JP5940350B2 - Vibration measuring apparatus and vibration measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、容器の内部に設置されている機器や構造物の振動計測に関する。 The present invention relates to vibration measurement of equipment and structures installed inside a container.
構造物内の機器振動を計測する振動計測装置については、超音波を用いて容器外側から内部機器の振動を計測する手法が知られている。 As for a vibration measuring apparatus that measures device vibrations in a structure, a method of measuring vibrations of internal devices from the outside of the container using ultrasonic waves is known.
特許文献１や特許文献２に記載される原子炉振動監視装置は、例えば、原子炉圧力容器の壁の外側面に設置され、原子炉圧力容器の内部機器に取り付けられた反射板へ超音波パルスを送信して反射パルスを受信する方式である。
The reactor vibration monitoring apparatus described in
これらの原子炉振動監視装置では、原子炉圧力容器内に原子炉の冷却材である炉水があるため、超音波トランスジューサから送信された超音波パルスは、原子炉圧力容器の壁および炉水内を透過して反射板で反射し、再び炉水内および原子炉圧力容器の壁を透過して超音波トランスジューサにおいて受信され、受信信号から振動が求められる。 In these reactor vibration monitoring devices, there is reactor water, which is the coolant for the reactor, in the reactor pressure vessel, so the ultrasonic pulses transmitted from the ultrasonic transducer are transmitted to the walls of the reactor pressure vessel and the reactor water. Then, the light is reflected by the reflector, is again transmitted through the reactor water and the wall of the reactor pressure vessel, and is received by the ultrasonic transducer, and vibration is obtained from the received signal.
上記のような振動計測装置では、容器壁の内側境界の反射や内部の伝搬減衰を抑えるため、原子炉圧力容器内の超音波パルスの経路には原子炉の冷却材である炉水のような液体または固体の媒体が存在する必要がある。 In the vibration measuring apparatus as described above, in order to suppress reflection of the inner boundary of the vessel wall and internal propagation attenuation, the path of the ultrasonic pulse in the reactor pressure vessel is similar to reactor water that is the coolant of the reactor. There must be a liquid or solid medium.
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、構造物内の超音波パルスの経路に気体が存在する場合であっても、構造物内に存在する機器等の振動を計測することができることを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problem, and even when a gas is present in the path of an ultrasonic pulse in the structure, vibrations of equipment and the like existing in the structure are present. It aims to be able to measure.
上述の目的を達成するため、本発明は、構造物壁を隔てて設置された検査対象の振動を、前記検査対象と反対側の前記構造物壁の表面から計測する振動計測装置であって、前記構造物壁の表面に設置され、前記構造物壁を通して前記検査対象側へ超音波パルスを送信する一つの超音波送信部と、前記構造物壁表面に設置され、前記検査対象から反射する反射パルスを含む受信信号を受信する超音波受信部と、前記超音波送信部に対して複数の送信パルスを順次発信し、前記超音波受信部で順次受信された受信信号を電気信号として検出する超音波送受信器と、前記受信信号の受信波形を順次入力し記憶するとともに、同一の前記超音波送信部から送信し前記超音波受信部で受信した複数の受信波形の平均処理を行うことにより反射パルス信号成分の強度が相対的に減少したバックグラウンド相当信号を算定し、記憶する記憶部と、測定された反射パルス信号を含む受信波形と、前記平均化処理後のバックグラウンド相当信号の差分を演算することにより、反射パルス算定信号を出力する前処理部と、前記反射パルス算定信号に基づき、前記検査対象の振動周波数および振動振幅を求める演算部と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明は、構造物壁を隔てて設置された検査対象の振動を、前記検査対象と反対側の前記構造物壁の表面から計測する振動計測装置であって、前記構造物壁の表面に設置され、前記構造物壁を通して前記検査対象側へ超音波パルスを送信する複数の超音波送信部と、前記構造物壁表面に設置され、前記検査対象から反射する反射パルスを含む受信信号を受信する超音波受信部と、前記超音波送信部から複数の送信パルスを順次発信し、前記超音波受信部で順次受信された受信信号を電気信号として検出する超音波送受信器と、複数の前記超音波送信部から送信し複数の前記超音波受信部で受信したそれぞれの組み合わせによるこれらの複数の受信波形の時間的変化を、送信パルスの送信時点を基準に重ね合わせ平均処理し、得られた反射パルス信号成分以外の強度が相対的に減少した平均波形に基づき、測定された反射パルス信号を含む各受信波形と前記波形記憶部に記憶された平均波形との差分を演算し、前記各超音波受信部ごとに反射パルス信号の割合が小さいバックグラウンド相当信号を算定記憶することにより、前記反射パルス信号成分の強度が相対的に減少したバックグラウンド相当信号を算定し、記憶する記憶部と、測定された反射パルス信号を含む受信波形と、前記平均化処理後のバックグラウンド相当信号の差分を演算することにより、反射パルス算定信号を出力する前処理部と、を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is a vibration measuring device that measures vibration of an inspection object installed across a structure wall from a surface of the structure wall opposite to the inspection object, One ultrasonic transmitter that is installed on the surface of the structure wall and transmits an ultrasonic pulse through the structure wall to the inspection object side, and a reflection that is installed on the surface of the structure wall and reflected from the inspection object An ultrasonic receiver that receives a reception signal including a pulse, and an ultrasonic transmitter that sequentially transmits a plurality of transmission pulses to the ultrasonic transmitter and detects the received signals sequentially received by the ultrasonic receiver as an electrical signal. Reflected pulse by sequentially inputting and storing the received waveform of the received signal and the received wave of the received wave, and averaging the plurality of received waveforms transmitted from the same ultrasonic transmitting unit and received by the ultrasonic receiving unit signal Calculates a background equivalent signal in which the intensity of the minute is relatively reduced, and calculates a difference between a storage unit for storing, a received waveform including the measured reflected pulse signal, and the background equivalent signal after the averaging process Thus, a preprocessing unit that outputs a reflection pulse calculation signal and a calculation unit that calculates a vibration frequency and a vibration amplitude of the inspection object based on the reflection pulse calculation signal are provided.
Further, the present invention is a vibration measuring apparatus for measuring vibration of an inspection object installed across a structure wall from the surface of the structure wall opposite to the inspection object, the surface of the structure wall A plurality of ultrasonic transmission units that transmit ultrasonic pulses to the inspection object side through the structure wall, and a reception signal that includes reflection pulses that are installed on the surface of the structure wall and reflected from the inspection object. An ultrasonic receiver for receiving, a plurality of transmission pulses sequentially transmitted from the ultrasonic transmitter, and an ultrasonic transmitter / receiver for detecting received signals sequentially received by the ultrasonic receiver as an electrical signal; A temporal change of the plurality of received waveforms due to each combination transmitted from the ultrasonic transmitter and received by the plurality of ultrasonic receivers was obtained by superimposing and averaging on the basis of the transmission time point of the transmission pulse. Anti Based on the average waveform in which the intensity other than the pulse signal component is relatively decreased, the difference between each received waveform including the measured reflected pulse signal and the average waveform stored in the waveform storage unit is calculated, and each ultrasonic wave By calculating and storing a background equivalent signal in which the ratio of the reflected pulse signal is small for each reception unit, a background equivalent signal in which the intensity of the reflected pulse signal component is relatively reduced is calculated and stored, and measurement And a pre-processing unit that outputs a reflected pulse calculation signal by calculating a difference between the received waveform including the reflected pulse signal and the background equivalent signal after the averaging process .
