(57)【要約】【課題】ターゲット波形のＳ／Ｎ比を高くし、ターゲットの判別を容易にする非破壊検査システムを提供する。【解決手段】非破壊検査システム１は、コンクリートで造られた建物等を検査するための装置であり、超音波を送受信するセンサ１０と、センサ１０から測定波形信号を受信するとコンクリート構造体の内部画像を作成する信号処理部２２を備えたノートパソコン２０を有する。信号処理部２２は、測定波形に対してデコンボリューションを行うための参照波形を生成する参照波形生成処理と、測定波形及び参照波形を周波数領域の波形に変換するフーリエ変換処理と、測定波形及び参照波形からターゲット波形を抽出するフィルタ処理と、ターゲット波形を時間領域の波形に変換する逆フーリエ変換処理と、ターゲット波形を参照波形の反射時間までシフトする位相補正処理と、ターゲット波形を基に前記測定対象を画像化する画像化処理と、を行う。【選択図】図１
2019070627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受信する複数の送受信素子を備え、超音波を測定対象に送信する送受信素子と、この測定対象から超音波の反射波を受信する送受信素子とを１つの組み合わせとし、各組み合わせで得た時間領域の測定波形を基に前記測定対象を画像化する非破壊検査システムにおいて、
前記測定波形に対してデコンボリューションを行うための参照波形を生成する参照波形生成処理と、前記測定波形及び前記参照波形を周波数領域の波形に変換するフーリエ変換処理と、フーリエ変換された前記測定波形及び前記参照波形から所定の演算を行い、ターゲット波形を抽出するフィルタ処理と、前記ターゲット波形を時間領域の波形に変換する逆フーリエ変換処理と、逆フーリエ変換された前記ターゲット波形を前記参照波形の反射時間までシフトする位相補正処理と、前記位相補正処理でシフトされた前記ターゲット波形を基に前記測定対象を画像化する画像化処理と、を行う処理装置を備え、
前記参照波形生成処理は、均一な材料により設けられ、前記測定対象とは異なる供試体に超音波を送信し、前記供試体に超音波を透過させて前記参照波形を生成する、
ことを特徴とする非破壊検査システム。
【請求項２】
前記参照波形生成処理では、前記測定対象が超音波を透過する時間に基づき、前記参照波形を時間シフトする、
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。
【請求項３】
超音波を送受信する複数の送受信素子を備え、超音波を測定対象に送信する送受信素子と、この測定対象から超音波の反射波を受信する送受信素子とを１つの組み合わせとし、各組み合わせで得た時間領域の測定波形を基に前記測定対象を画像化する非破壊検査システムにおいて、
前記測定波形に対してデコンボリューションを行うための参照波形を生成する参照波形生成処理と、前記測定波形及び前記参照波形を周波数領域の波形に変換するフーリエ変換処理と、フーリエ変換された前記測定波形及び前記参照波形から所定の演算を行い、ターゲット波形を抽出するフィルタ処理と、前記ターゲット波形を時間領域の波形に変換する逆フーリエ変換処理と、逆フーリエ変換された前記ターゲット波形を前記参照波形の反射時間までシフトする位相補正処理と、前記位相補正処理でシフトされた前記ターゲット波形を基に前記測定対象を画像化する画像化処理と、を行う処理装置を備え、
前記参照波形生成処理は、前記測定対象とは異なる供試体に超音波を送信し、前記供試体から超音波を反射させて前記参照波形を生成する、
ことを特徴とする非破壊検査システム。
【請求項４】
前記参照波形生成処理では、前記供試体から超音波を反射させた反射波を基に画像化された画像データから波形を抽出して前記参照波形を生成する、
ことを特徴とする請求項３に記載の非破壊検査システム。
【請求項５】
前記参照波形生成処理では、所定の時間区間以外の箇所の値を０とする窓関数を掛け合わせて前記参照波形を生成する、
ことを特徴とする請求項３または４のいずれか１項に記載の非破壊検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波を使用した非破壊検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波を使用して非破壊検査を行う非破壊検査装置は、コンクリートで造られた建物の壁や床、橋梁などを検査するときに用いられる。つまり、非破壊検査装置は、コンクリート内のクラックやヒビの発生を検出して、コンクリートの劣化を早期に発見する。超音波はクラックやヒビのような空隙の空気で完全反射をするので、この性質を利用してコンクリート内の空隙が検知される。
【０００３】
