JP2001050939A

JP2001050939A - 超音波検査装置

Info

Publication number: JP2001050939A
Application number: JP11230081A
Authority: JP
Inventors: Masatsugu Komai; 正嗣駒井; Toshiyuki Matsumoto; 松本　　俊行
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-08-16
Filing date: 1999-08-16
Publication date: 2001-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】装置コストが低く、また検査誤差を低減して
高精度に検査を行うことができる超音波検査装置を提供
する。【解決手段】スイッチング素子ＳＷがオンしたタイミ
ングで、各スイッチング素子ＳＷ₀〜ＳＷ₁₅のソースに
送信パルスが送信され、当該スイッチング素子ＳＷのド
レインから送信パルスが与えられた振動子Ｓは、超音波
を被検査物に送信する。マルチプレクサ６は、所定のタ
イミングで与えられた切り換え信号で特定される内部ス
イッチを所定時間だけオンして、対応する振動子Ｓの受
信信号を送受信回路８に与える。増幅装置９の出力回路
は制御装置１からトリガ信号が与えられる都度、第３ア
ナログメモリから予め定めたアドレス順に増幅率を読み
出し、増幅率変換回路は、与えられた増幅率になるよう
にアンプによる増幅率を調整し、アンプは調整された増
幅率で、送受信回路８から与えられた受信パルスを増幅
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波探傷装置及
び超音波診察装置等、超音波を被検査物に送信し、その
エコーを受信して被検査物を検査する超音波検査装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波探傷装置によって管材又は板材等
の被探傷材を探傷するには、例えば複数の振動子がアレ
イ状に配置してある、所謂アレイ型探触子を被探傷材に
対向配置し、探触子と被探傷材との間に、水といった接
触媒質を介在させつつ探触子から被探傷材へ超音波を送
信し、被探傷材によるエコーを探触子で受信し、受信し
たエコー中に欠陥に係るエコーが存在するか否かを判定
している。また、超音波診察装置によって生体内を診察
するには、前述した探触子と生体との間にゼリー状の接
触媒質を介在させ、探触子を移動させつつ探触子から生
体内へ所定の周期で超音波を送信し、生体内からのエコ
ーを探触子でそれぞれ受信し、それらを探触子の移動方
向へ配列することによって診察用の画像を形成してい
る。

【０００３】図６は、特開昭59−157562号公報に開示さ
れたアレイ型探触子を備える超音波検査装置の要部構成
を示すブロック図であり、図中、45は第１〜第４フリッ
プフロップＦＦ₁，ＦＦ₂，ＦＦ₄，ＦＦ₈を設けてな
るカウンタである。カウンタ45には所要周波数のクロッ
クパルスが与えられるようになっており、カウンタ45は
クロックパルスが与えられる都度、対応する第１〜第４
フリップフロップＦＦ ₁，ＦＦ₂，ＦＦ₄，ＦＦ₈によ
って減算処理を行い、その結果を、それぞれ１，２，
４，８の重みが定めてある出力端子Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₄，
Ｔ₈から、２進化１０進数を表すパルスで出力する。

【０００４】カウンタ45から出力されたパルスは、該パ
ルスに基づいて、探触子40に設けてある複数（図６にあ
っては１７個）の振動子Ｓ₁〜Ｓ₁₇から所要のものを選
択するデコーダ43に与えられる。探触子40の各振動子Ｓ
₁〜Ｓ₁₇は、基板41上に一列に設けてある。中央の振動
子Ｓ₉はデコーダ43の第９出力端子に接続してあり、そ
の他の振動子Ｓ₁〜Ｓ₈，Ｓ₁₀〜Ｓ₁₇は、中央の振動子
Ｓ₉から両端側へ順に一対の各振動子Ｓ₈・Ｓ₁₀，…，
Ｓ₁・Ｓ₁₇がデコーダ43の第８〜第１出力端子にそれぞ
れ接続してある。

【０００５】第１〜第４フリップフロップＦＦ₁，ＦＦ
₂，ＦＦ₄，ＦＦ₈の出力端子Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₄，Ｔ₈
から出力された各パルスは、該パルスが示す２進化１０
進数と予め設定した最小数とが一致するか否かを判断す
る一致回路47にも与えられるようになっており、一致回
路47は、両者が一致する場合、カウンタ45のリセット端
子RTに、予め設定された最大値を与えて、カウンタ45を
リセットする。一致回路47には、該一致回路47の判断基
準である最大・最小値を設定する最大・最小値設定回路
48が接続してあり、最大・最小値設定回路48によって適
宜の値を設定し得るようになっている。

