JP2860825B2

JP2860825B2 - 超音波測定装置

Info

Publication number: JP2860825B2
Application number: JP2159391A
Authority: JP
Inventors: 輝雄岸; 展雄武田; 学榎; 純一梶原; 幸夫小倉; 佐藤　　賢一
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1990-06-18
Filing date: 1990-06-18
Publication date: 1999-02-24
Anticipated expiration: 2014-02-24
Also published as: JPH0448257A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、超音波測定装置に関し、詳しくは、Ａス
コープ波形を画像表示する機能を有する超音波探傷装置
において、Ａスコープ像の観測状態で２つのエコー波形
の間の時間をより正確に計測することができるようなＡ
スコープ画像表示の超音波探傷装置に関する。

［従来の技術］液晶表示装置（以下LCD表示装置）を備え、マイクロ
プロセッサを内蔵し、グラフィック表示機能を持つ小型
の超音波探傷装置では、一般にＡスコープ波形を画像表
示する機能を持つものが多い。この種の装置は、被検体
に対して超音波測定を開始する位置を設定するキーと測
定範囲を決めるキーとが操作パネル上に設けられてい
て、これらキーの操作により被検体内部での測定対象領
域を選択して測定を行い、その探傷結果であるＡスコー
プ画像をあらかじめ設定されている画面の表示範囲に応
じて順次選択して表示することができる。

また、この種の超音波探傷装置では、エコー受信信号
（RF信号）あるいはこれを検波したビデオ信号を所定の
サンプリング周期でA/D変換して波形データメモリに一
旦記憶してその測定データを読出し、表示データに展開
する処理が行われる。この場合、各サンプリングに対応
して得られる測定データは、デジタル値で波形データメ
モリの各アドレス対応に順次記憶される。このとき、こ
れら測定データは、A/D変換回路のサンプリング周期を
単位とした時間の関数として記憶されている。そこで、
測定データをこの時間の関数として取出してその時間に
従って波形表示することによりエコー受信信号の路程
（表面エコーあるいは送信パルス等の発生時点からの時
間値）を知ることができる。

［解決しようとする課題］この種の装置では、従来、所定の基準位置から求める
エコーまでの時間計測を求めるエコー受信信号のピーク
を検出してそのピークまでの時間として算出している。
また、通常の超音波探傷装置では、スレッショルドレベ
ルを設定し、それをエコー受信信号が越えた位置に対応
する時間までを時間計測値としている。

エコー受信信号は、その路程が長くなればなるほど波
形の減衰が大きくなり、かつ、波形くずれが発生し易い
ので、前記のような測定方式では、たとえレシーバのア
ンプゲインを上げたとしてもスレッショルドレベルでは
１波長分あるいは数波長分ずれが生じてエコー発生時点
は不正確なものとならざるを得ない。また、最大ピーク
位置も波形くずれによりずれ、正確な時間測定ができな
い。

この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解
決するものであって、より正確にエコーまでの時間計測
を行うことができる超音波測定装置を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］このような目的を達成するためのこの発明の超音波測
定装置の特徴は、エコー受信信号を所定の周期でサンプ
リングし、A/D変換した測定データを順次記憶するデー
タメモリと、周期を単位とした測定データの時間関係に
対応させて１方向の各画素をそれぞれ割当てて測定デー
タから選択された表示対象となる測定データについて表
示データを生成する表示データ生成手段と、表示データ
を表示画面上に表示する処理をする表示手段と、表示装
置の画面上において表示手段により表示データを表示さ
せるとともに指定された領域に枠を設定して表示させる
枠設定手段と、この枠設定手段により画面上に第１及び
第２の枠が設定されたときにこれら枠から枠までの時間
をこれら枠が設定された画素の位置と時間関係とに基づ
いて算出する第１の時間算出手段と、外部からの制御に
応じて画面上の表示位置が指定されたとき第１及び第２
の枠の少なくともいずれかの枠内の表示データをその枠
とともに指定された表示位置に表示手段によりその表示
位置にある元の表示データと重ねて画面上に表示させる
重ね表示処理手段と、この重ね表示処理手段により第１
及び第２の枠内の波形を重合わせたときに波形を重合わ
せたときの枠から枠までの時間を算出する第２の時間算
出手段と、第１および第２の時間算出手段により算出さ
れた時間に基づき第１及び第２の枠内の波形間の時間を
算出する第３の時間算出手段と備えたものである。

［作用］このように、サンプリング周期を単位とした測定デー
タの時間関係に対応させて表示画面上の時間軸方向の画
素をそれぞれ割当ててＡスコープ像を画像表示するよう
にし、さらに、この表示画面上にそれぞれのエコーの波
形を指定できるような２つの枠を設定し、一方の枠内の
波形を設定された枠を単位として移動して２つの波形を
重合わせることにより枠の移動から重合わせまで枠の移
動量を表示画面上の画素を媒介として時間値として算出
することで波形間の時間を得ることができ、これにより
エコー間の計測をすることができる。

