(57)【要約】【課題】前のパルス送信による不要エコーが存在する場合においても、所望のエコーを検出する。【解決手段】送信パルス波を連続生成して対象物に送信するパルス送信部（信号生成部１１、送信部１２、超音波探触子２）と、送信パルス波に対して対象物から反射されたエコーを受信して受信信号に変換するパルス受信部（超音波探触子２、受信部１３）と、受信信号を連続的に記憶する受信信号記憶部１４と、受信信号記憶部１４から、２つの送信パルス波によるエコーに対応した時間領域の受信信号群を時間信号として抽出する信号抽出部１５と、抽出された２つの時間信号に対して、荷重制御による差分処理を行うキャンセラ部１６と、差分処理された時間信号に基づいて、対象となるエコーを抽出するエコー抽出部（探傷処理部１７）とを備えた。【選択図】図１
2015206607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信パルス波を連続生成して対象物に送信するパルス送信部と、
前記パルス送信部により送信された送信パルス波に対して前記対象物から反射されたエコーを受信して受信信号に変換するパルス受信部と、
前記パルス受信部により変換された受信信号を連続的に記憶する受信信号記憶部と、
前記受信信号記憶部から、２つの前記送信パルス波による前記エコーに対応した時間領域の受信信号群を時間信号として抽出する信号抽出部と、
前記信号抽出部により抽出された２つの時間信号に対して、荷重制御による差分処理を行うキャンセラ部と、
前記キャンセラ部により差分処理された時間信号に基づいて、対象となるエコーを抽出するエコー抽出部と
を備えた測定装置。
【請求項２】
送信パルス波を連続生成して対象物を送信するパルス送信部と、
前記パルス送信部により送信された送信パルス波に対して前記対象物から反射されたエコーを受信して受信信号に変換するパルス受信部と、
前記パルス受信部により変換された受信信号を連続的に記憶する受信信号記憶部と、
前記受信信号記憶部から、３つ以上の前記送信パルス波による前記エコーに対応した時間領域の受信信号群を時間信号として抽出する信号抽出部と、
前記信号抽出部により抽出された３つ以上の時間信号のうち、２つの時間信号の組み合わせに対して、荷重制御による差分処理を行うキャンセラ部と、
前記キャンセラ部により差分処理された各時間信号に基づいて、対象となるエコーをそれぞれ抽出するエコー抽出部と、
前記エコー抽出部による抽出結果に基づいて、対象となるエコーの有無を判定する判定部と
を備えた測定装置。
【請求項３】
前記キャンセラ部は、２つの時間信号の時間ずれを推定して補正を行った後、荷重制御による差分処理を行う
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の測定装置。
【請求項４】
前記キャンセラ部は、２つの時間信号に対してタップ付き遅延線による遅延信号を生成し、当該遅延信号を用いて荷重制御による差分処理を行う
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の測定装置。
【請求項５】
前記キャンセラ部の前処理として、当該キャンセラ部に入力される２つの時間信号の高周波成分の除去を行うバンドパスフィルタを備えた
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項６】
前記キャンセラ部の後処理として、当該キャンセラ部から出力された時間信号の高調波成分の除去を行うバンドパスフィルタを備えた
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項７】
前記キャンセラ部の前処理として、当該キャンセラ部に入力される２つの時間信号の高調波成分の除去を行うマッチドフィルタを備えた
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項８】
前記キャンセラ部の後処理として、当該キャンセラ部から出力された時間信号の高調波成分の除去を行うマッチドフィルタを備えた
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項９】
前記パルス送信部および前記パルス受信部は、同一の超音波探触子を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項１０】
前記パルス送信部および前記パルス受信部は、別々の超音波探触子を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、送信パルス波を対象物に連続送信してそのエコーを受信し、対象となるエコーを抽出する測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、送信パルス波（例えば超音波）を対象物に連続送信してそのエコーを受信し、その中から対象となるエコーを抽出して当該対象物に関する測定（例えば超音波探傷）を行う測定装置が知られている（例えば特許文献１，２参照）。この従来の測定装置について、図１２，１３を参照しながら説明を行う。図１２は従来の測定装置による超音波探傷の概要を示す図であり、図１３はそのときの受信信号波形を示す図である。なお図１２では、対象物（探傷対象の試験体）として、鋼鉄の角材である角ビレット５を用い、その断面を図示している。
