JP2011058937A - 構造物内部状態計測システム及び構造物内部状態計測方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】構造物内部状態計測システム20は、構造物10に超音波を印加供給する超音波供給部30と、構造物10の内部を伝播する超音波振動18を検出して超音波検出信号を出力する超音波検出部40と、構造物10を移動可能に支持する試料保持部44と、試料保持部44を移動させる走査機構部46と、超音波検出部40からの超音波検出信号を受け取り、これに周波数解析を行い、得られるスペクトル分布に基いて計測を行う内部計測部50を含んで構成される。
【選択図】図1
Description
ゲインスペクトル分布が離散的に現れる間隔である共振周波数と、測定対象の構造物の内部を伝播する超音波の速度である伝播音速とに基づいて算出される超音波の1往復距離の半分の長さを、測定対象の構造物の超音波伝播方向の厚さ寸法として計測することが好ましい。
Claims (11)
- 接合部として溶融部とその周囲の熱影響部とを有する測定対象の構造物に超音波を印加供給する超音波供給部と、
測定対象の構造物の内部を伝播する超音波振動を検出して超音波検出信号を出力する超音波検出部と、
超音波検出信号を取得する位置を測定位置として、超音波供給部と超音波検出部とを同期させ、測定対象の構造物に対し測定位置を相対的に順次変更させながら走査する走査機構部と、
超音波検出信号に基づく信号波形を周波数解析し、周波数に対するゲインまたは位相の関係であるスペクトル分布を出力する信号処理部と、
走査機構部によって測定位置を変更して走査しながら、信号処理部によって出力されるスペクトル分布を取得し、測定位置とスペクトル分布との関係に基づいて、測定対象の構造物の内部における接合部または溶融部または熱影響部の領域輪郭を計測する内部計測部と、
を備えることを特徴とする構造物内部状態計測システム。 - 接合部として溶融部とその周囲の熱影響部とを有する測定対象の構造物に超音波を印加供給する超音波供給部と、
測定対象の構造物の内部を伝播する超音波振動を検出して超音波検出信号を出力する超音波検出部と、
超音波検出信号を取得する位置を測定位置として、超音波供給部と超音波検出部とを同期させ、測定対象の構造物に対し測定位置を相対的に順次変更させながら走査する走査機構部と、
超音波検出信号に基づく信号波形として、構造物に対し入力された入力超音波信号とその入力超音波信号に対応して出力された出力超音波信号について求められる伝達関数の関数波形を用い、伝達関数についての周波数に対する位相の関係である位相スペクトル分布を出力する信号処理部と、
走査機構部によって測定位置を変更して走査しながら、信号処理部によって出力される位相スペクトル分布を取得し、全周波数帯域にわたって、予め求められている母材の位相よりも位相が変化する測定位置の部位を熱影響部の領域として計測する内部計測部と、
を備えることを特徴とする構造物内部状態計測システム。 - 接合部として溶融部とその周囲の熱影響部とを有する測定対象の構造物に超音波を印加供給する超音波供給部と、
測定対象の構造物の内部を伝播する超音波振動を検出して超音波検出信号を出力する超音波検出部と、
超音波検出信号を取得する位置を測定位置として、超音波供給部と超音波検出部とを同期させ、測定対象の構造物に対し測定位置を相対的に順次変更させながら走査する走査機構部と、
超音波検出信号に基づく信号波形として、構造物に対し入力された入力超音波信号とその入力超音波信号に対応して出力された出力超音波信号について求められる伝達関数の関数波形を用い、伝達関数についての周波数に対するゲインの関係であるゲインスペクトル分布を出力する信号処理部と、
走査機構部によって測定位置を変更して走査しながら、信号処理部によって出力されるゲインスペクトル分布を取得し、周波数に対しゲインが単調減少特性あるいは平坦特性を有する測定位置の部位を、熱影響部の領域として計測する内部計測部と、
を備えることを特徴とする構造物内部状態計測システム。 - 請求項2に記載の構造物内部状態計測システムにおいて、
信号処理部は、さらに、伝達関数についての周波数に対するゲインの関係であるゲインスペクトル分布を出力し、
内部計測部は、
