KR0127245B1 - Method and apparatus for recognition of sonar signals by hamming distance - Google Patents

Abstract

비파괴 검사에서 사용되는 초음파 진단에서 반사파의 감지를 위한 방법의 한가지로서 해밍 거리(Hamming distance) 개념을 도입하여 임의의 송신파 및 반사파를 기준 패턴으로 습득한 후 이를 기준으로 초음파 신호의 각 반사파들의 시작점을 측정하는 방법 및 장치가 기재되어 있다.As a method for detecting reflected waves in the ultrasonic diagnostics used in non-destructive testing, the concept of Hamming distance is introduced to acquire arbitrary transmission waves and reflected waves as a reference pattern, and then the starting points of the reflected waves of the ultrasonic signals. Methods and apparatus for measuring are described.

이 시작점 측정은 각 반사파의 시작점부터 일정 구간을 기준 패턴화하여 초음파 신호와 각 기준 패턴을 비교하여 초음파 신호 내에서 각 기준 패턴에 가장 유사한 부분의 시작점을 반사가 시작된 부분으로 인식하여 그 각 반사된 시간 간격을 측정하도록 하는 방법으로서, 유사성의 감지 방법으로서 해밍 거리 개념을 사용한 것이다.This starting point measurement is based on the reference pattern of a certain section from the start of each reflected wave to compare the ultrasonic signal with each reference pattern, and recognizes the starting point of the part most similar to each reference pattern within the ultrasonic signal as the starting point of reflection As a method to measure the time interval, the Hamming distance concept is used as a method of detecting similarity.

본 발명에 따르면 해밍 거리를 이용하여 초음파 반사파의 시작점을 인식하므로서 반사파 파형이 감쇄가 심하여 파형의 크기가 작거나 왜곡되어도 항상 시작점을 정확히 감지할 수 있으며, 기존의 영상 인식 방법에 비하여 그 구조가 간단하여 처리 속도가 매우 빠른 장점이 있다.According to the present invention, since the reflected wave waveform is severely attenuated by recognizing the starting point of the ultrasonic reflected wave using the Hamming distance, the starting point can always be accurately detected even if the waveform is small or distorted, and its structure is simpler than the conventional image recognition method. This has the advantage that the processing speed is very fast.

Description

해밍 거리에 의한 초음파 파형 인식 방법 및 장치Ultrasonic Waveform Recognition Method and Device by Hamming Distance

제1도는 초음파의 전달 과정과 측정된 신호를 설명하는 도면.1 is a diagram illustrating a process of transmitting ultrasound and a measured signal.

제2도는 해밍 거리의 개념을 설명하는 도면.2 is a diagram illustrating the concept of a hamming distance.

제3도는 온도계식 패턴(pattern)을 작성하는 방법을 설명하는 도면.3 is a diagram for explaining a method of creating a thermometer pattern.

제4도는 본 발명에 따른 패턴화 방법을 설명하는 도면.4 illustrates a patterning method according to the present invention.

제5도는 본 발명에 따른 초음파 파형 인식 장치를 도시한 블럭도.5 is a block diagram showing an ultrasonic wave recognition apparatus according to the present invention.

제6도는 본 발명에 따른 초음파 파형 인식 방법의 단계들을 도시한 플로우챠트.6 is a flowchart showing the steps of the ultrasonic wave recognition method according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 탐촉자 11, 41 : 초음파10: transducer 11, 41: ultrasonic

12, 13, 42, 43 : 반사파 14 : 표면12, 13, 42, 43: reflected wave 14: surface

15 : 저면 16 : 매질 115: bottom 16: medium 1

17 : 매질 2 18 : 측정 신호17: medium 2 18: measurement signal

21 : 등급 A의 기준 패턴 22 : 등급 B의 기준 패턴21: reference pattern of class A 22: reference pattern of class B

23 : 입력 패턴 51 : 초음파 송수신기23: input pattern 51: ultrasonic transceiver

52, 56 : A/D 변환기 53 : 제어 및 연산 수단52, 56: A / D converter 53: control and calculation means

54 : 메모리 수단 55 : 온도 센서54 memory means 55 temperature sensor

본 발명은 초음파 파형 인식에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하자면 해밍 거리(Hamming distance)를 이용하여 매질로부터 반사된 초음파 반사파를 정확하게 감지하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to ultrasonic wave recognition, and more particularly, to a method and an apparatus for accurately detecting ultrasonic wave reflected from a medium using a hamming distance.