【０００３】
図１２に示すように、測定装置は、角ビレット５に対向して設置されている。この測定装置の送受信器１０１では、信号生成部１０１１にて送信パルス波が連続生成される。この送信パルス波は、送信部１０１２により超音波探触子１０２を介して角ビレット５内に照射される。角ビレット５内に照射された送信パルス波は、探傷対象である内部の傷、角ビレット５の表面および底面等の音響的不連続部で反射され、超音波探触子１０２で受信される。ここで、図１２中の３本の矢印は左側から、角ビレット５の表面からのエコー（表面エコー）、傷エコー、角ビレット５の底面からのエコー（底面エコー）に対応している。受信されたエコーは、受信部１０１３にて増幅・ＡＤ変換等の前処理が施されて受信信号に変換される。その後、探傷処理部１０１４にて閾値処理等による受信信号中の傷エコーの検出や傷の深さの計測等が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平７−８５０７７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４５１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、検査ライン等において移動する試験体に自動で超音波探傷を行う場合、検査の効率化を上げるために、試験体の異なる箇所（すなわち、異なる断面）ごとに行われる探傷処理の時間間隔を狭め、ライン速度を速くすることが考えられる。この探傷処理の時間間隔を狭めることは、パルス送信の時間間隔を狭めることに相当する。このとき、受信信号は図１３に示すような波形となる。図１３に示すように、受信信号中には、傷エコー以外に、角ビレット５の表面および底面からのエコー、角ビレット５の内部での多重反射等による残響エコー等の不要エコーが含まれている。
【０００６】
そして、最初のパルス送信を行ってから不要エコーがまだ残っている状態で次のパルス送信を行ってしまうと、不要エコーを傷エコーとして誤検出してしまう。そのため、複数回のパルス送信を行う際には、不要エコーが十分低減するまで待つ必要があり、パルス送信の時間間隔を短くすることができないという課題がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、前のパルス送信による不要エコーが存在する場合においても、対象となるエコーを検出することができる測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る測定装置は、送信パルス波を連続生成して対象物に送信するパルス送信部と、パルス送信部により送信された送信パルス波に対して対象物から反射されたエコーを受信して受信信号に変換するパルス受信部と、パルス受信部により変換された受信信号を連続的に記憶する受信信号記憶部と、受信信号記憶部から、２つの送信パルス波によるエコーに対応した時間領域の受信信号群を時間信号として抽出する信号抽出部と、信号抽出部により抽出された２つの時間信号に対して、荷重制御による差分処理を行うキャンセラ部と、キャンセラ部により差分処理された時間信号に基づいて、対象となるエコーを抽出するエコー抽出部とを備えたものである。
【０００９】
また、この発明に係る測定装置は、送信パルス波を連続生成して対象物を送信するパルス送信部と、パルス送信部により送信された送信パルス波に対して対象物から反射されたエコーを受信して受信信号に変換するパルス受信部と、パルス受信部により変換された受信信号を連続的に記憶する受信信号記憶部と、受信信号記憶部から、３つ以上の送信パルス波によるエコーに対応した時間領域の受信信号群を時間信号として抽出する信号抽出部と、信号抽出部により抽出された３つ以上の時間信号のうち、２つの時間信号の組み合わせに対して、荷重制御による差分処理を行うキャンセラ部と、キャンセラ部により差分処理された各時間信号に基づいて、対象となるエコーをそれぞれ抽出するエコー抽出部と、エコー抽出部による抽出結果に基づいて、対象となるエコーの有無を判定する判定手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、上記のように構成したので、前のパルス送信による不要エコーが存在する場合においても、対象となるエコーを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る測定装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る測定装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１に係る測定装置による受信信号を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る測定装置によるキャンセリング処理の概要を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る測定装置の構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る測定装置の構成を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係る測定装置の構成を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係る測定装置の別の構成を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態４に係る測定装置の別の構成を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態４に係る測定装置の別の構成を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態５に係る測定装置の構成を示す図である。
