(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁の表面の変化を検出する方法であって、前記方法は、
入射超音波振動パルスを前記壁の近位面へ送信するステップであって、前記入射超音波振動パルスが、前記壁を通って伝播し、前記壁の遠位面から反射して、現在の出射超音波振動パルスを前記近位面で形成する、ステップと、
超音波振動を前記近位面で受信するステップと、
前記受信された超音波振動を、前記壁の遠位面から反射され前記近位面で受信され先に検出された出射超音波振動パルスと比較して、前記壁の前記表面の変化を検出するステップであって、前記現在の出射超音波振動パルス及び前記先に検出された出射超音波振動パルスは、異なる前記入射超音波振動パルスに応じて前記壁の前記遠位面から反射された振動を含む、ステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記現在の出射超音波振動パルスの前記近位面の出射位置での受信の前に、前記入射超音波振動パルスは、前記近位面の入射位置から、前記近位面にほぼ平行な方向に伝播した後、前記出射位置で出射超音波振動の基準パルスとして受信される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記比較するステップは、
（ｉ）前記先に検出された出射超音波振動パルスと前記受信された超音波振動との相互相関値を計算し、
（ｉｉ）前記相互相関値の最大値を、前記現在の出射超音波振動パルスの到達時間に対応するものとして特定する、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記比較するステップは、
（ｉ）前記先に検出された出射超音波振動パルスと前記受信された超音波振動との相互共分散値を計算し、
（ｉｉ）前記相互共分散値の最大値を、前記現在の出射超音波振動パルスの到達時間に対応するものとして特定する、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記比較するステップは、
（ｉ）前記先に検出された出射超音波振動パルスと前記受信された超音波振動との類似度値を計算し、
（ｉｉ）前記類似度値の最大値を、前記現在の出射超音波振動パルスの到達時間に対応するものとして特定する、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項６】
前記比較するステップは、前記表面の粗さの変化を特定する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項７】
前記先に検出された出射超音波振動パルスおよび前記受信された超音波振動は、前記比較するステップの前に、周波数領域およびウェーブレット領域の一方に変換される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記表面の前記変化は、前記壁の厚みの変化に対応する、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記表面の前記変化は、前記壁の表面の輪郭の変化に対応する、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記先に検出された出射超音波振動パルスとして機能させるために、先行する出射超音波振動パルスの表現を格納するステップを含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記表現は、
前記先に検出された出射超音波振動パルスから取得された一連のサンプル値、および
前記先に検出された出射超音波振動パルスから導き出されるモデル化された出射超音波振動パルス
の一方である、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記先行する出射超音波振動パルスは、直前の出射超音波振動パルスである、請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記受信された超音波振動および前記先に検出された出射超音波振動パルスは、前記比較のステップの前にアップサンプルされる、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
