JP2515804B2 - 扇形走査式超音波探傷装置 - Google Patents

扇形走査式超音波探傷装置

Info

Publication number
JP2515804B2
JP2515804B2 JP62139788A JP13978887A JP2515804B2 JP 2515804 B2 JP2515804 B2 JP 2515804B2 JP 62139788 A JP62139788 A JP 62139788A JP 13978887 A JP13978887 A JP 13978887A JP 2515804 B2 JP2515804 B2 JP 2515804B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
subject
fan
scanning
probe
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62139788A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS63304155A (ja
Inventor
荘二 佐々木
裕敏 木野
義則 武捨
純 窪田
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP62139788A priority Critical patent/JP2515804B2/ja
Priority to DE3855705T priority patent/DE3855705T2/de
Priority to EP88108619A priority patent/EP0293803B1/en
Publication of JPS63304155A publication Critical patent/JPS63304155A/ja
Priority to US07/489,850 priority patent/US5024093A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2515804B2 publication Critical patent/JP2515804B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波探傷装置に係るもので、曲面被検体
に対しても良好な超音波伝達効率を保ちつつ探触子の走
査を円滑に行い、かつ集束超音波ビームを形成させるこ
とにより、優れた方位分解能を得ることのできる扇形走
査式超音波探傷装置の構成に関する。
〔従来の技術〕
従来の超音波ビームの扇形走査を電子的に行い、医用
診断又は探傷に供した超音波映像装置としては、“ウル
トラソニツクス”(1968年7月号第153頁から第159頁)
に論じているように、超音波送受信用リニアアレイ振動
子の各振動素子送受信動作の位相を制御して所要の角度
範囲で超音波ビームを扇形走査し、扇形断面内の超音波
エコー像を表示する方法が用いられている。
また、他の方法としては、日立評論第64巻,第3号
(1982年3月)第45頁から第50頁に記載されているよう
に、円弧状に配列された超音波送受信用アレイ振動子の
中の一連の素子群の送受信動作を順次シフトさせる走査
を行うことによつて、超音波ビームの扇形走査を行う方
法も用いられてきた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述の従来技術のうち、前者のリニアアレイ振動子の
送・受信動作の位相又は遅延時間を調節して超音波ビー
ムを偏向走査する方法は、(1)少なくともリニアアレ
イ振動子の超音波放射及び感受面を被検体面と音響的に
接触させる必要があるために、被検体面が曲面又は凹凸
のある場合、超音波の有効な伝達が行われないという問
題がある。(2)方位分解能を向上させるためには、各
振動素子の相対的位相関係を調整して被検体内の所定の
位置で焦点を形成させる方法が採られているが、その有
効部分はごく限定された焦域の範囲のみであり、焦域以
外の部分では分解能が低下するという欠点がある。
(3)超音波ビームの偏向のためには各振動素子の遅延
動作を精密に制御させる必要があるために複雑かつコス
トのかかる遅延回路網を調整する機能を必要とする。
後者の円弧状アレイ振動子のシフト動作により、超音
波ビームを偏向する方法も、分位分解能を向上させるに
は上記(2)と同様に各動作素子の位相の調整を必要と
し、かつビーム集束の領域は極めて限定されるという問
題点を有し、さらに上記(3)と同様に遅延回路網の調
整機能も備えねばならないことも問題点となる。
本発明の目的は、上記のような従来技術のもつ問題点
を打開し、あらゆる角度方向の広範囲の領域に亘つて優
れた方位分解能を有し、かつ被検体面が曲面の場合でも
良好な超音波伝達効率を有し、さらに超音波ビームを電
子的制御によつて高速偏向する回路装置も簡単で低コス
トになるような扇形走査式超音波探傷装置を提供するこ
とにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために、本発明装置において
は、まず超音波送受信用振動素子を円弧状に配列したア
レイ形振動子を備えた探触子を液体の超音波伝達媒質と
共に可撓性の収納体に収納して用い、その動作素子群を
電子的に切換走査することにより、遅延時間の制御を伴