【図１２】従来の測定装置の構成を示す図である。
【図１３】従来の測定装置による受信信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る測定装置の構成を示す図である。なお以下に示す測定装置では、対象物（探傷対象の試験体）として角ビレット５を用い、検査ライン等において移動する角ビレット５に対して超音波探傷を行う場合を例にして説明を行う。
測定装置は、図１に示すように、送受信器１および超音波探触子２から構成されている。
【００１３】
送受信器１は、送信パルス波である超音波を超音波探触子２に連続送信し、超音波探触子２からの当該送信パルス波に対するエコーを受信して、角ビレット５の探傷処理を行うものである。この送受信器１の詳細については後述する。
【００１４】
超音波探触子２は、送受信器１（送信部１２）からの送信パルス波を角ビレット５内に照射し、当該角ビレット５で反射された当該送信パルス波（エコー）を受信するものである。この超音波探触子２により受信されたエコーは送受信器１（受信部１３）に出力される。
【００１５】
送受信器１は、図１に示すように、信号生成部１１、送信部１２、受信部１３、受信信号記憶部１４、信号抽出部１５、キャンセラ部１６および探傷処理部（エコー抽出部）１７から構成されている。
【００１６】
信号生成部１１は、送信パルス波を連続生成するものである。この際、信号生成部１１は、従来の測定装置では不要エコーに傷エコーが埋もれてしまうような短い送信間隔で送信パルス波の生成を行う。この信号生成部１１により生成された送信パルス波は送信部１２に出力される。
【００１７】
送信部１２は、信号生成部１１からの送信パルス波を超音波探触子２に送信するものである。
なお、信号生成部１１、送信部１２および超音波探触子２は、本発明の「送信パルス波を連続生成して対象物に送信するパルス送信部」に相当する。
【００１８】
受信部１３は、超音波探触子２からのエコーを受信し、増幅、ＡＤ変換および位相検波等の前処理を施してデジタル信号（受信信号）に変換するものである。この受信部１３により変換された受信信号は受信信号記憶部１４に出力される。
なお、超音波探触子２および受信部１３は、本発明の「前記パルス送信部により送信された送信パルス波に対して前記対象物から反射されたエコーを受信して受信信号に変換するパルス受信部」に相当する。
【００１９】
受信信号記憶部１４は、受信部１３からの受信信号を連続的に記憶するものである。なお、受信信号記憶部１４は、ＨＤＤ、ＤＶＤ、メモリ等によって構成される。この受信信号記憶部１４に記憶された受信信号は信号抽出部１５により抽出される。
【００２０】
信号抽出部１５は、受信信号記憶部１４から、任意の２つの送信パルス波によるエコーに対応する時間領域の受信信号群を時間信号として抽出するものである。なお、信号抽出部１５は、ソフトウェアに基づくＣＰＵを用いたプログラム処理によって実行される。この信号抽出部１５により抽出された２つの時間信号はキャンセラ部１６に出力される。
【００２１】
キャンセラ部１６は、信号抽出部１５からの２つの時間信号を用いて、キャンセリング処理（差分処理）を行うことで、不要エコーを抑圧した時間信号を得るものである。このキャンセラ部１６は、適応的な荷重制御を行ったうえで、差分処理を行う。このキャンセラ部１６は、荷重計算部１６１、乗算器１６２および減算器１６３から構成されている。このキャンセラ部１６により不要エコーが抑圧された時間信号は探傷処理部１７に出力される。
【００２２】
荷重計算部１６１は、送信ごとの送信パルス波の波形のばらつき等の影響を抑圧するため、信号抽出部１５からの２つの時間信号に基づいて、予め指定された一方の時間信号に対する荷重を計算するものである。なお、荷重計算部１６１は、ソフトウェアに基づくＣＰＵを用いたプログラム処理によって実行される。
【００２３】
乗算器１６２は、信号抽出部１５からの時間信号のうち、予め指定された一方の時間信号に対し、荷重計算部１６１により計算された荷重を乗算するものである。
減算器１６３は、信号抽出部１５からの時間信号のうち荷重が乗算されていない時間信号と、乗算器１６２により荷重が乗算された時間信号とを、差分するものである。
【００２４】
探傷処理部１７は、キャンセラ部１６からの時間信号に基づいて、閾値処理等による傷エコーの検出、傷の深さの計測等の探傷処理を行うものである。なお、探傷処理部１７は、ソフトウェアに基づくＣＰＵを用いたプログラム処理によって実行される。
【００２５】
次に、上記のように構成された測定装置の動作について、図２〜４を参照しながら説明する。
