JP2019070627A - Nondestructive inspection system - Google Patents

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孝則 秋池
Takanori Akiike
孝則 秋池
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Japan Radio Co Ltd
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Abstract

To provide a nondestructive inspection system that increases the S/N ratio of a target waveform and facilitates the discrimination of a target.SOLUTION: A nondestructive inspection system 1 is designed to inspect a building, etc., constructed with concrete, comprising: a sensor 10 for transmitting/receiving an ultrasonic wave; and a notebook PC 20 provided with a signal processing unit 22 for creating the internal image of a concrete structure upon receiving a measured waveform signal from the sensor 10. The signal processing unit 22 executes a reference waveform generation process for generating a reference waveform for performing deconvolution on the measured waveform, a Fourier transformation process for transforming the measured waveform and the reference waveform into frequency domain waveforms; a filter process for extracting a target waveform from the measured waveform and the reference waveform, an inverse Fourier transformation process for transforming the target waveform into a time domain waveform, a phase correction process for shifting the target waveform to a reflection time of the reference waveform, and an imaging process for imaging a measurement object on the basis of the target waveform.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、超音波を使用した非破壊検査システムに関する。   The present invention relates to a nondestructive inspection system using ultrasound.

超音波を使用して非破壊検査を行う非破壊検査装置は、コンクリートで造られた建物の壁や床、橋梁などを検査するときに用いられる。つまり、非破壊検査装置は、コンクリート内のクラックやヒビの発生を検出して、コンクリートの劣化を早期に発見する。超音波はクラックやヒビのような空隙の空気で完全反射をするので、この性質を利用してコンクリート内の空隙が検知される。   Nondestructive inspection devices that perform nondestructive inspection using ultrasonic waves are used when inspecting walls, floors, bridges, etc. of buildings made of concrete. That is, the nondestructive inspection device detects the occurrence of cracks and cracks in the concrete to detect the deterioration of the concrete at an early stage. Since ultrasonic waves are completely reflected by air of air gaps such as cracks and cracks, air gaps in concrete can be detected using this property.

非破壊検査装置には、例えば図１２に示す非破壊検査システム１００のように、リニアアレイ探触子１１０を用いるものがある（例えば、特許文献１参照。）。リニアアレイ探触子１１０は、超音波を送受信する多数の送受信素子１１０１〜１１０ｎをリニアに配置して構成されている。リニアアレイ探触子１１０にはコンピュータのような処理装置１２０が接続されている。 Some nondestructive inspection devices use a linear array probe 110, such as the nondestructive inspection system 100 shown in FIG. 12, for example (see, for example, Patent Document 1). Linear array probe 110 is constructed by arranging a plurality of transmitting and receiving devices 110 1 to 110 n for transmitting and receiving ultrasonic waves linearly. A processor 120 such as a computer is connected to the linear array probe 110.

リニアアレイ探触子１１０がコンクリートで造られたコンクリート構造体１３０にセットされ、処理装置１２０が測定を行うための測定指示をリニアアレイ探触子１１０に出力する。これにより、リニアアレイ探触子１１０が送受信素子１１０１〜１１０ｎに対してパルス状の駆動信号を順に加えていくと、送受信素子１１０１〜１１０ｎが超音波をコンクリート構造体１３０の内部に順に送信していく。送信された超音波はコンクリート構造体１３０の骨材、気泡、測定目的であるターゲットなどで反射して反射波となる。ターゲットはクラック、ヒビなどのような検出したい測定目標の空隙である。 The linear array probe 110 is set on a concrete structure 130 made of concrete, and the processing device 120 outputs a measurement instruction for performing measurement to the linear array probe 110. Thus, the linear array probe 110 is gradually added a pulsed drive signal to transceiver device 110 1 to 110 n in order, the reception device 110 1 to 110 n ultrasonic inside of the concrete structure 130 Send in order. The transmitted ultrasonic waves are reflected by the aggregate of the concrete structure 130, air bubbles, a target for measurement, and the like to be reflected waves. The target is a void of a measurement target to be detected, such as a crack or crack.

例えば、リニアアレイ探触子１１０の送受信素子１１０１が超音波を送信すると、送受信素子１１０１〜１１０ｎはコンクリート構造体１３０からの超音波の反射波を測定し、測定結果の波形を表す測定波形信号を出力する。つまり、リニアアレイ探触子１１０は、
１．送受信素子１１０１と送受信素子１１０１との組み合わせで得た測定波形信号
２．送受信素子１１０１と送受信素子１１０２との組み合わせで得た測定波形信号
３．送受信素子１１０１と送受信素子１１０３との組み合わせで得た測定波形信号
・・・
ｎ．送受信素子１１０１と送受信素子１１０ｎとの組み合わせで得た測定波形信号
のｎ個の測定波形信号を処理装置１２０に送る。ｎ個の測定信号には、超音波を受信する送受信素子の位置に応じて、コンクリート構造体１３０の骨材、気泡、ターゲットなどからの反射波が含まれる。同じようにして、送受信素子１１０２が超音波を送信すると、送受信素子１１０１〜１１０ｎは測定結果を表す測定波形信号を出力する。つまり、リニアアレイ探触子１１０は、
１．送受信素子１１０２と送受信素子１１０１との組み合わせで得た測定波形信号
２．送受信素子１１０２と送受信素子１１０２との組み合わせで得た測定波形信号
３．送受信素子１１０２と送受信素子１１０３との組み合わせで得た測定波形信号
・・・
ｎ．送受信素子１１０２と送受信素子１１０ｎとの組み合わせで得た測定波形信号
のｎ個の測定波形信号を処理装置１２０に送る。リニアアレイ探触子１１０は、送受信素子１１０１〜１１０ｎについても駆動信号を順に加えていき、得られた測定波形信号を処理装置１２０に送る。 For example, when the transmitting and receiving elements 110 1 of the linear array probe 110 transmits ultrasound transmitting and receiving elements 110 1 to 110 n measures the ultrasonic wave reflected from the concrete structure 130, measurements representative of the waveform of the measurement result Output waveform signal. That is, the linear array probe 110
1. Receiving element 110 1 and the measured waveform signal 2 obtained in combination with the receiving element 110 1. Measured waveform signal 3 obtained by a combination of a transmitting and receiving device 110 1 and the receiving element 110 2. Measured waveform signal ... obtained in combination with a transceiver element 110 1 and the receiving element 110 3
n. Send a n number of measured waveform signals measured waveform signal obtained by a combination of a transmitting and receiving device 110 1 and the reception device 110 n to the processing unit 120. The n measurement signals include a reflected wave from the aggregate, the air bubble, the target, etc. of the concrete structure 130 according to the position of the transmission / reception element that receives the ultrasonic wave. In the same way, when the transmitting and receiving element 110 2 transmits an ultrasonic wave transmitting and receiving elements 110 1 to 110 n outputs a measured waveform signal representing the measured result. That is, the linear array probe 110
1. Receiving element 110 2 and measurements were obtained with a combination of a transmitting and receiving device 110 first waveform signal 2. Measured waveform signal 3 obtained by a combination of a transmitting and receiving element 110 2 and receive device 110 2. Measured waveform signal ... obtained in combination with a transceiver element 110 2 and receiving elements 110 3
n. Send a n number of measured waveform signals measured waveform signal obtained by a combination of a transmitting and receiving element 110 2 and receive device 110 n to the processing unit 120. Linear array probe 110 for transmitting and receiving device 110 1 to 110 n may continue adding a drive signal sequentially sends the measured waveform signal obtained in the processing unit 120.

処理装置１２０は、送受信素子１１０１〜１１０ｎの組み合わせによる測定波形信号をリニアアレイ探触子１１０からそれぞれ受け取ると、これらの測定波形信号が表す測定波形を基にして、コンクリート構造体１３０の骨材、気泡、ターゲットなどを表す画像を生成して表示する。 Processor 120 receives each of the measured waveform signal by the combination of the transmitting and receiving elements 110 1 to 110 n from the linear array probe 110, based on the measured waveform which these measured waveform signal represents the bone of the concrete structure 130 Generate and display an image representing material, air bubbles, targets, etc.

処理装置１２０では、フィルタを用いて画像の不鮮明を補正するデコンボリューションが行われ、画像が生成される（例えば、非特許文献１参照。）。このデコンボリューションは、例えば図１３のフローチャートに示すように、まず、超音波を用いて参照波形を生成する参照波形生成処理が行われる（ステップＳ１）。この参照波形は、測定波形から所定の波形を抽出するために使用されるものであり、例えば図１４に示すように、深さＤのコンクリート構造体１３０の上部にリニアアレイ探触子１１０にセットされ、例えば送受信素子１１０３から超音波が送信され、同一の送受信素子１１０３で受信される、コンクリート構造体１３０の底面からの反射波Ｒｅｆが用いられる。 In the processing device 120, deconvolution is performed to correct blurring of the image using a filter, and an image is generated (see, for example, Non-Patent Document 1). In this deconvolution, for example, as shown in the flowchart of FIG. 13, first, a reference waveform generation process of generating a reference waveform using an ultrasonic wave is performed (step S1). This reference waveform is used to extract a predetermined waveform from the measured waveform, and for example, as shown in FIG. 14, the linear array probe 110 is set on the top of the concrete structure 130 of depth D. is, for example, ultrasonic waves from reception element 110 3 is transmitted and received by the same receiving element 110 3, reflected wave Ref from the bottom surface of the concrete structure 130 is used.

