JPS6232359A - 超音波探傷におけるｓｎ比改善のための信号処理方法 - Google Patents
超音波探傷におけるｓｎ比改善のための信号処理方法Info
- Publication number
- JPS6232359A JPS6232359A JP60170921A JP17092185A JPS6232359A JP S6232359 A JPS6232359 A JP S6232359A JP 60170921 A JP60170921 A JP 60170921A JP 17092185 A JP17092185 A JP 17092185A JP S6232359 A JPS6232359 A JP S6232359A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- flaw detection
- zero
- ultrasonic flaw
- noise
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は超音波探傷においてＳＮ比を改善せしめ、高精
度な探傷を行う方法に関するものである。
度な探傷を行う方法に関するものである。
従来、鋳造品、オーステナイト鋼の溶接部など、結晶粒
が粗大な場合は結晶粒界からの散乱ノイズによりＳＮ比
が悪くなり、高精度な探傷が困難であった。また、一般
の材料においても品質要求の高度化に伴い、微小な欠陥
が問題になるケースがあり、かかる場合においては感度
アップに伴う電気ノイズ等によりＳＮ比が悪くなり探傷
上支障をきたしていた。特に近年新素材として脚光を浴
びているファインセラミクスにおいては、微小欠陥が有
害であるにもかかわらず結晶粒が大きいため検出が困難
でＳＮ比改善による検出精度の向上が強く望まれていた
。
が粗大な場合は結晶粒界からの散乱ノイズによりＳＮ比
が悪くなり、高精度な探傷が困難であった。また、一般
の材料においても品質要求の高度化に伴い、微小な欠陥
が問題になるケースがあり、かかる場合においては感度
アップに伴う電気ノイズ等によりＳＮ比が悪くなり探傷
上支障をきたしていた。特に近年新素材として脚光を浴
びているファインセラミクスにおいては、微小欠陥が有
害であるにもかかわらず結晶粒が大きいため検出が困難
でＳＮ比改善による検出精度の向上が強く望まれていた
。
かかる場合のＳＮ比改善のための信号処理方法としては
、移動平均法、同期加算法等、探触子と欠陥の相対的な
位置を変えて得られるノイズ信号のランダム性を利用し
、時系列信号のままで処理する手法のほか、本発明によ
るごとく周波数分割したノイズ信号のランダム性を利用
した手法として周波数領域において信号を復数個に分割
し、時間領域に直して最大エコーで基米化したあと、個
々の離散化データを二乗処理し、同一時間軸上の複数個
のデータの最小値をひろう処理を行うことによりＳＮ比
を向上させるミニマイゼーション（Ｍｉｎｉｍｉｚａｔ
ｉｏｎ）法（Ｖ、Ｌ、 Ｎｅｗｈｏｕｓｅ、 Ｎ、Ｍ、
旧−Ｉｇｕｔａｙ ｅｔａｌ； ＵＬＴＲＡＳＯＮ
ＩＣＳ、 ＭＡＲ，（１９８２） ５９−６８）があっ
た。しかしながらこれらの信号処理は高精度な探傷の要
求に対して必ずしも十分でなく、またミニマイゼーショ
ン法は複数個の欠陥が存在する場合、またはＳＮ比が１
以下の場合、二乗処理により線形性が失われ、小さい方
の信号が縮小される欠点があった。
、移動平均法、同期加算法等、探触子と欠陥の相対的な
位置を変えて得られるノイズ信号のランダム性を利用し
、時系列信号のままで処理する手法のほか、本発明によ
るごとく周波数分割したノイズ信号のランダム性を利用
した手法として周波数領域において信号を復数個に分割
し、時間領域に直して最大エコーで基米化したあと、個
々の離散化データを二乗処理し、同一時間軸上の複数個
のデータの最小値をひろう処理を行うことによりＳＮ比
を向上させるミニマイゼーション（Ｍｉｎｉｍｉｚａｔ
ｉｏｎ）法（Ｖ、Ｌ、 Ｎｅｗｈｏｕｓｅ、 Ｎ、Ｍ、
旧−Ｉｇｕｔａｙ ｅｔａｌ； ＵＬＴＲＡＳＯＮ
ＩＣＳ、 ＭＡＲ，（１９８２） ５９−６８）があっ
た。しかしながらこれらの信号処理は高精度な探傷の要
求に対して必ずしも十分でなく、またミニマイゼーショ
ン法は複数個の欠陥が存在する場合、またはＳＮ比が１
以下の場合、二乗処理により線形性が失われ、小さい方
の信号が縮小される欠点があった。
