JP6224594B2 - 超音波マトリックス検査 - Google Patents

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Description

本発明は、超音波検査及びパイプ検査を実行する方法及び装置に関する。
本願は、２０１１年９月２６日に出願された米国仮特許出願第６１／５３９２０８号及び２０１１年１０月１２日に出願された米国仮特許出願第６１／５４６２１７号の利益及び優先権を主張する。
上記特許出願の内容は、引用することにより明示的に本明細書の詳細な説明の一部をなす。
Volkerに付与された特許文献１（以下、’４４４号公報）は、パイプの内径を這うように進み、パイプ内面の超音波検査を実行する「ピッグ」に関する。この参照文献は、後方散乱信号に基づいてパイプ表面を撮像するアルゴリズムを開示している。’４４４号公報はフェルマーの原理に関わり、最短移動時間を有する音響経路を求める。モデル化は、まず格子を構築することと、格子の各点での移動時間を求めることとを含む。’４４４号参照文献では、パイプを内側からスキャンする必要があり、確認される主な情報は、パイプの内面についての３Ｄ情報である。これは、外面に位置決めされたスキャン装置を使用してパイプの内面を正確にモデル化するという問題を解決しない。
Brandstromに付与された特許文献２（以下、’８７８号特許）は、パイプ溶接部検査用にパイプ円周で一対の超音波トランスデューサーを回転させる装置に関する。この装置により、トランスデューサーから離れて延びるケーブル及び他の装置は、一方向のみにおいて離れて延び、静止した状態を保つことができる。’８７８号は、パイプへの実際のアクセスが一般に、パイプの片側からしか実行可能でないことを念頭に置き、パイプの溶接部に隣接して取り付けることができ、トランスデューサーを担持し、パイプ円周でそれらのトランスデューサーを回転させる装置を教示している。
２つのトランスデューサーは、搭載及び駆動装置に担持される、本体を構造的にテストする円筒体の円周位置で回転し、搭載及び駆動装置は磁性取り付け具を含み、磁性取り付け具は、パイプの片側で溶接部から軸方向に離間された位置に固定して連結されるように、その側のみからパイプまで手動で持ち上げることができる。一対のトランスデューサーのカラー形支持体が、一行の別個のセグメントから形成され、これらのセグメントは、片側からパイプを包み、パイプの軸の回りを回転して、トランスデューサーを円周溶接部の周囲に運ぶ。セグメントは表面を転がるローラーを担持するとともに、磁石によってパイプに当接して保持される。トランスデューサーは、固定された角度位置であるが、パイプに対して僅かな軸方向又は半径方向の移動を許すように支持体に担持されて、トランスデューサーの位置を追跡する。
Johnsonに付与された特許文献３（以下、’８９０号特許）は、パイプ溶接部のひびを検出する方法及び装置に関し、この方法及び装置は、パイプ外面に隣接する或る容積を水で溢れさせ、次に、フェーズドアレイ超音波を用いてパイプ表面をスキャンすることを含む。この装置は矩形キャビティを有し、矩形キャビティは、パイプ表面に押し当てられる開放された底面を有し、注水される。超音波アレイはキャビティの上部に位置決めされる。フェーズドアレイデータ収集方法が用いられる。
Biczに付与された特許文献４（以下、’２９８号特許）は、凹面にある指紋又は他の物体の超音波スキャンを実行する装置に関する。この装置は、超音波をトランスデューサーのアレイからピンホールのアレイ（トランスデューサーごとに１つずつ）を通して、指紋が存在する凹形内面に衝突するように投射する。次に、トランスデューサーは、ピンホールによって生成される球面波形の反射及び散乱から指紋の特徴を導出する。この装置は、指紋が存在する支持体の凸凹レンズ構造体の既知の構造に依存するように思われる。
Den Boer他に付与された特許文献５（以下、’１７１号特許）は、作られたばかりのパイプ溶接部の電磁超音波（ＥＭＡＴ：Electro Magnetic Acoustic Transducer）スキャンを、溶接部がまだ熱い間に実行する装置に関する。この装置は、パイプの外面の回りにリング構造で位置決めされるＥＭＡＴ送信コイルと受信コイルとのアレイを含むことができる。事後処理アルゴリズムの詳細は開示されていない。この装置は、溶接部の欠陥の存在を検出することが可能なものとして記載され、溶接部の欠陥のサイズについていくらかの情報を与えるが、画像、精密な位置についての情報は与えず、また、本説明において論述される欠陥の更なる詳細も一切与えない。
Alleyne他に付与された特許文献６（以下、’８５０号公報）は、ピッグ装置がパイプの内腔に挿入される、パイプを検査する方法及び装置に関する。超音波トランスデューサーは、パイプの内壁に押し当てられ、パイプ壁自体の材料内の超音波の誘導波（例えば、ラム波）を用いて、欠陥を検出する。データ収集及び処理は、様々な波モードを抽出することができるフルマトリックス捕捉技法に基づくべきであるが、フェーズドアレイデータ収集技法を用いることもできる。
Pasquali他に付与された特許文献７（以下、’７４２号公報）は、熱い流体又は冷たい流体の海底輸送に用いられるような多壁パイプを検査する方法及び装置に関する。この方法は、超音波プローブをパイプ内面に当接して配置することと、プローブがパイプ壁の内周の回りを回転する際に様々な間隔でスキャンすることとを伴う。この装置は、回転可能なアームの端部に位置決めされたプローブであり、回転可能なアームは、プローブをパイプ内に位置決めし、次に、内壁の円周の回りでプローブを回転させる。’７４２号公報は、パイプ表面に対して様々な角度でプローブを位置決めする方法も開示している。しかしながら、’７４２号公報は、パイプの軸方向において溶接部から変位し、パイプ溶接部の位置に向かって前方又は後方に傾斜したプローブの使用のみを教示しているように思われる。
更なる従来技術の参照文献としては、リアルタイム及びオフラインで溶接部の貫通深さを測定する超音波システム及び方法を教示している、Ume, Ifeanyi C.他に付与された特許文献８、フェーズドアレイ超音波水ウェッジ装置を教示するMcGrath, Matthew他に付与された特許文献９、センタリング機構を有するボイラー管検査プローブ及びその動作方法を教示している、Brignac, Jacques L.他に付与された特許文献１０、超音波を用いてパイプを検査する装置を教示している、Prause, Reinhardに付与された特許文献１１、マルチモード同期ビームトランスデューサー装置を教示している、Butler, John V.他に付与された特許文献１２、自動インラインパイプ検査システムを教示している、Pagano, Dominick A.に付与された特許文献１３、溶接されたパイプの形状を測定する方法を教示している、Furukawa T.他に付与された特許文献１４が挙げられる。
米国特許出願公開第２０１１／００８７４４４号 米国特許第７，６８５，８７８号 米国特許第７，４１２，８９０号 米国特許第５，５１５，２９８号 米国特許第６，８９６，１７１号 米国特許出願公開第２００９／０１５８８５０号 米国特許出願公開第２００９／００７８７４２号 米国特許第７，７６２，１３６号 米国特許第７，６９４，５６９号 米国特許第７，６９４，５６４号 米国特許第６，９３５，１７８号 米国特許第６，７３４，６０４号 米国特許第４，８７２，１３０号 特開第２００４０２８９３７号
本書に記載される実施形態例は、フルマトリックスデータ捕捉技法を用いて物体の超音波検査を実行する方法及び装置に関する。
第１の態様において、本出願は、導管の超音波スキャンを実行する装置であって、
前記導管の周縁に嵌合可能となっているカフと、
前記カフに摺動可能に載置され、前記導管の前記周縁を横断するようになっているキャリアと、
前記キャリアに載置され、該キャリアが前記導管の前記周縁を横断する際に前記導管の前記周縁をスキャンするように位置決めされる超音波プローブと、
前記カフ又は前記キャリアに載置され、前記物体の前記周縁の回りでの前記キャリアの移動を駆動するのに用いられるキャリアモーターと、
前記キャリアモーター及び前記超音波プローブに制御情報を提供するとともに、前記超音波プローブからスキャンデータを受信する１つ又は複数のデータ接続と、
を備える、装置を対象とする。
別の態様において、前記カフは、前記導管の前記周縁の回りに液密シールを形成し、
前記装置は、液体スキャン媒質を受け取り、前記カフの前記内部と前記導管の前記外部との間に画定される前記容積に前記液体スキャン媒質を充填する液体供給源を更に備える。
更なる態様において、前記装置は、前記キャリアモーターへの電力を受け取る電力接続を更に備える。
更なる態様において、前記カフは、該カフを前記導管の回りに嵌合可能な開形状と、前記導管を包囲する閉形状との間で構成可能である。
更なる態様において、前記装置は、
前記キャリアに載置される調整可能なリフレクターと、
前記物体の縦軸に実質的に直交する平面において前記調整可能なリフレクターの角度を制御するリフレクターモーターと、
を更に備え、
前記超音波プローブは、前記調整可能なリフレクターからの超音波信号の反射を介して前記物体をスキャンするように位置決めされ、
前記１つ又は複数のデータ接続は、前記リフレクターモーターに制御情報を提供する。
更なる態様において、前記装置は、前記リフレクターモーターの電力を受け取る電力接続を更に備える。
更なる態様において、前記導管は円筒形である。
更なる態様において、前記超音波プローブは、超音波送受信機のアレイである。
更なる態様において、前記カフはナックルを備え、該ナックルは、前記カフの第１の半分を前記カフの第２の半分に解放可能に固定する。
更なる態様において、前記カフは、該カフの第２の半分から着脱可能な前記カフの第１の半分を備える。
更なる態様において、本出願は、導管の超音波スキャンを実行する方法であって、
前記導管の縦軸に実質的に平行して配列された複数の超音波要素を有する超音波アレイを提供するステップと、
前記超音波アレイを、前記物体の外面の、前記導管の前記周縁の回りの第１の点に向けて超音波信号を照射するように位置決めするステップと、
前記超音波アレイ内の第１の超音波要素から超音波信号を送信するステップと、
前記超音波アレイ内の他の各超音波要素によって受信された超音波信号を検知し記録するステップと、
前記送信するステップ、前記検知し記録するステップを繰り返すことであって、前記送信するステップは順に、前記超音波アレイ内の、前記第１の超音波要素以外の各超音波要素によって実行される、繰り返すステップと、
を含み、前記導管の前記周縁の回りの前記第１の点のフルマトリックス捕捉スキャンを実行するステップと、
前記導管の前記周縁の回りの第２の点に前記超音波アレイを再位置決めするステップと、
前記導管の前記周縁の回りの前記第２の点のフルマトリックス捕捉スキャンを実行するステップと、
前記再位置決めするステップ及び前記フルマトリックス捕捉スキャンを実行するステップを繰り返すステップと、
を含む、方法を対象とする。
別の態様において、前記方法は、各フルマトリックス捕捉スキャンを実行する前に、
前記超音波アレイ内の少なくとも１つの超音波要素から、少なくとも１つの超音波信号を送信するステップと、
前記超音波アレイ内の少なくとも１つの超音波要素によって受信された少なくとも１つの超音波信号を検知するステップと、
プロセッサにおいて、前記少なくとも１つの検知された信号の前記品質を評価するステップと、
前記評価の前記結果に基づいて、前記超音波アレイのスキャン角度を調整するステップと、
を更に含む。
別の態様において、前記超音波アレイは、前記超音波信号を調整可能なリフレクターから反射させることによって、前記物体の前記外面に向けて超音波信号を照射し、
前記超音波アレイの前記スキャン角度を調整するステップは、前記調整可能なリフレクターの前記角度を調整することを含む。
別の態様では、本出願は、物体の前記近面及び前記遠面を通過するスキャン平面内の前記物体の前記近面及び前記遠面をモデル化する方法であって、
前記スキャン平面内のスキャンエリアに対応する１組のフルマトリックス捕捉超音波スキャンデータを提供するステップであって、
前記超音波アレイ内の第１の超音波要素から超音波信号を送信するステップと、
前記超音波アレイ内の他の各超音波要素によって超音波信号を検知し記録するステップと、
前記送信するステップ、前記検知し記録するステップを繰り返すステップであって、前記送信するステップは、前記超音波アレイ内の、前記第１の超音波要素以外の各超音波要素によって実行される、ステップと、
を実行し、前記フルマトリックス捕捉超音波スキャンデータは、前記超音波アレイと前記物体の前記近面との間に配置されるスキャン媒質を介して超音波アレイが送信する超音波信号及び超音波アレイが検知する超音波信号を用いて捕捉される、ステップと、
前記スキャンエリアの第１の強度マップを構築するステップであって、前記スキャンエリアは、前記フルマトリックス捕捉超音波スキャンデータに基づいて、前記スキャン媒質を通る超音波信号の移動時間を計算することによって、該スキャンエリア内に、関連付けられた強度値を有する複数の点を含む、ステップと、
前記第１の強度マップをフィルタリングするステップであって、それにより、前記スキャンエリア内の前記近面の前記境界をモデル化する、ステップと、
前記スキャンエリア内に、関連付けられた強度値を有する複数の点を含む第２の強度マップを構築するに当たり、フェルマーの原理の適用により、レンズとして前記近面の前記モデル化された境界を用いるステップであって、それにより、前記フルマトリックス捕捉超音波スキャンデータに基づいて前記スキャン媒質及び前記物体の両方を通る超音波信号移動時間を計算する、ステップと、
前記第２の強度マップをフィルタリングするステップであって、それにより、前記スキャンエリア内の前記遠面の前記境界をモデル化する、ステップと、
を含む、方法を対象とする。
別の態様において、前記スキャンエリアの第１の強度マップを構築するステップは、前記スキャンエリア内の複数の点ｒでの強度Ｉを計算することを含み、Ｉは、全てのｉ及びｊについての、時間ｔでの超音波アレイ送信部ｉから超音波アレイ受信部ｊへの解析時間領域信号のデータセットの振幅の和として定義され、ｔは、音がスキャン媒質を通って移動するのにかかる時間として、ｉ、ｊ対ごとに定義される。
別の態様において、前記スキャンエリアの第１の強度マップを構築するステップは、式
によって定義される前記スキャンエリア内の複数の点ｒでの強度Ｉを計算することを含み、式中、ｇ（ｉ）ｊ（ｔ）は、時間ｔでの超音波アレイ送信部ｉから超音波アレイ受信部ｊへの解析時間領域信号の前記データセットの前記振幅であり、ｒは、座標原点に対して点ｒを定義するベクトルであり、ｅ（ｉ）は、前記座標の原点に対して超音波アレイ送信部ｉの前記位置を定義するベクトルであり、ｅｊは、前記座標原点に対して超音波アレイ受信部ｊの前記位置を定義するベクトルであり、ｃは前記スキャン媒質を通って移動する音の速度である。
別の態様において、前記スキャンエリアの第１の強度マップを構築するステップは、前記スキャンエリア内の複数の点ｒでの強度Ｉを計算することを含み、各点の強度は、固定された複数の超音波アレイ要素によって画定される複数のアパーチャで計算され、単一のアパーチャについて計算された点ｒの最高強度は、前記強度マップでの点ｒの前記強度を表すのに用いられる。
別の態様において、前記スキャンエリアの第１の強度マップを構築するステップは、式
によって定義される前記スキャンエリア内の複数の点ｒでの強度Ｉを計算することを含み、式中、
であり、ｇ（ｉ）ｊ（ｔ）は、時間ｔでの超音波アレイ送信部ｉから超音波アレイ受信部ｊへの解析時間領域信号の前記データセットの前記振幅であり、ｒは、座標原点に対して点ｒを定義するベクトルであり、ｅ（ｉ）は、前記座標の原点に対して超音波アレイ送信部ｉの前記位置を定義するベクトルであり、ｅｊは、前記座標原点に対して超音波アレイ受信部ｊの前記位置を定義するベクトルであり、ｃは前記スキャン媒質を通って移動する音の速度であり、ａは、前記超音波アレイ内の固定の複数の隣接する超音波要素によって画定されるアパーチャであり、Ａは、複数のそのようなアパーチャを含む集合である。
別の態様において、第２の強度マップを構築するに当たり、前記近面の前記モデル化された境界をレンズとして用いるステップは、式
によって定義される前記スキャンエリア内の複数の点ｒでの強度Ｉを計算することを含み、式中、
であり、式中
であり、式中、Ｔｉｒ Ｋは、音が超音波アレイ送信部ｉから、前記近面の前記境界の上の点Ｋまで移動するのにかかる時間の全ての一次導関数及び多次導関数の集合であり、Ｔｊｒ Ｋは、音が超音波アレイ受信部ｊから、前記近面の前記境界の上の点Ｋまで移動するのにかかる時間の全ての一次導関数及び多次導関数の集合であり、ｇ（ｉ）ｊ（ｔ）は、時間ｔでの超音波アレイ送信部ｉから超音波アレイ受信部ｊへの解析時間領域信号の前記データセットの前記振幅であり、ｒは、座標原点に対して点ｒを定義するベクトルであり、ｅ（ｉ）は、前記座標の原点に対して超音波アレイ送信部ｉの前記位置を定義するベクトルであり、ｅｊは、前記座標原点に対して超音波アレイ受信部ｊの前記位置を定義するベクトルであり、ｃは前記スキャン媒質を通って移動する音の速度であり、ａは、前記超音波アレイ内の固定の複数の隣接する超音波要素によって画定されるアパーチャであり、Ａは、複数のそのようなアパーチャを含む集合である。
別の態様において、前記方法は、第１の強度マップを構築する前に、前記フルマトリックス捕捉超音波スキャンデータをフィルタリングするステップであって、それにより、ノイズを除去する、ステップを更に含む。
別の態様において、前記第１の強度マップをフィルタリングするステップは、前記強度マップをエッジ検出フィルターに通すステップと、出力を、前記スキャンエリア内の前記近面の前記境界のモデルとして用いるステップとを含み、
前記第２の強度マップをフィルタリングするステップは、前記強度マップをエッジ検出フィルターに通すステップと、出力を、前記スキャンエリア内の前記遠面の前記境界のモデルとして用いるステップとを含む。
別の態様において、前記第１の強度マップをフィルタリングするステップ及び前記第２の強度マップをフィルタリングするステップはそれぞれ、前記エッジ検出フィルターによって生成される前記検出されたエッジの膨脹を更に含む。
別の態様において、前記第１の強度マップをフィルタリングするステップ及び前記第２の強度マップをフィルタリングするステップはそれぞれ、前記膨脹したエッジの細線化を更に含む。
別の態様において、前記第１の強度マップをフィルタリングするステップ及び前記第２の強度マップをフィルタリングするステップはそれぞれ、前記強度マップの各垂直スライスから単一の成分を選択するステップと、そのスライス内の全ての他の成分を除去するステップであって、それにより、前記残りの成分の連続性及び長さを最大化する、ステップとを更に含む。
別の態様において、本出願は、物体の前記近面及び前記遠面をモデル化する方法であって、
上記の方法を、前記物体の前記近面及び前記遠面を通る複数のスキャン平面に対応する、複数の組のフルマトリックス捕捉超音波スキャンデータに適用するステップと、
各スキャン平面内の前記モデル化された境界及び各スキャン平面の前記相対位置に基づいて、前記物体の前記近面及び前記遠面をモデル化するステップと、
を含む、方法を対象とする。
別の態様において、前記複数のスキャン平面は互いに平行するとともに、互いに隣接する。
別の態様において、前記物体は実質的に円筒形であり、前記複数のスキャン平面は全て、前記物体の前記縦軸を通る。
別の態様では、本出願は、物体の超音波スキャンを実行する装置であって、
前記物体に嵌合するように構成された本体と、
前記本体に搭載され、前記本体をスキャンするように位置決めされる超音波プローブと、
前記キャリアモーター及び超音波プローブに制御情報を提供し、前記超音波プローブからスキャンデータを受信する１つ又は複数のデータ接続と、
前記キャリアに搭載される調整可能なリフレクターと、
前記物体の縦軸に実質的に直交する平面での前記調整可能なリフレクターの角度を制御するリフレクターモーターと、
を備え、
前記超音波プローブは、前記調整可能なリフレクターからの超音波信号の反射を介して前記物体をスキャンするように位置決めされ、
前記１つ又は複数のデータ接続は、前記リフレクターモーターに制御情報を提供する、装置を対象とする。
別の態様において、前記本体は、前記物体の前記周縁の回りに液密シールを形成し、
前記装置は、液体スキャン媒質を受け取り、前記本体の前記内部と前記物体の前記外部との間に画定される前記容積に前記液体スキャン媒質を充填する液体供給源を更に備える。
別の態様において、前記装置は、前記キャリアモーターの電力を受け取る電力接続を更に備える。
別の態様において、前記装置は、前記リフレクターモーターの電力を受け取る電力接続を更に備える。
別の態様において、前記超音波プローブは、超音波トランスデューサーのアレイである。
本開示の他の実施形態例が、図面と併せた以下の詳細な説明の検討から当業者に明らかになろう。
パイプに操作的に嵌められた、一実施形態例による超音波プローブマニピュレーターの斜視図である。 図１のプローブマニピュレーター例の斜視図である。 パイプに操作的に嵌められた図１のプローブマニピュレーター例の側面図である。 パイプに操作的に嵌められた図１のプローブマニピュレーター例の等角図である。 開構成でのマニピュレーターを示す、一実施形態例によるヒンジ式プローブマニピュレーターの斜視図である。 ２つの半体に分解されたマニピュレーター及びヒンジで結合されるナックル継手を示す、一実施形態例によるヒンジ式プローブマニピュレーターの等角図である。 線形多要素超音波プローブアレイの側面図である。 Ｎ要素超音波プローブアレイを用いてフルマトリックス捕捉技法によって生成される超音波スキャンデータのＮ×Ｎマトリックスの図である。 Ａスキャンごとに時間の経過に伴って記録されるＭ個のサンプルの第３次元を示す、図８と同様のＡスキャンデータのＮ×Ｎ×Ｍマトリックスの等角表現である。 中間媒質を通して或る容積をスキャンする線形超音波プローブアレイの側面図である。 スキャンされている物体の表面上の点ｕ１からｕ２までの曲線Ｔｉｒ（Ｋ）のグラフである。 パイプ壁の外面のスキャン平面での強度マップである。 パイプ壁の内面のスキャン平面での強度マップである。 スキャン平面での強度マップから導出されるパイプ壁の外面及び内面のグラフである。 波束正規化前のＡスキャン信号の実数部及び包絡線のグラフである。 波束正規化後のＡスキャン信号の実数部及び包絡線のグラフである。 一実施形態例によりスキャンされた物体の外面及び内面のモデル化で実行されるステップを示すフローチャートである。 一実施形態例による、捕捉された超音波データの事前処理に関わるステップを示すフローチャートである。 一実施形態例において強度マップがいかに構築されるかを示す、パイプ壁を通るＸ−Ｚスキャン平面の断面図である。 一実施形態例による、アパーチャフォーカスシフト法を用いての強度マップの構築に関わるステップを示すフローチャートである。 一実施形態例による強度マップの境界認識に関わるステップを示すフローチャートである。 収縮演算及び膨脹演算の効果を示す、図２３〜図２５と併せて用いられる白黒画像例である。 収縮演算及び膨脹演算の効果を示す、図２２、図２４、及び図２５と併せて構造化要素として用いられる、原点でセンタリングされた５×５マトリックスの一例である。 図２３の構造化要素を用いる図２２での収縮演算の効果を示す白黒画像である。 図２３の構造化要素を用いる図２２での膨脹演算の効果を示す白黒画像である。 キャニーエッジ検出の効果を示す図２６ｂと併せて用いられる白黒画像例である。 図２６ａでのキャニーエッジ検出の効果を示す白黒画像である。 細線化アルゴリズムの効果を示すために図２７ｂと併せて用いられる白黒画像例である。 図２７ａへの細線化アルゴリズムの効果を示す白黒画像である。 接合部を示す白黒画像例である。 接合部検出の明暗サイクルをカウントするために接合部の周囲でトレースされた矩形経路を示す、図２８ａの接合部の拡大図である。 送信機励起から受信波束の立ち上がりエッジまでの移動時間を示すＡスキャン時間領域信号例のグラフである。 スキャンされたエリアの強度マップ例である。 垂直方向での最大強度ピクセルをプロットする図３０の強度マップのエッジのプロットである。 図３１の高強度ピクセルの近傍又は上方の境界エッジのプロットである。 誤差修正を用いない境界検出アルゴリズムの出力例のプロットである。 膨脹演算が矩形構造化要素を用いて実行された後の図３３の境界のプロットである。 細線化アルゴリズムが適用された図３４の境界のプロットである。 誤ったピクセルが除去された図３５の境界のプロットである。 パイプ内面（ＩＤ）の強度マップ画像である。 境界の接合エリアに丸が付けられた、エッジ検出アルゴリズム、膨脹アルゴリズム、及び細線化アルゴリズムが適用された後の図３７の強度マップである。 図３８の丸の付いた接合エリアの拡大図である。 接合部が除去された図３９の拡大図である。 連結成分の下部が除去された図４０の拡大図である。 小さな連結成分が除去された図４１の拡大図である。 キャニーエッジ検出器から出力されたエッジと、平板として真の境界の形状を近似する最大強度ピクセルのグラフとを示すパイプ表面強度マップである。 エッジ検出プロセスから抽出された２つの境界セグメント間のエリアが直線で結ばれる、境界の補間を示すパイプ表面強度マップである。 境界を認識し画定するアルゴリズム例の順次演算のフローチャートである。 図１〜図６のマニピュレーター例と併用される調整可能なリフレクターを示す超音波プローブキャリアの側面図である。 逆側から見た図４６の超音波プローブキャリアの側面図である。 不均一な細線化を示すパイプ壁の側方断面図である。 