일반적으로, 초음파는 비파괴 검사에 흔히 사용되고 있으며, 이를 이용한 이중 매질의 상태 진단 시스템의 기본 개념을 제1도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 제1도에 있어서, 대상물의 표면(14)에 설치된 초음파 송수신용 탐촉자(10)에서 발생된 초음파(11)은 매질 1(16)을 통하여 전달된 후 매질 1(16)과 매질 2(17)의 경계면에서 일부가 반사되어 반사파(12)로서 탐촉자(10)으로 되돌아 온다. 한편, 경계면을 통과한 초음파는 매질 2(17) 내를 매질 1(16)과는 다른 속도로 통과한 다음 저면(15)에서 반사되어 반사파(13)으로서 탐촉자(10)으로 되돌아 온다. 이 때, 경계면에서 처음 반사되어 온 반사파(12)를 감지하여 매질 1(16)의 두께를 계산할 수 있으며, 반사파(12)와 저면(15)에서 반사되어 온 반사파(13)과의 시간 차이를 검출하여 매질 2(17)의 두께를 얻을 수 있다. 탐촉자(10)에서 발생된 초음파(11)의 시작점, 경계면에서의 반사파(12)의 시작점 및 저면(15)에서의 반사파(13)의 시작점을 각각 t₁, t₂및 t₃라 하면 각 매질의 두께는 다음 식 (1) 및 (2)와 같이 구할 수 있다.In general, ultrasound is commonly used for non-destructive testing, and the basic concept of the dual media condition diagnosis system using the same will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the ultrasonic wave 11 generated by the ultrasonic transducer 10 installed on the surface 14 of the object is transmitted through the medium 1 16 and then the medium 1 16 and the medium 2 17. A portion of the boundary surface is reflected and returns to the transducer 10 as the reflected wave 12. On the other hand, the ultrasonic waves passing through the interface pass through the medium 2 (17) at a different speed than the medium 1 (16), and are then reflected by the bottom surface 15 and returned to the transducer 10 as the reflected wave 13. At this time, the thickness of the medium 1 (16) can be calculated by detecting the reflected wave 12 first reflected at the boundary surface, and the time difference between the reflected wave 12 and the reflected wave 13 reflected from the bottom surface 15 is calculated. The thickness of the medium 2 (17) can be obtained by detection. The starting point of the ultrasonic wave 11 generated by the transducer 10, the starting point of the reflected wave 12 at the boundary surface, and the starting point of the reflected wave 13 at the bottom surface 15 are t ₁ , t _2, and t ₃ , respectively. The thickness of can be obtained as in the following formulas (1) and (2).

여기서, V₁및 V₂는 각각 매질 1(16) 및 매질 2(17) 내에서의 초음파 속도이다.Where V ₁ and V ₂ are the ultrasonic velocities in medium 1 (16) and medium 2 (17), respectively.

각각의 반사 시간을 구하기 위해서는 초음파 파형의 시작점을 찾아야 하므로, 초음파 파형 분석이 필요하며, 이를 자동화하기 위해서는 수신된 신호를 A/D 변환한 후 컴퓨터에 의하여 분석, 인식 및 판단을 수행하게 된다.In order to obtain the respective reflection time, it is necessary to find the starting point of the ultrasonic wave, and thus, it is necessary to analyze the ultrasonic wave. In order to automate this, the computer analyzes, recognizes, and judges the signal after A / D conversion.

이상과 같은 일반적인 파형 분석 방법은 일정 크기의 임계치를 설정하여 이 설정치 이상의 크기를 가진 신호가 수신되면, 이 때를 각 통과 시각으로 정하여 각각의 경과 시간을 측정한다. 그러나, 이러한 방법을 사용하게 되면 전자 회로 및 주변에서 발생되는 잡음으로 인하여 임계치를 잡음보다 크게 설정할 수 밖에 없으며, 이로 인하여 초음파 반사파의 진폭의 크기에 따라 설정치를 통과하는 신호의 위상이 달라져 측정 오차가 발생한다. 따라서, 이러한 측정 오차를 최소화하기 위해서는 수신된 반사파의 펄스 시작점을 측정하는 기술이 절실히 요구된다.In the general waveform analysis method as described above, when a signal having a magnitude greater than or equal to a predetermined value is received by setting a threshold value of a predetermined size, the elapsed time is measured by setting each time as a passing time. However, when this method is used, the threshold value is set to be larger than the noise due to the noise generated in the electronic circuit and the surroundings. As a result, the phase of the signal passing through the set value is changed according to the amplitude of the ultrasonic reflected wave, resulting in a measurement error. Occurs. Therefore, in order to minimize such measurement error, a technique for measuring the pulse start point of the received reflected wave is urgently required.

