(57)【要約】【課題】欠陥部信号からの幾何学的特徴部信号の識別及び区別の自動化を遂行する方法及びアルゴリズムの提供。【解決手段】長さのある構造物のＮＤＥにおいて、欠陥部信号から幾何学的特徴部信号を識別し見分ける方法及び関連するアルゴリズム。本方法は、評価される長さのある構造物から問合せ信号（反射される構成要素を含む）を集め、その信号を、データベースに保管された既知の幾何学的特徴部から選択された基準信号と比較する段階を含む。比較は、信号位相の判定を伴う。同じ位相信号は、発信源を幾何学的特徴部として識別し、逆位相信号は、発信源を欠陥部として識別する。比較は、信号それぞれをゲート制御し、各点の相関値の配列を作成する段階を伴う。相関値は分析され、信号位相の判定（最大及び最小相関値の比較に基づく）が行われる。相関値と、その最大値及び最小値との比較によって、信頼性因子を判定できる。【選択図】図５Ａ
2007155733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長距離導波検査を受ける材料から戻された幾何学的構造物信号から欠陥部信号を識別する方法において、該方法が、
（ａ）前記材料に導波問合せ信号を発信する段階と、
（ｂ）前記材料内部の反射体からの導波戻り信号を受信する段階と、
（ｃ）前記反射体からの前記戻り信号をデジタル化する段階と、
（ｄ）既知の幾何学的構造物に関連付けられた信号データのデータベースから、基準信号データを選択する段階と、
（ｅ）前記戻り信号の位相を、前記基準信号データの位相と比較する段階と、
（ｆ）前記戻り信号と前記基準信号とが同位相の場合、前記戻り信号を、前記材料内の幾何学的構造物からの信号と識別する段階と、
（ｇ）前記戻り信号と前記基準信号とがほぼ１８０°位相がずれている場合、前記戻り信号を、前記材料内の欠陥部からの信号と識別する段階と、
（ｈ）前記戻り信号と前記基準信号とが、同相でも、ほぼ１８０°の位相ずれでもない場合、前記比較を、決定的でないと識別する段階とを含む、欠陥部信号を識別する方法。
【請求項２】
前記戻り信号の位相を前記基準信号の位相と比較する段階が、
（ａ）前記基準信号データをゲート制御して、前記ゲートの中間点に前記基準信号のピークを確立する段階と、
（ｂ）前記戻り信号データをゲート制御して、前記ゲートの中間点に前記戻り信号のピークを確立する段階と、
（ｃ）各信号データの組に追加データ点を補間する段階と、
（ｄ）２つの前記信号データの組の対応するデータ点の選択に対して相関値を計算する段階と、
（ｅ）最大相関値及び最小相関値を判定する段階と、
（ｆ）前記最大相関値の絶対値を前記最小相関値の絶対値と比較する段階と、
（ｇ）前記最大相関値の絶対値が前記最小相関値の絶対値よりも大きい場合、前記信号を同位相と特徴付ける段階と、
（ｈ）前記最大相関値の絶対値が前記最小相関値の絶対値よりも小さい場合、前記信号を、ほぼ１８０°の位相ずれと特徴付ける段階と、
（ｉ）前記最大相関値の絶対値と前記最小相関値の絶対値とがほぼ等しい場合、前記位相比較を決定的でないと特徴付ける段階とを含む、請求項１に記載された欠陥部信号を識別する方法。
【請求項３】
前記比較が決定的でないと識別された場合、新しい基準信号データを用いて、前記方法の段階を繰り返す段階をさらに含む、請求項１に記載された欠陥部信号を識別する方法。
【請求項４】
前記比較が決定的でないと識別された場合、新しい戻り信号データを用いて、前記方法の段階を繰り返す段階をさらに含む、請求項１に記載された欠陥部信号を識別する方法。
【請求項５】
前記導波問合せ信号を発信する段階が、前記材料内に機械的長距離導波を発生させる段階を含む、請求項１に記載された欠陥部信号を識別する方法。
【請求項６】
前記機械的長距離導波の信号を、前記材料と機械的に関連する強磁性体要素に近接して位置決めされた磁歪センサによって発生させる、請求項５に記載された欠陥部信号を識別する方法。