うことなく、超音波ビームの扇形走査を行わせるように
した。また、上記アレイ形振動子によつて送受信される
超音波ビームを被検体への入射点において集束させるこ
とによつて、被検体と探触子との接触面が極めて小面積
で且つ曲面であっても可撓性の収納体とその中の液体の
超音波伝達媒質がその曲面に沿って柔軟に変形してその
曲面に沿って密着して超音波の伝達が十分に行われるよ
うにした。さらに、広範囲の探傷領域に亘つて優れた方
位分解能を保ち、精細な探傷像を得るために、アレイ形
振動子の前方に超音波レンズを配設し、被検体内に透入
する超音波ビームが集束状態でかつ平行ビームとして形
成されるようにした。
〔作用〕
本発明による扇形走査式超音波探傷装置の要点をなす
探触子部の構成とその作用を第1図によつて説明する。
1は超音波を送受信する探触子で、多数の振動素子21
…2Nから成るアレイ振動子2が円弧状に配列され、その
中の一部2i……2nから成る動作振動素群が一斉に超音波
の送受信動作を行うことにより、集束性の超音波ビーム
2aを送受信する。アレイ振動子2の前方には集束性超音
波ビームを平行ビームに変換するいわゆる拡散機能を有
する超音波コリメータレンズ3が設けられ、超音波ビー
ム2aはこのレンズによつて平行なビーム3aに変換され、
被検体4に透入する。
いま、アレイ振動子21,……2Nの中の動作状態にある
素子群(2i,……2n)が順次移動して(2i+1,……
2n+1),(2i+2,……2n+2),……のように動作の切換
操作を行う場合は、超音波ビーム2aの送受信角度θが順
次変化し、したがつて被検体中の入射ビーム3aの入射角
φも順次変化するので、結局被検体内での超音波ビーム
の扇形走査が行われる。
超音波ビーム2aは、一旦集束されてコリメータレンズ
3で平行ビーム3aとなるので、被検体4内の反射源を検
知するに当つて優れた方位分解能が得られ、かつビーム
3aは長い路程を伝搬した後もエネルギーの拡散が少ない
ので、結局本発明装置によれば遠距離でも高い探傷感度
が得られるという大きな特徴がある。
アレイ振動子2,コリメータレンズ3,被検体4の間には
超音波伝達媒質5が介在し、これを被膜5′が保持して
いる。媒質5の音速度はコリメータレンズ3の音速度に
比して小なる値をもつものとし、かつコリメータレンズ
3は凸レンズの形態とすることによつて、集束性ビーム
2aを平行ビーム3aに変換させることができる。上述のよ
うな構成の探触子1を用いることにより、超音波ビーム
2aが被検体4に入射する境界部41は極く小なる範囲で充
足され、探触子1と被検体4との音響的接触の確保が容
易になる。しかも被検体4内部では超音波ビーム3aは扇
形の広い領域42に亘つて走査が行われるので、一挙に広
範囲の探傷を行うに適する。上述した振動子アレイの送
・受信動作が、送信走査部6,受信走査部7の動作と、こ
れらの動作を制御する走査制御部8の制御動作によつて
遂行されることはさらに第2図によつて説明する。
〔実施例〕
第2図は、本発明装置の一つの具体的構成を示す図
で、各部の動作を以下に述べる。
6はアレイ振動子2の素子群21……2Nから動作素子群
2i,……2n等を選択励振して超音波送信動作を行わせる
ための送信走査部で、その出力としての振動子励振信号
6aが印加されるアレイ振動子群は逐次(2i+1,……
2n+1),(2i+2,……2n+2)……と移行するような切換
え走査を行う機能を有する。かような送信走査によつて
レンズ3を介して被検体4に入射する超音波ビーム3aは
被検体4上のビーム入射点41を中心とする扇形走査を行
い、被検体4の内部で種々の方向性をもつ音響的境界に
対して反射波を得る条件がつくられる。
被検体4内の欠陥その他の音響的境界で反射された反
射波は再びビーム3aを送出した振動子群たとえば(2i,
……2n)に到来し受信される。受信走査部7では上述の
ように受信動作が送信動作と同様に逐次素子群(2i+1,
……2n+1),(2i+2,……2n+2)……のように移行する
走査が行われるので、結局ビームの入射点41を中心とし
て42なる範囲に亘つて扇形走査される超音波ビーム3aの
送受信動作が、送信走査部6及び受信走査部7によつて
遂行される。
8は、送信走査部6及び受信走査部7が上述のように
超音波を送受信するアレイ振動子2の動作切換を行うた
めの制御信号8aを発生する走査制御部である。このよう
な動作機構によつて円弧状アレイ振動子を有する探触子
1で送受信される超音波ビームは被検体4内の1つの断
面を走査し、各方向から得られるエコーの信号7aが信号
増幅部9,検波部10を経てビデオ信号10aとなる。
11は画像化処理部で、走査制御部8から得られる超音
波ビーム3aの方向に関する情報8bとビデオ信号10aとを
基にして、43のようなエコー源の位置を求め、ここへビ
デオ信号をアドレスすることにより、被検体4の扇形走
査領域の断層像が形成される。
表示部12が11の出力として得られる像信号11aを断層
像として表示することは、通常の超音波映像信号と同様
である。
本発明の第二の実施例を第3図によつて説明する。
1は本実施例に用いられる探触子で、円弧状に配列さ
れたアレイ振動子2,超音波コリメータレンズ3,超音波伝
達媒質5をタイヤ13の内部に収納している。その被検体
4の面上における位置xの情報は、検出器14によつて検
出され、信号14aとなつて画像化処理部11に導かれる。
画像化処理部11では探触子1の位置x1,…xk,……などに
