JP3699028B2

JP3699028B2 - 超音波探傷装置及び方法

Info

Publication number: JP3699028B2
Application number: JP2001312436A
Authority: JP
Inventors: 正一内藤; 賢二熊坂; 修菊池
Original assignee: 日立エンジニアリング株式会社
Priority date: 2001-10-10
Filing date: 2001-10-10
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2021-10-10
Also published as: JP2003121425A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接作業等電気のノイズの多い現場で使用する超音波探傷装置及び方法に係り、特に、ノイズ削減処理機能付超音波探傷装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の超音波探傷装置としては、例えば、特開平７−４９３３８号公報、特開平９−８９８５０号公報、特開２０００−４６８１０号公報に記載されたものなどがあり、ビーム路程とエコー高さから欠陥エコーや形状移行エコーのグルーピング処理を行い、欠陥の検知を行っている。
【０００３】
一方、超音波探傷試験を実施する場合、溶接ノイズ等に対してはノイズフィルタを付加しノイズ信号の低減を行うハード方式ノイズ対策、及び収録した超音波データを解析処理する際にデータの連続性のない信号をノイズ信号とし削除する方法等を併用して用いていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ハード方式によるノイズ対策は、電源ノイズフィルタ、高周波／低周波ノイズ対するバンドパスフィルタ等で対策されるが、溶接機やグラインダー等の不連続的に頻発するノイズには対しては探傷周波数に近接しているため効果がない場合が多い。
【０００５】
本発明の目的は、ハード方式ノイズフィルタの軽減、データ解析処理時に膨大な超音波データからノイズ低減処理を行う必要がなくデータ解析処理時間の短縮化が図れる。これらにより検査作業の大幅な効率向上と検査精度、信頼性の向上を実現する事のできる超音波探傷装置及び方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するための手段として、本発明は下記の如く構成する。
すなわち、本発明は、超音波探触子を走査する駆動機構と所定間隔で発生する同期パルスに基づいて超音波探触子より被検体に超音波パルスを繰り返し発振するパルス発生回路と、被検体内で反射した超音波エコーを前記探触子で捕捉し受信し増幅する受信回路と、受信信号の感度を切替えるゲイン切換回路と、前記ゲイン切換回路から出力されるアナログ信号をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、探傷データを記録する記憶装置とを備え、第１設定感度と第２設定感度を交互に切換ながら探傷を行う自動超音波探傷装置において、
前記探触子で捕捉し受信して得られた前記超音波のディジタル信号を記録するバッファメモリと、ノイズ判定処理部とを備え、
前記ノイズ判定処理部において、前記超音波からエコー高さ及びビーム路程を記録する際に、前記第１設定感度と第２設定感度で受信して得られたエコー高さを比較し、前記第１設定感度で受信されたエコーの中でエコー高さ１００％以上のエコーであって、前記第２設定感度でもエコーが受信されないものはノイズ信号と判定し、
前記第１設定感度で受信されたエコーの中でエコー高さ１００％以下のエコーであって、前記第２設定感度でエコーが受信されたものはノイズ信号と判定し、
前記ノイズ信号を含まないディジタル信号を探傷データとして前記記憶装置に記録することを特徴する。
【０００７】
また、本発明の他の特徴は、これらの値を記憶する記憶手段を備えた超音波探傷装置により、評価すべきエコーのビーム路程、エコー高さを記憶する超音波探傷方法において、
まず、探触子位置ａ1での通常ゲイン探傷のビーム路程値T1、エコー高さＰ1を記憶し、
