JPH0240553A

JPH0240553A - 超音波探傷装置

Info

Publication number: JPH0240553A
Application number: JP63189581A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Takishita; 芳彦瀧下
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1988-07-30
Filing date: 1988-07-30
Publication date: 1990-02-09
Anticipated expiration: 2013-02-25
Also published as: EP0353633B1; DE68926594T2; US5042305A; EP0353633A3; EP0353633A2; JP2719152B2; DE68926594D1

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〕本発明は超音波により被検材の探傷を行なう超音波探傷
装置に関する。

〔従来の技術〕

超音波探傷装置は、被検材を破壊することなくその内部
の欠陥を検出することができ、多くの分野において用い
られている。被検材内部の欠陥の有無は、被検材の所定
の範囲についてチエツクされることが多く、その場合に
は、被検材表面の上記範囲を探触子で走査して探傷が実
施される。この探触子として、圧電素子を多数−列に配
列して構成されるアレー探触子が実用化されている。以
下、このようなアレー探触子を用いた超音波探傷装置に
ついて説明する。

第５図は超音波探傷装置のスキャナ部の斜視図、第６図
（ａ）、　（ｂ）はアレー探触子の平面図および側面図
である。各図で、１は探傷のための水槽、２は水槽１に
入れられた水、３は水槽１の底面に載置された被検材で
ある。４はスキャナを示し、以下の部材より成る。即ち
、５は水槽１を載置するスキャナ台、６はスキャナ台５
に固定されたフレーム、７はフレームεに装架されたア
ーム、８はアーム７に装架されたホルダ、９はホルダ８
に装着されたボール、１０はアレー探触子である。フレ
ーム６は図示しない機構によりアーム７をＹ軸方向に駆
動することができ、又、アーム７は図示しない機構によ
りホルダ８をＸ軸方向に駆動することができ、さらに、
ホルダ８は図示しない機構によりボール９と協働してア
レー探触子をＸ軸方向（Ｘ軸およびＹ軸に直交する方向
）に駆動することができる。

アレー探触子１０は多数の圧電素子を（以下これら圧電
素子をアレー素子と称する）を−列に配列した構成を有
し、その配列方向はＸ軸方向と一致する。各アレー素子
はパルスを与えられると超音波を放射し、その超音波の
反射波をこれに比例した電気信号に変換する。第６図（
ａ）、　（ｂ）に各アレー素子が符号１０．〜１０．で
示されている。なお、黒点はサンプリング点を示し、Ｙ
ＰはＹ軸方向のサンプリングピッチ、ＸＰはＸ軸方向の
サンプリングピッチを示す。又、ＡＰは各アレー素子１
０＋　〜１０、相互のピッチを示す。１１はアレー探触
子１０等を収納するケースである。

ここで、上記各図に示すアレー探触子ｌＯの機能の概略
を第７図（ａ）、　（ｂ）を参照しながら説明する。

第７図（ａｌで、Ｔ、〜Ｔ、は一列に配置されたアレー
素子、Ｄ１〜Ｄ、は各アレー素子１０、〜１０９に接続
された遅延素子、ｐは各アレー素子Ｔ、〜Ｔ。

に入力されるパルスである。遅延素子ＤＩ、Ｄ９の遅延
時間（ｔ＋、）は等しく設定されている。同じく、遅延
素子Ｄｚ、Ｄｏの遅延時間（ｔ、）、遅延素子Ｄｉ、Ｄ
、の遅延時間（ｔｉｔ）、遅延素子Ｄａ、Ｄｂの遅延時
間（Ｅ　ａｈ＞もそれぞれ等しく設定されている。そし
て、設定された各遅延時間の関係は、遅延素子り、の遅
延時間をｔ、とすると次式の関係にある。