この発明は、上に述べた、従来技術における問題点を解
決した、信号振幅の情報を損なうことなくＳＮ比の高い
、超音波探傷における信号処理方法を提供することを目
的としてなされた。
決した、信号振幅の情報を損なうことなくＳＮ比の高い
、超音波探傷における信号処理方法を提供することを目
的としてなされた。
本発明は、欠陥とノイズ信号との周波数依存性の違いを
利用し、線形演算により信号振幅の情報を損なうことな
く、ＳＮ比を向上させるべく構成される。すなわち、本
発明の要旨とする処は、広帯域探触子を用いる超音波探
傷方法において、得られた両振れ信号を周波数領域にお
いて複数の小領域に分割し、それぞれの信号を時間領域
における両振れ信号に変換し、この両振れ信号の片側を
切出すことによって生じる、信号零の領域が、ノイズに
おいてはランダムに生じることを利用し、複数の切出し
信号が、任意の標本点時刻において、１箇以上零の場合
、その点を零とすることによってノイズ信号を消去せし
めるようにした超音波探傷における信号処理方法にある
。以下、本発明の詳細を図面に従って説明する。
利用し、線形演算により信号振幅の情報を損なうことな
く、ＳＮ比を向上させるべく構成される。すなわち、本
発明の要旨とする処は、広帯域探触子を用いる超音波探
傷方法において、得られた両振れ信号を周波数領域にお
いて複数の小領域に分割し、それぞれの信号を時間領域
における両振れ信号に変換し、この両振れ信号の片側を
切出すことによって生じる、信号零の領域が、ノイズに
おいてはランダムに生じることを利用し、複数の切出し
信号が、任意の標本点時刻において、１箇以上零の場合
、その点を零とすることによってノイズ信号を消去せし
めるようにした超音波探傷における信号処理方法にある
。以下、本発明の詳細を図面に従って説明する。
第１図は信号処理すべきＳＮ比の悪い超音波探傷による
信号Ｇ （ｔｌを時間領域で示したものである。
信号Ｇ （ｔｌを時間領域で示したものである。
Ｓは欠陥エコー、Ｎはノイズを示す。−第２図は第１図
の信号の周波数スペクトルＦ （ｆｌを示す図である。
の信号の周波数スペクトルＦ （ｆｌを示す図である。
本発明においては後述の如く広帯域探触子が用いられる
ため探傷信号も帯域が広い。
ため探傷信号も帯域が広い。
第３図は第２図のスペクトルから小領域を切取るための
窓関数Ｗ （［１を示す。窓関数としてはパニング窓、
ハミング窓、ガウス窓のほか、矩形窓、三角窓なども有
効である。第３図ではパニング窓を示す。ｆｌ、ｆ２．
・・・・・・、ｆｎはパニング窓の中心周波数を示し、
八ｆは窓のシフト量、ｎは窓の個数、Ｗは窓のメインロ
ーブの裾幅を示す、シフト量はΔｆ≦Ｗ／２程度が良好
で、切取る中心周波数領域としては第２図に示す矢印の
領域がよく、高い領域および低い領域はほとんどノイズ
成分のみであるから避けた方がよい。周波数スペクトル
Ｆ （ｆ）から窓関数ｗ ＜ｒ＞によるサンプリングは
両者を掛けることで達成される。これをＨ（ｆ）とすれ
ばＨ（ｒ） ＝ Ｆ （ｆｌ Ｘ Ｗ（ｆ）となる。
窓関数Ｗ （［１を示す。窓関数としてはパニング窓、
ハミング窓、ガウス窓のほか、矩形窓、三角窓なども有
効である。第３図ではパニング窓を示す。ｆｌ、ｆ２．
・・・・・・、ｆｎはパニング窓の中心周波数を示し、
八ｆは窓のシフト量、ｎは窓の個数、Ｗは窓のメインロ
ーブの裾幅を示す、シフト量はΔｆ≦Ｗ／２程度が良好
で、切取る中心周波数領域としては第２図に示す矢印の
領域がよく、高い領域および低い領域はほとんどノイズ
成分のみであるから避けた方がよい。周波数スペクトル
Ｆ （ｆ）から窓関数ｗ ＜ｒ＞によるサンプリングは
両者を掛けることで達成される。これをＨ（ｆ）とすれ
ばＨ（ｒ） ＝ Ｆ （ｆｌ Ｘ Ｗ（ｆ）となる。
第４図はサンプリングされたスペクトルＨ（ｆ）を時間
領域の信号に直し、Ｈ（ｔ）として示したものである。
領域の信号に直し、Ｈ（ｔ）として示したものである。
ここで欠陥信号Ｓは中心周波数ｆ１〜ｆｎの領域におい
て常に検出されるから第４図において同一時間軸上に信
号を生じる。これに対してノイズエコー、例えば粒界ノ
イズは結晶粒界における散乱ノイズが探触子の位置にお
いて干渉集合されて生じたものであるから、周波数をシ
フトさせることにより散乱の状態が変り、従って第４図
においてノイズの発生位置はＨ＋ （ｔ）〜Ｈｎ （ｔ
）において異なった時間軸上をランダムに移動する。