前記探触子位置ａ1での次の繰り返し周期における１／１０ゲイン探傷のビーム路程値T1g、エコー高さＰ1gを記憶し、
また、前回探触子位置ａ0での通常ゲインのエコー高さＰ0、１／１０ゲインのエコー高さＰ0gとした場合、次の比較によりノイズ判定を行う。
（ａ）通常ゲインでエコーの記録なく、１／１０ゲインでエコー高さＰ1gが記録されたものはノイズ信号と判定する。
（ｂ）通常ゲインでエコー高さ１００％以上の記録があり、１／１０ゲインでエコーの記録無いものはノイズ信号と判定する。
（ｃ）通常ゲインで前回探触子位置ａ0でのエコー高さＰ0と今回探触子位置ａ1でのエコー高さＰ1とを比較しエコー高さの変化量が一定量以上のものはノイズ信号と判定する。１／１０ゲインについても同様の判定を行う。
【０００８】
上述した本発明の自動超音波探傷装置及び方法によれば、データ収録時に探傷データがノイズデータか否か判定しノイズを含まないデータのみ記憶装置に格納することが可能となり、その結果、ハード方式ノイズフィルタの軽減が可能となり、また、データ解析処理時に膨大な超音波データからノイズ低減処理を行う必要がなくデータ解析処理時間の短縮化が図れる。これらにより、検査作業の大幅な効率向上と検査精度、信頼性の向上を実現する事が可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態を図１〜図９を用いて説明する。
図１は本発明の一実施例を示す超音波探傷装置の説明図である。
所定間隔で発生する同期パルスに基づき、パルス発生回路５により超音波探触子２を励振し、被検体１内に超音波３が発せられる。超音波探触子２は駆動装置４により図９に示すような一定パターンで走査される。被検体１からの反射信号は受信回路６により受信、増幅され、Ａ／Ｄ変換器７によりディジタルデータに変換され、探傷データとして一時的にバッファメモリ８に格納され、さらに表示部１０に転送される。
【００１０】
また、本発明の超音波探傷装置はノイズ判定処理部を備えている。すなわち、ノイズ判定処理部としてプログラムメモリ９には、図２に示すノイズ判定処理のプログラムが記憶され、ＣＰＵ１３により予め設定されたノイズ判定値Ｃ１、Ｃ２により、閾値以上のピークエコー高さについてノイズ判定処理を行う。
【００１１】
操作部１１は、超音波信号を取込むための各種条件の設定を行うためのものであり、また記憶装置１２は各種条件データ、及び探傷データを記憶するためのものである。制御装置１４は駆動装置４を走査パターンに沿って制御し、探傷データの一部である探触子位置座標をバッファメモリ８に転送し一時的に記録する。
【００１２】
表示部１０には、バッファメモリ８のデータやノイズ判定処理部の探傷データ、判定状況、あるいは、これらの収録データを信号処理した探傷結果が、図５〜図８に示すＡスコープ等の波形や図表として表示される。
【００１３】
次に、上記実施例のノイズ判定処理部の処理の流れをソフトウェアのフローチャートを図２に示す。まず、本実施例の探傷装置を起動し、ステップ20において、超音波探傷に必要な感度条件を通常ゲインに設定後、ノイズ判定処理部がステップ21で探触子位置データ（Ｘｉ,Ｙｉ）をバッファメモリ８に記録し、ステップ22で通常ゲインのエコー高さＰｉ、路程Ｔｉをバッファメモリ８に記録する。
【００１４】
次に、ステップ23、24において、感度条件を１／１０ゲインにしエコー高さＰｉｇ、路程Ｔｉｇをバッファメモリ８に記録する。
【００１５】
ステップ25、26は、今回と前回の探触子位置で検出したエコー高さ偏差によるノイズ判定を行うもので、図３に示すように被検体内の反射体からのエコー高さはＰｉ-1，Ｐｉ，Ｐｉ+1，Ｐｉ+2連続性をもっているため、エコー高さＰｉ'のように突出する偏差ｄｉの場合は、ノイズ判定値Ｃ１で判定することにより、記憶装置１２に格納するデータの対象から削除可能となる。
【００１６】
すなわち、今回探触子位置Ｘｉと前回探触子位置Ｘｉ-1でのエコー高さの偏差ｄｉを演算し、偏差ｄｉがノイズ判定値Ｃ１を超えた場合にノイズ信号とし、探傷データとして記憶装置１２に格納することはせず、また、バッファメモリ８に記録されていたデータも後のデータの上書き処理により削除される。
【００１７】
