検査システム及び動作方法
【課題】高調波励起技法のＭＦＰＡ機能を提供するような検査時間がより迅速でありかつ励起源が比較的低コストである検査システムを提供する。
【解決手段】対象物を検査するための方法を提供する。本方法は、パルス状励起信号を対象物に印加する工程と、該パルス状励起信号に対する過渡応答信号を検出する工程と、を含む。本方法はさらに、該過渡応答信号を複数の直交関数とコンボリューションさせ複数の直交成分を生成する工程を含む。
【解決手段】対象物を検査するための方法を提供する。本方法は、パルス状励起信号を対象物に印加する工程と、該パルス状励起信号に対する過渡応答信号を検出する工程と、を含む。本方法はさらに、該過渡応答信号を複数の直交関数とコンボリューションさせ複数の直交成分を生成する工程を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全般的には検査システムに関し、またさらに詳細には、対象物内の欠陥検出のためのパルス状うず電流検査システム（ｐｕｌｓｅｄ ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
腐食／クラックの検出は、金属製その他の導電性の構成要素及びシステム（例えば、航空機の機体や石油パイプラインなど）においてその構造上の完全性を保証するために望ましいものである。非破壊的評価（ＮＤＥ）技法は、こうした構成要素やシステムに対する検査を追求している。金属製の機体構成要素を検査するためにはうず電流検査技法が利用されることが多い。異なる深さにおいて腐食の有無を検査するには、マルチ周波数検査を実施することが望ましい。さらに、強力なマルチ周波数／位相解析（ＭＦＰＡ）方式に至るように信号対雑音比を増大させると共に欠陥検出を向上させるためにうず電流応答に対する追加的な位相解析が利用されることもある。しかし、ＭＦＰＡ機能を備えた従来のうず電流検査システムでは典型的には、対象物内部の異なる深さを検査するごとに励起周波数を変更することによる一連の励起を用いた高調波励起技法が利用される。したがって、これらの技法を用いて検査データを収集するには時間がかかる。さらに、高調波励起技法で用いられる励起源はかなり高価となることがある。
【０００３】
パルス状うず電流（ｐｕｌｓｅｄ ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔ：ＰＥＣ）は励起パルスがマルチ周波数である性質を用いて構成要素を検査することから、ＰＥＣシステム（ＰＥＣ）検査は可能な解決法の１つである。さらに、このＰＥＣ応答に対して時間領域解析技法が適用される。周知の幾つかのＰＥＣ検査システムは、最大値ピークまでの時間、曲線のゼロ交差までの時間などの単一データ点、または同様の技法を用いてＰＥＣ応答曲線を特徴付けする。さらに、かなり厚みのある対象物を検査するには該対象物の異なる層に対応するデータ点を取得するために多数の時間ウィンドウが利用される。しかしながらこの技法では、対象物内のより深くにある欠陥に対応する信号に対する信号対雑音比が低くなり望ましくない。別のあるＰＥＣ検査システムはより妥当なノイズ抵抗性を得るために過渡的信号に対するフィルタ及び時間平均を利用する。しかしこれらのシステムはある特定の用途に合わせてチューニングさせるのが典型的であり、高調波励起を用いるＥＣ方法ほど総合的でない。さらにこうしたシステムは、ＮＤＥ団体によって採用されて検査者に広く使用されていると共に、多種多様な産業用途における自動式検査システムである高調波励起解析を用いる従来のＥＣ方法との共通性を欠いている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、高調波励起技法のＭＦＰＡ機能を提供するような検査時間がより迅速でありかつ励起源が比較的低コストである検査システムを開発することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
簡単に言うと、本発明の一実施形態では、対象物を検査するための方法を提供する。本方法は、パルス状励起信号を対象物に印加する工程と、該パルス状励起信号に対する過渡応答信号を検出する工程と、を含む。本方法はさらに、該過渡応答信号を複数の直交関数とコンボリューションさせ複数の直交成分を生成する工程を含む。
【０００６】
別の実施形態では、対象物を検査するための方法を提供する。本方法は、パルス状励起信号を対象物に印加する工程と、該パルス状励起信号に対する過渡応答信号を検出する工程と、該過渡応答信号を複数の関数とコンボリューションさせ複数の直交成分を生成する工程と、を含む。該関数は、三角波、矩形波、台形波及びこれらの組み合わせからなる群より選択される。
【０００７】
別の実施形態では、検査システムを提供する。本検査システムは、パルス状励起信号を供給するように構成されたパルス発生器と、パルス状励起信号を受信すること、電磁波フラックスをテスト対象物内に送信すること、及び対象物内の過渡的電磁波フラックスを検知して出力信号を発生させることを実施するように構成された探触子と、を含む。本検査システムはさらに、探触子からの出力信号をディジタル化しディジタル化した過渡応答信号を供給するように構成されたアナログ対ディジタル変換器と、複数の直交成分を生成するようにディジタル化した過渡応答信号を複数の直交関数とコンボリューションするように構成されたプロセッサと、を含む。
【０００８】
別の実施形態では、検査システムを提供する。本検査システムは、パルス状励起信号を供給するように構成されたパルス発生器と、パルス状励起信号を受信すること、電磁波フラックスをテスト対象物内に送信すること、及び対象物内の過渡的電磁波フラックスを検知して出力信号を発生させることを実施するように構成された探触子と、を含む。本検査システムはさらに、探触子から出力信号を受け取ること、及び複数の直交成分を生成するように該出力信号を複数の直交関数とコンボリューションすることを実施するように構成された少なくとも１つの積分器を含む。該関数は、三角波、矩形波、台形波及びこれらの組み合わせからなる群より選択される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明に関するこれらの特徴、態様及び利点、並びにその他の特徴、態様及び利点については、同じ参照符号が図面全体を通じて同じ部分を表している添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことによってより理解が深まるであろう。
【００１０】
詳細には以下で検討することにするが、本発明の実施形態は、検査時間が比較的迅速であるマルチ周波数／位相解析（ＭＦＰＡ）機能を提供する検査システムを提供するように機能する。具体的には本発明は、対象物に対する単一の走査から多くの周波数に対応する画像の作成を容易にし、これにより対象物の複数の層内にある欠陥検出を可能にする。ここで図面を参照すると、図１は、探触子１４を介して対象物１２を検査するためのパルス状うず電流検査システム１０を表している。検査システム１０は、探触子１４にパルス状励起信号を供給するように構成されたパルス発生器１６を含む。さらに探触子１４は、対象物１２内に電磁波フラックスを送信し、対象物１２内の過渡的電磁波フラックスを検知してその出力信号１８を発生するように構成されている。パルス状の励起によってテスト対象物１２内にレンジが広い周波数（ｆ）が導入される。さらに検査システム１０は、探触子１４からの出力信号１８をディジタル化し、参照番号２２で表したようなディジタル化した過渡応答信号をプロセッサ２４に供給するように構成されたアナログ対ディジタル変換器２０を含む。
【００１１】
本発明の処理タスクの実行に関して本発明がある特定のプロセッサに限定されることがないことに留意すべきである。本明細書で使用している「プロセッサ」という用語は、本発明のタスクの実行に必要な算出すなわち計算を実行することが可能な任意の機械を意味するように意図している。「プロセッサ」という用語は構造化された入力を受け付けること、並びにこの入力を所定の法則に従って処理して出力を生成することが可能な任意の機械を意味するように意図している。さらに、本明細書で使用する場合の「ように構成され（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ ｔｏ）」という表現は、そのプロセッサが、当業者であれば理解するであろうような本発明のタスクを実行するためのハードウェアとソフトウェアの組み合わせを装備していることを意味していることに留意すべきである。