て常に検出されるから第４図において同一時間軸上に信
号を生じる。これに対してノイズエコー、例えば粒界ノ
イズは結晶粒界における散乱ノイズが探触子の位置にお
いて干渉集合されて生じたものであるから、周波数をシ
フトさせることにより散乱の状態が変り、従って第４図
においてノイズの発生位置はＨ＋ （ｔ）〜Ｈｎ （ｔ
）において異なった時間軸上をランダムに移動する。
第５図は第４図における両振れ信号の片側を切取って示
したもので、これをＨ’（ｔ）とする。図において切取
りによって生じたゼロ領域はノイズの部分においては周
波数シフトによってランダムに生じる。従ってｎ組の片
側部分の信号Ｈ’（ｔ）において、同一標本点時刻のｎ
個のデータにおいて１個でもゼロを生じた場合は、その
点のデータとしてゼロを採用するような処理を行えば、
ゼロ領域はｎ組のデータにおいて時間軸上でお互にラッ
プすることからノイズ領域はゼロとなり、欠陥信号のみ
が残る。
したもので、これをＨ’（ｔ）とする。図において切取
りによって生じたゼロ領域はノイズの部分においては周
波数シフトによってランダムに生じる。従ってｎ組の片
側部分の信号Ｈ’（ｔ）において、同一標本点時刻のｎ
個のデータにおいて１個でもゼロを生じた場合は、その
点のデータとしてゼロを採用するような処理を行えば、
ゼロ領域はｎ組のデータにおいて時間軸上でお互にラッ
プすることからノイズ領域はゼロとなり、欠陥信号のみ
が残る。
この場合の信号処理演算としていくつかの方法が考えら
れるが、例えば（１１式のごとくゼロ以外の部分では和
を取るようにすればよい。（１）式でＨ”（１）は処理
された信号を示す。
れるが、例えば（１１式のごとくゼロ以外の部分では和
を取るようにすればよい。（１）式でＨ”（１）は処理
された信号を示す。
このほか、ゼロ以外の部分で最大値を取る方法、最小値
を取る方法などを用いてもよい。
を取る方法などを用いてもよい。
第６図は信号処理によってＳＮ比が改善された信号を示
す。Ｓ′は欠陥信号、Ｎ′はノイズ成分の処理残りを示
す。本発明によれば図示のとおりノイズ成分はほとんど
消去される極めて良好なＳＮ比が得られる。
す。Ｓ′は欠陥信号、Ｎ′はノイズ成分の処理残りを示
す。本発明によれば図示のとおりノイズ成分はほとんど
消去される極めて良好なＳＮ比が得られる。
第７図は本発明を具現化するためのブロック図を示すも
ので、探触子１としては広帯域探触子を用いる。探触子
１と超音波探傷器２により得られた試験材７の探傷信号
はＡＤ変換器３によりデジタル信号に変換され、記録装
置４に一旦スドアされる。以上はコンピュータ５によっ
て制御され、さらに探傷信号はコンピュータ５にあらか
じめ設定したプログラムに従って本発明の信号処理を行
い、その結果を記録器６に表示する。
ので、探触子１としては広帯域探触子を用いる。探触子
１と超音波探傷器２により得られた試験材７の探傷信号
はＡＤ変換器３によりデジタル信号に変換され、記録装
置４に一旦スドアされる。以上はコンピュータ５によっ
て制御され、さらに探傷信号はコンピュータ５にあらか
じめ設定したプログラムに従って本発明の信号処理を行
い、その結果を記録器６に表示する。
なお、本発明の装置構成として周波数分割をソフト処理
により周波数領域で行う方法によらず、複数個の周波数
フィルターを用いて時間領域で行う方法でも同一の効果
が得られることは云うまでもない。
により周波数領域で行う方法によらず、複数個の周波数
フィルターを用いて時間領域で行う方法でも同一の効果
が得られることは云うまでもない。
以上のごとく本発明によれば、超音波探傷による信号の
ＳＮ比を著しく向上させることができ、従来探傷が困難
であった粗粒試験材における探傷、および微小欠陥検出
のための高感度探傷における高精度な探傷を可能にする
。
ＳＮ比を著しく向上させることができ、従来探傷が困難
であった粗粒試験材における探傷、および微小欠陥検出
のための高感度探傷における高精度な探傷を可能にする
。
第１図はＳＮ比の悪い原信号を示す波形図、第２図はＭ
信号の周波数スペクトル図、第３図は周波数領域におけ
るサンプリングのための窓関数を示す図である。また第
４図は周波数領域においてサンプリングされた信号を時
間領域に直した信号を示す波形図、第５図は第４図の信
号の下半分をカットした信号を示す波形図、第６図は信
号処理によりＳＮ比が向上した信号波形を示す図、第７
図は本発明を具現化するための回路構成の一態様例を示
