JP2625465B2 - 超音波探傷装置 - Google Patents

超音波探傷装置

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JP2625465B2
JP2625465B2 JP63023922A JP2392288A JP2625465B2 JP 2625465 B2 JP2625465 B2 JP 2625465B2 JP 63023922 A JP63023922 A JP 63023922A JP 2392288 A JP2392288 A JP 2392288A JP 2625465 B2 JP2625465 B2 JP 2625465B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波により被検材の探傷を行なう超音波
探傷装置に関する。
〔従来の技術〕
超音波探傷装置は、物体を破壊することなくその内部
の欠陥を検出することができ、多くの分野において用い
られている。例えば、合成樹脂材でモールドされた板状
の半導体チツプの層間の剥離の有無を検出する場合、超
音波の送受信を行なう探触子をチツプの表面の縦横方向
に又は円周方向に走査させ、その走査経路上の多数の点
で超音波の送受信を行ない剥離の有無を検出する。この
ような超音波探傷装置を第4図により説明する。
第4図は従来の超音波探傷装置の系統図である。図
で、X,Zは座標軸を示し、Y軸は紙面に垂直な方向であ
る。1は水槽、2は水槽1に満たされた水、3は水槽1
の底壁に固定された台、4は台3に可回転に支持された
回転テーブル、5は回転テーブル4上に載置固定された
被検材である。6は超音波探触子、7は超音波探触子6
をZ軸方向に駆動可能に支持する支持体、8は支持体7
を支持する移動体である。移動体8は水槽1上をY軸方
向に移動可能であり、かつ、支持体7を移動体8上でX
軸方向に移動させる手段を備えている。10は支持体7を
X軸方向に駆動するモータ、11は超音波探触子6をZ軸
方向に駆動するモータ、12は回転テーブル4を図に示す
θ方向に回転駆動するモータである。13,14,15はそれぞ
れモータ10,11,12の回転量に応じた数のパルスを出力す
るエンコーダ、16はモータ10,11,12を駆動制御するモー
タコントローラである。
17はエンコーダ13,14,15の出力パルスを入力してモー
タの回転位置に応じたパルスに変換する分周器である。
18はパルサーレシーバであり、超音波探触子6にパルス
を出力して超音波を発生せしめるとともに、超音波探触
子6に入力した被検材5からの反射波を受信しこれをデ
ータとして出力する。19はゲート回路ピークホールドで
あり、パルサーレシーバ18から出力されたデータのうち
任意のデータのみを通過させるとともにこれらデータの
うちのピーク値をホールドする回路である。このゲート
回路ピークホールド19により被検材5の表面からの探傷
の深さ範囲を定め、その範囲におけるピーク値を取り出
すことができる。20はA/D変換器、21は定められた手順
にしたがつて所要の演算、制御を行なうCPU(中央処理
装置)、22は入力されたデータを記憶するメモリ、23は
信号の入出力を行なうためのインタフエースである。CP
U21、メモリ22およびインタフエース23により信号処理
装置が構成される。24はパルサーレシーバ18の受信信号
により被検材5の探傷波形を表示するオシロススコー
プ、25は端傷結果を表示するモニタテレビジョン(モニ
タTV)、26は所要のデータや指令等を入力するためのキ
ーボードである。
ここで、上記超音波探傷装置の動作を説明する。CPU2
1に対して、キーボード26から所要の数値、例えばゲー
ト回路ピークホールド19のゲート範囲や分周器17の分周
数、モータ10,11,12の駆動速度等が設定される。CPU21
はモータコントローラ16に指令信号を出力し、モータ1
0,11,12を駆動し、探触子6を定められた走査開始点
(原点)に移行させる。このとき分周器17から出力され
る信号によりA/D変換器20が駆動されるとともに、CPU21
はパルサレシーバ18を駆動して超音波の送受信を行なわ
せる。受信された反射波は、ゲート回路ピークホールド
19に入力され、そのうちの所定深さ範囲におけるピーク
値のみとり出され、このピーク値は作動状態にあるA/D
