JP2948241B2 - 超音波検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、超音波検査装置に関し、詳しくは、検査
基準に従って被検体を検査することが容易で、被検体の
評価を効率よく行うことができるようなＡスコープ画像
表示の超音波検査装置に関する。

［従来の技術］ 液晶表示器（以下LCD表示器）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く、探傷結果が目視できるので各
種の測定分野で使用され、特に、その携帯型探傷装置
は、利用範囲が幅広く、超音波の専門家でない人が取扱
うことも多い。

［解決しようとする課題］ この種の超音波探傷装置で表示されるＡスコープ画像
では欠陥からのエコー高さとビーム路程のみが観測され
るだけであるので、この種の装置を部材等の品質を検査
する超音波検査装置として利用した場合に欠陥の大きさ
や深さなどの位置をＡスコープ波形を読取って別途算出
しなければならない欠点がある。

特に、溶接部材等についての品質検査では、欠陥エコ
ー高さや路程等から欠陥の寵さ党を求めることが必要で
あり、それを特定の判定基準に従って評価しなければな
らない。その評価として溶接材料のようにJISで規定さ
れた等級分類に従って等級評価行う場合には、超音波探
触子（以下プローブ）により溶接部材を走査して、走査
に応じて多数の箇所についてエコー高さと路程とを表示
し、表示したＡスコープ像からその値を読取り、そのと
きの測定条件に従ってJIS等で規定される距離振幅特性
に応じて個別的に計算をして溶接部材の等級評価を行わ
なければならないために特に作業効率が悪く、かつ、評
価誤りが生じ易い。

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、Ａスコープ像の観測において誤読
や誤認を防止するこができ、効率よく所定の基準に基づ
いた検査ができる超音波検査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
定装置の構成は、超音波探傷により被検体から反射した
エコー受信信号を得てＡスコープ像を表示してこのＡス
コープ像の状態を読取ることで前記被検体の検査をする
超音波検査装置において、あらかじめ画像表示するスケ
ールとの関係においてあるいはキー入力において決定さ
れた標準試験片についての欠陥エコーの路程データとエ
コー高さデータとを複数個有する第１のメモリと、入力
された測定条件に応じて第１のメモリのデータから特性
グラフの表示データを生成して記憶する第２のメモリ
と、この第２のメモリの特性グラフのデータに対して入
力された測定条件に応じて採取されたＡスコープ像のデ
ータを重ねて表示画面上に表示する表示手段とを有する
ものである。

［作用］ このように、単にＡスコープ像だけでなく、表示され
るＡスコープ像の路程に対応して検査基準なる特性フラ
グを表示することにより、超音波の探傷中、距離や振幅
に関する判定基準が欠陥エコーのレベルとともに表示さ
れるので欠陥レベルの判定が速度くできる。

その結果、後から詳細に計算しなくても判定基準に従
ってデータを採るだけで評価データを得ることができ、
誤りが少なく、かつ、作業効率のよい検査が可能にな
る。

［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検査
装置のブロック図であり、第２図は、そのＡスコープ画
像の表示状態の説明図、第３図は、測定を行った場合の
欠陥エコーの表示状態の説明図、第４図は、JISの規定
による等級評価の一例を示す表の説明図、第５図は、グ
ラフ特性表示測定処理のフローチャートである。

第１図において、20は、携帯型の超音波検査装置であ
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、送信端子11からプ
ローブ16にパルス信号を送り、エコー受信信号を受信端
子12で受けてそれを増幅し、アナログ信号としてA/D変
換回路２に出力する。

A/D変換回路２は、探傷器部１から得られる送信波，
表面反射波、欠陥反射波等についての各アナログ信号
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マイ
クロプロセッサ（MPU）５が処理できる入力データ値と
してバス13に送出する。

バス13には、ゲインダイヤル，カーソルダイヤル等を
有するダイヤル式数値設定回路３とシートキーを有する
キー入力回路４とが接続されていて、マイクロプロセッ
サ５は、これら回路からバス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。