非破壊検査装置には、例えば図１２に示す非破壊検査システム１００のように、リニアアレイ探触子１１０を用いるものがある（例えば、特許文献１参照。）。リニアアレイ探触子１１０は、超音波を送受信する多数の送受信素子１１０１〜１１０ｎをリニアに配置して構成されている。リニアアレイ探触子１１０にはコンピュータのような処理装置１２０が接続されている。
【０００４】
リニアアレイ探触子１１０がコンクリートで造られたコンクリート構造体１３０にセットされ、処理装置１２０が測定を行うための測定指示をリニアアレイ探触子１１０に出力する。これにより、リニアアレイ探触子１１０が送受信素子１１０１〜１１０ｎに対してパルス状の駆動信号を順に加えていくと、送受信素子１１０１〜１１０ｎが超音波をコンクリート構造体１３０の内部に順に送信していく。送信された超音波はコンクリート構造体１３０の骨材、気泡、測定目的であるターゲットなどで反射して反射波となる。ターゲットはクラック、ヒビなどのような検出したい測定目標の空隙である。
【０００５】
例えば、リニアアレイ探触子１１０の送受信素子１１０１が超音波を送信すると、送受信素子１１０１〜１１０ｎはコンクリート構造体１３０からの超音波の反射波を測定し、測定結果の波形を表す測定波形信号を出力する。つまり、リニアアレイ探触子１１０は、
１．送受信素子１１０１と送受信素子１１０１との組み合わせで得た測定波形信号
２．送受信素子１１０１と送受信素子１１０２との組み合わせで得た測定波形信号
３．送受信素子１１０１と送受信素子１１０３との組み合わせで得た測定波形信号
・・・
ｎ．送受信素子１１０１と送受信素子１１０ｎとの組み合わせで得た測定波形信号
のｎ個の測定波形信号を処理装置１２０に送る。ｎ個の測定信号には、超音波を受信する送受信素子の位置に応じて、コンクリート構造体１３０の骨材、気泡、ターゲットなどからの反射波が含まれる。同じようにして、送受信素子１１０２が超音波を送信すると、送受信素子１１０１〜１１０ｎは測定結果を表す測定波形信号を出力する。つまり、リニアアレイ探触子１１０は、
１．送受信素子１１０２と送受信素子１１０１との組み合わせで得た測定波形信号
２．送受信素子１１０２と送受信素子１１０２との組み合わせで得た測定波形信号
３．送受信素子１１０２と送受信素子１１０３との組み合わせで得た測定波形信号
・・・
ｎ．送受信素子１１０２と送受信素子１１０ｎとの組み合わせで得た測定波形信号
のｎ個の測定波形信号を処理装置１２０に送る。リニアアレイ探触子１１０は、送受信素子１１０１〜１１０ｎについても駆動信号を順に加えていき、得られた測定波形信号を処理装置１２０に送る。
【０００６】
処理装置１２０は、送受信素子１１０１〜１１０ｎの組み合わせによる測定波形信号をリニアアレイ探触子１１０からそれぞれ受け取ると、これらの測定波形信号が表す測定波形を基にして、コンクリート構造体１３０の骨材、気泡、ターゲットなどを表す画像を生成して表示する。
【０００７】
処理装置１２０では、フィルタを用いて画像の不鮮明を補正するデコンボリューションが行われ、画像が生成される（例えば、非特許文献１参照。）。このデコンボリューションは、例えば図１３のフローチャートに示すように、まず、超音波を用いて参照波形を生成する参照波形生成処理が行われる（ステップＳ１）。この参照波形は、測定波形から所定の波形を抽出するために使用されるものであり、例えば図１４に示すように、深さＤのコンクリート構造体１３０の上部にリニアアレイ探触子１１０にセットされ、例えば送受信素子１１０３から超音波が送信され、同一の送受信素子１１０３で受信される、コンクリート構造体１３０の底面からの反射波Ｒｅｆが用いられる。
【０００８】
次に、時間領域の測定波形及び参照波形を、周波数領域の波形に変換するフーリエ変換処理が行われる（ステップＳ２）。この測定波形は、数１に示す式のように表すことができる。
【数１】
2019070627.tif 000003
ここで、β（ｔ）は不要成分であり、例えば、送受信素子１１０１〜１１０ｎの特性や電気回路の影響による項である。また、Ｖｉ，ｊ（ｔ）は、ターゲットからの反射による項である。この測定波形をフーリエ変換すると、数２に示す式のように表される。
【数２】
2019070627.tif 000004
【０００９】
また、フーリエ変換後の参照波形は、数３に示す式のように表すことができる。
【数３】
2019070627.tif 000005
ここで、ｉは虚数単位、ｋＬは縦波の波数、Ｒは反射係数である。
【００１０】
続いて、ターゲット波形を抽出するフィルタ処理が行われる（ステップＳ３）。このフィルタ処理では、コンクリート構造体１３０の弾性波成分を抽出するために、ウィーナーフィルタを援用した、数４に示す式のような演算が行われる。
【数４】
2019070627.tif 000006
ここで、＊は複素共役である。また、εはフィルタパラメータであり、上記の非特許文献１では、ε＝０．０１を採用している。
【００１１】