モデルパルスは、前記受信された超音波振動に適合され、その後、前記先に検出された出射超音波振動パルスと比較される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記壁は、少なくとも１つの不均一な表面を有する、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記壁は、パイプを形成する、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記壁は、前記不均一な表面をもたらす腐食を受ける、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記パイプは、腐食性流体を運び、前記変化を求めるステップは、前記パイプの内部の腐食を監視するために使用される、請求項１６又は１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記パイプの内部の腐食率を監視するために、前記壁の厚みの変化率を求めるステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記壁は、前記不均一な表面をもたらす浸食を受ける、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記パイプは、多相流体を運び、前記変化を求めるステップは、前記パイプの内部の浸食を監視するために使用される、請求項１６又は２０に記載の方法。
【請求項２２】
壁の近位面に送信された入射超音波振動パルスを使用して、前記壁の表面の変化を検出する信号処理の方法であって、前記入射超音波振動パルスが、前記壁を通って伝播し、前記壁の遠位面から反射して、現在の出射超音波振動パルスを前記近位面で形成し、前記方法は、
前記現在の出射超音波振動パルスを、前記壁の遠位面から反射され前記近位面で受信され先に検出された出射超音波振動パルスと比較して、前記壁の前記表面の変化を検出するステップであって、前記現在の出射超音波振動パルス及び前記先に検出された出射超音波振動パルスは、異なる前記入射超音波振動パルスに応じて前記壁の前記遠位面から反射された振動を含む、ステップ
を含む方法。
【請求項２３】
壁の表面の変化を検出するシステムであって、前記システムは、
入射超音波振動パルスを前記壁の近位面へ送信するように構成された送信機であって、前記入射超音波振動パルスは、前記壁を通って伝播し、前記壁の遠位面から反射して、現在の出射超音波振動パルスを前記近位面で形成する、送信機と、
超音波振動を前記近位面で受信するように構成された受信機と、
前記受信された超音波振動を、前記壁の遠位面から反射され前記近位面で受信され先に検出された出射超音波振動パルスと比較し、前記壁の前記表面の変化を検出するように構成された処理回路と、
を備え、
前記現在の出射超音波振動パルス及び前記先に検出された出射超音波振動パルスは、異なる前記入射超音波振動パルスに応じて前記壁の前記遠位面から反射された振動を含む
システム。
【請求項２４】
壁の近位面に送信された入射超音波振動パルスを使用して、前記壁の表面の変化を検出する信号処理装置であって、前記入射超音波振動パルスが、前記壁を通って伝播し、前記壁の遠位面から反射して、現在の出射超音波振動パルスを前記近位面で形成し、前記信号処理装置は、
前記現在の出射超音波振動パルスを、前記壁の遠位面から反射され前記近位面で受信され先に検出された出射超音波振動パルスと比較して、前記壁の前記表面の変化を検出するように構成された処理回路
を備え、
前記現在の出射超音波振動パルス及び前記先に検出された出射超音波振動パルスは、異なる前記入射超音波振動パルスに応じて前記壁の前記遠位面から反射された振動を含む
信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波検査の分野に関する。より具体的には、本発明は、壁の表面の変化の検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
国際公開第２００７／０５１９５９Ａから、非破壊検査を行うために使用され得る超音波式検出器の提供が知られている。望ましい検査の種類の１つは、壁の表面の変化の検出である。そのような壁は、例えば、腐食性流体または多相流体等の流体を収容するパイプの壁であり得る。そのような流体は、壁の内側表面を腐食させ得るまたは浸食し得るため、壁の厚みのそのような変化または内側の壁の粗さの変化を監視することが望ましい。このように監視することにより、問題が起こる前に、起こる可能性のある破壊および危険を特定することができる。例として、精製所のパイプの内側表面の腐食または浸食を追跡する監視技術を使用することにより、安全な石油精製が可能になり得る。この技術を使用しなければ、石油が精製所のパイプを腐食させるまたは浸食する過程を考えると、安全な石油精製は難し過ぎると見なされ得るであろう。
