管壁厚は、単純な速度×時間の関係を用いて簡単に判断され、それによって測定される厚さを、以下の式で計算することができる。
W=c×(tpeak2−tpeak1)/p2−p1 (1)
ここで、W=厚さ;c=音速;t=飛行時間であり、
(tpeak2−tpeak1) (2)
は、最大振幅ピーク101、111の間の期間であり、p2=tpeak2に対応するピーク数およびp1=tpeak1に対応するピーク数である。典型的に、連続する最大振幅ピークを使用して厚さを判断するが、これは必須ではない。
ここで、W=厚さ;c=音速;t=飛行時間であり、
(tpeak2−tpeak1) (2)
は、最大振幅ピーク101、111の間の期間であり、p2=tpeak2に対応するピーク数およびp1=tpeak1に対応するピーク数である。典型的に、連続する最大振幅ピークを使用して厚さを判断するが、これは必須ではない。
この検出アルゴリズムの精度は、補間アルゴリズムにより高めることができる。これにより、経済的で標準的な超音波試験デバイスを使用して、迅速かつ広範に変化する厚さを有する被検査物の厚さを正確に測定することが可能となる。図2は、ALOKアルゴリズムを補間アルゴリズムと共に使用して、超音波検査を受けている対象物の極めて正確な測定値を算出する超音波試験デバイス200の概略図を示す。超音波試験デバイス200は、超音波探触子201を備え、超音波探触子201は、複数の超音波変換器がそこに取り付けられており、被検査物に対して超音波信号を発射し、被検査物によって反射される超音波エコーを受け取る。超音波探触子201の超音波変換器は、超音波探触子201の超音波変換器からの超音波信号の放出を制御する電気パルスまたはパルス群を発生する超音波送信回路203に電気的に接続されている。超音波探触子201の超音波変換器はまた、複数の超音波受信器/増幅器202に並列に電気的に接続されており、超音波受信器/増幅器202のそれぞれは、重複して受信した超音波エコーを処理する複数のADC204の内の1つに電気的に接続されている。
複数のADCは、すべて、書き込み/読み出しRAMメモリ205およびプロセッサ206に接続されている。一実施形態では、超音波試験デバイスは、それぞれが等しい数のADC204の内の1つに接続されている2つ以上の受信器/増幅器202を備える。別の実施形態において、2つ以上の受信器/増幅器202は、それぞれ異なる利得に設定される。プロセッサ206は、本明細書で説明するALOKアルゴリズムを実施するために受信されたエコーデータを処理するためのコードを実行し、さらにALOKアルゴリズムによって識別された、最大振幅ピーク101、111の時間遅延を判断し、最大振幅ピーク101、111のペアの間の時間差を算出して、算出された時間差に基づいて、被検査物の厚さを判断する。また、メモリ205は、RAMに限定される必要はなく、また、フラッシュメモリ、携帯型リムーバブル記憶装置、およびハードディスクドライブなどの、任意の種類の不揮発性ストレージを含むことができる。超音波試験デバイス200はまた、PC、ワークステーション、ラップトップ、または他の処理システムなどの、上位処理装置207に接続することができる。
超音波試験デバイス200を用いて、超音波エコーシーケンス100は、超音波探触子201に取り付けられた超音波変換器で受信され、超音波受信回路202で増幅される。これらの増幅された超音波エコーシーケンス100は、ADC204のサンプリングレートおよびビット長に従ってサンプリングされ、次いで、デジタル化されて、書き込み/読み出しRAMメモリ205に超音波エコーデータとして格納される。超音波エコーシーケンス100における最大振幅ピーク、およびそれらの対応する時間遅延は、上述したALOKアルゴリズムを使用して、格納されているデジタル化された超音波エコーデータから判断される。一実施形態において、市販の部品、例えば市販のアナログ/デジタル変換器204および市販の書き込み/読み出しRAMメモリ205が使用される。一実施形態では、ADC204は、それぞれ約8ビットから約32ビットの分解能を有し、ADC204のサンプリングレート(サンプリング周波数)は、それぞれ約40MHzから約200MHzの範囲である。
