グランドパツキンの接触状態測定装置
【目的】 目的とする多重反射回数後のエコーを正確に捉えることができ、グランドパッキンの接触応力測定の信頼性を向上させることができるグランドパッキンの接触状態測定装置を提供することにある。
【構成】 表示装置の波形表示領域のほぼ中央部に目的とする多重反射エコーだけを表示するようにしているので、ゲート設定対象となる多重反射波を間違えることがない。また、エコー受信信号を直接Ａ／Ｄ変換してデータ処理することにより対象となる多重反射エコーが簡単に抽出できるので、マニュアル処理でのゲート設定作業が不要になり、より信頼性の高い状態で多重反射波エコーについての測定が可能になる。
【構成】 表示装置の波形表示領域のほぼ中央部に目的とする多重反射エコーだけを表示するようにしているので、ゲート設定対象となる多重反射波を間違えることがない。また、エコー受信信号を直接Ａ／Ｄ変換してデータ処理することにより対象となる多重反射エコーが簡単に抽出できるので、マニュアル処理でのゲート設定作業が不要になり、より信頼性の高い状態で多重反射波エコーについての測定が可能になる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、グランドパッキン接触状態測定装置に関し、詳しくは、超音波の多重反射エコーのレベルを測定してグランドパッキンの接触面での反射率を計測し、この反射率からグランドパッキンの締付状態を測定するような超音波測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】グランドパッキンの接触面での超音波の多重反射エコーのレベルを測定してグランドパッキンの締付状態を測定する、このような技術を出願人は、特願平２−３２０６８６号の特許出願に開示している。それは、グランドパッキンを使用したバルブやシリンダと同一のモデルを製作してこのモデルにより歪みゲージで接触圧力を測定し、それぞれの接触圧力に対するグランドパッキンの接触面での超音波の反射率について所定の回数多重反射した後の多重反射エコーのレベルを測定することで得られるものである。そして、次にこのときこのモデルにより得られるグランドパッキンの接触面での多重反射エコーのレベルと接触圧力との関係の測定データ用いて、このモデルに対応する実際に使用されているバルブやシリンダのグランドパッキンに対して現在の多重反射エコーのレベルを測定することにより実際に使用されているバルブやシリンダにおけるグランドパッキンの接触圧力を求めるものである。
【０００３】その測定にあたっては、初期条件として与える測定時間軸の長さを、目的とする多重反射エコーまでの伝搬時間より若干、余裕のある時間に設定する。そして、ゲートを目的とする多重反射エコーの位置にかけて目的とする多重反射エコーの最大エコー高さ（ピーク値）とビーム路程（そこまでの時間値）とを受信電圧値と路程カウンタの時間カウント値により得て、それをマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）等で取込んでデータ処理することで接触圧力等の測定データを算出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この測定に際して設定されるべきゲートの位置は、ディスプレイ上に多数表示された多重反射エコーから選択されることになる。図４は、測定に際してゲート２１を設定する場合の多重反射エコーＢ1〜Ｂ9 の表示状態を示すものである。なお、図中、２２は、目的とする反射回数に対応した多重反射エコー（Ｂ9 ）であり、２３は送信波Ｔの波形の一部を示す。このようにグランドパッキンの締付状態を測定する場合には、ある回数反射した後の多重反射エコーを扱うために、図示するように、ディスプレイの画面２０には数多く多重反射エコーＢ1 〜Ｂ9が出現して非常に見難い。そこで、目的とする多重反射回数後の多重反射エコーＢ9 を読み違える危険性が高く、測定条件と実際にゲートにより抽出されるエコーとが相違して測定の信頼性が低下する欠点がある。この発明の目的は、このような問題点を解決するものであって、目的とする多重反射回数後のエコーを正確に捉えることができ、グランドパッキンの接触応力測定の信頼性を向上させることができるグランドパッキンの接触状態測定装置を提供することにある。
【０００５】このような目的を達成するためのこの発明のグランドパッキンの接触状態測定装置の特徴は、被検体の音速，肉厚，測定対象となる所定の多重反射回数とに基づき、所定回数反射後の多重反射エコーの発生までの伝搬時間を算出し、この伝搬時間に従って所定回数反射後の多重反射エコーを表示装置の画面上の波形表示領域のほぼ中央部に表示するものである。
【０００６】
【作用】このように表示装置の波形表示領域のほぼ中央部に目的とする多重反射波だけを表示するようにすることで、ゲート設定対象となる多重反射エコーを間違えることがない。また、エコー受信信号を直接Ａ／Ｄ変換してデータ処理することにより対象となる多重反射エコーが簡単に抽出できるので、マニュアル処理でのゲート設定作業が不要になり、より信頼性の高い状態で多重反射波エコーについての測定が可能になる。
【０００７】
【実施例】図１は、この発明のグランドパッキンの接触状態測定装置のブロック図であり、図２は、そのＮ回目の多重反射波の表示状態の説明図、図３は、その反射率等の測定状態の全体的な処理のフローチャートである。図１において、１０は、グランドパッキン接触状態測定装置であって、１は、その探傷器部である。この探傷器部１は、パルサー・レシーバ等から構成され、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）５からの制御信号に応じて送信端子１１からプローブ１６にパルス信号を送り、プローブ１６からエコー受信信号を受信端子１２で受けてそれをそのレシーバで増幅し、アナログ信号としてＡ／Ｄ変換回路２に出力する。なお、後述するようにレシーバのゲイン（増幅率）は、ＭＰＵ５からの制御信号により増減調整可能である。
【０００８】Ａ／Ｄ変換回路２は、ＭＰＵ５からの制御信号に応じて探傷器部１から得られるグランドパッキン１７とバルブやシリンダ等の円筒の被検体１８の内周面との接触面１９からの多重反射エコーＢi （被検体１８の底面エコーに相当）に対するエコー受信信号（ＲＦ信号、あるいはこれを検波したビデオ信号）を、例えば、２０ＭHz程度の高い周波数でサンプリングし、そのデジタル値を波形データメモリ３に順次送出する。
