(57)【要約】  超音波信号を用いて対象物の厚さを判断する方法および装置を開示する。本方法は、対象物に向けて超音波信号を送信するステップ、エコーシーケンスを補間することを含む、超音波信号の反射エコーシーケンスをデジタル化するステップ、およびエコーシーケンスにおける最大振幅ピークを検出することによってエコーシーケンスを処理し、最大振幅ピーク間の期間に基づいて、対象物の厚さを判断するステップを含む。【選択図】図１
2015535338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の厚さを判断する方法であって、
前記対象物に向けて超音波信号を放出するステップ（３０１）と、
前記対象物の第１の表面および第２の表面によって反射される前記超音波信号のエコーシーケンスを受信するステップ（３０２）と、
前記超音波信号の前記受信エコーシーケンスをデジタル化および格納するステップ（３０３）と、
前記超音波信号の前記デジタル化された受信エコーシーケンスにおける最大振幅ピーク（１０１、１１１）の少なくとも１つのペアを検出するステップ（３０４）と、
信号識別アルゴリズムを、前記超音波信号の前記デジタル化された受信エコーシーケンスにおける最大振幅ピーク（１０１、１１１）の前記少なくとも１つのペアに適用するステップと、
前記デジタル化された受信エコーシーケンスにおける前記最大振幅ピーク（１０１、１１１）の少なくとも１つを補間するステップ（３０５）と、
最大振幅ピーク（１０１、１１１）の少なくとも１つのペアの間の期間を測定するステップ（３０６）と、
前記期間に基づいて前記対象物の前記厚さを判断するステップ（３０７）とを備える、方法。
【請求項２】
前記期間に基づいて前記対象物の前記厚さを判断する前記ステップ（３０７）が、前記対象物の前記第１の表面および前記第２の表面の間の距離を計算するステップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
検出する前記ステップ（３０４）は、最大振幅ピーク（１０１、１１１）の前記少なくとも１つのペアのそれぞれが、所定の閾値振幅（１０４）を超過したかを判断するステップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
信号識別アルゴリズムを適用する前記ステップは、振幅時間軌跡曲線アルゴリズムを、前記超音波信号の前記デジタル化された受信エコーシーケンスに適用するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
振幅時間軌跡曲線アルゴリズムを適用する前記ステップは、最大振幅ピーク（１０１、１１１）の前に検出するピークの所定の数を選択するステップと、前記最大振幅ピーク（１０１、１１１）の後に検出するピークの所定の数を選択するステップと、前記最大振幅ピーク（１０１、１１１）の所定の振幅閾値を選択するステップとを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記最大振幅ピーク（１０１、１１１）の少なくとも１つを補間する前記ステップ（３０５）は、
【数１】
2015535338.tif 000013
に従いＮ次多項式によって前記最大振幅ピーク（１０１、１１１）の前記少なくとも１つを表すステップを備え、
ｔiはサンプリング時間であり、ｉ＝０，１．．．Ｎであり、およびａnは前記多項式の係数である、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記最大振幅ピーク（１０１、１１１）の前記少なくとも１つの遅延時間は、以下の式
【数２】
2015535338.tif 000014
を使用して時間に基づいて前記Ｎ次多項式の一次微分から前記最大振幅で判断される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記最大振幅は、遅延値ｔ＝ｔ0を前記Ｎ次多項式の前記数式
【数３】
2015535338.tif 000015
に代入することによって判断される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記最大振幅は、前記判断された遅延時間を前記Ｎ次多項式の前記数式
【数４】
2015535338.tif 000016
に代入することによって判断される、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
