JPH02193063A - 超音波探傷器のゲート回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、物体の内部の検査や表面形状の探査等を行な
う場合に用いられる超音波探傷器のゲート回路に関する
。

〔従来の技術〕

超音波探傷器は、物体内部の傷の存在の有無を当該物体
を破壊することなく検査し、又は物体表面の形状等を調
査する装置として良く知られている。この超音波探傷器
を図により説明する。

第１３図は従来の超音波探傷器のブロック図である０図
で、ｌは被検査物体、１ｆは被検査物体１内に存在する
欠陥を示す、２は被検査物体１内に超音波を放射すると
ともに、反射してきた超音波に比例した電気信号を出力
する探触子である。

３は探傷器本体であり、超音波探触子２に対して超音波
発生パルスを出力し、かつ、探触子２がらの信号を受信
し、この信号の波形を表示する。

超音波探傷器本体３は次の各要素で構成されている。即
ち、４は超音波探傷器本体３の動作に時間的規制を与え
る信号電圧を発生する同期回路、５は同期回路４の信号
により探触子２に超音波発生のためのパルスを出力する
送信部である。６は探触子２からの信号を受信する受信
部であり、抵抗器で構成される分圧器の組合せより成る
減衰回路６ａｓおよび増幅回路６ｂで構成される。７は
増幅回路６ｂからの信号を整流する検波回路、８は垂直
軸増幅回路である。

９は同期回路４からの同期信号により三角波を発生する
掃引回路、ｌＯは掃引回路９の三角波信号を増幅する増
幅回路である。１１は探触子２からの信号波形を表示す
る表示部であり、横軸は増幅回路１０から出力される三
角波で定まる時間軸とされ、縦軸は垂直軸増幅回路８か
ら出力される信号の大きさとされる０表示部１１として
は陰極線管が用いられ、その表面にはスケールが表示さ
れている。１２は被検査物体１において、その表面から
の検査すべき範囲（測定範囲）を設定する測定範囲設定
部である。１３は掃引開始信号に遅れ時間をもたせて表
示部１１に表示される波形の位置を平行移動させる遅延
時間設定部である。

次に、上記従来の超音波探傷器の動作の概略を説明する
。同期回路４からの信号電圧により送信部５からパルス
が出力されると、探触子２はこのパルスにより励振され
て被検査物体１に対して超音波を放射する。放射された
超音波の一部は被検査物体１の表面から直ちに探触子２
に戻り、他は被検査物体１内を伝播し、被検査物体１の
底部に達し、ここで反射されて探触子２に戻る。一方、
被検査物体１に欠陥１ｆが存在すると、超音波は当該欠
陥１ｆにおいても反射されて探触子２に戻る。これら探
触子２に戻った超音波は探触子２をその大きさに比例し
て励起し、探触子２からはこれに応じた電気信号（エコ
ー信号）が出力される。

このエコー信号は減衰回路６ａに入力され、処理に適し
た大きさに調節され、増幅回路６ｂを経て検波回路７に
入力される。検波回路７は表示部１１の表示を片振り指
示とするため、人力信号を整流する。検波回路７の出力
信号は垂直軸増幅回路８を経て表示部１１に入力され、
その大きさが表示部１１の縦軸に表される。一方、掃引
回路９は同期回路４の同期信号により三角波電圧を発生
し、この電圧は増幅回路１０を経て表示部１１（陰極線
管）の偏向電極に印加され、電子ビームを掃引する。こ
の掃引と前記垂直軸増幅回路８からの入力信号により、
表示部１１には探触子２に戻った反射波の波形が表示さ
れる。

次に、この反射波の波形、即ちエコー信号の波形につい
て説明する。第１４図は被検材内部の欠陥の位置および
大きさを示す図である。図で、ｌは被検材、２は探触子
で第１３図に示すものと同じである。Ｓは被検材１の表
面、ｂ」よ被検材１の底面、ｆ、、ｆ、、ｆ、は被検材
ｌの内部の欠陥を示す、欠陥ｆ、と欠陥ｆ８とは、欠陥
の大きさは同じであるが、表面３からの位置は欠陥ｆ、
より欠陥ｆ、の方が深い、又、欠陥ｆ！と欠陥ｆ。

とは、表面３からの位置は同じであるが、欠陥ｆ。

の方が欠陥の大きさが大である。

第１５図（ａ）〜（ｃ）は第１４図に示す各欠陥ｒ１〜
ｆ、のエコー信号の波形図である。各図はそれぞれ探触
子２を矢印方向に移動させ、各欠陥ｆ、、ｆｔ、ｆ、の
真上に位置せしめたときの波形図で、Ｔは送信パルス、
Ｂは底面すからの反射パルス、Ｆ＋　、Ｆｚ、Ｆｓはそ
れぞれ欠陥ｆｌ。

ｆ、、（、からのエコー信号の波形を示す。又、各図は
横軸に時間、縦軸に信号レベルがとってあり、ｔｌｌは
送信パルスＴから反射パルスＢの発生までの時間、ｉｌ
　＋　　ｔＺ　＋　　’３　　（ｊ：ｌ　−ｊ！　）は
送信パルスＴから各エコー信号Ｆｔ　、Ｆｔ、Ｆｓの発
生までの時間、！＋　＋　　）’２０’！　−３’＋　
）＋ｙｉは各エコーＦ、、Ｆ、、Ｆ３の信号レベルの大
きさを示す。