そこで、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、マイクロプロセ
ッサ５は、探傷器部１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高周波増幅器のゲ
インを設定する。

６は、バス13に接続されたRAMであり、A/D変換された
エコー受信信号についてのデジタルデータとROMカード
により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ていて、さ
らに、表示グラフデータ記憶領域6aを有している。

７は、ROMであり、これにはマイクロプロセッサ５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、
各種の基本プログラムが記憶されている。また、８は、
ROMカードインタフェースであって、装置に装着されるR
OMカードとコネクタにより着脱できる関係で接続され、
マイクロプロセッサ５の制御に応じてROMカードのプロ
グラム等の情報をバス13に送出する。

９は、RS−232Cインタフェースであり、外部の情報処
理装置（特に、そのマイクロプロセッサ）とデータ交換
をするための回路である。

また、10は、LCD表示装置であって、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、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が設けられている。また、表示
グラフデータを記憶する表示グラフデータ記憶領域6aの
ほかに、判定基準グラフ生成処理プログラム6bと、グラ
フ・枠設定処理プログラム6c、そして表示処理プログラ
ム6d等の処理プログラムが格納される領域が設けられ、
測定の際にROMカードからこれら処理プログラムが読出
されてそれぞれの領域にロードされて記憶される。

判定基準グラフ生成処理プログラム6bは、この実施例
では、JISZ3060の等級判定のための特性グラフを設定す
る処理プログラムであって、超音波探傷による探傷モー
ドにおいてキー入力回路４からグラフ生成の機能キーが
入力されたときにマイクロプロセッサ５により実行さ
れ、標準試験片を探傷したときにえられる路程とエコー
高さとを表示グラフデータ記憶領域6aに記憶する。

オペレータは、グラフ生成の機能キーを入力した後に
後述するように、例えば、Ｈの特性グラフ（第２図参
照）が得られる標準試験片について複数箇所で探傷を行
う。そして、その都度、判定基準グラフ生成処理プログ
ラム6bは、標準試験片についての欠陥エコーの路程とエ
コー高さのデータを抽出してそれを順次表示グラフデー
タ記憶領域6aに記憶し、グラフ・枠設定処理プログラム
6cを起動する。なお、この測定のときには測定範囲とゲ
インとは固定されている。

このような標準試験片の測定が終了すると、オペレー
タは測定終了キーを入力する。グラフ生成の機能キーが
入力された後の処理状態においてキー入力回路４からこ
の測定終了の機能キーが入力されると、判定基準グラフ
生成処理プログラム6bは、所定の状態フラグのうち重ね
表示状態を設定する重ね表示処理フラグを重ね状態に設
定（“ON"或は“1"（有意）状態に設定）し、その処理
を終了する。なお、標準試験片を測定した場合の特性グ
ラフのL,M,H（第２図参照）の１つの指定は、標準試験
片を測定するに当たって（すなわち、キー入力回路４か
らグラフ生成の機能キーが入力された後の状態におい
て）、キー入力により指定するか、あらかじめ画像表示
するスケールとの関係で標準試験片は特性グラフＨのも
のと決定しておくことによる。

グラフ・枠設定処理プログラム6cは、判定基準グラフ
生成処理プログラム6bにより起動されるとともに、測定
開始スイッチ（又は測定開始キー）でも起動され、実行
される。また、標準試験片の測定が行われ、それが終了
したときに（すなわち、キー入力回路４からフラグ生成
の機能キーが入力された後の状態において）、終了キー
が入力されたときに起動される。この処理プログラム
は、表示グラフデータ記憶領域6aに記憶されたL,M,Hの
３つのうちの１つの判定基準のグラフ表示データ（現在
の実施例ではＨの特性グラフのデータ）に基づいて、L,
M,Hの関係は、あらかじめ、例えば、エコー高さが1/2と
定めておけば、第２図のL,M,Hの３つの特性グラフに対
応する３つのグラフの画素データを生成し、さらに、入
力された測定条件に応じて縦軸の％や横軸の路程の表示
データを生成して、これらを合成した第２図に示す表示
画像に対応する各画素データをRAM6の画像メモリ部61書
込む。そして、その画素データをLCD表示装置10のビデ
オメモリに転送して書込み、第２図に示すような画像を
表示させる。なお、この場合、I,II,III,IVの文字は、
領域を示すものであるが、これは表示してもよいし、し
なくてもよい。

