JP2019070628A - 非破壊検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】 直達波の画像化を防ぐことを可能にする非破壊検査システムを提供する。【解決手段】 送受信素子の各組み合わせで得た測定波形を基に測定対象を画像化するために、ノートパソコン２０は、各組み合わせに対応する送受信間距離を得る処理と、送受信間距離が同じ組み合わせで得ると共に供試体２１０の測定で得た測定波形を平均化して、直達波を含む平均波形を予め算出する処理を繰り返して、各送受信間距離に対応する平均波形を得る処理とを行う。さらに、ノートパソコン２０は、送受信間距離が同じ組み合わせで得た測定対象の各測定波形と、この送受信間距離に対応する平均波形との差分をそれぞれ算出する処理を繰り返して、各送受信間距離の組み合わせで得た測定波形の直達波を低減する処理と、この処理で得た各測定波形を基に測定対象を画像化する処理を行う。【選択図】 図１

Description

この発明は、超音波を使用した非破壊検査システムに関する。

超音波を使用して非破壊検査を行う非破壊検査装置は、コンクリートで造られた建物の壁や床、橋梁などを検査するときに用いられる。つまり、非破壊検査装置は、コンクリート内のクラックやヒビの発生を検出して、コンクリートの劣化を早期に発見する。超音波はクラックやヒビのような空隙の空気で完全反射をするので、この性質を利用してコンクリート内の空隙が検知される。

非破壊検査装置には、例えば図１８に示すように、リニアアレイ探触子１１０を用いるものがある（例えば、特許文献１参照。）。リニアアレイ探触子１１０は、超音波を送受信する多数の送受信素子１１０_１〜１１０_ｎをリニアに配置して構成されている。リニアアレイ探触子１１０にはコンピュータのような処理装置１２０が接続されている。

リニアアレイ探触子１１０がコンクリートで造られたコンクリート構造体１３０にセットされ、処理装置１２０が測定を行うための測定指示をリニアアレイ探触子１１０に出力する。これにより、リニアアレイ探触子１１０が送受信素子１１０_１〜１１０_ｎに対してパルス状の駆動信号を順に加えていくと、送受信素子１１０_１〜１１０_ｎが超音波をコンクリート構造体１３０の内部に順に送信していく。送信された超音波はコンクリート構造体１３０の骨材、気泡、測定目的であるターゲットなどで反射して反射波となる。ターゲットはクラック、ヒビなどのような検出したい測定目標の空隙である。

例えば、リニアアレイ探触子１１０の送受信素子１１０_１が超音波を送信すると、送受信素子１１０_１〜１１０_ｎはコンクリート構造体１３０からの超音波の反射波を測定し、測定結果の波形を表す測定波形信号を出力する。つまり、リニアアレイ探触子１１０は、
１．送受信素子１１０_１と送受信素子１１０_１との組み合わせで得た測定波形信号
２．送受信素子１１０_１と送受信素子１１０_２との組み合わせで得た測定波形信号
３．送受信素子１１０_１と送受信素子１１０_３との組み合わせで得た測定波形信号
・・・
ｎ．送受信素子１１０_１と送受信素子１１０_ｎとの組み合わせで得た測定波形信号
のｎ個の測定波形信号を処理装置１２０に送る。ｎ個の測定信号には、超音波を受信する送受信素子の位置に応じて、コンクリート構造体１３０の骨材、気泡、ターゲットなどからの反射波が含まれる。同じようにして、送受信素子１１０_２が超音波を送信すると、送受信素子１１０_１〜１１０_ｎは測定結果を表す測定波形信号を出力する。つまり、リニアアレイ探触子１１０は、
１．送受信素子１１０_２と送受信素子１１０_１との組み合わせで得た測定波形信号
２．送受信素子１１０_２と送受信素子１１０_２との組み合わせで得た測定波形信号
３．送受信素子１１０_２と送受信素子１１０_３との組み合わせで得た測定波形信号
・・・
ｎ．送受信素子１１０_２と送受信素子１１０_ｎとの組み合わせで得た測定波形信号
のｎ個の測定波形信号を処理装置１２０に送る。リニアアレイ探触子１１０は、送受信素子１１０_３〜１１０_ｎについても駆動信号を順に加えていき、得られた測定波形信号を処理装置１２０に送る。

処理装置１２０は、送受信素子１１０_１〜１１０_ｎの組み合わせによる測定波形信号をリニアアレイ探触子１１０からそれぞれ受け取ると、これらの測定波形信号が表す測定波形を基にして、コンクリート構造体１３０の骨材、気泡、ターゲットなどを表す画像を生成して表示する。

特開２００９−２８１８０５号公報

ところで、従来の非破壊検査装置には次の課題がある。リニアアレイ探触子１１０の送受信素子１１０_１〜１１０_ｎの例えば１組の送受信素子１１０_１、１１０_２について、送受信素子１１０_１が超音波を送信し、送受信素子１１０_２がコンクリート構造体１３０の内部からの反射波を受信して測定波形信号を出力する。しかし、送受信素子１１０_１が超音波を送信したとき、送受信素子１１０_２が受信する超音波には直達波が含まれる。直達波は次のようなものである。例えば送受信素子１１０_１が送信用であり送受信素子１１０_２が受信用である場合、送受信素子１１０_１からの超音波がコンクリート構造体１３０の表面を伝わって送受信素子１１０_２に直接入射したものが直達波である。

処理装置１２０は、直達波を含む測定波形信号から測定波形を得て画像を生成して表示する。この結果、処理装置１２０は直達波を画像化し、この画像化された直達波を表示することになる。これにより、例えばリニアアレイ探触子１１０がセットされたコンクリート構造体１３０の表面付近にターゲットがあっても、直達波の画像がターゲットの画像に重なり合って、測定目的であるターゲットの判別が困難になってしまう。

