JP2003106926A - Gas leak inspection method and device therefor - Google Patents
Gas leak inspection method and device thereforInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、圧力容器，配管，
タンク等の検査対象にピンホール等の欠陥孔や隙間が存
在するか否かを検査する検査方法及びその装置に係り、
特に、検査対象に気体を加圧して封入する等したときに
欠陥孔や隙間（以下、隙間も含めて欠陥孔という。）か
ら漏れる音の有無や音波の解析をして欠陥孔の位置を特
定するのに好適な気体漏れ検査方法及びその装置に関す
る。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pressure vessel, piping,
The present invention relates to an inspection method and an apparatus for inspecting whether a defective hole such as a pinhole or a gap exists in an inspection target such as a tank,
In particular, the position of the defect hole is identified by analyzing the presence or absence of sound leaking from the defect hole or gap (hereinafter, the gap is also referred to as a defect hole) and sound waves when the gas to be inspected is pressurized and sealed. The present invention relates to a gas leak inspection method and apparatus suitable for the operation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】検査対象に気体を入れて加圧し、漏れの
有無を確認する従来の方法として、発泡漏れ試験ＪＩＳ
Ｚ ２３２９や、気体漏れ箇所で発生する音響効果を
観測する技術が用いられている。音響効果を観測し漏れ
箇所を検出する技術の中で、特開平６−１９４２５５号
公報記載の従来技術は、欠陥孔で発生する可聴音を観測
している。また、特開平７−７７４７７号公報記載の従
来技術では、欠陥孔で発生する超音波を観測し、特開平
１１−１４２２７９号公報記載の従来技術では、予め特
定の任意周波数狭帯域の超音波を観測し、漏れの有無を
検出している。2. Description of the Related Art As a conventional method for checking the presence or absence of leakage by putting gas into a test object and pressurizing it, the foam leakage test JIS
Z 2329 and a technique for observing an acoustic effect generated at a gas leak location are used. Among the techniques for observing acoustic effects and detecting leak points, the conventional technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-194255 observes an audible sound generated in a defect hole. Further, in the conventional technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-77477, the ultrasonic waves generated in the defect holes are observed. In the conventional technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 11-142279, ultrasonic waves of a specific arbitrary frequency narrow band are previously detected. Observe and detect the presence or absence of leaks.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の検査技術のうち、発泡試験では漏洩試験の試験条件に
よって目視可能な泡を形成せず、気体漏れ箇所を見落と
す場合があり、また、検査終了後に拭き取りなどの煩雑
な作業が必要であるという問題がある。また、欠陥孔で
発生する音響の中で、可聴音や超音波等の特定の周波数
を測定し漏れ箇所を決定する従来技術では、漏洩気体の
風圧と欠陥孔の形状の関係により、検出される音響が必
ずしも予め特定した周波数領域で無い場合があり、誤検
出や見落とす可能性があるという問題がある。However, among the above-mentioned conventional inspection techniques, in the foaming test, there is a case where a visible bubble is not formed depending on the test conditions of the leak test, and the gas leak location may be overlooked. There is a problem that complicated work such as wiping is required after completion. Further, in the sound generated in the defect hole, in the conventional technique of determining a leak location by measuring a specific frequency such as audible sound or ultrasonic wave, it is detected by the relationship between the wind pressure of the leaked gas and the shape of the defect hole. There is a problem in that the sound may not necessarily be in the frequency domain specified in advance, and there is a possibility of false detection or oversight.
【０００４】更に、周波数や振幅のみを測定し漏れ個所
を決定する従来技術では、検査現場に存在する雑音源
（空気の噴流するエアブラシや、空調機より発生する超
音波）と欠陥孔等で発生する超音波の周波数領域が重な
り、雑音との識別性が必ずしも良くないため、検出率が
低下するという問題がある。Further, in the prior art in which only the frequency and the amplitude are measured to determine the leak point, the noise source (airbrush jetting air, ultrasonic waves generated from the air conditioner) and defect holes existing at the inspection site are generated. There is a problem that the detection rate is lowered because the frequency regions of the ultrasonic waves to be overlapped overlap each other and the distinguishability from noise is not necessarily good.
【０００５】本発明の第１の目的は、欠陥孔の検出率が
高く、雑音との識別性に優れた気体漏れ検査方法及びそ
の装置を提供することにある。It is a first object of the present invention to provide a gas leakage inspection method and its apparatus which have a high detection rate of defective holes and are excellent in distinguishability from noise.
【０００６】本発明の第２の目的は、気体漏れ検査の結
果を容易に確認できる気体漏れ検査方法及びその装置を
提供することにある。A second object of the present invention is to provide a gas leakage inspection method and apparatus for easily confirming the result of the gas leakage inspection.
