JPH08193986A - 非破壊試験装置 - Google Patents
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- JPH08193986A JPH08193986A JP7174449A JP17444995A JPH08193986A JP H08193986 A JPH08193986 A JP H08193986A JP 7174449 A JP7174449 A JP 7174449A JP 17444995 A JP17444995 A JP 17444995A JP H08193986 A JPH08193986 A JP H08193986A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】超音波試験方法を用いて管又は類似物体の物理
的性質を測定するための装置を提供する。 【構成】パルス発生器16は、予め決められたセットの特
性を有する電気パルスを発生する。トランスデューサー
20a, 20bは、同時に該パルスを超音波波形Ｗに変換し、
該波形を少なくとも二つの異なる方向から該管に伝播す
る。該トランスデューサーは次いで、該管からのエコー
E1-E3を電気応答パルスに変換する。トランスデューサ
ー24aは、基準物体Ｂに類似の波形を伝播し、該基準物
体からのエコーを基準電気応答パルスに変換する。該基
準応答パルスは次いで他の応答パルスの各々と結合され
る。別々の受信機は、それぞれの組み合わさった応答信
号を受け取り、これらをメモリーに記憶されるディジタ
ルデータに変換する。
的性質を測定するための装置を提供する。 【構成】パルス発生器16は、予め決められたセットの特
性を有する電気パルスを発生する。トランスデューサー
20a, 20bは、同時に該パルスを超音波波形Ｗに変換し、
該波形を少なくとも二つの異なる方向から該管に伝播す
る。該トランスデューサーは次いで、該管からのエコー
E1-E3を電気応答パルスに変換する。トランスデューサ
ー24aは、基準物体Ｂに類似の波形を伝播し、該基準物
体からのエコーを基準電気応答パルスに変換する。該基
準応答パルスは次いで他の応答パルスの各々と結合され
る。別々の受信機は、それぞれの組み合わさった応答信
号を受け取り、これらをメモリーに記憶されるディジタ
ルデータに変換する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非破壊的試験に関し、
更に詳細には、物質の性質の非常に高度の解像度の試験
を行う超音波の使用に関する。
更に詳細には、物質の性質の非常に高度の解像度の試験
を行う超音波の使用に関する。
【０００２】
【従来の技術】物質の性質の非破壊試験はこの分野では
良く知られている。非破壊試験の一方法は超音波の使用
である。この方法は、例えば、物質の厚さを試験した
り、該物質内の欠陥を探知するのに用いられる。該超短
波試験の方法は、超音波波形の発生と、該波形を該物質
内に伝播することと、折り返し反射波形又はエコーを探
知することと、該エコーの波形を処理してパラメーター
の値を決めることとを含んでいる。
良く知られている。非破壊試験の一方法は超音波の使用
である。この方法は、例えば、物質の厚さを試験した
り、該物質内の欠陥を探知するのに用いられる。該超短
波試験の方法は、超音波波形の発生と、該波形を該物質
内に伝播することと、折り返し反射波形又はエコーを探
知することと、該エコーの波形を処理してパラメーター
の値を決めることとを含んでいる。
【０００３】超音波試験のこれまでの方法は超音波波形
の個々の性質を測定することを含んでいた。これらの方
法は、該波形のゼロクロッシングを探知すること、又
は、該波形の振幅がある予め決められた閾値を何時越え
るかを探知すること、又は、該波形の振幅がピーク又は
最大値に何時到達するかを探知することを含んでいる。
超音波を用いて測定するさまざまな方法がこれまで使用
されてきた。このような方法の一つは、既知の正確な周
波数を有する安定した自走発振器を用いることを含んで
いる。該発振器からのパルスは、超音波波形の感知され
た特性に応答して始動されたり停止されたりする計数回
路によって数えられる。その結果の数は、例えば、該超
音波信号の飛行時間（TOF）、即ち、該波形が試験物体
の中に伝播されその反射エコーが探知されるまでの通過
時間、を表わす。この“シングルショット”試験方法は
満足のいくものであるが、それでも幾つかの欠点があ
る。該方法は解像度が約0.001インチの測定、即ち、飛
行時間約8ナノセカンド(8x10-9sec.）、までに限られ
る。該方法は一試料のみを含んでいるために、測定の精
度に限度がある。精度は多数の試料を採りこれらの試料
について相加平均値を出すことによってファクター10ま
で改良できる。しかし、これには測定に利用できる時間
よりも多くの時間を必要とする。
の個々の性質を測定することを含んでいた。これらの方
法は、該波形のゼロクロッシングを探知すること、又
は、該波形の振幅がある予め決められた閾値を何時越え
るかを探知すること、又は、該波形の振幅がピーク又は
最大値に何時到達するかを探知することを含んでいる。
超音波を用いて測定するさまざまな方法がこれまで使用
されてきた。このような方法の一つは、既知の正確な周
波数を有する安定した自走発振器を用いることを含んで
いる。該発振器からのパルスは、超音波波形の感知され
た特性に応答して始動されたり停止されたりする計数回
路によって数えられる。その結果の数は、例えば、該超
音波信号の飛行時間（TOF）、即ち、該波形が試験物体
の中に伝播されその反射エコーが探知されるまでの通過
時間、を表わす。この“シングルショット”試験方法は
満足のいくものであるが、それでも幾つかの欠点があ
る。該方法は解像度が約0.001インチの測定、即ち、飛
行時間約8ナノセカンド(8x10-9sec.）、までに限られ
る。該方法は一試料のみを含んでいるために、測定の精
度に限度がある。精度は多数の試料を採りこれらの試料
について相加平均値を出すことによってファクター10ま
で改良できる。しかし、これには測定に利用できる時間
よりも多くの時間を必要とする。
【０００４】一つのアプローチは一連のアナログ測定を
利用している。ここでは、積分器はある与えられた時間
ウインドウにわたり電圧を集積する。該集積電圧値は次
いでディジタル電圧計を用いて測定される。その結果は
正確な測定ではあるが、アナログ回路内のドリフトの量
によって変化を齎らされているものである。別の代わり
のアプローチはディジタルとアナログの回路と技術の別
の組み合わせを採用している。一般に、アナログ技術の
使用は、測定の精度を改良するように直接のディジタル
技術のある補間を与えている。
利用している。ここでは、積分器はある与えられた時間
ウインドウにわたり電圧を集積する。該集積電圧値は次
いでディジタル電圧計を用いて測定される。その結果は
正確な測定ではあるが、アナログ回路内のドリフトの量
によって変化を齎らされているものである。別の代わり
のアプローチはディジタルとアナログの回路と技術の別
の組み合わせを採用している。一般に、アナログ技術の
使用は、測定の精度を改良するように直接のディジタル
技術のある補間を与えている。
【０００５】更にこの処理技術に関して、波形の一定の
の閾レベル、例えば、該波形がモニターされるスクリー
ンの最大限の出力の50%、について飛行時間を測定する
のが普通である。問題は、該波形の振幅における通常の
変化が該波形の傾きにおける変化によってこの50%点の
位置を動かすために起こることである。これは順次飛行
時間の計算に変化を齎らす。飛行時間が該波形のゼロク
ロッシングについて基準を置いているところでは、その
低周波数成分によって引き起こされた該波形の僅かな変
化も飛行時間計算の精度に変化を齎らすであろう。
の閾レベル、例えば、該波形がモニターされるスクリー
ンの最大限の出力の50%、について飛行時間を測定する
のが普通である。問題は、該波形の振幅における通常の
変化が該波形の傾きにおける変化によってこの50%点の
位置を動かすために起こることである。これは順次飛行
時間の計算に変化を齎らす。飛行時間が該波形のゼロク
ロッシングについて基準を置いているところでは、その
低周波数成分によって引き起こされた該波形の僅かな変
化も飛行時間計算の精度に変化を齎らすであろう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】存在する技術で到達し
うる測定精度にも拘わらず、それ以上改良が容易に到達
されない実際上の限度が存在する。非常に細かい測定が
要求されたり高い精度が必要とされるところではこれが
非常に重要になる。例えば原子炉にはジルコニウム合金
管材料が用いられる。該素材は高価であるばかりでな
く、該管材料は、10マイクロインチ（10x10-6 in.）の
オーダーの精度で測定されなければならない壁の厚さを
有する非常に小さな管である。原子炉設備に使用される
ジルコニウム管の量のため、それが実質上の費用を表わ
す。又、この設備の性質上、設置に対する適性を保証す
るように正確に測定されなければならない。もしこの管
の直径が正確に測定されることが出来ないとか、その内
径、外径及び偏心率が正確に決められなければ、別の点
で許容できる管でも無用として拒絶されてよい。この管
の物理的特性を正確に決めさせられる正確な測定技術と
方法は、該パイプの大量生産中に、該管の廃棄率を減少
させるかも知れない。これは順次適切な管材料がこの設
備での使用に受け入れられることを保証するだけでな
く、この管材の総括的な製造費用を安く出来るであろ
う。
うる測定精度にも拘わらず、それ以上改良が容易に到達
されない実際上の限度が存在する。非常に細かい測定が
要求されたり高い精度が必要とされるところではこれが
非常に重要になる。例えば原子炉にはジルコニウム合金
管材料が用いられる。該素材は高価であるばかりでな
く、該管材料は、10マイクロインチ（10x10-6 in.）の
オーダーの精度で測定されなければならない壁の厚さを
有する非常に小さな管である。原子炉設備に使用される
ジルコニウム管の量のため、それが実質上の費用を表わ
す。又、この設備の性質上、設置に対する適性を保証す
るように正確に測定されなければならない。もしこの管
の直径が正確に測定されることが出来ないとか、その内
径、外径及び偏心率が正確に決められなければ、別の点
で許容できる管でも無用として拒絶されてよい。この管
の物理的特性を正確に決めさせられる正確な測定技術と
方法は、該パイプの大量生産中に、該管の廃棄率を減少
させるかも知れない。これは順次適切な管材料がこの設
備での使用に受け入れられることを保証するだけでな
く、この管材の総括的な製造費用を安く出来るであろ
う。
【０００７】最後に、閾値とゼロクロッシングの変化に
よって引き起こされる指摘された問題点に関して、正確
なデータが得られる速度に悪影響を与えることなく、ど