上記のように、ALOKピーク検出アルゴリズムの精度は、記録されたピークデータ、特に、検出された最大振幅ピーク101、111の補間によって向上させることができる。以下の補間アルゴリズムは、メモリ205に格納されている補間プログラムを用いて超音波試験デバイス200で最大振幅ピーク101、111毎に実行され、プロセッサ206によって実行される。N次多項式が補間関数として選択される。他の機能アプローチが可能であるが、これらは、一般に、反復的に、したがって、計算集中的な形で解決することのみができる数式の非線形システムにつながる。離散的に測定されたデータポイントは、デジタル化されて、メモリ205に格納されている、時間等間隔サンプリングレートで受信された超音波エコーシーケンス100から取得される。格納された離散的データポイントは、それぞれ、次式によりN次多項式でメモリ205に示される。
ここで、tiはサンプリング時間であり、i=0,1...Nであり、およびanは多項式の係数である。
受信された超音波エコーシーケンス100の最大振幅ピーク101、111および/または最大振幅ピーク101、111と超音波エコーシーケンス100の遅延は、多項式を用いて判断される。多項式での補間により、測定結果を、比較的少ない算出作業で取得することができる。この補間法の補助により、最大振幅ピーク101、111およびそれらの対応する遅延時間の大きさを決定する場合、経済的な超音波試験デバイスを使用して、高分解能を達成することができる。このように、本明細書で説明したような振幅および遅延の測定は、ハードウェア交換を必要とすることなく、超音波試験デバイスの性能を向上させる。
平均フォールト平方の和は、以下により得られる。
解離平方和が最小であるという要件から、以下が得られる。
ここで、n=0、1、2...Nである。
省略形を使用する。
式(5)の解を得ることができる。
ak=bkn -1cn;n=0、1、2,...N(7)
bkn -1は、行列要素bknと関連した逆行列の要素として理解されよう。
N=Mが選択された場合、厳密な補間結果すなわち、FQ=0である。M>Nから、補償曲線が得られ、補間は、M<Nの場合に冗長である。超音波エコーシーケンス100の遅延時間は、以下の式を使用して、時間遅延に基づいてN次多項式の第1の導出から振幅極値と判定された場合に都合がよい。
振幅極値は、遅延値t=t0を、以下の数式に代入することによって判断される。
数式(9)は、N次多項式である。
振幅最大値は、以下のように判断される。まず、振幅極値の時間は、以下の式から算出される。
N=2の場合に、係数a1、a2で以下の結果が得られる。
N=3の場合に、係数a1、a2およびa3で以下が得られる。
N=4の場合、3つの解が、カルダン解式で得られる。N>4を選択すると、解は、一般に、反復的にのみ判断することができる。振幅最大値は、式(3)において上記多項式公式化中に適切な時間値を反映させることにより判断される。
図3を参照すると、超音波試験デバイス200を用いて対象物の厚さを判断する方法のステップが示されている。ステップ301では、超音波信号は、超音波試験デバイス200による検査対象となっている被検査物、例えば、パイプに向けて放出される。ステップ302では、放出された超音波信号のエコーシーケンスは、被検査物から反射される。エコーシーケンスは、超音波試験デバイス200により検出され、ステップ303で、複数の受信器/増幅器202によって増幅され、重複する複数のADC204によってデジタル化され、メモリ205に格納される。デジタル化された受信エコーシーケンスの最大振幅ピークの少なくとも一対が、ステップ304でALOKアルゴリズムを使用して識別される。ステップ305では、補間アルゴリズムは、デジタル化されたエコーシーケンスにおける識別された最大振幅ピークのそれぞれで実行され、最大振幅ピークの位置の精度が高まり、それにより、遅延時間の精度向上が可能となる。ステップ306で、最大振幅ピークの少なくとも一対の間の精密な期間が判断され、ステップ307で、対象物の厚さが、その期間に基づいて判断される。
前述に鑑みて、本発明の実施形態は超音波エコーシーケンス100のデジタル表現を補間することによって超音波測定精度を向上させ、最大振幅ピークの正確な時間遅延を判断する。技術的効果は、一般的な超音波測定デバイスで、測定精度を向上させることが可能となることである。