【０００９】波形データメモリ３は、表示画面に表示される測定データ数のｎ倍（ｎは２以上の整数）以上の所定の測定データ数、例えば、４０００点程度を記憶する記憶容量を有していて、Ａ／Ｄ変換回路２によりサンプリングされたデジタル値のデータを順次そのアドレスを更新（インクリメント）しながら記憶していく。そして、Ａ／Ｄ変換回路２によりサンプリングされたデータ数が所定の最終アドレスまで記憶されるとＭＰＵ５にサンプリング終了信号を送出する。これにより波形データメモリ３には画像として表示される測定データ数の２倍以上（例えば、測定データ数を２００点とすると前記の４０００点は、２０倍）の所定のサンプリング数の測定データがデジタル値で各アドレス対応に順次記憶されることになる。このとき各アドレスの測定データは、Ａ／Ｄ変換回路２のサンプリング周期を単位とした時間の関数として記憶されている。
【００１０】ＭＰＵ５は、波形データメモリ３からサンプリング終了信号を受けるとＡ／Ｄ変換回路２のサンプリング処理を停止してバス１３を介して波形データメモリ３から測定データを採取してＡスコープ画像の表示データを生成する。生成した表示データは、ＲＡＭ６の画像メモリ領域（後述する画像メモリ部６１）に記憶され、それが表示装置（ＣＲＴ）８に転送されて表示装置８により、生成した表示データに応じたＡスコープ画像が表示される。
【００１１】４は、ゲインダイヤル，カーソルダイヤル，表示位置指定つまみ，シートキー等とを有する操作パネルであって、バス１３に接続されている。ＭＰＵ５は、この回路からバス１３を介してダイヤルにより設定される設定値及び各種のキー入力信号を受ける。ゲインダイヤルにより探傷器部１に対するゲイン設定値（調整値）が入力されると、ＭＰＵ５は、探傷器部１のレシーバ（その高周波増幅器）のゲインを制御し、ゲインダイヤルにより入力されたゲイン設定値に対応するゲインになるようにレシーバのゲインを設定する。
【００１２】６は、ＲＡＭであって、バス１３に接続され、Ａ／Ｄ変換されたエコー受信信号についてのデジタルの表示データと外部からロードされた各種のアプリケーション処理プログラムと入力キーにより指定された探傷モードを示すフラグ等の各種の情報や種々のデータが格納される。ＲＡＭ６には、画像表示データをビット展開して記憶する画像メモリ部６１と波形データメモリ３からデータを採取する条件を決める採取条件パラメータ等記憶領域６２、そして測定データ等記憶領域６３とが設けられている。
【００１３】７は、ＲＯＭであり、これにはＭＰＵ５が実行するＡスコープ画像演算処理プログラム７１のほか、多重反射波処理プログラム７２、正規化ゲイン設定プログラム７３、反射率算出プログラム７４、公差判定プログラム７５、そして各種の基本プログラムが記憶されている。表示装置８は、Ａスコープ画像等のほか、各種の測定値を表示し、内部にビデオメモリインタフェースとビデオメモリ、ビデオメモリの情報を読出してビデオ信号を発生するビデオメモリコントローラ等を有していて、ビデオメモリインタフェースを介してバス１３に接続されている。
【００１４】ここで、Ａスコープ画像演算処理プログラム７１は、通常は波形データメモリ３から測定データ採取終了を受けたＭＰＵ５により起動され、データ採取条件記憶領域６２に記憶されている条件に従って波形データメモリ３のアドレスをアクセスして表示データを生成し、それを画像メモリ部６１に記憶する処理をする。これにより所定の測定データが表示装置８の画面上に表示される。
【００１５】また、採取条件パラメータ等記憶領域６２に記憶されている情報は、測定初期条件として操作パネル４から入力されるバルブやシリンダ等の被検体１８の内部での音速、被検体１８の肉厚、使用する多重反射波の反射回数、その他測定に必要な測定条件を決めるパラメータなどである。そして、さらにここでは、波形データメモリ３の測定データを読出す先頭アドレス及び最終アドレス、そしてこれらの間のアドレスに記憶されている波形データメモリ３の測定データをどのような順序で採取するのか条件、例えば、数アドレスおきに採取するのか、採取したデータからいくつの平均値を採って表示データとするのか、複数の測定データのうちの最高値をもって表示データとするのか、というなパラメータ情報が記憶されている。
【００１６】多重反射波処理プログラム７２は、多重反射エコー測定の機能キーが入力された時点で起動されてＭＰＵ５により実行され、操作パネル４から入力された多重反射波の反射回数と音速、肉厚とを採取条件パラメータ等記憶領域６２を参照して得て、まず、目的の多重反射エコーまでの伝搬時間ｔを算出する。この目的の多重反射エコーまでの伝搬時間ｔは、入力された反射回数をＮとし、音速Ｖ、肉厚Ｔとすると、ｔ＝２ＮＴ／Ｖにより算出される。多重反射波処理プログラム７２は、目的の多重反射エコーについて、波形データメモリ３における読出し開始点のアドレスを求めるために、その読出し開始時点ｔｓをｔｓ＝Ｔ（２Ｎ−１）／Ｖにより算出する。そして、これに対応する時間位置のアドレスを始点アドレスＡs として求める。さらに、その表示データの終点の時点ｔｅをｔｅ＝Ｔ（２Ｎ＋１）／Ｖにより算出して、これに対応する時間位置のアドレスを終点アドレスＡe として求める。そして、ここで求められた始点，終点のアドレスＡs ，Ａe の値を採取条件パラメータ等記憶領域６２に記憶する。なお、この始点，終点のアドレスＡs ，Ａe の算出により結果としてＡスコープ画像演算処理プログラム７１により表示される多重反射エコーの測定データ表示の時間軸較正が行われることになる。この後、多重反射波処理プログラム７２は、採取条件パラメータ等記憶領域６２に記憶されているパラメータに従ってグランドパッキン１７によりパッキングされたバルブやシリンダ等の被検体１８に対して超音波測定を処理開始し、波形データメモリ３に測定データを記憶させる。その後、Ａスコープ画像演算処理プログラム７１が次に起動される。
【００１７】Ａスコープ画像演算処理プログラム７１は、ＭＰＵ５により実行され、波形データメモリ３に記憶された測定データについて表示装置８の表示画面におけるＡスコープ像の路程を表示する側（時間軸）の全表示画素数を基準にして採取条件パラメータ等記憶領域６２に記憶されたパラメータに従って、まず測定データの採取数を決定する。例えば、路程に対応する表示である表示装置８の横方向の測定データ表示画素数のうち路程表示として割当てられている画素が２００画素であるとすれば、波形データメモリ３から表示データとして採取される測定データは２００個である。なお、２画素を１測定データに割当てればその半分の１００個でよい。そこで、ここでは、波形データメモリ３から採取するデータ数を２００個として以下説明する。