のような変化でもそれによって簡単に説明のつく、技術
が必要である。
よって引き起こされる指摘された問題点に関して、正確
なデータが得られる速度に悪影響を与えることなく、ど
のような変化でもそれによって簡単に説明のつく、技術
が必要である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】ある物体の非破壊的試験
についての装置と方法の内、本発明の幾つかの目的は；
安全性が最重要である危険な設置に使われる管材料又は
類似材の物理的特性を精密に測定するように超音波技術
を用いる装置と方法を提供することと；生産ベースで管
材料の実質的な長さを試験し、試験される該管材料の物
理的性質の迅速で正確な読み取りを与える方法と装置を
提供することと；その飛行時間が100ピコセカンド(100x
10-12 sec.）の精度で測定される超音波を用いて10マイ
クロインチのオーダーで測定精度を与える方法と装置を
提供することと；少なくとも10khzの速度で超音波試験
を行う方法と装置を提供することと；超音波波形を発生
させて伝播させ、伝播された波形の個々についての折り
返し反射波形を受け取って記憶し、該記憶された波形の
情報を次いで処理して測定される物理的特性を決め、該
測定値が予め決められた試験限度値内に入るかどうかを
決める方法と装置を提供することと；各波形の飛行時間
とそのエコーを数学的に復元して、この復元から適切な
測定情報を決める方法と装置を提供することと；一次補
間と限定インパルス応答（FIR）技術を利用してこの応
答波形のゼロクロッシングを正確に決め、測定される物
理的特性に関連する正確な飛行時間値をこの情報を用い
て確定する方法と装置を提供することと；各試験周期の
初めに先立って較正され、試験中に試験環境を独立して
モニターし、この試験結果の精度を保持するように感知
された環境の変化についてのデータを補正する方法と装
置を提供することと；もし許容条件からの外れが検知さ
れるとその指示を与える方法と装置を提供することと；
測定された全てのパラメーターのプリントアウトを備え
て、試験された管の個々について測定された性質の永久
記録を残す方法と装置を提供することと；別々に処理さ
れた個々の波形とその付属エコーについて真ピーク値と
ゼロクロッシング点とが容易に確かめられ、個々の試験
による測定値を決めるのに用いられる正確な閾値比較と
ゼロクロッシング基準が利用できる方法と装置を提供す
ることと；使用が容易である方法と装置を提供すること
と；である。
についての装置と方法の内、本発明の幾つかの目的は；
安全性が最重要である危険な設置に使われる管材料又は
類似材の物理的特性を精密に測定するように超音波技術
を用いる装置と方法を提供することと；生産ベースで管
材料の実質的な長さを試験し、試験される該管材料の物
理的性質の迅速で正確な読み取りを与える方法と装置を
提供することと；その飛行時間が100ピコセカンド(100x
10-12 sec.）の精度で測定される超音波を用いて10マイ
クロインチのオーダーで測定精度を与える方法と装置を
提供することと；少なくとも10khzの速度で超音波試験
を行う方法と装置を提供することと；超音波波形を発生
させて伝播させ、伝播された波形の個々についての折り
返し反射波形を受け取って記憶し、該記憶された波形の
情報を次いで処理して測定される物理的特性を決め、該
測定値が予め決められた試験限度値内に入るかどうかを
決める方法と装置を提供することと；各波形の飛行時間
とそのエコーを数学的に復元して、この復元から適切な
測定情報を決める方法と装置を提供することと；一次補
間と限定インパルス応答（FIR）技術を利用してこの応
答波形のゼロクロッシングを正確に決め、測定される物
理的特性に関連する正確な飛行時間値をこの情報を用い
て確定する方法と装置を提供することと；各試験周期の
初めに先立って較正され、試験中に試験環境を独立して
モニターし、この試験結果の精度を保持するように感知
された環境の変化についてのデータを補正する方法と装
置を提供することと；もし許容条件からの外れが検知さ
れるとその指示を与える方法と装置を提供することと；
測定された全てのパラメーターのプリントアウトを備え
て、試験された管の個々について測定された性質の永久
記録を残す方法と装置を提供することと；別々に処理さ
れた個々の波形とその付属エコーについて真ピーク値と
ゼロクロッシング点とが容易に確かめられ、個々の試験
による測定値を決めるのに用いられる正確な閾値比較と
ゼロクロッシング基準が利用できる方法と装置を提供す
ることと；使用が容易である方法と装置を提供すること
と；である。
【０００９】本発明によると、概して言えば、超音波試
験技術を用いて管のような物体の物理的性質を測定する
装置が提供されている。予め決められたセットの波形特
性を有する超音波波形が先ず発生される。この波形は少
なくとも二つの異なる方向から管材料に同時に伝播さ
れ、この管材料からのそれぞれの折り返し反射された応
答波形が探知される。この波形は別に基準物体に伝播さ
れ、折り返し反射波形が探知される。この基準折り返し
波形は別の二つの折り返し波形の各々と結合される。こ
の結果の二つの結合された波形は別々に記憶される。多
重チャンネルプロセッサーは各結合された応答波形を同
時に別々に復元し、各々個別の復元からこの管の物理的
特性を表わす値を決める。これは一次補間とFIR技術を
用いて行われ、測定される管の特性に関連した飛行時間
値を確立するようにこの応答波形のゼロクロッシング点
を正確に確立する。この結果の値は、この復元から得ら
れたそれぞれの値を数学的に結合して更に別の物理的特
性をこの処理された波形値の凾数として確立するための
区部を有する別のプロセッサーに供給される。このプロ
セッサーの別の区部は、この物理的特性の値の各々をこ
れらの値の各々について予め決められたセットの限界値
と比較してこれら測定値がその限界値内に入るかどうか
を決める。
験技術を用いて管のような物体の物理的性質を測定する
装置が提供されている。予め決められたセットの波形特
性を有する超音波波形が先ず発生される。この波形は少
なくとも二つの異なる方向から管材料に同時に伝播さ
れ、この管材料からのそれぞれの折り返し反射された応
答波形が探知される。この波形は別に基準物体に伝播さ
れ、折り返し反射波形が探知される。この基準折り返し
波形は別の二つの折り返し波形の各々と結合される。こ
の結果の二つの結合された波形は別々に記憶される。多
重チャンネルプロセッサーは各結合された応答波形を同
時に別々に復元し、各々個別の復元からこの管の物理的
特性を表わす値を決める。これは一次補間とFIR技術を
用いて行われ、測定される管の特性に関連した飛行時間
値を確立するようにこの応答波形のゼロクロッシング点
を正確に確立する。この結果の値は、この復元から得ら
れたそれぞれの値を数学的に結合して更に別の物理的特
性をこの処理された波形値の凾数として確立するための
区部を有する別のプロセッサーに供給される。このプロ
セッサーの別の区部は、この物理的特性の値の各々をこ
れらの値の各々について予め決められたセットの限界値
と比較してこれら測定値がその限界値内に入るかどうか
を決める。
【００１０】本発明は、方法として、予め決められたセ
ットの波形特性を有する超音波波形を発生することと、
この波形を少なくと二つの異なる方向から管に同時に伝
播することと、各応答波形がそれぞれの伝播された波形
のエコーを表わしているこの管からのそれぞれの反射さ
れた応答波形又はエコーを探知することとの段階を含ん
でいる。この波形は更に基準物体に伝播されその結果の
エコーは基準応答波形として探知される。この基準応答
波形は他の応答波形の各々と別々に結合される。この方
法は更に、各結合された応答波形を別々に記憶すること
と、各結合された波形を同時に別々に復元することと、
各個別の復元からこの管の物理的特性を表わす値を決め
ることと、この個別の復元から得られたそれぞれの値を
数学的に結合してこの管の別の物理的特性をこれらの別
の値の凾数として確かめることとの段階を含んでいる。
これは部分的には、一次補間とFIR技術を用いて行わ
れ、測定されるこの管の特性に関連した飛行時間値を確
立するようにその応答波形のゼロクロッシング点を正確
に確立する。最後に、本方法は、物理的特性値の各々を
それぞれの値について予め決められたセットの限界値と
比較してこれら測定値がその限界値の範囲内に入るかど
うかを決める段階を含んでいる。他の目的と特徴は部分
的に明らかであり、部分的に以下に指摘される。
ットの波形特性を有する超音波波形を発生することと、
この波形を少なくと二つの異なる方向から管に同時に伝
播することと、各応答波形がそれぞれの伝播された波形
のエコーを表わしているこの管からのそれぞれの反射さ
れた応答波形又はエコーを探知することとの段階を含ん
でいる。この波形は更に基準物体に伝播されその結果の
エコーは基準応答波形として探知される。この基準応答
波形は他の応答波形の各々と別々に結合される。この方
法は更に、各結合された応答波形を別々に記憶すること
と、各結合された波形を同時に別々に復元することと、
各個別の復元からこの管の物理的特性を表わす値を決め
ることと、この個別の復元から得られたそれぞれの値を
数学的に結合してこの管の別の物理的特性をこれらの別
の値の凾数として確かめることとの段階を含んでいる。
これは部分的には、一次補間とFIR技術を用いて行わ
れ、測定されるこの管の特性に関連した飛行時間値を確
立するようにその応答波形のゼロクロッシング点を正確
に確立する。最後に、本方法は、物理的特性値の各々を
それぞれの値について予め決められたセットの限界値と
比較してこれら測定値がその限界値の範囲内に入るかど
うかを決める段階を含んでいる。他の目的と特徴は部分
的に明らかであり、部分的に以下に指摘される。
【００１１】
【実施例】図面を参照して、本発明の装置10は、ある物
体の非破壊試験に使用されこの物体の正確な物理的特性
を測定する。本発明の装置と方法は中空管Tの物理的特
性を測定することに関して記述されているが、この装置
と方法は、特に生産又は製造設備で、非常に小さな値が
非常に正確に測定されることを要求される別の試験への
応用にも有効であることがわかるであろう。図1(B)に於
いて、例えば、管Tは外径o.d.、厚さtの側壁S、及び内
径i.d.を持つように示されている。ある応用例について
は、この管のo.d.を100x10-6インチ、壁の厚さを10x10-
6インチの精度まで測定することが必要であるか、望ま
しい。壁の厚さは、この管の側壁に伝播され通過する超
音波の波の飛行時間の凾数として決められることは知ら
れている。しかし、このような波の飛行時間は、100x10
-12秒のオーダーである。このような情況では、従来の
測定技術は管の及落の判定に要求される望ましいレベル
の精度を与えない。本発明の装置と方法は、この精度を
与えるものである。
体の非破壊試験に使用されこの物体の正確な物理的特性