【００１２】
プロセッサ２４は、ディジタル化した過渡応答信号２２を多数の直交関数とコンボリューションし、以下でより詳細に記載するような多数の直交成分を生成するように構成されている。一実施形態では、その直交関数は正弦関数及び余弦関数を含む。ある種の実施形態では、その探触子１４は２次元機械式ラスタスキャナ（図示せず）に装着させ、該スキャナによる制御に従って対象物１４全体に及ぶ異なる位置から過渡応答を取得することがある。この例示的実施形態では、プロセッサ２４は、この直交成分を用いて機械式スキャナにより制御された探触子位置に対応した多数の線形プロフィールを生成するように構成される。さらにプロセッサ２４と結合させたディスプレイ２８を介して、この線形プロフィールの２次元プロットをユーザに利用可能とさせることがある。ディジタル化した過渡応答信号２２をコンボリューションするため並びに直交成分から線形プロフィールを作成するために、プロセッサ２４はディジタル式またはアナログ式の埋め込み型信号処理を備えた計算アルゴリズムを含むことがあることは当業者であれば理解されよう。
【００１３】
図２は、本発明に関する別のパルス状うず電流検査システム４０の実施形態の模式図である。動作時において探触子１４はパルス発生器１６からパルス状励起信号を受信し、対象物１２内の過渡的電磁波フラックスから出力信号４２を生成する。図示した実施形態では、検査システム４０は、探触子１４から出力信号４２を受け取り、この出力信号４２を多数の関数とコンボリューションして複数の直交成分を生成するように構成させた多数の積分器（参照番号４４、４６及び４８で示す）を含んでいる。さらにある種の実施形態では、その積分器４４、４６及び４８は、出力信号４２を多数の周波数でコンボリューションして対象物１２内のそれぞれの深さに対応する複数の直交成分を生成するように構成されている。こうした関数の非限定の例には、正弦波、三角波、矩形波、台形波、その他が含まれる。図示した実施形態では、その検査システム４０は３つの積分器を含む。しかし積分器は、これより多くの数とすることやこれより少ない数とすることも想定され得る。図１の実施形態の場合と同様に、検査システム４０はさらに、直交成分から作成された複素面内の線形プロフィールのＸＹスキャッタプロットを表示するように構成させたディスプレイ５０を含む。ここで図２を参照しながら記載した実施形態は、ディジタル式またはアナログ式の埋め込み型処理を備えたフロントエンド電子機器と一体に実現させる得るので有益である。このため図示した実施形態は、高速ディジタイザーの使用を要することなく、あるいは正弦関数や余弦関数などのより複雑な関数に関連した数学的演算を実行するのに必要なコンピュータ能力を伴うことなくＭＦＰＡの実現を容易にしている。この集積回路電子機器を介したハードウェア実現形態によりＭＦＰＡ計算の信号処理速度が大幅に向上する。
【００１４】
図３は、図１または２の検査システムを用いて対象物を検査するための方法６０を表した流れ図である。図示したように、パルス状励起信号が対象物に印加される（工程６２）。工程６４では、このパルス状励起信号に対応する過渡応答信号が検出される。この過渡応答信号は直交関数とコンボリューションされ（工程６６）、工程６８で示したように直交成分が生成される。例示的な一実施形態では、その直交関数は正弦関数及び余弦関数を含む。より具体的な実施形態では、その正弦関数が離散正弦変換の形態をとり、かつその余弦関数は離散余弦変換である。これらの例は例証のためのものであり限定を意味しない。より一般的に、直交関数（複素数の場合には、ユニタリー関数とも呼ぶ）は、次式の一般条件を満足するａ≦ｘ≦ｂで規定された任意の関数φｉとすることができる。
【００１５】
【数１】
上式において、δｉｊはｉ＝ｊの場合にσｉｊ＝１また、ｉ≠ｊの場合に０であり、かつ＊は複素共役である。
【００１６】
過渡応答信号から生成した直交成分は対象物内の欠陥の有無を表している。さらにある種の実施形態では、直交成分を用いＸＹスキャッタプロット（複素面軌道またはリサージュ）を作成するように複素面内でグラフ化することによって多数の線形プロフィールが作成される。一実施形態では、その複素面はインピーダンス面である。具体的には、ある選択した周波数に関してインピーダンス面上でベクトル軌跡の実数成分と虚数成分をマッピングするために離散変換が利用される。一実施形態では、初期時間（Ｔ０）と正弦関数のゼロ位置の間の差に基づいて過渡応答に関する位相シフト（φ）が決定される。さらに、この位相シフト（φ）を用いて線形プロフィールまたはＸＹスキャッタプロットが調整されることがある。工程７０では、直交成分に基づいて欠陥検出が実行される。過渡応答信号からの直交成分の生成及び該成分に基づく欠陥検出について図４〜８を参照しながら以下で説明することにする。
【００１７】
図４は、図１の検査システム１０を用いて得た過渡応答信号を表したグラフ８０である。図示した実施形態では、横座標軸が経過時間（ｔ）を表しており、また縦座標軸が振幅を表している。加えられたパルス状励起信号に応答して対象物１２（図１参照）から受信した過渡応答信号は参照番号８６で示している。この例示的な実施形態では、過渡応答信号８６を参照番号８８及び９０で示した正弦関数及び余弦関数とコンボリューションさせている。図１に示した実施形態では、過渡応答信号８６は、該過渡応答信号８６の直交関数８８、９０とのコンボリューションの前にディジタル化される。欠陥検出のための直交成分を生成するための過渡応答信号に対するコンボリューションには多種多様な直交関数を利用できることは当業者であれば理解されよう。
【００１８】
この例示的な実施形態では、コンボリューション工程の処理時間（Δｔ）及び位相シフト（φ）が図４のように示される。処理時間（Δｔ）はそのコンボリューション工程に対して選択されることがあり、またこの処理時間によって直交成分の基本波周波数（ｆ＝１／ｔ）が規定されることに留意すべきである。ある種の実施形態では、その処理時間（Δｔ）は高調波励起技法の周波数に関する従来式のルックアップ・テーブルを用いて選択されることがある。さらに、過渡応答信号８６の位相シフトφは、初期時間（Ｔ０）及び正弦関数８８のゼロ位置９２に基づいて決定されることがある。この位相シフトφはさらに、直交関数を用いて作成した２次元プロットまたは線形プロフィールを調整するために利用されることがある。
【００１９】
図５は、図４の過渡応答信号８６に対して離散変換を実行することによって得られた直交成分１００の処理済み信号を表したグラフである。上述したように、図示した実施形態では過渡応答信号８６が離散的正弦及び余弦変換によりコンボリューションを受け直交成分が生成される。この例示的な実施形態では、処理済み信号１０６の直交成分は実数成分（ＳＲｅ）１０２と虚数成分（ＳＩｍ）１０４とを含む。これら実数成分１０２と虚数成分１０４は次式で表される。
【００２０】
【数２】
（１）
【００２１】
【数３】
（２）
さらに、この直交成分から生成したインピーダンス面軌道（すなわち、リサージュ）を複素面上でグラフ化し直交成分１００のＸＹスキャッタプロットを描出する。別法として、処理済み信号１０６を複素面上で位相１０８（角度の尺度）及び長さ（半径の尺度）によって特徴付けすることが可能である。直交成分１００の処理済み信号は、過渡応答信号８６を第１の周波数（ｆ１＝１／Ｔ１）でコンボリューションすることにより得られた信号を表していることに留意すべきである。ある種の実施形態では、そのコンボリューション工程は、対象物のそれぞれの深さ（Δｚ）にその各々が対応している直交成分組を生成するために次式で表される多数の周波数にわたって反復させることがある。
【００２２】
【数４】
（３）
多層性の対象物の欠陥検出のための直交成分組の生成については図９及び１０を参照しながら以下で説明することにする。