１、、＜　１２．＜　１．、＜　１．６＜　１．　　　
　　・・・（１）今、各遅延素子Ｄ　Ｉ−Ｄ　ｑの遅延
時間を、上記＋１１式の関係を保持しながら所定の値に
設定してパルスｐを入力すると、アレー素子Ｔ１〜Ｔ、
から放射される超音波は上記設定された遅延時間にした
がって、アレー素子Ｔ、−Ｔ、から最も早く、又、アレ
ー素子Ｔ、から最も遅く放射される。このようにして放
射された超音波は放射状に拡がって進行するが、各アレ
ー素子の放射超音波の振動の最大振幅がすべて合致する
地点が生じる。第７図＋８）でこの地点が符号Ｂで示さ
れている。この地点Ｂにおける超音波の大きさは他の地
点の超音波の大きさに比較して遥かに大きいので、恰も
各アレー素子Ｔ、−Ｔ９からの超音波が破線に示すよう
に地点Ｂに集束したのと同じ状態となる。換言すれば、
−列に配列したアレー素子からの超音波放射に適切な遅
延を与えてやれば、それらの超音波を地点Ｂに集束させ
たのと同様な状態とすることができる。この地点Ｂを焦
点と称する。（１１式の関係を保持しながら各遅延時間
を上記の遅延時間より小さく設定すれば、焦点Ｂは一点
鎖線で示すようにより長い焦点Ｂ′に移行する。したが
って、各遅延素子り、〜Ｄ、の遅延時間を調節すること
により、焦点の位置を選択することが可能となり、これ
を被検材３の探傷に適用する場合、探傷深さを選択する
ことができる。

第７図（ｂｌは第６図（ａ）、　（ｂｌに示すアレー探
触子１０の機能の説明図である。この図で、１０．〜１
０．ｌは第６図（ａｌに示すものと同じアレー素子であ
り、各アレー素子１０１〜１０．．にはそれぞれ図示さ
れていないが遅延素子が接続されている０図示の例では
、まずｍ個のアレー素子１０．〜１０．を選択し、それ
らから放射される超音波の遅延時間を適切に設定するこ
とにより、前述のように超音波をみかけ上１つの焦点に
集める。この焦点が第７図（ｂｌに符号Ｂ、で示されて
いる。次に、アレー素子を１つずらして同じ（ｍ個のア
レー素子１０□〜ｉｏ、、、に対して、前回のアレー素
子１０．−ｉｏ、に与えた遅延時間と同一パターンの遅
延時間を与える。このときの焦点が符号Ｂｔで示されて
いる。以下、アレー素子を１つずつ順に切換えてゆき、
最後にアレー素子１Ｏ−−−−ｉ〜１０．、を選択して
、同じパターンの遅延時間を与え、焦点Ｂ１−１．１を
得る。このような手段により、結果的にはアレー探触子
１０によって焦点Ｂ１〜Ｂ　ｎ−５ｏ１までの探傷走査
が実行されたことになる。なお、第７図（ｂ）で、ＡＰ
は探触子素子ピッチ、ＳＰはサンプリングピッチを示し
、図示の場合両者は等しい。

次に、上記アレー探触子を用いた超音波探傷装置の制御
回路について説明する。第８図はその制御回路のブロッ
ク図である。第８図で、１０はさきに説明したアレー探
触子、７Ｍ、８Ｍはそれぞれアーム７をＹ軸方向に、ホ
ルダ８をＸ軸方向に駆動するモータ、７Ｅ、８Ｅはそれ
ぞれモータ７Ｍ。

８Ｍに駆動信号を出力するとともにそれらの駆動量を検
出して出力するエンコーダである。２０は信号処理装置
を示し、ＣＰＵ　（中央処理装置）２０ａ、画像処理の
ための画像メモリ２０ｂ、信号処理装置２０と外部回路
との間で入出力を行なうためのインタフェース２０ｃ、
キーボード２０ｄ等で構成されている。信号処理装置２
０はその他ＲＡＭ、ＲＯＭ等の素子を備えているが図示
は省略する。２１は表示装置を示す。

２２は遅延時間制御回路であり、ＣＰ　Ｕ２０ａからの
指令により、第７図（ａ）、　（ｂ）に基づいて説明し
た遅延時間を制御する。２３はパルスｐを出力するパル
サであり、この場合、パルサ２３はアレー素子毎に設け
られている。２４はＣＰ　Ｕ２０ａからの指令により各
パルサ２３を選択して切換えるバルサ増幅器切換回路で
ある。このパルサ増幅器切換回路２４の詳細については
後述する。２５はＡＮＤ回路、２６はアレー素子からの
超音波反射波信号を受信増幅する増幅器であり、これら
は同じくアレー素子毎に設けられている。２７は遅延時
間制御回路、２８は波形加算器である。波形加算器２８
は遅延時間制御回路２７における遅延の結果、同時刻に
出力される各受信信号をすべて加算する。２９はピーク
検出器であり、被検材３の表面からの所定の深さ範囲の
信号のみを採取するゲート機能を有するとともにその範
囲内でのピーク値のみを保持して出力する機能を備えて
いる。３０はピーク検出器２９に保持されたピーク値を
ディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器である。