次に、時間領域の測定波形及び参照波形を、周波数領域の波形に変換するフーリエ変換処理が行われる（ステップＳ２）。この測定波形は、数１に示す式のように表すことができる。
ここで、β（ｔ）は不要成分であり、例えば、送受信素子１１０１〜１１０ｎの特性や電気回路の影響による項である。また、Ｖｉ，ｊ（ｔ）は、ターゲットからの反射による項である。この測定波形をフーリエ変換すると、数２に示す式のように表される。
Next, Fourier transform processing is performed to convert the measured waveform and the reference waveform in the time domain into a waveform in the frequency domain (step S2). The measured waveform can be expressed as shown in equation 1.
Here, beta (t) is unnecessary components, for example, a term due to the influence of the characteristics and the electrical circuits of the transmitting and receiving devices 110 1 to 110 n. Also, V i, j (t) is a term due to reflection from the target. When this measured waveform is subjected to Fourier transform, it is expressed as shown in Equation 2.

また、フーリエ変換後の参照波形は、数３に示す式のように表すことができる。
ここで、ｉは虚数単位、ｋＬは縦波の波数、Ｒは反射係数である。 Further, the reference waveform after Fourier transform can be expressed as shown in Equation 3.
Here, i is an imaginary unit, k L is the wave number of longitudinal waves, and R is a reflection coefficient.

続いて、ターゲット波形を抽出するフィルタ処理が行われる（ステップＳ３）。このフィルタ処理では、コンクリート構造体１３０の弾性波成分を抽出するために、ウィーナーフィルタを援用した、数４に示す式のような演算が行われる。
ここで、＊は複素共役である。また、εはフィルタパラメータであり、上記の非特許文献１では、ε＝０．０１を採用している。 Subsequently, filter processing for extracting a target waveform is performed (step S3). In this filtering process, in order to extract the elastic wave component of the concrete structure 130, an operation such as the equation shown in Equation 4 is performed with the aid of a Wiener filter.
Here, * is a complex conjugate. Also, ε is a filter parameter, and in the above Non-Patent Document 1, ε = 0.01 is adopted.

その後、ターゲット波形を時間領域の波形に変換する逆フーリエ変換処理が行われ（ステップＳ４）、逆フーリエ変換されたターゲット波形を参照波形の反射時間までシフトする位相補正処理が行われる（ステップＳ５）。これは、参照波形のターゲットが処理によりずれるのを補正するためである。これにより、ターゲット波形Ｖｉ，ｊ（ｔ）が求められる。 Thereafter, inverse Fourier transform processing is performed to convert the target waveform into a time domain waveform (step S4), and phase correction processing is performed to shift the inverse Fourier transformed target waveform to the reflection time of the reference waveform (step S5). . This is to correct the process of shifting the target of the reference waveform. Thereby, the target waveform V i, j (t) is obtained.

特開２００９−２８１８０５号公報JP, 2009-281805, A

中畑 和之、平田 正憲、廣瀬 壮一著「全波形サンプリング処理方式を利用した散乱振幅からの欠陥再構成」非破壊検査５９巻６号ｐｐ．２７７〜２８３（２０１０）Nakahara, Kazuyuki, Hirata, Masanori, Hirose, Soichi, "Reconstruction of Defects from Scattering Amplitudes Using Full-wave Sampling Method", Nondestructive Testing, Vol. 59, No. 6 pp. 277-283 (2010)

ところで、従来の非破壊検査装置には次の課題がある。デコンボリューションを行うために参照波形を生成する必要があるが、測定対象であるコンクリート構造体１３０を使用して参照波形を生成すると、コンクリート構造体１３０内の骨材や気泡等によるノイズ成分のため、ターゲット波形のＳ／Ｎ比が低くなる。また、参照波形に含まれる直達波の成分により、例えばリニアアレイ探触子１１０がセットされたコンクリート構造体１３０の表面付近にターゲットがあっても、測定目的であるターゲットの判別が困難になってしまう。   The conventional nondestructive inspection device has the following problems. Although it is necessary to generate a reference waveform in order to perform deconvolution, when a reference waveform is generated using a concrete structure 130 to be measured, noise components due to aggregates, bubbles, etc. in the concrete structure 130 are generated. , The S / N ratio of the target waveform is lowered. Also, due to the component of the direct wave included in the reference waveform, for example, even if there is a target near the surface of the concrete structure 130 to which the linear array probe 110 is set, it becomes difficult to distinguish the target which is the measurement purpose I will.

そこで本発明は、前記の課題を解決し、ターゲット波形のＳ／Ｎ比を高くし、ターゲットの判別を容易にする非破壊検査システムを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a nondestructive inspection system which solves the above-mentioned problems, raises the S / N ratio of the target waveform, and facilitates the discrimination of the target.

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、超音波を送受信する複数の送受信素子を備え、超音波を測定対象に送信する送受信素子と、この測定対象から超音波の反射波を受信する送受信素子とを１つの組み合わせとし、各組み合わせで得た時間領域の測定波形を基に前記測定対象を画像化する非破壊検査システムにおいて、前記測定波形に対してデコンボリューションを行うための参照波形を生成する参照波形生成処理と、前記測定波形及び前記参照波形を周波数領域の波形に変換するフーリエ変換処理と、フーリエ変換された前記測定波形及び前記参照波形から所定の演算を行い、ターゲット波形を抽出するフィルタ処理と、前記ターゲット波形を時間領域の波形に変換する逆フーリエ変換処理と、逆フーリエ変換された前記ターゲット波形を前記参照波形の反射時間までシフトする位相補正処理と、前記位相補正処理でシフトされた前記ターゲット波形を基に前記測定対象を画像化する画像化処理と、を行う処理装置を備え、前記参照波形生成処理は、均一な材料により設けられ、前記測定対象とは異なる供試体に超音波を送信し、前記供試体に超音波を透過させて前記参照波形を生成する、ことを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned subject, the invention according to claim 1 has a plurality of transmitting and receiving elements which transmit and receive an ultrasonic wave, and transmits and receives an ultrasonic wave to a measuring object, and a reflected wave of the ultrasonic wave from the measuring object For performing deconvolution on the measurement waveform in a nondestructive inspection system that images the measurement object based on the measurement waveform in the time domain obtained by combining the transmission / reception element that receives the A reference waveform generation process for generating a reference waveform, a Fourier transform process for converting the measured waveform and the reference waveform into a waveform in a frequency domain, and a predetermined operation based on the Fourier transformed measurement waveform and the reference waveform A filter process for extracting a waveform, an inverse Fourier transform process for converting the target waveform into a waveform in a time domain, and the inverse Fourier transform A processing unit that performs phase correction processing for shifting a target waveform to a reflection time of the reference waveform, and imaging processing for imaging the measurement target based on the target waveform shifted in the phase correction processing; The reference waveform generation process transmits an ultrasonic wave to a specimen different from the object to be measured, and transmits the ultrasonic wave to the specimen to generate the reference waveform. Do.

請求項１の発明では、処理装置において、測定波形に対してデコンボリューションを行うための参照波形を生成する参照波形生成処理が行われる。測定波形及びその参照波形に対して、時間領域の波形から周波数領域の波形に変換するフーリエ変換処理が行われ、所定の演算を行ってターゲット波形を抽出するフィルタ処理が行われる。そのターゲット波形に対して、時間領域の波形に変換する逆フーリエ変換処理が行われ、逆フーリエ変換されたターゲット波形を参照波形の反射時間までシフトする位相補正処理が行われる。そして、シフトされたターゲット波形を基に測定対象を画像化する画像化処理が行われる。参照波形生成処理では、均一な材料により設けられ、測定対象とは異なる供試体に超音波を送信し、前記供試体に超音波を透過させ、参照波形が生成される。   According to the first aspect of the present invention, in the processing device, reference waveform generation processing for generating a reference waveform for performing deconvolution on the measured waveform is performed. The measured waveform and the reference waveform thereof are subjected to Fourier transform processing for converting a waveform in the time domain into a waveform in the frequency domain, and filtering processing for extracting a target waveform by performing a predetermined operation. An inverse Fourier transform process is performed on the target waveform to convert it into a time domain waveform, and a phase correction process is performed to shift the inverse Fourier transformed target waveform up to the reflection time of the reference waveform. Then, an imaging process of imaging the measurement target based on the shifted target waveform is performed. In the reference waveform generation process, an ultrasonic wave is transmitted to a specimen which is made of a uniform material and which is different from the measurement target, and the ultrasonic wave is transmitted to the specimen to generate a reference waveform.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の非破壊検査システムにおいて、前記参照波形生成処理では、前記測定対象が超音波を透過する時間に基づき、前記参照波形を時間シフトする、ことを特徴とする。   The invention according to claim 2 is the nondestructive inspection system according to claim 1, wherein, in the reference waveform generation process, the reference waveform is time-shifted based on the time when the object to be measured passes ultrasonic waves. It is characterized by