본 발명은 이러한 요구에 부응하여 신경 회로망의 해밍 거리 개념을 이용하여 초음파 반사파의 펄스 시작점을 추출하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for extracting the pulse start point of an ultrasonic reflected wave using the Hamming distance concept of neural networks in response to this need.

본 발명에 따르면, 초음파 파형 인식 장치는 제5도에 도시된 바와 같이 전기 신호를 초음파로 변환하여 매질로 투입시키고 상기 매질로부터 반사된 반사파를 수신하여 전기 신호로 변환시키기 위한 탐촉자(10), 상기 탐촉자(10)에서 초음파로 변환되는 전기 신호를 발생시키며 상기 탐촉자(10)으로부터의 전기 신호를 수신하기 위한 초음파 송수신기(51), 상기 초음파 송수신기(51)로부터 수신된 전기 신호를 디지틀화하여 입력하기 위한 A/D 변환기(52), 상기 반사파에 관한 정보를 포함하는 상기 A/D 변환기(52)로부터의 디지틀 입력 신호 및 상기 반사파에 대한 기준이 되며 n개의 샘플로 구성된 기준 패턴을 기억시키기 위한 메모리 수단(54) 및 상기 A/D 변환기(52)로부터 상기 메모리 수단(54)로의 상기 디지틀 입력 신호의 이동을 제어하며, 상기 메모리 수단(54)로부터의 기준 패턴과 상기 디지틀 입력 신호로부터 선택된 소정의 n개의 샘플로 구성되는 입력 패턴 (여기서, t는 샘플 인덱스) 간의 해밍 거리를 상기 샘플 인덱스 t를 변화시키면서 반복 계산하여 해밍 거리가 가장 작게 되는 샘플 인덱스 t의 값을 판별하여 상기 반사파의 시작점으로 결정하기 위한 제어 및 연산 수단(53)을 포함한다.According to the present invention, the ultrasonic wave recognition device is a transducer 10 for converting the electrical signal into the ultrasonic wave as shown in FIG. 5 into the medium and receiving the reflected wave reflected from the medium into an electrical signal, An ultrasonic transceiver 51 for generating an electrical signal converted into an ultrasonic wave from the transducer 10 and receiving the electrical signal from the transducer 10, and digitalizing and inputting the electrical signal received from the ultrasonic transceiver 51 A digital input signal from the A / D converter 52 including information on the reflected wave and a reference pattern composed of n samples as a reference to the reflected wave. To control the movement of the digital input signal from the memory means 54 and the A / D converter 52 to the memory means 54, wherein the reference pattern and the digital input from the memory means 54 are controlled. Input pattern consisting of n predetermined samples selected from the signal Control and arithmetic means (53) for repetitively calculating the Hamming distance between (where t is the sample index) while changing the sample index t to determine the value of the sample index t at which the hamming distance is the smallest and to determine the starting point of the reflected wave (53). ).

본 발명에 따르면 인식 처리를 위해서는 극히 작은 기억 공간만이 필요하며, 현장 적용시 신경 컴퓨터와 같은 추가 장비를 필요로 하지 않을 뿐만 아니라, 고속 인식 처리 속도로 대상물의 신호 감쇄 변화에 잘 적응하는 파형 인식 장치를 제공하는 것이 가능해 진다. 또한, 본 발명에 따르면 초음파 신호를 연속 변량으로 처리할 수 있으며, 종래의 방법에 비하여 데이타 추정 성능이 향상된 인식 장치를 제공하는 것이 가능하다.According to the present invention, only a very small storage space is required for the recognition process, not only does not require additional equipment such as a neural computer in the field application, but also waveform recognition that adapts well to the signal attenuation change of the object at a high recognition processing speed. It is possible to provide a device. In addition, according to the present invention, it is possible to provide a recognition apparatus which can process an ultrasonic signal as a continuous variable and has improved data estimation performance as compared with the conventional method.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