このように波形重ねにより時間を求めれば、波形が乱
れたり、歪んでいても重合わせにより波形相互間での位
相合わせが正確にできるので、A/D変換のサンプリング
周期の時間単位を分解能としてピーク検出よりも正確な
時間計測を行うことができる。また、スレッショルドレ
ベルを設定しないで済むことから時間計測値に波長ずれ
による誤差が加わることがなく、最大ピーク位置を検出
しないで済むので波形くずれによるピークずれでの誤差
も生じない。

［実施例］以下、この発明の一実施例について図面を参照して詳
細に説明する。

第１図は、この発明を適用した一実施例の超音波探傷
装置のブロック図であり、第２図は、波形移動重ね処理
の説明図、第３図は、その測定データ収集表示処理のフ
ローチャートである。

第１図において、10は、携帯型の超音波探傷装置であ
って、１は、その探傷器部である。この探傷器部１は、
パルサー・レシーバ等から構成され、マイクロプロセッ
サ（MPU）５からの制御信号に応じて送信端子11からプ
ローブ16aにパルス信号を送り、プローブからエコー受
信信号を受信端子12で受けてそれをレシーバで増幅し、
アナログ信号としてA/D変換回路２に出力する。なお、
プローブ16は、送信プローブと受信プローブとに分かれ
ていてもよい。

A/D変換回路２は、MPU5からの制御信号に応じて探傷
器部１から得られる表面反射波、欠陥反射波、底面反射
波等についてエコー受信信号（ビデオ信号）を、例え
ば、20MHz程度の高い周波数でサンプリングし、これら
のアナログ出力をデジタル値に変換して波形データメモ
リ３に順次送出する。

波形データメモリ３は、表示画面に表示される測定デ
ータ数のｎ倍（ｎは２以上の整数）以上の所定の測定デ
ータ数、例えば、4000点程度を記憶する記憶容量を有し
ていて、A/D変換回路２によりサンプリングされたデー
タを順次そのアドレスを更新（インクリメント）しなが
ら記憶していく。そして、A/D変換回路２によりサンプ
リングされたデータ数が所定の最終アドレスまで記憶さ
れるとMPU5にサンプリング終了信号を送出する。

これにより波形データメモリ３には画像として表示さ
れる測定データ数の２倍以上（例えば、測定データ数を
200点とすると前記の4000点は、20倍）の所定のサンプ
リング数の測定データがデジタル値で各アドレス対応に
順次記憶される。このとき各アドレスの測定データは、
A/D変換回路２のサンプリング周期を単位とした時間の
関数として記憶されている。

MPU5は、波形データメモリ３からサンプリング終了信
号を受けるとA/D変換回路２のサンプリング処理を停止
してバス13を介して波形データメモリ３から測定データ
を採取してＡスコープ画像の表示データを生成する。生
成した表示データは、RAM6の画像メモリ領域（後述する
画像メモリ部61）に記憶され、それがLCD表示装置（LC
D）に転送されてLCD表示装置８により生成した表示デー
タに応じたＡスコープ画像が表示される。

４は、ゲインダイヤル，カーソルダイヤル，表示位置
指定つまみ，シートキー等とを有する操作パネルであっ
て、バス13に接続されている。MPU5は、この回路からバ
ス13を介してダイヤルにより設定される設定値及び各種
のキー入力信号を受ける。ゲインダイヤルにより探傷器
部１に対するゲイン設定値（調整値）が入力されると、
MPU5は、探傷器部１のレシーバ（その高周波増幅器）の
ゲイン（増幅率）を制御し、ゲインダイヤルにより入力
されたゲイン設定値に対応するゲインになるようにレシ
ーバのゲインを設定する。

６は、RAMであって、バス13に接続され、A/D変換され
たエコー受信信号についてのデジタルの表示データと外
部からロードされた各種のアプリケーション処理プログ
ラムと入力キーにより指定された探傷モードを示すフラ
グ等の各種の情報や種々のデータが格納される。RAM6に
は、画像表示データをビット展開して記憶する画像メモ
リ部61と波形データメモリ３からデータを採取する条件
を決める採取条件パラメータ等記憶領域62、そして切張
りデータ記憶領域63とが設けられている。

７は、ROMであり、これにはMPU5が実行するＡスコー
プ画像演算処理プログラム71のほか、測定データ採取条
件設定プログラム72、表示処理プログラム73、波形移動
重ね処理プログラム74、波形間の時間算出プログラム7
5、そして各種の基本プログラムが記憶されている。