その後、ターゲット波形を時間領域の波形に変換する逆フーリエ変換処理が行われ（ステップＳ４）、逆フーリエ変換されたターゲット波形を参照波形の反射時間までシフトする位相補正処理が行われる（ステップＳ５）。これは、参照波形のターゲットが処理によりずれるのを補正するためである。これにより、ターゲット波形Ｖｉ，ｊ（ｔ）が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００９−２８１８０５号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】中畑  和之、平田  正憲、廣瀬  壮一著「全波形サンプリング処理方式を利用した散乱振幅からの欠陥再構成」非破壊検査５９巻６号ｐｐ．２７７〜２８３（２０１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、従来の非破壊検査装置には次の課題がある。デコンボリューションを行うために参照波形を生成する必要があるが、測定対象であるコンクリート構造体１３０を使用して参照波形を生成すると、コンクリート構造体１３０内の骨材や気泡等によるノイズ成分のため、ターゲット波形のＳ／Ｎ比が低くなる。また、参照波形に含まれる直達波の成分により、例えばリニアアレイ探触子１１０がセットされたコンクリート構造体１３０の表面付近にターゲットがあっても、測定目的であるターゲットの判別が困難になってしまう。
【００１５】
そこで本発明は、前記の課題を解決し、ターゲット波形のＳ／Ｎ比を高くし、ターゲットの判別を容易にする非破壊検査システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、超音波を送受信する複数の送受信素子を備え、超音波を測定対象に送信する送受信素子と、この測定対象から超音波の反射波を受信する送受信素子とを１つの組み合わせとし、各組み合わせで得た時間領域の測定波形を基に前記測定対象を画像化する非破壊検査システムにおいて、前記測定波形に対してデコンボリューションを行うための参照波形を生成する参照波形生成処理と、前記測定波形及び前記参照波形を周波数領域の波形に変換するフーリエ変換処理と、フーリエ変換された前記測定波形及び前記参照波形から所定の演算を行い、ターゲット波形を抽出するフィルタ処理と、前記ターゲット波形を時間領域の波形に変換する逆フーリエ変換処理と、逆フーリエ変換された前記ターゲット波形を前記参照波形の反射時間までシフトする位相補正処理と、前記位相補正処理でシフトされた前記ターゲット波形を基に前記測定対象を画像化する画像化処理と、を行う処理装置を備え、前記参照波形生成処理は、均一な材料により設けられ、前記測定対象とは異なる供試体に超音波を送信し、前記供試体に超音波を透過させて前記参照波形を生成する、ことを特徴とする。
【００１７】
請求項１の発明では、処理装置において、測定波形に対してデコンボリューションを行うための参照波形を生成する参照波形生成処理が行われる。測定波形及びその参照波形に対して、時間領域の波形から周波数領域の波形に変換するフーリエ変換処理が行われ、所定の演算を行ってターゲット波形を抽出するフィルタ処理が行われる。そのターゲット波形に対して、時間領域の波形に変換する逆フーリエ変換処理が行われ、逆フーリエ変換されたターゲット波形を参照波形の反射時間までシフトする位相補正処理が行われる。そして、シフトされたターゲット波形を基に測定対象を画像化する画像化処理が行われる。参照波形生成処理では、均一な材料により設けられ、測定対象とは異なる供試体に超音波を送信し、前記供試体に超音波を透過させ、参照波形が生成される。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の非破壊検査システムにおいて、前記参照波形生成処理では、前記測定対象が超音波を透過する時間に基づき、前記参照波形を時間シフトする、ことを特徴とする。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、超音波を送受信する複数の送受信素子を備え、超音波を測定対象に送信する送受信素子と、この測定対象から超音波の反射波を受信する送受信素子とを１つの組み合わせとし、各組み合わせで得た時間領域の測定波形を基に前記測定対象を画像化する非破壊検査システムにおいて、前記測定波形に対してデコンボリューションを行うための参照波形を生成する参照波形生成処理と、前記測定波形及び前記参照波形を周波数領域の波形に変換するフーリエ変換処理と、フーリエ変換された前記測定波形及び前記参照波形から所定の演算を行い、ターゲット波形を抽出するフィルタ処理と、前記ターゲット波形を時間領域の波形に変換する逆フーリエ変換処理と、逆フーリエ変換された前記ターゲット波形を前記参照波形の反射時間までシフトする位相補正処理と、前記位相補正処理でシフトされた前記ターゲット波形を基に前記測定対象を画像化する画像化処理と、を行う処理装置を備え、前記参照波形生成処理は、前記測定対象とは異なる供試体に超音波を送信し、前記供試体から超音波を反射させて前記参照波形を生成する、ことを特徴とする。