【請求項７】
導波戻り信号を受信する段階が、前記材料内部の反射体からの機械的長距離導波を受信する段階を含む、請求項１に記載された欠陥部信号を識別する方法。
【請求項８】
前記機械的長距離導波を、前記材料と機械的に関連する強磁性体要素に近接して位置決めされた磁歪センサによって受信する、請求項７に記載された欠陥部信号を識別する方法。
【請求項９】
相関値を計算する段階が、相関値Ｃｊを計算する段階を含み、ｊ＝０からＮ２−Ｎ１に対して
【数１】
2007155733.tif 000008
であり、Ｎ１が、前記基準信号データ中のデータ点の数であり、Ｎ２が、前記戻り信号データ中のデータ点の数である、請求項２に記載された欠陥部信号を識別する方法。
【請求項１０】
前記基準信号データをゲート制御する段階が、２Ｎに等しい数の前記ゲート内のデータ点を選択する段階を含み、
【数２】
2007155733.tif 000009
であり、ｆｓが、前記信号データを獲得するのに使われるサンプリング周波数であり、ｆｃが、前記導波の中心周波数であり、ｎが、前記導波パルス中の周期の数であり、前記基準信号のピークが前記ゲートの中間点になる、請求項２に記載された欠陥部信号を識別する方法。
【請求項１１】
前記戻り信号データをゲート制御する段階が、３Ｎに等しい数の、前記ゲート内のデータ点を選択する段階を含み、
【数３】
2007155733.tif 000010
であり、ｆｓが、前記信号データを獲得するのに使われるサンプリング周波数であり、ｆｃが、前記導波の中心周波数であり、ｎが、前記導波パルス中の周期の数であり、前記戻り信号のピークが前記ゲートの中間点になる、請求項２に記載された欠陥部信号を識別する方法。
【請求項１２】
前記位相比較の結果の信頼性を判定する段階をさらに含み、信頼性因子が
【数４】
2007155733.tif 000011
であり、信頼性因子Ａが０．０１よりも大きいと位相比較が信頼できることを示す、請求項２に記載された欠陥部信号を識別する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、米国法典３５編第１１９条（ｅ）項に基づき、その全開示内容が本明細書に援用される、２００５年１２月６日に出願した米国特許仮出願第６０／７４２９５５号の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、広く言えば、材料の非破壊評価の方法及び装置に関するものである。本発明は、より詳細には、長さのある構造物の長距離導波検査のための磁歪センサに基づくシステム、および構造物内の意図された（溶接部などの）幾何学的要素から反射された信号を、（欠陥部などの）構造物内の意図されない幾何学的特徴部によって生じる信号から自動的に区別する方法に係るものである。
【背景技術】
【０００３】
序論
構造用部品が意図されたように機能し続ける能力は、しばしば、その材料の完全性の持続に依存する。長さのある構造物体の完全性を調べ、監視するために、様々な技術が用いられる。非破壊評価（ＮＤＥ）技術は、この調査及び監視を遂行するための、重要なツールである。ＮＤＥ技術は、超音波テストから、電磁気（ＥＭ）テスト・システム及び方法まで様々である。一部のＮＤＥ技術に関する非常に有利な特徴は、大きな（特に長い）構造物を、構造物上の単一又は少数の点から調べ、監視する能力である。このような多くの「大型構造物」は、本来長さのあるものである（例えば、管、ケーブル、チューブ、プレート、及び電線管）。このような構造物は、ＮＤＥタイプのセンサ・システムの配置場所から３０ｍ４８ｃｍ（１００フィート）も離れた場所の調査及び／又は監視に関して、特定の問題を提示する。
【０００４】
長距離導波検査