【０００３】
上記の種類の測定に関する問題は、パイプの内側表面が腐食しまたは浸食され、壁厚を測定するために使用されている超音波振動を、壁厚の測定に許容不可能な誤差を生じさせるような形で散乱させるよう作用する、粗表面を形成し得ることである。そのような粗表面散乱についての議論が、“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ｔｈｅ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｐｏｉｎｔ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｔｏ  Ｒｏｕｇｈ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ａｎｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｗａｌｌ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ”  ｂｙ  Ｊａｒｖｉｓ  ａｎｄ  Ｃｅｇｌａ，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ  １３２（３），  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２０１２，  ｐａｇｅｓ  １３２５  ｔｏ  １３３５に見られる。
【発明の概要】
【０００４】
一態様から見ると、本発明は、壁の表面の変化を検出する方法を提供する。前記方法は、
入射超音波振動パルスを前記壁の近位面内へ送信するステップであって、入射超音波振動の前記パルスは、前記壁を通って伝播して、現在の出射超音波振動パルスを前記近位面で形成するステップと、
超音波振動を前記近位面で受信するステップと、
前記受信された超音波振動を、前記近位面で受信され先に検出された出射超音波振動パルスと比較して、前記壁の前記表面の変化を検出するステップと、
を含む。
【０００５】
本技術では、粗表面散乱は、壁の表面の変化を検出するために使用されている出射超音波振動パルスの到達時間の正確で確実な検出が困難になるほど、検出された超音波振動パルスの形を大きく変える（例えば、位相変化、波形変化、分散等）ことができると認識されている。現在の出射超音波振動パルスのより正確な到達時間は、受信された超音波振動を先に検出された出射超音波振動パルスと比較することにより確認され得る。先に検出された出射超音波振動パルスは、検出される現在の出射超音波振動パルスと類似した形をおそらく有しているであろうから、先に検出されたこの出射超音波振動パルスとの比較は、現在の出射超音波振動パルスの到達時間をより正確に特定するために使用され得る。よって、現在の出射超音波振動パルスを特定することが望まれる受信された超音波振動は、粗表面散乱が生じさせることになる類似の位相変化、分散、および波形変化をおそらく受けている過去の検出された超音波振動パルスと比較される。
【０００６】
壁の厚みを測定するために、入射超音波振動パルスは、現在の出射超音波振動パルスを形成するべく壁の厚みを通って伝播し、壁の遠位面から反射し、壁の厚みを通って近位面に戻ってくる。よって、入射超音波振動パルスが送り込まれる壁の近位面は、パイプの外側面とすればよく、遠位面は、その遠位面からの粗表面散乱を生じさせる腐食または浸食を受ける可能性があるパイプの内側面とすればよい。
【０００７】
近づけるのは壁の近位面であるため、入射超音波振動は壁の近位面で生成される。入射超音波振動は、近位面に直接印加されてもよいし、または、楔、カップリング用流体、もしくは当業者によく知られているであろう他の間接的な機構を介して印加されてもよい。壁からの超音波振動を送受信するこれらの様々な間接的な方法は、全て本技術に含まれる。
【０００８】
さらに、いくつかの実施形態では、超音波振動の入射パルスが、近位面の入射位置から近位面にほぼ平行な方向に伝播した後、現在の超音波振動パルスよりも前に近位面の出射位置で受信される出射超音波振動の基準パルスとして出射位置で受信される。壁の近位面に沿った直接的な伝播により、送受信動作の変動を補償し、それにより壁の厚みを通って壁の遠位面に達する超音波振動の伝播に関する測定をより正確に切り離すために使用できる基準パルスが生成される。
【０００９】