【００２３】
図６は、図１の検査システム１０を用いて得られた単一周波数に関する対象物の２次元走査画像１１０である。図示した実施形態では、２次元機械式スキャナ（図示せず）を用いて画像１１０を取得している。この走査で使用した対象物１２は、以下の図９で図示するような異なる層内に幾つかの人工的なキズを配置させたアルミニウム板の多層スタックである。図示した実施形態では、２次元走査画像１１０は単一周波数に関して探触子１４（図１参照）から取得した過渡応答信号から計算した直交成分の長さを表している。対象物内の無欠陥の領域を参照番号１１２で表している。上述したように、過渡応答信号８６（図４参照）を直交関数とコンボリューションして直交成分を生成する。図示した実施形態では、信号８６を正弦及び余弦関数とコンボリューションして直交成分が生成される。２次元画像１１０は、２次元走査における探触子の各位置に対する正弦関数とのこうしたコンボリューションの結果である。さらに図７に示すように、こうした直交成分を用いて２次元走査から線形プロフィールが作成される。
【００２４】
図７は、２次元走査１１０の中心を横切る水平線内の各位置に関して取得した過渡応答信号を正弦及び余弦関数とコンボリューションすることによって得られた対象物の線形プロフィール１２０を表したグラフである。図示した実施形態では、横座標軸が探触子の位置を表しており、また縦座標軸が直交成分の振幅を表している。さらに、正弦及び余弦変換によってそれぞれ計算した対象物の異なる層内にある欠陥を示す線形プロフィールを参照番号１２２及び１２４で表している。さらに、これらの線形プロフィール１２２及び１２４を図８に示すように複素面上でグラフ化している。図８は、図７の線形プロフィールを複素面１３２で表したグラフ１３０である。この実施形態では、図７の線形プロフィール１２０からの直交成分１２２及び１２４の各対が、複素面１３２の水平座標（１２４）及び垂直座標（１２２）によって表されている。この実施形態では、対象物の異なる層内にある欠陥を複素面１３２上で参照番号１３４で表している。具体的には、異なる層内に位置する欠陥が複素面１３２上で異なる長さ及び位相を有するように表される。ある種の実施形態では、検査対象物内の欠陥の有無を表すように、あるいは欠陥の深さを表すように欠陥指示１３４の位相値を用いることが可能である。さらに、過渡応答信号８６（図４参照）のコンボリューションに関する時間間隔を変更することによってマルチ周波数解析を実行することがある。この実施形態では、コンボリューションの時間間隔及び位相シフトを調整し、複素面１３２上への線形プロフィールの描画を介して複数の層内で対象物のキズを検出することがある。例えば、対象物内のより深い位置にある欠陥を検出するために、比較的長い処理時間が選択されることがある。マルチ周波数解析を介した多層性の対象物の欠陥の検出については、図９及び１０を参照しながら以下で説明することにする。
【００２５】
図９は、パルス状うず電流検査探触子１４及び多層性の対象物１４２の模式図１４０である。図示したように、対象物１４２は参照番号１４４、１４６、１４８、１５０及び１５２で表すような多数の層を含んでいる。層１４４、１４６、１４８、１５０及び１５２は参照番号１５４、１５６、１５８及び１６０で表すような欠陥を含むことがある。動作時において、層１４４、１４６、１４８、１５０及び１５２内における欠陥１５４、１５６、１５８及び１６０の有無、あるいはリフトオフ１５３の存在を検出するコンボリューションのための時間間隔を変化させることによってマルチ周波数解析を実行することがある。上述したように、探触子１４からの過渡応答を複素面描出に変換した後に１５４、１５６、１５８及び１６０などのキズを検出し視覚化するために振幅／位相解析が利用されることがある。動作時において、ある特定の層内のキズを視覚化するように処理時間間隔及び位相シフトパラメータが調整されることがある。ある種の実施形態では、ある特定の層内に位置する欠陥からの信号を最大化するように較正試料の組が利用されることがある。さらにある種の実施形態では、単一走査からのこうした画像に対するリアルタイム処理のために幾つかの層に対する画像を同時に作成するように処理パラメータの組が利用されることがある。
【００２６】
図１０は図９の多層性対象物１４２の異なる層に対応する画像１７０を表している。図示したように、２次元走査画像１７２は探触子１４が取得した第１の層１４４に対応するリフトオフ・レファレンスの指示１７４を含む。この例示的な実施形態では、マルチ周波数解析を利用して後続の層１４６、１４８、１５０及び１５２内の欠陥を検出している。例えば、層１４６に対応する画像１７６は、層１４６内の欠陥１５４に関する指示１７８を含む。同様に、層１４８に対応する画像１８０は、層１４８内の欠陥１５６に関する指示１８２を含む。さらに、画像１８０はまた層１５０内の欠陥１５８に対応するものなどこれより深い層内の欠陥の指示１８４を含むこともある。さらに、図示したように、層１５０に対応する画像１８６は、欠陥１５８に対応する指示１８４と、層１４８内の欠陥１５６に対応する指示１８２と、を含む。さらに、画像１８６はさらに、層１５２内の欠陥１６０に対応する指示１８８も含む。同様に、層１５２に対応する画像１９０は、欠陥１６０に対応する応答１８８を、欠陥１５８に対応する指示１８４と一緒に含む。したがって、浅い欠陥に対応する指示はより低周波数の画像内に存在することがある。ある種の実施形態では、２枚以上の画像の線形合成を利用して、より深い欠陥の画像内にある浅い欠陥からの指示を減衰させることができる。
【００２７】
図示した実施形態では、対象物１４２にわたる異なる箇所からの過渡応答信号を上述のような複数の直交関数とコンボリューションさせて、異なる層１４４、１４６、１４８、１５０及び１５２に対応する画像１７２、１７６、１８０、１８６及び１９０を形成させている。このコンボリューション工程は第１の周波数で実行されると共に、複数の周波数にわたって反復させ、対象物１４２内のそれぞれの深さに対応する複数の直交成分組を生成している。上述したように、これらの直交成分は様々な層内の欠陥の有無を表している。直交成分の実数成分（ｘ成分）と虚数成分（ｙ成分）は位相及び振幅、その他に変換することが可能である。この例示的な実施形態では、直交関数は正弦関数及び余弦関数である。しかし、例えば図２に示した埋め込み電子機器の実施形態に関連して上で検討したように、簡略な別の関数を利用して過渡応答信号をコンボリューションして直交成分を生成することもある。図１１〜１４は、探触子１４から取得した過渡応答信号をコンボリューションするために利用できる例示的な関数を表している。
【００２８】
図１１及び１２に示したように、過渡応答信号とコンボリューションするための正弦または余弦関数２０２を近似するために参照番号２０４及び２０６で表したような矩形関数を用いることがある。同様に、過渡応答信号をコンボリューションするための正弦または余弦関数２０２を近似するために図１３及び１４に示すような三角関数２０８または台形関数２１０を利用することもある。対象物内の欠陥を表す直交成分を生成するように過渡応答信号をコンボリューションするには別の多くの関数を用い得ることは当業者であれば理解されよう。図１１〜１４に示した比較的簡単な関数は例えば、図２を参照しながら上述した埋め込み式電子機器の実施形態と共に利用される。
【００２９】
本明細書の上で記載した方法及びシステムの様々な態様は、航空宇宙産業及び石油ガス産業などの様々なＮＤＴ用途で有用性を有する。上述した方法及びシステムによれば、うず電流センサからの過渡的うず電流応答を利用するマルチ周波数／位相解析（ＭＦＰＡ）を介して構成要素内の欠陥検出が可能となる。具体的には、本方法及びシステムは単一の２次元走査を利用して幾つかの周波数に関する画像を作成し、対象物の様々な層内における欠陥検出を可能にしている。これらの方法及びシステムは、より高速の検査時間及び比較的低コストの励起源を提供する一方、対象物内のより深い欠陥に対応する信号の信号対雑音比を比較的高くするので有利である。さらに、上述のように過渡応答を処理しさらに複素面内で直交成分を画像化する方法によって、高調波励起による目下のＥＣシステムで既に利用されている強力なツールを提供することができる。既存のＥＣシステムのオペレータは、様々な欠陥に対する複素面軌道（リサージュ）の描出の作業を行う訓練を受けており、そのユーザマニュアル内にリサージュの解釈が含まれている。ＰＥＣ応答に関する上述した処理は、既に開発済みでありかつ広く採用されているＥＣ撮像の規約の利点を利用できるという恩恵がある。