【０００７】本発明の第３の目的は、欠陥孔等の有無を
自動的に判別することが可能な気体漏れ検査方法および
その装置を提供することにある。A third object of the present invention is to provide a gas leakage inspection method and apparatus capable of automatically discriminating the presence or absence of defective holes and the like.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的は、検査対象物
の欠陥孔を検出する気体漏れ検査方法において、欠陥孔
から漏洩した気体により発生する音響を計測し、音響デ
ータ中の周期的な位相変化を振幅波形に変換し、該振幅
波形の輪郭を取り出して低周期の変動波形とし、該変動
波形から変動要素をうなり成分として抽出し、前記振幅
波形の輪郭もしくは前記変動波形もしくは前記うなり成
分を予め設定した閾値と比較して前記欠陥孔の存否を判
定することで、達成される。In the gas leakage inspection method for detecting a defective hole in an inspection object, the sound generated by the gas leaked from the defective hole is measured, and the periodic phase in the acoustic data is measured. The change is converted into an amplitude waveform, the contour of the amplitude waveform is extracted as a low-cycle fluctuation waveform, the fluctuation element is extracted as a beat component from the fluctuation waveform, and the contour of the amplitude waveform or the fluctuation waveform or the beat component is extracted. This is achieved by comparing the presence or absence of the defective hole with a threshold value set in advance.
【０００９】好適には、欠陥孔から漏洩した気体により
発生する音響を計測する際に音響データ中の５０μｍ以
下の欠陥孔検出に有効である周波数１２０ｋＨｚ近傍の
音響の周期的な位相変化を振幅波形に変換して該振幅波
形の輪郭を取り出し、該輪郭の波形の低周期の変動波形
より変動要素をうなり成分として抽出し、該うなり成分
の値と予め設定した閾値とを比較して欠陥孔の存否を判
別することを特徴とする。Preferably, when measuring the sound generated by the gas leaked from the defect hole, a periodic phase change of the sound near the frequency of 120 kHz which is effective for detecting the defect hole of 50 μm or less in the acoustic data is amplitude waveform. To extract the contour of the amplitude waveform, extract a fluctuation element from the fluctuation waveform of the contour waveform having a low cycle as a beat component, compare the value of the beat component with a preset threshold value, and It is characterized by determining existence.
【００１０】更に好適には、音響データ中の周波数約４
０ＫＨｚの信号前記うなり成分を抽出し、また、前記う
なり成分の周波数の値と比較する閾値として、１０Ｈｚ
付近の値を用いることを特徴とする。More preferably, the frequency in the acoustic data is about 4
Signal of 0 KHz 10 Hz is used as a threshold value for extracting the beat component and comparing it with the frequency value of the beat component.
It is characterized by using a value in the vicinity.
【００１１】上記目的は、検査対象物の欠陥孔を検出す
る気体漏れ検査装置において、欠陥孔から漏洩した気体
により発生する音響を計測する音響検出器と、該音響検
出器で検出した音響データ中の周期的な位相変化を振幅
波形に変換すると共に前記振幅波形の輪郭を取り出し低
周期の変動波形として出力する演算処理手段とを備える
ことで、達成される。In the gas leak inspection apparatus for detecting a defective hole in an inspection object, the above-mentioned object is to detect an acoustic sound generated by the gas leaked from the defective hole and acoustic data detected by the acoustic detector. This is achieved by including the arithmetic processing means for converting the periodical phase change of (1) into an amplitude waveform and extracting the contour of the amplitude waveform and outputting it as a low-cycle fluctuation waveform.
【００１２】好適には、前記変動波形を表示し音波の噴
出を可視化する表示手段を備え、また、前記取り出した
輪郭の波形を閾値と比較して前記欠陥孔の存否を自動判
別する判別手段、または、前記変動波形から抽出された
うなり成分と閾値とを比較して前記欠陥孔の存否を自動
判別する判別手段を備えることを特徴とする。Preferably, a display means for displaying the fluctuation waveform to visualize the ejection of sound waves is provided, and a determination means for automatically determining the presence or absence of the defective hole by comparing the extracted contour waveform with a threshold value. Alternatively, it is characterized by further comprising a discriminating means for automatically discriminating the presence or absence of the defective hole by comparing a beat component extracted from the fluctuation waveform with a threshold value.
【００１３】更に好適には、前記演算処理手段は、前記
音響データ中の５０μｍ以下の欠陥孔検出に有効である
周波数１２０ｋＨｚ近傍の音響の周期的な位相変化を振
幅波形に変換して該振幅波形の輪郭を取り出し、該輪郭
の波形の低周期の変動波形より変動要素をうなり成分と
して抽出し、前記判別手段は、前記うなり成分の値と予
め設定した閾値とを比較することを特徴とし、また、音
響データ中の周波数約４０ＫＨｚの信号前記うなり成分
を抽出し、更に、前記うなり成分の周波数の値と比較す
る閾値として１０Ｈｚ付近の値を用いることを特徴とす
る。More preferably, the arithmetic processing means converts the periodic phase change of the sound near the frequency of 120 kHz, which is effective for detecting a defect hole of 50 μm or less in the sound data, into an amplitude waveform, and the amplitude waveform. Is extracted, and a fluctuation element is extracted as a beat component from the low-cycle fluctuation waveform of the waveform of the contour, and the determination means compares the value of the beat component with a preset threshold value, and A signal having a frequency of about 40 KHz in the acoustic data is extracted from the beat component, and a value near 10 Hz is used as a threshold value to be compared with the frequency value of the beat component.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１５】図１は、本発明の一実施形態に係る気体漏
れ検査装置の構成図である。この実施形態では、配管７
中に加圧気体を流し、配管７に欠陥孔８が存在した場合
にこの欠陥孔８から気体等が漏れることで発生する音響
を計測し、欠陥孔８の有無を検査する場合について説明
する。FIG. 1 is a block diagram of a gas leakage inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, the pipe 7
A case will be described in which pressurized gas is passed through the pipe 7, and when the defective hole 8 exists in the pipe 7, the sound generated when the gas or the like leaks from the defective hole 8 is measured and the presence or absence of the defective hole 8 is inspected.
