JP6973203B2

JP6973203B2 - 異常検出装置、異常検出システム、および異常検出方法

Info

Publication number: JP6973203B2
Application number: JP2018046679A
Authority: JP
Inventors: 禎明境; 哲也天野
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2018-03-14
Filing date: 2018-03-14
Publication date: 2021-11-24
Anticipated expiration: 2038-03-14
Also published as: JP2019158643A

Description

本発明は、電磁波を利用して対象物における異常を検出する異常検出装置、異常検出システム、および異常検出方法に関する。

近年、テラヘルツ波イメージングやレーダの研究開発が行われており、非破壊検査やセンシングなどへの応用が期待されている。テラヘルツ波は、樹脂などの非金属材料に照射するとほとんどが透過する一方、金属材料に照射するとほとんどが反射する性質を有する。従来、このようなテラヘルツ波の性質を利用することによって、樹脂層などの非金属材料層の下層に存在する金属材料層の表面の異常を検出する技術が検討されている。

例えば、特許文献１には、テラヘルツ波を、第１部材および第１部材上に配置された第２部材を含む対象物に照射する照射手段と、対象物により反射されたテラヘルツ波を受信する受信手段と、第２部材を透過し、第１部材によって反射された後に、第２部材の内側および第１部材において複数回反射された多重反射テラヘルツ波の受信状態に基づいて、第１部材の異常を検知する検知手段とを備える異常検出装置が開示されている。また、非特許文献１には、テラヘルツ波の性質を利用して２次元イメージングを行うことができる、共鳴トンネルダイオード（ＲＴＤ：Resonant Tunneling Diode）を用いた反射型光学系の電子デバイス方式によるイメージング装置が開示されている。

上述した技術において、テラヘルツ波を利用して金属材料の表面の凹凸、すなわち表面までの距離を計測するためには、必要な計測分解能を得るために時間幅の小さなテラヘルツ波によるパルス波を利用する必要がある。ところが、テラヘルツ波のパルス波を発生させるためには、煩雑な機構が必要になる。そこで、テラヘルツ波を連続的に出射させる、いわゆるテラヘルツ連続波を利用する方法が検討された。テラヘルツ連続波は、時間情報を利用できないため、ＴＯＦ（Time of Flight）による距離の計測が困難である。そこで、テラヘルツ連続波が金属材料などからなる対象物の表面などで反射することによって生じる干渉縞を利用して、対象物の表面の凹凸を評価する方法が考えられる。

特開２０１６−７５６１８号公報

山口淳、「テラヘルツイメージングシステムの開発」、ＰＩＯＮＥＥＲＲ＆Ｄ（２０１４）

しかしながら、金属材料からなる基体（以下、金属基体）の上層に樹脂層などの非金属材料からなる層（以下、非金属層）が設けられた対象物に、非金属層側からテラヘルツ連続波を照射した場合、金属基体の表面の反射波と非金属層の表面の反射波とによって干渉縞が発生するが、生じた干渉縞から金属基体の表面の凹凸形状に関する情報を取り出すことは、極めて困難である。そのため、金属基体の表面の凹凸形状に起因する情報を識別して、金属基体の異常を検出できる技術が求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、金属基体の上層に非金属層が設けられた対象物に、非金属層側からテラヘルツ波を照射して反射したテラヘルツ波を測定する場合に、測定されたテラヘルツ波の情報から金属基体の表面の凹凸形状に起因した情報を識別して、金属基体の異常を検出できる異常検出装置、異常検出システム、および異常検出方法を提供することにある。