厚さが検査されたゾーンを示す、継手から継手への溶接部でのパイプ壁の側方断面図である。 厚さが検査されたゾーンを示す、Ｇｒａｙｌｏｃ（登録商標）継手から継手への溶接部でのパイプ壁の側方断面図である。 一実施形態例によるリモートデータ取得及び解析コンピューターを示すネットワーク図である。 一実施形態例による、検査サイトで用いられるローカルハードウェア構成要素の関係を示すネットワーク図である。 一実施形態例によるリモート取得サイトでの機器構成の図である。 距離振幅曲線（ＤＡＣ：Distance Amplitude Curve）例である。 一実施形態例による２’’マニピュレーターの較正に用いられる２’’参照ブロック標本である。 一実施形態例による６度構成での２’’マニピュレーターの較正に用いられる２’’参照ブロック標本である。 一実施形態による２．５’’マニピュレーターの較正に用いられる２．５’’参照ブロック標本である。 較正前の開構成でのマニピュレーター例を示す較正ブロックセットアップの斜視図である。 一実施形態例による、較正ブロック例を用いるマニピュレーター例の較正中に実行されるステップを示すフローチャートである。 一実施形態例によるパイプ径の検査中に実行されるステップを示すフローチャートである。 一実施形態例による検査データ解析プロセスにおいてデータ解析者によって実行されるステップのフローチャートである。 一実施形態例による、検査データ解析プロセスにおいてデータ解析者によって実行されるステップと、ゲートウェイサーバー、ブレードサーバー、及びローカル解析ＰＣ上の解析アルゴリズムによって適用される様々なステップとのフローチャートである。 幾つかの実施形態においてデータ解析者によって用いられるＮＥＯＶＩＳＩＯＮ（登録商標）アプリケーションでのメイン結果ウィンドウ例である。 幾つかの実施形態においてデータ解析者によって用いられるＮＥＯＶＩＳＩＯＮ（登録商標）アプリケーションでの３Ｄウィンドウ例である。 幾つかの実施形態においてデータ解析者によって用いられるＮＥＯＶＩＳＩＯＮ（登録商標）アプリケーションでの３Ｄ概要ウィンドウ例である。 幾つかの実施形態においてデータ解析者によって用いられるＮＥＯＶＩＳＩＯＮ（登録商標）アプリケーションでの３Ｄポップアップウィンドウ例である。 ＩＦＭ ＯＤ境界準備のデータフロー例である。 一実施形態例によるデータサンプルを保持すべき時間を示す、時間領域超音波信号での対象サンプルの詳細図である。 一実施形態例による境界認識データフローの全体を示すフローチャートである。 境界画定のデータフロー例である。 内部フォーカス法プロセスのデータフローチャートである。 厚さの画定例を示すパイプ溶接部例を通る側方断面図である。 長さＬを有する線形超音波アレイ例にマッピングされたデカルト座標系及び球面座標系の関係を示す図である。 ａ＝０．２３ｍｍ、ｆ＝７．５ＭＨｚ、及びｃ＝１４８０ｍ／秒を有する一実施形態例での垂直軸に０から１に増大する振幅を示すとともに、水平軸に−９０度から９０度までの角度を示す超音波ビーム指向性のグラフである。 垂直軸に９０度から−９０度に低減する角度及び水平軸に０ｍｍから０．３ｍｍに増大する超音波トランスデューサー要素サイズを示すとともに、図の右側に振幅０〜振幅１の範囲の色値の凡例を有する要素指向性のスペクトルグラフである。 垂直軸に沿って９０度から−９０度に低減する角度θ及び水平軸に沿って０ｍｍから０．２８ｍｍに増大する要素サイズを示すとともに、図の右側に振幅０〜振幅１の範囲の色値の凡例を有する操舵角θＳが０度に等しいアレイ指向性のグラフである。 垂直軸に沿って９０度から−９０度に低減する角度θ及び水平軸に沿って０ｍｍから０．２８ｍｍに増大する要素サイズを示すとともに、図の右側に振幅０〜振幅１の範囲の色値の凡例を有する操舵角θＳが３０度に等しいアレイ指向性のグラフである。 垂直軸に沿って０ｍから０．０１５ｍに増大するＺ軸距離、垂直軸に沿って０ｍから０．００５ｍに増大するＹ軸距離を示すとともに、図の右側に強度−０．０６〜強度０．０６の範囲の色値の凡例を有する、平坦な空間例Ｐ１に交差する７．５ＭＨｚ連続正弦波を放射する、幅０．２５ｍｍ、高さ５ｍｍのトランスデューサーからの圧力場図である。 垂直軸に沿って０ｍから０．０１５ｍに増大するＺ軸距離、垂直軸に沿って０ｍから０．００５ｍに増大するＹ軸距離を示すとともに、図の右側に強度−０．０６〜強度０．０６の範囲の色値の凡例を有する、平坦な空間例Ｐ２に交差する７．５ＭＨｚ連続正弦波を放射する、幅０．２５ｍｍ、高さ５ｍｍのトランスデューサーからの圧力場の図である。 実際品質指標の生成に用いられる強度マップのエリアを示す強度マップ例である。 温度センサーを有するプローブマニピュレーター例の側面図である。 図７９のプローブマニピュレーター例の等角部分図である。
概説
本発明の実施形態例は、超音波検査データを捕捉し、事後処理する超音波撮像装置及び方法に関する。特に、説明される実施形態例は、機械的カフを用いてパイプ溶接部を検査する装置及び方法に関し、機械的カフは、溶接部領域でパイプの回りに嵌まり、超音波送受信機アレイがフルマトリックス捕捉データ取得技法を介してパイプ容積の複数の送受信サイクルを実行する際に、パイプの円周で超音波送受信機アレイを回転させる。送受信サイクルからの全てのデータが保持される。次に、データは、２ステップアルゴリズムを用いて事後処理される。第１に、表面の強度マップを構築し、このマップをフィルタリングして、外面の境界を検出することによって、パイプの外面がモデル化される。第２に、フェルマーの原理を用いて、パイプの内面のモデル化において第１のステップ中に構築された外面のモデルをレンズとして用いる。内面は、外面と同じ方法でモデル化される：強度マップが構築され、次に、強度マップがフィルタリングされて、境界を検出する。
機械的カフは、パイプ表面に当接してシールする水密シールをいずれかの端部に有する円筒形外部構造を有する。機械的カフは、管を介して水流を受け、超音波スキャンを促進するために、動作中、構造体とパイプ表面との間の容積に水を充填する。
カフはまた内部回転リングも有し、このリングは内面に、超音波送受信機結晶の線形アレイを有し、アレイの縦軸は、パイプの円周の回りの内部リングの回転方向に直交する円筒体構造の長さに沿って位置合わせされる。動作に際して、カフの外部構造体が静止した状態のままである間、内部リングはパイプ表面の回りを自動的に回転する。
データは、フレームごとに超音波アレイを用いて複数の送受信サイクルを実行する間、パイプの円周の回りで内部リングを回転させることによって取得される。各フレームはフルマトリックス捕捉技法を用いる：１つの要素がパルス化され、アレイ内の各要素が、その位置での応答を測定し、その結果生成される時間領域信号（Ａスキャン）を記憶する。次に、このプロセスが繰り返され、各要素を順にパルス化して、各要素での応答を記録し、Ｎ個の要素を有するアレイで（Ｎ×Ｎ）Ａスキャンの総データコーパスを生成する。本発明では、各Ａスキャンの記憶される期間は、設定閾値を超える（時間ｔでの）信号スパイクを監視し、次に遡及的に、（時間ｔ−Ｃでの）スパイクの前の設定間隔で開始される全ての信号データを記録することによって決まる。
カフがパイプ表面に円周の全てのポイントで完全には直交しない状況では、パイプ表面へのアレイの角度を変更することが好ましいことがある。このために、内部リング構造体は、超音波を送受信機アレイとパイプ表面との間で様々な角度で反射する調整可能なリフレクター又はミラーを組み込む。ミラーは、ローカル若しくはリモートのプロセッサモジュール又はコントローラーモジュールによって自動的に調整することができ、このモジュールは、プローブデータを受信し、ミラー角度を調整することによって信号品質を自動的に最適化する。
事後処理アルゴリズムは、上述した概説からの幾つかの改良を備えることができる。複数の波モードを用いて、各プローブの到達範囲及び解像度を改善することができる。外面を複数の表面としてモデル化して、外面がかなり凸凹している内面の解像度を更に改善することができる。加えて、パイプ若しくは他の容積の複数の隣接する「スライス」からのデータを結合して重ね、表面モデルの連続性を改善することができるか、又は異なる時間で取られた同じエリアの２つのスライスからのデータを重ねて、表面の経時変化を検出することができる。
本発明について、パイプ検査器具及び技法として説明したが、一般的な原理及びアルゴリズムは、幾つかの異なる状況及び用途での超音波撮像に適用可能である。
超音波プローブマニピュレーター装置
図面を参照すると、図１は、超音波プローブマニピュレーター１００を備える一実施形態例を示す。マニピュレーター１００はカフ１０６を備え、カフ１０６は、スキャンプロセス中、パイプ２の円周の回りに嵌められる。カフ１０６の中心は、パイプ２の縦軸４に位置合わせされる。マニピュレーター１００は、モーター１２８によってカフ１０６の円周を横断するキャリア（図示せず）に取り付けられた超音波プローブ要素の線形アレイを用いて、カフ１０６に包囲されるパイプのスライスをスキャンする。
動作に際して、カフ１０６はパイプ２の回りに嵌められ、水密シール１０４がカフ１０６からパイプ表面に延びる。カフ１０６の内面、シール１０４、及びパイプ外面によって画定される内部容積は次に、水又は超音波スキャン媒質として機能するのに適する別の流体で充填される。幾つかの実施形態では、水は、マニピュレーター１００内に組み込まれたホース１１０（図６に示される）によって内部容積に注入される。ホース１１０は、外部水源及び／又はポンプに接続され、ホース吸入口１３２（図２に示される）を介してカフ１０６の内部容積に供給する。
１つ又は複数のデータ接続が、マニピュレーター１００を１つ又は複数の外部データ処理システム及び／又はコントローラーに接続する。これらの外部システムは、マニピュレーター１００の動作を制御し、及び／又はマニピュレーター１００のスキャン動作によって生成されたデータを収集し処理することができる。図１は、カフ１０６の回りでキャリア１０２を駆動するように動作可能なモーター１２８に電力及び制御データを供給するのに用いられるモーターコネクタ１３０を示す。プローブデータコネクタ１０８は、超音波プローブ制御データ及びプローブによって収集されるデータを、プローブアレイと外部データ処理システム及び／又はコントローラーとの間で通信するように機能する。他の実施形態では、これらの機能のうちの幾つか又は全ては、例えば、埋め込まれたコントローラー及び／又はデータ記憶及び処理ユニットによってマニピュレーター１００自体内で行うことができる。幾つかの実施形態では、マニピュレーター１００によって用いられるモーターは、各自の電源を含むことができる。
図２は、パイプに嵌められる代わりに分離された図１と同様の実施形態を示す。カフ１０６の内面１１２は、外面１１４と同様に示されている。ホース吸入口１３２もこの図では示されている。
図３は、湾曲したパイプに嵌められたマニピュレーター１００の側面図であり、スキャンされているパイプ部分の縦軸４を示す。図４は、直線パイプに嵌められたマニピュレーター１００の等角図であり、パイプの縦軸４を示す。
マニピュレーター１００は、幾つかの実施形態では、カフ１０６を開くことができるヒンジ設計によってパイプ又は他のスキャン被験物に嵌めるか、又は取り外すことができる。図５はヒンジ式マニピュレーターを備える一実施形態例を示し、ヒンジ部分１１６は、カフを開かせることができ、結合部分１１８は、ラッチ等の結合手段によってカフの両端部を一緒に結合して、閉動作位置にすることができる。図６はヒンジ部分１１６の構造を示し、ヒンジ部分１１６は、ヒンジで連結されたナックル継手１２０を用いて、単純な単一ヒンジ式クラムシェル設計ではなく、カフ１０６の２つの半体間に二重ヒンジを生み出す。ヒンジで連結されたナックル継手１２０は、第１の接続点１２２においてカフ１０６の第１の半体に取り付けられ、第２の接続点１２４においてカフ１０６の第２の半体に取り付けられる。二重ヒンジの使用により、提供される自由度が大きくなることに起因して、マニピュレーター１００をパイプ円周により容易に配置することができる。結合部分１１８は、図６の実施形態例ではラッチ１２８として示されている。
動作に際して、マニピュレーター１００は、共振器結晶等の超音波プローブ要素の線形アレイを用いて、カフ１０６によって包囲される容積をスキャンする。図７は、例として、ｎ個の要素２０２を有する線形超音波プローブアレイ２００を示す。動作に際して、キャリア１０２に取り付けられた線形アレイ２００は、スキャン中のパイプ２の縦軸４に平行して位置合わせされる。パイプ２は、後述するフルマトリックス捕捉技法を用いて全アレイ２００によってスキャンされ、次に、キャリアは、マニピュレーター１００に含まれるモーターによってパイプ２の円周を移動し、その後、スキャンプロセスが、キャリアの新しい位置の新しい円周座標に対して繰り返される。カフ１０６によって包囲されるパイプスライスの円周で幾つかのそのようなスキャンを一定間隔で実行することにより、スキャンデータを用いてパイプ全周のモデルを構築することができる。
フルマトリックス捕捉（ＦＭＣ：Full Matrix Capture）データ収集
幾つかの実施形態において用いられるフルマトリックス捕捉（ＦＭＣ）技法は、超音波スキャンに広く用いられるフェーズドアレイデータ捕捉技法の既知の改良である。ＦＭＣでは一般に、同等なフェーズドアレイスキャンよりも多量のデータを捕捉する必要があるが、１回のスキャンからより多くの情報を抽出することができる。フルマトリックス捕捉では、超音波アレイ２００のうちの１つの要素２０２がパルス化され、超音波エネルギーを、スキャン中の媒質に伝える。アレイ２００の各要素２０２は、このエネルギーの受信機として用いられ、このパルスに続く期間にわたるその座標での超音波振動を検出する。検出されたこの振動は、事後処理のために記録され記憶される。データがｎ個全ての要素２０２で記録されると、第２の要素２０２がパルス化され、記録プロセスが全ての受信要素２０２に対して繰り返される。次に、このプロセスは再び繰り返され、ｎ個の各要素２０２は順にパルス化され、各受信要素２０２でデータが記録され、記録データのｎ×ｎマトリックスを生成し、各受信要素２０２は、各送信要素２０２からのパルスからのスキャンデータを記録する。このマトリックスは図８に示され、図８は、ｎ個の送信要素２０６×ｎ個の受信要素２０４のマトリックスを示す。
幾つかの実施形態では、各受信要素２０２からのデータは、時間の経過に伴って取られた一連のデジタルサンプルとして記録される。図９は、上述した１回の送受信サイクルからのそのようなスキャンデータの３次元マトリックスを示す。受信機ｊ２１２によって捕捉された送信機ｉ２１０のパルスから生成されるデータ信号２１４は、時間次元２０８にわたって取られた一連のｍ個のサンプルとして示され、ｎ×ｎ×ｍサイズのサンプルの総合３次元マトリックスを生成する。
図１〜図６のマニピュレーター１００を用いる実施形態例では、キャリア１０２の移動及び超音波アレイ２００の動作は、データ接続１０８によってマニピュレーター１００に接続された外部コントローラーによって制御される。アレイ２００によって記録されたデータは、データ接続１０８を介して外部データレコーダ及びプロセッサに送信され、そこで、更に後述するように記憶され処理される。コントローラー及びデータプロセッサはまた、互いに通信することもでき、コントローラーは記録されたデータを用いて、スキャン中のキャリア１０２及び／又はアレイ２００の動作を較正するか、又は最適化することができる。
上述した１回の送受信サイクルは、ｎ×ｎのＡスキャン（すなわち、受信要素２０２において受信される時間領域信号）を生成する。１回のＡスキャンは一般に、設定閾値を超える振動をこの閾値を超えた後の設定期間にわたり監視して、次に、検知された振動を記録することによって受信要素において作成される。幾つかの実施形態では、バッファーを用いて、記録前に検知されたデータを記憶し、記録期間は、閾値を超える前の所定期間にわたりバッファリングされたデータを含むように設定され、それにより、閾値を超える少し前に開始され、設定期間にわたって続く期間を捕捉する。図６８はこのプロセスの図を示す。検知されたデータ６８００は、所定の閾値６８０６を超えるピーク６８０４が検出されるまでサンプリングされ、それにより、信号の対象期間の開始をシグナリングする。しかしながら、ポイント６８０２で開始する信号６８００の初期振動等の、ピーク６８０４前に対象データが存在することがある。ピーク６８０４に先行するこれらの初期データ点を捕捉するために、任意の対象初期信号摂動を捕捉するのに十分に早い早期点６８０８まで戻る等、ピーク６８０４前の所定期間にわたって後ろに延びるバッファリングされたデータ点が保持される。
ＦＭＣデータの処理
捕捉されたデータの処理は、スキャンと同時に、又はスキャン後に行うことができる。捕捉されたデータを処理する技法を、実施形態例により以下に説明する。これらの技法は、アパーチャフォーカスシフト法（ＳＦＭ：Shifting Aperture Focusing Method）、内部フォーカス法（ＩＦＭ：Interior Focus Method）、並びに境界の検出及び認識を適用して、パイプ壁の内面及び外面の輪郭等のスキャンされた物体の構造を特定することを含むことができる。これらの技法により、パイプ厚の僅かなばらつき、パイプ壁の欠陥、並びにパイプの任意の内面及び外面の他の構造的詳細を検出することを可能にすることができる。様々な実施形態によって適用される数学的原理の幾つかについて、数学的原理の動作をより十分に説明するために本明細書に説明する。
図１７は、一実施形態例によるパイプ壁又は他の物体のスキャン部分の外径（ＯＤ：Outer Diameter）及び内径（ＩＤ：Inner Diameter）の表面をモデル化する際に関わる演算を示すフローチャートである。プローブアレイ２００の送受信サイクルからのフルマトリックス捕捉（ＦＭＣ）データが、ステップ１７０２において収集される。ステップ１７０４において、未処理ＦＭＣデータが事前処理される。ステップ１７０６〜１７１０において、ＯＤ境界がモデル化され、次に、このＯＤ境界定義１７１２を用いて、ステップ１７１６〜１７２２において、未処理ＦＭＣと併せてＩＤ境界１７２４を特定する。これらのステップについてより十分に後述する。幾つかの実施形態では、用いられる未処理ＦＭＣデータは、複数の送受信サイクルからのデータを含み、パイプ壁の隣接する半径方向位置のモデル化の改善に用いられる。
図１０は、Ａスキャンデータの処理を説明するに当たり用いられるベクトル表記を示す。この図は、線形超音波アレイ２００と、スキャン中のパイプ２の縦軸４とによって規定される平面を示す。この例では、スキャン中の平面のエリアは画像エリア１４によって示される。
ｋは、ｋ（ｕ）＝＜ｘ，ｙ＞＝＜ｆ（ｕ），ｇ（ｕ）＞が２空間Ｒ２でのベクトルであるようなベクトル値関数である。但し、ｕ∈［ｕ１，ｕ２］である。点ｋ（ｕ）は、ｋ（ｕ）＝（ｘ，ｙ）＝（ｆ（ｕ），ｇ（ｕ））として定義される。ベクトルｋ（ｕ）は、太字で表され、点ｋ（ｕ）とは別個に参照される。本説明全体を通して、任意のベクトルｖ＝＜ｘ，ｙ＞について、点（ｘ，ｙ）は太字ではなく斜体のｖで示される。
Ｋ１０は、全ての点ｋ（ｕ）、ｕ∈［ｕ１，ｕ２］の集合によって定義される曲線である。Ｋは区分的に滑らかであり、自身に交差しない。Ｋの終点はｋ（ｕ１）及びｋ（ｕ２）であり、ｋ１２２及びｋ２２４とそれぞれ示される。
Ｋは、第１の媒質６を第２の媒質８から分け、超音波プローブ要素ｉ２１０は第１の媒質６内にあり、ベクトルｒ１６の終点は第２の媒質８内にある。例えば、パイプ円周をスキャンする場合、第１の媒質６は、カフ１０６とパイプ２の外面との間の内部容積に注入された水で構成され、一方、第２の媒質８はパイプ壁自体の金属で構成される。第１の媒質６及び第２の媒質８での音速はｃ１及びｃ２としてそれぞれ示される。
再び図１０を参照すると、図は、ｋ０＝ｋ（ｕ０）＝＜ｆ（ｕ０），ｇ（ｕ０）＞によって定義されるベクトルｋ０を示す。但し、点ｋ０∈Ｋ（点ｋ０は符号１８で示され、面Ｋは符号１０で示される）。また、超音波要素ｉ２１０は、座標原点２０から位置ベクトルｅ（ｉ）を用いて示される。ｔｉｒ ｋｏで示されるｋ０１８を通る超音波要素ｉ２１０からｒ１６への移動時間は、以下の式によって与えられる。
ｋ０１８を通るｒ１６からｉ２１０への移動時間（ｔｒｉ ｋｏで示される）はｔｉｒ ｋｏに等しい。全てのｋ∈Ｋを通るｉ２１０からｒ１６までの時間は、図１１に示される曲線Ｔｉｒ（Ｋ）２６によって与えられ、ｋはｋ１からｋ２にパラメトリックに変化する。
物理学的考察
音速変動−材料の物理学的考察
超音波の応用形態では、絶対距離測定値は、音響パルスの移動時間から直接計算することができ、したがって、研究中の材料での超音波の速度の影響を受けやすいことがある。パイプ溶接部検査に関する後述する幾つかの実施形態では、厚さは、外面の点から内面への最短距離として定義される。図７２は、壁厚のこの定義を示す。Ｌ１及びＬ２は、フィーダー溶接部の外面の２つの異なる位置での厚さである。内面プロファイル及び外面プロファイルは、外面又は内面の任意の位置での壁厚の特定に用いられる必須情報である。
超音波距離測定値は、材料の音速と、音波が開始点と終了点との間を移動するのにかかる時間とによって求められる。距離測定値Ｌは
として書くことができる。但し、τは、波が開始点から終了点まで移動するのにかかる時間である。
は、経路に沿った平均音速である。外面プロファイルは浸漬技法を用いて測定することができ、幾つかの実施形態では、水を伝達媒質として用いることができるため、水の音速が距離測定の精度に影響することから、水の音速を考慮する必要がある。
水音速の温度依存性
温度の関数としての水の音速は、Ｖｆｗ（Ｔ）＝１４０５．０３＋４．６２４Ｔ−０．０３８３Ｔ２である。但し、Ｖｆｗは、秒単位当たりのｍ単位での真水の音速を示し、Ｔは摂氏温度単位での温度を示す。
要素指向性（ビーム拡散−ラテラル及びトランスバース）
要素指向性は、プローブアレイの設計において潜在的に重要な係数である。一般的に言えば、要素指向性は、検査容積上の異なる点にわたる振幅圧力場の分散として考えることができる。指向性を論述する場合、デカルト座標（ｘ−ｙ−ｚ）及び球面座標（φ−θ−γ）は両方とも標準である（図７３参照）。便宜上、近距離場要素の指向性を論述する場合にはデカルト座標が役立ち、一方、遠距離場の指向性を論述する場合には球面座標が役立つ。遠距離場では、ａよりもはるかに長いＬを有する矩形要素及び所与の距離ｒの場合、ｘ−ｚ平面での指向性は、θ、励起周波数ｆ、及びａのみの関数を介して良好に近似される。
要素指向性は最終的に、以下によって与えられる波の式から導出される。
但し、ｐは圧力であり、ｔは時間である。
検査容積内の所与の点での圧力場は数値的に導出することができる。トランスデューサーは、水中で音波を放射しているピストンとして扱うことができ、トランスデューサーは、無限数の平面波を生成し、平面波は全て、正ｚ方向に移動するが、異なるｘ成分方向及びｙ成分方向に移動する。したがって、点ｑ＝（ｘ；ｙ；ｚ）での圧力場は、以下によって与えられる２Ｄ積分の形態で表される。
但し、
は大きさｋ＝２π／λを有する波ベクトルである。
幾らかの微分後、ｘ方向において長さｌｘを有するとともに、ｙ方向に長さｌｙを有する矩形要素の上記式への解を導出することができる。
但し、Ｖ（ｋｘ，ｋｙ）は、トランスデューサーの場の速度の２Ｄ空間フーリエ変換である。
遠距離場指向性
要素の遠距離場（超音波トランスデューサー要素の寸法が、検査距離と比較して非常に小さい場合）では、ｘ−ｚ平面での所与の半径ｒの場合、トランスデューサーの長さＬがトランスデューサーの幅ａよりもはるかに長いとき、指向性は、θ、要素幅ａ、及び周波数ｆのみで変化する関数によって良好に近似することができる。遠距離場指向性は、溶接部検査に関わる幾つかの実施形態では、関連があることがある。その理由は、溶接部は多くの場合、超音波アレイトランスデューサー要素の遠距離場（軸方向、ｘ−ｚ平面）にあるためである。ｘ−ｚ平面での要素の遠距離場指向性の公式は以下に与えられる。
ａ及びｆが両方とも、所与の角度θで指向性を増大させることに留意する価値がある。図７４は、θ＝−９０度〜９０度、ａ＝０．２３ｍｍ、ｆ＝７．５ＭＨｚ、及びｃ＝１４８０ｍ／ｓを有する一実施形態例での指向性を示す。
要素幅
要素幅ａは、上記式に示されるように、要素の指向性を左右する。要素幅が小さいほど、音を全方向（全ての方向）に放射する。要素幅が大きいほど、音は表面法線の方向に集束する。これは図７５に示され、図７５は、要素サイズａの関数としての要素指向性を示す。
同様に、フォーカスアレイに関して、より大きな要素幅を有するアレイほど一般に、アレイ法線の方向においてより小さな幅を有するアレイよりも良好にフォーカスする。アレイ法線の方向は、操舵角ゼロに対応する。他方、より小さな要素幅を有するアレイは一般に、アレイ表面法線から離れる方向において（より大きな要素幅を有するアレイよりも）よりよくフォーカスする。
両主張は、図７６ａ及び図７６ｂの例によって確認することができる。両図は、
・要素数＝１０、
・周波数＝７．５ＭＨｚ、
・ピッチ（要素の中心間隔）＝０．２８ｍｍ
を有する同じアレイをシミュレートする。
要素幅ａは０〜ピッチ（０．２８ｍｍ）で変更されるが、図７６ａは、操舵角θＳが０度に等しいアレイ指向性をシミュレートし、一方、図７６ｂは、操舵角θＳが３０度に等しいアレイ指向性をシミュレートする。異なる要素幅での主ローブの強度は、両図の線θＳ＝θを調べることによって見ることができ、一方、他方の水平線は、回折の望ましくない影響を表す。θＳ＝０（図７６ａ）である場合、要素幅が大きいほど、望ましい主ローブ強度を保ちながら、回折の影響を減衰させる。逆に、θＳ＝３０（図７６ｂ）である場合、要素幅が小さいほど、回折ローブ強度が要素サイズによって変わらない間、主ローブ強度を保持する。
要素の高さ