【００２０】
請求項３の発明では、処理装置において、測定波形に対してデコンボリューションを行うための参照波形を生成する参照波形生成処理が行われる。測定波形及びその参照波形に対して、時間領域の波形から周波数領域の波形に変換するフーリエ変換処理が行われ、所定の演算を行ってターゲット波形を抽出するフィルタ処理が行われる。そのターゲット波形に対して、時間領域の波形に変換する逆フーリエ変換処理が行われ、逆フーリエ変換されたターゲット波形を参照波形の反射時間までシフトする位相補正処理が行われる。そして、シフトされたターゲット波形を基に測定対象を画像化する画像化処理が行われる。参照波形生成処理では、測定対象とは異なる供試体に超音波を送信し、供試体から超音波を反射させ、参照波形が生成される。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の非破壊検査システムにおいて、前記参照波形生成処理では、前記供試体から超音波を反射させた反射波を基に画像化された画像データから波形を抽出して前記参照波形を生成する、ことを特徴とする。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、請求項３または４のいずれか１項に記載の非破壊検査システムにおいて、前記参照波形生成処理では、所定の時間区間以外の箇所の値を０とする窓関数を掛け合わせて前記参照波形を生成する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１に記載の発明によれば、参照波形生成処理において、均一な材料により設けられ、測定対象とは異なる供試体に超音波を送信し、供試体に超音波を透過させ、参照波形が生成される。この参照波形は、均一な材料からなる供試体により生成されているため、直達波や骨材、気泡等によるノイズ成分が発生しない。そのため、参照波形のＳ／Ｎ比が高くなるので、デコンボリューションを行った後のターゲット波形のＳ／Ｎ比も高くすることが可能になる。また、参照波形には直達波によるノイズ成分が発生しないので、測定目的であるターゲットの抽出が容易になる。
【００２４】
請求項２に記載の発明によれば、参照波形生成処理では、測定対象が超音波を透過する時間に基づいて参照波形を時間シフトするので、測定波形の時間と参照波形の時間とを合わせることができる。これにより、正確なデコンボリューションが可能になる。
【００２５】
請求項３に記載の発明によれば、参照波形生成処理において、測定対象とは異なる供試体に超音波を送信し、供試体から超音波を反射させ、参照波形が生成される。この参照波形は、供試体からの反射波により生成されているため、ターゲット以外の直達波や骨材、気泡等によるノイズ成分を特定することが可能になる。そのため、ノイズ成分を除去することにより、参照波形のＳ／Ｎ比を高くすることができるので、デコンボリューションを行った後のターゲット波形のＳ／Ｎ比も高くすることが可能になる。また、測定目的であるターゲットの抽出が容易になる。
【００２６】
請求項４に記載の発明によれば、参照波形生成処理では、供試体から超音波を反射させた反射波を基に画像化された画像データから波形を抽出して前記参照波形を生成する。すなわち、デコンボリューションを行っていない反射波を基にした画像データから参照波形を生成するので、ノイズ成分が均一化されていない状態の波形を参照波形として使用することができる。これにより、正確なデコンボリューションが可能になる。
【００２７】
請求項５に記載の発明によれば、参照波形生成処理では、所定の時間区間以外の箇所の値を０とする窓関数を掛け合わせて参照波形を生成するので、ノイズ成分を容易に除去することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る非破壊検査システム１の概略を示すブロック構成図である。
【図２】図１の素子アレイ１４の一例を示す平面図である。
【図３】図１の素子アレイ１４の使用例を示す正面図である。
【図４】図１の素子アレイ１４による波形マトリクスを説明する説明図である。
【図５】図４の波形マトリクスの各波形を示す波形図である。
【図６】図１の信号処理部２２による参照波形生成処理で使用される供試体４０を示す斜視図である。
【図７】図６の供試体４０を使用した透過波形及び参照波形を示す波形図である。
【図８】図３のコンクリート構造体１３０の画像を示す図であり、従来の手法により表示された画像を示す図（ａ）、及び実施の形態１により表示された画像を示す図（ｂ）である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る参照波形生成処理で使用される供試体５０を示す斜視図である。