（１）上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る異常検出装置は、金属基体の上層に非金属層が設けられた対象物の表面の所定位置にテラヘルツ波を照射可能に構成されているとともに、前記対象物の表面を走査可能なテラヘルツ波発信手段と、前記対象物の前記所定位置において反射されたテラヘルツ波を受信可能に構成されているとともに、前記対象物の表面を座標に関連付けしつつ走査可能なテラヘルツ波受信手段と、前記対象物の表面の前記所定位置の相対変位を計測して、前記対象物の表面の凹凸データを生成可能に構成されているとともに、前記対象物の表面を座標に関連付けしつつ走査可能な変位計測手段と、前記テラヘルツ波受信手段によって得られた前記反射されたテラヘルツ波の受信データと、前記変位計測手段によって得られた前記凹凸データとに基づいて、前記金属基体の表面の異常部を抽出する解析手段と、を備えることを特徴とする。

（２）本発明の一態様に係る異常検出装置は、上記（１）の発明において、前記解析手段は、前記凹凸データを前記対象物の表面に対応させてマッピングした変位情報に基づいて前記金属基体の表面が正常である場合に得られる推定情報を生成し、前記受信データを前記対象物の表面に対応させてマッピングしたテラヘルツ波情報から、前記推定情報を除去して、前記金属基体の表面の異常部を抽出することを特徴とする。

（３）本発明の一態様に係る異常検出装置は、上記（１）または（２）の発明において、前記テラヘルツ波の周波数が０．３ＴＨｚ以上０．６ＴＨｚ以下であることを特徴とする。

（４）本発明の一態様に係る異常検出システムは、金属基体の上層に非金属層が設けられた対象物の表面の所定位置にテラヘルツ波を照射可能に構成されているとともに、前記対象物の表面を走査可能なテラヘルツ波発信手段、前記対象物の前記所定位置において反射されたテラヘルツ波を受信可能に構成されているとともに、前記対象物の表面を座標に関連付けしつつ走査可能なテラヘルツ波受信手段、および、前記対象物の表面の前記所定位置の相対変位を計測して、前記対象物の表面の凹凸データを生成可能に構成されているとともに、前記対象物の表面を座標に関連付けしつつ走査可能な変位計測手段、を備えたテラヘルツ波計測手段と、前記テラヘルツ波受信手段によって得られた前記反射されたテラヘルツ波の受信データ、および前記変位計測手段によって得られた前記凹凸データに基づいて、前記金属基体の表面の異常部を抽出する解析手段とが、ネットワークを介して前記受信データおよび前記凹凸データを送受信可能に構成されていることを特徴とする。

（５）本発明の一態様に係る異常検出方法は、金属基体の上層に非金属層が設けられた対象物の表面を走査しつつ所定位置にテラヘルツ波を照射する照射ステップと、前記対象物において前記所定位置で反射されたテラヘルツ波を前記対象物の表面の座標に関連付けしつつ受信する受信ステップと、前記対象物の表面を走査しつつ前記所定位置の相対変位を計測して、前記対象物の表面の凹凸データを座標に関連付けしつつ取得する変位計測ステップと、前記受信ステップにおいて得られた前記反射されたテラヘルツ波の受信データと、前記変位計測ステップにおいて得られた前記凹凸データとに基づいて、前記金属基体の表面の異常部を抽出する解析ステップとを含むことを特徴とする。

本発明に係る異常検出装置、異常検出システム、および異常検出方法によれば、金属基体の上層に非金属層が設けられた対象物に、非金属層側からテラヘルツ波を照射して反射したテラヘルツ波を測定する場合に、反射されたテラヘルツ波の情報から金属基体の表面の凹凸形状に起因した情報を識別して、金属基体の異常を検出することが可能になる。

図１は、本発明の一実施形態による異常検出装置の全体構成を示す図である。図２は、本発明の一実施形態による異常検出装置の構成を示すブロック図である。図３は、本発明の一実施形態による異常検出装置によって生成されるイメージ画像を示す図であって、（ａ）はテラヘルツ波イメージ画像、（ｂ）は鋼管が正常状態であって鋼面が平滑である場合に、樹脂層の存在によって生じると推定される推定テラヘルツ波イメージ画像、（ｃ）は（ａ）と（ｂ）との差分によって得られるイメージ画像である。

