JP2612322B2

JP2612322B2 - 超音波探傷器のゲート回路

Info

Publication number: JP2612322B2
Application number: JP63269381A
Authority: JP
Inventors: 康雄田中; 鋭機和泉; 茂徳青木
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1988-10-27
Filing date: 1988-10-27
Publication date: 1997-05-21
Anticipated expiration: 2012-05-21
Also published as: JPH02116746A

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13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内の超音波を放射
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14図
（ａ），（ｂ）に示すエコー波形図および第15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13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14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14図（ｂ）および第15図により説明す
る。第14図（ｂ）は第14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15図に示されている。即ち、A_M(0),………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₍₀₎…
……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の深さ）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16図により説明する。この図は第14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t_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に対応する欠陥深
さ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、エコー高さおよび欠陥深さをより正確かつ迅速に表
示することができる超音波探傷器の波形表示装置を提供
することにある。

〔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を選択するゲート手段と、
このゲート手段で選択された時間範囲内で前記A/D変換
器から順次入力されるデータの入力時点でそのデータが
それ以前に入力されたデータの最大値より大きいとき指
令によりデータを保持する最大値ラッチ回路と、前記順
次入力されるデータを順次前記最大値ラッチ回路に保持
されているデータと比較し当該入力データの方が大きい
とき前記最大値ラッチ回路に当該データを新たに保持す
る前記指令を出力するコンパレータと、このコンパレー
タにより前記最大値が得られる毎に前記アドレスカウン
タのカウント値を保持するカウント値ラッチ回路と、こ
のカウント値ラッチ回路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がゲート手段により選択され、
A/D変換されだデータにおける当該時間範囲内のデータ
のうちの最大値が検出される。この検出は、A/D変換器
により変換されたデータを順次コンパレータで比較して
ゆき、その比較時点までにコンパレタで比較された全て
のデータのうちの最大値を最大値ラッチ回路に保持する
ことにより行なわれる。結局、ゲート手段で定められた
ゲート期間が終了した時点で、当該ゲート期間内のデー
タの最大値が最大値ラッチ回路に保持されることにな
る。ゲート期間が終了した時点で最大値ラッチ回路に保
持された最大値に対応するアドレスカウンタのカウント
値がカウント値ラッチ回路に保持されており、この値が
上記最大値に対応する深さ（欠陥深さ）となり、実際の
被検査物体内の当該欠陥深さは上記カウント値に基づい
て演算手段で算出される。

〔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13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13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はタイミング回路
８から出力される第１のクロツク信号ａの周波数を分周
（例えば、1/8に分周）して第２のクロツク信号ｂを出
力する分周回路、22bは後述するビツトパターンを格納
するタイミング処理用メモリ、22cはタイミング処理用
メモリ22bのアドレスを第２のクロツク信号ｂに同期し
て順に指定するアドレスカウンタ、22dはタイミング処
理用メモリ22bの１つのアドレスに格納されたデータ
（例えば８ビツトのデータ）をシリアルに出力するため
のシフトレジスタ、22eは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、後者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23c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,23
d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12図（ｄ）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、y₀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10,11図
はフローチヤート、第12図（ａ）〜（ｄ）はシフトレジ
スタの内容説明図である。

さて、本実施例の動作は、（Ｉ）ゲート信号発生回路
22のタイミング処理用メモリ22bにゲートに必要な値を
格納する動作、（II）ゲート信号発生器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により欠陥深さを
検出する動作、および（Ｖ）しきい値y₀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）タイミング処理メモリ22b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はさきに述べたよ
うに、シフトレジスタ22dを経てフリップフロップ回路2
2eから出力されるビットパターンを作成する動作であ
る。即ち、タイミング処理用メモリ22bに格納された１
つのアドレスの値が信号ｂに同期してシフトレジスタ22
dにパラレル転送され、シフトレジスタ22dからは転送さ
れたアドレスの各ビットの値が信号ａに同期して順次フ
リップフロップ回路22eにシリアル転送されてゆく。
今、フリップフロップ回路22eが、最初に入力した値
「１」で高レベル出力状態となり、次に信号「１」が入
力すると低レベル出力状態になる機能を有する回路に構
成されていると、このフリツプフロツプ回路22eの出力
がゲート信号発生器22eから出力されるゲートタイミン
グ信号となる。

そこで、シフトレジスタ22dから出力されるビツトパ
ターンとして、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」で構成されているパターンを用いれば
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22bに
は、このようなビツトパターンを先頭のビツトから例え
ば８ビツトずつ区切り、それら各８ビツトが順にタイミ
ング処理用メモリ22bの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22b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22bのアドレスを示し、又、b₇〜b₀は各アド
レスに格納されるデータのビツトを示す。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(1)のビットb
₅の「１」で立上り、アドレスA_m(2)のビットb₃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、キーボード入力部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_０（＝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
少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に示すフローチヤートを参照しながら説明する。