【００１８】Ａスコープ画像演算処理プログラム７１は、どのような測定データ２００個を波形データメモリ３から採取するかを示すパラメータを演算して生成する。すなわち、Ａスコープ画像演算処理プログラム７１が採取する２００個のデータは、先の始点，終点のアドレスＡs ，Ａe があるときにはこれにより、これらが記憶されていないときには操作パネル４から入力された表示開始位置と表示終了位置のデータと採取条件とに基づきＡスコープ画像演算処理プログラム７１の処理により決定される。それは、まず、先の始点，終点のアドレスＡs ，Ａe があるときにはこれにより、そうでないときには表示開始位置と表示終了位置とのそれぞれに対応する波形データメモリ３のアドレスに基づいて、それらの間にある測定データ数を算出して、それが２００以上のときには、その数Ｍに対してｍ＝Ｍ／２００により決定される数値ｍに応じて、例えば、ｍ＝３のとき、あるいは、2.5 ≦ｍ＜3.5 のときには、３個おきにデータを採取するパラメータを生成する。このようなパラメータを先の始点，終点のアドレスＡs ，Ａe があるときにはこれらに対応して採取条件パラメータ等記憶領域６２に記憶する。また、そうでないときには、先の割出した表示開始位置及び表示終了位置のアドレスとともに採取条件パラメータ等記憶領域６２に記憶する。また、採取条件として平均値が指定されているときには、３個ごとの測定データをグループとして扱い、それらの平均値を算出するようなパラメータが設定される。また、最大値を採取するときにはグループのうちの最大値が選択されるパラメータが設定される。一方、表示開始位置と表示終了位置を含めその間にある測定データの総数が２００個以下のときには２００個になるように補間したデータを生成するパラメータを生成して採取条件パラメータ等記憶領域６２に記憶する。
【００１９】その結果、多重反射エコー測定の機能キーが入力されているときには、Ａスコープ画像演算処理プログラム７１は、先の始点，終点のアドレスＡs ，Ａe に従って測定画像として指定された多重反射エコーの画像が表示画像の表示開始位置から表示終了位置までのデータを画面一杯（波形表示領域があるときにはその領域一杯）に、そのエコー位置が中央になるような２００点の表示データを生成する。そのための２００個のデータをパラメータに従って表示画面の路程側の画素数に対応して波形データメモリ３から採取して画像メモリ部６１に転送する処理をする。このとき表示される画像は、図２R>２の（ａ）に示すような画像となり、Ｂn で示すようなエコーが接触面１９の多重反射エコーとして得られる。なお、８ａは、表示装置８の画面であり、横方向のＸ軸が時間軸であり、縦方向のＹ軸がエコーレベル（％）である。
【００２０】このような表示を行うことにより目的の多重反射エコーＢn のみしか画面上に表示されないためにゲート等を設定する際の対象を誤ることはない。なお、この実施例では、後述する処理から理解できるように、エコー受信信号をそのままＡ／Ｄ変換してデータ処理を行っているので、ゲートを設定しなくても多重反射エコーＢn のエコーレベルや路程の測定値を容易に得ることができる。
【００２１】正規化ゲイン設定プログラム７３は、多重反射エコーＢn に対してゲート設定作業をすることなく反射率を得るために、多重反射エコーＢn の値を正規化する測定ゲインを自動的に設定する処理プログラムである。このプログラムは、２００個のデータが波形データメモリ３から採取されて画像メモリ部６１に転送され、先の多重反射エコーＢn が表示された後にＡスコープ画像演算処理プログラム７１により起動される。これが起動され、ＭＰＵ５により実行されると、多重反射エコーＢn のレベルが所定の基準値になるように被検体１８に対する測定が繰り返され、図２（ａ）の点線で表示されるように自動的に探傷器部１のレシーバのゲインが設定がされる。
【００２２】これは、最初の測定で測定値として得られた多重反射エコーＢnがあらかじめ定められた一定値（例えば、レベル１００％）になるように探傷器部１のレシーバのゲインを自動調整するものであって、測定データ等記憶領域６３に記録されている基準レベル値（ここではそれが表示装置８の画面上において１００％のレベルに対応）に従ってゲインを調整（ＭＰＵ５の制御により順次レシーバに対する制御値を増減させてゲイン調整）して多重反射エコーＢn のエコーレベルを１００％のレベルにするゲインにし、これを測定時のレシーバのゲインとして設定する。なお、これは、オペレータの操作によるゲイン設定により調整されてもよい。
【００２３】その結果として図２の（ａ）に示すように、多重反射エコーＢnのレベルが正規化ゲイン設定プログラム７３の実行あるいはオペレータのゲインコントロール操作に応じて増減して、１００％になるような値に探傷器部１のレシーバのゲインが設定される。この後、このプログラムは反射率算出プログラム７４を起動する。なお、正規化ゲイン設定プログラム７３は、レシーバのゲインを一度設定すると、次に多重反射エコー測定の機能キーが入力されるまではこのプログラムは起動されない。したがって、ここで設定されたゲインは測定が終了するまで変更されない。
【００２４】反射率算出プログラム７４は、測定の第１回目は正規化ゲイン設定プログラム７３により起動され、測定の第２回目以降は先の多重反射エコーＢn が表示された後にＡスコープ画像演算処理プログラム７１により起動される。このプログラムがＭＰＵ５により実行されると、ＭＰＵ５は、測定により得られた多重反射エコーＢn のエコーレベルと伝搬時間（路程）とを波形データメモリ３のデータを参照して算出し、それらを測定データ等記憶領域６３に記憶し、さらに、正規化した値に対してあらかじめ設けられている算出基準値との比が採られて反射率が算出される。なお、この反射率は、正規化されて測定された多重反射エコーＢ1からＢn （図４R>４Ｂ1 〜Ｂ9 参照）までの隣接するのエコーの差を採り、さらにそれらの平均値を取ってそれを反射率として測定データ等記憶領域６３に記憶してもよい。この後、公差判定プログラム７５がこのプログラムにより起動される。