以下、本発明の一実施形態による異常検出装置および異常検出方法について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の一実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する一実施形態によって限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施形態による異常検出装置１の全体構成を示す図である。図２は、この一実施形態による異常検出装置１の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、この一実施形態による異常検出装置１は、テラヘルツ送受波ヘッド１０、変位計ヘッド２０、スキャナヘッド３０、テラヘルツ送受波コントローラ４０、変位計コントローラ５０、スキャナコントローラ６０、および解析制御部７０を有して構成される。異常検出装置１によって検査対象物としての配管８０における異常が検出される。なお配管８０は円筒状であるが、配管以外の円柱状の部材などであってもよい。また、配管８０は検査対象物の一例であって、検査対象物は必ずしも配管に限定されない。対象物としては具体的に、塗覆装を有する鋼構造物などの金属材料からなる基体の所定の面の上層に、非金属層が形成された種々の物体とすることができる。

テラヘルツ送受波ヘッド１０は、テラヘルツ送受波コントローラ４０によって制御される。テラヘルツ送受波ヘッド１０は、テラヘルツ波を配管８０の表面に照射可能に構成されているとともに、反射したテラヘルツ波を検出可能に構成された反射型のテラヘルツ波計測装置から構成される。すなわち、テラヘルツ送受波ヘッド１０は、テラヘルツ波発信手段とテラヘルツ波受信手段とを兼ね備える。ここで、テラヘルツ波は、１テラヘルツ（１ＴＨｚ＝１０¹²Ｈｚ）前後、具体的には、１００ＧＨｚ〜１０ＴＨｚ（１０¹¹〜１０¹³Ｈｚ）の周波数領域である、いわゆるテラヘルツ領域に属する電磁波である。テラヘルツ領域は、光の直進性と電磁波の透過性を兼ね備えた周波数領域である。なお、この一実施形態においては、テラヘルツ波の周波数は、配管８０の表面の樹脂層８２の膜厚に応じて選定することが可能であり、好適には０．３ＴＨｚ以上０．６ＴＨｚ以下であるが、必ずしもこの範囲に限定されるものではない。

変位計ヘッド２０は、変位計コントローラ５０によって制御される。スキャナヘッド３０は、スキャナコントローラ６０によって制御される。スキャナヘッド３０は、管軸方向移動機構３１によって配管８０の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って移動可能に構成されている。また、スキャナヘッド３０は、配管８０の管周方向移動機構３２によって配管８０の周方向（θ軸方向）に沿って移動可能に構成されている。管軸方向移動機構３１および管周方向移動機構３２によってそれぞれ、管軸方向および管周方向に沿った配管８０の座標（Ｘ，θ）を定義できる。さらに、テラヘルツ送受波ヘッド１０および変位計ヘッド２０は、スキャナヘッド３０の配管８０側の部分に固定されている。これにより、テラヘルツ送受波ヘッド１０および変位計ヘッド２０は、スキャナヘッド３０の移動によって、配管８０の外周面を２次元的に走査可能に構成されている。

制御手段としての解析制御部７０は、テラヘルツ送受波コントローラ４０、変位計コントローラ５０、およびスキャナコントローラ６０を統括して制御する。この場合、解析制御部７０によって、テラヘルツ送受波コントローラ４０、変位計コントローラ５０、およびスキャナコントローラ６０が統括して制御される。また、解析手段としての解析制御部７０による解析の詳細については、後述する。なお、解析制御部７０は、制御手段としての制御部と解析手段としての解析部とを別体で構成することも可能である。解析制御部７０を制御部と解析部との別体で構成した場合、制御部と解析部とを、ケーブル等の有線によって接続しても、ネットワークなどを介した無線接続してもよい。