但し、被検材１は鋼材の様に均質な材質で、厚さも数Ｉ
Ｑｍｍ程度であり、減衰率は極微小であるとする。

今、被検材１内の音速を■３、被検材１の厚みを１０と
すると、時間ｔ３は次式で表わされる。

（１）式から明らかなようにエコーが探触子２に戻るま
での時間は超音波の反射位置に比例し、かつ、その位置
は値ｖ８．１゜が既知であれば求めることができる。実
際上、表示部１１に表れた第１５図（ａ）の波形から欠
陥ｆ、の位置ｅ、を知るには、時間ｊｌ＋　　ｔｌ　と
既知の値１０から次式により計算される。

欠陥ｆ！、ｆ、の各位置＆ｔ、Ｉｔ、も（２）式と同様
の計算により求めることができる。

又、被検材１と同一材料を用いて予め既知の大きさの人
工欠陥を作り、そのエコーの信号レベルｙを測定してお
けば、第１５図（ａ）〜＜ｃ＞の表示波形の各エコー信
号Ｆ、〜Ｆ、の信号レベルｙ１〜ｙ、の大きさをそれぞ
れ信号レベルｙと比較することにより、各欠陥ｆ１〜ｆ
、の大きさを知ることができる。これらのことから、欠
陥ｆ。

〜「、がさきに説明した態様のものである場合には、エ
コー信号Ｆ、、Ｆ！の大きさがほぼ等しく、又、エコー
信号Ｆ＊、Ｆｓが同一表示位置に現れることが判る。

以上述べたのは被検材ｌの内部の欠陥の検査例であるが
、超音波探傷器はそれ以外に、被検材の表面形状の検査
にも用いられる。第１６図は被検材の表面形状の測定を
示す図である。図で、１′は被検材、２は探触子、Ｗは
被検材１′と探触子２との間に介在せしめられた水であ
る。探触子２から放射された超音波は被検材１′の表面
で反射して探触子２に戻る。したがって、表示部１１に
はそのエコー信号波形が表示される。

第１７図（ａ）、　　（ｂ）は被検材１′の表面の反射
エコー信号の波形図である０図で、横軸には時間、縦軸
には信号レベルがとってあり、Ｔは送信パルス、Ｓ＋　
＋　　Ｓｔはそれぞれある位置および他の位置のエコー
信号、ｔ□、ｔｏは各エコー信号Ｓ＋、Ｓｚの発生時間
を示す。今、ある位置での探触子２と被検材１′表面と
の距離を’Ｗｌ＋水中の音速を■。とすると、距Ｈｌ　
ｗ　ｒは次式により求めることができる。

又、他の位置の距離！。２も（３）式と同様の計算によ
り求めることができる。そして、探触子２の矢印方向の
移動を小さなピッチで行ない、各ピッチ毎に得られたエ
コー信号を綜合することにより被検材１′の表面形状を
検査することができる。

第１８図（ａ）、（ｂ）は第１４図と同様に被検材１の
内部欠陥を示す図である。各図で、１は被検材、２は探
触子である。又、第１８図（ａ）で、ｍは既知の機械加
工穴、ｆ４〜ｆ、は欠陥を示す、第１９図は第１８図（
ａ）に示す被検材の機械加工穴ｍの真上におけるエコー
信号の波形図である。この図で、Ｍは機械加工穴ｍのエ
コー信号波形、Ｆ、〜Ｆ、は欠陥ｆ、〜ｆ、のエコー信
で説明は省略する。さらに、第１８図（ｂ）で、ｆ、は
被検材１の表面Ｓに近い部分の欠陥、ｆｂは被検材１の
底面すに近い部分の欠陥、ｆ、は被検材１の中間部分の
欠陥である。このような被検材ｌのエコー信号波形も第
１５図（ａ）〜（Ｃ）に示すエコー信号波形に準じるの
で、図示および説明は省略する。

なお、測定範囲設定部は波形の拡張、縮小を行なう手段
、遅延時間設定部１３は波形の移動（スクロール）を行
なう手段であり、いずれもより一層観察を容易にするた
めのものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような被検材の検査において、例えば第１４図に
示す内部欠陥の検査には、表示部１１に表示された第１
５図（ａ）に示す領域Ａ、内に存在するエコー信号、第
１６図に示す表面形状の検査には、第１７図（ａ）に示
す領域Ａ、′　内に存在するエコー信号の信号波形に基
づいて検査が行なわれる。しかしながら、その検査は、
表示部１１に表示されるそれぞれの波形について検査員
がスケールにより発信パルスＴとエコー信号Ｆ　ｌ　”
’　Ｆ　１＋Ｓ＋、Ｓｚの発生位置との間隔を測定しな
ければならず極めて面倒で手間と時間を要するばかりで
なく、その測定は人間により行なわれるので掻めて不正
確である。特に、第１４図に示す内部欠陥の検査の場合
は、さらにエコー信号ＦＬ−Ｆｓの大きさの測定も必要
となり、より以上の手間と時間を要し、測定も又不正確
となる。

又、第１８図（ａ）に示す被検材の場合、機械加工穴ｍ
の領域Ａ、、の検査は不要であり、その両側の領域Ａ１
１ｌｌｌｌ　Ａ＠ｂの分離した２つの領域における検査
が必要となる。同じく、第１８図（ｂ）に示す被検材の
場合、内部に存在する欠陥ｆ１は強度上格別問題はなく
、表面３および底面すの近くの欠陥ｆ、、ｆ、に問題が
あるとき、中間部分の領域Ａ□の検査は不要であり、そ
の両側の領域Ａ、、、Ａｏの２つの領域の検査が必要と
なる。そして、このように２つの領域の検査を表示部１
１の表示波形を観察しながら行なうことは、領域の境界
が明確に表示されないこともあり、さらに余分な手間と
時間を要することになる。