この発明の目的は、前記の課題を解決し、直達波の画像化を防ぐことを可能にする非破壊検査システムを提供することにある。

前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、超音波を送受信する複数の送受信素子を備え、超音波を測定対象に送信する送受信素子と、この測定対象から超音波の反射波を受信する送受信素子とを１つの組み合わせとし、各組み合わせで得た測定波形を基に前記測定対象を画像化する非破壊検査システムにおいて、各組み合わせの送受信素子間の距離を直達波の送受信間距離として、各組み合わせに対応する送受信間距離を得る距離算出処理と、送受信間距離が同じ組み合わせで得ると共に供試体の測定で得た測定波形を平均化して、直達波を含む平均波形を予め算出する処理を繰り返して、各送受信間距離に対応する平均波形を得る平均波形生成処理と、送受信間距離が同じ組み合わせで得た測定対象の各測定波形と、この送受信間距離に対応する平均波形との差分をそれぞれ算出する処理を繰り返して、各送受信間距離の組み合わせで得た測定波形の直達波を低減する直達波低減処理と、前記直達波低減処理で得た各測定波形を基に前記測定対象を画像化する画像化処理とを行う処理装置、を備えることを特徴とする非破壊検査システムである。

請求項１の発明では、処理装置は、各組み合わせの送受信素子間の距離を直達波の送受信間距離として、各組み合わせに対応する送受信間距離を得る距離算出処理と、送受信間距離が同じ組み合わせで得ると共に供試体の測定で得た測定波形を平均化して、直達波を含む平均波形を予め算出する処理を繰り返して、各送受信間距離に対応する平均波形を得る平均波形生成処理とを行う。さらに、処理装置は、送受信間距離が同じ組み合わせで得た測定対象の各測定波形と、この送受信間距離に対応する平均波形との差分をそれぞれ算出する処理を繰り返して、各送受信間距離の組み合わせで得た測定波形の直達波を低減する直達波低減処理を行い、直達波低減処理で得た各測定波形を基に測定対象を画像化する画像化処理とを行う。

請求項２の発明は、超音波を送受信する複数の送受信素子を備え、超音波を測定対象に送信する送受信素子と、この測定対象から超音波の反射波を受信する送受信素子とを１つの組み合わせとし、各組み合わせで得た測定波形を基に前記測定対象を画像化する非破壊検査システムにおいて、各組み合わせの送受信素子間の距離を直達波の送受信間距離として、各組み合わせに対応する送受信間距離を得る距離算出処理と、送受信間距離が同じ組み合わせで得ると共に供試体の測定で得た測定波形を平均化して、直達波を含む平均波形を予め算出する処理を繰り返して、各送受信間距離に対応する平均波形を得る平均波形生成処理と、送受信間距離が同じ組み合わせで得た測定波形に含まれる直達波の発生状態と、この送受信間距離に対応する平均波形に含まれる直達波の発生状態とを基にこの平均波形を補正して、この送受信間距離の各測定波形に対応する平均波形をそれぞれ算出する処理を繰り返して、各送受信間距離の各測定波形に対応する平均波形を得る平均波形補正処理と、送受信間距離が同じ組み合わせで得た各測定波形と、これらの測定波形に対応すると共に補正した平均波形との差分を算出する処理を繰り返して、各測定波形の直達波を低減する直達波低減処理と、前記直達波低減処理で得た各測定波形を基に前記測定対象を画像化する画像化処理とを行う処理装置、を備えることを特徴とする非破壊検査システムである。

請求項２の発明では、処理装置は、各組み合わせの送受信素子間の距離を直達波の送受信間距離として、各組み合わせに対応する送受信間距離を得る距離算出処理と、送受信間距離が同じ組み合わせで得ると共に供試体の測定で得た測定波形を平均化して、直達波を含む平均波形を予め算出する処理を繰り返して、各送受信間距離に対応する平均波形を得る平均波形生成処理とを行う。さらに、処理装置は、送受信間距離が同じ組み合わせで得た測定波形に含まれる直達波の発生状態と、この送受信間距離に対応する平均波形に含まれる直達波の発生状態とを基にこの平均波形を補正して、この送受信間距離の各測定波形に対応する平均波形をそれぞれ算出する処理を繰り返して、各送受信間距離の各測定波形に対応する平均波形を得る平均波形補正処理と、送受信間距離が同じ組み合わせで得た各測定波形と、これらの測定波形に対応すると共に補正した平均波形との差分を算出する処理を繰り返して、各測定波形の直達波を低減する直達波低減処理と行い、直達波低減処理で得た各測定波形を基に測定対象を画像化する画像化処理とを行う。

請求項３の発明は、請求項２に記載の非破壊検査システムにおいて、前記処理装置は、平均波形補正処理で、同じ送受信間距離の組み合わせで得た測定波形に含まれる直達波が発生する時間および振幅と、この送受信間距離に対応する平均波形に含まれる直達波が発生する時間および振幅とを基にこの平均波形を補正する、ことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項２または３に記載の非破壊検査システムにおいて、前記供試体は、側面および底面での超音波の反射によるノイズが発生しないように、前記送受信素子に比べて大きく造られている、ことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項２〜４のいずれか１項に記載の非破壊検査システムにおいて、前記測定対象がコンクリート構造体である場合に、前記供試体は骨材および測定目標となる空隙が除去された状態である、ことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の非破壊検査システムにおいて、前記送受信素子はマトリクス状に配置され、前記処理装置は、行方向に配置された前記送受信素子の第１の間隔と、列方向に配置された前記送受信素子の第２の間隔とを基にして、距離算出処理で送受信間距離を算出する、ことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、各測定波形の直達波を低減するので、直達波を画像化しないようにすることができる。また、この発明によれば、直達波が画像化されないので、直達波の近傍にある測定目的であるターゲットの画像化を可能にする。

請求項２の発明によれば、各送受信間距離の各測定波形に対応する平均波形を得て直達波低減処理を行うので、直達波を確実に画像化しないようにすることができる。また、この発明によれば、測定対象の近傍ターゲットの画像化が可能になる。

請求項３の発明によれば、直達波が発生する時間および振幅で直達波の発生状態を表すので、平均波形の補正を容易に行うことを可能にする。

請求項４の発明によれば、供試体は送受信素子に比べて大きく造られ、側面および底面での超音波の反射によるノイズが発生しないようにしているので、例えばコンクリート構造体の底面のような断面積の大きい反射による測定波形の画像化が可能になる。

請求項５の発明によれば、骨材および測定目的となる空隙が供試体から除去された状態であるので、平均波形の生成に際して、骨材などによるノイズが発生することを防ぐことができる。

