JP2513883B2

JP2513883B2 - 超音波探傷器のゲ―ト回路

Info

Publication number: JP2513883B2
Application number: JP2002530A
Authority: JP
Inventors: 茂徳青木; 鋭機和泉; 康雄田中
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1990-01-11
Filing date: 1990-01-11
Publication date: 1996-07-03
Anticipated expiration: 2011-07-03
Also published as: JPH03209160A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、超音波探傷器において、被検査物体の欠陥
等の大きさと位置を検出するための超音波探傷器のゲー
ト回路に関する。

〔従来の技術〕

超音波探傷器は、物体表面や内部の状態を、当該物体
を破壊することなく検査する装置として知られている。
このような超音波探傷器では、前記物体に対して放射し
た超音波の反射波信号（エコー）を適宜処理して波形表
示するが、一般には、アナログ信号であるエコーをその
まま処理してオシロスコープに波形表示する手段が採用
されている。しかしながら、近年、上記エコーをデイジ
タル的に処理して波形表示するデイジタル型超音波探傷
器が、例えば特開昭63-95353号公報により提案されてい
る。このデイジタル型の超音波探傷器を図により説明す
る。

第12図はデイジタル型超音波探傷器の系統図である。
図で、１は被検査物体、1fは被検査物体１内の欠陥を示
す、２は探触子であり、被検査物体１内に超音波を放射
するとともにその反射波をこれに比例した電気的信号
（エコー）に変換する。３は探触子２にパルスを出力し
て超音波を発生させる送信部、４は探触子２からのエコ
ーを受信する受信部である。受信部４には減衰回路4a、
増幅回路4bおよび検波回路4cが備えられている。５は受
信部４で受信されたエコーをデイジタル値に変換するA/
D変換器、６はA/D変換器５で変換されたデータを記憶す
る波形メモリ、７は波形メモリ６のアドレスを指定する
アドレスカウンタである。８は水晶発振子で構成される
タイミング回路であり、送信部３のパルス出力タイミン
グ、A/D変換器５の変換タイミング、およびアドレスカ
ウンタ７のアドレス指定タイミングを制御する。

10は波形メモリ６に記憶されたデータの処理やタイミ
ング回路８の駆動等の所要の制御を行なうCPU（中央処
理装置）、11は種々のパラメータやデータ等を一時記憶
するRAM（ランダム・アクセス・メモリ）、12はCPU10の
処理手順等を記憶するROM（リード・オンリ・メモリ）
である。13は被検査物体１内を超音波が伝播する速度
（音速）を入力する音速入力部、14は被検査物体１にお
ける所望の測定範囲を入力する測定範囲設定部である。
15はマトリツクス状に配置された所定数の液晶ドツトで
構成される液晶表示部、16は液晶表示部15の表示を制御
する表示部コントローラ、16mは表示部コントローラ16
に備えられ液晶表示部15に表示するデータを記憶する表
示メモリである。18は超音波探傷器本体を示し、一点鎖
線で囲まれた部分により構成される。

なお、被検査物体１を超音波により検査する場合、通
常は探触子２を被検査物体１に直接接触させず、両者間
に水を介在させて検査が行なわれる。そのため、被検査
物体１は水槽中に置かれる。図で、Ｗは水槽、W_aは水槽
Ｗに入れられた水を示している。

次に、上記超音波探傷器の動作の概略を第13図
（ａ），（ｂ）に示すエコー波形図および第14図に示す
波形メモリ６の内容説明図を参照しながら説明する。送
信部３からのパルスにより探触子２からは超音波が放射
され、そのエコーは受信部４で受信されて出力される。
第12図に示すように水槽Ｗを用いて検査が行なわれた場
合の受信部４からのエコー波形が第13図（ａ）に示され
ている。この図で、横軸には時間、縦軸にはエコーの大
きさがとつてある。Ｔは探触子２から超音波が放射され
たとき直ちに現れる送信エコー、Ｓは被検査物体１の表
面で反射された表面エコー、Ｆは欠陥1fで反射された欠
陥エコー、Ｂは被検査物体１の底面で反射された底面エ
コー、B_sは水槽Ｗの底面で反射された水槽底面エコーを
示す。

