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JP7571966B2 - Non-destructive testing system, non-destructive testing method and non-destructive testing program - Google Patents
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Non-destructive testing system, non-destructive testing method and non-destructive testing program Download PDF

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Description

本発明は、建造物の基礎杭等の被測定対象の長さや断面積の変化の測定、損傷・欠損等有無や健全性を検査する非破壊検査システム、この非破壊検査システムを用いた非破壊検査方法及びこの非破壊検査方法をコンピュータシステムに実行させる非破壊検査プログラムに関する。 The present invention relates to a non-destructive testing system that measures changes in the length and cross-sectional area of objects to be measured, such as foundation piles of buildings, and inspects the presence or absence of damage or defects and the soundness of the objects, a non-destructive testing method that uses this non-destructive testing system, and a non-destructive testing program that causes a computer system to execute this non-destructive testing method.

地震等による損傷、疲労亀裂や人為的な問題に起因する基礎杭等のコンクリート構造物の安全性に対し、被測定対象となるコンクリート構造物の健全性を診断する非破壊調査技術は重要性を増している。従来は、被測定対象の表面をインパクトハンマーで打撃して被測定対象の内部に衝撃弾性波を伝搬させ、被測定対象の内部で反射した衝撃弾性波を加速度計で捉え、反射波の伝播時間と伝播速度から、被測定対象の内部に発生した亀裂や拡径部、杭先端等の位置を求めていた(特許文献1参照。)。 Non-destructive inspection techniques that diagnose the soundness of concrete structures such as foundation piles are becoming increasingly important in terms of the safety of concrete structures that are subject to damage caused by earthquakes, fatigue cracks, and man-made problems. Conventionally, the surface of the object to be measured is struck with an impact hammer to transmit impact elastic waves inside the object, and the impact elastic waves reflected inside the object are captured by an accelerometer. The positions of cracks, enlarged diameter parts, pile tips, etc. that have occurred inside the object are determined from the propagation time and propagation speed of the reflected waves (see Patent Document 1).

特許文献1に記載の検査方法では、基礎杭を伝播する衝撃弾性波がインピーダンスの異なる境界で反射する現象を利用して、杭長、杭断面の変化、損傷・欠損等の状態を診断している。特許文献1に記載の検査方法の場合は、被測定対象に対するインパクトハンマーの叩き方でも衝撃弾性波の波形が異なる為、1測点当たり数百回の打撃回数と豊富な経験が必要になる。衝撃弾性波の反射波の波形により、被測定対象の先端、亀裂、形状変化等を検知することを目的とするものであるが、亀裂等の欠陥の識別は、測定被測定対象や周囲の状況、複数の測定結果から判断しており、豊富な経験と知識を要する。 The inspection method described in Patent Document 1 utilizes the phenomenon in which impact elastic waves propagating through foundation piles are reflected at boundaries with different impedances to diagnose pile length, changes in pile cross section, damage, defects, etc. In the case of the inspection method described in Patent Document 1, the waveform of the impact elastic wave differs depending on how the impact hammer strikes the object being measured, so hundreds of strikes per measurement point and extensive experience are required. The aim is to detect the tip, cracks, changes in shape, etc. of the object being measured from the waveform of the reflected wave of the impact elastic wave, but identifying defects such as cracks is determined from the object being measured, the surrounding conditions, and multiple measurement results, which requires extensive experience and knowledge.

又、基礎杭のような長尺のコンクリート構造物の場合、衝撃弾性波の走行時間からコンクリート構造物の先端の位置等を求めるには衝撃弾性波の伝播速度が必要であるが、被測定対象の材質や拘束状態により異なる。被測定対象の材質や拘束状態が不明な場合、衝撃弾性波の伝播速度を正確に求められず、判定誤差となり、精度低下につながる問題点がある。 Furthermore, in the case of long concrete structures such as foundation piles, the propagation speed of the impact elastic wave is required to determine the position of the tip of the concrete structure from the travel time of the impact elastic wave, but this differs depending on the material and restraint state of the object being measured. If the material and restraint state of the object being measured are unknown, the propagation speed of the impact elastic wave cannot be accurately determined, resulting in judgment errors and reduced accuracy.

特開2014-224756号公報JP 2014-224756 A

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、豊富な経験と知識を必要とせず、高精度に被測定対象を検査することが可能な非破壊検査システム、この非破壊検査システムを用いた非破壊検査方法及びこの非破壊検査方法をコンピュータシステムに実行させる非破壊検査プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and aims to provide a nondestructive inspection system capable of inspecting an object to be measured with high accuracy without requiring extensive experience or knowledge, a nondestructive inspection method using this nondestructive inspection system, and a nondestructive inspection program for causing a computer system to execute this nondestructive inspection method.

上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明では、被測定対象の一部に設けるための自動打撃装置と、前記被測定対象の他の一部に設けるための前記自動打撃装置が発生した弾性波の反射波を検出する検出器と、前記検出器に接続され、前記検出器が出力する波形の一部を選択する波形選択器と、前記波形選択器に接続され、前記波形選択器が出力する信号に対して、経験的モード分解の手法により特徴量を選択し、前記被測定対象を検査するための解析を、前記特徴量を用いて行う解析装置と、を備え、前記解析装置は、前記経験的モード分解の手法により、前記波形選択器が出力した校正用試料中を伝搬して戻ってきた健全な反射波の特徴を抽出する反射波特徴抽出論理回路と、前記経験的モード分解の手法により、前記被測定対象中を伝搬して戻ってきた反射波の特徴量を選択する特徴量選択論理回路と、前記反射波特徴抽出論理回路が抽出した特徴と、前記特徴量選択論理回路によって選択された前記被測定対象の特徴量を用いて、前記被測定対象中の欠陥を判定する判定論理回路と、前記被測定対象の特徴量を前記被測定対象の設計情報を用いて変換し、該変換された特徴量から前記被測定対象の反射波強調フィルタ係数を算出する反射波強調フィルタ係数算出回路と、複数のフィルタを用意し、該複数のフィルタのそれぞれの時間軸を伸張又は圧縮する時間軸伸張圧縮回路と、前記反射波強調フィルタ係数を用いて、前記複数のフィルタを並列に処理するフィルタバンク処理論理回路と、を含むことを特徴とする非破壊検査システムであることを要旨とする。 In order to achieve the above object, the present invention according to claim 1 comprises an automatic impact device to be provided on a part of an object to be measured, a detector to be provided on another part of the object to be measured and detect a reflected wave of an elastic wave generated by the automatic impact device, a waveform selector connected to the detector and for selecting a part of the waveform output by the detector, and an analysis device connected to the waveform selector and for selecting a feature amount for the signal output by the waveform selector by an empirical mode decomposition technique and for performing an analysis for inspecting the object to be measured using the feature amount, wherein the analysis device comprises a reflected wave feature extraction logic circuit that uses the empirical mode decomposition technique to extract features of healthy reflected waves that have propagated through a calibration sample output by the waveform selector and returned, and a reflected wave feature extraction logic circuit that uses the empirical mode decomposition technique to extract features of healthy reflected waves that have propagated through a calibration sample output by the waveform selector and returned, The gist of the non-destructive inspection system is that it includes: a feature selection logic circuit that selects a feature of a reflected wave that has propagated through an object and returned; a judgment logic circuit that judges defects in the object being measured using the features extracted by the reflected wave feature extraction logic circuit and the feature of the object being measured selected by the feature selection logic circuit; a reflected wave emphasis filter coefficient calculation circuit that converts the feature of the object being measured using design information of the object being measured and calculates a reflected wave emphasis filter coefficient of the object being measured from the converted feature; a time axis expansion/compression circuit that prepares a plurality of filters and expands or compresses the time axis of each of the plurality of filters; and a filter bank processing logic circuit that processes the plurality of filters in parallel using the reflected wave emphasis filter coefficients .

また、請求項2に記載の発明は、前記非破壊検査システムにおいて、前記解析装置に接続され、校正用試料の設計情報データを記憶しておくための設計情報記憶装置、を備えることを特徴とする請求項1に記載の非破壊検査システムであることを要旨とする。 The invention described in claim 2 is also summarized as the non-destructive inspection system described in claim 1, characterized in that the non-destructive inspection system further comprises a design information storage device connected to the analysis device for storing design information data of a calibration sample .

本発明の例によれば、豊富な経験と知識を必要とせず、高精度に被測定対象を検査することが可能な非破壊検査システム、この非破壊検査システムを用いた非破壊検査方法及びこの非破壊検査方法をコンピュータシステムに実行させる非破壊検査プログラムを提供することができる。 According to an example of the present invention, it is possible to provide a non-destructive inspection system capable of inspecting an object to be measured with high accuracy without requiring extensive experience and knowledge, a non-destructive inspection method using this non-destructive inspection system, and a non-destructive inspection program for causing a computer system to execute this non-destructive inspection method.