【０００６】次に動作について説明する。カウンタ45
は、クロックパルスが与えられる都度減算処理を行い、
その結果を出力端子Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₄，Ｔ₈から順にデ
コーダ43へ出力する。デコーダ43は、カウンタ45の出力
をデコードし、指定された番号の出力端子を順に選択
し、選択した出力端子から起動信号を出力することによ
って、それに接続した振動子Ｓ₉、振動子Ｓ₈・Ｓ₁₀、
…、Ｓ₁・Ｓ₁₇を順番に励振する。この間、一致回路47
は、カウンタ45の出力端子Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₄，Ｔ₈から
与えられた信号が示す値と予め設定された最小値とを比
較し、最小値に達した場合、カウンタ45のリセット端子
RTに、予め設定された最大値を与えて、カウンタ45をリ
セットする。このような装置にあっては、カウンタ45に
与えるクロックパルスの周波数を調整することによっ
て、各振動子Ｓ₁〜Ｓ₁₇を適宜の時間間隔で励振するこ
とができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭59−15
7562号公報に開示された超音波検査装置にあっては、デ
コーダ43の各出力端子からパルスが出力されるタイミン
グで、対応する振動子Ｓ ₁〜Ｓ₁₇に励振パルスを与えて
それを励振するために、デコーダ43の各出力端子の数に
応じた数の励振パルス発生回路をそれぞれ配設しなけれ
ばならない。そのため、回路構成が複雑であり、装置コ
ストが高いという問題があった。

【０００８】一方、超音波による被検査物の分解能を向
上させるために、各振動子及び各振動子の間隔がより小
さい探触子を備える超音波検査装置が開発されている。
しかし、振動子の寸法が小さくなるにつれて、相隣る各
振動子に不要な振動が発生し易くなるという問題があっ
た。そのため、振動子の厚さ・幅・長さについて、不要
な振動の発生を抑制する比率を試験によって定め、定め
た比率になるように、例えば半切断サブダイシングとい
う手法にて加工してなる複数の振動子を設けると共に、
各振動子にダンパを設けた探触子が提案されている。

【０００９】これによって、振動子に発生する不要な振
動を抑制することはできるものの、複数の振動子の感度
を均一にするためには、加工寸法誤差を十数μｍ以下に
しなければならないため加工コストが高く、従って装置
コストが高騰する。一方、このような高精度の加工を施
した場合であっても各振動子には、±1.5dB 以上の感度
のバラツキが存在するという問題があった。更に、前述
した加工を施した振動子を用いた場合であっても、探触
子に配設した各探触子と超音波の反射位置との間の距離
がそれぞれ異なるため、各振動子が受信した受信信号の
レベルがそれぞれ異なり、それによって検査に誤差が発
生する。

【００１０】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは、複数の振動子を用
いた場合であっても、装置コストが低く、また検査誤差
を低減して高精度に検査を行うことができる超音波検査
装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る超音波検
査装置は、複数の振動子と、振動子を励振するパルスを
出力端子から振動子へ出力し、振動子から入力端子に入
力された受信信号を処理する送受信回路と、該送受信回
路が処理した受信信号を増幅する増幅回路と、前記パル
スを出力させるトリガを所定周期で前記送受信回路に与
えるトリガ発振回路と、振動子を各別に励振すべく、そ
の振動子を特定するアドレス信号を出力するアドレス信
号出力回路と、出力されたアドレス信号で特定される振
動子を選択する選択回路とを備え、選択した振動子に前
記パルスを与えて励振した振動子から被検査物へ超音波
を送信することによって被検査物を検査する装置におい
て、各振動子と送受信回路の出力端子との間にそれぞれ
介装させた複数のスイッチング素子と、前記トリガが出
力される周期によって定まる周期で２つの信号レベルが
交番する制御信号を前記選択回路へ出力する制御信号出
力回路と、前記振動子と送受信回路の入力端子との接続
を切り換える切り換え回路と、前記トリガに基づいて、
前記切り換え回路による切り換えを制御する切り換え制
御手段と、前記増幅回路の増幅率を変換する増幅率変換
回路と、複数の増幅率が各振動子に応じて記憶してある
メモリと、該メモリから前記切り換え回路によって前記
送受信回路に接続される振動子に係る増幅率を読み出
し、それを前記増幅率変換回路に与える増幅率出力手段
とを備え、前記選択回路は、入力した制御信号が一方の
信号レベルのとき、全てのスイッチング素子をオフし、
入力した制御信号が他方の信号レベルのとき、選択した
振動子と送受信回路との間に介装させたスイッチング素
子をオンするようになしてあることを特徴とする。