変換器によりディジタル値に変換され、この変換された
値はCPU21の指令によりメモリ22の所定のアドレスに格
納される。
以後、モータ12が所定速度で連続して駆動され、この
駆動中、エンコーダ15からは単位移動量毎にパルスが出
力され、分周器17からは所定の移動量毎にパルスが出力
される。そして、分周器17からのパルスの出力毎にA/D
変換器20が駆動され、前記ピーク値が順次メモリ22の所
定のアドレスに格納されてゆく。この動作が繰返えさ
れ、探触子6が再び原点に戻るとCPU21はモータコント
ローラ16に指令信号を出力し、モータ10を駆動して探触
子6を所定量だけ中心方向に移動させ、再び上記の動作
を繰返して被検材5の探傷データを採取してゆく。この
ようにして被検材5の全面の走査が終了すると、CPU21
はメモリ22からデータをとり出し、これに対して所要の
処理を施し、その結果をモニタTV25に表示させる。この
結果、モニタTV25には被検材5の所定深さの横断面にお
ける各探傷点の状態が表示され、欠陥部の位置や大きさ
を把握することができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記超音波探傷装置による探傷により、被検材5に存
在する欠陥部分の位置や大きさは可成りの精度で検出す
ることができる。しかしながら、上記超音波探傷装置が
反射波形自体をとり出すものではなく、単に反射波のピ
ーク値をとり出すのみであることから、その検出精度に
は限界があり、欠陥部の状態をさらに詳細に探究するこ
とはできなかつた。
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、超音
波反射波の波形自体を採取することができ、かつ、その
採取方法を任意に選択することができる超音波探傷装置
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
により被検材に超音波を送信しかつその反射波を受信す
る送受信部と、前記反射波の信号に相当するディジタル
値を記憶手段に記憶し記憶された値に基づいて所定の処
理を行う信号処理部と、この信号処理部の処理に基づい
て表示を行なう表示部とを備えた超音波探傷装置におい
て、前記反射波の信号をディジタル値に変換するA/D変
換器、前記超音波の送受信の開始信号を検出するトリガ
検出回路、およびこのトリガ検出回路の検出信号の出力
毎に互いに異なる複数の遅延時間で前記A/D変換器を作
動させる遅延回路を備えた波形変換部を設けるととも
に、前記信号処理部に前記遅延回路に前記各遅延時間を
指令するサンプリング選択手段と、1つの探傷位置での
前記反射波の信号のサンプリングが終了したとき次の探
傷位置への移動を指令する探傷位置移動指令手段とを設
けたことを特徴とする。
〔作 用〕
信号処理部から送受信部へ指令が与えられると、送受
信部からパルスが発生して超音波の送受信が開始され
る。送受信部のパルスは、波形変換部のトリガ検出回路
で検出され、当該波形変換部の遅延回路を作動させる。
遅延回路からは互いに異なる遅延時間後に遅延信号が出
力される。出力された遅延信号は波形変換部のA/D変換
器を作動状態とする。一方、送受信部で受信された超音
波反射波信号はA/D変換器に入力され、A/D変換器が作動
状態にあるときのみディジタル値に変換され、信号処理
部の記憶手段に記憶される。
送受信部のパルスの授受は1つの探傷点において繰返
して行なわれ、その出力毎に上記の動作が繰返される
が、この繰返し毎に遅延回路の異なる各遅延時間がサン
プリングピツチだけ加算されてゆく。このため、定めら
れた繰返しが終了したとき、信号処理部の記憶手段には
上記サンプリングピツチでサンプリングした超音波反射
波の各部の波形が記憶される。1つの探傷点における処
理が終了すると、次の探傷点への移動が行われ、同様の
処理がなされる。
〔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装置の系統
図である。図で、第4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。30はパルサレシーバ18か
らの信号を入力してこれをディジタル値に変換する波形
変換部である。波形変換部30は図示のように、トリガ検