偏差ｄｉ＞ノイズ判定値Ｃ１；ノイズと判定
ステップ27、28は、１／１０ゲイン探傷での偏差ｄｉｇによるノイズ判定で、ステップ25、26と同様な処理となる。すなわち、図４に示すように、被検体内の反射体からのエコー高さはＰｉｇ-1，Ｐｉｇ，Ｐｉｇ+1，Ｐｉｇ+2は連続性をもっているため、エコー高さＰｉｇ'のように突出する偏差ｄｉｇの場合は、ノイズ判定値Ｃ２で判定し、ノイズ判定値Ｃ２を超えた場合にノイズ信号とし、探傷データとして記憶装置１２に格納することはせず、また、バッファメモリ８に記録されていたデータも後のデータの上書き処理により削除される。
【００１８】
偏差ｄｉｇ＞ノイズ判定値Ｃ２；ノイズと判定
ステップ29〜33においては、通常ゲインと１／１０ゲインに交互に感度を切換えながら探傷したエコー高さを比較しノイズ判定を行うもので、ステップ29、30では、図５において通常ゲインのＡスコープ波形で１００％に満たないエコー高さＰｉ（Ｐ１、Ｐ２）を検出する。また、図６の１／１０ゲインではＡスコープ波形でエコー高さＰｉｇを検出した例において、エコー高さＰｉｇ（Ｐ１）は通常ゲインで検出したエコー高さＰｉに対し、感度を１／１０に落としての探傷のため明らかに検出されるはずのないエコーであるが、検出されていることからエコー高さＰｉｇすなわちＰ１はノイズ信号と判定するものである。換言すると、Ｐ２はノイズ信号ではないと判定することになる。
【００１９】
ステップ32では、図７において通常ゲインのＡスコープ波形で１００％を超えたエコー高さＰｉ（Ｐ１）を検出し、図８の１／１０ゲインではＡスコープ波形で破線で示す位置にエコー高さＰｉｇ（Ｐ１）が検出されなかった例である。（図７のＰ２は１００％未満なのでノイズ信号ではない。）この場合、エコー高さＰｉｇは通常ゲインで検出したエコー高さＰｉに対し、感度を１／１０に落としての探傷でも検出されなければならないエコーであるが、未検出であることからエコー高さＰｉすなわちＰ１はノイズ信号と判定するものである。
【００２０】
ステップ31、33は、前記処理にて評価されるエコーデータを図１０に示す格納形式で記憶装置12に格納する一例を示したものであり、各探触子位置の座標Ｘ，Ｙとエコー高さＰ、路程値Ｔが逐次格納される。
ステップ34は、図９に示す走査パターンに対し、終了するまで繰り返し探傷を行う。
【００２１】
以上述べたように、本発明の実施形態によれば、データ収録時に探傷データをバッファメモリ８に記録して、ノイズか否かの判定を行いノイズの場合は探傷データとして記憶装置１２に格納することはせず、有効なデータのみ格納するようにしたことにより、ハード方式ノイズフィルタの軽減が可能となる。また、データ解析処理時に膨大な超音波データからノイズ低減処理を行う必要がなくデータ解析処理時間の短縮化が図れる。
【００２２】
なお、通常ゲインと１／１０ゲインの関係は、実施態様に述べた例に限定する必要は無い。それぞれ、第１設定感度、第２設定感度として、任意の感度切替えレベルを設定するようにしても良い。
【００２３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した如く、本発明の方式に依ればハード方式ノイズフィルタの軽減、及びデータ解析処理時に膨大な超音波データからノイズ低減処理を行う必要がなくデータ解析処理時間の短縮化が図れる。これらにより検査作業の大幅な効率向上と検査精度、信頼性の向上を実現する事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す自動超音波探傷装置の説明図である。
【図２】図１の実施例のノイズ判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】通常ゲインの探触子位置とエコー高さ変化の一例を示す図である。
【図４】１／１０ゲインの探触子位置とエコー高さ変化の一例を示す図である。
【図５】通常ゲインで１００％以上エコー高さ未検出時のＡスコープ波形の一例を示す図である。
【図６】１／１０ゲインで１００％以上エコー高さ未検出時のＡスコープ波形の一例を示す図である。
【図７】通常ゲインで１００％以上エコー高さ検出時のＡスコープ波形の一例を示す図である。