本発明の第1実施形態に係る非破壊検査システムの概要を示す図である。1 is a diagram showing an overview of a non-destructive inspection system according to a first embodiment of the present invention. 図1の解析装置を構成するハードウェア資源を、論理的な構造として説明する模式図である。2 is a schematic diagram illustrating the hardware resources constituting the analysis device of FIG. 1 as a logical structure. 第1実施形態に係る非破壊検査方法の処理手順を説明する概略的なフローチャートである。2 is a schematic flowchart illustrating a processing procedure of a nondestructive inspection method according to the first embodiment. 第1実施形態に係る非破壊検査システムに用いる自動打撃装置の構造の一例を説明する模式図である。1 is a schematic diagram illustrating an example of the structure of an automatic impact device used in a non-destructive inspection system according to a first embodiment. FIG. 第1実施形態に係る非破壊検査システムに用いる自動打撃装置の構造の他の例を説明する模式図である。10 is a schematic diagram illustrating another example of the structure of the automatic impact device used in the non-destructive inspection system according to the first embodiment. FIG. 第1実施形態に係る非破壊検査システムに用いる自動打撃装置の構造の更に他の例を説明する模式図である。11 is a schematic diagram illustrating yet another example of the structure of the automatic impact device used in the non-destructive inspection system according to the first embodiment. FIG. 第1実施形態に係る非破壊検査システムに用いる波形選択器の一例を説明する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an example of a waveform selector used in the nondestructive inspection system according to the first embodiment. 図8(a)は図7に示す波形選択器に入力される信号の波形を示す図で、図8(b)は図7の波形選択器から出力される信号の波形を示す図である。8(a) is a diagram showing the waveform of a signal input to the waveform selector shown in FIG. 7, and FIG. 8(b) is a diagram showing the waveform of a signal output from the waveform selector of FIG. 健全なコンクリート構造物からの反射波を入力信号とする場合において、経験的モード分解(Empirical Mode Decomposition)の手法により入力信号を10個の固有モード関数IMF(Intrinsic Mode Function)に分解する場合の3つの固有モード関数IMFを説明する図である。FIG. 13 is a diagram for explaining three intrinsic mode functions (IMFs) when an input signal is a reflected wave from a healthy concrete structure and the input signal is decomposed into ten intrinsic mode functions (IMFs) by the Empirical Mode Decomposition method. 亀裂、傷やひび等の存在が推定されるコンクリート構造物を被測定対象とする場合において、被測定対象からの反射波を入力信号として、経験的モード分解の手法により入力信号を10個の固有モード関数IMFに分解する場合の3つの固有モード関数IMFを説明する図である。FIG. 13 is a diagram for explaining three intrinsic mode functions IMF when the input signal is decomposed into ten intrinsic mode functions IMF by the empirical mode decomposition technique, in a case where the object to be measured is a concrete structure in which the presence of cracks, scratches, fissures, etc. is suspected. 図10に示した第3の固有モード関数IMF3に含まれる特徴量を説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a feature amount included in the third intrinsic mode function IMF3 shown in FIG. 10. 第1実施形態に係る非破壊検査方法に用いるフィルタバンクの処理の概略を説明する図である。3A to 3C are diagrams for explaining an outline of processing of a filter bank used in the nondestructive inspection method according to the first embodiment. 第1実施形態に係る非破壊検査方法において、連続ウェーブレットの手法を用いて、並列にフィルタ処理するフィルタバンクの処理を説明する図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the processing of a filter bank that performs filtering in parallel using a continuous wavelet technique in the nondestructive inspection method according to the first embodiment.

以下において、図面を参照して、本発明の第1実施形態に係る非破壊検査システムを例示的に説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各部材の大きさの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な厚み、寸法、大きさ等は以下の説明から理解できる技術的思想の趣旨を参酌してより多様に判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。 Below, a non-destructive inspection system according to a first embodiment of the present invention will be described by way of example with reference to the drawings. In the following description of the drawings, identical or similar parts are given identical or similar reference symbols. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between thickness and planar dimensions, the ratio of sizes of each component, etc., differ from the actual ones. Therefore, specific thicknesses, dimensions, sizes, etc. should be determined more flexibly, taking into account the gist of the technical ideas that can be understood from the following description. In addition, it goes without saying that there are parts in which the dimensional relationships and ratios differ between the drawings.

又、以下に示す第1実施形態に係る非破壊検査システムは、本発明の技術的思想を具体化するための方法及びその方法に用いる装置等を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等、方法の手順等を下記のものに特定するものではない。特に以下の第1実施形態に係る非破壊検査システムでは被測定対象が細長い棒状の基礎杭である場合を例示するが、第1実施形態に係る非破壊検査システムの被測定対象は基礎杭に限定するものではなく、ビルの内壁若しくは外壁、橋桁等の種々のコンクリート構造物が被測定対象である。被測定対象はこれらの例示に限定されるものではない。本発明の技術的思想は、第1実施形態に係る非破壊検査システムで記載された内容に限定されず、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 The non-destructive inspection system according to the first embodiment shown below is an example of a method for realizing the technical idea of the present invention and an apparatus used in the method, and the technical idea of the present invention does not specify the material, shape, structure, arrangement, etc. of the components, or the procedure of the method, etc., as described below. In particular, the non-destructive inspection system according to the first embodiment below illustrates a case in which the object to be measured is a long, rod-shaped foundation pile, but the object to be measured in the non-destructive inspection system according to the first embodiment is not limited to foundation piles, and various concrete structures such as the inner or outer walls of buildings and bridge girders are objects to be measured. The object to be measured is not limited to these examples. The technical idea of the present invention is not limited to the contents described in the non-destructive inspection system according to the first embodiment, and various modifications can be made within the technical scope defined by the claims described in the claims.

(第1実施形態)
≪装置構成について≫
図1に示すように、第1実施形態に係る非破壊検査システムは、被測定対象11の一部に設けられた自動打撃装置21a、被測定対象11の他の一部に設けられた弾性波の検出器31、検出器31に接続され、検出器31が出力する波形の一部を選択する波形選択器32と、波形選択器32に接続され、波形選択器32が出力する波形を表示する波形表示装置34と、波形表示装置34に接続され、波形表示装置34が出力する信号を用いて被測定対象11の健全性を検査するための解析を行う解析装置35と、波形表示装置34に接続され波形データを記憶する波形データ記憶装置36を有している。解析装置35は、波形選択器32が出力する信号に対して、経験的モード分解の手法により特徴量を選択し、被測定対象11の健全性を検査するための解析を、特徴量を用いて行う。自動打撃装置21aには、自動打撃装置21aが行う自動打撃の動作を制御する打撃制御装置22が接続され、打撃制御装置22は解析装置35からのデータにより、自動打撃装置21aの動作の命令を制御することができる。
First Embodiment
<About the device configuration>
As shown in Fig. 1, the nondestructive inspection system according to the first embodiment includes an automatic impact device 21a provided on a part of the object 11 to be measured, an elastic wave detector 31 provided on another part of the object 11 to be measured, a waveform selector 32 connected to the detector 31 and selecting a part of the waveform output by the detector 31, a waveform display device 34 connected to the waveform selector 32 and displaying the waveform output by the waveform selector 32, an analysis device 35 connected to the waveform display device 34 and performing an analysis for inspecting the soundness of the object 11 to be measured using a signal output by the waveform display device 34, and a waveform data storage device 36 connected to the waveform display device 34 and storing waveform data. The analysis device 35 selects a feature quantity for the signal output by the waveform selector 32 by a method of empirical mode decomposition, and performs an analysis for inspecting the soundness of the object 11 to be measured using the feature quantity. The automatic impact device 21a is connected to an impact control device 22 that controls the automatic impact operation performed by the automatic impact device 21a, and the impact control device 22 can control the command for the operation of the automatic impact device 21a using data from the analysis device 35.

被測定対象11は、第1実施形態に係る非破壊検査システムが実施する非破壊検査の対象物であり、例えば、細長い棒状の基礎杭等の弾性体である。以下の第1実施形態に係る非破壊検査システムの説明では、被測定対象11は既存の基礎杭であると仮定し、被測定対象11の杭頭部側の部位は地上に露出しており、他の部位は地中に埋設されているとして説明する。なお、第1実施形態において、被測定対象11は中空のコンクリート製の杭であってもよい。自動打撃装置21aは、被測定対象11の杭頭部を自動打撃することにより、被測定対象11に弾性波を発生させるものである。 The object to be measured 11 is an object of non-destructive testing performed by the non-destructive testing system according to the first embodiment, and is, for example, an elastic body such as a long, rod-shaped foundation pile. In the following description of the non-destructive testing system according to the first embodiment, it is assumed that the object to be measured 11 is an existing foundation pile, and that the portion of the pile head side of the object to be measured 11 is exposed above ground, and the other portion is buried underground. Note that in the first embodiment, the object to be measured 11 may be a hollow concrete pile. The automatic impact device 21a automatically impacts the pile head of the object to be measured 11, thereby generating elastic waves in the object to be measured 11.

検出器31は、被測定対象11の杭頭部に設けられており、自動打撃装置21aで杭頭部を打撃したときの被測定対象11中を伝搬して戻ってくる反射波を検出する音響センサ等である。本実施形態においては、被測定対象11の杭頭部に自動打撃装置21aおよび検出器31を同一面上に設けたが、何らそれに限定されるものではなく、検査現場の状況や被測定対象の構造等に応じて杭の横部等に設けてもよく、自動打撃装置21aと検出器31を異なる面に設けることも可能である。なお、検査の正確性等を考慮すると本実施形態のような配置で測定を行うことが好ましい。波形選択器32は、検出器31の出力に基づいて解析装置35が被測定対象11の杭長の推定や被測定対象11の非破壊検査に必要な解析を行うために、検出器31が出力した波形の一部を選択するハイパスフィルタ(HPF)等が好適ではあるが、HPFに限定されるものでなくバンドパスフィルタ(BPF)等でも構わない。或いは、自動打撃装置21aが正弦波等の周期的弾性波を発生する場合であれば、波形選択器にはロックイン増幅器等を採用することも可能である。図7では、波形選択器32の一例としてのHPFの構成を示す回路を示している。波形選択器32がオペアンプ等を用いたアクティブなHPFの場合は図1に示すように、波形選択器32には安定化電源33が接続される。波形データ記憶装置36は、波形データ(アナログデータ)をデジタルデータにA/D変換して記憶するための半導体メモリ(RAM)、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープなどの二次メモリである。第1実施形態の波形データ記憶装置36は複数の波形データを記憶することができる。 The detector 31 is provided at the pile head of the object to be measured 11, and is an acoustic sensor or the like that detects the reflected wave that propagates through the object to be measured 11 and returns when the pile head is struck by the automatic striking device 21a. In this embodiment, the automatic striking device 21a and the detector 31 are provided on the same surface at the pile head of the object to be measured 11, but this is not limited thereto, and they may be provided on the side of the pile depending on the situation at the inspection site and the structure of the object to be measured, and the automatic striking device 21a and the detector 31 may be provided on different surfaces. In addition, considering the accuracy of the inspection, it is preferable to perform the measurement in the arrangement as in this embodiment. The waveform selector 32 is preferably a high pass filter (HPF) or the like that selects a part of the waveform output by the detector 31 so that the analysis device 35 estimates the pile length of the object to be measured 11 and performs the analysis required for non-destructive testing of the object to be measured 11 based on the output of the detector 31, but is not limited to an HPF and may be a band pass filter (BPF) or the like. Alternatively, if the automatic impact device 21a generates periodic elastic waves such as sine waves, a lock-in amplifier or the like can be used for the waveform selector. FIG. 7 shows a circuit showing the configuration of an HPF as an example of the waveform selector 32. If the waveform selector 32 is an active HPF using an operational amplifier or the like, a stabilized power supply 33 is connected to the waveform selector 32 as shown in FIG. 1. The waveform data storage device 36 is a secondary memory such as a semiconductor memory (RAM), magnetic disk, optical disk, magneto-optical disk, or magnetic tape for A/D converting waveform data (analog data) into digital data and storing the digital data. The waveform data storage device 36 of the first embodiment can store multiple waveform data.