出回路30a、遅延回路30bおよびA/D変換器30cで構成され
ている。遅延回路30bの構成は第2図により後述する。
トリガ検出回路30aはパルサレシーバ18から探触子6に
出力されるパルスを検出し、その検出信号を遅延回路30
bに出力する。遅延回路30bは検出信号入力後に後述する
態様でA/D変換器30cに信号を出力し、この信号によりA/
D変換器30cを作動状態とする。A/D変換器30cはその作動
状態時においてパルサレーシバ18で受信された超音波反
射波信号をデイジタル値に変換する。21′は第4図に示
すCPU21に相当するCPUである。CPU21′はCPU21の機能以
外に遅延回路30bを制御する機能、その他の機能を備え
ている。これらの機能については後述する。
第2図は第1図に示す波形変換部のブロック図であ
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。遅延回路30bは第1の遅延回路30b1、第2
の遅延回路30b2および第3の遅延回路30b3、ならびにダ
イオードDで構成されている。
次に、本実施例の動作を第3図に示す超音波反射波の
波形図を参照しながら説明する。まず、初期設定におい
て、CPU21′は第3図に示すように、第1の遅延回路30b
1にデイレー(サンプリング位置)TDを設定するととも
に、第2の遅延回路30b2および第3の遅延回路30b3にれ
ぞれ遅延時間TD2,TD3を設定する。本実施例の場合、遅
延時間TD2と遅延時間TD3は等しくされている。さらに、
サンプリングピツチPt、ゲート幅Tg′が設定され、メモ
リアドスが0番地とされ、次いで、A/D変換器30cがリセ
ツトされ、各遅延時間TD,TD2,TD3が出力され、パルサレ
シーバ18が起動されるとトリガ検出回路30aがこれを検
出し、第1遅延回路30b1が作動を開始する。遅延時間
経過後、第1遅延回路30b1から信号が出力され、A/D変
換器30cに変換指令が与えられる。これによりそのとき
入力されているサンプリング点s1′の反射波信号がA/D
変換され、変換が終了するとそのデータはメモリ22に格
納され、A/D変換器30cは再びリセツトされる。
一方、第1遅延回路第30b1からの出力信号は同時に第
2遅延回路30b2にも入力され、第2遅延回路30b2は作動
を開始する。遅延時間TD2が経過すると、第2遅延回路3
0b2からA/D変換器30cおよび第3遅延回路第30b3に信号
が出力される。これにより、A/D変換器30cはサンプリン
グ点s2′の信号をA/D変換し、そのデータはメモリ22に
格納されるとともに、第3遅延回路第30b3が作動を開始
する。そして、遅延時間TD3が経過すると第3遅延回路
第30b3からA/D変換器30cに信号が出力され、サンプリン
グ点s3′の信号がA/D変換されてメモリ22に格納され
る。即ち、本実施例では、反射波の繰返し波形における
1つの波形について3点のサンプリングを行うことにな
る。
CPU21′はA/D変換の回数をカウントすることにより、
又は第3遅延回路30b3の出力をみることにより、1つの
反射波におけるサンプリングの終了を判断し、次の反射
波における第1の遅延回路30b1の遅延時間を(TD+Pt
に設定して再び上記と応じ動作を繰返す。この場合、第
2の遅延回路30b2,第3の遅延回路30b3の遅延時間TD2,T
D3は変化しない。上記動作の繰返しは、ゲート幅Tg′の
サンプリングが終了したときに終了する。そして、この
終了時、メモリ22には第3図に示す期間Tg′間の波形の
データがサンプリングピツチPtで格納されていることに
なる。それ故、CPU21′にこの波形の解析機能をもたせ
れば、反射波の詳細な探究が可能となる。このような解
析機能の一例として周波数解析が挙げられる。即ち、得
られた反射波を周波数解析することにより各周波数毎の
ピーク値を求めることができ、これにより、従来装置に
おけるゲート回路ピークホールド19で得られる単なるピ
ーク値に基づく被検材5の欠陥部の位置、大きさに比例
して、それらについてのより精密なデータを得ることが
でき、高度の探傷を行うことができる。
以上の動作により被検材5の一点の波形サンプリング
が終了し、次いでCPU21′はモータコントローラ16を介
してモータ12を駆動し、被検材5を次のサンプリング位