また、本発明は、構造物壁を隔てて設置された検査対象の振動を、前記検査対象と反対側の前記構造物壁の表面から計測する振動計測方法であって、超音波送受信器において、超音波の送信条件を設定するステップと、この条件のもと、超音波送信部から前記検査対象に向けて超音波を発するステップと、前記検査対象で反射した反射波を超音波受信部にて受信するステップと、受信された超音波を、超音波送受信器において電気信号に変換するステップと、前記超音波送受信器で処理した信号を、順次、波形記憶部に記憶、蓄積するステップと、前記波形記憶部に記憶された波形のサンプル数が規定値以内か否かを判断するステップと、記憶されている波形を波形記憶部の演算記憶回路で平均化処理し、バックグラウンド相当信号にあたる平均化された波形を、波形記憶部に収納するとともに、同一の前記超音波送信部から送信し前記超音波受信部で受信した複数の受信波形の平均処理を行うことにより反射パルス信号成分の強度が相対的に減少したバックグラウンド相当信号を算定し、記憶するステップと、前記平均化された波形を、演算部に入力し、反射波との差分の波形を演算するステップと、前記演算部において、前記差分の波形から、検査対象の振動周波数および振動振幅を算出するステップと、を有することを特徴とする。
また、本発明は、構造物壁を隔てて設置された検査対象の振動を、前記検査対象と反対側の前記構造物壁の表面から計測する振動計測方法であって、超音波送受信器において、超音波の送信条件を設定するステップと、この条件のもと、超音波送信部から前記検査対象に向けて超音波を発するステップと、前記検査対象で反射した反射波を超音波受信部にて受信するステップと、受信された超音波を、超音波送受信器において電気信号に変換するステップと、前記超音波送受信器で処理した信号を、順次、波形記憶部に記憶、蓄積するステップと、前記波形記憶部に記憶された波形のサンプル数が規定値以内か否かを判断するステップと、記憶されている波形を波形記憶部の演算記憶回路で平均化処理し、バックグラウンド相当信号にあたる平均化された波形を、波形記憶部に収納するとともに、複数の前記超音波送信部から送信し複数の前記超音波受信部で受信したそれぞれの組み合わせによるこれらの複数の受信波形の時間的変化を、送信パルスの送信時点を基準に重ね合わせ平均処理し、得られた反射パルス信号成分以外の強度が相対的に減少した平均波形に基づき、測定された反射パルス信号を含む各受信波形と前記波形記憶部に記憶された平均波形との差分を演算し、前記各超音波受信部ごとに反射パルス信号の割合が小さいバックグラウンド相当信号を算定記憶することにより、反射パルス信号成分の強度が相対的に減少したバックグラウンド相当信号を算定し、記憶するステップと、前記平均化された波形を、演算部に入力し、反射波との差分の波形を演算するステップと、前記演算部において、前記差分の波形から、検査対象の振動周波数および振動振幅を算出するステップと、を有することを特徴とする。
Further, the present invention is a vibration measuring method for measuring the vibration of the inspection object installed across the structure wall from the surface of the structure wall opposite to the inspection object, and in an ultrasonic transceiver, A step of setting ultrasonic transmission conditions, a step of emitting ultrasonic waves from the ultrasonic transmission unit toward the inspection object under the conditions, and a reflected wave reflected by the inspection object at the ultrasonic reception unit A step of receiving, a step of converting the received ultrasonic wave into an electrical signal in an ultrasonic transmitter / receiver, a step of sequentially storing and storing the signal processed by the ultrasonic transmitter / receiver in a waveform storage unit, A step of determining whether or not the number of waveform samples stored in the waveform storage unit is within a specified value, and averaging the stored waveform in the arithmetic storage circuit of the waveform storage unit, corresponding to a background equivalent signal The disproportionation waveform, as well as stored in the waveform storage unit, the intensity of the reflected pulse signal component by performing the averaging processing of a plurality of received waveform received by the transmission and the ultrasonic receiver from the same of the ultrasonic transmission unit Calculating and storing a background-equivalent signal with a relatively reduced value , inputting the averaged waveform to a calculation unit, calculating a difference waveform from the reflected wave, and in the calculation unit And calculating the vibration frequency and vibration amplitude of the inspection object from the waveform of the difference.
Further, the present invention is a vibration measuring method for measuring the vibration of the inspection object installed across the structure wall from the surface of the structure wall opposite to the inspection object, and in an ultrasonic transceiver, A step of setting ultrasonic transmission conditions, a step of emitting ultrasonic waves from the ultrasonic transmission unit toward the inspection object under the conditions, and a reflected wave reflected by the inspection object at the ultrasonic reception unit A step of receiving, a step of converting the received ultrasonic wave into an electrical signal in an ultrasonic transmitter / receiver, a step of sequentially storing and storing the signal processed by the ultrasonic transmitter / receiver in a waveform storage unit, A step of determining whether or not the number of waveform samples stored in the waveform storage unit is within a specified value, and averaging the stored waveform in the arithmetic storage circuit of the waveform storage unit, corresponding to a background equivalent signal The averaged waveforms are stored in the waveform storage unit, and the temporal changes of the plurality of received waveforms according to the respective combinations transmitted from the plurality of ultrasonic transmission units and received by the plurality of ultrasonic reception units are displayed. Each received waveform including the reflected pulse signal measured based on the average waveform in which the intensity other than the obtained reflected pulse signal component is relatively reduced by superimposing and averaging on the basis of the transmission point of the transmission pulse. By calculating the difference from the average waveform stored in the storage unit and calculating and storing a background equivalent signal with a small ratio of the reflected pulse signal for each ultrasonic receiving unit, the intensity of the reflected pulse signal component is relatively A step of calculating and storing a background equivalent signal that has been reduced to a minimum, and inputting the averaged waveform to a calculation unit to calculate a difference waveform from the reflected wave. And flop, in the arithmetic unit, from the waveform of the difference, and having the steps of: calculating a vibration frequency and vibration amplitude of the test object.
本発明によれば、構造物内の超音波パルスの経路に気体が存在するような場合であっても、構造物内に存在する機器等の振動を計測することができる。 According to the present invention, even when a gas exists in the path of an ultrasonic pulse in a structure, vibrations of devices and the like existing in the structure can be measured.
以下、図面を参照して本発明に係る振動計測装置の実施形態について説明する。ここで、同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of a vibration measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the same or similar parts are denoted by common reference numerals, and redundant description is omitted.
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明に係る振動計測装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment of the vibration measuring apparatus according to the present invention.
容器６０は、超音波が伝搬する水等の液体で満たされない機器や構造物であり、例えば、タービン、変圧器、遮断器、回転機器、真空ポンプなどが挙げられる。また、検査対象５０は、容器６０の内部に設置されている機器や構造物である。
The
本実施形態は、第１の超音波送信部１１、第１の超音波受信部１２、第１の超音波送受信器１３、第１の波形記憶部１４、第１の前処理部１５および第１の演算部１６とを備える。
In the present embodiment, the first
第１の超音波送受信器１３は、第１の超音波送信部１１から超音波を送信する一方、第１の超音波受信部１２において受信され電気信号に変換された超音波を検出する。
The first ultrasonic transmitter / receiver 13 transmits ultrasonic waves from the first
第１の波形記憶部１４は、反射パルス信号を含む受信波形を予め複数取得して平均処理した波形を記憶する。
The first
第１の前処理部１５は、測定された反射パルス信号を含む受信波形に対して第１の波形記憶部１４において記憶された波形との差分をとる。
The first preprocessing
第１の演算部１６は、差分によって抽出された反射パルス信号の観測時間の時間変化から検査対象５０の振動周期および振動振幅を求める。
The first calculation unit 16 obtains the vibration period and vibration amplitude of the
第１の超音波送信部１１および超音波受信部１２は、たとえば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）、タンタル酸リチウム（ＬＴ）などの圧電効果の探触子、または磁歪効果を用いた電磁超音波探触子である。
The first
ここで、計測精度は、超音波の波長λ程度になる。波長λは、サンプリング定理に基づき、振動振幅の要求する計測精度ｄ（ｍ）の２分の１以下で適宜設定する。したがって、第１の超音波送信部１１および超音波受信部１２によって送受信される超音波の周波数ｆ（Ｈｚ）は、波長λと周波数ｆの関係を示す式（１）により求める。
Here, the measurement accuracy is about the wavelength λ of the ultrasonic wave. The wavelength λ is set as appropriate based on the sampling theorem, with a half or less of the measurement accuracy d (m) required by the vibration amplitude. Therefore, the frequency f (Hz) of the ultrasonic waves transmitted and received by the first
ｆ＝ｃ／λ （１）
ここで、ｃは、検査対象５０が設置される雰囲気の音速（ｍ／ｓｅｃ）である。
f = c / λ (1)
Here, c is the sound velocity (m / sec) of the atmosphere in which the
なお、容器６０の壁内部や容器６０の内部における散乱減衰を抑えるため、超音波の周波数は低いほうがよく、周波数ｆには、上限が存在する。
In addition, in order to suppress scattering attenuation inside the wall of the
一方、計測精度の確保上は、周波数ｆは大きい方が望ましく、周波数ｆには下限が存在する。 On the other hand, in order to ensure measurement accuracy, it is desirable that the frequency f is large, and there is a lower limit for the frequency f.