本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、
迅速かつ正確に検査を行なうことができる超音波探傷器
のゲート回路を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明は、探触子を励振さ
せるパルスを出力する送信部と、前記探触子からの超音
波反射信号を受信検波する受信検波部とを備え、この受
信検波部の検波信号に基づいて被検材の検査を行なう超
音波探傷器において、前記被検材の検査対象領域を指示
するビットパターンを作成するビットパターン作成手段
と、このビットパターン作成手段により定められた前記
検査対象領域の検波信号のみを出力するゲート手段と、
前記検波信号に対する所定のしきい値を設定する設定手
段と、前記ゲート手段の出力信号と前記しきい値とを比
較し前記出力信号が前記しきい値以上のときラッチ信号
を出力する比較手段と、前記パルス出力と同時にカウン
トを開始するカウンタと、前記ラッチ信号により前記カ
ウンタのカウント値をラッチするラッチ手段と、前記ゲ
ート手段の出力信号のうちの最大値を検出する最大値検
出手段とを設けたことを特徴とする。

〔作用〕

高レベル信号「１」と低レベル信号ｒＯＪより成るビッ
トパターンを作成し、例えば、最初に現れる信号「１」
で検査対象領域の開始点を定め、次に現れる信号「１」
で検査対象領域の終了点を定める。さらに、次に現れる
信号「１」で他の検査対象領域の開始点を、その次に現
れる信号「１」で終了点を定める。このようにして、１
つ又は複数の検査対象領域を定めるとともに、ゲート手
段により当該検査対象領域内に存在する検波信号のみ出
力させる。そして、所定の信号レベルのしきい値を設定
しておき、出力された前記検波信号と当該しきい値とを
比較し、前者が後者以上のとき、探触子の励振と同時に
カウントを開始しているカウンタのその時点でのカウン
ト値をラッチする。

このラッチされたカウント値により欠陥等の位置が判る
。又、前記ゲート手段から出力された検波信号のうち最
大値検出手段によりエコー信号の最大値を検出する。こ
の検出された最大値により欠陥等の大きさが判る。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る超音波探傷器のゲート回
路のブロック図である０図で、第１３図に示す部分と同
一部分には同一符号を付して説明を省略する。２０はゲ
ート回路を示す。このゲート回路２０は以下の構成を有
する。即ち、２１は検波回路７の検波信号の入出力を行
なうバッファ、２２はバッファ２１から出力された検波
信号のうちの最大値を検出するピークデテクタ、２３は
ピークデテクタ２２で検出された最大値をディジタル値
に変換するＡ／Ｄ変換器である。２４はゲート信号発生
器である。このゲート信号発生器２４の構成については
第２図を用いて後述する。２５はクロック信号を出力す
る発振器、２６は後述するゲート信号発生器２４内のカ
ウンタのカウント値をラッチするゲート用ラッチである
。２７は検波信号に対しである定められたしきい値を設
定し出力するしきい値発生器、２８はバッファ２１から
出力される検波信号と上記しきい値とを比較するコンパ
レータ、２９はインタフェースである。

３０は以上の構成よりなるゲート回路２０を制御すると
ともに他の種々の制御や演算を行なうｃｐＵ（中央処理
装置）である。３１はＣＰＵ３０に種々のデータを入力
するキー人力装置である。このキー人力装置３１の構成
は第３図により説明する。

第２図は第１図に示すゲート信号発生器２４の第１の具
体例のブロック図である０図で、第１図に示す部分と同
一部分には同一符号を付して説明を省略する。２４は発
振器２５からの第１のクロック信号ａによりカウントが
進められるカウンタ、２４ｂは第１のクロック信号ａの
周波数を分周（例えば、１／８に分周）して第２のクロ
ック信号すを出力する分周回路、２４ｃは後述するビッ
トパターンを格納するタイミング処理用メモリ、２４ｄ
はタイミング処理用メモリ２４ｃのアドレスを第２のク
ロック信号すに同期して順に指定するアドレスカウンタ
、２４ｅはタイミング処理用メモリ２４ｃの１つのアド
レスに格納されたデータ（例えば８ビツトのデータ）を
シリアルに出力するためのシフトレジスタ、２４ｆはフ
リップフロップ回路である。

第３図は第１図に示すキー人力装置の平面図である０図
で、３１ａは数字「０」〜「９」より成る数値キー、３
１ｂは少数点用のキー、３１ｃは音速を入力するための
音速キー、３１ｄはゲートレベルを入力するためのゲー
トレベルキー、３１ｅはゲート始点を入力するためのゲ
ート始点キー３１ｆはゲート終点を入力するためのゲー
ト終点キー、３１ｇは入力した数値をセットするための
セットキーである。

