JPWO2010007830A1 - 構造物欠陥の映像化方法、構造物欠陥の映像化装置、気泡や病変部の映像化方法および気泡や病変部の映像化装置 - Google Patents
構造物欠陥の映像化方法、構造物欠陥の映像化装置、気泡や病変部の映像化方法および気泡や病変部の映像化装置 Download PDFInfo
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Abstract
Description
図1(a)は、時間分解能の高い短バースト超音波(サイクル数が少ないバースト超音波)を、左側の超音波送信器からき裂の閉口部および開口部に入射した場合の散乱波を、2つのアレイ受信器のうちの右側のアレイ受信器を用いて検出した場合の、散乱波から分離された分調波に基づく映像であり、図14に示すSPACEに対応するものである。なお、検出された散乱波に帯域透過フィルタをかけて分調波を分離し、さらにフェーズドアレイ法を用いてき裂の映像を得ている。き裂の閉口部と開口部とが離れた場合や、開口部の信号強度が小さい場合には、図1(a)の実線に示すように、開口部は見えず、閉口部のみが選択的に映像される。しかし、き裂の閉口部と開口部とが接近した場合や、開口部の信号強度が大きい場合には、図1(a)の破線に示すように、閉口部だけでなく開口部も見える場合がある。これは、周波数分解能が低いためであり、具体的には図1(e)に示すように、開口部から発生した中心周波数fの基本波の信号が広いスペクトル幅を持ち、分調波の周波数f/2まで漏れるためである。本来閉口き裂のみを示す分調波の映像に開口部も見えることは、一種のゴーストであり、閉口き裂と開口き裂の選択性の低下をもたらす。
図2(a)は、時間分解能の高い短バースト超音波(サイクル数が少ないバースト超音波)を、超音波送信器からき裂の閉口部および開口部に入射した場合の散乱波を、アレイ受信器を用いて検出した場合の、散乱波から分離された分調波に基づく映像である。なお、検出された散乱波に帯域透過フィルタをかけて分調波を分離し、さらにフェーズドアレイ法を用いてき裂の映像を得ている。図2(a)の映像では、閉口部だけでなく開口部も見える。図2(b)は、ロングバースト超音波(サイクル数が多いバースト超音波)による分調波に基づく映像で、閉口部のみが見え、開口部は見えない。しかし、映像は、アレイ受信器の中心方向に伸びている。図2(c)は、図2(a)に示す第1の映像、および、図2(b)に示す第2の映像の共通部分を抽出した映像であり、開口部を消去し、同時に空間分解能の向上した真の閉口部の映像が得られることを示している。
図3乃至図13は、本発明の実施の形態の構造物欠陥の映像化方法および構造物欠陥の映像化装置を示している。
図3に示すように、構造物欠陥の映像化装置は、超音波送信器1とアレイ受信器2と信号処理器3とを有している。
図3に示すように、き裂に対して超音波送信器1およびアレイ受信器2を所定の位置に配置した第1の配置Aの構造物欠陥の映像化装置において、超音波送信器1から、サイクル数3以下のバースト超音波をき裂に照射し、アレイ受信器2で、開いたき裂C1の先端部で生成された線形散乱波、および閉じたき裂C2で生成された分調波が合成された受信信号を受信する。映像化手段により、その受信信号に帯域透過フィルタをかけて抽出した分調波に基づいて、斜線部Dの範囲で映像化を行うと、分調波像I1が得られる。分調波像I1では、閉じたき裂C2を映像化した実線4だけではなく、開いたき裂C1で生成された線形散乱波の漏れとして、破線5も現れてしまう。
2 アレイ受信器
3 信号処理器
A 第1の配置
B 第2の配置
C1 開いたき裂
C2 閉じたき裂
S 試料
S1 閉じたき裂
S2 開いたき裂
S3 底面
Claims (19)
- 構造物に含まれるき裂のような欠陥を検出する構造物欠陥の映像化方法であって、
所定のサイクル数の正弦波から成るバースト超音波を照射する超音波送信器と、複数の受信センサ素子を有するアレイ受信器とを有し、
前記欠陥に対して前記超音波送信器および前記アレイ受信器を所定の位置に配置した第1の配置において、前記超音波送信器から前記構造物に対して照射された前記バースト超音波の前記欠陥からの散乱波を、前記アレイ受信器で受信して第1の受信信号を得る第1受信工程と、
前記第1の受信信号に特定の周波数成分を通過させる帯域透過フィルタをかけ、前記アレイ受信器の各受信センサ素子の位置に応じて異なる時間だけシフトさせた後、加算して第1の処理信号を得、得られた前記第1の処理信号に基づいて前記欠陥の第1の映像を得る第1映像化工程と、
前記欠陥に対して前記超音波送信器および前記アレイ受信器のうち少なくとも一方の位置が異なる第2の配置において、前記超音波送信器から前記構造物に対して照射された前記バースト超音波の前記欠陥からの散乱波を、前記アレイ受信器で受信して第2の受信信号を得る第2受信工程と、
前記第2の受信信号に前記帯域透過フィルタをかけ、前記アレイ受信器の各受信センサ素子の位置に応じて異なる時間だけシフトさせた後、加算して第2の処理信号を得、得られた前記第2の処理信号に基づいて前記欠陥の第2の映像を得る第2映像化工程と、
前記第1の映像および前記第2の映像の共通部分を抽出する抽出工程とを、
有することを特徴とする構造物欠陥の映像化方法。 - 構造物に含まれるき裂のような欠陥を検出する構造物欠陥の映像化方法であって、
任意のサイクル数の正弦波から成るバースト超音波を照射する超音波送信器と、複数の受信センサ素子を有するアレイ受信器とを有し、
前記超音波送信器から前記構造物に対して所定のサイクル数の正弦波から成る第1のバースト超音波を照射し、前記第1のバースト超音波の前記欠陥からの散乱波を、前記アレイ受信器で受信して第1の受信信号を得る第1受信工程と、
前記第1の受信信号に、前記正弦波の中心周波数成分、その整数倍の周波数成分、またはその整数分の1の周波数成分を通過させる帯域透過フィルタをかけ、前記アレイ受信器の各受信センサ素子の位置に応じて異なる時間だけシフトさせた後、加算して第1の処理信号を得、得られた前記第1の処理信号に基づいて、前記欠陥の第1の映像を得る第1映像化工程と、
前記超音波送信器から前記構造物に対して前記所定のサイクル数とは異なるサイクル数の正弦波から成る第2のバースト超音波を照射し、前記第2のバースト超音波の前記欠陥からの散乱波を、前記アレイ受信器で受信して第2の受信信号を得る第2受信工程と、
前記第2の受信信号に前記帯域透過フィルタをかけ、前記アレイ受信器の各受信センサ素子の位置に応じて異なる時間だけシフトさせた後、加算して第2の処理信号を得、得られた前記第2の処理信号に基づいて、前記欠陥の第2の映像を得る第2映像化工程と、
前記第1の映像および前記第2の映像の共通部分を抽出する抽出工程とを、
有することを特徴とする構造物欠陥の映像化方法。 - 前記バースト超音波に含まれる正弦波のサイクル数が4以上であることを特徴とする請求項1記載の構造物欠陥の映像化方法。
- 前記第1のバースト超音波に含まれる正弦波のサイクル数が4以上であり、前記第2のバースト超音波に含まれる正弦波のサイクル数が3以下であることを特徴とする請求項2記載の構造物欠陥の映像化方法。
- 前記アレイ受信器内で使用する受信センサ素子を切り換えることにより、前記第1の配置および前記第2の配置を構成することを特徴とする請求項1または3記載の構造物欠陥の映像化方法。
- 前記帯域透過フィルタの帯域幅を、フィルタをかける前記第1の受信信号または前記第2の受信信号に対応するバースト超音波に含まれる正弦波のサイクル数に反比例させることを特徴とする請求項1、2、3、4または5記載の構造物欠陥の映像化方法。
- 前記第1の映像および前記第2の映像が、前記アレイ受信器の中心と前記欠陥とを結ぶ方向に、各映像に対応するバースト超音波に含まれる正弦波のサイクル数に依存して伸びた形状となるよう、前記アレイ受信器の前記受信センサ素子の数を決定することを特徴とする請求項1、2、3、4、5または6記載の構造物欠陥の映像化方法。
- 前記帯域透過フィルタは、フィルタをかける前記第1の受信信号または前記第2の受信信号に対応するバースト超音波に含まれる正弦波の周波数の整数倍の周波数を有する高調波、または、フィルタをかける前記第1の受信信号または前記第2の受信信号に対応するバースト超音波に含まれる正弦波の周波数の整数分の1の周波数を有する分調波の周波数成分のみを通過させることを特徴とする、請求項1、2、3、4、5、6または7記載の構造物欠陥の映像化方法。
- 前記抽出工程は、デジタル化された前記第1の映像および前記第2の映像の積、もしくは積の平方根を演算することにより、または、2値化された前記第1の映像および前記第2の映像の1となる部分の共通部のみに、元の前記第1の映像もしくは前記第2の映像の強度を付与することにより、前記第1の映像および前記第2の映像の共通部分を抽出することを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7または8記載の構造物欠陥の映像化方法。
- 構造物に含まれるき裂のような欠陥を検出する構造物欠陥の映像化装置であって、
任意のサイクル数の正弦波から成るバースト超音波を照射する超音波送信器と、
前記超音波送信器から前記構造物に対して照射された前記バースト超音波の前記欠陥からの散乱波を受信可能に設けられた複数の受信センサ素子を有するアレイ受信器と、
前記アレイ受信器の各受信センサ素子で受信した受信信号に、特定の周波数成分を通過させる帯域透過フィルタをかけ、前記アレイ受信器の各受信センサ素子の位置に応じて異なる時間だけシフトさせた後、加算して処理信号を得、得られた前記処理信号に基づいて、前記欠陥の映像を得る映像化手段と、
前記映像化手段により得られた互いに異なる2つの映像の共通部分を抽出する抽出手段とを、
有することを特徴とする構造物欠陥の映像化装置。 - 前記超音波送信器は正弦波のサイクル数が4以上のバースト超音波を照射するよう構成され、
前記映像化手段は、前記欠陥に対して前記超音波送信器および前記アレイ受信器のうち少なくとも一方の位置が異なる2つの場合について、互いに異なる2つの映像を得るよう構成されていることを、
特徴とする請求項10記載の構造物欠陥の映像化装置。 - 前記映像化手段は前記超音波送信器が照射するバースト超音波に含まれる正弦波のサイクル数が4以上の場合および3以下の場合について、互いに異なる2つの映像を得るよう構成されていることを、特徴とする請求項10記載の構造物欠陥の映像化装置。
- 前記アレイ受信器は、使用する受信センサ素子を切換可能であることを特徴とする請求項10または11記載の構造物欠陥の映像化装置。
- 前記映像化手段は、前記帯域透過フィルタの帯域幅が、フィルタをかける前記受信信号に対応するバースト超音波に含まれる正弦波のサイクル数に反比例していることを特徴とする請求項10、11、12または13記載の構造物欠陥の映像化装置。
- 前記アレイ受信器は、前記2つの映像が前記アレイ受信器の中心と前記欠陥とを結ぶ方向に、各映像に対応するバースト超音波に含まれる正弦波のサイクル数に依存して伸びた形状となるよう、前記受信センサ素子の数を決定されていることを特徴とする請求項10、11、12、13または14記載の構造物欠陥の映像化装置。
- 前記帯域透過フィルタは、フィルタをかける前記受信信号に対応するバースト超音波に含まれる正弦波の周波数の整数倍の周波数を有する高調波、または、フィルタをかける前記受信信号に対応するバースト超音波に含まれる正弦波の周波数の整数分の1の周波数を有する分調波の周波数成分のみを通過させるよう構成されていることを特徴とする、請求項10、11、12、13、14または15記載の構造物欠陥の映像化装置。
- 前記抽出手段は、デジタル化された前記2つの映像の積、もしくは積の平方根を演算することにより、または、2値化された前記2つの映像の1となる部分の共通部のみに、元の映像の強度を付与することにより、各映像の共通部分を抽出するよう構成されていることを特徴とする請求項10、11、12、13、14、15または16記載の構造物欠陥の映像化装置。
- 組織に含まれる気泡や病変部を検出する気泡や病変部の映像化方法であって、
任意のサイクル数の正弦波から成るバースト超音波を照射する超音波送信器と、複数の受信センサ素子を有するアレイ受信器とを有し、
前記超音波送信器から前記組織に対して所定のサイクル数の正弦波から成る第1のバースト超音波を照射し、前記第1のバースト超音波の前記気泡や病変部からの散乱波を、前記アレイ受信器で受信して第1の受信信号を得る第1受信工程と、
前記第1の受信信号に、前記正弦波の中心周波数成分、その整数倍の周波数成分、またはその整数分の1の周波数成分を通過させる帯域透過フィルタをかけ、前記アレイ受信器の各受信センサ素子の位置に応じて異なる時間だけシフトさせた後、加算して第1の処理信号を得、得られた前記第1の処理信号に基づいて、前記気泡や病変部の第1の映像を得る第1映像化工程と、
前記超音波送信器から前記組織に対して前記所定のサイクル数とは異なるサイクル数の正弦波から成る第2のバースト超音波を照射し、前記第2のバースト超音波の前記気泡や病変部からの散乱波を、前記アレイ受信器で受信して第2の受信信号を得る第2受信工程と、
前記第2の受信信号に前記帯域透過フィルタをかけ、前記アレイ受信器の各受信センサ素子の位置に応じて異なる時間だけシフトさせた後、加算して第2の処理信号を得、得られた前記第2の処理信号に基づいて、前記気泡や病変部の第2の映像を得る第2映像化工程と、
前記第1の映像および前記第2の映像の共通部分を抽出する抽出工程とを、
有することを特徴とする気泡や病変部の映像化方法。 - 組織に含まれる気泡や病変部を検出する気泡や病変部の映像化装置であって、
任意のサイクル数の正弦波から成るバースト超音波を照射する超音波送信器と、
前記超音波送信器から前記組織に対して照射された前記バースト超音波の前記気泡や病変部からの散乱波を受信可能に設けられた複数の受信センサ素子を有するアレイ受信器と、
前記アレイ受信器の各受信センサ素子で受信した受信信号に、特定の周波数成分を通過させる帯域透過フィルタをかけ、前記アレイ受信器の各受信センサ素子の位置に応じて異なる時間だけシフトさせた後、加算して処理信号を得、得られた前記処理信号に基づいて、前記欠陥の映像を得る映像化手段と、
前記映像化手段により得られた互いに異なる2つの映像の共通部分を抽出する抽出手段とを、
有することを特徴とする気泡や病変部の映像化装置。
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