すブロック図である。 １：広帯域探触子、 ２：超音波探傷器、３：ＡＤ変換
器、 ４：記憶装置、 ５：制御。 演算用コンピュータ、 ６：記録器、 ７：試験材。 出 願 人 新日本！！！鐵株式会社代理人弁理士
青 柳 稔 箪３図 第４図 第５図 を 第６図 第７図 手続補正書（自発） 昭和６０年９月ン゛〕日 特許庁長官 宇 賀 道 部 殿 １、事件の表示 い昭和６０
年特許願第１７０９２１、 発明の名称 超音波探傷におけるＳＮ比改善のための信号処理方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都千代田区大手町二丁目６番３号名称 （６
６５）新日本製鐵株式会社 代表者 武 １） 豊 ４、代理人 〒１０１ ６、補正により増加する発明の数 な し７、補正
の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄、図面の簡単な説、ｆ）
１およ。１ウ 、−、’：ｆ： 薄≧＼＆補正の
内容 （１）明細書第６頁９行の「データとし」を「被処理デ
ータＨ’ （ｔ）とし」に補正する。 （２）同第７頁２行の「方法」の後に「、最大値と最小
値の平均を取る方法」を挿入する。 （３）同第７頁１５行〜１６行の「設定した」の後Ｋ「
第８図の７０−チャートに示した処理」を挿入する。 （４）同８頁２行の「もない。」の後に「第９図、第１
０図に実際の信号処理例を示す。本方式によれば図示の
ごとく著しくＳＮ比が改善されるとともに第１０図に示
したごとく欠陥や底面エコーなどの振幅情報は損なわれ
ない。」を挿入する。 ５）同第８頁１９行の「ブロック図」の後Ｋ「、第８図
はコンピュータ処理プログラムの７０−チャート、第９
図および第１θ図は信号処理例を示すグ２７」を挿入す
る。 （６）別紙の図面第８図、第９図および第１０図を追加
する。 箪 Ｏｉ■ 第１０図
信号の周波数スペクトル図、第３図は周波数領域におけ
るサンプリングのための窓関数を示す図である。また第
４図は周波数領域においてサンプリングされた信号を時
間領域に直した信号を示す波形図、第５図は第４図の信
号の下半分をカットした信号を示す波形図、第６図は信
号処理によりＳＮ比が向上した信号波形を示す図、第７
図は本発明を具現化するための回路構成の一態様例を示
すブロック図である。 １：広帯域探触子、 ２：超音波探傷器、３：ＡＤ変換
器、 ４：記憶装置、 ５：制御。 演算用コンピュータ、 ６：記録器、 ７：試験材。 出 願 人 新日本！！！鐵株式会社代理人弁理士
青 柳 稔 箪３図 第４図 第５図 を 第６図 第７図 手続補正書（自発） 昭和６０年９月ン゛〕日 特許庁長官 宇 賀 道 部 殿 １、事件の表示 い昭和６０
年特許願第１７０９２１、 発明の名称 超音波探傷におけるＳＮ比改善のための信号処理方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都千代田区大手町二丁目６番３号名称 （６
６５）新日本製鐵株式会社 代表者 武 １） 豊 ４、代理人 〒１０１ ６、補正により増加する発明の数 な し７、補正
の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄、図面の簡単な説、ｆ）
１およ。１ウ 、−、’：ｆ： 薄≧＼＆補正の
内容 （１）明細書第６頁９行の「データとし」を「被処理デ
ータＨ’ （ｔ）とし」に補正する。 （２）同第７頁２行の「方法」の後に「、最大値と最小
値の平均を取る方法」を挿入する。 （３）同第７頁１５行〜１６行の「設定した」の後Ｋ「
第８図の７０−チャートに示した処理」を挿入する。 （４）同８頁２行の「もない。」の後に「第９図、第１
０図に実際の信号処理例を示す。本方式によれば図示の
ごとく著しくＳＮ比が改善されるとともに第１０図に示
したごとく欠陥や底面エコーなどの振幅情報は損なわれ
ない。」を挿入する。 ５）同第８頁１９行の「ブロック図」の後Ｋ「、第８図
はコンピュータ処理プログラムの７０−チャート、第９
図および第１θ図は信号処理例を示すグ２７」を挿入す
る。 （６）別紙の図面第８図、第９図および第１０図を追加
する。 箪 Ｏｉ■ 第１０図
Claims (1)
- 広帯域探触子を用いる超音波探傷において、得られた両
振れ信号を周波数領域において複数の小領域に分割し、
それぞれの信号を時間領域における両振れ信号に変換し
、この両振れ信号の片側の複数の切出し信号が、任意の
