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JP5222080B2 - Ultrasonic flaw detection method, ultrasonic flaw detection program used in the method, and recording medium on which the program is recorded - Google Patents
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Ultrasonic flaw detection method, ultrasonic flaw detection program used in the method, and recording medium on which the program is recorded Download PDF

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Description

本発明は、表面SH波を用いた超音波探傷法に係り、特に、超音波受信波形信号の画像処理による超音波探傷法に関する。   The present invention relates to an ultrasonic flaw detection method using surface SH waves, and more particularly to an ultrasonic flaw detection method based on image processing of an ultrasonic wave reception waveform signal.

従来、超音波探傷法として、超音波の縦波あるいは横波を用いる探傷法が知られている。超音波の入射方法が制限されるような場所、たとえば、原子力発電所の床部コンクリート埋設鋼板等で、鋼板表面の一部だけしか床コンクリートから露出させることができないために、超音波を鋼板側面または端面から入射させての測定ができない場合がある。このような場合、超音波を被検体の表面から入射して、被検体の表面に沿って伝搬させることにより探傷することが行われ得る。超音波として、縦波と横波があり、横波には、SV波とSH波とがある。縦波またはSV波による斜角探傷法やSH波による超音波探傷法(例えば、特許文献1〜3)が知られている。縦波を利用する斜角探傷法は,表面における横波への振動モードの変換による損失により、あまり遠方まで超音波を伝搬させることができない。超音波の振動方向が被検体の表面に垂直なSV波を利用する斜角探傷法は、被検体の表面に塗装等の表面付着物や構造物があるとあまり遠方まで超音波を伝搬させることができない。一方、SH波は、表面付着物の影響をあまり受けずにある程度遠方(1m以上)まで伝搬可能である。SH波が遠方まで伝搬可能といっても測定部位によっては伝播距離が不足する場合がある。そのような場合に伝搬距離を長くするには、大型のSH波用素子を用いることが考えられる。   Conventionally, as an ultrasonic flaw detection method, a flaw detection method using a longitudinal wave or a transverse wave of an ultrasonic wave is known. In places where the incident method of ultrasonic waves is limited, for example, floor concrete buried steel sheets in nuclear power plants, only a part of the steel sheet surface can be exposed from the floor concrete. Or, there may be a case where the measurement cannot be performed by entering from the end face. In such a case, flaw detection can be performed by making an ultrasonic wave incident from the surface of the subject and propagating along the surface of the subject. As ultrasonic waves, there are longitudinal waves and transverse waves, and transverse waves include SV waves and SH waves. An oblique flaw detection method using longitudinal waves or SV waves and an ultrasonic flaw detection method using SH waves (for example, Patent Documents 1 to 3) are known. In the oblique flaw detection method using longitudinal waves, ultrasonic waves cannot be propagated so far due to loss due to the conversion of vibration modes into transverse waves on the surface. The oblique flaw detection method using the SV wave whose ultrasonic vibration direction is perpendicular to the surface of the subject propagates the ultrasonic wave far away if there are surface deposits or structures such as paint on the surface of the subject. I can't. On the other hand, the SH wave can propagate to a certain distance (1 m or more) without being affected by the surface deposits. Even if the SH wave can be propagated far away, the propagation distance may be insufficient depending on the measurement site. In such a case, in order to increase the propagation distance, it is conceivable to use a large SH wave element.

ところが、SH波用超音波素子は縦波用素子を素子の伸縮方向に沿って切断したものであり、製造技術上の問題で、実際に製造されているSH波用探触子は最大のものでも幅4cm程度である。そのため、最大サイズのSH波探触子を用いても伝搬距離に限界があり、伝搬距離が足りない場合が生じる。   However, the ultrasonic wave element for the SH wave is obtained by cutting the element for the longitudinal wave along the expansion / contraction direction of the element, and the SH wave probe that is actually manufactured is the largest due to a problem in manufacturing technology. But it is about 4 cm wide. Therefore, even if the maximum size SH wave probe is used, the propagation distance is limited, and the propagation distance may be insufficient.

