JP3385951B2 - 超音波探傷器の画面表示法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波探傷器の画面
表示法に関し、特に、表示画面に表示された１つの指標
線がゲートまたはカーソルとして切り換えて使用される
超音波探傷器の画面表示法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のデジタル式超音波探傷器では、探
傷によって得られたエコー波形を表示部の表示画面に表
示するように構成されている。表示画面に表示されたエ
コー波形に対しては各種の処理操作を施すことができ
る。このような操作には、画面に操作指標として表示さ
れたゲートまたはカーソルが用いられる。

【０００３】ここで「ゲート」は、或る測定範囲の中の
基準レベル（しきい値）を越えるエコー波形のピーク点
のレベルと深さ位置を検出するために用いられ、主に探
傷測定を行うときに傷のエコー波形を検出するのに用い
られる。例えば図６（ａ）に示すように表示画面におい
てエコー波形Ｂ２に対して横線８１で表現される。また
「カーソル」は、或る測定範囲の中にあるエコー波形の
ピーク点のレベルと深さ位置を検出するために用いら
れ、主に測定に入る前の探傷器の校正や、どこにどのく
らいの大きさの傷があるか分からないときなどに用いら
れる。例えば図６（ｄ）に示すように表示画面において
エコー波形Ｂ２に対して縦の２本の線８２で表現され
る。

【０００４】従来の超音波探傷器の画面表示方式では、
図６（ｃ）に示すようにゲート８１とカーソル８２をそ
れぞれ独立に備えている方式、あるいはゲート８１のみ
を備え、カーソルについてはゲートを代用する方式があ
った。前者の方式では、ゲートとカーソルが同じ表示画
面内に表示され、それぞれ独立した機能を有する指標と
して別個に測定モードと設定モードで用いられている。
この方式では、それぞれが表示画面内の移動や範囲の指
定に専用の操作スイッチやつまみが必要であった。一
方、後者の方式では、１つの指標をゲートまたはカーソ
ルに切り換えて共同して用いるので、構成の観点では簡
素となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の超音波探傷器の
画面表示方式では、前者の場合、表示画面にゲートとカ
ーソルが同時に表示され、それぞれを独立に設定できる
ので、校正時と測定時でゲートの設定を変更する必要が
ないという利点を有する反面、画面内の表示が煩雑とな
り、また操作スイッチが増える等の理由によりコストが
高くなるという問題があった。さらに後者の場合、スイ
ッチ類の数が減り、構成が簡素となるといいう利点を有
する反面、超音波探傷器の校正時や校正が終わって測定
に移る時などには操作が煩雑となり、使用勝手が不便な
ものであった。使用勝手の不便さの一例を述べる。超音
波探傷器の校正の時には、図６（ａ）のように、試験片
を使用して特定のエコー波形Ｂ２を選択する必要があ
る。しかし測定の時には、図６（ｂ）のように、傷が存
在してはいけない範囲に、換言すれば、被検体内の傷に
起因して欠陥エコー波形Ｆが生じると問題になる範囲
に、ゲート８１′を設定し直す必要がある。ゲート８
１′の設定では、ゲート開始点、範囲、しきい値を設定
し直さなければならない。なお図６に示したＢ１は他の
エコー波形、Ｔは送信波の波形である。

【０００６】また従来の超音波探傷器の表示画面でゲー
トを設定するとき、被検体内で傷の発生する位置や、図
７（ａ）に示すように明確に傷からのエコー波形Ｆと分
かるような場合には、ゲート８１の設定は容易であっ
た。しかしながら、図７（ｂ）に示すように、傷の位置
Ｆ１，Ｆ２と被検体の底面Ｂが近いため、画面上の波形
８３のようにエコー波形がはっきりと分離されないよう
な場合には、位置Ｆ１，Ｆ２のいずれかにゲート８１を
設定することは困難であるという問題があった。しか
し、このような場合でも、位置Ｆ１，Ｆ２のいずれかの
傷を検出することが望まれる。