【図８】通常ゲインで１００％以上エコー高さ検出時の１／１０ゲインのＡスコープ波形の一例を示す図である。
【図９】探触子の走査パターンを示す図である。
【図１０】超音波信号データの格納形式の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…被検体２…超音波探触子３…超音波４…駆動装置
５…パルス発生回路６…受信回路７…Ａ／Ｄ変換器８…バッファメモリ
９…プログラムメモリ１０…表示部１１…操作部１２…記憶装置
１３…ＣＰＵ１４…制御装置

Claims

超音波探触子を走査する駆動機構と所定間隔で発生する同期パルスに基づいて超音波探触子より被検体に超音波パルスを繰り返し発振するパルス発生回路と、被検体内で反射した超音波エコーを前記探触子で捕捉し受信し増幅する受信回路と、受信信号の感度を切換えるゲイン切換回路と、前記ゲイン切換回路から出力されるアナログ信号をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、探傷データを記録する記憶装置とを備え、第１のゲインの第１設定感度と第１のゲインよりも小さなゲインの第２設定感度を交互に切換ながら探傷を行う自動超音波探傷装置において、
前記探触子で捕捉し受信して得られた前記超音波のディジタル信号を記録するバッファメモリと、ノイズ判定処理部とを備え、
前記ノイズ判定処理部において、前記超音波からエコー高さ及びビーム路程を記録する際に、前記第１設定感度と第２設定感度で受信して得られたエコー高さを比較し、前記第１設定感度で受信されたエコーの中で通常のゲインでエコー高さ１００％以上のエコーであって、前記第２設定感度でもエコーが受信されないものはノイズ信号と判定し、
前記第１設定感度で受信されたエコーの中で通常のゲインでエコー高さ１００％以下のエコーであって、前記第２設定感度でエコーが受信されたものはノイズ信号と判定し、
前記ノイズ信号を含まないディジタル信号を探傷データとして前記記憶装置に記録することを特徴とした超音波探傷装置。
請求項１において、前記第１設定感度又は前記第２設定感度で超音波パルス発振の繰り返し周期におけるエコー高さの変化量が一定量以上のものは、ノイズと判定し、
前記ノイズ信号を含まないディジタル信号を探傷データとして前記記憶装置に記録することを特徴とした超音波探傷装置。
請求項１または２において、前記第１設定感度及び前記第２設定感度の感度切換えレベルは任意の値に設定できることを特徴とした超音波探傷装置。
請求項１または２において、前記バッファメモリのデータや前記ノイズ判定処理部の探傷データ、判定状況及び探傷結果を表示する表示部を備えたことを特徴とした超音波探傷装置。
受信信号の感度を切換えるゲイン切換回路と、Ａスコープ波形データをデジタル変換するＡ／Ｄ変換回路と、予め設定しておいた評価ゲート内エコーに対して、ビーム路程を検出する手段と、閾値を超えたエコー高さを検出する手段と、これらの値を記憶する記憶手段を備えた超音波探傷装置により、評価すべきエコーのビーム路程、エコー高さを記憶する超音波探傷方法において、
探触子位置ａ1での通常ゲイン探傷のビーム路程値T1、エコー高さＰ1を一時的に記憶し、
前記探触子位置ａ1での次の繰り返し周期における１／１０ゲイン探傷のビーム路程値T1g、エコー高さＰ1gを一時的に記憶し、
次に、前回探触子位置ａ0での通常ゲインのエコー高さＰ0、１／１０ゲインのエコー高さＰ0gとした場合、次の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の比較によりノイズ判定を行い、ノイズ信号を含まないディジタル信号を探傷データとして前記記憶装置に記録することを特徴とする超音波探傷方法。
（ａ）通常ゲインでエコー高さが１００％以下のエコーが検出され、通常ゲインで、１／１０ゲインでエコー高さＰ1gが検出されたものはノイズ信号と判定する。
（ｂ）通常ゲインでエコー高さ１００％以上の検出があり、１／１０ゲインでエコーが検出されないものはノイズ信号と判定する。
（ｃ）通常ゲインで前回探触子位置ａ0でのエコー高さＰ0と今回探触子位置ａ1でのエコー高さＰ1とを比較しエコー高さの変化量が一定量以上のものはノイズ信号と判定する。１／１０ゲインについても同様の判定を行う。