当業者によって理解されるように、本発明の態様は、システム、方法、またはコンピュータプログラム製品として実現することができる。したがって、本発明の態様は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態(ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む)、または一般に本明細書で「サービス」、「回路」、「回路構成」、「電子回路」、「モジュール」、ならびに/もしくは「システム」と称することがあるソフトウェア態様とハードウェア態様とを組み合わせた実施形態の形態をとることができる。さらに、本発明の態様は、コンピュータ読取可能プログラムコードを有する1つまたは複数のコンピュータ読取可能メディア(単数または複数)で具現化されたコンピュータプログラム製品の形態をとることができる。
1つまたは複数のコンピュータ読取可能メディアの任意の組み合わせを用いてもよい。コンピュータ読取可能メディアは、コンピュータ読取可能信号メディアまたはコンピュータ読取可能ストレージメディアであってもよい。コンピュータ読取可能メディアは、例えば、これらに限定されないが、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線、もしくは半導体システム、装置、もしくはデバイス、または上記の任意の適切な組み合わせとしてもよい。コンピュータ読取可能ストレージメディアのより具体的な例(非包括的リスト)には、1つまたは複数の配線を有する電気接続、ポータブル・コンピュータ・ディスケット、ランダム・アクセス・メモリ(RAM)、リード・オンリ・メモリ(ROM)、消去可能プログラマブル・リード・オンリ・メモリ(EPROMまたはフラッシュメモリ)、光ファイバ、ポータブル・コンパクト・ディスク・リード・オンリ・メモリ(CD−ROM)、光学ストレージデバイス、磁気ストレージデバイス、または上記の任意の適切な組み合わせが含まれる。本明細書の文脈において、コンピュータ読取可能ストレージメディアは、命令実行システム、装置、またはデバイスで使用するためのプログラムを含有、または格納することができる任意の有形メディアとすることができる。
コンピュータ読取可能メディア上で実施されるプログラムコードおよび/または実行可能命令は、無線、有線、光ファイバ・ケーブル、RFなどを含むがそれらに限定されない、任意の適切な媒体または上記の任意の適切な組み合わせを用いて送信することができる。
本発明の態様の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、Java(登録商標)、Smalltalk、またはC++などのオブジェクト指向プログラミング言語、および「C」プログラミング言語または同様のプログラム言語などの従来の手続き型プログラミング言語を含む、1つまたは複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述することができる。プログラムコードは、スタンドアロン型ソフトウェアパッケージとして、全体をユーザのコンピュータ(デバイス)で実行しても、部分的にユーザのコンピュータで実行してもよく、一部をユーザのコンピュータで、一部をリモートコンピュータで実行してもよく、全体をリモートコンピュータもしくはサーバで実行してもよい。後者の状況では、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク(LAN)またはワイドエリアネットワーク(WAN)を含む、任意の種類のネットワークを通じてユーザのコンピュータに接続してもよく、または(例えば、インターネット・サービス・プロバイダ)を通じて、外部コンピュータに接続してもよい。
これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、または他のデバイスを、特定の方法で機能させることができるコンピュータ読取可能メディアに格納することができ、コンピュータ読取可能メディアに格納された命令により、フローチャートおよび/またはブロック図の1つまたは複数のブロックで指定される機能/動作を実施する命令手段を含む工業製品を生成する。
コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、または他のデバイスにロードされ、一連の動作ステップを、コンピュータまたは他のプログラム可能装置で実行させて、コンピュータ実施処理を生成することができ、コンピュータ、他のプログラム可能装置、または他のデバイスで実行する命令により、フローチャートおよび/またはブロック図の1つまたは複数のブロックで指定される機能/動作を実施する処理をもたらす。
本明細書は最良の形態を含む本発明を開示するため、および、あらゆるデバイスまたはシステムを製作し、ならびに使用し、およびあらゆる組込方法を実行することを含む任意の当業者が本発明を実施することを可能にするための例を用いる。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にある。
100 超音波エコーシーケンス
101、111 最大振幅ピーク
102、112、103、113 非最大ピーク
非最大ピーク
104 閾値振幅
200 超音波試験デバイス
201 超音波探触子
202 超音波受信器/増幅器、超音波受信回路
203 超音波送信回路
204 ADC
205 書き込み/読み出しRAMメモリ
206 プロセッサ
207 上位処理装置
301〜307 ステップ
101、111 最大振幅ピーク
102、112、103、113 非最大ピーク
非最大ピーク
104 閾値振幅
200 超音波試験デバイス
201 超音波探触子
202 超音波受信器/増幅器、超音波受信回路
203 超音波送信回路
204 ADC
205 書き込み/読み出しRAMメモリ
206 プロセッサ
207 上位処理装置
301〜307 ステップ
Claims (20)
- 対象物の厚さを判断する方法であって、
前記対象物に向けて超音波信号を放出するステップ(301)と、
前記対象物の第1の表面および第2の表面によって反射される前記超音波信号のエコーシーケンスを受信するステップ(302)と、
前記超音波信号の前記受信エコーシーケンスをデジタル化および格納するステップ(303)と、
前記超音波信号の前記デジタル化された受信エコーシーケンスにおける最大振幅ピーク(101、111)の少なくとも1つのペアを検出するステップ(304)と、
信号識別アルゴリズムを、前記超音波信号の前記デジタル化された受信エコーシーケンスにおける最大振幅ピーク(101、111)の前記少なくとも1つのペアに適用するステップと、
前記デジタル化された受信エコーシーケンスにおける前記最大振幅ピーク(101、111)の少なくとも1つを補間するステップ(305)と、
最大振幅ピーク(101、111)の少なくとも1つのペアの間の期間を測定するステップ(306)と、
前記期間に基づいて前記対象物の前記厚さを判断するステップ(307)とを備える、方法。 - 前記期間に基づいて前記対象物の前記厚さを判断する前記ステップ(307)が、前記対象物の前記第1の表面および前記第2の表面の間の距離を計算するステップを備える、請求項1に記載の方法。
- 検出する前記ステップ(304)は、最大振幅ピーク(101、111)の前記少なくとも1つのペアのそれぞれが、所定の閾値振幅(104)を超過したかを判断するステップを備える、請求項1に記載の方法。
- 信号識別アルゴリズムを適用する前記ステップは、振幅時間軌跡曲線アルゴリズムを、前記超音波信号の前記デジタル化された受信エコーシーケンスに適用するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 振幅時間軌跡曲線アルゴリズムを適用する前記ステップは、最大振幅ピーク(101、111)の前に検出するピークの所定の数を選択するステップと、前記最大振幅ピーク(101、111)の後に検出するピークの所定の数を選択するステップと、前記最大振幅ピーク(101、111)の所定の振幅閾値を選択するステップとを含む、請求項4に記載の方法。
- 前記最大振幅ピーク(101、111)の少なくとも1つを補間する前記ステップ(305)は、