対象物の厚さを判断する方法であって、
前記対象物に向けて超音波信号を放出するステップ（３０１）と、
前記対象物によって反射される前記超音波信号のエコーシーケンスを受信するステップ（３０２）と、
前記超音波信号の前記受信エコーシーケンスをデジタル化および格納するステップ（３０３）と、
前記超音波信号の前記デジタル化された受信エコーシーケンスにおける最大振幅ピーク（１０１、１１１）の少なくとも１つのペアを検出するステップ（３０４）と、
最大振幅ピーク（１０１、１１１）の前記少なくとも１つのペアの間の期間を測定するステップ（３０６）と、
前記期間に基づいて前記対象物の前記厚さを判断するステップ（３０７）とを備える、方法。
【請求項１１】
デジタル化する前記ステップ（３０３）は、前記受信エコーシーケンスを、約４０ＭＨｚから約２００ＭＨｚのサンプリングレートでサンプリングするステップを備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
デジタル化する前記ステップ（３０３）は、前記受信エコーシーケンスを、約８ビットから約３２ビットの分解能でデジタル化するステップをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
デジタル化する前記ステップ（３０３）は、並列に接続される複数の増幅器を使用して、前記受信エコーシーケンスを増幅するステップをさらに備え、各増幅器は、複数の重複アナログ／デジタル変換器の１つに接続され、各変換器は、異なる大きさの振幅に設定される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
検出する前記ステップ（３０４）は、最大振幅エコーの前記少なくとも１つのペアのそれぞれが、所定の閾値振幅（１０４）を超過したかを判断するステップを備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記デジタル化された受信エコーシーケンスにおける最大振幅ピーク（１０１、１１１）の少なくとも１つのペアを検出する前記ステップ（３０４）は、振幅時間軌跡曲線アルゴリズムを、前記超音波信号の前記受信したデジタル化されたエコーシーケンスに適用するステップを備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
最大振幅ピーク（１０１、１１１）の前記少なくとも１つのペアの間の時間遅延を測定する前記ステップ（３０６）は、前記デジタル化された受信エコーシーケンスにおける前記最大振幅ピーク（１０１、１１１）の少なくとも１つを補間するステップを備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記最大振幅ピーク（１０１、１１１）の少なくとも１つを補間する前記ステップ（３０５）は、
に従いＮ次多項式によって前記最大振幅ピーク（１０１、１１１）の前記少なくとも１つによって表される関数を置換するステップを備え、
【数５】
2015535338.tif 000017
ｔiはサンプリング時間であり、ｉ＝０，１．．．Ｎであり、およびａnは前記多項式の係数である、請求項４に記載の方法。
【請求項１８】
前記最大振幅ピーク（１０１、１１１）の前記少なくとも１つの遅延時間は、以下の式
【数６】
2015535338.tif 000018
を使用して時間に基づいて前記Ｎ次多項式の一次微分から前記最大振幅で判断され、
前記最大振幅は、遅延値ｔ＝ｔ0を、前記Ｎ次多項式の以下の数式
【数７】
2015535338.tif 000019
に代入することによって判断される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記最大振幅ピーク（１０１、１１１）の前記少なくとも１つの遅延時間は、以下の式
【数８】
2015535338.tif 000020
を使用して時間に基づいて前記Ｎ次多項式の一次微分から前記最大振幅で判断され、
前記最大振幅は、前記判断された遅延時間を、前記Ｎ次多項式の以下の数式
【数９】
2015535338.tif 000021
に代入することによって判断される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
超音波信号を放出する超音波変換器と、
前記放出された超音波信号の反射されたエコーシーケンスを受信するための並列に接続された複数の増幅器を含む受信回路と、
