JPH05288726A - 超音波による気泡映像化装置 - Google Patents

超音波による気泡映像化装置

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JPH05288726A
JPH05288726A JP4088877A JP8887792A JPH05288726A JP H05288726 A JPH05288726 A JP H05288726A JP 4088877 A JP4088877 A JP 4088877A JP 8887792 A JP8887792 A JP 8887792A JP H05288726 A JPH05288726 A JP H05288726A
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JP
Japan
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bubble
pipe
ultrasonic beam
transmission
bubbles
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Pending
Application number
JP4088877A
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English (en)
Inventor
Masayuki Takeishi
雅之 武石
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH05288726A publication Critical patent/JPH05288726A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 管内や容器内の気泡情報を迅速に収集でき
る。設備・測定部を簡素化、小型化できる。管を特定の
材質のもので構成しなくてもよい。さらに建設費、運転
費を軽減できる。 【構成】 配管2等の周りに円周方向に沿って配設した
複数個の送受信用トランスデユーサ1から配管等の内部
を流れる液体3中の気泡4に向かい超音波ビームを発振
するとともに気泡4に当たって反射する超音波ビームを
受信し、これを信号処理装置352〜359へ送って、
超音波ビームの送受信強度等の伝播特性を考慮した上で
映像化を行うので、管内や容器内の気泡情報が迅速に収
集される。また管内の気泡を検出するのに、X線やγ線
を使用しないので、設備・測定部が簡素化、小型化さ
れる。管を特定の材質のもので構成しなくてもよい。
さらに建設費、運転費が軽減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ナトリウム冷却型原子
炉等のプラントの配管内や容器内に発生する気泡を超音
波により映像化する気泡映像化装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、管内の気泡を超音波を利用して検
出する気泡検出装置はあるが、この気泡検出装置は、気
泡の映像化を行っていない。同気泡検出装置のうち、透
過型の気泡検出装置を図15に示し、反射型の気泡検出
装置を図16に示した。
【0003】先ず図15の透過型気泡検出装置を説明す
ると、101が配管、102が超音波送信トランスデユ
ーサ、103が受信トランスデユーサ、104が超音波
ビーム、105が液体中の気泡、106が超音波送受信
制御器、107が出力信号例である。上記図15の透過
型気泡検出装置では、超音波送受信制御器106からの
信号を受けて、送信トランスデユーサ102から照射さ
れた超音波ビームが配管101内の液中を流動または浮
上する気泡105に当たり、反射して、受信トランスデ
ユーサ103により受信される。この受信された信号
は、超音波送受信制御器106を経て出力信号例107
のように出力される。
【0004】この出力信号例107は、気泡105の情
報を含んでいるため、これを処理(例えば信号強度の比
較)することにより、気泡105の検出が可能になる。
次に上記図16の反射型気泡検出装置を説明すると、1
21が配管、122が送受共用トランスデユーサ、12
3が超音波ビーム、124が気泡、125が気泡124
で反射された超音波ビーム、126が超音波送受信制御
器、127が表示器である。
【0005】上記図16の反射型気泡検出装置では、超
音波送受信制御器126からの信号を受けて、送受共用
トランスデユーサ122から発振された超音波ビーム1
23が、配管101内を流動または浮上する気泡124
に当たって反射し、この反射した超音波ビーム125が
送受共用トランスデユーサ122により受信される。こ
の受信された信号は、超音波送受信制御器126を経て
表示器127に表示される。
【0006】表示器127の信号は、気泡情報を含んで
いるため、これを処理することにより、気泡124の検
出が可能になる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ナトリウム冷却型原子
炉の配管内を流動する気泡を検出するためには、管断面
内の情報を迅速に収集する必要があるが、前記図15の
透過型気泡検出装置では、各1個の送信トランスデユー
サ102及び受信トランスデユーサ103を使用し、前
記図16の反射型気泡検出装置では、1個の送受信トラ
ンスデユーサ122を使用しているだけでなので、管断
面内の気泡情報を迅速に収集し難い。
【0008】また前記図15、図16に示す気泡検出装
置は、管内の気泡を検出するだけのものであり、X線、