要素の高さは、図７３ではＬとして表される。遠距離場では、（ａと比較して）大きなＬは、表面に直交する方向（ｚ方向）においてエネルギーをフォーカスし、一方、Ｌの値が小さくなるほど、ｙにおいてより大きな成分を有するエネルギーを放射する。しかしながら、検査がＬと同等の距離で実行される場合に一般に対象となる近距離場では、トランスデューサーから放射されるエネルギーは、ｚ方向においてトランスデューサーの表面から均一に投射される。これらの検査距離では、検査点がトランスデューサーの高さ焦点距離と同様であるため、これは予想に一致する。
図７３の座標系を想起されたい。図７７ａ及び図７７ｂは、２つの平坦な空間Ｐ１＝｛ｘ＝０，０≦ｙ≦５，０≦ｚ≦２０｝及びＰ２＝｛ｘ＝１，０≦ｙ≦５，０≦ｚ≦２０｝（全ての寸法はｍｍ単位である）に交差する７．５ＭＨｚ連続正弦波を放射する、０．２５ｍｍ幅、５ｍｍ高さのトランスデューサーからの圧力場を明らかにする。第１の空間Ｐ１は、ｙ方向及びｚ方向においてベクトルによって広がり、ｙ＝０．５及びｚ＝０．２０において区切られる平面である。空間Ｐ２は、Ｐ１と同様に広がり、制限されるが、Ｐ１から１ｍｍ離間される。両空間は図７５に示される。図７７ａ及び図７７ｂは、トランスデューサーによって放射される圧力場の強度が、シミュレートされる両事例でｙ＜２．５ｍｍエリアに集中することを示す。放射された場の対称性が、与えられるシミュレーションで利用される。仮に放射された圧力場が、ｚ−ｘ平面を中心とした平坦な空間Ｐ１及びＰ２の反射である平坦な空間Ｐ１’＝｛ｘ＝０，−５≦ｙ≦０，−２０≦ｚ≦０｝及びＰ２’＝｛ｘ＝１，−５≦ｙ≦０，−２０≦ｚ≦０｝でシミュレートされる場合、これらの空間でシミュレートされる強度場は、ｚ−ｘ平面を中心としたＰ１及びＰ２での強度場の反射である。
ノイズ量子化
アナログ／デジタル変換では、各データサンプルの大きさは、有限精度で近似値に変換される。量子化は非線形プロセスである。最小量子化レベルは解像度である。解像度は、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバーターのフルスケール入力振幅と、通常均等に離間される量子化レベルの総数とによって決まる。解像度は多くの場合、量子化レベル数で表される。１０ビットＡ／Ｄコンバーターは１０２４の量子化レベルを有する。１２ビットＡ／Ｄコンバーターは４０９６の量子化レベルを有する。１２ビットＡ／Ｄコンバーターの解像度は、１０ビットＡ／Ｄコンバーターの解像度より４倍小さい。量子化誤差は、最小量子化レベルよりも小さいと予想されるため、一般に解像度のより高いＡ／Ｄコンバーターが好まれる。
量子化プロセスが、入力データ値を最近傍の量子化レベルに丸め、誤差が、量子化間隔にわたって均等な統計学的分布に従う場合、量子化誤差の平均値は明らかにゼロである。量子化誤差の分散は
によって与えられる。但し、Δは量子化間隔である。
量子化誤差の二乗平均平方根（ｒｍｓ）値は標準偏差である。
ＳＮＲをノイズ分散に対する信号分散の比率と定義する場合、Ｂ＋１ビットＡ／ＤコンバーターのＳＮＲは、幾つかの実施形態では、
として表すことができる。但し、ＸｍはＡ／Ｄコンバーターのフルスケールレベルであり、σｘは信号の標準偏差である。
この実施形態例での８ビット、１０ビット、及び１２ビットのＳＮＲ限界はそれぞれ５０ｄＢ、６２ｄＢ、及び７４ｄＢである。最適なＳＮＲが一般に、入力信号がＡ／Ｄコンバーターのフルスケール振幅に入念に調整される場合のみ達成可能なことに留意する価値がある。
事前処理
幾つかの実施形態では、事前処理は、ＳＦＭサブルーチン及びＩＦＭサブルーチンを介して解析に向けて未処理データを整える幾つかの演算からなる。図１８に示される一実施形態例では、これらの演算は以下である：フルマトリックス捕捉未処理データをサンプリング周波数１００ＭＨｚにアップサンプリングし（１８０４）、フルマトリックス捕捉未処理データからＤＣオフセットを減算し（１８０６）、デジタルソフトウェアフィルター係数１８１０を用いて、フルマトリックス捕捉データセットをフィルタリングし、不要なノイズを除去し（１８０８）、取得されたＲＦフルマトリックス捕捉データセット１８０２から解析時間領域フルマトリックス捕捉データセット１８１４を計算する（１８１２）。
この実施形態例では、フルマトリックス捕捉（ＦＭＣ）未処理データ１８０２は、サンプリング周波数５０ＭＨｚで取得システムによって収集される。この周波数で収集される未処理データの解析は、不十分な精度の結果をもたらすことがある。このため、未処理データは、ステップ１８０４において１００ＭＨｚにアップサンプリングされる。この実施形態では、取得システムは、２５ＭＨｚ未満の周波数の影響を受けやすく、データはこのレートの２倍で収集されるため、ナイキストサンプリング理論により、好ましくは、未処理データは５０ＭＨｚを超える任意のサンプリングレートで再構築することができる。ＦＭＣ未処理データは５０ＭＨｚから１００ＭＨｚにアップサンプリングされる。
取得システムは、１２ビット量子化方式を介して未処理データを記憶し、正の値のみが記憶される。この実施形態では、ＦＭＣ波形は、２１２／２＝２０４８でセンタリングされる。解析アルゴリズムでは、波形を０にセンタリングする必要がある。幾つかの実施形態では、理論的なＤＣオフセット値２０４８は、厳密に正確ではないことがあり、超音波プローブアレイを制御するハードウェアに固有のＤＣオフセットが存在するおそれがある。実験により、現実に可能な限り近いゼロ値を得るために用いられる正しいＤＣオフセット値を示すことができ、特定のハードウェアを用いる幾つかの実施形態では、値は２０５８である。したがって、ＤＣオフセット２０５８が各ＦＭＣ波形から減算される。ＤＣオフセットの厳密な値は、理論値からの他のずれを計上するように変更することができるユーザー構成可能なパラメーターとすることができる。ステップ１８０６において、ＤＣオフセットが減算される。
フルマトリックス捕捉データ内の不要周波数内容が時に、様々なノイズ寄与に起因して存在することがある。これらの周波数は、ステップ１８０８において、デジタルソフトウェアフィルターの利用を通して減衰させることができる。ステップ１８１０において、Ｍａｔｌａｂ（登録商標）ソフトウェアアプリケーションでのフィルタービルダー（Filterbuilder）プログラムから導出されるパラメーター等のソフトウェアフィルタリング係数をフィルタリングプロセスで指定することができる。
強度を検査媒質内のポイントに割り当てるには、解析時間領域信号のフルマトリックスデータセットが必要である。取得システム１８０２のフルマトリックスデータセット出力は、ＲＦデータセット（解析時間領域信号の実数部）を含む。ステップ１８１２においてＲＦデータセットから解析時間領域信号１８１４を計算するには、ＲＦデータセットのヒルベルト変換が計算され、虚数ｉで乗算され、ＲＦデータセットに追加される。
システムの一実施形態例で用いられる関数の詳細な説明は、説明の末尾の表Ａ１に記載される。
アパーチャフォーカスシフト法（ＳＦＭ）
事前処理１７０４が行われると、アパーチャフォーカスシフト法（ＳＦＭ）が、ステップ１７０６において、事前処理されたデータに適用される。アパーチャフォーカスシフト法は、フルマトリックス捕捉未処理データを所与として、強度マップを出力することを目的とするアルゴリズムである。ＯＤ強度マップを求めるＳＦＭの演算は図２０のフローチャートに示される。事前処理されたＦＭＣデータ２００４は、実施形態又は処理のユーザー定義のパラメーターに応じて、最初に正規化されてもよく、又はされなくてもよい。正規化する決定は、ステップ２０１０において下される。データ２００４を正規化すべき場合、ステップ２０１２において、更に後述するように、予め定義されるか、又はユーザーによって設定されるＯＤ正規化パラメーター２００６に基づいて正規化が行われる。次に、正規化されたデータ又は正規化されないデータを用いて、ステップ２０１４において、更に後述するように検査座標移動時間を計算し、ＯＤ撮像パラメーター２００２に基づいて、ステップ２０１６において計算される強度座標を考慮に入れることができるプロセス。ステップ２０１８において、現在の検査座標での強度が計算される。ステップ２０２０において、検査座標及び各強度は記憶される。ステップ２０２２において、アルゴリズムは、高強度座標周囲を更にフォーカスすることができ、そうする場合、ステップ２０１６において強度座標が計算され、ステップ２０１４〜２０２２の反復ループが作られる。アルゴリズムは、このプロセスを通して１回又は複数回反復されると、再フォーカスを停止し、ＯＤ強度マップ２００８を出力する。これらの様々なステップについて後述する。
アパーチャフォーカスシフト法は、トータルフォーカス法（ＴＦＭ：Total Focusing Method）の一変形である。トータルフォーカス法は、音が速度ｃで移動する単一の媒質内で撮像する既知の技法である。
アパーチャフォーカスシフト法では、まず、アレイ内の設定された数の近傍要素に広がる固定幅アパーチャａ内の各送信要素ｉ及び各受信要素ｊの関数ｇ（ｉ）ｊ（ｔ）を合算することにより、強度関数が、スキャンエリア内の各点ｒについて計算される。（幾つかの実施形態では、画定されるアパーチャの幅はユーザー構成可能とすることができる）。超音波要素ｉ２１０及びｊ２１２はアパーチャａに属する。ｇ（ｉ）ｊ（ｔ）は、時間ｔにおいて送信機ｉ２１０から受信機ｊ２１２への解析時間領域信号のデータセットの振幅である（超音波送受信アレイデータのフルマトリックスが取得されるため、ｇ（ｉ）ｊ（ｔ）があらゆるｉ及びｊについて定義されることに留意する）。ｉ２１０は、括弧で囲まれて、それ自体を送信機として表し、一方、ｊ２１２は括弧がないまま残されて、それ自体を受信機として表す。ｒでの強度は、
として定義される。但し、ｒは座標原点に対する点ｒを定義するベクトルであり、ｅ（ｉ）は、座標原点に対して送信機ｉの位置を定義するベクトルであり、ｅｊは座標原点に対して受信機ｊの位置を定義するベクトルであり、ｃは光速である。
トータルフォーカスは、画像エリア１４内のあらゆるポイントについて上記を計算することによって達成される（ｒは変更される）。Ｉ（ｒ，ａ）がｒの近傍値間であまり変わらないように、互いに十分に近い１組の点にわたりｒを変更することにより、位置ｒでの強度Ｉ（ｒ，ａ）の画像ピクセルを用いて、検査媒質の画像を形成することができる。この画像は強度マップと呼ばれる。
アパーチャフォーカスシフト法での次のステップは、アパーチャａをアレイに沿ってシフトさせ、新しいアパーチャで同じ計算を再び実行することである。各アパーチャの強度が計算された後、最高のそのような強度値を用いて、強度マップでの点ｒの強度を表す。したがって、ＳＦＭは、強度値をｒに割り当てる際に異なるアパーチャからの強度をいかに関連付けるかという問題に対処する。多くの場合、表面は、どのアパーチャに最もよく音を反射するかを変更するリフレクターを含む。例えば、或るリフレクターは、アパーチャａ１〜ａ６に音をよく返すことができ、一方、別のリフレクターは、アパーチャａ３のみに音をよく返すことができる。しかしながら、表面を撮像するに当たり、リフレクターは、個々のリフレクターが音をいくつのアパーチャに向けてよく返すかに関係なく、等しい強度で撮像されるべきである。これは、表面を撮像する際の強度の均等性の増大に繋がる。このために、Ｉ（ｒ）は、アパーチャａ∈Ａに関してｒで計算された１組の強度のｒでの最大強度として定義される。Ｉ（ｒ）は、
として定義される。
ＳＦＭルーチンの実施は、対応する強度が評価される多くの座標がある場合、非常に計算集約的になることがある。検査仕様を満たす適切な密度でフォーカスしながら、考慮される座標数を制限するには、フォーカス戦略の入念な実施が必要であることがある。幾つかの実施形態で利用される戦略は、まず、検査エリアにあるコース格子上の座標の強度を計算することである。
システムの一実施形態例で用いられるＯＤ撮像パラメーターの詳細な説明は、説明の末尾の表Ａ２に記載される。システムの一実施形態例で用いられるＳＦＭ関数の詳細な説明は、説明の末尾の表Ａ３に記載される。
ＦＭＣデータ正規化
トータルフォーカス法及びアパーチャフォーカスシフト法（並びに後述する、更なる変形である内部フォーカス法）は、ビーム正規化を用いることができる。アレイに直交する方向から離れる角度でのビーム操舵は、個々の要素が全方向性である場合に最適化することができる。ビーム拡散全方向性をエミュレートするために、撮像に補正係数を導入することができる。この方法に伴う潜在的な問題は、値をＩ（ｒ，ａ）に割り振る場合、ｇ（ｉ）ｊ（ｔ）で見つけられる信号がｒの方向に配置されると仮定することである。これは、小さな物体を撮像しようとする場合には大きな関心の問題ではないことがあるが、表面を撮像する場合、これは格子の増幅に繋がることがある。増幅した格子は、真の表面と格子とが重なる画像のエリアでの信号対雑音比を低減させる。ビーム拡散を正規化する、本明細書に提示される方法は、ｇ（ｉ）ｊ（ｔ）、｜ｇ（ｉ）ｊ（ｔ）｜の包絡線が任意の定数に等しいピーク（複数の場合もある）を有するように、ｇ（ｉ）ｊ（ｔ）の実数部及び虚数部で見つけられる波束を正規化することである。簡単にするために、この例では、この定数は１に等しい。したがって、ｇ（ｉ）ｊ（ｔ）が波束Ｗ＝｛ｗ１，ｗ２，・・・，ｗｎ｝を含み、｜ｇ（ｉ）ｊ（ｔ）｜がピークＰ＝｛ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｎ｝を有する場合、｜ｇ（ｉ）ｊ（ｔ）｜のピークを１に正規化するために、波束Ｗは｛Ｐ１ −１，ｐ２ −１，・・・，ｐｎ −１｝によってスケーリングされる。ｇ’（ｉ）ｊ（ｔ）は、正規化された波束を有するｇ（ｉ）ｊ（ｔ）を示すものとする。図１５及び図１６は、解析時間領域信号正規化のこの概念を示す。図１５でのＡスキャンデータ１５００は、第１のピーク１５０６及び第２のピーク１５０８を示す実数部１５０２を有する。信号の包絡線１５０４は、第２のピーク１５０８よりも第１のピーク１５０６のものが高い。上述したように波束正規化を適用した後、正規化されたＡスキャン１６００を図１６に示す。Ａスキャンの実数部１６０２は、同じ定数値に正規化された第１のピーク１６０６及び第２のピーク１６０８の包絡線１６０４を有した。
ＳＦＭ再フォーカス
ステップ２０２２において、予め設定されるか又はユーザー定義されるパラメーターに応じて、ＳＦＭサブルーチンは終了して、強度マップ２００８を境界検出サブルーチンに出力するか、又はステップ２０１６において、対応する強度を計算する新しい座標を定義することに進む。新しい座標の定義に進む場合、新たに定義される座標が、高強度が既に割り当てられた座標の周囲に位置決めされる。新たに定義される座標が周囲でフォーカスされる座標の遮断強度は、予め定義されるベクトルによって定義することができる。新しい座標が定義されると、潜在的にユーザー定義のパラメーターに応じて、ＳＦＭサブルーチンは、終了するか、又は高強度の座標周囲への更なるフォーカスに進む。高強度座標を識別し、次に、高強度座標周囲に再フォーカスするプロセスは、任意の回数分実行することができ、幾つかの実施形態では、回数はユーザーによって指定することができる。
再フォーカスプロセスの１サイクル（ステップ２０１４〜２０２２）を図１９に示す。粗く離間された座標は、白い円１９０２又は黒い円１９０４のいずれかとして表される。白い円１９０２は、各強度が、新しい座標が定義される遮断強度未満の座標を表す。逆に、黒い円１９０４は、各強度が、新しい座標が定義される遮断強度を超える座標を表す。グレーの円１９０６は、高強度座標の周囲に新たに定義された座標を表す。グレーの円１９０６が座標定義及び強度割り当てプロセスのｉ＋１回の反復で定義される場合、ｘ軸１９０８及びｚ軸１９１０を有する図１９で示される例では、ｄｘ（ｉ）／ｄｘ（ｉ＋１）＝ｄｚ（ｉ）／ｄｚ（ｉ＋１）＝４である。
強度マップ
パイプ２のＯＤ（外面）の強度マップ例を図１２に示す。ＯＤ強度マップ５０は、図１１と同じ平面内でマッピングされ、スキャンの深さ２８を垂直軸として有し、縦軸４に沿った軸方向位置３０を水平軸として有する。ＯＤ強度マップ５０での高強度ＯＤ領域３２は、現在の送受信サイクル中のプローブアレイ２００の半径方向位置での軸方向でのパイプ外面の形状を示す。
境界の認識及び画定
ＯＤ強度マップ５０は、それ自体で、又は別個の送受信サイクルからの近傍強度マップと併せて更に処理して、パイプ外面のモデルを構築することができる。図１７に示される実施形態例では、ステップ１７０８において、境界認識が実行され、次に、ステップ１７１０における境界の画定が続く。
境界の認識は以下のように実行される。ＯＤ座標の強度マップ（幾つかの実施形態では、疎な座標に記憶される）又は対応する境界認識パラメーターとともにＩＤ座標の強度マップを所与として、境界認識アルゴリズムは表面境界を出力する。
境界の認識及び画定は、ＯＤ／ＩＤの真の境界（画像での収差のエッジではない）を画定するとともに、１組の座標の形態で境界を抽出することを目的とする。このタスクの達成に用いられるアルゴリズム及びツールは、コンピュータービジョンの分野で共通する問題であり、強度マップを所与として、任意の数のアルゴリズムを利用し、表面の境界を認識し画定することができる。
幾つかの実施形態では、これらのタスクに用いられるツールは、ロバストエッジ検出アルゴリズム、様々な形態演算、及び強度マップの高強度領域の潜在的な境界への関連付けである。これらのツールについて詳細に後述する。
一般に、画像はＡ＝ｆ（ｍ，ｎ）によって与えられる。但し、ピクセル（ｍ，ｎ）は画像のｍ行目及びｎ列目に配置される。ｍ及びｎは両方とも整数の集合Ｚの要素である。ｆは、ｆ：Ｚ２→Ｒであるように実数（集合Ｒの要素）を出力する関数である。ｆ（ｍ，ｎ）を０又は１のいずれかの値に制限する場合、画像ｆ（ｍ，ｎ）は２値画像と呼ばれる。
境界の認識及び画定に用いられるアルゴリズム例
本明細書の以下の部分は、続くサブセクションにおいて定義されるより高レベルの演算についての基礎をなす、画像に対する幾つかの基本的な集合演算を定義する。まず、並進演算及び反射演算を紹介する。画像Ａでは、ｘ＝（ｐ，ｑ）によるＡの並進はＡで表され、
として定義される。
で示される反射演算は、
として与えられる。
さらに、∪及び∩によってそれぞれ表される基本的な和集合演算子及び共通集合演算子が紹介される。２つの画像Ａ＝ｆ（ｍ，ｎ）及びＢ＝ｇ（ｍ，ｎ）の和集合は、
として定義される。但し、２つの画像Ａ及びＢの共通集合は、
として定義される。
同じ値を共有する隣接画像の領域は、連結成分として識別される。接続性の異なる手段があるが、ここで説明される実施形態例は、８接続のピクセルを考慮する。任意の２つのピクセルが互いに隣接する（対角線上での隣接を含む）場合、それらの２つのピクセルは８接続であると見なされる。
膨脹及び収縮
画像の連結成分をラベル付けする異なるアルゴリズムが存在する。一般に、画像Ａを所与として、新しい画像Ｂは、そのピクセルの値が画像Ａにおいて連結成分のラベルであるように定義することができる。所与の対象画像Ａの場合、「構造化要素」と呼ばれる構造化集合Ｂは、膨脹演算又は収縮演算のいずれかとともに用いられて、対象画像を変更する画像である。
膨脹演算は、
効率的には、膨脹演算は、原点を中心としてＢを反射させ、次にｘだけシフトすることによって画像Ａを拡大する。一方、収縮は、
として定義される。
収縮は、Ｂがｘだけ並進し、Ａとの共通集合がとられる場合、Ｂに等しいＡでの１を保存する。収縮は、原点でセンタリングされた画像Ｂを所与として、画像から境界１をトリミングする効果を有する。
図２４及び図２５は、図２２に与えられる画像に対してそれぞれ実行される膨脹演算及び収縮演算を示す。膨脹演算及び収縮演算で用いられる構造化要素は、図２３に与えられる、原点でセンタリングされた５×５マトリックスである。
エッジ検出
エッジ検出は、当該技術分野で既知のエッジ検出アルゴリズムを用いて実行することができる。最も普及しており、ロバストで、多様性のある、用いられるエッジ検出器の１つは、キャニーエッジ検出器である。この検出器について詳細に後述する。
キャニーエッジ検出での第１のステップは、入力画像を平滑化することである。この平滑化の目的は、ノイズと、不要な細部及びテクスチャを低減することである。平滑化プロセスは、２次元ガウス関数を用いる画像の重畳を介して実行される。画像がｆ（ｍ，ｎ）によって与えられ、ガウス関数がＧσ（ｍ，ｎ）によって与えられる場合、重畳は、
によって与えられる。
ここで用いられる特定の２次元ガウス関数は、
の形態である。式中、σｍ及びσｎは、垂直方向及び水平方向それぞれでのガウス関数の分散である。キャニーエッジ検出の従来の実施では、σｍ＝σｎであり、式１１のより単純な形態をもたらす。しかしながら、ここで説明される実施形態例では、垂直ピクセルの間隔と水平ピクセルの間隔とは必ずしも同じであるわけではない。例えば、垂直方向において互いに隣接するピクセルは、０．０１ｍｍ離れた位置を表すことがあり、一方、水平方向において互いに隣接するピクセルは、０．０１５ｍｍ離れた位置を表すことがある。したがって、ガウス関数が、ピクセルの実際の位置に対して楕円形状とは対照的に円形（垂直方向又は水平方向のいずれか一方に伸びていない）である重畳プロセスで用いられる場合、垂直ピクセルの間隔と水平ピクセルの間隔とが異なるとき、σｍはσｎに等しくない。垂直方向でのピクセルの間隔が、水平方向でのピクセルの間隔のｃ倍である係数である場合、σｍ＝σｎ／ｃである。
エッジ検出プロセスでの第２のステップは、重畳画像ｇ（ｍ，ｎ）の勾配を計算することである。ｇ（ｍ，ｎ）は離散関数であり、一般に非解析的であるため、ｇ（ｍ，ｎ）の勾配を近似する演算子▽ｇ（ｍ，ｎ）が開発された。これらの演算子の詳細については本明細書では説明しない。上述した演算子のうちの任意の演算子を利用することにより、ｇｍ（ｍ，ｎ）及びｇｎ（ｍ，ｎ）が生成され、これらの画像は垂直勾配近似及び水平勾配近似を含む２つの画像である。したがって、▽ｇ（ｍ，ｎ）の大きさ及び方向はＭ（ｍ，ｎ）及びθ（ｍ，ｎ）として表すことができる。但し、
ステップ３は、極大となるＭ（ｍ，ｎ）でのピクセルを計算することである。これを行うために、ピクセル（ｍ，ｎ）ごとに、方向θ（ｍ，ｎ）に直交する２つの最近傍のピクセルが考慮される。これらのピクセルでのＭの値が両方とも、Ｍ（ｍ，ｎ）の値よりも低い場合、（ｍ，ｎ）は極大であると見なされる。Ｍ（ｍ，ｎ）での全ての極大の集合は、
として示される。
ステップ４は、２つの実数τ１及びτ２のそれぞれの関数として２つの２値画像を定義することであり、但し、０＜τ１＜τ２＜τ’である。τ’はＭ（ｍ，ｎ）の最大値に等しい。
及び
は、τ１及びτ２のそれぞれよりも大きい
の値を含む画像として定義される。したがって、
である。
最後のステップ（ステップ５）は反復プロセスである。Ｅｊは、プロセスのｊ回の反復で出力される、エッジを含むブール画像である。Ｆｊは、Ｅｊにおいて値１を有するピクセル及び
において値１を有するピクセルに（８接続様式で）隣接するピクセルの共通集合である。
ｊ＝１Ｅ１を
として設定する。反復計算を開始する。ＥｊとＦｊとの和集合がＥｊに等しい場合、アルゴリズムは終了し、Ｅｊをキャニー検出エッジとして出力する。等しくない場合、ＥｊはＥｊとＦｊとの和集合として定義され、ｊは増分される。次に、アルゴリズムはループし、ＥｊとＥｊ∪Ｆｊとが等しくなるまで、ＥｊとＥｊ∪Ｆｊとが等しいかテストする。アルゴリズムは、ＥｊがＥｊ∪Ｆjの和集合と等しくなるとＥｊを出力する。
これは、以下のように疑似コードで表すことができる。
図２６ａは１組の硬貨の画像を示し、一方、図２６ｂは、キャニーエッジ検出を用いて処理されたこの画像を示す。
細線化
細線化アルゴリズムを境界検出に用いることもできる。画像内の連結成分を各自の細線表現に低減することは、データ圧縮、単純な構造解析、及び輪郭歪みの除去等の幾つかの有用な用途を有する。一実施形態例で用いられる１つの反復的細線化が本明細書において提示される。∧、∨、及び−の記号は論理積演算、論理和演算、及び否定演算をそれぞれ表す。
画像Ａ＝ｆ（ｍ，ｎ）を所与として、細線化アルゴリズムでの第１のステップは、画像を碁盤目状に２つのサブフィールドに分けることである。次に、アルゴリズムは並列手法を用い、並列手法では、画像に対する効果がなくなるまで、以下の２つの部分反復が並列して繰り返し実行される。
第１の部分反復は、条件Ｇ１、Ｇ２、及びＧ３が全て満たされる場合のみ、碁盤目状にピクセルｐを削除することである。
第２の部分反復は、条件Ｇ１、Ｇ２、及びＧ３’が全て満たされる場合のみ、碁盤目状にピクセルｐを削除することである。条件Ｇ１、Ｇ２、及びＧ３’は以下のように列挙される。
条件Ｇ１は以下である。
ｘ１、ｘ２、・・・、ｘ８は、それぞれが東側の近傍から開始され、東南側の近傍に達するまで逆時計回りに付番された、ｐの８つの隣接の値である。
条件Ｇ２は以下である。
条件Ｇ３は以下である。
条件Ｇ３’は以下である。
図２７ａは細線化なしの２値画像を示す。図２７ｂは、細線化アルゴリズムが適用された後の同じ画像を示す。
接合部の識別
ピクセルが２値画像での線の接合点であるか否かをテストするアルゴリズムを適用することもできる。ピクセルｐの３×３近傍を所与として、ｐは、ｐの周縁を移動する際、０と１との間の遷移数が６又は８である場合のみ、線の接合部である。図２８ａは線の接合部を与え、図２８ｂはこの接合部をズームインし、その３×３近傍を示す。図２８ａから、接合部が０と１との間の６回の遷移を有することが明らかである。したがって、接合部識別の基準が満たされる。
ＯＤ境界及びＩＤ境界の認識及び画定の実施態様
実施形態例においてＯＤ強度マップ又はＩＤ強度マップからＯＤ境界又はＩＤ境界を抽出するのに利用されるアルゴリズムは、前サブセクションにおいて紹介された多くのツールを利用することができ、ツールの使用を超音波スキャンの特定の領域に向けて適合させることができる。