請求項６の発明によれば、行方向に配置された送受信素子の第１の間隔と、列方向に配置された送受信素子の第２の間隔とを基にして送受信間距離を算出するので、各送受信間距離を簡単な計算で得ることを可能にする。

この発明による非破壊検査システムの一例を示す構成図である。 素子アレイの一例を示す正面図である。 素子アレイの使用例を示す図である。 波形マトリクスを説明する説明図である。 波形マトリクスの各波形を示す波形図である。 送受信間距離を説明する説明図である。 送受信間距離テーブルの一例を示す図である。 供試体に素子アレイをセットする様子を示す説明図である。 測定波形を示す図である。 平均波形の算出を説明する説明図である。 平均波形テーブルの一例を示す図である。 測定波形の差分の算出を説明する説明図である。 コンクリート構造体の画像を示す図であり、図１３（ａ）は従来の手法により表示された画像であり、図１３（ｂ）は実施の形態１により表示された画像である。 別供試体に素子アレイをセットする様子を示す説明図である。 平均波形を示す図である。 測定波形の差分の算出を説明する説明図である。 コンクリート構造体の画像を示す図であり、図１７（ａ）は従来の手法により表示された画像であり、図１７（ｂ）は実施の形態１により表示された画像であり、図１７（ｃ）は実施の形態３により表示された画像である。 従来の非破壊検査システムを示す図である。

次に、この発明の実施の形態について、図面を用いて詳しく説明する。

（実施の形態１）
この実施の形態による非破壊検査システムを図１に示す。この非破壊検査システムは、センサ１０とノートパソコン２０とを備えている。センサ１０とノートパソコン２０とはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）３０によって通信可能に接続されている。

センサ１０は、超音波を送受信するためのものであり、制御回路１１と、送信回路１２と、受信回路１３と、素子アレイ１４とを備えている。

素子アレイ１４は、超音波を送受信する送受信素子をマトリクス状に配列したものであり、その一例を図２に示す。この素子アレイ１４は、制御回路１１と送信回路１２と受信回路１３とを納める箱状の本体１４Ａを備えている。本体１４Ａの１つの平面である取り付け面１４Ａ_１に対して、送受信素子１４_ｉ，ｊが行方向および列方向のマトリクス状に配列されている。図２では、値ｉ、ｊが例えばｉ＝ｍ、ｊ＝ｎである場合を示している。素子アレイ１４は、例えば図３に示すように、送受信素子１４_１，１〜１４_ｍ，ｎが先に述べたコンクリート構造体１３０（図１８）に接触するように配置される。この後、送受信素子１４_１，１〜１４_ｍ，ｎに送信回路１２からパルス状の駆動信号が加えられると、送受信素子１４_１，１〜１４_ｍ，ｎはコンクリート構造体１３０に超音波を送信する。また、超音波を送信した後、送受信素子１４_１，１〜１４_ｍ，ｎはコンクリート構造体１３０からの反射波を測定し、測定結果の波形を表す測定波形信号を受信回路１３に出力する。

送信回路１２は、制御回路１１から選択信号を受け取ると、送受信素子１４_１，１〜１４_ｍ，ｎの中から選択された送受信素子に対して、超音波を送信するための駆動信号を送る。

受信回路１３は、制御回路１１から選択信号を受け取ると、送受信素子１４_１，１〜１４_ｍ，ｎの中から選択された送受信素子から、超音波の測定結果を示す測定波形信号を受け取る。受信回路１３は、受け取った測定波形信号を制御回路１１に送る。

制御回路１１は、ノートパソコン２０から測定指示を受け取ると測定を開始し、コンクリート構造体１３０に向けて超音波を送信する送受信素子と、コンクリート構造体１３０からの超音波を受信する送受信素子とを送受信素子１４_１，１〜１４_ｍ，ｎの中から選択する。制御回路１１は、選択した送受信素子を表す選択信号を送信回路１２と受信回路１３とに送る。例えば、制御回路１１は、測定指示を受け取ると、送受信素子１４_１，１〜１４_ｍ，ｎの中から、
送受信素子１４_１，１（送信用）、送受信素子１４_１，１（受信用）
送受信素子１４_１，１（送信用）、送受信素子１４_１，２（受信用）
・・・
送受信素子１４_ｍ，ｎ（送信用）、送受信素子１４_ｍ，ｎ（受信用）
のような一連の組み合わせを表すｍ×ｎ通りの選択信号を作成する。

制御回路１１は、選択信号を送信回路１２に送った後、受信回路１３から測定波形信号を受け取ると、この測定波形信号に選択信号を付加し、ＬＡＮ３０を経てノートパソコン２０に測定波形信号を送信する。制御回路１１は一連の選択信号による測定波形信号の送信を終了すると、次の選択信号に応じて同様の測定を繰り返す。

ノートパソコン２０は、センサ１０から受信した測定波形信号を画像化するための処理を行う。このために、ノートパソコン２０は、ユーザインターフェース２１と、信号処理部２２と、表示部２３と、入力部２４と、記憶部２５とを備えている。

表示部２３は、画像を表示するＬＣＤ（液晶ディスプレイ）などの表示装置である。例えば、表示部２３は、信号処理部２２による処理で得た画像であり、コンクリート構造体１３０の内部を示す画像を表示する。入力部２４は、センサ１０を用いた測定を行うための測定指示や測定を終了するための測定終了指示などを入力するための入力装置であり、キーボード等のようなものである。

記憶部２５は、信号処理部２２の制御によって測定波形信号などを記憶する記憶装置である。例えば、記憶部２５は予め平均波形を記憶している。平均波形については後で述べる。

ユーザインターフェース２１は、ＬＡＮ３０を経てセンサ１０から測定波形信号を含む各種の信号を受信して信号処理部２２に渡す。また、ユーザインターフェース２１は、信号処理部２２からの指示などをＬＡＮ３０を経てセンサ１０に送信する。

信号処理部２２は、入力部２４からコンクリート構造体１３０を検査するための測定指示を受け取ると、センサ１０を用いた非破壊検査のための処理を行う。つまり、信号処理部２２はユーザインターフェース２１とＬＡＮ３０とを経て測定指示をセンサ１０に送信する。この後、信号処理部２２は、センサ１０から一連の測定波形信号を受信すると、コンクリート構造体１３０の内部を示す画像を作成するための処理を行う。

