JP2970812B2

JP2970812B2 - 超音波測定装置

Info

Publication number: JP2970812B2
Application number: JP1291687A
Authority: JP
Inventors: 好幸永野
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1989-11-09
Filing date: 1989-11-09
Publication date: 1999-11-02
Anticipated expiration: 2014-11-02
Also published as: JPH03152454A

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、手走
査で被検体を探傷する場合に走査範囲や走査対象に相違
があっても、それに影響されずに、また、超音波探傷に
ついて熟練した人でなくてもほぼ一定の走査速度でスキ
ャンして探傷を行うことができるようなＢスキャン画像
表示の携帯用超音波測定装置に関する。

［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、Ｂスキャン波形を画像表示する
機能を持つものがある。

Ｂスキャン波形は、構造物の断面像をスキャンして採
取するものであるが、携帯型探傷装置では、一般にオぺ
レータの手走査によってスキャンが行われる。

［解決しようとする課題］このようにスキャンを手走査で行う場合には、人によ
って走査速度が異なるために得られる探傷映像も多少相
違し、走査むらによって欠陥が歪んだ映像で表示されて
実際のものと異なってしまう欠点がある。しかも、手走
査の場合には熟練を要し、素人では探傷が難しい。

また、同じ被検体を探傷してもその走査範囲が大きい
ときと小さいときとでは走査速度に差が生じ易いために
大きい範囲で走査したときとそこで得られた欠陥を拡大
して観測するために小さい範囲で走査したときとでは欠
陥映像に形状の相違が出て、正しい映像が得難い。

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、熟練していない者が手走査をした
場合であっても正確な探傷映像を採取することができる
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
定装置の構成は、超音波探傷により被検体を手動で走査
して所定の測定周期で超音波プローブに送信信号を送出
して被検体からエコーを得てその受信信号に基づき走査
に応じた探傷映像を表示装置の画面上に表示する超音波
測定装置において、画面が縦横の表示画素配列に沿って
表示されるものであり、縦横の表示画素配列の一方の方
向を走査方向に対応させ、測定周期で決定される走査の
方向の各測定点を一方の方向の表示画素配列の表示画素
位置にそれぞれ対応させて測定データを他方の表示画素
配列の表示画素位置との関係で表示するものであり、測
定開始時点から測定周期を重ねるごとにその測定周期で
得られた受信信号に対応する測定データを測定周期を重
ねた数に対応して走査方向の測定点を更新して更新した
測定点に対応して表示し、かつ、更新した測定点に対応
して割当てられる表示画素位置又は走査方向の前方とな
るこの表示画素位置の近傍の表示位置にカーソルを表示
するものであって、測定周期が外部から設定できるもの
である。

［作用］このように、画面が縦横の表示画素配列に沿って表示
され、走査方向に対応して画面上の測定データ表示位置
を測定点対応に縦横の表示画素配列の一方の方向を割当
て、現在の測定データ表示位置又はその後ろにカーソル
を表示するようにしているので、まず、画面上をみれ
ば、測定周期に対応して決定される測定点対応に測定周
期の速度で自動的に移動するカーソルが表示される。こ
のカーソルの移動速度は、画面全体に亙る測定点に正し
い等しい速度で移動し、理想的な走査速度を表してい
る。このカーソルの移動画面に現在走査中の測定点の測
定データが同時に表示されるので、理想的な走査速度で
走査されれば、カーソルの移動に合わせて測定データが
画面に表示されることになる。この移動速度は、速くも
遅くもでき、外部からの設定で被検体を自分が走査しよ
うとする速度に合わせることができる。

そこで、カーソルの移動速度として適正な速度を選択
しておき、被検体の手動走査をすれば、オペレータは、
プローブが被検体全体のどのような位置に現在あるか、
それによりこのときの移動は適正が否か、画面のカーソ
ルの現在移動位置との比較で容易に分かる。被検体の走
査終了と画面上でのカーソルの全画面移動修了とほぼ一
致し、その間のプローブの移動がカーソルの移動速度に
合うような走査が行われれば被検体の走査が適正な走査
になることは理解できる。