前記反射されたエコーシーケンスをデジタル化するために前記増幅器の１つにそれぞれ接続される複数の重複アナログ／デジタル変換器と、
前記デジタル化された反射エコーシーケンスにおける最大振幅ピーク（１０１、１１１）の少なくとも１つのペアを検出するための振幅時間軌跡曲線アルゴリズムを実行し、前記デジタル化された反射エコーシーケンスにおける最大振幅ピーク（１０１、１１１）の前記少なくとも１つのペアを補間し、最大振幅ピーク（１０１、１１１）の前記補間された少なくとも１つのペアの間の時間遅延を測定し、前記時間遅延に基づいて前記対象物の厚さを判断するようプログラムされるプロセッサとを備える、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される発明の主題は、超音波測定デバイスおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波検査デバイスを使用して、対象物を検査し、対象物の構造および表面のさまざまな寸法を測定することができる。これらの超音波デバイスによって、検査技師は、対象物の表面またはその近傍に超音波探触子を移動させ、厚さなどの対象物の測定を行うことが可能となる。超音波検査デバイスおよび技術は、いくつかの産業、例えば、航空宇宙産業、発電、および石油ならびにガス輸送もしくは生成（例えば、パイプおよび溶接部）で特に有用であり、被検査物の検査は、周囲構造から対象物を除去することなく行われなければならず、対象物の内部構造は、目視検査によって測定することができない。超音波測定を行う場合、超音波パルスまたは信号は、超音波探触子に取り付けられた超音波変換器から放出され、被検査物に通される。超音波信号が対象物に通されると、エコー、すなわちエコーシーケンスと呼ばれるさまざまな超音波反射波が発生し、超音波信号が被検査物の外面および内面と相互作用し、超音波探触子に向けて反射される。反射エコーの振幅の大きなエコーは、典型的に、放出された超音波信号が被検査物の外面および内面で反射することが原因である。これらのエコーは、探触子内の超音波変換器で検出され、超音波変換器に接続された処理装置によって解析される。
【０００３】
探触子内の超音波変換器の振幅および発射シーケンスは、プログラム可能に制御することができる。その結果生じた超音波エコーは、処理装置によってエコーデータとして記録され、振幅および遅延時間を含む。超音波信号の放出と、エコーデータの受信との間の時間差、すなわち、飛行時間を追跡し、受信したエコーデータの振幅を測定することによって、被検査物のさまざまな特性、例えば、深さ、大きさ、方向、および厚さなどを判断することができる。したがって、この測定の精度は、受信したエコーデータに対して実現された振幅および遅延分解能の精度に基づく。被検査物の表面および構造は、最大振幅ピークとして、戻りエコーシーケンスで表される。したがって、エコーシーケンスの正または負のピークの大きさは、正確な測定を行うために、それと関連した遅延時間と共に、正確に判断されなければならない。
【０００４】
超音波検査デバイスでは、最大振幅ピークは、第１に、時間間隔、すなわち、ゲートを規定することにより検出され、受信した超音波エコーを評価する。各ゲートに対し、ピーク値記憶は、その時間間隔中に検出された超音波エコーの最大値を検出し、記録する。これらのゲートは、固定位置および幅を有し、予想される検出された厚さの範囲および許容値に従って選択される。したがって、検査対象の厚さが急激に変化する被検査物に対して、時間間隔内の最大閾値は、容易に超過する可能性があり、そのため、正確に評価することができない。典型的に、超音波探触子で受信したエコーシーケンスは、受信後すぐに、デジタル化され、エコーデータとして格納される。次いで、エコーシーケンスの振幅および遅延時間が、格納されたデジタルエコーデータから判断される。高周波超音波信号を使用することから得られる精度は使用するアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）の性能によって限定され、そのサンプリングレート、すなわちサンプリング周波数、およびそのビット長によって、大部分が判断される。サンプリング周波数と、放出された超音波信号周波数との比が小さいほど、振幅および遅延判断の分解能が悪くなる。高サンプリングレートＡＤＣおよび関連する高速メモリモジュールには、法外な費用がかかる可能性がある。市販のＡＤＣおよび標準メモリモジュールを使用する場合、超音波エコーシーケンスのサンプリング密度は、最大振幅ピークおよびそれに関連する遅延時間の大きさを正確に判断するのに不十分である。
