JP2931146B2 - 超音波探傷装置 - Google Patents

超音波探傷装置

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JP2931146B2
JP2931146B2 JP3274656A JP27465691A JP2931146B2 JP 2931146 B2 JP2931146 B2 JP 2931146B2 JP 3274656 A JP3274656 A JP 3274656A JP 27465691 A JP27465691 A JP 27465691A JP 2931146 B2 JP2931146 B2 JP 2931146B2
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茂 五十嵐
由起彦 鈴木
隆 井上
泉 佐藤
興二 斉藤
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は例えば被検材内欠陥か
ら反射された超音波アナログ信号を標本化し更に量子化
してAモードにて欠陥データのデイジタル表示をする超
音波探傷装置,特に鋳造品や溶接材などの欠陥検出に用
いられるMAスコープに関する。
【0002】
【従来の技術】鋳造品は結晶組織が粗いので超音波の透
過性が悪くしかも微細な反射の林状エコーを発生する,
また突合せ溶接を施した溶接材からも余盛エコーが発生
する。従って鋳造品や溶接材などの被検材の欠陥検出に
は欠陥エコーと林状エコーや余盛エコーを識別するた
め,被検材上の複数個所における探傷用Aスコープパタ
ーンを逐次重ね合わせるMAスコープ法が用いられてい
た。
【0003】図6は従来の超音波探傷における欠陥検出
の一例,図6aは斜角探傷による欠陥検出の一例,4は
探触子,5は被検材,20は欠陥である。例えば突合わ
せ溶接を施した溶接材の被検材5は突合わせ部分に余盛
を形成する。上記余盛内に欠陥20があるとき,被検材
5上部を斜角探傷用の探触子4が前後走査して欠陥検出
を行うと,図示のとおり,探触子4は被検材5のF1
2位置において欠陥20からの欠陥エコーが,また被
検材5のBL,BU位置において余盛の下面ならびに上面
からの余盛エコーが得られる。
【0004】図6bは図6aにおける探傷波形,探触子
4が被検材5上を前後走査して,被検材5上の複数個所
での探傷波形を重ね合わせてMAスコープのパターンを
得るために,蓄積形CRTやカメラの連続露出が利用さ
れている。図に示す探傷波形は探触子4の走査の過程に
おける波形を重ね合わせたMAスコープによる欠陥表示
の一例を示し,送信パルスT,欠陥エコーF1,2回反
射による欠陥エコーF2,下面余盛エコーBL,上面余盛
エコーBUなどが表示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の超
音波探傷装置では,探触子4が鋳造品や溶接材などの被
検材5上を前後走査して,走査過程におけるそれぞれの
位置での探傷波形を重ね合わせると,溶接個所の上面と
下面の2つの余盛エコーの山や欠陥エコーがそれぞれ重
ね合わされてその形状が比較的明確に表示される。余盛
エコーはその発生位置を予め被検材5の端面などを基準
に校正しこれを用いると欠陥エコーと余盛エコーの識別
は容易にできる。
【0006】しかしMAスコープによる探傷波形を形成
させるために,蓄積形CRTを用いると装置はコストが
上昇し,外形寸法や重量が増加して取扱いが繁雑にな
る。
【0007】またカメラの連続露出を利用すると,本装
置のコストの上昇,外形寸法や重量の増加ならびに取扱
いが繁雑になり,更に撮影フィルムからのデータの再生
に時間を要しデータ入手が迅速に行えないという問題点
があった。
【0008】この発明はかかる問題点を解決するために
なされたもので,鋳造品や溶接材などの欠陥検出におい
て林状エコーや余盛エコーなどの不要エコーと欠陥エコ
ーの識別が容易になり,欠陥検出が迅速且つ正確に行え
る小型,軽量,低コストの超音波探傷装置を得ることを
目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明に係る超音波探
傷装置は、被検材上の複数箇所におけるそれぞれのAモ
ード表示を重ね合わせて、欠陥エコーの深さを意味する
Xアドレスと欠陥エコーの振幅を意味するYアドレスと
により二次元に欠陥エコーを表示するMAモード表示を
行うものにおいて、被検材上の各箇所から超音波パルス
放射後に時系列的に得られるアナログ受信信号を標本化
周期毎に離散的に標本化し且つ量子化して欠陥データを
出力するA−D変換回路と、逐次変化するXアドレス値