ここで、バルサ増幅器切換回路２４の構成および動作を
第９図および第１０図（ａｌ〜（０）により説明する。

第９図はバルサ増幅器切換回路のブロック図、第１０図
（ａｌ〜（０）は、バルサ増幅器切換回路のタイムチャ
ートである。なお、第９図および第１０図においては、
説明を簡素にするため、同時に励起されるアレー素子の
数が４個である場合が示きれている。

バルサ増幅器切換回路２４は、第９図に示すようにアレ
ー素子数と対応した数のＲ−Ｓマスクスレイブフリップ
フロップ回路（以下、単にフリップフロップと称する）
Ｆ、〜ＦＲＩ３の直列接続より成るシフトレジスタで構
成されている。Ｑ１〜Ｑ７゜。

は各フリップフロップＦｌ””Ｆｎ＊３の出力を示す。

このバルサ増幅器切換回路２４は次のように動作する。

まず、第１０図（ｂ）に示すように、各フリップフロッ
プＦ、〜Ｆ、１や、のＣＬＲ端子にクリアパルスが入力
され、これによりすべての出力Ｑ、〜Ｑ、ｌ。。

は低レベルとなる０次に、第１０図（Ｃ）〜（ｆ）に示
すように最初の４個のフリップフロップＦ１〜Ｆ、の各
ＰＲ端子にプリセットパルスＰＲ，〜ＰＲ４が入力され
る。この状態でクロック発振器（図示されていない）か
ら第１０図（ａ）に示すようにクロックパルスＣＩ　、
Ｃ！　ｌ　・・・が順次各フリップフロップＦ　１　”
’　Ｆ　、、＋３のＣＫ端子に入力される。

プリセットパルスＰＲＩ〜ＰＲ４が入力されると、プリ
セットされているフリップフロップＦ。

〜Ｆ４の出力Ｑ、〜Ｑ４は第１０図（ｇ）〜０）に示す
ように直ちに高レベルとなる。これら４つの高レベル出
力Ｑ　Ｉ”　Ｑ　ａはアレー素子のうちの第１番目から
第４番目のものに対する励起信号となり、これが最初の
時間Ｅ、内に出力されることになる。

次に、クロックパルスＣＩが入力されると、フリップフ
ロップＦ１のＳ端子は低レベルにあるので、第１０図（
幻に示すように、その出力Ｑ、は低レベルとなる。同時
に、フリップフロップＦ、のＳ端子は出力Ｑ４により高
レベルとなっているので、第１０図（ｋ）に示すように
、その出力Ｑ、が高レベルとなる。即ち、次の時間Ｅ２
内に第２番目のアレー素子から第５番目のアレー素子に
対して励起信号が出力される。全く同様に、次のクロッ
クパルスＣ１が入力されると、時間Ｅ、内に出力Ｑ、〜
Ｑ。

が高レベルとなる。このように、高レベルとなる出力が
順次１つずつシフトされてゆく。これにより、アレー素
子が４つずつ順次選択されることになる。

次に、第８図に示す制御回路の動作を第１１図に基づい
て説明する。第１１図はアレー素子の励起回路の簡略化
されたブロック図である。図で、第８図に示す部分と同
一部分には同一符号が付しである。第１１図には、説明
を容易にするため１つのアレー素子１０．のみに対する
回路が図示されている。

前述のように、実際には、パルサ２３、ＡＮＤ回路２５
および増幅器２６はアレー素子の数だけ備えられている
。ＣＰＵ２０からバルサ増幅器切換回路２４に指令が与
えられると、さきに述べたように、フリップフロップＦ
、の出力Ｑ、が高レベルになる。