請求項３に記載の発明は、超音波を送受信する複数の送受信素子を備え、超音波を測定対象に送信する送受信素子と、この測定対象から超音波の反射波を受信する送受信素子とを１つの組み合わせとし、各組み合わせで得た時間領域の測定波形を基に前記測定対象を画像化する非破壊検査システムにおいて、前記測定波形に対してデコンボリューションを行うための参照波形を生成する参照波形生成処理と、前記測定波形及び前記参照波形を周波数領域の波形に変換するフーリエ変換処理と、フーリエ変換された前記測定波形及び前記参照波形から所定の演算を行い、ターゲット波形を抽出するフィルタ処理と、前記ターゲット波形を時間領域の波形に変換する逆フーリエ変換処理と、逆フーリエ変換された前記ターゲット波形を前記参照波形の反射時間までシフトする位相補正処理と、前記位相補正処理でシフトされた前記ターゲット波形を基に前記測定対象を画像化する画像化処理と、を行う処理装置を備え、前記参照波形生成処理は、前記測定対象とは異なる供試体に超音波を送信し、前記供試体から超音波を反射させて前記参照波形を生成する、ことを特徴とする。   The invention according to claim 3 includes a plurality of transmitting and receiving elements for transmitting and receiving an ultrasonic wave, the transmitting and receiving element for transmitting an ultrasonic wave to an object to be measured, and the transmitting and receiving element for receiving an ultrasonic reflected wave from the object to be measured. Reference waveform generation for generating a reference waveform for performing deconvolution on the measurement waveform in a nondestructive inspection system for imaging the measurement object based on the measurement waveform in the time domain obtained as each combination as one combination Processing, Fourier transform processing for converting the measured waveform and the reference waveform into a waveform in a frequency domain, and filter processing for performing a predetermined operation from the Fourier-transformed measured waveform and the reference waveform, and extracting a target waveform; Inverse Fourier transform processing for converting the target waveform into a time domain waveform; and the reference waveform for the inverse Fourier transformed target waveform Processing unit for performing phase correction processing for shifting to the reflection time of the target and imaging processing for imaging the measurement target based on the target waveform shifted in the phase correction processing, and the reference waveform generation processing And transmitting ultrasonic waves to a specimen different from the object to be measured, and reflecting ultrasonic waves from the specimen to generate the reference waveform.

請求項３の発明では、処理装置において、測定波形に対してデコンボリューションを行うための参照波形を生成する参照波形生成処理が行われる。測定波形及びその参照波形に対して、時間領域の波形から周波数領域の波形に変換するフーリエ変換処理が行われ、所定の演算を行ってターゲット波形を抽出するフィルタ処理が行われる。そのターゲット波形に対して、時間領域の波形に変換する逆フーリエ変換処理が行われ、逆フーリエ変換されたターゲット波形を参照波形の反射時間までシフトする位相補正処理が行われる。そして、シフトされたターゲット波形を基に測定対象を画像化する画像化処理が行われる。参照波形生成処理では、測定対象とは異なる供試体に超音波を送信し、供試体から超音波を反射させ、参照波形が生成される。   According to the invention of claim 3, in the processing device, reference waveform generation processing for generating a reference waveform for performing deconvolution on the measured waveform is performed. The measured waveform and the reference waveform thereof are subjected to Fourier transform processing for converting a waveform in the time domain into a waveform in the frequency domain, and filtering processing for extracting a target waveform by performing a predetermined operation. An inverse Fourier transform process is performed on the target waveform to convert it into a time domain waveform, and a phase correction process is performed to shift the inverse Fourier transformed target waveform up to the reflection time of the reference waveform. Then, an imaging process of imaging the measurement target based on the shifted target waveform is performed. In the reference waveform generation process, an ultrasonic wave is transmitted to a specimen different from the measurement target, and the ultrasonic wave is reflected from the specimen to generate a reference waveform.

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の非破壊検査システムにおいて、前記参照波形生成処理では、前記供試体から超音波を反射させた反射波を基に画像化された画像データから波形を抽出して前記参照波形を生成する、ことを特徴とする。   The invention according to a fourth aspect is the nondestructive inspection system according to the third aspect, wherein in the reference waveform generation processing, image data is formed based on a reflected wave in which an ultrasonic wave is reflected from the sample. A waveform is extracted to generate the reference waveform.

請求項５に記載の発明は、請求項３または４のいずれか１項に記載の非破壊検査システムにおいて、前記参照波形生成処理では、所定の時間区間以外の箇所の値を０とする窓関数を掛け合わせて前記参照波形を生成する、ことを特徴とする。   The invention according to claim 5 is the nondestructive inspection system according to any one of claims 3 or 4, wherein, in the reference waveform generation process, a window function in which the value of a place other than a predetermined time interval is 0. To generate the reference waveform.

請求項１に記載の発明によれば、参照波形生成処理において、均一な材料により設けられ、測定対象とは異なる供試体に超音波を送信し、供試体に超音波を透過させ、参照波形が生成される。この参照波形は、均一な材料からなる供試体により生成されているため、直達波や骨材、気泡等によるノイズ成分が発生しない。そのため、参照波形のＳ／Ｎ比が高くなるので、デコンボリューションを行った後のターゲット波形のＳ／Ｎ比も高くすることが可能になる。また、参照波形には直達波によるノイズ成分が発生しないので、測定目的であるターゲットの抽出が容易になる。   According to the invention described in claim 1, in the reference waveform generation processing, ultrasonic waves are transmitted to a specimen which is made of a uniform material and which is different from the measurement object, and the ultrasonic waves are transmitted to the specimen, and the reference waveform is It is generated. Since this reference waveform is generated by a specimen made of a uniform material, noise components due to direct waves, aggregates, air bubbles and the like do not occur. Therefore, since the S / N ratio of the reference waveform is high, it is possible to increase the S / N ratio of the target waveform after deconvolution. Further, since the noise component due to the direct wave is not generated in the reference waveform, it becomes easy to extract the target which is the measurement purpose.

請求項２に記載の発明によれば、参照波形生成処理では、測定対象が超音波を透過する時間に基づいて参照波形を時間シフトするので、測定波形の時間と参照波形の時間とを合わせることができる。これにより、正確なデコンボリューションが可能になる。   According to the invention as set forth in claim 2, in the reference waveform generation processing, the reference waveform is time-shifted based on the time when the object to be measured passes ultrasonic waves, so that the time of the measurement waveform and the time of the reference waveform are matched. Can. This enables accurate deconvolution.

請求項３に記載の発明によれば、参照波形生成処理において、測定対象とは異なる供試体に超音波を送信し、供試体から超音波を反射させ、参照波形が生成される。この参照波形は、供試体からの反射波により生成されているため、ターゲット以外の直達波や骨材、気泡等によるノイズ成分を特定することが可能になる。そのため、ノイズ成分を除去することにより、参照波形のＳ／Ｎ比を高くすることができるので、デコンボリューションを行った後のターゲット波形のＳ／Ｎ比も高くすることが可能になる。また、測定目的であるターゲットの抽出が容易になる。   According to the third aspect of the present invention, in the reference waveform generation processing, an ultrasonic wave is transmitted to a specimen different from the object to be measured, the ultrasonic wave is reflected from the specimen, and a reference waveform is generated. Since this reference waveform is generated by the reflected wave from the specimen, it becomes possible to identify noise components due to direct waves, aggregates, air bubbles, etc. other than the target. Therefore, since the S / N ratio of the reference waveform can be increased by removing the noise component, it is also possible to increase the S / N ratio of the target waveform after deconvolution. In addition, it becomes easy to extract the target which is the purpose of measurement.

請求項４に記載の発明によれば、参照波形生成処理では、供試体から超音波を反射させた反射波を基に画像化された画像データから波形を抽出して前記参照波形を生成する。すなわち、デコンボリューションを行っていない反射波を基にした画像データから参照波形を生成するので、ノイズ成分が均一化されていない状態の波形を参照波形として使用することができる。これにより、正確なデコンボリューションが可能になる。   According to the fourth aspect of the present invention, in the reference waveform generation processing, the reference waveform is generated by extracting a waveform from image data imaged on the basis of a reflected wave obtained by reflecting ultrasonic waves from a specimen. That is, since the reference waveform is generated from the image data based on the reflected wave which has not been deconvoluted, the waveform in the state where the noise component is not uniformed can be used as the reference waveform. This enables accurate deconvolution.