また、図２に示すように、テラヘルツ送受波ヘッド１０は、テラヘルツ波発信手段としてのテラヘルツ波発信部１１、ビームスプリッタ１２、対物レンズ１３、およびテラヘルツ波受信手段としてのテラヘルツ波受信部１４を有して構成される。発信光学系であるテラヘルツ波発信部１１は、例えば共鳴トンネルダイオード（ＲＴＤ：Resonant Tunneling Diode）などを備えて構成されるテラヘルツ波発生素子１１１と、半球レンズ１１２と、コリメートレンズ１１３とを有して構成される。なお、共鳴トンネルダイオードの代わりに、光伝導アンテナ（ＰＣＡ：Photo Conductive Antenna）を用いてもよい。受信光学系としてのテラヘルツ波受信部１４は、集光レンズ１４１、半球レンズ１４２、およびテラヘルツ波検出素子１４３を有して構成される。

この一実施形態による異常検出装置１の動作時においては、テラヘルツ送受波ヘッド１０からテラヘルツ波が出射される。具体的には、テラヘルツ波発生素子１１１において発生したテラヘルツ波が、半球レンズ１１２およびコリメートレンズ１１３を介して、テラヘルツ波として出射される。ここで、出射されるテラヘルツ波は、典型的には連続的に出射されるテラヘルツ連続波であるが、断続的に出射されるテラヘルツパルス波やトーンバースト波であってもよい。

テラヘルツ波発信部１１から出射されたテラヘルツ波は、ビームスプリッタ１２を透過し、対物レンズ１３を介して配管８０の表面の所定位置に照射される。配管８０は、金属基体としての鋼管８１の表面（以下、鋼面８１ａ）に、上層として非金属層としての樹脂層８２が設けられて構成される。樹脂層８２は、防食層として機能する。配管８０に対して、樹脂層８２の側から照射されるテラヘルツ波のほとんどは、鋼面８１ａで反射される。配管８０に照射されたテラヘルツ波の内の一部は、樹脂層８２の表面８２ａで反射される。

反射されたテラヘルツ波は、対物レンズ１３を介して、ビームスプリッタ１２に入射される。テラヘルツ波は、ビームスプリッタ１２において反射され、テラヘルツ波受信手段としてのテラヘルツ波受信部１４に導入される。テラヘルツ波受信部１４においては、鋼面８１ａおよび樹脂層８２の表面８２ａの形状に対応したテラヘルツ波が検出される。すなわち、集光レンズ１４１によって集光されたテラヘルツ波は、半球レンズ１４２においてテラヘルツ波検出素子１４３に集められ、テラヘルツ波の強度に応じた信号が検出される。これにより、反射したテラヘルツ波を測定できる。

変位計測手段を構成する変位計ヘッド２０は、従来公知の非接触式レーザ変位計、または従来公知の接触式変位計を備えて構成される。好適には、レーザ光を照射可能な光源、および配管８０で反射されたレーザ光を集光して結像する受光素子（いずれも図示せず）を備えた、非接触式レーザ変位計を備える。変位計ヘッド２０は、配管８０に向けてレーザ光２５を照射して、配管８０の表面の相対変位を計測する。変位計測手段を構成する変位計コントローラ５０は、変位計ヘッド２０への電源供給とヘッド内部の構成部品への制御信号出力とを行う。これとともに、変位計コントローラ５０は、変位計ヘッド２０から供給された相対変位の計測値（相対変位データ）から、配管８０の表面の凹凸データを生成する。変位計コントローラ５０は、生成した凹凸データを解析制御部７０に供給する。

走査手段としてのスキャナヘッド３０は、管軸方向移動機構３１、管周方向移動機構３２、およびキャリッジ３３を備えて構成される。キャリッジ３３には、テラヘルツ送受波ヘッド１０および変位計ヘッド２０が設置される。そして、例えばボールねじやステッピングモータなどから構成された管軸方向移動機構３１および管周方向移動機構３２を駆動することにより、キャリッジ３３が配管８０の表面に沿って２次元的に移動する。これにより、キャリッジ３３に固定されたテラヘルツ送受波ヘッド１０および変位計ヘッド２０による走査が行われる。