【００１２】超音波を送信する複数の振動子と送受信回
路の出力端子との間にそれぞれスイッチング素子を介装
させておく。アドレス信号で特定される振動子を選択す
る選択回路に、トリガが出力される周期によって定まる
周期で２つの信号レベルが交番する制御信号を与える。

【００１３】選択回路には、アドレス信号出力回路から
異なるアドレスのアドレス信号が所定の順番で与えられ
ており、選択回路は、与えられたアドレス信号で特定さ
れる振動子を、制御信号出力回路から与えられた制御信
号が一方の信号レベルの間に選択する。その間、即ち、
与えられた制御信号が一方の信号レベルの間、選択回路
は、全てのスイッチング素子をオフする。これによっ
て、選択回路の選択に要する時間が保証される。

【００１４】そして、選択回路は、制御信号出力回路か
ら与えられた制御信号が他方の信号レベルの間、選択し
た振動子と送受信回路との間に介装させたスイッチング
素子をオンし、このスイッチング素子を介して前記振動
子にパルスが与えられ、振動子から被検査物へ超音波が
送信される。これによって、１つの送受信回路で複数の
振動子を所定の順番に励振することができる。また、各
振動子を励振する間隔は、トリガの周波数によって調整
することができるため、遅延回路が不要である。

【００１５】被検査物からのエコーは、各振動子によっ
て受信信号に変換される。振動子の内の複数の振動子と
送受信回路の入力端子との間には、切り換え回路が介装
してあり、切り換え制御手段は、トリガが出力される都
度、相異なる振動子と送受信回路の入力端子との間を接
続させ、その振動子が受信した受信信号を送受信回路に
与える。送受信回路の受信側出力端子には増幅回路が接
続してあり、該増幅回路によって受信信号が増幅され
る。

【００１６】この増幅回路の増幅率は増幅率変換回路に
よって変換可能になしてあり、各振動子に係る受信信号
のレベルを略均一にすべく定めた複数の増幅率が各振動
子に応じてメモリに記憶してある。切り換え制御手段
が、相異なる振動子と送受信回路との間を接続させ、そ
の振動子が受信した受信信号を送受信回路に与えるのに
応じて、増幅率出力手段は、前記メモリから前記開閉手
段によって前記送受信回路に接続される振動子に係る増
幅率を読み出し、それを前記増幅率変換回路に与える。
増幅率変換回路は与えられた増幅率を変換し、増幅回路
は変換された増幅率で、送受信回路から与えられた受信
信号を増幅する。これによって、振動子の配置位置に起
因する検査誤差が低減され、被検査物を高精度に検査す
ることができる。

【００１７】第２発明に係る超音波検査装置は、第１発
明において、励振した振動子に係る受信信号に基づい
て、前記切り換え回路によって前記送受信回路の入力端
子に接続された振動子の増幅率を算出する手段と、算出
された増幅率を各振動子に応じて前記メモリに記憶させ
る手段とを備えることを特徴とする。

【００１８】被検査物の検査に先立って、各振動子に係
る増幅率を算出すべく基準物を予め準備する。例えば、
振動子を励振させる順番及び振動子から受信信号を得る
順番を被検査物を検査する場合と同じ順番に設定する。
増幅率を算出する手段は、励振した振動子に係る受信信
号を予め定めた２つの記憶領域に記憶し、それらを除算
することによって、当該振動子の増幅率を算出し、増幅
率をメモリに記憶させる手段は、算出された増幅率をメ
モリの所定アドレスに記憶させる。

【００１９】前記振動子を再び励振させる。増幅率を算
出する手段は、他の振動子に係る受信信号を一方の記憶
領域に記憶し、他方の記憶領域に記憶した受信信号によ
って一方の記憶領域に記憶した受信信号を除算して当該
振動子の増幅率を算出し、増幅率をメモリに記憶させる
手段は、算出された増幅率をメモリの次のアドレスに記
憶させる。このような操作を全ての振動子に付いて順に
行うことによって、各振動子に係る増幅率を、各振動子
に応じて前記メモリに記憶させる。従って、種々の被検
査物を検査する場合であっても、当該被検査物に対応す
る基準物を用いて、各振動子の増幅率を設定することが
でき、それぞれの被検査物を高精度に検査することがで
きる。

【００２０】第３発明に係る超音波検査装置は、第１又
は第２発明において、前記メモリには、励振する振動子
別に、各振動子の増幅率がそれぞれ記憶させてあり、前
記増幅率出力手段は、励振した振動子であって、前記切
り換え回路によって前記送受信回路の入力端子に接続さ
れる振動子に係る増幅率を、前記メモリから読み出すよ
うになしてあることを特徴とする。