を測定する。本発明の装置と方法は中空管Tの物理的特
性を測定することに関して記述されているが、この装置
と方法は、特に生産又は製造設備で、非常に小さな値が
非常に正確に測定されることを要求される別の試験への
応用にも有効であることがわかるであろう。図1(B)に於
いて、例えば、管Tは外径o.d.、厚さtの側壁S、及び内
径i.d.を持つように示されている。ある応用例について
は、この管のo.d.を100x10-6インチ、壁の厚さを10x10-
6インチの精度まで測定することが必要であるか、望ま
しい。壁の厚さは、この管の側壁に伝播され通過する超
音波の波の飛行時間の凾数として決められることは知ら
れている。しかし、このような波の飛行時間は、100x10
-12秒のオーダーである。このような情況では、従来の
測定技術は管の及落の判定に要求される望ましいレベル
の精度を与えない。本発明の装置と方法は、この精度を
与えるものである。
【００１２】管Tは水のような液体媒質Lで満たされた室
12を通って引かれる間に試験される。この管の一方の端
Teは適当な駆動機械装置に接続され、それによってこの
管は望ましい移動速度でこの室を通って引き寄せられ
る。この管はこの室を通って引かれる際に回転もうけ
る。制御された方法でこの媒質を通ってこの管を引くこ
とにより、この管についての十分な情報が顕出され、こ
れはi.d、o.d.及び壁の厚さのような情報だけでなく、
管の縦軸の周りについての円形性、長円形性又は偏心率
に関する情報も得られる。
12を通って引かれる間に試験される。この管の一方の端
Teは適当な駆動機械装置に接続され、それによってこの
管は望ましい移動速度でこの室を通って引き寄せられ
る。この管はこの室を通って引かれる際に回転もうけ
る。制御された方法でこの媒質を通ってこの管を引くこ
とにより、この管についての十分な情報が顕出され、こ
れはi.d、o.d.及び壁の厚さのような情報だけでなく、
管の縦軸の周りについての円形性、長円形性又は偏心率
に関する情報も得られる。
【００１３】図1(A)を参照して、装置10は、予め決めら
れたセットのパルス特性を有する電気パルスを周期的に
発生するための手段16を含んでいる。パルス発生手段
は、例えば、10KHzの周波数で作動する。このパルス発
生手段の出力は、増幅器手段１８に供給される。手段16
によって発生された各電気パルスは、このパルスを超音
波の波形に変換するトランスデューサー手段20に供給さ
れる。図1(A)と図1(B)に示したように、トランスデュー
サー手段20はそれぞれ第一及び第二超音波トランスデュ
ーサー20a及び20bを含んでいる。これらのトランスデュ
ーサーは室12内に配置され、その液体媒質の中に没入さ
れている。これらトランスデューサーは互いに間隔を開
けて置かれ、この管の外側の側壁面から既知の距離を開
けて置かれている。好ましくは、これらトランスデュー
サーは互いに180゜離れて管の向かい側に位置される。
試験の開始に先立って、較正処置が行われその間にこれ
らトランスデューサーの向かい合う面22の間の正確な距
離z(図1(B)参照）が決められる。較正は、本申請書に参
照に取り入れられている共通譲渡された合衆国特許3,55
4,014と3,848,460の教示に従って行われる。この較正の
一部として得られた距離の情報は、以下に記述するよう
に使用のためこの装置のメモリー部分に入れられる。更
に、各トランスデューサー面22と管の側壁Sの外表面と
の間の距離xが決められる。この情報も次の処理過程で
の使用のために保持される。
れたセットのパルス特性を有する電気パルスを周期的に
発生するための手段16を含んでいる。パルス発生手段
は、例えば、10KHzの周波数で作動する。このパルス発
生手段の出力は、増幅器手段１８に供給される。手段16
によって発生された各電気パルスは、このパルスを超音
波の波形に変換するトランスデューサー手段20に供給さ
れる。図1(A)と図1(B)に示したように、トランスデュー
サー手段20はそれぞれ第一及び第二超音波トランスデュ
ーサー20a及び20bを含んでいる。これらのトランスデュ
ーサーは室12内に配置され、その液体媒質の中に没入さ
れている。これらトランスデューサーは互いに間隔を開
けて置かれ、この管の外側の側壁面から既知の距離を開
けて置かれている。好ましくは、これらトランスデュー
サーは互いに180゜離れて管の向かい側に位置される。
試験の開始に先立って、較正処置が行われその間にこれ
らトランスデューサーの向かい合う面22の間の正確な距
離z(図1(B)参照）が決められる。較正は、本申請書に参
照に取り入れられている共通譲渡された合衆国特許3,55
4,014と3,848,460の教示に従って行われる。この較正の
一部として得られた距離の情報は、以下に記述するよう
に使用のためこの装置のメモリー部分に入れられる。更
に、各トランスデューサー面22と管の側壁Sの外表面と
の間の距離xが決められる。この情報も次の処理過程で
の使用のために保持される。
【００１４】超音波トランスデューサー20a、20bは同時
に管にその向かい合う側から超音波波形Wを伝播させ
る。周知のように、超音波が物体の外面に衝突すると、
折り返し反射波形又はインターフェイスエコーE1が引き
起こされる。この波形Wは次いで管の側壁Sを通って伝播
すると、不連続に出会う度に次のエコーが引き起こされ
る。管Tは、指摘したように中空管であり、管を満たし
ているのは空気だけである。後壁エコーと呼ばれる次の
エコーE2、E3は管の側壁を通り側壁の内表面へ伝播する
際に続いて起こる。個々のトランスデューサー20a、20b
で、これらエコーE1-E3は超音波の波から電気応答波形
に変換される。これら応答波形は処理のためにこれらト
ランスデューサーの出力として与えられる。
に管にその向かい合う側から超音波波形Wを伝播させ
る。周知のように、超音波が物体の外面に衝突すると、
折り返し反射波形又はインターフェイスエコーE1が引き
起こされる。この波形Wは次いで管の側壁Sを通って伝播
すると、不連続に出会う度に次のエコーが引き起こされ
る。管Tは、指摘したように中空管であり、管を満たし
ているのは空気だけである。後壁エコーと呼ばれる次の
エコーE2、E3は管の側壁を通り側壁の内表面へ伝播する
際に続いて起こる。個々のトランスデューサー20a、20b
で、これらエコーE1-E3は超音波の波から電気応答波形
に変換される。これら応答波形は処理のためにこれらト
ランスデューサーの出力として与えられる。
【００１５】試験中に起こる情況変化についてこれら試
験結果を補正するのは本発明の重要な特徴である。超音
波波形の信号特性は、例えば、トランスデューサー20
a、20bが没入している液体媒質内の温度変化によって変
化を受ける。即ち、この液体温度が変化すると、超音波
の波がこの液体を通って移動する速度は実質的に変化す
るかも知れない。もし適当な補正がこの装置による信号
処理の間に為されないなら、誤りが起こりうる。本装置
の補正手段24は、室12内に配置されこの液体媒質の中に
これも又没入している超音波トランスデューサー24aを
含んでいる。トランスデューサー24aは、固定された基
準物体から一定距離wに配置されている。この距離wは距
離xより小さい。トランスデューサー20a、20bに供給さ
れた電気パルスも又トランスデューサー24aに供給され
る。トランスデューサー24aによって物体Bに伝播された
超音波波形からの折り返しエコーは、電気折り返しパル
スに変換され、二つの試験トランスデューサーからの折
り返しパルスと共に本装置に戻って供給される。トラン
スデューサー24aからの信号は、他のトランスデューサ
ーの両方からの折り返し信号の中に次いで組み込まれ
る。これは図3に示すとおりである。そこに示したよう
に、各トランスデューサー20a、20bについての結合され
た折り返し応答は、最初の成分としてトランスデューサ
ー24aからの折り返し基準応答を有する。それが最初に
現れるのは、指摘したように、トランスデューサー20
a、20bの両方が管Tに対して配置されているよりも、ト
ランスデューサー24aが基準物体Bにより近くに配置され
ているからである。次いで現れるのがインターフェイス
エコーE1を表わす電気パルスの部分である。これに次ぐ
のがエコーE2、E3を表わす電気パルスの部分である。パ
ルスの残りは超音波波形の再反射である。この部分は波
形のエネルギーが放散されると消滅する。
験結果を補正するのは本発明の重要な特徴である。超音
波波形の信号特性は、例えば、トランスデューサー20
a、20bが没入している液体媒質内の温度変化によって変
化を受ける。即ち、この液体温度が変化すると、超音波
の波がこの液体を通って移動する速度は実質的に変化す
るかも知れない。もし適当な補正がこの装置による信号
処理の間に為されないなら、誤りが起こりうる。本装置
の補正手段24は、室12内に配置されこの液体媒質の中に
これも又没入している超音波トランスデューサー24aを
含んでいる。トランスデューサー24aは、固定された基
準物体から一定距離wに配置されている。この距離wは距
離xより小さい。トランスデューサー20a、20bに供給さ
れた電気パルスも又トランスデューサー24aに供給され
る。トランスデューサー24aによって物体Bに伝播された
超音波波形からの折り返しエコーは、電気折り返しパル
スに変換され、二つの試験トランスデューサーからの折
り返しパルスと共に本装置に戻って供給される。トラン
スデューサー24aからの信号は、他のトランスデューサ
ーの両方からの折り返し信号の中に次いで組み込まれ
る。これは図3に示すとおりである。そこに示したよう
に、各トランスデューサー20a、20bについての結合され
た折り返し応答は、最初の成分としてトランスデューサ
ー24aからの折り返し基準応答を有する。それが最初に
現れるのは、指摘したように、トランスデューサー20
a、20bの両方が管Tに対して配置されているよりも、ト
ランスデューサー24aが基準物体Bにより近くに配置され
ているからである。次いで現れるのがインターフェイス
エコーE1を表わす電気パルスの部分である。これに次ぐ
のがエコーE2、E3を表わす電気パルスの部分である。パ
ルスの残りは超音波波形の再反射である。この部分は波
形のエネルギーが放散されると消滅する。
【００１６】図2を参照して、装置10は次に受信手段26
を含んでいる。手段26は第一ディジタイザー28aと第二
ディジタイザー28bとを含んでいる。結合された折り返
しパルスの一方はこれらディジタイザーの一方に入力と
して供給され、他方の結合された折り返しパルスはディ
ジタイザーの他方に入力として供給される。これらの波
形はそれぞれの入力線29a、29bを渡って供給される。各
ディジタイザーは二つの機能を行う。第一に、各ディジ
タイザーは、このディジタイザーへのアナログ信号入力
をディジタル信号に変換するためのアナログディジタル
変換器区部30を有する。第二に、このディジタイザーは
メモリセクション32を有してその中に変換された信号の