【００３０】
本発明のある種の特徴についてのみ本明細書において図示し説明してきたが、当業者によって多くの修正や変更がなされるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神の範囲に属するこうした修正や変更のすべてを包含させるように意図したものであることを理解されたい。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の例示的な一実施形態によるパルス状うず電流検査システムの模式図である。
【図２】本発明のパルス状うず電流検査システムの別の実施形態の模式図である。
【図３】図１または２の検査システムを用いて対象物を検査するための方法を表した流れ図である。
【図４】図１の検査システムを用いて取得した過渡応答信号及び例示的な直交関数を表したグラフである。
【図５】図４の過渡応答信号の離散変換を実行することにより得られた処理済み信号を複素面上に表したグラフである。
【図６】図１の検査システムを用いて得られた単一周波数に関する対象物の２次元走査画像である。
【図７】図６の２次元走査から単一水平線に関して計算して、過渡応答信号を正弦及び余弦関数とコンボリューションすることによって得られた線形プロフィールを表したグラフである。
【図８】図７の線形プロフィールを複素面内に表したグラフである。
【図９】パルス状うず電流検査探触子及び多層性の対象物の模式図である。
【図１０】図９の多層性の対象物の異なる層に対応する画像である。
【図１１】図４の過渡応答信号をコンボリューションするために利用される例示的な一関数を表したグラフである。
【図１２】図４の過渡応答信号をコンボリューションするために利用される別の例示的な関数を表したグラフである。
【図１３】図４の過渡応答信号をコンボリューションするために利用される別の例示的な関数を表したグラフである。
【図１４】図４の過渡応答信号をコンボリューションするために利用される別の例示的な関数を表したグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１０ ＰＥＣ検査システム
１２ 対象物
１４ 探触子
１６ パルス発生器
１８ 応答信号
２０ ＡＤＣ
２２ ディジタル化された信号
２４ プロセッサ
２６ ２次元プロット
２８ ディスプレイ
４０ ＰＥＣ検査システム
４２ 応答信号
４４ 積分器
４６ 積分器
４８ 積分器
５０ 処理済み信号
６０ 検査処理過程
６２ 処理工程
６４ 処理工程
６６ 処理工程
６８ 処理工程
７０ 処理工程
８０ ＰＥＣ応答及び変換関数
８２ 時間
８４ 振幅
８６ ＰＥＣ応答信号
８８ 正弦関数
９０ 余弦関数
１００ 複素面上の処理済み信号
１０２ 実数成分
１０４ 虚数成分
１０６ 処理済み信号
１０８ 位相
１１０ ２ｄ走査
１１２ 無欠陥の領域
１２０ 欠陥の線形プロフィール
１２２ 正弦変換で計算した線形プロフィール
１２４ 余弦変換で計算した線形プロフィール
１３０ 複素面上の線形プロフィール
１３２ 複素面
１３４ 単一周波数のプロフィール
１４０ 多層性対象物向けの検査システム
１４２ 対象物
１４４ 層
１４６ 層
１４８ 層
１５０ 層
１５２ 層
１５４ 欠陥
１５６ 欠陥
１５８ 欠陥
１６０ 欠陥
１７０ 様々な層に対応する画像
１７２ 第１の層に対応する画像
１７４ ２ｄ走査
１７６ 第２の層に対応する画像
１７８ 第２の層内の欠陥に対応する応答
１８０ 第３の層に対応する画像
１８２ 第３の層内の欠陥に対応する応答
１８４ 第４の層内の欠陥に対応する応答
１８６ 第４の層に対応する画像
１８８ 第５の層内の欠陥に対応する応答
１９０ 第５の層に対応する画像
２０２ 正弦または余弦関数
２０４ 矩形関数
２０６ 矩形関数
２０８ 三角関数
２１０ 台形関数
【技術分野】
【０００１】
本発明は全般的には検査システムに関し、またさらに詳細には、対象物内の欠陥検出のためのパルス状うず電流検査システム（ｐｕｌｓｅｄ ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
腐食／クラックの検出は、金属製その他の導電性の構成要素及びシステム（例えば、航空機の機体や石油パイプラインなど）においてその構造上の完全性を保証するために望ましいものである。非破壊的評価（ＮＤＥ）技法は、こうした構成要素やシステムに対する検査を追求している。金属製の機体構成要素を検査するためにはうず電流検査技法が利用されることが多い。異なる深さにおいて腐食の有無を検査するには、マルチ周波数検査を実施することが望ましい。さらに、強力なマルチ周波数／位相解析（ＭＦＰＡ）方式に至るように信号対雑音比を増大させると共に欠陥検出を向上させるためにうず電流応答に対する追加的な位相解析が利用されることもある。しかし、ＭＦＰＡ機能を備えた従来のうず電流検査システムでは典型的には、対象物内部の異なる深さを検査するごとに励起周波数を変更することによる一連の励起を用いた高調波励起技法が利用される。したがって、これらの技法を用いて検査データを収集するには時間がかかる。さらに、高調波励起技法で用いられる励起源はかなり高価となることがある。
【０００３】
パルス状うず電流（ｐｕｌｓｅｄ ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔ：ＰＥＣ）は励起パルスがマルチ周波数である性質を用いて構成要素を検査することから、ＰＥＣシステム（ＰＥＣ）検査は可能な解決法の１つである。さらに、このＰＥＣ応答に対して時間領域解析技法が適用される。周知の幾つかのＰＥＣ検査システムは、最大値ピークまでの時間、曲線のゼロ交差までの時間などの単一データ点、または同様の技法を用いてＰＥＣ応答曲線を特徴付けする。さらに、かなり厚みのある対象物を検査するには該対象物の異なる層に対応するデータ点を取得するために多数の時間ウィンドウが利用される。しかしながらこの技法では、対象物内のより深くにある欠陥に対応する信号に対する信号対雑音比が低くなり望ましくない。別のあるＰＥＣ検査システムはより妥当なノイズ抵抗性を得るために過渡的信号に対するフィルタ及び時間平均を利用する。しかしこれらのシステムはある特定の用途に合わせてチューニングさせるのが典型的であり、高調波励起を用いるＥＣ方法ほど総合的でない。さらにこうしたシステムは、ＮＤＥ団体によって採用されて検査者に広く使用されていると共に、多種多様な産業用途における自動式検査システムである高調波励起解析を用いる従来のＥＣ方法との共通性を欠いている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、高調波励起技法のＭＦＰＡ機能を提供するような検査時間がより迅速でありかつ励起源が比較的低コストである検査システムを開発することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
簡単に言うと、本発明の一実施形態では、対象物を検査するための方法を提供する。本方法は、パルス状励起信号を対象物に印加する工程と、該パルス状励起信号に対する過渡応答信号を検出する工程と、を含む。本方法はさらに、該過渡応答信号を複数の直交関数とコンボリューションさせ複数の直交成分を生成する工程を含む。
【０００６】
別の実施形態では、対象物を検査するための方法を提供する。本方法は、パルス状励起信号を対象物に印加する工程と、該パルス状励起信号に対する過渡応答信号を検出する工程と、該過渡応答信号を複数の関数とコンボリューションさせ複数の直交成分を生成する工程と、を含む。該関数は、三角波、矩形波、台形波及びこれらの組み合わせからなる群より選択される。
【０００７】