解析装置35には更に、波形データ記憶装置36、設計情報記憶装置41、欠陥データ記憶装置43、特徴量記憶装置44、解析データ記憶装置38、出力装置37及び入力装置42が接続されている。特徴量記憶装置44は、特徴量のデータ(デジタルデータ)を記憶するための二次メモリである。設計情報記憶装置41は、校正用試料の設計情報のデータ(デジタルデータ)を記憶するための二次メモリである。
欠陥データ記憶装置43は、欠陥データ(デジタルデータ)を記憶するための二次メモリである。プログラム記憶装置39は、解析装置35の処理手続を規定したコンピュータ・ソフトウェア・プログラムを記憶するためのROM等の二次メモリである。プログラム記憶装置39には、USBメモリ、SDカード、フレキシブルディスク、SSD、CD-ROM,MOディスク、カセットテープ、オープンリールテープなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体に記録されたプログラムを格納することが可能である。
The analysis device 35 is further connected to a waveform data storage device 36, a design information storage device 41, a defect data storage device 43, a feature amount storage device 44, an analysis data storage device 38, an output device 37, and an input device 42. The feature amount storage device 44 is a secondary memory for storing feature amount data (digital data). The design information storage device 41 is a secondary memory for storing design information data (digital data) of the calibration sample.
The defect data storage device 43 is a secondary memory for storing defect data (digital data). The program storage device 39 is a secondary memory such as a ROM for storing a computer software program that defines the processing procedure of the analysis device 35. The program storage device 39 can store a program recorded on a computer-readable recording medium such as a USB memory, an SD card, a flexible disk, an SSD, a CD-ROM, an MO disk, a cassette tape, or an open reel tape.

或いは、インターネット等の情報処理ネットワークを介して、解析装置35の処理手続に必要なコンピュータ・ソフトウェア・プログラムをプログラム記憶装置39に格納することが可能である。波形データ記憶装置36、設計情報記憶装置41、欠陥データ記憶装置43、特徴量記憶装置44の一部又は全部は共通のハードウェア資源である記憶装置の一部のファイルとして存在できるし、それぞれ個別のハードウェア資源として存在することも可能である。解析データ記憶装置38は、解析データ(デジタルデータ)を記憶するためのSRAM等の一次メモリや、レジスタ、キャッシュメモリである。第1実施形態の解析データ記憶装置38は解析データ記憶装置38の処理段階で逐次出力される中間データを必要に応じて一時的に記憶し、読み出すことができる。解析装置35は、波形データ記憶装置36、設計情報記憶装置41、欠陥データ記憶装置43、特徴量記憶装置44及び解析データ記憶装置38に記憶されたデータを用いて被測定対象11の波動理論解析の演算を行う。 Alternatively, the computer software program required for the processing procedure of the analysis device 35 can be stored in the program storage device 39 via an information processing network such as the Internet. A part or all of the waveform data storage device 36, the design information storage device 41, the defect data storage device 43, and the feature storage device 44 can exist as part of a file in a storage device that is a common hardware resource, or each can exist as an individual hardware resource. The analysis data storage device 38 is a primary memory such as an SRAM for storing analysis data (digital data), a register, or a cache memory. The analysis data storage device 38 of the first embodiment can temporarily store and read out intermediate data sequentially output in the processing stage of the analysis data storage device 38 as necessary. The analysis device 35 performs calculations for wave theory analysis of the measured object 11 using the data stored in the waveform data storage device 36, the design information storage device 41, the defect data storage device 43, the feature storage device 44, and the analysis data storage device 38.

出力装置37は、解析データ記憶装置38に記憶された波形や解析装置35の演算結果を出力するものであり、第1実施形態では、これらを画面に表示するディスプレイを有している。なお、出力装置37はディスプレイには限られない。例えば、演算結果を測定結果とともに記録するデータレコーダーや、波形や演算結果を印刷するプロッターやプリンターであってもよい。入力装置42はキーボード、マウス、ライトペン又はフレキシブルディスク装置やUSBメモリ等の読取装置などで構成される。入力装置42より解析実行者は、入出力データを指定したり、解析に必要な演算子、多項式の次数、周波数値、許容誤差の値及び誤差の程度等を設定したりできる。更に、入力装置42より出力データの形態等の解析パラメータを設定することも可能で、また、演算の実行や中止等の指示の入力も可能である。 The output device 37 outputs the waveforms stored in the analysis data storage device 38 and the calculation results of the analysis device 35, and in the first embodiment, has a display that displays these on a screen. The output device 37 is not limited to a display. For example, it may be a data recorder that records the calculation results together with the measurement results, or a plotter or printer that prints the waveforms and the calculation results. The input device 42 is composed of a keyboard, a mouse, a light pen, or a reading device such as a flexible disk device or a USB memory. Using the input device 42, the person performing the analysis can specify input/output data, set operators required for the analysis, the order of the polynomial, frequency values, the value of the allowable error, the degree of error, etc. Furthermore, it is also possible to set analysis parameters such as the form of output data through the input device 42, and it is also possible to input instructions such as executing and canceling calculations.

図1に示すコンピュータシステムを構成する解析装置35の論理的なハードウェア資源の構成は、図2のように表現される。第1実施形態に係る非破壊検査システムを構成する解析装置35は、図2に示すようにシークエンス回路352を有する制御部351、反射波特徴抽出論理回路353、特徴量選択論理回路354、反射波強調フィルタ係数算出回路355、時間軸伸張圧縮回路356、フィルタバンク処理論理回路357及び判定論理回路358を含み、被測定対象11の長さや断面積の変化の測定の他、損傷・欠損等有無や健全性を検査することができる。解析装置35を構成する反射波特徴抽出論理回路353は、経験的モード分解(EMD)の手法により、波形表示装置34が出力した校正用の健全な試料中を伝搬して戻ってきた反射波の特徴を抽出し、特徴量記憶装置44に保存する論理回路である。 The logical hardware resource configuration of the analysis device 35 constituting the computer system shown in FIG. 1 is expressed as shown in FIG. 2. The analysis device 35 constituting the non-destructive inspection system according to the first embodiment includes a control unit 351 having a sequence circuit 352, a reflected wave feature extraction logic circuit 353, a feature selection logic circuit 354, a reflected wave emphasis filter coefficient calculation circuit 355, a time axis expansion/compression circuit 356, a filter bank processing logic circuit 357, and a judgment logic circuit 358 as shown in FIG. 2, and can measure the change in the length and cross-sectional area of the measured object 11, as well as inspect the presence or absence of damage, defects, etc., and soundness. The reflected wave feature extraction logic circuit 353 constituting the analysis device 35 is a logic circuit that extracts the features of the reflected wave that propagates through a sound sample for calibration output by the waveform display device 34 and returns, using the empirical mode decomposition (EMD) method, and stores them in the feature storage device 44.

特徴量選択論理回路354は、経験的モード分解の手法により、被測定対象11中を伝搬して戻ってきた反射波の特徴量を選択する論理回路である。反射波強調フィルタ係数算出回路355は、被測定対象11の特徴量を被測定対象11の設計情報を用いて変換し、この変換された特徴量から被測定対象11の反射波強調フィルタ係数を算出する論理回路である。時間軸伸張圧縮回路356は、弾性波の伝搬速度のばらつきを考慮し、フィルタの時間軸の伸長を複数用意し、時間軸を伸張又は圧縮する論理回路である。フィルタバンク処理論理回路357は、反射波強調フィルタ係数を用いて、複数のフィルタを並列に処理する論理回路である。即ち、フィルタバンク処理論理回路357は、マザー関数が予め決定できるため連続ウェーブレットの手法を用いて、並列にフィルタ処理するフィルタバンク処理を実行する。判定論理回路358は、反射波特徴抽出論理回路353が抽出した特徴と、特徴量選択論理回路354によって選択された被測定対象の特徴量を用いて、被測定対象11中の欠陥を判定する論理回路である。即ち、判定論理回路358は、被測定対象11中の傷や被測定対象11の先端からの反射であるか否か等を判定する。 The feature selection logic circuit 354 is a logic circuit that selects the feature of the reflected wave that has propagated through the object to be measured 11 and returned by using the empirical mode decomposition method. The reflected wave emphasis filter coefficient calculation circuit 355 is a logic circuit that converts the feature of the object to be measured 11 using the design information of the object to be measured 11 and calculates the reflected wave emphasis filter coefficient of the object to be measured 11 from the converted feature. The time axis expansion/compression circuit 356 is a logic circuit that prepares multiple extensions of the time axis of the filter and expands or compresses the time axis, taking into account the variation in the propagation speed of the elastic wave. The filter bank processing logic circuit 357 is a logic circuit that processes multiple filters in parallel using the reflected wave emphasis filter coefficient. In other words, the filter bank processing logic circuit 357 performs filter bank processing in parallel using the continuous wavelet method, since the mother function can be determined in advance. The judgment logic circuit 358 is a logic circuit that judges defects in the object to be measured 11 using the features extracted by the reflected wave feature extraction logic circuit 353 and the features of the object to be measured selected by the feature selection logic circuit 354. In other words, the judgment logic circuit 358 judges whether the defect is a scratch in the object to be measured 11 or a reflection from the tip of the object to be measured 11.

