JP2014074726A - Ultrasonic wave imaging method and ultrasonic wave imaging device - Google Patents

Ultrasonic wave imaging method and ultrasonic wave imaging device Download PDF

Info

Publication number
JP2014074726A
JP2014074726A JP2014007813A JP2014007813A JP2014074726A JP 2014074726 A JP2014074726 A JP 2014074726A JP 2014007813 A JP2014007813 A JP 2014007813A JP 2014007813 A JP2014007813 A JP 2014007813A JP 2014074726 A JP2014074726 A JP 2014074726A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
signal
propagation time
waveform
propagation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014007813A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5910641B2 (en
Inventor
Takafumi Ozeki
孝文 尾関
Hajime Takada
一 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Priority to JP2014007813A priority Critical patent/JP5910641B2/en
Publication of JP2014074726A publication Critical patent/JP2014074726A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5910641B2 publication Critical patent/JP5910641B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase a detection resolution of an internal defect in a flaw detection using a converging type ultrasonic probe with a large area of entire ultrasonic vibrator array row and a short focal distance and aperture synthesis settings.SOLUTION: The ultrasonic wave imaging method includes: a transmission and reception step in which an ultrasonic is transmitted to an object to be inspected and a reflected wave from an internal defect of the object to be inspected is received while causing a focal point which is formed by performing an aperture synthesis processing on a signal received by an array type ultrasonic probe to scan relative to the object to be inspected through water interposed between the array type ultrasonic probe and the object to be inspected; a signal processing step in which the aperture synthesis processing is made on the signals received by vibrators on the array type ultrasonic probe; a signal generation step in which the obtained aperture synthesis waveform is delayed by a preset delay time and added to generate a signal; and a display step to display the generated signal. The delay propagation time is set based on a variation in the propagation time which is obtained by calculating the propagation time based on the aperture synthesis waveform and calculating a variation in propagation time with respect to a relative position between an aperture synthesis processing made on focal point of the received signals from the respective vibrators and the preset internal defect.

Description

本発明は、超音波映像化方法及び超音波映像化装置に関し、特に非破壊検査法の一種である超音波探傷法を用いて金属、樹脂などからなる板、管、円柱などの各種の形状の被検体中に存在する内部欠陥の映像化に関する。   The present invention relates to an ultrasonic imaging method and an ultrasonic imaging apparatus, and in particular, various shapes such as plates, tubes, and cylinders made of metal, resin, and the like using an ultrasonic flaw detection method which is a kind of non-destructive inspection method. The present invention relates to visualization of internal defects present in a subject.

従来から非破壊検査法の一種である超音波探傷法は鋼材などの内部欠陥探傷に広く用いられている。この内部欠陥探傷においては、より詳細な内部欠陥の情報を得るため、超音波映像の高分解能化が求められている。また、超音波探傷の高速化も求められている。超音波映像の高分解能化と超音波探傷の高速化を両立する方法としては、以下のような従来技術がある。   Conventionally, the ultrasonic flaw detection method, which is a kind of non-destructive inspection method, has been widely used for flaw detection of internal defects such as steel. In this internal defect inspection, in order to obtain more detailed information on internal defects, high resolution of ultrasonic images is required. There is also a demand for faster ultrasonic flaw detection. As methods for achieving both high resolution of ultrasonic images and high speed ultrasonic flaw detection, there are the following conventional techniques.

(1)アレイ型超音波プローブを用いた開口合成法
高分解能な映像化を目的とした技術として開口合成法がある(例えば特許文献1及び特許文献2参照)。この開口合成法の原理を、図23に示される振動子アレイ120を被検体110の表面に接触させて欠陥映像化を行う場合を例に挙げて説明する。振動子アレイ120の各々の振動子から超音波を送信して欠陥エコーを検出し、超音波の送信からエコー受信までの時間から欠陥エコーの被検体110中でのビーム路程を測定する。個々の振動子120p(p=1,2,・・・)から送信され受信される超音波は空間的に拡がりをもっているので、振動子120pで検出したエコーのビーム路程がWp(p=1,2,・・・)であるとすると、半径Wpの中空の球Sp(p=1,2,・・・)のうち、振動子120pが送受信する超音波の指向角範囲のどこかに反射源が存在する。全ての振動子を用いてエコーを検出し、中空の球Spの交点を求めると、この交点が欠陥像となる。図23の例では、振動子アレイ120中A、B、C、D、Eが検出したエコーのビーム路程から欠陥像を合成する様子を示している。
(1) Aperture synthesis method using an array type ultrasonic probe There is an aperture synthesis method as a technique aiming at high-resolution imaging (for example, refer to Patent Document 1 and Patent Document 2). The principle of the aperture synthesis method will be described by taking as an example the case of performing defect imaging by bringing the transducer array 120 shown in FIG. 23 into contact with the surface of the subject 110. An ultrasonic wave is transmitted from each transducer of the transducer array 120 to detect a defect echo, and the beam path of the defective echo in the subject 110 is measured from the time from the transmission of the ultrasonic wave to the reception of the echo. Since the ultrasonic waves transmitted and received from the individual transducers 120p (p = 1, 2,...) Have a spatial spread, the beam path of the echo detected by the transducer 120p is Wp (p = 1, 2,..., Of the hollow sphere Sp (p = 1, 2,...) Having a radius Wp, a reflection source somewhere in the directivity angle range of the ultrasonic wave transmitted and received by the transducer 120p. Exists. When echoes are detected using all the transducers and the intersection of the hollow spheres Sp is obtained, this intersection becomes a defect image. In the example of FIG. 23, a defect image is synthesized from the beam path of echoes detected by A, B, C, D, and E in the transducer array 120.

アレイ型超音波プローブを用いた開口合成法では、アレイ振動子の配置、形状に対応した一定の領域で欠陥像の合成が可能であり、超音波プローブの機械的な走査が不要であり、高速に超音波探傷を行うことができる。そして、ある深さ位置に焦点を設定して開口合成処理を行えば、集束ビームと同等の探傷が可能である。   In the aperture synthesis method using an array-type ultrasonic probe, it is possible to synthesize a defect image in a certain area corresponding to the arrangement and shape of the array transducer, and there is no need for mechanical scanning of the ultrasonic probe. Ultrasonic flaw detection can be performed. Then, if a focus is set at a certain depth position and aperture synthesis processing is performed, flaw detection equivalent to a focused beam is possible.

(2)集束ビームを用いた欠陥画像化処理方法の適用
また、集束ビームと組み合わせて欠陥画像化処理を行う方法がある(例えば特許文献3参照)。この方法は、図23に示されるように、被検体の再構成像を同じ大きさの微小要素に分け,各測定点Pi,jごとに計測したビーム路程Wi,jから欠陥エコー源となりうる微小要素PFk,l,mを選び出すことを特徴とする方法であり、この方法により集束ビームを用いた探傷において分解能を向上させることができる。ある位置に焦点を設定して前記(1)の開口合成を行うことにより得られた波形を、集束ビームを用いた探傷で得られた波形と同等とみなせば、アレイ型超音波プローブを用いた開口合成法と組み合わせることができる。
(2) Application of defect imaging processing method using focused beam There is also a method of performing defect imaging processing in combination with a focused beam (see, for example, Patent Document 3). In this method, as shown in FIG. 23, the reconstructed image of the subject is divided into minute elements of the same size , and becomes a defect echo source from the beam path distance W i, j measured at each measurement point P i, j. This is a method characterized by selecting possible microelements PF k, l, m , and this method can improve resolution in flaw detection using a focused beam. If the waveform obtained by setting the focus at a certain position and performing aperture synthesis in (1) above is equivalent to the waveform obtained by flaw detection using a focused beam, an array type ultrasonic probe was used. Can be combined with aperture synthesis.

特開平8−62191号公報JP-A-8-62191 特開2000−65808号公報JP 2000-65808 A 特開2004−150875号公報JP 2004-150875 A

(社)日本非破壊検査協会編集、「超音波探傷試験II」、 (社)日本非破壊検査協会(2000)、p.151〜152Edited by Japan Nondestructive Inspection Association, “Ultrasonic Flaw Test II”, Japan Nondestructive Inspection Association (2000), p. 151-152

しかし、前記(1)と(2)とを組み合わせた場合でも、高集束な線集束型リニアアレイ型超音波プローブを用いる場合などでは分解能が向上しないという問題点があった。以下にその理由を示す。   However, even when the above (1) and (2) are combined, there is a problem that the resolution is not improved when a highly focused line-focusing linear array type ultrasonic probe is used. The reason is shown below.

前記(2)の方法では、超音波の送受信は超音波振動子の中心の一点でなされていると仮定し、超音波プローブから微小要素までの往復伝搬時間を、図26に示されるように、送受信点から微小要素までの唯一の経路上を超音波が伝搬するものとして算出している。しかし、実際には超音波の送受信は複数の超音波振動子のアレイ列で行われている。このため、特に開口合成処理に用いる超音波振動子のアレイ列の面積が大きく焦点距離が短い開口合成の設定を用いる場合には、一点での送受信という仮定から大きく外れるため、上記の特許文献3に記載されているような技術で内部欠陥映像化の分解能を上げることは困難であった。   In the method (2), it is assumed that transmission / reception of ultrasonic waves is performed at a single point of the center of the ultrasonic transducer, and the round-trip propagation time from the ultrasonic probe to the microelement is as shown in FIG. The calculation is based on the assumption that ultrasonic waves propagate on the only path from the transmission / reception point to the minute element. However, actually, transmission / reception of ultrasonic waves is performed by an array row of a plurality of ultrasonic transducers. For this reason, in particular, when using the aperture synthesis setting in which the area of the array of ultrasonic transducers used for aperture synthesis processing is large and the focal length is short, it is far from the assumption of transmission / reception at a single point. It has been difficult to increase the resolution of internal defect imaging with the technique described in the above.

本発明は、このような実情に鑑みなされたものであり、開口合成処理に用いる超音波振動子アレイ列の面積が大きく焦点距離が短い開口合成の設定を用いた探傷において内部欠陥の映像化の分解能の向上を可能にした内部欠陥の超音波映像化方法及び内部欠陥の超音波映像化装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and imaging of internal defects in flaw detection using an aperture synthesis setting in which the area of an ultrasonic transducer array array used for aperture synthesis processing is large and the focal length is short. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic imaging method for internal defects and an ultrasonic imaging apparatus for internal defects that can improve the resolution.