受信された超音波振動と先に検出された超音波振動パルスとの比較は、様々な異なる形式を取り得る。比較により、異なる時間オフセットを使用して、相互相関値、相互共分散値、または類似度値が計算され、その後、これらの値の最大値を使用して、現在の超音波振動パルスの到達時間が特定されることができるであろう。現在の出射超音波振動パルスを先に検出された出射超音波振動パルスと相関させることは、比較されている２つのパルスが類似した粗表面散乱の影響を受けることになると思われるため、到達時間（最大相関の時間）を正確に特定する可能性がより高い。
【００１０】
上記に論じられたように相関値が求められる異なる時間オフセットは、監視されている壁を通る超音波振動の異なる伝播時間に対応する。そのような伝播遅延は、通常、超音波が各方向に１回だけ壁を横断する一次伝播遅延であり得るが、超音波が各方向に２回以上壁を横断するより高次の伝播遅延が検出され得る可能性もある（しかし、粗表面散乱の効果が増大するにつれ、そのようなパルスの時間を正確に計ることがますます困難になると思われる）。
【００１１】
受信された超音波信号と先に検出された出射超音波信号パルスとの比較は、検出された当該振動の標本値を直接比較することにより行われ得ることも可能である。一方、比較が行われる前に、振動をフーリエ変換すること、または振動をウェーブレット変換すること等により、比較が他のドメインで行われ得ることも可能であろう。比較に関する信号処理のそのような変形例は、全て本技術に含まれる。
【００１２】
本技術により検出される壁の変化は、上記に論じられたような壁の厚みの変化であり得る。さらに、壁の変化は、壁の全体的な厚みの大きな変化を生じずに起こる壁の表面の輪郭の変化とし得ることも可能である。そのような壁の輪郭の変化は、異なる経過が、遠位面の輪郭に異なる変化を生じさせ得るため、例えば、アクセス不可能な遠位面で起こっている任意の望ましくない経過の種類を示し得る。
【００１３】
比較には、先に検出された出射超音波振動パルスとして役立たせるために、先行する出射超音波振動パルスの表現を格納する必要があり得る。この表現は、例えば、（場合によりアップサンプルされる）一連のサンプル値であってもよいし、または周波数ドメインもしくはウェーブレット変換に関するドメイン等の他のドメインで格納された表現であってもよい。
【００１４】
この表現は、先に検出された出射超音波振動パルスから取得された一連のサンプル値を含むという意味では、直接的であり得る。他の実施形態では、表現は、先に検出された超音波振動パルスから導き出されるモデル化された出射超音波振動パルスであってもよい（例えば、先に検出されたパルスは、パイプの遠位面のモデルを生成するために使用され、次に、この表面のモデルが、後続のパルスから受信された超音波振動と比較されることができる超音波振動の出射パルスをモデル化するために使用され得るであろう）。
【００１５】
比較に使用される先行する出射超音波振動パルスは、現在の出射超音波振動パルスと最も強い相関を有すると思われるため、直前の出射超音波振動パルスであってもよいが、時間的により大きく離れた先行パルスを使用したとしても許容可能な結果を得ることができる可能性がある。
【００１６】
パイプの壁の厚みを求めると、その後、そのパイプの起こる可能性のある破壊を事前警告するように、測定された厚みは、ある期間の間パイプの内部の腐食率を監視するために使用され得る。
【００１７】
他の態様から見ると、本発明は、壁の近位面に送信された入射超音波振動パルスを使用して、前記壁の表面の変化を検出する信号処理の方法を提供する。前記入射超音波振動パルスは、前記壁を通って伝播して、現在の出射超音波振動パルスを前記近位面で形成し、超音波振動が前記近位面で受信され、前記方法は、
前記受信された超音波振動を、前記近位面で受信され先に検出された出射超音波振動パルスと比較して、前記壁の前記表面の変化を検出するステップを含む。
【００１８】
超音波振動の送受信は、超音波振動パルスの到達時間を検出する比較、および、例えば、壁厚の検出等の対応する検出が行われる位置から遠く離れたセンサ位置で行われ得ることが理解されるであろう。センサは、超音波振動の送受信を行い、取得された信号を遠隔施設に送信した後に、遠隔施設で比較が行われて、所望の壁の変化が検出され、その後、この結果が、監視システムのユーザによる解釈および行動のために、元の場所または場合により別の場所に送られ得るであろう。
【００１９】
さらなる態様から見ると、本発明は、壁の表面の変化を検出するシステムを提供する。前記システムは、
入射超音波振動パルスを前記壁の近位面内へ送信するように構成された送信機であって、前記入射超音波振動パルスは、前記壁を通って伝播して、現在の出射超音波振動パルスを前記近位面で形成する、送信機と、
超音波振動を前記近位面で受信するように構成された受信機と、