具体的には、計測精度確保上、ｆは１００ＫＨｚ以上、また散乱減衰の抑制上、ｆは１ＭＨｚ以下とすることが望ましく、通常、この範囲で周波数を設定する。 Specifically, for ensuring measurement accuracy, f is preferably 100 KHz or more, and for suppression of scattering attenuation, f is preferably 1 MHz or less. Usually, the frequency is set within this range.
この条件を（１）式にあてはめると、音速ｃを３４０ｍ／ｓｅｃとすると、波長λは、０．３４ｍｍ以上で３．４ｍｍ以下となる。 When this condition is applied to the equation (1), when the sound speed c is 340 m / sec, the wavelength λ is 0.34 mm or more and 3.4 mm or less.
第１の超音波送受信器１３は、送信される超音波の周波数、エネルギー、パルス数、毎秒の送信回数が設定でき、また受信された超音波の周波数フィルタリング及び信号増幅を行う。 The first ultrasonic transmitter / receiver 13 can set the frequency, energy, number of pulses, and number of transmissions per second of the transmitted ultrasonic wave, and performs frequency filtering and signal amplification of the received ultrasonic wave.
第１の超音波送受信器１３で行う周波数フィルタリング及び信号増幅は、アナログ回路又はＭＰＵ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等のデジタル回路、或いはソフトウエア処理によって行われる。 The frequency filtering and signal amplification performed by the first ultrasonic transmitter / receiver 13 are performed by an analog circuit or a digital circuit such as MPU, ASIC, FPGA, or software processing.
第１の波形記憶部１４は、反射パルス信号を含む受信波形を複数取得し、異なる受信波形間の対応するデータを平均処理した波形を記憶する演算記憶回路を有する。
The first
第１の前処理部１５は、測定された反射パルス信号を含む受信波形と第１の波形記憶部１４において記憶された波形との差分をとる演算回路を有する。
The first preprocessing
第１の演算部１６は、検査対象５０からの反射パルス信号から検査対象５０の振動及び振幅を求める信号/画像処理回路を有する。
The first calculation unit 16 includes a signal / image processing circuit that obtains vibration and amplitude of the
図２は、本発明に係る振動計測装置の第１の実施形態の送信波形および反射パルス信号を含む受信波形を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a reception waveform including a transmission waveform and a reflected pulse signal of the first embodiment of the vibration measuring apparatus according to the present invention.
図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、検査対象５０の振動が、超音波の進行方向に振動成分を有する場合は、送信パルスの送信時刻とこの受信パルス到達時刻との時間差は、振動振幅に相当する時間幅だけばらつくことになる。
As shown in FIGS. 2A to 2C, when the vibration of the
図３は、本発明に係る振動計測装置の第１の実施形態による振動パターンを示す２次元表示を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing a two-dimensional display showing a vibration pattern according to the first embodiment of the vibration measuring apparatus according to the present invention.
前記のように、検査対象５０が振動すると、反射パルス信号の伝搬時間が変化する。
As described above, when the
伝搬時間の変化幅である伝搬時間幅ΔＴは、検査対象の、超音波の送信、受信方向の振動幅をｈ、音速をｃとすると、ΔＴ＝２・ｈ／ｃである。 The propagation time width ΔT, which is the change width of the propagation time, is ΔT = 2 · h / c, where h is the vibration width of the ultrasonic wave to be inspected and in the receiving direction, and c is the sound velocity.
この状態で、検査対象５０に向けて複数の超音波を順次送信すると、送信時刻から、受信波形に含まれる反射パルス信号の到達までの時間は、最も到達時間が長い場合と、最も到達時間が短い場合とで、その差は、伝搬時間幅ΔＴの範囲内である。
In this state, when a plurality of ultrasonic waves are sequentially transmitted toward the
今、第１の超音波送信部１１から、複数の超音波パルスを超音波パルスの送信時間間隔で順次送信すると、反射パルス信号を含む所定時間幅の受信波形が超音波パルスの送信時間間隔で得られる。この順次得られる受信波形について、時間を横軸に、各送信時刻から受信時刻までの伝搬時間を縦軸にして、時系列に沿って並べると、図３に示す振動パターンが得られる。
Now, when a plurality of ultrasonic pulses are sequentially transmitted from the first
ここで、縦軸方向に複数の曲線的な変化が得られているのは、反射波が単一のパルスではないため、反射波をある時間間隔で離散化し、それぞれの強度についての変化を求めた結果であり、反射波に、検査対象のある特定のポイント以外の部分から反射された成分を含み、ある時間幅を有する反射波となっているからである。 Here, because the reflected wave is not a single pulse, a plurality of curvilinear changes are obtained in the vertical axis direction. Therefore, the reflected wave is discretized at a certain time interval, and the change in each intensity is obtained. This is because the reflected wave includes a component reflected from a portion other than a specific point to be inspected, and is a reflected wave having a certain time width.
各時点の縦軸の値は、前記のように、その時点で到達した反射波の往復時間を示し、その値は、時間とともにその時間に応じた検査対象５０の振動に従って、前記の伝搬時間幅ΔＴの範囲を往復する。その往復時間は、検査対象５０の振動周期に対応する。
The value on the vertical axis at each time point indicates the round trip time of the reflected wave that reached at that time point, as described above, and the value is the propagation time width according to the vibration of the
従って、図３の横軸の時間に関して、縦軸の値が変化する周期、すなわち伝搬時間の変化周期Δｔは、検査対象５０の振動周期であり、伝搬時間の変化周期Δｔの逆数が検査対象５０の振動周波数となる。
Therefore, with respect to the time on the horizontal axis in FIG. 3, the period in which the value on the vertical axis changes , that is, the propagation period change period Δt is the vibration period of the
なお、送信する超音波の周波数ｆは、サンプリング定理に基づき、検査対象５０の振動周波数の２倍以上になるように設定する。
Note that the frequency f of the ultrasonic wave to be transmitted is set to be at least twice the vibration frequency of the
また、図３に示される縦軸の伝搬時間は、検査対象５０までの往復時間である。
Further, during the time propagation of the vertical axis shown in FIG. 3 is a round-trip time to the
したがって、検査対象５０の振動振幅は、この伝搬時間幅ΔＴに音速を乗じた値の半分として求められる。
Therefore, the vibration amplitude of the
図４は、本発明に係る振動計測装置の第１の実施形態における手順を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing a procedure in the first embodiment of the vibration measuring apparatus according to the present invention.
図４のフローチャートに基づき、各構成要素の機能と、処理の流れについて説明する。 The function of each component and the flow of processing will be described based on the flowchart of FIG.
第１の超音波送受信器１３は、超音波の送信条件を設定する（Ｓ１）。 The first ultrasonic transmitter / receiver 13 sets ultrasonic transmission conditions (S1).