各々がそのメモリー内のユニーク番地に記憶される。メ
モリセクション32は、例えば、ランダムアクセスメモリ
ー(RAM）である。200Mhz発振器34は、各ディジタイザー
に刻時パルスを与える。10Khzの信号については、200Mh
zの速度での刻時は5ナノセカンド（5x10-9sec.）の解像
度を与える。従って、近接するメモリー番地に記憶され
たデータは、応答波形のカーブ上の5ナノセカンド離れ
た点を表わす。
を含んでいる。手段26は第一ディジタイザー28aと第二
ディジタイザー28bとを含んでいる。結合された折り返
しパルスの一方はこれらディジタイザーの一方に入力と
して供給され、他方の結合された折り返しパルスはディ
ジタイザーの他方に入力として供給される。これらの波
形はそれぞれの入力線29a、29bを渡って供給される。各
ディジタイザーは二つの機能を行う。第一に、各ディジ
タイザーは、このディジタイザーへのアナログ信号入力
をディジタル信号に変換するためのアナログディジタル
変換器区部30を有する。第二に、このディジタイザーは
メモリセクション32を有してその中に変換された信号の
各々がそのメモリー内のユニーク番地に記憶される。メ
モリセクション32は、例えば、ランダムアクセスメモリ
ー(RAM）である。200Mhz発振器34は、各ディジタイザー
に刻時パルスを与える。10Khzの信号については、200Mh
zの速度での刻時は5ナノセカンド（5x10-9sec.）の解像
度を与える。従って、近接するメモリー番地に記憶され
たデータは、応答波形のカーブ上の5ナノセカンド離れ
た点を表わす。
【００１７】装置10は更に、全般に36で示した処理手段
を含んでおり、変換された波形の各々を同時に別々に復
元する。この処理手段は、並列チャンネル36a、36bを有
する。トランスデューサー20a又は20bの一方から変換さ
れた波形は一方のチャンネルで処理され、他方のトラン
スデューサーから変換された波形は他方のチャンネルで
同時に処理される。各チャンネルはゲート38a、38b、デ
ィジタル信号プロセッサー40a、40b、EPROM42a、42b、
番地バス44a、44b、データバス46a、46bをそれぞれ含ん
でいる。発振器34の200mhz出力信号はディバイダー48に
供給され、ゲート38a、38b、の各々へ100mhzの出力を作
り出す。それぞれの制御及びデータバスに渡る信号の流
れはそれぞれの仲裁（arbitration）ユニット50a、50b
(それぞれの処理チャンネルに関して一ユニット)によっ
てモニターされる。それぞれのEPROMは、それぞれのデ
ータバスに渡るディジタイザー、ゲート及びディジタル
信号プロセッサの間のデータの流れを、それぞれのコン
トロールバスに渡ってこれらの素子の各々に伝達された
命令を用いて、制御するようにプログラムされる。処理
手段36は、遅延(quiet bus)バスインターフェイス52で
遅延バスと連結している。この処理手段への入力とこの
処理手段からの出力は、このインターフェイスを経て遅
延バスを渡るルートを取る。遅延バスの作動は本申請書
に参考に取り入れられている共通譲渡された合衆国特許
5,287,291に記述されている。従って、遅延バスの作動
はここでは記述しない。
を含んでおり、変換された波形の各々を同時に別々に復
元する。この処理手段は、並列チャンネル36a、36bを有
する。トランスデューサー20a又は20bの一方から変換さ
れた波形は一方のチャンネルで処理され、他方のトラン
スデューサーから変換された波形は他方のチャンネルで
同時に処理される。各チャンネルはゲート38a、38b、デ
ィジタル信号プロセッサー40a、40b、EPROM42a、42b、
番地バス44a、44b、データバス46a、46bをそれぞれ含ん
でいる。発振器34の200mhz出力信号はディバイダー48に
供給され、ゲート38a、38b、の各々へ100mhzの出力を作
り出す。それぞれの制御及びデータバスに渡る信号の流
れはそれぞれの仲裁（arbitration）ユニット50a、50b
(それぞれの処理チャンネルに関して一ユニット)によっ
てモニターされる。それぞれのEPROMは、それぞれのデ
ータバスに渡るディジタイザー、ゲート及びディジタル
信号プロセッサの間のデータの流れを、それぞれのコン
トロールバスに渡ってこれらの素子の各々に伝達された
命令を用いて、制御するようにプログラムされる。処理
手段36は、遅延(quiet bus)バスインターフェイス52で
遅延バスと連結している。この処理手段への入力とこの
処理手段からの出力は、このインターフェイスを経て遅
延バスを渡るルートを取る。遅延バスの作動は本申請書
に参考に取り入れられている共通譲渡された合衆国特許
5,287,291に記述されている。従って、遅延バスの作動
はここでは記述しない。
【００１８】作動中、各結合された波形は入力線29を渡
ってディジタイザー28にアナログ入力として供給される
際、同時に、その処理チャンネルのゲート38に入力とし
て供給される。このゲートは、変換された波形によって
表わされたデータが有効なデータであるかどうかを決め
るフィルターとして作用する。これは、入力波形を予め
セットされた閾値と初期TOF比較することにより行われ
る。図4に示したように、線29上の応答波形入力は三つ
の別々のコンパレーターR1-R3の各々に一つの入力とし
て供給される。三つのコンパレーターが使われるのは、
別々の反射又はエコーE1-E3がこの初期決定に用いられ
るからである。基準閾ユニット100は、これらコンパレ
ーターの各々に第二の入力として用いられる別々の閾値
を有する。各閾値は個々のコンパレーターに入力として
連続的に供給される固定値である。従って、基準入力RE
F1はエコーE1がゼロクロッシングを有すべき時点でコン
パレーターR1に供給され、基準入力REF2はエコーE2がゼ
ロクロッシングを有すべき時点でコンパレーターR2に供
給され、基準入力REF3はエコーE3がゼロクロッシングを
有すべき時点でコンパレーターR3に供給される。
ってディジタイザー28にアナログ入力として供給される
際、同時に、その処理チャンネルのゲート38に入力とし
て供給される。このゲートは、変換された波形によって
表わされたデータが有効なデータであるかどうかを決め
るフィルターとして作用する。これは、入力波形を予め
セットされた閾値と初期TOF比較することにより行われ
る。図4に示したように、線29上の応答波形入力は三つ
の別々のコンパレーターR1-R3の各々に一つの入力とし
て供給される。三つのコンパレーターが使われるのは、
別々の反射又はエコーE1-E3がこの初期決定に用いられ
るからである。基準閾ユニット100は、これらコンパレ
ーターの各々に第二の入力として用いられる別々の閾値
を有する。各閾値は個々のコンパレーターに入力として
連続的に供給される固定値である。従って、基準入力RE
F1はエコーE1がゼロクロッシングを有すべき時点でコン
パレーターR1に供給され、基準入力REF2はエコーE2がゼ
ロクロッシングを有すべき時点でコンパレーターR2に供
給され、基準入力REF3はエコーE3がゼロクロッシングを
有すべき時点でコンパレーターR3に供給される。
【００１９】適切な出力は各コンパレーターからそのゲ
ートの制御論理102に供給される。この制御論理の作動
は、閾値が応答波形に現れるべき時点でのみそれぞれの
コンパレーターから入力を受け取らせるようになってい
る。さもなければ、この制御論理はコンパレーターから
の出力を受け取らないか又はそれに反応しない。制御論
理102はゲートセットアップレジスター104とゲートTOF
レジスター106の両方を有している。バス44と46からの
データと番地の情報は、これらのそれぞれのレジスター
に供給される。ディジタル化された応答波形のデータの
記憶が起こると、ディジタイザー28は、ゲート38にそれ
ぞれのゼロクロッシングの各々についてのデータ値とメ
モリー番地位置の両方を与える。論理ユニット102は次
いで、それぞれの第一、第二、第三メモリー番地位置を
データ収集ディジタル信号プロセッサー40に有効信号又
は許容信号と共に供給する。この信号は、変換された応
答波形がプロセッサー40によって更に処理されるべきで
あることをこのプロセッサーに教える。
ートの制御論理102に供給される。この制御論理の作動
は、閾値が応答波形に現れるべき時点でのみそれぞれの
コンパレーターから入力を受け取らせるようになってい
る。さもなければ、この制御論理はコンパレーターから
の出力を受け取らないか又はそれに反応しない。制御論
理102はゲートセットアップレジスター104とゲートTOF
レジスター106の両方を有している。バス44と46からの
データと番地の情報は、これらのそれぞれのレジスター
に供給される。ディジタル化された応答波形のデータの
記憶が起こると、ディジタイザー28は、ゲート38にそれ
ぞれのゼロクロッシングの各々についてのデータ値とメ
モリー番地位置の両方を与える。論理ユニット102は次
いで、それぞれの第一、第二、第三メモリー番地位置を
データ収集ディジタル信号プロセッサー40に有効信号又
は許容信号と共に供給する。この信号は、変換された応
答波形がプロセッサー40によって更に処理されるべきで
あることをこのプロセッサーに教える。
【００２０】このディジタル信号プロセッサーは、次い
で、各変換された波形を復元し、各々別々の復元から管
の向かい合った側の側壁の厚さを表わす値を決める。こ
れらの値が図1(B)に示したt1、t2である。望ましい精度
を達成するために、このディジタル信号プロセッサー
は、特にそれぞれの反射のゼロクロッシングの範囲内に
於いては一次補間技術と限定インパルス応答技術の両方
を採用して応答波形を復元する。ゲート38内の初期“リ
アルタイム”処理は、信号プロセッサーにこの復元のた
めの始動位置を与える。各ゼロクロッシングに関しても
同じ処理が採用されているので一つの復元のみ詳細に記
述する。
で、各変換された波形を復元し、各々別々の復元から管
の向かい合った側の側壁の厚さを表わす値を決める。こ
れらの値が図1(B)に示したt1、t2である。望ましい精度
を達成するために、このディジタル信号プロセッサー
は、特にそれぞれの反射のゼロクロッシングの範囲内に
於いては一次補間技術と限定インパルス応答技術の両方
を採用して応答波形を復元する。ゲート38内の初期“リ
アルタイム”処理は、信号プロセッサーにこの復元のた
めの始動位置を与える。各ゼロクロッシングに関しても
同じ処理が採用されているので一つの復元のみ詳細に記
述する。
【００２１】図5(A)を参照して、ゲート38内の初期処理
は、ゼロクロッシングがメモリー位置P10で起こること
を示していると仮定しよう。その前のデータポイントは
P5で示してあり、指摘したように、これらの点で表わさ
れたデータ間の間隔は5ナノセカンドである。実行され
る試験は精度が要求されるので、実際のゼロクロッシン
