偏自己相関を用いた鋼管腐食検出の研究

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鋼管(長さ1200mm,外径50mm,内径34mm)の一部を切削することで,腐食による等価断面積変化を模擬し,その管壁断面積の軸方向分布を推定する実験を行った.鋼管の一端にコイルを巻き,これに帯域制限された白色雑音を印可して,磁気歪み効果によって弾性圧縮波を発生させた.管の他端において,レーザードップラー振動計によって端面の振動速度を検出した.この速度信号を計算機に取り込んで偏相関分析を行い,偏自己相関係数から管壁断面積分布を推定した.声道断面積推定の研究によって,偏相関分析に先だって,音源(弾性波発生源)や管終端インピーダンスの影響を補償する処理(逆フィルタリング)が必要であることが分かっている.本研究では,いくつかの逆フィルターを構築して実験を行ったが,声道断面積関数推定の場合と同様に,速度信号のスペクトル概形がなるべく平坦になるような逆フィルターを用いることで,非常に良好な推定結果が得られることが分かった.また,中空の管だけでなく,中実の鉄棒についても全く同じ手法によって断面積が推定できることが分かった.本研究によって,構造材の断面積の軸方向分布を推定して健全な断面積分布と比較することによって,材の腐食を検出するという全く新しい非破壊検査手法が実現可能であることが確かめられた.