γ線を使用すれば、気泡の映像化が可能であるが、その
場合には、設備が大掛かりになる。測定部が複雑
で、大きくなる。特定の材質の管を使用する必要があ
る。建設費と運転費とが嵩むという問題があった。本
発明は前記の問題点に鑑み提案するものであり、その目
的とする処は、管内や容器内の気泡情報を迅速に収集で
きる。設備・測定部を簡素化、小型化できる。管を特定
の材質のもので構成しなくてもよい。さらに建設費、運
転費を軽減できる超音波による気泡映像化装置を提供し
ようとする点にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の気泡映像化装置は、配管等の内部を流れ
る液体中の気泡に向かい超音波ビームを発振するととも
に気泡に当たって反射する超音波ビームを受信する送受
信トランスデユーサの複数個を配管等の周りに円周方向
に沿って配設し、これら送受信トランスデユーサからの
信号を超音波ビームの送受信強度等の伝播特性を考慮し
た上で映像化を行う信号処理装置を送受信トランスデユ
ーサに接続している。
【0010】
【作用】本発明の気泡映像化装置は前記のように構成さ
れており、配管等の周りに円周方向に沿って配設した複
数個の送受信用トランスデユーサから配管等の内部を流
れる液体中の気泡に向かい超音波ビームを発振するとと
もに気泡に当たって反射する超音波ビームを受信し、こ
れを信号処理装置へ送って、超音波ビームの送受信強度
等の伝播特性を考慮した上で映像化を行う。
【0011】
【実施例】次に本発明の気泡映像化装置を図1〜図14
に示す一実施例によりより説明する。図1の1が複数個
の超音波送受信トランスデユーサ、2が円管、3が円管
2内の液体、4が円管2内の液体3中を流動乃至浮上す
る気泡で、各超音波送受信トランスデユーサ2が円管2
の外周面に円周方向に沿って設置されている。
【0012】映像化には、開口合成法を用いるが、映像
の忠実度を上げるため、トランスデユーサの送受信特性
(超音波ビームの強度分布特性)を考慮した処理を施し
ている。開口合成法による気泡の映像化について以下に
説明するが、本トランスデユーサを用いた測定は、透過
法にも適用可能である。
【0013】図2は、図1の各トランスデユーサ1のう
ち、1個のトランスデユーサ21から超音波ビーム22
を発振した状態を示している。発振された超音波ビーム
22は、2つの気泡23、24に当たって反射される。
反射された超音波ビーム25、26は、トランスデユー
サ21により受信される。図3は、図2のトランスデユ
ーサ21により、受信された時系列信号の概念を示して
いる。図では、現実の信号に一般的に存在する多重反射
等のノイズを除いて、信号を簡略化している。図3のよ
うに時系列信号でみると、送信信号31の後に、気泡2
3からの反射信号32、気泡24からの反射信号33、
及び管壁からの反射信号34が続く。
【0014】図3の時系列信号を液中の音速を考慮して
距離信号に変換すると、図4のようになる。図4では、
トランスデユーサの位置41に対して2つの気泡23、
24の距離に対応する信号42、43と、管壁位置に対
応する信号44とが示されている。上記図2では、超音
波ビーム22が、拡がり(ここでは二次元面内の拡がり
で説明する)を有しているため、図4のように対象物ま
での距離は、特定可能であるが、トランスデユーサから
見た拡がり方向の情報は、1つのトランスデユーサで
は、得ることができない。
【0015】拡がりの情報を得られないことを概念的に
示せば、図5のようになる。図5において、気泡23の
存在する範囲は、ビーム幅51内に絞ることが可能であ
るが、位置を特定することができない。気泡24につい
ても、同様に、ビーム幅52内に絞ることが可能である
が、位置を特定することができない。次に気泡の位置と
形状との特定を如何に行うかを説明する。
【0016】図2〜図5では、1つのトランスデユーサ
について説明しているが、これを複数のトランスデユー
サに拡張する。図6は、円周方向の4個所から超音波ビ
ームを送受信した例を示しているが、それぞれについ
て、図5に示すように存在範囲を図示すれば、図6の気
泡61に対して図7のような映像再生結果62を得られ
る。図7の映像再生結果62は、適当な画像フイルタ等
により処理すれば、鮮明化できる。
【0017】上記処理の流れを図8に示した。超音波の
伝播特性のうち、強度分布を考慮した映像の忠実度向上
方法を次に説明する。図9は、超音波の送信強度分布の
一例を示す。トランスデユーサ301から発振された超
音波ビーム302内において、トランスデユーサから異
なった距離にあるビーム中心軸303上の強度分布が3
04のような場合、トランスデユーサ301から異なる
距離に存在する同一形状、大きさの気泡305、306
からの反射信号は、送信強度分布に応じて図10のよう
になる。
【0018】本来、同一形状、大きさの気泡からは同一
強度の信号が反射される方が映像化を忠実に行うとこが
できるから、トランスデユーサからの距離に応じて信号
強度の変換を行う。図11は、信号強度分布を考慮し
て、図10のの場合について変換を行い、改善を行っ
た例を示している。
【0019】強度分布を考慮した変換は、トランスデユ
ーサの中心軸からの角度方向強度分布に関しても対応可
能であり、受信特性に関しても同様である。上記処理の
流れを図8に対応して図12に示した。図13は、本発
明の気泡映像化装置の具体例を示している。351が測
定部で、同測定部351には、複数個(例えば2°置き
とすれば180個)の送受信用トランスデユーサが円周
方向に設置されており、送信用トランスデユーサ353
から送られた電気信号が送受信信号切換器352により