LCD表示装置８は、Ａスコープ画像等のほか、各種の
測定値を表示し、内部にビデオメモリインタフェースと
ビデオメモリ、ビデオメモリの情報を読出してビデオ信
号を発生するビデオメモリコントローラ、液晶駆動回
路、そして、例えば、128×256ドット等のドットマトリ
ックスの液晶表示器等とを有していて、ビデオメモリイ
ンタフェースを介してバス13に接続されている。

ここで、Ａスコープ画像演算処理プログラム71は、測
定開始時においては波形データメモリ３から測定データ
採取終了を受けたMPU5により起動される。また、このプ
ログラムは、データ採取条件記憶領域62に記憶されてい
る条件に従って波形データメモリ３のアドレスをアクセ
スして表示データを生成し、それを画像メモリ部61に記
憶する処理をする。その後、表示処理プログラム72を起
動する。

採取条件パラメータ等記憶領域62に記憶されている情
報としては、波形データメモリ３の測定データを読出す
先頭アドレス及び最終アドレス、そしてこれらの間のア
ドレスに記憶されている波形データメモリ３の測定デー
タをどのうな順序で採取するのか条件、例えば、数アド
レスおきに採取するのか、採取したデータからいくつの
平均値を採って表示データとするのか、複数の測定デー
タのうちの最高値をもって表示データとするのか、とい
うなパラメータ情報が記憶されている。

測定データは採取条件設定プログラム72は、操作パネ
ル４から入力された条件に従って採取条件パラメータ等
記憶領域62に記憶すべき各種の情報と前記のパラメータ
とを生成してこれらを採取条件パラメータ等記憶領域62
に記憶する処理を行う。このプログラムは、操作パネル
４の測定範囲や波形の拡大，縮小を示すズーム機能キー
等の所定の機能キーの入力に応じてMPU5への割込み処理
で起動される。

測定データは採取条件設定プログラム72は、波形デー
タメモリ３に記憶された測定データについてLCD表示装
置８の表示画面におけるＡスコープ像の路程を表示する
側（時間軸）の全表示画素数を基準にして測定データの
採取数を決定する。例えば、路程に対応する表示である
LCD表示装置８の横方向の測定データ表示画素数は、先
の例では、最大で256画素あるが、そのうち路程表示と
して割当てられている画素が200画素であるとすれば、
波形データメモリ３から表示データとして採取される測
定データは200個である。なお、２画素を１測定データ
に割当てればその半分の100個でよい。

そこで、ここでは、波形データメモリ３から採取する
データ数を200個として以下説明する。測定データは採
取条件設定プログラム72は、どのような測定データ200
個を波形データメモリ３から採取するかを示すパラメー
タを演算して生成する。

すなわち、測定データ採取条件設定プログラム72が指
定する200個のデータは、操作パネル４から入力された
表示開始位置と表示終了位置のデータと採取条件とから
決定される。測定データ採取条件設定プログラム72は、
まず、表示開始位置と表示終了位置とのそれぞれに対応
する波形データメモリ３のアドレスを割出して、これら
アドレスとその間にある測定データ数が200以上のとき
には、その数Ｍに対してｍ＝M/200により決定される数
値ｍに応じて、例えば、ｍ＝３のとき、あるいは、2.5
≦ｍ＜3.5のときには、３個おきにデータを採取するパ
ラメータを生成する。このようなパラメータを先の割出
した表示開始位置及び表示終了位置のアドレスとともに
採取条件パラメータ等記憶領域62に記憶する。また、採
取条件として平均値が指定されているときには、３個ご
との測定データをグループとして扱い、それらの平均値
を算出するようなパラメータが設定される。また、最大
値を採取するときにはグループのうちの最大値が選択さ
れるパラメータが設定される。

なお、表示開始位置と表示終了位置を含めその間にあ
る測定データの総数が200個以下のときには単に測定デ
ータを順番にアクセスするパラメータを生成するだけで
ある。

このようにして、例えば、測定画像として指定された
画像が表示画像の表示開始位置から表示終了位置までの
データが800点あったとすれば、４個おきに測定データ
を採取することで200点の測定データが選択できる。Ａ
スコープ画像演算処理プログラム71がこのような選択を
するパラメータをこのプログラムが生成する。その結
果、このパラメータに従ってＡスコープ画像演算処理プ
ログラム71は、表示画面の路程側の画素数に対応して20
0個のデータを波形データメモリ３から採取する。