本発明に係る内部欠陥の超音波映像化方法は、
アレイ型超音波プローブと被検体との間に水を介在させ、前記アレイ型超音波プローブの受信信号に開口合成処理を行って形成される焦点を、前記被検体に対して相対的に走査しつつ、超音波を前記被検体に向けて送信し、前記被検体の内部欠陥からの反射波を受信する送受信工程と、
前記アレイ型超音波プローブの各振動子で受信された信号に開口合成処理を行う信号処理工程と、
得られた開口合成波形を設定された遅延時間により遅延させたのち加算して信号を生成する信号生成工程と、
該生成された信号の表示を行う表示工程と
を備えた内部欠陥の超音波映像方法であって、
前記遅延時間は、
伝搬時間を開口合成波形に基づいて算出することとして、アレイ型超音波プローブの各振動子の受信信号に行われる開口合成処理の焦点と設定内部欠陥との相対位置に対する伝搬時間の変化量を求め、該伝搬時間の変化量から設定される。
An ultrasonic imaging method for an internal defect according to the present invention includes:
The focus formed by interposing water between the array-type ultrasonic probe and the subject and subjecting the reception signal of the array-type ultrasonic probe to aperture synthesis is scanned relative to the subject. While transmitting and receiving an ultrasonic wave toward the subject and receiving a reflected wave from an internal defect of the subject;
A signal processing step of performing aperture synthesis processing on the signal received by each transducer of the array-type ultrasonic probe;
A signal generation step of generating a signal by adding the resultant aperture synthesized waveform after being delayed by a set delay time; and
An ultrasonic imaging method of an internal defect comprising a display step of displaying the generated signal,
The delay time is
By calculating the propagation time based on the aperture synthesis waveform, the amount of change in the propagation time with respect to the relative position between the focus of the aperture synthesis processing performed on the received signal of each transducer of the array-type ultrasonic probe and the set internal defect is obtained. , The amount of change in the propagation time is set.

本発明に係る内部欠陥の超音波映像化方法は、
前記伝搬時間の変化量は、前記各振動子を複数領域に分割し、該分割された各領域が受信する設定内部欠陥からの反射波の波形を求め、該波形を前記各振動子毎に合成して、各振動子の信号とすることにより算出される。
An ultrasonic imaging method for an internal defect according to the present invention includes:
The amount of change in the propagation time is determined by dividing each transducer into a plurality of regions, obtaining a waveform of a reflected wave from a set internal defect received by each divided region, and synthesizing the waveform for each transducer. Then, it is calculated by using the signal of each vibrator.

本発明に係る内部欠陥の超音波映像化方法は、
前記各振動子の複数領域の分割の際に、
設定内部欠陥から複数の方向への超音波の伝搬経路を計算し、
その経路と超音波プローブとの交点を算出し、
得られた交点を用いて、超音波プローブ表面を得られた交点を代表点とする複数の面積に分割し、分割した超音波プローブの各面積と分割したそれぞれの面積に対応する設定内部欠陥との間の超音波の伝搬を、超音波の伝搬経路と超音波プローブとの交点算出時に辿った伝搬経路を経て伝搬するものとして計算する。
An ultrasonic imaging method for an internal defect according to the present invention includes:
When dividing the plurality of regions of each vibrator,
Calculate the propagation path of ultrasonic waves in multiple directions from the set internal defect,
Calculate the intersection of the path and the ultrasound probe,
Using the obtained intersection point, the ultrasonic probe surface is divided into a plurality of areas with the obtained intersection point as a representative point, and each divided ultrasonic probe area and the set internal defect corresponding to each divided area, Is propagated through the propagation path traced when calculating the intersection of the ultrasonic wave propagation path and the ultrasonic probe.

本発明に係る内部欠陥の超音波映像化方法は、
前記各振動子の分割された各領域が受信する設定内部欠陥からの反射波の波形を求める際に、
設定内部欠陥から複数の方向への超音波の伝搬経路を計算し、
その経路と超音波プローブとの交点を算出し、
得られた交点と分割したそれぞれの面積に対応する設定内部欠陥との間の超音波の伝搬を、超音波の伝搬経路と超音波プローブとの交点算出時に辿った伝搬経路を経て伝搬するものとして計算し、
各振動子の分割された各領域と設定内部欠陥との間の超音波の伝搬波形を、各領域近傍の交点と設定内部欠陥との間を伝搬する超音波の伝搬波形から内挿又は外挿して計算する。
An ultrasonic imaging method for an internal defect according to the present invention includes:
When obtaining the waveform of the reflected wave from the set internal defect received by each divided region of each vibrator,
Calculate the propagation path of ultrasonic waves in multiple directions from the set internal defect,
Calculate the intersection of the path and the ultrasound probe,
It is assumed that the propagation of ultrasonic waves between the obtained intersection and the set internal defect corresponding to each divided area propagates through the propagation path traced when calculating the intersection of the ultrasonic propagation path and the ultrasonic probe. Calculate
The ultrasonic wave propagation waveform between each divided area of each transducer and the set internal defect is interpolated or extrapolated from the ultrasonic wave propagation waveform between the intersection near each area and the set internal defect. To calculate.

本発明に係る内部欠陥の超音波映像化装置は、
アレイ型超音波プローブと被検体との間に水を介在させ、前記アレイ型超音波プローブの受信信号に開口合成処理を行って形成される焦点を、前記被検体に対して相対的に走査しつつ、超音波を前記被検体に向けて送信し、前記被検体の内部欠陥からの反射波を受信する送受信手段と、
前記アレイ型超音波プローブの各振動子で受信された信号に開口合成処理を行う信号処理手段と、
得られた開口合成波形を設定された遅延時間データにより遅延させたのち加算して信号を生成する信号生成手段と、
該生成された信号データを画像メモリに出力して表示する表示手段と
を備えた内部欠陥の超音波映像方法であって、
前記遅延時間データは、
伝搬時間を開口合成波形に基づいて算出することとして、アレイ型超音波プローブの各振動子の受信信号に行われる開口合成処理の焦点と設定内部欠陥との相対位置に対する伝搬時間の変化量から求め、該伝搬時間の変化量から設定される。
The ultrasonic imaging apparatus for internal defects according to the present invention is as follows.
The focus formed by interposing water between the array-type ultrasonic probe and the subject and subjecting the reception signal of the array-type ultrasonic probe to aperture synthesis is scanned relative to the subject. While transmitting and receiving ultrasonic waves toward the subject, and receiving reflected waves from internal defects of the subject;
Signal processing means for performing aperture synthesis processing on a signal received by each transducer of the array-type ultrasonic probe;
A signal generating means for generating a signal by delaying the obtained aperture synthetic waveform by the set delay time data and adding the signal;
An ultrasonic imaging method of an internal defect comprising display means for outputting and displaying the generated signal data in an image memory,
The delay time data is
The propagation time is calculated based on the synthetic aperture waveform, and is calculated from the amount of change in the propagation time with respect to the relative position between the focal point of the synthetic aperture processing performed on each transducer signal of the array-type ultrasonic probe and the set internal defect. , The amount of change in the propagation time is set.

本発明においては、上記のように、前記アレイ型超音波プローブと被検体内部の所定位置に設定された欠陥(設定内部欠陥)との間を伝搬する超音波の伝搬時間を、前記アレイ型超音波プローブの各振動子の送受信面の全面を複数領域に分割し、該分割された各領域と設定内部欠陥との間を送受信される超音波の波形を求め、該波形を前記アレイ型超音波プローブの各振動子の全面について合成し、合成された各振動子の信号を開口合成した信号波形から算出するようにして、前記アレイ型超音波プローブが開口合成又は集束によって形成する焦点と設定内部欠陥との相対位置に対する伝搬時間の変化量を求め、その伝搬時間の変化量に基づいて等伝搬時間面又は遅延時間群のデータを求め、そして、そのデータを利用して欠陥画像を生成するようにしており、このため、超音波振動子アレイ列全体の面積が大きく焦点距離が短いプローブ及び開口合成の設定を用いた探傷において、信号処理により映像化の分解能を向上させることができる。   In the present invention, as described above, the propagation time of the ultrasonic wave propagating between the array-type ultrasonic probe and a defect set at a predetermined position inside the subject (set internal defect) is set as the array-type ultrasonic probe. The entire transmission / reception surface of each transducer of the acoustic probe is divided into a plurality of regions, an ultrasonic waveform transmitted / received between each of the divided regions and the set internal defect is obtained, and the waveform is obtained as the array type ultrasonic wave. The entire surface of each transducer of the probe is synthesized, and the signal of each synthesized transducer is calculated from the signal waveform obtained by aperture synthesis, so that the focus and setting inside the array type ultrasonic probe formed by aperture synthesis or focusing Obtain the amount of change in the propagation time relative to the position relative to the defect, obtain the data of the equal propagation time plane or delay time group based on the amount of change in the propagation time, and generate the defect image using the data Has manner, Therefore, in flaw detection using a set of the total area of the ultrasound transducer array column is large focal length shorter probe and aperture synthesis, it is possible to improve the resolution of imaging by the signal processing.

