JPH0533960Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本考案は、配管内部の腐食やスラツジの付着状
況等を配管外部から非破壊で検査する配管内部検
査装置に関する。

(ロ) 従来技術とその問題点 給水管や冷暖房用配管等において配管内部がス
ラツジによつて詰まると、給水ができなくなつた
り、冷暖房ができなくなつたりするので、配管内
部の腐食やスラツジの付着状況を非破壊で、しか
も、簡便に検査できれば都合が良い。

従来、配管内部を検査するための装置として、
超音波厚み計がある。この超音波厚み計では、配
管に該超音波厚み計を接触した状態で該厚み計か
ら超音波を放射し、超音波エコーのレベル変化を
比較器で比較し、そのレベル変化の時間を周波数
カウンタ等で計測して配管の厚みを計測するもの
である。しかしながら、この装置では、配管内部
の平均的な厚みしか求められず、また、配管内部
の状況を２次元的に把握する事ができないなどの
制限要因があり、配管内部の腐食やスラツジの付
着状況を的確に把握することが難しい。

他の検査装置として、Ｘ線等の放射線を利用す
るものもあるが、このようなものでは検査装置全
体が大形となり、しかも、取り扱い上、危険を伴
うために、簡易に配管内部を検査したい場合には
不敵である。

そこで、本考案者らは、超音波を送受波するト
ランスジユーサを適用し、これにより得られるエ
コー信号に基づいて配管内部の状況を断層像とし
て表示する配管内部検査装置を提供した（たとえ
ば、特願昭59−235792号（特開昭61−112961号公
報））。この配管内部検査装置によれば、配管内部
の状況が２次元的に表示されるため、配管内部の
腐食やスラツジの付着状況を容易に観察すること
ができる。

しかしながら、この配管内部検査装置におい
て、トランスジユーサで超音波を送受波する場
合、配管に超音波を放射すると、その超音波は配
管内部の各境界におけるインピーダンスの差に起
因して多重反射を起こし、この多重反射のエコー
が同時にトランスジユーサで受波される。このた
めに、トランスジユーサから出力されるエコー信
号には、配管内部に付着したスラツジや錆からの
エコーの他に多重反射のエコーが混入してしま
う。つまり、多重反射に基づくエコー信号が雑音
として作用し、このために、配管内部に付着した
スラツジ等からのエコー信号を検出することが難
しくなる。具体的には、たとえばリニアスキヤン
で断層像を得る場合において、特に、配管内部に
堆積しているスラツジ等の厚さが大きいときに
は、配管およびスラツジからの超音波エコーを受
波する際に、多重反射を起こした超音波エコーも
同時に乗つてきてこれらが混在してしまい、その
結果、疑似画像が生じてスラツジの堆積状況の判
断を誤る等の問題を生じる。

ここで、上記の多重反射の影響を除くために、
たとえば、トランスジユーサで超音波エコーを受
波して得られるエコー信号出力に対してゲート回
路を設け、配管およびスラツジで最初に反射され
た超音波エコーに基づくエコー信号のみを選別し
て取り出すようにすることが考えられる。

しかしながら、このようなゲート回路を単純に
設けただけでは、次の問題が生じる。すなわち、
配管内部に堆積しているスラツジや錆が薄けれ
ば、配管で１往復した最初の超音波エコーの直後
にスラツジや錆からの最初の超音波エコーが現れ
るので、それらの超音波エコーに基づくエコー信
号のみをゲート回路を通過させて取り出すことが
可能である。しかし、堆積するスラツジや錆の厚
さが大きい場合には、これらの超音波の送受波に
時間がかかり、このため、配管内壁で２往復して
受波される超音波エコーよりも後に、スラツジや
錆で反射した最初の超音波エコーが現れる。つま
り、いま、配管自身の内壁で１往復する時間を
ta、スラツジ自身の内壁で１往復する時間をtbと
したとき、配管内に堆積するスラツジや錆の厚さ
が配管の厚さよりも大きい場合を想定すると、ta
＜tbであるから、2ta＜ta＋tbとなり、トランス
ジユーサでスラツジ等からの最初の超音波エコー
を受波するタイミングよりも配管内壁で２往復し
た超音波エコーを受波するタイミングの方が先行
してしまう。このため、ゲート回路によつて配管
からの最初の超音波エコーとスラツジ等からの最
初の超音波エコーのみを取り出すことができなく
なる。このように、ゲート回路を単に設けるだけ
では多重反射を有効に除去することができない。