【０００７】画面にゲートとカーソルが表示され、それ
ぞれが独立して設定できる方式の場合には、図７（ｄ）
に示すようにカーソル８２で波形を選択して、位置関係
をみて設定したいエコー波形を決め、ゲート位置を決定
することができる。しかしながら、ゲートしか表示され
ない方式の場合には、ゲートを、それぞれのエコー波形
が検出できるような範囲にしきい値を設定し直しなが
ら、そのピーク点の位置を確認し、最終的に検出したい
エコー波形にゲートを設定し直す必要があった。検出し
たいエコー波形が例えば図７（ｃ）に示すＦ２の場合に
は、ゲート８１の範囲やしきい値を微妙に調節しながら
設定しなくてはいけないという問題があった。

【０００８】本発明の目的は、上記の問題を解決するこ
とにあり、超音波探傷器における反射エコーの表示画面
にゲートとカーソルを表示するにあたって、表示画面に
１つの指標を表示し、この指標でゲート機能またはカー
ソル機能を実現することを企図した超音波探傷器の画面
表示法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】第１の本発明
（請求項１に対応）に係る超音波探傷器の画面表示法
は、上記目的を達成するために、被検体に対して超音波
プローブから超音波を送信し、被検体から戻ってくる反
射エコーを受信して検出し、表示画面にエコー波形を表
示する超音波探傷器において実行され、表示画面には１
つの指標線が表示され、この指標線が、通常モードすな
わち測定モードではゲート指標として機能し、設定モー
ドすなわち校正モードではカーソル指標として機能する
ように構成された画面表示法である。

【００１０】第１の本発明では、１つの指標線を、通常
モードまたは設定モードのそれぞれに応じて自動的に切
り換えてゲートまたはカーソルとして用いることがで
き、超音波探傷器の動作状態に応じて選択的に使用する
ことにより波形検出を簡易に行うことが可能となる。

【００１１】第２の本発明（請求項２に対応）に係る超
音波探傷器の画面表示法は、上記第１の発明において、
好ましくは、通常モードと設定モードは切換え操作によ
り選択的に切換えられることを特徴とする。超音波探傷
器の操作パネル部分に設けられた複数の操作キーの中に
モード切換え操作キーを設け、このモード切換え操作キ
ーによって通常モードと設定モードを切り換える。

【００１２】第３の本発明（請求項３に対応）に係る超
音波探傷器の画面表示法は、上記第１または第２の発明
において、好ましくは、上記指標線は水平線分とこの水
平線分の両端の垂直線分からなり、指標線がゲート指標
であるときには、水平線分の長さがゲート幅を決めかつ
水平線分の高さがしきい値レベルを決めると共に垂直線
分が短かくなり、指標線がカーソル指標であるときに
は、表示画面に表示されたいずれの波形も選択できるよ
うに垂直線分が長くなりかつ水平線分の長さおよび高さ
が選択された波形に応じて変えられることを特徴とす
る。画面に表示された１つの指標線を、測定モードでは
ゲートとして、校正モードではカーソルとして用いると
きに、それぞれの機能に応じて表現が変更される。

【００１３】第４の本発明（請求項４に対応）に係る超
音波探傷器の画面表示法は、上記第２の発明において、
好ましくは、通常モードにおけるゲート指標に関する設
定内容または設定モードにおけるカーソル指標に関する
設定内容が、その後の切換え操作で得られた異なるモー
ドに反映することを特徴とする。超音波探傷器の表示画
面に表示された指標線を切換え式にてゲートまたはカー
ソルとして共用するときに、切換え前の設定状態と切換
え後の設定状態の間に従属的な関連性を持たせるように
構成するものである。切換えによって生じたゲートまた
はカーソルは、切換え前のカーソルまたはゲートとの設
定条件に関連させて表示される。