と対応づけながら、上記欠陥データを時系列的に順次格
納するラインメモリと、フレーム画像のYアドレス範囲
に亘って逐次変化するYアドレス値を出力するメモリ制
御器と、ラインメモリに格納され各Xアドレス値に対応
づけられた欠陥データ毎に、該欠陥データの値と、上記
メモリ制御器から発生されYアドレス範囲に亘って逐次
変化するYアドレス値とを比較し、欠陥データの値がY
アドレス値よりも大きいときに所定出力を出力する比較
器と、XアドレスとYアドレスを持ち1画面分のフレー
ム画像を形成するフレームメモリと、前記比較器から所
定出力が出力されたときのみに、そのときの欠陥データ
に対応づけられたXアドレス値とメモリ制御器から出力
されたYアドレス値にそれぞれ対応したフレームメモリ
のXアドレスとYアドレスに、比較器からの所定出力を
重ね書きする書込制御回路と、を備えたことを特徴とす
る。 また、前記比較器からの出力は2値信号であり、
フレームメモリには2値信号が格納されることとするこ
とができる。
【0010】
【作用】この発明においては、被検材内から反射された
アナログ受信信号は、標本化後量子化されて欠陥データ
になる。この欠陥データは、逐次変化するXアドレス値
と対応づけられながら、ラインメモリに時系列的に順
次、格納される。ラインメモリに格納され各Xアドレス
値に対応づけられた欠陥データは、比較器において、メ
モリ制御器から発生されYアドレス範囲に亘って逐次変
化するYアドレス値と比較される。欠陥データの値がY
アドレス値よりも大きいときに所定出力が比較器より出
力される。比較器からの出力を2値信号とするときに
は、比較器出力は、Yアドレス値が欠陥データの値と等
しくなるまでは例えば「1」となり、それ以外は「0」
となる。比較器からの出力は、書込制御回路へと送られ
る。
【0011】書込制御回路は、比較器出力が出力された
場合(2値出力の場合は「1」の場合)のみに、フレー
ムメモリのXアドレスとYアドレスに比較器出力を重ね
書きする。こうしてAモード一画面分のフレーム画像が
形成され、以上の手順を被検材の各箇所において繰り返
すことにより、最大値が蓄積されMAモード表示が行わ
れる。
【0012】鋳造品や溶接材などの欠陥検出において,
林状エコーや余盛エコーなどの不要エコーと欠陥エコー
はその形状や欠陥位置などが鮮明に表示されて識別が容
易になり,欠陥検出や欠陥評価が迅速に行える。また装
置は小型,軽量,低コストにできる。
【0013】
【実施例】この発明の一実施例を添付図面を参照して詳
細に説明する。図1はこの発明の一実施例を示すブロッ
ク図,1はクロック回路,2は超音波放射のタイミング
信号を発生するタイミング回路,3はパルス回路,4は
探触子,5は被検材,6は時系列のアナログ信号を受信
する受信回路,7はサンプルホールド回路,8はA−D
変換回路,9はメモリへ格納するデータのアドレス指定
ならびにデータの書込みを指令するメモリ制御器,10
はラインメモリ,11は比較器,12は比較器11出力
に応じて書込指令を出力する書込制御回路,13は一画
面分のフレーム画像を形成するフレームメモリ,14は
駆動回路,15はデイジタル型の表示器を示している。
【0014】上記のように構成された超音波探傷装置に
おいては,クロック回路1からのクロックとタイミング
回路2による超音波放射のタイミング信号とは同期し,
パルス回路3を介して探触子4内の圧電振動子を付勢
し,被検材5へ向けて超音波パルスが放射される。被検
材5内の欠陥から反射された欠陥エコーは受信回路6を
経てサンプルホールド回路7にて標本化される。標本値
はA−D変換回路8にて量子化され,メモリ制御器9の
指令によりいったんラインメモリ10へ格納される。ラ
インメモリ10から読出された欠陥データはメモリ制御
器9からのYアドレスと共に比較器11へ加えられる。
【0015】図2は比較器動作のタイミングチャートの
一例、Xアドレス0において、ラインメモリ10から読
出された欠陥データは例えば2とする。このときメモリ
制御器9から発生されたYアドレスは1から255まで
変わり、欠陥データとYアドレスの凡ての範囲に亙り比
較器11にて順次比較されて、欠陥データの値>Yアド
レスの値のとき「1」欠陥データの値≦Yアドレスの
値のとき「0」を比較器11は出力する。
【0016】当該出力はフレームメモリ13とメモリ制
御器9からの書込指令が供給される書込制御回路12へ
それぞれ加わり、書込制御回路12は比較器11出力が
「1」を呈するときのみ書込指令信号W をフレームメ
モリ13へ出力する。フレームメモリ13においては書
込制御回路12からの指令によりメモリ制御器9にて指