そこで、超音波探触子を複数個使用し、各超音波探触子の受信波をデジタルでキャプチャし、合成処理を行うフェーズドアレイ法を用いることにより、受信波を拡大することが考えられる(特許文献3等)。フェーズドアレイ法は、個々の探触子から探傷の狙いとする欠陥までの距離に応じて、超音波伝搬速度によって理論的に算出される伝搬時間の差を送信及び受信時刻に対して与える方法である。
特開平9−80031号公報 特開平9−318605号公報 特開2007−322350号公報
Therefore, it is conceivable to expand the received waves by using a plurality of ultrasonic probes, digitally capturing the received waves of each ultrasonic probe, and using a phased array method in which synthesis processing is performed ( Patent Document 3). The phased array method is a method that gives the transmission and reception times the difference in propagation time that is theoretically calculated based on the ultrasonic wave propagation speed according to the distance from each probe to the target defect. is there.
JP-A-9-80031 Japanese Patent Laid-Open No. 9-318605 JP 2007-322350 A

しかしながら、フェーズドアレイ法を用いた超音波探傷装置では、実施の距離の違い、探触子の配置のズレ、各探触子の製造誤差等は考慮されていないため、デジタル合成処理の際に、例えば極端な場合には、各反射波(エコー)の山と谷で打ち消し合う場合が生じ得る。特に、表面SH波探触子は、一般に、大量に量産されるものではなく、個々の探触子毎に、寸法等のバラツキがあり、性能にバラツキがある。   However, the ultrasonic flaw detector using the phased array method does not take into account the difference in the distance of implementation, the displacement of the probe arrangement, the manufacturing error of each probe, etc. For example, in an extreme case, it may occur that the reflected waves (echoes) cancel each other at the peaks and valleys. In particular, the surface SH wave probe is not generally mass-produced in large quantities, and there are variations in dimensions and the like for each probe, and there are variations in performance.

本発明は、縦波およびSV波超音波では探傷が困難な場所でも、表面SH波探触子を用いて、比較的遠い場所を探傷することができる超音波探傷方法、該方法に用いる超音波探傷プログラム、及び該プログラムを記録した記録媒体を提供することを主たる目的とする。   The present invention provides an ultrasonic flaw detection method capable of flaw detection at a relatively distant place using a surface SH wave probe even in a place where flaw detection is difficult with longitudinal waves and SV wave ultrasonic waves, and an ultrasonic wave used in the method. The main object is to provide a flaw detection program and a recording medium on which the program is recorded.

上記目的を達成するため、本発明は、第1の手段として、複数の表面SH波探触子を被検体の表面の適宜位置に配置するステップと、前記複数の表面SH波探触子の各々から得られる超音波受信波形信号をコンピュータによりデジタル信号処理するステップとを有し、前記超音波受信波形信号のコンピュータによるデジタル信号処理は、前記複数の表面SH波探触子の各々から得られる超音波受信波形信号をモニターに表示させるステップと、前記各超音波受信波形信号のうち、基準となる超音波受信波形信号以外の超音波受信形信号を、複素周波数スペクトルに変換するステップと、前記基準となる超音波受信波形信号のピークと他の超音波受信波形信号ピークの時間ずれを補正するために、入力手段を通じて入力された時間ずれに対応する入力値に基づき、前記複素周波数スペクトルに対して位相補正計算を行うステップと、前記位相補正計算後の各複素周波数スペクトルを、時間を変数とする超音波受信信号に再変換するステップと、前記再変換された超音波受信波形信号と前記基準となる超音波受信波形信号とを合成するステップと、合成した超音波受信波形をモニターに表示させるステップと、を有することを特徴とする超音波探傷方法を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides, as a first means, a step of arranging a plurality of surface SH wave probes at appropriate positions on the surface of the subject, and each of the plurality of surface SH wave probes. Digital signal processing by a computer of the ultrasonic wave reception waveform signal obtained from the computer, and the digital signal processing by the computer of the ultrasonic wave reception waveform signal is obtained from each of the plurality of surface SH wave probes. A step of displaying a sound wave reception waveform signal on a monitor, a step of converting an ultrasonic wave reception type signal other than a reference ultrasonic wave reception waveform signal into a complex frequency spectrum among the respective ultrasonic wave reception waveform signals, and the reference become in order to correct the time difference between the peak of the peak and other ultrasonic receiving waveform signals of the ultrasonic reception waveform signal, versus time displacement input through the input means Performing a phase correction calculation on the complex frequency spectrum based on the input value to perform, reconverting each complex frequency spectrum after the phase correction calculation into an ultrasonic reception signal having time as a variable, The ultrasonic flaw detection comprising the steps of: synthesizing the reconverted ultrasonic reception waveform signal and the reference ultrasonic reception waveform signal; and displaying the synthesized ultrasonic reception waveform on a monitor. Provide a method.

また、本発明は、第2の手段として、前記第1の手段において、前記合成した波形のピーク高さから、被探傷欠陥の劣化を判定するステップを更に有することが好ましい。   In the present invention, it is preferable that the second means further includes a step of determining deterioration of a defect to be detected from a peak height of the synthesized waveform in the first means.