【００２１】同じアドレスのアドレス信号を、切り換え
回路が切り換える振動子の数だけ出力することによっ
て、１つの振動子から送信された超音波のエコーを複数
の振動子で受信することができ、これによって、被検査
物を超音波によって高精度に検査することができる。こ
のとき、励振する振動子別に、各振動子の増幅率をそれ
ぞれメモリに記憶させておき、増幅率出力手段は、励振
した振動子であって、開閉手段によって送受信回路に接
続される振動子に係る増幅率をメモリから読み出し、そ
れを増幅率変換回路に与える。これによって、被検査物
を更に高精度に検査することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図１は本発明に係る超音
波検査装置の要部構成を示すブロック図であり、図３は
図１に示した制御装置１の構成を示すブロック図であ
る。また、図４は図１に示した振動子Ｓ₀〜Ｓ₁₅の配列
を説明する説明図である。振動子Ｓ₀〜Ｓ₁₅は、図４に
示した如く、マトリクス状に配置してあり、各振動子Ｓ
₀〜Ｓ₁₅にはそれらを識別するナンバ（第０〜第15）が
予め設定してある。

【００２３】各振動子Ｓ₀〜Ｓ₁₅に対応して、トランジ
スタといったスイッチング素子ＳＷ ₁₀₀〜ＳＷ₁₁₅がそ
れぞれ設けてあり、各スイッチング素子ＳＷ₁₀₀〜ＳＷ
₁₁₅のドレインは、対応する振動子Ｓ₀〜Ｓ₁₅の入力端
子にそれぞれ接続してある。また、スイッチング素子Ｓ
Ｗ₁₀₀〜ＳＷ₁₁₅のソースには、送受信回路８から振動
子Ｓ₀〜Ｓ₁₅を励振するための送信パルスが印加される
ようになっている。振動子Ｓ₀〜Ｓ₁₅は、送信パルスが
印加された場合、励振して超音波を被検査物に送信し、
被検査物からのエコーを受信して受信パルスを、複数の
内部スイッチを備えるマルチプレクサ６を介して送受信
回路８に与える。

【００２４】振動子Ｓ₀〜Ｓ₁₅は、４つの振動子を１つ
のグループとする４グループに区分してあり、各グルー
プに対応して、そのグループに属する各振動子から、後
述するアドレス信号で指定された振動子を選択する第１
デコーダ（第１選択回路）Ｄ ₁₀〜Ｄ₁₃が設けてあり、第
１デコーダＤ₁₀〜Ｄ₁₃の出力端子は、対応するグループ
に属する各振動子Ｓ₀〜Ｓ₃，Ｓ₄〜Ｓ₇，Ｓ₈〜
Ｓ₁₁，Ｓ₁₂〜Ｓ₁₅のスイッチング素子ＳＷ₁₀₀〜ＳＷ
₁₀₃，ＳＷ₁₀₄〜ＳＷ₁₀₇，ＳＷ₁₀₈〜ＳＷ₁₁₁，ＳＷ
₁₁₂〜ＳＷ₁₁₅のゲートに接続してある。スイッチング
素子ＳＷ₁₀₀〜ＳＷ₁₀ ₃，ＳＷ₁₀₄〜ＳＷ₁₀₇，ＳＷ
₁₀₈〜ＳＷ₁₁₁，ＳＷ₁₁₂〜ＳＷ₁₁₅は、対応する第１
デコーダＤ₁₀〜Ｄ₁₃からバイアスが印加されたときオン
し、バイアスの印加が停止されたときオフする。

【００２５】第１デコーダＤ₁₀〜Ｄ₁₃は、それらの内か
らアドレス信号で指定された第１デコーダＤ_1n（ｎは０
〜３の整数）を選択し、選択した第１デコーダＤ_1nにア
ドレス信号を与える第２デコーダ（第２選択回路）Ｄ₂
にそれぞれ接続してあり、第２デコーダＤ₂には、超音
波の送受信を制御する制御装置１に設けてあるアドレス
発生器５から、例えば次表で示すように、各振動子Ｓ₀
〜Ｓ₁₅に応じて定めてあり、４つの要素Ａ₀〜Ａ₃を有
する複数組のアドレス信号が所定の順番で与えられる。

【００２６】

【表１】

【００２７】第２デコーダＤ₂は、アドレス発生器５か
らアドレス信号（Ａ₀〜Ａ₃）が与えられる都度、その
アドレス信号の要素Ａ₂，Ａ₃で特定されるナンバの第
１デコーダＤ_1nを選択し、選択した第１デコーダＤ
_1nに、アドレス発生器５から与えられたアドレス信号
（Ａ₀〜Ａ₃）を与える。