例えば、もし、手動の走査速度が速すぎ、カーソルの
移動速度で測定点200点採るべきところ、10倍の速度で
走査して20点しか採れない場合には、測定データは、画
面の1/10の表示で終わってしまい、20点しかなく、そこ
で、表示データがなくなり、もう手動走査が終了してい
るのに、カーソルだけが画面を移動し、手の移動はとり
残され、表示データがない画面が順次表示されていくだ
けである。これは、極端な例であるが、走査の途中で速
度を上げた状態のときには同様な表示状態になり、走査
の終了とカーソルの移動終了とが一致していないことな
はっきりする。

逆に、1/10の速度で走査したとしたら被検体の1/10の
走査点で200点の測定データが重ねて画面全体に現れ、
欠陥があればそればかりか続くデータが表示されてしま
う。しかも、カーソルは画面中央まで移動しているの
に、手走査は、いまだ被検体の1/20しか移動していな
い。

このようなときには、何回か走査をすれば、素人でも
カーソルが全画面終了するまでの移動速度と手走査の被
検体全走査の終了の速度とが適合するようにできるよう
になる。

このように、この発明では、測定周期に応じて順次選
択される現在の測定データ表示位置の移動に対応してカ
ーソルを移動させる。しかも、測定周期が外部から設定
できるので、カーソルの移動速度が選択できる。そこ
で、この移動カーソルを観察しながら走査することで被
検体に当てたプローブをカーソル（表示位置）の移動速
度に合わせて移動させて被検体を走査することができ
る。また、手走査と測定装置側のカーソルの移動速度に
差があるときには測定周期を変更することでカーソル側
の移動速度を手走査の速度に合わせることが容易にでき
る。

その結果、カーソルにより指示される表示画面上の測
定点の表示位置と被検体の手走査の測定点の位置とがほ
ぼ対応つけられ、かつ、走査速度の変動も抑制されるの
で手走査であっても表示画面上に正確な測定映像を表示
することができる。

［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測定
装置のブロック図であり、第２図（ａ）は、その測定状
態の説明図、第２図（ｂ）は、そのとき得られる欠陥に
ついてのエコーと採取される表示データについての説明
図、第３図は、そのＢスキャン画像の表示状態の説明
図、第４図は、Ｂスキャン測定処理のフローチャートで
ある。

第１図において、20は、携帯型の超音波測定装置であ
って、１は、その探傷器部である。この探傷器部１は、
バルサー・レシーバ等から構成され、送信端子11から超
音波探触子（以下プローブ）13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、測定周期データ等記憶領域6aを有している。

７は、ROMであり、Ａスコープデータ採取プログラム7
1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ROM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
置装置（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。

10は、LCD表示装置であって、Ａスコープ画像,Bスキ
ャン画像等のほか、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
の情報を続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。なお、ビデオメモリと画像メモリ部61
とはそれぞれビット対応になっていてLCD表示装置10
は、ここではビットマップディスプレイとされている。
また、後述するＢスキャン画像演算処理プログラム6bが
実行されたときには、例えば、表示画面のうち横軸の画
素200ビット分が被検体の走査方向に対応したその表示
範囲とされ、それが測定データ表示数とされる。

すなわち、被検体の設定された走査範囲（長さ）にお
いて走査速度と測定周期とにより決定される被検体の各
測定点に対応して200ビット分の画素が各測定点の表示
位置として均等に割当てられることになる。そして、測
定開始時点から測定周期を重ねた数（測定周期の更新
後）に対応する走査方向（横軸）の画素位置（例えば、
画面左側を走査方向の原点とする）に各測定周期で得ら
れる測定データが順次表示される。

なお、以上の処理は、例えば、表示画面の走査方向に
対応する横軸の左側を原点として表示位置を順次アドレ
ス付けして管理し、各測定点で得られる測定データをこ
のアドレスに対応付けで処理し、かつ、それを測定周期
の更新数に対応させることで容易に実現できる。