請求項５に記載の発明によれば、参照波形生成処理では、所定の時間区間以外の箇所の値を０とする窓関数を掛け合わせて参照波形を生成するので、ノイズ成分を容易に除去することが可能になる。   According to the invention as set forth in claim 5, in the reference waveform generation processing, the reference waveform is generated by multiplying the window function in which the value of a place other than the predetermined time interval is 0 to generate the reference waveform. It becomes possible.

この発明の実施の形態１に係る非破壊検査システム１の概略を示すブロック構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block block diagram which shows the outline of the nondestructive inspection system 1 which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図１の素子アレイ１４の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the element array 14 of FIG. 図１の素子アレイ１４の使用例を示す正面図である。It is a front view which shows the example of use of the element array 14 of FIG. 図１の素子アレイ１４による波形マトリクスを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the waveform matrix by the element array 14 of FIG. 図４の波形マトリクスの各波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows each waveform of the waveform matrix of FIG. 図１の信号処理部２２による参照波形生成処理で使用される供試体４０を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the specimen 40 used by the reference waveform production | generation process by the signal processing part 22 of FIG. 図６の供試体４０を使用した透過波形及び参照波形を示す波形図である。FIG. 7 is a waveform diagram showing a transmission waveform and a reference waveform using the specimen 40 of FIG. 6. 図３のコンクリート構造体１３０の画像を示す図であり、従来の手法により表示された画像を示す図（ａ）、及び実施の形態１により表示された画像を示す図（ｂ）である。It is a figure which shows the image of the concrete structure 130 of FIG. 3, and is a figure (a) which shows the image displayed by the conventional method, and a figure (b) which shows the image displayed by Embodiment 1. FIG. この発明の実施の形態２に係る参照波形生成処理で使用される供試体５０を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the specimen 50 used by the reference waveform production | generation process which concerns on Embodiment 2 of this invention. 図９の供試体５０を使用した反射波形、時間軸への換算波形及び参照波形を示す波形図である。FIG. 10 is a waveform diagram showing a reflection waveform, a converted waveform to a time axis, and a reference waveform using the specimen 50 of FIG. 図３のコンクリート構造体１３０の画像を示す図であり、従来の手法により表示された画像を示す図（ａ）、及び実施の形態２により表示された画像を示す図（ｂ）である。It is a figure which shows the image of the concrete structure 130 of FIG. 3, and is a figure (a) which shows the image displayed by the conventional method, and a figure (b) which shows the image displayed by Embodiment 2. FIG. 従来の非破壊検査システム１００を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the conventional nondestructive inspection system 100. As shown in FIG. 図１２の処理装置１２０によるデコンボリューションの例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of the deconvolution by the processing apparatus 120 of FIG. 図１３のステップＳ１の参照波形生成処理の例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the example of the reference waveform production | generation process of FIG.13 S1.

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。   Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments.

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に係る非破壊検査システム１を示す構成ブロック図である。この非破壊検査システム１は、センサ１０とノートパソコン（処理装置）２０とを備えている。センサ１０とノートパソコン２０とはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）３０によって通信可能に接続されている。 Embodiment 1
FIG. 1 is a configuration block diagram showing a nondestructive inspection system 1 according to Embodiment 1 of the present invention. The nondestructive inspection system 1 includes a sensor 10 and a notebook computer (processing device) 20. The sensor 10 and the notebook computer 20 are communicably connected by a local area network (LAN) 30.

センサ１０は、超音波を送受信するためのものであり、制御回路１１と、送信回路１２と、受信回路１３と、素子アレイ１４とを備えている。   The sensor 10 is for transmitting and receiving ultrasonic waves, and includes a control circuit 11, a transmission circuit 12, a reception circuit 13, and an element array 14.

素子アレイ１４は、超音波を送受信する送受信素子をマトリクス状に配列したものであり、図１２に示すリニアアレイ探触子１１０に相当するものである。この素子アレイ１４の一例を図２に示す。この素子アレイ１４は、制御回路１１と送信回路１２と受信回路１３とを納める箱状の本体１４Ａを備えている。本体１４Ａの１つの平面である取り付け面１４Ａ１に対して、送受信素子１４ｉ，ｊが行方向および列方向のマトリクス状に配列されている。図２では、値ｉ、ｊが例えばｉ＝ｍ、ｊ＝ｎである場合を示している。素子アレイ１４は、例えば図３に示すように、送受信素子１４１，１〜１４ｍ，ｎが先に述べたコンクリート構造体１３０（図１２）に接触するように配置される。この後、送受信素子１４１，１〜１４ｍ，ｎに送信回路１２からパルス状の駆動信号が加えられると、送受信素子１４１，１〜１４ｍ，ｎはコンクリート構造体１３０に超音波を送信する。また、超音波を送信した後、送受信素子１４１，１〜１４ｍ，ｎはコンクリート構造体１３０からの反射波を測定し、測定結果の波形を表す測定波形信号を受信回路１３に出力する。 The element array 14 is an array of transmitting and receiving elements for transmitting and receiving ultrasonic waves in a matrix, and corresponds to the linear array probe 110 shown in FIG. An example of this element array 14 is shown in FIG. The element array 14 includes a box-shaped main body 14A in which the control circuit 11, the transmission circuit 12, and the reception circuit 13 are housed. Against the mounting surface 14A 1 is a single plane of the body 14A, transceiver elements 14 i, j are arranged in the row direction and the column direction of the matrix. FIG. 2 shows the case where the values i and j are, for example, i = m and j = n. The element array 14 is disposed, for example, as shown in FIG. 3 such that the transmitting and receiving elements 14 1, 1 1 to 14 m, n are in contact with the above-described concrete structure 130 (FIG. 12). Thereafter, when a pulse-like drive signal is applied from the transmission circuit 12 to the transmission / reception elements 14 1, 1 to 14 m, n , the transmission / reception elements 14 1, 1 to 14 m, n transmit ultrasonic waves to the concrete structure 130. Do. In addition, after transmitting the ultrasonic wave, the transmitting and receiving elements 14 1, 1 1 to 14 m, n measure the reflected wave from the concrete structure 130, and output a measurement waveform signal representing the waveform of the measurement result to the receiving circuit 13.

送信回路１２は、制御回路１１から選択信号を受け取ると、送受信素子１４１，１〜１４ｍ，ｎの中から選択された送受信素子に対して、超音波を送信するための駆動信号を送る。 When the transmission circuit 12 receives the selection signal from the control circuit 11, the transmission circuit 12 transmits a drive signal for transmitting an ultrasonic wave to the transmission / reception element selected from the transmission / reception elements 141 , 1 to 14m , n .

受信回路１３は、制御回路１１から選択信号を受け取ると、送受信素子１４１，１〜１４ｍ，ｎの中から選択された送受信素子から、超音波の測定結果を示す測定波形信号を受け取る。受信回路１３は、受け取った測定波形信号を制御回路１１に送る。 Receiving circuit 13 receives the selection signal from the control circuit 11, transmission and reception device 14 1, 1 to 14 m, from the transmitting and receiving elements which are selected from among n, receives a measured waveform signal indicating the measurement results of the ultrasound. The receiving circuit 13 sends the received measurement waveform signal to the control circuit 11.

制御回路１１は、ノートパソコン２０から測定指示を受け取ると測定を開始し、コンクリート構造体１３０に向けて超音波を送信する送受信素子と、コンクリート構造体１３０からの超音波を受信する送受信素子とを送受信素子１４１，１〜１４ｍ，ｎの中から選択する。制御回路１１は、選択した送受信素子を表す選択信号を送信回路１２と受信回路１３とに送る。例えば、制御回路１１は、測定指示を受け取ると、送受信素子１４１，１〜１４ｍ，ｎの中から、
送受信素子１４１，１（送信用）、送受信素子１４１，１（受信用）
送受信素子１４１，１（送信用）、送受信素子１４１，２（受信用）
・・・
送受信素子１４ｍ，ｎ（送信用）、送受信素子１４ｍ，ｎ（受信用）
のような一連の組み合わせを表すｍ×ｎ通りの選択信号を作成する。 The control circuit 11 starts measurement when receiving a measurement instruction from the notebook computer 20, and transmits and receives an ultrasonic wave toward the concrete structure 130, and a transmission and reception element receives an ultrasonic wave from the concrete structure 130. The transmission / reception elements 14 1, 1 to 14 m, n are selected. The control circuit 11 sends a selection signal representing the selected transmission / reception element to the transmission circuit 12 and the reception circuit 13. For example, when the control circuit 11 receives the measurement instruction, the control circuit 11 selects one of the transmission / reception elements 141 1 to 14 m, n
Transmitter / receiver element 14 1, 1 (for transmission), transmitter / receiver element 14 1, 1 (for reception)
Transmitter / receiver element 14 1,1 (for transmission), transmitter / receiver element 14 1,2 (for reception)
...
Transmitter / receiver element 14 m, n (for transmission), transmitter / receiver element 14 m, n (for reception)
Create m × n selection signals representing a series of combinations such as

制御回路１１は、選択信号を送信回路１２に送った後、受信回路１３から測定波形信号を受け取ると、この測定波形信号に選択信号を付加し、ＬＡＮ３０を経てノートパソコン２０に測定波形信号を送信する。制御回路１１は一連の選択信号による測定波形信号の送信を終了すると、次の選択信号に応じて同様の測定を繰り返す。   When the control circuit 11 receives the measurement waveform signal from the reception circuit 13 after sending the selection signal to the transmission circuit 12, the control circuit 11 adds the selection signal to the measurement waveform signal, and transmits the measurement waveform signal to the notebook computer 20 via the LAN 30. Do. When the control circuit 11 ends the transmission of the measurement waveform signal by the series of selection signals, the control circuit 11 repeats the same measurement according to the next selection signal.