本発明の実施形態1に係る超音波による内部欠陥の映像化装置の構成図である。It is a block diagram of the imaging device of the internal defect by the ultrasonic wave which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の等伝搬時間面の説明図である。It is explanatory drawing of the equal propagation time surface of this invention. 超音波伝搬解析により超音波伝搬時間を得るための処理方法を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the processing method for obtaining ultrasonic propagation time by ultrasonic propagation analysis. 欠陥位置での超音波波形を取得するための処理方法を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the processing method for acquiring the ultrasonic waveform in a defect position. アレイ型超音波プローブで受信し、開口合成処理を行って出力波形を取得するための処理方法を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the processing method for receiving with an array type ultrasonic probe and performing an aperture synthesis process and acquiring an output waveform. 伝搬時間を得る方法の手順を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the procedure of the method of obtaining propagation time. 等伝搬時間面を用意する際の処理方法を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the processing method at the time of preparing an equal propagation time surface. 伝搬時間の変化量と等伝搬時間面との関係を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the relationship between the variation | change_quantity of propagation time, and an equal propagation time surface. 等伝搬時間面のデータの例である。It is an example of the data of an equal propagation time surface. 欠陥像を合成する際の処理を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the process at the time of synthesize | combining a defect image. 水伝搬時間と被検査体伝搬時間の説明図である。It is explanatory drawing of water propagation time and to-be-inspected object propagation time. 1つの等伝搬時間面を用いて異なる伝搬時間での等伝搬時間面を描く方法の説明図である。It is explanatory drawing of the method of drawing the equal propagation time surface in a different propagation time using one equal propagation time surface. 映像化処理の説明図である。It is explanatory drawing of an imaging process. 本発明の実施例の効果を従来方法の結果とを対比して示した図である。It is the figure which showed the effect of the Example of this invention in contrast with the result of the conventional method. 本発明の実施形態2において、伝搬時間変化量のプロファイルから遅延時間を構成して波形再合成を行う方法の説明図である。In Embodiment 2 of this invention, it is explanatory drawing of the method of comprising a delay time from the profile of propagation time variation | change_quantity, and performing a waveform resynthesis. 本発明の実施形態3において超音波伝搬時間を得る方法のフローチャートである。It is a flowchart of the method of obtaining ultrasonic propagation time in Embodiment 3 of this invention. アレイプローブ上の点を得る方法の説明図である。It is explanatory drawing of the method of obtaining the point on an array probe. プローブ設定点から微小面積を得る方法の説明図である。It is explanatory drawing of the method of obtaining a micro area from a probe set point. 欠陥位置での超音波波形取得のフローチャートである。It is a flowchart of ultrasonic waveform acquisition at a defect position. アレイプローブで受信し、開口合成処理を行った出力波形所得のフローチャートである。It is the flowchart of the output waveform income which received with the array probe and performed the aperture synthetic | combination process. 本発明の実施形態4において超音波伝搬時間を得る方法のフローチャートである。It is a flowchart of the method of obtaining ultrasonic propagation time in Embodiment 4 of this invention. プローブ設定点の伝搬時間、減衰から微小面積代表点の伝搬時間、減衰を得る方法のフローチャートである。It is a flowchart of the method of obtaining the propagation time and attenuation | damping of a micro area representative point from the propagation time and attenuation | damping of a probe set point. 従来の開口合成方法の原理説明図である。It is principle explanatory drawing of the conventional opening synthetic | combination method. 線集束型リニアアレイ型超音波プローブを示した図である。It is the figure which showed the line focusing type linear array type ultrasonic probe. 従来技術(特許文献3)における欠陥像合成方法の説明図である。It is explanatory drawing of the defect image synthesis method in a prior art (patent document 3). 従来技術における超音波プローブと微小要素の経路を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the path | route of the ultrasonic probe and microelement in a prior art. 伝搬経路決定方法の比較(従来例と実施の形態3)を示した図である。It is the figure which showed the comparison (prior art example and Embodiment 3) of the propagation path determination method.

本発明は、アレイ型超音波プローブでは超音波の送受信が複数の振動子のアレイ列でなされている点に着目し、アレイ型超音波プローブが開口合成又は集束によって形成する焦点の位置と内部欠陥の位置によって、内部欠陥からの反射波の伝搬時間がどのように変わるかを予め解析しておいて、その解析結果を用いた信号処理を行うことにより、超音波振動子アレイ列全体の面積が大きく焦点距離が短いプローブ及び開口合成の設定を用いた探傷の分解能を向上させることが可能であるという知見に基づくものである。その具体例を実施形態1〜実施形態4としてそれぞれ説明する。   The present invention pays attention to the fact that ultrasonic transmission / reception is performed by an array row of a plurality of transducers in an array type ultrasonic probe, and the position of a focal point and internal defects formed by aperture synthesis or focusing by the array type ultrasonic probe. By analyzing in advance how the propagation time of the reflected wave from the internal defect changes depending on the position, and performing signal processing using the analysis result, the area of the entire ultrasonic transducer array row can be reduced. This is based on the finding that it is possible to improve the resolution of flaw detection using a probe with a large focal length and a short aperture. Specific examples thereof will be described as Embodiments 1 to 4, respectively.

実施形態1.
図1は本発明の実施形態1に係る超音波映像化装置の構成を示すブロック図である。
図1において、1は検査対象である被検体を示す。この例では被検体1は静止被検体であり、媒体は水を用いており、液浸法を用いて内部欠陥のイメージングを行う。10は超音波を送受信するアレイ型超音波プローブであり、送信回路11からの一定周期の電気パルスが駆動素子選択回路12を通り各振動子に送信される電気信号により超音波ビームを被検体1に向け送信するとともに、被検体1の表面及び内部からの反射波(エコー)を受信する。受信された信号は、受信回路13及びアレイ信号処理回路14により、開口合成処理が行われ、また、後の信号処理に都合のよい適正レベルに増幅される。アレイ型超音波プローブ10は、適当な走査手段によって被検体1上で2次元走査(x−y走査)又は1次元走査(y走査)され、その位置はx方向位置検出手段21及びy方向位置検出手段22によってそれぞれ検出され、出力波形データ部15に送られる。
Embodiment 1. FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic imaging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a subject to be examined. In this example, the subject 1 is a stationary subject, water is used as a medium, and an internal defect is imaged using an immersion method. Reference numeral 10 denotes an array-type ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves, and an ultrasonic beam is transmitted from the transmission circuit 11 to the subject 1 by an electric signal that is transmitted to each transducer through a drive element selection circuit 12 through a drive element selection circuit 12. And a reflected wave (echo) from the surface and inside of the subject 1 is received. The received signal is subjected to aperture synthesis processing by the receiving circuit 13 and the array signal processing circuit 14 and is amplified to an appropriate level convenient for later signal processing. The array-type ultrasonic probe 10 is two-dimensionally scanned (xy scanning) or one-dimensionally scanned (y-scanned) on the subject 1 by appropriate scanning means, and the position thereof is the x-direction position detecting means 21 and the y-direction position. Each is detected by the detection means 22 and sent to the output waveform data section 15.

出力波形データ部15は、アレイ信号処理回路14、x方向位置検出手段21及びy方向位置検出手段22の出力に基づいてこのときのアレイ型超音波プローブ10が開口合成によって形成する焦点Pi,j(i:x方向の位置、j:y方向の位置)に対応した出力波形データを検出し、その出力は欠陥像合成処理部16に送られる。欠陥像合成処理部16は、送信時刻と欠陥エコー52の受信時刻の差、すなわち超音波の伝搬時間を計測する。計測された各伝搬時間は、各位置Pi,jと対応付けて記録される。また、等伝搬時間面データ部17は記憶装置であり、例えば超音波伝搬解析によって予め求めておいた等伝搬時間面のデータを保存しておくものとする。この等伝搬時間面とは、図2に示されるように、開口合成によって得られる、その点にある微小欠陥までの往復の伝搬時間が等しくなるような点を結んで作られた面である。この等伝搬時間面は、アレイ型超音波プローブ10の焦点に対する欠陥の深さによって変化するため、欠陥の深さ毎の複数の等伝搬時間面のデータを用意する。なお、上記の出力波形データ部15、欠陥像合成処理部16及び等伝搬時間面データ部17は、欠陥像再構成信号処理部20を構成している。 The output waveform data section 15 is based on the outputs of the array signal processing circuit 14, the x-direction position detection means 21 and the y-direction position detection means 22, and the focal points P i, Output waveform data corresponding to j (i: position in the x direction, j: position in the y direction) is detected, and the output is sent to the defect image composition processing unit 16. The defect image composition processing unit 16 measures the difference between the transmission time and the reception time of the defect echo 52, that is, the ultrasonic propagation time. Each measured propagation time is recorded in association with each position P i, j . Further, the equal propagation time plane data unit 17 is a storage device, and stores data of the equal propagation time plane obtained in advance, for example, by ultrasonic propagation analysis. As shown in FIG. 2, the uniform propagation time plane is a plane formed by connecting the points obtained by aperture synthesis so that the round trip propagation times to the minute defect at that point are equal. Since this equal propagation time surface changes depending on the depth of the defect with respect to the focal point of the array-type ultrasonic probe 10, data of a plurality of equal propagation time surfaces for each defect depth is prepared. The output waveform data unit 15, the defect image composition processing unit 16, and the equal propagation time plane data unit 17 constitute a defect image reconstruction signal processing unit 20.

本実施形態1では、欠陥像合成処理に先立ち超音波伝搬解析による等伝搬時間面の作成を行う。なお、本発明はこれに限るものではなく、等伝搬時間面の作成は欠陥像合成中に行ってもよい。
図2に示されるような等伝搬時間面の作成は、超音波伝搬解析による伝搬時間Wの算出により行うことができる。これを図3、図4、図5のフローチャート及び図6の説明図に基づいて説明する。
In the first embodiment, an equal propagation time plane is created by ultrasonic propagation analysis prior to the defect image synthesis process. Note that the present invention is not limited to this, and the creation of the equal propagation time plane may be performed during defect image synthesis.
The creation of the equal propagation time plane as shown in FIG. 2 can be performed by calculating the propagation time W by ultrasonic propagation analysis. This will be described based on the flowcharts of FIGS. 3, 4, and 5 and the explanatory diagram of FIG.

図3は、超音波伝搬解析により超音波伝搬時間を得る方法全体のフローチャートであり、図4は、図3の処理S3(欠陥位置での超音波波形取得)の詳細を示すフローチャートであり、図5は、図3の処理S4(アレイプローブで受信し、開口合成処理を行った超音波波形取得)の詳細を示すフローチャートであり、図6は、伝搬時間を得る方法の手順を示した説明図である。ここで、図6ではリニアアレイプローブにおける2次元上の解析を示している。但し、本発明はこれに限るものではなく、アレイプローブの形状はリニアでなくてもよいし、解析は3次元上で行ってもよい。   FIG. 3 is a flowchart of the entire method for obtaining the ultrasound propagation time by the ultrasound propagation analysis, and FIG. 4 is a flowchart showing details of the processing S3 (acquisition of ultrasound waveform at the defect position) in FIG. FIG. 5 is a flowchart showing details of the processing S4 (acquisition of ultrasonic waveform received by the array probe and subjected to aperture synthesis processing) in FIG. 3, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing the procedure of the method for obtaining the propagation time. It is. Here, FIG. 6 shows a two-dimensional analysis in the linear array probe. However, the present invention is not limited to this, and the shape of the array probe may not be linear, and the analysis may be performed in three dimensions.

(S1)振動子から送信される超音波波形を設定する。
(S2)超音波プローブの各振動子から、予め設定された微小欠陥(本発明の設定内部欠陥に相当する)までの経路を求める。図6の上段では、2つの振動子についてその経路を示している。
(S1) An ultrasonic waveform transmitted from the transducer is set.
(S2) A path from each transducer of the ultrasonic probe to a preset minute defect (corresponding to the set internal defect of the present invention) is obtained. The upper part of FIG. 6 shows the paths of two vibrators.