表示処理プログラム6dは、グラフ・枠設定処理プログ
ラム6cにより起動されるとともに、Ａスコープ画像演算
処理プログラム71によりそれが実行された後に起動され
て実行され、重ね表示処理フラグが設定されているとき
には、画像メモリ部61に対してすでに記憶されているデ
ータ（ここでは特性グラフ等を含む第２図の画像表示デ
ータ）の消さずにここにＡスコープ画像演算処理プログ
ラム71により生成されたＡスコープ像の画素のデータを
重ね書きする。次に、画像メモリ部61に記憶されている
画素点展開された画素データ（ビットデータ）を読出し
てそれをLCD表示装置10に転送してそのビデオメモリに
書込む。

その結果、LCD表示装置10には、Ａスコープ画像演算
処理プログラム71から得られるＡスコープの画像表示デ
ータと、判定基準となる特性グラフ、そしてスケールと
が第３図に示すように表示される。

ここで、超音波検査装置20は、測定開始キー又は測定
開始スイッチの入力に応じて動作する。そこで、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RAM6に転送されて記憶される。Ａスコープ画像演算処
理プログラム71は、この後に起動されて実行され、RAM6
に記憶された、採取されたエコー受信信号のデジタル値
を読出してＡスコープ画像データを生成して、表示処理
プログラム6dを起動する。

次に、その全体的な動作について説明すると、まず、
第５図のステップにおいて、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キー入力回路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
てマイクロプロセッサ５がそれを実行し、ゲインがダイ
ヤル式数値設定回路３のゲインダイヤルにより設定さ
れ、測定条件や測定範囲等がキー入力回路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
てマイクロプロセッサ５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、超音波探傷において判定基準と
なるグラフ表示を行うか否かを、入力される機能キーに
より判定する。ここで、所定の測定開始キー或はその他
のキーが入力されればNO条件が成立し、測定開始キーが
入力されたときには、ステップへと移る。

一方、このときキー入力回路４からグラフ生成の機能
キーが入力されれば、ここでYES条件が成立して次のス
テップへと移る。

ステップでは、判定基準グラフ生成処理プログラム
72が起動されて実行され、判定基準グラフの生成に入
る。このとき、オペレータは標準試験片について探傷を
行う。その結果、ある点を測定した測定点の路程とエコ
ー高さとが判定基準グラフ生成処理プログラム72により
表示グラフデータ記憶領域6aに記憶され、その測定点ま
での３つの特定グラフがLCD表示装置10の画面上に表示
される。次のステップで測定終了か否かを終了キーか
それ以外のキー、例えば、測定開始キーやプローブ等に
設けられている測定開始スイッチが入力されたか否かに
よって判定する。測定開始キー、測定開始スイッチ等が
入力されたときには、ステップへと戻り、同様な測定
を他の測定点について行う。そこで、他の測定点につい
ての欠陥エコーの路程とエコー高さとが表示グラフデー
タ記憶領域6aに先のデータに続いてさらに記憶される。

このようにして標準試験片についての測定が複数点に
ついて繰り返されて３つの特性グラフが測定に応じて必
要な路程に亙って表示されると、キー入力回路４から測
定終了の機能キーがオペレータから入力される。この終
了キー入力によりステップにおいてYES条件が成立し
てステップで、グラフ・枠設定処理プログラム73が起
動されて実行され、ここで、第２図に表示するような判
定基準の特性グラフとスケール等の枠とがLCD表示装置1
0の両面上に表示されることになる。