解析装置35には、マイクロチップとして実装されたマイクロプロセッサ(MPU)等を使用してコンピュータシステムを構成することが可能である。又、コンピュータシステムを構成する解析装置35として、算術演算機能を強化し信号処理に特化したデジタルシグナルプロセッサ(DSP)や、メモリや周辺回路を搭載し組込み機器制御を目的としたマイクロコントローラ(マイコン)等を用いてもよい。或いは、現在の汎用コンピュータのメインCPUを解析装置35に用いてもよい。更に、解析装置35の一部の構成又はすべての構成をフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)のようなプログラマブル・ロジック・デバイス(PLD)で構成してもよい。 A computer system can be configured using a microprocessor (MPU) implemented as a microchip for the analysis device 35. In addition, a digital signal processor (DSP) with enhanced arithmetic operation functions and specialized for signal processing, or a microcontroller (microcomputer) equipped with memory and peripheral circuits and intended for embedded device control, can be used as the analysis device 35 constituting the computer system. Alternatively, the main CPU of a current general-purpose computer can be used for the analysis device 35. Furthermore, a part or all of the configuration of the analysis device 35 can be configured with a programmable logic device (PLD) such as a field programmable gate array (FPGA).

PLDによって、解析装置35の一部又はすべてを構成した場合は、波形データ記憶装置36、設計情報記憶装置41、欠陥データ記憶装置43、特徴量記憶装置44及び解析データ記憶装置38は、PLDを構成する論理ブロックの一部に含まれるメモリブロック等のメモリ要素として構成することができる。更に、解析装置35は、CPUコア風のアレイとPLD風のプログラム可能なコアを同じチップに搭載した構造でもよい。このCPUコア風のアレイは、あらかじめPLD内部に搭載されたハードマクロCPUと、PLDの論理ブロックを用いて構成したソフトマクロCPUを含む。つまりPLDの内部においてソフトウェア処理とハードウェア処理を混在させた構成でもよい。 When all or part of the analysis device 35 is configured using a PLD, the waveform data storage device 36, design information storage device 41, defect data storage device 43, feature storage device 44, and analysis data storage device 38 can be configured as memory elements such as memory blocks included in part of the logic blocks that make up the PLD. Furthermore, the analysis device 35 may have a structure in which a CPU core-like array and a PLD-like programmable core are mounted on the same chip. This CPU core-like array includes a hard macro CPU that is mounted in advance inside the PLD, and a soft macro CPU configured using the logic blocks of the PLD. In other words, the PLD may have a configuration in which software processing and hardware processing are mixed.

制御部351、反射波特徴抽出論理回路353、特徴量選択論理回路354、反射波強調フィルタ係数算出回路355、時間軸伸張圧縮回路356、フィルタバンク処理論理回路357及び判定論理回路358はAバス359a及びBバス359bを介して互いに接続されている。シークエンス回路352は、制御部351、反射波特徴抽出論理回路353、特徴量選択論理回路354、反射波強調フィルタ係数算出回路355、時間軸伸張圧縮回路356、フィルタバンク処理論理回路357及び判定論理回路358のそれぞれの処理手順をコンピュータ・ソフトウェア・プログラムに従って、制御する。図2では、Aバス359aに、打撃制御装置22、波形データ記憶装置36、波形表示装置34、設計情報記憶装置41及び欠陥データ記憶装置43が接続されている構成が例示されている。一方、Bバス359bには、特徴量記憶装置44、解析データ記憶装置38、プログラム記憶装置39、出力装置37及び入力装置42が接続されている構成が例示されているが、図2に示す構成に限定されるものではない。 The control unit 351, the reflected wave feature extraction logic circuit 353, the feature selection logic circuit 354, the reflected wave emphasis filter coefficient calculation circuit 355, the time axis expansion/compression circuit 356, the filter bank processing logic circuit 357, and the judgment logic circuit 358 are connected to each other via the A bus 359a and the B bus 359b. The sequence circuit 352 controls the processing procedures of the control unit 351, the reflected wave feature extraction logic circuit 353, the feature selection logic circuit 354, the reflected wave emphasis filter coefficient calculation circuit 355, the time axis expansion/compression circuit 356, the filter bank processing logic circuit 357, and the judgment logic circuit 358 according to a computer software program. In FIG. 2, a configuration is illustrated in which the impact control device 22, the waveform data storage device 36, the waveform display device 34, the design information storage device 41, and the defect data storage device 43 are connected to the A bus 359a. On the other hand, the B bus 359b is shown to have a feature memory device 44, an analysis data memory device 38, a program memory device 39, an output device 37, and an input device 42 connected to it, but is not limited to the configuration shown in FIG. 2.

図2に示す解析装置35を構成するハードウェア資源としての反射波特徴抽出論理回路353、特徴量選択論理回路354、反射波強調フィルタ係数算出回路355、時間軸伸張圧縮回路356、フィルタバンク処理論理回路357及び判定論理回路358等は、論理的な機能に着目したハードウェア資源を形式的に表現しているのであって、必ずしも、半導体チップ上に物理的な領域としてそれぞれ独立して存在する機能ブロックを意味するものではないが、PLDの「論理ブロック」のような半導体チップ上に実装されたプログラム可能な論理コンポーネント等の現実に存在する構成を否定するものでもない。解析装置35の一部の構成又はすべての構成をFPGAのようなPLDで構成した場合は、図2に示したシークエンス回路352のプログラムカウンタやAバス359a及びBバス359b等のデータバスは省略可能である。 The reflected wave feature extraction logic circuit 353, feature quantity selection logic circuit 354, reflected wave emphasis filter coefficient calculation circuit 355, time axis expansion compression circuit 356, filter bank processing logic circuit 357, and judgment logic circuit 358, etc., which are hardware resources constituting the analysis device 35 shown in FIG. 2, formally express hardware resources focusing on logical functions, and do not necessarily mean functional blocks that exist independently as physical areas on a semiconductor chip, but do not deny the actual configuration of programmable logic components implemented on a semiconductor chip such as the "logic block" of a PLD. If some or all of the configuration of the analysis device 35 is configured with a PLD such as an FPGA, the program counter of the sequence circuit 352 shown in FIG. 2 and data buses such as the A bus 359a and the B bus 359b can be omitted.

図4に示すように、第1実施形態に係る非破壊検査システムに用いる自動打撃装置21aは、プランジャー211を電磁ソレノイド212で駆動するソレノイド式の装置である。図4に示すソレノイド式の自動打撃装置21aは、電磁ソレノイド212で駆動されたプランジャー211が打撃部213を下方に移動させ、打撃部213の先端が被測定対象11の一部を打撃する。 As shown in FIG. 4, the automatic impact device 21a used in the nondestructive inspection system according to the first embodiment is a solenoid-type device that drives a plunger 211 with an electromagnetic solenoid 212. In the solenoid-type automatic impact device 21a shown in FIG. 4, the plunger 211 driven by the electromagnetic solenoid 212 moves the impact portion 213 downward, and the tip of the impact portion 213 impacts a part of the object 11 to be measured.

電磁ソレノイド212は電磁ソレノイド212を収納するソレノイド容器216の内部に格納されている。打撃部213は図4に示すように2段の円柱状をなし、上段の円柱の外径がハンマー部となる下段の円柱の外径よりも太い。上段の円柱の上部には穴が掘られ、この穴中にプランジャー211の先端部が挿入される。打撃部213の周囲は、被測定対象11の表面に、下面が接合部215を介して固定されるガイド部217で囲まれている。ガイド部217の中央には段付きの貫通孔が開孔され、上段側の貫通孔の内径が下段側の貫通孔の内径よりも太い。 The electromagnetic solenoid 212 is stored inside a solenoid container 216 that houses the electromagnetic solenoid 212. As shown in FIG. 4, the striking section 213 has a two-stage cylindrical shape, with the outer diameter of the upper cylinder being larger than that of the lower cylinder that serves as the hammer section. A hole is drilled in the top of the upper cylinder, into which the tip of the plunger 211 is inserted. The striking section 213 is surrounded by a guide section 217, the underside of which is fixed to the surface of the object to be measured 11 via a joint 215. A stepped through hole is opened in the center of the guide section 217, and the inner diameter of the through hole on the upper stage is larger than that of the through hole on the lower stage.

貫通孔の段差部と打撃部213の上段の円柱の下面と間にはスプリング214が、下段の円柱を囲むように収納されている。ガイド部217の上面の外周に近い箇所とソレノイド容器216の側面の一部はL字型の連結板219で連結されている。連結板219のL字に曲がった下端部は、ガイド部217の上面と平行になり、ボルト220cによって、ガイド部217の上面の外周に近い箇所に固定されている。ソレノイド容器216の側面と連結板219の立ち上がり部との間には緩衝材218が挿入されている。この緩衝材218を介して、連結板219の立ち上がり部はボルト220a及びボルト220bによって、ソレノイド容器216の側面の一部に固定されている。スプリング214の弾性力と電磁ソレノイド212の駆動力を調整することにより、所望の任意の打撃力を得ることができる。 A spring 214 is stored between the step of the through hole and the bottom surface of the upper cylinder of the striking section 213 so as to surround the lower cylinder. A part of the upper surface of the guide section 217 near the outer periphery and a part of the side of the solenoid container 216 are connected by an L-shaped connecting plate 219. The L-shaped lower end of the connecting plate 219 is parallel to the upper surface of the guide section 217 and is fixed to a part of the upper surface of the guide section 217 near the outer periphery by a bolt 220c. A buffer material 218 is inserted between the side of the solenoid container 216 and the rising part of the connecting plate 219. The rising part of the connecting plate 219 is fixed to a part of the side of the solenoid container 216 by a bolt 220a and a bolt 220b via this buffer material 218. By adjusting the elastic force of the spring 214 and the driving force of the electromagnetic solenoid 212, any desired striking force can be obtained.