【図１０】図９の供試体５０を使用した反射波形、時間軸への換算波形及び参照波形を示す波形図である。
【図１１】図３のコンクリート構造体１３０の画像を示す図であり、従来の手法により表示された画像を示す図（ａ）、及び実施の形態２により表示された画像を示す図（ｂ）である。
【図１２】従来の非破壊検査システム１００を示すイメージ図である。
【図１３】図１２の処理装置１２０によるデコンボリューションの例を示すフローチャートである。
【図１４】図１３のステップＳ１の参照波形生成処理の例を示すイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に係る非破壊検査システム１を示す構成ブロック図である。この非破壊検査システム１は、センサ１０とノートパソコン（処理装置）２０とを備えている。センサ１０とノートパソコン２０とはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）３０によって通信可能に接続されている。
【００３１】
センサ１０は、超音波を送受信するためのものであり、制御回路１１と、送信回路１２と、受信回路１３と、素子アレイ１４とを備えている。
【００３２】
素子アレイ１４は、超音波を送受信する送受信素子をマトリクス状に配列したものであり、図１２に示すリニアアレイ探触子１１０に相当するものである。この素子アレイ１４の一例を図２に示す。この素子アレイ１４は、制御回路１１と送信回路１２と受信回路１３とを納める箱状の本体１４Ａを備えている。本体１４Ａの１つの平面である取り付け面１４Ａ１に対して、送受信素子１４ｉ，ｊが行方向および列方向のマトリクス状に配列されている。図２では、値ｉ、ｊが例えばｉ＝ｍ、ｊ＝ｎである場合を示している。素子アレイ１４は、例えば図３に示すように、送受信素子１４１，１〜１４ｍ，ｎが先に述べたコンクリート構造体１３０（図１２）に接触するように配置される。この後、送受信素子１４１，１〜１４ｍ，ｎに送信回路１２からパルス状の駆動信号が加えられると、送受信素子１４１，１〜１４ｍ，ｎはコンクリート構造体１３０に超音波を送信する。また、超音波を送信した後、送受信素子１４１，１〜１４ｍ，ｎはコンクリート構造体１３０からの反射波を測定し、測定結果の波形を表す測定波形信号を受信回路１３に出力する。
【００３３】
送信回路１２は、制御回路１１から選択信号を受け取ると、送受信素子１４１，１〜１４ｍ，ｎの中から選択された送受信素子に対して、超音波を送信するための駆動信号を送る。
【００３４】
受信回路１３は、制御回路１１から選択信号を受け取ると、送受信素子１４１，１〜１４ｍ，ｎの中から選択された送受信素子から、超音波の測定結果を示す測定波形信号を受け取る。受信回路１３は、受け取った測定波形信号を制御回路１１に送る。
【００３５】
制御回路１１は、ノートパソコン２０から測定指示を受け取ると測定を開始し、コンクリート構造体１３０に向けて超音波を送信する送受信素子と、コンクリート構造体１３０からの超音波を受信する送受信素子とを送受信素子１４１，１〜１４ｍ，ｎの中から選択する。制御回路１１は、選択した送受信素子を表す選択信号を送信回路１２と受信回路１３とに送る。例えば、制御回路１１は、測定指示を受け取ると、送受信素子１４１，１〜１４ｍ，ｎの中から、
送受信素子１４１，１（送信用）、送受信素子１４１，１（受信用）
送受信素子１４１，１（送信用）、送受信素子１４１，２（受信用）
・・・
送受信素子１４ｍ，ｎ（送信用）、送受信素子１４ｍ，ｎ（受信用）
のような一連の組み合わせを表すｍ×ｎ通りの選択信号を作成する。
【００３６】
制御回路１１は、選択信号を送信回路１２に送った後、受信回路１３から測定波形信号を受け取ると、この測定波形信号に選択信号を付加し、ＬＡＮ３０を経てノートパソコン２０に測定波形信号を送信する。制御回路１１は一連の選択信号による測定波形信号の送信を終了すると、次の選択信号に応じて同様の測定を繰り返す。
【００３７】
ノートパソコン２０は、センサ１０から受信した測定波形信号を画像化するための処理を行う。このために、ノートパソコン２０は、ユーザインターフェース２１と、信号処理部２２と、表示部２３と、入力部２４と、記憶部２５とを備えている。
【００３８】
表示部２３は、画像を表示するＬＣＤ（液晶ディスプレイ）などの表示装置である。例えば、表示部２３は、信号処理部２２による処理で得た画像であり、コンクリート構造体１３０の内部を示す画像を表示する。入力部２４は、センサ１０を用いた測定を行うための測定指示や測定を終了するための測定終了指示などを入力するための入力装置であり、キーボード等のようなものである。
【００３９】