最初に、第９図に示す各ビツトをb_Pで表わし、Ｐ＝７
とおく。即ち、ビツトb₇から処理が開始される。又、カ
ウント値を表わすため数ｑを用いこの数ｑはを０とお
く。さらに第９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(0)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（F
lag＝０）とされる（第11図に示す手順S₄₁）。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(0)のビツトb₇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S
₄₅）。さらに、そのアドレスのビツトが最終のビツトb₀
か否かが判断され（手順S₄₇）、この場合最終ビツトで
はないので、次のビツトb₆の処理を行なうため（Ｐ−
１）が演算され（手順S₄₈）、カウント値に１が加算さ
れる（手順S₄₉）。この場合、カウント値は「１」とな
る。次いで、フラグが「１」になつているか否か、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S₅₀）、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〜S₅₀の処理が繰返され、手順S₄₇で
そのアドレスの最終ビツト（Ｐ＝０）の値の処理終了が
確認されると、新らしいアドレスの各ビツトの処理を行
なうべく、Ｐ＝７とし、アドレスの順番を示す値ｕに１
を加算する処理が行なわれる（手順S₅₅）。

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
の当該ビツトの値が「１」とされる（手順S₅₁）。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S₅₂）、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S₅₃）、フラグは「１」とされる（手
順S₅₄）。そして、手順S₅₀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S₅₆）、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、タイミング処理用メモリ22b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22
b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22cはクロツク信号ｂと同期
してタイミング処理用メモリ22bのアドレスをA_m(0)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パラレルにシフトレジスタ22dに移
される。次いで、シフトレジスタ22dは当該データをク
ロツク信号ａに同期して上位ビツトから順にフリツプフ
ロツプ回路22eに出力してゆく。これを第８図（ａ）〜
（ｄ）により説明する。

第12図（ａ）〜（ｄ）は第４図に示すシフトレジスタ
の内容説明図である。今、仮に各アドレスに格納されて
いるデータが第９図に示すデータであるとする。まず、
アドレスカウンタ22cによりアドレスA_m(0)が指定される
と、そのデータ（図示の場合すべて「０」）は第12図
（ａ）に示すようにシフトレジスタ22dに移される。次
いで、シフトレジスタ22dに矢印で示すように値「０」
を入力すると、第12図（ｂ）に示すようにビツトb₇の値
「０」がシフトレジスタ22dから出力される。このよう
にして値「０」をクロツク信号ａに同期して入力する
と、ビツトb₇〜b₀の値が同一周期で出力されてゆき、最
後にシフトレジスタ22dの内容は第12図（ｃ）に示すよ
うに入力された値「０」で埋められる。このとき、次の
クロツク信号ｂが出力され、アドレスカウンタ22cによ
り次のアドレスA_m(1)が指定され、シフトレジスタ22dに
は第12図（ｄ）に示すように当該アドレスのデータが移
される。そして、さきの場合と同様に値「０」を入力し
てゆくと、その上位ビツトb₇から順にその値が出力され
る。即ち、シフトレジスタ22dからフリツプフロツプ回
路22eには、タイミング処理用メモリ22bに格納されてい
るビツトパターンがシリアルに出力されてゆくことにな
る。図示の例では、最初の値「１」は第11番目、次の値
「１」は第21番目に出力される。

さきに述べたように、アドレスカウンタ７のカウント
はクロツク信号ａと同期しているので、上記（Ｉ）の動
作により格納されたデータに基づいてシフトレジスタ22
dから出力される最初の値「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
きである。そして、この値「１」の入力により、フリツ
プフロツプ回路22e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」がシフトレジ
スタ22d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22bへのデータの格納
後、タイミング回路８からの周期T₀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T₀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T₀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
ート回路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23d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から入力された新らしいデータがラツチ回路2
3d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y₀を設定してイベント信号を発生する動
作しきい値y₀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y₀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y₀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y₀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かつ迅速に知ることができ
る。又、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
おけるエコー信号を順次コンパレータで比較してゆき、
比較時点でのデータの最大値を保持し、かつ、その最大
値に対応するアドレスカウンタのカウント値も保持する
ようにしたので、被検査物体の欠陥等の大きさと深さ
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。

【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（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は第４図に
示すシフトレジスタの内容説明図、第13図は従来の超音
波探傷器のブロツク図、第14図（ａ），（ｂ）はエコー
信号波形図、第15図は第13図に示す波形メモリの内容説
明図、第16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……分周回路、2
2b……タイミング処理用メモリ、22d……シフトレジス
タ、23……最大値検出回路、23a,23b,23c,23d……ラツ
チ回路、23e,23f……コンパレータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者青木茂徳茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (56)参考文献特開昭62−263462（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−10167（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−95353（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−150664（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−216052（ＪＰ，Ａ)

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を
選択するゲート手段と、このゲート手段で選択された時
間範囲内で前記A/D変換器から順次入力されるデータの
入力時点でそのデータがそれ以前に入力されたデータの
最大値より大きいとき指令によりデータを保持する最大
値ラッチ回路と、前記順次入力されるデータを順次前記
最大値ラッチ回路に保持されているデータと比較し当該
入力データの方が大きいとき前記最大値ラッチ回路に当
該データを新たに保持する前記指令を出力するコンパレ
ータと、このコンパレータにより前記最大値が得られる
毎に前記アドレスカウンタのカウント値を保持するカウ
ント値ラッチ回路と、このカウント値ラッチ回路のカウ
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。