JP2832542B2 - 超音波検査の結果の分析および評価方法 - Google Patents

超音波検査の結果の分析および評価方法

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、平面または局部的に実質上平らな面を有す
る固体のパルス−エコー方法による超音波検査の結果の
分析および評価方法に関するものである。材料および溶
接継ぎ目における内部欠陥の正確な位置、解釈および大
きさは重要な構造および設備のための安全性および適合
性に最も重要な問題である。
超音波検査技術において、材料および溶接継ぎ目内の
欠陥の位置および大きさのための改善された装置、とく
に内部欠陥の容易に読み出し得る画像を発生する装置を
開発することに大きな努力がなされている。多くの装置
において、これは、次いで分析され、グレースケールま
たはカラー画像としてビデオモニタ上に表示され、かつ
磁気記録手段または永久スプリント上に永続的に記録さ
れるエコーデータの記憶のための電子マトリクスメモリ
を含んでいるデジタル計算手段の使用により可能とされ
る。
従来の特許出願、W087/07026（ルンド等）において、
本出願人は非常に改善された精度および解像度の鮮明さ
の不備（欠陥）画像を示す断面および投射図を提供する
超音波検査用装置を開示した。
前記従来の発明によれば、少なくとも１つの超音波プ
ローブが音響ビームの中心軸線の表面上の投射を含んで
いる直線走査通路に沿って予め定めた長さの歩程におい
て検査される固物の表面上で動かされ；位置信号発生手
段は音響ビームの連続する入射点の前記表面上の位置に
ついての情報を含んでいるデジタル信号を発生するよう
になされ；超音波装置は前記プローブに、各運動歩程の
完了時、固体への超音波エネルギの少なくとも１つの短
かいパルスを放出させ、かつエコーパルスの受信時、前
記パルスについてのかつ前記入射点からエコーパルスを
生じる反射点への音響通路の長さについての情報を含ん
でいるデジタルエコー信号を発生するようになされてお
り；デジタル計算手段が設けられ、該手段は検査によっ
て発生されたデータ用の第１電子マトリクスメモリを含
み、前記第１マトリクスメモリは超音波プローブの走査
通路および音響ビームの中心軸線によって定義される固
体を通る断面内の長方形座標の同様な、対応する行列ネ
ットワークと関連づけられる行および列中に配置される
記憶アドレスを有しており、各記憶アドレスは前記エコ
ー振幅を表わすデータを記憶するようになされかつ新た
なデータ項目（本明細書ではエコー振幅を表すデータを
データ項目と表すこととする。）の受信時、前記新たな
データ項目を前記記憶アドレスに以前に記憶されたデー
ク項目の合計を加えるようになされており；第１制御手
段は、前記位置信号および前記エコーパルス信号の受信
時、その中心として前記入射点と関連づけられる記憶ア
ドレスを有しかつその半径として固体を通る音響通路の
長さに対応する前記第１マトリクスメモリ内の間隔を有
する円上に置かれたすべての記憶アドレスにおいて前記
エコー振幅を表わすデータを前記第１マトリクスメモリ
に記憶するために設けられ；ビデオスクリーン端子は前
記超音波プローブの走査運動を制御し、前記超音波装
置、前記デジタル計算手段および前記第１制御手段の作
用を制御し、かつ前記第１マトリクスメモリに記憶され
たデータから引き出された断面画像を表示するために設
けられ；記憶手段は前記第１マトリクスメモリに記憶さ
れたデータの、および前記スクリーン端末上に表示され
た断面画像の電子的に読取り可能な記録を永続的に発生
するために設けられ；そして印刷手段が前記スクリーン
端末上に表示される画像の永統的なプリントを発生する
ために設けられる。
前記従来の発明によれば、前記超音波プローブはさら
に予め定めた間隔において多数の平行な直線走査通路に
沿って固体の表面上で動かされることができ；前記デジ
タル計算手段はその場合にさらに、検査される物体の表
面に対して平行なまたはそれに対して直角な投射面にお
ける長方形座標の同様な、対応する行列ネットワークと
関連づけられる行および列に配置された記憶アドレスを
有する少なくとも１つのさらに他のマトリクスメモリを
含み；さらに他の制御手段はその場合に、走査通路の長
さに沿う前記超音波プローブの各運動の完了時、前記第
１マトリクスメモリの記憶アドレスから各行または列に
記憶されたデータ項目の最高の合計を読み取り、前記さ
らにマトリクスメモリ内の行または列中の対応する記憶
アドレスにおいてデータ項目の前記最高合計を記憶し、
そしてゼロ値において前記第１マトリクスメモリ内のて
すべての記憶アドレスをリセットするようになされ；前
記ビデオスクリーン端末は前記制御手段の作用を制御
し、かつ前記マトリクスメモリに記憶されたデータから
引き出された投射画像を表示するようになされており；