信号処理部２２は、ＬＡＮ３０とユーザインターフェース２１とを経て一連の測定波形信号をセンサ１０から受信すると、これらの測定波形信号をコンクリート構造体１３０用の波形マトリクスＭとして記憶部２５に記憶する。信号処理部２２は、波形マトリクスＭとして記憶するときには、各測定波形信号に付加されている選択信号を利用して各測定波形信号が表す測定波形をマトリクス状にする。例えば、送受信素子１４_１，１〜１４_ｍ，ｎが図４に示すように４つの送受信素子１４_１，１〜１４_２，２であり、送受信素子１４_１，１〜１４_２，２が測定した測定波形をＭ_１，１、・・・、Ｍ_２，２とする。以下では、４つの送受信素子１４_１，１〜１４_２，２から成る素子アレイ１４を具体例として説明する。

なお、説明の都合により送受信素子１４_１，１〜１４_２，２に対してＮｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３、Ｎｏ．４の番号を付けて各送受信素子を表す場合がある。また、送信側の送受信素子をＴｘで表し、受信側の送受信素子をＲｘで表す。例えば、送受信素子１４_１，１（Ｎｏ．１の送受信素子）が送信側であると、この送受信素子_１，１を符号Ｔｘ１で表し、送受信素子_１，１が受信側であると、この送受信素子_１，１を符号Ｒｘ１で表す。

測定波形Ｍ_１，１、・・・、Ｍ_４，４は、受信側の送受信素子Ｒｘ１〜Ｒｘ４（送受信素子１４_１，１〜１４_４，４）から得た各測定波形信号が表す波形である。つまり、
（Ｔｘ１，Ｒｘ１）の組み合わせで得た測定波形がＭ_１，１
（Ｔｘ１，Ｒｘ２）の組み合わせで得た測定波形がＭ_１，２
・・・
（Ｔｘ４，Ｒｘ４）の組み合わせで得た測定波形がＭ_４，４
のように、波形マトリクスＭは４×４の１６通りの波形から成っている。

波形マトリクスＭの測定波形Ｍ_１，１、・・・、Ｍ_４，４は図５に示すようなターゲットからの反射波を含む波形となるが、実際には測定の開始直後に、図示を省略しているが直達波が発生する。そこで、信号処理部２２は波形マトリクスＭの測定波形Ｍ_１，１、・・・、Ｍ_４，４に対して平均波形差分処理を行って直達波を低減する。この処理を行うために、信号処理部２２は、送受信間距離と平均波形とを予め算出して、波形マトリクスＭの平均波形差分処理をする。波形マトリクスＭに対する処理を終了すると、画像を作成するための処理を行う。

ここで、送受信間距離と平均波形とを算出するための処理について説明する。

信号処理部２２は、素子アレイ１４について、次のようにして送受信間距離を算出する。送受信間距離は、直達波の伝播経路の距離であり、組み合わされた送受信素子間の間隔である。この実施の形態では、図６に示すように、行方向に配置されたＮｏ．１の送受信素子とＮｏ．２の送受信素子との隣接間隔が値ａであり、列方向に配列されたＮｏ．１の送受信素子とＮｏ．３の送受信素子との隣接間隔が値ｂである。送受信素子が４つより多い場合も同様である。

信号処理部２２は、送受信間距離を算出する指示を入力部２４から受け取ると、行方向に配置された送受信素子の隣接間隔ａと、列方向に配列された送受信素子の隣接間隔ｂとを用いた計算で、図７に示す送受信間距離テーブルを作成する。

送受信間距離テーブルに示すように、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４の送受信素子１４_１，１〜１４_２，２が用いられた場合の送受信間距離は、
０、ａ、ｂ、√（ａ^２＋ｂ^２）
の４通りになる。４つより多くの送受信素子が用いられた場合には、この他にも、信号処理部２２は、例えば、
２ａ、２ｂ、√｛（２ａ）^２＋（２ｂ）^２）｝
のような送受信間距離を、隣接間隔ａ、ｂを用いて計算する。

信号処理部２２は次のようにして平均波形を算出する。このために供試体が使用される。例えば図８に示すようなコンクリート製の供試体２１０を使用する場合、供試体２１０に対して素子アレイ１４がセットされる。供試体２１０はターゲット２１１の他にも骨材２１２や気泡２１３を含んでいる。つまり、供試体２１０は実際に現場で使用されているコンクリートに類似したものである。なお、図８では、素子アレイ１４のＮｏ．１〜Ｎｏ．４の送受信素子１４_１，１〜１４_２，２を配置した状態を記載し、素子アレイ１４の本体１４Ａの記載を省略している。

素子アレイ１４のＮｏ．１〜Ｎｏ．４の送受信素子１４_１，１〜１４_２，２が供試体２１０の表面２１０Ａに配置された後、信号処理部２２は、平均波形を算出するための指示を入力部２４から受け取ると、ユーザインターフェース２１とＬＡＮ３０とを経てセンサ１０に測定指示を送信する。この後、信号処理部２２は、供試体２１０を用いた場合の一連の測定波形をセンサ１０から受信し、平均波形算出用の波形マトリクスＭとして記憶する。

こうした状態のときに、信号処理部２２は次のようにして平均波形を算出する。信号処理部２２は、図９に示すように、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４の送受信素子による１６通りの平均波形算出用の測定波形Ｍ_１，１、・・・、Ｍ_４，４をセンサ１０から得て、先に述べた平均波形算出用の波形マトリクスＭとして記憶部２５に記憶する。図９では、直達波をＷ１で表し、ターゲットをＷ２で表している。また、ノイズ成分をＷ３で表している。

次に、信号処理部２２は、送受信間距離に応じた平均波形を算出する。この実施の形態では送受信間距離テーブル（図７）に示すように、送受信間距離は、
０、ａ、ｂ、√（ａ^２＋ｂ^２）
の４通りになる。例えば、送受信間距離が「０（ゼロ）」である場合の平均波形を算出するときは、信号処理部２２は送受信間距離が０（ゼロ）の４つの測定波形を、平均波形算出用の波形マトリクスＭから抽出する。この場合には図１０に示すように送受信素子が
（Ｔｘ１，Ｒｘ１）の組み合わせ
（Ｔｘ２，Ｒｘ２）の組み合わせ
（Ｔｘ３，Ｒｘ３）の組み合わせ
（Ｔｘ４，Ｒｘ４）の組み合わせ
で得た各測定波形を抽出する。ここで、抽出される測定波形は、
Ｍ_１，１
Ｍ_２，２
Ｍ_３，３
Ｍ_４，４
になる。