このエコー波形は順次A/D変換器５でエコーの大きさ
に比例したデイジタル値に変換され、波形メモリに格納
される。これを第13図（ｂ）および第14図により説明す
る。第13図（ｂ）は第13図（ａ）に示す送信エコーＴお
よび欠陥エコーＦの一部を示し、横軸が極端に拡大され
て示されている。この図で、エコー波形上の黒点はサン
プリング点を示し、時刻t₀〜t₃……t_i-1〜t_i+1……はサ
ンプリング時刻を示す。τ_sはサンプリング期間であ
る。タイミング回路８の指令により、当該各サンプリン
グ点のエコーがA/D変換器５によりデイジタル値のデー
タに変換されて波形メモリ６に格納されることになる。
変換されたデータの波形メモリ６への格納の状態が第14
図に示されている。即ち、A_M(o)，……は波形メモリの
アドレス（これらをA_M(i)で代表させる）、D_(o)……は
各アドレスに格納されたデータ（これらをD_(i)で代表さ
せる）であり、各データはサンプリングされた順序で、
アドレスカウンタ７の指定により波形メモリのアドレス
順にしたがつて格納されてゆく。

次に、波形メモリ６に格納されたデータを液晶表示部
15に表示する手段について説明する。液晶表示部15に表
示し得るデータの最大数は液晶表示部15を構成する横方
向に配列されたドツト数と等しく、これは表示メモリ16
mのアドレスの数にも等しい。一方、波形メモリ６のア
ドレス数はエコー波形のすべてのサンプリングデータを
格納しなければならないので、上記ドツト数に比較して
遥かに多い。そして、エコー波形のうちの表示すべき範
囲（測定範囲）が一部分に限定される場合であつても、
その測定範囲に含まれるサンプリングデータは上記ドツ
ト数より多いのが通常である。したがつて、液晶表示部
15にエコー波形を表示するには、波形メモリ６における
測定範囲内のアドレスを適切に選択しなければならな
い。以下、このアドレスの選択について説明する。

まず、音速入力部13に被検査物体１内の超音波の音速
を入力し、かつ、測定範囲設定部14に被検査物体１の表
面から測定したい深さまでの長さ（測定範囲）を設定す
る。今、 τ_s ：サンプリング時間 l_R ：測定範囲 v_s ：音速ｔ：測定範囲内で超音波が往復する時間 ΔＡ：測定範囲内のエコー波形が記憶される波形メモリ
６のアドレス数 D_t :液晶表示部15の横方向のドツト数とすると、ｔ＝２l_R／v_s ……（１）ここで、液晶表示部15の横方向全部に亘つて測定範囲の
エコー波形を表示しようとする場合、アドレス数ΔＡに
対して、ΔA/D_t（整数でない場合は整数化される）毎に
アドレスを選択し、その選択されたアドレスに格納され
たデータを表示メモリ16mに順次転送し、それらのデー
タを液晶表示部15に表示すれば、測定範囲のエコー波形
を表示することができる。なお、送信エコーＴと表面エ
コーＳとの間隔は既知であるので、波形メモリ６に送信
エコーＴのデータから順次データが格納されている場
合、波形メモリ６における表面エコーＳのアドレスも既
知であり、このアドレスからΔA/D_t毎にアドレスを選択
してゆけばよい。

〔発明が解決しようとする課題〕

超音波探傷器を用いて被検査物体１の検査を実施する
場合、表面エコーＳから欠陥エコーＦまでの長さ（欠陥
1fの位置）を測定することが重要であり、この長さは表
示されたエコー波形の表面エコーＳと欠陥エコーＦとの
間の横軸方向の長さにより知ることができる。さらに、
被検査物体１の検査において、上記長さと同じく重要な
事項は欠陥1fの大きさを知ることであり、これは欠陥エ
コーＦのエコーの高さにより知ることができる。即ち、
被検査物体１と同一材料、同一形状の物体に機械加工等
により予め人工欠陥を作成しておき、この人工欠陥のエ
コーの大きさを記録しておく。そして、被検査物体１の
検査により得られたエコーの高さを、記録されているエ
コーの大きさと比較することにより欠陥1fの大きさを知
ることができるのである。

しかしながら、上記従来の超音波探傷器においては、
欠陥1fの大きさを正確に測定することができない場合が
生じる。これを第15図により説明する。この図は第13図
（ａ）に示すエコー波形図のうち、欠陥エコーＦの時間
軸（横軸）を極端に拡大した波形図である。なお、縦軸
はエコー高さを示す。他のエコー波形と同様、欠陥エコ
ーＦもサンプリング期間τ_sでサンプリングされ、波形
上に黒点で示されるデータは順次波形メモリ６に格納さ
れる。ここで、液晶表示部15にエコー波形を表示するた
め、波形メモリ６のアドレスが数（ΔA/D_t）にしたがつ
て選択され、当該選択されたアドレスに格納されている
データが図示のサンプリング時刻t_A〜t_Eにおけるデータ
であつたとすると、液晶表示部15に表示される欠陥エコ
ーの波形はこれらデータを結んだ線となる。この結果、
実際の欠陥エコーのピーク値は高さｈであるにもかかわ
らず、液晶表示部15に表示される欠陥エコーのピーク値
はサンプリング時刻t_Dにおけるエコーの高さｈ′とな
り、正確なエコー高さを表示できなくなる。