次に、本実施例の動作を、第１８図（ｂ）に示す被検材
ｌのように、被検材１の中間部分の検査は必要とせず、
表面Ｓと底面すに近い部分の２つの領域の検査を必要と
する場合を例示して説明する。そして、この場合、ある
被検材ｌから得られた検波回路７の出力波形が第４図（
ａ）に示す波形であるとする。第４図（ａ）に示す符号
はさきに示したエコー信号の波形図の符号に準じる。同
図で、ｔｌ、〜ｔａｔｅ　　ｔ□′〜ｔ□′はそれぞれ
検査すべき時間範囲を示し、ｌ９．〜１９ｔ＋　　ｇ、
、　　〜１、′はそれぞれ時間範囲ｔ、１〜ｊ　９ｔ＋
　　Ｌ　ＩＩＩ′〜ｔ０′に対応する距離範囲を示す、
第４図（ｂ）はゲートタイミング信号の波形図であり、
第４図（ａ）に示す時間範囲又は距離範囲に対応する領
域Ａ□、Ａｏにおいてゲートタイミング信号が出力され
る状態が示されている。第４図（ｂ）に示す各領域は第
１８図（ｂ）に示す領域ＡｌＢ１１＋　　ｋ＠にと同義
の領域である。

さて、本実施例の動作は、（１）しきい値発生器２７の
しきい値を設定する動作、（ｎ）ゲート信号発生器２４
のタイミング処理用メモリ２４ｃにゲートに必要な値を
格納する動作、（ＩＩ［）ゲート信号発生器２４からバ
ッファ２１に対してゲートタイミング信号を発生させる
動作、（ＩＶ）ピークデテクタ２２で検波信号最大値を
検出する動作およびゲート用ラッチ２６により欠陥位置
を検出する動作、の４つの動作に大別することができる
。

以下、上記の順にしたがって本実施例の動作を説明する
。

（ｉ）しきい値発生器２７のしきい値を設定する動作 このしきい値は、ゲート期間にバッファ２１から出力さ
れる検波信号の中に欠陥からのエコー信号があるか否か
を判断するための値であり、検波信号中に含まれるノイ
ズ成分を考慮して決定される。このしきい値ｙ、はキー
人力装置３１のゲートレベルキー３１ｄ、数値キー３１
ａ、少数点用キー３１ｂおよびセットキー３１ｇにより
ＣＰＵ３０に入力される。

（ｎ）タイミング処理用メモリ２４ｃにゲートタイミン
グ信号発生のためのデータを格納する動作さきに述べた
ように、シフトレジスタ２４ｅからは信号ｒｌＪ、ｒＯ
Ｊより成る信号列（ビットパターン）がフリップフロッ
プ回路２４ｆに出力される。この出力は第１のクロック
信号ａに同期する、今、フリップフロップ回路２４１を
、最初に入力した信号「１」で高レベル出力状態となり
、次に信号「１」が入力すると低レベル出力状態になる
機能を有する構成とすると、このフリツブフ・ロツブ回
路２４ｆの出力がゲート信号発生器２４から出力される
ゲートタイミング信号となる。

そこで、シフトレジスタ２４ｅから出力されるビットパ
ターンとして、最初に出力される信号ｒｌＪのタイミン
グが第４図（ａ）に示す時間ｋｗｌに、次に出力される
信号ｒｌＪのタイミングが時間ｔ、２に、さらにその次
に出力される信号ｒｌＪのタイミングが時間ｔ、１′に
、最後に出力される信号「１」のタイミングが時間ｔ。

′に−致し、各信号「１」の前後の信号がすべてｒＯＪ
で構成されているパターンを用いれば第４図（ｂ）に示
すゲートタイミング信号が得られることが判る０本実施
例のタイミング処理用メモリ２４ｃには、このようなビ
ットパターンを先頭のビットから例えば８ビツトずつ区
切り、それら各８ビツトが順にタイミング処理用メモリ
２４ｃのアドレスにデータとして格納されている０次に
、このようなデータの作成手順を第５図に示すタイミン
グ処理用メモリ２４ｃの内容説明図および第６図、第７
図に示すフローチャートを参照しながら説明する。

第５図で、Ａ１゜ｌ＋　Ａｍ（＋）＋　Ａｍ（り＋　・
・・・・・・・・はタイミング処理用メモリ２４ｃのア
ドレスを示し、又、ｂ？〜ｂ、は各アドレスに格納され
るデータのビットを示す０図示されたデータは説明のた
めの単なる例を示したもので、第４図（ｂ）に示すゲー
トタイミング信号を発生させるためのデータではないが
、仮に図示のデータが格納されている場合、ゲートタイ
ミング信号はアドレスＡ１８．のビットｂ１の「１」で
立上り、アドレスＡａ１！ｌのビットｂ、の「１」で立
下がることになる。このようなデータは次のようにして
作成される。

まず、キー人力装置３１の各キー３１ａ、３１ｂ、３１
ｃ、３１ｅ、３１ｆ、３１ｇを用いて、被検材ｌの音速
Ｖｌ、および第４図（ａ）に示す距離βＩｌ＋　　’＠
ｔ＊　　’９１　’　＊　　’Ｉ！′が入力される。

ＣＰＵ３０はこれらの値を読込む（第６図に示す手順３
１　）、ＣＰＵ３０はこれらの値に基づいて各距離＆９
．〜１．．′に対応する時間（第４図に示されている）
ｔ□〜ｔ、２′を演算する（手順ＳＳ）これらの演算は
各距離の２倍を音速で除して得られる０次いで、ＣＰＵ
３０は各時間ｔ□〜ｊｅｔに対応するカウント値Ｃ□〜
Ｃ＊２′を演算する（手順Ｓ、）、これらのカウント値
はカウンタ２４ａのカウント値である。即ち、カウンタ
２４ａは発振器２５から出力されるクロック信号ａによ
り歩進せしめられるので、そのカウント値は時間に比例
し、したがって上記各時間ｔ□〜ｔ１′はカウント値で
表わすことができる。そして、その演算は、各時間ｔｅ
＋”ｔ＊ｚ′をクロック信号ａの周期τ。で除すことに
より得られる。この演算の際、得られたカウント値が少
数点以下となった場合には適宜の手段で整数化が行なわ
れる。このようにして得られたカウント値Ｃ□〜Ｃ９！
′に基づいて、第５図に示すタイミング処理用メモリの
データが作成される（手順Ｓａ）。以下、その処理の詳
細を第７図に示すフローチャートを参照しながら説明す
る。