ノートパソコン２０は、センサ１０から受信した測定波形信号を画像化するための処理を行う。このために、ノートパソコン２０は、ユーザインターフェース２１と、信号処理部２２と、表示部２３と、入力部２４と、記憶部２５とを備えている。   The notebook computer 20 performs processing for imaging the measurement waveform signal received from the sensor 10. For this purpose, the notebook computer 20 includes a user interface 21, a signal processing unit 22, a display unit 23, an input unit 24, and a storage unit 25.

表示部２３は、画像を表示するＬＣＤ（液晶ディスプレイ）などの表示装置である。例えば、表示部２３は、信号処理部２２による処理で得た画像であり、コンクリート構造体１３０の内部を示す画像を表示する。入力部２４は、センサ１０を用いた測定を行うための測定指示や測定を終了するための測定終了指示などを入力するための入力装置であり、キーボード等のようなものである。   The display unit 23 is a display device such as an LCD (liquid crystal display) that displays an image. For example, the display unit 23 is an image obtained by the processing by the signal processing unit 22 and displays an image showing the inside of the concrete structure 130. The input unit 24 is an input device for inputting a measurement instruction for performing measurement using the sensor 10, a measurement end instruction for ending the measurement, and the like, and is a keyboard or the like.

記憶部２５は、信号処理部２２の制御によって測定波形信号などを記憶する記憶装置である。例えば、記憶部２５は、予め参照波形を記憶している。参照波形については後で述べる。   The storage unit 25 is a storage device that stores a measurement waveform signal and the like under the control of the signal processing unit 22. For example, the storage unit 25 stores a reference waveform in advance. The reference waveform will be described later.

ユーザインターフェース２１は、ＬＡＮ３０を経てノートパソコン２０から測定波形信号を含む各種の信号を受信して信号処理部２２に渡す。また、ユーザインターフェース２１は、信号処理部２２からの指示などをＬＡＮ３０を経てセンサ１０に送信する。   The user interface 21 receives various signals including measured waveform signals from the notebook computer 20 via the LAN 30 and passes the signals to the signal processing unit 22. The user interface 21 also transmits an instruction from the signal processing unit 22 to the sensor 10 via the LAN 30.

信号処理部２２は、入力部２４からコンクリート構造体１３０を検査するための測定指示を受け取ると、センサ１０を用いた非破壊検査のための処理を行う。つまり、信号処理部２２はユーザインターフェース２１とＬＡＮ３０とを経て測定指示をセンサ１０に送信する。この後、信号処理部２２は、センサ１０から一連の測定波形信号を受信すると、コンクリート構造体１３０の内部を示す画像を作成するための処理を行う。このとき、作成された画像が不鮮明になるのを補正するために、図１３に示すデコンボリューションが行われる。   When the signal processing unit 22 receives a measurement instruction for inspecting the concrete structure 130 from the input unit 24, the signal processing unit 22 performs a process for nondestructive inspection using the sensor 10. That is, the signal processing unit 22 transmits a measurement instruction to the sensor 10 through the user interface 21 and the LAN 30. Thereafter, when the signal processing unit 22 receives a series of measurement waveform signals from the sensor 10, the signal processing unit 22 performs processing for creating an image showing the inside of the concrete structure 130. At this time, the deconvolution shown in FIG. 13 is performed to correct the blurring of the created image.

信号処理部２２は、ＬＡＮ３０とユーザインターフェース２１とを経て一連の測定波形信号をセンサ１０から受信すると、これらの測定波形信号をコンクリート構造体１３０用の波形マトリクスＭとして記憶部２５に記憶する。信号処理部２２は、波形マトリクスＭとして記憶するときには、各測定波形信号に付加されている選択信号を利用して各測定波形信号が表す測定波形をマトリクス状にする。例えば、送受信素子１４１，１〜１４ｍ，ｎが図４に示すように４つの送受信素子１４１，１〜１４２，２であり、送受信素子１４１，１〜１４２，２が測定した測定波形をＭ１，１、・・・、Ｍ２，２とする。以下では、４つの送受信素子１４１，１〜１４２，２から成る素子アレイ１４を具体例として説明する。 When the signal processing unit 22 receives a series of measurement waveform signals from the sensor 10 via the LAN 30 and the user interface 21, the signal processing unit 22 stores these measurement waveform signals as the waveform matrix M for the concrete structure 130 in the storage unit 25. When storing the waveform matrix M, the signal processing unit 22 matrixes measurement waveforms represented by the measurement waveform signals using selection signals added to the measurement waveform signals. For example, as shown in FIG. 4, the transmitting and receiving elements 14 1, 1 to 14 m, n are four transmitting and receiving elements 14 1, 1 to 14 2 , 2 and the transmitting and receiving elements 14 1, 1 to 14 2, 2 are measured. Let the measurement waveforms be M 1,1 ..., M 2,2 . The following describes the array 14 of four transmit and receive elements 14 1,1 to 14 2,2 Examples.

なお、説明の都合により送受信素子１４１，１〜１４２，２に対してＮｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３、Ｎｏ．４の番号を付けて各送受信素子を表す場合がある。また、送信側の送受信素子をＴｘで表し、受信側の送受信素子をＲｘで表す。例えば、送受信素子１４１，１（Ｎｏ．１の送受信素子）が送信側であると、この送受信素子１，１を符号Ｔｘ１で表し、送受信素子１，１が受信側であると、この送受信素子１，１を符号Ｒｘ１で表す。 For convenience of the description, the transmitting and receiving elements 14 1, 1 to 14 2 , 2 No. 1, No. 2, No. 3, No. The number 4 may be added to represent each transmit / receive element. Further, the transmitting / receiving element on the transmitting side is represented by Tx, and the transmitting / receiving element on the receiving side is represented by Rx. For example, if the transmitting and receiving element 141 1,1 (the transmitting and receiving element of No. 1 ) is on the transmitting side, the transmitting and receiving element 1 , 1 is represented by a symbol Tx1, and if the transmitting and receiving element 1 is on the receiving side 1 , 1 1 is represented by the symbol Rx1.

測定波形Ｍ１，１、・・・、Ｍ４，４は、受信側の送受信素子Ｒｘ１〜Ｒｘ４（送受信素子１４１，１〜１４４，４）から得た各測定波形信号が表す波形である。つまり、
（Ｔｘ１，Ｒｘ１）の組み合わせで得た測定波形がＭ１，１
（Ｔｘ１，Ｒｘ２）の組み合わせで得た測定波形がＭ１，２
・・・
（Ｔｘ４，Ｒｘ４）の組み合わせで得た測定波形がＭ４，４
のように、波形マトリクスＭは４×４の１６通りの波形から成っている。 The measurement waveforms M 1 , 1 , ..., M 4 , 4 are waveforms represented by the measurement waveform signals obtained from the transmission / reception elements Rx1 to Rx4 (transmission / reception elements 14 1, 1 to 14 4, 4 ) on the reception side. . In other words,
The measurement waveform obtained by the combination of (Tx1, Rx1) is M 1, 1
Measured waveforms obtained by combining (Tx1, Rx2) are M 1, 2
...
The measurement waveform obtained by the combination of (Tx4, Rx4) is M 4,4
, The waveform matrix M consists of 4 × 4 16 waveforms.