【００１６】この実施形態に係る気体漏れ検査装置は、
音響検出器１と、この音響検出器１の検出音データを取
り込む計測装置２と、計測装置２の計測結果等を表示す
る表示装置３と、欠陥孔の存否を判定する判定装置４
と、ハードディスク等の記憶媒体５とを備えて構成され
る。The gas leakage inspection apparatus according to this embodiment is
The acoustic detector 1, a measuring device 2 that captures sound data detected by the acoustic detector 1, a display device 3 that displays the measurement results of the measuring device 2, and a determination device 4 that determines the presence or absence of a defect hole.
And a storage medium 5 such as a hard disk.
【００１７】音響検出器（センサ）１は、配管７の欠陥
孔８から気体が漏れることで発生する音響を計測する。
計測装置２は、音響検出器１により観測された音響デー
タ中の周期的な位相変化を振幅波形に変換し、変換され
た振幅波形の輪郭を取り出して、輪郭波形の低周期のう
なり成分を抽出する演算処理部（後述する図２参照）を
有する。この抽出された低周期のうなり成分は、表示装
置３により表示される。また、判定装置４は、うなり成
分の波形のピーク値と面積を演算し、予め設定された閾
値とピーク値または面積値とを比較判定し、判定結果を
表示装置３に表示する。うなり成分を抽出する演算処理
部を有する計測装置２は、音響データから位相変化を低
周期のうなり成分として抽出するためのパラメータの設
定も行う。記憶媒体５は必須構成ではなく、判定装置４
への各試験条件における合否判定のための閾値を任意に
提供し測定結果を記録するためのものである。The acoustic detector (sensor) 1 measures the acoustic generated when the gas leaks from the defective hole 8 of the pipe 7.
The measuring device 2 converts a periodic phase change in the acoustic data observed by the acoustic detector 1 into an amplitude waveform, extracts the contour of the converted amplitude waveform, and extracts a low-cycle beat component of the contour waveform. It has an arithmetic processing unit (see FIG. 2 to be described later). The extracted low-frequency beat component is displayed by the display device 3. Further, the determination device 4 calculates the peak value and the area of the waveform of the beat component, compares and determines the preset threshold value and the peak value or the area value, and displays the determination result on the display device 3. The measuring device 2 having the arithmetic processing unit for extracting the beat component also sets the parameter for extracting the phase change from the acoustic data as the low-cycle beat component. The storage medium 5 is not an indispensable component, but the determination device 4
This is for providing a threshold value for the pass / fail judgment in each test condition to record the measurement result.
【００１８】図２は、図１に示す気体漏れ検査装置の機
能ブロック図である。計測装置２は、信号入力部２ａと
演算処理部２ｂとを備えて成り、音響検出器１の検出信
号は先ず信号入力部２ａに入力される。信号入力部２ａ
は、変換器２１とＡ／Ｄコンバータ２２とを備え、音響
検出器１の検出信号をディジタルデータに変換する。こ
のディジタルデータはメモリ２３に入力され、データ切
出部２４により切出指令を受けたメモリ２３内のディジ
タルデータが計測入力データＩｊとして次段の演算処理
部２ｂに入力される。FIG. 2 is a functional block diagram of the gas leakage inspection apparatus shown in FIG. The measuring device 2 includes a signal input unit 2a and an arithmetic processing unit 2b, and the detection signal of the acoustic detector 1 is first input to the signal input unit 2a. Signal input section 2a
Is provided with a converter 21 and an A / D converter 22, and converts the detection signal of the acoustic detector 1 into digital data. This digital data is input to the memory 23, and the digital data in the memory 23 that has received the cutout command from the data cutout unit 24 is input to the arithmetic processing unit 2b at the next stage as the measurement input data Ij.
【００１９】演算処理部２ｂに入力された計測入力デー
タＩｊは、信号処理部２５で処理された後、ディジタル
フィルタ演算手段２６の多数のディジタルフィルタ２６
ａ，２６ｂ，…で演算された後、各フィルタ出力が合成
部２７で合成され、この合成出力Ｄｔ・ｊが判定装置４
に出力される。ディジタルフィルタ演算手段２６は、パ
ラメータ設定手段２８を備え、また、演算処理部２ｂは
位相合わせパラメータ設定手段２９を備える。The measurement input data Ij input to the arithmetic processing unit 2b is processed by the signal processing unit 25, and then a number of digital filters 26 of the digital filter arithmetic means 26 are processed.
After being calculated by a, 26b, ..., Each filter output is combined by the combining unit 27, and the combined output Dt.j is determined by the determination device 4
Is output to. The digital filter arithmetic means 26 comprises a parameter setting means 28, and the arithmetic processing section 2b comprises a phase matching parameter setting means 29.