【０００５】
上記したゲート方法は、受信した超音波エコーデータに対する飛行時間値が、放出された超音波パルスの持続期間と比較されるため、あまりに小さな壁厚を測定するのに適切ではない。また、固定ゲート位置は、そのような許容範囲における受信した超音波エコーの飛行時間の実変動を取り込むことができない。上述したように、壁厚が急激に変化するのは、超音波信号ゲート方法が正確な追跡に適さない、別の状況である。これらの欠点に対処する方法の１つは、超音波エコー受信回路を、複数の重複するＡＤＣに分割し、そのダイナミックレンジを拡大し、全範囲を制限するゲートを事前設定する必要性を克服することが必要であった。
【０００６】
上述の説明は、一般的な背景情報を提供するに過ぎず、特許請求される発明の主題の範囲を決定する助けとして使用されることを意図しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−０５３２６６号公報
【発明の概要】
【０００８】
超音波信号を用いて対象物の厚さを判断する方法および装置を開示する。本方法は、対象物に向けて超音波信号を送信するステップ、エコーシーケンスを補間することを含む、超音波信号の反射エコーシーケンスをデジタル化するステップ、およびエコーシーケンスにおける最大振幅ピークを検出することによってエコーシーケンスを処理し、最大振幅ピーク間の期間に基づいて、対象物の厚さを判断するステップを含む、開示する超音波試験システムのいくつかの開示する実施形態を実施することで実現され得る利点により、市販の超音波試験デバイスの精度が改善される。
【０００９】
１つの例示的な実施形態では、対象物の厚さを判断する方法が開示される。本方法は、対象物に向けて超音波信号を送信し、対象物の第１の表面および第２の表面によって反射される送信された超音波信号のエコーシーケンスを受信することを備える。エコーシーケンスは、デジタル化され、そのデジタル化されたエコーシーケンスにおける最大振幅ピークの少なくとも１つのペアが識別される。最大振幅ピークの間の期間が判断され、対象物の厚さが、その期間に基づいて算出される。
【００１０】
別の例示的な実施形態では、対象物の厚さを判断する方法は、対象物に向けて超音波信号を送信し、対象物によって反射される超音波信号のエコーシーケンスを受信することを備える。反射された超音波信号はデジタル化され、最大振幅ピークが、そこで検出される。最大振幅ピークの間の期間が判断され、対象物の厚さが、その期間に基づいて算出される。
【００１１】
別の例示的な実施形態では、対象物を測定するための超音波装置が開示されている。本装置は、超音波信号を送信する超音波変換器と、送信された超音波信号の反射されたエコーシーケンスを受信する受信回路と、反射されたエコーシーケンスをデジタル化するアナログ／デジタル変換器と、デジタル化された反射エコーシーケンスにおける最大振幅ピークの少なくとも１つのペアを検出するための振幅時間軌跡曲線アルゴリズムを実行し、デジタル化された反射エコーシーケンスにおける最大振幅ピークの少なくとも１つのペアを補間し、最大振幅ピークの補間された少なくとも１つのペアの間の時間遅延を測定し、その時間遅延に基づいて対象物の厚さを判断するようプログラムされたプロセッサとを備える。
【００１２】
本発明の概要は、１つまたは複数の例示的な実施形態による、本明細書に開示される発明の主題の概要を提供することのみを意図し、特許請求の範囲を解釈したり、本発明の範囲を限定したりするガイドとしては機能せず、添付の特許請求の範囲によってのみ定義される。この簡潔な説明は、以下の詳細な説明でさらに述べられる単純な形態で概念の例示的な選択を紹介するために提供される。この簡潔な説明は、特許請求される発明の主題の主要な特徴または重要な特徴を特定することは意図しておらず、特許請求された発明の主題の範囲を決定する助けとして使用されることも意図しない。請求される発明の主題は、背景技術において指摘された何れかのまたはすべての欠点を解決する実装態様に限定されるものではない。
【００１３】