スキャナコントローラ６０は、スキャナヘッド３０における管軸方向移動機構３１、管周方向移動機構３２、およびキャリッジ３３の駆動信号を生成する。また、スキャナコントローラ６０は、駆動信号の生成とともに、駆動の結果として、テラヘルツ送受波ヘッド１０が配管８０の面のどの位置のテラヘルツ波を受信しているかをモニタした、座標の情報を含むテラヘルツ撮像位置データを生成する。なお、反射波が観測されない場合には、テラヘルツ波を照射した位置の座標を、反射率が０のテラヘルツ波を受信した座標とする。同様に、スキャナコントローラ６０は、駆動信号の生成とともに、駆動の結果として、変位計ヘッド２０が配管８０の面のどの位置からのレーザ光を受光しているか、換言すると、配管８０のどの座標において変位の計測が行われているかをモニタした、座標を含む変位計測位置データを生成する。

テラヘルツ送受波コントローラ４０は、テラヘルツ送受波ヘッド１０に対する各種制御を行うとともに、テラヘルツ送受波ヘッド１０によって検出された信号の処理を行う。テラヘルツ送受波コントローラ４０は、信号増幅部４１、バイアス生成部４２、ロックイン検出部４３、および記録部４４を備える。信号増幅部４１は、テラヘルツ波受信部１４によって検出された信号を増幅し、テラヘルツ波受信データとしてロックイン検出部４３に出力する。バイアス生成部４２は、バイアス電圧を生成してテラヘルツ波発生素子１１１およびテラヘルツ波検出素子１４３をバイアスし、バイアス電圧に応じて発信または受信するテラヘルツ波を変化させる。テラヘルツ波発生素子１１１およびテラヘルツ波検出素子１４３によって発信または受信されたテラヘルツ波は、微弱な場合もある。この場合、テラヘルツ波の検出には、ロックイン検出が用いられる。ロックイン検出の際、テラヘルツ波発信部１１においては、テラヘルツ波発生素子１１１のバイアス電圧として変調された参照信号が用いられることにより、テラヘルツ波の検出信号のノイズ成分が除去される。記録部４４は、テラヘルツ撮像位置データに関連付けされつつ、検出されたテラヘルツ波受信データを記録する。

スキャナコントローラ６０において生成されたテラヘルツ撮像位置データは、テラヘルツ送受波コントローラ４０によってテラヘルツ波受信データと関連付けされる。同様に、スキャナコントローラ６０において生成された変位計測位置データは、変位計コントローラ５０によって凹凸データと関連付けされる。これらのテラヘルツ撮像位置データ、テラヘルツ波受信データ、変位計測位置データ、および凹凸データはそれぞれ、記録部４４に格納された後に解析制御部７０に供給される。なお、解析制御部７０が制御部と解析部とで別体に構成されていた場合、スキャナコントローラ６０が生成したテラヘルツ撮像位置データおよび変位計測位置データは、位置情報として、解析部に供給可能な状態で制御部における所定の記録部に格納してもよい。

解析制御部７０は、画像処理部７１を有する。画像処理部７１には、記録部４４に記録されたテラヘルツ撮像位置データおよびテラヘルツ波受信データが、互いに関連付けられて供給される。画像処理部７１は、座標を含むテラヘルツ撮像位置データおよびテラヘルツ波受信データに基づいて、配管８０の表面に対応させてマッピングしたテラヘルツ波イメージ画像を生成する。また、画像処理部７１には、変位計測位置データおよび凹凸データが、互いに関連付けされて供給される。画像処理部７１は、座標を含む変位計測位置データおよび凹凸データを含む変位情報に基づいて、配管８０の表面に対応させてマッピングした、推定されたテラヘルツ波イメージ画像（以下、推定テラヘルツ波イメージ画像）を生成する。推定情報としての推定テラヘルツ波イメージ画像は、樹脂層８２において計測された凹凸データを用いて、鋼管８１が正常状態であって鋼面８１ａが平滑である場合に生じると推定されるイメージ画像である。