前記デジタル信号処理による各ステップは、専用の超音波探傷プログラムを用いてコンピュータにより実行され、該プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して提供される。   Each step of the digital signal processing is executed by a computer using a dedicated ultrasonic flaw detection program, and the program is provided by being recorded on a computer-readable recording medium.

本発明によれば、被検体の欠陥と表面SH波探触子の各々との距離の違い、各表面SH波探触子の製造誤差等による特性のバラツキ、被検体への各表面SH波探触子の配置のバラツキ等により現れる超音波受信波形信号における受信時刻の違いを、個別の調整により取り除き、加算することでより強度の大きい波形を得ることができる。そのため、各表面SH波探触子から被検体の欠陥までの距離が大きく、反射波が微弱であっても、適切な波形合成により、合成波形のエコー高さ(反射波強度)を大きくモニターに表示でき、視覚的に認識容易となる。   According to the present invention, the difference in the distance between the defect of the subject and each of the surface SH wave probes, the variation in characteristics due to the manufacturing error of each surface SH wave probe, etc., and the surface SH wave probe to the subject. A difference in reception time in the ultrasonic reception waveform signal that appears due to variations in the arrangement of the touches is removed by individual adjustment and added to obtain a waveform with higher intensity. Therefore, even if the distance from each surface SH wave probe to the defect of the subject is large and the reflected wave is weak, the echo height (reflected wave intensity) of the synthesized waveform can be greatly monitored by appropriate waveform synthesis. It can be displayed and easily recognized visually.

本発明を実施するための最良の形態について、以下に、図1〜8を参照して説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to FIGS.

図1は、本発明に係る超音波探傷方法を実施するためのシステム構成図である。このシステム例は、複数個の表面SH波探触子1a〜1eと、表面SH波探触子1a〜1eに制御信号を送信するとともに表面SH波探触子1a〜1eから反射波信号を受信し出力する多チャンネル送受信装置2と、A/D変換器3と、多チャンネル送受信装置2を制御するための制御用コンピュータ4と、多チャンネル送受信装置2からの出力を受信可能に接続されたデジタルオシロスコープ20と、を備えている。なお、図示例で表面SH波探触子は5個であるが、5個に限られない。   FIG. 1 is a system configuration diagram for carrying out an ultrasonic flaw detection method according to the present invention. This system example transmits a control signal to a plurality of surface SH wave probes 1a to 1e and surface SH wave probes 1a to 1e and receives a reflected wave signal from the surface SH wave probes 1a to 1e. A multi-channel transmission / reception device 2, an A / D converter 3, a control computer 4 for controlling the multi-channel transmission / reception device 2, and a digital device connected so as to be able to receive the output from the multi-channel transmission / reception device 2. And an oscilloscope 20. In the illustrated example, there are five surface SH wave probes, but the number is not limited to five.

多チャンネル送受信装置2は、図2に示すように、表面SH波探触子1a〜1eのそれぞれに対応する送受信部2a〜2eを備える。それぞれの送受信部2a〜2eは、パルス発生回路2f〜2jを内蔵しており、制御用コンピュータ4からパルス電圧及びパルス発生タイミングに関する制御信号を受けて、パルス発生回路2f〜2jのそれぞれに対し、所定のタイミング及び電圧のパルス信号を送る。各々の表面SH波探触子1a〜1eは、パルス電圧が印加されることにより表面SH波(超音波)を発生させる。   As shown in FIG. 2, the multi-channel transmission / reception device 2 includes transmission / reception units 2 a to 2 e corresponding to the surface SH wave probes 1 a to 1 e, respectively. Each of the transmission / reception units 2a to 2e has a built-in pulse generation circuit 2f to 2j, receives a control signal related to the pulse voltage and the pulse generation timing from the control computer 4, and each of the pulse generation circuits 2f to 2j A pulse signal with a predetermined timing and voltage is sent. Each of the surface SH wave probes 1a to 1e generates a surface SH wave (ultrasonic wave) by applying a pulse voltage.

表面SH波探触子1a〜1eから発振された表面SH波は、被検体5の表面に沿って伝播し、被検体の欠陥5a(腐食等による減肉窪み等)で反射する。その反射波は表面SH波探触子1a〜1eで受信される。表面SH波探触子1a〜1eが受信した反射波(エコー)は、電圧に変換されて、対応する各々の送受信部2a〜2eで受信する。   The surface SH waves oscillated from the surface SH wave probes 1a to 1e propagate along the surface of the subject 5 and are reflected by the defect 5a of the subject (such as a thinning depression due to corrosion or the like). The reflected waves are received by the surface SH wave probes 1a to 1e. The reflected waves (echoes) received by the surface SH wave probes 1a to 1e are converted into voltages and received by the corresponding transmitting / receiving units 2a to 2e.