母材のゲイン最大となる周波数を予め求めてこれを母材固有伝播周波数とし、母材固有周波数よりも低い周波数でゲイン最大となる部位を、溶融部の領域であるとして計測することを特徴とする構造物内部状態計測システム。 - 請求項3に記載の構造物内部状態計測システムにおいて、
内部計測部は、
母材のゲイン最大となる周波数を予め求めてこれを母材固有伝播周波数とし、母材固有周波数よりも低い周波数でゲイン最大となる部位を、溶融部の領域であるとして計測することを特徴とする構造物内部状態計測システム。 - 接合部として溶融部とその周囲の熱影響部とを有する測定対象の構造物に超音波を印加供給する超音波供給部と、
測定対象の構造物の内部を超音波供給部から超音波検出部に向かって超音波が伝播して1往復する時間である往復伝播時間の整数であるn倍の時間のところに現れる超音波振動信号群をn次振動信号群として、予め定めた複数のn次振動信号群を検出してこれらを超音波検出信号に関する信号波形として出力する超音波検出部と、
超音波検出信号を取得する位置を測定位置として、超音波供給部と超音波検出部とを同期させ、測定対象の構造物に対し測定位置を相対的に順次変更させながら走査する走査機構部と、
超音波検出部から出力された複数のn次振動信号群について周波数解析し、周波数に対するゲインの関係であるゲインスペクトル分布を求めるときに、往復伝播時間に対応する共振周波数を単位として離散的に現れる複数のゲインスペクトル分布を出力する信号処理部と、
走査機構部によって測定位置を変更して走査しながら、信号処理部によって出力される複数のゲインスペクトル分布を取得し、ゲインが予め定めた閾値ゲイン以下となってゲインスペクトルが離散的に現れなくなる測定位置と周波数の組み合わせの軌跡に基づいて、接合部の測定方向と深さ方向とについての2次元輪郭形状を計測する内部計測部と、
を備えることを特徴とする構造物内部状態計測システム。 - 請求項6に記載の構造物内部状態計測システムにおいて、
内部計測部は、さらに、
ゲインスペクトル分布が離散的に現れる間隔である共振周波数と、測定対象の構造物の内部を伝播する超音波の速度である伝播音速とに基づいて算出される超音波の1往復距離の半分の長さを、測定対象の構造物の超音波伝播方向の厚さ寸法として計測することを特徴とする構造物内部状態計測システム。 - 請求項1、2、3、6のいずれか1に記載の構造物内部状態計測システムにおいて、
超音波供給部は、測定対象の構造物の表面にレーザを照射し、これによって構造物内部に超音波を励起するレーザ照射手段であることを特徴とする構造物内部状態計測システム。 - 請求項1、2、3、6のいずれか1に記載の構造物内部状態計測システムにおいて、
超音波検出部は、測定対象の構造物の表面または裏面に設けられ、構造物の表面または裏面の超音波振動を検出する圧電素子であることを特徴とする構造物内部状態計測システム。 - 請求項1、2、3、6のいずれか1に記載の構造物内部状態計測システムにおいて、
超音波検出部は、測定対象の構造物の表面または裏面に設けられ、構造物の表面または裏面の超音波振動を検出する光学的干渉計であることを特徴とする構造物内部状態計測システム。 - 接合部として溶融部とその周囲の熱影響部とを有する測定対象の構造物に超音波を印加供給する超音波供給工程と、
測定対象の構造物の内部を伝播する超音波振動を検出して超音波検出信号を出力する超音波検出工程と、
超音波検出信号を取得する信号取得位置を測定位置として、超音波供給部と超音波検出部とを同期させ、測定対象の構造物に対し測定位置を相対的に順次変更させながら走査する走査工程と、
超音波検出信号を周波数解析し、周波数に対するゲインまたは位相の関係であるスペクトル分布を出力する信号処理工程と、
走査工程によって測定位置を変更して走査しながら、信号処理工程によって出力されるスペクトル分布を取得し、測定位置を変更したときにスペクトル分布が変化する様子をマップ化するマップ表示工程と、
マップ化表示における測定位置とスペクトル分布との関係に基づいて、測定対象の構造物の内部における溶融部または熱影響部の領域輪郭を計測する内部計測工程と、
を含むことを特徴とする構造物内部状態計測方法。
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