次に、信号処理部２２は、抽出した測定波形を基に平均波形Ａｖｅ_０を算出する。この後、信号処理部２２は、各測定波形のレベルを加え合わせる演算、つまり次に示す、
Ａｖｅ_０＝（Ｍ_１，１＋Ｍ_２，２＋Ｍ_３，３＋Ｍ_４，４）／４
の計算で平均化の演算を行って、平均波形Ａｖｅ_０を算出する。これにより、各測定波形に含まれる直達波は時間軸上で同じ時点に発生するが、ターゲット、骨材、気泡などによる反射波は時間軸上の異なる時点で発生するので、各測定波形の平均化により、直達波のレベルは変化しないが、ターゲット、骨材、気泡などによる反射波のレベルが低くなる。

信号処理部２２はこうした平均波形の算出を各送受信間距離毎に行う。送受信素子が４つの場合（図７）には４通りの平均波形を算出する。この後、信号処理部２２は算出した各平均波形を記憶部２５に記憶する。例えば、信号処理部２２は、算出した平均波形Ａｖｅ_０を、図１１に示すように送受信間距離と共に平均波形テーブルとして記憶する。同じようにして、信号処理部２２は、送受信間距離ａ、ｂ、√（ａ^２＋ｂ^２）に対応する平均波形Ａｖｅ_１、Ａｖｅ_２、Ａｖｅ_３を算出して平均波形テーブルに記憶する。

このように記憶部２５が送受信間距離テーブル（図７）と平均波形テーブル（図１１）とを記憶している状態で、信号処理部２２は、先に述べたようにコンクリート構造体１３０の深さ方向の画像を作成する。コンクリート構造体１３０の内部を示す画像を作成するときには、測定指示を送信した後であり、信号処理部２２は、コンクリート構造体１３０の測定波形を既に得て、波形マトリクスＭを作成している。具体例の場合には、信号処理部２２は測定波形Ｍ_１，１、・・・、Ｍ_４，４の波形マトリクスＭを作成している。

信号処理部２２は、コンクリート構造体１３０用の波形マトリクスＭの測定波形Ｍ_１，１、・・・、Ｍ_４，４に対して平均波形差分処理を行う。このために、信号処理部２２は、最初の送受信間距離に該当する測定波形、例えば最短の送受信間距離に該当する測定波形を波形マトリクスＭの中から読み出す。つまり、信号処理部２２は、送受信間距離テーブル（図７）を参照して送受信間距離が０（ゼロ）になる送信側の送受信素子と受信側の送受信素子とを調べ、さらに、コンクリート構造体１３０用の波形マトリクスＭ（図４）を参照してこれらの送受信素子に該当する測定波形を記憶部２５から読み出す。これにより、信号処理部２２は、
Ｍ_１，１・・・送受信素子（Ｔｘ１，Ｒｘ１）による測定波形
Ｍ_２，２・・・送受信素子（Ｔｘ２，Ｒｘ２）による測定波形
Ｍ_３，３・・・送受信素子（Ｔｘ３，Ｒｘ３）による測定波形
Ｍ_４，４・・・送受信素子（Ｔｘ４，Ｒｘ４）による測定波形
を読み出す。

信号処理部２２は、読み出した測定波形Ｍ_１，１〜Ｍ_４，４と平均波形Ａｖｅ_０との差分を算出して、測定波形ＡＭ_１，１、・・・、ＡＭ_４，４を得る。具体例では、図１２に示すように、信号処理部２２は、
Ｍ_１，１−Ａｖｅ_０＝ＡＭ_１，１
Ｍ_２，２−Ａｖｅ_０＝ＡＭ_２，２
Ｍ_３，３−Ａｖｅ_０＝ＡＭ_３，３
Ｍ_４，４−Ａｖｅ_０＝ＡＭ_４，４
を計算する。これにより、信号処理部２２は測定波形Ｍ_１，１、・・・、Ｍ_４，４の直達波ｗ１を低減する。

同じようにして、信号処理部２２は、残りの送受信間距離ａ、ｂ、√（ａ^２＋ｂ^２）についても直達波低減処理をする。これにより、信号処理部２２は、直達波を低減した波形マトリクスＭを作成する。

信号処理部２２は、直達波を低減したコンクリート構造体１３０用の波形マトリクスＭを作成すると、この波形マトリクスＭを用いてフォーカシングやデコンボリューションを行い、コンクリート構造体１３０の画像を作成する。フォーカシングはコンクリート構造体１３０の例えばターゲットを画像化するための画像処理であり、デコンボリューションはフィルタを用いて画像の不鮮明を補正する画像処理である。信号処理部２２は、画像処理を終了すると、表示部２３を制御してコンクリート構造体１３０の深さ方向の画像を表示する。

この後、信号処理部２２は、入力部２４から測定終了指示がなければ、ユーザインターフェース２１を経て次の測定指示をセンサ１０に送信する。一方、入力部２４から測定終了指示があると、信号処理部２２は測定を終了する。

以上がこの実施の形態１による非破壊検査システムの構成である。次に、この非破壊検査システムの作用について、４つの送受信素子を用いた具体例で説明する。担当者は、コンクリート構造体１３０の非破壊検査をする場合、先ず、平均波形を得るための処理を行う。このために、担当者はセンサ１０を供試体２１０にセットして、入力部２４に送受信間距離を算出する指示を入力する。

信号処理部２２は、送受信間距離を算出するための指示を受け取ると、行方向に配置された送受信素子の隣接間隔ａと、列方向に配列された送受信素子の隣接間隔ｂとを用いた計算で送受信間距離テーブル（図７）を作成する。送受信間距離テーブルの作成が終了すると、信号処理部２２はセンサ１０に測定指示を送信する。この後、信号処理部２２は、センサ１０が供試体２１０の測定で得た測定波形Ｍ_１，１、・・・、Ｍ_２，２から、平均波形算出用の波形マトリクスＭを作成する。