【００２８】前述した制御装置１には、トリガ信号を出
力するトリガ信号出力器２、前述した第１デコーダＤ₁₀
〜Ｄ₁₃にそれぞれディスエイブル信号（制御信号）を与
えるディスエイブル信号出力器４、及びマルチプレクサ
６へその内部スイッチを切り換えさせる切り換え信号を
出力する切り換え信号出力器３が設けてある。トリガ信
号出力器２は、ディスエイブル信号出力器４、アドレス
発生器５、切り換え信号出力器３、送受信回路８及びマ
ルチプレクサ６に、予め設定された周波数のトリガ信号
を与えるようになっており、送受信回路８は、トリガ信
号が与えられる都度、各スイッチング素子ＳＷ₁₀₀〜Ｓ
Ｗ₁₁₅のソースへ送信パルスを出力する。

【００２９】また、ディスエイブル信号出力器４は、ア
ドレス発生器５によって適宜の振動子Ｓを選択する周期
と同じ周期で、Ｌレベル及びＨレベルが交番するディス
エイブル信号を、各第１デコーダＤ₁₀〜Ｄ₁₃に与える。
前述した如く、第２デコーダＤ₂からアドレス信号が与
えられた第１デコーダＤ_1nは、そのアドレス信号の要素
Ａ₀，Ａ₁で特定されるナンバの振動子Ｓを選択し、デ
ィスエイブル信号がＬレベルの間、選択した振動子Ｓに
対応するスイッチング素子ＳＷのゲートに電圧を印加
し、ディスエイブル信号がＨレベルになると、電圧の印
加を停止する。

【００３０】スイッチング素子ＳＷのゲートに電圧が印
加されて、当該スイッチング素子ＳＷがオンしたタイミ
ングで、各スイッチング素子ＳＷ₁₀₀〜ＳＷ₁₁₅のソー
スに、送受信回路８から送信パルスが送信されるように
なっており、該送信パルスはオンしているスイッチング
素子ＳＷのドレインから振動子Ｓに与えられる。また、
前記スイッチング素子ＳＷは、ディスエイブル信号によ
って、被検査物からのエコーが受信されるより前に当該
スイッチング素子ＳＷがオフするようになっている。送
信パルスが与えられた振動子Ｓは、それによって励振し
て超音波を図示しない被検査物へ送信する。被検査物か
らのエコーは全ての振動子Ｓ₀〜Ｓ₁₅によって受信さ
れ、各振動子Ｓ₀〜Ｓ₁₅は、エコーを電気信号に変換し
て得られた受信パルスをマルチプレクサ６にそれぞれ与
える。

【００３１】切り換え信号出力器３は、マルチプレクサ
６に設けてある複数の内部スイッチの内、切り換え対象
のアドレスを示す切り換え信号をマルチプレクサ６に、
各振動子Ｓ₀〜Ｓ₁₅からマルチプレクサ６に受信信号が
与えられる少し前のタイミングで与える。マルチプレク
サ６の内部スイッチは全てオフになしてあり、マルチプ
レクサ６は、切り換え信号が与えられた場合、その切り
換え信号で特定される内部スイッチを所定時間だけオン
した後、当該内部スイッチをオフする。これによって、
オンされた内部スイッチに対応する１つの振動子Ｓが出
力した受信パルスが送受信回路８に与えられる一方、送
信パルスがマルチプレクサ６を介して送受信回路８に与
えられることが回避される。

【００３２】またアドレス発生器５は、トリガ信号の周
期と同じ周期であって、位相が異なる周期で、予め定め
た順番にアドレス信号を発生し、発生したアドレス信号
を第２デコーダＤ₂に与える。アドレス信号は、振動子
Ｓ₀〜Ｓ₁₅の数だけ同じアドレスのアドレス信号が発生
された後、異なるアドレスが発生されるようになってい
る。従って、１つの振動子Ｓから振動子Ｓ₀〜Ｓ₁₅の数
だけ超音波が送信され、該振動子Ｓ及びそれとは異なる
振動子Ｓから送受信回路８に、マルチプレクサ６を介し
て受信パルスが与えられる。このように、１つの振動子
Ｓから超音波を送信し、被検査物からのエコーを全ての
振動子によって受信するため、被検査物に係る詳細な情
報を得ることができ、被検査物の検査精度が高い。