最初に、第５図に示す各ビットをす、で表わし、Ｐ−７
とお（、即ち、ビットｔ）＋から処理が開始される。又
、カウント値を表わすため数ｑを用いこの数ｑをＯとお
く。さらに第５図に示す各アドレスをＡｍ（ｕｌで表わ
し、ｕｗＱとおく。即ち、第１番目のアドレスＡ　ｍ　
（。、から処理が開始される。

さらに又、目標カウント値をＣ□で代表させ、ｉ＝１と
することにより、まず最初のカウント値Ｃ１ｌが目標と
される。そして、定められたフラグが０　（Ｆｊ！ａｇ
−０）とされる（第７図に示す手順５４１）−このフラ
グは、カウント値が目標とするカウント値に達したか否
かの判断に用いられ、達したとき「１」、達しないとき
「０」とされる。

次いで、手順Ｓ、で演算された目標カウント値Ｃａ１が
読み出され（手順５４ｔ）、値ｑと目標カウント値Ｃ□
とが等しいか否か比較される（手順Ｓ４．）。最初は、
ｑ−０であるので、第１番目のアドレスＡ□。、のビッ
トｂ、の値が「０」とされ（手順５４４）、この場合、
目標カウント値Ｃ□に達していないのでフラグは「０」
とされる（手順５４Ｓ）、さらに、そのアドレスのビッ
トが最終のピッ）ｂｏか否かが判断され（手順Ｓ０）、
この場合最終ビットではないので、次のピッ１−ｂ−の
処理を行なうため（Ｐ−１）が演算され（手順Ｓ４゜）
、カウント値を表わす数ｑに１が加算される（手順Ｓ４
＋）−この場合、カウント値を表わす数ｑはｒｌＪとな
る。次いで、フラグが１になっているか否か、即ち、目
標カウント値Ｃ，ｌに達したか否かが判断され（手順Ｓ
、。）、達していない場合、処理は手順Ｓ４Ｓに戻る。

このように、手順Ｓ４３〜Ｓ、。の処理が繰返され、手
順Ｓ４１でそのアドレスの最終ビット（Ｐ−０）の値の
処理終了が確認されると、新らしいアドレスの各ビット
の処理を行なうべく、Ｐ−７とし、アドレスの１＠番を
示す値Ｕに１を加算する処理が行なわれる（手順５ｓｓ
）− 上記の処理の繰返しにおいて、手順３４３で、（ｑ＝Ｃ
□）と判断されたとき、即ち、カウント値ｑが目標カウ
ント値Ｃ，ｌに達したと判断されたとき、そのアドレス
の当該ビットの値が「１」とされる（手順Ｓｓ＋）−そ
して、第６図に示す手順Ｓ、における目標カウント値の
処理数、即ち、ＣＩＩ＋　Ｃａｘ＊　Ｃａｔ　　＋　Ｃ
ｏｔ　’の４つの処理数の処理がすべて終了したか否か
が判断され（手順Ｓ　ｓｚ）、終了していない場合には
次の目標カウント値Ｃ□を設定するためｌに１を加えて
ｌ−２としく手順５ａｓ）、フラグは「１」とされる（
手順Ｓ３．）。

そして、手順Ｓ、。でフラグが「１」であることを確認
し、フラグをＯに戻した後（手順５Ｓｔｈ）、処理は手
順Ｓ４！に戻り、次の目標カウント値Ｃｏｔが読込まれ
る。

以上の処理が繰返され、最後の目標カウント値Ｃ０′に
対するビットが「１」とされたとき、すべての処理が終
了する。これにより、タイミング処理用メモリ２４ｃの
データにおいて、各目標カウント値に対するビットは「
１」、それ以外のビットは「０」とされる。

（ＩＩＩ）ゲートタイミング信号を発生させる動作上記
（ＩＩ）の動作により、タイミング処理用メモリ２４ｃ
にはカウント値０．１〜Ｃ１２′に対応するデータが格
納される。これらのデータによりゲートタイミング信号
を発生させるには、以下の処理が実行される。

まず、アドレスカウンタ２４ｄはクロック信号すと同期
してタイミング処理用メモリ２４ｃのアドレスをＡ、。

）から順に指定してゆく、当該アドレスが指定されると
、そのアドレスのデータはパラレルにシフトレジスタ２
４ｅに移される０次いで、シフトレジスタ２４ｅは当８
亥データをクロック信号ａに同期して上位ビットから順
にフリップフロップ回路２４ｆに出力してゆく、これを
第８図＜ａ＞〜（ｄ）により説明する。