図4に示す自動打撃装置21aによれば、単発の打撃により、パルス状またはインパルス状の弾性波を被測定対象11に発生させるだけでなく、周期的な打撃により正弦波状の弾性波を被測定対象11に発生させることも可能である。よって、2~4KHz程度の正弦波状の弾性波を発生させれば、低周波の弾性波を用いたインテグリティ試験や、1MHz程度までの様々な周波数の弾性波を利用した高周波衝撃弾性波法等の検査も可能となる。 The automatic impact device 21a shown in FIG. 4 can generate not only pulse or impulse elastic waves in the object 11 to be measured by a single impact, but also sinusoidal elastic waves in the object 11 to be measured by periodic impact. Therefore, if sinusoidal elastic waves of about 2 to 4 KHz are generated, it becomes possible to perform an integrity test using low-frequency elastic waves, and inspections such as the high-frequency impact elastic wave method using elastic waves of various frequencies up to about 1 MHz.

第1実施形態に係る非破壊検査システムに用いる自動打撃装置は、図4に示すソレノイド式の自動打撃装置21aに限定されるものではない。例えば、図5に示すような振り子式の自動打撃装置21bでも構わない。図5に示す振り子式の自動打撃装置21bにおいては、アーム222aの一方の端部に設けた打撃部221が被測定対象11の一部を打撃して、パルス状またはインパルス状の弾性波を被測定対象11に発生させることができる。アーム222aの他方の端部には、アーム222aに直交する方向に結合したスプリング駆動部222bが設けられている。アーム222aとスプリング駆動部222bでL字型の構造をなしている。スプリング駆動部222bに一端が固定されたスプリング223の他端はスプリング固定部224に固定されている。 The automatic impact device used in the nondestructive inspection system according to the first embodiment is not limited to the solenoid-type automatic impact device 21a shown in FIG. 4. For example, a pendulum-type automatic impact device 21b as shown in FIG. 5 may be used. In the pendulum-type automatic impact device 21b shown in FIG. 5, an impact part 221 provided at one end of an arm 222a impacts a part of the object 11 to generate a pulse-like or impulse-like elastic wave in the object 11 to be measured. At the other end of the arm 222a, a spring drive part 222b is provided, which is connected in a direction perpendicular to the arm 222a. The arm 222a and the spring drive part 222b form an L-shaped structure. The other end of a spring 223, one end of which is fixed to the spring drive part 222b, is fixed to a spring fixing part 224.

アーム222aとスプリング駆動部222bが連結しているL字の角部には、アーム222aとスプリング駆動部222bがなす面に垂直方向に回転軸が設けられている。この回転軸は、台座227に固定された回転軸支持部225によって、回転自在に固定されている。台座227の端部には台座227の主面に垂直方向に棒状の支柱229が設けられ、支柱229の一部に、打撃部221の高さを規定するフック228が設けられている。又、支柱229の根元付近の台座227の上面には棒状のストッパー226が固定されている。フック228とストッパー226の間の距離を調整することにより、打撃部221の打撃速度を変更できる。 A rotation shaft is provided at the corner of the L-shape where the arm 222a and the spring drive unit 222b are connected, perpendicular to the plane formed by the arm 222a and the spring drive unit 222b. This rotation shaft is fixed so that it can rotate freely by a rotation shaft support unit 225 fixed to the base 227. A rod-shaped support 229 is provided at the end of the base 227 perpendicular to the main surface of the base 227, and a hook 228 that determines the height of the striking unit 221 is provided on part of the support 229. In addition, a rod-shaped stopper 226 is fixed to the top surface of the base 227 near the base of the support 229. The striking speed of the striking unit 221 can be changed by adjusting the distance between the hook 228 and the stopper 226.

第1実施形態に係る非破壊検査システムに用いる自動打撃装置は、図6に示すようなモータ式の自動打撃装置21cでも構わない。図6に示すモータ式の自動打撃装置21cにおいては、モータ234で駆動されるベルト236の回転移動に連結した打撃部231が鉛直方向に直線移動し、打撃部231の先端が被測定対象11の一部を打撃して、パルス状またはインパルス状の弾性波を被測定対象11に発生させることができる。ベルト236の回転移動を可能にするためにモータ234に直結した下部プーリ235aと、下部プーリ235aに対向する上部プーリ235bが下部プーリ235aから離間して設けられている。ベルト236の回転移動に打撃部231を連結させるため、ガイドレール233に設けられたリンク部232の下側に棒状の打撃部231が先端を鉛直方向に向けて固定されている。なお、リンク部232とベルト236を固定せずに支えるだけで、落下方向に自由運動できる構造とし、打撃部231よりベルト236が先に下方に移動することで打撃部231を自由落下させて打撃部231の先端が被測定対象11の一部を打撃する構成にすることも可能である。 The automatic impact device used in the non-destructive inspection system according to the first embodiment may be a motor-type automatic impact device 21c as shown in FIG. 6. In the motor-type automatic impact device 21c shown in FIG. 6, the impact part 231 connected to the rotational movement of the belt 236 driven by the motor 234 moves linearly in the vertical direction, and the tip of the impact part 231 strikes a part of the object to be measured 11, so that a pulse-like or impulse-like elastic wave can be generated in the object to be measured 11. In order to enable the rotational movement of the belt 236, a lower pulley 235a directly connected to the motor 234 and an upper pulley 235b facing the lower pulley 235a are provided at a distance from the lower pulley 235a. In order to connect the impact part 231 to the rotational movement of the belt 236, a rod-shaped impact part 231 is fixed to the lower side of a link part 232 provided on the guide rail 233 with its tip facing vertically. It is also possible to have a structure in which the link portion 232 and the belt 236 are supported without being fixed, allowing them to move freely in the falling direction, and the belt 236 moves downward before the striking portion 231, causing the striking portion 231 to fall freely, so that the tip of the striking portion 231 strikes a part of the object to be measured 11.

図7は、第1実施形態に係る非破壊検査システムに用いる波形選択器の例としてのオペアンプ帰還型のHPFを示す回路図である。図7に示すように電圧ソース型(VCVS)型の2次HPFが2段直列接続されている。1段目の2次HPFは、入力端子IN側に位置する第1交流結合コンデンサC4に第2交流結合コンデンサC5が直列接続され、第2交流結合コンデンサC5が第1のオペアンプのプラス端子に接続されている。第1のオペアンプのプラス端子は第1のバイアス抵抗R5を介して接地されている。第1交流結合コンデンサC4と第2交流結合コンデンサC5との接続ノードに、第1入力抵抗R2の一方の端子が接続され、第1入力抵抗R2の他方の端子は、第1のオペアンプのマイナス端子に接続されている。第1のオペアンプの高位電源側は第1のバイパスコンデンサC2を介して接地され、第1のオペアンプの低位電源側は第2のバイパスコンデンサC9を介して接地されている。第1のオペアンプの高位電源は図1に示した安定化電源33から供給できる。第1のバイパスコンデンサC2と第2のバイパスコンデンサC9は安定化電源33によるノイズの低減と、安定化電源33の電源ラインのインピーダンスの低減を目的としている。 Figure 7 is a circuit diagram showing an op-amp feedback type HPF as an example of a waveform selector used in the non-destructive inspection system according to the first embodiment. As shown in Figure 7, two voltage source type (VCVS) type secondary HPFs are connected in series. In the first stage secondary HPF, a second AC coupling capacitor C5 is connected in series to a first AC coupling capacitor C4 located on the input terminal IN side, and the second AC coupling capacitor C5 is connected to the positive terminal of the first operational amplifier. The positive terminal of the first operational amplifier is grounded via a first bias resistor R5. One terminal of a first input resistor R2 is connected to a connection node between the first AC coupling capacitor C4 and the second AC coupling capacitor C5, and the other terminal of the first input resistor R2 is connected to the negative terminal of the first operational amplifier. The high-level power supply side of the first operational amplifier is grounded via a first bypass capacitor C2, and the low-level power supply side of the first operational amplifier is grounded via a second bypass capacitor C9. The high-level power supply for the first operational amplifier can be supplied from the stabilized power supply 33 shown in FIG. 1. The first bypass capacitor C2 and the second bypass capacitor C9 are intended to reduce noise from the stabilized power supply 33 and to reduce the impedance of the power supply line of the stabilized power supply 33.