【００１４】第５の本発明（請求項５に対応）に係る超
音波探傷器の画面表示法は、上記第２の発明において、
好ましくは、通常モードにおけるゲート指標に関する設
定内容または設定モードにおけるカーソル指標に関する
設定内容が、その後の切換え操作で得られた異なるモー
ドに反映しないことを特徴とする。超音波探傷器の表示
画面に表示された指標線を切換え式にてゲートまたはカ
ーソルとして共用するときに、別々に完全に独立して使
用できるように構成するものである。切換えによって生
じたゲートまたはカーソルは、切換え前のカーソルまた
はゲートとは無関係に表示される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を添付図面に基づいて説明する。

【００１６】図１〜図３を参照して本発明に係る画面表
示法が実行される超音波探傷器の一例を説明する。図１
は超音波探傷器の外観図、図２は超音波探傷器の本体の
正面図、図３は超音波探傷器の電気システムの構成を示
すブロック図である。本実施形態の超音波探傷器は本来
的に携帯型装置であるが、図１では設置状態での使用を
示している。超音波探傷器１０は、超音波を利用した探
傷検査を行う装置本体１１と、装置本体１１を取付けて
据え置くための支持筐体１２とから構成されている。

【００１７】支持筐体１２は例えば金属板を用いて箱状
に形成され、装置本体１１を支持するのに必要な強度を
備えている。支持筐体１２は、手前部分に装置本体１１
を取り付けるための開口部を有している。また支持筐体
１２の両側壁の間には、開口部に近い箇所で回転自在な
取手１３が設けられている。この取手１３は、設置型で
使用するときに支柱としての働きを有している。

【００１８】装置本体１１の正面部には液晶で作られた
表示部２１が設けられている。表示部２１の液晶として
例えばＴＦＴを利用し、好ましくは横長に形成され、カ
ラー大画面として作られる。表示部２１には測定で得ら
れたエコー波形等が表示される。表示部２１の周囲に
は、測定の際に用いられる各種の複数の操作キー２２、
電源スイッチ２３、ブザー２４、ＬＥＤ２５、入力端子
２６、出力端子２７などが設けられている。入力端子２
６には、超音波プローブ（以下プローブ）３６がケーブ
ル４６を介して接続されている。また装置本体１１の上
部には携帯用バンドを取り付けるための掛止部２８が両
側の２箇所に設けられている。

【００１９】上記装置本体１１の内部にはメイン基板が
内蔵され、このメイン基板上には、超音波探傷測定を実
行するための各種の制御処理および信号処理等を行う電
気回路部が設けられている。図３は当該電気回路部３０
のシステム構成を示す。この電気回路部３０は、超音波
の送信・受信の制御、測定データの演算・処理、表示部
２１の表示に関連する制御等を実行するＭＰＵ３１を含
んでいる。このＭＰＵ３１と入力部および出力部との間
には入出力制御回路３２が介設される。入出力制御回路
３２は、ＭＰＵ３１の指令を受けて入力部または出力部
を制御する。入力部としてはキースイッチ３３が含まれ
る。このキースイッチ３３は前述の各種の操作キー２２
に対応し、実際には複数のキースイッチが備えられる。
また出力部としては、例えばパルサ３４、レシーバ３
５、さらに前述のＬＥＤ２５やブザー２４等が含まれ
る。

【００２０】入出力制御回路３２から出力された超音波
出射信号はパルサ３４に供給され、パルサ３４はプロー
ブ３６に対してパルス信号を周期的に出力する。プロー
ブ３６は圧電素子を含み、圧電変換作用でパルス信号を
超音波３７に変換する。当該超音波３７は被検体３８の
内部に送信される。被検体３８の内部に欠陥があると、
そこで超音波の反射波すなわち欠陥エコーが発生し、プ
ローブ３６に戻り、受信される。欠陥エコーはプローブ
３６で電気的エコー信号に変換される。このエコー信号
はレシーバ３５に供給される。レシーバ３５では、入出
力制御回路３２からの制御信号を受けてゲート等が設定
され、当該ゲートに基づいて欠陥エコー信号が取り出さ
れる。レシーバ３５で取り出されたエコー信号（波形信
号）はＡ／Ｄ変換器３９でアナログ信号からディジタル
信号に変換され、波形メモリ４０に記憶される。