置に移動させ、再度上記の処理を繰り返す。
このように、本実施例では、繰り返し波形信号の各信
号毎にピツチをずらせて複数のサンプリングを行うよう
にしたので、超音波反射波信号の波形自体を取り出すこ
とができ、高精度の探傷を行うことができる。又、サン
プリング開始位置、ピツチ、ゲート幅を自由に設定する
ことができ、適切なサンプリングを行うことができる。
又、ゲート幅が大きい場合、例えば極端な例では被検材
の表面から底面までがゲート幅である場合や、A/D変換
器が高性能を有する場合、より迅速なサンプリングを行
うことができる。
なお、上記実施例の3つの遅延回路に代えて1つの遅
延回路を用い、これに対してCPU21′が順次遅延時間を
設定することもできる。この場合、遅延回路のリセット
は、遅延回路の出力を用いて行なえばよい。なお又、繰
返し波形のうちの1つの波形に対してサンプリングする
数は3つに限ることなく、2つでも、あるいは4つ以上
でもよい。
又、上記実施例の説明では、被検材を走査して探傷す
る例について説明したが、これに限ることはなく、どの
ような形式の探傷に対しても適用可能である。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明では、繰り返し波形信号の
各信号毎にピッチをずらせて複数のサンプリングを行う
ようにしたので、超音波反射波信号の波形自体を取り出
すことができ、高精度の探傷を行うことができる。又、
サンプリング開始位置、ピツチ、ゲート幅を自由に設定
することができ、適切なサンプリングを行うことができ
る。又、ゲート幅が大きい場合、例えば極端な例では被
検材の表面から底面までがゲート幅である場合や、A/D
変換器が高性能を有する場合、より迅速なサンプリング
を行うことができる。
【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装置のブロツ
ク図、第2図は第1図に示す波形変形部のブロック図、
第3図は超音波反射波の波形図、第4図は従来の超音波
探傷装置の系統図である。 5……被検材、6……探触子、18……パルサレシーバ、
21′……CPU、22……メモリ、30……波形変換部、30a…
…トリガ検出回路、30b……遅延回路、30c……A/D変換
器。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】超音波探触子により被検材に超音波を送信
    しかつその反射波を受信する送受信部と、前記反射波の
    信号に相当するディジタル値を記憶手段に記憶し記憶さ
    れた値に基づいて所定の処理を行う信号処理部と、この
    信号処理部の処理に基づいて表示を行う表示部とを備え
    た超音波探傷装置において、前記反射波の信号をディジ
    タル値に変換するA/D変換器、前記超音波の送受信の開
    始信号を検出するトリガ検出回路、およびこのトリガ検
    出回路の検出信号の出力毎に互いに異なる複数の遅延時
    間で前記A/D変換器を作動させる遅延回路を備えた波形
    変換部を設けるとともに、前記信号処理部に、前記遅延
    回路に前記各遅延時間を指令するサンプリング選択手段
    と、1つの探傷位置での前記反射波の信号のサンプリン
    グが終了したとき次の探傷位置への移動を指令する探傷
    位置移動指令手段とを設けたことを特徴とする超音波探
    傷装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記遅延回路は1つで
    あり、かつ、前記サンプリング選択手段は、前記遅延回
    路に対して順次遅延時間を設定してゆくことを特徴とす
    る超音波探傷装置。
  3. 【請求項3】請求項1において、前記遅延回路は直列接
    続された複数の遅延回路で構成され、かつ、前記サンプ
    リング選択手段は、前記複数の遅延回路のそれぞれに所
    定の遅延時間を設定するとともに、前記検出信号の出力
    毎に、直列接続された先頭の遅延回路の遅延時間を所定
    のサンプリング時間だけずらしてゆくことを特徴とする
    超音波探傷装置。
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