この出力Ｑ１はＡＮＤ回路２５に入力され、遅延時間制
御回路２２により所定の遅延時間が与えられてＡＮＤ回
路２５から出力される。この出力信号によリバルサ２３
が励振パルスを出力し、アレー素子１０゜が励起して超
音波を放射する。この超音波の反射波はアレー素子１０
１で受信されて電気信号に変換され、増幅器２６で増幅
され、遅延時間制御回路２７によりさきの遅延時間制御
回路２２による遅延に応じて遅延せしめられ、波形加算
器２日に出力される。

波形加算器２８では同時に励起された各アレー素子（こ
の場合４個）の受信信号を加算し、この加算信号はピー
ク検出器２９、Ａ／Ｄ変換器３０を経て信号処理装置２
０の画像メモリ２０ｂに入力される。このような処理が
ｎ回、アレー素子の選択を１つずつずらしながら実行さ
れその都度、得られた加算信号が画像メモリ２０ｂに記
憶されてゆく。このｎ回の処理により、アレー探触子１
０によるＸ軸方向の１ラインの超音波走査が終了する。

次いでＣＰＵ　２０ａはモータ７Ｍを駆動してアレー探
触子ｌＯをＹ軸方向に所定のサンプリングピッチ（ＹＰ
）だけ移動させ、再びクリアパルス印加により始まる上
記動作を繰返して各アレー素子によるＸ軸方向の超音波
走査を行なう、このように、Ｘ軸方向の超音波走査をＹ
軸方向のサンプリングピッチの移動を繰返すことにより
、被検材３の平面の所定範囲の探傷が実行される。なお
、Ｘ軸方向の１ラインの走査時間は極めて短いので、Ｙ
軸方向のモータは連続駆動させることができる。

画像メモリ２０ｂには上記の動作により、Ｘ軸方向のサ
ンプリングピッチＸＰ（例えば隣接するアレー素子間の
距離）とＹ軸方向のサンプリングピッチＹＰの各交点の
探傷データが記憶される。信号処理装置２０は、この画
像メモリ２０ｂに記憶されたデータを処理して表示装置
２１に表示する。第１２図に表示装置の表示の一例を示
す。図で、２１０は表示装置２１の表示面、３′は表示
面２１０に表示された被検材３の超音波像、ｆ、−ｆ、
は超音波像３′における欠陥部の像である０表示面２１
０は多数の画素をマトリクス状に配列して構成され、信
号処理装置２０は画像メモリ２０ｂのアドレスと表示面
２１０の画素の番号とを対応させることにより、記憶さ
れているデータの表示を行なう。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の超音波探傷装置は、上述のように、被検材３
の表面から所定深さにおけるＸ−Ｙ平面の超音波探傷装
置を行ない、第１１図に示すような当該平面の超音波像
を得ることができ、欠陥の存在の有無を知ることができ
る。

ところで、より優れた生産管理や品質管理を行なうため
には、欠陥についての詳細なデータ、例えば欠陥深さの
位置、欠陥形状等のデータが必要である。しかしながら
、上記の超音波探傷装置では、単に欠陥のＸ−Ｙ平面上
での位置が判るのみであり、当該欠陥についての詳しい
データを得ることができなかった。

本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、
欠陥の深さ方向のデータをも得ることができる超音波探
傷装置を提供するにある。

〔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、超音波の送受を
行なう多数のアレー素子を第１の軸方向に配列して成る
アレー探触子と、前記各アレー素子をクロック信号によ
り所定数ずつ順次選択して切換える切換手段と、前記ア
レー探触子を前記第１の軸と直交する第２の軸方向に移
動させる移動手段と、前記各アレー素子の受信信号に基
づいて前記第１および第２の軸で構成される面の超音波
像を表示する表示部とを備えた超音波探傷装置において
、前記表示部にカーソルを表示するカーソル表示手段と
、前記カーソルの移動量を演算する演算手段と、前記カ
ーソルの前記第１の軸方向の移動量に応じた数の前記ク
ロック信号を出力するクロック信号出力制御手段と、前
記カーソルの前記第２の軸方向の移動量に応じて前記移
動手段を駆動する駆動手段と、前記第１および第２の軸
と直交する第３の軸方向の超音波像を表示する他の表示
部とを設けたことを特徴とする。

