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JP7189076B2 - Ultrasonic sensor system - Google Patents
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JP7189076B2 - Ultrasonic sensor system - Google Patents

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Description

本発明は、被検体の厚さを計測する超音波センサシステムに関する。 The present invention relates to an ultrasonic sensor system for measuring the thickness of a subject.

例えば使用中の被検体の厚さを計測するために、被検体の表面に超音波センサを固定したいものの、何らかの理由により、超音波センサと制御装置の間のケーブルの接続が困難な場合がある。特許文献1は、このような課題を解決するための超音波センサシステムを開示している。 For example, in order to measure the thickness of the object being used, it is desired to fix the ultrasonic sensor to the surface of the object, but for some reason it is sometimes difficult to connect the cable between the ultrasonic sensor and the control device. . Patent Literature 1 discloses an ultrasonic sensor system for solving such problems.

特許文献1の超音波センサシステムは、被検体の表面に固定された超音波センサ(超音波変換器)と、被検体の表面に固定され、ケーブルを介し超音波センサに接続されたセンサコイル(変換器コイル)と、電磁誘導によってセンサコイルとの間で信号の送信及び受信が可能な送信コイル及び受信コイルを有するセンサプローブと、ケーブルを介しセンサプローブに接続された制御装置とを備えている。このシステムでは、センサコイルとセンサプローブの間のケーブルを不要とする。 The ultrasonic sensor system of Patent Document 1 includes an ultrasonic sensor (ultrasonic transducer) fixed to the surface of the subject and a sensor coil (ultrasonic transducer) fixed to the surface of the subject and connected to the ultrasonic sensor via a cable. transducer coil), a sensor probe having a transmitting coil and a receiving coil capable of transmitting and receiving signals to and from the sensor coil by electromagnetic induction, and a control device connected to the sensor probe via a cable. . This system eliminates the cable between the sensor coil and the sensor probe.

特表2017-524908号公報Japanese Patent Application Publication No. 2017-524908 特開2017-096857号公報(図10、図11等参照)Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-096857 (see FIGS. 10, 11, etc.)

ところで、国内の原子力プラントにおける配管肉厚検査方法は、日本機械学会が定める発電用設備規格に準拠することが求められている。本設備規格では、配管の周方向及び軸方向に100mm以下の間隔で格子状に複数の計測点を設け、各計測点で超音波による肉厚の計測を行うことが規定されている。配管の肉厚を計測するため、特許文献1に記載の技術を採用した場合を想定すれば、次のような課題が生じる。 By the way, the method for inspecting the wall thickness of pipes in nuclear power plants in Japan is required to comply with the standards for power generation facilities defined by the Japan Society of Mechanical Engineers. This equipment standard stipulates that a plurality of measurement points be provided in a lattice pattern at intervals of 100 mm or less in the circumferential and axial directions of the pipe, and that the wall thickness be measured using ultrasonic waves at each measurement point. Assuming that the technique described in Patent Document 1 is used to measure the wall thickness of a pipe, the following problems arise.

特許文献1の各センサコイルは、円形状をなし、各超音波センサを取り囲むように配置される。そのため、複数のセンサコイルは、複数の超音波センサと共に、配管の周方向及び軸方向に100mm以下の間隔で格子状に設ける必要がある。そして、センサコイルと送信コイル又は受信コイルの間で電磁誘導を発生させるため、センサコイルの真上に送信コイル又は受信コイルを配置する必要がある。すなわち、センサプローブを配管の周方向及び軸方向に移動させ、センサコイルに対して位置合わせを行う必要がある。そのため、作業時間が増大する。 Each sensor coil in Patent Document 1 has a circular shape and is arranged so as to surround each ultrasonic sensor. Therefore, the plurality of sensor coils, together with the plurality of ultrasonic sensors, must be provided in a grid pattern at intervals of 100 mm or less in the circumferential and axial directions of the pipe. In order to generate electromagnetic induction between the sensor coil and the transmission coil or the reception coil, it is necessary to arrange the transmission coil or the reception coil right above the sensor coil. That is, it is necessary to move the sensor probe in the circumferential direction and the axial direction of the pipe to align it with the sensor coil. Therefore, working time increases.

一方、特許文献2の超音波センサシステムでは、例えば配管の周方向に離間された複数の超音波センサに対し、1つのセンサコイルを接続している。これにより、センサプローブを配管の周方向に移動させる必要がなくなり、作業時間の短縮を図ることができる。しかし、特許文献2の超音波センサシステムでは、複数の超音波センサの範囲における配管の厚みの減少量(最大値)を計測するものの、複数の超音波センサのそれぞれの位置における配管の厚みを計測することができない。 On the other hand, in the ultrasonic sensor system of Patent Document 2, for example, one sensor coil is connected to a plurality of ultrasonic sensors spaced apart in the circumferential direction of a pipe. This eliminates the need to move the sensor probe in the circumferential direction of the pipe, thereby shortening the working time. However, in the ultrasonic sensor system of Patent Document 2, although the amount of decrease in the thickness of the pipe (maximum value) in the range of the plurality of ultrasonic sensors is measured, the thickness of the pipe at each position of the plurality of ultrasonic sensors is measured. Can not do it.