波形マトリクスＭの測定波形Ｍ１，１、・・・、Ｍ４，４は図５に示すようなターゲットからの反射波を含む波形となる。その後、波形マトリクスＭの測定波形Ｍ１，１、・・・、Ｍ４，４のそれぞれに対して、前述のデコンボリューションが行われるが、実際には測定の開始直後に、送受信素子Ｔｘ１〜Ｔｘ４から送受信素子Ｒｘ１〜Ｒｘ４に直接伝わる直達波が発生することがあり、この直達波の成分が含まれることがある。また、測定波形Ｍ１，１、・・・、Ｍ４，４には、コンクリート構造体１３０内の骨材や気泡等によるノイズの成分が含まれる。従来、デコンボリューションを行う場合、測定対象であるコンクリート構造体１３０を使用して、デコンボリューションを行うための参照波形を生成していたが、このような直達波の成分やノイズの成分により、参照波形のＳ／Ｎ比が低くなる。また、直達波の成分により、測定対象のターゲットの判別が困難になることがある。本発明は、デコンボリューションにおいて参照波形を生成する際に、直達波の成分やノイズの成分の影響を低減させることを目的としている。 The measured waveforms M 1,1 to M 4,4 of the waveform matrix M are waveforms including the reflected waves from the target as shown in FIG. Thereafter, the above-described deconvolution is performed on each of the measurement waveforms M 1 , 1 to M 4 , 4 of the waveform matrix M, but in actuality, immediately after the start of the measurement, the transmission / reception elements Tx1 to Tx4 A direct wave may be generated which is directly transmitted to the transmitting and receiving elements Rx1 to Rx4, and the component of the direct wave may be included. The measured waveforms M 1,1 to M 4,4 contain noise components due to aggregates, air bubbles, and the like in the concrete structure 130. Conventionally, when performing deconvolution, a reference waveform for performing deconvolution was generated using the concrete structure 130 to be measured, but reference is made using such direct wave components and noise components. The S / N ratio of the waveform is low. Also, the component of the direct wave may make it difficult to determine the target to be measured. An object of the present invention is to reduce the influence of a direct wave component and a noise component when generating a reference waveform in deconvolution.

次に、このようなデコンボリューション及び参照波形生成処理、並びにその作用について説明する。   Next, such deconvolution and reference waveform generation processing and the operation thereof will be described.

図６に示す供試体４０は、図１３に示すデコンボリューションのうち、ステップＳ１の参照波形生成処理を行うときに、図１４に示すコンクリート構造体１３０に代えて素子アレイ１４が取り付けられるものであり、例えばＡＢＳ樹脂等により均一に構成され、厚さＴに形成されている。なお、この参照波形生成処理は、例えば非破壊検査システム１の製品出荷前に行われるものである。この供試体４０には、上面に送受信素子１４ｉ，ｊのうちの１つである送受信素子１４ｂが、下面に送受信素子１４ｃが取り付けられ、送受信素子１４ｂから送受信素子１４ｃへ超音波が透過され、送受信素子１４ｃで受信した透過波形から参照波形が生成される。 The specimen 40 shown in FIG. 6 is one to which the element array 14 is attached instead of the concrete structure 130 shown in FIG. 14 when performing the reference waveform generation processing of step S1 in the deconvolution shown in FIG. For example, it is uniformly formed of an ABS resin or the like and formed to have a thickness T. The reference waveform generation process is performed, for example, before product shipment of the nondestructive inspection system 1. In the sample 40, the transmitting / receiving element 14b which is one of the transmitting / receiving elements 14i , j is attached to the upper surface, the transmitting / receiving element 14c is attached to the lower surface, and the ultrasonic wave is transmitted from the transmitting / receiving element 14b to the transmitting / receiving element 14c. A reference waveform is generated from the transmission waveform received by the transmission / reception element 14c.

供試体４０を使用した透過波形ＭＡ及び参照波形ＭＲＥＦを、図７に示す。ここで、供試体４０における超音波の透過速度をｖＡとする。透過波形ＭＡは、数５に示す時間までは波形が発生せず、この時間の経過後、波形が発生する。供試体４０は均一なＡＢＳ樹脂等により構成されているため、透過波形ＭＡには、直達波の成分や、骨材や気泡等によるノイズの成分が含まれることはない。
The transmission waveform M A and the reference waveform M REF using the specimen 40 are shown in FIG. Here, let the transmission speed of the ultrasonic wave in the specimen 40 be v A. In the transmission waveform M A , no waveform is generated until the time shown in Equation 5, and after this time, a waveform is generated. Since the specimen 40 is constituted by a homogeneous ABS resin or the like, the transmission waveform M A, or components of direct waves, will not be included components of noise due to aggregate and bubbles.

次に、この透過波形ＭＡを、非破壊検査システム１の測定対象であるコンクリート構造体１３０における超音波の透過速度ｖＣに換算して時間シフトを行い、参照波形ＭＲＥＦを生成する。これは、参照波形ＭＲＥＦの時間を測定波形Ｍ１，１、・・・、Ｍ４，４に合わせるために行われる。参照波形ＭＲＥＦは、数６に示す時間までは波形が発生せず、この時間の経過後、波形が発生する。参照波形ＭＲＥＦは、透過波形ＭＡと同様に、直達波の成分や、骨材や気泡等によるノイズの成分が含まれることはない。
Next, the transmission waveform M A is converted into the transmission velocity v C of the ultrasonic wave in the concrete structure 130 to be measured by the nondestructive inspection system 1 to perform time shift to generate a reference waveform M REF . This measures the time of the reference waveform M REF waveform M 1, 1, · · ·, are made to match the M 4, 4. The reference waveform M REF does not generate a waveform until the time shown in equation 6, and after this time elapses, a waveform is generated. The reference waveform M REF , like the transmission waveform M A , does not include the component of the direct wave, or the component of the noise due to the aggregate, air bubbles, and the like.

このように、均一なＡＢＳ樹脂等により構成された供試体４０を使用して参照波形を生成することにより、直達波の成分や、骨材や気泡等によるノイズの成分が含まれることがなくなる。これにより、参照波形のＳ／Ｎ比が高くなる。   As described above, the reference waveform is generated by using the test object 40 made of the uniform ABS resin or the like, so that the component of the direct wave and the component of the noise due to the aggregate, the air bubble or the like are not included. This increases the S / N ratio of the reference waveform.

その後、信号処理部２２により、測定波形Ｍ１，１、・・・、Ｍ４，４及び参照波形ＭＲＥＦに対して、前述同様に図１３に示すフーリエ変換処理が行われ（ステップＳ２）、ウィーナーフィルタを援用したフィルタ処理が行われ（ステップＳ３）、逆フーリエ変換処理が行われ（ステップＳ４）、位相補正処理が行われ（ステップＳ５）、コンクリート構造体１３０を画像化する画像化処理が行われる。信号処理部２２は、入力部２４から測定終了指示がなければ、ユーザインターフェース２１を経て次の測定指示をセンサ１０に送信する。一方、入力部２４から測定終了指示があると、信号処理部２２は測定を終了する。 After that, the signal processing unit 22 performs the Fourier transform process shown in FIG. 13 on the measurement waveforms M 1,1 to M 4,4 and the reference waveform M REF as described above (step S2), A filter process using a Wiener filter is performed (step S3), an inverse Fourier transform process is performed (step S4), a phase correction process is performed (step S5), and an imaging process for imaging the concrete structure 130 is performed. To be done. If there is no measurement end instruction from the input unit 24, the signal processing unit 22 transmits the next measurement instruction to the sensor 10 through the user interface 21. On the other hand, when there is a measurement end instruction from the input unit 24, the signal processing unit 22 ends the measurement.

図８は、コンクリート構造体１３０の画像を示す図であり、従来の手法により表示された画像を示す図（ａ）、及び本実施の形態により表示された画像を示す図（ｂ）である。従来の手法の場合、図８（ａ）に示すように、ターゲットと思われるものの画像以外に直達波やノイズと思われる成分が画像化されており、ターゲットの画像が不鮮明となっている。これに対して、本実施の形態の場合、図８（ｂ）に示すように、ターゲットの画像が鮮明に表示されている。すなわち、ターゲット波形のＳ／Ｎ比も高くなっていることが分かる。   FIG. 8 is a diagram showing an image of the concrete structure 130, and is a diagram (a) showing an image displayed by the conventional method, and a diagram (b) showing an image displayed according to the present embodiment. In the case of the conventional method, as shown in FIG. 8A, components that are considered to be direct waves and noise are imaged in addition to the image of what appears to be the target, and the image of the target is blurred. On the other hand, in the case of the present embodiment, as shown in FIG. 8B, the image of the target is clearly displayed. That is, it can be seen that the S / N ratio of the target waveform is also high.

以上のように、このような構成の非破壊検査システム１によれば、参照波形生成処理において、均一なＡＢＳ樹脂等により構成された供試体４０を使用して参照波形が生成されるので、直達波の成分や、骨材や気泡等によるノイズの成分が含まれることがなくなる。そのため、参照波形のＳ／Ｎ比が高くなるため、ターゲット波形のＳ／Ｎ比も高くなる。これにより、画像上にターゲットが鮮明に表示されるので、ターゲットの抽出が容易になる。   As described above, according to the nondestructive inspection system 1 having such a configuration, in the reference waveform generation process, the reference waveform is generated using the test object 40 made of uniform ABS resin or the like. The component of the wave and the component of the noise due to the aggregate, air bubbles and the like are not included. Therefore, since the S / N ratio of the reference waveform is high, the S / N ratio of the target waveform is also high. This makes it easier to extract the target because the target is clearly displayed on the image.