測定装置の動作では、図２に示すように、まず、パルス送信部は、送信パルス波を連続生成して角ビレット５に送信する（ステップＳＴ１）。すなわち、まず、信号生成部１１にて、従来の測定装置では不要エコーに傷エコーが埋もれてしまうような短い送信間隔で送信パルス波を生成する。そして、送信部１２にて当該送信パルス波を超音波探触子２に送信し、超音波探触子２にて当該送信パルス波を角ビレット５内に照射する。
【００２６】
そして、角ビレット５内に照射された超音波パルスは、探傷対象である角ビレット５の内部の傷、表面および底面等の音響的不連続部で反射される。次いで、パルス受信部は、角ビレット５から反射されたエコーを受信して受信信号に変換する（ステップＳＴ２）。すなわち、超音波探触子２を介して受信部１３にて、角ビレット５から反射されたエコーを受信し、増幅、ＡＤ変換および位相検波等の前処理を施してデジタル信号（受信信号）に変換する。この受信部１３により変換された受信信号は受信信号記憶部１４に出力される。
【００２７】
次いで、受信信号記憶部１４は、受信部１３からの受信信号を連続的に保存する（ステップＳＴ３）。
ここで、本発明の測定装置では、信号生成部１１で生成される送信パルス波の間隔は従来よりも短く設定されている。この場合での受信信号群ｘ（ｔ）の様子を図３に示す。図３の受信信号群ｘ（ｔ）では、複数回の送信パルス波による各受信信号が重畳され受信された状態が図示されている。図３に示すように、角ビレット５の移動に対応し、各送信パルス波による受信信号は角ビレット５の異なる位置に対する受信信号となっている。なお図３では、２回目のパルス送信のときにのみ傷エコーが受信されている状態を図示している。
【００２８】
次いで、信号抽出部１５は、受信信号記憶部１４から、任意の２つの送信パルス波によるエコーに対応する時間領域の受信信号群を時間信号として抽出する（ステップＳＴ４）。図３の例では、例えば第２のパルス送信時刻に対応した時間領域と第３のパルス送信時刻に対応した時間領域の時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）を抽出している。なお、この２つの時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）は、それぞれ対応するパルス送信時刻を基準として、相対的に同じ時間領域となるように抽出される。
この信号抽出部１５により抽出された２つの時間信号はキャンセラ部１６に出力される。
【００２９】
次いで、キャンセラ部１６は、信号抽出部１５からの２つの時間信号を用いて、荷重制御によるキャンセリング処理（差分処理）を行うことで、不要エコーを抑圧した時間信号を得る（ステップＳＴ５）。以下、図４を参照しながらキャンセラ部１６によるキャンセリング処理について説明を行う。
【００３０】
角ビレット５のような試験体は、位置によらず断面形状がほぼ均一と見なせる。そのため、試験体の形状に依存して発生する各不要エコー成分は、検査位置（パルス送信のタイミング）によらず同一となる。一方、２つの時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）は、それぞれ対応するパルス送信時刻を基準として、相対的に同じ時間領域となるように抽出されている。そのため、図４中の時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）では、不要エコー成分はそれぞれ時間軸上の同じ位置に発生していることになる。ただし図４の例では、時間信号ｘ１（ｔ）にのみ、断面の傷による傷エコーが同時に発生している。
【００３１】
本発明では、このような不要エコー成分の同一性に着目し、キャンセラ部１６にて２つの時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）の差分をとり時間信号ｙ（ｔ）を生成することで、時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）で同一である不要エコーのみを抑圧する効果を得る。
【００３２】
ただし、キャンセラ部１６では単純な差分処理を行うのではなく、荷重計算部１６１にて適応的な荷重制御を行ったうえで差分処理を行う。すなわち、荷重計算部１６１が時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）から最適な荷重ｗを計算し、乗算器１６２および減算器１６３を介して下式（１）のように時間信号ｙ（ｔ）を計算する。
2015206607.tif 000003
【００３３】
このように、荷重計算部１６１にて適応的に荷重を制御することで、送信ごとの送信パルス波の波形のばらつき等の影響を抑圧しながら差分処理を行う効果を得る。
2015206607.tif 000004
2015206607.tif 000005
【００３４】
このキャンセラ部１６により不要エコーが抑圧された時間信号は探傷処理部１７に出力される。
【００３５】
次いで、探傷処理部１７は、キャンセラ部１６からの時間信号に対して、閾値処理等による傷エコーの検出、傷の深さの計測等の探傷処理を行う（ステップＳＴ６）。この際、信号抽出部１５により抽出された時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）のうち、少なくとも一方に傷エコーが存在する場合には、時間信号ｙ（ｔ）にも傷エコーが発生する。一方、時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）のうちどちらにも傷エコーが存在しない場合には、時間信号ｙ（ｔ）にも傷エコーは発生しない。そのため、探傷処理部１７では、従来技術と同様に、時間信号ｙ（ｔ）に対して傷エコーの検出を行うことができ、角ビレット５中の傷の有無を測定することが可能となる。