【００２５】公差判定プログラム７５は、ＭＰＵ５により実行され、ＭＰＵ５は、これにより先の反射率算出プログラム７４の処理で測定データ等記憶領域６３に記憶された今回の測定で得られた多重反射エコーＢn のピーク値および路程のいずれかが基準として記憶されているピーク値および路程に対して一定値以上の差があるか否かを判定し、一定以上の差があるときにエラーとして、このエラーを測定データ等記憶領域６３に記憶されているそのデータに対応してフラグとして記録し、警報器を駆動する処理をする。
【００２６】次に、全体的な動作について図３に従って説明すると、まず、ステップ１０１において、装置を探傷モードに設定するための初期設定を行うイニシャル処理をする。ステップ１０２において、被検体１８での音速Ｖ，肉厚Ｔ，そして多重反射回数Ｎ、公差の基準値、測定間隔、測定時間、測定回数等を操作パネル４から入力する。
【００２７】次のステップ１０３において、キー入力待ちループに入り、ここで、多重反射エコー測定の機能キーが操作パネル４から入力されると、ステップ１０４で多重反射エコー測定のモードに設定されて、多重反射波処理プログラム７２がＭＰＵ５により実行されて測定データ表示の時間軸の較正が行われる。これにより表示装置８に表示される多重反射エコーの時間軸が図２の（ｂ）に示すようにＴ２Ｎ／Ｖを中心としてＴ（２Ｎ−１）／ＶからＴ（２Ｎ−１）／Ｖまでとなる。その結果、図示するようにＮ回目の多重反射エコーＢn みが表示される。次のステップ１０５，ステップ１０６では、正規化ゲイン設定プログラム７３が起動され、測定が繰り返されてオートゲイン調整がなされ、探傷器部１のレシーバのゲインが設定されて多重反射エコーＢn のレベルが１００％になるような測定条件（ゲイン）に正規化される。
【００２８】次のステップ１０７で反射率算出プログラム７４が起動されて、そのときの多重反射エコーＢn のエコー高さとビーム路程と反射率とがメモリ６の測定データ等記憶領域６３に記憶される。そして、ステップ１０８では公差判定プログラム７５が起動されて多重反射エコーＢn のエコーレベルと路程とがともに公差の範囲内にあるか否かの判定が行われ、その範囲内であれば、ステップ１０９で測定終了か否かの判定が入力された測定回数Ｍと比較することでなされ、測定が終了していなければ、ステップ１１０で測定回数Ｍを更新して次の測定処理に移り、ステップ１０７へと戻り、測定回数Ｍ回分の測定が終了した後にステップ１１１でその結果の出力を行う。一方、ステップ１０８の判定で公差範囲内になければ、ステップ１１２で警報器が駆動されてステップ１０９へと移行する。なお、この場合に公差範囲内にない測定値については測定データ等記憶領域６３に記憶されたフラグに応じてステップ１１１においてマークが付けられてデータが出力される。
【００２９】以上説明してきたが、実施例では、表示装置の画面の中央に多重反射波のエコーＢｎを表示しているが、これは、１つ表示するだけであるので、ほぼ中央に表示されればよく、表示する位置は、波形表示領域として画面上に割り当てがある場合には、そのほぼ中央であればよい。実施例では、エコー受信信号をＡ／Ｄ変換して波形データメモリに記憶したデータに従って各測定値を得ているが、これは、エコー受信信号の各ピーク値と路程とをピーク検出回路とカウンタとにより検出してもよく、この後にそれぞれのデータをＡ／Ｄ変換してＭＰＵで処理し、メモリに記憶しておき、これらのデータに基づいて多重反射エコーのピーク値や路程等の測定値を得るようにしてもよい。
【００３０】実施例では、波形データメモリは、Ａ／Ｄ変換回路とＭＰＵとの間に挿入しているが、ＭＰＵの処理速度が高速であれば、Ａ／Ｄ変換回路のデータをＭＰＵで一旦受けて、波形データメモリに転送して測定データを採取するようにすることもできる。また、実施例では、路程に対応する側の１画素を１測定データ分の時間に対応させて表示させているが、ｎ画素を１測定データに対応させて表示してもよいことはもちろんである。
【００３１】
【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この発明にあっては、表示装置の波形表示領域のほぼ中央部に目的とする多重反射エコーだけを表示するようにしているので、ゲート設定対象となる多重反射波を間違えることがない。また、エコー受信信号を直接Ａ／Ｄ変換してデータ処理することにより対象となる多重反射エコーが簡単に抽出できるので、マニュアル処理でのゲート設定作業が不要になり、より信頼性の高い状態で多重反射波エコーについての測定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、この発明のグランドパッキンの接触状態測定装置のブロック図である。
【図２】 図２は、そのＮ回目の多重反射波の表示状態の説明図である。
【図３】 図３は、その反射率等の測定状態の全体的な処理のフローチャートである。
【図４】 図４は、先行技術における測定に際してゲートを設定する場合の多重反射エコーの表示状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１…超音波探傷器部、２…Ａ／Ｄ変換回路、３…波形データメモリ、４…操作パネル、５…マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）、６…ＲＡＭ、１０…グランドパッキン接触状態測定装置、６１…画像メモリ部、６２…採取条件パラメータ等記憶領域、６３…測定データ等記憶領域、７１…Ａスコープ画像演算処理プログラム、７２…多重反射波の表示処理プログラム、７３…正規化ゲイン設定プログラム、７４…反射率算出プログラム、７５…公差判定プログラム。
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、グランドパッキン接触状態測定装置に関し、詳しくは、超音波の多重反射エコーのレベルを測定してグランドパッキンの接触面での反射率を計測し、この反射率からグランドパッキンの締付状態を測定するような超音波測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】グランドパッキンの接触面での超音波の多重反射エコーのレベルを測定してグランドパッキンの締付状態を測定する、このような技術を出願人は、特願平２−３２０６８６号の特許出願に開示している。それは、グランドパッキンを使用したバルブやシリンダと同一のモデルを製作してこのモデルにより歪みゲージで接触圧力を測定し、それぞれの接触圧力に対するグランドパッキンの接触面での超音波の反射率について所定の回数多重反射した後の多重反射エコーのレベルを測定することで得られるものである。そして、次にこのときこのモデルにより得られるグランドパッキンの接触面での多重反射エコーのレベルと接触圧力との関係の測定データ用いて、このモデルに対応する実際に使用されているバルブやシリンダのグランドパッキンに対して現在の多重反射エコーのレベルを測定することにより実際に使用されているバルブやシリンダにおけるグランドパッキンの接触圧力を求めるものである。