構造物の長距離導波検査は、最近開発されたＮＤＥ検査方法であり、所定のセンサの場所から、長い（例えば３０ｍ４８ｃｍ（１００フィート）の）１本の構造物（管、チューブ、鋼線、及びプレートなど）を素早く、したがって経済的に調査できる。現在、確立されている２つの導波検査技術がある。１つは、一般に磁歪センサ（ＭｓＳ）技術と呼ばれ、テキサス州サン・アントニオのＳｏｕｔｈｗｅｓｔ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（ＳｗＲＩ）によって開発された。（ＳｗＲＩは、米国特許第５４５６１１３号、第５４５７９９４号、第５５８１０３７号、第５７６７７６６号、第６２１２９４４号、第６２９４９１２号、第６３９６２６２号、第６４２９６５０号、第６６２４６２８号、第６９１７１９６号、並びに追加係属特許を含む、ＭｓＳに基づく長距離導波検査技術を対象とする一連の米国特許の譲受人である）。
【０００５】
ＭｓＳシステムの機能の例は、上述したように、２００５年７月１２日にＫｗｕｎらに対して発行された、「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  Ｔｏｒｓｉｏｎａｌ  Ｗａｖｅ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｉｐｅｓ  ａｎｄ  Ｔｕｂｅｓ（管およびチューブをねじれ波を発生および検出して調査する装置および方法）」という標題の米国特許第６９１７１９６号に見ることができる。この特許は、管又はチューブのＮＤＥ用のＭｓＳ技術を実施する一手法を記載している。この場合、ＭｓＳが、管又はチューブの長手方向軸線に対して平行方向に移動する導波を発生させる。これは、（この特定のセンサ・システムにおいては）管又はチューブの周囲に押し付けられた磁化された強磁性帯材を使うことによって遂行される。導波は、帯の中で発生され、管又はチューブに結合され、その全長に沿って伝播する。検出された導波は、強磁性薄帯材に再度結合される。この導波は、管又はチューブ内の欠陥部を表す反射波を含むことができる。
【０００６】
長さのある構造物と併せて用いられる第２のＮＤＥ技術は、一般にラム波検査技術と呼ばれる。このような技術を実施する商用システムが、Ｔｅｌｅｔｅｓｔ（登録商標）及びＷａｖｅｍａｋｅｒ（登録商標）の名称で販売されている。これらのシステムは、英国のインペリアル・カレッジ・ロンドンによって開発された。これらの技術は、２０００年１１月２１日にＣｒａｗｌｅｙらに対して発行され、インペリアル・カレッジ・ロンドンに譲渡された、「Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｉｐｅｓ（管の検査）」という標題の米国特許第６１４８６７２号に記載されているシステムによって代表される。この特許は、伸張形状の部材、特に管を、ラム波を使って検査する機器及び方法を記載している。この機器及び方法は、単一モードの軸対称ラム波を、管に沿った一方向で提供する。受信機が、管を伝わった後のラム波を受信するように提供され、受信された波を、格納処理及び欠陥部が管内に存在するかどうか判定するための分析用に変換する。機器は、少なくとも１つ、通常はいくつかの励起リングを含み、各リングが、等角の間隔を有して配置された数個のラム波励磁器と１つのリング締結構造体とを有し、これによって、検査中の管の表面に、各励磁器を等しい力で押し付けることができる。
【０００７】
上述したＭｓＳに基づくシステムは、強磁性体（炭素鋼や合金鋼など）中に導波を、材料に物理的に直接接触する必要なく発生および検出する。一方、ラム波に基づくシステムは、材料に物理的に直接接触して、圧電性センサの配列に波を結合することによって導波を発生させ検出する。ＭｓＳは、管、チューブ、プレート、及び鋼線を含む様々な構造物の検査に適用可能であり、ラム波方法は主として、外側からの管検査用である。現在、両方の技術が商用的に用いられている。
【０００８】