本考案はかかる問題点を解消し、多重反射の影
響を低減し、真に必要なエコー信号のみを検出で
きるようにすることを目的とする。

(ハ) 問題点を解決するための手段 本考案は上述の目的を達成するため、超音波を
送受波するトランスジユーサと、このトランスジ
ユーサに正位相の駆動パルスを与える正位相駆動
パルス発生回路と、前記トランスジユーサに逆位
相の駆動パルスを与える逆位相駆動パルス発生回
路と、これらの両駆動パルス発生回路に所定の遅
延時間でもつて駆動パルス発生用のタイミング信
号を与えるタイミング信号発生回路とを備えて配
管内部検査装置を構成している。

この構成において、正位相駆動パルス発生回路
から出力される正位相の駆動パルスでトランスジ
ユーサを励振した後、所定時間経過してから、今
度は逆位相駆動パルス発生回路から出力される逆
位相の駆動パルスでトランスジユーサを励振す
る。すると、配管内部から反射されたそれぞれの
超音波エコーは位相が互いに逆になつている。し
たがつて、トランスジユーサから出力される両エ
コー信号を重ね合わせれば、多重反射に基づくエ
コー信号が互いに相殺され、その結果、真に必要
なエコー信号のみが取り出される。

(ニ) 実施例 以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。

第１図は本考案の一実施例に係る配管内部検査
装置の主要部を示すブロツク図である。同図にお
いて、符号１は配管内部検査装置、２は配管、４
は配管２内部に付着したスラツジである。６は配
管２内部に超音波を送波するとともに、配管内部
から反射された超音波エコーを受波するトランス
ジユーサである。８はトランスジユーサ６に正位
相の駆動パルスを与える正位相駆動パルス発生回
路、１０はトランスジユーサ６に上記とは逆位相
の駆動パルスを与える逆位相駆動パルス発生回路
である。また、１２はこれらの両駆動パルス発生
回路８，１０に所定の遅延時間でもつて駆動パル
ス発生用のタイミング信号を与えるタイミング信
号発生回路である。

この配管内部検査装置１を適用して配管２の内
部を検査する場合には、まず、タイミング信号発
生回路からタイミング信号を出力し、このタイミ
ング信号を正位相駆動パルス発生回路８に与え
る。正位相駆動パルス発生回路８は、タイミング
信号を入力すると、これに応答して第２図ａに示
すような正位相の駆動パルスp₀を発生する。そし
て、この正位相の駆動パルスp₀がトランスジユー
サ６に加えられる。これにより、トランスジユー
サ６が励振され、トランスジユーサ６からは正位
相の超音波が反射される。トランスジユーサから
放射された超音波は、配管２およびスラツジ４の
各境界でのインピーダンスの差によつて反射さ
れ、そのエコーが再びトランスジユーサ６で受波
される。その際、超音波は配管内部の各境界にお
いて多重反射を起こし、この多重反射のエコーも
トランスジユーサで受波される。したがつて、ト
ランスジユーサ６から出力されるエコー信号は、
同図ｃに示されるように、配管２からの第１回目
のエコー（図中符号ａで示される）、次いでスラ
ツジ４からの第１回目のエコー（図中符号ｂで示
される）に引き続いて、多重反射したエコーが混
入した信号波形となる。