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。この画像メ
モリ部61のビット対応に採られるアドレスの管理も前記
に対応するものである。また、外部から指定された測定
周期等のデータを記憶する測定周期データ等記憶領域6a
のほかに、Ｂスキャン画像演算処理プログラム6bと、カ
ーソルデータ生成処理プログラム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
が続出されてそれぞれの領域にロードされる。

Ａスコープデータ採取プログラム71は、マイクロプロ
セッサ５により実行されてA/D変換回路２から得られるA
/D変換されたデジタル値のエコー受信信号からノイズ
や、必要に応じて表面エコーや底面エコー等の不要なデ
ータを排除して欠陥データに対応するＡスコープデータ
を抽出し、それをRAM6の所定領域に記憶する。

Ｂスキャン画像演算処理プログラム6bは、キー入力回
路４から測定開始キーが入力されたときに、Ａスコープ
データ採取プログラム71が実行された後に、得られたＡ
スコープデータをRAM6から続出して、それに基づき断面
表示画像データを生成してそれを画像メモリ部61に記憶
する。

具体的には、まず、第２図の（ａ）に示すように手走
査によりプローブ13が被検体14をスキャンすると、その
走査速度とそのときの測定周期とに対応する各測定点の
位置において超音波が被検体14に照射されて侵入し、被
検体内部等で反射したエコーがプローブ13を介して得ら
れる。プローブ13が受信したエコーは、探傷器部１で検
波されて欠陥エコーが抽出され、そのデジタル値がＡス
コープデータとしてRAM6に記憶される。同図（ｂ）は、
このときにRAM6に記憶される欠陥をアナログ状態で欠陥
エコーＦとして示している。

Ｂスキャン画像演算処理プログラム6bは、Ｂスキャン
測定状態において、Ａスコープデータ採取プログラム71
により続いて起動されて、この（ｂ）に示す欠陥エコー
Ｆに対してスレッシュホールドTHを設定してこのデータ
を２値化して表示画像データを生成する。これは、スレ
ッシュホールドTH以上の部分を“1"とし、それ以下の部
分を“0"としたデータである。このうち“1"が同図
（ｂ）の実線15で示す部分に相当し、この実線15の部分
が断面表示画像部分となり、それ以外の点線部分のデー
タは“0"となる。

Ｂスキャン画像演算処置プログラム6bは、このような
表示画像データを生成して測定周期を重ねるごとに画像
メモリ部61の周期更新後（測定開始時点から周期を重ね
た数）に対応して画像メモリ部61のアドレスを生成し、
生成したアドレス位置に前記の“0"/“1"の画像データ
を書込む。そして所定のフラグ領域を参照してそこにカ
ーソル表示が指定されているときにカーソルデータ生成
処理プログラム6cを起動する。なお、この場合の周期の
更新数に対応する画像メモリ部61のアドレスは、LCD表
示装置10に表示される画面上の走査方向に対応する各測
定点の表示位置のうち現在の測定点の表示位置に一致し
ている。また、被検体14上の測定点の位置は測定周期と
走査速度とに応じて決定されるため、走査速度が一定で
ないとその位置が本来の位置からずれる。この点、走査
側の各測定点の対する画面上の表示位置は測定周期に対
応して固定されている。

さて、以上とは別に、カーソル表示等を行うためにＢ
スキャン画像演算処理プログラム6bは、超音波探傷によ
るＢスキャン探傷モードが設定されたときに起動され
る。これは、マイクロプロセッサ５により実行されてキ
ー入力回路４からカーソル表示機能キーが入力されたと
きに、それを受けて次にキー入力回路から入力された周
期データを測定周期データ等記憶領域6aに記憶する。ま
た、測定開始時点で測定開始キーの入力に応じて前記の
周期データを参照してこの周期に応じて探傷器部１に起
動信号を送出し、探傷器部１からプローブ13に加えられ
る送信パルスの発生周期を制御すると同時にその都度、
Ａスコープデータ採取プログラム71と起動する。