【００３６】
なお図３では、信号抽出部１５にて受信信号群ｘ（ｔ）のうちの隣接するパルス送信時刻に対応した２つの時間領域の時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）を抽出する場合を示した。しかしながら、必ずしも隣接したパルス送信時刻に対応する時間領域の受信信号群を抽出する必要はない。すなわち、例えば、同一の試験体中の時間的に離れたパルス送信時刻に対応する２つの時間領域の時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）を抽出しても構わない。
【００３７】
また図３では、時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）として、表面エコー、底面エコーおよび残響エコーを含む時間領域の受信信号群を抽出しているが、より短いまたは長い時間領域で抽出しても構わない。ただし、その抽出する時間領域には、傷エコーの発生の可能性がある時間領域が含まれている必要がある。
【００３８】
以上のように、この実施の形態１によれば、任意の２つのパルス送信に対応する時間領域の受信信号群を時間信号として抽出し、その２つの時間信号を用いて荷重制御による差分処理を行うように構成したので、前のパルス送信による不要エコーが存在する場合において、対象となるエコーを検出することができる。
【００３９】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２に係る測定装置の構成を示す図である。図５に示す実施の形態２に係る測定装置は、図１に示す実施の形態１に係る測定装置の送受信器１を送受信器１ｂに変更したものである。この送受信器１ｂは、実施の形態１におけるキャンセラ部１６をキャンセラ部１６ｂに変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
【００４０】
キャンセラ部１６ｂは、信号抽出部１５からの２つの時間信号を用いて、キャンセリング処理（差分処理）を行うことで、不要エコーを抑圧した時間信号を得るものである。このキャンセラ部１６ｂは、２つの時間信号の時間ずれを推定して補正を行い、適応的な荷重制御を行ったうえで、差分処理を行う。このキャンセラ部１６ｂは、実施の形態１のキャンセラ部１６に遅延計算部１６４および遅延部１６５を追加したものである。このキャンセラ部１６ｂにより不要エコーが抑圧された時間信号は探傷処理部１７に出力される。
【００４１】
遅延計算部１６４は、信号抽出部１５からの２つの時間信号に基づいて、当該時間信号間の時間ずれを推定し、その遅延量を計算するものである。
遅延部１６５は、信号抽出部１５からの時間信号のうち、予め指定された一方の時間信号に対し、遅延計算部１６４により計算された遅延量に基づいて遅延補正を行うものである。
【００４２】
ここで、信号抽出部１５では、実施の形態１と同様に受信信号群ｘ（ｔ）から任意の２つの時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）を抽出する。この２つの時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）は、それぞれ対応するパルス送信時刻を基準として、相対的に同じ時間領域となるように抽出されている。そのため、前述のように、時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）中の不要エコー成分の発生位置は、理想的には一致するはずである。しかしながら、実際には、時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）中の不要エコーの発生位置には時間ずれが発生する可能性がある。これは、例えば、検査ライン等において試験体が移動する際に、振動により超音波探触子２と試験体との間の距離が変化する場合等が挙げられる。
【００４３】
そこで、実施の形態２のキャンセラ部１６ｂでは、実施の形態１と同様の適応的な荷重制御による差分処理の前段で、時間ずれの推定とその補正を一方の時間信号（図では時間信号ｘ２（ｔ））に対して行う。
【００４４】
すなわち、まず、遅延計算部１６４にて、時間信号ｘ１（ｔ）と時間信号ｘ２（ｔ）との間の時間遅延を推定し、時間ずれの補正値に相当する遅延量τを計算する。このときの遅延量τの計算方法としては、例えば時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）のそれぞれについて、表面エコーの立ち上がり時刻ＴＯＡ１，ＴＯＡ２を計算し、下式（３）のようにその差分をとる方法がある。
2015206607.tif 000006
【００４５】
また、上記方法以外にも、例えば、時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）の相互相関関数ｃ（τ）を計算し、その値が最大となる遅延量τを求める方法もある。