この条件のもと、第１の超音波送信部１１から超音波を発する（Ｓ２）。構造物６０を介して検査対象５０に到達し、反射した反射波は、構造物６０を介して第１の超音波受信部１２にて受信される（Ｓ３）。
Under this condition, ultrasonic waves are emitted from the first ultrasonic transmitter 11 (S2). The reflected wave that reaches the
受信された超音波は、第１の超音波送受信器１３において電気信号に変換され（Ｓ４）、さらに周波数フィルタリングおよび必要に応じて信号増幅される（Ｓ５）。 The received ultrasonic wave is converted into an electric signal by the first ultrasonic transmitter / receiver 13 (S4), and further subjected to frequency filtering and signal amplification as necessary (S5).
第１の超音波送受信器１３で処理された信号は、その都度、順次、波形記憶部１４に記憶、蓄積される（Ｓ６）。
The signal processed by the first ultrasonic transceiver 13 is sequentially stored and accumulated in the
ここで、送受信回数すなわち波形記憶部１４に記憶された波形のサンプル数が規定値以内か否かが判断され（Ｓ７）、規定値以内であれば、以上の手順が繰り返される。
Here, it is determined whether or not the number of times of transmission / reception, that is, the number of waveform samples stored in the
規定値以上であれば、記憶されている波形は、第１の波形記憶部１４の演算記憶回路で平均化処理をされ、バックグラウンド相当信号にあたる平均化された波形は、第１の波形記憶部１４に収納、記憶される（Ｓ８）。
If the value is equal to or greater than the specified value, the stored waveform is averaged by the arithmetic storage circuit of the first
第１の波形記憶部１４に収納、記憶された平均化された波形は、第１の演算部１６に入力され、反射波との差分の波形が演算される（Ｓ１０）。
The averaged waveform stored and stored in the first
この差分の波形は、送信パルスに対応する反射パルス成分であるので、第１の演算部１６において、振動周波数および振動振幅の演算がなされる（Ｓ１１）。 Since the waveform of the difference is a reflected pulse component corresponding to the transmission pulse, the first calculation unit 16 calculates the vibration frequency and vibration amplitude (S11).
さらに、送受信を行うことにより、各反射パルス相当信号の演算が行われる。 Further, each reflected pulse equivalent signal is calculated by performing transmission / reception.
この際は、前記の平均化処理は不要であるので、平均化処理後か否かの確認を行い（Ｓ８）、平均化がすでに実施されている場合は、平均処理をバイパスする。 At this time, since the averaging process is not necessary, it is confirmed whether or not the averaging process has been performed (S8). If the averaging process has already been performed, the averaging process is bypassed.
以上の内容が、終了するか否かの判定が行われ（Ｓ１２）、終了前なら、繰り返し、終了の判定なら終了する。 It is determined whether or not the above contents are to be ended (S12). If it is before the end, the process is repeated.
（第１の実施形態の作用）
第１の超音波送受信器１３において、振動振幅の計測精度ｄ（ｍ）を設定し、式（１）から超音波の周波数ｆを設定する。ここで、超音波の周波数ｆの値は、式（１）と厳密に一致する必要はなくオーダが一致する程度で十分である。なお、この際、前述のサンプリング定理による条件に留意する。
(Operation of the first embodiment)
In the first ultrasonic transmitter / receiver 13, the vibration amplitude measurement accuracy d (m) is set, and the ultrasonic frequency f is set from the equation (1). Here, the value of the frequency f of the ultrasonic wave does not need to exactly match the equation (1), and it is sufficient that the order matches. At this time, attention should be paid to the conditions based on the above-described sampling theorem.
これにより、第１の超音波送信部１１から送信される超音波パルスは、容器６０の内側境界の反射や内部の伝搬減衰が少なく、容器６０の壁内を透過して容器６０内を伝搬し、検査対象５０の傾きに応じた方向へ反射する。
As a result, the ultrasonic pulse transmitted from the first
そして、同様に反射パルスも容器６０の壁内を透過でき、第１の超音波受信部１２によって高ＳＮの反射パルス信号を含む受信波形を得ることができる。
Similarly, the reflected pulse can also be transmitted through the wall of the
しかしながら、受信波形における反射パルス信号のＳＮが小さい場合、第１の超音波送受信器１３において設定された超音波の周波数を選択する周波数フィルタリング、さらには必要に応じて信号増幅を行う。 However, when the SN of the reflected pulse signal in the received waveform is small, frequency filtering for selecting the ultrasonic frequency set in the first ultrasonic transmitter / receiver 13 and further signal amplification as necessary.
これによって、設定された超音波の周波数以外のノイズが除去でき、高ＳＮの反射パルス信号を含む図２（ａ）〜（ｃ）に示すような受信波形を得ることができる。 Thereby, noise other than the set ultrasonic frequency can be removed, and a reception waveform as shown in FIGS. 2A to 2C including a high SN reflected pulse signal can be obtained.
それでも、受信波形における反射パルス信号のＳＮが小さい場合、受信波形を複数取得して平均処理し、第１の波形記憶部１４に記憶する。
If the reflected pulse signal SN in the received waveform is still small, a plurality of received waveforms are acquired, averaged, and stored in the first
図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、複数回の超音波の受信波形は、ノイズと反射波との重ね合わせとなる。ノイズには、容器６０内の他の機器、構造物からの反射波によるものと、白色ノイズが含まれる。前者のうち、振動をしていないものからの反射波は、定常的な形状である。
As shown in FIGS. 2A to 2C, the received waveform of the ultrasonic wave of multiple times is a superposition of noise and reflected wave. The noise includes those caused by reflected waves from other devices and structures in the
一方、検査対象５０からの反射波は、図２に示すように、検査対象５０が振動することにより送信から到達までの時間が変動する。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the reflected wave from the
この結果、複数回のデータを平均処理した場合の受信波形は、定常形状のノイズの平均値のみが相対的に大きくなり、一方、検査対象５０の振動により時間的に前後する反射パルス信号の平均値は逆に小さくなる。
As a result, in the reception waveform when the data is averaged a plurality of times, only the average value of the noise in the steady shape is relatively large, while the average of the reflected pulse signals that are temporally changed by the vibration of the
したがって、平均処理によって目的の反射パルス信号だけがない受信波形が得られる。 Therefore, a reception waveform having only the target reflected pulse signal is obtained by the averaging process.
このようにして得られた波形を、第１の波形記憶部１４に記憶させる。
The waveform obtained in this way is stored in the first
そこで、測定された反射パルス信号を含む受信波形と第１の波形記憶部１４において記憶された受信波形との差分を、第１の前処理部１５において演算することにより、反射パルス信号のみが抽出できる。
Therefore, only the reflected pulse signal is extracted by calculating the difference between the received waveform including the measured reflected pulse signal and the received waveform stored in the first
なお、ＳＮ比が確保できないときは、測定された反射パルス信号を含む受信波形と第１の波形記憶部１４において記憶された受信波形との両者について、第１の前処理部１５において周波数フィルタリングを行ったうえで、その差分を演算してもよい。
When the S / N ratio cannot be secured, the
そして、第１の演算部１６において反射パルス信号を信号処理することにより、検査対象５０の振動周波数および振動振幅を求めることができる。
Then, the vibration frequency and vibration amplitude of the
この結果、反射パルス信号を除去することによって目的の反射パルス信号だけがない受信波形が得られる。 As a result, by removing the reflected pulse signal, a received waveform without only the desired reflected pulse signal can be obtained.
そこで、第１の前処理部１５において、測定された反射パルス信号を含む受信波形と波形特定記憶部１７において記憶された受信波形との差分をとることにより、反射パルス信号のみが抽出できる。
Therefore, the
そして、第１の演算部１６において反射パルス信号を信号処理することにより、検査対象５０の振動周波数および振動振幅を求めることができる。
Then, the vibration frequency and vibration amplitude of the
（第１の実施形態の効果）
本実施の形態によれば、検査対象が振動することから観測時間が時間変化する反射パルス信号を平均処理することによってその信号強度を小さくでき、結果として反射パルス信号だけがない受信波形が得られる。
(Effects of the first embodiment)
According to the present embodiment, it is possible to reduce the signal intensity by averaging the reflected pulse signal whose observation time changes with time because the inspection object vibrates, and as a result, a received waveform without only the reflected pulse signal is obtained. .