ここで、表示開始位置と表示終了位置とは、通常、時
間値で設定される。この時間値は、波形データが測定開
始時点（例えば、表面エコー受信時点、送信パルス受信
時点あるいはゲート設定時間等）を基準として採取され
るまでの時間に対応している。これは、A/D変換回路２
のサンプリング周期を単位として決定され、このサンプ
リング周期をＴとすると、Ｔ×波形データメモリの測定
データの記憶数（そのアドレス数）で与えられる。例え
ば、１アドレスに１測定データを記憶するとし、開始時
点からＴ時間後に最初のサンプリングが行われると仮定
し、かつ、ゼロ番地から測定データを順次記憶するとす
れば、測定データを記憶したアドレス値＋１が測定デー
タ記憶数となる。この数にサンプリング周期Ｔをかける
ことで各測定データのデータ採取時点までの時間（これ
は同時に表示する時間位置になる）を得ることができ
る。また、逆に指定された時間から波形データメモリの
アドレス値を算出することもできる。なお、開始時点と
最初のサンプリング時点が一致していれば、アドレス値
＝測定データ記憶数になる。

さて、測定データ採取条件設定プログラム72は、前記
のようなパラメータを設定した後に測定開始キーが入力
されているときには、測定を開始する処理をする。ま
た、後述するズーム機能キーが入力されているときに
は、Ａスコープ画像演算処理プログラム71を起動する。
測定開始キーが入力され、測定開始処理が行われると、
探傷器部１が起動されて超音波探傷が行われる。探傷器
部１が起動されると、探傷器部１から送出された送信パ
ルス信号に応じて得られる被検体（試験材）についての
エコー受信信号（探傷波形）が波形データメモリ３にデ
ジタル値の形で順次記憶される。そして、波形データメ
モリ３が測定データ採取終了信号をMPU5に送出した後
に、MPU5は、Ａスコープ画像演算処理プログラム71を起
動する。

MPU5は、Ａスコープ画像演算処理プログラム71に従っ
て、採取条件パラメータ等記憶領域62を参照して波形デ
ータメモリ３をアクセスして指定された表示開始位置に
対応するアドレスから表示終了位置のアドレスまでに記
憶された測定データを読出して200個の表示データを生
成して画像メモリ部61に記憶する。その後、表示処理プ
ログラム73を起動する。その結果、表示データに従った
画像がLCD表示装置８の画面上に表示される。

波形移動重ね処理プログラム74は、ブロック設定機能
キーに応じて起動され、MPU5は、画面上に表示された波
形について矩形の枠（ブロック）を設定して、波形間の
時間算出プログラム75を起動する。また、移動機能キー
の入力に応じて、LCD表示装置８に表示された映像のう
ち指定されたブロックの範囲にある波形データをRAM6の
所定エリアに書込み、その表示データをブロックととも
に表示位置指定つまみで指定される表示座標の位置に対
応する画像メモリ部61のアドレスに重書きする処理を行
う。

波形間の時間算出プログラム75は、ブロック指定機能
キーが入力されて２つのブロックが設定されたときに起
動され、指定されたブロック間の時間間隔Ts＝T₂−T
₁（第２図（ａ）参照）を算出する。また、時間計測キ
ーが押されたときに起動され、現在の２つのブロックの
間の時間間隔Δｔ（第２図（ｃ）参照）と前記ブロック
間の時間間隔Tsとの和であるＴ＝Ts＋Δｔの値を計測時
間として算出して表示する処理を行う。

第２図（ａ），（ｂ），（ｃ）は、波形移動重ね処理
プログラム74と波形間の時間算出プログラム75と処理の
仕方の説明図である。

送信パルスTaの送信時点を基準にすると、波形データ
メモリ３には、同図（ａ）に示すような波形が記憶され
る。ただし、送信パルスTaの波形は波形データメモリ３
に記憶されない。測定開始時点は、直接法などの場合に
は送信パルスTaから一定の遅延時間Tdを経た後にゲート
22をかけ、そのゲート幅の範囲の測定データが波形デー
タメモリ３に記憶される。また、水浸法などの場合には
表面エコーの波形が所定のスレッショルドを越えた時点
あるいはそれから一定の時間経過後から測定データが波
形データメモリ３に記憶される。

ここでは、時間計測を送信パルスTaを基準とするもの
とし、説明の都合上前記のように送信パルスTaからの時
間として計測時間を示していて、そのために波形データ
メモリ３に記憶されるエコー受信波形B₁,B₂のほかに送
信パルスTaを加えて表現している。なお、例えばエコー
受信波形B₁を表面反射波に対応させ、エコー受信波形B₂
を欠陥エコーに対応するものとすれば、エコー受信波形
B₁からエコー受信波形B₂までの計測時間は、表面から欠
陥までの路程に対応する。

さて、波形データメモリ３の測定データを縮小状態
（縮小，拡大については後述）でLCD表示装置８上に画
像表示したのが図（ａ）である。ただし、説明の都合
上、図示する波形は多少拡大して示されていてその時間
軸の途中が省略されている。