第８図（ａ）〜（ｄ）は第２図に示すシフトレジスタの
内容説明図である。今、仮に各アドレスに格納されてい
るデータが第５図に示すデータであるとする。まず、ア
ドレスカウンタ２４ｄによりアドレスＡ　ａ　（。）が
指定されると、そのデータ（図示の場合すべて「０」）
は第８図（ａ）に示すようにシフトレジスタ２４ｅに移
される。次いで、シフトレジスタ２４ｅに矢印で示すよ
うに値「０」を入力すると、第８図（ｂ）に示すように
ビットｂ、の値「０」がシフトレジスタ２４ｅから出力
される。このようにして値「０」をクロック信号ａに同
期して入力すると、ビットｂ、〜ｂ０の値が同一周期で
出力されてゆき、最後にシフトレジスタ２４ｅの内容は
第８図（Ｃ）に示すように入力された値「０」で埋めら
れる。このとき、次のクロック信号すが出力され、アド
レスカウンタ２４ｄにより次のアドレスＡ１．）が指定
され、シフトレジスタ２４ｅには第８図（ｄ）に示すよ
うに当該アドレスのデータが移される。そして、さきの
場合と同様に値「０」を入力してゆくと、その上位ビッ
トｂ、から順にその値が出力される。

即ち、シフトレジスタ２４ｅからフリップフロップ回路
２４ｆには、タイミング処理用メモリ２４Ｃに格納され
ているビットパターンがシリアルに出力されてゆくこと
になる０図示の例では、最初の値「１」は第１１番目、
次の値「１」は第２１番目に出力される。

さきに述べたように、カウンタ２４ａのカウントはクロ
ック信号ａと同期しているので、上記（ＩＩ）の動作に
より格納されたデータに基づいてシフトレジスタ２４ａ
から出力される最初の値「１」はカウント値がＣ１１に
達した時点、即ちカウント開始から時間ｔ□が経過した
ときである。

そして、この値「１」の入力により、フリップフロップ
回路２４ｆからは、第４図（ｂ）に示す高レベル信号が
出力される。この高レベル信号は、カウント値Ｃａｔ（
時間ｔ、）においてその次の値ｒｌＪがシフトレジスタ
２４ｅから出力されることにより低レベルに戻される。

さらに、カウント値Ｃ□　（時間ｔ□′）において次の
値ｒｌＪが出力されると、フリップフロップ回路２４ｆ
の出力は第４図（ｂ）に示すように高レベルとなり、カ
ウント値Ｃ０（時間ｔ□′）における次の値「１」の出
力により低レベルに戻る。

このようにして、ゲート信号発生器２４から第４図（ｂ
）に示すゲートタイミング信号が出力され、その２つの
ゲート期間Ａ□、Ａｏの間のみバッファ２１により検波
信号がとり出される。

（ｒｌ／）　Ｒ大値検出および欠陥位置検出動作本実施
例の超音波探傷器による検査は、上記（Ｉ）、　　（Ｉ
Ｉ）で説明したしきい値の設定およびタイミング処理用
メモリ２４ｃへのデータの格納後、同期回路４の同期信
号の出力により開始される。この動作を第９図（ａ）〜
（ｄ）に示すタイムチャートおよび第１θ図（ａ）〜（
１３）に示す波形図を参照しながら説明する。なお、こ
れら各図には第４図（ａ）に示す欠陥波形Ｆ３に関する
もののみ図示され欠陥波形Ｆ５に関するものの図示は省
略されている。同期回路４からは第９図（ａ）に示すよ
うに周期Ｔ０のトリガ信号が出力される。この周期Ｔ０
は被検材１の材質および探傷のサイクルタイムにより決
定される。即ち、被検材１の材質が超音波の減衰の度合
が小さいものであれば、エコーが充分減衰されないうち
に次の超音波が送信されて互いに干渉を生じるし、又、
必要とする探傷サイクルタイムより極度に短かくすれば
上記干渉が生じなくても電力消耗が不必要に大きくなる
。したがって、トリガ信号の周期Ｔ０はこれらを考慮し
て決定される。同期回路４のトリガ信号により送信部５
からパルスが出力されて探触子を励振するとともに、カ
ウンタ２４ａおよびゲート用ラッチ２６を０にリセット
する。

カウンタ２４ａはその直後、第９図（Ｃ）に示すように
発振器２５のクロック信号により改めてカウントを開始
し、そのカウント値は増加してゆく。

一方、探触子２には被検材１からのエコーが戻り、その
エコー信号は受信部６で増幅され、検波回路７で検波さ
れる。検波回路７からの検波信号はバッファ２１に入力
されるが、最初バッファ２１は遮断状態にあるので、入
力された検波信号はバッファ２１から出力されない。

一方、上記（ＩＩＩ）において説明したように、クロッ
ク信号ａにより、その周期τ０と同期してシフトレジス
タ２４ｅからタイミング処理用メモリ２４ｃのデータが
シリアルに出力され、カウンタ２４ａのカウント値で値
Ｃ，ｌに達したとき、ゲートタイミング信号が高レベル
となり、バッファ２１は作動状態となり、入力された検
波信号を出力する。そして、カウント値が値Ｃｇｍに達
したとき、バッファ２１は再び遮断状態となる。即ち、
値０１〜Ｃｅ１間のゲート開の期間Ａ１１、および第９
図には図示されていないが値Ｃ□′〜Ｃ，！’間のゲー
ト開の期間Ａ、ｂにおいてのみ、検波回路７から入力さ
れた検波信号がバッファ２１から出力される。

この状態が第１０図（ａ）、　　（ｂ）に示されている
。即ち、検波回路７から出力される第１Ｏ図（ａ）に示
すような検波信号のうち、バッファ２１から出力される
のは第１０図（ｂ）に示すようにゲート開の期間ｔ１１
１〜Ｌｓ１間に存在する欠陥からのエコー信号Ｆ３のみ
である。そして、仮に、第１０図（ａ）に示すような検
査に不要なノイズＮ＋、Ｎ−が存在してもこれらはゲー
ト開によって除外される。