表面SH波探触子1a〜1eは、被検体5の表面の適宜位置に設置されている。一般に、表面SH波探触子1a〜1eが固定される被検体5の表面には、超音波を被検体5に伝搬させるため、表面SH波専用接触媒質が塗布される。   The surface SH wave probes 1 a to 1 e are installed at appropriate positions on the surface of the subject 5. In general, a surface SH wave dedicated contact medium is applied to the surface of the subject 5 to which the surface SH wave probes 1 a to 1 e are fixed in order to propagate ultrasonic waves to the subject 5.

表面SH波探触子1a〜1eを個別に配置する場合、例えば、表面SH波探触子1aを大まかな位置に配置し、表面SH波探触子1aにパルス電圧を与え、反射波をデジタルオシロスコープ20に表示させた状態で、表面SH波探触子1aの位置をずらして欠陥が認識可能な受信波形がデジタルオシロスコープ20に現れる位置を探り、欠陥が認識可能な受信波形が表れた位置に表面SH波探触子1aを設置する。   When the surface SH wave probes 1a to 1e are individually arranged, for example, the surface SH wave probe 1a is arranged at a rough position, a pulse voltage is applied to the surface SH wave probe 1a, and the reflected wave is digitally converted. In the state displayed on the oscilloscope 20, the position of the surface SH wave probe 1a is shifted to search the position where the received waveform capable of recognizing the defect appears on the digital oscilloscope 20, and the position where the received waveform capable of recognizing the defect appears. A surface SH wave probe 1a is installed.

一般に、表面SH波探触子から欠陥までの距離が離れるに従い、欠陥として認識可能な受信波形のエコー高さは小さくなる反面、ノイズが大きくなるため、出来るだけエコー高さが高く表れる位置に表面SH波探触子を配置するようにする。また、表面SH波探触子は、発生させた横波を粘性の高い接触媒質を介して被検体に伝搬させるために、他の斜角探触子等に比べてエコー高さが安定するまで数kgの力で数十分程度、押し続けなければないが、押し続けることにより安定したエコー高さが得られるようになると被検体に対する密着性が高まり、表面SH波探触子を容易に移動させることができない。そのため、不安定なエコー高さの状態で、出来るだけエコー高さが高く表れる位置に表面SH波探触子を位置決めする必要がある。   In general, as the distance from the surface SH wave probe to the defect increases, the echo height of the received waveform that can be recognized as a defect decreases, but the noise increases, so the surface appears at a position where the echo height appears as high as possible. An SH wave probe is arranged. In addition, the surface SH wave probe is used to propagate the generated transverse wave to the subject via the highly viscous contact medium, so that the echo height is more stable than other oblique angle probes. The force of kg must continue to be pushed for several tens of minutes, but if a stable echo height is obtained by continuing to push, the adhesion to the subject increases, and the surface SH wave probe is easily moved. I can't. Therefore, it is necessary to position the surface SH wave probe at a position where the echo height appears as high as possible in an unstable echo height state.

上記のようにして複数の表面SH波探触子1a〜1eは、個別に適宜位置に配置される。こうして複数の表面SH波探触子1a〜1eの各々を適宜位置に配置した後、被検体5に専用の固定具(図示せず。)を用いて、表面SH波探触子1a〜1eを被検体5に対して押し付けるようにして固定することができる。このような固定具は、例えば被検体5が鋼板の場合、被検体である鋼板に対し強力に磁着可能な磁石と、表面SH波探触子1a〜1eの各々を押圧する押圧手段とを備えることができる。図示例の表面SH波探触子は、周波数0.5MHz、超音波振動子の寸法40mm(高さ)×40mm(幅)のジルコンチタン酸鉛系圧電素子を用いている。なお、図1中、符号Bは、コンクリート構造物を示す。   As described above, the plurality of surface SH wave probes 1a to 1e are individually disposed at appropriate positions. After arranging each of the plurality of surface SH wave probes 1a to 1e at appropriate positions in this way, the surface SH wave probes 1a to 1e are attached to the subject 5 using a dedicated fixture (not shown). It can be fixed so as to be pressed against the subject 5. Such a fixture includes, for example, when the subject 5 is a steel plate, a magnet that can be strongly magnetically attached to the steel plate that is the subject, and a pressing means that presses each of the surface SH wave probes 1a to 1e. Can be provided. The surface SH wave probe in the illustrated example uses a lead zirconate titanate piezoelectric element having a frequency of 0.5 MHz and an ultrasonic transducer size of 40 mm (height) × 40 mm (width). In addition, the code | symbol B shows a concrete structure in FIG.