本発明は、上記事柄に鑑みてなされたものであり、その目的は、作業時間の短縮を図りつつ、複数の超音波センサのそれぞれの位置における被検体の厚みを計測することができる超音波センサシステムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic sensor capable of measuring the thickness of a subject at each position of a plurality of ultrasonic sensors while shortening the working time. It is to provide a system.

上記目的を達成するために、本発明は、被検体の表面に固定されて互いに離間された複数の超音波センサと、前記被検体の表面に固定されて互いに重ねられ、前記複数の超音波センサに1対1の関係で接続された複数のセンサコイルと、電磁誘導によって前記複数のセンサコイルとの間で信号の送信及び受信が可能な送信コイル及び受信コイルを有するセンサプローブと、前記送信コイル及び前記センサコイルを介し前記超音波センサへパルス信号を出力して超音波を発生させ、前記被検体で反射された超音波が前記超音波センサで受信されて変換された波形信号を前記センサコイル及び前記受信コイルを介し入力する制御装置とを備えた超音波センサシステムにおいて、前記複数の超音波センサは、共振周波数が異なり、前記制御装置は、前記複数の超音波センサの共振周波数に切り換わるように前記パルス信号の周波数を可変制御し、前記パルス信号に対応する前記波形信号が前記複数の超音波センサのうちのいずれのものであるかを識別しており、前記複数のセンサコイルは、対応する前記超音波センサの共振周波数をパラメータとしたインピーダンスが同じとなるように、巻き数が異なる。 In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of ultrasonic sensors fixed to the surface of a subject and separated from each other, and a plurality of ultrasonic sensors fixed to the surface of the subject and superimposed on each other. a sensor probe having a plurality of sensor coils connected to a sensor in a one-to-one relationship, a transmitting coil and a receiving coil capable of transmitting and receiving signals to and from the plurality of sensor coils by electromagnetic induction; A pulse signal is output to the ultrasonic sensor through the coil and the sensor coil to generate an ultrasonic wave, and the ultrasonic wave reflected by the subject is received by the ultrasonic sensor and converted into a waveform signal by the sensor. In an ultrasonic sensor system comprising a coil and a control device that receives input via the receiving coil, the plurality of ultrasonic sensors have different resonance frequencies, and the control device switches to the resonance frequencies of the plurality of ultrasonic sensors. The frequency of the pulse signal is variably controlled so that the frequency of the pulse signal is changed, and it is identified which of the plurality of ultrasonic sensors the waveform signal corresponding to the pulse signal belongs to, and the plurality of sensor coils are , the number of turns is different so that the impedance with the resonance frequency of the corresponding ultrasonic sensor as a parameter is the same.

本発明によれば、作業時間の短縮を図りつつ、複数の超音波センサのそれぞれの位置における被検体の厚みを計測することができる。 According to the present invention, it is possible to measure the thickness of a subject at each position of a plurality of ultrasonic sensors while shortening the working time.

本発明の第1の実施形態における超音波センサシステムの構成を表すブロック図である。1 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic sensor system according to a first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第1の実施形態における超音波センサ、センサコイル、送信コイル、及び受信コイルの配置を表す図である。FIG. 2 is a diagram showing the arrangement of ultrasonic sensors, sensor coils, transmission coils, and reception coils according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第1の実施形態における複数の超音波センサの特性を表す図である。FIG. 4 is a diagram showing characteristics of a plurality of ultrasonic sensors according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第2の実施形態における超音波センサシステムの構成を表すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic sensor system according to a second embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第2の実施形態における超音波センサ、センサコイル、送信コイル、及び受信コイルの配置を表す図である。FIG. 10 is a diagram showing the arrangement of ultrasonic sensors, sensor coils, transmission coils, and reception coils according to the second embodiment of the present invention; 本発明の一変形例における超音波センサシステムの構成を表すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic sensor system in a modified example of the present invention;

本発明の第1の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態における超音波センサシステムの構成を表すブロック図である。図2は、本実施形態における超音波センサ、センサコイル、送信コイル、及び受信コイルの配置を表す図である。なお、図1においては、便宜上、超音波センサ1A~1C,1Gを図示し、超音波センサ1D~1Fを図示していない。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic sensor system according to this embodiment. FIG. 2 is a diagram showing the arrangement of ultrasonic sensors, sensor coils, transmission coils, and reception coils in this embodiment. For convenience, FIG. 1 shows the ultrasonic sensors 1A to 1C and 1G, but does not show the ultrasonic sensors 1D to 1F.

本実施形態の被検体である配管20は、例えば炭素鋼製もしくはステンレス鋼製であって、プラントの運転中に液体もしくは気体が流れて高温となる。そのため、例えばケイ酸カルシウム製、ロックウール製、グラスウール製、無定形水練製、もしくは硬質ウレタンフォーム製の保温材21で覆われている。 The pipe 20, which is the object to be tested in this embodiment, is made of, for example, carbon steel or stainless steel, and becomes hot due to the flow of liquid or gas during operation of the plant. Therefore, it is covered with a heat insulating material 21 made of, for example, calcium silicate, rock wool, glass wool, amorphous kneaded water, or rigid urethane foam.