超音波が配管２内を１往復するに要する時間ｔ
は、配管の材質や音速から予め算出できる。した
がつて、タイミング信号発生回路１２にこの時間
ｔを設定しておくと、タイミング信号発生回路１
２からは、設定された時間ｔが経過した時にタイ
ミング信号が出力され、このタイミング信号が逆
位相駆動パルス発生回路１０に与えられる。逆位
相駆動パルス発生回路１０は、タイミング信号を
入力すると、これに応答して第２図ｂに示すよう
な逆位相の駆動パルスp₁を発生する。そして、こ
の逆位相の駆動パルスp₁がトランスジユーサ６に
加えられる。これにより、トランスジユーサ６が
励振され、トランスジユーサ６からは逆位相の超
音波が放射される。

したがつて、この場合も、トランスジユーサ６
から出力されるエコー信号は、同図ｄに示される
ように、配管２からの第１回目のエコー（図中符
号a′で示される）、次いでスラツジ４からの第１
回目のエコー（図中符号b′で示される）に引き続
いて、多重反射したエコーが混入した信号波形と
なる。しかしながら、この場合のエコー信号は、
正位相の駆動パルスで励振されて得られるエコー
信号のものと比較すると、位相が逆であり、か
つ、超音波が配管２内を１往復する時間だけ位相
がずれた信号波形となつている。

そこで、両エコー信号を図外の回路で重ね合わ
せれば、同図ｅに示すように、多重反射に基づく
エコー信号が互いに相殺され、配管２およびスラ
ツジ４からの第１回目のエコーに基づく信号ａ，
ｂのみが取り出される。すなわち、正位相のパル
スp₀を印加してからｔ時間後に、逆位相のパルス
p₁を印加すると、物理的に位相が逆でかつｔ時間
だけ遅れている外は全く同じ条件の波形が得られ
るので、両波形を重ね合わせれば、多重反射に基
づくエコー信号の強度レベルが減衰されて極めて
小さくなる。もつとも、完全に無くすことは不可
能であるから、その後の信号処理回路において適
当なしきい値レベルを設定し、そのしきい値レベ
ルを越えるエコー信号のみを取り出すようにすれ
ば、より確実に多重反射の影響を除くことができ
る。

このようにして多重反射の影響を除くことがで
きれば、たとえばリニアスキヤンで断層像を得る
際に、特に、配管内部に堆積しているスラツジ等
の厚さが大きい場合でも、多重反射に起因する疑
似画像が生じることもないので、スラツジの堆積
状況等を的確に判断することができる。

なお、第２図においては、スラツジの厚さが比
較的薄いために、配管２からの最初の超音波エコ
ーの直後にスラツジ４からの最初の超音波エコー
が現れる場合を示したが、スラツジ４の厚さが大
きくて、配管２内壁で２往復して受波される超音
波エコーよりも後に、スラツジ４で反射した最初
の超音波エコーが現れるような場合にも、上記と
同様にして多重反射の影響を有効に除くことがで
きるのは勿論である。

(ホ) 効果 以上のように本考案によれば、配管内部から反
射される超音波エコーは互いに逆位相になつてい
るので、両エコー信号を重ね合わせれば、多重反
射によつて発生したエコー信号が互いに相殺さ
れ、その結果、真に必要なエコー信号のみを取り
出すことができる。したがつて、多重反射の影響
が低減され、信号のＳ／Ｎ比が向上するので、配
管内部の腐食やスラツジの付着状況等を一層的確
に把握できるようになる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すもので、第１図は
本考案の配管内部検査装置のブロツク図、第２図
は駆動信号とエコー信号の波形を示すタイムチヤ
ートである。 １……配管内部検査装置、２……配管、４……
スラツジ、６……トランスジユーサ、８……正位
相駆動パルス発生回路、１０……逆位相駆動パル
ス発生回路、１２……タイミング信号発生回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 超音波を送受波するトランスジユーサと、この
   トランスジユーサに正位相の駆動パルスを与える
   正位相駆動パルス発生回路と、前記トランスジユ
   ーサに逆位相の駆動パルスを与える逆位相駆動パ
   ルス発生回路と、これらの両駆動パルス発生回路
   に所定の遅延時間でもつて駆動パルス発生用のタ
   イミング信号を与えるタイミング信号発生回路と
   を備えることを特徴とする配管内部検査装置。