記憶部２５は、信号処理部２２の制御によって測定波形信号などを記憶する記憶装置である。例えば、記憶部２５は、予め参照波形を記憶している。参照波形については後で述べる。
【００４０】
ユーザインターフェース２１は、ＬＡＮ３０を経てノートパソコン２０から測定波形信号を含む各種の信号を受信して信号処理部２２に渡す。また、ユーザインターフェース２１は、信号処理部２２からの指示などをＬＡＮ３０を経てセンサ１０に送信する。
【００４１】
信号処理部２２は、入力部２４からコンクリート構造体１３０を検査するための測定指示を受け取ると、センサ１０を用いた非破壊検査のための処理を行う。つまり、信号処理部２２はユーザインターフェース２１とＬＡＮ３０とを経て測定指示をセンサ１０に送信する。この後、信号処理部２２は、センサ１０から一連の測定波形信号を受信すると、コンクリート構造体１３０の内部を示す画像を作成するための処理を行う。このとき、作成された画像が不鮮明になるのを補正するために、図１３に示すデコンボリューションが行われる。
【００４２】
信号処理部２２は、ＬＡＮ３０とユーザインターフェース２１とを経て一連の測定波形信号をセンサ１０から受信すると、これらの測定波形信号をコンクリート構造体１３０用の波形マトリクスＭとして記憶部２５に記憶する。信号処理部２２は、波形マトリクスＭとして記憶するときには、各測定波形信号に付加されている選択信号を利用して各測定波形信号が表す測定波形をマトリクス状にする。例えば、送受信素子１４１，１〜１４ｍ，ｎが図４に示すように４つの送受信素子１４１，１〜１４２，２であり、送受信素子１４１，１〜１４２，２が測定した測定波形をＭ１，１、・・・、Ｍ２，２とする。以下では、４つの送受信素子１４１，１〜１４２，２から成る素子アレイ１４を具体例として説明する。
【００４３】
なお、説明の都合により送受信素子１４１，１〜１４２，２に対してＮｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３、Ｎｏ．４の番号を付けて各送受信素子を表す場合がある。また、送信側の送受信素子をＴｘで表し、受信側の送受信素子をＲｘで表す。例えば、送受信素子１４１，１（Ｎｏ．１の送受信素子）が送信側であると、この送受信素子１，１を符号Ｔｘ１で表し、送受信素子１，１が受信側であると、この送受信素子１，１を符号Ｒｘ１で表す。
【００４４】
測定波形Ｍ１，１、・・・、Ｍ４，４は、受信側の送受信素子Ｒｘ１〜Ｒｘ４（送受信素子１４１，１〜１４４，４）から得た各測定波形信号が表す波形である。つまり、
（Ｔｘ１，Ｒｘ１）の組み合わせで得た測定波形がＭ１，１
（Ｔｘ１，Ｒｘ２）の組み合わせで得た測定波形がＭ１，２
・・・
（Ｔｘ４，Ｒｘ４）の組み合わせで得た測定波形がＭ４，４
のように、波形マトリクスＭは４×４の１６通りの波形から成っている。
【００４５】
波形マトリクスＭの測定波形Ｍ１，１、・・・、Ｍ４，４は図５に示すようなターゲットからの反射波を含む波形となる。その後、波形マトリクスＭの測定波形Ｍ１，１、・・・、Ｍ４，４のそれぞれに対して、前述のデコンボリューションが行われるが、実際には測定の開始直後に、送受信素子Ｔｘ１〜Ｔｘ４から送受信素子Ｒｘ１〜Ｒｘ４に直接伝わる直達波が発生することがあり、この直達波の成分が含まれることがある。また、測定波形Ｍ１，１、・・・、Ｍ４，４には、コンクリート構造体１３０内の骨材や気泡等によるノイズの成分が含まれる。従来、デコンボリューションを行う場合、測定対象であるコンクリート構造体１３０を使用して、デコンボリューションを行うための参照波形を生成していたが、このような直達波の成分やノイズの成分により、参照波形のＳ／Ｎ比が低くなる。また、直達波の成分により、測定対象のターゲットの判別が困難になることがある。本発明は、デコンボリューションにおいて参照波形を生成する際に、直達波の成分やノイズの成分の影響を低減させることを目的としている。
【００４６】
次に、このようなデコンボリューション及び参照波形生成処理、並びにその作用について説明する。
【００４７】
図６に示す供試体４０は、図１３に示すデコンボリューションのうち、ステップＳ１の参照波形生成処理を行うときに、図１４に示すコンクリート構造体１３０に代えて素子アレイ１４が取り付けられるものであり、例えばＡＢＳ樹脂等により均一に構成され、厚さＴに形成されている。なお、この参照波形生成処理は、例えば非破壊検査システム１の製品出荷前に行われるものである。この供試体４０には、上面に送受信素子１４ｉ，ｊのうちの１つである送受信素子１４ｂが、下面に送受信素子１４ｃが取り付けられ、送受信素子１４ｂから送受信素子１４ｃへ超音波が透過され、送受信素子１４ｃで受信した透過波形から参照波形が生成される。
【００４８】