本実施形態の超音波センサシステムは、配管20の表面(外面)に固定された複数(本実施形態では7つ)の超音波センサ1A~1G及び1つのセンサコイル2と、保温材21の表面(外面)に配置され(言い換えれば、超音波センサ1A~1G及びセンサコイル2に対して配管20の径方向外側に配置され)、送信コイル3及び受信コイル4を有するセンサプローブ5と、ケーブルを介しセンサプローブ5に接続された制御装置6と、制御装置6に接続された表示器7(ディスプレイ)とを備えている。 The ultrasonic sensor system of this embodiment includes a plurality of (seven in this embodiment) ultrasonic sensors 1A to 1G and one sensor coil 2 fixed to the surface (outer surface) of the pipe 20, and the surface of the heat insulating material 21 (outer surface) (in other words, arranged radially outside of the pipe 20 with respect to the ultrasonic sensors 1A to 1G and the sensor coil 2), the sensor probe 5 having the transmission coil 3 and the reception coil 4, and the cable It has a control device 6 connected to the sensor probe 5 via an interface, and a display 7 (display) connected to the control device 6 .

超音波センサ1A~1Gは、配管20における複数の計測点にそれぞれ対応し、例えば配管20の周方向に互いに離間されて配置されている。各超音波センサは、例えば圧電素子で構成されており、チタン酸ジルコン酸鉛などの圧電セラミックス製である。センサコイル2は、例えば配管20の検査領域外(言い換えれば、配管20の軸方向にて超音波センサ1A~1Gとは異なる位置)に配置され、ケーブルを介し超音波センサ1A~1Gに接続されている。なお、図2で示すように、超音波センサ1A~1Gとセンサコイル2の組み合わせを、複数設けてもよい。 The ultrasonic sensors 1A to 1G correspond to a plurality of measurement points on the pipe 20, respectively, and are spaced apart from each other in the circumferential direction of the pipe 20, for example. Each ultrasonic sensor is composed of, for example, a piezoelectric element, and is made of piezoelectric ceramics such as lead zirconate titanate. The sensor coil 2 is arranged, for example, outside the inspection area of the pipe 20 (in other words, a position different from the ultrasonic sensors 1A to 1G in the axial direction of the pipe 20), and connected to the ultrasonic sensors 1A to 1G via cables. ing. Incidentally, as shown in FIG. 2, a plurality of combinations of the ultrasonic sensors 1A to 1G and the sensor coils 2 may be provided.

センサプローブ5は、検査員又は移動装置(図示せず)によって配管20の軸方向(図2の左右方向)に移動可能とし、センサコイル2に対向するようになっている。センサプローブ5の送信コイル3及び受信コイル4は、対向したセンサコイル2との間で電磁誘導によって信号の送信及び受信を可能としている。なお、センサコイル2と配管20の間には電磁波遮断シート8が設けられており、センサコイル2と配管20の間の電磁誘導を防ぐようになっている。 The sensor probe 5 can be moved in the axial direction (horizontal direction in FIG. 2) of the pipe 20 by an inspector or a moving device (not shown), and faces the sensor coil 2 . The transmitting coil 3 and the receiving coil 4 of the sensor probe 5 enable transmission and reception of signals by electromagnetic induction between the opposing sensor coils 2 . An electromagnetic wave blocking sheet 8 is provided between the sensor coil 2 and the pipe 20 to prevent electromagnetic induction between the sensor coil 2 and the pipe 20 .

制御装置6は、信号発生器(パルサ)11、変調器12、信号受信器(レシーバ)13、及び信号処理器14を有している。変調器12は、センサプローブ5の送信コイル3に接続され、信号受信器13は、センサプローブ5の受信コイル4に接続されている。信号処理器14は、プログラムに従って処理を実行するプロセッサ等で構成されている。なお、制御装置6は、メモリ等を更に有し、超音波センサ1A~1Gの位置情報を予め記憶すると共に、後述の波形信号を記憶するようになっている。 The control device 6 has a signal generator (pulser) 11 , a modulator 12 , a signal receiver (receiver) 13 and a signal processor 14 . The modulator 12 is connected to the transmitter coil 3 of the sensor probe 5 and the signal receiver 13 is connected to the receiver coil 4 of the sensor probe 5 . The signal processor 14 is composed of a processor or the like that executes processing according to a program. Note that the control device 6 further has a memory or the like, stores position information of the ultrasonic sensors 1A to 1G in advance, and stores waveform signals to be described later.