ＯＤ／ＩＤ強度マップから真のＯＤ／ＩＤ境界を抽出する第１のステップは、強度マップの垂直方向において（アレイ２００に近い側で）最大強度ピクセルの近傍及び最大強度ピクセルの上にある、キャニーエッジ検出によって検出された境界を識別することを含む。強度マップを所与として、真の境界を抽出することができる。生じる第１の問題は、強度マップにおいて高強度ピクセルの近傍ピクセル及び周囲のピクセルを所与として、境界の厳密な座標がどこにあるかである。所与の強度マップ（図３０等）から、真の境界が存在する可能性がある比較的広い領域の高強度ピクセレーションがあることを観測することができる。この問題に答えるために、Ａスキャンから距離を計算する方法を強度マップに拡張する。Ａスキャンから超音波が媒質内を移動した距離を計算するには、送信機励起から、受信した波束の立ち上がりエッジまでの時間を、媒質内の音速で乗算する。送信機励起から、受信した波束の立ち上がりエッジまでの移動時間（特定のデジタル化周波数でのサンプル数単位）は、図２９において符号２９０２で示される。強度マップの形成は、式２に従って、解析時間領域信号の値（Ａスキャンとともに、そのヒルベルト変換）を強度マップの点にマッピングすることを含む。Ａスキャンの波束の立ち上がりエッジは強度マップ境界の立ち上がりエッジにマッピングされ、ここで、強度マップ境界の立ち上がりエッジは、プローブアレイ２００の近傍側でのエッジとして定義される。したがって、ＯＤ／ＩＤ境界は、強度マップ境界の立ち上がりエッジから導出される。
生じる第２の問題は、強度マップに存在する撮像収差（回折ローブ又は複数の後壁反射等のメカニズムに起因して現れる特徴）の潜在性がある状態で、真のＯＤ／ＩＤ境界をプログラム的にいかに識別するかである。画像内のエッジの図３０では、真の境界は、回折又は後壁反射に起因する収差のエッジとは対照的に、高強度領域に最も近いエッジの境界である。画像の任意の垂直スライスを取る場合、真の境界は、そのスライスでの最大強度ピクセルに交差する真上で、この垂直スライスに交差する。これらの観測は、垂直方向において最高強度ピクセルの近傍及び最高強度ピクセルの上にあるエッジの識別を通して真の境界エッジを分離する、境界検出アルゴリズムの第１のステップを動機付ける。図３０に与えられるような所与の強度マップの場合での、強度マップのエッジ及び垂直方向での最大強度ピクセルを図３１にプロットする。真の境界エッジは、高強度ピクセルの近傍又は高強度ピクセルの上にある境界エッジであり、それらは図３２にプロットされる。
利用される上述した方法のみを通してのＯＤ／ＩＤ境界の識別は、改善が可能な結果をもたらすことがある。幾つかの実施形態では、追加の技法を用いて、上述した方法を介して画定される境界での誤差をなくすことができる。
収差は、真の境界よりも高強度の内容を有することがあり、真のＯＤ／ＩＤ境界の誤った識別に繋がるおそれがある。しかしながら、これらの収差のサイズが小さい場合、膨脹及び細線化の演算を、連結成分のサイズの比較とともに利用して、上述したアルゴリズムから抽出された境界画定から誤ったエッジを除去することができる。境界検出アルゴリズムでのこの段階での誤ったエッジの除去は、３つのステップ、すなわち、境界候補の膨脹、膨脹した境界の細線化、及び小さな連結成分のトリミングを介して実行することができる。
誤ったエッジの除去
図３３〜図３６は、誤ったエッジを除去するアルゴリズム例の実行における様々な段階での境界を与える。上に与えられたアルゴリズムから出力される元の境界を図３３に示す。真の境界よりも下にある収差での高強度内容に起因して、出力境界は誤りを含む。これは、出力された境界の小さな領域が収差の上に現れるという点で明らかである。図３４は、膨脹演算が、矩形構造化要素を用いて実行された後の境界を示す。境界があるべき位置（図３３）の小さなギャップが除去されている。境界の細線化は、境界を所望の幅に再び低減する。細線化された境界を図３５に示す。最後に、境界ピクセルの比較が実行される。強度マップの任意の垂直スライスに交差する２つ以上の境界ピクセルがある場合、（考慮中のピクセルの）最大サイズの連結成分に属するピクセルのみが保存される。残りは除去される。これは、誤った境界ピクセルを除去するように機能する。図３６は、誤ったピクセルが除去された境界を与える。
エッジ接合部の除去
膨脹演算及び細線化演算は、上記で定義されたような線接合部を導入するおそれがある。境界検出アルゴリズムのこの時点において、画定された境界に接合部がなくなるまで、上述したように接合部を除去することができる。これは、後述するアルゴリズムを介して実行される、より多くの誤ったエッジを除去するために境界を準備する目的に適う。
図３７はＩＤ強度マップ画像を与える。エッジ検出アルゴリズム、膨脹アルゴリズム、及び細線化アルゴリズムは、図３８に与えられる境界を与える。図３８において丸が付けられた境界の接合エリア３８０２は、誤りとして除去される境界上及び境界の周囲を明らかにする。この接合エリア３８０２は、図３９では拡大して示される。図４０は、接合部が除去された境界の接合エリア３８０２を示す。
連結成分の下部の除去
エッジ検出プロセスの次のフェーズは、連結成分の下部の除去である。連結成分の下部の除去は、連結成分の下部ピクセルの除去からなる。連結成分の下部ピクセルは、同じ連結成分内の或る他のピクセル（複数の場合もある）と同じｘ成分を有するが、より大きなｚ成分値を有する（大きなｚ成分値を有するピクセルほど強度マップのより下に現れることを想起する）、或る連結成分内のピクセルとして本明細書では定義される。図４１は、連結成分の下部が除去された図４０の境界を示す。
小さな連結成分の除去
誤ったエッジの小さな連結成分がなお、強度マップに残っていることがある。これらのエッジの除去は、画定される境界の精度を増大させる。強度マップの垂直ストリップごとに、２つ以上の連結成分がこのスライスに交差する場合、最大の成分のみが強度マップに保存される。図４２は、小さな連結成分が除去されたエッジ境界を示す。この画像は、図３７に示される強度マップの真のエッジ境界の識別においてこれまでの中で最も正確である。
連結成分の水平端部の近似
強度マップは、超音波未処理データから形成される。境界の両端部近くの使用可能な超音波未処理データの低減は、高強度内容の細線化に繋がる。キャニーエッジ検出プロセスを用いて、これらのエリアでの真の境界を特定することは、実際には真の境界が平坦であるのに、エッジが高強度内容周囲に曲線で出力されることがあるため、真のＯＤ／ＩＤ境界の不良な特定に繋がる。図４３は、キャニーエッジ検出器４３０２からのエッジ出力を赤で示す。実際に、強度が先細りするエリア４３０４において規定される曲率は非常に大きく、真の境界を画定するよい働きをしない。強度内容が先細りするエリアにおいて境界を画定するよりよい方法は、（垂直寸法における）最大強度ピクセルの曲率を用いて、真の境界の曲率を近似することである。図４３は、最大強度ピクセル４３０６（黒）が、真の境界の形状を近似するよい例を提供する。この場合での真の境界は平板である。
したがって、検出されたエッジの端部近くの境界の曲率は、検出されたエッジと、最大強度のピクセルとを両方とも含む強度マップの垂直ストリップでの最大強度ピクセルの曲率によって近似される。この近似は、膨脹した場合、最大強度のピクセルが全て互いに接続される（すなわち、最大強度のピクセルが、同じ連結成分に属する）ときにのみ実行される。次に、最大強度ピクセルの座標を、検出されたエッジの側に近い最大強度のピクセルが、検出されたエッジに水平に隣接して接続されるように垂直に並進させる。
境界補間
真の境界エッジが画定されない真の境界の画定間のエリアでは、真の境界エッジが一緒に接続されるように、真の境界を補間することができる。これは、境界画定プロセスの最後のステップである。図４４は、境界をいかに補間することができるかを示す。エッジ検出プロセスから抽出された境界セグメント４４０２間のエリアは、直線４４０４で接続される。
境界を認識し画定するアルゴリズム例の順次演算を図４５のフローチャートに示す。強度マップ４５０２は、エッジ検出４５０４、エッジの膨脹４５０６、膨脹したエッジの細線化４５０８、誤ったピクセルのトリミング４５１０、エッジ接合部除去４５１２、連結成分の下部の除去４５１４、小さな連結成分の除去４５１６、及び水平端部近似４５１８を含む一連の画像処理アルゴリズムを受け、最後に、計算され補間された以前の演算の結果を含む総合境界４５２０を出力する。
境界認識データフロー全体を示す包括的なフローチャートを図６９に与える。システムの実施形態例で用いられる境界認識パラメーターの詳細な説明は、説明の末尾の表Ａ４に記載される。システムの実施形態例で用いられる境界認識関数の詳細な説明は、説明の末尾の表Ａ５に記載される。
内部フォーカス法（ＩＦＭ）
アパーチャフォーカスシフト法（ＳＦＭ）のような内部フォーカス法（ＩＦＭ）は、フルマトリックス捕捉未処理データ及びＯＤ境界表面の平滑化近似を所与として、強度マップ（強度が対象検査座標に割り当てられた画像）を出力することを目的とするアルゴリズムである。
ＯＤ強度マップが特定され、ＯＤ表面モデルが高強度ＯＤ領域３２から特定されると、フェルマーの原理をパイプ内面のモデル詳細にも同様に適用することができる。フェルマーの原理は、トータルフォーカスを、媒質界面（例えば、図１０の曲線Ｋ１０）を超えて拡張させるツールの１つであり、内部フォーカス法（ＩＦＭ）と呼ばれる技法である。
理論１（フェルマーの原理の近代版）は、音が、点ｐでの点源エミッタから別の点ｑまでにとる経路が、経路の移動にかかる時間が静止値（すなわち、最小点、最大点、又は屈折点）であるようなものであることを述べる。
上記（式２）で示される強度式を、媒質界面を超えるエリアに拡張することは、式中の時間ｔを、経路が媒質界面で屈折を受ける同等の移動経路時間で置換することを含む。フェルマーの原理（理論１）は、これらの時間を解くに当たり適用することができる。
Ｋは区分的な平滑であるため、Ｔｉｒ（Ｋ）は、有限数の静止値を有する。これらの静止値はｔｉｒ Ｋ’、ｔｉｒ Ｋ’’、ｔｉｒ Ｋ’’’、・・・として示され、これらの静止値の集合はＴｉｒ Ｋとして示される。但し、以下である。
集合Ｔｉｒ Ｋ及びＴｊｒ Ｋが定義される。但し、ｉは、位置ベクトルｅ（ｉ）を有する要素ｉ２１０を示し、ｊは位置ベクトルｅｊを有する要素ｊ２１２を示す。Ｔｉｒ Ｋの要素と、Ｔｊｒ Ｋの要素との全ての可能な組合せの和集合は、Ｔｉｊ Ｋ（ｒ）として定義される。但し、以下である。
フェルマーの原理（理論１）により、上記集合は、トータルフォーカス法を、媒質６、８間の界面１０を超えて画像エリアまで拡張するように式２で置換することができる移動経路時間を含む。送信機ｉ２１０と受信機ｊ２１２との対が第１の媒質６内にある場合、ｒは第２の媒質８内にあり、Ｋ１０は、第１の媒質６と第２の媒質８とを分ける曲線であり、ｒでの画像の強度は、以下のように書くことができる。
フェルマーの原理は３次元でも有効であるため、これらの結果は３次元界面に拡張することができる。さらに、結果は、複数の媒質界面を通してフォーカスするように拡張することができ、ｎ個の媒質界面は、ｎ＋１個の媒質を横断する音響経路を暗示する。この場合でも、フェルマーの原理を利用して、真の移動経路を解くことができる。幾つかの実施形態は、これらの技法を利用して、３つ以上の媒質を含む容積のスキャン、又は一度での平面ではない３次元スキャン等のより複雑な解析を実行することができる。
ＩＦＭを適用して、図１３に示されるＩＤ強度マップ等のＩＤスキャン平面の強度マップを作成する。ＩＤ強度マップ５２が作成された後、境界認識ステップ１７２０及び境界画定ステップ１７２２が、ＩＤ境界画定１７２４を作成するために上述されたものと同じアルゴリズムを用いて適用される。
ＩＦＭサブルーチンの実施は、対応する強度が評価される多くの座標がある場合、非常に計算集約的になることがある。これは、ＳＦＭサブルーチンを実施する場合と同様であり、違いは、ＩＦＭルーチンが、エリー層計算的負担が大きいことである。ＩＦＭで必要な計算の数を低減するのに用いられる手法は、ＳＦＭルーチンで利用される戦略と同一であることができる。検査仕様を満たすのに適切な密度でフォーカスしながら、考慮される座標数を制限することは、以下のフォーカス戦略を課す。まず、コース格子上の座標の強度を計算することができる。利用することができる戦略は、まず、コース格子上の座標の強度を計算することである。
この時点で、ユーザー定義のパラメーターに応じて、ＩＦＭサブルーチンは終了し、強度マップを境界検出サブルーチンに出力することができるか、又は強度を割り当てる新しい座標の定義に進むことができる。新しい座標の定義に進む場合、新たに定義される座標は、高強度が既に割り当てられた座標の周囲に位置する。新たに定義される座標が周囲にフォーカスされる座標の遮断強度は、幾つかの実施形態では、ベクトルｚｏｏｍＰｅｒｃｅｎｔａｇｅ（表Ａ１０参照）によって定義される。新しい座標が定義されると、ここでもユーザー定義のパラメーターに応じて、ＳＦＭサブルーチンは終了することができるか、又は高強度座標の周囲を更にフォーカスすることに進むことができる。高強度座標を識別し、次に、それらの座標の周囲を再フォーカスするプロセスは、任意の回数実行することができ、ユーザーによって指定することができる。
再フォーカスプロセスの１サイクルを図１９に示す。粗く離間された座標は、白い円又は黒い円のいずれかとして表される。白い円は、各強度が、新しい座標が定義される遮断強度を下回る座標を表す。逆に、黒い円は、各強度が、新しい座標が定義される遮断強度を超える座標を表す。グレーの円は、高強度座標の周囲に新たに定義された座標を表す。グレーの円が座標定義及び強度割り当てプロセスのｉ＋１回の反復で定義される場合、図１９で示される例では、ｄｘ（ｉ）／ｄｘ（ｉ＋１）＝ｄｚ（ｉ）／ｄｚ（ｉ＋１）＝４である。
図７１は、ＩＦＭプロセスの完全なデータフローを提供する。システムの実施形態例で用いられるＩＤ撮像パラメーターの詳細な説明は、説明の末尾の表Ａ１０に記載される。システムの実施形態例で用いられるＩＤ撮像関数の詳細な説明は、説明の末尾の表Ａ１１に記載される。
境界の画定及び平滑化
上述した境界認識手順から出力される境界は、ノイズの影響を受けやすいことがある。２つの主要因子がこのノイズの原因となる。第１の因子は、ＳＦＭを介して計算される強度マップでの回折等の収差の撮像に起因する。第２の因子は、強度マップ格子の量子化に起因する。誤差（ノイズ）は、状態空間の量子化により数量を定義する際に生じるおそれがある。
真の境界（ＯＤ又はＩＤ）座標の特定に際してノイズの影響を最小限に抑えるために、標準的なフィルタリング技法を利用することができる。境界認識アルゴリズムから出力された境界は、幾つかの実施形態では、２つの連続したプロセスを介してフィルタリングすることができる。入力データからノイズをなくすのに用いられる第１のフィルターは、可変ウィンドウサイズのメジアンフィルターとすることができる。これには、入力座標から高周波ノイズを除去する効果がある。用いられる次のフィルターは、サビツキーゴーレイフィルターとすることができる。このフィルターは、所与の次数の多項式を用いる非加重線形最小二乗当てはめにより入力座標を近似することによって、量子化ノイズを低減する。高い次数の多項式を利用するほど、対象となるデータ特徴を残しながら、高い平滑化が可能である。
まず、計算された境界からノイズをなくすために、メジアンフィルターを利用することができる。メジアンフィルターは、スライディングウィンドウを順次データシーケンスに対して実施し、ウィンドウの中央値を、ウィンドウ内の全ての点の中央値で置換する。そのようなメジアンフィルターは、エッジ保存特徴と結合された良好なノイズ除去の組合せについて選ぶことができる。ＯＤアルゴリズム及びＩＤアルゴリズムの両方で、アルゴリズムのウィンドウ幅は、幾つかの実施形態では、ユーザーによって構成することができる。幾つかの実施形態では、ウィンドウ幅はデフォルトによって５ｍｍに設定することができる。
パイプ溶接部キャップの下の腐食した領域は、潜在的に鮮鋭なエッジを有することがわかるため、周波数範囲（ノイズなし）が大きいノイズの多い信号を平滑化する優れた性能に起因して、サビツキーゴーレイ平滑化フィルターを用いることもできる。サビツキーゴーレイフィルターは、多項式への連続データ点のウィンドウで区切られた集合の最小二乗当てはめを実行し、当てはめられた多項式曲線の計算された中央点を新しい平滑化データ点としてとる。重畳整数の集合を導出し、計算的に効率のいいプロセスである平滑化演算の加重係数として用いることができる。この方法論は、データを指定された多項式に当てはめることと全く同等である。サビツキーゴーレイアルゴリズムによる平滑化データ点（ｙｋ）ｓは、以下である。
但し、Ａｉは重畳整数であり、データウィンドウは−ｎ〜ｎである。
幾つかの実施形態では、ＯＤ／ＩＤ平滑化に用いられるサビツキーゴーレイフィルターのユーザー調整可能なパラメーターは以下である。
１．平滑化幅：ｍｍ単位で表される平滑化ウィンドウ幅。アルゴリズムは、適切な「Ｘ間隔」パラメーターを用いて、要素でのウィンドウ幅を決定する。
２．平滑化次数：サビツキーゴーレイアルゴリズムで用いられる多項式次数。これは一般に、要素の平滑化ウィンドウ数よりも小さい。平滑化次数に典型的な値は４である。
上記プロセスによる境界画定のデータフロー例を図７０に示す。システムの一実施形態例で用いられる境界画定パラメーターの詳細な説明は、説明の末尾の表Ａ６に記載される。システムの一実施形態例で用いられる境界画定関数の詳細な説明は、説明の末尾の表Ａ７に記載される。
ＩＦＭ外径（ＯＤ）境界準備
内部フォーカス法（ＩＦＭ）は、フェルマーの原理を介して、プローブアレイ要素から外径下の点までの移動時間を計算する。ＯＤでの屈折率の変化に起因して、超音波の屈折がこの界面で生じる。ＯＤ表面の画定での非常に小さな高周波変動は、画定されたＯＤ表面での小さな領域に交差する、プローブアレイ要素とＯＤ下の検査点との間に多数の移動経路解をもたらす。これらの移動経路解は、ＯＤ表面での真の高周波変動、ＯＤ画定に導入された高周波ノイズ、又は両方の組合せに起因する。後述する信号処理技法が、入力ＯＤ境界での高周波ノイズ内容によって生じる誤った移動時間解をなくすとともに、ＩＦＭ計算時間を短縮するように機能する。
画定されたＯＤ表面の平滑化は、高周波ノイズに起因する偽の移動経路解をなくすことができるが、これが、ＯＤ表面の真の高周波変動によって誘導された移動経路解にどう影響するかは明らかではない。画定されたＯＤ表面の高周波内容の除去は、互いに非常に近い解を有する移動経路数を低減することができるが、一般に、実質上別個の解を保存する。例えば、一連の移動経路解４．５２μｓ、４．５５μｓ、４．４８μｓ、６．２１μｓ、６．１８μｓ、６．２３μｓを都合よく、４．５３μｓ及び６．２２μｓに低減することができる。対象の移動時間が保持されるため、プログラム的に、後者の移動時間解を利用することにより、ＩＦＭサブルーチンから、前者の移動時間解を利用して生成することができるものと同様の強度マップ出力を生成することができる。強度マップの対象となる特徴は保存され、実行される、移動時間解に関わる計算の数の低減に起因して、ＩＦＭサブルーチンの計算時間の短縮という利点が追加される。
したがって、平滑化演算は、ノイズの影響をなくすように機能することができ、有益な副次的効果を有する。ＯＤ境界の平滑化は、移動時間解の数を実質上別個の移動時間解の数に低減しながら、まず、高周波ノイズに起因する誤った移動時間解をなくすように機能する。ＯＤの境界で利用される平滑化方法は、メジアンフィルター後にサビツキーゴーレイフィルターを含むことができる。これらのフィルターは、境界画定のために用いられるフィルターと同じフィルターとすることができる。これらのフィルターには、対象となるデータ特徴を保存しながら、高周波内容をなくす効果がある。ＯＤ境界の準備のためにこれらのフィルターをＩＦＭへの入力として利用することは、境界画定のための利用とは異なる目的を有するため、用いられるフィルタリングパラメーターは異なることがある。ＯＤ境界の高周波内容の保存は望まれないため、ＯＤ境界準備で用いられるよりも大きなウィンドウサイズを、ＩＦＭ ＯＤ境界準備でのサビツキーゴーレイフィルターに用いることができる。
最後に、平滑化データをダウンサンプリングすることができる。これには主に、対象となる移動時間解を保持しながら、ＩＦＭサブルーチンを介して移動時間を計算する必要がある計算時間を短縮する効果がある。
上記プロセスによるＩＦＭ ＯＤ境界準備のデータフロー例を図６７に示す。システムの一実施形態例で用いられるＩＦＭ ＯＤ境界準備パラメーターの詳細な説明は、説明の末尾の表Ａ８に記載される。システムの一実施形態例で用いられるＩＦＭ ＯＤ境界準備関数の詳細な説明は、説明の末尾の表Ａ９に記載される。
調整可能なミラー
幾つかの実施形態例は、スキャン中の表面に対して超音波プローブアレイ２００の投射角度を調整することが可能である場合がある。例えば、パイプ壁をスキャンしている場合、マニピュレーター１００の幾つかの実施形態は調整可能なミラー１５４を利用することができ、このミラーは、プローブアレイ２００から投射された超音波及び反射された超音波を反射する。図４６及び図４７は、調整可能なミラー１５４を有するキャリア１０２の一実施形態例を示す。超音波プローブアレイ２００は、能動面１５２に配置された要素の線形アレイから超音波を投射する。超音波はミラー１５４に向けて投射され、ミラー１５４の角度は、モーターを含むミラー調整組立体１５６によって調整することができる。超音波を１つ又は複数の要素から投射し、異なる反射角での１つ又は複数の要素を用いて検知することにより、ミラーの角度を最適化して、超音波がパイプ表面に直交して投射されていることを保証することが可能である。幾つかの実施形態では、この最適化手順は、ＦＭＣデータ収集の各フレームの前に実行することができる。ミラー調整組立体１５６は、プローブデータコネクタ１０８を介して外部コントローラーによって制御することができる。
ミラー１５４を有する実施形態では、トランスデューサーは、検査表面に半径方向ではなく接線方向に発射するように位置決めされる。ミラーの配置は、検査表面へのＵＴビーム移動距離の追加を最低限に抑えながら、位置合わせの適応範囲を最適化するように設計される。
マニピュレーター１００は、ミラー角度の可能な変更を所与として、検査段差サイズの変化に適応するように、ソフトウェアによって制御することもできる。ミラーの制御は、そのような幾つかの実施形態では、要素２０２のグループをパルス化し、それらの応答を合算することによって達成することができる。一連の予め定義された段差増分後に、応答の振幅が監視される。万が一応答レベルがユーザー定義の閾値よりも降下した場合、マニピュレーター１００を制御するモジュールは、定義された段差サイズで定義された角度範囲を通してミラー１５４を駆動しながら、ユーザー定義の制御アパーチャをパルス化する。システムは、各段差において応答を合算し、次に、ピーク振幅に対応する角度にミラーを駆動する。
そのような実施形態で用いられるユーザーインターフェースは、全ての関連する制御変数が入力されるＧＵＩを有することができる。ユーザーは、検査表面に最適な制御領域をもたらすように、データ取得スキャン中に追跡パラメーターを変更する能力を有することができる。
調整可能なミラーを用いてスキャン角度を最適化することについての更なる詳細は、パイプ溶接部検査に適用されるデータ取得手順の説明において以下に提供される。
パイプ溶接部検査への適用
ＯＤ表面プロファイル及びＩＤ表面プロファイルは、モデル化されると、パイプ壁又は他のスキャンされた物体の構造的特徴を特定するのに用いることができる。例えば、単一の送受信サイクルのＯＤプロファイル３６及びＩＤプロファイル３８は、図１４に示されるグラフにおいて結合される。これらの２つのプロファイルを並置することにより、パイプ壁のスキャンされた部分での最も薄いポイント４０についての情報を評価し、ユーザーに見せることができる。
溶接エリアに隣接する供給パイプ材料及び溶接エリア内の供給パイプ材料の薄化は、発電所及び他の産業にとって問題である。薄化は、溶接部キャップの真下の幾つかの高度に局所化されたエリアとともに、接合部の全周にわたって見られることがある。これらのエリアの位置は、溶接部ルートの状況との関連に起因して、予測可能ではないことがある。図４８は、薄化を示すパイプ壁の一例を示す。
Ｍｉｃｒｏｐｕｌｓｅ（登録商標）超音波検査及びデータ取得システムを用いて、原子力発電所での熱伝達供給配管溶接部に対して厚さ測定を実行する方法及び要件を提供する手順について後述する。この実施形態例は例示であり、記載される方法及び装置は、様々な実施形態において実施することができ、様々な状況で適用することができる。
後述する検査手順は、フィーダー配管の円周溶接接合部に隣接する領域での局所化された壁薄化及び広範囲にわたる壁薄化の検出を目的とする。
図４９に示されるように、検査の領域は、溶接部中心線の両側２０ｍｍである。しかしながら、幾何学的形状の制限が、このカバレッジを達成する能力を制約することがある。この検査は、各要素から全ての可能な受信要素に送信される全ての超音波信号を記録する。アレイ内の各要素は順次発射される。したがって、１２８個の要素の線形アレイの場合、発射した１２８個の要素のそれぞれが、１２８個の受信要素を有し、合計で１６３８４の別個のＡスキャンになる。このプロセスは、検査シーケンスに指定されるように各位置で繰り返される。
次に、記録されたデータは、解析のために提出される。データ解析ソフトウェアは、各検査データセットのＯＤプロファイル及びＩＤプロファイルを生成する。データセットは、離散した円周位置で取得される。フィーダー周囲の一連のプロファイルが一緒に、検査の結果を構成する。別個のテーブルが、各円周位置でのＯＤプロファイルとＩＤプロファイルとの最小距離と、スライス内の最小距離の軸方向位置と、スライスの円周位置とを記録する。