カーソルデータ生成処理プログラム6cは、カーソル表
示が指定されているときにＢスキャン画像演算処理プロ
グラム6bにより起動されて、ここでは、第３図に示すよ
うなLCD表示装置10の表示画面10aに対して垂直線の表示
となる自動移動カーソル16の画素データを生成する。そ
して、このカーソルデータを自己が起動される都度LCD
装置10の画面上において測定データが表示される表示位
置より１画素分だけ走査方向（横軸）に対して先になる
ようなアドレスを発生してそのアドレスに対応する画像
メモリ部61のアドレス（周期更新後＋１に対応するアド
レス）に前記の生成したカーソル画素データを書込む。
その後、表示処理プログラム6dを起動して画像メモリ部
61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３図に示すような画像を表示させる。

なお、この場合、カーソルの画素データの位置を周期
更新後＋１に対応するアドレスで画像メモリ部61に記憶
するのは、次の周期では、Ｂスキャン画像演算処理プロ
グラム6bにより１つ前のカーソルの画素データを記憶し
た位置に画像表示の測定データが記憶されるので１つ前
のカーソル画素データを別に消去しなくても済むからで
ある。

以上のようにして、カーソル表示指定がなされている
ときには、測定開始からの測定周期の更新数に対応して
決定される表示画面上のそれぞれの測定点対応の表示位
置より１つ先の測定点表示位置に垂直のカーソルを表示
することで、このカーソルを測定周期を重ねるごとにLC
D表示位置10の表示画面上で走査方向に移動させること
ができる。したがって、このカーソルは自動移動カーソ
ルとなる。すなわち、このときには、測定周期を重ねる
一方、被検体に対しては手走査が行われている。そこ
で、カーソルの自動移動は、手走査を行いながらにな
る。しかも、その移動速度は、測定周期の設定の仕方で
変化し、外部からその速度を調整することができる。そ
こで、被検体の手走査に合わせる速度を選択することが
可能になる。また、走査する者から見れば、画面上に表
示された自動移動の垂直カーソル16の移動速度を見て、
その移動する現在位置をガイドとして走査することでほ
ぼ一定の速度で手走査することが可能になる。さらに、
最初から走査速度がカーソルの移動速度に合っていなく
ても何回か測定を繰り返せば、素人でも自動移動カーソ
ル16の移動と手走査の走査速度とを対応つけることが容
易にできる。なお、自動移動カーソル16は、常に最新の
データの横に表示されるので最新のデータがスクロール
される形で順次表示されて見易い。

次に、その全体的な動作について説明すると、まず、
第４図のステップにおいて、装置をＢスキャン探傷モ
ードに設定するためにＢスキャン探傷モードの機能キー
をキー入力回路４から入力する。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、マイクロプロセッ
サ５は、所定の状態フラグをＢスキャン探傷状態に設定
する。次のステップにおいて、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。なお、このときに測定条件の１つとし
て走査範囲（長さ）と測定周期がキー入力回路４から入
力され、それらが周期データ等記憶領域6aに記憶されて
いる。

次のステップでは、カーソル表示を行うか否かを、
入力される機能キー（カーソル表示キーが入力されたか
否か）により判定する。ここで、所定の測定開始キーあ
るいはその他のキーが入力されればNO条件が成立してス
テップへと移る。一方、このときキー入力回路４から
カーソル表示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、所定のフラグ領域にカーソル表示フ
ラグが記憶される。次のステップでは、測定開始キー
の入力待ちループに入る。ここで、測定開始キーが入力
されると、ステップで遅延時間を確保し、ステップ
でマイクロプロセッサ５がＢスキャン画像演算処理プロ
グラム6bを起動してＢスキャンによる測定処理を開始す
る。