【００２１】操作キーの操作に対応して複数のキースイ
ッチ３３を通して入力される各種の操作信号は入出力制
御回路３２に入力される。各種のキースイッチ３３のオ
ン・オフ動作によって測定に関する各種の指令が入力制
御回路３２を経由してＭＰＵ３１に入力される。複数の
キースイッチ３３による指示内容としては、例えばゲイ
ンの設定、パルスやゲートの位置、ゲート幅、波形の拡
大、各種パラメータの設定等がある。また入出力制御回
路３２は、ＬＥＤ２５やブザー２４を駆動し、測定操作
者（検査者）に必要なメッセージを提供する。

【００２２】測定データの演算・処理等を行うＭＰＵ３
１に対して、前述の波形メモリ４０と、さらにタイミン
グ回路４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、表示部コントロ
ーラ４４がバス４５を経由して接続されている。タイミ
ング回路４１は、パルサ３４の出力動作とＡ／Ｄ変換器
３９の変換動作と波形メモリ４０の記憶動作のタイミン
グを調整する。ＲＯＭ４２の中には、ＭＰＵ３１におい
て各種機能部を実現するためのプログラムが格納されて
いる。本実施形態では、ＲＯＭ４２に、演算部（欠陥の
深さの演算等）を形成するプログラム４２ａ、本実施形
態による画面表示法を実行するプログラム４２ｂ等が格
納されている。ＭＰＵ３１は、ＲＯＭ４２に格納された
プログラムを読み出して必要な機能部を実現する。超音
波探傷により波形メモリ４０に記憶された波形データは
適時なタイミングでＭＰＵ３１で読み出され、データ処
理された後、表示部コントローラ４４に書き込まれ、表
示部２１の画面に波形が表示される。

【００２３】次に、前述の図１〜３、図４、図５を参照
して本実施形態による画面表示法を説明する。図４は本
実施形態の画面表示法を実行するためのフローチャート
を示し、図５は表示画面における表示態様を示す。

【００２４】上記ＲＯＭ４２に格納された画面表示プロ
グラム４２ｂを起動すると、図４に示されたフローチャ
ートが実行される。最初のステップＳ１１ではモード等
の各種条件が設定される。このステップは自動的に行っ
てもよいし、測定操作者の入力操作に基づいてもよい。
設定された各種の条件に従って表示部１１の画面に指標
線が表示される。画面に表示された指標線は、超音波探
傷器の動作状態に応じてゲート指標またはカーソル指標
になり得る。超音波探傷器の動作状態は測定モード（通
常モード）または校正モード（設定モード）である。こ
こで、測定モードとは通常の超音波探傷測定を行う動作
状態を意味し、校正モードとは超音波探傷測定を行う前
の段階で各種の条件設定を行う動作状態を意味する。指
標線がゲートして機能するかまたはカーソルとして機能
するかは上記の設定条件に基づいて決まる。画面に表示
された指標線はゲートまたはカーソルとして機能し、そ
れぞれの機能に基づいて、画面に表示された波形に対し
て後述するごとき操作が行われる（ステップＳ１３）。

【００２５】図５（ａ），（ｂ）に表示部２１の画面２
１ａに表示された内容の一例を示す。図５で（ａ）は測
定モードの場合の画面であり、（ｂ）は校正モードの画
面である。画面２１ａでは、探傷検査に基づいてＡスコ
ープ画像が表示されている。このＡスコープ画像では、
送信波の波形５１と第１エコー波形５２と第２エコー波
形５３が表示されている。エコー波形が表示された画面
２１ａに対して上記画面表示プログラム４２ｂが実行さ
れると、当該画面２１ａにおいて上記指標線５４が表示
される。この指標線５４は水平線分とこの水平線分の両
端の垂直線分からなる。測定モードである図５（ａ）に
おいて、指標線５４はゲート５４Ａとして表現され、機
能する。校正モードである図５（ｂ）において、指標線
５４はカーソル５４Ｂとして表現され、機能する。