そして、処理が次のステップへと移り、この状態で
オペレータは検査対象となる未知の溶接部材にプローブ
16を当てて選択したある測定点において測定開始スイッ
チ又は測定開始キーを入力する。ステップは、測定開
始スイッチ又は測定開始キーの入力待ちループであっ
て、オペレータの測定開始スイッチ又は測定開始キーの
入力に応じてグラフ・枠設定処理プログラム73が起動さ
れて枠と３つの特性グラフについての画素データが画像
メモリ部61に記憶され、それが表示されるとともにスイ
ッチへと移行し、このステップにおいて試験対象とな
る未知の溶接部材のプローブ16に当てられた位置で探傷
が行われる。これは、ステップで、例えば、プローブ
16に設けられた測定開始スイッチが操作（入力）される
と、ステップではその操作に応じて探傷器部１からプ
ローブ16に送信パルス信号が送出され、探傷器部１から
送出された送信パルス信号に応じてプローブ16から得ら
れる被検体（未知の溶接部材）からのエコーに対応する
エコー受信信号（探傷波形）が得られ、それがデジタル
値に変換されてRAM6に転送され、記憶される。そして、
Ａスコープ画像演算処理プログラム71が起動されて実行
され、探傷したＡスコープ画像が生成されてそれが表示
処理プログラム6dにより前記の特性グラフや枠が先に記
憶された画像メモリ部61に重ね書きされる。その結果と
してLCD表示装置10にそれが転送されて、第３図に示さ
れる表示画像で表示される。

この測定が終了するとステップにおいて、測定処理
が終了か否かの判定が終了キー入力の有無によりなされ
る。そして、終了キー以外のキーが入力されたときに
は、ステップ（測定開始スイッチのときにはステップ
でも可）へと戻り、次の測定点について同様な測定が
繰り返される。

なお、この場合の測定の仕方としては、まず、検査対
象となる溶接部材に対して探傷距離を一定にし、左右に
プローブを移動させて第３図の欠陥エコー14を観察し、
最大エコーが判定基準となる特性グラフにより区切られ
るどの評価範囲にあるかを観察してその領域を求める
（第２図，第３図のI,II,III,IVに対応）。そして、そ
のエコー高さが6dB低下する左右の位置で欠陥エコーが
発生する溶接部材の長さを溶接部材上で求めるものであ
る。

その結果得られた探傷している部材の厚さと、この最
大エコー高さと、その特性フラグ上の評価レベルとその
長さとにより、第４図の第１表で定める１〜４級までの
等級を決定する。

例えば、このような測定において、Ｍ又はＬレベル検
出の場合、板厚20mmで第３図で示す欠陥エコー14のレベ
ルが評価レベルIIIの範囲にあって、その欠陥の長さが
最大で12mmと測定された場合は、領域IIIで最大長さ12m
mとなるので、第４図のt/2〜ｔ（ｔ＝20mm）の範囲にあ
ることが判る。そこで、その溶接部材は等級３級と決定
される。

このように、探傷中に第２図の判定グラフがLCD表示
装置10についても出ていることにより、第３図のよう
に、欠陥エコー14と重ね合わせて見ることができ、探傷
中にいつも現在の欠陥レベルがどの程度であるか（どの
評価レベルにあるか）を目視することができる。

この場合、第４図の表に対応する等級を判定する基準
データをあらかじめRAM6にデータとして、例えば、テー
ブル化して記憶しておき、先の特性グラフL,M,Hにより
決定される領域I,II,III,IVを判定する基準値を生成
し、さらにこれら基準値に基づき領域及び等級判定を行
う判定プログラムをRAM6等に設けて、被検体等の板厚お
よび欠陥長さをキー入力回路４より入力して判定するよ
うにすれば、等級を自動的に判定してLCD表示装置10に
測定結果の等級を表示するようにすることができる。

また、必要によりインタフェース９により、表示され
た画面や結果を外部に出力したり、内蔵したプリンタに
出力するようにしてもよい。

以上説明してきたが、実施例において、標準試験片を
測定してそれにより生成したL,M,Hのいずれかの判定基
準の特性グラフとゲイン、例えば、そのダイヤル設定値
との関係のデータを表示グラフデータ記憶領域6a等に記
憶しておくことにより、探傷中、ゲインや測定範囲を変
えてもそれに応じてそれに対応する判定基準の特定グラ
フを表示することができる。