【０００３】その測定にあたっては、初期条件として与える測定時間軸の長さを、目的とする多重反射エコーまでの伝搬時間より若干、余裕のある時間に設定する。そして、ゲートを目的とする多重反射エコーの位置にかけて目的とする多重反射エコーの最大エコー高さ（ピーク値）とビーム路程（そこまでの時間値）とを受信電圧値と路程カウンタの時間カウント値により得て、それをマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）等で取込んでデータ処理することで接触圧力等の測定データを算出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この測定に際して設定されるべきゲートの位置は、ディスプレイ上に多数表示された多重反射エコーから選択されることになる。図４は、測定に際してゲート２１を設定する場合の多重反射エコーＢ1〜Ｂ9 の表示状態を示すものである。なお、図中、２２は、目的とする反射回数に対応した多重反射エコー（Ｂ9 ）であり、２３は送信波Ｔの波形の一部を示す。このようにグランドパッキンの締付状態を測定する場合には、ある回数反射した後の多重反射エコーを扱うために、図示するように、ディスプレイの画面２０には数多く多重反射エコーＢ1 〜Ｂ9が出現して非常に見難い。そこで、目的とする多重反射回数後の多重反射エコーＢ9 を読み違える危険性が高く、測定条件と実際にゲートにより抽出されるエコーとが相違して測定の信頼性が低下する欠点がある。この発明の目的は、このような問題点を解決するものであって、目的とする多重反射回数後のエコーを正確に捉えることができ、グランドパッキンの接触応力測定の信頼性を向上させることができるグランドパッキンの接触状態測定装置を提供することにある。
【０００５】このような目的を達成するためのこの発明のグランドパッキンの接触状態測定装置の特徴は、被検体の音速，肉厚，測定対象となる所定の多重反射回数とに基づき、所定回数反射後の多重反射エコーの発生までの伝搬時間を算出し、この伝搬時間に従って所定回数反射後の多重反射エコーを表示装置の画面上の波形表示領域のほぼ中央部に表示するものである。
【０００６】
【作用】このように表示装置の波形表示領域のほぼ中央部に目的とする多重反射波だけを表示するようにすることで、ゲート設定対象となる多重反射エコーを間違えることがない。また、エコー受信信号を直接Ａ／Ｄ変換してデータ処理することにより対象となる多重反射エコーが簡単に抽出できるので、マニュアル処理でのゲート設定作業が不要になり、より信頼性の高い状態で多重反射波エコーについての測定が可能になる。
【０００７】
【実施例】図１は、この発明のグランドパッキンの接触状態測定装置のブロック図であり、図２は、そのＮ回目の多重反射波の表示状態の説明図、図３は、その反射率等の測定状態の全体的な処理のフローチャートである。図１において、１０は、グランドパッキン接触状態測定装置であって、１は、その探傷器部である。この探傷器部１は、パルサー・レシーバ等から構成され、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）５からの制御信号に応じて送信端子１１からプローブ１６にパルス信号を送り、プローブ１６からエコー受信信号を受信端子１２で受けてそれをそのレシーバで増幅し、アナログ信号としてＡ／Ｄ変換回路２に出力する。なお、後述するようにレシーバのゲイン（増幅率）は、ＭＰＵ５からの制御信号により増減調整可能である。
【０００８】Ａ／Ｄ変換回路２は、ＭＰＵ５からの制御信号に応じて探傷器部１から得られるグランドパッキン１７とバルブやシリンダ等の円筒の被検体１８の内周面との接触面１９からの多重反射エコーＢi （被検体１８の底面エコーに相当）に対するエコー受信信号（ＲＦ信号、あるいはこれを検波したビデオ信号）を、例えば、２０ＭHz程度の高い周波数でサンプリングし、そのデジタル値を波形データメモリ３に順次送出する。
【０００９】波形データメモリ３は、表示画面に表示される測定データ数のｎ倍（ｎは２以上の整数）以上の所定の測定データ数、例えば、４０００点程度を記憶する記憶容量を有していて、Ａ／Ｄ変換回路２によりサンプリングされたデジタル値のデータを順次そのアドレスを更新（インクリメント）しながら記憶していく。そして、Ａ／Ｄ変換回路２によりサンプリングされたデータ数が所定の最終アドレスまで記憶されるとＭＰＵ５にサンプリング終了信号を送出する。これにより波形データメモリ３には画像として表示される測定データ数の２倍以上（例えば、測定データ数を２００点とすると前記の４０００点は、２０倍）の所定のサンプリング数の測定データがデジタル値で各アドレス対応に順次記憶されることになる。このとき各アドレスの測定データは、Ａ／Ｄ変換回路２のサンプリング周期を単位とした時間の関数として記憶されている。
【００１０】ＭＰＵ５は、波形データメモリ３からサンプリング終了信号を受けるとＡ／Ｄ変換回路２のサンプリング処理を停止してバス１３を介して波形データメモリ３から測定データを採取してＡスコープ画像の表示データを生成する。生成した表示データは、ＲＡＭ６の画像メモリ領域（後述する画像メモリ部６１）に記憶され、それが表示装置（ＣＲＴ）８に転送されて表示装置８により、生成した表示データに応じたＡスコープ画像が表示される。
【００１１】４は、ゲインダイヤル，カーソルダイヤル，表示位置指定つまみ，シートキー等とを有する操作パネルであって、バス１３に接続されている。ＭＰＵ５は、この回路からバス１３を介してダイヤルにより設定される設定値及び各種のキー入力信号を受ける。ゲインダイヤルにより探傷器部１に対するゲイン設定値（調整値）が入力されると、ＭＰＵ５は、探傷器部１のレシーバ（その高周波増幅器）のゲインを制御し、ゲインダイヤルにより入力されたゲイン設定値に対応するゲインになるようにレシーバのゲインを設定する。