波形移動重ね処理プログラム74は、前記のブロック20
と21の設定と移動機能キーが押されたときにカーソルで
指定したブロックに入る波形データの時間軸の座標値
（ブロック20ではT₁とT₃,ブロック21ではT₂とT₄）をRAM
6に記憶する。そして、画像メモリ部61からそのブロッ
ク内の表示データを抜出してRAM6の切張りデータ記憶領
域63に記憶する。さらに、元の波形表示データをクリア
して表示位置指定つまみで指定された座標にブロックの
左側縦線が来るように切張りデータ記憶領域63の表示デ
ータを画像メモリ部61に重書きする。

その結果、LCD表示装置８の画面上では、表示位置指
定つまみに応じていずれか一方のブロック内の波形が移
動して表示される。これにより一方のブロックを他方の
ブロック内の波形に重ね表示することができる。また、
後述するズーム機能キーが押下されてときには、前記記
憶した座標値（ブロック20ではT₁とT₃,ブロック21ではT
₂とT₄）から新たにズーム機能で指定された拡大率で移
動ブロック側の表示データが生成され、それが切張りデ
ータ記憶領域63に記憶されて表示された波形と同じ拡大
率で移動中のブロックの波形がその移動位置に重ねられ
て表示される。

波形移動重ね処理ブロック74が実行されると、MPU5
は、まず、画面上で、エコー受信波形B₁とエコー受信波
形B₂とに順次ブロック20,21が設定できる。そこで、ブ
ロック20,21を設定する。この設定により波形間の時間
算出プログラム75が起動され、その実行によりMPU5は、
表示画面上から各ブロックのＸ座標（時間軸方向の座
標）を割出し、送信パルスTaからブロック20までの時間
値T₁（ブロックは、図面上で左側縦線が基準、以下同
じ）とブロック21までの時間値T₂とを算出し、さらに、
Ts＝T₂−T₁を算出して、これらブロック20から21までの
時間値TsをそれぞれRAM6の所定領域に記憶する。

続いて波形移動重ね処理プログラム74が実行され、MP
U5は、表示位置指定つまみの操作量に応じて、同図
（ｂ）のようにブロックの表示位置を移動させる。この
移動によりやがて同図（ｃ）のように、移動したエコー
受信波形B₂とエコー受信波形B₁とがそれぞれの波形の位
相が相互に合うように重合わされる。この重合わせが行
われた時点で時間計測キーが押されると、これにより波
形間の時間算出プログラム75が起動され、その実行によ
りMPU5は、ブロック21からブロック20のＸ座標を引いて
これらのブロックの時間差Δｔを同様に算出する。そし
て、計測時間Ｔ＝Ts＋Δｔの値を算出して画面上にそれ
を表示する。なお、ブロック21がブロック20より左側に
来たときには、Δｔは、負となり、前記式は、Ｔ＝Ts−
Δｔとなる。なお、同図（ｂ），（ｃ）の場合には、波
形を重ね合わせる関係で（ａ）の場合よりもその時間軸
が拡大（拡大表示）されている。

各ブロック20,21は、送信パルスTaに近い左側縦線が
基準とされ、その大きさは対角線上の２点の設定で表示
画面上において自由に設定できる。そして、このブロッ
クの大きさでブロック内の波形が波形移動重ね処理プロ
グラム74の実行で切張り処理される。

次に、全体的な動作について第３図に従って説明する
と、まず、ステップにおいて、装置を探傷モードに設
定するために探傷モードの機能キーを操作パネル４から
入力する。

次のステップにおいて、この入力情報を受けてROM7
に記憶された所定の処理プログラムが起動されてMPU5が
それを実行し、探傷器部１のレシーバのゲインが操作パ
ネル４上のゲインダイヤルにより設定され、測定条件や
波形データメモリ３に記憶される最大測定範囲等が操作
パネル４のキーによりオペレータ（測定者）から入力さ
れる。その結果、これら入力情報とROM7に記憶された処
理プログラムによってMPU5が動作して、その制御により
探傷器部１の利得がゲインダイヤルに従って設定され、
装置自体の探傷機能が生ずる。

次のステップでは、表示範囲設定の機能キーが入力
され、これによりLCD表示装置８により表示する波形の
表示開始位置と表示終了位置、そして測定データ採取の
条件が入力される。この入力後に実行キーが入力される
ことで、次のステップでは、測定データ採取条件設定
プログラム72が起動されて前述した各種パラメータが生
成され、採取条件パラメータ等記憶領域62に記憶され
る。そして、最初は、ここで、キー入力待ちとなり、測
定開始キーが入力されてステップへと移る。

なお、後述するステップでズーム機能キーが入力さ
れたときにも、入力条件に応じて各種パラメータが生成
される。これも先とは別に採取条件パラメータ等記憶領
域62に記憶される。