送受信部2a〜2eで受信された反射波の超音波受信波形信号(実時間波形信号)は、図2に示すように、A/D変換器3において、ローパスフィルター3a及びハイパスフィルター3bで不要な高周波成分および低周波成分を除かれた後、増幅器3cで増幅され、A/D変換部3dでアナログ入力をデジタル信号に変換し出力されて、制御用コンピュータ4のメモリ6a〜6eにそれぞれ記憶される。増幅器3cの増幅率は、制御用コンピュータ4によって設定することができる。   As shown in FIG. 2, the ultrasonic reception waveform signals (real-time waveform signals) of the reflected waves received by the transmission / reception units 2a to 2e are unnecessary in the low-pass filter 3a and the high-pass filter 3b in the A / D converter 3. After the high frequency component and the low frequency component are removed, the signal is amplified by the amplifier 3c, the analog input is converted into a digital signal by the A / D conversion unit 3d, and is output and stored in the memories 6a to 6e of the control computer 4 respectively. The The amplification factor of the amplifier 3c can be set by the control computer 4.

制御用コンピュータ4は、図2に示すように、メモリ6a〜6e、6f、CPU7、モニター8、入力手段9、ハードディスク10等を備え、ハードディスク10に、A/D変換器3でA/D変換された超音波受信波形信号をデジタル処理するための超音波探傷プログラムが記録されている。超音波探傷プログラムは、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体から、制御用コンピュータ4のハードディスクにインストールすることができる。図示例で制御用コンピュータは、ノート型パソコンを使用している。   As shown in FIG. 2, the control computer 4 includes memories 6 a to 6 e and 6 f, a CPU 7, a monitor 8, an input unit 9, a hard disk 10, and the like. An ultrasonic flaw detection program for digitally processing the received ultrasonic waveform signal is recorded. The ultrasonic flaw detection program can be installed on the hard disk of the control computer 4 from a computer-readable recording medium on which the program is recorded. In the illustrated example, the control computer uses a notebook personal computer.

以下に、超音波探傷プログラムによる制御フローを、図2の機能ブロック図、図3のフローチャート、および、図4〜7のグラフを参照して説明する。なお、説明の簡単のため、図3のフローチャートでは、2信号の場合について説明する。   Below, the control flow by an ultrasonic flaw detection program is demonstrated with reference to the functional block diagram of FIG. 2, the flowchart of FIG. 3, and the graph of FIGS. For the sake of simplicity, the case of two signals will be described in the flowchart of FIG.

デジタル信号に変換されてメモリ6a〜6eに記憶されている超音波受信波形信号(実時間波形信号)は、実時間波形表示手段11a〜11eによって、モニター8(図2)上に表示される(ステップS1)。図4のグラフは、2信号の超音波受信波形信号(実時間波形信号)を示すグラフであり、横軸が時間(μs)、縦軸が反射波(エコー)強度(dB)である。図4に示すグラフでは、基準となる波形1のピークに対し波形2のピークが時間ずれ量Δtだけ、右側へ時間シフトしていることが分かる。   The ultrasonic reception waveform signals (real time waveform signals) converted into digital signals and stored in the memories 6a to 6e are displayed on the monitor 8 (FIG. 2) by the real time waveform display means 11a to 11e ( Step S1). The graph of FIG. 4 is a graph showing two ultrasonic reception waveform signals (real-time waveform signals), with the horizontal axis representing time (μs) and the vertical axis representing reflected wave (echo) intensity (dB). In the graph shown in FIG. 4, it can be seen that the peak of the waveform 2 is shifted to the right by the time shift amount Δt with respect to the peak of the reference waveform 1.

時間ずれ量Δtは、モニター8の横軸の時間表示からオペレータが読み取ることによって検出される。検出された時間ずれ量Δtは、オペレータによって入力手段9を通じて入力され、メモリ6fに記憶される。   The time shift amount Δt is detected by the operator reading from the time display on the horizontal axis of the monitor 8. The detected time shift amount Δt is input by the operator through the input means 9 and stored in the memory 6f.

波形2の超音波受信波形信号(実時間波形信号)を、変換手段12によってFFTアルゴリズムによるDTFT変換(離散時間フーリエ変換)を行う(ステップS2)。DTFT変換により周波数領域に変換された波形2の複素周波数スペクトルを図5に示す。図5で横軸は周波数(MHz)であり、縦軸は強度である。   The ultrasonic reception waveform signal (real time waveform signal) of the waveform 2 is subjected to DTFT conversion (discrete time Fourier transform) by the FFT algorithm by the conversion means 12 (step S2). FIG. 5 shows a complex frequency spectrum of the waveform 2 converted into the frequency domain by the DTFT conversion. In FIG. 5, the horizontal axis is frequency (MHz), and the vertical axis is intensity.