【００３３】送受信回路８は受信パルスを増幅装置９に
与える。増幅装置９は、与えられた受信パルスを後述す
る如く増幅し、それをアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）
変換器10に与える。Ａ／Ｄ変換器10は、与えられた受信
パルスをディジタル信号に変換し、それをバッファメモ
リ11に与えてそこに一時記憶させる。バッファメモリ11
には振動子Ｓ₀〜Ｓ₁₅の数だけ受信パルスが与えられる
ようになっており、各受信パルスはそこで互いに重畳さ
れた後、フレームメモリ12の所定アドレスに記憶され
る。このような動作が超音波を送信させる振動子Ｓを異
ならせて繰り返すことによって１ラインの画像データを
フレームメモリ12に記憶させ、振動子Ｓ₀〜Ｓ₁₅を内蔵
する探触子又は被検査物を相対的に移動させることによ
って複数ラインの画像データをフレームメモリ12に記憶
させる。フレームメモリ12に記憶された画像データは表
示装置13に与えられ、そこに表示される。

【００３４】図５は、図１及び図３に示した装置の動作
タイミングを示すタイミングチャートである。トリガ信
号出力器２からトリガ信号が、図５（７）に示したよう
に所定の周期で出力される。このトリガ信号の周期は適
宜に設定することができるようになっている。このトリ
ガ信号に基づいて、送受信回路８は、図５（８）に示し
た如く、トリガ信号が立ち下がるタイミングで送信パル
スを各スイッチング素子ＳＷ₁₀₀〜ＳＷ₁₁₅に与え、ま
た、ディスエイブル信号出力器４は、図５（４）に示し
た如く、トリガ信号が立ち上がるより少し前のタイミン
グでＬレベルに立ち下がり、送信パルスが立ち下がって
から所定時間経過後にＨレベルに立ち上がるディスエイ
ブル信号を出力する。

【００３５】また、図５（１）及び（２）で示したよう
に、振動子Ｓ₀〜Ｓ₁₅の順番に振動させる場合、トリガ
信号が16回出力される間、アドレス発生器５から第２デ
コーダＤ₂に、例えば（Ａ₀，Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃）＝
（０，０，０，０）のアドレス信号が与えられるように
なっており、第２デコーダＤ₂は、図５（３）に示した
ように、該アドレス信号によって特定される振動子Ｓの
スイッチング素子ＳＷが接続してある第１デコーダＤ_1n
を選択し、それにアドレス信号を与える。

【００３６】アドレス信号が与えられる都度、第１デコ
ーダＤ_1nは、図５（６）に示したように、与えられたア
ドレス信号で特定される振動子Ｓを選択し、ディスエイ
ブル信号がＬレベルの間だけ、選択した振動子Ｓのスイ
ッチング素子ＳＷに電圧を印加して、該スイッチング素
子ＳＷをオンする。前述した如く、各スイッチング素子
ＳＷ₁₀₀〜ＳＷ₁₁₅には送受信回路８から、ディスエイ
ブル信号がＬレベルの間に送信パルスが与えられてお
り、スイッチング素子ＳＷがオンしている振動子Ｓに送
信パルスが印加され、それによって励振された振動子Ｓ
から超音波が被検査物に送信される。

【００３７】図５（９）に示した如く、受信パルスは送
信パルスが立ち下がってから所定時間経過した後に立ち
上がっており、この受信パルスが立ち上がるタイミング
より前に、ディスエイブル信号がＨレベルに立ち上がる
ため、各スイッチング素子ＳＷ₁₀₀〜ＳＷ₁₁₅は振動子
Ｓ₀〜Ｓ₁₅から受信パルスが送信される前にオフされる
ので、受信パルスは各振動子Ｓ₀〜Ｓ₁₅からマルチプレ
クサ６に与えられる。

【００３８】図５（10）に示した如く、マルチプレクサ
６は各振動子Ｓ₀〜Ｓ₁₅から受信パルスが与えられるタ
イミングで、振動子Ｓ₀〜Ｓ₁₅の内の所定順番のものと
送受信回路８との間を接続するようになしてあり、接続
された振動子Ｓから送受信回路８に受信パルスが与えら
れる。

【００３９】前述した如く、送受信回路８は各受信パル
スを増幅装置９にそれぞれ与える。

【００４０】ところで、超音波検査装置は、被検査物の
検査に先立って、各振動子Ｓ₀〜Ｓ ₁₅から出力された受
信パルスのレベルを均一化すべく、所定の基準物を用い
て、増幅装置９による受信パルスの増幅率を各振動子Ｓ
₀〜Ｓ₁₅に応じて定めるようになしてあり、増幅装置９
は送受信回路８から与えられた各受信パルスを対応する
各増幅率で増幅し、増幅した信号をＡ／Ｄ変換器10にそ
れぞれ与える。