前記受信された超音波振動を、前記近位面で受信され先に検出された出射超音波振動パルスと比較し、前記壁の前記表面の変化を検出するように構成された処理回路と
を備える。
【００２０】
さらなる態様から見ると、本発明は、壁の近位面に送信された入射超音波振動パルスを使用して、前記壁の表面の変化を検出する信号処理装置を提供する。前記入射超音波振動パルスが、前記壁を通って伝播して、現在の出射超音波振動パルスを前記近位面で形成し、超音波振動が前記近位面で受信され、前記信号処理装置は、
前記受信された超音波振動を、前記近位面で受信され先に検出された出射超音波振動パルスと比較して、前記壁の前記表面の変化を検出するように構成された処理回路を備える。
【００２１】
以下、本発明の実施形態を、添付の図面を参照しながら例としてのみ記載する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】パイプの壁厚を監視するシステムの概略図である。
【図２】パイプの壁を通る超音波振動パルスの伝播の概略図である。
【図３】滑らかな表面からの超音波振動の反射の概略図である。
【図４】粗表面からの超音波振動の反射の概略図である。
【図５】基準パルスおよび壁の遠位面から反射され検出されたパルスの受信の概略図である。
【図６】先に検出された出射超音波振動パルスと受信された超音波振動との相互相関の概略図である。
【図７】相互相関（スライディング内積（Ｓｌｉｄｉｎｇ  Ｄｏｔ  Ｐｒｏｄｕｃｔ））を行うときの比較ステップの数式的表現である。
【図８】パイプの壁厚を求めるための、超音波振動の使用、および先に検出されたパルスとの相互相関を概略的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、各パイプ１０、１２、１４に各々取り付けられた複数のセンサ４、６、８を備える、パイプの壁厚を監視するシステム２を概略的に示している。各パイプは、センサ４、６、８のうちの１つが取り付けられた近位面に相当する外側面、および遠位面に相当する内側面を有する。遠位面から超音波振動パルスが反射され、この反射が検出される。パイプは、パイプの内側面を腐食させるおよび／または浸食する（例えば、原油内の砂はパイプの内側面を浸食し得る）腐食性流体または混相流体を運ぶこともある。センサ４、６、８の各々は、直接的に、またはセンサにより形成されたメッシュネットワークを介して、ゲートウェイ１６と無線で通信する。次に、ゲートウェイ１６は、サーバ１８と通信する。図１に示されているセンサ４、６、８は、高温での用途によく適した導波路センサであるが、低めの温度環境に適するであろうパルスエコー方式センサ（同一のトランスデューサが送受信する）等の他のセンサ種も可能である。
【００２４】
１２時間毎（または、より頻繁な監視が必要であれば１２時間未満毎）等の周期的な間隔で、センサ４、６、８の各々は、センサが取り付けられているパイプ１０、１２、１４のパイプの壁厚を求めることを行ってもよい。この検査は、入射超音波振動パルスをパイプの壁の近位面内に（直接的に、または楔もしくはカップリング用流体を介して間接的に）送信し、その後、反射された超音波振動が近位面に戻ってくることにより行われてもよい。受信された振動は、高速アナログデジタル変換器によりサンプリングされた後、ゲートウェイ１６を介してサーバ１８に無線で送信されてもよい。その後、サーバ１８は、パイプの壁を通る超音波パルスの伝播遅延、ひいてはパイプの壁厚を特定するために、近位面で受信された超音波振動を表すこれらの信号に対して信号処理を行ってもよい。この信号処理では、現在の出射超音波振動パルスの到達時間を特定するために、受信された超音波振動と、近位面で受信され先に検出された出射超音波振動パルスとの比較を使用する。この比較では、相互相関、相互共分散、類似度関数、または受信された超音波振動を先に検出された出射超音波振動パルスにマッチングしようとする他の形式の比較を使用してもよい。行われた分析を用いて、パイプの壁厚を求めてもよいが、さらに、またはあるいは、行われた分析を用いて、異なる種類の腐食／浸食に起因するパイプの内側の輪郭の変化等の、パイプの遠位側（内側）表面の他の変化を検出してもよい。
【００２５】
サーバ１８による分析の結果は、分析の結果が表示され得るユーザ端末２０に送られて、システムのユーザにより解釈されてもよい。パイプ１０、１２、１４、センサ４、６、８、およびゲートウェイ１６は、サーバ１８から、さらにはユーザ端末２０に対して物理的に異なる位置（全く違う国等）にあってもよいことが理解されるであろう。本技術は、石油の精製所または化学処理工場等の大規模工場の遠隔監視によく適する。