そして前記記録手段は前記マトリクスメモリ内に記憶さ
れたデータの電子的に読み取り可能な記録を永続的に発
生するようになされている。
内部欠陥の実際の位置に対応するメモリ位置でのエコ
ー振幅データ値の蓄積記憶を供給する前記従来発明によ
る装置は、実際の試験において、とくに１つの内部欠陥
のみが検査される物体内に存在する場合に、従来技術の
装置に比して断面および投射欠陥画像の品質および精度
の劇的な増大に導いた。
しかしながら、この装置は異なる意味の多数の内部欠
陥が同一断面内に存在する場合には完全には満足されな
かった。より重要な反射器の位相において交差する円形
パターン円に記憶された高いエコー振幅のデータ値は、
正しい方法において集合の欠陥画像を分析しかつ評価す
るのを困難または不可能にさせる、より重要でない反射
器の位置において記憶された低いエコー振幅のデータ値
を覆う傾向を示す。
本発明による方法は、エコーデータ振幅値の複雑でか
つ重なり合うパターンを示す欠陥画像を発生した超音波
検査の結果を分析しかつ評価する新規でかつ満足のいく
方法を提供することにより従来技術の欠点を克服する目
的で開発された。
本発明によれば、まず、少なくとも１つの超音波プロ
ーブを固体の表面上で動かし、前記プローブに予め定め
られた時間間隔で前記固体への超音波エネルギの短いパ
ルスを放出させ；超音波パルスの各放出において、前記
固体に対して一定の関係において座標の予め定めた３次
元系における入射点の対応する位置および音響ビームの
中心軸線方向についての情報を含んでいるデジタル位置
信号を発生し；エコーパルスの受信時、超音波装置によ
って、前記エコーパルスの大きさについてのおよび前記
入射点から前記エコーパルスを発生する反射点までの音
響通路の長さについての情報を含んでいるデジタルエコ
ー信号を発生し；デジタル計算手段によって、第１電子
メモリに前記エコーおよび位置信号の連続している値を
記憶し；調査のため検査される固体を通る断面を選択
し、該断面内に検査される固体中の座標の前記３次元系
に対して公知の関係において長方形座標の２次元系を定
義し；受信される各エコーパルスに関して、前記断面と
その中心を音響ビームの対応する入射点に有しかつその
半径として前記入射点から前記エコーパルスを発生する
反射点までの音響通路の長さを有する球との間の円形交
差曲腺を決定し；前記エコー信号をデジタル計算手段に
よって前記座標の２次元系内の対応する行列ネットワー
クと関連づけられる行および列において配置される記憶
アドレスを有する第２電子マトリクスメモリに記憶し、
各記憶アドレスは前記エコー振幅を表わすデータを記憶
するようになされ、かつ新たなデータ項目の受信時、前
記断面内の前記円形交差曲線に対応する前記第２マトリ
クス内の円上に置かれたすべての記憶アドレスにおいて
各エコー振幅を表すデータを記憶することにより、前記
記憶アドレスにおいて以前に記憶されたデータ項目の合
計に前記新たなデータ項目を加えるようになされてお
り；ビデオスクリーンモニタによって、前記第２マトリ
クスメモリ内に記憶された蓄積データから引き出された
ビデオ断面画像を表示し、検査された固体を通って前記
断面内に見い出された不均等性の指示を示す工程からな
る従来技術の超音波検査が行なわれる。
本発明によれば、次いで、デジタル計算手段によっ
て、選択された想像入射点から前記超音波プローブによ
って放出された音響パルスの形状、振幅、方向性および
進行をシミュレートするテジタル数学モデルを確立し、
該数学モデルは検査される固体中の選択された想像上の
点反射源から想像上のデジタルエコーパルス信号を発生
することができ、前記想像上のエコーパルス信号は該想
像上のエコーパルスの振幅についてのかつ前記想像上の
入射点から前記想像上のエコーパルスを生じる前記想像
上の点反射源への音響通路の長さについての情報を含ん
でおり；検査される固体中に見い出された不均等性の前
記ビデオ断面画像から、第１の不均等性の不備画像にま
たはその近傍に第１画素を選択し；前記数学モデルに前
記選択された第１画素に対応する検査された固体中の座
標での第１の想像上の点反射源を導入し；前記数学モデ
ルに前記第１電子メモリ中に記憶された実際の位置信号
の組合わせの中から選択された、音響ビームの第１の想
像入射点および第１の中心軸腺方向の第１の組合わせを
導入し；前記数学モデルによって得られた想像上のエコ
ーパルス信号を予め定められたしきい値を超える振幅値
を有する前記第１電子メモリに記憶された対応する実際
のエコーパルス信号と比較し；前記想像上のおよび前記
実際のパルス信号によって示される同一の通路長さの場
合において、前記第１電子メモリから前記実際のエコー
パルス信号を削除し；前記数学モデルに前記第１電子メ
モリ内に記憶された音響ビームの入射点および中心軸線
方向のさらに他の組合わせを連続的に導入し；前記第１
の組合わせに関連して上記で開示された比較および削除