【００４１】図２は、図１に示した増幅装置９の構成を
示すブロック図である。図２に示した如く、増幅装置９
は、基準物を用いた場合の受信パルスを記憶する第１ア
ナログメモリ91及び第２アナログメモリ92を備えてい
る。第１アナログメモリ91にはスイッチング素子ＳＷ_A1
を介して送受信回路８から、後述する参照受信パルスが
与えられ、第２アナログメモリ92にはスイッチング素子
ＳＷ_A2を介して送受信回路８から受信パルスが順に与え
られるようになっている。両スイッチング素子ＳＷ_A1，
ＳＷ_A2の開閉動作は開閉制御回路90によって制御されて
おり、該開閉制御回路90には前述した制御装置１（図１
参照）からオン・オフ信号が与えられる。

【００４２】制御装置１は基準物へ超音波を出射する場
合、振動子Ｓ₀〜Ｓ₁₅の内の所定の振動子を参照振動子
に定め、該参照振動子に超音波を送受信させると共に、
開閉制御回路90にスイッチング素子ＳＷ_A1，ＳＷ_A2のオ
ン信号を与える。これによって、参照振動子が送受信し
た参照受信パルスが第１アナログメモリ91及び第２アナ
ログメモリ92に記憶される。

【００４３】第１アナログメモリ91及び第２アナログメ
モリ92に記憶された受信パルスはそれぞれ除算回路95に
与えられるようになっており、除算回路95は第１アナロ
グメモリ91から与えられた受信パルスの電圧値によって
第２アナログメモリ92から与えられた受信パルスの電圧
値を除算し、その結果を増幅率として、第３アナログメ
モリ93へのデータの入力を制御する入力回路96に与え
る。入力回路96は、除算回路95から与えられた増幅率
を、第３アナログメモリ93の所定アドレスに与えてそこ
に記憶させる。これによって、参照振動子の増幅率とし
て１が第３アナログメモリ93の所定アドレスに記憶され
る。

【００４４】制御装置１は、第１アナログメモリ91に係
るスイッチング素子ＳＷ_A1のオフ信号を開閉制御回路90
に与えた後、前記参照振動子から超音波を送信させ、予
め定めた他の振動子が受信した受信パルスを第２アナロ
グメモリ92に記憶させる。除算回路95は第１アナログメ
モリ91に記憶されている参照受信パルスの電圧値によっ
て第２アナログメモリ92に記憶された当該他の振動子の
受信パルスの電圧値を除算し、入力回路96は、除算回路
95から与えられた増幅率を第３アナログメモリ93の他の
アドレスに与えてそこに記憶させる。

【００４５】同様の操作を全ての他の振動子に付いて行
うことによって、所定の参照振動子から送信された超音
波に対する各振動子Ｓ₀〜Ｓ₁₅の増幅率が第３アナログ
メモリ93の所定アドレスにそれぞれ記憶される。更に、
参照振動子を予め定めた順番で変更しつつ、前同様の操
作を行うことによって、全振動子Ｓ₀〜Ｓ₁₅からそれぞ
れ送信された超音波に対する各振動子Ｓ₀〜Ｓ₁₅の増幅
率が第３アナログメモリ93に記憶される。つまり、前述
した如く、振動子Ｓ₀〜Ｓ₁₅を励振させる順番及び、マ
ルチプレクサ６が何れかの振動子Ｓ₀〜Ｓ₁₅と送受信回
路８との間を接続する順番は予め定めてあり、この順番
に従って、複数の増幅率が第３アナログメモリ93の所定
アドレスにそれぞれ設定される。

【００４６】被検査物を検査する場合、開閉制御回路90
には制御装置１から、両スイッチング素子ＳＷ_A1，ＳＷ
_A2のオフ信号が与えられるようになっており、開閉制御
回路90は両スイッチング素子ＳＷ_A1，ＳＷ_A2をオフし
て、送受信回路８から出力される受信パルスをアンプ99
のみに与えさせる。

【００４７】また、第３アナログメモリ93に設定された
増幅率の出力を制御する出力回路97には制御装置１か
ら、例えばトリガ信号が与えられるようになっており、
出力回路97はトリガ信号が与えられる都度、第３アナロ
グメモリ93から予め定めたアドレス順に増幅率を読み出
し、それを増幅率変換回路98に与える。増幅率変換回路
98は、（１／増幅率）を乗算すること、又は増幅率で除
算することによって、変換された増幅率でアンプ99によ
る増幅率を調整し、アンプ99は調整された増幅率で、送
受信回路８から与えられた受信パルスを増幅し、それを
Ａ／Ｄ変換器10に与える。