制御装置6の変調器12は、信号発生器11で発生されたパルス信号の周波数を可変制御すると共に(詳細は後述)、その制御情報を信号処理器14へ出力する。センサプローブ5の送信コイル3は、変調器12からのパルス信号(電気信号)を磁束に変換し、センサコイル2は、前述した磁束をパルス信号に変換し、ケーブルを介し超音波センサ1A~1Gへパルス信号を出力する。 The modulator 12 of the controller 6 variably controls the frequency of the pulse signal generated by the signal generator 11 (details will be described later), and outputs the control information to the signal processor 14 . The transmission coil 3 of the sensor probe 5 converts the pulse signal (electrical signal) from the modulator 12 into a magnetic flux, and the sensor coil 2 converts the magnetic flux into a pulse signal, which is transmitted to the ultrasonic sensors 1A to 1G via cables. output a pulse signal to

超音波センサ1A~1Gは、センサコイル2からのパルス信号によって振動して、超音波を発生する。ここで、超音波センサ1A~1Gは、共振周波数が異なっている。制御装置6の変調器12は、超音波センサ1A~1Gの共振周波数に順次又はランダムに切り換わるように、パルス信号の周波数を可変制御する。これにより、超音波センサ1A~1Gが順次又はランダムに超音波を発生させるようになっている。 The ultrasonic sensors 1A to 1G vibrate by pulse signals from the sensor coil 2 to generate ultrasonic waves. Here, the ultrasonic sensors 1A to 1G have different resonance frequencies. A modulator 12 of the control device 6 variably controls the frequency of the pulse signal so as to sequentially or randomly switch to the resonance frequencies of the ultrasonic sensors 1A to 1G. As a result, the ultrasonic sensors 1A to 1G sequentially or randomly generate ultrasonic waves.

具体的に説明すると、超音波センサ1Aの共振周波数Fa、超音波センサ1Bの共振周波数Fb、超音波センサ1Cの共振周波数Fc、超音波センサ1Dの共振周波数Fd、超音波センサ1Eの共振周波数Fe、超音波センサ1Fの共振周波数Ff、及び超音波センサ1Gの共振周波数Fgが異なっている。そして、図3で示すように、パルス信号の周波数が共振周波数Faである場合に、超音波センサ1Aで発生させる超音波の強度が高くなる。また、図3で示すように、パルス信号の周波数が共振周波数Fbである場合に、超音波センサ1Bで発生させる超音波の強度が高くなる。また、図3で示すように、パルス信号の周波数が共振周波数Fcである場合に、超音波センサ1Cで発生させる超音波の強度が高くなる。また、図示しないものの、パルス信号の周波数が共振周波数Fdである場合に、超音波センサ1Dで発生させる超音波の強度が高くなる。また、図示しないものの、パルス信号の周波数が共振周波数Feである場合に、超音波センサ1Eで発生させる超音波の強度が高くなる。また、図3で示すように、パルス信号の周波数が共振周波数Fgである場合に、超音波センサ1Gで発生させる超音波の強度が高くなる。制御装置6の変調器12は、共振周波数Fa~Fgに順次又はランダムに切り換わるようにパルス信号の周波数を可変制御する。これにより、超音波センサ1A~1Gが順次又はランダムに超音波を発生させるようになっている。 Specifically, the resonance frequency Fa of the ultrasonic sensor 1A, the resonance frequency Fb of the ultrasonic sensor 1B, the resonance frequency Fc of the ultrasonic sensor 1C, the resonance frequency Fd of the ultrasonic sensor 1D, and the resonance frequency Fe of the ultrasonic sensor 1E , the resonance frequency Ff of the ultrasonic sensor 1F and the resonance frequency Fg of the ultrasonic sensor 1G are different. Then, as shown in FIG. 3, when the frequency of the pulse signal is the resonance frequency Fa, the intensity of the ultrasonic waves generated by the ultrasonic sensor 1A increases. Further, as shown in FIG. 3, when the frequency of the pulse signal is the resonance frequency Fb, the intensity of the ultrasonic waves generated by the ultrasonic sensor 1B increases. Further, as shown in FIG. 3, when the frequency of the pulse signal is the resonance frequency Fc, the intensity of the ultrasonic waves generated by the ultrasonic sensor 1C increases. Also, although not shown, when the frequency of the pulse signal is the resonance frequency Fd, the intensity of the ultrasonic waves generated by the ultrasonic sensor 1D increases. Also, although not shown, when the frequency of the pulse signal is the resonance frequency Fe, the intensity of the ultrasonic waves generated by the ultrasonic sensor 1E increases. Further, as shown in FIG. 3, when the frequency of the pulse signal is the resonance frequency Fg, the intensity of the ultrasonic waves generated by the ultrasonic sensor 1G increases. The modulator 12 of the controller 6 variably controls the frequency of the pulse signal so that the resonance frequencies Fa to Fg are switched sequentially or randomly. As a result, the ultrasonic sensors 1A to 1G sequentially or randomly generate ultrasonic waves.