また、実施例ではJISZ3060を適用した場合を中心とし
て説明しているが、他の判定基準となるグラフを表示し
てもよいことはもちろんである。

実施例では、オペレータが特性グラフと欠陥エコーの
振幅との関係を観測してその状態を判定するようにして
いるが、被検体を測定して得られる欠陥エコーについて
のエコー受信信号のピークレベルと判定基準となる特性
グラフで示される値とを比較する比較手段をプログラム
或はハードウェアとして設ければ、これにより特性グラ
フで示される値を欠陥エコーのピークレベルが越えたと
きにアラーム信号として発生することができ、それによ
りオペレータに評価レベルを知らせることができる。こ
の場合、実施例のように異なる特性グラフが複数あると
きには、それぞれ特性グラフを越えたときに警報とする
音や色を変えて、例えば、音の場合には評価レベルに応
じて高低音を変えるようにしてオペレータに知らせても
よい。

［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、単にＡスコープ像だけでなく、表示されるＡスコー
プ像の路程に対応して検査基準となる特性フラグを表示
することにより、超音波の探傷中、距離や振幅に関する
判定基準が欠陥エコーのレベルとともに表示されるので
欠陥レベルの判定が速くできる。

その結果、後から詳細に計算しなくても判定基準に従
ってデータを採るだけで評価データを得ることができ、
誤りが少なく、かつ、作業効率のよい検査が可能にな
る。

【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検査装
置のブロック図、第２図は、そのＡスコープ画像の表示
状態の説明図、第３図は、測定を行った場合の欠陥エコ
ーの表示状態の説明図、第４図は、JISの規定による等
級評価の一例を示す表の説明図、第５図は、グラフ特性
表示測定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……ダイヤル式数値設定回路、４……キー入力回路、
５……マイクロプロセッサ（MPU）、 ６……RAM、6a……表示グラフデータ記憶領域、 6b……判定基準グラフ生成処理プログラム、 6c……グラフ・枠設定処理プログラム、 6e……表示処理プログラム、 ８……ROMインタフェース、 ９……RS−232Cインタフェース、 10……液晶表示装置（LCD表示装置）、 20……携帯型の超音波検査装置、 71……Ａスコープ画像演算処理プログラム。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−257356（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−122950（ＪＰ，Ａ) (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】超音波探傷により被検体から反射したエコ
   ー受信信号を得てＡスコープ像を表示してこのＡスコー
   プ像の状態を読取ることで前記被検体の検査をする超音
   波検査装置において、あらかじめ画像表示するスケール
   との関係においてあるいはキー入力において決定された
   標準試験片についての欠陥エコーの路程データとエコー
   高さデータとを複数個有する第１のメモリと、入力され
   た測定条件に応じて前記第１のメモリのデータから特性
   グラフの表示データを生成して記憶する第２のメモリ
   と、この第２のメモリの前記特性グラフのデータに対し
   て前記入力された測定条件に応じて採取されたＡスコー
   プ像のデータを重ねて表示画面上に表示する表示手段と
   を有する超音波検査装置。
2. 【請求項２】被検体を測定して得られる欠陥エコーにつ
   いてのエコー受信信号のピークレベルと特性グラフで示
   される値とを比較する比較手段を有していて、前記特性
   グラフで示される値を越えたときにアラーム信号を発生
   することを特徴とする請求項１記載の超音波検査装置。
3. 【請求項３】特性グラフは、JISのZ3060等として規定さ
   れた規格に従った距離振動特性曲線であって、この特性
   グラフが複数設けられ、これらそれぞれの特性グラフに
   応じてエコー受信信号から得られる欠陥エコー信号のピ
   ークレベルの状態を判定する判定手段とこの判定手段の
   判定に応じて等級を判定する等級判定手段とが設けられ
   ていることを特徴とする請求項１記載の超音波検査装
   置。