工程を繰返し；前記第１のビデオ断面画像に関連して上
記で開示れた手順と同じ工程を使用して、前記第１電子
メモリに記憶された残りのデータから引き出された、前
記断面に見い出された不均等性の変更された第２のビデ
オ断面画像を発生し；前記第１の不均等性の不備画像に
またはその近傍に残っているさらに他の画素を連続的に
選択し、各選択された画素に関して、対応する想像上の
点反射源の前記数学モデルへの導入、前記第１電子メモ
リに記憶された入射点および中心軸線方向の組合わせの
連続導入を繰り返し、そして各選択された組合わせに関
して、前記第１画素に関連して上記で開示された比較お
よび削除が予め定められたしきい値を超える振幅値を有
する前記第１の不均等他の不備画像に寄与するすべての
エコー信号が当該固体の検査の間中に得られたエコー信
号の合計から除去されるまで、変更されたビデオ断面画
像の前記発生および画素の前記選択を繰り返し；変更さ
れたビデオ断面画像から、検査される固体を通る前記断
面内に見い出される不均等性のさらに他の不備画像を連
続的に選択し；予め定められたしきい値を超える振幅値
を有する前記変更された断面画像中の不備画像に寄与す
るすべてのエコー信号が当該固体の検査の間中に得られ
たエコー信号の全体から除去されるまで、前記第１の不
均等性に関連して上記で開示されたエコー信号除去工程
を繰り返すことからなる超音波検査の結果を分析しかつ
評価する方法が提供される。
超音波検査の問中に得られるエコー信号の合計から個
々の欠陥エコー信号の系統的な連続除去からなる、本発
明によって開示された方法により、欠陥エコーデータの
複雑なかつ重なり合うパターンの詳細の正しくかつ正確
な分析および評価の実施が可能になった。より重要な反
射体からの主なエコー振幅データ値が電子メモリから選
択的に削除されるとき、検査される物体中に存在するあ
まり重要でない反射体（リフレクタ）をも正しい方法で
調査することが可能となる。
本究明によれば、超音波検査によって検知される選択
された個々の不均等性の分析および評価の追加の改良
は、デジタル計算手段により、実際のエコーパルス信号
が第１電子メモリから削除されるときに、第２電子マト
リクスメモリと同一でかつエコー振幅を表わす蓄積デー
タを記憶するように同様になされた記憶アドレスを有す
る第３電子マトリクスメモリ内に、除去のために選択さ
れた画素に対応する記憶アドレスにおいて実際のエコー
パルス信号のピーク振幅を表わすデータを記憶し；そし
てビデオスクリーンモニタによって、選択された不均等
性に排他的に関連づけられるエコー情報を示している、
前記第３マトリクスメモリに記憶された蓄積データから
引き出された変更されたビデオ断面画像を表示するさら
に他の工程によって得られることができる。
本発明によって開示された追加の工程によればさら
に、検査される物体を通る選択された断面内のそれぞれ
の正確な位置においてより重要な並びにより重要でない
反射体面像の正しい表示を含んでいる、これまで未知の
精度および解像度の鋭さの断面欠陥画像（Ｂスキャンデ
イスプレイ）を発生かつ記録することが可能となる。
本発明によれば、超音波検査によって検知される選択
された個々の不均等性の拡大さに分析および評価は、予
め定められた相互の間隔において、検査される固体（物
体）を通し多数の平行断面を選択し；各選択された断面
に関して、デジタル計算手段によって、検査された固体
に見い出された不均等性から生ずる削除された実際のエ
コーパルス信号のピーク振幅を表わすデータを記憶し；
検査される固体に対して既知の関係において選択された
投射面上に少なくとも１つのビデオ投射画像を表示し、
該投射画像は平行断面に関連して記憶されたピーク振幅
データの全体から引き出されているさらに他の工程によ
って得られることができる。
本発明によって開示されたそのようなさらに他の工程
によれば、３次元における正しくかつ正確な位置および
すべての内部不均等性の評価を許容するこれまで未知の
精度および解像度の鋭さの投射欠陥画像（Ｐスキャン平
面、側面および端面図ディスプレイ）を発生しかつ記録
することが可能となる。
本発明の他の目的および利点は添付地面に関連して採
られる以下の説明から容易に明らかとなる。
第１図は平らな表面３を有する物体２中の不均等性１
の画像を発生しかつ記録するための従来の超音波検査装
置を略示している。超音波プローブは走査通路５に沿っ
て動かされ、中心軸線６を有する音響ビーム内に物体へ
の超音波エネルギの短かいパルスを放出する。位置信号
発生手段7,8は物体に固定関係において座標（x,y,z）の
連続入射点９の位置についての情報を含んでいるデジタ
ル信号を伝送するようになされている。エコーパルスの
受信時、超音波装置10はエコーパルスの振幅についての
かつ入射点９から反射点１への音響通路11の長さについ
ての情報を含んでいるデジタルエコー信号を発生する。