해밍 거리에 있어서 최적 최소 오차의 분류는 입력과 기준 사이에서의 값의 차이를 얻는 것으로서 다음과 같이 수행된다. 제2도에 있어서, 분류 대상 패턴이 입력되면 그 입력 패턴(23)과 각 등급의 기준 패턴(21, 22)와의 해밍 거리를 계산한 후 해밍 거리가 최소인 등급을 선택한다. 2진(binary) 형식의 입력 패턴가 등급에 속할 경우 다음 식 (3)과 같이 표현된다.The classification of the optimal minimum error in the Hamming distance is performed by obtaining the difference of the value between the input and the reference as follows. In FIG. 2, when the classification target pattern is input, the hamming distance between the input pattern 23 and the reference patterns 21 and 22 of each class is calculated, and then the class having the smallest hamming distance is selected. Input pattern in binary format Fall rating If belongs to the following equation (3) is expressed.

여기서,는 등급 j에 대한 기준 패턴이며, m은 분류할 등급의 갯수이다.here, Is the reference pattern for class j, and m is the number of classes to classify.

예를 들어 설명하면, 제2도에서 10 비트의 패턴을 등급 A와 등급 B의 2 가지로 분류하고자 할 때 제2도의 빗금친 부분들은 입력값과 등급들 간에 일치된 부분들을 나타낸다. 따라서, 빗금이 쳐지지 않은 부분이 적을수록 그 등급과 일치하는 부분이 많음을 의미하게 된다. 입력 패턴(23)과 기준 패턴(21, 22)와의 해밍 거리를 계산하면 등급 A와의 해밍 거리는 2가 되며 등급 B와의 해밍 거리는 4가 되어 입력 패턴(23)은 등급 A에 속하는 것으로 된다.For example, in FIG. 2, when the 10-bit pattern is classified into two classes A and B, hatched portions of FIG. 2 indicate portions matched between input values and classes. Thus, the fewer parts that are not hatched, the more parts that match the rating. When the hamming distance between the input pattern 23 and the reference patterns 21 and 22 is calculated, the hamming distance from the class A becomes 2, the hamming distance from the class B becomes 4, and the input pattern 23 belongs to the class A.

일반적인 해밍 거리 개념은 입력 및 가중치를 모두 2진 패턴(+1, -1 또는 +1, 0)만을 사용하므로 초음파 신호와 같은 연속적인 값을 가지는 신호에는 사용할 수 없다. 연속 신호를 2진 패턴으로 나타내는 방법으로는, 양자화하여 2진 데이타로 변환하는 방법이 있으나, 이 방법에 따르면 상관성이 없는 패턴간 보다 근접한 패턴 간의 해밍 거리가 오히려 커져 해밍 거리 개념을 적용할 수 없게 된다. 따라서, 해밍 거리 개념에 연속적인 신호를 적용하기 위해서 온도계식 표현 방법을 사용하기도 한다.The general Hamming distance concept uses only binary patterns (+1, -1, or +1, 0) for both input and weight, so it cannot be used for signals with continuous values such as ultrasonic signals. As a method of representing a continuous signal as a binary pattern, there is a method of quantizing and converting it into binary data. However, according to this method, the Hamming distance concept is not applicable because the Hamming distance between patterns that are closer to each other is not correlated. do. Therefore, we use a temperature expression method to apply a continuous signal to the Hamming distance concept.