グポイントは1ナノセカンドの精度で識別されねばなら
ない。従って、プロセッサー40がその波形復元を始める
時、先ずデータポイント10を評価して、それがゼロクロ
ッシングポイントであるかどうかを決める。例示では、
データポイントP10の値は+5.である。これはゼロクロッ
シングポイントを表わしていないので、プロセッサーは
次いで、その前のデータポイントについてメモリー番地
P5にアクセスしてその値を決める。この例では、この値
は-5.である。プロセッサーはそこで、ゼロクロッシン
グポイントがP5とP10の間のこの5ナノセカンド間内のど
こかで起こったことがわかる。ポイントP5も正の値を持
っていたとすると、プロセッサー40は、その前のデータ
ポイントへ動いていたであろう。或いは、もしポイント
P10が負の値を持っていたとすると、プロセッサーは次
のデータポイントに移っていたであろう。
は、ゼロクロッシングがメモリー位置P10で起こること
を示していると仮定しよう。その前のデータポイントは
P5で示してあり、指摘したように、これらの点で表わさ
れたデータ間の間隔は5ナノセカンドである。実行され
る試験は精度が要求されるので、実際のゼロクロッシン
グポイントは1ナノセカンドの精度で識別されねばなら
ない。従って、プロセッサー40がその波形復元を始める
時、先ずデータポイント10を評価して、それがゼロクロ
ッシングポイントであるかどうかを決める。例示では、
データポイントP10の値は+5.である。これはゼロクロッ
シングポイントを表わしていないので、プロセッサーは
次いで、その前のデータポイントについてメモリー番地
P5にアクセスしてその値を決める。この例では、この値
は-5.である。プロセッサーはそこで、ゼロクロッシン
グポイントがP5とP10の間のこの5ナノセカンド間内のど
こかで起こったことがわかる。ポイントP5も正の値を持
っていたとすると、プロセッサー40は、その前のデータ
ポイントへ動いていたであろう。或いは、もしポイント
P10が負の値を持っていたとすると、プロセッサーは次
のデータポイントに移っていたであろう。
【００２２】ゼロクロッシングがP5とP10の間のこの5ナ
ノセカンド区間内で起こることが確立されると、プロセ
ッサー40は次に、この二点の間で一次補間を行い、これ
らの点の間で波形の近似形状を作成する。この線形近似
の結果は図5(B)に示してある。図5(B)に示したように、
四つの新しいデータポイントP6-P9は、それぞれの値が-
3、 -1、 +1、 +3 であるように創られている。そして、
この補間処理に基づいて、ゼロクロッシングがポイント
P7とP8の間で起こったことが見い出される。これらの創
られた点は、1ナノセカンドの間隔で置かれているの
で、ゼロクロッシングポイントはこれで更に正確に確立
されたことになる。
ノセカンド区間内で起こることが確立されると、プロセ
ッサー40は次に、この二点の間で一次補間を行い、これ
らの点の間で波形の近似形状を作成する。この線形近似
の結果は図5(B)に示してある。図5(B)に示したように、
四つの新しいデータポイントP6-P9は、それぞれの値が-
3、 -1、 +1、 +3 であるように創られている。そして、
この補間処理に基づいて、ゼロクロッシングがポイント
P7とP8の間で起こったことが見い出される。これらの創
られた点は、1ナノセカンドの間隔で置かれているの
で、ゼロクロッシングポイントはこれで更に正確に確立
されたことになる。
【００２３】管の直径の測定のためには、この一次補間
からの結果は、試験の要求に応ずるような十分な精度を
与える。管の壁の厚さの測定は実際、二つの異なるエコ
ーについてのそれぞれのTOFに基づいた差の測定であ
る。10x10-6インチの望ましい精度にまで壁の厚さを測
るには、図5(B)に示したよりも更に正確にゼロクロッシ
ングを測る必要がある。更に、一次補間は、初期ゲート
38の評価によって確立されたよりもゼロクロッシングの
正確な位置を与えるが、この応答波形は実際は湾曲した
波形で直線でないことがわかるであろう。オシログラフ
又は適当なスケールで記録されたチャートを見ると、こ
の応答波形は実際湾曲した波形であるのが見える。壁の
厚さの測定には、ゼロクロッシングは30x10-12セカンド
の精度まで測定される。このレベルの精度を得るには、
図5(B)のアップサンプルされた(upsampled)応答波形は
限定インパルス応答フィルターを用いて再計算される。
これが図5(C)に示した“アップサンプルされた”高解像
度の波形を作り出すディジタルフィルトレーションプロ
セスである。FIR技術を用いて、この二つのデータポイ
ントP5とP10は(例えば、ランダムノイズについてデータ
値を補正するために）再計算される。この技術は更にこ
れらデータポイントの間でベストフィットを行い、調整
された元のデータポイントの間に延びるカーブにこのデ
ータ値を調節する。この処理の部分として、この標本デ
ータは次のデータポイントを作り出すようにファクター
5だけアップサンプルされる。例えば図5(C)に於いて、F
IRプロセスの結果は、ポイントP5のデータ値を-5から-6
へ調整し、ポイントP5とP10との間に延びるカーブにポ
イントP6-P9を適合させる。その結果、折り返し波形の
ゼロクロッシングはP7で起きるように置き換わって示さ
れている。
からの結果は、試験の要求に応ずるような十分な精度を
与える。管の壁の厚さの測定は実際、二つの異なるエコ
ーについてのそれぞれのTOFに基づいた差の測定であ
る。10x10-6インチの望ましい精度にまで壁の厚さを測
るには、図5(B)に示したよりも更に正確にゼロクロッシ
ングを測る必要がある。更に、一次補間は、初期ゲート
38の評価によって確立されたよりもゼロクロッシングの
正確な位置を与えるが、この応答波形は実際は湾曲した
波形で直線でないことがわかるであろう。オシログラフ
又は適当なスケールで記録されたチャートを見ると、こ
の応答波形は実際湾曲した波形であるのが見える。壁の
厚さの測定には、ゼロクロッシングは30x10-12セカンド
の精度まで測定される。このレベルの精度を得るには、
図5(B)のアップサンプルされた(upsampled)応答波形は
限定インパルス応答フィルターを用いて再計算される。
これが図5(C)に示した“アップサンプルされた”高解像
度の波形を作り出すディジタルフィルトレーションプロ
セスである。FIR技術を用いて、この二つのデータポイ
ントP5とP10は(例えば、ランダムノイズについてデータ
値を補正するために）再計算される。この技術は更にこ
れらデータポイントの間でベストフィットを行い、調整
された元のデータポイントの間に延びるカーブにこのデ
ータ値を調節する。この処理の部分として、この標本デ
ータは次のデータポイントを作り出すようにファクター
5だけアップサンプルされる。例えば図5(C)に於いて、F
IRプロセスの結果は、ポイントP5のデータ値を-5から-6
へ調整し、ポイントP5とP10との間に延びるカーブにポ
イントP6-P9を適合させる。その結果、折り返し波形の
ゼロクロッシングはP7で起きるように置き換わって示さ
れている。
【００２４】応答波形の基準部分に関しては、プロセッ
サー40は応答波形のこの部分によって表わされたTOFを
多数の応答に渡って平均する。例えば、この平均は最近
の500-1000の応答に渡って取られる。これは、基準物体
Bが固定されておりこの物体とトランスデューサー24aと
の間の距離が不変であることから為される。従って、こ
の応答のTOFに於ける唯一の変化は、媒質を通る波形の
速度に変化を齎らす液体媒質内の温度変化によるもので
ある。TOFに於けるいずれかの変化を辿ることによっ
て、この液体の温度も突き止められる。
サー40は応答波形のこの部分によって表わされたTOFを
多数の応答に渡って平均する。例えば、この平均は最近
の500-1000の応答に渡って取られる。これは、基準物体
Bが固定されておりこの物体とトランスデューサー24aと
の間の距離が不変であることから為される。従って、こ
の応答のTOFに於ける唯一の変化は、媒質を通る波形の
速度に変化を齎らす液体媒質内の温度変化によるもので
ある。TOFに於けるいずれかの変化を辿ることによっ
て、この液体の温度も突き止められる。
【００２５】ここで為された波形処理は“リアルタイ
ム”で為されたものではなく、寧ろ記憶及び検索ベース
で為されたことに注目することが重要である。なぜな
ら、結合された波形の初期評価は、波形の情報が処理手
段によって受け取られた際に為されたのであるが、実際
のTOFの値はこの波形の復元に基づいて決められたから
である。加えて、この復元とそれに続けて記述されてい
る残りの波形処理は全て、この装置の10khzサイクル時
内で起こる。従って、データの損失がなく、試験結果は
オペレーターに容易に手に入る。
ム”で為されたものではなく、寧ろ記憶及び検索ベース
で為されたことに注目することが重要である。なぜな
ら、結合された波形の初期評価は、波形の情報が処理手
段によって受け取られた際に為されたのであるが、実際
のTOFの値はこの波形の復元に基づいて決められたから
である。加えて、この復元とそれに続けて記述されてい
る残りの波形処理は全て、この装置の10khzサイクル時
内で起こる。従って、データの損失がなく、試験結果は
オペレーターに容易に手に入る。
【００２６】処理手段36は次に第三の別のディジタル信
号プロセッサー54を含み、そこにプロセッサー40a、40b
から得られた結果が供給される。プロセッサー40a、40b
の各々はその結果をそれぞれの直列のデータバス56a、5
6bを渡ってプロセッサー54に供給する。プロセッサー40
a、40bは時間ベースで、即ち応答波形の異なる部分につ
いてTOF値を決めながら、応答波形を評価したのに対し
て、プロセッサー54はこれらの値を用いて管の物理的性
質を表わす値を発生させる。プロセッサー54の作動は、
EPROM58に記憶されたプログラムによって制御されてい
る。プロセッサー54は先ず計算手段60を含み、管Tのi.
d.を決めるようそれぞれの管の厚さの値に対応するTOF
値を数学的に結合する。指摘したように、この装置の初
期評価の間に、これらトランスデューサー間の距離z
は、各トランスデューサーとこの管の外面との間の距離
x同様に確立される。この計算手段は次いで、適切な飛
行時間の値からトランスデューサーと管の側壁Sの外面
との間の実際の距離を決める。更に、管の向かい合った
側の側壁の厚さを表わす値t1、t2が計算によって決めら
れる。各々の場合で、この計算手段は、液体媒質とこの
管が作られている材質を通る波形の既知の伝播時間の凾
数として時間値を距離値に変換する。基準波形について
のTOF値は、この液体媒質に於けるいずれかの温度変化
に基づいて調整が為されるようにしている。この確定し
た距離値zからそれぞれの値xを引き算することにより、
プロセッサー54は管Tのo.d.を計算する。次に、このo.
d.値から値t1、t2を引き算することによって管Tのi.d.