一般に、エコー高さに依存する検査は、製品（被検査
物体１）に欠陥1fが存在するとき、その欠陥1fが許容し
得るものであるか否かの検査である場合が多い。したが
つて、上記のように、表示されたエコー高さｈ′が実際
のエコー高さｈより小さくなる場合、製品が不良品であ
るにもかかわらず良品として処理されてしまうことにな
り、検査の信頼性が著るしく損われることになる。

さらに、上記のようにエコー高さｈが正確に表示され
ない場合、必然的に当該エコー高さｈに対応する欠陥位
置も正確に表示されないことになる。

本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決
し、被検査物体における検査範囲内のエコー高さおよび
欠陥位置をより正確に表示することができ、かつ、上記
検査範囲を容易に設定することができる超音波探傷器の
ゲート回路を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明は、超音波探触子
に対して所定のパルスを出力する送信部と、前記超音波
探触子によって検出された被検査物体からの反射信号を
受信する受信部と、この受信部で受信された信号を所定
のサンプリング周期で順次ディジタル値に変換するA/D
変換器と、このA/D変換器で変換されたデータを記憶す
る波形メモリと、この波形メモリのアドレスを順次指定
してゆくアドレスカウンタと、前記波形メモリに記憶さ
れたデータのうち所定間隔毎に抽出されたデータを表示
する表示部とを備えた超音波探傷器において、前記パル
スの出力後の任意の時間範囲の始期および終期を前記ア
ドレスカウンタのカウント値として演算するゲート演算
手段と、前記サンプリング周期の各サンプリングと対応
したアドレスを有する記憶部と、前記ゲート演算手段に
より演算された始期および終期に対応した前記記憶部の
各アドレスを選択してこれら各アドレスに特定データを
格納するアドレス選択手段と、前記サンプリング周期と
同期して前記記憶部の最初のアドレスから順次アドレス
を指定して各アドレスに格納されたデータを出力させ最
初の前記特定データの出力によりゲートタイミング信号
を出力し次の特定データの出力により前記ゲートタイミ
ング信号を停止するゲートタイミング信号発生手段と、
このゲートタイミング信号発生手段からのゲートタイミ
ング信号の出力期間に前記A/D変換器から順次入力され
るデータがそれ以前に入力されたデータより大きいとき
これを最大値として検出する最大値検出手段と、この最
大値検出手段で最大値が検出される毎にそのときの前記
アドレスカウンタの出力値をラッチするラッチ手段と、
前記ゲートタイミング信号発生手段のゲートタイミング
信号停止時における前記ラッチ手段のカウント値に基づ
いて前記被検査物体内の前記最大値発生深さを算出する
演算手段とを設けたことを特徴とする。

〔作用〕

被検査物体からのエコーが受信部で受信されると、こ
のエコーは所定のサンプリング周期でサンプリングさ
れ、A/D変換器によりデイジタル値に変換される。一
方、検査すべき時間範囲の始期と終期が設定されると、
これら始期と終期に相当するデータ、例えばデイジタル
値「１」が、サンプリング点と対応するアドレスを備え
た記憶部の当該アドレスのうちの選択されたアドレスに
格納される。次に、記憶部から各アドレスのデータが順
に取出されてゆき、まず、始期にゲートタイミング信号
が出力され、次いで終期に当該出力が停止される。この
ゲートタイミング信号が出力されている期間に、A/D変
換されたデータのうちの最大値が検出される。この最大
値が検出されたときのアドレスカウンタの値がラツチさ
れ、この値が上記最大値に対応する位置（欠陥位置）と
なる。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る超音波探傷器の系統図
である。図で、第12図に示す部分と同一部分には同一符
号が付してある。18′は本実施例の超音波探傷器本体、
19は所要のデータを入力するためのキーボード入力部、
20はROMを示す。CPU10は第12図に示すCPU10と同一であ
るが、処理手順を格納してあるROM20は従来例のROM12と
は処理内容の一部を異にする。21は検査物体１の任意の
測定範囲を設定するとともに当該測定範囲内に存在する
欠陥部のピーク値およびそのピーク値の位置を検出する
ゲート回路である。