各超音波センサは、配管20の内面に向けて超音波を送信し、配管20の内面で反射した超音波を受信し、受信した超音波を波形信号(電気信号)に変換し、ケーブルを介しセンサコイル2へ波形信号を出力する。センサコイル2は、超音波センサからの波形信号を磁束に変換し、センサプローブ5の受信コイル4は、前述した磁束を波形信号に変換して制御装置6の信号受信器13へ出力する。 Each ultrasonic sensor transmits ultrasonic waves toward the inner surface of the pipe 20, receives ultrasonic waves reflected on the inner surface of the pipe 20, converts the received ultrasonic waves into a waveform signal (electrical signal), and transmits through the cable A waveform signal is output to the sensor coil 2 . The sensor coil 2 converts the waveform signal from the ultrasonic sensor into a magnetic flux, and the receiving coil 4 of the sensor probe 5 converts the magnetic flux into a waveform signal and outputs the waveform signal to the signal receiver 13 of the control device 6 .

制御装置6の信号処理器14は、信号受信器13を介して得られた波形信号に対し、所定の処理を実行する。詳細には、変調器12からの制御情報(すなわち、パルス信号の周波数)に基づいて、パルス信号に対応する波形信号が超音波センサ1A~1Gのうちのいずれのものであるかを識別する。そして、各超音波センサの波形信号に基づき、各超音波センサの位置における配管20の厚さを演算し、演算した配管20の厚さを、対応する超音波センサの位置情報又は識別情報と共に、表示器7に表示させる。配管20の厚さの演算方法としては、まず、例えばパルス信号の出力タイミングを起点とし、波形信号の振幅が最大となるタイミングを終点として、超音波の伝播時間を演算する。そして、超音波の伝播時間と音速から配管20の厚さを演算する。 A signal processor 14 of the control device 6 performs predetermined processing on the waveform signal obtained via the signal receiver 13 . Specifically, based on the control information (that is, the frequency of the pulse signal) from the modulator 12, it is identified which of the ultrasonic sensors 1A to 1G the waveform signal corresponding to the pulse signal belongs to. Then, based on the waveform signal of each ultrasonic sensor, the thickness of the pipe 20 at the position of each ultrasonic sensor is calculated, and the calculated thickness of the pipe 20 is used together with the position information or identification information of the corresponding ultrasonic sensor, It is displayed on the display 7. As a method of calculating the thickness of the pipe 20, first, the propagation time of the ultrasonic wave is calculated, for example, with the output timing of the pulse signal as the starting point and the timing at which the amplitude of the waveform signal reaches the maximum as the ending point. Then, the thickness of the pipe 20 is calculated from the propagation time of the ultrasonic wave and the speed of sound.

以上のように本実施形態では、配管20の周方向に離間された複数の超音波センサ1A~1Gに対し、1つのセンサコイル2を接続している。そのため、センサプローブ5を配管20の周方向に移動させる必要がない。したがって、センサプローブ5の移動や位置合わせ等の作業負荷を軽減すると共に、作業時間を短縮することができる。 As described above, in this embodiment, one sensor coil 2 is connected to a plurality of ultrasonic sensors 1A to 1G spaced apart in the circumferential direction of the pipe 20. FIG. Therefore, it is not necessary to move the sensor probe 5 in the circumferential direction of the pipe 20 . Therefore, it is possible to reduce the work load such as movement and alignment of the sensor probe 5 and shorten the work time.

また、本実施形態では、制御装置6は、パルス信号の周波数を可変制御することにより、超音波を発生させる超音波センサを切り換えると共に、得られた波形信号が複数の超音波センサ1A~1Gのうちのいずれのものであるかを識別する。これにより、複数の超音波センサ1A~1Gのそれぞれの位置における配管20の厚みを計測することができる。 Further, in the present embodiment, the control device 6 switches the ultrasonic sensors that generate ultrasonic waves by variably controlling the frequency of the pulse signal, and the obtained waveform signals are output from the plurality of ultrasonic sensors 1A to 1G. identify which of the This makes it possible to measure the thickness of the pipe 20 at each position of the plurality of ultrasonic sensors 1A-1G.

また、本実施形態では、センサコイル2は、配管の20検査領域外に配置されている。そのため、配管20の検査領域内(言い換えれば、隣り合う超音波センサの間)に配置される場合とは異なり、センサコイル2は、サイズの制約を受けない。これにより、保温材21が介在するためにセンサコイル2と送信コイル3又は受信コイル4が大きく離れても、センサコイル2の外径を大きくして、センサコイル2と送信コイル3又は受信コイル4の間の電磁誘導を確保することができる。したがって、保温材21の着脱なしに、配管20の厚みを計測することができる。 Also, in this embodiment, the sensor coil 2 is arranged outside the 20 inspection area of the pipe. Therefore, the sensor coil 2 is not restricted in size, unlike the case where it is arranged within the inspection area of the pipe 20 (in other words, between adjacent ultrasonic sensors). As a result, even if the sensor coil 2 and the transmission coil 3 or the reception coil 4 are separated by a large distance due to the interposition of the heat insulating material 21, the outer diameter of the sensor coil 2 is increased so that the sensor coil 2 and the transmission coil 3 or the reception coil 4 are separated. can ensure electromagnetic induction between Therefore, the thickness of the pipe 20 can be measured without attaching and detaching the heat insulating material 21 .