又、本発明における他の発明においては、超音波の送受
を行なうアレー素子を第１の軸方向およびこれと直交す
る第２の軸方向に沿って配列したアレー探触子と、前記
各アレー素子をクロック信号により所定数ずつ順次選択
して切換える切換手段と、前記各アレー素子の受信信号
に基づいて前記第１および第２の軸で構成される面の超
音波像を表示する表示部とを備えた超音波探傷装置にお
いて、前記表示部にカーソルを表示するカーソル表示手
段と、前記カーソルの第１および第２の軸方向の移動量
を演算する演算手段と、前記カーソルの前記２つの軸方
向の移動量に応じた数の前記クロック信号をそれぞれ出
力するクロック信号出力制御手段と、前記第１および第
２の軸と直交する第３の軸方向の超音波像を表示する他
の表示部とを設けたことを特徴とする。

〔作　用〕

表示部に平面の超音波像が得られたとき、その超音波像
の任意の個所のさらに詳細な分析を行なうことが必要と
なった場合には、表示部にカーソルを表示し、そのカー
ソルを上記任意の個所に移動させる。この移動に対して
、演算手段は前記平面をなす第１の軸および第２の軸方
向の移動距離を演算する。そして、アレー探触子が第１
の軸方向に配列されたアレー素子より成る場合には、第
１の軸方向のカーソルの移動量に応じた数のクロックパ
ルスを出力するとともに、アレー探触子を第２の軸方向
に前記カーソルの第２の軸方向の移動量に応じた距離だ
け移動させる。又、アレー探触子がアレー素子を第１お
よび第２の軸方向にマトリクス状に配置して構成されて
いる場合には、各軸方向のカーソルの移動量に応じた数
のクロックパルスをアレー素子の各軸方向に与える。こ
れにより、いずれの場合にも、カーソルの位置に対応す
る被検材平面上の位置に集束した超音波が放射される。

この超音波の反射波は受信されて時間軸をもつ他の表示
部に表示される。これにより、カーソルに対応する位置
における第１および第２の軸に直交する方向の超音波像
を得ることができ、これに基づいてより詳細な分析が行
なわれる。

〔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装置の制御回
路のブロック図である。図で、第８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。　２０ａ　
’はＣＰ　Ｕ２０ａに相当するＣＰＵであるが、ＣＰ　
Ｕ２０ａとは処理内容を異にする。

２０ｄ′はキーボード２０ｄに相当するキーボードであ
るが、カーソル操作のキーを備えている点でキーボード
２０ｄと異なる。このカーソル操作のキーは、カーソル
の上（↑）、下（Ｊ）、左（−）。

右（−）の移動を指示するキー、カーソルの停止を指示
するキー（Ｓ）、カーソルの現在位置からの移動の際に
使用されるキー（Ｂ）、およびカーソル機能のプログラ
ムを停止させるキー（Ｒ）の７つのキーより成る。２０
′はＣＰ　Ｕ２０ａ　　、画像メモリ２０ｂインタフエ
ース２０ｃおよびキーボード２０ｄ　’より成る信号処
理装置である。２１′は表示装置２１に相当する表示装
置である。この表示装置２１′については後述する。３
１は波形加算器２８の出力信号を表示するオシロスコー
プである。信号処理装置２０′５表示装置２１′および
オシロスコープ３１以外の構成は第８図に示す構成と同
じである。

第２図は第１図に示す表示装置の表示面を示す図である
。図で、第１２図に示す部分と同一部分には同一符号が
付されている。２１′は表示装置、２１Ｄ′はその表示
面である。Ｃは表示面２１Ｄ′に表示されたカーソルを
示す。表示装置２１′はカーソルＣを表示する手段を備
えている点で表示装置２１と異なる。なお、カーソル表
示制御をＣＰＵ２０ａ’で行なう場合は表示装置２１’
は表示装置２１と同じ装置を使用することができる。カ
ーソルＣは超音波走査のスタート位置（ｘｔ　、　Ｙｌ
　）に表示される。