온도계식 표현 방법에 관해 설명하면, 우선 제3도에 예시한 것과 같이, 신호의 크기에 해당하는 값을 비례하는 양자화된 수치 (N)으로 변환한다. 한 숫자를 표현하기 위하여 소정 수의 비트(bit) (M)을 사용할 경우 이들 비트들을 2개의 블럭으로 나눈다. 나누는 방법은 양자화 수치 (N)에 해당하는 만큼의 비트 갯수 (N)을 한 가지의 숫자 1로 표현하고 나머지를 다른 한가지의 숫자 0으로 표현하는 것이다. 이러한 과정을 거치면 제3도에 나타낸 바와 같이, 표현된 숫자들은 연속 변량이 아닌 이진화된 숫자처럼 보이게 되며, 이 벡터는 2개의 블럭으로 구성되어 처음 블럭은 모두 1의 값을 가지며 두번째 블럭에서는 모든 비트가 0이 된다. 처음 블럭의 비트 갯수는 표현하고자 하는 연속 값에 비선형적으로 비례한다. 이러한 구조는 해밍 거리 알고리즘에 적용할 수 있는 구조가 된다. 그러나, 이 표현 방법은 비트 수에 비하여 표현할 수 있는 값의 종류가 너무 적기 때문에 개선할 여지가 많다. 예를 들어, 0에서 100 까지의 값을 표현하고자 하였을 때 한 가지 패턴이 가지고 있어야 하는 비트 수는 100이며 이를 이용하였을 경우 온도계식 방법은 101가지의 패턴 밖에 표현하지 못한다.Referring to the thermometer expression method, first, as illustrated in FIG. 3, the value corresponding to the magnitude of the signal is converted into a quantized numerical value (N) proportionally. When using a certain number of bits (M) to represent a number, divide these bits into two blocks. The division method expresses the number of bits (N) corresponding to the quantization number (N) as one number 1 and the other as one number 0. Through this process, as shown in Figure 3, the represented numbers look like binary numbers instead of continuous variables, and this vector consists of two blocks, where the first block has a value of 1 and all bits in the second block. Becomes 0. The number of bits in the first block is nonlinearly proportional to the continuous value to be represented. This structure becomes a structure that can be applied to the Hamming distance algorithm. However, this representation method has much room for improvement because there are too few kinds of values to represent compared to the number of bits. For example, when trying to express a value from 0 to 100, the number of bits that one pattern should have is 100. When using this, the thermometer method can express only 101 patterns.

연속 신호를 2진 패턴으로 나타내는 일반적인 방법으로는 상기 온도계식 표현 방법과 같이 한 입력의 데이타를 분산하여 표현하지 않고 한 개의 양자화된 2진 데이타로 표현하는 방법이 있다. 한 개의 입력을 한 개의 숫자로 표현하므로서 얻어지는 장점은 일반적인 컴퓨터 또는 특수 디지틀 하드웨어에서 사용하는 2진 표현을 가공하지 않고 그대로 사용할 수 있다는 점과, 다루는 숫자들이 일반적인 숫자 표현으로 구성되므로 같은 갯수의 비트를 사용할 때 표현 가능한 숫자들의 범위가 가장 크다는 점이다. 따라서, 본 발명은 연속 신호를 단순히 2진 데이타로 변환하여 측정 신호와 기준 신호를 패턴화한다. 그러나, 이 방법을 사용할 경우 기존의 해밍 거리 방식을 사용할 수 없으므로, 다음 식 (4)와 같이 처리 구조를 변경하여야 한다.As a general method of representing a continuous signal in a binary pattern, there is a method of expressing one input data as one quantized binary data without distributing one input data like the thermometer expression method. The advantage of representing one input as one number is that it can be used as-is without processing the binary representation used by general computer or special digital hardware, and because the numbers handled are composed of common numeric representations, When used, the range of numbers that can be represented is the largest. Therefore, the present invention simply converts the continuous signal into binary data to pattern the measurement signal and the reference signal. However, when using this method, since the existing Hamming distance method cannot be used, the processing structure must be changed as shown in Equation (4).

여기서, n 및 t는 각 패턴의 샘플 갯수 및 샘플 인덱스를 각각 나타내며,는 기준 패턴의 j번째 샘플을 나타내며,는 입력 패턴의 t 번째 샘플을 나타낸다.Where n and t represent the number of samples and the sample index of each pattern, Represents the j th sample of the reference pattern, Represents the t th sample of the input pattern.

즉, 제4도에서 나타낸 바와 같이, 3가지 기준 패턴 각각과 제1도에 도시된 것과 같은 측정 신호(18)[측정 신호(18)은 탐촉자(10)에서 발생되어 매질로 투입된 초음파(11) 및 다수의 반사파(12, 13)을 포함할 수 있음]을 패턴화한 입력 패턴과의 차이 값의 절대치를 계산한 후 각각에 대하여 최소치를 갖는 점, 즉 해밍 거리가 최소로 되는 각 샘플 인덱스 t를 선택하여 각 파형의 시작점 (t₁, t₂및 t₃)으로 결정한다.That is, as shown in FIG. 4, each of the three reference patterns and the measurement signal 18 as shown in FIG. 1 (measurement signal 18 is generated from the transducer 10 and injected into the medium 11) And a plurality of reflected waves (12, 13)], each sample index t having a minimum value for each, i.e., a minimum hamming distance, after calculating the absolute value of the difference value with the patterned input pattern. Select to determine the starting point (t ₁ , t ₂ and t ₃ ) of each waveform.