他方、検査対象が振動状態にない場合は、検査対象５０と第１の超音波送受信器１３との位置関係から反射パルス信号を特定して除去することにより、反射パルス信号だけがない受信波形が得られる。
On the other hand, when the inspection target is not in a vibration state, the received waveform without only the reflected pulse signal is obtained by identifying and removing the reflected pulse signal from the positional relationship between the
そして、測定された反射パルス信号を含む受信波形に対し、反射パルス信号だけがない受信波形との差分をとることにより、高ＳＮの反射パルス信号を得ることができる。 A high SN reflected pulse signal can be obtained by taking the difference between the received waveform including the measured reflected pulse signal and the received waveform without the reflected pulse signal.
この結果、容器内の超音波パルスの経路に水が存在しない場合であっても、高ＳＮの反射パルス信号を得ることにより、構造物内の機器振動を計測することができる。 As a result, even when there is no water in the path of the ultrasonic pulse in the container, the device vibration in the structure can be measured by obtaining a high SN reflected pulse signal.
また、設定された超音波の周波数以外のノイズがある場合は、超音波の周波数を選択する周波数フィルタリング、さらには必要に応じて信号増幅を行うことにより、高ＳＮの反射パルス信号を得ることができる。 In addition, when there is noise other than the set ultrasonic frequency, a high-SN reflected pulse signal can be obtained by performing frequency filtering for selecting the ultrasonic frequency, and further performing signal amplification as necessary. it can.
この結果、容器内の超音波パルスの経路に水が存在しない場合であっても、高ＳＮの反射パルス信号を得ることにより、構造物内の機器振動を計測することができる。 As a result, even when there is no water in the path of the ultrasonic pulse in the container, the device vibration in the structure can be measured by obtaining a high SN reflected pulse signal.
さらに、順次得られる反射パルス信号を含む受信波形について、時間を横軸に、各送信時刻から受信時刻までの伝搬時間を縦軸にして、時系列に沿って並べて二次元表示する。この二次元表示中の振動パターンの各軸方向の時間幅を求めることにより、検査対象の振動周波数及び振幅を求めることができる。 Further, the reception waveform including a reflected pulse signals obtained sequentially, the horizontal axis time, and the vertical axis the propagation time to the reception time from the transmission time, that displays two-dimensional arranged in chronological order. By determining the time width of each axial direction of the vibration pattern of the two-dimensional display in this, it is possible to determine the oscillation frequency and amplitude of the test target.
この結果、容器内の超音波パルスの経路に水が存在しない場合であっても、構造物内の機器振動を計測することができる。 As a result, even if there is no water in the path of the ultrasonic pulse in the container, the device vibration in the structure can be measured.
加えて、超音波の散乱減衰を考え、圧電効果の探触子や電磁超音波探触子における超音波の周波数を振動振幅の計測精度と散乱減衰の観点から、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚに設定することにより、容器の壁内部や容器の内部での伝搬乱減衰を抑えることができ、高ＳＮの反射パルス信号を得ることができる。 In addition, considering the scattering attenuation of ultrasonic waves, by setting the frequency of ultrasonic waves in a piezoelectric effect probe or electromagnetic ultrasonic probe to 100 kHz to 1 MHz from the viewpoint of measurement accuracy of vibration amplitude and scattering attenuation The propagation disturbance attenuation inside the container wall or inside the container can be suppressed, and a high SN reflected pulse signal can be obtained.
以上のように、本実形態により、容器内の超音波パルスの経路に水が存在しない場合であっても、高ＳＮの反射パルス信号を得ることにより、構造物内の機器振動を計測することができる。 As described above, according to the present embodiment, even when water does not exist in the path of the ultrasonic pulse in the container, the device vibration in the structure is measured by obtaining a reflected pulse signal having a high SN. Can do.
〔第２の実施形態〕
図５は、本発明に係る振動計測装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the vibration measuring apparatus according to the present invention.
本実施形態は、第１に実施形態の一部を変形した形態であり、以下の説明部分以外は、第１の実施形態と同様の構成である。 The present embodiment is a form obtained by modifying a part of the first embodiment, and has the same configuration as that of the first embodiment except for the following description.
本実施形態では、第１の実施形態における第１の波形記憶部１４に代えて、波形特定記憶部１７を設けている。
In the present embodiment, a waveform specifying storage unit 17 is provided instead of the first
検査対象５０と、第１の超音波送信部１１および第１の超音波受信部１２間の距離の正確なデータがある場合は、超音波パルスの送信から受信までの時間を計算できるため、この時間に基づいて、検査対象５０からの反射パルス信号を特定し、反射パルス信号を含む受信波形を記憶する演算記憶回路として、波形特定記憶部１７を設ける。波形が特定できた後は、第１の実施形態と同様に、第１の前処理部１５以降の処理を行う。
If there is accurate data on the distance between the
検査対象５０が振動状態になく、第１の波形記憶部１４による平均処理の効果がない場合、第１の波形記憶部１４に代えて波形特定記憶部１７を用い、検査対象５０からの反射パルス信号を特定して除去し、波形特定記憶部１７に記憶する。
When the
そこで、測定された反射パルス信号を含む受信波形と波形特定記憶部１７において記憶された受信波形との差分を、第１の前処理部１５において演算することにより、反射パルス信号のみが抽出できる。
Therefore, only the reflected pulse signal can be extracted by calculating in the
以上のように、本実形態により、容器内の超音波パルスの経路に水が存在しない場合であっても、高ＳＮの反射パルス信号を得ることにより、構造物内の機器振動を計測することができる。 As described above, according to the present embodiment, even when water does not exist in the path of the ultrasonic pulse in the container, the device vibration in the structure is measured by obtaining a reflected pulse signal having a high SN. Can do.
また、さらに、検査対象５０が振動状態にない場合でも、振動計測前の準備状態を作ることができる。
Furthermore, even when the
〔第３の実施形態〕
図６は、本発明に係る振動計測装置の第３の実施形態の構成を示すブロック図である。
[Third Embodiment]
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the third embodiment of the vibration measuring apparatus according to the present invention.
本実施形態は、第２の超音波送信部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ（以下、第２の超音波送信部２１とも総称する。）、超音波受信部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ（以下、超音波受信部２２とも総称する。）、第２の波形記憶部２４、第２の前処理部２５および第２の演算部２６を備える。
In the present embodiment, the second
第２の超音波送信部２１は、容器６０の外側表面に複数設置され、容器６０の内部へ各々超音波パルスを送信し、第２の超音波受信部２２は、検査対象５０から反射する反射パルスを受信する、
第２の超音波送受信器２３は、第２の超音波送信部２１から超音波を送信する一方、第２の超音波受信部２２において受信され電気信号に変換された超音波を検出する。
A plurality of the second
The second ultrasonic transmitter /
第２の波形記憶部２４は、複数の第２の超音波送信部２１ａ、２１ｂ、２１ｃから送信された超音波パルスの反射パルス信号を含むそれぞれの受信波形を予め複数取得して平均処理した波形を記憶する。
The second
第２の前処理部２５は、測定された反射パルス信号を含む受信波形に対して第２の波形記憶部２４において記憶された波形との差分をとる。
The
第２の演算部２６は、差分によって抽出された反射パルス信号の観測時間の時間変化から検査対象５０の振動周期および振動振幅を求める。
The
第２の超音波受信部２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、第２の超音波送信部２１ａ、２１ｂ、２１ｃと同様、圧電効果の探触子、または電磁超音波探触子によって構成される。なお、第２の超音波送信部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、第２の超音波受信部２２ａ、２２ｂ、２２ｃの設置数に制限はない。
The second ultrasonic receivers 22a, 22b, and 22c are configured by a piezoelectric effect probe or an electromagnetic ultrasonic probe, like the second
図７は、本発明に係る振動計測装置の第３の実施形態の送信波形および反射パルス信号を含む受信波形を示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing a reception waveform including a transmission waveform and a reflected pulse signal of the third embodiment of the vibration measuring apparatus according to the present invention.