一方、ゲート開の期間にバッファ２１から出力される検
波信号は、ピークデテクタ２２およびコンパレータ２８
に入力される。コンパレータ２８では、入力された検波
信号としきい値発生器２７に設定されたしきい値ｙ０と
が比較され、検波信号が値７０以上のとき、第１０図（
ｃ）に実線で示されるように高レベルのイベント信号が
出力される。第１０図（Ｃ）で時間ｔ、はイベント信号
の出力時点を示す、このイベント信号は、第１８図（ａ
）、　　（ｂ）における欠陥が検出されたことを意味す
る信号である。イベント信号はゲート用ラッチ２６に印
加され、この時点でカウンタ２４ａから入力されている
カウント値Ｃ９をラッチする。以後、ゲート用ラッチ２
６は第１０図（ｄ）に示すようにこのカウント値Ｃ１を
保持する。ＣＰＵ３０は保持されたカウント値Ｃ９を入
力し、これに基づいて欠陥までの距離を演算する。第４
図（ａ）又は第１０図（ａ）〜（ｃ）に示されるエコー
信号を発生する欠陥の場合、その距Ｍ　１ｓは、 ・・・・・・・・・　（４） で求めることができる。

さらに、イベント信号はインタフェース２９を介してＣ
ＰＵ３０に入力され、ＣＰＵ３０はこのイベント信号に
基づき、欠陥等を検出したことを意味する表示又は警報
を発生させる。なお、イベント信号をＣＰＵ３０を介す
ることなく直接、表示又は警報のための信号として使用
することもできる。

一方、バッファ２１から出力された検波信号はピークデ
テクタ２２に入力され、第１０図（ａ）に実線で示すよ
うに入力された検波信号の最大値を検出する。第１０図
（ｅ）に点線で示すエコー信号波形の場合、最初のピー
クまでは検出値は波形どうりに増加し、最初のピークか
ら低下したときはそのピーク値を保持し、再び次のピー
クまで増加してゆき、結局２つ目のピークの値が最大値
として保持される。このピーク値は欠陥の大きさを判断
する重要なデータであるので、ＣＰＵ３０で解析を行な
うために、Ａ／Ｄ変換器２３でディジタル値に変換して
ＣＰＵ３０に入力される。ＣＰＵ３０は、記憶されてい
る手順にしたがって、この最大値を解析する。又、ゲー
ト毎のピークの最大値をＣＰＵ３０に入力するためには
、ゲート範囲終了時点でピークデータを高速にＡ／Ｄ変
換してＣＰＵ３０に入力する。ピークデテクタ２２のリ
セットはＡ／Ｄ変換終了時点で行なう。ただし、この手
段はゲート間の距離が充分大きなときであり、小さなと
きは、ピークデテクタ２２、Ａ／Ｄ変換器２３をそれぞ
れ２つずつ設置しそれぞれゲートのピークの最大値を入
力する手段が採用される。

第１１図はゲート信号発生器２４の第２の具体例を示す
ブロック図である０図で、第２図に示す部分と同一部分
には同一符号を付して説明を省略する。

２４ｃ′はタイミング処理用メモリであり、第２図に示
すタイミング処理用メモリ２４ｃに対応する。このタイ
ミング処理用メモリ２４Ｃ′は、さきの具体例のタイミ
ング処理用メモリ２４Ｃが第５図に示すように８ビツト
メモリで構成されているのに対して１ビツトメモリで構
成されている。

本具体例はさきの具体例とは、上記タイミング処理用メ
モリの構成が異なる点、および分周回路２４ｂとシフト
レジスタ２４ｅが除かれている点でのみ相違し、他の構
成は同じである。なお、後述するようにＣＰＵ３０の処
理手順の一部も異なる。

本具体例の動作を第１２図に示すタイミング処理用メモ
リ２４Ｃ′の内容説明図を参照して説明する。さきの具
体例の場合と同様、この具体例でもカウント値Ｃ□ＨＣ
ｇ＊＋　Ｃ□　、Ｃ，、′が演算により算出される。こ
こで、各カウント値に対応するデータとして、カウント
値Ｃ＠Ｉｎ　Ｃｓｔ＋　Ｃ＊＋ｃ、、’に対応するデー
タを「１」とし、その他のカウント値に対応するデータ
を「０」とすると、カウント値０からカウント値Ｃｏ′
までのビット列が得られる。ＣＰＵ３０はこのビット列
を順にタイミング処理用メモリ２４０′に、その先頭ア
ドレスＡ、（。）から順次格納してゆく、第１２図には
このように格納されたときのタイミング処理用メモリ２
４０′の内容が示されており、カウント値Ｃ□のデータ
「１」が格納されるアドレスがＡｍ（。、）で表わされ
、又、カウント値Ｃ０のデータ「１」が格納されるアド
レスがＡ　ｅａ　（。！）で表わされている。

超音波探傷動作においては、このような１とットデータ
が格納されているタイミング処理用メモリ２４０′のア
ドレスをアドレスカウンタ２４ｄにより信号ａに同期し
て順に指定してゆくことにより、フリップフロップ回路
２４ｆに上記アドレスの順に配列されているビット列が
出力されることになる。これにより、第４図（ｂ）に示
す信号を得ることができる。