図３（ａ）は、画像処理部７１によって生成されたテラヘルツ波イメージ画像の一例を示す。テラヘルツ波情報としてのテラヘルツ波イメージ画像２００は、鋼面８１ａからの反射波および樹脂層８２の表面８２ａからの反射波、ならびにこれらの反射波によって生じる干渉縞が合成された輝度の分布からなる。

図３（ａ）に示すように、テラヘルツ波イメージ画像２００においては、テラヘルツ連続波が配管８０の表面に照射されたことによって、干渉縞２０１が得られる。干渉縞２０１自体は、配管８０における鋼面８１ａおよび樹脂層８２の表面８２ａが略完全に平滑な平面や曲面（以下、面と総称する）であっても発生する。鋼面８１ａが平滑、かつ樹脂層８２の厚さが均一であれば、干渉縞２０１は規則性のある縞模様になる。これに対し、鋼面８１ａおよび樹脂層８２の表面８２ａのいずれかに凹凸からなる異常部が存在している場合、テラヘルツ波イメージ画像２００には不規則な斑模様が発現する。図３（ａ）においては、不規則な斑模様２０２，２０３，２０４が発生している。これらの斑模様２０２〜２０４は、鋼面８１ａおよび樹脂層８２の表面８２ａのいずれかの凹凸に起因した異常部である。

図３（ｂ）は、解析制御部７０によって生成された、鋼管８１が正常状態であって鋼面８１ａが平滑な場合における、推定テラヘルツ波イメージ画像の一例を示す。解析制御部７０は、変位計コントローラ５０によって生成された、配管８０の表面である樹脂層８２の表面８２ａの凹凸データに基づいて、鋼面８１ａが平滑であって鋼管８１が減肉していないと仮定した場合に生じると推定される干渉縞２０１を生成する。なお、解析制御部７０によって干渉縞２０１の発生状態を推定する場合には、必要に応じて従来公知の接触式膜厚計測装置（図示せず）などを用いて、樹脂層８２の少なくとも１点における膜厚の絶対値を計測する。これにより、計測された少なくとも１点の膜厚の絶対値と、計測された相対変位データに基づいた凹凸データとから、樹脂層８２の全面における厚さを算出できる。ここで、図３（ｂ）に示す例においては、推定テラヘルツ波イメージ画像２１０としては、樹脂層８２の表面８２ａの凹凸により発現した特異部２１１および干渉縞２０１が得られる。干渉縞２０１は、図３（ａ）と同様に、鋼面８１ａが平滑、かつ樹脂層８２の厚さが均一であれば、規則性のある縞模様になる。

解析制御部７０は、図３（ａ）に示すテラヘルツ波イメージ画像２００、および図３（ｂ）に示す推定テラヘルツ波イメージ画像２１０に基づいて、樹脂層８２の膜厚の変化に起因しない部分を抽出する。図３（ｃ）は、図３（ａ）に示すテラヘルツ波イメージ画像２００から、図３（ｂ）に示す推定テラヘルツ波イメージ画像２１０を減算したイメージ画像を示す。

図３（ｃ）に示すように、解析制御部７０は、テラヘルツ波イメージ画像２００の斑模様２０２〜２０４から、推定テラヘルツ波イメージ画像２１０における特異部２１１および干渉縞２０１を除去することによって、異常部イメージ画像２２０を生成する。すなわち、異常部イメージ画像２２０は、テラヘルツ波イメージ画像２００から、樹脂層８２の表面８２ａの変化に起因する特異部２１１および干渉縞２０１を除去した画像である。これにより、解析制御部７０は、斑模様２０３，２０４の部分に、鋼面８１ａ、または鋼管８１と樹脂層８２との界面における異常部が生じていると判定することができる。

