JP2019532297A - 超音波検査において不均一性を結合するべく補償するための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
−少なくとも1つの超音波エミッタと複数の超音波レシーバとを有する装置を、検査対象の構成要素に対して接触させるステップ。装置において、超音波レシーバは、超音波エミッタに対して異なる位置に配置される。
−前記超音波エミッタによってプローブ信号を発生するステップ。プローブ信号は、例えば単一の超音波パルス又は一連のパルスとすることができる。
−超音波レシーバによって複数の応答信号を受信するステップ。これらの応答信号は、プローブ信号が構成要素の中で様々な経路に沿って伝搬することによって生じる。したがって、応答信号は、典型的には、構成要素の表面に沿って進行する信号と、構成要素の中に進入して構成要素の境界内又は境界の構造から反射される信号と、の重ね合わせによって形成される。
−更に、超音波レシーバの少なくとも1つのグループの応答信号において、更に処理ステップが実施される(この超音波レシーバのグループは、全てのレシーバを含むと有利であるが、レシーバのサブセットのみを含むこともできる)。このグループのレシーバの1つが受信した各応答信号について、下記のステップが実施される。即ち、
a)それぞれの応答信号において、超音波エミッタからそれぞれの応答信号を記録した超音波レシーバまで構成要素を進行する表面波によって生じた第1信号セクションを識別するステップ。そのような表面波は、典型的に検査される構成要素のほとんどにおいて存在する。表面波は、構成要素の構造に関して僅かな情報しか運ばず、したがってしばしば無視される。
b)第1信号セクションから補正値を導き出すステップ。このステップは、たとえ表面波にはしばしばほとんど重要性がないとしても、レシーバによって計測されるそれらの強さは、所与のレシーバがテスト中の構成要素にどれだけ良く結合しているかの目安になる、という見識に基づく。
c)補正値に応じたスケール係数によってそれぞれの応答信号の少なくとも第2信号セクションを再スケール調整するステップ。このステップは、ステップb)において得られた情報を利用する。補正値はレシーバが構成要素にどれだけ良く結合しているかを示すので、この情報は、少なくとも更なる分析にとって重要な応答信号の部分(即ち請求項の言葉によれば「第2信号セクション」)を再スケール調整できるようにし、それによって、検査中の構成要素への個別の超音波レシーバの結合の質の影響を減少または排除できるようにする。
−超音波レシーバに時間窓(time window)を帰属させるステップ。この時間窓は、応答信号の中の「第1信号セクション」即ち表面波を含む信号のセクションを識別するために使用される。
−超音波レシーバによって計測された応答信号において第1信号セクションを識別するために時間窓を使用するステップ。即ち、時間窓の中にある応答信号の部分のみ(又は少なくともほとんど)が補正値の計算のために使用される。
−プローブ信号を発生するための少なくとも1つの超音波エミッタと、
−複数の応答信号を受信するための複数の超音波レシーバであって、超音波レシーバが、超音波エミッタに対して異なる位置に配置される、超音波レシーバと、
−超音波レシーバの少なくとも1つのグループの応答信号について
a)応答信号において、超音波エミッタから超音波レシーバまで構成要素を進行する表面波によって生じる第1信号セクションを識別し、
b)第1信号セクションから補正値を導き出し、
c)補正値に応じたスケール係数によって応答信号の少なくとも第2信号セクションを再スケール調整する、
ように適合され構成された制御ユニットと、
を備える。
図1に示す装置1は、超音波による構成要素の非破壊検査のために使用できる。
−超音波エミッタとして作動する場合、チャンネルは検査対象の構成要素の表面へ超音波パルスを発する。好ましくは、チャンネルの全ての変換器4は同じ信号を発する。
−超音波レシーバとして作動する場合、チャンネルは、構成要素の表面において検出された超音波信号を受け取り、計測する。好ましくは、その変換器4の全ての信号が、例えば加算によって、単一構成信号へと結合される。
計測を実施する際、使用者は、可能であれば全ての変換器4が検査対象の構成要素と当接するように構成要素に対して装置1を位置付けする。
−超音波エミッタは、検査対象の構成要素の表面に沿って伝搬する表面波を発する。これらの表面波は、ほとんどの場合、超音波レシーバの場所に最初に到達する音波である。
−超音波エミッタは、検査対象の構成要素の塊の中へも音波を発する。不均質性及び表面構造(特に、変換器4が当てられる面と反対の面)は、これらの波を散乱させ、散乱した音波の一部も、典型的には表面波の到達後に、超音波レシーバの場所に到達する。
上述のように、そのような効果は、適切な信号のスケール調整(scaling)によって補償できる。
Ci’=Si・Ci (1)
ここで、Ci’は、リスケール信号を示す。リスケール信号は図3の右の列に示される。
Si=Ki/Vi (2)
ここで、Kiは定数である。Kiは、全ての超音波レシーバについて同じ値とすることができる。代替的に、表面波が超音波エミッタから超音波レシーバまで伝搬するとき、例えば下記のように設定することによって、表面波の自然の減衰を考慮することもできる。即ち、