本発明の特徴を理解できるように、本発明の詳細な説明は、特定の実施形態を参照することによってなされてもよく、そのうちのいくつかは添付図面に示される。但し、図面は、本発明の特定の実施形態のみを示し、したがって、その範囲を限定するものではなく、本発明は他の同様に効果的な実施形態を包含する範囲であるものとする。図面は、必ずしも一定の縮尺ではなく、強調は、一般に、本発明のある実施形態の特徴を示す際に行われる。図面では、同様の符号がさまざまな図を通して同様の部分を示すのに使用される。このように、本発明をさらに理解するために、以下の詳細な説明を図面と関連して読むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】例示的なＡＬＯＫのピーク検出アルゴリズムを示す図である。
【図２】超音波試験デバイスの概略図である。
【図３】超音波試験デバイスによって実施される測定アルゴリズムを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は例示的な振幅時間軌跡曲線（ＡＬＯＫ）検出アルゴリズムを示す図である。ＡＬＯＫ検出アルゴリズムは、超音波試験デバイスにより測定されている被検査物内の面を識別するために使用される。この特定のアルゴリズムは、エコーシーケンスを処理してその最大振幅ピークを検出するゲートの時間間隔を用いることを必要としない。図示した超音波エコーシーケンス１００は時間の関数としてプロットされた正の全波整流された超音波エコーシーケンス１００である。ＡＬＯＫ最大振幅ピーク１０１、１１１は、それぞれ、Ａ1MおよびＡ2Mとラベル付けされ、検出された超音波エコーシーケンス１００が、それぞれ、以下の３つの事前選択されてプログラムされた基準を満たす場合に、超音波試験デバイスでそれぞれ検出および記録される。その基準は、ｉ）最大振幅ピーク１０１、１１１の前、すなわち、その時間に先行して、ピークの数ｉが発生した、ｉｉ）最大振幅ピーク１０１、１１１の後、すなわち、その時間に続いて、ピークの選択された数ｋが発生した、およびｉｉｉ）最大振幅ピーク１０１、１１１のそれぞれの大きさが選択された閾値振幅１０４を超過した、である。図１に示す例示的超音波エコーシーケンス１００では、ｉは、３として事前選択されており、したがって、先行する非最大ピーク１０２、１１２は、それぞれ、Ａ1M−３およびＡ2M−３と番号付けられ、ｋは、４として事前選択されており、したがって、後に続く非最大ピーク１０３、１１３は、それぞれ、Ａ1M＋４およびＡ2M＋４と番号付けられる。例示的最大振幅ピーク１１１は、最大振幅ピーク１０１より小さいものとして示され、したがって、これは、検出アルゴリズムに従って、第２の最大振幅ピークを検出するための要件ではない。
【００１６】
このアルゴリズムによって検出されたエコーシーケンスにおける２つの最大振幅ピーク１０１、１１１の間の時間差は、被検査物における構造の厚さ、例えば、管壁の厚さを示している。これは、管壁の内面および管壁の外面のそれぞれにより最大振幅ピークが超音波検査デバイスに向けて反射されるからである。測定された管壁厚は、単純な速度×時間の関係を用いて簡単に判断され、それによって測定される厚さを、以下の式で計算することができる。
【００１７】
Ｗ＝ｃ×（ｔpeak2−ｔpeak1）／ｐ2−ｐ1  （１）
ここで、Ｗ＝厚さ；ｃ＝音速；ｔ＝飛行時間であり、
（ｔpeak2−ｔpeak1）  （２）
は、最大振幅ピーク１０１、１１１の間の期間であり、ｐ2＝ｔpeak2に対応するピーク数およびｐ1＝ｔpeak1に対応するピーク数である。典型的に、連続する最大振幅ピークを使用して厚さを判断するが、これは必須ではない。
【００１８】
この検出アルゴリズムの精度は、補間アルゴリズムにより高めることができる。これにより、経済的で標準的な超音波試験デバイスを使用して、迅速かつ広範に変化する厚さを有する被検査物の厚さを正確に測定することが可能となる。図２は、ＡＬＯＫアルゴリズムを補間アルゴリズムと共に使用して、超音波検査を受けている対象物の極めて正確な測定値を算出する超音波試験デバイス２００の概略図を示す。超音波試験デバイス２００は、超音波探触子２０１を備え、超音波探触子２０１は、複数の超音波変換器がそこに取り付けられており、被検査物に対して超音波信号を発射し、被検査物によって反射される超音波エコーを受け取る。超音波探触子２０１の超音波変換器は、超音波探触子２０１の超音波変換器からの超音波信号の放出を制御する電気パルスまたはパルス群を発生する超音波送信回路２０３に電気的に接続されている。超音波探触子２０１の超音波変換器はまた、複数の超音波受信器／増幅器２０２に並列に電気的に接続されており、超音波受信器／増幅器２０２のそれぞれは、重複して受信した超音波エコーを処理する複数のＡＤＣ２０４の内の１つに電気的に接続されている。
【００１９】