(S3)欠陥位置での超音波波形を取得する。
(S3)の詳細な処理としては、図4のフローチャートに示されるように次の処理を行う。
(S3−1)出力用超音波波形データの初期化。
(S3−2)計算する振動子12を決定。
(S3−3)計算している振動子による微小欠陥位置での超音波波形を計算する。このとき振動子によって送信のタイミングが違う場合は、図6のように振動子に対応した時間に送信されるよう設定する。また、経路上を伝搬するときの伝搬時間と減衰を考慮する。(図6参照)
(S3−4)得られた超音波波形を出力用超音波波形データに足し合わせる。
(S3−5)送信に使用している全ての振動子に対して計算を行うまで、(S3−2)から(S3−4)までを繰り返す。
(S3−6)出力用超音波波形データを欠陥位置での超音波波形として出力。
このような図4の処理の後、図3の処理(S4)に移行する。
(S3) An ultrasonic waveform at the defect position is acquired.
As detailed processing of (S3), the following processing is performed as shown in the flowchart of FIG.
(S3-1) Initialization of output ultrasonic waveform data.
(S3-2) Determine the vibrator 12 to be calculated.
(S3-3) The ultrasonic waveform at the position of the minute defect by the vibrator being calculated is calculated. At this time, if the transmission timing is different depending on the vibrator, the transmission is set at a time corresponding to the vibrator as shown in FIG. Also consider the propagation time and attenuation when propagating on the path. (See Figure 6)
(S3-4) The obtained ultrasonic waveform is added to the output ultrasonic waveform data.
(S3-5) Steps (S3-2) to (S3-4) are repeated until calculation is performed for all transducers used for transmission.
(S3-6) Output ultrasonic waveform data as an ultrasonic waveform at the defect position.
After such processing in FIG. 4, the processing shifts to processing (S4) in FIG.

(S4)アレイプローブで受信し、開口合成処理を行った出力波形を取得する。
(S4)の詳細としては、図5のフローチャートに示されるように次の処理を行う。
(S4−1)欠陥位置での超音波波形を微小欠陥位置から出射。
(S4−2)受信に使用する全振動子の受信波形データを初期化。
(S4−3)計算する振動子を決定。
(S4−4)計算している振動子で受信される超音波波形を計算(図6参照)。
(S4−5)受信に用いる全ての振動子に対して計算を行うまで、(S4−3)から(S4−4)までを繰り返す。
(S4−6)集束ビーム処理後の出力波形データを初期化。
(S4−7)全振動子の受信波形データに、実際の集束ビーム処理に即した遅延処理を行う(図6参照)。
(S4−8)遅延処理を行った全振動子の受信波形データをそれぞれ出力波形データに足し合わせる(図6参照)。
このような図5の処理の後、図3の処理(S5)に移行する。
(S4) An output waveform received by the array probe and subjected to aperture synthesis processing is acquired.
As the details of (S4), the following processing is performed as shown in the flowchart of FIG.
(S4-1) The ultrasonic waveform at the defect position is emitted from the minute defect position.
(S4-2) Initialize received waveform data of all transducers used for reception.
(S4-3) Determine the vibrator to be calculated.
(S4-4) The ultrasonic waveform received by the transducer being calculated is calculated (see FIG. 6).
(S4-5) Steps (S4-3) to (S4-4) are repeated until calculation is performed for all transducers used for reception.
(S4-6) The output waveform data after the focused beam processing is initialized.
(S4-7) Delay processing corresponding to actual focused beam processing is performed on the received waveform data of all the transducers (see FIG. 6).
(S4-8) The received waveform data of all the transducers subjected to the delay process are added to the output waveform data, respectively (see FIG. 6).
After such processing in FIG. 5, the processing shifts to processing (S5) in FIG.

(S5)上記の(S4)で得られた出力波形から到達時刻を読み取る。このとき、時刻を読み取る方法は、閾値を設定して立ち上がり時刻を取得する、閾値を設定して立下り時刻を取得する、波形がピーク値となる時刻を取得するなどがあり、対応に応じて適切な方法を使用する。
(S6)プローブからの出射時刻と到達時刻との差から伝搬時間を求める。このとき、時刻を読み取る方法は、閾値を設定して立ち上がり時刻を取得する、同様に閾値を取得して立ち下り時刻を取得する、波形がピーク値となる時刻を取得するなどがあり、この中から適切な方法を選ぶ。
(S5) The arrival time is read from the output waveform obtained in (S4) above. At this time, the method of reading the time includes setting a threshold value to acquire the rising time, setting the threshold value to acquire the falling time, and acquiring the time when the waveform reaches the peak value. Use the appropriate method.
(S6) The propagation time is obtained from the difference between the emission time from the probe and the arrival time. At this time, the method of reading the time includes acquiring a rise time by setting a threshold value, acquiring a fall time by acquiring the threshold value in the same manner, and acquiring a time at which the waveform has a peak value. Choose the appropriate method.

次に、前記の方法を用いて等伝搬時間面のデータを準備する方法を説明する。
図7はその方法を示したフローチャートである。この手順を以下に示す。
(S21)水距離(図6の上段参照)を設定する。
(S22)被検体距離(図6の上段参照)を設定する。
(S23)開口合成焦点深さ(例えば、被検体内での深さ位置、図6の上段参照)を設定する。
(S24)被検体と開口合成焦点とのずれ(深さ方向に直交する面内)を設定する。
(S25)開口合成処理した波形から伝搬時間を計算する(図3、図4及び図5のフローチャート参照)。
(S26)欠陥信号を受信し得る範囲で開口合成焦点との深さ方向に直交する面内のずれを変化させ、等伝搬時間面を作成するのに十分なデータが得られるまで、上記の処理(S24)(S25)の操作を繰り返す。
(S27)上記の処理(S24)(S25)(S26)で得られた被検体と開口合成焦点との深さ方向に直交する面内のずれに対する伝搬時間の変化量の関係から、超音波の伝搬速度を用いて伝搬時間が等しくなる位置を求めて、それらの位置を結んで、等伝搬時間面のデータを作成する。等伝搬時間面のデータは、図8に示されるように、結果として伝搬時間の増減を打ち消すように微小欠陥の深さを調整することにより得られることになる。このとき、本実施形態1においては、伝搬時間及び等伝搬時間面は開口合成焦点軸とのずれが0のときの値との差として求めている。
(S28)必要となり得る(例えば、測定対象において想定し得る)全ての水距離、被検体距離及び開口合成焦点深さに対応する等伝搬時間面が揃うまで上記の(S21)から(S27)までの操作を繰り返す。
Next, a method for preparing data of the equal propagation time plane using the above method will be described.
FIG. 7 is a flowchart showing the method. This procedure is shown below.
(S21) The water distance (see the upper part of FIG. 6) is set.
(S22) A subject distance (see the upper part of FIG. 6) is set.
(S23) The aperture synthetic focus depth (for example, the depth position in the subject, see the upper part of FIG. 6) is set.
(S24) A deviation (in a plane perpendicular to the depth direction) between the subject and the aperture synthetic focus is set.
(S25) The propagation time is calculated from the waveform subjected to aperture synthesis processing (see the flowcharts of FIGS. 3, 4 and 5).
(S26) The above processing is performed until sufficient data is obtained to change the in-plane deviation perpendicular to the depth direction from the aperture synthetic focus within a range in which a defect signal can be received, and to create an equal propagation time plane. (S24) The operation of (S25) is repeated.
(S27) From the relationship of the amount of change in the propagation time with respect to the deviation in the plane orthogonal to the depth direction between the subject and the aperture synthetic focus obtained in the above processing (S24) (S25) (S26), the ultrasonic wave Using the propagation speed, the positions where the propagation times are equal are obtained, and the positions are connected to create the data of the equal propagation time plane. As shown in FIG. 8, the data on the equal propagation time plane is obtained by adjusting the depth of the minute defect so as to cancel the increase / decrease in the propagation time as a result. At this time, in the first embodiment, the propagation time and the equal propagation time plane are obtained as a difference from the value when the deviation from the aperture synthetic focal axis is zero.
(S28) From the above (S21) to (S27) until the equal propagation time planes corresponding to all the water distances, the object distances, and the aperture synthetic focal depths that can be necessary (for example, can be assumed in the measurement target) are obtained. Repeat the operation.

上記の方法により、必要となり得る全ての水距離、被検体距離及び開口合成焦点深さにおける等伝搬時間面が準備できる。但し本発明における等伝搬時間面の作成方法は前記の方法に限るものではなく、実測定によるデータや超音波伝搬シミュレーションを利用しても良い。また、伝搬時間の計算方法は図3、図4、図5及び図6で示された方法に限るものではない。
また、各振動子の面積が、被検体に対して十分に大きい場合には、さらに振動子を複数の微小領域に分割し、各微小領域の信号を各振動子単位で加算することで処理すれば良い。
また、アレイ列方向と直交方向(図7の紙面奥行方向)に面積が大きい場合にも、その直交方向に微小領域に分割して、行えば良い。(例えば図24のようなプローブで、Y方向に対して複数に分割する。)
また、振動子が1次元方向にのみ配列された例で説明したが、2次元に配列されたアレイ型プローブでも、2次元に処理を行えば適用可能である。
By the above method, an equal propagation time plane can be prepared for all water distances, object distances, and aperture synthetic focus depths that may be required. However, the creation method of the equal propagation time plane in the present invention is not limited to the above method, and data based on actual measurement or ultrasonic propagation simulation may be used. Further, the calculation method of the propagation time is not limited to the method shown in FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5, and FIG.
If the area of each transducer is sufficiently large for the subject, the transducer can be further divided into a plurality of microregions, and processing can be performed by adding the signals of each microregion in units of each transducer. It ’s fine.
In addition, even when the area is large in the direction orthogonal to the array column direction (the depth direction in FIG. 7), the area may be divided into small regions in the orthogonal direction. (For example, a probe as shown in FIG. 24 is divided into a plurality of parts in the Y direction.)
Further, although the example in which the transducers are arranged only in the one-dimensional direction has been described, an array type probe arranged in two dimensions can be applied if processing is performed in two dimensions.