Ki=K・exp(α・xi) (3)
ここで、αは長さ当たりの表面波の減衰を表す減衰定数であり、xiは、超音波エミッタからのそれぞれの超音波レシーバの距離である。Kは、典型的には全ての超音波レシーバに共通の定数である。
ti=xi/c (4)
によって算定できる。ここで、cは表面波の速度である。
本明細書において示す実施形態において、補正値の計算及び再スケール調整は、コントローラ7によって実行される。例えば、CPU9のプログラミングにおける演算として実施される。その代わりに又はそれに加えて、これらのステップのいくつか又は全てを、個別のチャンネルのレベルで及び/又はハウジング2外部の処理ユニットにおいて実行できる。
Claims (14)
- 超音波によって構成要素を検査する方法であって、
少なくとも1つの超音波エミッタと複数の超音波レシーバとを有する装置(1)を前記構成要素に対して接触させるステップであって、前記超音波レシーバが前記超音波エミッタに対して異なる位置に配置される、ステップと、
前記超音波エミッタによってプローブ信号を発生するステップと、
前記超音波レシーバによって複数の応答信号(Ci)を受信するステップと、
前記超音波レシーバの少なくとも1つのグループの前記応答信号(Ci)において、
a)前記応答信号(Ci)において、前記超音波エミッタから前記応答信号(Ci)を受信した前記超音波レシーバまで前記構成要素を進行する表面波によって生じる第1信号セクションを識別するステップと、
b)前記第1信号セクションから補正値(Vi)を導き出すステップと、
c)前記補正値(Vi)に応じたスケール係数によって前記応答信号(Ci)の少なくとも第2信号セクションを再スケール調整するステップと、
を含む、方法。 - 結果データセットを生成するために前記第2信号セクションを結合するステップを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記グループの各超音波レシーバについて、
−前記超音波レシーバに時間窓(W)を帰属させるステップと、
−前記超音波レシーバによって計測された前記応答信号(Ci)において前記第1信号セクションを識別するために前記時間窓(W)を使用するステップと、
を更に含む、請求項1又は2に記載の方法。 - 前記時間窓(W)の時間的位置が、前記超音波エミッタからの前記超音波レシーバの距離(xi)に依存する、請求項3に記載の方法。
- 前記時間窓(W)の前記時間的位置が、前記超音波レシーバと前記超音波エミッタとの間の距離(xi)に比例する、請求項4に記載の方法。
- 前記時間窓(W)の時間的位置が、前記プローブ信号の後の前記応答信号(Ci)における第1パルスの到達時間に応じて選択される、請求項3〜5のいずれかに記載の方法。
- 前記時間窓(W)の長さが、前記超音波エミッタによって発せられた前記プローブ信号の長さと、前記プローブ信号の前記長さの5倍との間であり、特に前記プローブ信号の前記長さの2倍に等しい、請求項3〜6のいずれかに記載の方法。
- 少なくとも前記第1セクションにおいて前記応答信号(Ci)の包絡線を計算し、前記補正値(Vi)を導き出すために前記包絡線を使用するステップを含む、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
- 前記補正値(Vi)が、前記第1セクションにおいて、前記応答信号(Ci)の、又は、前記応答信号(Ci)の包絡線の、最大値(A)に比例する、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
- 前記超音波エミッタ及び/又は各超音波レシーバが数個の超音波変換器(4)を備える、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
- 各超音波レシーバが、前記応答信号を受信するときに前記構成要素に接触させられる1つ又は複数の先端(5a)を備える、請求項1〜10のいずれかに記載の方法。
- 前記プローブ信号を発生するステップ及び前記応答信号を受信するステップが、使用者が前記装置を検査対象の前記構成要素に対して手で保持しながら実行される、請求項1〜11のいずれかに記載の方法。
- 超音波によって構成要素を検査するための装置であって、
プローブ信号を発生するための少なくとも1つの超音波エミッタと、
複数の応答信号(Ci)を受信するための複数の超音波レシーバであって、前記超音波レシーバが前記超音波エミッタに対して異なる位置に配置される、超音波レシーバと、
前記超音波レシーバの少なくとも1つのグループの前記応答信号(Ci)について
a)前記応答信号(Ci)において、前記超音波エミッタから前記応答信号(Ci)を受信した前記超音波レシーバまで前記構成要素を進行する表面波によって生じる第1信号セクションを識別し、
b)前記第1信号セクションから補正値(Vi)を導き出し、
c)前記補正値(Vi)に応じたスケール係数によって前記応答信号(Ci)の少なくとも第2信号セクションを再スケール調整する、
ように適合され構成された制御ユニットと、
を備える、装置。 - コンクリートを検査するため及び/又は前記構成要素の内部構造の画像表示を生成するための、請求項1〜13のいずれかに記載の方法又は装置の使用。
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