また、供試体４０の透過波形ＭＡの時間シフトを行い、参照波形ＭＲＥＦを生成するので、測定波形Ｍ１，１、・・・、Ｍ４，４の時間と参照波形ＭＲＥＦの時間とを合わせることができる。これにより、正確なデコンボリューションが可能になる。 Further, it performs time shift of the transmitted waveform M A of the specimen 40, so generating a reference waveform M REF, measured waveform M 1, 1, · · ·, time and reference waveform M REF of M 4, 4 times and Can be combined. This enables accurate deconvolution.

（実施の形態２）
図９は、この発明の実施の形態２に係る非破壊検査システム１の信号処理部２２による参照波形生成処理で使用される供試体５０を示す斜視図である。この供試体５０は、実施の形態１に係る供試体４０と同様に、図１３に示すデコンボリューションのうち、ステップＳ１の参照波形生成処理を行うときに、図１４に示すコンクリート構造体１３０に代えて素子アレイ１４が取り付けられるものである。供試体５０は、例えばコンクリート構造体１３０と同一のコンクリートにより構成され、ノイズの要因となる骨材５１や気泡５２が存在している。この供試体５０には、例えば上面に送受信素子１４１，１〜１４２，２が取り付けられ、送受信素子１４１，１〜１４２，２から超音波が送信され、送受信素子１４１，１〜１４２，２で受信した反射波形から参照波形が生成される。 Second Embodiment
FIG. 9 is a perspective view showing a specimen 50 used in reference waveform generation processing by the signal processing unit 22 of the nondestructive inspection system 1 according to Embodiment 2 of the present invention. This specimen 50 is replaced with the concrete structure 130 shown in FIG. 14 when performing the reference waveform generation processing in step S1 of the deconvolution shown in FIG. 13 like the specimen 40 according to the first embodiment. The element array 14 is attached. The specimen 50 is made of, for example, the same concrete as the concrete structure 130, and the aggregate 51 and the air bubbles 52 that cause noise are present. The specimen 50, for example, transceiver elements 14 1,1 to 14 2,2 is attached to the upper surface, ultrasonic waves from emitting and receiving elements 14 1,1 to 14 2,2 are transmitted, transmitting and receiving elements 14 1,1 to A reference waveform is generated from the reflected waveform received at 14 2,2 .

供試体５０を使用した反射波形ＭＢ、時間軸への換算波形ＭＣ、及び参照波形ＭＲＥＦを、図１０に示す。まず、送受信素子１４１，１〜１４２，２で受信した反射波形から、画像化処理が行われ、図１０の画像Ｉのように画像化される。このとき、フーリエ変換処理（ステップＳ２）、フィルタ処理（ステップＳ３）、逆フーリエ変換処理（ステップＳ４）、位相補正処理（ステップＳ５）は行われない。これは、直達波や骨材、気泡等によるノイズ成分を特定するため、このような処理によりノイズ成分が均一化されていない状態の波形を参照波形として使用するためであり、これにより正確なデコンボリューションが可能になる。 A reflection waveform M B using the specimen 50, a conversion waveform M C to the time axis, and a reference waveform M REF are shown in FIG. First, an imaging process is performed from the reflected waveform received by the transmitting and receiving elements 141, 1 to 14 2 , 2 , and an image is formed as an image I of FIG. At this time, Fourier transform processing (step S2), filter processing (step S3), inverse Fourier transform processing (step S4), and phase correction processing (step S5) are not performed. This is because, in order to identify noise components due to direct waves, aggregates, air bubbles, etc., a waveform in a state where the noise components are not uniformed by such processing is used as a reference waveform, whereby an accurate decon It becomes possible to make a revolution.

次に、画像Ｉの所定の縦線Ｌから、反射波形ＭＢが抽出される。この反射波形ＭＢには、送受信素子１４１，１〜１４２，２の間で発生する直達波成分ＭＢ１、骨材５１や気泡５２から反射されて生じるノイズ成分ＭＢ２、供試体５０に含まれるターゲット成分ＭＢ３が含まれる。なお、この反射波形ＭＢにおける送受信素子１４１，１〜１４２，２のサンプリング周期（距離）は、ｄｘである。この反射波形ＭＢは距離に対する波形であるため、横軸を時間軸へ換算した換算波形ＭＣを生成する。この反射波形ＭＣには、反射波形ＭＢと同様に、直達波成分ＭＣ１、ノイズ成分ＭＣ２、ターゲット成分ＭＣ３が含まれる。また、サンプリング周期も時間ｄｔ２へ変換される。 Then, from the predetermined vertical line L of the image I, reflected waveform M B is extracted. The reflected waveform M B, direct wave component M B1 generated between the transmitting and receiving elements 14 1,1 to 14 2,2, noise component M B2 produced is reflected from the bone material 51 or air bubbles 52, the specimen 50 The target component MB3 included is included. The sampling period of the transmitting and receiving elements 14 1,1 to 14 2,2 in the reflected waveform M B (distance) is dx. Since this reflected waveform M B is the waveform with respect to the distance, to generate the converted waveform M C obtained by converting the abscissa the time axis. The reflected waveform M C, similarly to the reflected waveform M B, direct wave component M C1, the noise component M C2, which contains the target component M C3. The sampling period is also converted into the time dt 2.

次に、反射波形ＭＣのサンプリング周期（時間）ｄｔ２を、測定波形のサンプリング周期（時間）ｄｔ１に合わせて換算し、換算した参照波形ＭＲＥＦを生成する。この参照波形ＭＲＥＦには、反射波形ＭＢと同様に、直達波成分ＭＲＥＦ１、ノイズ成分ＭＲＥＦ２、ターゲット成分ＭＣ３が含まれる。そして、所定の時間区間以外の箇所の値を０とする窓関数を使用して直達波成分ＭＲＥＦ１及びノイズ成分ＭＲＥＦ２を除去する。このように、供試体５０を使用して参照波形を生成することにより、直達波の成分や、骨材や気泡等によるノイズの成分を特定することが容易になる。これにより、参照波形のＳ／Ｎ比が高くなる。 Next, the sampling period (time) of the reflected waveform M C a dt 2, the sampling period (time) in accordance with the dt 1 in terms of the measured waveform, and generates a reference waveform M REF converted. The reference waveform M REF includes the direct wave component M REF1 , the noise component M REF2 , and the target component MC 3 as in the case of the reflection waveform M B. Then, the direct wave component M REF1 and the noise component M REF2 are removed using a window function in which the value of a point other than the predetermined time interval is set to 0. As described above, by generating the reference waveform using the specimen 50, it becomes easy to specify the component of the direct wave and the component of the noise due to the aggregate, the air bubble, and the like. This increases the S / N ratio of the reference waveform.

その後、実施の形態１と同様に、フーリエ変換処理（ステップＳ２）、フィルタ処理（ステップＳ３）、逆フーリエ変換処理（ステップＳ４）、位相補正処理（ステップＳ５）が行われ、コンクリート構造体１３０を画像化する画像化処理が行われる。   Thereafter, as in the first embodiment, Fourier transform processing (step S2), filter processing (step S3), inverse Fourier transform processing (step S4), and phase correction processing (step S5) are performed, and the concrete structure 130 is obtained. An imaging process for imaging is performed.

図１１は、コンクリート構造体１３０の画像を示す図であり、従来の手法により表示された画像を示す図（ａ）、及び本実施の形態により表示された画像を示す図（ｂ）である。従来の手法の場合、図１１（ａ）に示すように、ターゲットと思われるものの画像以外に直達波やノイズと思われる成分が画像化されており、ターゲットの画像が不鮮明となっている。これに対して、本実施の形態の場合、図１１（ｂ）に示すように、ターゲットの画像が鮮明に表示されている。すなわち、ターゲット波形のＳ／Ｎ比も高くなっていることが分かる。   FIG. 11 is a diagram showing an image of the concrete structure 130, and is a diagram (a) showing an image displayed by the conventional method, and a diagram (b) showing an image displayed according to the present embodiment. In the case of the conventional method, as shown in FIG. 11A, components that are considered to be direct waves and noise are imaged in addition to the image of what appears to be the target, and the image of the target is unclear. On the other hand, in the case of the present embodiment, as shown in FIG. 11B, the image of the target is clearly displayed. That is, it can be seen that the S / N ratio of the target waveform is also high.