ＮＤＥの用途に磁気歪み効果を用いる利点としては、以下の点がある、（ａ）磁歪センサの感度、（ｂ）磁歪センサの移動性、（ｃ）調査される材料にセンサを結合する必要がないこと、（ｄ）調査される材料中の機械的波動が、長距離に渡ること、（ｅ）実施の容易さ、及び（ｆ）実施の低コスト。材料をＮＤＥする際に磁歪センサ（ＭｓＳ）を使用することは、様々なタイプの強磁性及び非強磁性の構造物内の欠陥部、含有物、及び腐食部を特徴付けるのに非常に有効であることがわかっている。導波は、長距離（一般に３０ｍ４８ｃｍ（１００フィート）以上）に渡って伝播することができるので、磁歪センサ技術は、構造物の全域を非常に素早く検査できる。反対に、超音波及びＥＭＡＴ電流などの従来の他のＮＤＥ技術は、センサ周辺の局所的エリアのみを検査する。
【０００９】
信号分析：幾何学的特徴部信号からの欠陥部信号の分離
導波検査技術を用いて、所定の周波数及び波動モードの導波パルスが、構造物の長手に沿って送信され、構造物内の異常部により反射された信号が検出される。波の反射を起こす構造物内の異常部は、欠陥部（壁の腐食損失領域及び亀裂など）並びに構造物内の幾何学的特徴部（溶接部、溶接接続部、及び締め金など）を含む。精製所、化学工場、又は発電工場における配管網などの構造物の長い部分を、長距離導波検査技術を用いて検査する場合、検査データは、幾何学的特徴部によって生じる信号及び欠陥部によって生じる信号を含む（構造物中に欠陥部が存在する場合）。欠陥部を見つけ、且つ誤った呼出しを削減するために、幾何学的特徴部によって生じる信号は、検査データ中で正しく識別され見分けられなければならない。
【００１０】
調査される構造物を視覚的に調べて幾何学的特徴部の場所を求めることができる場合、検査データにおける幾何学的特徴部信号を正しく識別することは容易にできる。調べられる構造物の部分が、視界から隠される（例えば、構造物が、絶縁体で覆われ、埋め込まれ、又は別の構造物の内側にある）場合は、幾何学的特徴部信号の正しい識別は、非常に困難になり得る。こうした場合には、検査データの分析に時間がかかる可能性があるだけでなく、データ分析結果も、隠された部分を露出させて直接調べることによって確認されない限り、疑わしいものである可能性があろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
長距離導波検査結果の信頼性を向上し、同時に、データ分析及び確認の時間及び費用を削減するために、欠陥部信号から幾何学的特徴部信号を自動的に分離し識別することのできる方法が必要とされる。以下に開示される本発明は、欠陥部信号からの幾何学的特徴部信号の識別及び区別を自動的に遂行する方法及びアルゴリズムを記載する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、長さのある構造物の磁歪センサ調査に関する利点をすべて利用し、プロセスに、受信される様々なタイプの反射信号の自動的な区別を可能にするステップを組み込んだ方法を提供する。本方法は、反射された波を、長さのある構造物中の「増大（ステップ・アップ）」又は「減少（ステップ・ダウン）」構造によって生じた（反射された）ものとして特徴付ける能力に基づく。構造物の厚さが入射波の伝播方向に（突然）増す、増大タイプの構造から反射された波は、入射波と同じ位相になる。他方、長さのある構造物中の減少構造に関する要素から反射された波（管のより厚い部分からより薄い部分に伝播する入射波）の場合、段部分から反射された波は、入射波とは逆の位相を有する。
【００１３】
信号のゲート制御部を使用し、ゲート制御波形に追加データ点を補間し、対応する波形に対する相関値を計算する、上述した弁別を自動的に行うための方法が、本発明においてさらに提供される。最大及び最小の相関値が判定され、こうした最大値及び最小値の絶対値の比較により、２つの信号の位相が同じであるか、それとも逆であるかが示される。最後に、判定の信頼性及び正確さが、最大及び最小相関値の絶対値関数を用いて評価できる。