2段目の2次HPFも図7に示すように、第1のオペアンプの出力端子側に位置する第3交流結合コンデンサC6に第4交流結合コンデンサC7が直列接続され、第4交流結合コンデンサC7が第2のオペアンプのプラス端子に接続されている。第2のオペアンプのプラス端子は第2のバイアス抵抗R6を介して接地されている。第3交流結合コンデンサC6と第4交流結合コンデンサC7との接続ノードに、第2入力抵抗R3の一方の端子が接続され、第2入力抵抗R3の他方の端子は、第2のオペアンプのマイナス端子に接続されている。図示を省略しているが、第1のオペアンプと同様に第2のオペアンプの高位電源側は第3のバイパスコンデンサを介して接地され、第2のオペアンプの低位電源側は第4のバイパスコンデンサを介して接地されている。第2のオペアンプの高位電源も、図1に示した安定化電源33から供給できる。第3のバイパスコンデンサと第4のバイパスコンデンサは安定化電源33によるノイズの低減と、安定化電源33の電源ラインのインピーダンスの低減を目的としている。 As shown in FIG. 7, the second-stage secondary HPF is also connected in series with the third AC coupling capacitor C6 located on the output terminal side of the first operational amplifier, and the fourth AC coupling capacitor C7 is connected to the positive terminal of the second operational amplifier. The positive terminal of the second operational amplifier is grounded via the second bias resistor R6. One terminal of the second input resistor R3 is connected to the connection node between the third AC coupling capacitor C6 and the fourth AC coupling capacitor C7, and the other terminal of the second input resistor R3 is connected to the negative terminal of the second operational amplifier. Although not shown in the figure, the high-level power supply side of the second operational amplifier is grounded via the third bypass capacitor, and the low-level power supply side of the second operational amplifier is grounded via the fourth bypass capacitor, just like the first operational amplifier. The high-level power supply of the second operational amplifier can also be supplied from the stabilized power supply 33 shown in FIG. 1. The third and fourth bypass capacitors are intended to reduce noise from the stabilized power supply 33 and to reduce the impedance of the power supply line of the stabilized power supply 33.

≪非破壊検査方法について≫
図3に示すフローチャートを用いて、第1実施形態に係る非破壊検査の処理手順を説明する。先ず、ステップS11において、第1実施形態に係る非破壊検査システムの入力装置42を介して校正用試料の設計情報を入力し、非破壊検査システムの設計情報記憶装置41に保存する。第1実施形態に係る非破壊検査方法において、自動打撃装置21aによる印加される弾性波は、短時間のパルス状またはインパルス状であると考えられる。弾性波の反射は、弾性波が印加された時の特性と反射面の特性による。とくに境界面のインピーダンスの比に応じて大きさが変化し、自由端と同様の反射をする。校正用試料に用いる健全なコンクリート構造物においては、基本的に校正用試料の先端からの反射が反射波の信号の主たる要因を示すことになる。
<Non-destructive testing methods>
The procedure of the nondestructive inspection according to the first embodiment will be described with reference to the flow chart shown in FIG. 3. First, in step S11, the design information of the calibration sample is input via the input device 42 of the nondestructive inspection system according to the first embodiment, and is stored in the design information storage device 41 of the nondestructive inspection system. In the nondestructive inspection method according to the first embodiment, the elastic wave applied by the automatic impact device 21a is considered to be a short-term pulse or impulse. The reflection of the elastic wave depends on the characteristics when the elastic wave is applied and the characteristics of the reflecting surface. In particular, the magnitude changes depending on the impedance ratio of the boundary surface, and the reflection is similar to that of the free end. In a sound concrete structure used as a calibration sample, the reflection from the tip of the calibration sample basically indicates the main factor of the reflected wave signal.

校正用試料となる健全なコンクリート構造物の場合、設計により長さ、大きさ、形状に加え、体積弾性率や密度などは決定しているので、校正用試料の設計情報は、設計情報記憶装置41に保存しておく。次にステップS12において、自動打撃装置21aが校正用試料の杭頭部を自動打撃することにより、校正用試料中を伝搬して戻ってくる健全な弾性波を検出器31が検出する。検出器31が検出した図8(a)に示すような弾性波の波形は、図7に示す波形選択器32でその一部がフィルタリングされ、選択後に図8(b)に示すような波形になる。波形選択器32から出力された健全な弾性波の波形は、図1に示した波形表示装置24で観察することができる。 In the case of a healthy concrete structure to be used as a calibration sample, the length, size, shape, as well as the bulk modulus and density are determined by design, so the design information for the calibration sample is stored in the design information storage device 41. Next, in step S12, the automatic impact device 21a automatically impacts the pile head of the calibration sample, and the detector 31 detects healthy elastic waves that propagate through the calibration sample and return. The waveform of the elastic wave detected by the detector 31 as shown in Figure 8(a) is partially filtered by the waveform selector 32 shown in Figure 7, and after selection, it becomes the waveform shown in Figure 8(b). The waveform of the healthy elastic wave output from the waveform selector 32 can be observed on the waveform display device 24 shown in Figure 1.

その後、ステップS13において、非破壊検査システムの解析装置35を構成する反射波特徴抽出論理回路353が、以下のような経験的モード分解の手順に従い、健全な弾性波(反射波)の特徴の抽出をする:
(a) ステップS12で図7に示す波形選択器32によって反射波の波形の一部が選択された入力信号x(t)のデータを波形データ記憶装置36に格納する。健全な弾性波の入力信号x(t)の振動の山と谷は交互に現れる。そこで、ステップS13において、反射波特徴抽出論理回路353は、入力信号x(t)のデータを波形データ記憶装置36から読み出し、健全な弾性波の入力信号x(t)のすべての極値を検出し、すべての極値のデータをそれぞれ解析データ記憶装置38に格納する。
(b) 反射波特徴抽出論理回路353は、極大点と極小点のデータをそれぞれ解析データ記憶装置38から読み出し、極大点と極小点をそれぞれ補間し、山の包絡線(上側包絡線)emax(t)と谷の包絡線(下側包絡線)emin(t)を得て、山の包絡線emax(t)と谷の包絡線emin(t)のデータをそれぞれ解析データ記憶装置38に格納する。
Then, in step S13, the reflected wave feature extraction logic circuit 353 constituting the analysis device 35 of the nondestructive inspection system extracts features of healthy elastic waves (reflected waves) according to the following empirical mode decomposition procedure:
(a) In step S12, data of the input signal x(t) from which a portion of the reflected wave waveform has been selected by the waveform selector 32 shown in Fig. 7 is stored in the waveform data storage device 36. The vibration peaks and valleys of the input signal x(t) of a healthy elastic wave appear alternately. Therefore, in step S13, the reflected wave feature extraction logic circuit 353 reads the data of the input signal x(t) from the waveform data storage device 36, detects all extreme values of the input signal x(t) of a healthy elastic wave, and stores the data of all the extreme values in the analysis data storage device 38.
(b) The reflected wave feature extraction logic circuit 353 reads the data of the maximum and minimum points from the analysis data memory device 38, interpolates the maximum and minimum points to obtain the peak envelope (upper envelope) e max (t) and the valley envelope (lower envelope) e min (t), and stores the data of the peak envelope e max (t) and the valley envelope e min (t) in the analysis data memory device 38.

(c) 反射波特徴抽出論理回路353は、山の包絡線と谷の包絡線のデータをそれぞれ解析データ記憶装置38から読み出し、山の包絡線と谷の包絡線の局所平均m(t) = ( emin(t) + emax(t) ) / 2 を算出して、局所平均m(t)のデータをそれぞれ解析データ記憶装置38に格納する。
(d) 入力信号x(t)のデータを波形データ記憶装置36から、局所平均m(t)のデータを解析データ記憶装置38からそれぞれ読み出し、入力信号x(t)と局所平均の差分y(t) = x(t) - m(t)を入力とみなして、反射波特徴抽出論理回路353はステップ(a)~(d)の手順を繰り返す。
(e) 局所平均の標準偏差が閾値以下になった時点で、反射波特徴抽出論理回路353は力と局所平均の差分y(t)を固有モード関数IMFとみなし,ループを終了する。このように、反射波特徴抽出論理回路353は、山の包絡線と谷の包絡線を近似し,その間を通る線を第1の固有モード関数IMF1=y(t)として抽出し、第1の固有モード関数IMF1のデータを解析データ記憶装置38に格納する。
(c) The reflected wave feature extraction logic circuit 353 reads the data of the peak envelope and the valley envelope from the analysis data storage device 38, calculates the local average m(t) = (e min (t) + e max (t) ) / 2 of the peak envelope and the valley envelope, and stores the data of the local average m(t) in the analysis data storage device 38.
(d) The data of the input signal x(t) is read from the waveform data storage device 36, and the data of the local average m(t) is read from the analysis data storage device 38. The reflected wave feature extraction logic circuit 353 then repeats steps (a) to (d) by considering the difference between the input signal x(t) and the local average, y(t) = x(t) - m(t), as an input.
(e) When the standard deviation of the local average becomes equal to or smaller than the threshold, the reflected wave feature extraction logic circuit 353 regards the difference y(t) between the force and the local average as the intrinsic mode function IMF, and ends the loop. In this way, the reflected wave feature extraction logic circuit 353 approximates the peak envelope and the valley envelope, extracts the line passing between them as the first intrinsic mode function IMF1=y(t), and stores the data of the first intrinsic mode function IMF1 in the analysis data storage device 38.

(f) 反射波特徴抽出論理回路353は、健全な弾性波の入力信号x(t)と固有モード関数IMFの残差r1(t) = x(t) - y(t)を新たな入力信号x(t)としてステップ(a)~(f)の手順を繰り返す。即ち、反射波特徴抽出論理回路353は、即ち、y1(t)+y2(t)+y3(t)+……+yk(t)を基の入力信号x(t) から引き,収束するまで複数回繰り返す.
(g) 反射波特徴抽出論理回路353が第1の固有モード関数IMF1~第kの固有モード関数IMFk(すべての固有モード関数IMF)を抽出し、x(t)の極値が1つになったら終了する。最終的な残差をrfinal(t)とすると、

x(t) =y1(t)+y2(t)+y3(t)+……+yk(t)+rfinal(t) ……(1)

kは固有モード関数IMFのチャネル数になる。式(1)によって,反射波特徴抽出論理回路353は、振動を分解できる。
(f) The reflected wave feature extraction logic circuit 353 repeats the procedure of steps (a) to (f) using the residual r1 (t) = x(t) - y(t) between the input signal x(t) of a healthy elastic wave and the intrinsic mode function IMF as a new input signal x(t). That is, the reflected wave feature extraction logic circuit 353 subtracts y1 (t) + y2 (t) + y3 (t) + ... + yk (t) from the original input signal x(t) and repeats this process multiple times until convergence is achieved.
(g) The reflected wave feature extraction logic circuit 353 extracts the first intrinsic mode function IMF1 to the k-th intrinsic mode function IMFk (all intrinsic mode functions IMF), and ends when there is only one extreme value of x(t). If the final residual is r final (t), then

x(t) =y 1 (t)+y 2 (t)+y 3 (t)+……+y k (t)+r final (t)……(1)

k is the number of channels of the intrinsic mode function IMF. According to the formula (1), the reflected wave feature extraction logic circuit 353 can decompose the vibration.