以上説明したこの一実施形態によれば、表面に防食を目的とした樹脂層８２が施された鋼管８１に対して、樹脂層８２側からテラヘルツ送受波ヘッド１０および変位計ヘッド２０によって、計測位置を確定しつつ配管８０の表面を座標ごとに走査している。これによって、それぞれの座標（Ｘ，θ）におけるテラヘルツ送受波ヘッド１０によって得られた情報、および変位計ヘッド２０によって得られた樹脂層８２の表面８２ａの凹凸性状の情報をともに収集することができる。テラヘルツ送受波ヘッド１０により得られた情報は、鋼面８１ａおよび樹脂層８２の表面８２ａの凹凸によるテラヘルツ波イメージ画像２００として得られる。その上で、テラヘルツ波イメージ画像２００と、変位計ヘッド２０によって得られた樹脂層８２の凹凸データから推定される推定テラヘルツ波イメージ画像２１０とを対比参照することによって、樹脂層８２の下層における鋼面８１ａの凹凸情報を抽出することが可能になる。そのため、樹脂層８２を剥離させることなく、配管８０の内部にある鋼面８１ａの異常部を発見できる。

以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げたテラヘルツ波送受信装置の構成はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成の装置を用いてもよい。また、本発明は、上述した一実施形態による本発明の開示の一部をなす記述および図面により限定されない。

例えば、上述した一実施形態においては、異常検出装置１について説明したが、必ずしも全てを備える構成に限定されない。すなわち、テラヘルツ送受波ヘッド１０、変位計ヘッド２０、スキャナヘッド３０、テラヘルツ送受波コントローラ４０、変位計コントローラ５０、およびスキャナコントローラ６０を一体のテラヘルツ波計測器とすることも可能である。この場合、解析制御部７０は、パーソナルコンピュータなどから構成してもよい。テラヘルツ波計測器と解析制御部７０とを別体とする場合、テラヘルツ波計測器と解析制御部７０とにおいて、インターネットやイントラネット（登録商標）などのネットワークを介してデータを送受信可能に構成することが可能である。すなわち、配管８０の表面におけるテラヘルツ波受信データおよび相対変位データを、テラヘルツ波計測器によって配管８０の表面の座標（Ｘ，θ）に関連付けしつつ取得して、ネットワークを介して別体の解析制御部７０に供給するように構成してもよい。この場合、テラヘルツ波計測手段としてのテラヘルツ波計測器と解析制御部７０とによって、異常検出システムが構成される。

上述した一実施形態においては、解析制御部７０は、テラヘルツ撮像位置データおよびテラヘルツ波受信データに基づいて、マッピングされたテラヘルツ波イメージ画像を生成しているが、テラヘルツ波イメージ画像の代わりに、テラヘルツ撮像位置データおよびテラヘルツ波受信データを数値データとしてもよい。同様に、解析制御部７０は、変位計測位置データおよび凹凸データなどの変位情報に基づいて、マッピングされた推定テラヘルツ波イメージ画像を生成しているが、推定テラヘルツ波イメージ画像の代わりに、変位計測位置データおよび変位情報などを数値データとしてもよい。

上述した一実施形態においては、変位計コントローラ５０が、相対変位の計測値である相対変位データから、配管８０の表面の凹凸データを生成しているが、解析制御部７０によって、相対変位データから凹凸データを生成するようにしてもよい。この場合、変位計コントローラ５０または変位計ヘッド２０から、解析制御部７０に相対変位データが供給される。

１異常検出装置
１０テラヘルツ送受波ヘッド
１１テラヘルツ波発信部
１４テラヘルツ波受信部
２０変位計ヘッド
３０スキャナヘッド
４０テラヘルツ送受波コントローラ
５０変位計コントローラ
６０スキャナコントローラ
７０解析制御部
８０配管
８１鋼管
８１ａ鋼面
８２樹脂層
８２ａ表面
２００テラヘルツ波イメージ画像
２０１干渉縞
２０２，２０３，２０４斑模様
２１０推定テラヘルツ波イメージ画像
２１１特異部
２２０異常部イメージ画像