別の実施形態では、検査システムを提供する。本検査システムは、パルス状励起信号を供給するように構成されたパルス発生器と、パルス状励起信号を受信すること、電磁波フラックスをテスト対象物内に送信すること、及び対象物内の過渡的電磁波フラックスを検知して出力信号を発生させることを実施するように構成された探触子と、を含む。本検査システムはさらに、探触子からの出力信号をディジタル化しディジタル化した過渡応答信号を供給するように構成されたアナログ対ディジタル変換器と、複数の直交成分を生成するようにディジタル化した過渡応答信号を複数の直交関数とコンボリューションするように構成されたプロセッサと、を含む。
【０００８】
別の実施形態では、検査システムを提供する。本検査システムは、パルス状励起信号を供給するように構成されたパルス発生器と、パルス状励起信号を受信すること、電磁波フラックスをテスト対象物内に送信すること、及び対象物内の過渡的電磁波フラックスを検知して出力信号を発生させることを実施するように構成された探触子と、を含む。本検査システムはさらに、探触子から出力信号を受け取ること、及び複数の直交成分を生成するように該出力信号を複数の直交関数とコンボリューションすることを実施するように構成された少なくとも１つの積分器を含む。該関数は、三角波、矩形波、台形波及びこれらの組み合わせからなる群より選択される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明に関するこれらの特徴、態様及び利点、並びにその他の特徴、態様及び利点については、同じ参照符号が図面全体を通じて同じ部分を表している添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことによってより理解が深まるであろう。
【００１０】
詳細には以下で検討することにするが、本発明の実施形態は、検査時間が比較的迅速であるマルチ周波数／位相解析（ＭＦＰＡ）機能を提供する検査システムを提供するように機能する。具体的には本発明は、対象物に対する単一の走査から多くの周波数に対応する画像の作成を容易にし、これにより対象物の複数の層内にある欠陥検出を可能にする。ここで図面を参照すると、図１は、探触子１４を介して対象物１２を検査するためのパルス状うず電流検査システム１０を表している。検査システム１０は、探触子１４にパルス状励起信号を供給するように構成されたパルス発生器１６を含む。さらに探触子１４は、対象物１２内に電磁波フラックスを送信し、対象物１２内の過渡的電磁波フラックスを検知してその出力信号１８を発生するように構成されている。パルス状の励起によってテスト対象物１２内にレンジが広い周波数（ｆ）が導入される。さらに検査システム１０は、探触子１４からの出力信号１８をディジタル化し、参照番号２２で表したようなディジタル化した過渡応答信号をプロセッサ２４に供給するように構成されたアナログ対ディジタル変換器２０を含む。
【００１１】
本発明の処理タスクの実行に関して本発明がある特定のプロセッサに限定されることがないことに留意すべきである。本明細書で使用している「プロセッサ」という用語は、本発明のタスクの実行に必要な算出すなわち計算を実行することが可能な任意の機械を意味するように意図している。「プロセッサ」という用語は構造化された入力を受け付けること、並びにこの入力を所定の法則に従って処理して出力を生成することが可能な任意の機械を意味するように意図している。さらに、本明細書で使用する場合の「ように構成され（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ ｔｏ）」という表現は、そのプロセッサが、当業者であれば理解するであろうような本発明のタスクを実行するためのハードウェアとソフトウェアの組み合わせを装備していることを意味していることに留意すべきである。
【００１２】
プロセッサ２４は、ディジタル化した過渡応答信号２２を多数の直交関数とコンボリューションし、以下でより詳細に記載するような多数の直交成分を生成するように構成されている。一実施形態では、その直交関数は正弦関数及び余弦関数を含む。ある種の実施形態では、その探触子１４は２次元機械式ラスタスキャナ（図示せず）に装着させ、該スキャナによる制御に従って対象物１４全体に及ぶ異なる位置から過渡応答を取得することがある。この例示的実施形態では、プロセッサ２４は、この直交成分を用いて機械式スキャナにより制御された探触子位置に対応した多数の線形プロフィールを生成するように構成される。さらにプロセッサ２４と結合させたディスプレイ２８を介して、この線形プロフィールの２次元プロットをユーザに利用可能とさせることがある。ディジタル化した過渡応答信号２２をコンボリューションするため並びに直交成分から線形プロフィールを作成するために、プロセッサ２４はディジタル式またはアナログ式の埋め込み型信号処理を備えた計算アルゴリズムを含むことがあることは当業者であれば理解されよう。
【００１３】
図２は、本発明に関する別のパルス状うず電流検査システム４０の実施形態の模式図である。動作時において探触子１４はパルス発生器１６からパルス状励起信号を受信し、対象物１２内の過渡的電磁波フラックスから出力信号４２を生成する。図示した実施形態では、検査システム４０は、探触子１４から出力信号４２を受け取り、この出力信号４２を多数の関数とコンボリューションして複数の直交成分を生成するように構成させた多数の積分器（参照番号４４、４６及び４８で示す）を含んでいる。さらにある種の実施形態では、その積分器４４、４６及び４８は、出力信号４２を多数の周波数でコンボリューションして対象物１２内のそれぞれの深さに対応する複数の直交成分を生成するように構成されている。こうした関数の非限定の例には、正弦波、三角波、矩形波、台形波、その他が含まれる。図示した実施形態では、その検査システム４０は３つの積分器を含む。しかし積分器は、これより多くの数とすることやこれより少ない数とすることも想定され得る。図１の実施形態の場合と同様に、検査システム４０はさらに、直交成分から作成された複素面内の線形プロフィールのＸＹスキャッタプロットを表示するように構成させたディスプレイ５０を含む。ここで図２を参照しながら記載した実施形態は、ディジタル式またはアナログ式の埋め込み型処理を備えたフロントエンド電子機器と一体に実現させる得るので有益である。このため図示した実施形態は、高速ディジタイザーの使用を要することなく、あるいは正弦関数や余弦関数などのより複雑な関数に関連した数学的演算を実行するのに必要なコンピュータ能力を伴うことなくＭＦＰＡの実現を容易にしている。この集積回路電子機器を介したハードウェア実現形態によりＭＦＰＡ計算の信号処理速度が大幅に向上する。
【００１４】
図３は、図１または２の検査システムを用いて対象物を検査するための方法６０を表した流れ図である。図示したように、パルス状励起信号が対象物に印加される（工程６２）。工程６４では、このパルス状励起信号に対応する過渡応答信号が検出される。この過渡応答信号は直交関数とコンボリューションされ（工程６６）、工程６８で示したように直交成分が生成される。例示的な一実施形態では、その直交関数は正弦関数及び余弦関数を含む。より具体的な実施形態では、その正弦関数が離散正弦変換の形態をとり、かつその余弦関数は離散余弦変換である。これらの例は例証のためのものであり限定を意味しない。より一般的に、直交関数（複素数の場合には、ユニタリー関数とも呼ぶ）は、次式の一般条件を満足するａ≦ｘ≦ｂで規定された任意の関数φｉとすることができる。
【００１５】
【数１】
上式において、δｉｊはｉ＝ｊの場合にσｉｊ＝１また、ｉ≠ｊの場合に０であり、かつ＊は複素共役である。
【００１６】
過渡応答信号から生成した直交成分は対象物内の欠陥の有無を表している。さらにある種の実施形態では、直交成分を用いＸＹスキャッタプロット（複素面軌道またはリサージュ）を作成するように複素面内でグラフ化することによって多数の線形プロフィールが作成される。一実施形態では、その複素面はインピーダンス面である。具体的には、ある選択した周波数に関してインピーダンス面上でベクトル軌跡の実数成分と虚数成分をマッピングするために離散変換が利用される。一実施形態では、初期時間（Ｔ０）と正弦関数のゼロ位置の間の差に基づいて過渡応答に関する位相シフト（φ）が決定される。さらに、この位相シフト（φ）を用いて線形プロフィールまたはＸＹスキャッタプロットが調整されることがある。工程７０では、直交成分に基づいて欠陥検出が実行される。過渡応答信号からの直交成分の生成及び該成分に基づく欠陥検出について図４〜８を参照しながら以下で説明することにする。