このカーソルＣはキーボード２０ｄ′のカーソル操作キ
ー（図示されていない）により縦横に移動可能である。

次に、本実施例の動作を第３図（ａ）、　（ｂｌに示す
フローチャートおよび第４図（ａ）〜（１）に示すタイ
ムチャートを参照しながら説明する。ＣＰＵ２０ａ’は
まず、画像メモリ２０ｂの初期設定を行なう（第３図（
ａｌの手順Ｓ＋）。この設定は画像メモリ２０ｂのＸ軸
方向のアドレスＸ、およびＹ軸方向のアドレスＹ、にお
ける超音波探傷スタート位置に対応するアドレスＸ　ｌ
ｌａ＋　Ｙａｌｌとされる。この場合、Ｘ　ａｍ＝１．
Ｙ□＝１である。次いで、アドレス設定を行ない、移動
開始時のアドレスＸ、、Ｙ、をそれぞれＸ、□　Ｙ　ａ
ｍとする（手順Ｓ、）０次に、表示装置２１’に対して
、その表示面２１０　’におけるアドレスＸ、、Ｙ、に
対応する位置（Ｘ、、Ｙ、）にカーソルＣを表示せしめ
る（手順ＳＳ）。この場合、Ｘ、、＝１．Ｙ、、＝１で
あるので、カーソルＣは第２図に示すように超音波探傷
スタート位置（ｘ、、ｙ、）に表示される。以後、手順
８４〜５ｌｆｆによりカーソルＣを所望の位置、例えば
第２図に示す場合、位置（Ｘｖ　、　Ｙｗ　）に移動さ
せる。

即ち、この移動は、キーボード２０ｄ′においてカーソ
ルＣの上、下、左、右の移動を指示する４つのカーソル
操作キーのいずれが操作されているかを判断し、操作キ
ーの移動指示方向にしたがって１画素（エアドレス）ず
つ移動することにより行なわれ、第２図に示す場合、カ
ーソルＣはＸ軸方向に（Ｖ−１）　、Ｙ軸方向に（Ｗ−
１）移動せしめられる０手順５ｌｆｆではカーソル停止
キーＳが操作されているか否かが判断される。カーソル
Ｃの位置が決定されると、処理は第３図（ｂｌに示す手
順Ｓｔａに移行する。

手順Ｓ１４では、アレー探触子１０をＹ軸方向にどれだ
け移動させればよいかが演算される。この演算はその移
動量をＹ、とすると、現在のＹ軸方向のアドレスＹ、、
から移動開始時のアＶ゛レスＹ１を減算した値にＹ軸方
向のサンプリングピッチＹＰを乗じて算出される。第２
図に示す場合、アドレスＹ　、、千Ｗ、アドレスＹ、＝
１であるから、カーソルＣのＹ軸方向の移動ｉ１Ｙ。は
、Ｙ、＝　（Ｗ−１）　　・ＹＰとなる。ＣＰＵ２０ａ
’はモータ７Ｍを駆動してアレー探触子１０をＹ軸方向
にＹ、たけ移動させる（手順Ｓ１．）。即ち、上記の処
理は、超音波ビームをＹ軸方向の位置Ｙ。に移動させる
処理である。

次に、超音波ビームをＸ軸方向の位置Ｘｖに移行して停
止させる処理について説明する。さきに述べたように、
超音波ビームはバルサ増幅器切換回路２４を構成するシ
フトレジスタ（フリップフロップで構成される）にクロ
ックパルスを１つ入力する毎にアレー素子１個分（サン
プリングピッチＸＰ）ずつＸ軸方向に移動せしめること
ができる。

そこで、前述のように、まずシフトレジスタにクリヤパ
ルスを入力しく手順ＳＩ＆）、次いで同時に励起するア
レー素子にプリセットパルスを入力する（手順Ｓ、６）
。この状態でクロックパルスを人力してゆくと、超音波
ビームはクロックパルス１個毎に順次Ｘ軸方向に移行す
る。このクロックパルスは（Ｘ、、−１）凹入力される
（手順５ｅａ）。