次のステップで測定開始キーが入力されているか、
ズーム機能キーが入力されているか、これら以外のキー
入力されているかの判定が行われる。ここで、測定開始
キーがすでに入力されているときにはへと移る。ま
た、ズーム機能キーが入力されたときには、ステップ
へと移る。これら以外の他のキーが入力されれば、その
機能キーに応じた処理に移る。

測定キーが入力されている場合には、ステップにお
いて、測定が開始され、探傷器部１が起動されて探傷器
部１から送信パルスが発生して波形データメモリ３に測
定データが採取される。そこで、次のステップで測定
データ採取終了待ちの待ちループに入る。

所定量の測定データが波形データメモリ３に記憶され
た時点で、MPU5は、採取データ終了信号を波形データメ
モリ３から受ける。ここで、ステップへと移り、MPU5
は、Ａスコープ画像演算処理プログラム71を起動してス
テップで入力された表示開始位置から表示終了位置ま
での表示画像データを生成し、画像メモリ部61に200個
の表示データを記憶する。

次のステップで、MPU5は、表示処理プログラム73を
起動してLCD表示装置８に画像メモリ部61の表示データ
を転送して、例えば、第２図（ａ）に示されるような画
像を表示する処理をする。

次に、ステップで、MPU5は、測定終了か否かの判定
に入り、測定終了のキーが入力されないで、ズームの機
能キーが入力されたときにはステップを経てステップ
へと戻る。そして、前記以外のキーが入力されたとき
には、ステップへと移る。また、前記以外のキーとし
てこのとき測定キーが入力されれば、ステップを経て
ステップへと戻り、ステップ〜を経て再び別の測
定データの表示が行われる。

ステップにおいては、入力された機能キーがブロッ
ク設定キーか否かの判定が行われ、それ以外のキーのと
きにはステップにおいて先の述べた測定キー等か否か
の判定を受ける。

ブロック設定キーが押されたときには、ステップで
カーソルにより対角線上の２点が指定され、第２図
（ａ）に示されるブロック20,21で示される矩形ブロッ
クが描かれる。そして、ステップで波形間の時間算出
プログラム75が起動され、MPU5は、図（ａ）で示される
各時間値T₁,T₂,T₃,T₄を算出してRAM6に記憶する。次の
ステップにおいて、移動機能キー待ちループへ入り、
移動機能キーが入力されたときには、ステップで波形
移動重ね処理プログラム74が起動され、MPU5は、カーソ
ルで指定されたブロックの表示データを切張りデータ記
憶領域63に転送して記憶し、操作パネル４の表示位置指
定つまみの操作に応じて移動した画面上の位置に指定さ
れたブロックを移動させて表示をする処理ができるよう
にする。そして、ステップへと戻る、このときには表
示されている画面上においてブロックの移動ができる。
そこで、波形の移動と重ね合わせ操作が行われる。この
とき表示波形の大きさが十分でないときには、ここで、
ズーム機能キーが操作パネル４から入力される。このキ
ー入力割込みでステップへと処理が移り、再び先と同
様な判定が行われる。

ズーム機能キーが入力されたときには、ステップか
らステップへと移る。ステップにおいて、表示開始
位置と表示終了位置との時間値（路程値）を表示画面上
において対話入力する処理を行う。この入力後にステッ
プへと戻る。

すでにズーム機能キーが押されているので、ステップ
からの処理は、ステップ，，を経て、ステップ
へと移る。ここで、すでに採取されている波形データ
メモリ３の測定データについてステップで新しく設定
された表示開始位置と表示終了位置の条件で波形表示が
行われる。これにより表示された部分拡大の波形を示す
のが、第２図（ｂ）である。このときには、先のブロッ
ク移動されている切張り表示データも同じ倍率の時間関
係に拡大されて表示されている。

なお、ズーム機能キーが押された場合には、Ａスコー
プ画像演算処理プログラム71は、ステップで入力され
た最初の波形の表示開始位置と表示終了位置、そして測
定データ採取の条件を消去することなく、新しく画面で
入力された条件に従って測定データを選択して表示デー
タを生成する。そして、このズーム表示状態でステップ
に至り、ステップでズーム機能キーが解除されたス
テップを通過してステップからステップへと至
り、最初の波形の表示開始位置と表示終了位置、そして
測定データ採取の条件に応じてステップを経て画像表
示が行われ、元の波形が表示される。

ここでの図形ブロックの移動は、最初は縮小状態でブ
ロック移動を行い、ズーム状態で表示できるところまで
移動してからズーム表示に移る。やがて、同図（ｃ）に
示すようにエコー受信波形B₁とB₂とが重ねられる。この
状態で時間計測キーが押されると、ステップ，ステッ
プを経てステップａで時間計測キーか否かを判定さ
れる。それが時間計測キーであるときには、ブロック設
定が行われていて、設定されている２つのブロックが重
なっているか否かが現在のブロック表示位置と時間軸
T₁,T₂,T₃,T₄の値から判定され、これらの条件を満たし
たときに時間測定キーを有効として時間算出プログラム
75を起動する。その結果、ステップａでMPU5は、計測
時間Ｔ＝Ts＋Δｔの値を算出してそれを画面上に表示す
る処理をして、ステップへと戻り、機能キー入力待ち
となる。