以上の構成により、本具体例では分周回路２４ｂおよび
シフトレジスタ２４ｅが不要となり、全体構成を簡素化
することができ、又ＣＰＵ３０の処理手順も面素化する
ことができる。

このように、本実施例では、ゲート回路２０を設けて欠
陥等の位置および大きさを数値として求めるようにした
ので、何等の手間や時間を要することなく容易、迅速、
かつ、正確に検査を行なうことができる。

ここで、例えば被検材１が鋼材でその音速Ｖ。

が５９００ｍ／ｓ、発振器２５の周波数が２０ＭＨ！（
周期τ。が５０ｎｓ）とすると、カウンタ２４ａのカウ
ント値の１ビツトあたりの分解能は０．１５ｍｍ　（５
，９Ｘ　１０’　Ｘ　１０−雫Ｘ　５０／２）となる、
この分解能で、例えばカウント値に８ビツトを用いれば
約４０ｍｍ、１６ビツトであれば約１０ｍ相当の厚さの
被検材１の検査が可能となる。

なお、上記実施例の説明では、オシログラフによる波形
表示については触れなかったが、これを共用してもよい
のは当然である。又、同期回路の周期はＣＰＵにより設
定することができる。さらに、同期回路のクロック信号
源として発振器を共用することができる。さらに又、検
査対象領域が２個所存在する例について説明したが、−
個所又は３個所以上存在する場合にも適用可能であるの
は明らかである。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、検波信号に対してゲー
トを設け、ゲート内の検波信号の最大値を検出するとと
もに、検波信号としきい値とを比較し、検波信号がしき
い値以上のときカウンタのカウント値をラッチするよう
にしたので、スケールをもって表示波形を測定するとい
う手間と時間を必要とせず、容易、迅速、かつ、正確に
検査を行なうことができる。又、ビットパターン作成手
段を設けたので、１個所または複数個所の検査対象領域
に対して容易にゲートを設定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る超音波探傷器のゲート回
路のブロック図、第２図は第１図に示すゲート信号発生
器の第１の具体例のブロック図、第３図は第１図に示す
キー人力装置の平面図、第４図（ａ）、＜ｂ）は信号波
形図、第５図は第２図に示すタイミング処理用メモリの
内容説明図、第６図および第７図はそれぞれ第２図に示
すタイの内容説明図、第９図（ａ）〜（ｄ）、および第
１０図（ａ）〜（ｅ）は第１図に示す装置の動作を説明
するタイムチャートおよび波形図、第１１図は第１図に
示すゲート信号発生器の第２の具体例のブロック図、第
１２図は第１１図に示すタイミング処理用メモリの内容
説明図、第１３図は従来の超音波探傷器のブロック図、
第１４図は被検材の欠陥を示す図、第１５図（ａ）〜＜
ｃ、＞は第１４図に示す欠陥に対応するエコー信号の波
形図、第１６図は被検材の表面形状を示す図、第１７図
（ａ）、　　（ｂ）は第１６図に示す表面のエコー信号
の波形図、第１８図（ａ）、　　（ｂ）は被検材の欠陥
を示す図、第１９図は第１８図（ａ）に示す欠陥等に対
応するエコー信号の波形図である。 ２・・・・・・・・・探触子、４・・・・・・・・・同
期回路、５・・・・・・・・・送信部、６・・・・・・
・・・受信部、７・・・・・・・・・検波回路、２０・
・・・・・・・・ゲート回路、２１・・・・・・・・・
バッファ、２２・・・・・・・・Ｓピークデテクタ、２
３・・・・・・・・・Ａ／Ｄｌｉ換器、２４・・・・・
・・・・ゲート信号発生器、２４ａ・・・・・・・・・
カウンタ、２４ｂ・・・・・・・・・分周器、２４’＋
２４ｃ’・・・・・・・・・タイミング処理用メモリ、
２４ｄ・・・・・・・・・アドレスカウンタ、２４ｅ・
・・・・・・・・シフトレジスタ、２４ｆ・・・・・・
・・・フリップフロップ回路、２５・・・・・・・・・
発振器、２６・・・・・・・・・ゲート用ラッチ、２７
・・・・・・・・・しきい値発生器、２８・・・・・・
・・・コンパレータ、３０・・・・・・・・・ｃｐｕ。 第２図 第３図 第４図 第５図 第７ 図 第６図 第８図 第９図 第１０図 ｔ− ｇ２ 第１２図 第１１図 Ｏ 第１５図 第１６図 第１７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 探触子を励振させるパルスを出力する送信部と、前記探
   触子からの超音波反射信号を受信検波する受信検波部と
   を備え、この受信検波部の検波信号に基づいて被検材の
   検査を行なう超音波探傷器において、前記被検材の検査
   対象領域を指示するビットパターンを作成するビットパ
   ターン作成手段と、このビットパターン作成手段により
   定められた前記検査対象領域の検波信号のみを出力する
   ゲート手段と、前記検波信号に対する所定のしきい値を
   設定する設定手段と、前記ゲート手段の出力信号と前記
   しきい値とを比較し前記出力信号が前記しきい値以上の
   ときラッチ信号を出力する比較手段と、前記パルス出力
   と同時にカウントを開始するカウンタと、前記ラッチ信
   号により前記カウンタのカウント値をラッチするラッチ
   手段と、前記ゲート手段の出力信号のうちの最大値を検
   出する最大値検出手段とを設けたことを特徴とする超音
   波探傷器のゲート回路。