【００４６】
その後、遅延部１６５にて、時間信号ｘ２（ｔ）に対して上記遅延量τを用いて遅延補正を行い、時間信号ｘ２（ｔ−τ）を得る。
その後、荷重計算部１６１、乗算器１６２および減算器１６３にて、時間信号ｘ１（ｔ）と時間信号ｘ２（ｔ−τ）とを用いて、キャンセリング処理を行い、時間信号ｙ（ｔ）を得る。
【００４７】
以上のように、この実施の形態２によれば、抽出した２つの受信信号の時間ずれを推定しその補正を行った後、それらの信号を用いて荷重制御による差分処理を行うように構成したので、実施の形態１における効果に加え、観測タイミングによって受信信号に異なる遅延が発生する状況においても、不要エコーを抑圧し傷エコーの検出等の探傷処理が正確に行えるという効果を得る。
【００４８】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３に係る測定装置の構成を示す図である。図６に示す実施の形態３に係る測定装置は、図１に示す実施の形態１に係る測定装置の送受信器１を送受信器１ｃに変更したものである。この送受信器１ｃは、実施の形態１におけるキャンセラ部１６をキャンセラ部１６ｃに変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
【００４９】
キャンセラ部１６ｃは、信号抽出部１５からの２つの時間信号を用いて、キャンセリング処理（差分処理）を行うことで、不要エコーを抑圧した時間信号を得るものである。このキャンセラ部１６ｃは、２つの時間信号に対してタップ付き遅延線（Ｔａｐｐｅｄ  Ｄｅｌａｙ  Ｌｉｎｅ：ＴＤＬ）による遅延信号を生成し、当該遅延信号を用いて、適応的な荷重制御を行ったうえで、差分処理を行う。このキャンセラ部１６ｃは、実施の形態１のキャンセラ部１６の荷重計算部１６１を荷重計算部１６１ｂに変更し、複数の遅延部１６６を追加し、乗算器１６２を複数設けたものである。このキャンセラ部１６ｃにより不要エコーが抑圧された時間信号は探傷処理部１７に出力される。
【００５０】
複数の遅延部１６６は、信号抽出部１５からの時間信号のうち、予め指定された一方の受信信号に対して予め設定された遅延量だけ順に遅延させるものである。この複数の遅延部１６６は、タップ付き遅遅延線として動作する。
【００５１】
荷重計算部１６１ｂは、送信ごとの送信パルス波の波形のばらつき等の影響を抑圧するため、各遅延部１６６により遅延された時間信号に基づいて、各受信信号に対する荷重を計算するものである。なお、荷重計算部１６１は、ソフトウェアに基づくＣＰＵを用いたプログラム処理によって実行される。
【００５２】
なお、乗算器１６２は、対応する遅延部１６６により遅延された時間信号に対し、荷重計算部１６１により計算された対応する荷重を乗算する。
また、減算器１６３は、信号抽出部１５からの受信信号のうち荷重が乗算されていない受信信号と、各乗算器１６２により荷重が乗算された受信信号とを、差分する。
【００５３】
ここで、信号抽出部１５では、実施の形態１と同様に受信信号群ｘ（ｔ）から任意の２つの時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）を抽出する。この際、試験体の振動等に起因して、時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）中の不要エコーの発生位置には、時間ずれが発生する可能性がある。
【００５４】
そこで、実施の形態３のキャンセラ部１６ｃでは、複数（Ｎ−１個）の遅延部１６６により構成されたＴＤＬにより、Ｎ個の遅延された時間信号ｘ２（ｔ），ｘ２（ｔ−Ｔ），・・・，ｘ２（ｔ−（Ｎ−１）Ｔ）を生成し、各遅延信号に対して荷重制御を行う。
このときの各遅延信号に対する荷重ｗを下式（４）のように定義する。
2015206607.tif 000007
【００５５】
そして、荷重計算部１６１ｂでは、例えば実施の形態１と同様に電力最小化規範により荷重を導出する場合、下式（５）から荷重ｗを生成する。
2015206607.tif 000008
なお、＊は複素共役、Ｈは複素共役転置を表している。また、ｘ２（ｔ）は下式（６）で与えられる。
2015206607.tif 000009
【００５６】
以上のようにして荷重計算部１６１ｂにより導出された荷重ｗを使用し、複数の乗算器１６２および減算器１６３にて下式（７）のようにキャンセリング後の時間信号ｙ（ｔ）を生成する。
2015206607.tif 000010
【００５７】
なお、ＴＤＬ構成をとることで、時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）の各時間領域における送信パルス波の周波数特性差による差分処理の性能劣化を緩和する効果もある。
【００５８】
以上のように、この実施の形態３によれば、抽出した時間信号に対してＴＤＬによる遅延信号を生成し、それらの信号を用いて荷重制御による差分処理を行うように構成したので、実施の形態１における効果に加え、観測タイミングによって受信信号に異なる遅延が発生する状況や、送信パルス間で周波数特性差が生じ状況においても、不要エコーを抑圧し傷エコーの検出等の探傷処理が正確に行えるという効果を得る。
