JP2022504652A - 細長構造体又は伸展構造体の厚さを決定するための方法とシステム - Google Patents
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Abstract
Description
Δfw>Cs/l/(β・壁厚さ)
ここで、壁厚さは壁又はプレートの公称厚さ又は実際の厚さであり、剪断水平モードのみを検討する場合には、Cs/lは構造体内の剪断速度Csであって、β=1であり、剪断水平モード以外のモードを検討する場合には、Cs/lは構造体内の縦波速度Clであって、β=2である。
図1は、プレート(図示せず)内に励起可能な一組のガイド波モードの分散曲線を示す。これら分散曲線は、曲率が壁厚と比較して大きい場合(例えば、壁厚7mmで直径168mmのパイプの場合)に、同じ厚さの湾曲プレートを伝播するガイド波モードの分散曲線についての良好な近似として使用され得る。
f=Cs/(2×t) (1)
Δfw>Cs/壁厚さ (2)
Δfw>Cs/(2×壁厚さ) (3)
マスキングプロセスは、パイプ壁厚さを測定するために多重モードを採用して壁の厚さを「選ぶ」(pick)のに用いられる。このプロセスは、特定のモードに依存するものではなく、一つ以上の利点を有し得るものであり、その利点として、ノイズに対するロバスト性の向上、分解能の最適化(壁厚さに関係しない)、結果信号のサイズの周波数ステップよりも分解能を細かくする可能性等が挙げられる。
C=MP (4)
図8から図10を参照すると、ガイド波を用いてパイプ2や他の同様の構造体を検査するためのシステム1が示されている。検査システム1は、パイプ2に永続的に又は取り外し可能に取り付けられるトランスデューサアセンブリ3(又は「検査リング」とも)と、ガイド波機器4と、信号処理システム5とを含む。
図8、図9、図11及び図12を参照すると、第一アレイ111のトランスデューサ12(「送信トランスデューサ」)を用いて、パイプ壁2内に異なる周波数の一連のガイド波15(好ましくは剪断水平波モード15)を励起し、第二アレイ112のトランスデューサ12(「受信トランスデューサ」)を用いて、超音波15を検出する。中心周波数f1、f2、f3(f3>f2>f1)を有する一連の励起信号によってトランスデューサ12が励起される。f1が110kHz、f2が220kHz、f3が440kHzであるが、他の中心周波数も使用可能である。第二中心周波数f2と第三中心周波数f3は、第一中心周波数f1の倍数である必要は無い。
以下、図8から図10と、図15から図20を参照して、超音波を用いてパイプの壁の厚さを決定する方法をより詳細に説明する。本方法は、厚さ測定ソフトウェア30の制御下でプロセッサ21によって行われる。明確にするため、プロセスは、一つのプロセッサ21のみを用いるものとして説明される。局所的な厚さの測定は、パイプの各セクタ(つまり、パイプの外周の各部)について行われるので、パイプの外周周りの厚さの複数の測定値を与える(リングの箇所のパイプ壁について一つ(例えば、平均化された)値が得られるのとは対照的である)。
上述の厚さ測定プロセスは、壁厚さを測定するのに用いられる装置が、細長構造体に沿った特徴部や欠陥までの距離を測定して、温度に依存する剪断速度の変化を補償するのにも使用可能であるという点を活用することができる。
前述のように、マスキングプロセスを用いて、細長構造体又は伸展構造体の厚さ(例えば、パイプの壁の厚さ)を決定することができる。これは、ピーク位置だけではなくて、ピークの間隔によっても与えられる情報を利用し得る。
前述の実施形態に多様な修正が行われ得ることを理解されたい。そうした修正として、等価物や、ガイド波検査システムとその部品の設計、製造、使用において既知であって上述の特徴に代えて又は加えて使用可能な他の特徴が含まれ得る。一つの実施形態の特徴は、他の実施形態の特徴で置換又は補完され得る。
2 パイプ
3 トランスデューサアセンブリ(検査リング)
4 ガイド波機器
5 信号処理システム
10 バンド
11 トランスデューサアレイ
12 トランスデューサ
13 ガイド波
14 反射波
15 超音波
Claims (37)
- 弾性波を用いて細長構造体又は伸展構造体の厚さを決定する方法であって、
トランスデューサから少なくとも一つの時間領域信号を受信することと、
前記少なくとも一つの時間領域信号に基づいて周波数領域信号を生成することと、
前記周波数領域信号のノイズを減らしてノイズ除去周波数領域信号を与えることと、
それぞれ或る厚さに対応している少なくとも一つの基準信号と前記ノイズ除去周波数領域信号を比較することと、
前記少なくとも一つの基準信号と前記ノイズ除去周波数領域信号の比較に基づいて前記細長構造体又は伸展構造体の厚さを決定することと、を備える方法。 - 前記トランスデューサから少なくとも二つの時間領域信号を受信することを備え、