【００４８】これによって、複数の振動子を用いた場合
であっても、各振動子が受信した受信信号のレベルを均
一化して、高精度に検査を行うことができる。また、各
振動子に高精度の加工を施す必要がないため、装置コス
トが低い。

【００４９】

【発明の効果】以上詳述した如く、第１発明に係る超音
波検査装置にあっては、回路構成を簡素化することがで
きるため、装置コストが低減される。また、振動子の配
置位置に起因する検査誤差が低減され、被検査物を高精
度に検査することができる。

【００５０】第２発明に係る超音波検査装置にあって
は、種々の被検査物を検査する場合であっても、当該被
検査物に対応する基準物を用いて、各振動子の増幅率を
設定することができ、それぞれの被検査物を高精度に検
査することができる。

【００５１】第３発明に係る超音波検査装置にあって
は、１つの振動子から送信した超音波のエコーを複数の
振動子で受信する場合に対応して、各受信信号の増幅率
を調整するため、被検査物を更に高精度に検査すること
ができる等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波検査装置の要部構成を示す
ブロック図である。

【図２】図１に示した増幅装置の構成を示すブロック図
である。

【図３】図１に示した制御装置の構成を示すブロック図
である。

【図４】図１に示した振動子の配列を説明する説明図で
ある。

【図５】図１及び図３に示した装置の動作タイミングを
示すタイミングチャートである。

【図６】アレイ型探触子を備える従来の超音波検査装置
の要部構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１制御装置２トリガ信号出力器３切り換え信号出力器４ディスエイブル信号出力器５アドレス発生器６マルチプレクサ８送受信回路９増幅装置９１第１アナログメモリ９２第２アナログメモリ９３第３アナログメモリ９５除算回路９６入力回路９７出力回路９８増幅率変換回路９９アンプＤ₁₀〜Ｄ₁₃ 第１デコーダＤ₂ 第２デコーダＳＷスイッチング素子Ｓ振動子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G047 AB01 AB04 AC13 BC07 EA10 EA16 GB02 GF06 GF15 GF16 GG16 GG19 GH06 4C301 AA02 AA03 EE11 EE17 GB09 JB03 JB11 JB50 LL02 LL08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の振動子と、振動子を励振するパル
スを出力端子から振動子へ出力し、振動子から入力端子
に入力された受信信号を処理する送受信回路と、該送受
信回路が処理した受信信号を増幅する増幅回路と、前記
パルスを出力させるトリガを所定周期で前記送受信回路
に与えるトリガ発振回路と、振動子を各別に励振すべ
く、その振動子を特定するアドレス信号を出力するアド
レス信号出力回路と、出力されたアドレス信号で特定さ
れる振動子を選択する選択回路とを備え、選択した振動
子に前記パルスを与えて励振した振動子から被検査物へ
超音波を送信することによって被検査物を検査する装置
において、各振動子と送受信回路の出力端子との間にそれぞれ介装
させた複数のスイッチング素子と、前記トリガが出力さ
れる周期によって定まる周期で２つの信号レベルが交番
する制御信号を前記選択回路へ出力する制御信号出力回
路と、前記振動子と送受信回路の入力端子との接続を切
り換える切り換え回路と、前記トリガに基づいて、前記
切り換え回路による切り換えを制御する切り換え制御手
段と、前記増幅回路の増幅率を変換する増幅率変換回路
と、複数の増幅率が各振動子に応じて記憶してあるメモ
リと、該メモリから前記切り換え回路によって前記送受
信回路に接続される振動子に係る増幅率を読み出し、そ
れを前記増幅率変換回路に与える増幅率出力手段とを備
え、前記選択回路は、入力した制御信号が一方の信号レ
ベルのとき、全てのスイッチング素子をオフし、入力し
た制御信号が他方の信号レベルのとき、選択した振動子
と送受信回路との間に介装させたスイッチング素子をオ
ンするようになしてあることを特徴とする超音波検査装
置。
【請求項２】励振した振動子に係る受信信号に基づい
て、前記切り換え回路によって前記送受信回路の入力端
子に接続された振動子の増幅率を算出する手段と、算出
された増幅率を各振動子に応じて前記メモリに記憶させ
る手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の超音
波検査装置。
【請求項３】前記メモリには、励振する振動子別に、
各振動子の増幅率がそれぞれ記憶させてあり、前記増幅
率出力手段は、励振した振動子であって、前記切り換え
回路によって前記送受信回路の入力端子に接続される振
動子に係る増幅率を、前記メモリから読み出すようにな
してあることを特徴とする請求項１又は２記載の超音波
検査装置。