【００２６】
図２は、パイプの壁を通る超音波振動のパルスの伝播を概略的に示している。超音波振動のパルスは、送信導波路２２に沿って、パイプの壁の近位面２４に送信されてもよい。近位面２４への結合は、直接的であっても間接的であってもよい。入射パルスがパイプの壁内に送られてしばらくした後に、受信された超音波振動が、近位面２４から受信導波路２６内を通る。
【００２７】
図２に、送信導波路２２と受信導波路２６との間の直接経路２８が示されている。この直接経路は、導波路２２、２６に沿った送信時間の補償のほか、パルスのトリガおよび送信における遅延等の他の効果の補償に使用され得る超音波振動の基準パルスを引き起こす。（パルスエコー方式で動作する他のトランスデューサが、タイミングトリガとして近位面からの反射を使用してもよい。）壁を通る一次反射経路３０が、壁の厚みを通って伝播し、壁の遠位面３２から反射した後、壁の厚みを通って近位面２４に戻ってくる入射超音波振動を示して図示されている。入射超音波振動は、近位面２４で現在の出射超音波振動パルスを形成する。先に論じられたように、現在の出射超音波振動パルスの到達時間は、相互相関、相互共分散、類似度関数、または他の形式の比較を使用して検出される。基準パルスの到達時間に対し、この現在の出射超音波振動パルスの到達時間が求まれば、標準的な三角法を使用して、パイプの壁の厚み中での伝播に対応する伝播遅延時間を計算することが可能になる。かえって、この伝播遅延が、壁厚、および壁の腐食率または浸食率等の監視要因を求めるために使用されてもよい。
【００２８】
図３は、滑らかな遠位面３２からの超音波振動のパルスの反射を概略的に示している。この場合、遠位面３２が、（少なくとも、超音波振動の波長に対するスケールで）滑らかであるため、反射が均一になり、反射超音波は、予測不可能な位相変化、望ましくない分散、または波形の他の変化を被らないことになる。
【００２９】
図４は、粗い遠位面３２からの超音波振動のパルスの反射を概略的に示している。粗い遠位面３２は、粗表面による散乱を引き起こす。その散乱では、粗表面の凹凸からの反射が互いに干渉し、奥の壁の形状により大きく変化する位相変化、分散、および波形の他の変化を受ける超音波振動の反射パルスを生成する。このような、奥の壁の形状の予測不可能な変化から生じる超音波振動の反射パルスにこのような波形の変化があれば、その超音波振動の反射パルスの到達時間を正確に特定することが困難になる。
【００３０】
図５は、近位面で受信された出射超音波振動を概略的に示している。入射超音波振動パルスが壁内に送信されたすぐ後に、当該超音波振動の壁の表面に平行な伝播に対応する超音波振動の基準パルスが受信されることになる。遅れて、壁の遠位面から反射された被検出パルスが受信される。一次反射パルスが、受信される最初のものになる。実際には、二次およびより高次のパルスは、奥の壁が滑らかでない場合、分散／散乱しすぎるため正確に検出され得ないであろうが、奥の壁が滑らかであれば、有用な追加情報を提供し得る。図５は、壁の遠位面から反射され検出されたパルスが、不均一な遠位面からの反射に起因する、パルスを時間的に引き伸ばし細かい信号位相を変化させるような位相変化および分散を受けていることを概略的に示している。不均一な遠位面からの反射によりもたらされたこれらの歪みの結果、検出されたパルスと、入射パルスまたは入射パルスのモデルとの相関が、信頼性のない到達時間を生じることになるであろう。
【００３１】
図６は、遠位面の壁から反射された被検出パルスから受信された超音波振動が、受信された超音波振動中の現在の出射超音波振動パルスの到達時間を求めるために相互相関等の技術を使用して、先に検出された出射超音波振動パルスとどのように比較され得るのかについて概略的に示している。先に検出された超音波振動パルスは、（遠位壁の粗さの変化は、比較的ゆっくりであるため）おそらく現在の出射超音波振動パルスと類似した歪みを受けているであろうから、より正確な結果が相互相関比較から取得され得、より正確な到達時間が求められ得る。この到達時間は、パイプの壁を通るパルスの伝播遅延にほぼ対応しており、したがって、壁厚、および腐食／浸食に起因する変化し得る厚みの割合などの要因を求めるために使用され得る。
【００３２】