手順への特別な円周及び例外が存在することがある。例えば、ホットスポット又は高局所電場は、オペレーターが作業エリアにアクセスすることができない状況を生み出すことがある。加えて、パイプ溶接部へのＧｒａｙｌｏｃ（登録商標）継手の場合、検査カバレッジは、図５０に示されるように、溶接部中心線のＧｒａｙｌｏｃ（登録商標）側１０ｍｍから溶接部中心線の継手側２０ｍｍに広がるゾーンを収集するように変更することができる。（この実施形態の状況では、Ｇｒａｙｌｏｃ（登録商標）継手は、直線パイプ部の直径に一致する狭い端部を有する円錐形パイプ継手を指す）。
定義
以下の定義は、後述するパイプ溶接部検査の文脈内で用いられる。
ＦＭＣ：フルマトリックス捕捉。トランスデューサー内の各要素が個々にパルス化される間、全ての要素が受信する超音波データ収集戦略。これは、全ての要素が発射されるまで、トランスデューサー内の各要素に対して繰り返される。この戦略は、ｎ×ｎのデータアレイを生成する。但し、ｎはトランスデューサー内の要素数である。その結果、ＦＭＣ検査のデータファイルは、同じ解像度での同等の従来の（例えば、フェーズドアレイ）技法よりもはるかに多い。
ホーム位置：マニピュレーターを閉位置から安全にアンロックすることができるような、内部回転リングの円周位置。ホーム位置は、マニピュレーターのホールセンサーによって識別されるように、ＶＩＭ及びソフトウェアの両方で示される。
主対角線：各送信要素が各自の受信機である、ＦＭＣを用いて収集されたデータ内の送受信要素のグループ。ＦＭＣデータセットの主対角線ビューは、従来の線形電子Ｂスキャンと同一である。主対角線ビューは、ＦＭＣデータＢスキャンのデフォルトビューである。
マトリックス：ＦＭＣデータ収集戦略を用いる場合に作成されるデータ構造。マトリックスの列が、送信要素の識別に割り当てられる場合、マトリックスの行は受信要素に対応する。そして、アレイの各要素は、その送信機受信機対に関連するＡスキャンに対応する。例えば、要素１７での送信、要素３２での受信の組合せは、ＦＭＣデータマトリックスの１７列目及び３２行目に配置されるＡスキャンを生成する。
開始位置：スキャンが開始される、マニピュレーターに対する円周位置。開始位置は、ホーム位置に対応することができるか、又はホーム位置からオフセットすることができる。
ＴＦＭ：トータルフォーカス法。ＦＭＣ法を介して作成されたデータを用いる様々な自動データ解析戦略の総称。ＴＦＭは、様々な送信機と受信機との組合せからのＡスキャンでの時間指標範囲内の振幅値の合算に依る。有効な表面が存在する場合、振幅は建設的に干渉し、表面を撮像する。そのような表面が存在しない場合、振幅は相殺的に干渉し、画像を形成しない。ＴＦＭはまた、検査容積全体を通してフォーカスされるフェーズドアレイと同等であるものとして説明される。
略語及び頭字語
以下の略語及び頭字語を、後述するパイプ溶接部検査の文脈内で用いることができる。
データ取得
ＦＭＣ検査は、円筒形幾何学的形状のプローブ軌跡を溶接部構成に重ね合わせる。接合部の性質及び接合部上のマニピュレーターの配置に応じて、ＯＤ信号及びＩＤ信号のいくらかの歪みが生じることがある。これが生じるおそれがあるエリアは、直線からの湾曲幾何学的形状又はＧｒａｙｌｏｃ（登録商標）からの湾曲幾何学的形状への側面（cheek）エリアである。このために可能な救済策は、歪みを受ける領域での信号の最適化を目的として、接合部上へのマニピュレーターの再位置決めを図ることである。
溶接部の検査を制限する２つのタイプの障害物がある。第１のタイプは、所望の検査エリアへの器具の設置を妨げる隣接する構造物である。この場合、検査エリアにアクセス不可能であることがある。第２のタイプの障害物は、マニピュレーター経路への隣接する構造物による侵入に起因して、マニピュレーターが完全な回転を達成することができない場合に存在する。データ取得ソフトウェアはオプションを有することができ、このオプションでは、万が一障害物が検出される場合、マニピュレーターがスキャン原点まで駆動し、次に、フルカバレッジが得られるか、又はマニピュレーターが再び障害物に接触するまで、逆方向にデータを取得する。逆方向にデータを取得する場合、データが取得されない円周の部分は、アクセス制限として記すことができる。
図５１は、検査データの収集及び処理に用いられる様々なデータシステムの構成例を示す。全体としての検査システムは２つの別個の領域、すなわち、データ取得側面及びデータ解析側面に分けられる。保管室５００２でのデータ収集中に生成されるＵＴ（超音波テスト）データは、取得サイト５００４において収集され、検討され、記録される。記録プロセス後、データは、解析ブレードシステム５００８がある解析サイト５００６にエクスポートされる。エクスポートプロセスは、ファイルサイズ及びネットワーク速度に起因して数分（２〜３）かかる。
解析者は、データを解析機５０１０に転送する必要がないように、解析サイト５００６にリモートにアクセスすることが可能である。ジョブを提出する前、解析者はスキャンデータを評価して、処理パラメーターを適切な値に設定する。ジョブが処理されると、解析オペレーターは、プロファイル及び関連付けられた強度マップを検討することが可能である。
保管室５００２での機器構成の簡略図を図５２に与える。
トレーラー／リモート取得サイト５００４での機器構成の図を図５３に与える。１２ファイバーＭＴが、取得サイト５００４と保管室５００２内の取得ハードウェアとの間に設置されていない場合、このファイバーを取得サイト５００４から貫通管まで延設することができる。
以下は、この例でのデータ取得に用いられる機器のリストである。
カップラントとして用いる脱塩水は一般に、使用前に最低でも４８時間、好ましくは６０時間、不動とすることができる。これは、水中に溶解したガスを凝縮して排出するためである。水を摂氏５０度まで加熱し、次に、冷ますことにより、このプロセスは加速する。水に、脱気する期間が与えられない場合、泡がフィーダー表面及びトランスデューサー表面の両方で核生成するおそれが非常に高い。泡は成長し続け、スキャンデータの品質を損なうおそれがある。薄い層のゲルカップラントをプローブ面に塗ることにより、泡が形成される傾向を低減することができるが、カップラントはそのうち、水にさらされることにより水に溶解する。
水を長い持続時間にわたって動かさないことの代替として、別の方法が利用可能である。一般的な園芸ノズルを用いて、水を適するコンテナーに噴霧することによって、効率的な脱気を実行することができる。ノズルは微細パターンに設定されるべきである。ノズルでの圧力降下は、空気を水から分離させる。適切に行われる場合、水は、即時使用可能であるはずである。
呼吸空気ホース（複数の場合もある）と、１２０ＶＡＣ電力と、通信ファイバーとを含むカテナリーケーブルを準備し、このカテナリーケーブルをプラットフォームに結び付け、他端部は、保管室フロアの適するポイントに結び付けることができる。ファイバーは、貫通管、専用呼吸空気ヘッダーへの空気ホース（複数の場合もある）、及びＧＦＩ及び指定のレセプタクルへの１２０ＶＡＣに接続することができる。
プラットフォームでは、ファイバーは、スイッチ及びアドレス指定可能な電力バーでの電力において終端することができる。プラットフォーム機器は、適するカート又は共通の機器ラックに搭載することができる。
機器較正
従来のＵＴデータ収集機器は、検出、区別、及びサイズ表示の手段として信号振幅を利用する技法を利用する場合、定期的な較正から恩恵を受けることができる。フィーダー厚測定で適用される従来の通常のビーム技法は、機器時間基準の正確性及び安定性に依る。デジタル機器の時間基準は、システムクロックに依存し、システムクロックは長期間の安定性で知られている装置である。したがって、信号振幅は係数ではないため、機器の年ごとの較正の実行だけでよいことがある。本願において論述される実施形態も同様に、測定を信号振幅に依らないため、定期的な機器較正は必須ではない。
較正は、同じセットアップパラメーターを所与として、トランスデューサーを２つの別個の機器に接続する場合に大きな違いが認められるときに妥当であることがある。データ収集機器は、構成要素を交換するとき、ハードウェアを更新するとき、又は機器の修理が必要なとき等に較正することができる。
トランスデューサー特徴付け（保守）
トランスデューサーは、製造業者から受け取った際又は最初に業務を開始する際に特徴付けることができる。次に、トランスデューサーは、業務についてから年に１回特徴付けることができる。特徴付けの作業は、適任の保守技師によって行うことができる。特徴付けタスクは、システム保守作業の一環として見なされ、検査中の較正作業の一環ではない。トランスデューサーについての製造業者のリポートを、特徴付け中に参照することができる。検査データの修正処理は、プローブパラメーターの正確な測定に依存する。これらのパラメーターは以下を含む。
（１）要素機能チェック
ＮＥＯＶＩＳＩＯＮ（登録商標）アプリケーションは、見たところ、鋸刃パターンのように見える一連の線形変化遅延を各チャネルに導入する機能を有する。この機能はプローブ要素テストであり、ＵＴ較正タブ下で見つけられる。主対角線上Ｂスキャン応答の高速チェックは、任意の欠落要素を強調表示する。オペレーターは、カーソルを用いて、欠落要素（複数の場合もある）のチャネル番号を識別することができる。任意の欠落要素（複数の場合もある）のチャネル番号は、保守記録に記録することができる。
（２）トランスデューサー遅延
トランスデューサーは、参照ブロックで評価することができる。しかしながら、僅かな位置合わせずれが誤差を遅延測定値に導入することがある。マニピュレーターの様々な構成要素での隙間寸法を所与として、参照ブロック表面に対するプローブの精密な位置を保証することは難しい。この検査のために、トランスデューサー遅延は、計測学的治具で別個に測定される。トランスデューサーがマニピュレーターに搭載され、参照ブロックで測定されると、この値は記録され、続けて許容可能な範囲内にあることが確認される。
（３）要素遅延
全体のトランスデューサー遅延に加えて、各要素の遅延を評価することもできる。トランスデューサー要素は、トランスデューサーの面にわたり遅延が大きく変動すること、幾つかの場合では最高で１／２サイクル変動することがわかった。大きな変動は、誤差を検査データの後続処理に導入する。
（４）周波数スペクトルテスト
周波数スペクトルテストは、定義されたターゲットからの要素の個々の応答を取得し、次に、Ａスキャンのセグメントにフーリエ変換を実行する。その結果生成される周波数スペクトルは、製造業者リポートで提供される本来の周波数スペクトルと比較される。トランスデューサーがマニピュレーター１００に搭載され、保守中、参照ブロックで測定されると、この値は記録され、続けて許容可能な範囲内にあることが確認される。
（５）パルス持続時間テスト
パルス持続時間テストは、周波数スペクトルテストに関連付けられる。この特定のテストは、６ｄＢ及び２０ｄＢの降下点の両方での反射波形の持続時間を測定することを含む。トランスデューサーがマニピュレーター１００に搭載され、ゴムエリアの保守中、参照ブロックで測定されると、この値は記録され、続けて許容可能な範囲内にあることが確認される。
（６）ビームの向き
このテストは、トランスデューサーの受動平面及び能動平面に対する、発せられたビームの方向（角度）を検証する。ビームは一般に、トランスデューサー表面に直交するベクトルの０．５度以内にあるべきである。この仕様外にあることがわかったトランスデューサーは、ＦＭＣ検査に適さないことがある。
追加のテスト（保守）
この一連のテスト及びステップは、トランスデューサーのみに関連するのではなく、続くデータ解析プロセスに影響する。これらのチェックは、保守設備で実行されるか、又は適宜装備されたゴムエリアで実行されることが意図される。
（１）水距離振幅曲線（ＤＡＣ：Distance Amplitude Curve）
水ＤＡＣ曲線は、ＤＡＣ曲線が非アクティブである間、参照管の水中段差にわたってスキャンすることによって作成される。利得は、界面エコーが、段差のアレイで８０％フルスクリーン高さ（ＦＳＨ：Full Screen Height）を超えないように調整される。データファイルは保存され、次に解析される。
Ａスキャンにカーソルを用いる保守技師は、界面信号の到着時間及びピーク振幅を記録する。段差は、最近傍の段差から最も離れた段差への順に段差が測定される。界面信号を８０％ＦＳＨまで上昇させるために必要な利得量が計算され、ピークの到着時間とともにＤＡＣテーブルに入力される。
データシリーズを通して一連の点が作成され、最適近似曲線がプロットされる。曲線への任意の大きな外れ値は、異常（潜在的な気泡）について調べることができる。ＤＡＣ曲線の一例については図５４を参照のこと。次に、水ＤＡＣがアクティブ化され、参照管の最終スキャンを行い、水柱距離に関係なく全ての界面信号が８０％ＦＳＨであることを保証する。１．２５ｄＢ（＋／−５％ＦＳＨ）を超える任意の偏差がある場合、曲線は一般に、再計算されるべきである。
全ての他の取得コンピューターでの水ＤＡＣ曲線は、最新の曲線を用いて更新することができる。なお、水ＤＡＣ曲線は各トランスデューサーに固有であるが、他のトランスデューサーに適切な応答を提供することが示される任意のＤＡＣ曲線を適用可能である。
（２）トランスデューサー利得トリミング
トランスデューサー内の要素の感度は、互いから＋／−４ｄＢ以上変動することがある。機器、ケーブル、及びコネクタのばらつきも、要素間の感度変動を悪化させることがある。ＴＦＭ結果の一貫性は、これらのばらつきが補正される場合に改善することができる。
以下のテストは、較正スキャンの一環としてではなく静止位置で実行することができる。取得オペレーターは、ＮＥＯＶＩＳＩＯＮ（登録商標）アプリケーションの較正機能を用いて、全体的な利得及び個々のチャネルの利得を調整し確認することができる。較正機能は、セットアップモードにおいてＵＴ較正タブ下で見つけられる。
（ａ）次に、取得オペレーターは、界面信号を包含するように較正ゲートを設定することによって利得トリミング較正を準備する。取得オペレーターは、トランスデューサー面又は参照管のいずれかに泡がないことを保証する。その理由は、これらが利得トリミング調整を無効化するためである。
（ｂ）取得オペレーターは較正を開始する。ＮＥＯＶＩＳＩＯＮ（登録商標）は、利得を自動的に調整し、それから短時間後（約５秒〜１０秒）、個々の要素を調整する必要がある利得の範囲を示すメッセージを返す。幾つかの場合、要素が公称利得トリミング範囲外にあるとき、利得トリミングユーティリティはエラー（複数の場合もある）を報告する。これは、欠落／故障した要素及び／又は気泡がトランスデューサー／ミラー又は参照管表面のいずれかに存在する状況の場合であることがある。取得オペレーターは、エラーメッセージを調べ、期待される結果を超える一切の状況を修正することができる。
（ｃ）取得オペレーターは、報告された範囲を評価し、それを前の利得トリミング調整と比較することができる。
（ｄ）取得オペレーターは一般に、前の調整からの個々の要素応答の任意の違いに気付くはずである。利得トリミング調整は、幾つかの実施形態では、同じトランスデューサーについての前の評価の２．０ｄＢ内にあることができる。違いは、非常に小さな気泡の存在又はトランスデューサーの経年劣化に起因することがある。違いは、処理前に解消することができる。利得トリミングが許容可能な限度内である場合、取得オペレーターは、プローブファイルを更新し、利得トリミング設定を現在の検査に適用することができる。トランスデューサーがマニピュレーターに搭載され、参照ブロックで測定されると、この値は記録され、続けて許容可能範囲内にあることが確認される。
（３）金属ＤＡＣ曲線
金属ＤＡＣは、水ＤＡＣを用いるが、二次ＤＡＣを用いない間、金属経路段差にわたってスキャンすることによって作成される。利得は、第１の後壁エコーが４０％ＦＳＨを超えないように、水ＤＡＣのベースライン利得から調整される。水ＤＡＣベースライン利得と、第１の後壁反射が４０％になるために必要な利得とのこの差は、金属ＤＡＣの利得オフセットである。次に、ファイルは保存され、解析される。
Ａスキャンにカーソルを用いる保守技師は一般に、第１の後壁信号の到着時間及びピーク振幅を記録する。段差は、最も薄い段差から最も厚い段差の順に測定される。後壁信号を４０％ＦＳＨまで上昇させるために必要な利得量が計算され、ピークの到着時間とともにＤＡＣテーブルに入力される。
データシリーズを通して一連の点が作成され、最適近似曲線がプロットされる。曲線への任意の大きな外れ値は、異常について調べることができる。次に、金属ＤＡＣがアクティブ化され、参照管の最終スキャンを行い、金属厚に関係なく全ての界面信号が４０％ＦＳＨであることを保証する。幾つかの実施形態では、１．２５ｄＢ（＋／−５％ＦＳＨ）を超える任意の偏差がある場合、曲線は一般に、再計算されるべきである。
金属ＤＡＣ曲線は保存される。全ての他の取得コンピューターでの金属ＤＡＣ曲線は、最新の曲線を用いて更新することができる。なお、金属ＤＡＣ曲線は各トランスデューサーに固有であるが、他のトランスデューサーに適切な応答を提供することが示される任意のＤＡＣ曲線を適用可能である。
（４）温度トランスデューサーチェック
温度トランスデューサーは機能についてチェックされ、これはトランスデューサー特徴付けの一環ではない。これは、氷水浴及び沸騰する湯での温度を測定することによって行うことができる。代替的には、熱量計算装置を用いて、温度トランスデューサーをテストし較正することができる。温度トランスデューサーは、限られた範囲にわたって較正されるが、範囲の反復可能な実証により、トランスデューサーが正常動作中であることが示される。
前の複数の段落で定義された較正が実行された後、その結果生成される更新されたトランスデューサーファイルは、取得コンピューターに転送することができる。プローブを含む器具（例えば、マニピュレーター１００）が適用される場合、新しいファイルを用いることができる。
システム較正
システム較正は、運転変数の値の検証及びＦＭＣデータ取得システム全体の連続実行の確認として定義される。ＵＴデータを最終的な結果に変換するプロセスは時間がかかり、したがって、解析は較正手順の一環ではない。その代わり、このプロセスは一般に、関連するＵＴパラメーターが、検査過程中に推奨値から逸脱しないことを実証するのに十分である。
システム較正は、以下のチェックを包含する。
１．エンコーダー検証
２．要素機能チェック
３．トランスデューサー−マニピュレーター位置合わせ／プローブ軸機能チェック
４．金属経路測定検証
５．トランスデューサー遅延テスト
６．水路減衰チェック
７．温度センサー検証
８．水路測定チェック
万が一較正値が規定された値又は前の適切な値外になる場合、較正が失敗した可能性がある。解析オペレーターは、考えられ得る原因に対処することができるが、パラメーターを変更することはできず（例えば、気泡をなくすことができるが、速度を変更することができない）、較正スキャンを再試行することはできない。較正結果が許容可能な場合、検査を進めることができる。較正が失敗した場合、最新の有効較正後に得られる全ての検査ファイルは一般に破棄される。問題となっているフィーダー溶接部を再スキャンすることができる。
較正機器
較正機器は以下の物品からなる。
１．２’’参照ブロック標本（図５５参照）
２．６度構成の２’’参照ブロック標本（図５６参照）
３．２．５’’参照ブロック標本（図５７参照）
４．参照ブロックスタンド
５．ＵＴ機器に接続されたトランスデューサー／マニピュレーター組合せ
較正機器には、図５８に示されるように参照ブロックに設置されたマニピュレーター１００が構成され、参照ブロック標本は、較正されるマニピュレーターサイズに依存する。図５８での矢印５８０２は、スキャンの大凡の開始点を示す。
較正方法
プラットフォームオペレーターは、適切なサイズの参照管にマニピュレーターをしっかりと留め、マニピュレーターの外部リングがスタンドロケーターピンに係合することを保証する。幾つかの実施形態では、従来のマニピュレーター構成及び６度マニピュレーター構成に別個の参照管がある。各マニピュレーター構成の較正は、適切な参照管で行われる。
次に、安定化アームをマニピュレーター上にラッチする。プラットフォームオペレーターは、システムの較正検証準備ができたときを取得オペレーターに示す。較正ステップシーケンスのフローチャートを図５９に与える。
取得オペレーターはカップラントポンプを開始し、ＮＥＯＶＩＳＩＯＮ（登録商標）のセットアップウィンドウ下でスキャンを開始する。取得オペレーターは、Ａスキャンウィンドウ及びＢスキャンウィンドウの両方の信号を観測し、マニピュレーターがカップラントで満ちていることを確認する。万が一マニピュレーターがカップラントで満たされていない場合、又は較正練習中に水柱を維持できなかった場合、検査を続ける前に、原因を特定し、修正することができる。
１．エンコーダー検証
適切な挙動及びエンコーダーの値の検証は、マニピュレーターを駆動して、ホーム位置から完全に１回転させて再びホーム位置に到達させることによって最も容易に実行される。これらの位置は、内部リング半体の分割線を、静止したリング半体の分割線と並べることによって容易に観測される。値は一般に、円周の＋／−０．３ｍｍ以内で一致すべきである。２’’マニピュレーター及び２．５’’マニピュレーターを用いる実施形態例では、距離は、２’’マニピュレーターの場合では１９５ｍｍであり、２１／２’’マニピュレーターの場合では２４５ｍｍである。
オペレーターは以下のステップを用いることができる。
（ａ）正方向に駆動することによって負の側からホーム位置に接近する。
（ｂ）内部リングの分割部が、外部リングの分割部に位置合わせされる場合、位置を「モーター／リレー」下の０．０に設定する。この位置を通り越す場合、マニピュレーターを負の方向に駆動してはならない。その理由は、そうすることで、マニピュレーターの振れが較正に組み込まれるおそれがあるためである。この位置を通り超す場合、負の側からの接近を繰り返す。
（ｃ）このゼロ位置から、順方向にマニピュレーターを、２’’マニピュレーターの場合では１９５ｍｍ、２．５’’マニピュレーターの場合では２４５ｍｍ駆動する。
（ｄ）マニピュレーターは一般に、３６０度回転を実行し、内部回転リングの分割部が外部リングの分割部と位置合わせされるように停止すべきである。この位置からのいかなるオフセットも、マニピュレーターの較正誤差又は機械的動作の誤差を呈するおそれがある。
（ｅ）テストは、マニピュレーターをホーム位置に戻すことによって逆方向で行われる。
幾つかの実施形態では、最終値は０ｍｍから＋／−０．３ｍｍ以内であるべきである。
いずれかの方向でこれらの要件を満たすことができないことは、幾つかの考えられる原因によるものであることがある：不正確な設定、電気的な問題、又は機械的な問題。エンコーダーがいずれかの方向でこれらの値を超える場合、更に評価するために、マニピュレーターの使用を停止することができる。
エンコーダー正確性の測定値は、マニピュレーター駆動トレーンでのバックラッシュによる影響を受けることがある。バックラッシュはマニピュレーターごとに異なり、ギア列及びマニピュレーター担持表面の摩耗に起因してその時間が長くなることがある。
２．要素機能チェック
ＮＥＯＶＩＳＩＯＮ（登録商標）アプリケーションは、見たところ、鋸刃パターンのように見える一連の線形変化遅延を各チャネルに導入する機能を有する。このテストは、参照サンプルでのセットアップモードである間、静止位置で行うことができる。代替的には、このテストは、参照サンプルでの較正機能中の要素応答の有／無に気付くことによって較正記録の一環として行うこともできる。
主対角線Ｂスキャン応答の高速チェックは、任意の欠落要素を強調表示する。オペレーターは、カーソルを用いて、欠落要素（複数の場合もある）のチャネル番号を識別することができる。任意の欠落要素（複数の場合もある）のチャネル番号は、保守記録に記録することができる。
トランスデューサー及び機器の組合せが、以下の表３に記載される「要素機能」係数で識別される要件を満たすことができない場合、修理のために、トランスデューサー及び／又は機器の使用を停止する業務から外すことができる。
次に、取得オペレーターは、検証スキャンのＵＴ及びスキャン設定をロードする。以下の表１及び表２参照。プラットフォームオペレーターは、較正スキャンに適切なケーブル配線を保証することができる。準備ができた場合、取得オペレーターは較正スキャンを開始する。
取得オペレーターは、以下の表に列挙された項目により完了すると、較正スキャンを評価することができる。
３．トランスデューサー−マニピュレーター位置合わせチェック
トランスデューサー−マニピュレーター位置合わせは、参照ブロック（図５５〜図５７に示されるブロック例等）の５つの平坦領域にわたってスキャンすることによって評価することができる。幾つかの実施形態では、これらの領域は、参照ブロック軸から傾斜する。正確に設定される場合、信号振幅は２度表面から１度表面に上昇し、トランスデューサー面に平行する表面でピークになり、次に１度表面に下降し、再び２度表面になる。取得オペレーターは、マニピュレーターをホーム位置から順方向にブロックの周囲を、例えば２’’マニピュレーターの場合では１４５ｍｍの距離、例えば２．５’’マニピュレーターの場合では１８５ｍｍの距離、駆動することができる。次に、取得オペレーターは、移動増分を０．１ｍｍに設定し、界面信号を観測しながら現在の位置から増分することができる。オペレーターは、信号がピークになり、それから降下するのを観測するまで、位置を増分し続けることができる。この時点では、オペレーターは、マニピュレーターの現在位置を、２’’マニピュレーターの場合には１４９．１ｍｍ、２．５’’マニピュレーターの場合には１８９．６ｍｍに設定することができる。逆方向に駆動すると、マニピュレーターバックラッシュを設定に組み込むことができる。
ピークが他の表面で生じることがわかった場合、トランスデューサー及びマニピュレーターは位置合わせされていない可能性があり、調整すべきである。マニピュレーターの使用を停止して、この問題に対処することができる。