【００２０】判定装置４に入力された合成出力Ｄｔ・ｊ
は、判定部４１にて閾値と比較判定され、判定結果Ｄａ
・ｊが表示装置３に出力される。表示装置３は、判定結
果を画面に出力すると共に、接点に出力して警報表示を
行う。Combined output Dt · j input to the determination device 4
Is compared with the threshold value in the determination unit 41, and the determination result Da
-J is output to the display device 3. The display device 3 outputs the determination result to the screen and also outputs it to the contact to display an alarm.
【００２１】尚、ディジタルフィルタ演算手段２６は、
公知の特開平１０−２６００６６号公報記載のものが使
用でき、また、それ以外の機能は従来公知のウェーブレ
ットシステムが使用できる。The digital filter calculating means 26 is
A known one described in JP-A-10-260066 can be used, and a conventionally known wavelet system can be used for other functions.
【００２２】図３は、上述した構成の気体漏れ検査装置
における音響解析手順を示した処理の流れ図である。セ
ンサ（音響検出器）１で計測された音響は信号として取
り込まれ、ステップＳ１で、Ｉ／Ｏアンプ処理およびＡ
／Ｄコンバート処理される。その後、ステップＳ２で設
定された揺らぎ変換モデルにより、複数のＩＩＲ型デジ
タルフィルタであるコンボリューションフィルタリング
を用い、揺らぎ変換にかけられる（ステップＳ３）。揺
らぎ変換処理により、計測信号の周波数波形の二乗平均
（移動平均）がとられて波形の輪郭が抽出がされ、音響
成分の中で、「うなり」および「響き」が特徴化される
（ステップＳ４）。抽出された輪郭波形は、事前にステ
ップＳ５で設定された判定基準パラメータと比較され
（ステップＳ６）、欠陥孔の有無の判定が行われる。FIG. 3 is a flow chart of processing showing an acoustic analysis procedure in the gas leakage inspection apparatus having the above-mentioned configuration. The sound measured by the sensor (sound detector) 1 is captured as a signal, and in step S1, I / O amplifier processing and A
/ D conversion processing is performed. Then, the fluctuation conversion model set in step S2 is used to perform fluctuation conversion using convolution filtering that is a plurality of IIR digital filters (step S3). By the fluctuation conversion process, the root mean square (moving average) of the frequency waveform of the measurement signal is taken to extract the contour of the waveform, and "beat" and "reverberation" are characterized in the acoustic component (step S4). ). The extracted contour waveform is compared with the determination reference parameter set in advance in step S5 (step S6), and the presence / absence of a defective hole is determined.
【００２３】欠陥孔の有無は、「うなり」の出現の有無
によって判定され、また、「うなり」波形の波形形状か
ら求めたピーク値や低周波面積値の値を、予め設定され
た閾値と比較することで、判定される。本実施形態で
は、周期的に振動する表面や渦によって他の波が時間的
に伸縮を受けるドップラー効果による位相シフト，位相
変調で生じる「うなり」を、欠陥孔の検出に利用する。
以下、この方法を詳述する。The presence / absence of a defect hole is determined by the presence / absence of appearance of a “beat”, and the peak value and the low-frequency area value obtained from the waveform shape of the “beat” waveform are compared with a preset threshold value. By doing, it is determined. In the present embodiment, the "beat" generated by the phase shift and phase modulation due to the Doppler effect in which other waves are temporally expanded and contracted by the periodically vibrating surface or vortex is used for the detection of the defect hole.
Hereinafter, this method will be described in detail.
【００２４】計測された音響に対して、Ｉ／Ｏアンプ及
びＡ／Ｄコンバータ処理（ステップＳ１）が施された
後、信号を高速フーリエ変換処理し（ステップＳ７）、
信号波形のスペクトルを可視化する。雑音の基となる周
期的に振動する表面や渦によって他の波が伸縮を受ける
場合、高速フーリエ変換処理をした波形スペクトルに雑
音信号波形を示す固有のスペクトル形状が出現する。出
現した雑音固有の振動数に対応するフィルタ出力に対し
て揺らぎ変換にかけることにより、雑音による波形を減
少されることができる。After the measured sound is subjected to I / O amplifier and A / D converter processing (step S1), the signal is subjected to fast Fourier transform processing (step S7),
Visualize the spectrum of the signal waveform. When other waves are expanded or contracted by the periodically oscillating surface or vortex which is the basis of noise, a unique spectrum shape showing a noise signal waveform appears in the waveform spectrum subjected to the fast Fourier transform process. By applying fluctuation conversion to the filter output corresponding to the frequency of noise that appears, it is possible to reduce the waveform due to noise.
【００２５】そこで、図３に示す例の様に、揺らぎ変換
波形スペクトルを用いた複合判定を行うステップＳ８
を設けることで、欠陥孔からの信号と雑音信号との比で
あるＳ／Ｎを一層向上させることが可能となる。また、
雑音による固有の波形スペクトルは、雑音発生源が音響
検出器１に対して垂直である場合に最も効果が大きく現
れるため、この指向性を利用することで、欠陥孔と雑音
とを識別することが可能となる。Therefore, as in the example shown in FIG. 3, step S8 for making a composite determination using the fluctuation converted waveform spectrum.
It becomes possible to further improve the S / N, which is the ratio of the signal from the defective hole and the noise signal, by providing. Also,
The unique waveform spectrum due to noise is most effective when the noise source is vertical to the acoustic detector 1. Therefore, by utilizing this directivity, it is possible to distinguish between a defective hole and noise. It will be possible.