以上は、ズーム機能キーを利用して波形の一部を拡大
表示して波形の重合わせを処理した場合であるが、必ず
しもズーム機能キーを用いなくてもよい。第２図（ｄ）
に示すように、採取するエコー受信信号に対してエコー
受信信号B₁,B₂の位置に対応して測定データを採取する
ゲート23,24（それぞれのゲート幅T₅,T₆）を発生させて
A/D変換回路２を動作させ、波形データメモリ３にエコ
ー受信信号B₁,B₂の測定データを記憶するようにすれ
ば、第２図（ｂ）のように１画面上に重合わせる２つの
波形を同時に表示することもできる。そこで、ズーム機
能を用いなくてもこの状態で重合わせ処理が可能であ
る。このような関係で測定データが採取されたときの２
つのブロック間の測定時間は、設定されたゲート23,24
のゲート間の時間Tgを加えて演算される。もちろん、こ
の状態からズーム機能を用いて波形を重ね合わせてもよ
い。

また、以上は、エコー受信信号B₁,B₂の時間間隔が長
い場合にメモリ容量が膨大となるので、それを回避する
のに有効である。このような場合の測定データの採取
は、同チャネル上ではなく、独立にゲインが設定できる
レシーバを有する２チャネルの信号受信系統を利用する
とよい。そのような場合にはゲート23を、送信パルスTa
から遅延時間T₁後にパルス幅T₅としてのゲートをかけて
第１のチャネルを介して測定データを採取して波形デー
タメモリ３に測定データを記憶する。そして、送信パル
スTaから遅延時間T₂後にパルス幅T₆のゲート24をかけて
第２のチャネル介して測定データを採取して波形データ
メモリ３に測定データを続いて記憶するとよい。また、
このように２チャネルの信号受信系統を利用するとプロ
ーブでのエコーの受信レベルが大きく相違する２つのエ
コー受信信号のレベルをそれぞれのチャネルでのレシー
バや減衰器の調整でほぼ同じレベルのエコー受信信号に
調整できるので、表示された波形の大きさをほぼ等しく
表示でき、波形の重合わせがし易い利点がある。

ところで、以上の例では、２つの波形を同じ時間軸上
で重合わせているが、同図（ｅ）のように、表示画面上
において上下に並列に２本の時間軸を設定して２つの波
形をそれぞれの時間軸上で表示し、上下の波形の位置を
揃えるような関係で２つの波形の位相合わせをするよう
にして波形を合わせて時間計測を行うようにしてもよい
ことはもちろんである。これは、単に表示画面上で表示
の仕方を変えるだけでよく、重合わせの場合と処理は実
質的に同じでよい。

ここで、ズーム機能キーの押下によりステップでの
開始位置と終了位置の値に大きな間隔を設ければ、同図
（ａ）に対してさらに縮小画面を表示することもでき、
離れた位置にあるエコー受信信号を同一画面で観測する
ことが可能である。そして、この表示状態からブロック
を設定して波形の移動を開始させることもできる。

また、続いて測定処理に入りたい時は、ステップに
おいて、測定開始キーを押すことにより、最初に入力し
た条件においてステップからステップ，，と経
て、新しい測定データが波形データメモリ３に採取され
て、それに基づいてステップで新しい表示データが生
成され、新しい画像が得られる。

なお、以上の場合、波形データメモリ３に記憶される
採取測定データの数Ａと画面表示される表示データの数
Ｂとの関係は、最低でもＡ＞Ｂであることが必要であ
り、２倍以上のズームとしてＡ＞2Bの関係にあることが
好ましい。

以上説明してきたが、実施例における表示開始位置と
表示終了位置との指定の仕方は一例であって、この発明
は、画面上でこれらを指定する場合に限定されるもので
はない。また、測定データの選択条件として、表示開始
位置及び表示終了位置のいずれかとそれからの範囲とし
て表示開始位置及び表示終了位置を指定することもでき
る。

実施例では、波形データメモリは、A/D変換回路とMPU
との間に挿入しているが、MPUの処理速度が高速であれ
ば、A/D変換回路のデータをMPUで一旦受けて、波形デー
タメモリに転送して測定データを採取するようにするこ
ともできる。

また、実施例では、路程に対応する側の１画素を１測
定データ分の時間に対応させて表示させているが、ｎ画
素を１測定データに対応させて表示してもよいことはも
ちろんである。