【実施例】
【００１４】
上記の概要のとおり、構造物に沿って伝播する入射導波が、断面の増大した領域（例えば、溶接部、溶接接続部、及び締め金）に遭遇すると、その異常部から反射される波は、入射波と同じ位相を有する。入射波が、（欠陥部のある場所のように）断面の減少部に遭遇すると、反射された波は、入射波に対して逆の位相を有する。上記内容を図示するために、実験的に測定された管内への入射波形、および管肉厚の段階的変化による反射波を、図３に示す。波が、管の比較的狭い領域から伝播する（図中の上の線）と、段部分からの反射波は、入射波と同じ位相を有する。波が、管の比較的広い領域から伝播する（図中の下の線）と、段部分からの反射波は、入射波に対して逆の位相を有する。
【００１５】
欠陥部信号からの溶接部信号の自動区別は、データ分析プロセスを大幅に容易にし、信号が溶接部であるか、それとも欠陥部であるかを確認するのに必要とされる時間及び作業を最小限にする。本発明は、（例えば）検査中の配管が、目視検査用に容易に供することのできない場合に特に有用である。このような場合の例としては、絶縁体で覆われた配管、被覆配管、外被中の配管、及び高い場所にある配管がある。したがって、本発明により、磁歪センサ技術の機能のかなりの改善および拡張がもたらされる。
【００１６】
したがって、反射された波の位相を測定することによって、反射体が幾何学的特徴部（例として、溶接部、溶接接続部、又は締め金など）であるか、それとも欠陥部（例として、壁の損失領域）であるか識別できる。本発明方法は、この位相情報の獲得及び分析に基づくものである。
【００１７】
位相測定プロセスを自動化するために、本発明は、以下の基本手順手法を用いる。
【００１８】
（１）例えば導波信号の較正に使用できるように、基準信号を表すデータを、既知の幾何学的特徴部（溶接部の場所や締め金など）から選択する。（例えば、Ｋｗｕｎらに対して発行された、「Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅ  ｆｏｒ  Ｌｏｎｇ  Ｒａｎｇｅ  Ｇｕｉｄｅｄ  Ｗａｖｅ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｉｐｉｎｇ（管の長距離導波検査の較正方法および装置）」という表題の米国特許第６９６８７２７号を参照）。
【００１９】
（２）上記（１）段階で選択された信号の位相と、未知の発信源の信号の位相との比較を行う。
【００２０】
（３）未知の信号が、基準信号と同じ位相を有する場合、未知の信号は、幾何学的特徴部からの信号と識別する。未知の信号が、基準信号とは逆の位相を有する場合、未知の信号は、欠陥部からの信号と識別する。
【００２１】
コンピュータ処理システムを用いて位相を自動的に比較し、次いで、反射体の性質を識別するための本発明方法で用いられるアルゴリズムは、以下の段階を含む。
【００２２】
（ａ）検査データから基準信号を、信号のピークがゲートの中間点となるようにゲート出力する。通常、ゲート中のデータ点の数は、２Ｎに設定される。ここで、
【数１】
2007155733.tif 000003
となる。
【００２３】
ｆｓは、検査データを得るために用いられるサンプリング周波数であり、ｆｃは、導波の中心周波数であり、ｎは、導波パルス中の周期の数である。
【００２４】
（ｂ）未知の反射体からの信号を、信号のピークをゲートの中間点として、３Ｎ個のデータ点にわたって信号をゲート出力する。
【００２５】
（ｃ）ゲート制御波形にデータ点を補間することによって、１周期あたりのデータ点の数を増やす（図４Ａ、４Ｂを参照）。
【００２６】
ここで、
【数２】
2007155733.tif 000004
は、補間された基準信号中の第ｉ番目のデータ点のｘ値及びｙ値であり、