ここで、（Ｘ□−１）回のクロックパルスが入力された
場合のシフトレジスタの出力状態および超音波ビームの
Ｘ軸方向の位置を表により説明する。

この場合、第９図に示すように同時に励起されるアレー
素子の数を４とし、又、第２図に示すようにカーソルＣ
のＸ軸方向の移動位置を位置Ｘｖとする。

上記表に示されるように、第１回目のクロックパルスＣ
６が入力される前には、出力Ｑ１〜Ｑ４が高レベルとな
り、最初の４つのアレー素子が励起されることになる。

このときの超音波ビームのＸ方向の集束位置は、位置Ｘ
、と一致せしめられている。次いで、第１回のクロック
パルスＣＩの出力により、シフトレジスタの出力Ｑ２〜
Ｑ、が高レベルとなり、同時に励起されるアレー素子は
Ｘ軸方向に１つずれ、超音波ビームの集束位置もアレー
素子１個分、即ちサンプリングピッチＸＰだけずれて位
置Ｘ２となる。この動作が繰返され、（Ｖ−１）回目の
クロックパルスＣＶ−１が入力されたとき、シフトレジ
スタの出力Ｑ　ｖ　＝　Ｑ　ｖ　＋　ｓが高レベルとな
り、超音波ビームの集束位置は位置Ｘｖとなる。

これを第４図（ａ）〜（１）に示すタイムチャートで説
明すると、クロックパルスＣＶ−１が入力したとき、第
４図（１）、　（Ｊ）、（ト））、　（１）に示すよう
に、高レベルになるシフトレジスタの出力は出力Ｑ　ｖ
　−Ｑ　ｖ　＋　３となる。そして、それ以後のクロッ
クパルスの出力を停止すると、時間Ｅｖで示される期間
は上記の状態が保持される。即ち、時間Ｅｖにおいて位
置Ｘｖに超音波ビームを放射する状態が整えられたこと
になる。この状態から遅延時間制御回路２２を作動させ
ると（手順５Ｉ９）、出力ＱＶ　＃ＱＶ＋３にはＡＮＤ
回路２５において所定の遅延が与えられ、パルサ２３を
作動させ、既にアレー探触子１０はＹ軸方向の位置Ｙ８
に移動していることから、位置（Ｘｖ、Ｙｗ）に超音波
ビームが放射される。この超音波ビームの反射波は励起
されているアレー素子に受信され、さきに説明したよう
に、波形加算器２８から出力される。オシロスコープ３
１は波形加算器２８の出力信号により作動し、その信号
の波形を表示する。即ち、この場合の波形は位置（ＸＶ
　。

Ｙｗ）におけるＸ軸方向の超音波探傷波形であり、これ
により当該位置におけるより詳細な探傷を行なうことと
なる。

次いで、ＣＰＵ２０ａ’はキーボード２０ｄ′のカーソ
ル操作キーＢの状態を判断する（手順Ｓ２゜）。

カーソル操作キーＢが操作されていないと判断された場
合、今度はカーソル操作キーＲの状態を判断する（手順
Ｓｚ＋）。カーソル操作キーＲが操作されていない場合
、処理は手順Ｓ１９に戻り、位置（ｘｖ　、　Ｙｗ　）
に対して繰返して超音波ビームが放射され、その反射波
波形がオシロスコープ３１に表示される。手順Ｓ２゜に
おいて、カーソル操作キーＢが操作されていると判断さ
れた場合、処理は手順Ｓｔに戻り再びカーソルＣの移動
が行なわれる。この場合、アドレスＸ　Ｍａｎ　ｙｍａ
は当然移動開始位置に相当するアドレスとなっている。

又、手順Ｓ□でカーソル操作キーＲが操作されていると
判断された場合には、その位置に対する超音波放射の動
作が停止される。

このように、本実施例では、被検材平面上を探触子アレ
ーにより超音波走査して得られた超音波像において、カ
ーソルを表示し、これを当該超音波像の任意の位置に移
動させることにより当該位置に対応する被検材上の位置
に超音波を放射し、その反射波信号をオシロスコープで
観察するようにしたので、被検材平面の超音波探傷を実
施することができるばかりでなく、当該被検材の任意の
位置の深さ方向の超音波探傷をも行なうことができ、ひ
いては欠陥部のより詳細な解析を行なうことができる。

なお、上記実施例の説明では、探触子アレーをＹ軸方向
に機械的に移動させる例について説明したが、Ｙ軸方向
にも探触子アレーをもつ探触子、即ちアレー素子がマト
リクス状に配列された探触子に対しても本発明を適用で
きるのは明らかである。又、カーソル位置での超音波ビ
ームの焦点位置は一定であるが、より詳細に深さ方向の
情報を得たい場合は、遅延時間を種々変えることにより
焦点深さを変えてやればよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、アレー素子の配列によ
り構成される探触子により被検材の表面を走査して得ら
れる超音波像を表示する画面上において、カーソルを表
示し、このカーソルを上記超音波像の任意の位置に移動
させることにより、当該位置に対応する被検材表面の位
置に超音波を放射し、その反射波信号を他の表示部に表
示するようにしたので、被検材の平面の超音波探傷を実
施することができるばかりでなく、当該被検材の任意の
位置の深さ方向の超音波探傷をも行なうことができ、ひ
いては欠陥部の詳細な解析を行なうこともできる。