が計算される。
号プロセッサー54を含み、そこにプロセッサー40a、40b
から得られた結果が供給される。プロセッサー40a、40b
の各々はその結果をそれぞれの直列のデータバス56a、5
6bを渡ってプロセッサー54に供給する。プロセッサー40
a、40bは時間ベースで、即ち応答波形の異なる部分につ
いてTOF値を決めながら、応答波形を評価したのに対し
て、プロセッサー54はこれらの値を用いて管の物理的性
質を表わす値を発生させる。プロセッサー54の作動は、
EPROM58に記憶されたプログラムによって制御されてい
る。プロセッサー54は先ず計算手段60を含み、管Tのi.
d.を決めるようそれぞれの管の厚さの値に対応するTOF
値を数学的に結合する。指摘したように、この装置の初
期評価の間に、これらトランスデューサー間の距離z
は、各トランスデューサーとこの管の外面との間の距離
x同様に確立される。この計算手段は次いで、適切な飛
行時間の値からトランスデューサーと管の側壁Sの外面
との間の実際の距離を決める。更に、管の向かい合った
側の側壁の厚さを表わす値t1、t2が計算によって決めら
れる。各々の場合で、この計算手段は、液体媒質とこの
管が作られている材質を通る波形の既知の伝播時間の凾
数として時間値を距離値に変換する。基準波形について
のTOF値は、この液体媒質に於けるいずれかの温度変化
に基づいて調整が為されるようにしている。この確定し
た距離値zからそれぞれの値xを引き算することにより、
プロセッサー54は管Tのo.d.を計算する。次に、このo.
d.値から値t1、t2を引き算することによって管Tのi.d.
が計算される。
【００２７】プロセッサー60は又、それぞれ管の側壁の
厚さ、計算された管の外径、及び内径を予め決められた
セットの限界値と比較するための手段62を含んでいる。
これらの限界値は各々の値について確定されている。こ
の比較に基づいて試験オペレーターに指示を与えること
が出来る。例えば、装置10は、複数の状態灯64を各測定
されたパラメーターについて一つづつ含んでいてよい。
もしある値がその予め規定された限界値の外にあると、
この状態灯の色が変化するようにする。或いは、可聴警
報が鳴るようにしてもよい。プロセッサー54からの出力
は双対(dual)ポートRAM66を通って遅延バスインターフ
ェイス52に供給される。この状態灯に加えて、測定され
た値は、永久に記録が得られるように帯形記録計68又は
類似装置のような記録手段に供給されてもよい。この装
置は更にオシログラフ70を含んで波形がディスプレーさ
れるようにできる。記録の目的で、プロセッサー54は駆
動ユニット14から入力（図2のTACHO）を与えられ、それ
によって個々の測定が行われる管の位置が書きとめられ
る。
厚さ、計算された管の外径、及び内径を予め決められた
セットの限界値と比較するための手段62を含んでいる。
これらの限界値は各々の値について確定されている。こ
の比較に基づいて試験オペレーターに指示を与えること
が出来る。例えば、装置10は、複数の状態灯64を各測定
されたパラメーターについて一つづつ含んでいてよい。
もしある値がその予め規定された限界値の外にあると、
この状態灯の色が変化するようにする。或いは、可聴警
報が鳴るようにしてもよい。プロセッサー54からの出力
は双対(dual)ポートRAM66を通って遅延バスインターフ
ェイス52に供給される。この状態灯に加えて、測定され
た値は、永久に記録が得られるように帯形記録計68又は
類似装置のような記録手段に供給されてもよい。この装
置は更にオシログラフ70を含んで波形がディスプレーさ
れるようにできる。記録の目的で、プロセッサー54は駆
動ユニット14から入力（図2のTACHO）を与えられ、それ
によって個々の測定が行われる管の位置が書きとめられ
る。
【００２８】前述したように、管Tは室12を通って引か
れる際に回転させられる。これにより、この管の連続し
た厚さ測定は異なる壁の区部を通って為されることにな
る。連続したo.d.、壁の厚さ、及びi.d.の値を記憶する
ことにより、計算手段60はこの管の長円形度又は偏心率
（ecc）を計算できる。この情報は又限界値のセットと
比較され、その結果は前述したような方法でディスプレ
ーされるか記録される。
れる際に回転させられる。これにより、この管の連続し
た厚さ測定は異なる壁の区部を通って為されることにな
る。連続したo.d.、壁の厚さ、及びi.d.の値を記憶する
ことにより、計算手段60はこの管の長円形度又は偏心率
（ecc）を計算できる。この情報は又限界値のセットと
比較され、その結果は前述したような方法でディスプレ
ーされるか記録される。
【００２９】ここまで記述されてきたのは、原子炉又は
その類似施設に用いられる管材料の非破壊試験用の方法
と装置である。この方法と装置は超音波の波形を利用し
てこの管材料の物理的特性を正確に測定する。上述した
ように、この方法と装置は生産ベースで管材料の長さを
試験するのに用いられ、試験中の管材料の物理的性質の
迅速で正確な読み取りを与える。この方法と装置は、そ
の飛行時間が100ピコセカンドの精度まで測定される超
音波パルスを用いて10マイクロインチの精度まで試験す
る。これは10khzの速度で為される。本発明に従った試
験中に、本装置は超音波の波形を発生させて伝播させ、
その後その折り返しエコーを受け取って記憶する。この
記憶された波形はその後順次処理され試験中の管の物理
的特性を決め、測定値が規定の試験限界値内に入るかど
うかを決める。本方法に従うと、各パルスとそのエコー
の飛行時間は数学的に復元され適切な測定情報を決め
る。本装置は、各試験サイクルの初めに先立って較正さ
れる。更に、本装置は、試験中に試験環境を独立にモニ
ターし、試験データは感知された環境の変化について補
正される。これは試験結果の精度を保持するように為さ
れる。もし許容外条件が感知されると、指示が与えられ
る。更に、本装置は、測定されたパラメータ全てのプリ
ントアウトを与え、試験された管の各々について測定さ
れた性質の永久記録を与える。本装置は使用が容易でユ
ーザーに多様な試験オプションを与える。
その類似施設に用いられる管材料の非破壊試験用の方法
と装置である。この方法と装置は超音波の波形を利用し
てこの管材料の物理的特性を正確に測定する。上述した
ように、この方法と装置は生産ベースで管材料の長さを
試験するのに用いられ、試験中の管材料の物理的性質の
迅速で正確な読み取りを与える。この方法と装置は、そ
の飛行時間が100ピコセカンドの精度まで測定される超
音波パルスを用いて10マイクロインチの精度まで試験す
る。これは10khzの速度で為される。本発明に従った試
験中に、本装置は超音波の波形を発生させて伝播させ、
その後その折り返しエコーを受け取って記憶する。この
記憶された波形はその後順次処理され試験中の管の物理
的特性を決め、測定値が規定の試験限界値内に入るかど
うかを決める。本方法に従うと、各パルスとそのエコー
の飛行時間は数学的に復元され適切な測定情報を決め
る。本装置は、各試験サイクルの初めに先立って較正さ
れる。更に、本装置は、試験中に試験環境を独立にモニ
ターし、試験データは感知された環境の変化について補
正される。これは試験結果の精度を保持するように為さ
れる。もし許容外条件が感知されると、指示が与えられ
る。更に、本装置は、測定されたパラメータ全てのプリ
ントアウトを与え、試験された管の各々について測定さ
れた性質の永久記録を与える。本装置は使用が容易でユ
ーザーに多様な試験オプションを与える。
【００３０】最後に、本発明の方法と装置は、広範囲に
渡る試験環境に適用できる試験技術を与えている。各試
験波形とそれから生ずるエコーを先ず記憶し、次いでそ
の結果を処理することによって、真ピーク値とゼロクロ
ッシングポイントが容易に決められる。これによって、
正確な閾値比較とゼロクロッシング基準が得られ、従来
の試験方法論に起こる試験結果の変動を排除出来る。
渡る試験環境に適用できる試験技術を与えている。各試
験波形とそれから生ずるエコーを先ず記憶し、次いでそ
の結果を処理することによって、真ピーク値とゼロクロ
ッシングポイントが容易に決められる。これによって、
正確な閾値比較とゼロクロッシング基準が得られ、従来
の試験方法論に起こる試験結果の変動を排除出来る。
【００３１】上述を考慮して、本発明の幾つかの目的が
達成され、他の有利な結果が得られることがわかるであ
ろう。
達成され、他の有利な結果が得られることがわかるであ
ろう。
【００３２】本発明の範囲を逸脱することなく上述の構
造には幾多の変更をなすことが出来るが、上述の記述に
含まれ又付随の図面に示した全ての事柄は例であって本
発明を限定するものではない。
造には幾多の変更をなすことが出来るが、上述の記述に
含まれ又付随の図面に示した全ての事柄は例であって本
発明を限定するものではない。
【図1】図(A)及び(B)は管の物理的特性を試験するため
の本発明の試験装置の簡単な表示である。
の本発明の試験装置の簡単な表示である。
【図2】該装置の信号処理部分のブロック線図である。
【図3】該装置によって処理される際の結合された反射
応答波形又はエコーの表示である。
応答波形又はエコーの表示である。
【図4】初期波形評価を行うための波形信号プロセッサ
ーのゲート部分の表示である。
ーのゲート部分の表示である。
【図5】図(A)は該応答波形上の近接するデータポイント
を表わし、図(B)は図(A)のデータポイント上で行われた
一次補間を示し、図(C)は図(B)のデータ上で限定インパ
ルス応答によって行われた最良曲線適合を示す。同一の
参照符号は全図面を通して同一部品を示す。
を表わし、図(B)は図(A)のデータポイント上で行われた
一次補間を示し、図(C)は図(B)のデータ上で限定インパ
ルス応答によって行われた最良曲線適合を示す。同一の
参照符号は全図面を通して同一部品を示す。