【００２６】次に、本実施形態の特徴である検出精度の
向上原理について説明する。上述したドップラー効果
は、音響から得られる相対速度が大きい場合、最大の効
果が得られる。このため、音響検出器１のセンサ素子表
面が音源にまっすぐ向いているときに効果を最大に発揮
する。ドップラー効果による位相変動を抽出し、これを
振幅波形に変換して欠陥孔を検出する検査方法では、音
響検出器１のセンサ素子を音源に向けたとき最大の位相
抽出効果が得られる。そのため、従来の検査方法と比較
して精度を向上させることができる。Next, the principle of improving the detection accuracy, which is a feature of this embodiment, will be described. The above-mentioned Doppler effect is maximized when the relative velocity obtained from the sound is large. Therefore, the effect is maximized when the surface of the sensor element of the acoustic detector 1 faces straight to the sound source. In the inspection method in which the phase fluctuation due to the Doppler effect is extracted and converted into an amplitude waveform to detect the defect hole, the maximum phase extraction effect is obtained when the sensor element of the acoustic detector 1 is directed to the sound source. Therefore, the accuracy can be improved as compared with the conventional inspection method.
【００２７】このとき、音響検出器（センサ）１に指向
性がある場合や、超音波のように音に指向性がある場合
は、相乗効果で指向性が強化される。周辺雑音のように
他方向から放射される超音波は位相抽出時に低下し、相
対的に、欠陥孔で発生した音源による位相を抽出した低
周波は強調されるため、Ｓ／Ｎが向上し、欠陥孔検出精
度がよくなる。At this time, if the acoustic detector (sensor) 1 has a directivity or if the sound has a directivity like an ultrasonic wave, the directivity is enhanced by a synergistic effect. Ultrasonic waves radiated from the other direction such as ambient noise are reduced at the time of phase extraction, and the low frequency extracted from the phase due to the sound source generated in the defect hole is relatively emphasized, so the S / N is improved, The defect hole detection accuracy is improved.
【００２８】因みに実験によれば、ドップラー効果によ
る位相変動を抽出し、これを振幅波形に変換して欠陥孔
を検出する本実施形態の検査方法は、発生音源を直接観
測する従来の手法に比べ、Ｓ／Ｎが２ｄＢから３ｄＢ向
上する結果が得られている。According to the experiment, the inspection method of the present embodiment in which the phase fluctuation due to the Doppler effect is extracted and converted into the amplitude waveform to detect the defective hole is more than the conventional method of directly observing the generated sound source. , S / N is improved from 2 dB to 3 dB.
【００２９】次に、本実施形態に係る検査装置の具体的
な検査実施例を観測波形とともに示す。配管７に欠陥孔
８が存在しない場合は、バックグラウンドにおける集音
波形として、図４（ａ）に示す周波数―音圧曲線が観測
される。集音された音響に対して、揺らぎ変換を実施す
ることにより、図４（ｂ）に示す位相抽出波形が得られ
る。しかしながら、バックグラウンドにおける音響の場
合、前述の位相変動に伴うドップラー効果がないため、
図４（ｂ）に示す位相抽出波形には変化が見られない。Next, a concrete inspection example of the inspection apparatus according to this embodiment will be shown together with observed waveforms. When the defective hole 8 does not exist in the pipe 7, the frequency-sound pressure curve shown in FIG. 4A is observed as the collected sound waveform in the background. By performing fluctuation conversion on the collected sound, the phase extraction waveform shown in FIG. 4B is obtained. However, in the case of sound in the background, there is no Doppler effect associated with the above-mentioned phase fluctuation,
No change is seen in the phase extraction waveform shown in FIG.
【００３０】これに対し、配管７に欠陥孔８が存在する
場合は、図５（ａ）に示す集音波形の周波数―音圧曲線
が観測される。この周波数―音圧曲線には、周波数４０
ＫＨｚ付近と、周波数１２０ＫＨｚ付近でピークが見ら
れる。これらのピークは、欠陥孔の存在に起因している
と考えられるが、これらのピークの存在だけで、欠陥孔
の存在を断定することはできない。しかし、図５（ａ）
に示す集音波形に対して揺らぎ変換による位相抽出を実
施すると、図５（ｂ）に示す位相抽出波形が観測され
る。この位相抽出波形には、約８Ｈｚの振幅変動が観測
される。On the other hand, when the defective hole 8 is present in the pipe 7, the frequency-sound pressure curve of the sound collecting waveform shown in FIG. 5A is observed. This frequency-sound pressure curve has a frequency of 40
Peaks are seen around KHz and around 120 KHz. It is considered that these peaks are caused by the presence of defective holes, but the presence of these peaks cannot determine the existence of defective holes. However, FIG. 5 (a)
When phase extraction by fluctuation conversion is performed on the collected sound waveform shown in FIG. 5, the phase extraction waveform shown in FIG. 5B is observed. An amplitude fluctuation of about 8 Hz is observed in this phase extraction waveform.