なお、先のステップで一定の遅延時間を確保してい
るのは、オペレータが測定開始キーを入れて被検体走査
態勢を採り、自動移動カーソル16が最初にLCD表示装置1
0の画面10aの左側原点に現れるのを見るタイミングを確
保するものであって、通常、0.5秒〜数秒でよい。

後は、LCD画面上に表示された自動移動カーソル16に
従ってオペレータは、プローブ13で被検体14を走査すれ
ばよい。

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、ステップへと戻り、再び同様な走査をして被検体
14を走査して探傷することが行われる。

以上説明してきたが、実施例では、自動移動カーソル
が最新の測定データの表示位置の次の表示位置である１
画素分横に表示されるようになっているが、これは、１
つ前に表示されたのカーソルを消去する処理を別に行え
ばカーソルはどこに表示されてもよく、数画素分先の位
置にあってもよい。要するに、走査方向において最新の
測定データを表示する位置より先でその近傍にカーソル
が表示されればよい。また、最新の表示データを残せ
ば、最新のデータ表示位置に重ねて表示するようにする
こともできる。なお、カーソルの表示形態は実施例に示
す垂直線に限定されない。

実施例では、Ｂスキャンの例を挙げているが、Ｃスキ
ャンを行い、Ｃスコープ像を表示するような場合であっ
てもよく、この発明は、走査に応じて超音波の探傷映像
を表示するような方式に適用できる。ただし、この場合
のカーソルな線ではなく点に近いものになる。

なお、この実施例では、ステップからにおいて、
オペレータのプローブの走査開始を画面上のカーソル表
示に合わせて開始するようにしているが、これは、ステ
ップの一定時間遅延をした後にブザー等を鳴らしてオ
ペレータに走査開始を知らせるようにしてもよい。

［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、走査方向に対応して画面上の測定データ表示位置を
測定点対応に割当て、現在の測定データ表示位置又はそ
の後ろにカーソルを表示するようにしているので、測定
周期に応じて順次選択される現在の測定データ表示位置
の移動に対応してカーソルを移動させることができる。
しかも、測定周期が外部から設定できるので、カーソル
の移動速度が選択できる。

【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測定装
置のブロック図、第２図（ａ）は、その測定状態の説明
図、第２図（ｂ）は、そのとき得られる欠陥についての
エコーと採取される測定データの説明図、第３図は、そ
のＢスキャン画像の表示状態の説明図、第４図は、Ｂス
キャン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……測定周期
データ等記憶領域、6b……Ｂスキャン画像演算処理プロ
グラム、6c……カーソルデータ生成処理プログラム、6d
……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
（LDC表示装置）、20……携帯型の超音波測定装置、71
……Ａスコープデータ採取プログラム。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波探傷により被検体を手動で走査して
所定の測定周期で超音波プローブに送信信号を送出して
前記被検体からエコーを得てその受信信号に基づき走査
に応じた探傷映像を表示装置の画面上に表示する超音波
測定装置において、前記画面が縦横の表示画素配列に沿
って表示されるものであり、前記縦横の表示画素配列の
一方の方向を前記走査方向に対応させ、前記測定周期で
決定される前記走査の方向の各測定点を前記一方の方向
の表示画素配列の表示画素位置にそれぞれ対応させて測
定データを他方の表示画素配列の表示画素位置との関係
で表示するものであり、測定開始時点から前記測定周期
を重ねるごとにその測定周期で得られた前記受信信号に
対応する測定データを前記測定周期を重ねた数に対応し
て前記走査方向の前記測定点を更新して更新した測定点
に対応して表示し、かつ、前記更新した測定点に対応し
て割当てられる前記表示画素位置又は前記走査方向の前
方となるこの表示画素位置の近傍の表示位置にカーソル
を表示するものであって、前記測定周期が外部から設定
できることを特徴とする超音波測定装置。
【請求項２】測定開始時点より所定時間後に外部から設
定された測定周期で測定を開始することを特徴とする請
求項１記載の超音波測定装置。