前記周波数領域信号を生成することが、
前記少なくとも二つの時間領域信号を少なくとも二つの周波数領域信号に変換することと、
前記少なくとも二つの周波数領域信号を一つの周波数領域信号に組み合わせることと、を備える、請求項1に記載の方法。 - 前記トランスデューサから少なくとも二つの時間領域信号を受信することを備え、
前記周波数領域信号を生成することが、
前記少なくとも二つの時間領域信号を単一の組み合わせ時間領域信号に組み合わせることと、
前記単一の組み合わせ時間領域信号を前記周波数領域信号に変換することと、を備える、請求項1に記載の方法。 - 前記少なくとも二つの時間領域信号が三つの時間領域信号を備える、請求項2又は3に記載の方法。
- 前記三つの時間領域信号が、第一周波数での第一励起の測定に対応する第一時間領域信号と、第二周波数での第二励起の測定に対応する第二時間領域信号と、第三周波数での第三励起の測定に対応する第三時間領域信号とを備える、請求項4に記載の方法。
- 前記周波数領域信号のノイズを減らすことが、前記周波数領域信号からコヒーレントなノイズを減らす又は除去することを備える、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記周波数領域信号のノイズを減らすことが、前記周波数領域信号から非コヒーレントなノイズを減らす又は除去することを備える、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記周波数領域信号のノイズを減らすことが、前記周波数領域信号に対してウェルチ法を行うことを備える、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記周波数領域信号を生成する前に、各時間領域信号をウィンドウ処理することを更に備える請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも一つの基準信号と前記ノイズ除去周波数領域信号を比較することが、前記少なくとも一つの基準信号の各々と前記ノイズ除去周波数領域信号の畳み込みを行うことを備える、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも一つの基準信号と前記ノイズ除去周波数領域信号を比較することが、前記少なくとも一つの基準信号の各々と前記ノイズ除去周波数領域信号の相互相関を行うことを備える、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも一つの基準信号と前記ノイズ除去周波数領域信号を比較することが、一組のマスクを備える行列に、異なる複数の周波数について測定した信号値を含む第一ベクトルを掛けて、第二ベクトルを得ることを備え、
各マスクが、異なる周波数における値に対応する第一方向に沿って並ぶ複数の値を含み、直交する第二方向に沿って前記マスクが並べられ、前記第二方向に沿って複数の測定信号値が並ぶ、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。 - 第一組のトランスデューサのうち少なくとも一つのトランスデューサを用いて細長構造体又は伸展構造体の基準特徴部のガイド波測距を行い、前記基準特徴部までの距離の値を決定することと、
前記距離の値を用いてガイド波モードの速度の増倍率を計算することと、
前記ガイド波測距を用いて調整された速度を用いて請求項1から12のいずれか一項に記載の方法を行うことと、を備える方法。 - 前記ガイド波測距を行うことが、T(0,1)モード又はSH0モードを用いることを備える、請求項13に記載の方法。
- 細長構造体又は伸展構造体の公称値の厚さを受信することと、
第一組のトランスデューサのうち少なくとも一つのトランスデューサに、前記公称値の厚さを有する細長構造体又は伸展構造体の分散ガイド波モードについてのカットオフ周波数を含む周波数範囲を有する励起信号を与えることと、
別の第二組のトランスデューサのうち少なくとも一つのトランスデューサを用いてガイド波を受信することと、を備える方法。 - 検査リング内の一組のトランスデューサのうち少なくとも一つのトランスデューサから、100kHzから800kHzの間の周波数範囲を有する信号を受信することと、
前記信号に含まれる特徴部の周波数を測定することと、
前記特徴部の周波数を用いて細長構造体又は伸展構造体の厚さを決定することと、を備える方法。 - 細長構造体又は伸展構造体の少なくとも二つの分散ガイド波モードについてのカットオフ周波数を含むように十分広い周波数範囲に及ぶ少なくとも一つの励起信号を、第一組のトランスデューサのうち少なくとも一つのトランスデューサに与えることと、