第２図は第１図に示すキーボード入力部の平面図であ
る。図で、19aは数字「０」〜「９」より成る数値キ
ー、19bは少数点用のキー、19cは音速を入力するための
音速キー、19dはゲートレベルを入力するためのゲート
レベルキー、19eはゲート始点を入力するためのゲート
始点キー、19fはゲート終点を入力するためのゲート終
点キー、19gは入力した数値をセツトするためのセツト
キーである。

第３図は第１図に示すゲート回路のブロツク図であ
る。図で、第１図に示す部分と同一部分には同一符号が
付してある。ゲート回路21はゲート信号発生回路22およ
び最大値検出回路23により構成されている。ゲート信号
発生回路22は、被検査物体１における検査すべき領域の
エコー信号のみを抽出するためのゲート信号を作成する
機能を有する。又、最大値検出回路23はゲート信号発生
回路22で作成されたゲート期間に入力されるエコー信号
の最大値を検出する機能および当該最大値が発生したと
きのアドレスを検出する機能を有する。ここで、ゲート
信号発生回路22および最大値検出回路23の構成を図によ
り説明する。

第４図は第３図に示すゲート信号発生回路22のブロツ
ク図である。図で、第１図に示す部分と同一部分には同
一符号を付して説明を省略する。22aはタイミング処理
用メモリである。このタイミング処理用メモリ22aに
は、各サンプリングと対応したアドレスが設けられ、こ
れらアドレスには１ビツトのデータが格納されるように
なつている。22bはタイミング処理用メモリ22aのアドレ
スを順に指定してゆくアドレスカウンタ、22cはタイミ
ング処理用メモリ22aから出力されるデータに応じて動
作するフリツプフロツプ回路である。このゲート信号発
生回路22の動作については後述する本実施例の動作にお
いて説明する。

第５図は第３図に示す最大値検出回路23のブロツク図で
ある。図で、第１図に示す部分と同一部分には同一符号
を付して説明を省略する。22は第３図および第４図に示
すゲート信号発生回路である。23aはアドレスカウンタ
７のカウント値をラツチするラツチ回路、23bは検波信
号に対してCPU10に設定された値（後述するしきい値）
をラツチするラツチ回路、23cはタイミング回路８の第
１のクロツク信号ａによりA/D変換器５の出力信号を順
次ラツチしてゆくラツチ回路、23dは後述するコンパレ
ータ23fの出力信号があつたときのA/D変換器５の出力信
号をラツチするラツチ回路である。23e,23fはゲート信
号発生回路22からゲート信号が出力されているときのみ
作動するコンパレータである。コンパレータ23eはラツ
チ回路23bにラツチされた設定値とラツチ回路23cにラツ
チされた値とを比較し、後述の値が設定値以上のとき高
レベル信号を出力する。コンパレータ23fはラツチ回路2
3cの値とラツチ回路23dの値とを比較し、前者の値が後
者の値以上のとき高レベル信号をラツチ回路23a,23dに
出力する。23gはコンパレータ23eの出力信号により作動
するフリツプフロツプ回路である。

次に、本実施例の動作を、第６図〜第11図を参照しな
がら説明する。第６図は本実施例において被検査物体１
の具体例となるものの検査領域を示す図、第７図は第６
図に示す被検査物体１から得られるエコー信号波形図で
ある。第６図で、２は水を介さずに被検査物体１の表面
に密着せしめられた探触子である。A_gは被検査物体１に
対する検査範囲を示し、この例の場合、検査範囲A_g以外
の欠陥の検査は不要とされる。l_g1は被検査物体１の表
面から検査範囲の始点までの距離、l_g2は同じく終点ま
での距離を示す。第７図で、Ｔは送信エコー、Ｆは欠陥
エコー、Ｂは底面エコーである。又、t_g1,t_g2は第3,4図
に示すゲート信号発生回路22から出力されるゲート始点
およびゲート終点を示し、それぞれ距離l_g1,l_g2に対応
する。さらに、y_oはCPU10に設定されたエコー信号の大
きさに対する前述のしきい値、y_pは第3,5図に示す最大
値検出回路23で検出されるべき最大値を示す。

なお、第８図（ａ）〜（ｆ）はタイムチヤート、第９
図はタイミング処理用メモリの内容説明図、第10図，第
11図はフローチヤートである。

さて、本実施例の動作は、（Ｉ）ゲート信号発生回路
22のタイミング処理メモリ22aにゲートに必要な値を格
納する動作、（II）ゲート信号発生回路22からコンパレ
ータ23e,23fに対してゲートタイミング信号を発生させ
る動作、（III）最大値検出回路23で検波信号最大値を
検出する動作、（IV）ラツチ回路23aにより欠陥位置を
検出する動作、および（Ｖ）しきい値y_oを設定してイベ
ント信号を発生させる動作に大別することができる。以
下、上記の順にしたがつて本実施例の動作を説明する。