定されたXアドレス、Yアドレスの格納データが更新さ
、比較器11の出力である「1」に更新される。
【0017】つぎにXアドレス1において,ラインメモ
リ10から読出された欠陥データについて同様の処理が
行われる。
【0018】上記処理はX軸方向の標本化の凡ての範囲
に亙り逐次実行される。この処理は欠陥データが前回ま
での格納データより大きいデータのみ重ね書きを行な
い,小さいときは書き込みを行わないので最大値を保持
する作用がある。
【0019】図3はフレームメモリ動作の一例であり、
図3aは前回にメモリ格納されたデータを表す。この
例では、前回に、Xアドレス0で欠陥データ「5」、X
アドレス1で欠陥データ「3」が得られている。図7a
のタイミングチャートに示した比較器11動作により、
Xアドレス0に対して、Yアドレスが4以下までは、欠
陥データの値がYアドレス値よりも大きいので、フレー
ムメモリ13には比較器11出力であるデータ「1」が
格納されており、Yアドレスが4より大きいところで
は、比較器11出力であるデータ「0」が格納されてい
る。また、同様に、Xアドレス1に対して、Yアドレス
が2以下までは、欠陥データの値がYアドレス値よりも
大きいので、フレームメモリ13には比較器11出力で
あるデータ「1」が格納されており、Yアドレスが2よ
り大きいところでは、比較器11出力であるデータ
「0」が格納されている。図3bと図3cは、探触子4
が被検材5上を走査したときの、Xアドレスが同一位置
における欠陥データ例を示し、図3bは欠陥データがX
アドレス0で「7」、Xアドレス1で「4」が得られた
場合、即ち前回より大きい欠陥データが得られた場合、
図3cは欠陥データがXアドレス0で「4」、Xアドレ
ス1で「2」が得られた場合、即ち前回より小さい欠陥
データが得られた場合である。
【0020】図3bの場合は、図7bのタイミングチャ
ートに示した比較器11動作により、Xアドレス0に対
して、Yアドレスが6以下までは、欠陥データの値がY
アドレス値よりも大きいので、フレームメモリ13は、
比較器11出力であるデータ「1」に更新される。ま
た、Xアドレス1に対して、Yアドレス3以下までは、
欠陥データの値がYアドレス値よりも大きいので、フレ
ームメモリ13は、比較器11出力であるデータ「1」
に更新される。このようにして、図3dのようにフレー
ムメモリ13は、Xアドレス0において「5」から
「7」へ、またXアドレス1において「3」から「4」
へそれぞれ更新されることになる。また、図3cの場合
は、図7cのタイミングチャートに示した比較器11動
作により、Xアドレス0に対して、Yアドレスが3以下
までは、欠陥データの値がYアドレス値よりも大きいの
で、フレームメモリ13は、比較器11出力であるデー
タ「1」に更新され、Yアドレスが3より大きいと、欠
陥データの値がYアドレス値よりも小さくなるので、フ
レームメモリ13のデータは更新されず、前回のデータ
が残る。また、Xアドレス1に対して、Yアドレス1以
下までは、欠陥データの値がYアドレス値よりも大きい
ので、フレームメモリ13は、比較器11出力であるデ
ータ「1」に更新され、Yアドレスが1より大きいと、
欠陥データの値がYアドレス値よりも小さくなるので、
フレームメモリ13のデータは更新されず、前回のデー
タが残り、図3(e)のようになる。こうして、図3b
のように前回のデータよりも欠陥データが大きい場合に
は、そのデータに更新され、図3cのように前回のデー
タよりも欠陥データが小さい場合にはデータの更新は行
われず、結果的に1回目のデータが保持され、最大値が
残ることになる。
【0021】図4は欠陥データ検出の一例,Xアドレス
の凡ての範囲に亙り比較器11にて実行された欠陥デー
タの検出において,欠陥データの値>Yアドレスの値の
とき●にて示し2値信号として検出され,図示のとおり
欠陥データは当該レベルまで常に「1」にて表示され
る。探触子4が被検材5上を走査してそれぞれの走査位
置における欠陥データを逐次フレームメモリへ加え,そ
れぞれのアドレスにおいて前回までの格納データより大
きなデータが加わったときのみデータが更新される。従
って欠陥データの最大値よりなるAモード一画面分のフ
レーム画像が形成される。フレームメモリ13から読出
された2値信号は駆動回路14により表示器15へデイ
ジタル表示される。
【0022】図5は表示器におけるデイジタル表示の一
例,フレームメモリ13に形成されたAモードのフレー
ム画像は,表示器15には欠陥エコーは被検材5内から
の不要エコーとともにレベルの最大値が青,白などの2
値濃淡画像として棒グラフ状に表示される。即ちMAス
コープの表示が形成される。