【数３】
2007155733.tif 000005
は、補間された未知の反射体の信号中の第ｉ番目のデータ点のｘ値及びｙ値である。
【００２７】
（ｄ）以下の式を使って相関値を計算する。ｊ＝０からＮ２−Ｎ１に対して
【数４】
2007155733.tif 000006
【００２８】
上式で、Ｎ１は基準信号中のデータ点の総数であり、Ｎ２は、未知の反射体の信号中のデータ点の総数である。
【００２９】
（ｅ）Ｃｊの最大及び最小値を見つける。
【００３０】
ここで、Ｃ１＝ｍａｘ（Ｃｊ）、Ｃ２＝ｍｉｎ（Ｃｊ）とおく。
【００３１】
（ｆ）｜Ｃ１｜＞｜Ｃ２｜の場合、２つの信号の位相は同じである。｜Ｃ１｜＜｜Ｃ２｜の場合、２つの信号の位相は、互いに逆である。
【００３２】
位相比較アルゴリズムの結果の信頼性は、未知の反射体からの信号の特性に依存する。例えば、信号が良好な信号対ノイズ比を有しているかどうか、また、信号の波形が歪められているかどうかが、比較アルゴリズムの信頼性に関係する。
【００３３】
テスト結果に基づいて、
【数５】
2007155733.tif 000007
により定義される因子Ａが０．０１よりも大きい場合、位相比較の結果は、反射体の性質の信頼できる指標であることが分かっている。上記方法は、以下でより詳しく説明するシステム及び方法に従って実施できる。
【００３４】
本発明の方法の実施に適したシステムを簡潔に記述する図１を参照する。長距離導波検査システム１０は、図に示す長さのある構造物内部で導波を発生させ、長さのある構造物内部の様々な異常部及び他の意図された幾何学的要素から反射信号を返されるように構成される。検査システム１０は、長さのある構造物２４に近接して位置決めされた磁歪センサ構成要素１２を含む。構造物２４は、この事例では、長さのある鋼管などにできる。検査システム１０は、磁歪センサ１２を駆動するための、また、それにより長さのある構造物２４内部で導波を発生させるための適切な電子機器を含む導波信号発生機１４をさらに含む。検査システム１０には、メモリ１８、デジタル・プロセッサ２０、およびアナログ−デジタル変換電子機器２２を一般的に含むコンピュータ・システム１６も接続されている。適切なデータ記憶構成要素（図示せず）も、本発明に関する方法の処理に用いることができる。
【００３５】
上述した様々な磁歪センサ及び検査システム特許に記載されているように、検査システム１０は、磁歪センサ１２を使って、長さのある構造物２４内部で導波３０を発生する。導波３０は、長さのある構造物２４の長さに沿って、その材料内を、構造物中の「異常」要素に遭遇するまで移動する。こうした異常要素は、溶接部２６などの意図された幾何学的特徴部の形態をとる可能性も、亀裂２８などの意図されない欠陥特徴の形態をとる可能性もある。いずれの場合でも、反射波３２、３４として表される反射波は、こうした要素から伝播して返され、磁歪センサ構成要素１２によって検出され、検査システム１０の信号分析構成要素１４に受信される。
【００３６】
ここで、本発明方法によって認識可能であり、特徴付けることの可能な構造物の詳細な構成を簡潔に記載する図２Ａ、２Ｂを参照する。図２Ａに、導波３０を受けて反射する、管（長さのある構造物２４）の壁に形成される亀裂などの含有物タイプの異常部が示されている。この断面図では、亀裂２８は、管２４の肉厚中の含有物として、肉厚をＤ１からＤ２に有効に削減するように示されている。これは、上記で特徴付けられた「減少」タイプの特徴であり、伝播された波が、管の比較的厚い部分から、比較的薄い部分に移動する。
【００３７】