連続している位置およびエコーパルス信号は検査によ
って発生されるデータ用の１またはそれ以上の電子マト
リクスメモリ13,19,22,25を含んでいるデジタル計算お
よび制御手段12に搬送される。ビデオスクリーン端末16
は超音波プローブの走査運動および超音波装置およびデ
ジタル計算および制御手段12の作用を制御し、かつマト
リクスメモリ13,19,22,25に記憶されたデータから引き
出された画像を表示する。記録手段17はマトリクスメモ
リに記憶されたデータの、およびスクリーン端末16上に
表示された画像の永続的な、電子的に読取り可能な記録
を発生するために設けられる。印刷手段18はスクリーン
端末上に表示された画像の永続的な印刷を発生するため
に設けられる。
第２図はさらに、物体２を通る断面14の画像（Ｂスキ
ャンディスプレイ）を生じるときの従来技術の検査装置
の作動を略示している。マトリクスメモリ13は断面14内
の長方形座標（y,z）の行ｚおよび列ｙの同様な対応す
るネットワークと関係づけられる行ｚ′および列ｙ′に
配置された記憶アドレス（ｙ′,z′）を有している。各
記憶アドレス（ｙ′,z′）はエコー振幅（ａ）を示すデ
ータを記憶するようになされ、かつ新たなデータ項目の
受信時、同一記憶アドレスにおいて以前に記憶されたデ
ータ項目の合計（Σａ）に新たなデータ項目（ａ）を加
えるようになされている。
デジタル計算手段12に含まれる制御手段は、連続する
位置およびエコーパルス信号の受信時、その中心として
音響ビームの対応する入射点９と関連づけられる記憶ア
ドレス（ｙ′9,z′９）を有しかつその半径とし入射点
９から物体内の反射不均等性への音響通路11の長さに対
応するマトリクスメモリ15内の間隔11′を有する、円15
上に置かれたすべての記憶アドレス（ｙ′,z′）におい
てエコー振幅（ａ）を示すデータのマトリクスメモリ13
において同時記憶のために配置するようになされてい
る。
プローブ４は連続する位置9,9a,9b……9eに対して物
体の表面上で動かされる。各位置に関して、もしあるな
らば、各エコーパルス振幅を表わすデータは、マトリク
スメモリ13内の対応する円15,15a,15b,15cに沿って記憶
される。走査運動の完了時、マトリクスメモリ内のデー
タ項目の蓄積合計（Σａ）は端末16のビデオスクリーン
上の完全な断面画像の比例ディスプレイに伝送されるこ
とがてきる。この伝送は、画像濾過、コントラスト上
昇、グレイスケールまたはカラー表示のごときデジタル
画像処理の幾つかの公知の技術の１またはそれ以上を含
むことができ、そして断面画像は任意のディスプレイし
きい値28より高いデータ項目の記憶された合計（Σａ）
のみを含むように制限される。
従来装置は、本発明に関連して、物体の表面上でのプ
ローブ４の完全に自由な運動によび回転、および物体を
通る断面14の調査のための自由な選択を許容するように
拡張されることができる。超音波エネルギの短かいパル
スは次いで予め定められた時間間隔において放出され、
そして超音波パルスの各放出において、座標系（x,y,
z）の音響ビームの中心軸線方向を含んでいる連続する
値の位置およびエコーパルス信号が第１電子メモリ（図
示せず）内にデジタル計算手段12によって記憶される。
この後者の場合において、第２マトリクスメモリ13内
に記憶される振幅データの各円形パターンに、もしある
ならば、断面14と音響ビームの対応する入射点において
その中心を有しかつその半径として入射点９からエコー
パルスを生じる反射点１への音響通路11の長さを有する
球との間の円形交差曲線に対応する円形パターンによっ
て置き絶えられる。
記載された従来装置はさらに、第１図に略示されたよ
うな互いに直角において１またにそれ以上の投射面20.2
3,26上に投射欠陥画像を発生することができるように拡
張されても良い。多数の平行な断面14,14a,14b,14cが予
め定められた相互の間隔において選択される。同時に各
選択された断面に関して、エコーパルス振幅を表わすデ
ータは上述されかつ第２図に略示されたようなマトリク
スメモリ13内に記憶される。デジタル計算手段12に含ま
れるさらに他の制御手段は次いで各行ｚ′および列ｙ′
に記憶されたデータ項目の最高の合計（（Σａ）max）2
9,30をメモリ13から読み取り、これらのデータ項目の最
高の合計29,30を１またはそれ以上の他のマトリクスメ
モリ19,22,25の適宜な行21,21a,21b,21cまたは列24,24
a,24b,24c内の対応する記憶アドレスに伝送するように
なされており、各メモリは選択された投射面20,23,26に
関連づけられそしてメモリ13内のすべての記憶アドレス
をゼロ値にリセットするようになされている。スクリー
ン端末16、記録手段17および印刷手段18は次いで各マト
リクスメモリ19,22,25に記憶されたデータから引き出さ