（Ｉ）タイミング処理用メモリ22aにゲートタイミング
信号発生のためのデータを格納する動作第６図に示す検査範囲A_gを検査するには、受信された
エコー信号のうち当該検査範囲A_gからの信号をとり出せ
ばよい。したがつて、ゲート回路21はこの検査範囲A_gの
期間のみゲートを開くようにすればよい。そして、この
期間はフリツプフロツプ回路22cから出力されるゲート
タイミング信号により定められ、さらに、フリツプフロ
ツプ回路22cの動作はタイミング処理用メモリ22aのデー
タにより定められる。

そこで、タイミング処理用メモリ22aから出力される
１ビツトデータとして、最初に出力される信号「１」の
発生タイミングが第８図（ａ）（第７図に示す信号と同
一信号）に示す時間t_g1に、次に出力される信号「１」
の発生タイミングが時間t_g2に一致し、各信号「１」の
前後の信号がすべて「０」で構成されているビツトデー
タの配列を用いれば第８図（ｂ）に示すゲートタイミン
グ信号が得られることが判る。本実施例のタイミング処
理用メモリ22aには、このようなビツトデータが各アド
レスにデータとして格納されている。次に、このような
データの作成手順を第９図に示すタイミング処理用メモ
リ22aの内容説明図および第10図，第11図に示すフロー
チヤートを参照しながら説明する。

第９図で、A_m(0),A_m(1),A_m(2)，……はタイミング処
理用メモリ22aのアドレスを示し、又、「０」，「１」
は各アドレスに格納されるデータを示す。図示されたデ
ータは説明のための単なる例を示したもので、第８図
（ｂ）に示すゲートタイミング信号を発生させるための
データではないが、仮に図示のデータが格納されている
場合、ゲートタイミング信号はアドレスA_m(11)の「１」
で立上り、アドレスA_m(21)の「１」で立下がることにな
る。このようなデータは次のようにして作成される。

まず、ギーボード入力部19の各キー19a,19b,19c,19e,
19f,19gを用いて、被検材１の音速V_s、および第6,7図に
示す距離l_g1,l_g2が入力される。CPU10はこれらの値を読
込む（第10図に示す手順S₁）。CPU10はこれらの値に基
づいて各距離l_g1,l_g2に対応する時間t_g1,t_g2（第７図，
第８図（ａ）に示されている）を演算する（手順S₂）。
これらの演算は各距離の２倍を音速で除して得られる。
次いで、CPU10は第８図（ｄ）に示すように、各時間
t_g1,t_g2に対応するアドレスカウンタ７のカウント値
C_g1,C_g2を演算する（手順S₃）。即ち、アドレスカウン
タ７はタイミング回路８から出力されるクロツク信号ａ
により歩進せしめられるので、そのカウント値は時間に
比例し、したがつて上記各時間t_g1,t_g2はカウント値で
表わすことができる。そして、その演算は、各時間t_g1,
t_g2をクロツク信号ａの周期τ_o（＝τ_s）で除すことに
より得られる。この演算の際、得られたカウント値が小
数点以下となつた場合には適宜の手段で整数化が行なわ
れる。このようにして得られたカウント値C_g1,C_g2に基
づいて、第９図に示すようなタイミング処理用メモリの
データが作成される（手順S₄）。以下、その処理の詳細
を第11図に示すフローチヤートを参照しながら説明す
る。

最初に、カウント値を表わすため数ｑを用いこの数ｑ
を０とおく。さらに第９図に示す各アドレスをA_m(u)で
表わし、ｕ＝０とおく。即ち、第１番目のアドレスA
_m(o)から処理が開始される。さらに又、目標カウント値
をC_giで代表させ、ｉ＝１とすることにより、まず最初
のカウント値C_g1が目標とされる。そして、定められた
フラグが０（Flag＝０）とされる（第11図に示す手順S
₄₁）。このフラグは、カウント値が目標とするカウント
値に達したか否かの判断に用いられ、達したとき
「１」、達しないとき「０」とされる。