おいて得られるエコー信号像を重ね合わせることによ
り、種々の方向性をもつ反射源43の信号の像が、実体の
形状を表わす像43aとして表示部12上に得られるので、
反射源の形状が比較的複雑な場合でもよくこれを表現す
ることができる。
〔発明の効果〕
以上に述べた本発明の扇形走査式超音波探傷装置によ
れば、極めて集束されかつ平行な超音波ビームが被検体
内を扇形に走査して、エコー信号で形成される被検体内
部の音響境界の像を表示するので、その表示像は分解能
に優れ、極めて実体形状に近い精細なものとなる。した
がつて例えば材料内の欠陥探傷に当つては、表示される
欠陥像から直ちに欠陥の寸法・形状の評価が容易になさ
れという効果がある。
また、本発明装置において超音波が被検体に入射する
に当つては十分集束され、かつ扇形の中心部が入射点に
相当し、探触子の極く限定された部分から被検体に対す
る超音波の伝達がなされるので、被検体の表面形状が曲
面もしくは凹凸がある場合でも超音波の伝達が効率よく
行われれるという効果がある。
超音波ビームをその径路の全域に亘つて集束させるよ
うな効果を実現するために従来用いられてきた方法とし
ては、動作振動素子群の位相制御を行つてビーム焦域を
形成させ、かつその位置を逐次移動させて、各々の焦域
内で得られる探傷情報を接合することがなされていた。
しかしこのような方法を用いる場合は、被雑な遅延線回
路網とその動作を切換制御する制御部を必要とし、装置
のコスト高を招来しているばかりでなく、探傷像形成に
要する時間が長くなるという欠点があつた。
本発明装置においては、上記のような焦域形成のため
の遅延線回路網もその制御機能部も不要になるので、装
置の著しい簡素化によるコスト低減と探傷像形成所要時
間の短縮が同時に達成される。
以上に述べた優れた効果によつて、本発明装置が工業
分野にもたらす利益は絶大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の機能の要点をなす探触子部の構成
と作用の説明図、第2図は本発明装置の構成の一具体例
を示すブロツク図、第3図は本発明装置の一応用例の説
明図である。 2……円弧状振動子アレイ、3……コリメータレンズ、
5……超音波伝達媒質、6……送信走査部、7……受信
走査部、8……走査制御部、11……画像化処理部、13…
…探触子収納タイヤ、14……位置検出器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 窪田 純 日立市久慈町4026番地 株式会社日立製 作所日立研究所内 (56)参考文献 特公 平7−46096(JP,B2)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円弧状に配列された超音波送受信用振動子
    アレイと前記振動子アレイによって送信又は受信される
    超音波ビームを収束しかつほぼ平行なビームに変換する
    音響レンズを備えた探触子、前記振動子アレイのうちの
    動作素子群の送受信動作を順次切換えて超音波ビームの
    扇形走査を行なわせる走査機能部を備え、前記アレイ振
    動子及び音響レンズから成る超音波探触子は、液体の超
    音波伝達媒質と共に可撓性の材質によって成る収納体内
    に収納されており、前記可撓性の材質によって成る収納
    体を介して前記振動素子群の送受信動作によって被検体
    内からのエコー信号を得て探傷を行なうことを特徴とす
    る扇形走査式超音波探傷装置。
  2. 【請求項2】円弧状に配列された超音波送受信用振動子
    アレイと前記振動子アレイによって送信又は受信される
    超音波ビームを収束しかつほぼ平行なビームに変換する
    音響レンズを備えた探触子、前記振動子アレイのうちの
    動作素子群の送受信動作を順次切換えて超音波ビームの
    扇形走査を行なわせる走査機能部、被検体内から得られ
    るエコー信号から前記被検体の断面像を形成する画像処
    理部、および断面像を表示する表示部を備え、前記アレ
    イ振動子及び音響レンズから成る超音波探触子は、液体
    の超音波伝達媒質と共に可撓性の材質によって成る収納
    体内に収納されていることを特徴とする扇形走査式超音
    波探傷装置。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第2項記載の調音波探傷装
    置において、超音波ビームの扇形走査の中心は、前記探
    触子と被検体との接触部に合致させていることを特徴と
    する扇形走査式超音波探傷装置。
  4. 【請求項4】円弧状に配列された超音波送受信用振動子
    アレイと前記振動子アレイによって送信又は受信される
    超音波ビームを収束しかつほぼ平行なビームに変換する
    音響レンズを備え、かつ液体の超音波伝達媒質と共に可
    撓性の収納体に収納されている探触子、前記振動子アレ
    イのうちの動作素子群の送受信動作を順次切換えて超音
    波ビームの扇形走査を行なわせる走査機能部、被検体内
    から得られるエコー信号から前記被検体の断面像を形成
    する画像化処理部、断面像を表示する表示部、および前
    記探触子を被検体表面に沿って走行させつつ探傷動作を
    行なわせるに当り、超音波ビームが被検体に向って入射
    する位置を検出する位置検出部を備え、前記位置検出部