上記各送受信用トランスデユーサへ同時に送られる。
【0020】このとき、これらの送受信用トランスデユ
ーサからは例えば2MHZ の超音波ビームが照射される
と同時に、送受信切換器352により、各送受信用トラ
ンスデユーサ→送受信切換器352→受信装置354に
切り換えられて、信号の収集が開始される。信号の収録
は、音速を2500m/s、管内径を1mとすれば、超
音波ビームを発振してから戻ってくる間の800μs程
度に関して行われる。
【0021】収録した信号は、超音波ビーム特性データ
セット355と距離情報変換器356とにより距離情報
に変換される。次いで距離情報変換器356から重ね合
せ器357へ送られて、ここで空間情報に変換され、次
いで重ね合せ器357から映像化処理器358へ送られ
て、ここで映像化され、これが映像モニタ359により
表示される。
【0022】図14のように測定部を管軸方向に2列
(図の場合3列)以上設置することにより、管断面内の
気泡部分のみでなく、体積内の気泡分布を測定すること
も可能になる。
【0023】
【発明の効果】本発明の気泡映像化装置は前記のように
配管等の周りに円周方向に沿って配設した複数個の送受
信用トランスデユーサから配管等の内部を流れる液体中
の気泡に向かい超音波ビームを発振するとともに気泡に
当たって反射する超音波ビームを受信し、これを信号処
理装置へ送って、超音波ビームの送受信強度等の伝播特
性を考慮した上で映像化を行うので、管内や容器内の気
泡情報を迅速に収集できる。
【0024】また本発明の気泡映像化装置は前記のよう
に構成されており、管内の気泡を検出するのにX線やγ
線を使用しないので、設備・測定部を簡素化、小型化
できる。管を特定の材質のもので構成しなくてもよ
い。さらに建設費、運転費を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の気泡映像化装置の一実施例を示す正面
図である。
【図2】反射信号による気泡検出の原理を示す説明図で
ある。
【図3】反射信号による超音波時系列信号の例を示す説
明図である。
【図4】反射信号を距離軸に変換した説明図である。
【図5】超音波ビーム内での気泡存在の可能性がある範
囲を示す説明図である。
【図6】円周方向の各トランスデユーサから超音波を送
受信して気泡位置を特定する場合の説明図である。
【図7】気泡映像の生成の概念を示す説明図である。
【図8】超音波送受信から映像化までの流れを示す説明
図である。
【図9】トランスデユーサからの距離により超音波強度
が減衰することを示す説明図である。
【図10】トランスデユーサからの距離により反射強度
がことなることを示す説明図である。
【図11】超音波ビームの強度分布を考慮して信号を変
換した例を示す説明図である。
【図12】超音波ビームの強度分布を考慮した場合の映
像化の流れを示す説明図である。
【図13】本発明の気泡映像化装置の一実施例の系統図
である。
【図14】測定部を管軸方向に複数列とした他の実施例
を示す側面図である。
【図15】従来の透過型気泡検出装置を示す説明図であ
る。
【図16】従来の反射型気泡検出装置を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
1 送受信用トランスデユーサ 2 配管(円管) 3 液体 4 気泡 351 測定部 352〜359 信号処理装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配管等の内部を流れる液体中の気泡に向
    かい超音波ビームを発振するとともに気泡に当たって反
    射する超音波ビームを受信する送受信トランスデユーサ
    の複数個を配管等の周りに円周方向に沿って配設し、こ
    れら送受信トランスデユーサからの信号を超音波ビーム
    の送受信強度等の伝播特性を考慮した上で映像化を行う
    信号処理装置を送受信トランスデユーサに接続したこと
    を特徴とする超音波による気泡映像化装置。
JP4088877A 1992-04-09 1992-04-09 超音波による気泡映像化装置 Pending JPH05288726A (ja)

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JP4088877A JPH05288726A (ja) 1992-04-09 1992-04-09 超音波による気泡映像化装置

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JPH05288726A true JPH05288726A (ja) 1993-11-02

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006153690A (ja) * 2004-11-30 2006-06-15 Oji Paper Co Ltd 気泡検出装置及びそれを用いた塗工装置
JP2010101822A (ja) * 2008-10-27 2010-05-06 Tlv Co Ltd 配管内部状態検査装置および配管内部状態検査方法
JP2010216872A (ja) * 2009-03-13 2010-09-30 Yokogawa Electric Corp 超音波測定器
KR101967709B1 (ko) * 2018-10-31 2019-08-13 한국지질자원연구원 초음파 기반의 유동관내 고형물 집적 가시화 장치 및 시스템

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19991019