본 발명에 따른 초음파 파형 인식 방법을 제6도를 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저 단계(61)에서 매질로 초음파를 투입시킨다. 단계(62)에서 상기 초음파에 응답하여 상기 매질로부터 반사된 반사파를 측정하여 전기 신호로 변환하므로서 입력 신호를 형성한 다음, 단계(63)에서 상기 반사파에 대한 기준이 되며 n개의 샘플로 구성된 기준 패턴을 제공하게 된다. 단계(64)에서는 상기 입력 신호에서 n개의 샘플로 구성되는 입력 패턴을 제공한다(여기서, t는 샘플 인덱스). 여기서, 패턴화 방법은 최대 입력 범위의 값을 패턴의 최대치로 설정하여 각 입력 또는 기준 신호를 비례하는 값으로 패턴화 한다. 제4도의 경우, 패턴 값의 범위를 0에서 100 사이의 값으로 설정하였으나 입력 신호의 값을 그대로 사용하여도 무방하다. 기준 패턴으로는 상온에서 측정된 초음파 신호 중에서 탐촉자(10)에서 발생된 초음파(41), 매질의 경계면에서 반사된 반사파(42) 및 저면에서 반사된 반사파(43)을 사용한다. 다음으로, 단계(65)에서는 상기 샘플 인덱스 t를 변화시키면서 상기 입력 패턴과 기준 패턴에 근거하여 상기 식(4)에 따라 해밍 거리를 반복 계산하여 상기 해밍 거리가 가장 작게 되는 샘플 인덱스 t의 값을 판별하여 상기 반사파의 시작점으로 결정하게 된다. 따라서, 각각의 기준 패턴과 입력 패턴에 대하여 상기 단계들을 수행하므로서 각 파형의 시작점을 결정할 수 있게 된다.The ultrasonic wave recognition method according to the present invention will be described in more detail with reference to FIG. First, in step 61, the ultrasonic wave is introduced into the medium. In step 62, an input signal is formed by measuring the reflected wave reflected from the medium in response to the ultrasonic wave and converting the reflected wave into an electrical signal, and then, in step 63, a reference pattern composed of n samples as a reference to the reflected wave Will be provided. In step 64, an input pattern consisting of n samples in the input signal (Where t is the sample index). Here, the patterning method sets the value of the maximum input range to the maximum value of the pattern to pattern each input or reference signal to a proportional value. In FIG. 4, the range of the pattern value is set to a value between 0 and 100, but the value of the input signal may be used as it is. As the reference pattern, an ultrasonic wave 41 generated from the transducer 10, a reflected wave 42 reflected from the boundary surface of the medium, and a reflected wave 43 reflected from the bottom surface are used among the ultrasonic signals measured at room temperature. Next, in step 65, the Hamming distance is repeatedly calculated according to Equation (4) based on the input pattern and the reference pattern while changing the sample index t to obtain the value of the sample index t, which is the smallest. The determination is made as a starting point of the reflected wave. Therefore, the start point of each waveform can be determined by performing the above steps for each reference pattern and input pattern.