【００２６】ステップＳ１３の次には画面表示法が終了
したか否かが判断される（ステップＳ１４）。ＹＥＳの
ときには終了し、ＮＯのときには判断ステップＳ１５に
移行する。判断ステップＳ１５ではモードの変更が行わ
れた否かが判定される。

【００２７】前述した複数の操作キー２２の中にはモー
ド切換えを行える操作キー（以下モード切換えキーとい
う）が含まれている。検査者はこのモード切換えキーに
よって探傷器の動作状態（モード）を切り換えることが
できる。モード切換えキーによって超音波探傷器１０の
動作状態は、測定モードまたは校正モードに変更され
る。

【００２８】測定モードに変更された場合にはステップ
Ｓ１６が実行される。ステップＳ１６では、指標線５４
をゲートとして設定し、その機能と表示態様（表現）を
変更する。直前がゲートである場合には現状が維持され
る。その後、上記ステップＳ１２〜Ｓ１５が繰り返され
る。校正モードに変更された場合にはステップＳ１７が
実行される。ステップＳ１７は、指標線５４をカーソル
として設定し、その機能と表示態様（表現）を変更す
る。直前がカーソルである場合には現状が維持される。
その後、上記ステップＳ１２〜Ｓ１５が繰り返される。

【００２９】上記モード切換えキーによってセットされ
たモードに応じて、上記ステップＳ１６により画面２１
ａに表示された指標線５４の機能・表現は変更される。
測定モードのときには、図５（ａ）に示すように指標線
５４はゲート５４Ａとして機能する。ゲート５４Ａの指
標として機能するときには、指標線５４ａの長さがゲー
ト幅を決めかつ水平成分の高さがしきい値レベルを決め
ると共に垂直線分５４ｂが短かくなる。校正モードのと
きには指標線５４はカーソル５４Ｂとして機能する。カ
ーソル５４Ｂの指標として機能するときには、画面２１
ａに表示されたいずれの波形も選択できるように垂直線
分５４ｂが長くなり、さらに水平線分５４ａの長さおよ
び高さが選択された波形に応じて変えられる。図５
（ｂ）では、垂直線分５４ｂは破線で示されている。な
おゲートの用途・機能およびカーソルの用途・機能につ
いては従来技術の箇所で述べた通りである。

【００３０】以上のように上記画面表示法によれば、超
音波探傷器の動作状態をモード切換えキーによって測定
モードと校正モードに切り換えることができるという構
成の下で、表示画面２１ａに表示された指標線５４が、
測定モードのときにはゲート指標（ゲート５４Ａ）とし
て機能し、校正モードのときにはカーソル指標（カーソ
ル５４Ｂ）として機能するように構成される。

【００３１】図５では、エコー波形５２に対応してゲー
ト５４Ａとしてセットされた指標線５４を、エコー波形
５２に対応するカーソル５４Ｂに切換え、さらにエコー
波形５２に対応させたカーソル５４Ｂを、矢印５５のご
とくエコー波形５３に対応してセットされたカーソル５
４Ｂに変更する。エコー波形５３に対応してセットされ
たカーソル５４Ｂは、エコー波形５２に対応させたカー
ソル５４Ｂに比較して、位置が変更され、水平線分５４
ａの長さが短くされ、かつその高さが低くなっている。

【００３２】ゲート５４Ａまたはカーソル５４Ｂとして
機能する画面２１ａに表示された指標５４は、ゲートと
カーソルのそれぞれで独立して範囲設定や移動等を行う
ことができる。一方で、移動キーなどの操作キー２２は
同じものを共用できるという利点を有している。

【００３３】また上記の超音波探傷器の画面表示法で
は、図５で説明したように、ゲート５４Ａからカーソル
５４Ｂに切り換えられるときに、ゲート５４ａで設定さ
れた条件（例えば水平線分の長さ（ゲート幅）および高
さ（しきい値））がそのまま維持された状態で、カーソ
ル５４Ｂの表現が表示される。すなわち、測定モードに
おけるゲート指標を利用した設定内容が、その後の切換
え操作で得られた校正モードのカーソル指標に反映す
る。反対に、校正モードにおけるカーソル指標を利用し
た波形選択での設定内容が、その後の切換え操作で得ら
れた測定モードのゲート指標に反映される。なお切り換
えた後のゲートまたはカーソルでは、その後、ゲート幅
等の範囲やしきい値に関し測定操作者の操作により手動
で変化させ、調整することができるのは勿論である。