れた投射欠陥画像を表示し、記録しかつ別刷するように
なされている。
上述された超音波検査用の従来技術は実際に、とくに
第２図に示された場合において、１つのみの円部欠陥が
検査される物体中に存在するとき、および欠陥画像が適
当に高い表示しきい限界28を超える振幅データ値からの
み引き出されるとき断面および投射欠陥画像の改善され
た品質および精度を導いた。
しかしながら、この装置は異なる意味の多数の内部欠
陥が同一断面内に存在する場合に完全に満足するもので
はなかった。このような場合の例が第３図に示された。
この場合に、マトリクスメモリ13は検査される物体を通
る同一断面内の３つの異なる不均等性の存在により、記
憶蓄積された振幅データの複雑なパターンを含んでい
る。より重要な反射器（リフレクク）の位置31において
交差する円形パターン内に記憶された高いエコー振幅デ
ータ値は２つのより重要でない反射器の位置32,33にお
いて記憶されるより低いエコー振幅データ値を覆う傾向
を示す。この傾向はマトリクスメモリ13の行ｚ′に記憶
された振幅データの最高合計（（Σａ）max）を示す曲
線34、およびマトリクスメモリ13の列ｙ′に記憶された
振幅データの最高合計（（Σａ）max）を示す曲線35に
よって同様により明隙に示される。表示しきい限界28が
選択されるならば、２つのより重要でない反射器の満足
のいく画像を発生することはできない。
このような場合において、従来方法によっては正しい
方法において集合の欠陥画像を分析しかつ評価すること
は困難または不可能であり、そして本発明の目的は、こ
のような複雑なかつ重なり合うエコー振幅データ値を示
す欠陥（予備）画像を発生した超音波検査の結果を分析
しかつ評価する新規なかつ満足のいく方法を提供するこ
とにある。
本発明方法の第１工程は、デジタル計算手段によっ
て、物体２の表面３上の選択された想像上の入射点から
超音波プローブ４によって放出された音響ビームの形
状、振幅、方向性および進行をシミュレートする補助的
なデジタル数学モデルを確立することにある。この数学
モデルはさらに物体２の内部の選択された点反射源から
の想像上のエコーパルス信号を発生できねばならず、そ
してエコーパルス信号は想像上のエコーパルスの振幅に
ついてのかつ想像上の入射点から想像上のエコーパルス
を発生する想像上の点反射源への音響通路の長さについ
ての情報を含まねばならない。
この種のデジタル数学モデルの確立は全体として超音
波検査の技術およびコンピュータプログラミングの技術
に熟練した者の分野である。この種のモデルは、要求さ
れる精度に依存して幾つかの異なる方法において、簡単
化された一般の仮定条件に基礎を置いた全く簡単なモデ
ルから、超音波の速度、周波数、減衰および分散損失等
に関する検査に使用される超音波プローブの特別な特性
に関するあらゆる公知の要因を考慮する正確な測定およ
び特別な仮定条件に基礎を置いた非常に複雑なモデルに
設計されることができる。
第３図に示した例を参照して、本発明の方法は次いで
以下の方法で行なわれる。
第２のマトリクスメモリ13の記憶パターンに比例する
ビデオ断面画像から、第１の画素は位置31に忙おいて不
均等性の欠陥画像においてまたはその近傍に選択され、
そして想像上の点反射源は選択された画素に対応する物
体２内の座標（x,y,z）において数学モデルに導入され
る。同時に、音響ビームの想像上の入射点および中心軸
線方向の第１の組合わせが第１電子メモリに記憶された
実際の位置信号の組合せから選択された、数学モデルに
尊入される。
数学モデルによって発生された想像上のエコーパルス
信号は次いで予め定めた雑音しきい値を超える振侮値を
有する第１電子メモリ内に記憶された対応する実際のエ
コーパルス信号と比較され、そして同一通路長さが想像
上のおよび実際のエコーパルス信号によって指示される
ならば、次いで実際のエコーパルス信号は第１電子メモ
リから削除される。
選択された想像上の点反射源を保持して，第１電子メ
モリ内に記憶される入射点および中心軸線方向のさらに
他の組合せのすべてが次いで連続して数学モデルに導入
され、そして各選択された組合せに関して、比較および
削除工程が選択された第１の組合せに関連して上述され
たように行なわれる。
変更されたビデオ断面画像が次に発生され、第１電子
メモリに記憶された残りのデータによって発生される第
２マトリクスメモリ13内に変更された記憶パターンから
引き出される。この変更された画像は次いで、位置31に
おいて交差する１またはそれ以上の円形記憶パターンが
今や画像から除去されていることを示す。
変更されたビデオ断面画像において、次に、位置31に
おいてまたはその近傍で、同時にさらに他の画素を選択
することができ、各画素に関して選択され第１画素、お
よび変更されたビデオ断面画像の表示に関連して上述さ
れた除去工程を繰り返す。