제5도에는 본 발명에 따른 파형 인식 장치의 구성이 도시되어 있다. 제5도에서, 초음파 송수신기(51)에서 초음파 발생용 신호를 발생하여 탐촉자(10)으로 입력하면, 탐촉자(10)은 입력된 전기적 신호를 초음파로 변환하여 측정물로 투입하고 이어서 반사파를 수신하여다시 전기 신호로 변환한다. 초음파 송수신기(51)은 상기 탐촉자(10)으로부터의 전기 신호를 수신하여 A/D 변환기(52)로 전달하면 A/D 변환기(52)에서는 이 신호를 디지틀화하고, 디지틀화된 입력 신호는 제어 및 연산 수단(53)의 제어하에 메모리 수단(54)에 저장된다. 메모리 수단(54)는 상기 디지틀 입력신호 외에도 상기 반사파에 대한 기준이 되며 n개의 샘플로 구성된 기준 패턴 을 기억하고 있다. 제어 및 연산 수단(53)에서는 상기 메모리 수단(54)로부터의 기준 패턴과 상기 디지틀 입력 신호로부터 선택된 소정의 n개의 샘플로 구성되는 입력 패턴(여기서, t는 샘플 인덱스) 간의 해밍 거리를 상기 샘플 인덱스 t를 변화시키면서 반복 계산하여 해밍 거리가 가장 작게 되는 샘플 인덱스 t의 값을 판별하여 상기 반사파의 시작점으로 결정하게 된다. 본 발명의 파형 인식 장치는 상기 결정된 반사파의 시작점을 기초로 하여 매질 내에서의 초음파 속도를 이용하여 상기 식 (1) 및 (2)에 따라 매질의 두께를 계산하는 데, 매질의 온도에 따라 매질 내에서의 초음파 속도가 변하므로 온도 센서(55)를 통해 매질의 온도를 측정하고, 이를 A/D 변환기(52)에 의해 입력시켜 제어 및 연산 수단(53)에서의 최종 두께 계산시에 속도 결정 인자로 사용할 수 있다.5 shows a configuration of a waveform recognition apparatus according to the present invention. In FIG. 5, when the ultrasonic transceiver 51 generates an ultrasonic wave generating signal and inputs the transducer 10 to the transducer 10, the transducer 10 converts the input electrical signal into ultrasonic wave and inputs the ultrasonic wave to a measurement object, and then receives a reflected wave. Convert it back to an electrical signal. When the ultrasonic transceiver 51 receives the electrical signal from the transducer 10 and transmits it to the A / D converter 52, the A / D converter 52 digitizes the signal, and the digitized input signal is controlled. And memory means 54 under the control of the calculation means 53. In addition to the digital input signal, the memory means 54 serves as a reference for the reflected wave and includes a reference pattern composed of n samples. I remember. In the control and arithmetic means 53, an input pattern composed of a reference pattern from the memory means 54 and n predetermined samples selected from the digital input signal. The Hamming distance between (where t is the sample index) is repeatedly calculated while changing the sample index t to determine the value of the sample index t having the smallest hamming distance to determine the start point of the reflected wave. The waveform recognition apparatus of the present invention calculates the thickness of the medium according to the formulas (1) and (2) by using the ultrasonic velocity in the medium based on the determined starting point of the reflected wave, the medium according to the temperature of the medium Since the speed of the ultrasonic wave in the inside changes, the temperature of the medium is measured through the temperature sensor 55 and inputted by the A / D converter 52 to determine the speed in calculating the final thickness in the control and calculation means 53. Can be used as an argument.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 해밍 거리를 이용하여 초음파 반사파의 시작점을 인식하므로서 반사파 파형이 감쇄가 심하여 파형의 크기가 작거나 왜곡되어도 항상 그 시작점을 정확히 감지할 수 있으며, 기존의 영상 인식 방법에 비하여 그 구조가 간단하여 처리 속도가 매우 빠른 장점이 있다.As described above, according to the present invention, even if the reflected wave waveform is attenuated due to the attenuation of the ultrasonic wave by using the hamming distance, the starting point can always be accurately detected even if the size of the waveform is small or distorted. Compared with the simple structure, the processing speed is very fast.

본 발명은 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 이러한 설명들은 제한적 의미로 해석되어서는 아니 될 것이다. 본 발명이 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 상세한 설명을 참고로 하여 예시적인 실시예를 다양하게 변경 또는 조합하거나 달리 실시할 수도 있음은 명백하다. 따라서, 다음의 특허 청구의 범위는 이러한 변경과 실시예들을 모두 포함하는 것으로 이해하여야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, these descriptions should not be interpreted in a limiting sense. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be variously modified, combined, or otherwise carried out with reference to the detailed description of the invention. Accordingly, it is to be understood that the following claims are intended to cover all such modifications and embodiments.