【００３４】他の実施形態による画面表示法として、モ
ード切換え操作キーによって指標線５４に関してゲート
５４Ａとカーソル５４Ｂの間で切換えを行うとき、切換
え前の設定内容を、切換え後の異なるモードでの設定内
容に反映させないように構成することもできる。このよ
うな場合には、切換え直後のゲートまたはカーソルにつ
いて、基準直後に画面上に表示される基準となるゲート
またはカーソルをコンピュータ側で自動的に演算し、表
示するように構成される。

【００３５】前述の実施形態では、カーソル５４Ｂにお
いてしきい値レベルを示す水平線分を表示するように構
成したが、水平線分の表示を省略することもできる。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、表示画面に１つの指標線を表示し、モード切換え
操作キーで測定モードに設定した時には指標線はゲート
として表現されて機能し、校正モードに設定した時には
指標線はカーソルとして表現されて機能するように構成
したため、測定と校正の各々で簡易に操作することがで
き、また操作キーを共用できるため、装置構成が簡素に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】携帯型超音波探傷器の全体的構成を示す外観図
である。

【図２】超音波探傷器の装置本体の正面図である。

【図３】超音波探傷器のシステム構成を示すブロック図
である。

【図４】本発明の画面表示法を実行するフローチャート
である。

【図５】表示画面上の表示例を示す図である。

【図６】従来の画面表示法の問題を説明する図である。

【図７】従来の画面表示法の他の問題を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１０ 超音波探傷器 １１ 装置本体 ２１ 表示部 ２２ 操作キー ３６ 超音波プローブ ３７ 超音波 ３８ 被検体 ５４ 指標線 ５４Ａ ゲート ５４Ｂ カーソル

フロントページの続き (72)発明者 水野谷 一 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−131410（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−155856（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−50119（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−136065（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 29/00 - 29/28

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体に対して超音波プローブから超音
   波を送信し、前記被検体から戻ってくる反射エコーを受
   信して検出し、表示画面にエコー波形を表示する超音波
   探傷器において、 前記表示画面には１つの指標線が表示され、この指標線
   が、通常モードではゲート指標として機能し、設定モー
   ドではカーソル指標として機能することを特徴とする超
   音波探傷器の画面表示法。
2. 【請求項２】 前記通常モードと前記設定モードは切換
   え操作により選択的に切換えられることを特徴とする請
   求項１記載の超音波探傷器の画面表示法。
3. 【請求項３】 前記指標線は水平線分とこの水平線分の
   両端の垂直線分からなり、前記指標線が前記ゲート指標
   であるときには、前記水平線分の長さがゲート幅を決め
   かつ前記水平線分の高さがしきい値レベルを決めると共
   に前記垂直線分が短かくなり、前記指標線が前記カーソ
   ル指標であるときには、前記表示画面に表示されたいず
   れの波形も選択できるように前記垂直線分が長くなりか
   つ前記水平線分の長さおよび高さが選択された波形に応
   じて変えられることを特徴とする請求項１または２記載
   の超音波探傷器の画面表示法。
4. 【請求項４】 前記通常モードにおける前記ゲート指標
   に関する設定内容または前記設定モードにおける前記カ
   ーソル指標に関する設定内容が、その後の切換え操作で
   得られた異なるモードに反映することを特徴とする請求
   項２記載の超音波探傷器の画面表示法。
5. 【請求項５】 前記通常モードにおける前記ゲート指標
   に関する設定内容または前記設定モードにおける前記カ
   ーソル指標に関する設定内容が、その後の切換え操作で
   得られた異なるモードに反映しないことを特徴とする請
   求項２記載の超音波探傷器の画面表示法。