【００１２】６は、ＲＡＭであって、バス１３に接続され、Ａ／Ｄ変換されたエコー受信信号についてのデジタルの表示データと外部からロードされた各種のアプリケーション処理プログラムと入力キーにより指定された探傷モードを示すフラグ等の各種の情報や種々のデータが格納される。ＲＡＭ６には、画像表示データをビット展開して記憶する画像メモリ部６１と波形データメモリ３からデータを採取する条件を決める採取条件パラメータ等記憶領域６２、そして測定データ等記憶領域６３とが設けられている。
【００１３】７は、ＲＯＭであり、これにはＭＰＵ５が実行するＡスコープ画像演算処理プログラム７１のほか、多重反射波処理プログラム７２、正規化ゲイン設定プログラム７３、反射率算出プログラム７４、公差判定プログラム７５、そして各種の基本プログラムが記憶されている。表示装置８は、Ａスコープ画像等のほか、各種の測定値を表示し、内部にビデオメモリインタフェースとビデオメモリ、ビデオメモリの情報を読出してビデオ信号を発生するビデオメモリコントローラ等を有していて、ビデオメモリインタフェースを介してバス１３に接続されている。
【００１４】ここで、Ａスコープ画像演算処理プログラム７１は、通常は波形データメモリ３から測定データ採取終了を受けたＭＰＵ５により起動され、データ採取条件記憶領域６２に記憶されている条件に従って波形データメモリ３のアドレスをアクセスして表示データを生成し、それを画像メモリ部６１に記憶する処理をする。これにより所定の測定データが表示装置８の画面上に表示される。
【００１５】また、採取条件パラメータ等記憶領域６２に記憶されている情報は、測定初期条件として操作パネル４から入力されるバルブやシリンダ等の被検体１８の内部での音速、被検体１８の肉厚、使用する多重反射波の反射回数、その他測定に必要な測定条件を決めるパラメータなどである。そして、さらにここでは、波形データメモリ３の測定データを読出す先頭アドレス及び最終アドレス、そしてこれらの間のアドレスに記憶されている波形データメモリ３の測定データをどのような順序で採取するのか条件、例えば、数アドレスおきに採取するのか、採取したデータからいくつの平均値を採って表示データとするのか、複数の測定データのうちの最高値をもって表示データとするのか、というなパラメータ情報が記憶されている。
【００１６】多重反射波処理プログラム７２は、多重反射エコー測定の機能キーが入力された時点で起動されてＭＰＵ５により実行され、操作パネル４から入力された多重反射波の反射回数と音速、肉厚とを採取条件パラメータ等記憶領域６２を参照して得て、まず、目的の多重反射エコーまでの伝搬時間ｔを算出する。この目的の多重反射エコーまでの伝搬時間ｔは、入力された反射回数をＮとし、音速Ｖ、肉厚Ｔとすると、ｔ＝２ＮＴ／Ｖにより算出される。多重反射波処理プログラム７２は、目的の多重反射エコーについて、波形データメモリ３における読出し開始点のアドレスを求めるために、その読出し開始時点ｔｓをｔｓ＝Ｔ（２Ｎ−１）／Ｖにより算出する。そして、これに対応する時間位置のアドレスを始点アドレスＡs として求める。さらに、その表示データの終点の時点ｔｅをｔｅ＝Ｔ（２Ｎ＋１）／Ｖにより算出して、これに対応する時間位置のアドレスを終点アドレスＡe として求める。そして、ここで求められた始点，終点のアドレスＡs ，Ａe の値を採取条件パラメータ等記憶領域６２に記憶する。なお、この始点，終点のアドレスＡs ，Ａe の算出により結果としてＡスコープ画像演算処理プログラム７１により表示される多重反射エコーの測定データ表示の時間軸較正が行われることになる。この後、多重反射波処理プログラム７２は、採取条件パラメータ等記憶領域６２に記憶されているパラメータに従ってグランドパッキン１７によりパッキングされたバルブやシリンダ等の被検体１８に対して超音波測定を処理開始し、波形データメモリ３に測定データを記憶させる。その後、Ａスコープ画像演算処理プログラム７１が次に起動される。
【００１７】Ａスコープ画像演算処理プログラム７１は、ＭＰＵ５により実行され、波形データメモリ３に記憶された測定データについて表示装置８の表示画面におけるＡスコープ像の路程を表示する側（時間軸）の全表示画素数を基準にして採取条件パラメータ等記憶領域６２に記憶されたパラメータに従って、まず測定データの採取数を決定する。例えば、路程に対応する表示である表示装置８の横方向の測定データ表示画素数のうち路程表示として割当てられている画素が２００画素であるとすれば、波形データメモリ３から表示データとして採取される測定データは２００個である。なお、２画素を１測定データに割当てればその半分の１００個でよい。そこで、ここでは、波形データメモリ３から採取するデータ数を２００個として以下説明する。
【００１８】Ａスコープ画像演算処理プログラム７１は、どのような測定データ２００個を波形データメモリ３から採取するかを示すパラメータを演算して生成する。すなわち、Ａスコープ画像演算処理プログラム７１が採取する２００個のデータは、先の始点，終点のアドレスＡs ，Ａe があるときにはこれにより、これらが記憶されていないときには操作パネル４から入力された表示開始位置と表示終了位置のデータと採取条件とに基づきＡスコープ画像演算処理プログラム７１の処理により決定される。それは、まず、先の始点，終点のアドレスＡs ，Ａe があるときにはこれにより、そうでないときには表示開始位置と表示終了位置とのそれぞれに対応する波形データメモリ３のアドレスに基づいて、それらの間にある測定データ数を算出して、それが２００以上のときには、その数Ｍに対してｍ＝Ｍ／２００により決定される数値ｍに応じて、例えば、ｍ＝３のとき、あるいは、2.5 ≦ｍ＜3.5 のときには、３個おきにデータを採取するパラメータを生成する。このようなパラメータを先の始点，終点のアドレスＡs ，Ａe があるときにはこれらに対応して採取条件パラメータ等記憶領域６２に記憶する。また、そうでないときには、先の割出した表示開始位置及び表示終了位置のアドレスとともに採取条件パラメータ等記憶領域６２に記憶する。また、採取条件として平均値が指定されているときには、３個ごとの測定データをグループとして扱い、それらの平均値を算出するようなパラメータが設定される。また、最大値を採取するときにはグループのうちの最大値が選択されるパラメータが設定される。一方、表示開始位置と表示終了位置を含めその間にある測定データの総数が２００個以下のときには２００個になるように補間したデータを生成するパラメータを生成して採取条件パラメータ等記憶領域６２に記憶する。