Claims (5)

매질로 초음파를 투입시키는 단계(61), 상기 초음파에 응답하여 상기 매질로부터 반사된 반사파를 측정하여 전기 신호로 변환하므로서 입력 신호를 형성하는 단계(62), 상기 반사파에 대한 기준이 되며 n개의 샘플로 구성된 기준 패턴을 제공하는 단계(63), 상기 입력 신호에서 n개의 샘플로 구성되는 입력 패턴을 제공하는 단계(64) (여기서, t는 샘플 인덱스), 및 상기 샘플 인덱스 t를 변화시키면서 상기 입력 패턴과 기준 패턴에 근거하여 해밍 거리를 반복 계산하여 상기 해밍 거리가 가장 작게 되는 샘플 인덱스 t의 값을 판별하여 상기 반사파의 시작점으로 결정하는 단계(65)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 파형 인식 방법.Injecting an ultrasonic wave into the medium (61), Forming an input signal by measuring the reflected wave reflected from the medium in response to the ultrasonic wave to an electrical signal (62), the reference to the reflected wave and n samples Criteria pattern In step 63, the input pattern consisting of n samples from the input signal (64) (where t is a sample index), and the Hamming distance is repeatedly calculated based on the input pattern and the reference pattern while varying the sample index t, Determining (65) a value and determining it as a starting point of the reflected wave. 제1항에 있어서, 상기 입력 신호 형성 단계(62)는 상기 전기 신호를 샘플링하여 디지틀화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 파형 인식 방법.4. The method of claim 1, wherein said input signal forming step (62) comprises sampling and digitizing said electrical signal. 제1항에 있어서, 상기 결정 단계(66)에서의 해밍 거리 계산은 입력 패턴및 기준 패턴에 의해 다음과 같이 계산되는 것을 특징으로 하는 초음파 파형 인식 방법.The method of claim 1, wherein the Hamming distance calculation in the determining step 66 comprises: an input pattern And reference patterns Ultrasonic waveform recognition method characterized by the following. 전기 신호를 초음파로 변환하여 매질로 투입시키고 상기 매질로부터 반사된 반사파를 수신하여 전기 신호로 변환시키기 위한 탐촉자(10), 상기 탐촉자(10)에서 초음파로 변환되는 전기 신호를 발생시키며 상기 탐촉자(10)으로부터의 전기 신호를 수신하기 위한 초음파 송수신기(51), 상기 초음파 송수신기(51)로부터 수신된 전기적 신호를 디지틀화하여 입력하는 위한 A/D 변환기(52), 상기 반사파에 관한 정보를 포함하는 상기 A/D 변환기(52)로부터의 디지틀 입력 신호 및 상기 반사파에 대한 기준이 되며 n개의 샘플로 구성된 기준 패턴을 기억시키기 위한 메모리 수단(54), 및 상기 A/D 변환기(52)로부터 상기 메모리 수단(54)로의 상기 디지틀 입력 신호의 이동을 제어하며, 상기 메모리 수단(54)로부터의 기준 패턴과 상기 디지틀 입력 신호로부터 선택된 소정의 n개의 샘플로 구성되는 입력 패턴(여기서, t는 샘플 인덱스) 간의 해밍 거리를 상기 샘플 인덱스 t를 변화시키면서 반복 계산하여 해밍 거리가 가장 작게 되는 샘플 인덱스 t의 값을 판별하여 상기 반사파의 시작점으로 결정하기 위한 제어 및 연산 수단(53)을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 파형 인식 방법.The transducer 10 converts an electrical signal into ultrasonic waves and enters the medium, receives a reflected wave reflected from the medium, converts the electrical signal into an electrical signal, generates an electrical signal converted into ultrasonic waves from the transducer 10, and the transducer 10 Ultrasonic transceiver 51 for receiving an electrical signal from), A / D converter 52 for digitally inputting the electrical signal received from the ultrasonic transceiver 51, and the information including the information about the reflected wave Digital input signal from A / D converter 52 and reference pattern consisting of n samples as a reference to the reflected wave Memory means 54 for storing the data and controlling the movement of the digital input signal from the A / D converter 52 to the memory means 54, wherein the reference pattern and the digital pattern from the memory means 54 are controlled. An input pattern consisting of n predetermined samples selected from the input signal Control and arithmetic means (53) for repetitively calculating the Hamming distance between (where t is the sample index) while changing the sample index t to determine the value of the sample index t at which the hamming distance is the smallest and to determine the starting point of the reflected wave (53). Ultrasonic waveform recognition method comprising a). 제4항에 있어서, 상기 제어 및 연산 수단(53에서의 해밍 거리 계산은 입력 패턴및 기준 패턴에 의해 다음과 같이 계산되는 것을 특징으로 하는 초음파 파형 인식 방법.5. The Hamming distance calculation in the control and calculation means 53 is characterized in that the input pattern And reference patterns Ultrasonic waveform recognition method characterized by the following.