複数のＡＤＣは、すべて、書き込み／読み出しＲＡＭメモリ２０５およびプロセッサ２０６に接続されている。一実施形態では、超音波試験デバイスは、それぞれが等しい数のＡＤＣ２０４の内の１つに接続されている２つ以上の受信器／増幅器２０２を備える。別の実施形態において、２つ以上の受信器／増幅器２０２は、それぞれ異なる利得に設定される。プロセッサ２０６は、本明細書で説明するＡＬＯＫアルゴリズムを実施するために受信されたエコーデータを処理するためのコードを実行し、さらにＡＬＯＫアルゴリズムによって識別された、最大振幅ピーク１０１、１１１の時間遅延を判断し、最大振幅ピーク１０１、１１１のペアの間の時間差を算出して、算出された時間差に基づいて、被検査物の厚さを判断する。また、メモリ２０５は、ＲＡＭに限定される必要はなく、また、フラッシュメモリ、携帯型リムーバブル記憶装置、およびハードディスクドライブなどの、任意の種類の不揮発性ストレージを含むことができる。超音波試験デバイス２００はまた、ＰＣ、ワークステーション、ラップトップ、または他の処理システムなどの、上位処理装置２０７に接続することができる。
【００２０】
超音波試験デバイス２００を用いて、超音波エコーシーケンス１００は、超音波探触子２０１に取り付けられた超音波変換器で受信され、超音波受信回路２０２で増幅される。これらの増幅された超音波エコーシーケンス１００は、ＡＤＣ２０４のサンプリングレートおよびビット長に従ってサンプリングされ、次いで、デジタル化されて、書き込み／読み出しＲＡＭメモリ２０５に超音波エコーデータとして格納される。超音波エコーシーケンス１００における最大振幅ピーク、およびそれらの対応する時間遅延は、上述したＡＬＯＫアルゴリズムを使用して、格納されているデジタル化された超音波エコーデータから判断される。一実施形態において、市販の部品、例えば市販のアナログ／デジタル変換器２０４および市販の書き込み／読み出しＲＡＭメモリ２０５が使用される。一実施形態では、ＡＤＣ２０４は、それぞれ約８ビットから約３２ビットの分解能を有し、ＡＤＣ２０４のサンプリングレート（サンプリング周波数）は、それぞれ約４０ＭＨｚから約２００ＭＨｚの範囲である。
【００２１】
上記のように、ＡＬＯＫピーク検出アルゴリズムの精度は、記録されたピークデータ、特に、検出された最大振幅ピーク１０１、１１１の補間によって向上させることができる。以下の補間アルゴリズムは、メモリ２０５に格納されている補間プログラムを用いて超音波試験デバイス２００で最大振幅ピーク１０１、１１１毎に実行され、プロセッサ２０６によって実行される。Ｎ次多項式が補間関数として選択される。他の機能アプローチが可能であるが、これらは、一般に、反復的に、したがって、計算集中的な形で解決することのみができる数式の非線形システムにつながる。離散的に測定されたデータポイントは、デジタル化されて、メモリ２０５に格納されている、時間等間隔サンプリングレートで受信された超音波エコーシーケンス１００から取得される。格納された離散的データポイントは、それぞれ、次式によりＮ次多項式でメモリ２０５に示される。
【００２２】
【数１】
2015535338.tif 000003
（３）
ここで、ｔiはサンプリング時間であり、ｉ＝０，１．．．Ｎであり、およびａnは多項式の係数である。
【００２３】
受信された超音波エコーシーケンス１００の最大振幅ピーク１０１、１１１および／または最大振幅ピーク１０１、１１１と超音波エコーシーケンス１００の遅延は、多項式を用いて判断される。多項式での補間により、測定結果を、比較的少ない算出作業で取得することができる。この補間法の補助により、最大振幅ピーク１０１、１１１およびそれらの対応する遅延時間の大きさを決定する場合、経済的な超音波試験デバイスを使用して、高分解能を達成することができる。このように、本明細書で説明したような振幅および遅延の測定は、ハードウェア交換を必要とすることなく、超音波試験デバイスの性能を向上させる。
【００２４】
平均フォールト平方の和は、以下により得られる。
【００２５】
【数２】
2015535338.tif 000004
（４）
解離平方和が最小であるという要件から、以下が得られる。
【００２６】
【数３】
2015535338.tif 000005
（５）
ここで、ｎ＝０、１、２．．．Ｎである。
【００２７】
省略形を使用する。
【００２８】
【数４】
2015535338.tif 000006
および
【００２９】
【数５】
2015535338.tif 000007
（６）
式（５）の解を得ることができる。