次に、波形1のピークと波形2のピークの時間ずれを補正するため、時間シフト手段13によって、メモリ6fから時間ずれ量Δtを読み出し、DTFT変換により得られた複素周波数スペクトルに対して、時間領域で時間ずれ量Δtだけ時間シフトすることによる位相補正計算を行う(ステップS3)。複素周波数スペクトルを用いた離散時間データの時間シフトは定理により次式(1)により記述される。下記式(1)に右辺のΔtに、メモリ6fから読み込んだ時間ずれ量Δtを代入することにより、複素周波数スペクトルに対して位相補正計算を行う。   Next, in order to correct the time lag between the peak of the waveform 1 and the peak of the waveform 2, the time shift means 13 reads out the time lag amount Δt from the memory 6f, and the time shift unit 13 reads the time lag from the complex frequency spectrum obtained by DTFT conversion. The phase correction calculation is performed by shifting the time by the time shift amount Δt in the region (step S3). The time shift of the discrete time data using the complex frequency spectrum is described by the following equation (1) by the theorem. The phase correction calculation is performed on the complex frequency spectrum by substituting the time shift amount Δt read from the memory 6f for Δt on the right side in the following equation (1).

y(t+Δt)=Y(f)exp(2πfiΔt) ・・・ (1)
ここで、t:時間
f:周波数
Δt:時間ずれ量
y(t):時系列のデータ
Y(f):周波数スペクトル
i:虚数単位
次に、再変換手段14により、ステップ3で時間シフトした波形2の周波数スペクトルをFFTアルゴリズムによる逆DTFT変換を行う(ステップS4)。逆DTFT変換により時間領域に再変換され、時系列データ化した波形2を、基準波形1とともに表示したグラフが図6である。図6のグラフで横軸は時間軸である。図6のグラフから、図4のグラフと比較して、最大ピーク信号の時間ずれが除去されていることが分かる。
y (t + Δt) = Y (f) exp (2πfiΔt) (1)
Where t: time
f: Frequency Δt: Time shift amount y (t): Time series data Y (f): Frequency spectrum
i: Imaginary unit Next, the re-conversion unit 14 performs inverse DTFT conversion on the frequency spectrum of the waveform 2 that has been time-shifted in step 3 by the FFT algorithm (step S4). FIG. 6 is a graph in which the waveform 2 re-converted into the time domain by inverse DTFT conversion and converted into time series data is displayed together with the reference waveform 1. In the graph of FIG. 6, the horizontal axis is the time axis. From the graph of FIG. 6, it can be seen that the time lag of the maximum peak signal is removed compared to the graph of FIG.

次に、波形合成手段15により、図6に示されている波形1と波形2とを合成し(ステップS5)、合成波形表示手段16により合成した波形をモニター8に表示させる(ステップS6)。図7は、合成した波形を示している。   Next, the waveform synthesizing unit 15 synthesizes the waveform 1 and the waveform 2 shown in FIG. 6 (step S5), and the synthesized waveform display unit 16 displays the synthesized waveform on the monitor 8 (step S6). FIG. 7 shows the synthesized waveform.

比較例として、図4の波形1と波形2とをそのまま合成した波形を、図8に示す。図8と比べ、図7の波形のピークが大きく表示されていることが分かる。   As a comparative example, FIG. 8 shows a waveform obtained by synthesizing waveform 1 and waveform 2 of FIG. It can be seen that the peak of the waveform in FIG. 7 is displayed larger than in FIG.

上記の説明から明らかなように、本発明によれば、モニターに表示された実時間波形を見て時間ずれ量を調整することができる。従って、表面SH波探触子1a〜1eと被検体の欠陥との距離の違い、表面SH波探触子1a〜1eの特性のバラツキ、配置のバラツキ等により現れる受信信号における受信時刻の違いを、個別に調整により取り除き、加算することでより強度の大きい受信信号を得ることができる。欠陥までの距離が大きく、反射波が微弱であっても適切な波形合成により、合成波形を大きくしてモニターに表示できる。   As is apparent from the above description, according to the present invention, the amount of time shift can be adjusted by looking at the real-time waveform displayed on the monitor. Therefore, the difference in the reception time in the reception signal that appears due to the difference in the distance between the surface SH wave probes 1a to 1e and the defect of the object, the variation in the characteristics of the surface SH wave probes 1a to 1e, the variation in the arrangement, etc. The received signal having a higher strength can be obtained by individually removing and adding the signals. Even if the distance to the defect is large and the reflected wave is weak, the synthesized waveform can be enlarged and displayed on the monitor by appropriate waveform synthesis.