【００５９】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４に係る測定装置の構成を示す図である。図７に示す実施の形態４に係る測定装置は、図１に示す実施の形態１に係る測定装置の送受信器１を送受信器１ｄに変更したものである。この送受信器１ｄは、実施の形態１における送受信器１に２つのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）１８を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
【００６０】
ＢＰＦ１８は、信号抽出部１５からの対応する時間信号に対し、エコー成分の飽和による高調波成分を除去するものである。このＢＰＦ１８により高周波成分が除去された時間信号はキャンセラ部１６に出力される。
なお、キャンセラ部１６は、各ＢＰＦ１８からの時間信号を用いて、キャンセリング処理（差分処理）を行うことで、不要エコーを抑圧した時間信号を得る。
【００６１】
一般的にこの種の測定装置においては、傷エコー等の測定対象の受信振幅の想定値によって、受信部１３の増幅利得が設定される。その結果、傷エコーより振幅の大きい不要エコー成分は、飽和した状態で受信信号群ｘ（ｔ）中に存在することとなる。このような飽和は非線形な現象であるため、信号抽出部１５により抽出された２つの時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）中の飽和により発生した成分（高調波成分）は、本来の不要エコー成分と比べ、時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）間での差異が大きい成分となる。その結果、実施の形態１のキャンセラ部１６で処理を行っても、高調波成分が消え残ってしまう。
【００６２】
そこで、本発明の実施の形態４では、キャンセラ部１６の処理を行う前に、ＢＰＦ１８によって時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）中の高調波を先に抑圧する。このＢＰＦ１８は送信パルス波の波形等からの既知情報である送信パルス波の信号帯域を通過させる特性を持つフィルタである。これにより、キャンセリング後の時間信号ｙ（ｔ）への高調波成分の消え残りの発生を回避することができる。
【００６３】
なお図７では、キャンセラ部１６の前処理としてＢＰＦ１８を適用した場合について示した。しかしながら、これに限るものではなく、例えば図８のような構成でも構わない。図８では、キャンセラ部１６の前処理ではなく、後処理として時間信号ｙ（ｔ）に対してＢＰＦ１８を適用する構成となっている。
【００６４】
また図７，８では、ＢＰＦ１８を用いた場合について示した。しかしながら、これに限るものではなく、例えば図９，１０に示すように、マッチドフィルタ（ＭＦ：Ｍａｔｃｈｅｄ  Ｆｉｌｔｅｒ）１９をキャンセラ部１６の前処理または後処理として適用するようにしてもよい。この場合、ＭＦ１９は、送信パルス波の波形や過去の観測等から想定される傷エコー波形をレプリカ信号として構成する。このＭＦ１９を用いることで、高調波の抑圧に加え、試験体内部での多重反射により周波数特性が変化した不要エコーの低減効果も同時に得ることができる。
【００６５】
以上のように、この実施の形態４によれば、キャンセラ部１６の前処理または後処理として、ＢＰＦ１８またはＭＦ１９による高調波成分の抑圧処理を行うように構成したので、実施の形態１における効果に加え、受信器の飽和による高調波成分が受信信号中に存在する状況においても、不要エコーを抑圧し傷エコーの検出等の探傷処理が正確に行えるという効果を得る。
【００６６】
なお図７〜１０では、実施の形態１のキャンセラ部１６に対してＢＰＦ１８またはＭＦ１９を適用した場合について示したが、実施の形態２，３のキャンセラ部１６ｂ，１６ｃに対しても同様に適用可能である。
【００６７】
実施の形態５．
図１１はこの発明の実施の形態５に係る測定装置の構成を示す図である。図１１に示す実施の形態５に係る測定装置の構成は、図１に示す実施の形態１に係る測定装置の送受信器１を送受信器１ｈに変更したものである。この送受信器１ｈは、実施の形態１における信号抽出部１５を信号抽出部１５ｂに変更し、キャンセラ部１６および探傷処理部１７を複数設け、最終傷判定部（判定部）２０を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
【００６８】
信号抽出部１５ｂは、受信信号記憶部１４から、任意の３つ以上の送信パルス波によるエコーに対応する時間領域の受信信号群を時間信号として抽出するものである。なお、信号抽出部１５ｂは、ソフトウェアに基づくＣＰＵを用いたプログラム処理によって実行される。この信号抽出部１５ｂにより抽出された３つ以上の時間信号は、２つの時間信号の組み合わせに分けられて対応するキャンセラ部１６に出力される。
【００６９】
なお、キャンセラ部１６は、信号抽出部１５からの対応する２つの時間信号を用いて、キャンセリング処理（差分処理）を行うことで、不要エコーを抑圧した時間信号を得る。このキャンセラ部１６により不要エコーが抑圧された時間信号は対応する探傷処理部１７に出力される。