実施例では、測定データの数を表示データの数に対し
て１桁以上多く採っているが、測定データ数と表示デー
タ数とが等しいか、少ない場合であってもこの発明は適
用できる。このような場合にはスーム機能を用いること
なく、単に画面上に表示された波形を移動して重合わせ
処理を行うことで波形相互間の時間計測をすることがで
きる。

ところで、測定データの波形データメモリへのデータ
採取は、周期が短く、分解能の高いサンプリング、例え
ば、1nsから数ns程度で行う場合には、その十倍以上
の、例えば、数十nsから50ns程度のサンプリングパルス
を利用してそのクロックを各測定ごとに順次1nsから数n
s程度の遅延をさせ、数十回乃至50回程度の測定を繰り
返すような等価サンプリング方式によって実質的に1ns
から数ns程度のサンプリングを行ってもよいことはもち
ろんである。

［発明の効果］以上の説明から理解できるように、この発明にあって
は、サンプリング周期を単位とした測定データの時間関
係に対応させて表示画面上の時間軸方向の画素をそれぞ
れ割当ててＡスコープ像を画像表示するようにし、さら
に、この表示画面上にそれぞれのエコーの波形を指定で
きるような２つの枠を設定し、一方の枠内の波形を設定
された枠を単位として移動して２つの波形を重合わせる
ことにより枠の移動から重合わせまで枠の移動量を表示
画面上の画素を媒介として時間値として算出することで
波形間の時間を得ることができ、これによりエコー間の
計測をすることができる。

その結果、波形が乱れたり、歪んでいても重合わせに
より波形相互間での位相合わせが正確にできるので、A/
D変換のサンプリング周期の時間単位を分解能としてピ
ーク検出よりも正確な時間計測を行うことができる。ま
た、スレッショルドレベルを設定しないで済むことから
時間計測値に波長ずれによる誤差が加わることがなく、
最大ピーク位置を検出しないで済むので波形くずれによ
るピークずれでの誤差も生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を適用した一実施例の超音波探傷装
置のブロック図、第２図は、波形移動重ね処理の説明
図、第３図は、その測定データ収集表示処理のフローチ
ャートである。１……超音波探傷器部、２……A/D変換回路、３……波形データメモリ、４……操作パネル、５……マイクロプロセッサ（MPU）、６……RAM、10……携帯型の超音波探傷装置、 61……表示グラフデータ記憶領域、 62……画像メモリ部、８……液晶表示装置（LCD表示装
置）、 71……Ａスコープ画像演算処理プログラム、 72……測定データ採取条件設定プログラム、 73……表示処理プログラム、 74……波形移動重ね処理プログラム、 75……波形間の時間算出プログラム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者武田展雄東京都東久留米市大門町２丁目２番地 (72)発明者榎学東京都渋谷区神山町22番10号 (72)発明者梶原純一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 (72)発明者小倉幸夫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 (72)発明者佐藤賢一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63−95353（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−180393（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 29/00 - 29/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】表示装置の表示画面上の１方向の各画素を
時間軸方向に割当てて超音波探傷により得られるエコー
受信信号のＡスコープ画像を時間の関数として表示する
超音波測定装置において、前記エコー受信信号を所定の
周期でサンプリングし、A/D変換した測定データを順次
記憶するデータメモリと、前記周期を単位とした前記測
定データの時間関係に対応させて前記１方向の各画素を
それぞれ割当てて前記測定データから選択された表示対
象となる測定データについて表示データを生成する表示
データ生成手段と、前記表示データを前記表示画面上に
表示する処理をする表示手段と、前記表示装置の画面上
において前記表示手段により表示データを表示させると
ともに指定された領域に枠を設定して表示させる枠設定
手段と、この枠設定手段により前記画面上に第１及び第
２の枠が設定されたときにこれら枠から枠までの時間を
これら枠が設定された前記画素の位置と前記時間関係と
に基づいて算出する第１の時間算出手段と、外部からの
制御に応じて前記画面上の表示位置が指定されたとき前
記第１及び第２の枠の少なくともいずれかの枠内の表示
データをその枠とともに指定された前記表示位置に前記
表示手段によりその表示位置にある元の表示データと重
ねて前記画面上に表示させる重ね表示処理手段と、この
重ね表示処理手段により前記第１及び第２の枠内の波形
を重合わせたときに前記波形を重合わせたときの枠から
枠までの時間を算出する第２の時間算出手段と、前記第
１および第２の時間算出手段により算出された時間に基
づき前記第１及び第２の枠内の波形間の時間を算出する
第３の時間算出手段とを備えたことを特徴とする超音波
測定装置。
【請求項２】波形の重合わせに代えて、並列に表示され
た２つの時間軸上において上下に表示された波形の位置
を揃えることにより波形を重合わされたときとすること
を特徴とする請求項１記載の超音波測定装置。