ａk＝ｂkn-1ｃｎ；ｎ＝０、１、２，．．．Ｎ（７）
ｂkn-1は、行列要素ｂknと関連した逆行列の要素として理解されよう。
【００３０】
Ｎ＝Ｍが選択された場合、厳密な補間結果すなわち、ＦQ＝０である。Ｍ＞Ｎから、補償曲線が得られ、補間は、Ｍ＜Ｎの場合に冗長である。超音波エコーシーケンス１００の遅延時間は、以下の式を使用して、時間遅延に基づいてＮ次多項式の第１の導出から振幅極値と判定された場合に都合がよい。
【００３１】
【数６】
2015535338.tif 000008
（８）
振幅極値は、遅延値ｔ＝ｔ0を、以下の数式に代入することによって判断される。
【００３２】
【数７】
2015535338.tif 000009
（９）
数式（９）は、Ｎ次多項式である。
【００３３】
振幅最大値は、以下のように判断される。まず、振幅極値の時間は、以下の式から算出される。
【００３４】
【数８】
2015535338.tif 000010
（１０）
Ｎ＝２の場合に、係数ａ1、ａ2で以下の結果が得られる。
【００３５】
【数９】
2015535338.tif 000011
（１１）
Ｎ＝３の場合に、係数ａ1、ａ2およびａ3で以下が得られる。
【００３６】
【数１０】
2015535338.tif 000012
（１２）
Ｎ＝４の場合、３つの解が、カルダン解式で得られる。Ｎ＞４を選択すると、解は、一般に、反復的にのみ判断することができる。振幅最大値は、式（３）において上記多項式公式化中に適切な時間値を反映させることにより判断される。
【００３７】
図３を参照すると、超音波試験デバイス２００を用いて対象物の厚さを判断する方法のステップが示されている。ステップ３０１では、超音波信号は、超音波試験デバイス２００による検査対象となっている被検査物、例えば、パイプに向けて放出される。ステップ３０２では、放出された超音波信号のエコーシーケンスは、被検査物から反射される。エコーシーケンスは、超音波試験デバイス２００により検出され、ステップ３０３で、複数の受信器／増幅器２０２によって増幅され、重複する複数のＡＤＣ２０４によってデジタル化され、メモリ２０５に格納される。デジタル化された受信エコーシーケンスの最大振幅ピークの少なくとも一対が、ステップ３０４でＡＬＯＫアルゴリズムを使用して識別される。ステップ３０５では、補間アルゴリズムは、デジタル化されたエコーシーケンスにおける識別された最大振幅ピークのそれぞれで実行され、最大振幅ピークの位置の精度が高まり、それにより、遅延時間の精度向上が可能となる。ステップ３０６で、最大振幅ピークの少なくとも一対の間の精密な期間が判断され、ステップ３０７で、対象物の厚さが、その期間に基づいて判断される。
【００３８】
前述に鑑みて、本発明の実施形態は超音波エコーシーケンス１００のデジタル表現を補間することによって超音波測定精度を向上させ、最大振幅ピークの正確な時間遅延を判断する。技術的効果は、一般的な超音波測定デバイスで、測定精度を向上させることが可能となることである。
【００３９】
当業者によって理解されるように、本発明の態様は、システム、方法、またはコンピュータプログラム製品として実現することができる。したがって、本発明の態様は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、または一般に本明細書で「サービス」、「回路」、「回路構成」、「電子回路」、「モジュール」、ならびに／もしくは「システム」と称することがあるソフトウェア態様とハードウェア態様とを組み合わせた実施形態の形態をとることができる。さらに、本発明の態様は、コンピュータ読取可能プログラムコードを有する１つまたは複数のコンピュータ読取可能メディア（単数または複数）で具現化されたコンピュータプログラム製品の形態をとることができる。
【００４０】
１つまたは複数のコンピュータ読取可能メディアの任意の組み合わせを用いてもよい。コンピュータ読取可能メディアは、コンピュータ読取可能信号メディアまたはコンピュータ読取可能ストレージメディアであってもよい。コンピュータ読取可能メディアは、例えば、これらに限定されないが、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線、もしくは半導体システム、装置、もしくはデバイス、または上記の任意の適切な組み合わせとしてもよい。