B 物体 E1 インターフェイスエコー E2 インターフェイスエコー E3 インターフェイスエコー i.d. 内径 L 液体媒質 o.d. 外径 P1-P10 ポイント REF1 基準入力 REF2 基準入力 REF3 基準入力 R1 コンパレーター R2 コンパレーター R3 コンパレーター S 側壁 T 中空管 Te 管の一端 t 厚み x 22とSとの間の距離 z 22の距離 10 本発明の装置 12 室 14 駆動機械装置 16 電気パルス発生手段 18 増幅手段 20 トランスデューサー 20a 第一超音波トランスデューサー 20b 第二超音波トランスデューサー 22 トランスデューサーの向かい合った面 24 補正手段 24a 超音波トランスデューサー 26 受け取り手段 28a 第一ディジタイザー 28b 第二ディジタイザー 29a 入力線 29b 入力線 30 アナログディジタル変換器区部 32 メモリー区部 34 発振器 36 処理手段 36a チャンネル 36b チャンネル 38a ゲート 38b ゲート 40a ディジタル信号プロセッサー 40b ディジタル信号プロセッサー 42a EPROM 42b EPROM 44a 番地バス 44b 番地バス 46a データバス 46b データバス 48 ディバイダー 50a 仲裁ユニット 50b 仲裁ユニット 52 遅延バスインターフェイス 54 プロセッサー 56a データバス 56b データバス 58 EPROM 60 プロセッサー 62 比較手段 64 状態灯 66 双対ポートRAM 68 帯形記録計 70 オシログラフ 100 基準閾ユニット 102 制御論理 104 ゲートセットアップレジスター 106 ゲートTOFレジスター
Claims (43)
- 【請求項1】 超音波を用いて物体の物理的性質を測定
するための装置にして、該装置は、 予め決められたセットの特性を有する電気パルスを発生
させる手段と；前記パルスを超音波の波形に変換し、該
物体に少なくとも二つの異なる方向から該波形を同時に
伝播し、該物体からのそれぞれの反射された応答波形を
探知するための伝達手段と；各応答波形を個別に記憶す
るための手段と；各応答波形を同時に個別に復元し、各
個別の復元から該物体の物理的特性を表わす値を決める
処理手段とを備えて；前記処理手段は、該個別復元から
得られたそれぞれの値を数学的に結合して別の前記の値
の凾数として該物体の別の物理的特性を確立するための
手段を含み、 前記処理手段は更に、これら物理的特性の値の各々をそ
れぞれについての予め決められたセットの限界値と比較
してこれら測定値が前記限界値内に入るかどうかを決め
る手段を含んでいる、ことを特徴とする装置。 - 【請求項2】 前記伝達手段は、ある位置で前記物体に
近接して配置された第一の超音波トランスデューサー
と、第二の別の位置で前記物体に近接して配置された第
二の超音波トランスデューサーとを含んでいる、ことを
特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 前記トランスデューサーの一方は前記ト
ランスデューサーの他方に180゜向かい側に配置されて
いる、ことを特徴とする請求項2に記載の装置。 - 【請求項4】 前記発生手段は、前記伝達手段に電気パ
ルスを周期的に供給するための手段を含み、前記伝達手
段は前記パルスを前記トランスデューサーの各々に同時
に供給し、前記トランスデューサーの各々は、前記電気
パルスを前記セットの特性を有する超音波の波形に変換
し、前記波形を前記物体の方へ伝播し、前記反射された
応答波形を受け取り、前記応答波形を電気折り返しパル
スに変換し直し、前記折り返しパルスを前記記憶手段に
伝達する、ことを特徴とする請求項2に記載の装置。 - 【請求項5】 前記記憶手段は、各応答波形をアナログ
信号からディジタル信号に変換するための別々の手段
と、変換された波形の各々のディジタル内容を記憶する
ためのメモリー手段を含んでいる、ことを特徴とする請
求項1に記載の装置。 - 【請求項6】 前記記憶手段は、第一変換手段と第二変
換手段を含み、該処理手段は、該変換された波形の一方
を処理するための第一処理チャンネルと、他方の該変換
された波形を処理するための第二の別の処理チャンネル
を含んで、各処理チャンネルは、それぞれの該変換手段
の一方に記憶された該変換された波形ディジタル内容を
データ入力として有する、ことを特徴とする請求項5に
記載の装置。 - 【請求項7】 各処理手段のチャンネルはゲート手段を
含み、該応答波形について予め決められた閾基準と該応
答波形をリアルタイムで比較して、該変換された応答波
形が該処理手段によって処理されるべきかどうかを決め
る、ことを特徴とする請求項6に記載の装置。 - 【請求項8】 各処理手段のチャンネルは更にプロセッ
サーを含み、そこに該ゲート手段からの出力が供給さ
れ、該ゲート手段からの出力は、飛行時間を測定するよ
うに該変換された波形の復元に使用されるデータの該メ
モリー手段内の位置を該プロセッサーに与える、ことを
特徴とする請求項7に記載の装置。 - 【請求項9】 前記処理手段のチャンネルの各々はバス
手段を含み、それによって前記チャンネルについての該
プロセッサーはその関連したメモリー手段の該ディジタ
ル内容にアクセスでき、前記内容を取得し、それによっ
て表示された該物体の物理的性質の値を決める、ことを
特徴とする請求項8に記載の装置。 - 【請求項10】 前記プロセッサーの各々は、該変換され
た波形データに一次補間技術と限定インパルス応答技術
を採用して該波形を復元し、正確な飛行時間値を決め、
前記処理手段は更に第三のプロセッサーを含んでそこに
各チャンネルのプロセッサーの作動結果が供給され、前
記結果は表示されたそれぞれの値を含んでいる、ことを
特徴とする請求項8に記載の装置。 - 【請求項11】 前記第三プロセッサーは、前記チャンネ
ルプロセッサーの各々によって供給された該値を結合し
て該物体の物理的性質を表わす第三の値を生ずるため
と、この各々の値を上限値及び下限値と比較して各々の
値がその限界値内に入るかどうかを決めるための手段を
含んでいる、ことを特徴とする請求項10に記載の装置。 - 【請求項12】 該各々の値の指示と該値がそれぞれの限
界値の範囲内に入るかどうかの指示とを供給するための
出力手段を更に含んでいる、ことを特徴とする請求項11
に記載の装置。 - 【請求項13】 該物体と前記第一及び第二トランスデュ
ーサーが配置されている地域の環境条件の変化について
前記応答波形を補正するための手段を更に含んでいる、
ことを特徴とする請求項4に記載の装置。 - 【請求項14】 前記補正手段は、前記地域の環境に置か
れて他の前記トランスデューサーの各々からの折り返し
パルスと共に前記処理手段に入力として供給された基準
パルス出力を有する第三のトランスデューサーを含み、
前記処理手段は該基準出力パルスを前記第一及び第二ト
ランスデューサーによって生じたそれぞれの折り返しパ
ルスと共に処理して、前記折り返しパルスから決められ
た値を、前記トランスデューサーによって生じた超音波
波形の伝播時間に変化を齎らしかねないいずれかの環境
変化にも適合させる、ことを特徴とする請求項13に記載
の装置。 - 【請求項15】 中空管の物理的特性を測定するための装
置にして、該装置は、 液体媒質内に該管を配置して、制御された方法で該管を
該媒質を通って引くための手段と；予め決められたセッ
トの特性を有する電気パルスを周期的に発生させるため
の手段と；前記パルスを超音波の波形に変換するための
トランスデューサー手段とを備えて、 前記トランスデューサー手段は、該液体媒質内に配置さ
れ互いに間隔を開けて置かれ該管の外側壁面から既知の
距離に置かれた第一及び第二超音波トランスデューサー
を含み、 前記超音波トランスデューサーは二つの異なる方向から
該管に該波形を同時に伝播して該管からの複数のエコー
を探知し、 前記超音波トランスデューサーは該エコーを電気応答波
形に変換しており；前記トランスデューサーによって生
じた各結果の応答波形を受け取って個別に記憶するため
の受信機手段と；該応答波形について予め決められた閾
基準と該応答波形をリアルタイムで比較して該変換され
た応答波形が該処理手段によって処理されるべきかどう
かを決めるためと、各応答波形を同時に個別に復元して
各個別の復元から該管の厚さを表わす値を決めるための
処理手段とを備えて、 前記処理手段は、該個別の復元から得られたそれぞれの
管の厚さの値を数学的に結合して該管の内径を決めるた
めの計算手段を含み、 前記処理手段は更に、それぞれの管の側壁の厚さ及び計
算された管の内径値をそれぞれについて予め決められた
セットの限界値と比較してこれらの値が前記限界値の範
囲内に入るかどうかを決めるための手段を含んでいる；
ことを特徴とする装置。 - 【請求項16】 前記トランスデューサーの一方は前記他
方のトランスデューサーに180゜向かい合って配置され
ている、ことを特徴とする請求項15に記載の装置。 - 【請求項17】 前記パルス発生手段は約10KHzの速度で
パルスを発生させる、ことを特徴とする請求項15に記載
の装置。 - 【請求項18】 前記受信手段は、該応答波形の一方を変
換するための第一変換手段と他方の応答波形を変換する
ための第二変換手段とを含み、各変換手段はそれぞれの
応答波形をアナログ信号からディジタル信号に変換する
ための手段と、各変換された波形のディジタル内容を記
憶するためのメモリー手段とを含んでいる、ことを特徴
とする請求項15に記載の装置。 - 【請求項19】 前記処理手段は、該変換された波形の一
方を処理するための第一処理チャンネルと該変換された
波形の他方を処理するための第二処理チャンネルとを含
み、各処理チャンネルはそれぞれの変換手段の一方に記
憶された該変換された波形のディジタル内容をデータ入
力として有する、ことを特徴とする請求項18に記載の装
置。 - 【請求項20】 各処理手段のチャンネルは、 予め決められた閾基準と該応答波形をリアルタイムで比
較するためのゲート手段を含み、 前記閾基準は前記応答波形に含まれた複数のエコーの各
々についてそれぞれのゼロクロッシング時間を含んでお
り、 該ゲート手段からの出力がそこに供給されるプロセッサ
ーを含み、 前記ゲート手段の出力は、飛行時間を測定するように該
変換された波形の復元に使用されるデータの該メモリー
手段内の位置を含んでいる、ことを特徴とする請求項19
に記載の装置。 - 【請求項21】 前記プロセッサーの各々は該変換された
波形データに一次補正技術と限定インパルス応答技術と
を採用してその波形を復元し正確な飛行時間を決め、前
記処理手段は更に、各チャンネルプロセッサーの作動の
結果がそこに供給される第三のプロセッサーを含んで前
記結果は表示された各々の値を含む、ことを特徴とする
請求項20に記載の装置。 - 【請求項22】 前記処理手段は、各チャンネルプロセッ
サーの作動の結果がそこに供給される第三のプロセッサ