位置31において交差するすべての円形記憶パターンが
除去されたとき、第２マトリクスメモリ13内の残りの記
憶パターンおよび対応する変更されたビデオ断面画像が
今や第４図に略示されるように現われる。位置32および
33において交差する円形記憶パターンは上述された除去
工程の間中そのままにして置かれ、そして対応するあま
り重要でない反射器は、位置31でより重要な反射器に関
連した高いエコー振幅データによってもはや覆われな
い。これは、マトリクスメモリ13の行ｚ′に記憶された
振幅データの最高合計（（Σａ）max）を示す曲線36、
およびマトリクスメモリ13の行ｙ′に記憶された振幅デ
ータの最高合計（（Σａ）max）を示す曲線37によって
より明瞭に示される。
今や、位置31において第１の選択された不均等性に関
連して上述されたような同一のエコー信号除去工程を使
用する、位置32および33において交差する円形記憶パタ
ーンの連続除去により分析を継続することができ、そし
て分析はこの方法において、予め定められた雑音しきい
値を超える振幅値を有するビデオ断面画像内の欠陥画像
に寄与するすべてのエコー信号が物体の除去の間中得ら
れたエコー信号の合計から除去されるまで継続されるこ
とができる。
本発明によれば、分析および評価方法はさらに以下の
方法において拡張されることができる。
実際のエコーパルス信号が上述された除去工程の間中
第１電子メモリから削除されるごとに、削除されたエコ
ーパルス信号のピーク振幅（ap）を示すデータは第２マ
トリクスメモリ13と同一でかつエコー振幅を示す蓄積デ
ータを記憶するように同様になされた記憶アドレス
（ｙ″,z″）を有する第１電子マトリクスメモリ38内
に、除去のため選択された画素に対応する記憶アドレス
において記憶される。検査される物体を通る選択された
断面内に見い出される１またはそれ以上の不均等性に関
連する除去工程が終了されるとき、新たなビデオ断面画
像が第３マトリクスメモリ38に記憶された蓄積データ
（Σap）から引き出されて表示されることができる。
再度、第３図および第４図に示した例を参照して、
今、位置31,32および33で交差する第２マトリクスメモ
リ13のすべての円形記憶パターンが上述のごとくに除去
されたと仮定される。第３マトリクスメモリ38内の蓄積
ピーク振幅データ（Σap）の結果として生じる記憶パタ
ーンおよび比例するビデオ断面画像は第５図に略示され
るように現われる。
より明らかであることは、物体を通る選択された断面
内の不均等性の実際の位置に対応する位置31′,32′お
よび33′でのまたはそれらの近傍での雑音の完全な除去
およびピーク振幅データの排他的な記憶が本発明による
分析方法によって発生される欠陥画像の品質および精度
の劇的な改善に至ったということである。この改善は同
様に、第３マトリクスメモリ38の行ｚ″に記憶されたピ
ーク振幅データの最高の合計（（Σap）max）を示す曲
線39、および第３マトリクスメモリ38の列ｙ″に記憶さ
れたピーク振幅データの最高の合計（（Σap）max）を
示す曲線40によってより明瞭に示される。
本発明によれば、分析および評価方法はさらに以下の
方法において拡張されることができる。
多数の平行断面14,14a,14b,14cは予め定めた相互の間
隔において選択される。同時に各選択された断面に関し
て、エコーパルス信号除去およびエコーピーク振幅記憶
工程がまず上述のごとく行なわれ、第３マトリクスメモ
リ38内に記載されたようなピーク振幅データ記憶パター
ンを生じる。上述した従来装置および工程を使用して、
各行ｚ″および列ｙ″に記憶されたピーク振幅データの
最高合計（（Σap）max）は次いで１またはそれ以上の
電子マトリクスメモリ19,22,25内の適宜な行または列
（ｘ″,y″,z″）内の対応する記憶アドレスに伝送さ
れ、各メモリは選択された投射面20,23,26と関連づけら
れ、そして第３マトリクスメモリ38内のすべての記憶ア
ドレスはゼロ値にリセットされる。これらの工程が選択
された断面14,14a,14b,14cすべてに関して行なわれたと
き、対応するマトリクスメモリ19,22,25に記憶されたピ
ーク振幅データの合計から引き出された、１またはそれ
以上のビデオ投射画像を表示することができる。
明らかなことは、第３マトリクスメモリ38に記憶され
た蓄積ピーク振幅データから引き出されるビデオ投射画
像が３次元において同様に改善された欠陥の分析および
評価を許容する対応して改善された欠陥画像を示すとい
うことである。実際において、従来の超音波検査は多数
の入射点９からかつ音響ビームの中心軸線６の幾つかの
異なる方向において物体２の内部の完全な走査の間中得
られた連続する位置およびエコーパルス信号の合計の永
続的な、電子的に読取り可能な記録を発生する軽量手持
ち式装置によって通常その場所で行なわれる。本発明に
よる方法によっての記録されたデータの最終的な分析お