平均波形算出用の波形マトリクスＭの作成を終了すると、信号処理部２２は、この波形マトリクスＭを使用して、平均波形Ａｖｅ_０〜Ａｖｅ_３を算出して記憶部２５に平均波形テーブル（図１１）として記憶する。

ノートパソコン２０に平均波形テーブルを作成した状態で、担当者は、非破壊検査の対象であるコンクリート構造体１３０にセンサ１０をセットし、コンクリート構造体１３０の測定指示を入力部２４に入力する。これにより、信号処理部２２はセンサ１０に測定指示を送信する。この後、信号処理部２２はセンサ１０から測定波形Ｍ_１，１、・・・、Ｍ_４，４を受信すると、コンクリート構造体１３０用の波形マトリクスＭを作成する。そして、信号処理部２２は、コンクリート構造体１３０用の波形マトリクスＭの測定波形Ｍ_１，１、・・・、Ｍ_４，４に対して、平均波形テーブルの平均波形Ａｖｅ_０〜Ａｖｅ_３を用いて平均波形差分処理を行う。これにより、信号処理部２２は、直達波を低減した波形マトリクスＭを作成する。

信号処理部２２は、直達波を低減したコンクリート構造体１３０用の波形マトリクスＭを作成すると、この波形マトリクスＭを用いてフォーカシングやデコンボリューションを行い、コンクリート構造体１３０の画像を作成する。そして、信号処理部２２は、表示部２３を制御してコンクリート構造体１３０の深さ方向の画像を表示する。これにより、従来であれば、例えば図１３（ａ）の楕円で囲んだ部分に示すように、直達波が画像化されて、ターゲットの画像が不鮮明である。これに対して、この実施の形態によれば、図１３（ｂ）に示すように、直達波が画像化されないので、ターゲットが鮮明に画像化されている。

この後、信号処理部２２は、入力部２４から測定終了指示がなければ、ユーザインターフェース２１を経て次の測定指示をセンサ１０に送信する。一方、入力部２４から測定終了指示があると、信号処理部２２は測定を終了する。

こうして、この実施の形態によれば、各測定波形の直達波を低減するので、直達波を画像化しないようにすることができる。また、この実施の形態によれば、直達波が画像化されないので、直達波の近傍にあるターゲットの画像化を可能にする。

（実施の形態２）
実施の形態１では供試体２１０（図８）を用いて平均波形テーブルを作成したが、この実施の形態では次のようにしている。なお、この実施の形態では、先に説明した実施の形態１と同一もしくは同一と見なされる構成要素には、それと同じ参照符号を付けて、その説明を省略する。

この実施の形態では、供試体２１０の代わりに例えばコンクリート構造体１３０を使用して平均波形テーブルを作成する。つまり、担当者は測定する現場でコンクリート構造体１３０を用いて平均波形テーブルを作成し、コンクリート構造体１３０の深さ方向を表す画像を作成する。

この実施の形態によれば、供試体２１０の準備することを不要にすることができる。

（実施の形態３）
実施の形態１では、各送受信間距離に応じて平均波形を作成したが、この実施の形態では次のようにしている。なお、この実施の形態では、先に説明した実施の形態１と同一もしくは同一と見なされる構成要素には、それと同じ参照符号を付けて、その説明を省略する。

この実施の形態では図１４に示す別供試体２２０を用いて平均波形を作成する。別供試体２２０は、モルタルで造られ、かつ、素子アレイ１４の送受信素子１１０_１〜１１０_ｎの形状に比べて十分大きく造られている。これは別供試体２２０の側面や底面での超音波の反射を防ぐためである。別供試体２２０は内部に気泡２１３だけが残っているが、ターゲットや骨材（図８）を含まない。これは骨材で超音波が反射してノイズとなることを防ぐためである。

こうした別供試体２２０が用いられて、信号処理部２２が平均波形を予め算出する。平均波形の算出は実施の形態１と同様に計算され、信号処理部２２は送受信間距離に応じた平均波形を表す平均波形テーブル（図１１）を記憶部２５に記憶する。

こうした状態の場合に、担当者がコンクリート構造体１３０を検査するための測定指示を入力部２４に入力すると、信号処理部２２は実施の形態１と同様にセンサ１０に測定指示を送信する。これにより、信号処理部２２は送受信素子１４_１，１〜１４_ｍ，ｎの組み合わせに応じて波形マトリクスＭを作成する。以下では送受信素子１４_１，１〜１４_ｍ，ｎが４つの送受信素子１４_１，１〜１４_２，２である場合（図４）を具体例として説明する。なお、実施の形態１と同様に、説明の都合により送受信素子１４_１，１〜１４_２，２に対してＮｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３、Ｎｏ．４の番号を付けて各送受信素子を表す場合がある。また、送信側の送受信素子をＴｘで表し、受信側の送受信素子をＲｘで表す。

４つの送受信素子１４_１，１〜１４_２，２により、波形マトリクスＭは、実施の形態１で述べたように、
（Ｔｘ１，Ｒｘ１）の組み合わせで得た測定波形がＭ_１，１
（Ｔｘ１，Ｒｘ２）の組み合わせで得た測定波形がＭ_１，２
・・・
（Ｔｘ４，Ｒｘ４）の組み合わせで得た測定波形がＭ_４，４
のような、４×４の１６通りの波形から成っている。

波形マトリクスＭを作成した後、信号処理部２２は振幅・時間補正を次のようにして行う。送受信間距離０（ゼロ）、ａ、ｂ、√（ａ^２＋ｂ^２）に対応する別供試体２２０の平均波形Ａｖｅ_０、Ａｖｅ_１、Ａｖｅ_２、Ａｖｅ_３の直達波については、測定波形の直達波と発生状態、つまり振幅および時間が異なるために、平均波形Ａｖｅ_０、Ａｖｅ_１、Ａｖｅ_２、Ａｖｅ_３に対して、測定波形毎に振幅・時間補正を行う。

例えば、送受信間距離が０（ゼロ）である場合、信号処理部２２は図１５に示すように、平均波形テーブル（図１２）からこの送受信間距離に対応する平均波形Ａｖｅ_０を読み出す。平均波形Ａｖｅ_０については、直達波の発生時間をｔ０とし、振幅をａ０としている。