図６の上部に示されている先に検出された出射超音波振動パルスは、直前の検出パルスからの一連のサンプル値としてサーバ１８内に格納されてもよい。図６に示されている比較は、時間により変化するサンプル値の直接比較である。さらに、比較は、異なるドメインで行われ得るであろう。例えば、受信された超音波振動および先に検出されたパルスの両方を、ウェーブレット変換を使用して変換してから、その異なるドメインで比較を行ったり、または周波数領域に変換して、その異なる領域で比較を行ったりする。他の代替として、先に検出された出射超音波振動パルス、または変換した形の当該パルスに対して直接比較を行う代わりに、先に検出された超音波振動の出射パルスから導き出されたモデルパルスに対して比較を行い得る可能性もある。このモデルパルスは、反射がなされる遠位壁の現在の粗さの状態により生じる波形の変形のモデル化を意図していると言える。粗さを求める場合には、連続する信号間の比較、例えば、連続する信号をいくつかの単純な形と比較し、比較測定の変化を監視することは、間接的であると言えよう。これらの代替は、全て本技術に含まれる。
【００３３】
図７は、到達時間を特定するための比較の一形式例として、相互相関（スライディング内積）を行うための数学関数を概略的に示している。この相互相関は、連続関数および離散関数の両方について表されている。実際には、受信された超音波振動のサンプル値が離散値になるため、信号処理は、離散関数変量に関して行われる可能性が最も高い。
【００３４】
図８は、本技術の一実施形態例による壁厚の測定を概略的に示しているフローチャートである。ステップ４０において、処理は、次の測定が行われる時間になるまで待つ。そのような測定は、毎日または１日に２回等、周期的に行われてもよい。ステップ４２において、入射超音波振動パルスは、壁の近位面内に送信される。その後、ステップ４４において、壁の近位面からの出射超音波振動を受信する。受信された超音波振動は、遠隔サーバ１８に送信されてもよい。さらに可能であるのは、いくつかの実施形態では（例えば、海中での用途において）、必要なデータ送信の量を低減するために、全ての信号処理が、センサ４、６、８自体で行われ得るであろう。
【００３５】
ステップ４６において、相互相関は、受信された超音波振動と先に検出された出射超音波振動パルスとの間で、異なる時間オフセットを使用して行われ（相互相関を求めるときには付随するものであるため）、場合によっては、先に検出された出射超音波振動パルスが、モデル化表現と置き換えられてもよく、または、特に先に取得されたパルスがない場合に取得された最初の信号を処理するときには、理想的なトーンバーストと置き換えられてもよい。この相互相関において最大値を生じる時間オフセットが、受信された超音波振動と先に検出されたパルスとの最良の一致に対応しており、このため、この時間オフセットは、現在の超音波振動パルスの到達時間に対応している。いくつかの実施形態では、比較が行われる前に、モデルパルスは、受信された超音波振動に適合されてもよい。さらに、受信され先に検出された振動は、比較ステップの前にアップサンプルされてもよい。ステップ５０において、相互相関値のピークが検出され、その後、ステップ５２において、相互相関値のピークは、（三角法、および当該温度における（温度補償が使用されてもよい）超音波振動の壁材の既知の通過速度を使用して）壁厚を求めるために使用される。次に、壁厚は、壁の腐食率または浸食率等のデータを導き出すために使用されてもよい。この結果データは、ユーザによる解釈および行動のために、ユーザ端末２０に送信されてもよい。
【００３６】
壁厚を求めることの代わりに、または壁厚を求めることに加えて、ステップ４８において、受信された超音波振動は、厚みの変化以外の奥の壁の変化、例えば、奥の壁の望ましくない変化を示す奥の壁の粗さの変化を検出するために使用され得る。そのような変化は、反射パルスの到達時間を大きく変化させることはないであろうが、他の変化（例えば、位相、形、分散）は、奥の壁の表面の粗さの変化を求めるために使用され得る。
【００３７】
一番最初に測定される信号は、先に測定された信号がないため、先に測定された信号と相互相関させることができない。この場合、理想的なトーンバーストが、基準として使用されてもよい。理想的なトーンバーストは、送られる信号として使用されるトーンバーストと同じパラメータにより生成され得るが、異なる位相値を有していてもよい。正確な信号は、そのような初期設定において決定的なものではない。奥の壁の表面が非常に粗い場合、理想的なトーンバーストとのこの比較は、到達時間が確実に求められ得ないであろうから、大きなオフセット誤差を生じる可能性がある。しかし、厚みの損失（腐食率）は、依然として確実に追跡することができる。
【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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