よび評価は次いで標準のパーソナルコンピュータ装置に
よって遅い時間でかつ自由に選択し得る雑音および表示
しきい値限界で後処理工程として行なわれることができ
る。
理解されることは、記載された方法の幾つかの変更お
よび変化が本発明の新規な概念の精神および範囲から逸
脱することなく適用されることができるということであ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の背景を構成する、従来の超音波検査
装置を部分的に等角図としてかつ部分的にブロック図と
して示す概略図、 第２図は第１図の従来装置による断面画像（Ｂ−スキャ
ンディスプレイ）の発生および記憶を示す概略図、 第３図は第１図の従来装置によって発生された第２断面
画像の記憶および表示を示す概略図、 第４図は本発明による方法によっての部分分析後の第３
図の断面画像の記憶および表示の概略図、 第５図は本発明による方法によっての完全な分析後の第
４図の断面画像の記憶および表示の概略図である。 図中、符号１は超音波検査装置、２は物体（固体）、３
は平面、４は超音波プローブ、５は走査通路、６は中心
軸線、7,8は位置信号発生手段、９は入射点、10は超音
波装置、11は音響通路、12はデジタル計算手段、13,19,
22,25は電子マトリクスメモリ、16はビデオスクリーン
端末、17は記録手段、14は断面、20,23,26は投射面、2
9,30はデータ項目、38は第３マトリクスメモリ、39,40
はピーク振幅データ、ｙ′,y″,z′,z″は記憶アドレス
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベント・アーリング・ニールセン デンマーク国、リングビー、グラシセッ ト、ナンバー 23 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 29/00 - 29/28

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】平面または局部的に実質上平らな表面を有
    する固体のパルス−エコー方法による超音波検査の結果
    の分析および評価方法において、 a.少なくとも１つの超音波プローブを固体の表面上で動
    かし、前記プローブに予め定められた時間間隔で前記固
    体への超音波エネルギの短いパルスを放出させ、 b.超音波パルスの各放出において、前記固体に対して一
    定の関係において座標の予め定めた３次元系における入
    射点の対応する位置および音響ビームの中心軸線方向に
    ついての情報を含んでいるデジタル位置信号を発生し、 c.エコーパルスの受信時、超音波装置によって前記エコ
    ーパルスの大きさについてのおよび前記入射点から前記
    エコーパルスを発生する反射点までの音響通路の長さに
    ついての情報を含んでいるデジタルエコー信号を発生
    し、 d.デジタル計算手段によって、第１電子メモリに前記エ
    コーおよび位置信号の連続している値を記憶し、 e.調査のため検査される固体を通る断面を選択し、該断
    面内に検査される固体中の座標の前記３次元系に対して
    公知の関係において長方形座標の２次元系を定義し、 f.受信される各エコーパルスに関して、前記断面と、音
    響ビームの前記入射点にある中心と前記入射点から前記
    エコーパルスを発生する反射点までの前記音響通路の長
    さに等しい半径とを有する球との間の円形交差曲線を決
    定し、 g.前記エコー信号をデジタル計算手段によって前記座標
    の２次元系内の対応する行列ネットワークと関連づけら
    れる行および列において配置される記憶アドレスを有す
    る第２電子マトリクスメモリに記憶し、各記憶アドレス
    は前記エコー振幅を表すデータを記憶するようになさ
    れ、かつ新たなエコー振幅を表すデータの受信時、前記
    断面内の前記円形交差曲線に対応する前記第２マトリク
    スメモリ内の円上に置かれたすべての記憶アドレスにお
    いて各エコー振幅を表すデータを記憶することにより、
    前記記憶アドレスにおいて以前に記憶されたエコー振幅
    を表すデータの合計に前記新たなエコー振幅を表すデー
    タを加えるようになされており、 h.ビデオスクリーンモニタによって、前記第２マトリク
    ス内に記憶された蓄積データから引き出されたビデオ断
    面画像を表示し、検査された固体を通つて前記断面内に
    見い出された不均等性の指示を示すことからなる超音波
    検査の結果の分析および評価方法において、 i.選択された想像入射点から前記超音波プローブによっ
    て放出された音響パルスの形状、振幅、方向性および進
    行をシミュレートするデジタル数学モデルをデジタル計