ピークが識別され、マニピュレーターサイズに従ってマニピュレーター円周位置が設定されると、取得オペレーターはマニピュレーターを、ゼロを超えるポイントまで駆動することができ、−３ｍｍが推奨される。これは、マニピュレーター駆動トレーンからの振りを除去するために必要なことがある。取得オペレーターは、マニピュレーターを再び０位置（必ずしもホーム位置である必要はない）に駆動することができる。取得オペレーターは次に、較正の残りのステップを実行する準備ができている。
取得オペレーターは一般に、ＷＰＩＴ較正スキャンではなくＷＰＩＴ検証スキャンを選択すべきである。検証スキャンはＤＡＣ曲線の機能を確認し、一方、較正スキャンはＤＡＣ曲線を構築する。
検証スキャンは、参照ブロック周囲の一連の位置、連続する金属経路、その後に連続する水柱、その後に角度検証及び傾斜面に及ぶ。
このチェックは、トランスデューサーのスキャン角度を動的に変更するリフレクター又はミラー１５４を組み込んだ実施形態では変更又は省略することができる。例えば、ミラー１５４を有する幾つかの実施形態では、トランスデューサーとマニピュレーターとの位置合わせは、参照ブロックの連続可変領域にわたってスキャンすることによって評価される。この領域は効率的には、或る範囲の角度を通るカム表面である。制御システムは、ミラーを、界面信号を最適化する角度まで駆動する。報告される角度は、チェックされる様々なポイントでの表面の角度に対応すべきである。
この機能を手動で実行するために、取得オペレーターは、連続表面の広がりに沿った様々な位置でインターフェース振幅がピークになるようにプローブ軸を駆動することができる。プローブ軸の角度は報告され、期待される角度と比較される。報告される角度と期待される角度との差は、幾つかの実施形態では、＋／−１度を超えるべきではない。
４．金属経路測定検証
金属経路測定の正確性は、参照ブロックでの様々な段差をチェックすることによって検証することができる。幾つかの実施形態では、２ｍｍ、８ｍｍ、及び１４ｍｍの段差がチェックされる。図５５〜図５７に示される各参照ブロック例に固有の測定が、本説明の末尾の表Ａ１２〜表Ａ１５に見られる。
（ａ）この測定は、選択された、線形電子Ｂスキャンに対応するマトリックス主対角線チャネルのＡスキャンウィンドウに対して行われる。Ｂスキャンからの任意のチャネルをこの測定に選択することができる。
（ｂ）この測定では、時間軸は半路に設定され、速度は、表示オプションタブ下の炭素鋼に設定される。
（ｃ）測定は、個々のデータサンプルを区別することができるように、Ａスキャンでの最初の２つの後壁エコーの領域にズームインすることによって行われる。
（ｄ）両対のカーソルを用いて、測定は、一方のカーソルを第１のエコーの第１の立ち上がり零交差に配置し、他方のカーソルを第２のエコーの対応する零交差に配置することによって行われる。測定は、これらの２つのカーソルの金属経路値間の差である。この値は、ＡスキャンウィンドウマージンでのＩＮＦＯボタンから直接得られる。
（ｅ）これらのステップの値は、較正記録に記録される。
値（複数の場合もある）が許容可能な範囲外になる場合、検査を続ける前に、値のずれ（discrepancy）の原因を識別し、修復すべきである。値のずれの識別前に得られた全てのデータはもはや有効であると見なすことができない。
５．トランスデューサー遅延チェック
マニピュレーターを参照サンプルに精密に配置することの難しさに起因して、トランスデューサー遅延は、単に位置の不正確性に起因して変化することがある。したがって、トランスデューサー遅延は一般に、単なる目安として実行される。
このテストでは、界面信号及び第２の界面倍数がスキャンデータに存在すべきである。これは、２ｍｍ水柱段差又は５ｍｍ水柱段差のいずれかで達成することができる。
トランスデューサー遅延は、実測水柱距離をその段差の設計水柱距離から減算することによって評価される。差（delta）は、現在の設定からのプローブ遅延の変化である。最も正確な測定値は、各信号の最初の極小から得られる。その理由は、続く歪みが測定値の誤差を増大させるためである。この距離は一般に、水速度に基づく半路ではなく、デジタル化点において評価される。
取得オペレーターは、他のステップ又はチャネルを用いて、期待される限度外にあるように見える読み取り値を確認することができる。
６．水路減衰チェック
水路減衰曲線は、界面信号の振幅をチェックすることによって検証することができる。
幾つかの実施形態で用いられる較正ソフトウェア（フィーダー溶接部エリア厚測定ツール（ＷＰＩＴ：Feeder Weld Area Thickness Measurement Tool）検証）は、様々な水柱段差での所与の要素の振幅高さ変動範囲を報告する機能を有する。界面信号の振幅は一般に、参照ブロックの全ての段差で任意の主対角線チャネルで５０％ＦＳＨ〜９９％ＦＳＨ内に留まるべきである。他の考えられる要因（気泡）がない場合でのこの量からの逸脱は、水路減衰曲線が正確ではないことを示唆する。
報告されたレベルが個々の要素の範囲外である場合、取得オペレーターは、別のトランスデューサー要素応答を用いて手動評価を実行することができる。取得オペレーターは、Ａスキャンウィンドウでのカーソルレベルを８０％ＦＳＨに設定することができる。取得オペレーターは、所望のチャネルを選択し、水柱段差の範囲からの振幅応答を調べることができる。応答が５０％ＦＳＨ〜９９％ＦＳＨ内にある場合、減衰チェックは一般に許容可能である。トランスデューサーの幾つかの要素に逸脱の存在が見つかる場合、又は逸脱の範囲が過度であることが見つかる場合、問題を解決する。
７．温度センサー検証
これらのタイプの装置のロバスト性を所与とすれば、通常、温度読み取り値が安定しており、かつ期待される範囲内にあることを検証するのに十分である。検査に予想される公称範囲は一般に摂氏１５度〜摂氏４５度である。
取得オペレーターは、較正スキャンを保存し、較正の結果をＦＭＣフィーダー較正記録に記録することができる。補足スキャンの準備において、マニピュレーターがまだホーム位置にない場合には、マニピュレーターをホーム位置まで駆動する。
任意の外れ値は、適切なステップ（例えば、構成要素の交換、気泡の除去）によって解決し、検査を進める前に再較正することができる。
８．水路測定チェック
水路測定チェックの実行に、補足スキャンが必要なことがある。スキャンは一般に、０．５ｍｍの段差で参照ブロックの６０ｍｍ〜１００ｍｍに及ぶ。このスキャンは、０度構成及び６度構成の両方で行うことができるが、０度の結果のみをこのときに評価することができる。
幾つかの実施形態では、水路測定は、参照ブロックの２ｍｍ、５ｍｍ、８ｍｍ、１１ｍｍ、１４ｍｍ、及び１７ｍｍの水柱段差間の測定差をチェックすることによって確認される。この測定は、線形電子Ｂスキャンに対応する選択されたマトリックス主対角線チャネルのＡスキャンウィンドウに対して行われる。Ｂスキャンからの任意のチャネルをこの測定に選択することができる。各参照ブロックに固有の測定値は、記録に保持し、較正プロセスで参照として用いることができる。
この測定では、時間軸は半路に設定される場合があり、速度は、表示オプションタブ下の水に設定される場合がある。
測定は、個々のデータサンプルを区別することができるように、Ａスキャンでの界面エコーの領域にズームインすることによって行われる。両対のカーソルを用いて、測定は、一方のカーソルを界面エコーの第１の立ち上がり零交差に配置してから、次の段差の画像にインデックスを付け、他方のカーソルを界面エコーの対応する零交差に配置することによって行われる。測定は、これらの２つのカーソルの水路値間の差である。
この値は、ＡスキャンウィンドウマージンでのＩＮＦＯボタンから直接得られる。次に、続く水柱段差測定が同じように行われる。
較正のパラメーター及び値
以下の表３は、測定されるパラメーター及び得られる適切な目標値を識別する。
較正記録の内容
ＦＭＣフィーダー較正記録は一般に、以下の情報を含むことができる。
・較正ファイルの日時
・較正ファイルの名称
・トランスデューサーシリアル番号、マニピュレーターシリアル番号
・Ｍｉｃｒｏｐｕｌｓｅシリアル番号、保管室インターフェースモジュールシリアル番号
・参照管シリアル番号
・較正を実行する取得オペレーターの氏名
・較正を実行するプラットフォームオペレーターの氏名
・較正の結果を記録するデータ表
間隔
参照ブロックの較正スキャンは、以下の間隔で行うことができる。
・シフトの開始
・４時間間隔
・取得オペレーターの変更
上記に加えて、較正スキャンは、トランスデューサー、マニピュレーター、又は機器が変更されるときは常に実行することができる。較正チェックは、検査システムが較正状態のままであり、完全に動作可能なことの確認である。較正チェックファイルに、検査データを記録することができる。
超音波機器の設定
超音波機器設定は、予め定義される較正（セットアップファイル）において利用可能なことがある。検査キャンペーンへの機器の初期セットアップを担当する検査監督者は、全てのセットアップファイルの最新版がＮＥＯＶＩＳＩＯＮ（登録商標）ソフトウェアにロードされることを保証することができる。
設定の公称値を以下の表４に与える。
超音波テストのセットアップ
上記の表４は、この検査に一般に用いられる公称超音波パラメーターを識別する。取得オペレーターは、較正実行後に、適切なパラメーターがロードされたことを確認することができる。
取得中のカップラントの温度は、かなりのマージンで変化する可能性があり、典型的な範囲は１８度〜４０度であり、幾つかの場合ではこの範囲を超える。カップラント内の音速の対応する変化がある。他の検査方法とは異なり、カップラントの速度変化は結果に大きな影響を有する可能性がある。したがって、検査が行われる温度を一般に監視すべきである。幾つかの実施形態では、検査に許容可能な温度範囲は摂氏１５度〜摂氏４５度である。温度がこの範囲外になる場合、温度を指定範囲内にする取り組みがなされる場合がある。
幾つかの実施形態では、温度センサーをハードウェアに含むことができる。図７９及び図８０は、温度センサー取り付けクリップ７９０４によってマニピュレーター１００に連結された例である温度センサー７９０２を示す。Ｎｅｏｖｉｓｉｏｎ（登録商標）アプリケーションは、各取得位置の温度を記録することができる。
データ検証インジケーター
幾つかの実施形態は、データセット評価の際に、取得オペレーターへの支援としてデータ有効性インジケーターソフトウェア機能を含むことができる。インジケーターは、ＯＤ表面及びＩＤ表面のそれぞれでの界面ゲート及びゲート１での信号の存在を表示する。
入力パラメーターは以下である。
・界面ゲート
・界面ゲート振幅
・ゲート１
・ゲート１振幅
・ＯＤアパーチャサイズ、最小割合、好ましい割合
・ＩＤアパーチャサイズ、最小割合、好ましい割合
入力パラメーターは、セットアップモードで調整することができる。
検査シーケンスの定義
２’’マニピュレーター及び２．５’’マニピュレーターに別個の検査シーケンスを定義することができる。マニピュレーターの設定を以下の表５及び表６に与える。
スキャンゾーン及び検査ゾーン
フィーダーとマニピュレーターとのオフセット及びフィーダーの表面のばらつきに起因して、幾つかの実施形態例では、マニピュレーターは、特定の向きでしかＵＴ信号を取得することができない。マニピュレーターが、０度モードで内輪エリア及び外輪エリアを取得し、６度順方向構成で左側面を取得し、６度逆方向で右側面を取得するように構成される妥協を行うことができる。マニピュレーターが意図される領域以外のエリアにわたってスキャンされる場合、ＵＴ信号は劣化するおそれがある。
幾つかの実施形態では、０度スキャンの開始位置は、トランスデューサーが右側面の真上にある位置として定義される。マニピュレーターは、ケーブルが（Ｇｒａｙｌｏｃ（登録商標）から離れて）ヘッダーに面する状態で向けられ、スキャンは、左側面への湾曲の内輪を通って正方向に進み、次に、右側面で終端する湾曲の外輪に進む。
幾つかの実施形態では、６度順方向スキャンの開始位置は、トランスデューサーが、継手内輪の僅かに右側の位置として定義される。ケーブルの向きは０度構成と同じであり、ヘッダーに面し、Ｇｒａｙｌｏｃ（登録商標）に面しない。スキャンは、内輪から左側面上を進み、そして外輪中心線を過ぎたばかりの箇所まで進む。スキャンは一般に、内輪及び外輪の両方を取得するべきであり、長さ１００ｍｍ以上である。
幾つかの実施形態では、６度逆方向スキャンの開始位置は、トランスデューサーが、継手内輪の僅かに左側の位置として定義される。ケーブルの向きは０度構成の逆であり、ヘッダーに面さず、Ｇｒａｙｌｏｃ（登録商標）に面する。スキャンは、内輪から右側面上を進み、そして外輪中心線を過ぎたばかりの箇所まで進む。スキャンは内輪及び外輪の両方を取得しなければならず、長さ１００ｍｍ以上である。
取得オペレーターは、検査記録においてスキャンのタイプ、開始、及び長さを識別することができる。
調整可能なリフレクター又はミラー１５４を有する幾つかの実施形態では、二重軸構成により、システムの性能を改善することができる。ミラー１５４を介してＵＴビームを間接的に繋ぐことにより、ツールは、大半の構成で１回のスキャンで必要なデータを収集することが可能であることができる。複合接合部の場合では、第１の継手を追跡するスキャンと、第２の継手を追跡する第２のスキャンとの、２回のスキャンが必要なことがある。
検査サンプルへのマニピュレーターのセットアップ
以下のステップは一般に、全てのスキャンタイプで実行することができる。
（１）プラットフォームオペレーターは、マニピュレーターをフィーダーに設置し、マニピュレーターの両半体が接触し、しっかりと固定されることを保証することができる。検査エリアの直接アクセスが可能ではない場合、プラットフォームオペレーターは、マニピュレーターをフィーダーのアクセス可能なエリアに設置し、検査されるエリア上にマニピュレーターを再位置決めすることができる。マニピュレーターの駆動エンクロージャは一般に、水平フィーダーが延びる場合、フィーダーの上部にあるべきであり、垂直に延びる場合は下部にギア列とともにあるべきである。プラットフォームオペレーターは、マニピュレーターのシールをチェックして、シールが曲がる方向が均一であることを保証することもできる。
（２）プラットフォームオペレーターは、ケーブルを隣接する端部継手にループさせ、マニピュレーターへの緊張を緩め、意図される方向でのマニピュレーターの回転を可能にするのに十分なトランスデューサーケーブル緩みが利用可能なことを保証することができる。
（３）プラットフォームオペレーター及び取得オペレーターは、マニピュレーターをフィーダーに設置した後、検査されるフィーダーの識別情報を再確認することができる。
（４）マニピュレーターの配置が確認されると、取得オペレーターは、カップラントポンプを開始して、マニピュレーターを充填することができる。プラットフォームオペレーターは、過度の漏出についてマニピュレーターシールをチェックすることができる。シールの調整は、漏出を低減するために必要なことがある。プラットフォームオペレーターは、カップラントフローソレノイド組立体の弁を介して、カップラントの消費を最適化するように流量を調整することが求められることがある。
（５）シールのチェックと同時に、プラットフォームオペレーターは、マニピュレーターの両半体がしっかりとラッチされていることをチェックし確認することもできる。半体同士が完全には係合していない場合、過度の漏出及び不良な移動制御に直面するおそれがある。
検査プロセス
検査プロセスのフローチャートを図６０に与える。取得オペレーターは、直面する状況に応じて、異なるマニピュレータースキャンモードを使用するオプションを有する。以下のステップは一般に、全てのスキャンタイプで実行することができる。
（１）カップラントポンプが開始され、カップラントがマニピュレーターから漏出していると確認されると、取得オペレーターは、静的スキャンを開始することができる。Ｂスキャンウィンドウには、線形Ｂスキャン画像が埋められるべきであり、Ａスキャンウィンドウには、ＢスキャンウィンドウからのＡスキャンが埋められるべきである。Ｂスキャンが存在し、Ａスキャンがない場合、取得オペレーターは、Ｂスキャンウィンドウへの選択されたＡスキャンリンクを再確立することができる。いずれのウィンドウも埋められていない場合、取得オペレーター及び検査監督者は、処理前に原因を調べて修理することができる。Ａスキャン及びＢスキャンが確立されると、取得オペレーターは、スキャン品質のカーソル評価を行い、任意の明らかな欠陥を識別して修正すべきである。
（２）取得オペレーターは、ホーム位置が開始位置として用いられない場合、トランスデューサーを所望の開始位置にそっと動かすことができる。代替では、プラットフォームオペレーターは、ＶＩＭへの局所的制御を用いてこのタスクを実行することができる。トランスデューサーがスキャン開始位置に位置決めされると、取得オペレーターは、開始位置をゼロに設定することができる。ここでも、プラットフォームオペレーターは、意図される移動方向での十分なケーブルの緩み及び適切なケーブル供給を保証することができる。
（３）任意の時間に、プラットフォームオペレーターは、検査への干渉又はアクセス制限の可能性に気付く場合、取得オペレーターに通知することができる。取得オペレーターは、隙間が問題である場合、より有利な位置でのスキャンの開始を選ぶことができる。
（４）取得オペレーターは、任意選択的なテストランの実行を選ぶことができる。テストランの目的は、溶接部の位置、溶接部カップにわたる信号振幅、マニピュレーター位置合わせ、気泡若しくはポケットの存在、又は他の状況／アーチファクトをチェックするためである。幾つかの実施形態では、円周解像度の推奨値は１０ｍｍ〜１５ｍｍである。テストランで気付かれた任意の悪条件は、スキャンが行われる前に修正することができる。
（５）取得オペレーターは、開始位置からスキャンを開始することができる。プラットフォームオペレーターは、マニピュレーターの進行を監視し、適切なケーブル供給に細心の注意を払うことができる。取得オペレーターは、データ品質に関して主対角線Ｂスキャン及び対応するＡスキャンを監視することができる。隙間が低減する領域では、トランスデューサーは隣接する障害物に接触するおそれがある。通常、トランスデューサーがマニピュレーターを脇に押しやるよりも、マニピュレーターが失速することが好ましい。トランスデューサーがマニピュレーターを脇に押しやる場合、誤ったデータが記録されるおそれがある。
（６）マニピュレーター制御装置は、失速状況が検出されない場合、スキャン完了時にマニピュレーターを開始位置に戻すことができる。失速状況が検出された場合、マニピュレーターの挙動は、取得オペレーターによって選ばれたスキャンオプションに従うことができる。
（７）取得オペレーターは、スキャンの許容可能性に影響する係数について、完成されたファイルを検討することができる。取得オペレーターは、ファイルを検討している間、カップラントポンプをシャットオフすることができる。スキャンが許容可能ではない場合、取得オペレーター及びプラットフォームオペレーターは、欠陥の修正及び溶接部の再スキャンを試みることができる。許容可能なデータの取得での試行回数には指定される限度はない。取得オペレーターは、幾つかのスキャン試行が行われた場合、１組の品質基準を満たさないデータを保存することができる。制限を説明する注記を検査記録に作成することができる。
（８）取得オペレーターは、ファイルを許容可能と見なす場合、ファイル及び検査記録を保存することができる。
（９）取得オペレーターは、マニピュレーターがまだホーム位置にない場合、マニピュレーターをホーム位置に駆動することができる。
（１０）取得オペレーターは、プラットフォームオペレーターに、マニピュレーターを取り外すか、又は同じフィーダー上である場合には次の位置に移動させるように指示することができる。
（１１）取得オペレーター及びプラットフォームオペレーターは、上述したように指定された間隔で較正を実行することができる。最新の有効較正スキャンに続いて得られたデータは破棄することができ、影響された溶接部を再検査することができる。
検査の範囲
検査の範囲は、上記及び図４９及び図５０に定義される範囲に従うことができる。これらの幾何学的形状に定義される検査ゾーンは、溶接部中心線の既知の位置に基づくことに留意する。マニピュレーターは、幾つかの実施形態では、円筒形プロファイルを追跡するように構築することができ、必ずしも複雑な幾何学的形状の溶接部中心線を追跡する必要はないことがある。これらの幾何学的形状では、溶接部中心線は、スキャンデータでの正弦軌跡を辿ることができる。ユーザーは、フィーダーの他のエリアからデータを取得する必要があると考えられる場合、マニピュレーターを第２の経路に再位置決めすることを選ぶことができる。
記録基準
ＮＥＯＶＩＳＩＯＮ（登録商標）アプリケーションに関して、界面信号後の全ての信号を記録することができる。
評価基準及び許容基準
アプリケーションオペレーターは、以下の基準に関してデータファイルを検討し、スキャン許容可能性を判断することができる。信号品質に寄与する係数の数を所与として、取得オペレーターは、データが取得される際にデータを監視し、取得後、選択されたエリアの任意の詳細検討の実行に時間を費やすことができる。
以下の基準は、上述した実施形態例により、問題となっているスキャンの対象エリア、すなわち、０度構成の場合には外輪／内輪、６度順方向スキャンでは左側面、６度逆方向スキャンでは右側面に適用される。スキャンに関連しないエリアで直面する悪条件は一般に、データ品質評価では考慮されない。
信号品質
（１）スキュー及びオフセット：スキュー状況は、トランスデューサーが軸方向において検査表面と位置合わせされていない場合に生じることがある。オフセットも同様の状況であるが、代わりに、トランスデューサーが、パイプ軸に平行しながら、パイプ軸から片側の側方距離にある場合に生じることがある。これらの状況は両方とも、ＯＤ信号振幅の大幅な低下及びＯＤ信号の分割をもたらすおそれがある。これらの状況下では、ＩＤ信号は完全に失われることがある。これらの状況は、或る程度まで、きつい曲がり管又は接合部から接合部への構成体を検査する場合には固有であり得るが、一般に、全周の４０％を超えるべきではない。マニピュレーターをパイプ表面に対して軸方向位置及び／又は半径方向位置に再位置決めすることにより、スキャンでの歪み量を低減することができる。
（２）気泡：気泡は、３つの場所で発生するおそれがある：検査表面、トランスデューサー表面、又は水柱内の振動。気泡は一般に、データ品質にマイナスの影響を有する。３つの状況のうち、パイプ表面の気泡は、その局所的な性質及びサイズが小さい傾向に起因して最小の影響を有する。これらの泡のうち大きい泡ほど、取得を時期尚早に行わせる応答をもたらすことがある。ＯＤ信号振幅又はＩＤ信号振幅の観測可能な低減に繋がる場合、表面気泡は過剰である。パイプ上の気泡は、パイプ表面の適切な清掃と、清掃プロセス中の界面活性剤の使用との組合せによって低減することができる。代替的には、シールが表面をこすって洗うように、マニピュレーターをパイプに沿って軸方向に動かすことにより、泡の大部分を除去することができる。トランスデューサー／ミラー面に位置する気泡は、検査の持続時間全体にわたり、特定の要素からのパルスを常に弱める限りにおいてより重大である。このタイプの気泡は、特に少数の要素へのＯＤ／ＩＤ信号の異常な永続的低下によって検出される。この挙動は参照ブロックで確認することができる。このタイプの気泡は、幾つかの実施形態では、スキャン長にわたってＯＤ／ＩＤ信号の２ｄＢ以上の低下を生じさせる場合、許容不可能なことがある。トランスデューサー／ミラー面上の気泡は、トランスデューサーの表面を、承認されたＵＴゲルカップラントで優しく拭くことによって軽減することができる。
水柱内の気泡は、データ取得インターフェースの誤ったトリガーとして表れる。このタイプの気泡の最も一般的な原因は、カップラント供給源に同伴された空気である。データ取得の不適切なトリガーは、データ解析ルーチンに問題を生じさせるおそれがあり、幾つかの条件下では、誤った結果を生成するおそれがある。水柱のサイズを所与として、水柱内の気泡は一般に、幾つかの実施形態では、データファイル全体の少数の個々のスキャン線よりも多くを占有すべきではない。水柱内の気泡が、任意のかなりの量（幾つかの実施形態では、スキャン位置の５％を超える）見つかった場合、気泡源を識別してなくすべきである。影響を受けた溶接部の再スキャンを行い、検査記録に記すことができる。
（３）エアポケット：エアポケットは、マニピュレーターの上限部に生じることがあり、漏出率がカップラント供給率を超える場合に生じることがある。連続したスキャン線上のトランスデューサーにわたるＵＴ信号の部分的損失、又は完全な損失がある場合、エアポケットが観察される。信号の損失が数チャネルに分離されるか、又は持続時間が短い（約５フレーム）場合、取得オペレーターはスキャンファイルを許容することができる。その他の場合、過度の漏出率の原因に対処し、及び／又はマニピュレーターへの流れを増大させ、フィーダー溶接部を再スキャンすることが賢明なことがある。
（４）信号範囲限度：フィーダー表面上のマニピュレーターの位置、溶接部カップの高さ、及びフィーダーの幾何学的形状等の要因は、スキャンでの水路距離の範囲に著しい影響を有することがある。水路長の過度のばらつきは、スキャン品質に悪影響を有するおそれがある。最も問題となる状況は、トランスデューサーが検査表面に近すぎる（幾つかの実施形態では、２００ＤＰ未満）場合に生じることがある。この場合、界面信号はマージし、送信要素の初期パルスからのランダウン（run down）に、潜在的に偽のトリガーを生じさせることがある。さらに、この時点での界面信号は、要素の近傍ゾーンに隣接することがあり、その場合、信号の振幅はかなり変動する。これらの両状況は、解析プロセスに誤りをもたらすおそれがある。しかしながら、最も大きな影響は、第２の水柱界面がデータに捕捉されることであり得る。振幅は真のＩＤ信号よりも大きくなることがあるため、この特徴は後壁として誤って識別されることがある。溶接ビード高さが過度である等の極端な場合、トランスデューサーと検査表面との間に十分な隙間がないことがあり、トランスデューサー自体の破損が生じる。