一方、図２Ｂは、溶接部などの、管壁中の典型的な意図された幾何学的異常部として、何を特徴付けできるかを示す。図１に示したように、溶接部２６は、２つの管部分をつなぎ合わせるために実施される円周溶接部である。図２Ｂに示す断面図では、この溶接部は、このような溶接部を組み込む典型的な溝切りの中まで延びるが、一般にはまた、（良好な溶接部の場合には）図示するように管壁の外周を超えて延びて、有効な肉厚をＤ１からＤ３に増大させる。これは、上記の特徴付けられた「増大部」の特徴であり、伝播された波は、管の比較的薄い部分から、有効な直径が比較的厚い点まで移動する。
【００３８】
ここで、図２Ａおよび図２Ｂに示す２つの事例のそれぞれにおける導波に関連付けられた信号の画像表現である図３を参照する。図３に示す上のデータ・プロットは、管肉厚のいわゆる増大変化として、管の比較的薄い部分から管の比較的厚い部分に伝播する波による信号を表す。この場合、段部分から反射された波は、入射波と同じ位相をもつことがわかる。対照的に、管の比較的厚い部分から管の比較的薄い部分に伝播する波による信号を表す、図３に示す下のデータ・プロット（いわゆる減少変化）では、段部分から反射された波は、入射波とは逆の位相をもつ。対応する時間点（垂直の点線）に関するこうした２つの信号の比較により、この違いが示されている。
【００３９】
当然ながら、遭遇したこれらの２つのタイプの異常部のそれぞれの信号を観察する技師は、信号のトレースを見て、既知のパターン及び識別された位相区別に基づいて弁別を行うことができよう。しかし、このような信号に対する位相区別を識別するプロセスを自動化することが好ましい。ここで図４Ａ、図４Ｂ、図５及び図６を参照し、信号トレースの位相特性と、その結果得られる、意図された異常部（溶接部や締め金など）又は意図されない異常部（亀裂や含有物など）から供給される信号要素の識別の自動比較とに関連付けられた方法を詳細に説明する。
【００４０】
図４Ａおよび図４Ｂで、追加データ点が、基準信号トレース（図４Ａ）及び未知の反射体の信号トレース（図４Ｂ）に関する信号データ中に補間されたものとして示される。信号データの組のそれぞれに追加点を補間する段階は、信号同士を相関付けるためにかなりの数の点を獲得するのに重要である。この補間は、上述したアルゴリズム・ステップに従って実施される。
【００４１】
ここで、戻された信号が、長さのある構造物における意図された幾何学的不連続部を示すのか、それとも構造物における意図されない欠陥部を示すのか判定する本発明の方法を記述するために、図５Ａを参照する。本方法は、信号分析ルーチンのステップ１１０で開始され、ここで、システムは、上述したように集められた問合せ用信号（反射された要素を含む）を受信しデジタル化する。問合せ用信号（及び反射された戻り信号成分）を特徴付けるデジタル情報を受信した後、プロセスは、ステップ１１２で、比較のための基準信号の選択に進む。この基準信号は一般に、予め獲得され確認されてデータベースに格納され、本発明のシステムによって取出し可能になっている信号である。本明細書に記載するプロセスを繰り返すことによって、異なる基準信号を、同じ問合せ信号と比較できる。
【００４２】
問合せ信号データ及び基準信号データを準備すると、プロセスは次いで、ステップ１１４に進んで、信号が同じ位相であるか、それとも逆位相であるか判定するために、比較ルーチンを稼動する。比較ルーチンは、図５Ｂに関連して以下でより詳しく説明する方法に従う。ステップ１１６において、比較ルーチンからの情報は、基準信号と比較される問合せ信号に対する位相特性の定義の形態で戻される。ステップ１１８は、２つの信号が同じ位相であるかどうかを照会する。同位相の場合、ステップ１２０において、問合せ信号は欠陥部ではなく幾何学的要素と識別される。ステップ１１８において、信号が、同位相として特徴付けられない場合、ステップ１２２において、信号が逆位相で戻されたかどうか判定される。逆位相で戻された場合、ステップ１２４において問合せ用信号は欠陥部と識別される。位相が逆と識別されなかった場合、信号は、信号情報が誤っているか、又は決定的でないと判断される。これが成り立つ場合、ステップ１２６において、プロセスは、信号情報を決定的でないと識別し、プロセスの終了又は新しい基準信号データを使用する再評価を指令する。