【００１９】その結果、多重反射エコー測定の機能キーが入力されているときには、Ａスコープ画像演算処理プログラム７１は、先の始点，終点のアドレスＡs ，Ａe に従って測定画像として指定された多重反射エコーの画像が表示画像の表示開始位置から表示終了位置までのデータを画面一杯（波形表示領域があるときにはその領域一杯）に、そのエコー位置が中央になるような２００点の表示データを生成する。そのための２００個のデータをパラメータに従って表示画面の路程側の画素数に対応して波形データメモリ３から採取して画像メモリ部６１に転送する処理をする。このとき表示される画像は、図２R>２の（ａ）に示すような画像となり、Ｂn で示すようなエコーが接触面１９の多重反射エコーとして得られる。なお、８ａは、表示装置８の画面であり、横方向のＸ軸が時間軸であり、縦方向のＹ軸がエコーレベル（％）である。
【００２０】このような表示を行うことにより目的の多重反射エコーＢn のみしか画面上に表示されないためにゲート等を設定する際の対象を誤ることはない。なお、この実施例では、後述する処理から理解できるように、エコー受信信号をそのままＡ／Ｄ変換してデータ処理を行っているので、ゲートを設定しなくても多重反射エコーＢn のエコーレベルや路程の測定値を容易に得ることができる。
【００２１】正規化ゲイン設定プログラム７３は、多重反射エコーＢn に対してゲート設定作業をすることなく反射率を得るために、多重反射エコーＢn の値を正規化する測定ゲインを自動的に設定する処理プログラムである。このプログラムは、２００個のデータが波形データメモリ３から採取されて画像メモリ部６１に転送され、先の多重反射エコーＢn が表示された後にＡスコープ画像演算処理プログラム７１により起動される。これが起動され、ＭＰＵ５により実行されると、多重反射エコーＢn のレベルが所定の基準値になるように被検体１８に対する測定が繰り返され、図２（ａ）の点線で表示されるように自動的に探傷器部１のレシーバのゲインが設定がされる。
【００２２】これは、最初の測定で測定値として得られた多重反射エコーＢnがあらかじめ定められた一定値（例えば、レベル１００％）になるように探傷器部１のレシーバのゲインを自動調整するものであって、測定データ等記憶領域６３に記録されている基準レベル値（ここではそれが表示装置８の画面上において１００％のレベルに対応）に従ってゲインを調整（ＭＰＵ５の制御により順次レシーバに対する制御値を増減させてゲイン調整）して多重反射エコーＢn のエコーレベルを１００％のレベルにするゲインにし、これを測定時のレシーバのゲインとして設定する。なお、これは、オペレータの操作によるゲイン設定により調整されてもよい。
【００２３】その結果として図２の（ａ）に示すように、多重反射エコーＢnのレベルが正規化ゲイン設定プログラム７３の実行あるいはオペレータのゲインコントロール操作に応じて増減して、１００％になるような値に探傷器部１のレシーバのゲインが設定される。この後、このプログラムは反射率算出プログラム７４を起動する。なお、正規化ゲイン設定プログラム７３は、レシーバのゲインを一度設定すると、次に多重反射エコー測定の機能キーが入力されるまではこのプログラムは起動されない。したがって、ここで設定されたゲインは測定が終了するまで変更されない。
【００２４】反射率算出プログラム７４は、測定の第１回目は正規化ゲイン設定プログラム７３により起動され、測定の第２回目以降は先の多重反射エコーＢn が表示された後にＡスコープ画像演算処理プログラム７１により起動される。このプログラムがＭＰＵ５により実行されると、ＭＰＵ５は、測定により得られた多重反射エコーＢn のエコーレベルと伝搬時間（路程）とを波形データメモリ３のデータを参照して算出し、それらを測定データ等記憶領域６３に記憶し、さらに、正規化した値に対してあらかじめ設けられている算出基準値との比が採られて反射率が算出される。なお、この反射率は、正規化されて測定された多重反射エコーＢ1からＢn （図４R>４Ｂ1 〜Ｂ9 参照）までの隣接するのエコーの差を採り、さらにそれらの平均値を取ってそれを反射率として測定データ等記憶領域６３に記憶してもよい。この後、公差判定プログラム７５がこのプログラムにより起動される。
【００２５】公差判定プログラム７５は、ＭＰＵ５により実行され、ＭＰＵ５は、これにより先の反射率算出プログラム７４の処理で測定データ等記憶領域６３に記憶された今回の測定で得られた多重反射エコーＢn のピーク値および路程のいずれかが基準として記憶されているピーク値および路程に対して一定値以上の差があるか否かを判定し、一定以上の差があるときにエラーとして、このエラーを測定データ等記憶領域６３に記憶されているそのデータに対応してフラグとして記録し、警報器を駆動する処理をする。
【００２６】次に、全体的な動作について図３に従って説明すると、まず、ステップ１０１において、装置を探傷モードに設定するための初期設定を行うイニシャル処理をする。ステップ１０２において、被検体１８での音速Ｖ，肉厚Ｔ，そして多重反射回数Ｎ、公差の基準値、測定間隔、測定時間、測定回数等を操作パネル４から入力する。
【００２７】次のステップ１０３において、キー入力待ちループに入り、ここで、多重反射エコー測定の機能キーが操作パネル４から入力されると、ステップ１０４で多重反射エコー測定のモードに設定されて、多重反射波処理プログラム７２がＭＰＵ５により実行されて測定データ表示の時間軸の較正が行われる。これにより表示装置８に表示される多重反射エコーの時間軸が図２の（ｂ）に示すようにＴ２Ｎ／Ｖを中心としてＴ（２Ｎ−１）／ＶからＴ（２Ｎ−１）／Ｖまでとなる。その結果、図示するようにＮ回目の多重反射エコーＢn みが表示される。次のステップ１０５，ステップ１０６では、正規化ゲイン設定プログラム７３が起動され、測定が繰り返されてオートゲイン調整がなされ、探傷器部１のレシーバのゲインが設定されて多重反射エコーＢn のレベルが１００％になるような測定条件（ゲイン）に正規化される。