次いで、手順S₃で演算された目標カウント値C_giが読
み出され（手順S₄₂）、値ｑと目標カウント値C_g1とが等
しいか否か比較される（手順S₄₃）。最初は、ｑ＝０で
あるので、第１番目のアドレスA_m(o)の値が「０」とさ
れ（手順S₄₄）、この場合、目標カウント値C_g1に達して
いないのでフラグは「０」とされる（手順S₄₅）。さら
に、カウント値に１が加算され、かつ、ｕに１が加えら
れて次のアドレスが指定される（手順S₄₆）。この場
合、カウント値は「１」となる。次いで、フラグが
「１」となつているか否か、即ち、目標カウント値C_g1
に達したか否かが判断され（手順S₄₇）、達していない
場合、処理は手順S₄₃に戻る。このように、手順S₄₃〜S
₄₇の処理が繰返される。

上記の処理の繰返しにおいて、手順S₄₃で（ｑ＝C_g1）
と判断されたとき、即ち、カウント値ｑが目標カウント
値C_g1に達したと判断されたとき、そのアドレスA_m(u)の
値（データ）が「１」とされる（手順S₄₈）。そして、
第10図に示す手順S₄における目標カウント値の処理数、
即ち、C_g1,C_g2の２つの処理数の処理が終了したか否か
が判断され（手順S₄₉）、終了していない場合には次の
目標カウント値C_g2を設定するためｉに１を加えてｉ＝
２とし（手順S₅₀）、フラグは「１」とされる（手順
S₅₁）。そして、手順S₄₇でフラグが「１」であることを
確認し、フラグを０に戻した後（手順S₅₂）、処理は手
順S₄₂に戻り、次の目標カウント値C_g2が読込まれる。

以上の処理が繰返され、最後の目標カウント値C_g2に
対するビツトが「１」とされたとき、すべての処理が終
了する。これにより、タイミング処理メモリ22aのデー
タにおいて、各目標カウント値に対するビツトは
「１」、それ以外のビツトは「０」とされる。

（II）ゲートタイミング信号を発生させる動作上記（Ｉ）の動作によりタイミング処理用メモリ22a
にはカウント値C_g1,C_g2に対応するデータが格納され
る。これらのデータによりゲートタイミング信号を発生
させるには、以下の処理が実行される。

まず、アドレスカウンタ22bはタイミング回路８のタ
イミング信号と同期してタイミング処理用メモリ22aの
アドレスをA_m(o)から順に指定してゆく。当該アドレス
が指定されると、そのアドレスのデータは順次フリツプ
フロツプ回路22cに出力される。ところで、この出力さ
れたデータのうち、最初の値「１」はカウント値がC_g1
に達した時点、即ちカウント開始から時間t_g1が経過し
たときに出力される。そして、この値「１」の入力によ
り、フリツプフロツプ回路22cからは、第８図（ｂ）に
示す高レベル信号が出力される。この高レベル信号は、
カウント値C_g2（時間t_g2）においてその次の値「１」が
タイミング処理用メモリ22aから出力されることにより
低レベルに戻される。このようにして、ゲート信号発生
回路22から第８図（ｂ）に示すゲートタイミング信号が
コンパレータ23e,23fに出力され、そのゲート期間、コ
ンパレータ23e,23fが作動状態とされる。

（III）最大値検出動作本実施例の超音波探傷器による検査は、上記（Ｉ）で
説明したタイミング処理用メモリ22aへのデータの格納
後、タイミング回路８からの周期T_oのトリガ信号（探触
子２から超音波を放射させる信号）の出力により開始さ
れる。トリガ信号の周期T_oは被検査物体１の材質および
探傷のサイクルタイムにより決定される。即ち、被検査
物体１の材質が超音波の減衰の度合が小さいものであれ
ば、エコーが充分減衰されないうちに次の超音波が送信
されて互いに干渉を生じるし、又、必要とする探傷サイ
クルタイムより極度に短かくすれば上記干渉が生じなく
ても電力消耗が不必要に大きくなる。したがつて、トリ
ガ信号の周期T_oはこれらを考慮して決定される。

タイミング回路８のトリガ信号により送信部３からパ
ルスが出力されて第６図における探触子２を励振する
と、探触子２から超音波が放射され、受信部４からは第
８図（ａ）に示すエコー信号が出力される。このエコー
信号は第８図（ａ）に示すように周期τ_sで順次A/D変換
され、変換されたデータは順次波形メモリ６およびゲー
ド回路21に出力される。波形メモリ６は前述のようにこ
れらのデータを格納する。一方、ゲート回路21に出力さ
れたデータは第５図に示すようにラツチ回路23c,23dに
より順次ラツチされてゆくが、ゲート信号発生回路22か
ら上記（II）で説明したゲートタイミング信号が出力さ
れない間はコンパレータ23e,23fは作動せず、最大値検
出動作は行なわれない。