【0023】上記のとおり表示されるMAスコープを用
いた鋳造品や溶接材などの欠陥検出において,林状エコ
ーや余盛エコーなどの不要エコーと欠陥エコーの識別が
容易になり,欠陥エコーや底面エコーはその最大値が得
られるので両者のレベル比較による欠陥評価が正しく行
える。またMAスコープによる画像表示を得るには,付
属機器を設けることなく,フレームメモリ13への欠陥
データの書込制御により行えるので,装置は小型,軽
量,低コストが実現できる。
【0024】
【発明の効果】この発明は以上説明したとおり、各Xア
ドレス値に対応づけられた欠陥データの値とメモリ制御
器から出力され逐次変化するYアドレス値とを比較し、
欠陥データの値がYアドレス値よりも大きいときに比較
器が所定出力を出力し、比較器出力が出力されたとき
に、そのときの欠陥データに対応づけられたXアドレス
値とメモリ制御器から出力されたYアドレス値にそれぞ
れ対応したフレームメモリのXアドレスとYアドレス
に、比較器からの所定出力を重ね書きすることで、結果
的に複数エコーの最大値が蓄積され表示されることとな
り、簡単にかつ鮮明にMAモードが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示すブロック図
【図2】比較器動作のタイミングチャートの一例
【図3】フレームメモリ動作の一例aは前回までのメモ
リの格納データbは欠陥データの例(前回より大きい場
合)cは欠陥データの例(前回より小さい場合)d,e
は更新後のメモリの格納データ
【図4】欠陥データ検出の一例
【図5】表示器におけるデイジタル表示の一例
【図6】従来の超音波探傷における欠陥検出の一例aは
斜角探傷による欠陥検出の一例bは図6aにおける探傷
波形
【図7】 a,b,cはそれぞれ図3a,b,cにおける
比較器動作のタイミングチャート
【符号の説明】
8 A−D変換器 9 メモリ制御器 10 ラインメモリ 11 比較器 12 書込制御回路 13 フレームメモリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 泉 東京都大田区南蒲田2丁目16番46号 株 式会社トキメック内 (72)発明者 斉藤 興二 東京都大田区南蒲田2丁目16番46号 株 式会社トキメック内 (56)参考文献 特開 平3−209159(JP,A) 特開 平2−57969(JP,A) 特開 昭63−173958(JP,A) 実開 昭59−37561(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01N 29/00 - 29/28

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検材上の複数箇所におけるそれぞれの
    Aモード表示を重ね合わせて、欠陥エコーの深さを意味
    するXアドレスと欠陥エコーの振幅を意味するYアドレ
    スとにより二次元に欠陥エコーを表示するMAモード表
    示を行う超音波探傷装置において、 被検材上の各箇所から超音波パルス放射後に時系列的に
    得られるアナログ受信信号を標本化周期毎に離散的に標
    本化し且つ量子化して欠陥データを出力するA−D変換
    回路と、 逐次変化するXアドレス値と対応づけながら、上記欠陥
    データを時系列的に順次格納するラインメモリと、 フレーム画像のYアドレス範囲に亘って逐次変化するY
    アドレス値を出力するメモリ制御器と、 ラインメモリに格納され各Xアドレス値に対応づけられ
    た欠陥データ毎に、該欠陥データの値と、上記メモリ制
    御器から発生されYアドレス範囲に亘って逐次変化する
    Yアドレス値とを比較し、欠陥データの値がYアドレス
    値よりも大きいときに所定出力を出力する比較器と、 XアドレスとYアドレスを持ち1画面分のフレーム画像
    を形成するフレームメモリと、 前記比較器から所定出力が出力されたときのみに、その
    ときの欠陥データに対応づけられたXアドレス値とメモ
    リ制御器から出力されたYアドレス値にそれぞれ対応し
    たフレームメモリのXアドレスとYアドレスに、比較器
    からの所定出力を重ね書きする書込制御回路と、 を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
  2. 【請求項2】 前記比較器出力は2値信号であり、フレ
    ームメモリには2値信号が格納される請求項1記載の超
    音波探傷装置。
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