ーを含み、前記結果は、各変換された波形から得られた
飛行時間情報の凾数として決められた管側壁の厚さの各
々の値を含み、前記第三プロセッサーは、該装置の較正
中に確立されそれぞれのトランスデューサー間の距離を
表わす値から該側壁の厚さの値を引き算して該管の内径
を計算するための手段と、それぞれの値を上限値及び下
限値と比較してそれぞれの厚さの値と計算された内径値
とがそれぞれの限界値の範囲内に入るかどうかを決める
ための手段とを含んでいる、ことを特徴とする請求項21
に記載の装置。 - 【請求項23】 それぞれの値の指示とそれぞれの値がこ
れらそれぞれの限界値の範囲内に入るかどうかの指示を
与えるための出力手段を更に含む、ことを特徴とする請
求項22に記載の装置。 - 【請求項24】 該液体媒質内の環境条件の変化について
該応答波形を補正するための手段を更に含み、前記補正
手段は該液体媒質内に配置された第三トランスデューサ
ーを含んで他の二つのトランスデューサーの各々からの
応答波形と共に補正入力として供給される出力を有し、
前記第三トランスデューサーによって生じた電気補正応
答パルスは前記他の二つのトランスデューサーの各々に
よって生じた電気折り返しパルスと結合され、前記補正
応答パルスは受け取られ前記他の二つのトランスデュー
サーからの電気応答パルスの各々と共に記憶され、前記
処理手段は前記補正応答パルスを前記トランスデューサ
ーからの各応答パルスと共に処理して前記液体媒質の変
化についての前記折り返しパルスの処理から得られた値
を修正する、ことを特徴とする請求項15に記載の装置。 - 【請求項25】 超音波を用いて物体の物理的性質を測定
する方法にして、該方法は、 予め決められたセットの波形特性を有する超音波波形を
発生させることと；少なくとも二つの異なる方向から該
物体と別の基準物体とに該波形を同時に伝播させること
と；該物体と該基準物体とからのそれぞれの折り返し反
射応答波形を探知することを備え、 各折り返し反射応答波形はそれぞれの伝播した波形のエ
コーを表わし；該基準物体からの折り返し反射波形を該
物体からの反射応答波形と結合させ、結合された反射応
答波形の各々を個別に記憶することと；各応答波形を閾
基準のセットで評価して該応答波形が該物体の物理的特
性を表わす値を得るように処理されるべきかどうかを決
めることと；結合された応答波形の各々を同時に個別に
復元して各個別の復元から該物体の物理的特性を表わす
値を決めることと；該個別の復元から得られたそれぞれ
の値を数学的に結合して該物体の別の物理的特性を他の
前記の値の凾数として確かめることと；該物理的特性値
の各々をそれぞれの値について予め決められたセットの
限界値と比較して該測定値が前記限界値の範囲内に入る
かどうかを決めることとを備えている；ことを特徴とす
る方法。 - 【請求項26】 前記超音波波形を発生させることは、予
め決められたセットの特性を有する電気パルスを周期的
に発生させて前記電気パルスを前記超音波波形に変換す
ることを含んでいる、ことを特徴とする請求項25に記載
の方法。 - 【請求項27】 前記物体に前記波形を伝播することは、
その各々が前記電気パルスを超音波波形に変換して該物
体に該波形を伝達する第一及び第二超音波トランスデュ
ーサーの各々と、前記電気パルスを超音波に変換して該
波形を基準物体に伝達する第三トランスデューサーとに
同時に前記電気パルスを供給することを含んでいる、こ
とを特徴とする請求項26に記載の方法。 - 【請求項28】 前記波形を伝播することは前記第一及び
第二トランスデューサーを前記物体に近接して互いに18
0゜離れて配置することを更に含んでいる、ことを特徴
とする請求項25に記載の方法。 - 【請求項29】 該物体からのそれぞれの折り返し応答波
形を探知することは、該反射波形を電気応答波形に変換
して各電気応答波形をアナログ信号からディジタル信号
に変換することを含み、該波形を記憶することは各変換
された波形のディジタル内容をメモリー手段に記憶する
ことを含んでいる、ことを特徴とする請求項28に記載の
方法。 - 【請求項30】 各応答波形を復元することと各個別の復
元から該物体の物理的特性を表わす値を決めることは、
それぞれの変換された波形の各々のディジタル内容を個
別の処理チャンネルで各々処理することを含んでいる、
ことを特徴とする請求項29に記載の方法。 - 【請求項31】 前記応答波形を評価することは該応答波
形の部分についての飛行時間をこの部分についての望ま
しい飛行時間を表わす予め決められた閾基準とリアルタ
イムで比較することを含み、もし該閾値を満たすなら前
記メモリー手段内の番地を処理手段に供給して該処理手
段にこれらの番地にあるディジタル応答波形のデータを
処理してその変換された波形を復元するようにさせる、
ことを特徴とする請求項30に記載の方法。 - 【請求項32】 前記ディジタルデータを処理することは
該変換された波形に一次補間と限定インパルス応答を行
ってその波形を復元し正確な飛行時間値を決めることを
含んでいる、ことを特徴とする請求項31に記載の方法。 - 【請求項33】 該個別の復元から得られたそれぞれの値
を数学的に結合することは、該個別の復元の各々によっ
て表わされた値を該物体の更に別の物理的特性を表わし
ている結果と共に予め決められた値から引き算すること
を含んでいる、ことを特徴とする請求項32に記載の方
法。 - 【請求項34】 中空管の物理的特性を非破壊的に測定す
るための方法にして、該方法は、 液体媒質の中に該管を配置して制御された方法で該媒質
を通って該管を引くことと；予め決められたセットの特
性を有する電気パルスを周期的に発生させることと；該
液体媒質の中に配置された第一及び第二の超音波トラン
スデューサーに前記電気パルスを同時に供給することに
よって前記パルスを第一及び第二の超音波波形に変換す
ることを備えて、 前記トランスデューサーは互いに間隔を開けて置かれ該
管の外側壁面から既知の距離に置かれており、 前記超音波トランスデューサーは二つの異なる方向から
該管に該波形を同時に伝播させており；前記電気パルス
を該液体媒質の中に配置された第三の超音波トランスデ
ューサーに同時に供給することによって前記パルスを第
三の超音波波形に更に変換することを備えて、 前記第三トランスデューサーは基準物体から間隔を開け
て置かれており；該管と該基準物体とからのエコーを探
知してこれらエコーを別々に、前記第一及び第二トラン
スデューサーの各々から一つづつ、結合された電気応答
波形に結合することと；その結果の結合された各応答波
形を受け取ってメモリー手段に別々に記憶させること
と；各応答波形を閾基準のセットで評価して、該応答波
形が該管の厚さを表わす値を得るように処理されるべき
かどうかを決めることと；結合された各応答波形を同時
に別々に処理することと、各個別の復元から該管側壁の
厚さを表わす値を決めることとを備えて、 前記処理は、個々の復元から得られた管の厚さのそれぞ
れの値を数学的に結合して該管の内径を決めることと、
それぞれの管側壁の厚さと計算された管の内径値とをこ
れらの値の各々について予め決められたセットの限界値
で比較してこれらの値が前記限界値の範囲内に入るかど
うかを決めることを含んでいる；ことを特徴とする方
法。 - 【請求項35】 前記波形を伝播することは前記トランス
デューサーを前記管に近接して互いに180゜離れて配置
することを含む、ことを特徴とする請求項34に記載の方
法。 - 【請求項36】 各伝播された波形とその結果の応答波形
を受け取ることは、前記結果の応答波形をアナログ信号
からディジタル信号に変換することと、その変換された
波形の結果のディジタル内容を前記メモリー手段に記憶
することを含んでいる、ことを特徴とする請求項34に記
載の方法。 - 【請求項37】 該波形を処理することは、該応答波形の
部分についての飛行時間をこれらの部分についての望ま
しい飛行時間を表わす予め決められた閾基準とリアルタ
イムで比較して、該閾値が満たされると前記メモリー手
段の中の番地を処理手段に供給して該処理手段にこれら
の番地にあるディジタル応答波形のデータを処理してそ
の変換された波形を復元させることを含んでいる、こと
を特徴とする請求項36に記載の方法。 - 【請求項38】 該変換された波形のディジタルデータを
処理することは、一次補間と限定インパルス応答を該変
換された波形データに行い、その波形を復元しそこから
正確な飛行時間の値を決めることを含んでいる、ことを
特徴とする請求項37に記載の方法。 - 【請求項39】 それぞれの管の厚さの値を数学的に結合
して該管の内径を決めることは、該管の厚さの各々の値
を該超音波トランスデューサーの間の空間的間隔を表わ
している予め決められた値から引き算してその残りが該
管の内径値を成すことを含んでいる、ことを特徴とする
請求項38に記載の方法。 - 【請求項40】 これらの値のいずれかが限界値の範囲外
に外れるかどうかの指示を与えることを更に含んでい
る、ことを特徴とする請求項34に記載の方法。 - 【請求項41】 それぞれの値の永久記録を与えるように
これらの値を記録することを更に含んでいる、ことを特
徴とする請求項39に記載の方法。 - 【請求項42】 管を試験する前に該超音波トランスデュ
ーサーを較正してそれぞれのトランスデューサー間の既
知距離を確立することを更に含んでいる、ことを特徴と
する請求項39に記載の方法。 - 【請求項43】 超音波波形がある物体に周期的に伝播さ
れて伝達され、折り返しエコーが感知されてディジタル
応答信号に変換され、該信号は飛行時間の情報を得るよ
うに処理され、該情報から該物体の測定された物理的特
性に関する試験値が得られる非破壊試験方法に於いて、
該方法は、 該ディジタル信号の内容をその変換後に記憶すること
と、 同一時間周期内で該ディジタル信号の内容を引続き処理
してこれらが予め決められた閾基準の範囲内に入るかど
うかを決め、もしそうであれば該ディジタル信号の内容
を更に処理して測定される該物理的特性を表わす値を決
めることと、 該ディジタル信号の内容を記憶して、該ディジタル信号
の評価が基づいている閾値、ピーク値及びゼロクロッシ
ング基準に許されるディジタル内容が正確に測定される
ように引続き処理することを備えている、ことの改良が
なされていることを特徴とする方法。
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