コンピュータ読取可能ストレージメディアのより具体的な例（非包括的リスト）には、１つまたは複数の配線を有する電気接続、ポータブル・コンピュータ・ディスケット、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル・リード・オンリ・メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、光ファイバ、ポータブル・コンパクト・ディスク・リード・オンリ・メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光学ストレージデバイス、磁気ストレージデバイス、または上記の任意の適切な組み合わせが含まれる。本明細書の文脈において、コンピュータ読取可能ストレージメディアは、命令実行システム、装置、またはデバイスで使用するためのプログラムを含有、または格納することができる任意の有形メディアとすることができる。
【００４１】
コンピュータ読取可能メディア上で実施されるプログラムコードおよび／または実行可能命令は、無線、有線、光ファイバ・ケーブル、ＲＦなどを含むがそれらに限定されない、任意の適切な媒体または上記の任意の適切な組み合わせを用いて送信することができる。
【００４２】
本発明の態様の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、またはＣ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラム言語などの従来の手続き型プログラミング言語を含む、１つまたは複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述することができる。プログラムコードは、スタンドアロン型ソフトウェアパッケージとして、全体をユーザのコンピュータ（デバイス）で実行しても、部分的にユーザのコンピュータで実行してもよく、一部をユーザのコンピュータで、一部をリモートコンピュータで実行してもよく、全体をリモートコンピュータもしくはサーバで実行してもよい。後者の状況では、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）またはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含む、任意の種類のネットワークを通じてユーザのコンピュータに接続してもよく、または（例えば、インターネット・サービス・プロバイダ）を通じて、外部コンピュータに接続してもよい。
【００４３】
これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、または他のデバイスを、特定の方法で機能させることができるコンピュータ読取可能メディアに格納することができ、コンピュータ読取可能メディアに格納された命令により、フローチャートおよび／またはブロック図の１つまたは複数のブロックで指定される機能／動作を実施する命令手段を含む工業製品を生成する。
【００４４】
コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、または他のデバイスにロードされ、一連の動作ステップを、コンピュータまたは他のプログラム可能装置で実行させて、コンピュータ実施処理を生成することができ、コンピュータ、他のプログラム可能装置、または他のデバイスで実行する命令により、フローチャートおよび／またはブロック図の１つまたは複数のブロックで指定される機能／動作を実施する処理をもたらす。
【００４５】
本明細書は最良の形態を含む本発明を開示するため、および、あらゆるデバイスまたはシステムを製作し、ならびに使用し、およびあらゆる組込方法を実行することを含む任意の当業者が本発明を実施することを可能にするための例を用いる。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にある。
【符号の説明】
【００４６】
１００  超音波エコーシーケンス
１０１、１１１  最大振幅ピーク
１０２、１１２、１０３、１１３  非最大ピーク
非最大ピーク
１０４  閾値振幅
２００  超音波試験デバイス
２０１  超音波探触子
２０２  超音波受信器／増幅器、超音波受信回路
２０３  超音波送信回路
２０４  ＡＤＣ
２０５  書き込み／読み出しＲＡＭメモリ
２０６  プロセッサ
２０７  上位処理装置
３０１〜３０７  ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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