トリガ信号が出力されてから（第８図（ａ）に示す送
信エコーＴが発生してから）時間t_g1が経過すると、第
８図（ｂ）に示すようにゲート信号発生回路22からゲー
トタイミング信号が出力され、コンパレータ23e,23fが
作動状態となり、コンパレータ23fはラツチ回路23c,23d
にラツチされているデータを比較する。ここで、コンパ
レータ23fは、ラツチ回路23cにラツチされたデータD_cと
ラツチ回路23dにラツチされたデータD_dとの間に、D_c≧D
_dの関係があるとき高レベル信号をラツチ回路23dに出力
する機能を有する。ラツチ回路23dはコンパレータ23fか
らの高レベル信号によりラツチしているデータをそのと
きA/D変換器５から出力されているデータに変更する。
これに対してラツチ回路23cはA/D変換器５の出力を順次
ラツチしてゆくのであるから、結局、ラツチ回路23dに
は、ゲート期間内において、A/D変換器５から出力され
てくるデータのうちそれまでの最大のデータが常にラツ
チされてゆくことになる。この状態が第８図（ｆ）に示
されている。即ち、エコー信号が増加している間はラツ
チ回路23dにラツチされるデータも順次大きくなつてゆ
くが、エコー信号が減少に転じるとラツチされているデ
ータはそのまま保持され、エコー信号が再び増大してラ
ツチされているデータ以上の値となると、ラツチ回路23
dには増大した値がデータとしてラツチされてゆく。か
くして、最終的に、ラツチ回路23dには欠陥エコーＦの
最大値y_pがラツチされることとなり、このデータが最大
値検出回路23の出力値となる。そして、この最大値デー
タをCPU10で解析することにより欠陥の大きさを把握す
ることができる。

（IV）欠陥位置検出動作上記（III）で述べたように、コンパレータ23fは、A/
D変換器５から入力された新しいデータがラツチ回路23d
にラツチされているそれまでの最大値以上であるとき高
レベル信号を出力する。この高レベル信号はラツチ回路
23dに出力されると同時にラツチ回路23aにも出力され
る。ラツチ回路23aはコンパレータ23fから高レベル信号
が出力されたときのみ、そのときのアドレスカウンタ７
のカウント値をラツチする。この状態が第８図（ｅ）に
示されている。即ち、アドレスカウンタ７のカウント値
は第８図（ｅ）に破線で示すように時間の経過に比例し
て順次増大してゆくが、ラツチ回路23aには、ラツチ回
路23dにそれまでより大きな最大値がラツチされる毎に
そのときのカウント値がラツチされることになる。した
がつて、最終的にラツチ回路23aにラツチされるカウン
ト値はゲート期間内における欠陥エコーＦの最大値y_pが
発生したときのカウント値、即ちアドレス値A_pとなる。
このようにして、欠陥エコーＦの最大値y_pに対応するア
ドレス値A_pを得ることができ、これにより、正確な欠陥
位置を知ることができる。この欠陥位置の被検査物体１
表面からの距離l_gは次式により求められる。

（IV）しきい値y_oを設定してイベント信号を発生する動
作しきい値y_oは、ゲート間にA/D変換器５から出力され
る検波信号の中に欠陥からのエコー信号があるか否かを
判断するための値であり、検波信号中に含まれるノイズ
成分を考慮して決定される。このしきい値y_oはキーボー
ド入力部19のゲートレベルキー19d、数値キー19a、小数
点用キー19bおよびセツトキー19gによりCPU10に入力さ
れ、ラツチ回路23bに保持される。この状態において、
ゲート信号発生回路22からゲートタイミング信号が出力
されると、コンパレータ23eは作動状態となり、A/D変換
器５から順次出力されてラツチ回路23cにラツチされて
ゆくエコー信号データと、ラツチ回路23bにラツチされ
ているしきい値y_oとを順次比較してゆく。そして、ラツ
チ回路23cにラツチされたデータがしきい値y_o以上のと
き、コンパレータ23eは高レベル信号をフリツプフロツ
プ回路23gに出力する。これにより、フリツプフロツプ
回路23gは、第８図（ｃ）に示すように高レベルのイベ
ント信号を出力する。このイベント信号は、ゲート期間
中において欠陥が検出されたことを意味する信号であ
り、CPU10に入力され、CPU10はこのイベント信号に基づ
き、欠陥等を検出したことを意味する表示又は警報を発
生させる。なお、イベント信号をCPU10を介することな
く直接、表示又は警報のための信号として使用すること
もできる。