【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装置のブロッ
ク図、第２図は第１図に示す表糸装置の表示面を示す図
、第３図（ａｌ、　（ｂｌは第１図に示す装置の動作を
説明するフローチャート、第４図（ａ）〜（１）は第１
図に示す装置の動作を説明するタイムチャート、第５図
は超音波探傷装置のスキャナ部の斜視図、第６図（ａｌ
、　（ｂ）はアレー探触子の平面図および側面図、第７
図（ａ）、　（ｂ）はアレー探触子の機能の説明図、第
８図は従来の超音波探傷装置のブロック図、第９図は第
８図に示すパルサ増幅器切換回路のブロック図、第１０
図（ａ）〜（０）は前記パルサ増幅器切換回路の動作を
説明するタイムチャート、第１１図は第８図に示す装置
の一部のブロック図、第１２図は第８図に示す表示装置
の表示面を示す図である。１０・・・アレー探触子、２０′・・・信号処理装置、
２０ａ　’・・・ＣＰＵ、２０ｂ・・・画像メモリ、２
０ｄ′・・・キーボード、２１′・・・表示装置、２２
．２７・・・遅延時間制御回路、２３・・・パルサ、２
４・・・パルサ増幅器切換回路、２５・・・ＡＮＤ回［
，２６・・・増幅器、３１・・・オシロスコープ。第　３　　＠　　（ａ）第２図第３図（ｂ）第４図Ｃｖ；、４Ｃｒ−ｓ　Ｃ，ｖ−２Ｃ，ｖ−ｔＥｖ−ｙ　
Ｅｖ−ｅ　Ｅｖ−ｓ　Ｅｖ−４Ｅｖ−３Ｅｖ−２Ｅｖ−
ｔＥｖ第６図第５図第１Ｏ図（ｂツクリアー、汽力Ｅ。第１１図第１２図手続補正書（方式）％式％［１の記載を「第１Ｏ図」に補正する５昭和６３年１１月呼日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）超音波の送受を行なう多数のアレー素子を第１の
軸方向に配列して成るアレー探触子と、前記各アレー素
子をクロック信号により所定数ずつ順次選択して切換え
る切換手段と、前記アレー探触子を前記第１の軸と直交
する第２の軸方向に移動させる移動手段と、前記各アレ
ー素子の受信信号に基づいて前記第１および第２の軸で
構成される面の超音波像を表示する表示部とを備えた超
音波探傷装置において、前記表示部にカーソルを表示す
るカーソル表示手段と、前記カーソルの移動量を演算す
る演算手段と、前記カーソルの前記第１の軸方向の移動
量に応じた数の前記クロック信号を出力するクロック信
号出力制御手段と、前記カーソルの前記第２の軸方向の
移動量に応じて前記移動手段を駆動する駆動手段と、前
記第１および第２の軸と直交する第３の軸方向の超音波
像を表示する他の表示部とを設けたことを特徴とする超
音波探傷装置
（２）超音波の送受を行なうアレー素子を第１の軸方向
およびこれと直交する第２の軸方向に沿つて配列したア
レー探触子と、前記各アレー素子をクロック信号により
所定数ずつ順次選択して切換える切換手段と、前記各ア
レー素子の受信信号に基づいて前記第１および第２の軸
で構成される面の超音波像を表示する表示部とを備えた
超音波探傷装置において、前記表示部にカーソルを表示
するカーソル表示手段と、前記カーソルの第１および第
２の軸方向の移動量を演算する演算手段と、前記カーソ
ルの前記２つの軸方向の移動量に応じた数の前記クロッ
ク信号をそれぞれ出力するクロック信号出力制御手段と
、前記第１および第２の軸と直交する第３の軸方向の超
音波像を表示する他の表示部とを設けたことを特徴とす
る超音波探傷装置