【００１７】
図４は、図１の検査システム１０を用いて得た過渡応答信号を表したグラフ８０である。図示した実施形態では、横座標軸が経過時間（ｔ）を表しており、また縦座標軸が振幅を表している。加えられたパルス状励起信号に応答して対象物１２（図１参照）から受信した過渡応答信号は参照番号８６で示している。この例示的な実施形態では、過渡応答信号８６を参照番号８８及び９０で示した正弦関数及び余弦関数とコンボリューションさせている。図１に示した実施形態では、過渡応答信号８６は、該過渡応答信号８６の直交関数８８、９０とのコンボリューションの前にディジタル化される。欠陥検出のための直交成分を生成するための過渡応答信号に対するコンボリューションには多種多様な直交関数を利用できることは当業者であれば理解されよう。
【００１８】
この例示的な実施形態では、コンボリューション工程の処理時間（Δｔ）及び位相シフト（φ）が図４のように示される。処理時間（Δｔ）はそのコンボリューション工程に対して選択されることがあり、またこの処理時間によって直交成分の基本波周波数（ｆ＝１／ｔ）が規定されることに留意すべきである。ある種の実施形態では、その処理時間（Δｔ）は高調波励起技法の周波数に関する従来式のルックアップ・テーブルを用いて選択されることがある。さらに、過渡応答信号８６の位相シフトφは、初期時間（Ｔ０）及び正弦関数８８のゼロ位置９２に基づいて決定されることがある。この位相シフトφはさらに、直交関数を用いて作成した２次元プロットまたは線形プロフィールを調整するために利用されることがある。
【００１９】
図５は、図４の過渡応答信号８６に対して離散変換を実行することによって得られた直交成分１００の処理済み信号を表したグラフである。上述したように、図示した実施形態では過渡応答信号８６が離散的正弦及び余弦変換によりコンボリューションを受け直交成分が生成される。この例示的な実施形態では、処理済み信号１０６の直交成分は実数成分（ＳＲｅ）１０２と虚数成分（ＳＩｍ）１０４とを含む。これら実数成分１０２と虚数成分１０４は次式で表される。
【００２０】
【数２】
（１）
【００２１】
【数３】
（２）
さらに、この直交成分から生成したインピーダンス面軌道（すなわち、リサージュ）を複素面上でグラフ化し直交成分１００のＸＹスキャッタプロットを描出する。別法として、処理済み信号１０６を複素面上で位相１０８（角度の尺度）及び長さ（半径の尺度）によって特徴付けすることが可能である。直交成分１００の処理済み信号は、過渡応答信号８６を第１の周波数（ｆ１＝１／Ｔ１）でコンボリューションすることにより得られた信号を表していることに留意すべきである。ある種の実施形態では、そのコンボリューション工程は、対象物のそれぞれの深さ（Δｚ）にその各々が対応している直交成分組を生成するために次式で表される多数の周波数にわたって反復させることがある。
【００２２】
【数４】
（３）
多層性の対象物の欠陥検出のための直交成分組の生成については図９及び１０を参照しながら以下で説明することにする。
【００２３】
図６は、図１の検査システム１０を用いて得られた単一周波数に関する対象物の２次元走査画像１１０である。図示した実施形態では、２次元機械式スキャナ（図示せず）を用いて画像１１０を取得している。この走査で使用した対象物１２は、以下の図９で図示するような異なる層内に幾つかの人工的なキズを配置させたアルミニウム板の多層スタックである。図示した実施形態では、２次元走査画像１１０は単一周波数に関して探触子１４（図１参照）から取得した過渡応答信号から計算した直交成分の長さを表している。対象物内の無欠陥の領域を参照番号１１２で表している。上述したように、過渡応答信号８６（図４参照）を直交関数とコンボリューションして直交成分を生成する。図示した実施形態では、信号８６を正弦及び余弦関数とコンボリューションして直交成分が生成される。２次元画像１１０は、２次元走査における探触子の各位置に対する正弦関数とのこうしたコンボリューションの結果である。さらに図７に示すように、こうした直交成分を用いて２次元走査から線形プロフィールが作成される。
【００２４】
図７は、２次元走査１１０の中心を横切る水平線内の各位置に関して取得した過渡応答信号を正弦及び余弦関数とコンボリューションすることによって得られた対象物の線形プロフィール１２０を表したグラフである。図示した実施形態では、横座標軸が探触子の位置を表しており、また縦座標軸が直交成分の振幅を表している。さらに、正弦及び余弦変換によってそれぞれ計算した対象物の異なる層内にある欠陥を示す線形プロフィールを参照番号１２２及び１２４で表している。さらに、これらの線形プロフィール１２２及び１２４を図８に示すように複素面上でグラフ化している。図８は、図７の線形プロフィールを複素面１３２で表したグラフ１３０である。この実施形態では、図７の線形プロフィール１２０からの直交成分１２２及び１２４の各対が、複素面１３２の水平座標（１２４）及び垂直座標（１２２）によって表されている。この実施形態では、対象物の異なる層内にある欠陥を複素面１３２上で参照番号１３４で表している。具体的には、異なる層内に位置する欠陥が複素面１３２上で異なる長さ及び位相を有するように表される。ある種の実施形態では、検査対象物内の欠陥の有無を表すように、あるいは欠陥の深さを表すように欠陥指示１３４の位相値を用いることが可能である。さらに、過渡応答信号８６（図４参照）のコンボリューションに関する時間間隔を変更することによってマルチ周波数解析を実行することがある。この実施形態では、コンボリューションの時間間隔及び位相シフトを調整し、複素面１３２上への線形プロフィールの描画を介して複数の層内で対象物のキズを検出することがある。例えば、対象物内のより深い位置にある欠陥を検出するために、比較的長い処理時間が選択されることがある。マルチ周波数解析を介した多層性の対象物の欠陥の検出については、図９及び１０を参照しながら以下で説明することにする。
【００２５】
図９は、パルス状うず電流検査探触子１４及び多層性の対象物１４２の模式図１４０である。図示したように、対象物１４２は参照番号１４４、１４６、１４８、１５０及び１５２で表すような多数の層を含んでいる。層１４４、１４６、１４８、１５０及び１５２は参照番号１５４、１５６、１５８及び１６０で表すような欠陥を含むことがある。動作時において、層１４４、１４６、１４８、１５０及び１５２内における欠陥１５４、１５６、１５８及び１６０の有無、あるいはリフトオフ１５３の存在を検出するコンボリューションのための時間間隔を変化させることによってマルチ周波数解析を実行することがある。上述したように、探触子１４からの過渡応答を複素面描出に変換した後に１５４、１５６、１５８及び１６０などのキズを検出し視覚化するために振幅／位相解析が利用されることがある。動作時において、ある特定の層内のキズを視覚化するように処理時間間隔及び位相シフトパラメータが調整されることがある。ある種の実施形態では、ある特定の層内に位置する欠陥からの信号を最大化するように較正試料の組が利用されることがある。さらにある種の実施形態では、単一走査からのこうした画像に対するリアルタイム処理のために幾つかの層に対する画像を同時に作成するように処理パラメータの組が利用されることがある。
【００２６】