第２の超音波受信部２２ａ、２２ｂ、２２ｃによって得られる反射パルス信号を含む受信波形に対し、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように異なる受信波形間の対応するデータを平均処理した波形を記憶する演算記憶回路から構成される。 With respect to the received waveform including the reflected pulse signal obtained by the second ultrasonic receivers 22a, 22b, and 22c, the corresponding data between the different received waveforms is averaged as shown in FIGS. 7 (a) to (c). It is composed of an arithmetic storage circuit that stores waveforms.
（第３の実施形態の作用）
第２の超音波送信部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、第２の超音波受信部２２ａ、２２ｂ、２２ｃでは、第１の実施形態と同様の作用結果、反射パルス信号を含む図７（ａ）〜（ｃ）に示すような受信波形をそれぞれ得ることができる。
(Operation of the third embodiment)
In the second
図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、各受信波形は、ノイズ信号と反射波との重ね合わせとなる。ノイズには、容器６０内の他の機器、構造物からの反射波によるものと、白色ノイズが含まれる。
As shown in FIGS. 7A to 7C, each received waveform is a superposition of a noise signal and a reflected wave. The noise includes those caused by reflected waves from other devices and structures in the
各第２の超音波送信部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、第２の超音波受信部２２ａ、２２ｂ、２２ｃの各組み合わせの容器６０での設置位置がずれていることから、反射してくるノイズの発生源の範囲がずれることとなり、前記のノイズは、定常的なものでも、それぞれ異なる波形となる。
Since the installation positions of the respective combinations of the second
一方、検査対象５０からの反射波は、各組とも、検査対象を狙って発信することから、反射パルス信号は、どの受信波形においても同一の観測時間に観測される。
On the other hand, the reflected wave from the
以上の結果、第２の波形記憶部２４において得られる平均処理された受信波形は、反射パルス信号の割合が相対的に大きくなり、高ＳＮの反射パルス信号となる。
As a result, the average processed reception waveform obtained in the second
そこで、第２の波形記憶部２４において、第２の超音波送信部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、第２の超音波受信部２２ａ、２２ｂ、２２ｃの各受信波形から反射パルス信号を除去した上で記憶する。
Therefore, in the second
この結果、平均処理によって目的の反射パルス信号だけがない受信波形がそれぞれ得られる。そこで、第１の実施形態と同様の作用結果、第２の前処理部２５及び第２の演算部２６によって検査対象５０の振動周波数および振動振幅を求めることができる。
As a result, a reception waveform having only the target reflected pulse signal is obtained by averaging. Therefore, as a result of the same operation as in the first embodiment, the vibration frequency and vibration amplitude of the
（第３の実施形態の効果）
本実施形態によれば、異なる第２の超音波送信部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、第２の超音波受信部２２ａ、２２ｂ、２２ｃによって得られた受信波形では、反射パルス信号はどの受信波形においても同一の観測時間に観測される一方、ノイズ信号は受信波形毎に異なるため、平均処理すると反射パルス信号は大きくなる一方、ノイズはランダムに加算されて小さくなる。
(Effect of the third embodiment)
According to the present embodiment, the reflected pulse signal is received in any received waveform in the received waveforms obtained by the different second
これによって反射パルス信号を特定して除去することにより、反射パルス信号だけがない受信波形が得られる。 As a result, by identifying and removing the reflected pulse signal, a received waveform without only the reflected pulse signal is obtained.
そして、測定された反射パルス信号を含む受信波形に対し、反射パルス信号だけがない受信波形との差分をとることにより、高ＳＮの反射パルス信号を得ることができる。 A high SN reflected pulse signal can be obtained by taking the difference between the received waveform including the measured reflected pulse signal and the received waveform without the reflected pulse signal.
この結果、容器内の超音波パルスの経路に水が存在しない場合であっても、高ＳＮの反射パルス信号を得ることにより、構造物内の機器振動を計測することができる。 As a result, even when there is no water in the path of the ultrasonic pulse in the container, the device vibration in the structure can be measured by obtaining a high SN reflected pulse signal.
〔第４の実施形態〕
図８は、本発明に係る振動計測装置の第４の実施形態の構成を示すブロック図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the fourth embodiment of the vibration measuring apparatus according to the present invention.
本実施形態は、第３の超音波送信部３１、第３の超音波受信部３２、第３の超音波送受信器３３および相関演算部３５を備える。 The present embodiment includes a third ultrasonic transmitter 31, a third ultrasonic receiver 32, a third ultrasonic transmitter / receiver 33, and a correlation calculator 35.
第３の超音波送信部３１は、容器６０の外側表面に設置され、容器６０の内部へ複数のパルスから構成される超音波パルスを送信し、第３の超音波受信部３２は、検査対象５０から反射する反射パルスを受信する。
The third ultrasonic transmission unit 31 is installed on the outer surface of the
第３の超音波送信部３１、第３の超音波受信部３２は、第２の超音波送信部２１、第２の超音波受信部２２と同様、圧電効果の探触子、または電磁超音波探触子を有する。
Similarly to the second
第３の超音波送受信器３３は、第３の超音波送信部３１から超音波を送信する一方、第３の超音波受信部３２において受信され電気信号に変換された超音波を検出する。 The third ultrasonic transmitter / receiver 33 transmits ultrasonic waves from the third ultrasonic transmitter 31, and detects ultrasonic waves received by the third ultrasonic receiver 32 and converted into electrical signals.
相関演算部３５は、測定された反射パルス信号を含む受信波形に対して送信された超音波パルスとの相関から反射パルス信号の観測時間を求め、観測時間の時間変化から検査対象５０の振動を求める。
The correlation calculation unit 35 obtains the observation time of the reflected pulse signal from the correlation with the ultrasonic pulse transmitted with respect to the received waveform including the measured reflected pulse signal, and calculates the vibration of the
図９は、本実施形態の複数のパルスから構成される超音波パルスを示す図である。 FIG. 9 is a diagram illustrating an ultrasonic pulse including a plurality of pulses according to the present embodiment.
第３の超音波送受信器３３は、図９に示すような複数のパルスから構成される超音波パルスを送受信する。各パルスの幅や間隔は任意に設定でき、規則的である必要はない。 The third ultrasonic transmitter / receiver 33 transmits / receives an ultrasonic pulse composed of a plurality of pulses as shown in FIG. The width and interval of each pulse can be set arbitrarily and need not be regular.
また、第３の超音波送受信器３３は、第２の超音波送受信器２３と同様、送信される超音波の周波数、エネルギー、パルス数、毎秒の送信回数、受信された超音波の周波数フィルタリング及び信号増幅が可能である。
Similarly to the second ultrasonic transmitter /
相関演算部３５は、測定された反射パルス信号を含む受信波形と図９に示される超音波パルスとの間で相関演算を行う。 The correlation calculation unit 35 performs a correlation calculation between the received waveform including the measured reflected pulse signal and the ultrasonic pulse shown in FIG.
（第４の実施形態の作用）
図１０は、本発明に係る振動計測装置の第４の実施形態の反射パルス信号を含む受信波形図である。
(Operation of the fourth embodiment)
FIG. 10 is a received waveform diagram including the reflected pulse signal of the fourth embodiment of the vibration measuring apparatus according to the present invention.