なお、第1の実施形態において、制御装置6は、各超音波センサの波形信号に基づき、各超音波センサの位置における配管20の厚さを演算し、演算した配管20の厚さを表示器7に表示させる場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で変形が可能である。すなわち、制御装置6は、各超音波センサの波形信号を、対応する超音波センサの位置情報又は識別情報と共に、表示器7に表示させてもよい。そして、検査員は、表示器7で表示された各超音波センサの波形信号に基づき、各超音波センサの位置における配管20の厚さを演算してもよい。 In the first embodiment, the control device 6 calculates the thickness of the pipe 20 at the position of each ultrasonic sensor based on the waveform signal of each ultrasonic sensor, and displays the calculated thickness of the pipe 20 on the display. 7 has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. That is, the control device 6 may cause the display 7 to display the waveform signal of each ultrasonic sensor together with the positional information or identification information of the corresponding ultrasonic sensor. Then, the inspector may calculate the thickness of the pipe 20 at the position of each ultrasonic sensor based on the waveform signal of each ultrasonic sensor displayed on the display 7 .

また、第1の実施形態において、1つのセンサコイル2に接続された超音波センサの数は7つである場合を例にとって説明したが、これに限られず、2つ以上6つ以下であってもよいし、若しくは8つ以上であってもよい。また、第1の実施形態において、1つのセンサコイル2に接続された複数の超音波センサは、配管20の周方向に互いに離間されて配置された場合を例にとって説明したが、これに限られず、配管20の軸方向に互いに離間されて配置されてもよいし、配管20の周方向及び軸方向に互いに離間されて配置されてもよい。 Further, in the first embodiment, the number of ultrasonic sensors connected to one sensor coil 2 is seven, but the number is not limited to this, and the number may be two or more and six or less. or eight or more. Further, in the first embodiment, a plurality of ultrasonic sensors connected to one sensor coil 2 has been described as an example in which the plurality of ultrasonic sensors are arranged apart from each other in the circumferential direction of the pipe 20. However, the present invention is not limited to this. , may be spaced apart from each other in the axial direction of the pipe 20 , or may be spaced apart from each other in the circumferential direction and the axial direction of the pipe 20 .

本発明の第2の実施形態を、図4及び図5を用いて説明する。なお、本実施形態において、第1の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. In addition, in this embodiment, the same code|symbol is attached|subjected to the part equivalent to 1st Embodiment, and description is abbreviate|omitted suitably.

図4は、本実施形態における超音波センサシステムの構成を表すブロック図である。図5は、本実施形態における超音波センサ、センサコイル、送信コイル、及び受信コイルの配置を表す図である。なお、図4においては、便宜上、超音波センサ1A~1C,1Gとセンサコイル2A~2C,2Gを図示し、超音波センサ1D~1Fとセンサコイル2D~2Fを図示していない。 FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic sensor system according to this embodiment. FIG. 5 is a diagram showing the arrangement of ultrasonic sensors, sensor coils, transmission coils, and reception coils in this embodiment. For convenience, FIG. 4 shows the ultrasonic sensors 1A to 1C and 1G and the sensor coils 2A to 2C and 2G, but does not show the ultrasonic sensors 1D to 1F and the sensor coils 2D to 2F.

本実施形態の超音波センサシステムは、第1の実施形態のセンサコイル2に代えて、複数のセンサコイル2A~2Gを備えている。センサコイル2A~2Gは、互いに重ねて配置されると共に、ケーブルを介し超音波センサ1A~1Gに1対1の関係で接続されている。このように本実施形態では、センサコイルが複数であるものの、1箇所に集約されて配置されているため、第1の実施形態と同様、センサプローブ5の移動や位置合わせ等の作業負荷を軽減すると共に、作業時間を短縮することができる。したがって、作業時間を短縮しつつ、各超音波センサの位置における配管20の厚みを計測することができる。 The ultrasonic sensor system of this embodiment includes a plurality of sensor coils 2A to 2G instead of the sensor coil 2 of the first embodiment. The sensor coils 2A-2G are arranged one above the other and are connected to the ultrasonic sensors 1A-1G via cables in a one-to-one relationship. As described above, in this embodiment, although there are a plurality of sensor coils, since they are concentrated and arranged in one place, the work load such as movement and alignment of the sensor probe 5 is reduced as in the first embodiment. At the same time, working hours can be shortened. Therefore, it is possible to measure the thickness of the pipe 20 at the position of each ultrasonic sensor while shortening the working time.

また、本実施形態のセンサコイル2A~2Gは、対応する超音波センサの共振周波数をパラメータとしたインピーダンスが同じとなるように、巻き数が異なっている。仮に、センサコイル2A~2Gの巻き数が同じであれば、パルス信号の周波数に応じてセンサコイルのインピーダンスが変わり、パルス信号の強度や波形信号の強度が変わる。本実施形態では、前述した特徴により、超音波センサ1A~1Gの波形信号の強度のバラツキを抑えることができる。したがって、配管20の厚さの計測精度のバラツキを抑えることができる。 Further, the sensor coils 2A to 2G of the present embodiment have different numbers of turns so that the impedance is the same with the resonance frequency of the corresponding ultrasonic sensor as a parameter. If the sensor coils 2A to 2G have the same number of turns, the impedance of the sensor coil changes according to the frequency of the pulse signal, and the intensity of the pulse signal and the intensity of the waveform signal change. In this embodiment, due to the features described above, variations in the strength of the waveform signals of the ultrasonic sensors 1A to 1G can be suppressed. Therefore, variations in measurement accuracy of the thickness of the pipe 20 can be suppressed.