別の第二組のトランスデューサのうち少なくとも一つのトランスデューサを用いてガイド波を受信することと、を備える方法。 - 前記十分広い周波数範囲が50kHzから800kHzの間の範囲内に含まれ、前記十分広い周波数範囲の少なくとも一部が100kHzを超える、請求項17に記載の方法。
- 少なくとも一つのプロセッサによって実行されると、請求項1から18のいずれか一項に記載の方法を前記少なくとも一つのプロセッサに実行させるコンピュータプログラム。
- 請求項19に記載のコンピュータプログラムを記憶しているコンピュータ可読媒体を備えるコンピュータプログラムプロダクト。
- 弾性波を用いて細長構造体又は伸展構造体の厚さを決定するための装置であって、
請求項1から18のいずれか一項の方法を行うように構成されている少なくとも一つのプロセッサと、
メモリと、を備える装置。 - 前記装置がコンピュータであり、前記コンピュータがネットワークインターフェースを更に備え、
前記コンピュータが、
ガイド波検査システムから少なくとも一つの時間領域信号を受信し、
前記少なくとも一つの時間領域信号に基づいて前記細長構造体又は伸展構造体の厚さを決定するように構成されている、請求項21に記載の装置。 - 細長構造体又は伸展構造体の厚さを測定するためのガイド波システムであって、
第一組のトランスデューサ及び第二組のトランスデューサと、
細長構造体又は伸展構造体の少なくとも二つの分散ガイド波モードについてのカットオフ周波数を含むように十分広い周波数範囲に及ぶ少なくとも一つの励起信号を前記第一組のトランスデューサのうち少なくとも一つのトランスデューサに与え、前記第二組のトランスデューサのうち少なくとも一つのトランスデューサを用いてガイド波を受信するように構成されたガイド波機器と、を備えるシステム。 - 前記十分広い周波数範囲が50kHzから800kHzの間の範囲内に含まれ、前記十分広い周波数範囲の少なくとも一部が100kHzを超える、請求項23に記載のシステム。
- 前記十分広い周波数範囲が300kHz以上又は500kHz以上である、請求項23又は24に記載のシステム。
- 前記少なくとも一つの励起信号が、周波数範囲が重複する少なくとも二つの励起信号で構成されている、請求項23から25のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記少なくとも一つの励起信号が、周波数範囲が重複する三つの励起信号で構成されている、請求項23から26のいずれか一項に記載のシステム。
- 少なくとも二つの励起信号が異なる時点で生成される、請求項26又は27に記載のシステム。
- 前記少なくとも二つの分散ガイド波モードが少なくとも一つの剪断水平モードガイド波を含む、請求項23から28のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記ガイド波機器が、前記細長構造体又は伸展構造体の一区域又は一部又は一側に沿った前記第二組のトランスデューサのうち少なくとも一つのトランスデューサを用いてガイド波を受信して、前記一区域又は一部又は一側における前記細長構造体又は伸展構造体の厚さを決定するように構成されている、請求項23から29のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記ガイド波機器が、前記細長構造体又は伸展構造体の一区域又は一部又は一側に沿った前記第一組のトランスデューサのうち少なくとも一つのトランスデューサを用いてガイド波を送信して、前記一区域、一部又は一側における前記細長構造体又は伸展構造体の厚さを決定するように構成されている、請求項23から30のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記細長構造体がパイプであり且つ前記厚さが前記パイプの壁の厚さであるか、又は、前記伸展構造体がプレートであり且つ前記厚さが前記プレートの厚さである、請求項23から31のいずれか一項に記載のシステム。
- トランスデューサが超音波トランスデューサである、請求項23から32のいずれか一項に記載のシステム。
- 請求項21又は22に記載の装置と、
ガイド波機器と、
パイプ用の検査リングと、を備えるシステム。 - 前記装置が遠隔配置されている、請求項34に記載のシステム。
- 第一動作モードにおいて細長構造体又は伸展構造体のガイド波検査を行い、第二動作モードにおいて前記細長構造体又は伸展構造体の厚さを測定するように構成されているガイド波システム。
- 前記第一動作モードがパルスエコーであり、前記第二動作モードがピッチキャッチである、請求項36に記載のガイド波システム。
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