以上、本実施例の構成および動作を説明した。この説
明から明らかなように、本実施例では、最大値検出回路
により欠陥等の最大値を検出するとともに、その最大値
が発生したときのアドレスも検出するようにしたので、
欠陥等の大きさと位置を正確に、かつ、ゲート期間が終
了した時点で直ちに知ることができる。又、簡単な回路
により検査範囲を設定することができる。さらに、しき
い値を設定してエコー信号のデータと比較するようにし
たので、欠陥の存在を警報又は表示することができる。

なお、上記実施例の説明では、ゲート期間を１つ設定
する例について説明したが、２つ以上のゲート期間を設
定することもできるのは明らかである。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、任意の時間範囲内に
おけるエコー信号の最大値を検出するとともに、その最
大値が発生したときのアドレスカウンタの出力値をラツ
チするようにしたので、被検査物体の欠陥等の大きさと
位置を正確かつ直ちに知ることができる。又、検査範囲
の開始時間および終了時間に相当する各値を各サンプリ
ングと対応するアドレスを有する記憶部の相当するアド
レスに格納するようにしたので、簡単な手段で検査範囲
を定めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る超音波探傷器のブロツク
図、第２図は第１図に示すキーボード入力部の平面図、
第３図は第１図に示すゲート回路のブロツク図、第４図
は第３図に示すゲート信号発生回路のブロツク図、第５
図は第３図に示す最大値検出回路のブロツク図、第６図
は被検査物体の側面図、第７図は第６図に示す被検査物
体のエコー信号の波形図、第８図（ａ），（ｂ），
（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）は第１図に示すゲート
回路の動作を説明するタイムチヤート、第９図はタイミ
ング処理用メモリの内容説明図、第10図および第11図は
第１図に示すゲート回路の動作を説明するフローチヤー
ト、第12図は従来の超音波探傷器のブロツク図、第13図
（ａ），（ｂ）はエコー信号波形図、第14図は第12図に
示す波形メモリの内容説明図、第15図は欠陥エコー信号
の波形図である。１……被検査物体、２……探触子、３……送信部、４…
…受信部、５……A/D変換器、６……波形メモリ、７…
…アドレスカウンタ、８……タイミング回路、10……CP
U、19……キーボード入力部、20……ROM、21……ゲート
回路、22……ゲート信号発生回路、22a……タイミング
処理用メモリ、22b……アドレスカウンタ、22c……フリ
ツプフロツプ回路、23……最大値検出回路、23a,23b,23
c,23d……ラツチ回路、23e,23f……コンパレータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−150664（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−17354（ＪＰ，Ａ) 特公昭53−21675（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波探触子に対して所定のパルスを出力
する送信部と、前記超音波探触子によって検出された被
検査物体からの反射信号を受信する受信部と、この受信
部で受信された信号を所定のサンプリング周期で順次デ
ィジタル値に変換するA/D変換器と、このA/D変換器で変
換されたデータを記憶する波形メモリと、この波形メモ
リのアドレスを順次指定してゆくアドレスカウンタと、
前記波形メモリに記憶されたデータのうち所定間隔毎に
抽出されたデータを表示する表示部とを備えた超音波探
傷器において、前記パルスの出力後の任意の時間範囲の
始期および終期を前記アドレスカウンタのカウント値と
して演算するゲート演算手段と、前記サンプリング周期
の各サンプリングと対応したアドレスを有する記憶部
と、前記ゲート演算手段により演算された始期および終
期に対応した前記記憶部の各アドレスを選択してこれら
各アドレスに特定データを格納するアドレス選択手段
と、前記サンプリング周期と同期して前記記憶部の最初
のアドレスから順次アドレスを指定して各アドレスに格
納されたデータを出力させ最初の前記特定データの出力
によりゲートタイミング信号を出力し次の特定データの
出力により前記ゲートタイミング信号を停止するゲート
タイミング信号発生手段と、このゲートタイミング信号
発生手段からのゲートタイミング信号の出力期間に前記
A/D変換器から順次入力されるデータがそれ以前に入力
されたデータより大きいときこれを最大値として検出す
る最大値検出手段と、この最大値検出手段で最大値が検
出される毎にそのときの前記アドレスカウンタの出力値
をラッチするラッチ手段と、前記ゲートタイミング信号
発生手段のゲートタイミング信号停止時における前記ラ
ッチ手段のカウント値に基づいて前記被検査物体内の前
記最大値発生深さを算出する演算手段とを設けたことを
特徴とする超音波探傷器のゲート回路。