図9(a)は、経験的モード分解に用いられる健全なコンクリート構造物からの反射波を入力信号して示す図である。図9(b)は、図9(a)に示した健全なコンクリート構造物からの入力信号を、経験的モード分解の手法により10個の固有モード関数IMFに分解した場合の第1の固有モード関数IMF1を説明する図である。図9(c)は図9(a)に示した入力信号を経験的モード分解の手法により10個の固有モード関数IMFに分解した場合の第2の固有モード関数IMF2を説明する図である。同様に、図9(d)は、図9(a)に示した入力信号を経験的モード分解の手法により10個の固有モード関数IMFに分解した場合の第3の固有モード関数IMF3を説明する図である。図9に示したような経験的モード分解の手法による分解において,反射波特徴抽出論理回路353は、山のみの信号のエネルギーと谷のエネルギーの比が1に近く相対許容誤差が大きいものを固有モードとして,採用する.そのうち設計上の距離とほぼ等しいと思われる前後を反射波特徴抽出論理回路353は、ステップS13において、特徴量として選択する。ステップS14において、反射波特徴抽出論理回路353が抽出した健全な弾性波(反射波)の特徴量を特徴量記憶装置44に保存する。 Figure 9(a) shows a reflected wave from a healthy concrete structure used in empirical mode decomposition as an input signal. Figure 9(b) is a diagram explaining the first intrinsic mode function IMF1 when the input signal from the healthy concrete structure shown in Figure 9(a) is decomposed into 10 intrinsic mode functions IMF by the empirical mode decomposition method. Figure 9(c) is a diagram explaining the second intrinsic mode function IMF2 when the input signal shown in Figure 9(a) is decomposed into 10 intrinsic mode functions IMF by the empirical mode decomposition method. Similarly, Figure 9(d) is a diagram explaining the third intrinsic mode function IMF3 when the input signal shown in Figure 9(a) is decomposed into 10 intrinsic mode functions IMF by the empirical mode decomposition method. In the decomposition by the empirical mode decomposition method as shown in Figure 9, the reflected wave feature extraction logic circuit 353 adopts as an eigenmode the one in which the ratio of the energy of the signal of only the peaks to the energy of the valleys is close to 1 and the relative tolerance is large. In step S13, the reflected wave feature extraction logic circuit 353 selects the front and rear distances that are considered to be approximately equal to the design distance as features. In step S14, the reflected wave feature extraction logic circuit 353 stores the features of healthy elastic waves (reflected waves) extracted in the feature storage device 44.

次に、ステップS15において、被測定対象11の設計情報が既知の場合は、入力装置42を介して被測定対象11の設計情報を入力し、第1実施形態に係る非破壊検査システムの設計情報記憶装置41に保存する。ステップS16において、反射波特徴抽出論理回路353は被測定対象11の経験的モード分解の特徴量を選択し、第1実施形態に係る非破壊検査システムの特徴量記憶装置44に保存する。被測定対象11に亀裂、傷やひび等の欠陥が存在する場合、欠陥からの反射波は、反射波の大きさや形状は、健全なコンクリート構造の場合から変化するものの、健全な構造物の先端からの反射と類似な特性をもつと仮定できる。そこで、反射波特徴抽出論理回路353は被測定対象11の欠陥部からの反射波が、健全な構造物からの反射波と同じ特性を示すものとして、固有モードを抽出し、解析データ記憶装置38に保存する。 Next, in step S15, if the design information of the object 11 to be measured is known, the design information of the object 11 to be measured is input via the input device 42 and stored in the design information storage device 41 of the nondestructive inspection system according to the first embodiment. In step S16, the reflected wave feature extraction logic circuit 353 selects the feature of the empirical mode decomposition of the object 11 to be measured and stores it in the feature storage device 44 of the nondestructive inspection system according to the first embodiment. If the object 11 to be measured has a defect such as a crack, a scratch, or a crack, the reflected wave from the defect can be assumed to have similar characteristics to the reflection from the tip of a sound structure, although the size and shape of the reflected wave will change from that of a sound concrete structure. Therefore, the reflected wave feature extraction logic circuit 353 extracts the eigenmode assuming that the reflected wave from the defective part of the object 11 to be measured has the same characteristics as the reflected wave from a sound structure, and stores it in the analysis data storage device 38.

図10(a)は、亀裂、傷やひび等の欠陥を含む被測定対象11からの反射波を入力信号して示す図である。図10(b)は、図10(a)に示した欠陥を含む被測定対象11からの入力信号を、経験的モード分解の手法により10個の固有モード関数IMFに分解した場合の第1の固有モード関数IMF1を説明する図である。図10(c)は図10(a)に示した入力信号を経験的モード分解の手法により10個の固有モード関数IMFに分解した場合の第2の固有モード関数IMF2を説明する図である。同様に、図10(d)は、図10(a)に示した入力信号を経験的モード分解の手法により10個の固有モード関数IMFに分解した場合の第3の固有モード関数IMF3を説明する図である。 Figure 10(a) is a diagram showing a reflected wave from a measured object 11 including defects such as cracks, scratches, and cracks as an input signal. Figure 10(b) is a diagram explaining a first intrinsic mode function IMF1 when the input signal from the measured object 11 including defects shown in Figure 10(a) is decomposed into 10 intrinsic mode functions IMF by the empirical mode decomposition method. Figure 10(c) is a diagram explaining a second intrinsic mode function IMF2 when the input signal shown in Figure 10(a) is decomposed into 10 intrinsic mode functions IMF by the empirical mode decomposition method. Similarly, Figure 10(d) is a diagram explaining a third intrinsic mode function IMF3 when the input signal shown in Figure 10(a) is decomposed into 10 intrinsic mode functions IMF by the empirical mode decomposition method.

図11に拡大図を示すように、図10(d)に示した第3の固有モード関数IMF3には、符号Aを付した円で囲んだような特徴量が発見される。そこで、ステップS17において、解析装置35を構成する反射波強調フィルタ係数算出回路355は、特徴量記憶装置44から健全な構造物の特徴量を読み出し、読み出した特徴量を選択フィルタに採用して、図12の上段に示すように、被測定対象11の反射波強調フィルタ係数を算出する。ステップS18において、解析装置35を構成する時間軸伸張圧縮回路356が、弾性波の伝搬速度のばらつきを考慮し、フィルタの時間軸の伸長を複数用意し、図12の下段に示すように、時間軸を伸張又は圧縮する。 As shown in an enlarged view in FIG. 11, a feature value as circled with the symbol A is found in the third intrinsic mode function IMF3 shown in FIG. 10(d). In step S17, the reflected wave emphasis filter coefficient calculation circuit 355 constituting the analysis device 35 reads out the feature value of the healthy structure from the feature value storage device 44, and uses the read out feature value as a selection filter to calculate the reflected wave emphasis filter coefficient of the measured object 11 as shown in the upper part of FIG. 12. In step S18, the time axis expansion/compression circuit 356 constituting the analysis device 35 prepares multiple extensions of the time axis of the filter in consideration of the variation in the propagation speed of elastic waves, and expands or compresses the time axis as shown in the lower part of FIG. 12.

その後、ステップS19において、第1実施形態に係る非破壊検査システムの自動打撃装置21aが被測定対象11の杭頭部を自動打撃することにより、被測定対象11中を伝搬して戻ってくる反射波を検出器31が検出する。検出器31が検出した、亀裂、傷やひび等の欠陥からの反射を含む反射波の波形は、波形選択器32で波形の一部を選択した後、被測定対象11からの弾性波を波形表示装置34で観察した後、波形の一部が選択されたデータを波形データ記憶装置36に格納する。ステップS20において、波形データ記憶装置36から波形のデータを読み出し、読み出した波形のデータに対し、解析装置35を構成するフィルタバンク処理論理回路357が図13に示すようなフィルタバンク処理をする。 Then, in step S19, the automatic impact device 21a of the non-destructive inspection system according to the first embodiment automatically impacts the pile head of the object to be measured 11, and the detector 31 detects the reflected wave that propagates through the object to be measured 11 and returns. The reflected wave waveform detected by the detector 31, including reflections from defects such as cracks, scratches, and fissures, is partially selected by the waveform selector 32, and the elastic waves from the object to be measured 11 are observed on the waveform display device 34, after which the data with the selected portion of the waveform is stored in the waveform data storage device 36. In step S20, the waveform data is read from the waveform data storage device 36, and the filter bank processing logic circuit 357 constituting the analysis device 35 performs filter bank processing on the read waveform data as shown in FIG. 13.