標本点時刻において、１箇以上零の場合に、その点を零
とすることによってノイズ信号を消去せしめるようにし
たことを特徴とする超音波探傷におけるＳＮ比改善のた
めの信号処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60170921A JPS6232359A (ja) | 1985-08-02 | 1985-08-02 | 超音波探傷におけるｓｎ比改善のための信号処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60170921A JPS6232359A (ja) | 1985-08-02 | 1985-08-02 | 超音波探傷におけるｓｎ比改善のための信号処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6232359A true JPS6232359A (ja) | 1987-02-12 |
Family
ID=15913819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60170921A Pending JPS6232359A (ja) | 1985-08-02 | 1985-08-02 | 超音波探傷におけるｓｎ比改善のための信号処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6232359A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6438652A (en) * | 1987-08-03 | 1989-02-08 | Nippon Kokan Kk | Ultrasonic flaw detection method and apparatus |
| JPH02186261A (ja) * | 1989-01-13 | 1990-07-20 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 超音波探傷方法 |
| JP2001318085A (ja) * | 2000-05-08 | 2001-11-16 | Daido Steel Co Ltd | 肉盛管の検査方法 |
| JP2002139479A (ja) * | 2000-11-02 | 2002-05-17 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 超音波探傷方法及び装置 |
| JP2011002458A (ja) * | 2009-06-19 | 2011-01-06 | Georgia Tech Research Corp | 溶接構造体における欠陥を検出する方法およびシステム |
-
1985
- 1985-08-02 JP JP60170921A patent/JPS6232359A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6438652A (en) * | 1987-08-03 | 1989-02-08 | Nippon Kokan Kk | Ultrasonic flaw detection method and apparatus |
| JPH02186261A (ja) * | 1989-01-13 | 1990-07-20 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 超音波探傷方法 |
| JP2001318085A (ja) * | 2000-05-08 | 2001-11-16 | Daido Steel Co Ltd | 肉盛管の検査方法 |
| JP2002139479A (ja) * | 2000-11-02 | 2002-05-17 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 超音波探傷方法及び装置 |
| JP2011002458A (ja) * | 2009-06-19 | 2011-01-06 | Georgia Tech Research Corp | 溶接構造体における欠陥を検出する方法およびシステム |
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