また、信号処理部２２は波形マトリクスＭから、送受信間距離が０（ゼロ）である場合の測定波形として、
Ｍ_１，１・・・送受信素子（Ｔｘ１，Ｒｘ１）による測定波形
Ｍ_２，２・・・送受信素子（Ｔｘ２，Ｒｘ２）による測定波形
Ｍ_３，３・・・送受信素子（Ｔｘ３，Ｒｘ３）による測定波形
Ｍ_４，４・・・送受信素子（Ｔｘ４，Ｒｘ４）による測定波形
を読み出す。送受信素子（Ｔｘ１，Ｒｘ１）による測定波形Ｍ_１，１では、直達波の発生時間をｔ１１とし、振幅をａ１１としている。同じように、送受信素子（Ｔｘ２，Ｒｘ２）による測定波形Ｍ_２，２では、直達波の発生時間をｔ２２とし、振幅をａ２２とし、送受信素子（Ｔｘ３，Ｒｘ３）による測定波形Ｍ_３，３では、直達波の発生時間をｔ３３とし、振幅をａ３３としている。送受信素子（Ｔｘ４，Ｒｘ４）による測定波形Ｍ_４，４では、直達波の発生時間をｔ４４とし、振幅をａ４４としている。

そして、信号処理部２２は測定波形毎に平均波形を補正する。つまり、信号処理部２２は各測定波形用の平均波形をそれぞれ算出する。例えば、平均波形Ａｖｅ_０については、
Ａｖｅ_０×（ａ１１／ａ０）×（ｔ１１−ｔ０）
の補正式を用いる。つまり、この補正式により、信号処理部２２は平均波形Ａｖｅ_０の振幅をａ１１／ａ０だけ変え、平均波形Ａｖｅ_０の発生時間をｔ１１−ｔ０だけずらして、補正した平均波形Ａｖｅ_０，１１を作成する。同じようにして、測定波形Ｍ_２，２、Ｍ_３，３、Ｍ_４，４についても、
Ａｖｅ_０×（ａ２２／ａ０）×（ｔ２２−ｔ０）
Ａｖｅ_０×（ａ３３／ａ０）×（ｔ３３−ｔ０）
Ａｖｅ_０×（ａ４４／ａ０）×（ｔ４４−ｔ０）
の補正式により、測定波形Ｍ_２，２、Ｍ_３，３・・・Ｍ_４，４に応じて平均波形Ａｖｅ_０の振幅を変えて発生時間をずらし、送受信間距離が０（ゼロ）である場合の補正した平均波形
Ａｖｅ_０，２２、Ａｖｅ_０，３３、Ａｖｅ_０，４４
を算出する。

同じようにして、信号処理部２２は、送受信間距離ａである測定波形
Ｍ_１，２、Ｍ_２，１、Ｍ_３，４、Ｍ_４，３
に対して、平均波形Ａｖｅ_１の振幅を変えて発生時間をずらして、
Ａｖｅ_１，１２、Ａｖｅ_１，２１、Ａｖｅ_１，３４、Ａｖｅ_１，４３
を算出し、送受信間距離ｂである測定波形
Ｍ_１，３、Ｍ_３，１、Ｍ_２，４、Ｍ_４，２
に対して、平均波形Ａｖｅ_２の振幅を変えて発生時間をずらして、
Ａｖｅ_２，１３、Ａｖｅ_２，３１、Ａｖｅ_２，２４、Ａｖｅ_２，４２
を算出する。そして、送受信間距離√（ａ^２＋ｂ^２）である測定波形
Ｍ_１，４、Ｍ_２，３、Ｍ_３，２、Ｍ_４，１
に対して、平均波形Ａｖｅ_３の振幅を変えて発生時間をずらして、
Ａｖｅ_３，１４、Ａｖｅ_３，２３、Ａｖｅ_３，３２、Ａｖｅ_３，４１
を算出する。

このように、信号処理部２２は１６通りの補正した平均波形を算出する。

この後、信号処理部２２は、１６通りの補正した平均波形を用いて平均波形差分処理を行う。送受信間距離テーブルと１６通りの補正した平均波形とを記憶部２５が記憶している状態で、信号処理部２２は、先に述べたようにコンクリート構造体１３０の深さ方向の画像を作成する。コンクリート構造体１３０の内部を示す画像を作成するときには、測定指示を送信した後であり、信号処理部２２は、コンクリート構造体１３０の測定波形を既に得て、波形マトリクスＭを作成している。具体例の場合には、信号処理部２２はコンクリート構造体１３０用の１６通りの測定波形Ｍ_１，１、・・・、Ｍ_４，４の波形マトリクスＭ（図４）を作成している。

信号処理部２２は、コンクリート構造体１３０用の波形マトリクスＭの測定波形Ｍ_１，１、・・・、Ｍ_４，４に対して平均波形差分処理を行う。このために、信号処理部２２は、最初の送受信間距離に該当する測定波形、例えば最短の送受信間距離に該当する測定波形を波形マトリクスＭの中から読み出す。つまり、信号処理部２２は、送受信間距離テーブル（図７）を参照して送受信間距離が０（ゼロ）になる送信側の送受信素子と受信側の送受信素子とを調べ、さらに、コンクリート構造体１３０用の波形マトリクスＭ（図４）を参照してこれらの送受信素子に該当する測定波形を記憶部２５から読み出す。これにより、信号処理部２２は、
Ｍ_１，１・・・送受信素子（Ｔｘ１，Ｒｘ１）による測定波形
Ｍ_２，２・・・送受信素子（Ｔｘ２，Ｒｘ２）による測定波形
Ｍ_３，３・・・送受信素子（Ｔｘ３，Ｒｘ３）による測定波形
Ｍ_４，４・・・送受信素子（Ｔｘ４，Ｒｘ４）による測定波形
を読み出す。