図9は、上記のようにして求められる等伝搬時間面のデータの例であり、これは図1の等伝搬時間面データ部17に格納されて、欠陥像合成処理部16において欠陥像を合成する際に用いられる。   FIG. 9 is an example of the data of the equal propagation time plane obtained as described above. This is stored in the uniform propagation time plane data unit 17 of FIG. 1 and the defect image synthesis processing unit 16 synthesizes the defect image. Used when

次に、図1の超音波映像化装置の動作を説明する。
図10は、図1の超音波映像化装置において欠陥像を合成する際の処理を示したフローチャートである。
(S31)アレイ型超音波プローブ10、駆動素子選択回路及びアレイ信号処理回路を操作して開口合成によって形成する焦点を走査しながら探傷を行い、出力波形データ部15は、駆動素子選択回路12、受信回路13、アレイ信号処理回路14、x方向位置検出手段21及びy方向位置検出手段22の出力に基づいて、各位置Pi,jに対応した出力波形データを検出する。
(S32)アレイ信号処理回路14又は欠陥像合成処理部16は、出力波形データの中で欠陥エコーの最も大きいPi,jでの反射波形から、図11に示されるように、水伝搬時間と被検体伝搬時間を検出し、それらの伝搬時間から水距離・被検体距離を取得する。
(S33)欠陥像合成処理部16は、等伝搬時間面データ部17に格納されて用意してある等伝搬時間面のデータ(図9参照)のなかで水距離・被検体距離と開口合成焦点深さの設定値が上記の(S32)で得られた水距離・被検体距離、開口合成焦点深さと近いものを選択する。本実施形態1においては、図12に示されるように、ここで選んだ1つの等伝搬時間面形状のみを用いて以後の処理を行う。なお、図12においては、1つの等伝搬時間面を用いて異なる伝搬時間での等伝搬時間面を描く方法を示したものであり、伝搬時間T2の等伝搬時間面に対して、伝搬時間が異なっている場合(T1、T3)においても、伝搬時間T2の等伝搬時間面と同じ形状の等伝搬時間面を利用することができる(この場合には、1個の等伝搬時間面のデータがあれば足りることになる)。
Next, the operation of the ultrasonic imaging apparatus in FIG. 1 will be described.
FIG. 10 is a flowchart showing processing when a defect image is synthesized in the ultrasonic imaging apparatus of FIG.
(S31) The array-type ultrasonic probe 10, the drive element selection circuit, and the array signal processing circuit are operated to scan the focal point formed by aperture synthesis, and the output waveform data unit 15 includes the drive element selection circuit 12, Based on the outputs of the receiving circuit 13, the array signal processing circuit 14, the x-direction position detection means 21 and the y-direction position detection means 22, output waveform data corresponding to each position P i, j is detected.
(S32) As shown in FIG. 11, the array signal processing circuit 14 or the defect image composition processing unit 16 calculates the water propagation time and the reflection waveform at P i, j having the largest defect echo in the output waveform data. The object propagation time is detected, and the water distance and the object distance are acquired from the propagation time.
(S33) The defect image synthesis processing unit 16 stores the water distance / subject distance and the aperture synthesis focus in the data of the equal propagation time plane stored in the equal propagation time plane data unit 17 (see FIG. 9). A depth setting value close to the water distance / subject distance and aperture synthetic focus depth obtained in (S32) above is selected. In the first embodiment, as shown in FIG. 12, the subsequent processing is performed using only one uniform propagation time plane shape selected here. FIG. 12 shows a method of drawing an equal propagation time plane at different propagation times using one equal propagation time plane. The propagation time is equal to the equal propagation time plane of the propagation time T2. Even when they are different (T1, T3), an equal propagation time plane having the same shape as the equal propagation time plane of the propagation time T2 can be used (in this case, data of one equal propagation time plane is stored). If it is enough).

(S34)欠陥像合成処理部16は、上記の(S33)で選択した等伝搬時間面のデータを用いて映像化処理を行う。本実施形態1における映像化処理方法を図13に示す。ここで、図13においては簡単のため2次元で記述しているが、本実施形態1においては3次元的に処理を行っている。但し、本発明はこれに限定されるものではなく2次元で処理を行ってもよい。本実施形態1における映像化処理方法の手順を以下に示す。
(a)各焦点位置Pi,jのなかで欠陥エコーが検出できている焦点位置Pi,jについて、図11のように伝搬時間を検出する。伝搬時間の検出は、図1におけるアレイ信号処理回路14で行っても欠陥像合成処理部16で行ってもよく、本実施形態においてはアレイ信号処理回路14で行っている。
(b)被検体1中で欠陥が存在し得る領域を微小体積要素にわけ、それぞれの微小体積要素に3次元のアドレスPfk,l,m(k:x方向の位置,l:y方向の位置,m:Z方向の位置)をつける。
(c)各位置Pi,jでの伝搬時間から、欠陥がプローブ中心軸上にあったと仮定したときの欠陥位置を算出し、その欠陥位置に対応するPfk,l,mを図13のように等伝搬時間面の中心として設定する。
(d)上記の(c)で設定された等伝搬時間面の中心から等伝搬時間面(図12参照)を形成し、その等伝搬時間面の一部が存在するような各微小領域Pfk,l,mに対し、Pfk,l,mに設けたカウンタCk,l,mにカウント1を加算する。
(e)上記の(c)、(d)の操作を、欠陥エコーが検出できている全ての位置Pi,jについて行う。
(S34) The defect image composition processing unit 16 performs an imaging process using the data on the equal propagation time plane selected in (S33) above. FIG. 13 shows an imaging processing method according to the first embodiment. Here, in FIG. 13, the description is made in two dimensions for simplicity, but in the first embodiment, the processing is performed in three dimensions. However, the present invention is not limited to this, and the processing may be performed in two dimensions. The procedure of the imaging processing method in the first embodiment is shown below.
(A) each focal position P i, the focus position P i which defect echo is detectable among j, for j, to detect the propagation time as in FIG. 11. The detection of the propagation time may be performed by the array signal processing circuit 14 in FIG. 1 or the defect image composition processing unit 16, and is performed by the array signal processing circuit 14 in this embodiment.
(B) A region where a defect may exist in the subject 1 is divided into minute volume elements, and each of the minute volume elements has a three-dimensional address Pf k, l, m (k: position in the x direction, l: in the y direction) Position, m: position in the Z direction).
(C) From the propagation time at each position P i, j , the defect position when the defect is assumed to be on the probe center axis is calculated, and Pf k, l, m corresponding to the defect position is calculated as shown in FIG. Thus, it is set as the center of the equal propagation time plane.
(D) Each small region Pf k in which an equal propagation time plane (see FIG. 12) is formed from the center of the equal propagation time plane set in (c) above and a part of the equal propagation time plane exists. , l, m , count 1 is added to the counter C k, l, m provided at Pf k, l, m .
(E) The above operations (c) and (d) are performed for all positions P i, j at which defect echoes can be detected.

(S35)上記の(S34)で得られたデータを映像化する。本実施形態1における映像化の方法は以下に示すとおりである。
(a)全(k,l)に対し、それぞれ(k,l)を固定したときのCk,l,mの最大値Cmax(k,l)を求める。
(b)Cmax(k,l)が閾値以上になる各(k,l)に対し、別の閾値を決めてカウンタCk,l,mをmの小さい側からチェックしていったときに初めて閾値以上となるmをm(k,l)とする。
(c)上記の(b)で得られたm(k,l)を用い、各(k,l,m(k,l))に対応する各微小領域の隣り合う中心同士を線で結んでポリゴンを構成する。
(d)上記の(c)で得られたポリゴンを3次元表示する。
なお、映像化方法は前記のような3次元ポリゴン表示方法に限るものではなく、その他の3次元表示方法や2次元表示方法であってもよい。
(S35) The data obtained in (S34) is visualized. The imaging method in the first embodiment is as follows.
(A) For all (k, l) , the maximum value Cmax (k, l) of C k, l, m when (k, l) is fixed is obtained.
(B) For each (k, l) where Cmax (k, l) is greater than or equal to the threshold value, a different threshold value is determined and the counter C k, l, m is checked from the smaller m side. Let m (k, l) be m above the threshold.
(C) Using m (k, l) obtained in (b) above, connecting adjacent centers of each minute region corresponding to each (k, l, m (k, l)) with a line Constructs a polygon.
(D) The polygon obtained in the above (c) is three-dimensionally displayed.
The imaging method is not limited to the three-dimensional polygon display method as described above, and may be another three-dimensional display method or a two-dimensional display method.

ここで、周波数50MHz、アレイピッチ100μm、開口合成に用いるチャンネル数32、線集束ビームの水中焦点距離15mmの超音波線集束型アレイプローブ(図17に示すようなアレイ配列方向と直交方向に振動子面が曲率をもっており、その方向に集束する。)を用い、鋼片サンプルに直径300μmの人工穴を空けて、その穴を図14(a)のように探傷し、前記欠陥像合成方法で映像化した例を図14(b)に示す。なお、図14(b)は各振動子をさらに微小領域に分割して作成した等伝搬時間面を用いている。図14(c)は上記の特許文献3記載の方法で映像化処理を行い、前記欠陥像合成法(S35)の方法で3次元表示した図である。図14(c)では人工穴の映像がz方向に平らになっているのに対して、図14(b)では人工穴の曲面が再現されていて、形状の分解能が向上していることがわかる。   Here, an ultrasonic beam focusing array probe having a frequency of 50 MHz, an array pitch of 100 μm, 32 channels used for aperture synthesis, and an underwater focal length of 15 mm of a line focusing beam (a transducer in a direction orthogonal to the array arrangement direction as shown in FIG. 17). The surface has a curvature and converges in that direction.), An artificial hole with a diameter of 300 μm is made in the steel slab sample, the hole is flawed as shown in FIG. An example is shown in FIG. Note that FIG. 14B uses an equal propagation time plane that is created by further dividing each vibrator into minute regions. FIG. 14C is a diagram in which the imaging process is performed by the method described in Patent Document 3 and three-dimensionally displayed by the defect image synthesis method (S35). In FIG. 14C, the image of the artificial hole is flat in the z direction, whereas in FIG. 14B, the curved surface of the artificial hole is reproduced, and the shape resolution is improved. Recognize.

実施形態2.
本実施形態2は、図1の欠陥像合成処理部16を上記の演算処理とは異なった処理をするようにした例である。本実施形態2の欠陥像合成処理部16は、上記の等伝搬時間面データに代えて、遅延時間データを用いる。このため、等伝搬時間面データ部17に代えて、遅延時間データが格納される記憶装置(図示せず)が設けられる。この遅延時間データ(遅延時間群)は、伝搬時間の変化量データ(図8の変換を行う前のデータ)から求めるものであり、図15の概念図に示されるように、伝播時間の変化量が長いほど遅延時間を小さく、変化量が短いほど遅延時間を大きくしたデータである。等伝搬時間面データと同様にして、水距離・被検体距離・開口合成焦点深さの各値に対応して求められて記憶装置に記憶されている。
Embodiment 2. FIG.
The second embodiment is an example in which the defect image composition processing unit 16 in FIG. 1 performs processing different from the above arithmetic processing. The defect image composition processing unit 16 according to the second embodiment uses delay time data instead of the above equal propagation time plane data. Therefore, a storage device (not shown) for storing delay time data is provided in place of the equal propagation time plane data unit 17. This delay time data (delay time group) is obtained from propagation time change amount data (data before the conversion in FIG. 8), and as shown in the conceptual diagram of FIG. 15, the propagation time change amount. The longer the delay time, the smaller the delay time, and the shorter the change amount, the larger the delay time. Similarly to the equal propagation time plane data, it is obtained corresponding to each value of water distance, subject distance, and aperture synthetic focal depth, and stored in the storage device.

