JP2020034555A - 非破壊検査システム、方法およびプログラム - Google Patents
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
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Abstract
Description
を含む、非破壊検査システムが提供される。
非破壊検査方法として知られている打音法は、物体を叩いたときの応答を集音し解析することで、内部状態が良か不良かを判別する手法であり、たとえば、トンネル内壁のコンクリートの検査をする場合、内壁をハンマーで打った音を聴き、試験者の経験的な指標を用いて欠陥を判別する。
まず、熟練者でない被験者の聴覚でも判別可能か否かを検討するために、判別方法を知らない被験者4人の協力のもとに実験を行った。まず、EとE、FとF、FとEの組み合わせで、打音手順を説明し、それぞれ5、6回打音を聴かせてから、以下の試験を行った。その結果の正答率をカッコ内に示す。
2.2本のEと2本のFの計4本から、Eを2本判別する(100%)
この方法において、正答率が100%に近いことから、人間の聴覚で判別が可能であると考えられる。また、5、6回音色を聴くだけで判別が可能であった。
以上の結果から、外郭と、外郭により保護された内容物とから構成される物体の打音法にて使用するパラメータを、アルカリ乾電池を例として検討した。本実施形態では、音響処理を適用する際に、時間信号についての減衰時間など時間領域の情報および周波数分布などの周波数領域の情報に着目した。具体的には、時間領域の情報として減衰時間を用い、周波数領域の情報として周波数振幅特性の音響パワーを用い、それぞれ音響信号を特徴化するパラメータとした。各パラメータの詳細を表2に示す。ただし、集音には超高解像音響計測システムを使用し、信号は、前処理として音響パワーで規格化した。
本実施形態において、減衰時間τは、4kHzから20kHzまでの帯域で制限した時間パワー信号を移動平方根二乗平均(movuling−RMS)することで得る包絡線を計算した。減衰時間は、包絡線を解析し、音響パワーが12dB減衰するのに要する時間とした。また、本実施形態では音響パワーpは、時間信号をフーリエ変換し絶対値を取ることで離散値として得られ音響パワーを、2kHzから10kHzまでの概ね可聴域とされる帯域で積分して得られる値とした。なお、設定された周波数範囲で、複数の周波数区画に分解し、さらに周波数範囲−周波数範囲での比較を行う態様も想定できる。
図1に、D社の単3アルカリ乾電池を用いた打音法の解析結果を示す。図1はE同士の打音とF同士の打音の時間信号を示す。図2は、E同士の打音とF同士の打音の時間パワー信号とその包絡線を示す。図2中、太線は、信号の立ち上がりから、減衰時間τを得るときの包絡線を表している。図3はE同士の打音とF同士の打音の周波数振幅特性を示す。青破線は、2kHzから10kHzまでの、主に可聴域での帯域を表している。
3.2で得られた知見に基づき、同様の解析を、試料として充電池を使用して行った。
第1の実施形態の非破壊検査システムは、集音マイク900と、アンプ910と、ADコンバータ920と、情報処理装置930とを含んで構成される。集音マイク900、アンプ910およびADコンバータ920は、の機能は本実施形態における収音部に相当する。
1101 :データ調整部
1101 :データ調整部
1102 :FFT部
1103 :帯域制限部
1104 :積分処理部
1105 :包絡線検波部
1106 :最大値検出部
1107 :減衰時間取得部
1108 :帯域エネルギー計算部
1109 :評価データ作成部
1110 :データベース
1208 :FFT部
p :音響パワー
σ :標準偏差
τ :減衰時間
Claims (9)
- 外郭と、外郭に包囲された内容物とを含む物体を非破壊検査するためのシステムであって、
検査対象の物体を打撃したときに発生した音響データから設定された時間範囲の音響データを調整するデータ調整部と、
調整された音響データに対してFFT処理を適用し、音響パワーの周波数特性を生成するFFT部と、
前記周波数特性を前記検査対象の物体に応答して設定する帯域制限部と、
制限した帯域幅内での音響パワーを積分する積分処理部と、
積分値を使用して制限した帯域内での音響エネルギーを計算する計算部と、
前記音響エネルギーの値を使用して前記検査対象の物体を非破壊検査するための評価データ作成部と
を含む、非破壊検査システム。 - さらに、前記調整された音響データから包絡線を生成し、前記音響データの減衰時間を取得する減衰時間検出部を含む、請求項1に記載の非破壊検査システム。
- 前記評価データ作成部は、音響パワーを使用して、前記検査対象の物体を非破壊検査するためのデータベクトルを生成する、請求項1に記載の非破壊検査システム。
- 前記評価データ作成部は、音響パワーおよび前記減衰時間を使用して、前記検査対象の物体を非破壊検査するためのデータベクトルを生成する、請求項2に記載の非破壊検査システム。
- 前記評価データ作成部は、少なくとも前記音響データを含むデータベクトルと、前記物体の評価結果とを使用してデータを更新する学習機能を備える、請求項1〜4のいずれか1項に記載の非破壊検査システム。
- 前記非破壊検査システムは、さらに前記物体から、前記物体を打撃した時の音響を収集するための集音部を備え、集音部が前記データ調整部に対して音響データを送付する、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。
- 外郭と、外郭に包囲された内容物とを含む物体を非破壊検査するため、情報処理装置が実行する方法であって、情報処理装置が、
検査対象の物体を打撃したときに発生した音響データから設定された時間範囲の音響データを調整すること、
調整された音響データに対してFFT処理を適用し、音響パワーの周波数特性を生成するFFT処理を適用すること、
前記周波数特性を前記検査対象の物体に応答して設定すること、
制限した帯域幅内での音響パワーを積分する積分すること、
積分値を使用して制限した帯域内での音響エネルギーを計算すること、
前記音響エネルギーの値を使用して前記検査対象の物体を非破壊検査するための評価データを作成すること
を実行する、非破壊検査方法。 - 前記評価データを作成することは、少なくとも前記音響データを含むデータベクトルと、前記物体の評価結果とを使用してデータを更新することを実行する、非破壊検査方法。
- 請求項7または8に記載の方法を情報処理装置が実行するための装置実行可能なプログラム。
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