以上のように、このような構成の非破壊検査システム１によれば、参照波形生成処理において、コンクリートにより構成された供試体５０を使用して参照波形が生成されるので、直達波の成分や、骨材や気泡等によるノイズの成分を特定することが可能になる。そのため、このような直達波成分やノイズ成分を窓関数を使用して除去することにより、参照波形のＳ／Ｎ比が高くなるため、ターゲット波形のＳ／Ｎ比も高くなる。これにより、画像上にターゲットが鮮明に表示されるので、ターゲットの抽出が容易になる。   As described above, according to the nondestructive inspection system 1 having such a configuration, the reference waveform is generated using the specimen 50 made of concrete in the reference waveform generation process. It is possible to identify the component of noise due to aggregate, air bubbles, etc. Therefore, by removing such direct wave components and noise components using a window function, the S / N ratio of the reference waveform becomes high, so the S / N ratio of the target waveform also becomes high. This makes it easier to extract the target because the target is clearly displayed on the image.

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態１では、供試体４０をＡＢＳ樹脂等により構成したが、このような樹脂等に限られず、超音波が透過できるものであれば、例えば金属等により構成しても良い。   The embodiment of the present invention has been described above, but the specific configuration is not limited to the above embodiment, and even if there is a change in design or the like within the scope of the present invention, Included in the invention. For example, in the above-described first embodiment, the specimen 40 is made of ABS resin or the like, but is not limited to such a resin or the like, and may be made of metal or the like as long as ultrasonic waves can be transmitted. .

また、実施の形態２では、供試体５０をコンクリートにより構成したが、超音波が透過できるものであれば、例えば金属等により構成しても良い。この場合、実施の形態１のように、超音波の反射速度が異なるので測定対象に合わせて換算する処理が必要になる。   Moreover, in Embodiment 2, although the test object 50 was comprised with the concrete, as long as an ultrasonic wave can permeate | transmit, you may comprise with a metal etc., for example. In this case, as in the first embodiment, since the reflection speed of the ultrasonic waves is different, it is necessary to carry out conversion processing in accordance with the object to be measured.

さらに、実施の形態２では、反射波形から画像化処理を行い、その画像Ｉから反射波形ＭＢを抽出したが、画像化処理を行わずに反射波形から参照波形を生成しても良い。 Further, in the second embodiment performs image processing from the reflection wave has been extracted reflected wave M B from the image I, may generate a reference waveform from the reflected waveform without image processing.

１ 非破壊検査システム
１０ センサ
１１ 制御回路
１２ 送信回路
１３ 受信回路
１４ 素子アレイ
２０ ノートパソコン（処理装置）
２１ ユーザインターフェース
２２ 信号処理部
２３ 表示部
２４ 入力部
２５ 記憶部
３０ ＬＡＮ
４０，５０ 供試体
１００ 非破壊検査システム
１１０ リニアアレイ探触子
１２０ 処理装置
１３０ コンクリート構造体
1 nondestructive inspection system 10 sensor 11 control circuit 12 transmission circuit 13 reception circuit 14 element array 20 note personal computer (processing device)
21 user interface 22 signal processing unit 23 display unit 24 input unit 25 storage unit 30 LAN
40, 50 Specimen 100 Nondestructive Inspection System 110 Linear Array Transducer 120 Processor 130 Concrete Structure

Claims (5)

超音波を送受信する複数の送受信素子を備え、超音波を測定対象に送信する送受信素子と、この測定対象から超音波の反射波を受信する送受信素子とを１つの組み合わせとし、各組み合わせで得た時間領域の測定波形を基に前記測定対象を画像化する非破壊検査システムにおいて、
前記測定波形に対してデコンボリューションを行うための参照波形を生成する参照波形生成処理と、前記測定波形及び前記参照波形を周波数領域の波形に変換するフーリエ変換処理と、フーリエ変換された前記測定波形及び前記参照波形から所定の演算を行い、ターゲット波形を抽出するフィルタ処理と、前記ターゲット波形を時間領域の波形に変換する逆フーリエ変換処理と、逆フーリエ変換された前記ターゲット波形を前記参照波形の反射時間までシフトする位相補正処理と、前記位相補正処理でシフトされた前記ターゲット波形を基に前記測定対象を画像化する画像化処理と、を行う処理装置を備え、
前記参照波形生成処理は、均一な材料により設けられ、前記測定対象とは異なる供試体に超音波を送信し、前記供試体に超音波を透過させて前記参照波形を生成する、
ことを特徴とする非破壊検査システム。 Obtained by combining each of a plurality of transmitting and receiving elements for transmitting and receiving an ultrasonic wave and transmitting and receiving an ultrasonic wave to a measurement target and a transmitting and receiving element for receiving a reflected wave of an ultrasonic wave from the measurement target In a nondestructive inspection system for imaging the measurement object based on a measurement waveform in a time domain,
Reference waveform generation processing for generating a reference waveform for performing deconvolution on the measurement waveform, Fourier transform processing for converting the measurement waveform and the reference waveform into a waveform in a frequency domain, and the Fourier-transformed measurement waveform And filtering processing for extracting a target waveform by performing a predetermined operation from the reference waveform, inverse Fourier transformation processing for converting the target waveform into a waveform in a time domain, and the target waveform subjected to inverse Fourier transformation for the reference waveform A processing unit that performs phase correction processing for shifting to a reflection time, and imaging processing for imaging the measurement target based on the target waveform shifted in the phase correction processing;
The reference waveform generation process transmits an ultrasonic wave to a specimen which is made of a uniform material and is different from the measurement target, and transmits the ultrasonic wave to the specimen to generate the reference waveform.
Nondestructive inspection system characterized by 前記参照波形生成処理では、前記測定対象が超音波を透過する時間に基づき、前記参照波形を時間シフトする、
ことを特徴とする請求項１に記載の非破壊検査システム。 In the reference waveform generation process, the reference waveform is time-shifted based on the time when the measurement object passes ultrasonic waves.
A nondestructive inspection system according to claim 1, characterized in that. 超音波を送受信する複数の送受信素子を備え、超音波を測定対象に送信する送受信素子と、この測定対象から超音波の反射波を受信する送受信素子とを１つの組み合わせとし、各組み合わせで得た時間領域の測定波形を基に前記測定対象を画像化する非破壊検査システムにおいて、
前記測定波形に対してデコンボリューションを行うための参照波形を生成する参照波形生成処理と、前記測定波形及び前記参照波形を周波数領域の波形に変換するフーリエ変換処理と、フーリエ変換された前記測定波形及び前記参照波形から所定の演算を行い、ターゲット波形を抽出するフィルタ処理と、前記ターゲット波形を時間領域の波形に変換する逆フーリエ変換処理と、逆フーリエ変換された前記ターゲット波形を前記参照波形の反射時間までシフトする位相補正処理と、前記位相補正処理でシフトされた前記ターゲット波形を基に前記測定対象を画像化する画像化処理と、を行う処理装置を備え、
前記参照波形生成処理は、前記測定対象とは異なる供試体に超音波を送信し、前記供試体から超音波を反射させて前記参照波形を生成する、
ことを特徴とする非破壊検査システム。 Obtained by combining each of a plurality of transmitting and receiving elements for transmitting and receiving an ultrasonic wave and transmitting and receiving an ultrasonic wave to a measurement target and a transmitting and receiving element for receiving a reflected wave of an ultrasonic wave from the measurement target In a nondestructive inspection system for imaging the measurement object based on a measurement waveform in a time domain,
Reference waveform generation processing for generating a reference waveform for performing deconvolution on the measurement waveform, Fourier transform processing for converting the measurement waveform and the reference waveform into a waveform in a frequency domain, and the Fourier-transformed measurement waveform And filtering processing for extracting a target waveform by performing a predetermined operation from the reference waveform, inverse Fourier transformation processing for converting the target waveform into a waveform in a time domain, and the target waveform subjected to inverse Fourier transformation for the reference waveform A processing unit that performs phase correction processing for shifting to a reflection time, and imaging processing for imaging the measurement target based on the target waveform shifted in the phase correction processing;
The reference waveform generation process transmits an ultrasonic wave to a specimen different from the measurement target, reflects the ultrasonic wave from the specimen, and generates the reference waveform.
Nondestructive inspection system characterized by 前記参照波形生成処理では、前記供試体から超音波を反射させた反射波を基に画像化された画像データから波形を抽出して前記参照波形を生成する、
ことを特徴とする請求項３に記載の非破壊検査システム。 In the reference waveform generation process, a waveform is extracted from image data imaged on the basis of a reflected wave obtained by reflecting ultrasonic waves from the specimen, and the reference waveform is generated.
The nondestructive inspection system according to claim 3, characterized in that. 前記参照波形生成処理では、所定の時間区間以外の箇所の値を０とする窓関数を掛け合わせて前記参照波形を生成する、
ことを特徴とする請求項３または４のいずれか１項に記載の非破壊検査システム。
In the reference waveform generation process, the reference waveform is generated by multiplying a window function in which values of places other than a predetermined time interval are 0.
The nondestructive inspection system according to any one of claims 3 or 4, characterized in that.
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