欠陥像合成処理部16は、図10に示されるフローチャートのうち、等伝搬時間面選択の処理(S33)とデータ映像化処理(S34)の具体的内容が異なるが、それ以外の処理は同じである。
等伝搬時間面選択の処理(S33)は、遅延時間データの選択処理になる。具体的には、アレイ型超音波プローブで測定した受信波形の水距離・欠陥深さに対応する、遅延時間データ(遅延時間群)を選択する処理を行う。
データ映像化処理(S34)は、その遅延時間データ選択処理で選択した遅延時間データを用いて、図15のように波形再合成処理を行う。
In the flowchart shown in FIG. 10, the defect image composition processing unit 16 differs in the specific contents of the equal propagation time plane selection process (S33) and the data visualization process (S34), but the other processes are the same. is there.
The equal propagation time plane selection process (S33) is a delay time data selection process. Specifically, processing for selecting delay time data (delay time group) corresponding to the water distance and defect depth of the received waveform measured by the array type ultrasonic probe is performed.
In the data visualization process (S34), the waveform resynthesis process is performed as shown in FIG. 15 using the delay time data selected in the delay time data selection process.

具体的には、焦点走査した多数点のうち、隣接した所定数の焦点位置(図15の例では10点)を選択し、その10点で測定した反射波形データに対し、選択した遅延時間データ(遅延時間群)に対応して、各プローブ位置に波形を遅延処理をする。図15に示されるように、外側の焦点の信号には遅延時間を小さくし、内側の焦点には遅延時間を大きくしている。これによって、所定数の焦点位置のうち、その中心に位置する焦点の上下に欠陥があれば、欠陥波形が揃うことにより、欠陥信号が強調されて、欠陥の存在を検知できる。一方、中心に位置する焦点の上下に欠陥が無ければ、例えば、外側の焦点の直上又は直下に欠陥があれば、各焦点で受信した欠陥の信号は、遅延しても位相が揃わないので、相殺され、強調されずに、欠陥信号を検出できない。つまり、中心に位置する焦点の直上又は直下には欠陥が無い、ということになる。   Specifically, a predetermined number of adjacent focal positions (10 points in the example of FIG. 15) are selected from a number of focally scanned points, and the selected delay time data with respect to the reflected waveform data measured at those 10 points. Corresponding to (delay time group), the waveform is delayed at each probe position. As shown in FIG. 15, the delay time is reduced for the signal of the outer focus, and the delay time is increased for the inner focus. As a result, if there is a defect above and below the focal point located at the center of the predetermined number of focal positions, the defect signal is emphasized and the presence of the defect can be detected by aligning the defect waveforms. On the other hand, if there is no defect above and below the focal point located at the center, for example, if there is a defect directly above or below the outer focal point, the signal of the defect received at each focal point is not aligned even if delayed. The defect signal cannot be detected without being offset and emphasized. That is, there is no defect immediately above or below the focal point located at the center.

このような処理を多数点測定したデータに対して、選択範囲を移動させながら順に所定数のデータを選択して、繰り返すことにより開口合成波形を得る。そして、遅延時間データ(遅延時間群)を選択する際には、複数の深さに対応した遅延時間データ(遅延時間群)をそれぞれ選択して、上記の演算処理を繰り返す。そして、得られた波形を適当な方法(Aスコープ、Bスコープ、Cスコープ、三次元表示)で表示する。   An aperture synthesis waveform is obtained by selecting and repeating a predetermined number of data in order while moving the selection range with respect to data obtained by measuring such a process at a number of points. Then, when selecting the delay time data (delay time group), the delay time data (delay time group) corresponding to a plurality of depths is selected, and the above arithmetic processing is repeated. Then, the obtained waveform is displayed by an appropriate method (A scope, B scope, C scope, three-dimensional display).

実施形態3.
実施形態3は、実施形態1とは超音波伝搬解析の部分が異なった処理をするようにした例である。
実施形態3における超音波伝搬解析は以下のとおりである。
図16は、実施形態3における伝搬解析方法を示すフローチャートである。
(S’1)例えば図17に示されるように、予め設定された微小欠陥から複数の方向に仮想的にビームを出射し、そのビームを延長した先にあるアレイプローブ送受信面との交点を求め、この交点をアレイプローブ送受信面上に設定した点(以下プローブ設定点と記載)とする。この仮想的なビームの延長の際、音響インピーダンスが異なる媒質間の境界(被検体と水の境界など)では超音波の屈折が起きるが、それに応じて仮想的なビームも屈折させる。図17には点1及び点2の2点しか図示されていないが、実際はアレイプローブ送受信面を微小面積に切り分けるため、密にプローブ設定点が得られるようにする。好ましくは、アレイプローブの1つの振動子に少なくとも2つ以上のプローブ設定点を設定できる程度の密度にする。このときプローブ設定点と微小欠陥との間の経路は辿ってきた仮想的なビームの経路に等しくなる。
Embodiment 3. FIG.
The third embodiment is an example in which the ultrasonic propagation analysis portion is different from the first embodiment.
The ultrasonic wave propagation analysis in the third embodiment is as follows.
FIG. 16 is a flowchart illustrating a propagation analysis method according to the third embodiment.
(S′1) For example, as shown in FIG. 17, a beam is virtually emitted from a preset minute defect in a plurality of directions, and the intersection with the array probe transmission / reception surface ahead of the extended beam is obtained. The intersection point is a point set on the array probe transmission / reception surface (hereinafter referred to as probe set point). When the virtual beam is extended, ultrasonic waves are refracted at the boundary between the media having different acoustic impedances (such as the boundary between the subject and water), and the virtual beam is also refracted accordingly. Although only two points, point 1 and point 2, are shown in FIG. 17, the probe set points are densely obtained in order to actually divide the array probe transmission / reception surface into a small area. Preferably, the density is set such that at least two probe set points can be set for one transducer of the array probe. At this time, the path between the probe set point and the micro defect is equal to the path of the virtual beam that has been traced.

(S’2)例えば図18に示されるように、隣り合うプローブ設定点との中点を用いて微小面積を設定する。
(S’3)上記の実施形態1の(S1)の処理と同様な処理をする。
(S’4)例えば図19に示されるように、送信に用いる全振動子上の全ての微小面積それぞれから出射された超音波波形を計算して足し合わせる。このときの経路としては上記(S’1)の処理で求めたものを用いる。ここで、図19に示される(S’4)の処理の詳細は次のとおりである。
(S′2) For example, as shown in FIG. 18, a minute area is set using a midpoint between adjacent probe set points.
(S′3) A process similar to the process of (S1) in the first embodiment is performed.
(S′4) For example, as shown in FIG. 19, the ultrasonic waveforms emitted from all the minute areas on all the transducers used for transmission are calculated and added. As the route at this time, the route obtained in the process (S′1) is used. Here, the details of the processing of (S′4) shown in FIG. 19 are as follows.

(S4’−1)出力用超音波波形データの初期化。
(S4’−2)計算する微小面積(送信に用いる振動子上)の決定。
(S4’−3)計算している微小面積による微小欠陥位置での超音波波形を計算。
(S4’−4)得られた超音波波形を出力用超音波波形データに足し合わせる。
(S4’−5)送信に用いられる全ての振動子上の微小面積に対して計算を行うまで、上記(S’4−2)〜(S’4−4)の処理を繰り返す。
(S4’−6)出力用超音波波形データを欠陥位置での超音波波形として出力。
以上のようにして(S’4)の処理が終了して図16の(S’5)に移行する。
(S4′-1) Initialization of output ultrasonic waveform data.
(S4′-2) Determination of a small area to be calculated (on the vibrator used for transmission).
(S4′-3) Calculate an ultrasonic waveform at a minute defect position based on the calculated minute area.
(S4′-4) The obtained ultrasonic waveform is added to the output ultrasonic waveform data.
(S4′-5) The above processes (S′4-2) to (S′4-4) are repeated until calculation is performed on a small area on all the transducers used for transmission.
(S4'-6) Output ultrasonic waveform data is output as an ultrasonic waveform at the defect position.
As described above, the process of (S′4) is completed, and the process proceeds to (S′5) of FIG.

(S’5)例えば図20に示されるように、まず、微小欠陥から出射してアレイプローブに向かう超音波について、受信に用いる全振動子上の全ての微小面積それぞれが受信する超音波波形を取得する。次に、個々の振動子毎に超音波波形を足し合わせる。最後に、各振動子に対して集束ビーム処理に対応した遅延処理を行った後に全振動子の超音波波形を足し合わせて最終的な出力波形を得る。ここで、図20に示される(S’5)の処理の詳細は次のとおりである。 (S′5) For example, as shown in FIG. 20, for the ultrasonic waves emitted from the minute defects and directed to the array probe, first, the ultrasonic waveforms received by all the minute areas on all the transducers used for reception are received. get. Next, the ultrasonic waveforms are added for each transducer. Finally, after delay processing corresponding to the focused beam processing is performed on each transducer, the ultrasonic waveforms of all the transducers are added to obtain a final output waveform. Here, the details of the processing of (S′5) shown in FIG. 20 are as follows.

(S5’−1)欠陥位置での超音波波形を微小欠陥位置から出射。
(S5’−2)受信に使用する全振動子の受信波形データの初期化。
(S5’−3)計算する振動子を決定。
(S5’−4)計算している1つの振動子中の1つの微小面積で受信される超音波波形を計算。
(S5’−5)得られた超音波波形を、計算している振動子の受信波形データに足し合わせる。
(S5’−6)計算している1つの振動子上の全ての微小面積に対して上記(S5’−4)及び(S5’−5)の処理を繰り返す。
(S5’−7)受信に使用する全ての振動子に対して上記(S5’−4)〜(S5’−6)の処理を繰り返す。
(S’5−8)集束ビーム処理後の出力波形データを初期化。
(S’5−9)全振動子の受信波形データに実際の集束ビーム処理に即した遅延処理を行う。
(S’5−10)遅延処理を行った全振動子の受信波形データをそれぞれ出力波形データに足し合わせる。
以上のようにして(S’5)の処理が終了して図16の(S’6)に移行する。
(S5′-1) The ultrasonic waveform at the defect position is emitted from the minute defect position.
(S5′-2) Initialization of received waveform data of all the transducers used for reception.
(S5′-3) Determine the vibrator to be calculated.
(S5′-4) Calculate an ultrasonic waveform received at one minute area in one transducer being calculated.
(S5′-5) The obtained ultrasonic waveform is added to the received waveform data of the transducer being calculated.
(S5′-6) The processes of (S5′-4) and (S5′-5) are repeated for all the small areas on one vibrator being calculated.
(S5′-7) The above processes (S5′-4) to (S5′-6) are repeated for all transducers used for reception.
(S′5-8) The output waveform data after the focused beam processing is initialized.
(S′5-9) Delay processing corresponding to the actual focused beam processing is performed on the received waveform data of all the transducers.
(S′5-10) The received waveform data of all the transducers subjected to the delay process are added to the output waveform data.
As described above, the process of (S′5) is completed, and the process proceeds to (S′6) of FIG.