第３の超音波送受信器３３では、第１の実施形態と同様の作用結果、反射パルス信号を含む図１０に示すような受信波形を得る。 The third ultrasonic transmitter / receiver 33 obtains a reception waveform as shown in FIG. 10 including the reflected pulse signal as a result of the same operation as in the first embodiment.
相関演算部３５では、測定された反射パルス信号を含む受信波形と、図９に示される送信した超音波パルス波形との間で相関演算を行う。 The correlation calculation unit 35 performs a correlation calculation between the received waveform including the measured reflected pulse signal and the transmitted ultrasonic pulse waveform shown in FIG.
相関演算部３５で得られた相関演算結果は出力され表示装置等に表示される。 The correlation calculation result obtained by the correlation calculation unit 35 is output and displayed on a display device or the like.
図１１は、本実施形態の相関演算結果を示す図である。 FIG. 11 is a diagram illustrating a correlation calculation result of the present embodiment.
図１０においては、反射波の到達時間は不鮮明であるが、図１１においては、相関値が最大値となる時間が明確に表示され、反射パルス信号の観測時間として精度よく検出できる。 In FIG. 10, the arrival time of the reflected wave is unclear, but in FIG. 11, the time when the correlation value becomes the maximum value is clearly displayed and can be accurately detected as the observation time of the reflected pulse signal.
そこで、第１の実施形態と同様の作用結果、検査対象５０の振動周波数および振動振幅を求めることができる。
Therefore, the same operation result as in the first embodiment, and the vibration frequency and vibration amplitude of the
（第４の実施形態の効果）
本実施の形態によれば、複数のパルスから構成される超音波パルスを送受信し、測定された反射パルス信号を含む受信波形と送信した超音波パルスとの間で相関演算を行うことにより、相関値が最大値となる時間が反射パルス信号の観測時間となるため、高ＳＮの反射パルス信号を得ることができる。
(Effect of the fourth embodiment)
According to the present embodiment, an ultrasonic pulse composed of a plurality of pulses is transmitted and received, and a correlation calculation is performed between the received waveform including the measured reflected pulse signal and the transmitted ultrasonic pulse. Since the time when the value becomes the maximum is the observation time of the reflected pulse signal, a reflected pulse signal with a high SN can be obtained.
この結果、容器内の超音波パルスの経路に水が存在しない場合であっても、高ＳＮの反射パルス信号を得ることにより、構造物内の機器振動を計測することができる。 As a result, even when there is no water in the path of the ultrasonic pulse in the container, the device vibration in the structure can be measured by obtaining a high SN reflected pulse signal.
〔その他の実施形態〕
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
[Other Embodiments]
As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention.
例えば、発電プラント以外でも同様の検査対象を有するプラント、設備に適用できる。 For example, the present invention can be applied to plants and facilities having the same inspection object other than the power plant.
また、第１の実施形態または第２の実施形態における振動振幅の測定に際しては、第３の実施形態の特徴を組み合わせるなど、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。 Further, when measuring the vibration amplitude in the first embodiment or the second embodiment, the features of the embodiments may be combined, such as combining the features of the third embodiment.
また、第１の実施形態で述べたＳＮ比確保のために、測定された反射パルス信号を含む受信波形と第１の波形記憶部１４において記憶された受信波形との両者について、第１の前処理部１５において周波数フィルタリングを行ったうえでその差分を演算する方法は、他の実施形態においても同様である。
Further, in order to ensure the S / N ratio described in the first embodiment, both the received waveform including the measured reflected pulse signal and the received waveform stored in the first
さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。 Furthermore, these embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention.
これら実施形態やその変形には、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof as well as included in the scope and gist of the invention.
１０ ・・・ 振動計測装置
１１ ・・・ 第１の超音波送信部
１２ ・・・ 第１の超音波受信部
１３ ・・・ 第１の超音波送受信器
１４ ・・・ 第１の波形記憶部
１５ ・・・ 第１の前処理部
１６ ・・・ 第１の演算部
１７ ・・・ 波形特定記憶部
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ ・・・ 第２の超音波送信部
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ ・・・ 第２の超音波受信部
２３ ・・・ 第２の超音波送受信器
２４ ・・・ 第２の波形記憶部
２５ ・・・ 第２の前処理部
２６ ・・・ 第２の演算部
３１ ・・・ 第３の超音波送信部
３２ ・・・ 第３の超音波受信部
３３ ・・・ 第３の超音波送受信器
３５ ・・・ 相関演算部
５０ ・・・ 検査対象
６０ ・・・ 容器（構造物）
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記構造物壁の表面に設置され、前記構造物壁を通して前記検査対象側へ超音波パルスを送信する一つの超音波送信部と、
前記構造物壁表面に設置され、前記検査対象から反射する反射パルスを含む受信信号を受信する超音波受信部と、
前記超音波送信部に対して複数の送信パルスを順次発信し、前記超音波受信部で順次受信された受信信号を電気信号として検出する超音波送受信器と、
前記受信信号の受信波形を順次入力し記憶するとともに、同一の前記超音波送信部から送信し前記超音波受信部で受信した複数の受信波形の平均処理を行うことにより反射パルス信号成分の強度が相対的に減少したバックグラウンド相当信号を算定し、記憶する記憶部と、
測定された反射パルス信号を含む受信波形と、前記平均化処理後のバックグラウンド相当信号の差分を演算することにより、反射パルス算定信号を出力する前処理部と、
前記反射パルス算定信号に基づき、前記検査対象の振動周波数および振動振幅を求める演算部と、
を備えたことを特徴とする振動計測装置。 A vibration measuring device that measures vibration of an inspection object installed across a structure wall from a surface of the structure wall opposite to the inspection object,
One ultrasonic transmission unit installed on the surface of the structure wall and transmitting an ultrasonic pulse to the inspection object side through the structure wall;
An ultrasonic receiving unit that is installed on the surface of the structure and receives a reception signal including a reflected pulse reflected from the inspection target;
An ultrasonic transmitter / receiver that sequentially transmits a plurality of transmission pulses to the ultrasonic transmitter, and that detects received signals sequentially received by the ultrasonic receiver as an electrical signal;
The received waveforms of the received signals are sequentially input and stored, and the intensity of the reflected pulse signal component is increased by performing an average process on a plurality of received waveforms transmitted from the same ultrasonic transmitter and received by the ultrasonic receiver. A storage unit for calculating and storing a relatively reduced background equivalent signal;
A pre-processing unit that outputs a reflected pulse calculation signal by calculating a difference between a reception waveform including the measured reflected pulse signal and a background equivalent signal after the averaging process;
Based on the reflected pulse calculation signal, a calculation unit for obtaining the vibration frequency and vibration amplitude of the inspection object;
A vibration measuring apparatus comprising:
前記構造物壁の表面に設置され、前記構造物壁を通して前記検査対象側へ超音波パルスを送信する複数の超音波送信部と、
前記構造物壁表面に設置され、前記検査対象から反射する反射パルスを含む受信信号を受信する超音波受信部と、
前記超音波送信部から複数の送信パルスを順次発信し、前記超音波受信部で順次受信された受信信号を電気信号として検出する超音波送受信器と、
複数の前記超音波送信部から送信し複数の前記超音波受信部で受信したそれぞれの組み合わせによるこれらの複数の受信波形の時間的変化を、送信パルスの送信時点を基準に重ね合わせ平均処理し、得られた反射パルス信号成分以外の強度が相対的に減少した平均波形に基づき、測定された反射パルス信号を含む各受信波形と前記波形記憶部に記憶された平均波形との差分を演算し、前記各超音波受信部ごとに反射パルス信号の割合が小さいバックグラウンド相当信号を算定記憶することにより、前記反射パルス信号成分の強度が相対的に減少したバックグラウンド相当信号を算定し、記憶する記憶部と、
測定された反射パルス信号を含む受信波形と、前記平均化処理後のバックグラウンド相当信号の差分を演算することにより、反射パルス算定信号を出力する前処理部と、
を備えたことを特徴とする振動計測装置。 A vibration measuring device that measures vibration of an inspection object installed across a structure wall from a surface of the structure wall opposite to the inspection object,
A plurality of ultrasonic transmitters installed on the surface of the structure wall and transmitting ultrasonic pulses to the inspection object side through the structure wall;
An ultrasonic receiving unit that is installed on the surface of the structure and receives a reception signal including a reflected pulse reflected from the inspection target;
An ultrasonic transmitter / receiver that sequentially transmits a plurality of transmission pulses from the ultrasonic transmitter, and detects a reception signal sequentially received by the ultrasonic receiver as an electrical signal;
The temporal change of these plurality of received waveforms due to the respective combinations transmitted from the plurality of ultrasonic transmitters and received by the plurality of ultrasonic receivers is subjected to superposition averaging processing based on the transmission time point of the transmission pulse, Based on the average waveform in which the intensity other than the obtained reflected pulse signal component is relatively reduced, calculate the difference between each received waveform including the measured reflected pulse signal and the average waveform stored in the waveform storage unit, Storage for calculating and storing a background equivalent signal in which the intensity of the reflected pulse signal component is relatively reduced by calculating and storing a background equivalent signal with a small ratio of the reflected pulse signal for each ultrasonic receiving unit. And
A pre-processing unit that outputs a reflected pulse calculation signal by calculating a difference between a reception waveform including the measured reflected pulse signal and a background equivalent signal after the averaging process;
A vibration measuring apparatus comprising:
測定された反射パルス信号を含む受信波形に対して、送信された超音波パルス波形との相関演算を行い、反射パルス信号の観測時間を求め、観測時間の時間変化から検査対象の振動を求める相関演算部、
を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動計測装置。 The calculation unit for obtaining the vibration amplitude is:
Correlation between the received waveform including the measured reflected pulse signal and the transmitted ultrasonic pulse waveform to obtain the observation time of the reflected pulse signal, and the correlation to obtain the vibration to be inspected from the time change of the observation time Arithmetic unit,
Vibration measuring apparatus according to claim 1 or claim 2, further comprising a.