    算手段によって確立し、該数学モデルは検査される固体
    中の選択された想像上の点反射源から想像上のデジタル
    エコーパルス信号を発生することができ、前記想像上の
    エコーパルス信号は該想像上のエコーパルスの振幅につ
    いてのかつ前記想像上の入射点から前記想像上のエコー
    パルスを生じる前記想像上の点反射源への音響通路の長
    さについての情報を含み、 j.検査される固体中に見い出された不均等性の前記ビデ
    オ断面画像から、第１の不均等性の不備画像にまたはそ
    の近傍に第１画素を選択し、 k.前記数学モデルに前記記載された第１画素に対応する
    検査された固体中の座標での第１の想像上の点反射源を
    導入し、 l.前記数学モデルに前記第１電子メモリ中に記憶された
    実際の位置信号の組合わせの中から選択された、音響ビ
    ームの第１の想像入射点および第１の中心軸線方向の第
    １の組合わせを導入し、 m.前記数学モデルによって得られた想像上のエコーパル
    ス信号を予め定められたしきい値を超える振幅値を有す
    る前記第１電子メモリに記憶された対応する実際のエコ
    ーパルス信号と比較し、 n.前記想像上のおよび前記実際のパルス信号によって示
    される同一の通路長さの場合において、前記第１電子メ
    モリから前記実際のエコーパルス信号を削除し、 o.前記数学モデルに前記第１電子メモリ内に記憶された
    音響ビームの入射点および中心軸線方向のさらに他の組
    合わせを連続的に導入し、 p.各選択された組合わせのために、前記第１の組合わせ
    に関連して前記ｍ、およびｎを繰り返し、 q.前記第１のビデオ断面画像に関連して前記f,gおよび
    ｈを繰り返すことにより、前記第１電子メモリに記憶さ
    れた残りのデータから引き出された、前記断面に見い出
    された不均等性の変更された第２のビデオ断面画像を発
    生し、 r.前記第１の不均等性の不備画像にまたはその近傍に残
    つているさらに他の画素を連続的に選択し、 s.各選択された画素に関して、予め定められたしきい値
    を超える振幅値を有する前記第１の不均等性の不備画像
    に寄与するすべてのエコー信号が当該固体の検査の間中
    に得られたエコー信号の合計から除去されるまで、前記
    第１画素に関連して前記k,l,m,n,o,pおよびｑを繰り返
    し、 t.変更されたビデオ断面画像から、検査される固体を通
    る前記断面内に見い出される不均等性のさらに他の不備
    画像を連続的に選択し、 u.予め定められたしきい値を超える振幅値を有する前記
    変更された断面画像中の不備画像に寄与するすべてのエ
    コー信号が当該固体の検査の間中に得られたエコー信号
    の全体から除去されるまで前記j,k,l,m,n,o,p,q,r,sお
    よびｔを繰り返すことを特徴とする超音波検査の結果の
    分析および評価方法。
  2. 【請求項２】検査される固体を通る選択された断面内に
    見い出される少なくとも１つの選択された不均等性に関
    して、 v.デジタル計算手段により、実際のエコーパルス信号が
    前記第１電子メモリから削除される時に前記第２電子マ
    トリクスメモリと同一でかつエコー振幅を表す蓄積デー
    タを記憶するように同様になされた記憶アドレスを有す
    る第３電子マトリクスメモリ内に、除去のために選択さ
    れた画素に対応する記憶アドレスにおいて前記実際のエ
    コーパルス信号のピーク振幅を表すデータを記憶し、 w.ビデオスクリーンモニタによって、前記選択された不
    均等性に排他的に関連づけられたエコー情報を示してい
    る、前記第３マトリクスメモリに記憶された蓄積データ
    から引き出された変更されたビデオ断面画像を表示する
    ことを特徴とする請求項１に記載の超音波検査の結果の
    分析および評価方法。
  3. 【請求項３】x.予め定められた相互の間隔において、検
    査される固体を通る多数の平行断面を選択し、 y.各選択された断面に関して、デジタル計算手段によっ
    て、検査された固体に見い出された不均等性から生ずる
    削除された実際のエコーパルス信号のピーク振幅を表す
    データを記憶し、 z.検査される固体に対して既知の関係において選択され
    た投射面上に少なくとも１つのビデオ投射画像を表示
    し、前記投射画像は前記平行断面に関連して記憶された
    ピーク振幅データの全体から引き出されていることを特
    徴とする請求項２に記載の超音波検査の結果の分析およ
    び評価方法。
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