【００３１】位相抽出波形の振幅に変動が現れるのは、
欠陥孔からの音響固有の「うなり」を揺らぎ変換したた
めであり、欠陥孔検出の判定時には、この位相抽出波形
の振幅変動の値すなわち周波数の値に閾値を設定するこ
とにより、欠陥孔有無の判定を自動識別させることが可
能となる。欠陥孔が存在する場合、全てこの位相抽出波
形によるうなり成分の波形が観測されるため、このうな
り成分の有無により欠陥孔の検出ができる。The variation in the amplitude of the phase extraction waveform is
This is because the "beat" peculiar to the sound from the defect hole was converted into fluctuation, and at the time of the determination of the defect hole detection, the threshold value was set to the value of the amplitude fluctuation of the phase extraction waveform, that is, the frequency value, to determine the presence or absence of the defect hole. Can be automatically identified. When a defective hole exists, the waveform of the beat component due to this phase extraction waveform is observed in all cases, and therefore the defective hole can be detected by the presence or absence of the beat component.
【００３２】上述した実施形態において、うなり成分の
波形のピーク値もしくは波形面積値を求め、これらの値
を、夫々予め設定された閾値と比較することで、欠陥孔
の有無判定を自動で実施することも可能である。In the above embodiment, the peak value or the waveform area value of the waveform of the beat component is obtained, and these values are compared with preset threshold values, respectively, so that the presence / absence of a defective hole is automatically determined. It is also possible.
【００３３】ここで、社団法人日本非破壊検査協会発行
の超音波リーク試験方法 ＮＤＩＳ３４２０にある標準
校正試験片により、欠陥孔で発生した超音波の位相変動
から抽出される低周期の振幅を測定し、検出を目的とす
る欠陥孔部を音源とする音響から抽出されたうなり成分
による振幅ピークや波形形状の面積値の判定基準を決定
することができる。この判定基準に基づいて本実施形態
の検査方法を適用することで、微細な欠陥孔等を高精度
に検出可能となる。なお、上述の構成のうち、欠陥孔検
出の閾値を予め校正試験片などで準備できる場合は、表
示装置３は必須ではなくなる。Here, a standard calibration test piece in the ultrasonic leak test method NDIS3420 issued by the Japan Nondestructive Inspection Association was used to measure the low-cycle amplitude extracted from the phase fluctuation of the ultrasonic wave generated in the defect hole. It is possible to determine the criterion for the amplitude peak and the area value of the waveform shape due to the beat component extracted from the sound having the defect hole portion as the sound source for the purpose of detection. By applying the inspection method of the present embodiment based on this criterion, it becomes possible to detect fine defect holes and the like with high accuracy. In the above configuration, if the threshold value for detecting a defective hole can be prepared in advance with a calibration test piece or the like, the display device 3 is not essential.
【００３４】図６は、実験データを示す図である。この
実験では、サンプルの欠陥孔として穴径３０μｍ〜５０
０μｍのものを用意し、検査対象に入れる気体の内圧を
１００ｍｍＨｇ〜１５ｍｍＨｇとしたときの、低位ｆピ
ーク周波数と、高位ｆピーク周波数と、うなり周期を求
めた。この結果を見る限り、２００μｍを境に穴径が大
きいと低位ｆピーク周波数は４０ＫＨｚが支配的となる
ことが分かる。逆に、穴径が小さくなると、高位ｆピー
ク周波数は１００ＫＨｚが支配的となり、低位ｆピーク
周波数も４０ＫＨｚ近辺は明瞭でなくなる。FIG. 6 is a diagram showing experimental data. In this experiment, hole diameters of 30 μm-50
The low-order f peak frequency, the high-order f peak frequency, and the beat cycle were determined when the internal pressure of the gas to be inspected was 100 mmHg to 15 mmHg. From this result, it can be seen that when the hole diameter is large with 200 μm as the boundary, the low f peak frequency is predominantly 40 KHz. On the contrary, when the hole diameter becomes small, the high f peak frequency becomes dominant at 100 KHz, and the low f peak frequency becomes unclear near 40 KHz.
【００３５】また、図６の結果によれば、うなりは全て
の実験で観測でき、このうなり周波数は、穴径が大きい
と低くなり、穴径が小さいと周波数は高くなる傾向があ
る。欠陥孔に起因する「うなり」の周波数は１０Ｈｚよ
り小さいことが多いため、１０Ｈｚを閾値として欠陥孔
の有無の判定を行うことで、欠陥孔の検出率を高めるこ
とができる。「うなり」は、４０ＫＨｚとか１００ＫＨ
ｚとかの支配的なピーク値周波数で生じていると考える
こともできるが、３０ＫＨｚから２００ＫＨｚまでの領
域全体のパワー積算によって把握することも可能であ
る。Further, according to the results of FIG. 6, the beat can be observed in all the experiments, and the beat frequency tends to decrease when the hole diameter is large, and tends to increase when the hole diameter is small. Since the frequency of "beat" caused by defective holes is often smaller than 10 Hz, the defect hole detection rate can be increased by determining the presence or absence of defective holes with 10 Hz as a threshold value. "Grow" is 40KHz or 100KH
It can be considered that it occurs at a dominant peak value frequency such as z, but it can also be grasped by integrating the power of the entire region from 30 KHz to 200 KHz.