上記実施例において、複数の表面SH波探触子で受信した波形信号の全てを合成処理せずに、一部の複数の受信波形信号を合成処理することもできる。例えば、5つの表面SH波探触子1a〜1eから表面SH波を発信させ、3つの表面SH波探触子1a〜1cで受信した受信波形信号を合成処理することもできる。それにより、モニターに表示された複数の実時間波形の中から、ピークの大きい波形だけを取り出して合成することもできるため、より大きいピーク高さの波形に合成することが可能となる。   In the above embodiment, some of the received waveform signals may be synthesized without synthesizing all of the waveform signals received by the plurality of surface SH wave probes. For example, the surface SH waves can be transmitted from the five surface SH wave probes 1a to 1e, and the received waveform signals received by the three surface SH wave probes 1a to 1c can be synthesized. As a result, only a waveform having a large peak can be extracted from a plurality of real-time waveforms displayed on the monitor and synthesized, so that a waveform having a larger peak height can be synthesized.

なお、上記ステップS4において逆DTFT変換により時間領域に再変換され、時系列データ化した波形2と、波形1との間に未だ時間ずれ量Δt’がある場合に、その時間ずれ量Δt’を、その再変換された波形2の波形信号と波形1の波形信号ととの相互相関関数を求めることにより求める時間ずれ量検出手段を制御プログラムに付加することもできる。一般に、信号波形g(i)と信号波形h(i)の相互相関関数C(t)は、下記計算式(2)によって求めることができる。   Note that if there is still a time shift amount Δt ′ between the waveform 2 converted into the time domain by the inverse DTFT conversion in step S4 and converted into time series data, and the waveform 1, the time shift amount Δt ′ is set as follows. Further, it is possible to add to the control program a time lag amount detecting means obtained by obtaining a cross-correlation function between the re-converted waveform 2 waveform signal and waveform 1 waveform signal. In general, the cross-correlation function C (t) between the signal waveform g (i) and the signal waveform h (i) can be obtained by the following calculation formula (2).

Figure 0005222080
一方の波形をずらした時間(遅れ時間)の関数として表したものが相関関数であるから、相互相関関数の値がもっとも大きい時間から時間ずれ量Δt’を算出することができる。そうして求めた時間ずれ量Δt’を用いることにより、上記ステップ2〜ステップ5と同様の操作により、さらに時間ずれを調整して波形を合成することも可能である。
Figure 0005222080
Since the correlation function is what is expressed as a function of the time (delay time) in which one waveform is shifted, the time shift amount Δt ′ can be calculated from the time when the value of the cross-correlation function is the largest. By using the time shift amount Δt ′ thus determined, it is possible to further synthesize the waveform by further adjusting the time shift by the same operation as in steps 2 to 5 above.

さらに、合成波形のエコー高さと被検体の欠陥の深さとの関係をデータベース化し、合成波形の最大ピーク時のエコー高さから被検体の欠陥の深さをモニター8に表示させるようにしても良いし、劣化の有無や劣化の程度の判定するようにしても良い。また、合成波形の時刻から、表面SH波探触子から被検体の欠陥までの距離をモニター8に表示させるようにしても良い。   Further, the relationship between the echo height of the synthesized waveform and the depth of the defect of the subject may be compiled into a database, and the depth of the subject's defect may be displayed on the monitor 8 from the echo height at the maximum peak of the synthesized waveform. However, the presence / absence of deterioration and the degree of deterioration may be determined. Further, the distance from the surface SH wave probe to the defect of the subject may be displayed on the monitor 8 from the time of the synthesized waveform.

上記実施形態においては表面SH波探触子を個別に配置する例について説明したが、複数の表面SH波探触子が組み込まれて固定されている探触子アレイを用いることもできる。この場合、複数の表面SH波探触子の中には、その配置によって反射波を受信しないか或いは受信しても微弱であるものが含まれる場合があり、そのような場合に反射波を受信せずモニターに波形が表示されないか表示されてもピークが小さいものを除いて合成し、あるいは、モニター表示された反射波波形データのうちピークの大きい波形を幾つか選んで合成することにより、適切な合成が可能となる。   In the above embodiment, an example in which the surface SH wave probes are individually arranged has been described. However, a probe array in which a plurality of surface SH wave probes are incorporated and fixed can also be used. In this case, the plurality of surface SH wave probes may include those that do not receive the reflected wave or are weak even if they are received depending on the arrangement. In such a case, the reflected wave is received. If the waveform is not displayed on the monitor without being displayed, it is synthesized by excluding those with small peaks, or by selecting several synthesized waveforms from the reflected waveform data displayed on the monitor. Synthesis is possible.