なお、第2の実施形態において、互いに重ねられたセンサコイルの数は7つである場合を例にとって説明したが、これに限られず、2つ以上6つ以下であってもよいし、若しくは8つ以上であってもよい。また、第2の実施形態において、互いに重ねられた複数のセンサコイル2A~2Gに1対1の関係で接続された複数の超音波センサ1A~1Gは、配管20の周方向に互いに離間されて配置された場合を例にとって説明したが、これに限られず、配管20の軸方向に互いに離間されて配置されてもよいし、配管20の周方向及び軸方向に互いに離間されて配置されてもよい。 In the second embodiment, the number of sensor coils superimposed on each other is described as an example of seven, but the number of sensor coils is not limited to this, and may be two or more and six or less, or eight. There may be more than one. In the second embodiment, the plurality of ultrasonic sensors 1A to 1G connected to the plurality of sensor coils 2A to 2G stacked on each other in a one-to-one relationship are separated from each other in the circumferential direction of the pipe 20. Although the case where they are arranged has been described as an example, they are not limited to this, and may be arranged apart from each other in the axial direction of the pipe 20, or may be arranged apart from each other in the circumferential direction and the axial direction of the pipe 20. good.

また、第2の実施形態において、センサプローブは、1つである場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で変形が可能である。すなわち、センサプローブは、複数であってもよい。このような変形例を、図6を用いて説明する。なお、本変形例において、第1及び第2の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。 Also, in the second embodiment, the case where the number of sensor probes is one has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. That is, the number of sensor probes may be plural. Such a modified example will be described with reference to FIG. In addition, in this modified example, the same code|symbol is attached|subjected to the part equivalent to 1st and 2nd embodiment, and description is abbreviate|omitted suitably.

図6は、本変形例における超音波センサシステムの構成を表すブロック図である。 FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic sensor system in this modified example.

本変形例の超音波センサシステムは、第2の実施形態のセンサプローブ5に代えて、複数(本実施形態では2つ)のセンサプローブ5A,5Bを備えている。センサプローブ5Aの送信コイル3Aの巻き数とセンサプローブ5Bの送信コイル3Bの巻き数が異なり、センサプローブ5Aの受信コイル4Aの巻き数とセンサプローブ5Bの受信コイル4Bの巻き数が異なっている。 The ultrasonic sensor system of this modification includes a plurality of (two in this embodiment) sensor probes 5A and 5B instead of the sensor probe 5 of the second embodiment. The number of turns of the transmitter coil 3A of the sensor probe 5A and the number of turns of the transmitter coil 3B of the sensor probe 5B are different, and the number of turns of the receiver coil 4A of the sensor probe 5A and the receiver coil 4B of the sensor probe 5B are different.

センサプローブ5A,5Bは、例えばケーブルに着脱可能であって、制御装置6に対し選択的に接続されるように構成されている。そして、センサプローブ5Aが制御装置6に接続された場合、制御装置6は、例えば超音波センサ1A~1Dの共振周波数に順次又はランダムに切り換わるようにパルス信号の周波数を可変制御する。また、センサプローブ5Bが制御装置6に接続された場合、制御装置6は、例えば超音波センサ1E~1Gの共振周波数に順次又はランダムに切り換わるようにパルス信号の周波数を可変制御する。 The sensor probes 5A and 5B are detachable from cables, for example, and configured to be selectively connected to the control device 6. FIG. Then, when the sensor probe 5A is connected to the control device 6, the control device 6 variably controls the frequency of the pulse signal so that, for example, the resonant frequencies of the ultrasonic sensors 1A to 1D are switched sequentially or randomly. Further, when the sensor probe 5B is connected to the control device 6, the control device 6 variably controls the frequency of the pulse signal so as to sequentially or randomly switch to the resonance frequencies of the ultrasonic sensors 1E to 1G, for example.

本実施形態のセンサコイル2A~2Gは、対応する超音波センサの共振周波数並びに対応するセンサプローブの送信コイル及び受信コイルの巻き数をパラメータとしたインピーダンスが同じとなるように、巻き数を異ならせている。これにより、第2の実施形態と同様、超音波センサ1A~1Gの波形信号の強度のバラツキを抑えることができる。したがって、配管20の厚さの計測精度のバラツキを抑えることができる。 The sensor coils 2A to 2G of the present embodiment have different numbers of turns so that the impedance is the same using the resonance frequency of the corresponding ultrasonic sensor and the number of turns of the transmission coil and the reception coil of the corresponding sensor probe as parameters. ing. As a result, variations in strength of the waveform signals of the ultrasonic sensors 1A to 1G can be suppressed as in the second embodiment. Therefore, variations in measurement accuracy of the thickness of the pipe 20 can be suppressed.