Claims

金属基体の上層に非金属層が設けられた対象物の表面の所定位置にテラヘルツ波を照射可能に構成されているとともに、前記対象物の表面を走査可能なテラヘルツ波発信手段と、
前記対象物の前記所定位置において反射されたテラヘルツ波を受信可能に構成されているとともに、前記対象物の表面を座標に関連付けしつつ走査可能なテラヘルツ波受信手段と、
前記対象物の表面の前記所定位置の相対変位を計測して、前記対象物の表面の凹凸データを生成可能に構成されているとともに、前記対象物の表面を座標に関連付けしつつ走査可能な変位計測手段と、
前記テラヘルツ波受信手段によって得られた前記反射されたテラヘルツ波の受信データと、前記変位計測手段によって得られた前記凹凸データとに基づいて、前記金属基体の表面の異常部を抽出する解析手段と、を備え、
前記解析手段は、前記凹凸データを前記対象物の表面に対応させてマッピングした変位情報に基づいて前記金属基体の表面が正常である場合に得られる推定情報を生成し、前記受信データを前記対象物の表面に対応させてマッピングしたテラヘルツ波情報から、前記推定情報を除去して、前記金属基体の表面の異常部を抽出する
ことを特徴とする異常検出装置。
前記テラヘルツ波の周波数が０．３ＴＨｚ以上０．６ＴＨｚ以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の異常検出装置。
金属基体の上層に非金属層が設けられた対象物の表面の所定位置にテラヘルツ波を照射可能に構成されているとともに、前記対象物の表面を走査可能なテラヘルツ波発信手段、前記対象物の前記所定位置において反射されたテラヘルツ波を受信可能に構成されているとともに、前記対象物の表面を座標に関連付けしつつ走査可能なテラヘルツ波受信手段、および、前記対象物の表面の前記所定位置の相対変位を計測して、前記対象物の表面の凹凸データを生成可能に構成されているとともに、前記対象物の表面を座標に関連付けしつつ走査可能な変位計測手段、を備えたテラヘルツ波計測手段と、
前記テラヘルツ波受信手段によって得られた前記反射されたテラヘルツ波の受信データ、および前記変位計測手段によって得られた前記凹凸データに基づいて、前記凹凸データを前記対象物の表面に対応させてマッピングした変位情報に基づいて前記金属基体の表面が正常である場合に得られる推定情報を生成し、前記受信データを前記対象物の表面に対応させてマッピングしたテラヘルツ波情報から、前記推定情報を除去して、前記金属基体の表面の異常部を抽出する解析手段とが、
ネットワークを介して前記受信データおよび前記凹凸データを送受信可能に構成されている
ことを特徴とする異常検出システム。
金属基体の上層に非金属層が設けられた対象物の表面を走査しつつ所定位置にテラヘルツ波を照射する照射ステップと、
前記対象物において前記所定位置で反射されたテラヘルツ波を前記対象物の表面の座標に関連付けしつつ受信する受信ステップと、
前記対象物の表面を走査しつつ前記所定位置の相対変位を計測して、前記対象物の表面の凹凸データを座標に関連付けしつつ取得する変位計測ステップと、
前記受信ステップにおいて得られた前記反射されたテラヘルツ波の受信データと、前記変位計測ステップにおいて得られた前記凹凸データとに基づいて、前記凹凸データを前記対象物の表面に対応させてマッピングした変位情報に基づいて前記金属基体の表面が正常である場合に得られる推定情報を生成し、前記受信データを前記対象物の表面に対応させてマッピングしたテラヘルツ波情報から、前記推定情報を除去して、前記金属基体の表面の異常部を抽出する解析ステップとを含む
ことを特徴とする異常検出方法。