tiはサンプリング時間であり、i=0,1...Nであり、およびanは前記多項式の係数である、請求項4に記載の方法。 - 前記最大振幅ピーク(101、111)の前記少なくとも1つの遅延時間は、以下の式
- 前記最大振幅は、遅延値t=t0を前記N次多項式の前記数式
- 前記最大振幅は、前記判断された遅延時間を前記N次多項式の前記数式
- 対象物の厚さを判断する方法であって、
前記対象物に向けて超音波信号を放出するステップ(301)と、
前記対象物によって反射される前記超音波信号のエコーシーケンスを受信するステップ(302)と、
前記超音波信号の前記受信エコーシーケンスをデジタル化および格納するステップ(303)と、
前記超音波信号の前記デジタル化された受信エコーシーケンスにおける最大振幅ピーク(101、111)の少なくとも1つのペアを検出するステップ(304)と、
最大振幅ピーク(101、111)の前記少なくとも1つのペアの間の期間を測定するステップ(306)と、
前記期間に基づいて前記対象物の前記厚さを判断するステップ(307)とを備える、方法。 - デジタル化する前記ステップ(303)は、前記受信エコーシーケンスを、約40MHzから約200MHzのサンプリングレートでサンプリングするステップを備える、請求項10に記載の方法。
- デジタル化する前記ステップ(303)は、前記受信エコーシーケンスを、約8ビットから約32ビットの分解能でデジタル化するステップをさらに備える、請求項11に記載の方法。
- デジタル化する前記ステップ(303)は、並列に接続される複数の増幅器を使用して、前記受信エコーシーケンスを増幅するステップをさらに備え、各増幅器は、複数の重複アナログ/デジタル変換器の1つに接続され、各変換器は、異なる大きさの振幅に設定される、請求項11に記載の方法。
- 検出する前記ステップ(304)は、最大振幅エコーの前記少なくとも1つのペアのそれぞれが、所定の閾値振幅(104)を超過したかを判断するステップを備える、請求項10に記載の方法。
- 前記デジタル化された受信エコーシーケンスにおける最大振幅ピーク(101、111)の少なくとも1つのペアを検出する前記ステップ(304)は、振幅時間軌跡曲線アルゴリズムを、前記超音波信号の前記受信したデジタル化されたエコーシーケンスに適用するステップを備える、請求項10に記載の方法。
- 最大振幅ピーク(101、111)の前記少なくとも1つのペアの間の時間遅延を測定する前記ステップ(306)は、前記デジタル化された受信エコーシーケンスにおける前記最大振幅ピーク(101、111)の少なくとも1つを補間するステップを備える、請求項15に記載の方法。
- 前記最大振幅ピーク(101、111)の少なくとも1つを補間する前記ステップ(305)は、
に従いN次多項式によって前記最大振幅ピーク(101、111)の前記少なくとも1つによって表される関数を置換するステップを備え、
- 前記最大振幅ピーク(101、111)の前記少なくとも1つの遅延時間は、以下の式
前記最大振幅は、遅延値t=t0を、前記N次多項式の以下の数式
- 前記最大振幅ピーク(101、111)の前記少なくとも1つの遅延時間は、以下の式
前記最大振幅は、前記判断された遅延時間を、前記N次多項式の以下の数式
- 超音波信号を放出する超音波変換器と、
前記放出された超音波信号の反射されたエコーシーケンスを受信するための並列に接続された複数の増幅器を含む受信回路と、
前記反射されたエコーシーケンスをデジタル化するために前記増幅器の1つにそれぞれ接続される複数の重複アナログ/デジタル変換器と、
前記デジタル化された反射エコーシーケンスにおける最大振幅ピーク(101、111)の少なくとも1つのペアを検出するための振幅時間軌跡曲線アルゴリズムを実行し、前記デジタル化された反射エコーシーケンスにおける最大振幅ピーク(101、111)の前記少なくとも1つのペアを補間し、最大振幅ピーク(101、111)の前記補間された少なくとも1つのペアの間の時間遅延を測定し、前記時間遅延に基づいて前記対象物の厚さを判断するようプログラムされるプロセッサとを備える、装置。
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