また、探傷処理部１７は、対応するキャンセラ部１６からの時間信号に基づいて、閾値処理等による傷エコーの検出、傷の深さの計測等の探傷処理を行う。この探傷処理部１７による探傷処理結果は最終傷判定部２０に出力される。
【００７０】
最終傷判定部２０は、各探傷処理部１７による探傷処理結果（傷エコーの検出結果）に基づいて、角ビレット５の中に傷が存在するか否かを判定するものである。なお、最終傷判定部２０は、ソフトウェアに基づくＣＰＵを用いたプログラム処理によって実行される。
【００７１】
実施の形態１〜４において、本発明では不要エコーの抑圧効果があることをこれまで述べてきたが、状況によっては不要エコーのみならず傷エコーも抑圧してしまう場合がある。すなわち、キャンセリング処理に用いる２つの時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）において、傷エコーが時間軸上の同じ位置に発生している場合である。例えば、傷が試験体の長手方向に長く伸びている場合等がこれに相当する。
【００７２】
そこで、実施の形態５では、信号抽出部１５ｂにて受信信号群ｘ（ｔ）から複数の時間領域の時間信号ｘ１（ｔ）〜ｘＭ（ｔ）を抽出し、それらの複数の組み合せについて荷重制御による差分処理を適用する。すなわち、キャンセラ部１６にて、例えば、時間信号ｘ１（ｔ），ｘ２（ｔ）を用いて時間信号ｙ１，２（ｔ）を生成し、時間信号ｘ１（ｔ），ｘ３（ｔ）を用いて時間信号ｙ１，３（ｔ）を生成するという処理を順次または並行して行う。なお、このとき必ずしも全ての組み合せであるＭ（Ｍ−１）／２通りの時間信号ｙｉ，ｊ（ｔ）を生成する必要はない。何通りの組み合せを用いるかは任意に決定するものとする。
【００７３】
その後、最終傷判定部２０にて、複数の時間信号ｙｉ，ｊ（ｔ）に対してそれぞれ行った探傷処理結果のうち、少なくとも１つ以上で傷が検出された場合には、試験体中に傷が存在すると判定する。これにより、実施の形態１〜４において傷エコーまで抑圧してしまう場合であっても、試験体中の傷を検出することが可能となる。
【００７４】
以上のように、この実施の形態５によれば、任意の複数回のパルス送信に対応する時間領域の受信信号群を時間信号として抽出し、それらの時間信号の異なる２つの各組み合せについて荷重制御による差分処理を行って探傷処理を行い、複数の探傷処理結果から試験体内部の傷有無を判断するように構成したので、実施の形態１における効果に加え、単一の受信信号の組み合せでは傷を失検出する状況でも不要エコーを抑圧し傷エコーの検出等の探傷処理が正確に行えるという効果を得る。
【００７５】
なお図１１では、実施の形態１のキャンセラ部１６を用いた場合について示したが、実施の形態２，３のキャンセラ部１６ｂ，１６ｃを用いてもよい。
また図１１の構成に対し、実施の形態４のようにＢＰＦ１８またはＭＦ１９を適用してもよい。
【００７６】
また実施の形態１〜５では、超音波探触子２として複数の探触子を並べたアレー探触子を用いた場合を示した。しかしながら、これに限るものではなく、超音波探触子２として、単一の探触子等、あらゆる形態の探触子を用いることができる。
また実施の形態１−５では、超音波探触子２として、送受同一の探触子を用いた場合を示したが、送信と受信で別々の探触子を用いる構成としても構わない。
【００７７】
また実施の形態１〜５では、角ビレット５を試験体とした超音波探傷を例にとって説明を行った。しかしながら、これに限るものではなく、試験体として、例えば丸棒や平板等、一般的に超音波を用いて探傷を行う全ての試験体を用いることができる。
【００７８】
また実施の形態１〜５では、超音波探触子２と試験体の間の空間には特に何も配置されていないが、例えばインピーダンス整合用の接触媒質があってもよいし、超音波探触子２を試験体に接触させていてもよい。
【００７９】
また実施の形態１〜５では、鉄鋼の検査ライン等で試験体が移動する場合を例にとってきたが、試験体は静止しており超音波探触子２が移動するような場合であってもよい。
【００８０】
また実施の形態１〜５では、測定装置が超音波探傷を行う場合について説明を行った。しかしながら、これに限るものではなく、その他の例えば超音波診断装置や空中超音波センサ等にも本発明は適用可能である、なお、各システムにおいて、復調後の不要エコーの抑圧効果があることはいうまでもない。
【００８１】
また実施の形態１〜５では、送信パルス波（波動）として超音波を用いた場合について説明を行った。しかしながら、これに限るものではなく、それ以外の波動、例えば電磁波を用いてもよい。
【００８２】
また、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１，１ｂ〜１ｈ  送受信器、２  超音波探触子、５  角ビレット、１１  信号生成部、１２  送信部、１３  受信部、１４  受信信号記憶部、１５，１５ｂ  信号抽出部、１６，１６ｂ，１６ｃ  キャンセラ部、１７  探傷処理部（エコー抽出部）、１８  ＢＰＦ、１９  ＭＦ、２０  最終傷判定部（判定部）、１６１，１６１ｂ  荷重計算部、１６２  乗算器、１６３  減算器、１６４  遅延計算部、１６５，１６６  遅延部。
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図１３】
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