【００４３】
上述したステップ１１４での比較プロセスを、図５Ｂでより詳しく説明する。比較ルーチンは、ステップ１３０で開始され、ここで、問合せ用信号及び選択された基準信号の両方に関連付けられた信号データ（デジタル化済み）が、分析のために与えられる。ステップ１３２において、基準信号が、上述したようにゲート制御され、その結果、信号のピークが、ゲートの中間点になる。この後にステップ１３４が続き、ここで、問合せ信号（未知の反射体要素を含む）も、より多数のデータ点上でゲート制御されるが、やはり、信号のピークはゲートの中間点になる。
【００４４】
ステップ１３６において、プロセスは、ゲート制御波形における追加データ点の補間を実施し、信号のそれぞれに対する１サイクルあたりのデータ点の数を増やす。次いで、ステップ１３８において、２つの信号データの組の間の、選択された対応するデータ点に対する相関値が判定される。ステップ１４０において、上記ステップ１３８の実施に基づいて、最大及び最小相関値の判定が行われる。ステップ１４２において、最大相関値の絶対値が最小相関値の絶対値よりも大きいかどうか、判定が行われる。これが真の場合、ステップ１４４において、２つの信号の位相が同じであるという情報が戻される。真でない場合、ステップ１４６において、最大相関値の絶対値が最小相関値の絶対値よりも小さいかどうか、判定が行われる。これが成り立つ場合、ステップ１４８において、２つの信号の位相が、互いとは逆であるという旨の情報が戻される。何らかの原因により、どちらの比較も検証することができない場合、ステップ１５０で、位相のいかなる決定的な特徴付けも行うことができないという旨の情報が戻される。図５Ａに示す方法の平衡性が次いで、上述したように達成される。
【００４５】
このように、本発明は、長距離導波検査及び監視に関連付けられた信号データ中で、欠陥部信号からの幾何学的特徴部信号の自動識別及び区別のための方法、手順、及び関連したステップを提供する。
【００４６】
本発明を、上記の好ましい実施例に関して記述したが、この記述は、説明として与えられているに過ぎず、本発明の限定と解釈されることは意図していない。具体的な非破壊評価環境及び構造物を調整することのできる本発明の修正形態が、当業者には理解されよう。問合せ用信号の性質、周波数、振幅、及びセンサ構成にさえも関するこのような修正形態は、調査される構造物のタイプに一致するが、本発明の原理及び範囲から必ずしも逸脱しない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の方法の実施に適したシステムの主要な構成要素を示す部分概略図。
【図２Ａ】本発明の方法によって検出可能であり特徴付け可能なタイプの、意図されない反射要素（疲労亀裂）を示す管肉部の部分断面図。
【図２Ｂ】本発明の方法によって検出可能であり特徴付け可能なタイプの、意図された反射要素（溶接部）を示す管肉部の部分断面図。
【図３】本発明の方法に関する「増大」反射要素及び「減少」反射要素の両方に対する信号振幅の画像表現を示す図。
【図４Ａ】プロットへの追加点の補間を示す、位相比較に対するゲート制御された基準信号データの画像表現を示す図。
【図４Ｂ】プロットへの追加点の補間を示す、位相比較に対するゲート制御された未知の反射体信号データの画像表現を示す図。
【図５Ａ】本発明の位相比較方法における全体ステップを記述するフローチャート。
【図５Ｂ】本発明の方法の比較アルゴリズムにおける具体的ステップを記述するフローチャート。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【外国語明細書】
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