図１０は図９の多層性対象物１４２の異なる層に対応する画像１７０を表している。図示したように、２次元走査画像１７２は探触子１４が取得した第１の層１４４に対応するリフトオフ・レファレンスの指示１７４を含む。この例示的な実施形態では、マルチ周波数解析を利用して後続の層１４６、１４８、１５０及び１５２内の欠陥を検出している。例えば、層１４６に対応する画像１７６は、層１４６内の欠陥１５４に関する指示１７８を含む。同様に、層１４８に対応する画像１８０は、層１４８内の欠陥１５６に関する指示１８２を含む。さらに、画像１８０はまた層１５０内の欠陥１５８に対応するものなどこれより深い層内の欠陥の指示１８４を含むこともある。さらに、図示したように、層１５０に対応する画像１８６は、欠陥１５８に対応する指示１８４と、層１４８内の欠陥１５６に対応する指示１８２と、を含む。さらに、画像１８６はさらに、層１５２内の欠陥１６０に対応する指示１８８も含む。同様に、層１５２に対応する画像１９０は、欠陥１６０に対応する応答１８８を、欠陥１５８に対応する指示１８４と一緒に含む。したがって、浅い欠陥に対応する指示はより低周波数の画像内に存在することがある。ある種の実施形態では、２枚以上の画像の線形合成を利用して、より深い欠陥の画像内にある浅い欠陥からの指示を減衰させることができる。
【００２７】
図示した実施形態では、対象物１４２にわたる異なる箇所からの過渡応答信号を上述のような複数の直交関数とコンボリューションさせて、異なる層１４４、１４６、１４８、１５０及び１５２に対応する画像１７２、１７６、１８０、１８６及び１９０を形成させている。このコンボリューション工程は第１の周波数で実行されると共に、複数の周波数にわたって反復させ、対象物１４２内のそれぞれの深さに対応する複数の直交成分組を生成している。上述したように、これらの直交成分は様々な層内の欠陥の有無を表している。直交成分の実数成分（ｘ成分）と虚数成分（ｙ成分）は位相及び振幅、その他に変換することが可能である。この例示的な実施形態では、直交関数は正弦関数及び余弦関数である。しかし、例えば図２に示した埋め込み電子機器の実施形態に関連して上で検討したように、簡略な別の関数を利用して過渡応答信号をコンボリューションして直交成分を生成することもある。図１１〜１４は、探触子１４から取得した過渡応答信号をコンボリューションするために利用できる例示的な関数を表している。
【００２８】
図１１及び１２に示したように、過渡応答信号とコンボリューションするための正弦または余弦関数２０２を近似するために参照番号２０４及び２０６で表したような矩形関数を用いることがある。同様に、過渡応答信号をコンボリューションするための正弦または余弦関数２０２を近似するために図１３及び１４に示すような三角関数２０８または台形関数２１０を利用することもある。対象物内の欠陥を表す直交成分を生成するように過渡応答信号をコンボリューションするには別の多くの関数を用い得ることは当業者であれば理解されよう。図１１〜１４に示した比較的簡単な関数は例えば、図２を参照しながら上述した埋め込み式電子機器の実施形態と共に利用される。
【００２９】
本明細書の上で記載した方法及びシステムの様々な態様は、航空宇宙産業及び石油ガス産業などの様々なＮＤＴ用途で有用性を有する。上述した方法及びシステムによれば、うず電流センサからの過渡的うず電流応答を利用するマルチ周波数／位相解析（ＭＦＰＡ）を介して構成要素内の欠陥検出が可能となる。具体的には、本方法及びシステムは単一の２次元走査を利用して幾つかの周波数に関する画像を作成し、対象物の様々な層内における欠陥検出を可能にしている。これらの方法及びシステムは、より高速の検査時間及び比較的低コストの励起源を提供する一方、対象物内のより深い欠陥に対応する信号の信号対雑音比を比較的高くするので有利である。さらに、上述のように過渡応答を処理しさらに複素面内で直交成分を画像化する方法によって、高調波励起による目下のＥＣシステムで既に利用されている強力なツールを提供することができる。既存のＥＣシステムのオペレータは、様々な欠陥に対する複素面軌道（リサージュ）の描出の作業を行う訓練を受けており、そのユーザマニュアル内にリサージュの解釈が含まれている。ＰＥＣ応答に関する上述した処理は、既に開発済みでありかつ広く採用されているＥＣ撮像の規約の利点を利用できるという恩恵がある。
【００３０】
本発明のある種の特徴についてのみ本明細書において図示し説明してきたが、当業者によって多くの修正や変更がなされるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神の範囲に属するこうした修正や変更のすべてを包含させるように意図したものであることを理解されたい。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の例示的な一実施形態によるパルス状うず電流検査システムの模式図である。
【図２】本発明のパルス状うず電流検査システムの別の実施形態の模式図である。
【図３】図１または２の検査システムを用いて対象物を検査するための方法を表した流れ図である。
【図４】図１の検査システムを用いて取得した過渡応答信号及び例示的な直交関数を表したグラフである。
【図５】図４の過渡応答信号の離散変換を実行することにより得られた処理済み信号を複素面上に表したグラフである。
【図６】図１の検査システムを用いて得られた単一周波数に関する対象物の２次元走査画像である。
【図７】図６の２次元走査から単一水平線に関して計算して、過渡応答信号を正弦及び余弦関数とコンボリューションすることによって得られた線形プロフィールを表したグラフである。
【図８】図７の線形プロフィールを複素面内に表したグラフである。
【図９】パルス状うず電流検査探触子及び多層性の対象物の模式図である。
【図１０】図９の多層性の対象物の異なる層に対応する画像である。
【図１１】図４の過渡応答信号をコンボリューションするために利用される例示的な一関数を表したグラフである。
【図１２】図４の過渡応答信号をコンボリューションするために利用される別の例示的な関数を表したグラフである。
【図１３】図４の過渡応答信号をコンボリューションするために利用される別の例示的な関数を表したグラフである。
【図１４】図４の過渡応答信号をコンボリューションするために利用される別の例示的な関数を表したグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１０ ＰＥＣ検査システム
１２ 対象物
１４ 探触子
１６ パルス発生器
１８ 応答信号
２０ ＡＤＣ
２２ ディジタル化された信号
２４ プロセッサ
２６ ２次元プロット
２８ ディスプレイ
４０ ＰＥＣ検査システム
４２ 応答信号
４４ 積分器
４６ 積分器
４８ 積分器
５０ 処理済み信号
６０ 検査処理過程
６２ 処理工程
６４ 処理工程
６６ 処理工程
６８ 処理工程
７０ 処理工程
８０ ＰＥＣ応答及び変換関数
８２ 時間
８４ 振幅
８６ ＰＥＣ応答信号
８８ 正弦関数
９０ 余弦関数
１００ 複素面上の処理済み信号
１０２ 実数成分
１０４ 虚数成分
１０６ 処理済み信号
１０８ 位相
１１０ ２ｄ走査
１１２ 無欠陥の領域
１２０ 欠陥の線形プロフィール
１２２ 正弦変換で計算した線形プロフィール
１２４ 余弦変換で計算した線形プロフィール
１３０ 複素面上の線形プロフィール
１３２ 複素面
１３４ 単一周波数のプロフィール
１４０ 多層性対象物向けの検査システム
１４２ 対象物
１４４ 層
１４６ 層
１４８ 層
１５０ 層
１５２ 層
１５４ 欠陥
１５６ 欠陥
１５８ 欠陥
１６０ 欠陥
１７０ 様々な層に対応する画像
１７２ 第１の層に対応する画像
１７４ ２ｄ走査
１７６ 第２の層に対応する画像
１７８ 第２の層内の欠陥に対応する応答
１８０ 第３の層に対応する画像
１８２ 第３の層内の欠陥に対応する応答
１８４ 第４の層内の欠陥に対応する応答
１８６ 第４の層に対応する画像
１８８ 第５の層内の欠陥に対応する応答
１９０ 第５の層に対応する画像
２０２ 正弦または余弦関数
２０４ 矩形関数
２０６ 矩形関数
２０８ 三角関数
２１０ 台形関数
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を検査するための方法であって、
パルス状励起信号を対象物に印加する工程と、
前記パルス状励起信号に対する過渡応答信号を検出する工程と、