(S’6)上記の実施形態1の(S5)の処理と同じ処理をする。
(S’7)上記の実施形態1の(S6)の処理と同じ処理をする。
(S′6) The same process as the process of (S5) in the first embodiment is performed.
(S′7) The same process as the process of (S6) in the first embodiment is performed.

以上のように、実施形態3の特徴は、(S’4)及び(S’5)において用いる微小欠陥とプローブ上微小面積間の経路として、図17で示された方法で求めた経路(経路の始点と進む方向を最初に決めて経路の終点を後から求める方法)を用いることにある。すなわち、実施形態3においては、各振動子の複数領域の分割の際に、設定内部欠陥から複数の方向への超音波の伝搬経路を計算し、その経路と超音波プローブとの交点を算出し、その得られた交点を用いて、超音波プローブ表面を得られた交点を代表点とする複数の面積に分割し、分割した超音波プローブの各面積と分割したそれぞれの面積に対応する設定内部欠陥との間の超音波の伝搬を、超音波の伝搬経路と超音波プローブとの交点算出時に辿った伝搬経路を経て伝搬するものとして計算するようにしている。このため、実施形態3においては、図27に示す従来例のように経路の始点と終点を最初に決めて途中経路を後から求める方法に比べて効率的な計算が可能である。   As described above, the feature of the third embodiment is that the path (path) obtained by the method shown in FIG. 17 as the path between the micro defect and the micro area on the probe used in (S′4) and (S′5). The method of determining the starting point of the route and the direction of travel first and finding the end point of the route later is used. That is, in the third embodiment, when dividing a plurality of regions of each transducer, an ultrasonic propagation path from the set internal defect in a plurality of directions is calculated, and an intersection of the path and the ultrasonic probe is calculated. Then, using the obtained intersection, the ultrasonic probe surface is divided into a plurality of areas with the obtained intersection as a representative point, and the inside of the setting corresponding to each area of the divided ultrasonic probe and each divided area The propagation of the ultrasonic wave between the defect and the defect is calculated as propagating through the propagation path traced when calculating the intersection of the ultrasonic wave propagation path and the ultrasonic probe. For this reason, in the third embodiment, more efficient calculation is possible as compared with a method in which the starting point and the ending point of a route are determined first and an intermediate route is obtained later as in the conventional example shown in FIG.

実施形態4.
実施形態4は、実施形態1及び実施形態3とは超音波伝搬解析の部分が異なった処理をするようにした例である。
実施形態4における超音波伝搬解析は以下のとおりである。
図21は、実施形態4における伝搬解析方法を示すフローチャートである。
図21と図16の処理の違いは、(S’2)ではプローブ設定点を用いてアレイプローブを微小面積に切り分けるが、(S''2)ではプローブ設定点は用いず、例えば等分割のメッシュ上に切り分けるなどの方法で微小面積に切り分ける点にある。
Embodiment 4 FIG.
The fourth embodiment is an example in which the ultrasonic propagation analysis portion is different from the first and third embodiments.
The ultrasonic wave propagation analysis in the fourth embodiment is as follows.
FIG. 21 is a flowchart illustrating a propagation analysis method according to the fourth embodiment.
The difference between the processing of FIG. 21 and FIG. 16 is that in (S′2), the probe probe is used to divide the array probe into a small area, but in (S ″ 2), the probe probe is not used. The point is to cut into a small area by a method such as cutting on a mesh.

(S''1)実施形態3の(S’1)の処理と同様である。
(S''2)上記のように、例えば等分割のメッシュ上に切り分けるなどの方法で微小面積に切り分ける。
(S''3)実施形態3の(S’3)の処理と同様である。
(S''4)、(S''5)それぞれ実施形態3の(S’4)、(S’5)と同様に図19及び図20に従って計算を行うが、アレイプローブ上微小面積から微小欠陥及び微小欠陥からアレイプローブへの超音波伝搬、即ち伝搬時間及び/又は減衰を計算する方法が異なる。
(S ″ 1) The same as (S′1) in the third embodiment.
(S ″ 2) As described above, for example, a small area is cut by a method such as cutting on an equally divided mesh.
(S ″ 3) It is the same as the processing of (S′3) in the third embodiment.
(S ″ 4) and (S ″ 5) are calculated according to FIG. 19 and FIG. 20 in the same manner as (S′4) and (S′5) of Embodiment 3, respectively. The method of calculating the ultrasonic propagation, i.e. propagation time and / or attenuation, from the defect and the microdefect to the array probe is different.

図22は実施形態4における伝搬時間及び減衰の計算方法の説明図である。
図22において、
FIG. 22 is an explanatory diagram of a calculation method of propagation time and attenuation in the fourth embodiment.
In FIG.

Figure 2014074726
Figure 2014074726

(S''1)で得られているプローブ設定点であり、この点と微小欠陥との経路は既知であるため、伝搬時間及び/又は減衰も計算できる。これらの点の伝搬時間及び/又は減衰から、例えば図22に示すような方法で微小面積上の代表点における伝搬時間及び/又は減衰を内挿又は外挿によって求める。
図22の例の場合には、伝搬時間及び/又は減衰を座標の1次式で近似しているため、使用するプローブ設定点は微小面積上の代表点から近いものが好ましい。
上記のようにして求めた伝搬時間及び/又は減衰を用いてアレイプローブ上微小面積から微小欠陥及び微小欠陥からアレイプローブへの超音波伝搬を計算する以外は、上記の実施形態3と同様である。
Since it is the probe set point obtained in (S ″ 1) and the path between this point and the micro defect is known, the propagation time and / or attenuation can also be calculated. From the propagation time and / or attenuation of these points, the propagation time and / or attenuation at a representative point on a small area is obtained by interpolation or extrapolation, for example, by the method shown in FIG.
In the case of the example of FIG. 22, since the propagation time and / or attenuation is approximated by a linear expression of coordinates, the probe set point to be used is preferably close to the representative point on the minute area.
Except for calculating the ultrasonic wave propagation from the minute area on the array probe to the minute probe and from the minute defect to the array probe using the propagation time and / or attenuation obtained as described above, it is the same as in the third embodiment. .

(S''6)、(S''7)それぞれ実施形態3の(S’6)、(S’7)と同様である。
上記に記載のない部分については、上記の実施形態1と同様な方法で行う。
(S ″ 6) and (S ″ 7) are the same as (S′6) and (S′7) of Embodiment 3, respectively.
About the part which is not described above, it carries out by the method similar to said Embodiment 1. FIG.

以上のように、実施形態4では、(S''4)及び(S''5)においてまずプローブ上設定点と微小欠陥の間の経路を用いて超音波伝搬を計算し、微小面積と微小欠陥の間の超音波伝搬は内挿又は外挿によって求めるようにしている。すなわち、実施形態4においては、各振動子の分割された各領域が受信する設定内部欠陥からの反射波の波形を求める際に、設定内部欠陥から複数の方向への超音波の伝搬経路を計算し、その経路と超音波プローブとの交点を算出し、得られた交点と分割したそれぞれの面積に対応する設定内部欠陥との間の超音波の伝搬を、超音波の伝搬経路と超音波プローブとの交点算出時に辿った伝搬経路を経て伝搬するものとして計算し、各振動子の分割された各領域と設定内部欠陥との間の超音波の伝搬波形を、各領域近傍の交点と設定内部欠陥との間を伝搬する超音波の伝搬波形から内挿又は外挿して計算するようにしたので、上記の実施形態3と同様に効率的な計算が可能である。   As described above, in the fourth embodiment, in (S ″ 4) and (S ″ 5), first, ultrasonic propagation is calculated using the path between the set point on the probe and the minute defect, and the minute area and minute amount are calculated. Ultrasonic propagation between defects is obtained by interpolation or extrapolation. That is, in the fourth embodiment, when obtaining the waveform of the reflected wave from the set internal defect received by each divided region of each transducer, the propagation path of the ultrasonic wave from the set internal defect in a plurality of directions is calculated. Then, the intersection of the path and the ultrasonic probe is calculated, and the propagation of the ultrasonic wave between the obtained intersection and the set internal defect corresponding to each divided area is calculated as the ultrasonic propagation path and the ultrasonic probe. The propagation waveform of the ultrasonic wave between each divided area of each transducer and the set internal defect is calculated as the propagation path traced when calculating the intersection with Since the calculation is performed by interpolation or extrapolation from the propagation waveform of the ultrasonic wave propagating between the defects, efficient calculation is possible as in the third embodiment.

10 アレイ型超音波プローブ、11 送信回路、12 駆動素子選択回路、13 受信回路、14 アレイ信号処理回路、15 出力波形データ部、16 欠陥像合成処理部、17 等伝搬時間面データ部、20 欠陥像再構成信号処理部、21 x方向位置検出手段、22 y方向位置検出手段。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Array type ultrasonic probe, 11 Transmitter circuit, 12 Drive element selection circuit, 13 Receiver circuit, 14 Array signal processing circuit, 15 Output waveform data part, 16 Defect image composition processing part, 17 Equal propagation time plane data part, 20 Defect Image reconstruction signal processing unit, 21 x-direction position detection means, 22 y-direction position detection means.