【００３６】以上述べた実施形態によれば、欠陥孔で発
生した音響を観測したデータ中の周期的な位相変化を振
幅波形に変換し、変換された振幅波形の輪郭を取り出し
て、該輪郭波形の低周期のうなり成分を抽出し、このう
なり成分の波形形状により欠陥孔の検出を行うため、周
辺の雑音による影響が小さくなるという効果がある。According to the above-described embodiment, the periodic phase change in the data obtained by observing the sound generated in the defect hole is converted into an amplitude waveform, the contour of the converted amplitude waveform is extracted, and the contour waveform is extracted. Since a low-frequency beat component is extracted and the defect hole is detected by the waveform shape of the beat component, the effect of ambient noise is reduced.
【００３７】本実施形態の位相変化から低周期のうなり
成分を抽出する手法は、ドップラー効果が音源に対して
正面方向である場合に最大の効果が得られるため、機械
的な処置によらずに欠陥検出の指向性が得られ、優れた
欠陥孔位置特定の効果がある。The method of extracting the low-frequency beat component from the phase change of the present embodiment provides the maximum effect when the Doppler effect is in the front direction with respect to the sound source, so that it does not depend on mechanical measures. Defect detection directivity can be obtained, and there is an excellent effect of specifying defect hole positions.
【００３８】また、低周期うなり成分による波形をピー
ク値または波形面積値で求め、これらを閾値と比較する
ことで欠陥孔の自動判定を行うことも可能である。更
に、５０μｍ以下の欠陥孔では１２０ｋＨｚ程度の超音
波が発生し、その音響データの位相変動を抽出すること
で、１０Ｈｚ付近のうなり成分を観測することができ、
うなり成分の波形に判定閾値を設けることで、５０μｍ
以下の欠陥孔を効率よく検出することができる。Further, it is also possible to automatically determine the defective hole by obtaining the waveform of the low-period beat component by the peak value or the waveform area value and comparing them with the threshold value. Furthermore, an ultrasonic wave of about 120 kHz is generated in a defect hole of 50 μm or less, and a beat component near 10 Hz can be observed by extracting the phase fluctuation of the acoustic data,
By setting the judgment threshold for the waveform of the beat component, 50 μm
The following defective holes can be efficiently detected.
【００３９】[0039]
【発明の効果】本発明によれば、欠陥孔を高い検出率で
検出できると共に雑音との識別性を高めることができ、
また、気体漏れ検査の結果を容易に確認でき、更に、欠
陥孔等の有無を自動的に判別することも可能となる。According to the present invention, it is possible to detect defective holes with a high detection rate and to improve the distinguishability from noise.
Further, the result of the gas leak inspection can be easily confirmed, and the presence / absence of a defect hole or the like can be automatically determined.
【図１】本発明の一実施形態に係る気体漏れ検出装置の
構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a gas leakage detection device according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１に示す気体漏れ検出装置の機能構成図であ
る。FIG. 2 is a functional configuration diagram of the gas leakage detection device shown in FIG.
【図３】図１に示す気体漏れ検出装置の音響解析手順を
示す流れ図である。FIG. 3 is a flowchart showing an acoustic analysis procedure of the gas leakage detection device shown in FIG.
【図４】（ａ）バックグラウンドにおける集音波形の周
波数―音圧曲線と、（ｂ）揺らぎ変換による位相抽出波
形である。FIG. 4A is a frequency-sound pressure curve of a sound collecting waveform in the background, and FIG. 4B is a phase extraction waveform by fluctuation conversion.
【図５】（ａ）欠陥孔が存在する場合における集音波形
の周波数―音圧曲線と、（ｂ）揺らぎ変換による位相抽
出波形である。FIG. 5A is a frequency-sound pressure curve of a sound collection waveform in the presence of a defect hole, and FIG. 5B is a phase extraction waveform by fluctuation conversion.
【図６】本発明の一実施形態による実験結果を示す図で
ある。FIG. 6 is a diagram showing experimental results according to an embodiment of the present invention.
１ 音響検出器 ２ 計測装置 ３ 表示装置 ４ 判定装置 ５ 記憶媒体 ７ 被検査対象 ８ 欠陥孔 1 Acoustic detector 2 Measuring device 3 display devices 4 Judgment device 5 storage media 7 Inspected 8 defective holes
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田口 哲夫 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所原子力事業部内 (72)発明者 上石 陽一 東京都港区新橋五丁目15番５号 シンクロ 株式会社内 Ｆターム(参考） 2G067 AA02 AA11 CC04 DD13 EE03 EE14 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Tetsuo Taguchi 3-1-1 Sachimachi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Stock Association Hitachi, Ltd. Nuclear Business Division (72) Inventor Yoichi Kamiishi Synchro, 5-15-5, Shimbashi, Minato-ku, Tokyo Within the corporation F term (reference) 2G067 AA02 AA11 CC04 DD13 EE03 EE14
Claims (11)
欠陥孔という）を検出する気体漏れ検査方法において、
欠陥孔から漏洩した気体により発生する音響を計測し、
音響データ中の周期的な位相変化を振幅波形に変換し、
該振幅波形の輪郭を取り出して低周期の変動波形とし、
該変動波形から変動要素をうなり成分として抽出し、前
記振幅波形の輪郭もしくは前記変動波形もしくは前記う
なり成分を予め設定した閾値と比較して前記欠陥孔の存
否を判定することを特徴とする気体漏れ検査方法。1. A defective hole or gap (hereinafter,
In the gas leak inspection method for detecting defect holes)
The sound generated by the gas leaked from the defect hole is measured,
Converts periodic phase changes in acoustic data to amplitude waveforms,
Taking out the contour of the amplitude waveform as a low-cycle fluctuation waveform,
A gas leak characterized by extracting a fluctuation element from the fluctuation waveform as a beat component and comparing the contour of the amplitude waveform or the fluctuation waveform or the beat component with a preset threshold value to determine the presence or absence of the defective hole. Inspection method.