なお、以上において、配管20は、保温材21で覆われている場合を例にとって説明したが、これに限られず、保温材21で覆われていなくてもよい。また、被検体は、配管20である場合を例にとって説明したが、これに限られず、例えば容器や平板であってもよい。 In the above description, the case where the pipe 20 is covered with the heat insulating material 21 has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and the pipe 20 may not be covered with the heat insulating material 21 . Moreover, although the case where the subject is the pipe 20 has been described as an example, the subject is not limited to this, and may be, for example, a container or a flat plate.

1A~1G 超音波センサ
2,2A~2G センサコイル
3,3A,3B 送信コイル
4,4A,4A 受信コイル
5,5A,5B センサプローブ
6 制御装置
7 表示器
20 配管(被検体)
1A to 1G Ultrasonic sensors 2, 2A to 2G Sensor coils 3, 3A, 3B Transmitting coils 4, 4A, 4A Receiving coils 5, 5A, 5B Sensor probes 6 Controller 7 Display 20 Piping (subject)

Claims (3)

被検体の表面に固定されて互いに離間された複数の超音波センサと
記被検体の表面に固定されて互いに重ねられ、前記複数の超音波センサに1対1の関係で接続された複数のセンサコイルと、
電磁誘導によって前記複数のセンサコイルとの間で信号の送信及び受信が可能な送信コイル及び受信コイルを有するセンサプローブと、
前記送信コイル及び前記センサコイルを介し前記超音波センサへパルス信号を出力して超音波を発生させ、前記被検体で反射された超音波が前記超音波センサで受信されて変換された波形信号を前記センサコイル及び前記受信コイルを介し入力する制御装置とを備えた超音波センサシステムにおいて、
前記複数の超音波センサは、共振周波数が異なり、
前記制御装置は、前記複数の超音波センサの共振周波数に切り換わるように前記パルス信号の周波数を可変制御し、前記パルス信号に対応する前記波形信号が前記複数の超音波センサのうちのいずれのものであるかを識別しており、
前記複数のセンサコイルは、対応する前記超音波センサの共振周波数をパラメータとしたインピーダンスが同じとなるように、巻き数が異なることを特徴とする超音波センサシステム。
a plurality of ultrasonic sensors fixed to the surface of the subject and spaced apart from each other ;
a plurality of sensor coils fixed to the surface of the subject, overlapping each other, and connected to the plurality of ultrasonic sensors in a one-to-one relationship;
a sensor probe having a transmitting coil and a receiving coil capable of transmitting and receiving signals to and from the plurality of sensor coils by electromagnetic induction;
A pulse signal is output to the ultrasonic sensor through the transmission coil and the sensor coil to generate an ultrasonic wave, and the ultrasonic wave reflected by the subject is received by the ultrasonic sensor and converted into a waveform signal. In an ultrasonic sensor system comprising the sensor coil and a control device that inputs via the receiving coil,
The plurality of ultrasonic sensors have different resonance frequencies,
The control device variably controls the frequency of the pulse signal so as to switch to resonance frequencies of the plurality of ultrasonic sensors, and the waveform signal corresponding to the pulse signal is selected from any of the plurality of ultrasonic sensors. is identified as
The ultrasonic sensor system according to claim 1, wherein the plurality of sensor coils have different numbers of turns so as to have the same impedance with the resonance frequency of the corresponding ultrasonic sensor as a parameter .
請求項に記載の超音波センサシステムにおいて、
前記センサプローブは、複数であって、前記制御装置に対し選択的に接続されるように構成され、且つ、前記送信コイル及び前記受信コイルの巻き数が異なっており、
前記複数のセンサコイルは、対応する前記超音波センサの共振周波数並びに対応する前記センサプローブの前記送信コイル及び前記受信コイルの巻き数をパラメータとしたインピーダンスが同じとなるように、巻き数が異なることを特徴とする超音波センサシステム。
In the ultrasonic sensor system according to claim 1 ,
the sensor probes are plural and configured to be selectively connected to the control device, and the number of turns of the transmission coil and the reception coil are different;
The plurality of sensor coils have different numbers of turns so that the impedance is the same with the resonance frequency of the corresponding ultrasonic sensor and the number of turns of the transmitting coil and the receiving coil of the corresponding sensor probe as parameters. An ultrasonic sensor system characterized by:
請求項1に記載の超音波センサシステムにおいて、
前記制御装置は、前記波形信号又はこれに基づいて演算した前記被検体の厚さを、対応する前記超音波センサの位置情報又は識別情報と共に、表示器に表示させることを特徴とする超音波センサシステム。
In the ultrasonic sensor system according to claim 1,
The ultrasonic sensor characterized in that the control device displays the waveform signal or the thickness of the subject calculated based thereon on a display together with corresponding positional information or identification information of the ultrasonic sensor. system.
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