    から得られる超音波ビームの被検体に向って入射する位
    置の情報と、送信された超音波パルスの被検体内の反射
    源による反射波信号から反射源の位置と反射強度の情報
    を得て、前記探触子の走行経路下の被検体断面の像情報
    を前記画像化処理部に形成させ、読出して前記表示部に
    て表示することを特徴とする扇形走査式超音波探傷装
    置。
JP62139788A 1987-06-05 1987-06-05 扇形走査式超音波探傷装置 Expired - Lifetime JP2515804B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62139788A JP2515804B2 (ja) 1987-06-05 1987-06-05 扇形走査式超音波探傷装置
DE3855705T DE3855705T2 (de) 1987-06-05 1988-05-30 Ultraschallgerät mit fächerförmiger Abtastung für die Fehlererkennung
EP88108619A EP0293803B1 (en) 1987-06-05 1988-05-30 Fan-shape scanning ultrasonic flaw detecting apparatus
US07/489,850 US5024093A (en) 1987-06-05 1990-03-02 Fan-shape scanning ultrasonic flaw detecting apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62139788A JP2515804B2 (ja) 1987-06-05 1987-06-05 扇形走査式超音波探傷装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63304155A JPS63304155A (ja) 1988-12-12
JP2515804B2 true JP2515804B2 (ja) 1996-07-10

Family

ID=15253441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62139788A Expired - Lifetime JP2515804B2 (ja) 1987-06-05 1987-06-05 扇形走査式超音波探傷装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2515804B2 (ja)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61180006U (ja) * 1985-04-30 1986-11-10
JPH0746096B2 (ja) * 1986-11-10 1995-05-17 株式会社日立製作所 転動輪収納式超音波探触子

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63304155A (ja) 1988-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6923066B2 (en) Ultrasonic transmitting and receiving apparatus
US4644795A (en) High resolution multiline ultrasonic beamformer
CA1129062A (en) Ultrasonic sector scanner
GB1570879A (en) Electronic beam scanning for ultrasonic images
DE69128919T2 (de) Ultraschallabbildung mit radialer Abtastung eines trapezförmigen Sektors
US4508122A (en) Ultrasonic scanning apparatus and techniques
US5024093A (en) Fan-shape scanning ultrasonic flaw detecting apparatus
JPH03500454A (ja) 人為構造を除外した超音波反射伝送映像化方法および装置
JP2515804B2 (ja) 扇形走査式超音波探傷装置
JP2723464B2 (ja) 超音波診断装置
JPS6336465B2 (ja)
JPH01126543A (ja) 扇形走査式超音波探傷装置
JPH0565821B2 (ja)
JP2983073B2 (ja) 反射型超音波画像装置
JP4154043B2 (ja) 超音波撮像装置
JPS5838541A (ja) 超音波送受波装置
KR100543736B1 (ko) 초음파 영상 표시 방법
JP3341824B2 (ja) 電子走査式超音波探傷装置
JPS6216386B2 (ja)
JPS6225376B2 (ja)
JP4083872B2 (ja) 超音波撮像装置
JPS6145456B2 (ja)
JPS5854938A (ja) 超音波診断装置
JPH0479943A (ja) 超音波診断装置
JPS62152455A (ja) 超音波照射装置