気体により発生する音響を計測する際に音響データ中の
５０μｍ以下の欠陥孔検出に有効である周波数１２０ｋ
Ｈｚ近傍の音響の周期的な位相変化を振幅波形に変換し
て該振幅波形の輪郭を取り出し、該輪郭の波形の低周期
の変動波形より変動要素をうなり成分として抽出し、該
うなり成分の値と予め設定した閾値とを比較して欠陥孔
の存否を判別することを特徴とする気体漏れ検査方法。2. The frequency of 120 k, which is effective for detecting a defect hole of 50 μm or less in acoustic data when measuring the sound generated by the gas leaked from the defect hole according to claim 1.
The periodic phase change of the sound in the vicinity of Hz is converted into an amplitude waveform, the contour of the amplitude waveform is extracted, and a fluctuation element is extracted as a beat component from the low-cycle fluctuation waveform of the contour waveform, and the value of the beat component is extracted. And a threshold value set in advance to determine the presence or absence of a defective hole.
周波数約４０ＫＨｚの信号の前記うなり成分を抽出する
ことを特徴とする気体漏れ検査方法。3. The gas leakage inspection method according to claim 2, wherein the beat component of a signal having a frequency of about 40 KHz in the acoustic data is extracted.
て、前記うなり成分の周波数の値と比較する閾値とし
て、１０Ｈｚ付近の値を用いることを特徴とする気体漏
れ検査方法。4. The gas leakage inspection method according to claim 1, wherein a value near 10 Hz is used as a threshold value to be compared with the frequency value of the beat component.
検査装置において、欠陥孔から漏洩した気体により発生
する音響を計測する音響検出器と、該音響検出器で検出
した音響データ中の周期的な位相変化を振幅波形に変換
すると共に前記振幅波形の輪郭を取り出し低周期の変動
波形として出力する演算処理手段とを備えることを特徴
とする気体漏れ検査装置。5. A gas leak inspection apparatus for detecting a defective hole in an inspection object, an acoustic detector for measuring acoustics generated by gas leaking from the defective hole, and a cycle in acoustic data detected by the acoustic detector. And a calculation processing means for converting a typical phase change into an amplitude waveform and extracting a contour of the amplitude waveform and outputting it as a low-cycle fluctuation waveform.
し音波の噴出を可視化する表示手段を備えることを特徴
とする気体漏れ検査装置。6. The gas leakage inspection apparatus according to claim 5, further comprising display means for displaying the fluctuation waveform and visualizing ejection of sound waves.
の波形を閾値と比較して前記欠陥孔の存否を自動判別す
る判別手段を備えることを特徴とする気体漏れ検査装
置。7. The gas leakage inspection apparatus according to claim 5, further comprising a determination unit that automatically determines the presence or absence of the defective hole by comparing the waveform of the extracted contour with a threshold value.
出されたうなり成分と閾値とを比較して前記欠陥孔の存
否を自動判別する判別手段を備えることを特徴とする気
体漏れ検査装置。8. The gas leakage inspection apparatus according to claim 5, further comprising a determination unit that compares the beat component extracted from the fluctuation waveform with a threshold value to automatically determine the presence or absence of the defective hole.
は、前記音響データ中の５０μｍ以下の欠陥孔検出に有
効である周波数１２０ｋＨｚ近傍の音響の周期的な位相
変化を振幅波形に変換して該振幅波形の輪郭を取り出
し、該輪郭の波形の低周期の変動波形より変動要素をう
なり成分として抽出し、前記判別手段は、前記うなり成
分の値と予め設定した閾値とを比較することを特徴とす
る気体漏れ検査装置。9. The processing unit according to claim 8, wherein the arithmetic processing unit converts a periodic phase change of sound near a frequency of 120 kHz, which is effective in detecting a defect hole of 50 μm or less in the sound data, into an amplitude waveform. It is characterized in that the contour of the amplitude waveform is taken out, a fluctuation element is extracted as a beat component from a fluctuation waveform having a low cycle of the contour waveform, and the discrimination means compares the value of the beat component with a preset threshold value. Gas leak inspection device.
記音響データ中の周波数約４０ＫＨｚの信号の前記うな
り成分を抽出することを特徴とする気体漏れ検査装置。10. The gas leakage inspection device according to claim 8 or 9, wherein the beat component of a signal having a frequency of about 40 KHz in the acoustic data is extracted.
おいて、前記うなり成分の周波数の値と比較する閾値と
して１０Ｈｚ付近の値を用いることを特徴とする気体漏
れ検査装置。11. The gas leakage inspection device according to claim 8, wherein a value near 10 Hz is used as a threshold value to be compared with the frequency value of the beat component.
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