複数の直交成分を生成するように前記過渡応答信号を複数の直交関数とコンボリューションさせる工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記直交成分を用いて複数の線形プロフィールを作成する工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記線形プロフィールを複素面内にグラフ化する工程をさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記直交関数は正弦関数及び余弦関数を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記コンボリューション工程が第１の周波数ｆ１＝１／Ｔ１で実施されており、また前記コンボリューション工程は複数の周波数｛ｆ２＝１／Ｔ２、．．．、ｆｎ＝１／Ｔｎ｝にわたって反復されて複数の直交成分組が生成されていると共に、該直交成分組の各々は対象物内のそれぞれの深さΔｚに対応している、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記直交成分は対象物内の欠陥の有無を表している、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
対象物を検査するための方法であって、
パルス状励起信号を対象物に印加する工程と、
前記パルス状励起信号に対する過渡応答信号を検出する工程と、
複数の直交成分を生成するように前記過渡応答信号を複数の関数とコンボリューションさせる工程であって、該関数は三角波、矩形波、台形波及びこれらの組み合わせからなる群より選択されるコンボリューション工程と、
を含む方法。
【請求項８】
パルス状励起信号を供給するように構成されたパルス発生器（１６）と、
前記パルス状励起信号を受信すること、テスト対象物（１２）内に電磁波フラックスを送信すること、並びに該対象物（１２）内の過渡的電磁波フラックスを検知して出力信号（１８）を生成することを実施するように構成された探触子（１４）と、
前記探触子（１４）からの出力信号（１８）をディジタル化しディジタル化した過渡応答信号（２２）を供給するように構成されたアナログ対ディジタル変換器（２０）と、
複数の直交成分（２６）を生成するように前記ディジタル化した過渡応答信号を複数の直交関数とコンボリューションするように構成させたプロセッサ（２４）と、
を備える検査システム（１０）。
【請求項９】
パルス状励起信号を供給するように構成されたパルス発生器（１６）と、
テスト対象物（１２）内に電磁波フラックスを送信すること、並びに該対象物（１２）内の過渡的電磁波フラックスを検知して出力信号（４２）を生成することを実施するように構成された探触子（１４）と、
前記探触子（１４）からの出力信号（４２）を受信すること、並びに複数の直交成分を生成するように該出力信号（４２）を複数の直交関数とコンボリューションすることを実施するように構成させた少なくとも１つの積分器（４４）であって、該関数は三角波、矩形波、台形波及びこれらの組み合わせからなる群より選択される積分器（４４）と、
を備える検査システム（１０）。
【請求項１０】
対象物を検査するための方法であって、
パルス状励起信号を対象物に印加する工程と、
前記パルス状励起信号に対する過渡応答信号を検出する工程と、
複数の直交成分を生成するように前記過渡応答信号を正弦関数及び余弦関数とコンボリューションさせる工程と、
前記直交成分を用いて対象物内の欠陥を検出する工程と、を含んでおり、
前記直交成分は実数成分（ｘ成分）、虚数成分（ｙ成分）、位相、振幅及びこれらの組み合わせからなる群より選択される方法。
【請求項１】
対象物を検査するための方法であって、
パルス状励起信号を対象物に印加する工程と、
前記パルス状励起信号に対する過渡応答信号を検出する工程と、
複数の直交成分を生成するように前記過渡応答信号を複数の直交関数とコンボリューションさせる工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記直交成分を用いて複数の線形プロフィールを作成する工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記線形プロフィールを複素面内にグラフ化する工程をさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記直交関数は正弦関数及び余弦関数を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記コンボリューション工程が第１の周波数ｆ１＝１／Ｔ１で実施されており、また前記コンボリューション工程は複数の周波数｛ｆ２＝１／Ｔ２、．．．、ｆｎ＝１／Ｔｎ｝にわたって反復されて複数の直交成分組が生成されていると共に、該直交成分組の各々は対象物内のそれぞれの深さΔｚに対応している、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記直交成分は対象物内の欠陥の有無を表している、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
対象物を検査するための方法であって、
パルス状励起信号を対象物に印加する工程と、
前記パルス状励起信号に対する過渡応答信号を検出する工程と、
複数の直交成分を生成するように前記過渡応答信号を複数の関数とコンボリューションさせる工程であって、該関数は三角波、矩形波、台形波及びこれらの組み合わせからなる群より選択されるコンボリューション工程と、
を含む方法。
【請求項８】
パルス状励起信号を供給するように構成されたパルス発生器（１６）と、
前記パルス状励起信号を受信すること、テスト対象物（１２）内に電磁波フラックスを送信すること、並びに該対象物（１２）内の過渡的電磁波フラックスを検知して出力信号（１８）を生成することを実施するように構成された探触子（１４）と、
前記探触子（１４）からの出力信号（１８）をディジタル化しディジタル化した過渡応答信号（２２）を供給するように構成されたアナログ対ディジタル変換器（２０）と、
複数の直交成分（２６）を生成するように前記ディジタル化した過渡応答信号を複数の直交関数とコンボリューションするように構成させたプロセッサ（２４）と、
を備える検査システム（１０）。
【請求項９】
パルス状励起信号を供給するように構成されたパルス発生器（１６）と、
テスト対象物（１２）内に電磁波フラックスを送信すること、並びに該対象物（１２）内の過渡的電磁波フラックスを検知して出力信号（４２）を生成することを実施するように構成された探触子（１４）と、
前記探触子（１４）からの出力信号（４２）を受信すること、並びに複数の直交成分を生成するように該出力信号（４２）を複数の直交関数とコンボリューションすることを実施するように構成させた少なくとも１つの積分器（４４）であって、該関数は三角波、矩形波、台形波及びこれらの組み合わせからなる群より選択される積分器（４４）と、
を備える検査システム（１０）。
【請求項１０】
対象物を検査するための方法であって、
パルス状励起信号を対象物に印加する工程と、
前記パルス状励起信号に対する過渡応答信号を検出する工程と、
複数の直交成分を生成するように前記過渡応答信号を正弦関数及び余弦関数とコンボリューションさせる工程と、
前記直交成分を用いて対象物内の欠陥を検出する工程と、を含んでおり、
前記直交成分は実数成分（ｘ成分）、虚数成分（ｙ成分）、位相、振幅及びこれらの組み合わせからなる群より選択される方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−４６１２１（Ｐ２００８−４６１２１Ａ）
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０４２６３（Ｐ２００７−２０４２６３）
【出願日】平成１９年８月６日（２００７．８．６）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月６日（２００７．８．６）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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