【００２８】次のステップ１０７で反射率算出プログラム７４が起動されて、そのときの多重反射エコーＢn のエコー高さとビーム路程と反射率とがメモリ６の測定データ等記憶領域６３に記憶される。そして、ステップ１０８では公差判定プログラム７５が起動されて多重反射エコーＢn のエコーレベルと路程とがともに公差の範囲内にあるか否かの判定が行われ、その範囲内であれば、ステップ１０９で測定終了か否かの判定が入力された測定回数Ｍと比較することでなされ、測定が終了していなければ、ステップ１１０で測定回数Ｍを更新して次の測定処理に移り、ステップ１０７へと戻り、測定回数Ｍ回分の測定が終了した後にステップ１１１でその結果の出力を行う。一方、ステップ１０８の判定で公差範囲内になければ、ステップ１１２で警報器が駆動されてステップ１０９へと移行する。なお、この場合に公差範囲内にない測定値については測定データ等記憶領域６３に記憶されたフラグに応じてステップ１１１においてマークが付けられてデータが出力される。
【００２９】以上説明してきたが、実施例では、表示装置の画面の中央に多重反射波のエコーＢｎを表示しているが、これは、１つ表示するだけであるので、ほぼ中央に表示されればよく、表示する位置は、波形表示領域として画面上に割り当てがある場合には、そのほぼ中央であればよい。実施例では、エコー受信信号をＡ／Ｄ変換して波形データメモリに記憶したデータに従って各測定値を得ているが、これは、エコー受信信号の各ピーク値と路程とをピーク検出回路とカウンタとにより検出してもよく、この後にそれぞれのデータをＡ／Ｄ変換してＭＰＵで処理し、メモリに記憶しておき、これらのデータに基づいて多重反射エコーのピーク値や路程等の測定値を得るようにしてもよい。
【００３０】実施例では、波形データメモリは、Ａ／Ｄ変換回路とＭＰＵとの間に挿入しているが、ＭＰＵの処理速度が高速であれば、Ａ／Ｄ変換回路のデータをＭＰＵで一旦受けて、波形データメモリに転送して測定データを採取するようにすることもできる。また、実施例では、路程に対応する側の１画素を１測定データ分の時間に対応させて表示させているが、ｎ画素を１測定データに対応させて表示してもよいことはもちろんである。
【００３１】
【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この発明にあっては、表示装置の波形表示領域のほぼ中央部に目的とする多重反射エコーだけを表示するようにしているので、ゲート設定対象となる多重反射波を間違えることがない。また、エコー受信信号を直接Ａ／Ｄ変換してデータ処理することにより対象となる多重反射エコーが簡単に抽出できるので、マニュアル処理でのゲート設定作業が不要になり、より信頼性の高い状態で多重反射波エコーについての測定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、この発明のグランドパッキンの接触状態測定装置のブロック図である。
【図２】 図２は、そのＮ回目の多重反射波の表示状態の説明図である。
【図３】 図３は、その反射率等の測定状態の全体的な処理のフローチャートである。
【図４】 図４は、先行技術における測定に際してゲートを設定する場合の多重反射エコーの表示状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１…超音波探傷器部、２…Ａ／Ｄ変換回路、３…波形データメモリ、４…操作パネル、５…マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）、６…ＲＡＭ、１０…グランドパッキン接触状態測定装置、６１…画像メモリ部、６２…採取条件パラメータ等記憶領域、６３…測定データ等記憶領域、７１…Ａスコープ画像演算処理プログラム、７２…多重反射波の表示処理プログラム、７３…正規化ゲイン設定プログラム、７４…反射率算出プログラム、７５…公差判定プログラム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 グランドパッキンを有する被検体に対して前記グランドパッキンとの接触面からの超音波の多重反射波のうち所定回数反射後の多重反射エコーのピーク値と路程とを得てグランドパッキンの接触状態を測定する超音波測定装置において、前記被検体の音速，肉厚，前記所定回数とに基づき、前記所定回数反射後の多重反射エコーの発生までの伝搬時間を算出し、この伝搬時間に従って前記所定回数反射後の多重反射エコーを表示装置の画面上の波形表示領域のほぼ中央部に表示することを特徴とするグランドパッキンの接触状態測定装置。
【請求項１】 グランドパッキンを有する被検体に対して前記グランドパッキンとの接触面からの超音波の多重反射波のうち所定回数反射後の多重反射エコーのピーク値と路程とを得てグランドパッキンの接触状態を測定する超音波測定装置において、前記被検体の音速，肉厚，前記所定回数とに基づき、前記所定回数反射後の多重反射エコーの発生までの伝搬時間を算出し、この伝搬時間に従って前記所定回数反射後の多重反射エコーを表示装置の画面上の波形表示領域のほぼ中央部に表示することを特徴とするグランドパッキンの接触状態測定装置。
【図４】
【図１】
【図２】
【図３】
【図１】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開平５−１１３３７８
【公開日】平成５年（１９９３）５月７日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−３０１０９１
【出願日】平成３年（１９９１）１０月２１日
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（０００１０２２４５）ウツエバルブ株式会社 (2)
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【公開日】平成５年（１９９３）５月７日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）１０月２１日
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（０００１０２２４５）ウツエバルブ株式会社 (2)
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
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