本発明に係る超音波探傷方法を実施するためのシステム構成例を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a system configuration example for implementing an ultrasonic flaw detection method according to the present invention. 図1のシステム構成における超音波受信波形信号の処理を説明するための機能ブロック図である。It is a functional block diagram for demonstrating the process of the ultrasonic reception waveform signal in the system configuration | structure of FIG. 本発明に係る超音波探傷方法のデジタル信号処理における制御フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control flow in the digital signal processing of the ultrasonic flaw detection method which concerns on this invention. 本発明に係る超音波探傷方法を説明するためのモニター画像の一つである。It is one of the monitor images for demonstrating the ultrasonic flaw detection method which concerns on this invention. 本発明に係る超音波探傷方法を説明するためのモニター画像の一つである。It is one of the monitor images for demonstrating the ultrasonic flaw detection method which concerns on this invention. 本発明に係る超音波探傷方法を説明するためのモニター画像の一つである。It is one of the monitor images for demonstrating the ultrasonic flaw detection method which concerns on this invention. 本発明に係る超音波探傷方法を説明するためのモニター画像の一つである。It is one of the monitor images for demonstrating the ultrasonic flaw detection method which concerns on this invention. 本発明に係る超音波探傷方法との比較例を説明するための波形表示グラフである。It is a waveform display graph for demonstrating the comparative example with the ultrasonic flaw detection method which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1a〜1e 表面SH波探触子
2 多チャンネル送受信装置
3 A/D変換器
4 制御コンピュータ
5 被検体
1a-1e Surface SH wave probe
2 Multi-channel transceiver 3 A / D converter 4 Control computer 5 Subject

Claims (4)

複数の表面SH波探触子を被検体の表面の適宜位置に配置するステップと、
前記複数の表面SH波探触子の各々から得られる超音波受信波形信号をコンピュータによりデジタル信号処理するステップとを有し、
前記超音波受信波形信号のコンピュータによるデジタル信号処理は、
前記複数の表面SH波探触子の各々から得られる超音波受信波形信号をモニターに表示させるステップと、
前記各超音波受信波形信号のうち、基準となる超音波受信波形信号以外の超音波受信形信号を、複素周波数スペクトルに変換するステップと、
前記基準となる超音波受信波形信号のピークと他の超音波受信波形信号ピークの時間ずれを補正するために、入力手段を通じて入力された時間ずれに対応する入力値に基づき、前記複素周波数スペクトルに対して位相補正計算を行うステップと、
前記位相補正計算後の各複素周波数スペクトルを、時間を変数とする超音波受信信号に再変換するステップと、
前記再変換された超音波受信波形信号と前記基準となる超音波受信波形信号とを合成するステップと、
合成した超音波受信波形をモニターに表示させるステップと、を有することを特徴とする超音波探傷方法。
Arranging a plurality of surface SH wave probes at appropriate positions on the surface of the subject;
Digital signal processing of an ultrasonic wave reception waveform signal obtained from each of the plurality of surface SH wave probes by a computer,
Digital signal processing by the computer of the ultrasonic reception waveform signal,
Displaying on the monitor an ultrasonic reception waveform signal obtained from each of the plurality of surface SH wave probes;
Of each of the ultrasonic reception waveform signals, converting an ultrasonic reception type signal other than the reference ultrasonic reception waveform signal into a complex frequency spectrum;
In order to correct the time lag between the peak of the ultrasonic reception waveform signal serving as the reference and the peak of the other ultrasonic wave reception waveform signal, the complex frequency is based on the input value corresponding to the time lag input through the input means. Performing a phase correction calculation on the spectrum;
Reconverting each complex frequency spectrum after the phase correction calculation into an ultrasonic reception signal having time as a variable;
Synthesizing the reconverted ultrasonic reception waveform signal and the reference ultrasonic reception waveform signal;
And displaying the synthesized ultrasonic reception waveform on a monitor.
前記合成した波形のピーク高さから、被検体の劣化を判定するステップを更に有することを特徴とする請求項1に記載の超音波探傷方法。 The ultrasonic flaw detection method according to claim 1, further comprising a step of determining deterioration of the subject from a peak height of the synthesized waveform. 請求項1又は2に記載したデジタル信号処理の各ステップをコンピュータに実行させるための超音波探傷プログラム。 An ultrasonic flaw detection program for causing a computer to execute each step of the digital signal processing according to claim 1. 請求項3に記載の超音波探傷プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 A computer-readable recording medium on which the ultrasonic flaw detection program according to claim 3 is recorded.
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