供試体４０を使用した透過波形ＭＡ及び参照波形ＭＲＥＦを、図７に示す。ここで、供試体４０における超音波の透過速度をｖＡとする。透過波形ＭＡは、数５に示す時間までは波形が発生せず、この時間の経過後、波形が発生する。供試体４０は均一なＡＢＳ樹脂等により構成されているため、透過波形ＭＡには、直達波の成分や、骨材や気泡等によるノイズの成分が含まれることはない。
【数５】
2019070627.tif 000007
【００４９】
次に、この透過波形ＭＡを、非破壊検査システム１の測定対象であるコンクリート構造体１３０における超音波の透過速度ｖＣに換算して時間シフトを行い、参照波形ＭＲＥＦを生成する。これは、参照波形ＭＲＥＦの時間を測定波形Ｍ１，１、・・・、Ｍ４，４に合わせるために行われる。参照波形ＭＲＥＦは、数６に示す時間までは波形が発生せず、この時間の経過後、波形が発生する。参照波形ＭＲＥＦは、透過波形ＭＡと同様に、直達波の成分や、骨材や気泡等によるノイズの成分が含まれることはない。
【数６】
2019070627.tif 000008
【００５０】
このように、均一なＡＢＳ樹脂等により構成された供試体４０を使用して参照波形を生成することにより、直達波の成分や、骨材や気泡等によるノイズの成分が含まれることがなくなる。これにより、参照波形のＳ／Ｎ比が高くなる。
【００５１】
その後、信号処理部２２により、測定波形Ｍ１，１、・・・、Ｍ４，４及び参照波形ＭＲＥＦに対して、前述同様に図１３に示すフーリエ変換処理が行われ（ステップＳ２）、ウィーナーフィルタを援用したフィルタ処理が行われ（ステップＳ３）、逆フーリエ変換処理が行われ（ステップＳ４）、位相補正処理が行われ（ステップＳ５）、コンクリート構造体１３０を画像化する画像化処理が行われる。信号処理部２２は、入力部２４から測定終了指示がなければ、ユーザインターフェース２１を経て次の測定指示をセンサ１０に送信する。一方、入力部２４から測定終了指示があると、信号処理部２２は測定を終了する。
【００５２】
図８は、コンクリート構造体１３０の画像を示す図であり、従来の手法により表示された画像を示す図（ａ）、及び本実施の形態により表示された画像を示す図（ｂ）である。従来の手法の場合、図８（ａ）に示すように、ターゲットと思われるものの画像以外に直達波やノイズと思われる成分が画像化されており、ターゲットの画像が不鮮明となっている。これに対して、本実施の形態の場合、図８（ｂ）に示すように、ターゲットの画像が鮮明に表示されている。すなわち、ターゲット波形のＳ／Ｎ比も高くなっていることが分かる。
【００５３】
以上のように、このような構成の非破壊検査システム１によれば、参照波形生成処理において、均一なＡＢＳ樹脂等により構成された供試体４０を使用して参照波形が生成されるので、直達波の成分や、骨材や気泡等によるノイズの成分が含まれることがなくなる。そのため、参照波形のＳ／Ｎ比が高くなるため、ターゲット波形のＳ／Ｎ比も高くなる。これにより、画像上にターゲットが鮮明に表示されるので、ターゲットの抽出が容易になる。
【００５４】
また、供試体４０の透過波形ＭＡの時間シフトを行い、参照波形ＭＲＥＦを生成するので、測定波形Ｍ１，１、・・・、Ｍ４，４の時間と参照波形ＭＲＥＦの時間とを合わせることができる。これにより、正確なデコンボリューションが可能になる。
【００５５】
（実施の形態２）
図９は、この発明の実施の形態２に係る非破壊検査システム１の信号処理部２２による参照波形生成処理で使用される供試体５０を示す斜視図である。この供試体５０は、実施の形態１に係る供試体４０と同様に、図１３に示すデコンボリューションのうち、ステップＳ１の参照波形生成処理を行うときに、図１４に示すコンクリート構造体１３０に代えて素子アレイ１４が取り付けられるものである。供試体５０は、例えばコンクリート構造体１３０と同一のコンクリートにより構成され、ノイズの要因となる骨材５１や気泡５２が存在している。この供試体５０には、例えば上面に送受信素子１４１，１〜１４２，２が取り付けられ、送受信素子１４１，１〜１４２，２から超音波が送信され、送受信素子１４１，１〜１４２，２で受信した反射波形から参照波形が生成される。
【００５６】
供試体５０を使用した反射波形ＭＢ、時間軸への換算波形ＭＣ、及び参照波形ＭＲＥＦを、図１０に示す。まず、送受信素子１４１，１〜１４２，２で受信した反射波形から、画像化処理が行われ、図１０の画像Ｉのように画像化される。このとき、フーリエ変換処理（ステップＳ２）、フィルタ処理（ステップＳ３）、逆フーリエ変換処理（ステップＳ４）、位相補正処理（ステップＳ５）は行われない。これは、直達波や骨材、気泡等によるノイズ成分を特定するため、このような処理によりノイズ成分が均一化されていない状態の波形を参照波形として使用するためであり、これにより正確なデコンボリューションが可能になる。
【００５７】