潜在的にあまり問題のない状況は、トランスデューサーと検査表面との間に過度の距離がある場合である。これは、上記段落で見出された状況から、フィーダーの逆側で生じることがある。トランスデューサーが検査表面から遠いほど、任意の所与の特徴への閲覧角度は制限されるため、データ解析への影響はより僅かである。
範囲制限に関連する問題を修正する一方法は、マニピュレーターを短い水柱側ではパイプから離れて動かしながら、長い水柱側ではマニピュレーターをパイプに近付けることを目的として、マニピュレーターを再位置決めすることである。溶接部は、マニピュレーターを再位置決めした後、再スキャンすることができる。なお、過度の溶接部カップ高さによって導入される問題は、マニピュレーターの再位置決めによって対処されないことがある。
（５）電気ノイズ：スキャンの電気ノイズは、１つ又は複数のＡスキャントレースにおいてランダム（反復することは殆どない）信号として識別されることがある。ノイズが相関付けられない、すなわち、反復信号を形成しないとの前提の下、ノイズはデータ解析において効率的に平均化してなくすことができる。ノイズの振幅がＩＤ信号の振幅よりも高くなる（幾つかの実施形態では、ＩＤの−６ｄＢ以内）場合、問題が生じることがある。電気ノイズの原因は、トランスデューサーに関連する幾つかのエリア、ケーブル若しくはコネクタの破損からであることがあり、又は幾つかの場合では、Ｍｉｃｒｏｐｕｌｓｅ（登録商標）ユニット自体に関連することがある。
電気ノイズがスキャンデータにおいて識別される場合、その問題に対処する一手段は、トランスデューサー又はＭｉｃｒｏｐｕｌｓｅ（登録商標）機器を配置し直し、溶接部を再スキャンすることである。
（６）温度範囲：データの温度範囲は、幾つかの実施形態では、摂氏１５度〜摂氏４５度であることができる。この範囲外の温度は、不正確な結果を生じさせるおそれがある。取得オペレーターは、温度がこれらの限度内にあるように再スキャンすることができる。
（７）欠落／故障要素：欠落するか、又は故障した要素が、トランスデューサーの自然な経年劣化、ケーブル若しくはコネクタに対して破損、又はＭｉｃｒｏｐｕｌｓｅ（登録商標）機器の故障から生じることがある。１３個以下の故障／欠落要素しか識別されない場合、それらの１３個の要素のうち、３個以下しか互いに直に隣接していないことを条件として、スキャンは一般に許容可能である。故障の原因がＭｉｃｒｏｐｕｌｓｅ（登録商標）であり得る場合、Ｍｉｃｒｏｐｕｌｓｅ（登録商標）を取り外して修理し、溶接部を再スキャンすることが一般に推奨される。
（８）界面振幅：利得は、公称条件下で、界面振幅が６ｄＢで飽和するレベルに設定することができる。この設定の目的は、溶接部カップ界面信号が、データ取得をトリガーするのに十分高いレベルに留まることを保証することである。過度の利得設定は、続くデータ解析にとって問題であることがある。溶接部カップ信号が、データ取得をトリガーするのに不十分である場合、幾つかの実施形態では、界面ゲート信号を増大させるとともに、好ましくは６ｄＢ以下だけ利得を上昇させることができる。不要な信号がここで、誤った取得を生じさせることがあるため、ゲート振幅を低減する場合には注意する。
（９）ＩＤ信号振幅：トランスデューサーは表面に直交し、水柱は安定し、検査表面は中間範囲にあるという公称条件下で、パイプＩＤ信号は、幾つかの実施形態では、約１０％のＦＳＨの振幅を取得するはずである。パイプＩＤ信号が、この値から＋／−６ｄＢを超えて逸脱する場合、原因（気泡、遊離した表面の汚れ）を調べ、可能な場合には修正することができる。
（１０）検査カバレッジ：所望のカバレッジに対する不適切な検査エリアカバーでは、マニピュレーターの再位置決め及び再スキャンが必要なことがある。幾つかの場合では、検査ジオメトリは一経路カバレッジを制限し、所望のカバレッジの達成に２つの経路を必要とすることがある。これが当てはまる場合、２つのファイルを検査に用いることができ、適切な注記が検査記録に作成される。障害物により、必要なカバレッジを達成するのに、マニピュレーターを位置決めする能力が制限される場合、適切な注記を検査記録に作成することができる。
（１１）開始／終了対応性：全周スキャンの開始フレーム及び最終フレームは、幾つかの実施形態では、同じ位置の同じＵＴ特徴を、軸方向では＋／−２．０ｍｍ以内、半径方向では＋／−５０ＤＰ以内で表示することができる。開始フレーム及び終了フレームがこれらの限度内に対応しない場合、マニピュレーターはスキャン中に変位された可能性がある。その場合、スキャンを繰り返すことができる。
データファイル
取得オペレーターは、デーファイルを解析サイトにエクスポートすることができる。解析サイトは、データファイルを保持する複数の冗長記憶装置を有することができる。データの解析は、データ取得フェーズの完了時に行うことができる。
検査記録の内容
幾つかの実施形態では、検査記録は、行われた検査のパラメーターを記録する文書である。検査された各フィーダーに別個の検査記録があることができる。なお、任意の所与のフィーダーに関連付けられた複数の溶接部が存在することができる。
以下の情報を検査記録に含むことができる：ステーション、ユニット、日付、時刻、面、フィーダー、溶接部、ファイル名、トランスデューサー、マニピュレーター、Ｍｉｃｒｏｐｕｌｓｅシリアル、保管室インターフェース、ＩＤ、シリアル番号、番号、モジュールシリアル番号、取得、プラットフォーム、参照管ＩＤ、較正ファイル、オペレーター、オペレーター、解像度、データ品質、スキャン開始、スキャン長、スキャンタイプ、制限、任意のスキャン制限の位置及び性質を識別する実際のフィーダーのスケッチ、及び検査についての任意の他の関連情報。
データ解析
説明される本例でのフィーダー溶接部プロファイルを検査するデータ取得方法は、フルマトリックス捕捉（ＦＭＣ）検査技法の適用である。この方法は、複数の独立した要素を用いて、音を送受信し、したがって、非常に大きなデータアレイを取得する。このアレイは、データの手動解析を効率的に除外するには大きすぎる。
この解析方法の基本は、ソースＡスキャンでの時間指標の順次逆伝播である。この技法は総称的に、トータルフォーカス法（ＴＦＭ）と呼ばれることがある。解析方法の結果は、計算超音波トモグラフィ（ＣＵＴ：Computed Ultrasonic Tomography）である。
以下のセクションでは、一実施形態例において、ＮＥＯＶＩＳＩＯＮ（登録商標）ソフトウェアアプリケーションを用いてＦＭＣデータを解析することができる手順を定義する。以下のセクションは、ＮＥＯＶＩＳＩＯＮ（登録商標）ソフトウェアアプリケーションを、フィーダー溶接部エリアの検査での解析ツールとして用いる手順を提供する。解析されるデータは、フィーダー溶接部の接合部の検査から得られる。この手順は、パイプからパイプへの溶接部、パイプから継手への溶接部、継手から継手への溶接部、及び継手からＧｒａｙｌｏｃ（登録商標）への溶接部から得られるＦＭＣデータセットに適用可能である。継手から継手への溶接部セクションの一例として、図４９を参照されたい。意図されるカバレッジは溶接部中心線の両側２０ｍｍである。しかしながら、幾何学的形状による制限はアクセス領域を制限することがある。
この実施形態例は、上記の取得手順例に記載のように、０度オフセット及び６度オフセットの両方を用いて得られるデータファイルの解析を達成する。
解析前に、検査キャンペーンからのＦＭＣ ＵＴデータが提供される。マルチプロセッサブレードサーバーシステムを用いて、Ｎｅｏｖｉｓｉｏｎ（登録商標）解析ソフトウェアアプリケーションをサポートすることができる。幾つかの実施形態では、このシステムは、適切なネットワークによって取得サイト及び解析サイトの両方にリンクされる。ネットワーク接続は、データ転送速度１Ｇビット／秒をサポート可能であるべきである。
機器及び器具
以下の表７は、一実施形態例でのこの手順下で用いられる機器例を列挙する。
検証
データ解析
解析結果の検証は、第２の適格な解析者に、同じデータセットに対して独立して解析を実行させることによって達成される。この戦略では、最初の作業は一次解析と呼ばれ、一方、後続作業は二次解析と呼ばれる。
任意の適格な解析者は、任意のデータセットに対して一次解析又は二次解析を実行することができる。一般に、同じ解析者は、同じデータセットへの一次解析及び二次解析の両方を実行しない。
一次解析及び二次解析の双方の最小厚の値及び位置が比較される。幾つかの実施形態では、結果が同じ位置で０．０６ｍｍ以内である場合、２つのうちの小さいほうの結果が報告される。結果がこれらの限度内で一致しない場合、第３の解析者である主任解析者が、データの独立した評価を実行することができる。
手順
結果コーディネーターが、解析がこの手順に従って行われることの保証を担当することができる。
ＦＭＣデータセットの解析−手順
ＦＭＣデータセットの解析は、処理ステップの連鎖であり、任意の所与のステップの結果が、前のステップの結果の上に構築される。したがって、データの任意の不正確性又は損失は、全ての後続ステップを大きく損なうおそれがある。結果の信頼性は、入力されるデータの品質に応じる。
以下の２つのセクションでは、解析ワークフロー及び解析データフローについて論述する。ワークフローは、最終結果を生成するために解析者によって行われるステップを説明する。図６１に提示されるフローチャートを参照のこと。データフローは、ソフトウェアによって実行される処理を説明する。データフローは、ここでは、処理パラメーターを決定する際に背景情報を提供するように要約されている。データ解析アルゴリズムについては、上記の先行セクションにおいて論述している。
解析ワークフロー概説
ワークフローでの最初のステップは、データ取得フェーズにおいて開始される。取得オペレーターは、許容可能性基準を満たす完成されたスキャンファイルをゲートウェイサーバーにアップロードする。完成された検査記録は一般に、データファイルも伴う。
次に、解析者は、ＵＴデータファイル及び対応する検査記録フォームを索出し、ジョブの解析記録フォームを開始する。次に、解析者は、ＵＴデータファイルをロードし、許容基準に従ってデータ品質を検討することができる。許容基準からのいかなる逸脱又は例外も一般に、ファイルの検査記録において既に識別されているはずである。その場合、例外は解析記録に注記することができる。検査記録に反映されていないデータ品質への例外が、ＵＴデータにおいて識別される場合、解析者は、溶接部の再スキャン要求を開始することができる。
次に、解析者は、解析設定に影響するＵＴパラメーターを記録したファイルを検討することができる。処理パラメーターは、上述した指針に従って調整することができる。処理パラメーターは、解析記録に記録することができる。次に、ジョブは処理のために提出される。
処理が完了すると、解析者は結果ファイルを索出することができる。解析者は結果記録フォームを開始することができる。解析者は、全体の有効性について幾つかの基準と突き合わせて結果を評価することができる。データは、異なる一連のパラメーターを用いて再処理して、有効性基準を満たさないエリアに対処することができる。
解析者が評価を完了し、結果での更なる利益が得られない場合、解析者は最小厚情報を結果記録に記録することができる。解析者は、以下に指定する傾向ファイル（複数の場合もある）を生成することもできる。
解析データフロー概説
解析者データフローを図６２に示す。現在説明される実施形態例では、プロセスは、データを取得サイトからゲートウェイサーバーに転送することで開始される。ゲートウェイがデータを受信し、データの事前処理が即座に開始されると、ジョブリストは更新される。事前処理は、データファイル変換及びデジタルフィルタリングのようなステップを含む。
個々のスキャンフレームのファイルが、ブレードサーバーに配置された利用可能なプロセッサにダウンロードされる。以下のステップは順次実行される。
・１００ＭＨｚサンプリングレート相当にデータセットをアップサンプリング。
・ＤＣオフセットの補償及びＵＴデータのデジタルフィルタリング。
・ＯＤ強度マップ形成。ＯＤ強度マップは、パラメーターセットに従って各要素の検査容積内の定義される各点への時間指標を評価することによって形成される。時間指標は、各送信機−受信機対で合算され、その時間指標でのＡスキャンの振幅が合算されて、強度マップが生成される。合算プロセスは、検査容積内の指定された点で有効な全ての送信機−受信機対に対して繰り返される。
・ＯＤ表面認識。ＯＤ表面は、提供されるパラメーターを用いて画定される。Ｘ、Ｚ座標対が、アルゴリズムによって生成される。強度マップの低レベル部分又は欠落部分に対して補間を行うことができる。ＯＤ表面は、次の処理ステップへの入力として平滑化される。別個の平滑化値が、出力のために適用される。なお、ＯＤ表面Ｘ、Ｚ対は結果出力の一部をなす。
・ＩＤ強度マップ形成。ＩＤ強度マップは、変更されたパラメーターを適用して計算される。ＩＤ強度マップは、ＯＤ強度マップと同様に計算されるが、ＯＤ表面のＸ、Ｚ座標を用いて、様々な送信機−受信機対に適切な時間指標を特定する。ＯＤ信号抑制及び信号正規化等のオプションが、ＩＤ強度マップを形成する前のこの段階で実施される。
・ＩＤ表面認識。ＩＤ表面は、提供されるパラメーターを用いて画定される。Ｘ、Ｚ座標対が、アルゴリズムによって生成される。強度マップの低レベル部分又は欠落部分に対して補間を行うことができる。Ｘ、Ｚ座標対は、出力のために平滑化される。なお、ＩＤ表面Ｘ、Ｚ座標対は結果出力の一部をなす。
処理されたＯＤ座標及びＩＤ座標は、結果ファイルの一部として、元のゲートウェイサーバーに転送される。このプロセスは、ゲートウェイキュー内の全ての個々のフレームファイルに対して繰り返される。利用可能な全てのＦＭＣフレームファイルが処理されると、ゲートウェイサーバーでのジョブステータスは「事後処理」に更新される。短い間隔の後、ジョブステータスは「完了」に更新される。
結果検討−画面レイアウト
メイン結果ウィンドウ
メイン結果ウィンドウを図６３に示す。解析者はこのウィンドウを用いて、フレームのそれぞれ１つの結果をステップスルーすることができる。メイン結果ウィンドウの内容を以下に列挙する。
（１）ＯＤ強度マップが、結果ウィンドウの左上にプロットされる。
（２）ＩＤ強度マップが、結果ウィンドウの左側中央にプロットされる。
（３）ＯＤ／ＩＤ結合プロファイル（Ｘ、Ｚ座標）が、結果ウィンドウの左下にプロットされる。
（４）取得情報、解析情報、及びファイル情報が、結果ウィンドウの右下に列挙される。
（５）全てのＴＭＩＮ値及び各フレームの位置のリストが、結果ウィンドウの右側中央に配置される。
（６）大域的ＴＭＩＮが、結果ビューの右上側に見出される。
（７）結果データのスクロール及びソートを行う制御機構が、右上に見出される。
（８）様々な３Ｄビューを生成するオプションが、結果ビューの右上に配置される。
３Ｄ生成ウィンドウ
３Ｄ生成ウィンドウは、検査された容積の３Ｄ再構築を提供するグループである。再構築は、ＯＤプロファイル及びＩＤプロファイルを線形空間又は半径方向フォーマットでプロットすることによって達成される。これらのビューは、ＯＤ表面若しくはＩＤ表面に関連する特徴を評価する場合、又は細線化傾向を評価する場合に特に有用である。しかしながら、この有用性は、適切な数のスキャンプロファイルが大きな補間を有するか、又は強度マップアーチファクトを不正確に識別する場合には損なわれる。
３Ｄウィンドウ
３Ｄウィンドウは、基本の３Ｄ展開及び３Ｄ半径方向ビューを提供する。このウィンドウの一例を図６４に与える。ウィンドウの右側に配置された表示オプションにより、解析者は、ビュー内の詳細の程度、ビューの内容、適用される表面フィルタリング、パン、回転、ズーム、及びカラースケールを変更することができる。
概観ウィンドウ
概観ウィンドウは、検査容積の３Ｄ半径方向再構築を解析者に提供する。加えて、このビューは、検査容積に対してプロットされた軸方向プロファイル及び半径方向プロファイルも解析者に提供する。これは、いずれかの表面での細線化傾向を評価する際に有用である。ここでも、プロットに、異なる表面及び詳細レベルを提示しながらパン、回転、ズームを行うことができる。図６５を概説ウィンドウの一例として参照のこと。
ポップアップウィンドウ
ポップアップウィンドウは、任意の選択されたビュータイプの専用ウィンドウを解析者に提供する。このウィンドウの目的は、評価又は報告のためにビューを最適化することである。ポップアップウィンドウの一例として、図６６を参照のこと。
ＮＥＯＶＩＳＩＯＮ（登録商標）を用いるデータ解析の更なる詳細
解析方法
以下は、図６２による解析方法の手短な大要である。各ステップの更なる詳細が、そのステップに対して識別される段落において提供される。
データ解析は、ファイルが「事前処理中のジョブ」から「処理可能なジョブ」に変更されたステータスを有する旨の通知で開始することができる。解析者には、所与のファイルに対して一次解析又は二次解析の役割を割り当てることができる。ただし、これは、解析者が同じファイルへの代替の役割を実行しないことを条件とする。解析者は、解析されるファイルの解析記録フォームを開始することができる。
ステップ１：較正検証
解析者は、現在のセッションの較正スキャン及び較正記録をまだ検証していない場合、較正データファイル及び較正記録の両方を索出することができる。これらの記録は両方とも、以下の表８に概説されるメトリックについてチェックすることができる。較正が有効ではない場合、解析者は、主任解析者に、作業パッケージ所有者及び取得ＦＬＭを用いて問題を解決するように通知することができる。
ステップ２：検査データ品質及び記録の検証
解析者は、提供される基準に従ってＵＴデータファイル及び対応する検査記録を検討することができる。データ品質への任意の例外は、検査記録に注記することができる。例外が検査記録で識別されていない場合、解析者は再スキャンを要求することができる。
ステップ３：検査データ特徴測定
解析者は、フィーダーのＵＴデータ測定固有の特徴の検討を繰り返すことができる。次に、これらの特徴を、必要に応じて解析パラメーターを変更する基本として用いる。測定可能な幾つかの特定の特徴を以下の表１０に記載する。
ステップ４：パラメーターの変更及び処理
デフォルトパラメーターを、解析プロセスでの第１のパスに適用することができる。特定の検査データ特徴は、幾つかの処理パラメーターの変更を必要なこととする場合がある。各パスに用いられるパラメーターは、結果ファイルに関連付けられた固有のファイルに保存することができる。
ステップ５：結果の検討及び検証
解析者は、結果を索出し検討することができる。結果検討で発見されたものに応じて、解析者は、ファイル全体又はファイルのサブセットでの１回又は複数回のデータの再処理を選ぶことができる。解析者は、処理パラメーターの各セットを各処理ラウンドの別個のファイル名の下に保存することができる。
ステップ６：結果の報告及び文書化
解析者は、特定の結果情報を結果記録に記録することができる。解析者は傾向ファイルを作成することもできる。補足出力も同様に含めることができる。
取得されたＵＴデータ品質の特定に用いられる指標
幾つかの実施形態では、ソフトウェアは、取得されたＵＴデータの品質を特定するにあたり解析者を支援する追加情報をユーザーに提供する。幾つかの実施形態では、この解析はステップ５：結果の検討及び検証中に行うことができる。
一実施形態例では、２つの指標が解析者に提供され、解析を支援する。第１の指標は「理論品質指標」と呼ばれる。これは、検出されたＯＤ表面の幾何学的形状に基づき、ＩＤ ＵＴに対して達成可能な理論上で可能な最良の品質レベルを示す。第２の指標は「実際品質指標」と呼ばれる。これは、収集されるＵＴデータからのＩＤ強度マップに基づく。
実際品質指標は、収集されるＵＴデータを用いて生成される。まず、ソフトウェアは、検出された表面に基づいて、幾つかの小さなエリアを無視して、強度マップ全体の平均をとる。特に、無視されるエリアは、強度マップで、検出された表面からＹ軸において下方に延びるエリアである。平均を計算する際にこれらのエリアを無視することによって、計算は、検出された表面に寄与する強度マップの部分全てを除去する。強度マップの残りの部分の平均強度が低いほど、「実際品質指標」の値は良好になる。実際品質指標値に辿り着くために、この計算された平均は２つの数のうちの一方又は両方と比較される。
１）強度マップの任意の場所で見つけられた最大強度（平均化によって無視されたエリアのうちの１つで見つかる可能性が高い）及び／又は、
２）ＯＤの幾何学的形状に基づいて達成可能な理論上でのＵＴ値に基づく、可能な最大強度。
図７８は、強度マップから実際品質指標を生成する一実施態様例を示す。検出された境界７８０２を用いて、境界７８０２からＹ軸上で下方に延びるエリア７８０４を識別する。これらのエリア７８０４は無視され、残りのエリア７８０６のみが平均強度値の生成に用いられる。この平均強度が低いほど、実際品質指標は良好である。
パイプ溶接部検査の処理ソフトウェア
様々な手順の実行に用いられるソフトウェアについて、一実施形態例の一環として以下に詳述する。本説明の末尾の表Ａ１〜表Ａ１０は、この実施形態例の文脈の中で用いられる関数及びパラメーターの例を提供する。この実施形態例で用いられるソフトウェアを説明する以下のセクションは、上記のより一般的な用語で説明されたシステムの可能な一実施態様として、単に例示であることを目的とする。
ソフトウェアアーキテクチャ
フィーダー溶接部エリア厚測定ツール（ＷＰＩＴ）は、フィーダー溶接部エリアプロファイルの取得、解析、及び表示を行い、流れによって助長される腐食によって生じる最小フィーダー厚を特定するソフトウェアスイートを含む。
Ｎｅｏｖｉｓｉｏｎ（登録商標）は、超音波データの取得、プローブマニピュレーターの制御、解析パラメーターのセットアップ、解析ジョブを提出し、結合結果を索出するためのゲートウェイモードでのそれ自体とグリッドミドルウェアプログラムとの通信、及び解析された結果を表示するための結果表示プログラムの開始を担当する主要ユーザーインターフェースソフトウェアである。このソフトウェアは、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）オペレーティングシステム下でのみ実行することができる。
グリッドミドルウェアプログラムはｊａｖａ（登録商標）プログラムであり、２つのモードを有する：ゲートウェイモード及びエージェントモード。
ゲートウェイモードでは、このプログラムはＮｅｏｖｉｓｉｏｎ（登録商標）と通信し、Ｎｅｏｖｉｓｉｏｎ（登録商標）から解析ジョブ要求を受信する。エクスポータープログラムを呼び出すことによって、Ｎｅｏｖｉｓｉｏｎ（登録商標）超音波データファイルを個々のＦＭＣデータファイルに分割する。ＦＭＣデータを送出し、ＦＭＣ結果ファイルを受信することによって、グリッドミドルウェアエージェントへのデータフローを制御する。次に、統合プログラムを呼び出すことによって、全てのＦＭＣ結果ファイルを１つの結合結果ファイルに統合する。次に、結合結果ファイルは、ユーザー要求に基づいて元のＮｅｏｖｉｓｉｏｎ（登録商標）に送信される。
エージェントモードでは、ゲートウェイからＦＭＣデータファイルを受信し、データを解析することができるように、１組の解析プログラムを開始する。このプログラムは、元のゲートウェイに、自身のステータス及び解析プログラムのステータスを報告する。ＦＭＣ結果ファイルが解析プログラムによって作成されると、このプログラムは結果ファイルを元のゲートウェイに送信する。各サーバーがエージェント及びエージェントコントロールの１つのインスタンスを必要とし、構成設定によって定義され制限される１組の解析プログラムを呼び出すように設計される。
グリッドミドルウェアプログラムはＪａｖａ（登録商標）で書かれ、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）オペレーティングシステム又はＬｉｎｕｘ（登録商標）オペレーティングシステムで実行することができる。ゲートウェイモードでは、このプログラムは、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＯＳでのみ機能するエクスポータープログラムを呼び出す必要があるため、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）オペレーティングシステムで実行されなければならない。典型的な展開は、グリッドミドルウェアをゲートウェイモードで実行する６４ビットＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）サーバーと、グリッドミドルウェアをエージェントモードで実行する６４ビットＬｉｎｕｘ（登録商標）サーバーのファームとを含む。小規模展開の場合、グリッドミドルウェアは、Ｎｅｏｖｉｓｉｏｎ（登録商標）プログラムと同じ機械で実行され、ゲートウェイモードで実行中のグリッドミドルウェアの１つのインスタンスと、エージェントモードで実行中のグリッドミドルウェアの１つのインスタンスとを含む。
エクスポータープログラムは、Ｎｅｏｖｉｓｉｏｎ（登録商標）データファイルを解析プログラムの１組のＦＭＣデータファイルにエクスポートする。ＦＭＣデータファイルは、１組のみのＦＭＣ信号を含み、ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）データファイルとして保存される。これらのＦＭＣデータファイルは、解析プログラムの入力ファイルとして用いられる。このプログラムは、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＯＳ下でのみ実行可能である。このプログラムは、ゲートウェイモードのグリッドミドルウェアプログラムによって呼び出される。