図13から分かるように、フィルタバンク処理においては、単一の入力x(t)に対し、フィルタの並列処理を施すことによって、複数の出力y(t)を得る。フィルタの並列処理は処理時間を要するが、マザー関数が予め決定できるため図13に示すように、連続ウェーブレットの手法を用いて実現する。ステップS21において、解析装置35を構成する判定論理回路358が、被測定対象11中の傷や被測定対象11の先端からの反射であるか否か等を判定する。被測定対象11中の傷や被測定対象11の先端からの反射であるか否か等の判定に際しては、設計情報記憶装置41及び欠陥データ記憶装置43に格納されたデータを、フィルタバンク処理によって得られた複数の出力y(t)との比較をする深層学習の手法を用いる。判定論理回路358は、被測定対象11の長さや断面積の変化の測定結果や損傷・欠損等有無や健全性の検査結果を、出力装置37によって表示させる。更に判定論理回路358は、判定した損傷・欠損等有無や健全性の検査データを、被測定対象11の長さや断面積の変化の測定結果と共に、欠陥データ記憶装置43に格納して欠陥データを蓄積する。 As can be seen from FIG. 13, in the filter bank processing, multiple outputs y(t) are obtained by performing parallel processing of filters on a single input x(t). Parallel processing of filters requires processing time, but since the mother function can be determined in advance, it is realized using the continuous wavelet method as shown in FIG. 13. In step S21, the judgment logic circuit 358 constituting the analysis device 35 judges whether or not the object is a scratch in the object 11 to be measured or a reflection from the tip of the object 11 to be measured. When judging whether or not the object is a scratch in the object 11 to be measured or a reflection from the tip of the object 11 to be measured, a deep learning method is used to compare the data stored in the design information storage device 41 and the defect data storage device 43 with multiple outputs y(t) obtained by the filter bank processing. The judgment logic circuit 358 displays the measurement results of the change in the length and cross-sectional area of the object 11 to be measured, the presence or absence of damage, defects, etc., and the inspection results of the soundness of the object 11 to be measured by the output device 37. Furthermore, the judgment logic circuit 358 stores the inspection data on the presence or absence of damage, defects, etc., and soundness determined, together with the measurement results of the changes in the length and cross-sectional area of the object to be measured 11, in the defect data storage device 43 to accumulate the defect data.

第1実施形態に係る非破壊検査システム及び非破壊検査方法によれば、健全なコンクリート構造物から得られた固有モードを、亀裂、傷やひび等の欠陥を有する被測定対象11からの反射波の抽出フィルタとして用いているので、反射波の基本的な特性を強調することができ、反射波以外の他の成分を抑圧することができる。又、第1実施形態に係る非破壊検査システム及び非破壊検査方法によれば、フィルタの時間軸の伸長を複数用意し、並列にフィルタ処理することができるので、経年劣化などによる伝搬速度のばらつきを吸収することができ、構造物ごとの特性の変動を吸収することができる。 According to the non-destructive inspection system and non-destructive inspection method of the first embodiment, the eigenmode obtained from a sound concrete structure is used as an extraction filter for reflected waves from a measured object 11 having defects such as cracks, scratches, and fissures, so that the basic characteristics of the reflected waves can be emphasized and other components other than the reflected waves can be suppressed. Furthermore, according to the non-destructive inspection system and non-destructive inspection method of the first embodiment, multiple extensions of the time axis of the filter can be prepared and filtering can be performed in parallel, so that variations in propagation speed due to aging and the like can be absorbed, and variations in the characteristics of each structure can be absorbed.

(その他の実施形態)
本発明は第1実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替の実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当と解釈しうる、特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。例えば、非破壊検査システム、非破壊検査方法、非破壊検査プログラムは文言上非破壊を特定するものであるが、検査時の打撃等により一部の細かい粒子や破片等などが欠落する可能性は否定できないが、定義的に非破壊検査という文言を使用しているにすぎないため、このようなケースを非破壊検査システム、非破壊検査方法、非破壊検査プログラムが許容されることは当然のことと言える。
Other Embodiments
Although the present invention has been described by the first embodiment, the description and drawings forming a part of this disclosure should not be understood as limiting the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operation techniques will become apparent to those skilled in the art. Thus, the present invention naturally includes various embodiments not described here. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention-specific matters related to the claims, which can be interpreted as appropriate from the above description. For example, a non-destructive inspection system, a non-destructive inspection method, and a non-destructive inspection program specify non-destructive in the wording, but it cannot be denied that some fine particles, fragments, etc. may be lost due to impact during inspection, but since the wording non-destructive inspection is used by definition, it can be said that such a case is naturally allowed by a non-destructive inspection system, a non-destructive inspection method, and a non-destructive inspection program.

11…被測定対象
21a,21b,21c…自動打撃装置
22…打撃制御装置
24…波形表示装置
31…検出器
32…波形選択器
33…安定化電源
34…波形表示装置
35…解析装置
36…波形データ記憶装置
37…出力装置
38…解析データ記憶装置
39…プログラム記憶装置
41…設計情報記憶装置
42…入力装置
43…欠陥データ記憶装置
44…特徴量記憶装置
211…プランジャー
212…電磁ソレノイド
213…打撃部
214…スプリング
215…接合部
216…ソレノイド容器
217…ガイド部
218…緩衝材
219…連結板
220a,220b,220c…ボルト
221…打撃部
222a…アーム
222b…スプリング駆動部
223…スプリング
224…スプリング固定部
225…回転軸支持部
226…ストッパー
227…台座
228…フック
229…支柱
231…打撃部
232…リンク部
233…ガイドレール
234…モータ
235a…下部プーリ
235b…上部プーリ
236…ベルト
351…制御部
352…シークエンス回路
353…反射波特徴抽出論理回路
354…特徴量選択論理回路
355…反射波強調フィルタ係数算出回路
356…時間軸伸張圧縮回路
357…フィルタバンク処理論理回路
358…判定論理回路
359a…Aバス
359b…Bバス,
11...Objects to be measured 21a, 21b, 21c...Automatic impact device 22...Impact control device 24...Waveform display device 31...Detector 32...Waveform selector 33...Stabilized power supply 34...Waveform display device 35...Analysis device 36...Waveform data storage device 37...Output device 38...Analysis data storage device 39...Program storage device 41...Design information storage device 42...Input device 43...Defect data storage device 44...Feature storage device 211...Plunger 212...Electromagnetic solenoid 213...Impact portion 214...Spring 215...Joint portion 216...Solenoid container 217...Guide portion 218...Cushioning material 219...Connecting plates 220a, 220b, 220c...Bolt 221... Impact section 222a...arm 222b...spring drive section 223...spring 224...spring fixing section 225...rotating shaft support section 226...stopper 227...base 228...hook 229...support 231...impact section 232...link section 233...guide rail 234...motor 235a...lower pulley 235b...upper pulley 236...belt 351...control section 352...sequence circuit 353...reflected wave feature extraction logic circuit 354...feature quantity selection logic circuit 355...reflected wave emphasis filter coefficient calculation circuit 356...time axis expansion/compression circuit 357...filter bank processing logic circuit 358...determination logic circuit 359a...A bus 359b...B bus,

Claims (2)

被測定対象の一部に設けるための自動打撃装置と、
前記被測定対象の他の一部に設けるための前記自動打撃装置が発生した弾性波の反射波を検出する検出器と、
前記検出器に接続され、前記検出器が出力する波形の一部を選択する波形選択器と、
前記波形選択器に接続され、前記波形選択器が出力する信号に対して、経験的モード分解の手法により特徴量を選択し、前記被測定対象を検査するための解析を、前記特徴量を用いて行う解析装置と、
を備え、
前記解析装置は、
前記経験的モード分解の手法により、前記波形選択器が出力した校正用試料中を伝搬して戻ってきた健全な反射波の特徴を抽出する反射波特徴抽出論理回路と、
前記経験的モード分解の手法により、前記被測定対象中を伝搬して戻ってきた反射波の特徴量を選択する特徴量選択論理回路と、
前記反射波特徴抽出論理回路が抽出した特徴と、前記特徴量選択論理回路によって選択された前記被測定対象の特徴量を用いて、前記被測定対象中の欠陥を判定する判定論理回路と、
前記被測定対象の特徴量を前記被測定対象の設計情報を用いて変換し、該変換された特徴量から前記被測定対象の反射波強調フィルタ係数を算出する反射波強調フィルタ係数算出回路と、
複数のフィルタを用意し、該複数のフィルタのそれぞれの時間軸を伸張又は圧縮する時間軸伸張圧縮回路と、
前記反射波強調フィルタ係数を用いて、前記複数のフィルタを並列に処理するフィルタバンク処理論理回路と、
を含むことを特徴とする非破壊検査システム
An automatic impact device to be attached to a part of the object to be measured;
a detector for detecting a reflected wave of the elastic wave generated by the automatic impact device, the detector being provided on another part of the object to be measured;
a waveform selector coupled to the detector for selecting a portion of the waveform output by the detector;
an analysis device connected to the waveform selector, for selecting a feature quantity from a signal output by the waveform selector using an empirical mode decomposition technique, and for performing an analysis for inspecting the object under test using the feature quantity;
Equipped with
The analysis device includes:
a reflected wave feature extraction logic circuit that extracts features of a healthy reflected wave output by the waveform selector, propagated through the calibration sample, and returned by using the empirical mode decomposition technique;
a feature selection logic circuit that selects a feature of the reflected wave that has propagated through the object to be measured and returned by the empirical mode decomposition method;
a judgment logic circuit that judges defects in the object to be measured using the features extracted by the reflected wave feature extraction logic circuit and the feature quantity of the object to be measured selected by the feature quantity selection logic circuit;
a reflected wave emphasizing filter coefficient calculation circuit that converts a feature amount of the object to be measured using design information of the object to be measured and calculates a reflected wave emphasizing filter coefficient of the object to be measured from the converted feature amount;
a time axis expansion/compression circuit for expanding or compressing a time axis of each of a plurality of filters;
a filter bank processing logic circuit that processes the plurality of filters in parallel using the reflected wave emphasis filter coefficients;
A non-destructive inspection system comprising :
前記非破壊検査システムにおいて、
前記解析装置に接続され、校正用試料の設計情報データを記憶しておくための設計情報記憶装置、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の非破壊検査システム。
In the non-destructive inspection system,
a design information storage device connected to the analysis device for storing design information data of a calibration sample;
2. The non-destructive inspection system according to claim 1, further comprising:
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Citations (2)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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