前記反射パルス信号を含む受信波形に対して、周波数フィルタリングを行うフィルタリング機能を有する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の振動計測装置。 The pre-processing unit is
Having a filtering function for performing frequency filtering on the received waveform including the reflected pulse signal;
The vibration measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein
超音波送受信器において、超音波の送信条件を設定するステップと、 In the ultrasonic transceiver, setting ultrasonic transmission conditions;
この条件のもと、超音波送信部から前記検査対象に向けて超音波を発するステップと、 Under this condition, emitting ultrasonic waves from the ultrasonic transmitter toward the inspection object,
前記検査対象で反射した反射波を超音波受信部にて受信するステップと、 Receiving the reflected wave reflected by the inspection object at an ultrasonic wave receiving unit;
受信された超音波を、超音波送受信器において電気信号に変換するステップと、 Converting the received ultrasound into an electrical signal in an ultrasound transceiver;
前記超音波送受信器で処理した信号を、順次、波形記憶部に記憶、蓄積するステップと、 Sequentially storing and accumulating signals processed by the ultrasonic transceiver in the waveform storage unit;
前記波形記憶部に記憶された波形のサンプル数が規定値以内か否かを判断するステップと、 Determining whether the number of waveform samples stored in the waveform storage unit is within a specified value;
記憶されている波形を波形記憶部の演算記憶回路で平均化処理し、バックグラウンド相当信号にあたる平均化された波形を、波形記憶部に収納するとともに、同一の前記超音波送信部から送信し前記超音波受信部で受信した複数の受信波形の平均処理を行うことにより反射パルス信号成分の強度が相対的に減少したバックグラウンド相当信号を算定し、記憶するステップと、 The stored waveform is averaged by the arithmetic storage circuit of the waveform storage unit, the averaged waveform corresponding to the background equivalent signal is stored in the waveform storage unit, and transmitted from the same ultrasonic transmission unit. Calculating and storing a background equivalent signal in which the intensity of the reflected pulse signal component is relatively reduced by performing an average process of a plurality of received waveforms received by the ultrasonic receiving unit;
前記平均化された波形を、演算部に入力し、反射波との差分の波形を演算するステップと、 Inputting the averaged waveform to a calculation unit, and calculating a waveform of a difference from the reflected wave;
前記演算部において、前記差分の波形から、検査対象の振動周波数および振動振幅を算出するステップと、 In the calculation unit, calculating the vibration frequency and vibration amplitude of the inspection object from the waveform of the difference;
を有することを特徴とする振動計測方法。 A vibration measuring method characterized by comprising:
超音波送受信器において、超音波の送信条件を設定するステップと、
この条件のもと、超音波送信部から前記検査対象に向けて超音波を発するステップと、
前記検査対象で反射した反射波を超音波受信部にて受信するステップと、
受信された超音波を、超音波送受信器において電気信号に変換するステップと、
前記超音波送受信器で処理した信号を、順次、波形記憶部に記憶、蓄積するステップと、
前記波形記憶部に記憶された波形のサンプル数が規定値以内か否かを判断するステップと、
記憶されている波形を波形記憶部の演算記憶回路で平均化処理し、バックグラウンド相当信号にあたる平均化された波形を、波形記憶部に収納するとともに、複数の前記超音波送信部から送信し複数の前記超音波受信部で受信したそれぞれの組み合わせによるこれらの複数の受信波形の時間的変化を、送信パルスの送信時点を基準に重ね合わせ平均処理し、得られた反射パルス信号成分以外の強度が相対的に減少した平均波形に基づき、測定された反射パルス信号を含む各受信波形と前記波形記憶部に記憶された平均波形との差分を演算し、前記各超音波受信部ごとに反射パルス信号の割合が小さいバックグラウンド相当信号を算定記憶することにより、前記反射パルス信号成分の強度が相対的に減少したバックグラウンド相当信号を算定し、記憶するステップと、
前記平均化された波形を、演算部に入力し、反射波との差分の波形を演算するステップと、
前記演算部において、前記差分の波形から、検査対象の振動周波数および振動振幅を算出するステップと、
を有することを特徴とする振動計測方法。 A vibration measurement method for measuring vibration of an inspection object installed across a structure wall from a surface of the structure wall opposite to the inspection object,
In the ultrasonic transceiver, setting ultrasonic transmission conditions;
Under this condition, emitting ultrasonic waves from the ultrasonic transmitter toward the inspection object,
Receiving the reflected wave reflected by the inspection object at an ultrasonic wave receiving unit;
Converting the received ultrasound into an electrical signal in an ultrasound transceiver;
Sequentially storing and accumulating signals processed by the ultrasonic transceiver in the waveform storage unit;
Determining whether the number of waveform samples stored in the waveform storage unit is within a specified value;
The stored waveform is averaged by the arithmetic storage circuit of the waveform storage unit, and the averaged waveform corresponding to the background equivalent signal is stored in the waveform storage unit and transmitted from the plurality of ultrasonic transmission units. The temporal changes of the plurality of received waveforms due to the respective combinations received by the ultrasonic wave receiving unit are superimposed and averaged based on the transmission time point of the transmission pulse, and the intensity other than the obtained reflected pulse signal component is obtained. Based on the relatively reduced average waveform, the difference between each received waveform including the measured reflected pulse signal and the average waveform stored in the waveform storage unit is calculated, and the reflected pulse signal is calculated for each ultrasonic receiving unit. By calculating and storing a background equivalent signal with a small ratio, the background equivalent signal in which the intensity of the reflected pulse signal component is relatively reduced is calculated. A step of storing,
Inputting the averaged waveform to a calculation unit, and calculating a waveform of a difference from the reflected wave;
In the calculation unit, calculating the vibration frequency and vibration amplitude of the inspection object from the waveform of the difference;
A vibration measuring method characterized by comprising:
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