信号処理部２２は、各送受信間距離に対応する測定波形と、この送受信間距離に対応する、補正した平均波形とにより差分をそれぞれ算出する。具体例では、送受信間距離が０（ゼロ）である場合の測定波形Ｍ_１，１、Ｍ_２，２、Ｍ_３，３、Ｍ_４，４と、送受信間距離が０（ゼロ）である場合の補正した平均波形Ａｖｅ_０，２２、Ａｖｅ_０，３３、Ａｖｅ_０，４４とにより、図１６に示すように、信号処理部２２は、
Ｍ_１，１−Ａｖｅ_０，１１＝ＡＭ_０，１１
Ｍ_２，２−Ａｖｅ_０，２２＝ＡＭ_０，２２
Ｍ_３，３−Ａｖｅ_０，３３＝ＡＭ_０，３３
Ｍ_４，４−Ａｖｅ_０，４４＝ＡＭ_０，４４
を計算する。これにより、信号処理部２２は測定波形Ｍ_１，１、Ｍ_２，２、Ｍ_３，３、Ｍ_４，４の直達波ｗ１を低減する。

同じようにして、信号処理部２２は、残りの送受信間距離ａ、ｂ、√（ａ^２＋ｂ^２）についても平均波形差分処理をする。これにより、信号処理部２２は、直達波を低減した波形マトリクスＭを作成する。

信号処理部２２は、直達波を低減したコンクリート構造体１３０用の波形マトリクスＭを作成すると、この波形マトリクスＭを用いてフォーカシングやデコンボリューションを行い、コンクリート構造体１３０の画像を作成する。フォーカシングはコンクリート構造体１３０の例えばターゲットを画像化するための画像処理であり、デコンボリューションはフィルタを用いて画像の不鮮明を補正する画像処理である。信号処理部２２は、画像処理を終了すると、表示部２３を制御してコンクリート構造体１３０の深さ方向の画像を表示する。

この後、信号処理部２２は、入力部２４から測定終了指示がなければ、ユーザインターフェース２１を経て次の測定指示をセンサ１０に送信する。一方、入力部２４から測定終了指示があると、信号処理部２２は測定を終了する。

この実施の形態によれば、次の効果を達成することができる。従来であれば、図１７（ａ）の楕円で囲んだ部分に示すように、直達波が画像化されてターゲットの画像が不鮮明である。また、実施の形態１によれば、供試体２１０は、素子アレイ１４の送受信素子１１０_１〜１１０_ｎの形状に比べて十分大きく造られていないので、図１７（ｂ）の楕円で囲んだ部分に示すように、コンクリート構造体の底面などのように断面積の大きい部分の画像化がされていない。これに対して、この実施の形態によれば、図１７（ｃ）に示すように、直達波が画像化されない。また、近傍ターゲットの画像化が可能になる。さらに、断面積の大きい反射（底面など）の画像化が可能になる。

１０ センサ
１１ 制御回路
１２ 送信回路
１３ 受信回路
１４ 素子アレイ
２０ ノートパソコン（処理装置）
２１ ユーザインターフェース
２２ 信号処理部
２３ 表示部
２４ 入力部
２５ 記憶部
３０ ＬＡＮ
１３０ コンクリート構造体
２１０ 供試体
２２０ 別供試体

Claims (6)

1. 超音波を送受信する複数の送受信素子を備え、超音波を測定対象に送信する送受信素子と、この測定対象から超音波の反射波を受信する送受信素子とを１つの組み合わせとし、各組み合わせで得た測定波形を基に前記測定対象を画像化する非破壊検査システムにおいて、
   各組み合わせの送受信素子間の距離を直達波の送受信間距離として、各組み合わせに対応する送受信間距離を得る距離算出処理と、送受信間距離が同じ組み合わせで得ると共に供試体の測定で得た測定波形を平均化して、直達波を含む平均波形を予め算出する処理を繰り返して、各送受信間距離に対応する平均波形を得る平均波形生成処理と、送受信間距離が同じ組み合わせで得た測定対象の各測定波形と、この送受信間距離に対応する平均波形との差分をそれぞれ算出する処理を繰り返して、各送受信間距離の組み合わせで得た測定波形の直達波を低減する直達波低減処理と、前記直達波低減処理で得た各測定波形を基に前記測定対象を画像化する画像化処理とを行う処理装置、
   を備えることを特徴とする非破壊検査システム。
2. 超音波を送受信する複数の送受信素子を備え、超音波を測定対象に送信する送受信素子と、この測定対象から超音波の反射波を受信する送受信素子とを１つの組み合わせとし、各組み合わせで得た測定波形を基に前記測定対象を画像化する非破壊検査システムにおいて、
   各組み合わせの送受信素子間の距離を直達波の送受信間距離として、各組み合わせに対応する送受信間距離を得る距離算出処理と、送受信間距離が同じ組み合わせで得ると共に供試体の測定で得た測定波形を平均化して、直達波を含む平均波形を予め算出する処理を繰り返して、各送受信間距離に対応する平均波形を得る平均波形生成処理と、送受信間距離が同じ組み合わせで得た測定波形に含まれる直達波の発生状態と、この送受信間距離に対応する平均波形に含まれる直達波の発生状態とを基にこの平均波形を補正して、この送受信間距離の各測定波形に対応する平均波形をそれぞれ算出する処理を繰り返して、各送受信間距離の各測定波形に対応する平均波形を得る平均波形補正処理と、送受信間距離が同じ組み合わせで得た各測定波形と、これらの測定波形に対応すると共に補正した平均波形との差分を算出する処理を繰り返して、各測定波形の直達波を低減する直達波低減処理と、前記直達波低減処理で得た各測定波形を基に前記測定対象を画像化する画像化処理とを行う処理装置、
   を備えることを特徴とする非破壊検査システム。
3. 前記処理装置は、平均波形補正処理で、同じ送受信間距離の組み合わせで得た測定波形に含まれる直達波が発生する時間および振幅と、この送受信間距離に対応する平均波形に含まれる直達波が発生する時間および振幅とを基にこの平均波形を補正する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の非破壊検査システム。
4. 前記供試体は、側面および底面での超音波の反射によるノイズが発生しないように、前記送受信素子に比べて大きく造られている、
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の非破壊検査システム。
5. 前記測定対象がコンクリート構造体である場合に、前記供試体は骨材および測定目標となる空隙が除去された状態である、
   ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の非破壊検査システム。
6. 前記送受信素子はマトリクス状に配置され、
   前記処理装置は、行方向に配置された前記送受信素子の第１の間隔と、列方向に配置された前記送受信素子の第２の間隔とを基にして、距離算出処理で送受信間距離を算出する、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の非破壊検査システム。