解析プログラムは、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）オペレーティングシステム又はＬｉｎｕｘ（登録商標）オペレーティングシステムで実行可能なＭＡＴＬＡＢ（登録商標）スタンドアロン実行可能プログラムである。１組のＦＭＣデータを用いる場合、解析プログラムは、ＯＤの２Ｄ強度マップを計算し、ＯＤ境界画定を特定する。ＯＤ境界が画定されると、解析プログラムは、ＩＤの２Ｄ強度マップを計算し、ＩＤ境界画定を特定する。ＯＤ境界画定及びＩＤ境界特定を用いて、解析プログラムは、このＯＤ境界とＩＤ境界との対の最小厚（ＴＭｉｎ）を計算する。解析プログラムは次に、報告可能な結果を標準化フォーマットに変換して保存する。解析プログラムは、全ての報告可能な結果を含む単一の結果ファイルを出力する。これは高度にメモリ集約的であり、かつＣＰＵ集約的なプログラムである。このプログラムは、エージェントモードのグリッドミドルウェアプログラムによって実行される。
統合プログラムは、解析プログラムから出力された解析結果ファイルをとり、全ての報告可能な結果を結合して、単一の結合結果出力ファイルを作成する。各プロファイルからのＯＤ境界及びＩＤ境界を結合することによって、統合プログラムは、スキャンの３Ｄ表現を再構築し、ＯＤ表面及びＩＤ表面を再作成することができる。統合プログラムはＭＡＴＬＡＢ（登録商標）で書かれ、ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）スタンドアロン実行可能プログラムである。このプログラムは、ミドルウェアによってゲートウェイモードで実行される。
結果表示プログラムは、ユーザーが結果を検査し取り調べることができるように、結合結果出力ファイルを表示する。このプログラムは、２Ｄ強度マップ、ＯＤ境界及びＩＤ境界、各プロファイルのＴＭｉｎ及びデータファイル全体の絶対ＴＭｉｎを表示する。結果表示プログラムは、スキャンの３Ｄ表現も表示し、ユーザーにデータのよりよい理解を与える。結果表示プログラムは、ユーザーが合理的ではないＴＭｉｎ値及びプロファイルをフィルタリングして除去することができるような単純なユーザーインターフェースを提供する。ユーザーは、厚さ傾向データファイルを作成し、応力解析等の更なる検査のために、フィルタリングされたデータを他のＣＡＤ（コンピューター支援設計）プログラムにエクスポートすることができる。このプログラムは、Ｎｅｏｖｉｓｉｏｎ（登録商標）を実行する機械と同じ機械で実行される。このプログラムは、ＭＡＴＬＡＢスタンドアロン実行可能プログラムであり、Ｎｅｏｖｉｓｉｏｎ（登録商標）から呼び出される。
データ経路
これは、Ｎｅｏｖｉｓｉｏｎデータファイルを解析する際のデータフローステップである。
（１）Ｎｅｏｖｉｓｉｏｎ（登録商標）データファイルが取得された後、取得オペレーター又は解析者のいずれかは、有効データファイルをＮｅｏｖｉｓｉｏｎ（登録商標）に提出することができ、Ｎｅｏｖｉｓｉｏｎ（登録商標）はデータファイルをグリッドミドルウェアゲートウェイモードに送信し、このデータファイルのジョブを作成する。
（２）解析者はジョブを選択し、データファイルを検査する。解析者は、データファイルを検討した後、解析パラメーターを入力し、ジョブを開始する。Ｎｅｏｖｉｓｉｏｎ（登録商標）は、要求をグリッドミドルウェアに送信し、グリッドミドルウェアゲートウェイエージェントは、エクスポータープログラムを呼び出すことによって解析を開始する。
（３）エクスポータープログラムは、Ｎｅｏｖｉｓｉｏｎ（登録商標）データファイルを、ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）フォーマットの個々のＦＭＣデータファイルに変換した後、ゲートウェイに送り返す。
（４）ゲートウェイは、利用可能なエージェント機械を見つける場合、ＦＭＣ．ＭＡＴファイルをグリッドミドルウェアエージェントに送信する。
（５）エージェントはノードを作成し、ＦＭＣ．ＭＡＴファイルを入力パラメーターのうちの１つとして用いる解析プログラムを呼び出す。
（６）解析プログラムは、計算を完了した後、結果ＦＭＣ．ＭＡＴファイルをエージェントに送り返す。
（７）エージェントは、結果ＦＭＣ．ＭＡＴファイルをゲートウェイに送信し、より多くの解析計算に利用可能なノードを有することをゲートウェイに通知する。
（８）ゲートウェイは、Ｎｅｏｖｉｓｉｏｎ（登録商標）データファイルの全ての結果ＦＭＣ．ＭＡＴファイルを受信すると、統合プログラムを呼び出し、全ての結果ＦＭＣ．ＭＡＴファイルを統合プログラムに送信する。
（９）統合プログラムは、報告可能なデータを抽出し、個々の結果を意味がある順序に統合し、結合結果ファイルを元のゲートウェイに出力する。
（１０）ゲートウェイは、結果の準備ができたことをＮｅｏｖｉｓｉｏｎ（登録商標）に通知する。次に、ユーザーは、Ｎｅｏｖｉｓｉｏｎ（登録商標）を介して結合結果ファイルをゲートウェイから索出し、結合結果ファイルのローカルコピーを保存する。
（１１）Ｎｅｏｖｉｓｉｏｎ（登録商標）は、結合結果ファイルを受信した後、結果表示プログラムを呼び出して、データを表示する。ユーザーは、結果表示プログラムにおいてデータの検討、検査、変更、及びエクスポートを行うことができる。
グリッドミドルウェア構成要素
グリッドミドルウェア構成要素は、非常に異なるように挙動する２つのモードで実行することが可能である。一方はゲートウェイであり、他方はエージェントである。機能解析システムは、Ｎｅｏｖｉｓｉｏｎ（登録商標）の１つのインスタンス、１つのゲートウェイ、及び１つ又は複数のエージェントを有する。ゲートウェイは、解析中、メッセージをＮｅｏｖｉｓｉｏｎ（登録商標）及びエージェント（複数の場合もある）の両方から受信する。一般に、ゲートウェイは通信を開始しないが、これには例外がある。
ＦＭＣデータセット解析
ＦＭＣデータの解析は、上述したように実施される。
取得ソフトウェアが、複数のＦＭＣデータセットを解析ソフトウェアに送る場合、解析ソフトウェアは、受信した各ＦＭＣデータセットを独立して慣例に従って解析する。したがって、単一のＦＭＣデータセットの解析の説明が、全てのデータセットの解析プロセスが同一であるという点で、全てのＦＭＣデータセットの解析を説明するのに十分である。ＦＭＣデータセットの解析が完了すると、出力（ＯＤ境界座標及びＩＤ境界座標）はグラフィカル出力プロセスに入力される。
グラフィカル出力プロセス
プロファイルベースの結果を作成
プロファイルベースの結果は解析結果に基づく。データは再マッピングされ、軸値は必要に応じて変更される。各プロファイルの厚さ値が作成される。スキャン位置及び他のプロファイルに基づく情報が、このセクションで作成される。
各プロファイルがプロファイルに基づく結果を作成するには小量の時間（最大解像度で約３秒）がかかる。しかしながら、４６０のプロファイルを一緒に作成するには、ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）ベクトル化技法を用いる場合であっても、プロセス全体で大量の時間がまだかかる。合計実行時間を短縮するために、プロファイルに基づく結果は、解析プログラムの終了時に作成される。したがって、プロファイルに基づく結果は、実行時間に大きな遅延が一切ない状態で、並列に作成される。
統合結果
統合結果はスタンドアロンＭＡＴＬＡＢ（登録商標）実行可能ファイルである。統合結果により、スキャンでの個々のプロファイルに基づく結果を統合し、結果ファイルを作成する。結果ファイルが既に存在する場合には、統合結果により、プロファイルに基づく結果のうちの指定されたプロファイルを結果ファイルに統合する。
統合結果の主要タスクのうちの１つは、ＯＤ及びＩＤの３Ｄ表現を再構築することである。ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）は２Ｄマトリックスを用いて、任意の表面を表し、マトリックスの行インデックス及び列インデックスを用いて、データ点間の論理的な相対位置を維持するため、統合結果は、まず、大域的な間隔解像度及び限度を決定することによって、それぞれの相対的な位置に基づいてＯＤ及びＩＤを統合する。次に、各プロファイルからの結果は再マッピングされ、データ点の有効な集合が最終的なＯＤマトリックス及びＩＤマトリックスに挿入される。
ＯＤ及びＩＤの最終的なプロファイルは、プロファイル順に基づいてマトリックスに保存される。ソートベクトルが、プロファイルの位置及び相対位置に基づいて計算され、それにより、３ＤビューでＯＤ及びＩＤを表示する際に用いることができる。
全てのプロファイルに基づく結果は、異なる構造として結果ファイルに保存される。全ての有用な情報が統合結果ファイルに記憶され、したがって、解析コマンドラインプログラムからの出力ファイルを保持する必要がない。無効プロファイル、部分的なプロファイル（ＯＤのみ）、及び空のプロファイルは、必要とされるデータが存在しない場合、ヌル値として結果に統合される。
統合結果は、各プロファイルの最小厚を寄せ集め、それらをマトリックスに保存し、それにより、表示プログラムは情報により容易にアクセスする。
統合結果の制限のうちの１つは、異なるプロファイルからのプロファイルに基づく結果が同じ間隔解像度を有さなければならないことである。統合結果は、間隔設定が同じではない場合、プロファイルをスキップする。
また、大域的な間隔解像度及び限度は、情報を有する最初の有効プロファイルが見つかるまで、プロファイルを反復することによって結果ファイルが作成されている場合に決定される。より大きな範囲を有するより新しいプロファイルに基づく結果が統合される場合であっても、統合結果は、前に定義された限度に基づいてのみ統合する。ユーザーが、異なる間隔解像度及び異なる範囲限度のデータを再作成したい場合、結果ファイルをまず除去しなければならず、それにより、大域的な間隔解像度及び限度を再決定することができる。ＦＰ６解析ステップ内で、これでは、ユーザーは、既存の結果ファイルが一切ないように新しいジョブを作成し、再解析のためにスキャンを再提出する必要がある。
表示結果メインウィンドウ
これは、表示結果プログラムのメインＧＵＩである。全ての他の表示ウィンドウは、このウィンドウに基づいて作成される。ユーザーは、このウィンドウから残りの表示ウィンドウを呼び出すことができ、ユーザーはまた、ＴＭｉｎを変更し、このウィンドウからデータをエクスポートすることができる。
表示結果メインウィンドウは、結果ファイルを読み出し、データをメモリにキャッシュすることによってデータをセットアップする初期化機能（初期化）を有する。このウィンドウにより、設定ファイルから大域的設定をロードし、この設定は、表示属性及び傾向出力属性の大半を定義する。このウィンドウにより、解析パラメーターマッピングファイルをロードし、それにより、プログラムが内部解析パラメーターを表示する際、パラメーター名は、ＮｅｏＶｉｓｉｏｎ（登録商標）において解析パラメーターウィンドウに用いられるものと同じ又は同様とすることができる。
このウィンドウは、結果ファイルに保存された各プロファイルの個々の構造にアクセスすることによってプロファイルに基づく結果を表示する。プロファイルに基づく結果は、ＯＤ強度マップ、ＩＤ強度マップ、ＯＤプロファイル、及びＩＤプロファイルである。このウィンドウは、スキャン設定のＴＭｉｎ情報及びパラメーター値、解析設定、並びにプロファイル情報も表示する。
ユーザーがポップアップ、概要、又は３Ｄ等のサブ表示ウィンドウを起動すると、プログラムは、それらの図からのハンドル（ｈａｎｄｌｅＰｏｐｕｐ、ｈａｎｄｌｅＯｖｅｒｖｉｅｗ、及びｈａｎｄｌｅ３Ｄ）を記憶し、それにより、このウィンドウ終了時に、全てのサブウィンドウを閉じることができる。このウィンドウはまた、ハンドルのこのリストを用いて、変更されたＴＭｉｎ情報をサブウィンドウに送信する。
カスタムデータカーソルがプログラムに追加される。全てのウィンドウは同じカスタム関数であるＣｕｒｓｏｒＵｐｄａｔｅＴｅｘｔを用いて、データカーソルを表示する。
ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）ではソート可能な「適する」制御機構がないため、ソフトウェアは、ＴＭｉｎリストの特徴を手動で再作成しなければならない。ユーザーがクリックするボタンに基づいて、異なるソートパラメーター値が設定され、ｓｏｒｔＵｐｄａｔｅＬｉｓｔＧＵＩ及びＤｉｓｐｌａｙＴＭｉｎが呼び出されて、ソート及び表示を実行する。
表示ポップアップウィンドウ
ポップアップウィンドウは、メインウィンドウに基づき、これは、解析表示プログラム内に２つ以上のインスタンスを有することができる唯一のウィンドウである。
このウィンドウの主な用途は、単一の図のみを表示することによって最大画面解像度を可能にすることである。ユーザーは、他の表示ウィンドウに示される任意の図のより大きなバージョンを閲覧することができる。
他のサブウィンドウと同様に、ポップアップウィンドウは直接呼び出すことができ、スタンドアロン実行可能プログラムを作成することができる。
表示概観ウィンドウ
概観ウィンドウはメインウィンドウに基づき、シングルトンウィンドウである。
このウィンドウの主な用途は、スキャンの高レベルの概観を提供することである。スキャンの３Ｄビューとともに、概観ウィンドウは、スキャンの断面ビュー及び軸方向ビューを提供し、それにより、ユーザーは結果を検査することができる。３Ｄビューの更なる詳細及び説明について３Ｄウィンドウを参照する。
ポップアップウィンドウ及び３Ｄウィンドウと同様に、メジアンフィルターを周方向において表示データに適用することができる。これはノイズ及びデータエラーを低減するはずであり、それにより、ユーザーはデータを効率的に検討することができる。
ポップアップウィンドウ及び３Ｄウィンドウと同様に、４つのレベルのデータサンプリングが定義される。デフォルトレベルは中間であり、最良の細部と性能との組合せを有するべきである。
断面ビュー及び軸方向ビューの閲覧平面も３Ｄビューで描画されて、データの視覚的表現を強化する。
他のサブウィンドウと同様に、概観ウィンドウは直接呼び出すことができ、スタンドアロン実行可能プログラムを作成することができる。
３Ｄウィンドウの表示
３Ｄウィンドウはメインウィンドウに基づき、シングルトンウィンドウである。このウィンドウの主な用途は、スキャンの３Ｄ表現を提供することである。３Ｄウィンドウは、展開ビュー及び３Ｄビューを含む。展開ビューは、プロファイル順に基づいてデータの全てのプロファイルを表示し、かつそれらを並べて表示する。３Ｄビューは、スキャンの３Ｄ再構築である。
両ビューとも、ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）描画で「サーフ」オブジェクト又は「メッシュ」オブジェクトとして表示することができる。「サーフ」の場合、色を用いて、フィーダーの厚さを表すことができるか、又は表面をモノトーンで描画して、表面の細部を検討することができる。
ポップアップウィンドウ及び概観ウィンドウと同様に、メジアンフィルターを周方向において表示データに適用することができる。これはノイズ及びデータエラーを低減するはずであり、それにより、ユーザーはデータを効率的に検討することができる。
ポップアップウィンドウ及び概観ウィンドウと同様に、４つのレベルのデータサンプリングが定義される。デフォルトレベルは中間であり、最良の細部と性能との組合せを有するべきである。
他のサブウィンドウと同様に、概観ウィンドウは直接呼び出すことができ、スタンドアロン実行可能プログラムを作成することができる。
ＴＭｉｎの変更
ＴＭｉｎを変更する機能は、ＬｏａｄＭｏｄｉｆｉｅｄＴＭｉｎ関数、ＳａｖｅＭｏｄｉｆｉｅｄＴＭｉｎ関数、ＤｉｓｐｌａｙＴＭｉｎ関数、ＴＭｉｎＵｉｔａｂｌｅＣｅｌｌＥｄｉｔＣａｌｌｂａｃｋ関数、及びｍｅｎｕｕｉ＿ＥｘｐｏｒｔＴｏＦｉｇｕｒｅｓ＿Ｃａｌｌｂａｃｋ関数によって処理される。
ＬｏａｄＭｏｄｉｆｉｅｄＴＭｉｎは、ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）データファイルを読み出し、変更されたＴＭｉｎ情報をプログラムにロードする。
ＳａｖｅＭｏｄｉｆｉｅｄＴＭｉｎは、変更されたＴＭｉｎ情報をデータファイルに書き込む。
ＤｉｓｐｌａｙＴＭｉｎは、ソートモード及び無視リストに基づいてＴＭｉｎリストを再作成し、ＴＭｉｎリストをメインウィンドウに表示する。
ＴＭｉｎＵｉtａｂｌｅＣｅｌｌＥｄｉｔＣａｌｌｂａｃｋは、ユーザーが、無視チェックボックスを選択して、リストからＴＭｉｎを削除するか、又はＴＭｉｎを再追加することによってローカルＴＭｉｎリストを変更する場合に呼び出される。この関数は、ＴＭｉｎリストの内部定義を更新する。なお、ユーザーがＴＭｉｎをリストから除去する場合、この関数は、ＴＭｉｎ定義のみならず、スキャンのそのプロファイルも表示から除去する。プロファイル除去は、それらのプロファイルが省かれるため、表示及びエクスポート結果に影響する。
ｍｅｎｕｕｉ＿ＥｘｐｏｒｔＴｏＦｉｇｕｒｅｓ＿Ｃａｌｌｂａｃｋは、ユーザーがメニューから「変更されたＴＭｉｎを他のウィンドウにエクスポート（Export Modified TMins To Other Windows(s)）」オプションを選択する場合に呼び出される。変更されたＴＭｉｎリストは、全てのサブウィンドウに送信され、それらのウィンドウ上のデータは更新される。これは、ユーザーが個々のサブウィンドウをリフレッシュして、更新されたＴＭｉｎ情報を表示させる必要がある２部分プロセスである。
３Ｄポイントクラウドのエクスポート
エクスポート３Ｄポイントクラウドは、ＯＤ表面及びＩＤ表面をポイントクラウド値としてエクスポートする。
出力ファイル名は、ユーザーによって選択され、ＯＤ表面及びＩＤ表面は、ファイル拡張子．ｘｙｚを有する別個の出力ファイルに保存され、この拡張子は、ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ（登録商標）に定義されるポイントクラウドファイル拡張子である。
出力ファイルフォーマットは、ラインごとに単純な点定義を含み、点は「ｘｙｚ」として定義される。ただし、ｘ、ｙ、ｚは点の座標である。
傾向結果のエクスポート
エクスポート傾向結果は、スキャンの傾向情報をＥｘｃｅｌ（登録商標）ファイルにエクスポートする。
任意の既存のエクスポートファイルは削除される。
傾向情報は、チャネル名、大域的ＴＭｉｎリスト、及びＴＭｉｎ傾向を含む。
大域的ＴＭｉｎリストは以下のフィールドを含む。
１．プロファイル番号
２．ＴＭｉｎ
３．周位置（ｍｍ）
４．ＯＤ軸方向位置（ｍｍ単位のＸ）
５．ＯＤ深さ（ｍｍ単位のＺ）
６．ＩＦ軸方向位置（ｍｍ単位のＸ）
７．ＩＤ深さ（ｍｍ単位のｚ）
ＴＭｉｎ傾向は、スキャンからの等間隔の厚さ値を含む。各ラインは、以下のフィールドを用いてスキャンプロファイルを表す。
１．プロファイル番号
２．周位置（ｍｍ）
３．軸方向位置（ｍｍ）
軸方向位置は、プロファイル全体を通して等間隔で離間される。特定のサンプリング点で厚さが利用可能ではない場合、「ＮａＮ」と記される。特定のサンプリング点の厚さが、補間値を用いてのみ利用可能である場合、「ＩＶ」と記される。特定のサンプリング点が、変更されたＴＭｉｎ選択に基づいて無視される場合、「Ｉｇｎ」と記される。現在、無視される選択はプロファイルのみに適用され、したがって、全行が「Ｉｇｎ」と記される。全ての傾向情報は、Ｅｘｃｅｌ（登録商標）ファイルの新しいタブに保存され、タグ名はチャネル名である。
本開示は、本開示の趣旨又は基本的特徴から逸脱せずに、他の特定の形態で具現することができる。説明された実施形態は、全ての点で、限定ではなく単なる例示として見なされるべきである。本開示は、技術の適する変更を全て包含し包括することを意図する。

Claims (7)

  1. 導管の超音波スキャンを実行する方法であって、
    前記導管の縦軸に実質的に平行して配列された複数の超音波要素を有する超音波アレイを提供するステップと、
    前記超音波アレイを、物体の外面の、前記導管の周縁の回りの第１の点に向けて超音波信号を照射するように位置決めするステップと、
    前記超音波アレイ内の第１の超音波要素から超音波信号を送信するステップと、
    前記超音波アレイ内の他の各超音波要素によって受信された超音波信号を検知し記録するステップと、
    前記送信するステップ、前記検知し記録するステップを繰り返すステップであって、前記送信するステップは順に、前記超音波アレイ内の、前記第１の超音波要素以外の各超音波要素によって実行される、ステップと、
    を含み、前記導管の前記周縁の回りの前記第１の点のフルマトリックス捕捉スキャンを実行するステップと、
    前記導管の周縁の回りの第２の点に前記超音波アレイを再位置決めするステップと、
    前記導管の周縁の回りの前記第２の点のフルマトリックス捕捉スキャンを実行するステップと、
    前記再位置決めするステップ及び前記フルマトリックス捕捉スキャンを実行するステップを繰り返すステップと、
    を含み、
    各フルマトリックス捕捉スキャンを実行する前に、
    前記超音波アレイ内の少なくとも１つの超音波要素から、少なくとも１つの超音波信号を送信するステップと、
    前記超音波アレイ内の少なくとも１つの超音波要素によって受信された少なくとも１つの超音波信号を検知するステップと、
    プロセッサにおいて、前記少なくとも１つの検知された信号の品質を評価するステップと、
    前記評価の結果に基づいて、前記超音波アレイのスキャン角度を調整するステップと、
    を更に含む、方法。
  2. 前記超音波アレイは、前記超音波信号を調整可能なリフレクターから反射させることによって、前記物体の前記外面に向けて超音波信号を照射し、
    前記超音波アレイの前記スキャン角度を調整するステップは、前記調整可能なリフレクターの前記角度を調整することを含む、請求項１に記載の方法。
  3. 物体の近面及び遠面を通過するスキャン平面内の前記物体の前記近面及び前記遠面をモデル化する方法であって、
    請求項１又は２に記載の導管の超音波スキャンを実行するステップと、
    前記スキャンエリアの第１の強度マップを構築するステップであって、前記スキャンエリアは、前記フルマトリックス捕捉超音波スキャンデータに基づいて、前記スキャン媒質を通る超音波信号の移動時間を計算することによって、該スキャンエリア内に、関連付けられた強度値を有する複数の点を含む、ステップと、
    前記第１の強度マップをフィルタリングするステップであって、それにより、前記スキャンエリア内の前記近面の境界をモデル化する、ステップと、
    前記スキャンエリア内に、関連付けられた強度値を有する複数の点を含む第２の強度マップを構築するに当たり、フェルマーの原理の適用により、レンズとして前記近面の前記モデル化された境界を用いるステップであって、それにより、前記フルマトリックス捕捉超音波スキャンデータに基づいて前記スキャン媒質及び前記物体の両方を通る超音波信号移動時間を計算する、ステップと、
    前記第２の強度マップをフィルタリングするステップであって、それにより、前記スキャンエリア内の前記遠面の前記境界をモデル化する、ステップと、
    を含む、方法。
  4. 前記スキャンエリアの第１の強度マップを構築するステップは、前記スキャンエリア内の複数の点ｒでの強度Ｉを計算することを含み、Ｉは、全てのｉ及びｊについての、時間ｔでの超音波アレイ送信部ｉから超音波アレイ受信部ｊへの解析時間領域信号のデータセットの振幅の和として定義され、ｔは、音がスキャン媒質を通って移動するのにかかる時間として、ｉ、ｊの対ごとに定義される、請求項３に記載の方法。
  5. 前記スキャンエリアの第１の強度マップを構築するステップは、前記スキャンエリア内の複数の点ｒでの強度Ｉを計算することを含み、各点の強度は、固定された複数の超音波アレイ要素によって画定される複数のアパーチャで計算され、単一のアパーチャについて計算された点ｒの最高強度は、前記強度マップでの点ｒの前記強度を表すのに用いられる、請求項３又は４に記載の方法。
  6. 請求項3乃至５のいずれか一項に記載の物体の前記近面及び前記遠面をモデル化する方法であって、
    前記方法を、前記物体の前記近面及び前記遠面を通る複数のスキャン平面に対応する、複数の組のフルマトリックス捕捉超音波スキャンデータに適用するステップと、
    各スキャン平面内の前記モデル化された境界及び各スキャン平面の相対位置に基づいて、前記物体の前記近面及び前記遠面をモデル化するステップと、
    を含む、方法。
  7. 導管の超音波スキャンを実行する方法であって、
    前記導管の縦軸に実質的に平行して配列された複数の超音波要素を有する超音波アレイを提供するステップと、
    前記超音波アレイを、物体の外面の、前記導管の前記周縁の回りの第１の点に向けて超音波信号を照射するように位置決めするステップと、
    前記導管の周縁の回りの前記第１の点のフルマトリックス捕捉スキャンを優先して実行するステップと、
    前記超音波アレイ内の少なくとも１つの超音波要素から、少なくとも１つの超音波信号を送信するステップと、
    前記超音波アレイ内の少なくとも１つの超音波要素によって受信された少なくとも１つの超音波信号を検知するステップと、
    プロセッサにおいて、前記少なくとも１つの検知された信号の品質を評価するステップと、
    前記評価の結果に基づいて、前記超音波アレイのスキャン角度を調整するステップと、
    を含む、方法。
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