次に、画像Ｉの所定の縦線Ｌから、反射波形ＭＢが抽出される。この反射波形ＭＢには、送受信素子１４１，１〜１４２，２の間で発生する直達波成分ＭＢ１、骨材５１や気泡５２から反射されて生じるノイズ成分ＭＢ２、供試体５０に含まれるターゲット成分ＭＢ３が含まれる。なお、この反射波形ＭＢにおける送受信素子１４１，１〜１４２，２のサンプリング周期（距離）は、ｄｘである。この反射波形ＭＢは距離に対する波形であるため、横軸を時間軸へ換算した換算波形ＭＣを生成する。この反射波形ＭＣには、反射波形ＭＢと同様に、直達波成分ＭＣ１、ノイズ成分ＭＣ２、ターゲット成分ＭＣ３が含まれる。また、サンプリング周期も時間ｄｔ２へ変換される。
【００５８】
次に、反射波形ＭＣのサンプリング周期（時間）ｄｔ２を、測定波形のサンプリング周期（時間）ｄｔ１に合わせて換算し、換算した参照波形ＭＲＥＦを生成する。この参照波形ＭＲＥＦには、反射波形ＭＢと同様に、直達波成分ＭＲＥＦ１、ノイズ成分ＭＲＥＦ２、ターゲット成分ＭＣ３が含まれる。そして、所定の時間区間以外の箇所の値を０とする窓関数を使用して直達波成分ＭＲＥＦ１及びノイズ成分ＭＲＥＦ２を除去する。このように、供試体５０を使用して参照波形を生成することにより、直達波の成分や、骨材や気泡等によるノイズの成分を特定することが容易になる。これにより、参照波形のＳ／Ｎ比が高くなる。
【００５９】
その後、実施の形態１と同様に、フーリエ変換処理（ステップＳ２）、フィルタ処理（ステップＳ３）、逆フーリエ変換処理（ステップＳ４）、位相補正処理（ステップＳ５）が行われ、コンクリート構造体１３０を画像化する画像化処理が行われる。
【００６０】
図１１は、コンクリート構造体１３０の画像を示す図であり、従来の手法により表示された画像を示す図（ａ）、及び本実施の形態により表示された画像を示す図（ｂ）である。従来の手法の場合、図１１（ａ）に示すように、ターゲットと思われるものの画像以外に直達波やノイズと思われる成分が画像化されており、ターゲットの画像が不鮮明となっている。これに対して、本実施の形態の場合、図１１（ｂ）に示すように、ターゲットの画像が鮮明に表示されている。すなわち、ターゲット波形のＳ／Ｎ比も高くなっていることが分かる。
【００６１】
以上のように、このような構成の非破壊検査システム１によれば、参照波形生成処理において、コンクリートにより構成された供試体５０を使用して参照波形が生成されるので、直達波の成分や、骨材や気泡等によるノイズの成分を特定することが可能になる。そのため、このような直達波成分やノイズ成分を窓関数を使用して除去することにより、参照波形のＳ／Ｎ比が高くなるため、ターゲット波形のＳ／Ｎ比も高くなる。これにより、画像上にターゲットが鮮明に表示されるので、ターゲットの抽出が容易になる。
【００６２】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態１では、供試体４０をＡＢＳ樹脂等により構成したが、このような樹脂等に限られず、超音波が透過できるものであれば、例えば金属等により構成しても良い。
【００６３】
また、実施の形態２では、供試体５０をコンクリートにより構成したが、超音波が透過できるものであれば、例えば金属等により構成しても良い。この場合、実施の形態１のように、超音波の反射速度が異なるので測定対象に合わせて換算する処理が必要になる。
【００６４】
さらに、実施の形態２では、反射波形から画像化処理を行い、その画像Ｉから反射波形ＭＢを抽出したが、画像化処理を行わずに反射波形から参照波形を生成しても良い。
【符号の説明】
【００６５】
１              非破壊検査システム
１０            センサ
１１            制御回路
１２            送信回路
１３            受信回路
１４            素子アレイ
２０            ノートパソコン（処理装置）
２１            ユーザインターフェース
２２            信号処理部
２３            表示部
２４            入力部
２５            記憶部
３０            ＬＡＮ
４０，５０      供試体
１００          非破壊検査システム
１１０          リニアアレイ探触子
１２０          処理装置
１３０          コンクリート構造体
【図１】
2019070627.tif 000009
【図２】
2019070627.tif 000010
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2019070627.tif 000020
【図１３】
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【図１４】
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