Claims (5)

アレイ型超音波プローブと被検体との間に水を介在させ、前記アレイ型超音波プローブの受信信号に開口合成処理を行って形成される焦点を、前記被検体に対して相対的に走査しつつ、超音波を前記被検体に向けて送信し、前記被検体の内部欠陥からの反射波を受信する送受信工程と、
前記アレイ型超音波プローブの各振動子で受信された信号に開口合成処理を行う信号処理工程と、
得られた開口合成波形を設定された遅延時間により遅延させたのち加算して信号を生成する信号生成工程と、
該生成された信号の表示を行う表示工程と
を備えた内部欠陥の超音波映像方法であって、
前記遅延時間は、
伝搬時間を開口合成波形に基づいて算出することとして、アレイ型超音波プローブの各振動子の受信信号に行われる開口合成処理の焦点と設定内部欠陥との相対位置に対する伝搬時間の変化量を求め、該伝搬時間の変化量から設定されることを特徴とする内部欠陥の超音波映像化方法。
The focus formed by interposing water between the array-type ultrasonic probe and the subject and subjecting the reception signal of the array-type ultrasonic probe to aperture synthesis is scanned relative to the subject. While transmitting and receiving an ultrasonic wave toward the subject and receiving a reflected wave from an internal defect of the subject;
A signal processing step of performing aperture synthesis processing on the signal received by each transducer of the array-type ultrasonic probe;
A signal generation step of generating a signal by adding the resultant aperture synthesized waveform after being delayed by a set delay time; and
An ultrasonic imaging method of an internal defect comprising a display step of displaying the generated signal,
The delay time is
By calculating the propagation time based on the aperture synthesis waveform, the amount of change in the propagation time with respect to the relative position between the focus of the aperture synthesis processing performed on the received signal of each transducer of the array-type ultrasonic probe and the set internal defect is obtained. An ultrasonic imaging method of an internal defect, which is set from the amount of change in the propagation time.
前記伝搬時間の変化量は、前記各振動子を複数領域に分割し、該分割された各領域が受信する設定内部欠陥からの反射波の波形を求め、該波形を前記各振動子毎に合成して、各振動子の信号とすることにより算出されることを特徴とする請求項1に記載の内部欠陥の超音波映像化方法。   The amount of change in the propagation time is determined by dividing each transducer into a plurality of regions, obtaining a waveform of a reflected wave from a set internal defect received by each divided region, and synthesizing the waveform for each transducer. The ultrasonic imaging method for internal defects according to claim 1, wherein the calculation is performed by using the signal of each transducer. 前記各振動子の複数領域の分割の際に、
設定内部欠陥から複数の方向への超音波の伝搬経路を計算し、
その経路と超音波プローブとの交点を算出し、
得られた交点を用いて、超音波プローブ表面を得られた交点を代表点とする複数の面積に分割し、分割した超音波プローブの各面積と分割したそれぞれの面積に対応する設定内部欠陥との間の超音波の伝搬を、超音波の伝搬経路と超音波プローブとの交点算出時に辿った伝搬経路を経て伝搬するものとして計算することを特徴とする請求項2に記載の内部欠陥の超音波映像化方法。
When dividing the plurality of regions of each vibrator,
Calculate the propagation path of ultrasonic waves in multiple directions from the set internal defect,
Calculate the intersection of the path and the ultrasound probe,
Using the obtained intersection point, the ultrasonic probe surface is divided into a plurality of areas with the obtained intersection point as a representative point, and each divided ultrasonic probe area and the set internal defect corresponding to each divided area, The ultrasonic wave propagation between the ultrasonic wave and the ultrasonic probe is calculated on the assumption that the ultrasonic wave propagates through the propagation path traced when calculating the intersection of the ultrasonic wave propagation path and the ultrasonic probe. Sonic imaging method.
前記各振動子の分割された各領域が受信する設定内部欠陥からの反射波の波形を求める際に、
設定内部欠陥から複数の方向への超音波の伝搬経路を計算し、
その経路と超音波プローブとの交点を算出し、
得られた交点と分割したそれぞれの面積に対応する設定内部欠陥との間の超音波の伝搬を、超音波の伝搬経路と超音波プローブとの交点算出時に辿った伝搬経路を経て伝搬するものとして計算し、
各振動子の分割された各領域と設定内部欠陥との間の超音波の伝搬波形を、各領域近傍の交点と設定内部欠陥との間を伝搬する超音波の伝搬波形から内挿または外挿して計算することを特徴とする請求項2に記載の内部欠陥の超音波映像化方法。
When obtaining the waveform of the reflected wave from the set internal defect received by each divided region of each vibrator,
Calculate the propagation path of ultrasonic waves in multiple directions from the set internal defect,
Calculate the intersection of the path and the ultrasound probe,
It is assumed that the propagation of ultrasonic waves between the obtained intersection and the set internal defect corresponding to each divided area propagates through the propagation path traced when calculating the intersection of the ultrasonic propagation path and the ultrasonic probe. Calculate
The ultrasonic wave propagation waveform between each divided area of each transducer and the set internal defect is interpolated or extrapolated from the wave propagation waveform between the intersection near each area and the set internal defect. The ultrasonic imaging method of internal defects according to claim 2, wherein
アレイ型超音波プローブと被検体との間に水を介在させ、前記アレイ型超音波プローブの受信信号に開口合成処理を行って形成される焦点を、前記被検体に対して相対的に走査しつつ、超音波を前記被検体に向けて送信し、前記被検体の内部欠陥からの反射波を受信する送受信手段と、
前記アレイ型超音波プローブの各振動子で受信された信号に開口合成処理を行う信号処理手段と、
得られた開口合成波形を設定された遅延時間データにより遅延させたのち加算して信号を生成する信号生成手段と、
該生成された信号データを画像メモリに出力して表示する表示手段と
を備えた内部欠陥の超音波映像方法であって、
前記遅延時間データは、
伝搬時間を開口合成波形に基づいて算出することとして、アレイ型超音波プローブの各振動子の受信信号に行われる開口合成処理の焦点と設定内部欠陥との相対位置に対する伝搬時間の変化量から求め、該伝搬時間の変化量から設定されることを特徴とする内部欠陥の超音波映像化装置。
The focus formed by interposing water between the array-type ultrasonic probe and the subject and subjecting the reception signal of the array-type ultrasonic probe to aperture synthesis is scanned relative to the subject. While transmitting and receiving ultrasonic waves toward the subject, and receiving reflected waves from internal defects of the subject;
Signal processing means for performing aperture synthesis processing on a signal received by each transducer of the array-type ultrasonic probe;
A signal generating means for generating a signal by delaying the obtained aperture synthetic waveform by the set delay time data and adding the signal;
An ultrasonic imaging method of an internal defect comprising display means for outputting and displaying the generated signal data in an image memory,
The delay time data is
The propagation time is calculated based on the synthetic aperture waveform, and is calculated from the amount of change in the propagation time with respect to the relative position between the focal point of the synthetic aperture processing performed on each transducer signal of the array-type ultrasonic probe and the set internal defect. An ultrasonic imaging apparatus for internal defects, which is set from the amount of change in the propagation time.
JP2014007813A 2008-08-19 2014-01-20 Ultrasonic imaging method and ultrasonic imaging apparatus Expired - Fee Related JP5910641B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014007813A JP5910641B2 (en) 2008-08-19 2014-01-20 Ultrasonic imaging method and ultrasonic imaging apparatus

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008210963 2008-08-19
JP2008210963 2008-08-19
JP2014007813A JP5910641B2 (en) 2008-08-19 2014-01-20 Ultrasonic imaging method and ultrasonic imaging apparatus

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009189358A Division JP5672674B2 (en) 2008-08-19 2009-08-18 Ultrasonic imaging method and ultrasonic imaging apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014074726A true JP2014074726A (en) 2014-04-24
JP5910641B2 JP5910641B2 (en) 2016-04-27

Family

ID=42203889

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009189358A Active JP5672674B2 (en) 2008-08-19 2009-08-18 Ultrasonic imaging method and ultrasonic imaging apparatus
JP2014007813A Expired - Fee Related JP5910641B2 (en) 2008-08-19 2014-01-20 Ultrasonic imaging method and ultrasonic imaging apparatus

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009189358A Active JP5672674B2 (en) 2008-08-19 2009-08-18 Ultrasonic imaging method and ultrasonic imaging apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (2) JP5672674B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015528119A (en) * 2012-07-31 2015-09-24 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Method and system for determination of geometric features in objects
WO2019021538A1 (en) * 2017-07-27 2019-01-31 株式会社Subaru Ultrasonic-inspection-system manufacturing method
CN113686976A (en) * 2021-09-06 2021-11-23 苏州好捷生智能机电设备有限公司 Columnar crystal information processing technology based on ultrasonic detection
CN114964581A (en) * 2022-06-01 2022-08-30 合肥工业大学智能制造技术研究院 Stress detection method based on ultrasonic phased array focusing principle

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004150875A (en) * 2002-10-29 2004-05-27 Jfe Steel Kk Method and system for imaging internal flaw using ultrasonic waves
JP2007278854A (en) * 2006-04-07 2007-10-25 Hitachi Ltd Ultrasonic inspection method and device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004150875A (en) * 2002-10-29 2004-05-27 Jfe Steel Kk Method and system for imaging internal flaw using ultrasonic waves
JP2007278854A (en) * 2006-04-07 2007-10-25 Hitachi Ltd Ultrasonic inspection method and device

Also Published As

Publication number Publication date
JP5910641B2 (en) 2016-04-27
JP2010071983A (en) 2010-04-02
JP5672674B2 (en) 2015-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5402046B2 (en) Ultrasonic measuring device and ultrasonic measuring method
US7650789B2 (en) Method and apparatus for examining the interior material of an object, such as a pipeline or a human body from a surface of the object using ultrasound
JP6073389B2 (en) Ultrasonic immersion inspection of members with arbitrary surface contours
JP5721770B2 (en) Ultrasonic flaw detection method and apparatus
CN1985165B (en) Three-dimensional ultrasonic imaging device
TWI503542B (en) Ultrasonic measurement methods and apparatus
US11041831B2 (en) Ultrasonic probe, ultrasonic flaw detection apparatus and method
JP2009540311A (en) Ultrasonic testing equipment with array probe
JP5565904B2 (en) Method for identifying surface shape of ultrasonic testing specimen, identification program, aperture synthesis processing program, and phased array testing program
JP5910641B2 (en) Ultrasonic imaging method and ultrasonic imaging apparatus
JP2016217722A (en) Measurement device
JP2009281805A (en) Ultrasonic flaw detecting method and ultrasonic flaw detector
JP4115954B2 (en) Ultrasonic inspection equipment
JP2010266416A (en) Method of processing phased array aperture synthesis and method of evaluating application effect thereof
JP3535417B2 (en) Ultrasonic defect height measuring device and defect height measuring method
JP4196643B2 (en) Method and apparatus for imaging internal defect by ultrasonic wave
JP2008261889A (en) Imaging method of internal defect by ultrasonic wave, and its device
WO2019030815A1 (en) Ultrasound examination method and ultrasound examination device
JP2012083130A (en) Ultrasonic inspection method and ultrasonic inspection device
JPH1114611A (en) Electronic scanning system ultrasonic inspection equipment
Pörtzgen et al. Advances in imaging of NDT results
Boehm et al. The SAFT approach for advanced crack analysis

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150127

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150327

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150804

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150930

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160301

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160314

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5910641

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees