JPH0257969A - 超音波探傷器の波形表示装置 - 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】 本発明は、超音波探傷器において、表示部に超音波波形
を表示するための超音波探傷器の波形表示装置に関する
。

〔従来の技術〕

超音波探傷器は、物体表面や内部の状態を、当該物体を
破壊することなく検査する・装置として知られている。

このような超音波探傷器では、前記物体に対して放射し
た超音波の反射波信号（エコー）を適宜処理して波形表
示するが、一般には、アナログ信号であるエコーをその
まま処理してオシロスコープに波形表示する手段が採用
されている。しかしながら、近年、上記エコーをディジ
タル的に処理して波形表示するディジタル型超音波探傷
器が、例えば特開昭６３−９５３５３号公報により提案
されている。このディジタル型の超音波探傷器を図によ
り説明する。

第４図はディジタル型超音波探傷器の系統図である。図
で、１は被検査物体、１ｆは被検査物体１内の欠陥を示
す、２は探触子であり、被検査物体１内に超音波を放射
するとともにその反射波をこれに比例した電気的信号（
エコー）に変換する。

３は探触子２にパルスを出力して超音波を発生させる送
信部、４は探触子２からのエコーを受信する受信部であ
る。受信部４には減衰回路４ａ、増幅回路４ｂおよび検
波回路４ｃが備えられている。

５は受信部４で受信されたエコーをディジタル値に変換
するＡ／Ｄ変換器、６はＡ／Ｄ変換器５で変換されたデ
ータを記憶する波形メモリ、７は波形メモリ６のアドレ
スを指定するアドレスカウンタである。８は水晶発振子
で構成されるタイミング回路であり、送信部３のパルス
出力タイミング、Ａ／Ｄ変換器５の変換タイミング、お
よびアドレスカランタフのアドレス指定タイミングを制
御する。

１０は波形メモリ６に記憶されたデータの処理やタイミ
ング回路８の駆動等の所要の制御を行なうＣＰＵ　（中
央処理袋り　、１１は種々のパラメータやデータ等を一
時記憶するＲＡＭ　（ランダム・アクセス・メモリ）、
１２はＣＰＵｌ０の処理手順等を記憶するＲＯＭ　（リ
ード・オンリ・メモリ）である。１３は被検査物体１内
を超音波が伝播する速度（音速）を入力する音速入力部
、１４は被検査物体１における所望の測定範囲を入力す
る測定範囲設定部である。１５はマトリックス状に配置
された所定数の液晶ドツトで構成される液晶表示部、１
６は液晶表示部１５の表示を制御する表示部コントロー
ラ、１６ｍは表示部コントローラ１６に備えられ液晶表
示部１５に表示するデータを記憶する表示メモリである
。１８は超音波探傷器本体を示し、−点鎖線で囲まれた
部分により構成される。

なお、被検査物体１を超音波により検査する場合、通常
は探触子２を被検査物体１に直接接触させず、両者間に
水を介在させて検査が行なわれる。

そのため、被検査物体１は水槽中に置かれる。図で、Ｗ
は水槽、Ｗ、は水槽Ｗに入れられた水を示している。

次に、上記超音波探傷器の動作の概略を第５図（ａ）、
　　（ｂ）に示すエコー波形図および第６図に示す波形
メモリ６の内容説明図を参照しながら説明する。送信部
３からのパルスにより探触子２からは超音波が放射され
、そのエコーは受信部４で受信されて出力される。第４
図に示すように水槽Ｗを用いて検査が行なわれた場合の
受信部４からのエコー波形が第５図（ａ）に示されてい
る。

この図で、横軸には時間、縦軸にはエコーの大きさがと
っである。Ｔは探触子２から超音波が放射されたとき直
ちに現れる送信エコー、Ｓは被検査物体１の表面で反射
された表面エコー、Ｆは欠陥１ｆで反射された欠陥エコ
ー１．Ｂは被検査物体１の底面で反射された底面エコー
、Ｂ、は水槽Ｗの底面で反射された水槽底面エコーを示
す。

このエコー波形は順次Ａ／Ｄ変換器５でエコーの大きさ
に比例したディジタル値に変換され、波形メモリに格納
される。これを第５図（ｂ）および第６図により説明す
る。第５図（ｂ）は第５図（ａ）に示す送信エコーＴお
よび欠陥エコーＦの一部を示し、横軸が極端に拡大され
て示されている。この図で、エコー波形上の黒点はサン
プリング点を示し、時刻ｔ０〜ｔ、・・・・・・・・・
ｔｔ−１〜ｔ１４゜・・・・・・・・・はサンプリング
時刻を示す。τ３はサンプリング期間である。タイミン
グ回路８の指令により、当該各サンプリング点のエコー
がＡ／Ｄ変換器５によりディジタル値のデータに変換さ
れて波形メモリ６に格納されることになる。変換された
データの波形メモリ６への格納の状態が第６図に示され
ている。即ち、Ａ□。１．・・・・・・・・・は波形メ
モリのアドレス（これらをＡＭ（１）で代表させる）、
Ｄ、。、・・・・・・・・・は各アドレスに格納された
データ（これらをＤ　（１）で代表させる）であり、各
データはサンプリングされた順序で波形メモリのアドレ
ス順にしたがつ°ζ格納されてゆく。

次に、波形メモリ６に格納されたデータを液晶表示部１
５に表示する手段について説明する。液晶表示部１５に
表示し得るデータの最大数は液晶表示部１５を構成する
横方向に配列されたドツト数と等しく、これは表示メモ
リ１６ｍのアドレス数にも等しい。一方、波形メモリ６
のアドレス数はエコー波形のすべてのサンプリングデー
タを格納しなければならないので、上記ドツト数に比較
して遥かに多い、そして、エコー波形のうちの表示すべ
き範囲（測定範囲）が一部分に限定される場合であって
も、その測定範囲に含まれるサンプリングデータは上記
ドツト数より多いのが通常であ６゜したがって、液晶表
示部１５にエコー波形を表示するには、波形メモリ６に
おける測定範囲内のアドレスを適切に選択しなければな
らない。

以下、このアドレスの選択について説明する。

まず、音速入力部１３に被検査物体１内の超音波の音速
を入力し、かつ、測定範囲設定部１４に被検査物体１の
表面から測定したい深さまでの長さ（測定範囲）を設定
する。今、 τ、：サンプリング時間 １８　：測定範囲 ｖ３　：音速 ｔ　：測定範囲内で超音波が往復する時間ΔＡ：測定範
囲内のエコー波形が記憶される波形メモリ６のアドレス
数 Ｄｔ　：液晶表示部１５の横方向のドツト数とすると、 ｔ＝２ｚＲ／ｖ、　　　　　　　　　・・・・・・・・
・（１）τＳ　　　　　τ、　・　ｖ３ ここで、液晶表示部１５の横方向全部に亘って測定範囲
のエコー波形を表示しようとする場合、アドレス数ΔＡ
に対して、ΔＡ／Ｄ、（整数でない場合は整数化される
）毎にアドレスを選択し、その選択されたアドレスに格
納されたデータを表示メモリ１６ｍに順次転送し、それ
らのデータを液晶表示部１５に表示すれば、測定範囲の
エコー波形を表示することができる。なお、送信エコー
Ｔと表面エコーＳとの間隔は既知であるので、波形メモ
リ６に送信エコーＴのデータから順次データが格納され
ている場合、波形メモリ６における表面エコーＳのアド
レスも既知であり、このアドレスからΔＡ／Ｄｔ毎にア
ドレスを選択してゆけばよい。

〔発明が解決しようとする課題〕

超音波探傷器を用いて被検査物体１の検査を実施する場
合、表面エコーＳから欠陥エコーＦまでの長さ（欠陥１
ｆの位置）を測定することが重要であり、この長さは表
示されたエコー波形の表面エコーＳと欠陥エコーＦとの
間の横軸方向の長さにより知ることができる。ところで
、被検査物体１の検査において、上記長さと同じく重要
な事項は欠陥１ｆの大きさを知ることであり、これは欠
陥エコーＦのエコーの高さにより知ることができる。即
ち、被検査物体１と同一材料、同一形状の物体に機械加
工等により予め人工欠陥を作成しておき、この人工欠陥
のエコーの大きさを記録しておく。そして、被検査物体
１の検査により得られたエコーの高さを、記録されてい
るエコーの大きさと比較することにより欠陥１ｆの大き
さを知ることができるのである。

しかしながら、上記従来の超音波探傷器においては、欠
陥１ｒの大きさを正確に測定することができない場合が
生じる。これを第７図により説明する。この図は第５図
（ａ）に示すエコー波形図のうち、欠陥エコーＦの時間
軸（横軸）を極端に拡大した波形図である。なお、縦軸
はエコー高さを示す。他のエコー波形と同様、欠陥エコ
ーＦもサンプリング期間τ、でサンプリングされ、波形
上に黒点で示されるデータは順次波形メモリ６に格納さ
れる。ここで、液晶表示部１５にエコー波形を表示する
ため、波形メモリ６のアドレスが数（ΔＡ／Ｄｔ）にし
たがって選択され、当該選択されたアドレスに格納され
ているデータが図示のサンプリング時刻ｔＡ％Ｌ、にお
けるデータであったとすると、液晶表示部１５に表示さ
れる欠陥エコーの波形はこれらデータを結んだ線となる
。

この結果、実際の欠陥エコーのピーク値は高さｈである
にもかかわらず、液晶表示部１５に表示される欠陥エコ
ーのピーク値はサンプリング時刻ｔｓにおけるデータの
高さｈ′となり、正確なエコー高さを表示できなくなる
。

一般に、エコー高さに依存する検査は、製品（被検査物
体１）に欠陥１ｆが存在するとき、その欠陥１ｆが許容
し得るものであるか否かの検査である場合が多い。した
がって、上記のように、表示されたエコー高さｈ′が実
際のエコー高さｈより小さくなる場合、製品が不良品で
あるにもかかわらず良品として処理されてしまうことに
なり、検査の信頼性が著るしく損われることになる。

本発明の目的は、」二記従来技術における課題を解決し
、エコー高さをより正確に表示することができる超音波
探傷器の波形表示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、超音波探触子に
対して所定のパルスを出力する送信部と、前記超音波探
触子からの信号を受信する受信部と、この受信部で受信
された信号を所定のサンプリング周期で順次記憶する波
形メモリと、この波形メモリに記憶されたデータのうち
選択されたデータを表示する表示部と、この表示部に表
示するデータを記憶する表示メモリとを備えた超音波探
傷器において、前記波形メモリのアドレスを順に所定の
数を有するアドレス群に区分する区分手段と、前記各ア
ドレス群毎にそれらアドレス群の各アドレスに記憶され
たデータのうちの最大値を選択する最大値選択手段と、
前記各最大値を前記表示メモリに順次転送する転送手段
とを設けたことを特徴とする。

〔作　用〕

被検査物体からのエコーが受信部で受信されると、その
データは所定のサンプリング周期でサンプリングされ、
波形メモリの各アドレスに順に格納されてゆ（。波形メ
モリに格納されたデータを表示部に表示する場合には、
表示部の表示メモリのアドレス数とエコー波形の測定範
囲とに基づいて、波形メモリのアドレスを順番に所定数
ずつ区分してアドレス群をつ（す、それらの各アドレス
群毎に群内の各アドレスに格納されているデータのうち
の最大値のデータを選択する。そして、各アドレス群で
選択された最大値のデータを順に表示メモリに転送し、
これら転送されたデータに基づいて表示部に表示がなさ
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図は本発明の実権例に係る超音波探傷器の波形表示
装置の系統図である。図で、第４図に示す部分と同一部
分には同一符号が付しである。

ＣＰＵｌ０は第４図に示すＣＰＵｌ０と同一であるが、
処理手順を格納しであるＲＯＭが２０となり、従来例と
は処理内容の一部を異にする。２１は測定始点設定部で
ある。ＲＯＭ２０および測定始点設定部２１以外の構成
は第４図に示す構成と同じである。

次に、本実施例の動作を第２図に示すエコー波形図およ
び第３図に示すフローチャートを参照しながら説明する
。受信部４で受信されたエコーを波形メモリ６に格納す
る手段は本実施例も従来装置と同じである。しかしなが
ら、本実施例は、波形メモリ６に格納されたデータをＣ
ＰＵｌ０の制御にしたがって液晶表示部１５に表示する
表示手段において従来装置と異なる。

第２図で、Ｔ、Ｓ、Ｆ、Ｂ、Ｂｓは第５図（ａ）に示す
ものと同じエコー波形である。−点鎖線で囲まれている
部分１５Ａは液晶表示部１５に表示されるべき所望の測
定範囲である。又、測定範囲１５Ａは液晶表示部１５の
うち波形表示をする領域である。１．Ｉは前述と同じく
測定範囲１５Ａの幅、１３は表面エコーＳのピーク位置
（始点）から測定範囲１５Ａの左端までの距離を示す。

上記始点は、本実施例では波形メモリ６にデータの格納
を開始した時点（送信パルス出力とデータ格納開始を同
時に行なうものと想定する。）からの経過時間と音速（
既知）とから計算により求める手法がとられる。なお、
このような距離計算の始点は、本実施例のように表面エ
コーＳの位置に限ることはなく、任意の位置に設定する
ことができる。

その場合には、対応する波形メモリ６のアドレスを本実
施例の表示メモリ１６ｍの先頭アドレスに対応させれば
よい。以下の説明では、波形メモリ６の先頭アドレスに
対応する位置が距離Ｏとされている。

次いで、液晶表示部１５に上記第２図に示すような波形
表示を行う場合の動作を説明する。最初に、音速入力部
１３に被検査物体１内を超音波が伝播する音速（この音
速をＶ、とする）を入力し、又、測定始点設定部２１お
よび測定範囲設定部１４により、それぞれ始点から測定
領域左端までの距Ｈｌｓ　、及び測定範囲１５Ａの幅ｊ
２Ｒを入力する。

又、前記表示メモリ１６ｍのアドレス（Ａｔ、＋＝＋で
代表させる）の数は液晶表示部１５に応じて定められた
値であり、予め記憶されている。このアドレスＡＬ（ｊ
）の数をＫＬで表す。

上記測定始点設定部２１および測定範囲設定部１４はそ
れぞれロータリスイッチで構成されており、一方向、例
えば時計方向（正方向）の単位角度の回動により定めら
れた単位数値Δ！が現在値に加算され、逆方向（負方向
）の晴位角度の回動により減算される。このような加算
、減算は各ロータリスイッチの操作量をｃｐｕｔｏが読
込むことにより行なわれ、これにより測定始点設定部２
１に距離！、が、又、測定範囲設定部１４に距離ＩＲが
それぞれ設定され、これらの値１．．！！。

により始点から測定範囲終点までの距離ＲＥ（！！を一
ρ３”ｉ’！Ｉりが決定される。

上記各数値ｖ３．ｆｆ！＋　　７！、、ＫＬが定まると
、ＣＰＵＩ　ＯはＲＯＭ２０に記憶されている手順にし
たがってこれら数値を順次読込む（第３図に示す手順Ｐ
１．）。次いで、液晶表示部１５の測定範囲１５Ａの範
囲に波形を表示するには、波形メモリ６に記憶されてい
るデータをどのようにとり出せばよいかが演算により求
められる（手順Ｐ１□以降）。以下、この演算について
説明する。

ここで、被検査物体１の表面と底面との距離即ち表面エ
コーＳと底面エコーＢとの距離を７ｗ５Ｂ、その間のデ
ータを格納する波形メモリ６のアドレスの数をΔＫ、表
面エコーＳが受信されてから底面エコーＢが受信される
までの時間をもとすると次式が成立する。

２Ｌ、、＝ｖ３　　・ｔ＝ｖ、、−ΔＫ・τ、　−・−
−−−（３）Ｖｓ　　　−τＳ 上記（３）、　　（４）式は距Ｍ　Ｌ　ｓ　ｓを測定範
囲！８としたときの式（１）、　　（２）と等しい。そ
して、（４）式から、距離ｌＲの測定範囲１５Ａにおけ
るアドレスの数即ち、サンプリング期間で３でのサンプ
リング数Δに′は、 Ｖｓ　　　−τＳ となる。この（５）式で、２／（Ｖ、　　・τ、）＝β
とすると、 Δに’−βｅｌＩ　　　　　　　　　　・・・・・・・
・・（６）となる。

測定範囲１５Ａを液晶表示部１５いっばいに表示するに
は、波形メモリ６における上記アドレスの数Δに′を構
成する各アドレスから表示メモリ１６ｍのアドレスの数
ＫＬだけ選択して表示メモリ１６ｍのアドレスＡ　Ｌ　
（Ｊ）に対応させてやればよい。そこで、数Δに′と数
ＫＬの比率αをとると、となる。即ち、波形メモリ６の
アドレスＡＭ（ｉｌから１／α毎に選択して表示メモリ
１６ｍのアドレスＡＬ（ｊｌに対応させれば、一応測定
範囲ｌえにおけるエコー波形を表示することが可能とな
る。

一方、表面エコーＳのピーク点（始点）から距離！、に
ある測定令頁域の左端の波形メモリ６のアドレスは、当
８亥ピーク点のアドレスがＡ□、）であること、および
距離１３間にあるアドレスの数が（６）式よりβｌ、で
あることから、Ａ□８．βＪｌｓｌであることが判る。

したがって、測定範囲１５Ａを表示するためには、波形
メモリ６のアドレスＡＨ（５，β匂）から１／α毎にア
ドレスを選択すればよいことになる。即ち、波形メモリ
６のアドレスＡＭ＋１．においで、選択すべきアドレス
の番号ｉは次式で表される。

ｉ＝ｓ＋βｆｓ＋ｊ／α　　　　・・・・・・・・・（
８）（８）式でｊは表示メモリ１６ｍのアドレスの番号
である。（８）式の演算において、数ｊ／αは整数でな
い場合が生じるので、この場合には４捨５人等の適宜の
手法により数ｉは整数化される（手順Ｐ＋ｚ）− 次いで、波形メモリ６において選択されるべき次のアド
レス番号ｉ′を次式により求め整数化する（手順Ｐ、４
）。

α そして、アドレス番号ｉからアドレス番号（ｉｌ−１）
までの各アドレスに格納されている各データＤ、五）　
＝　　Ｄ（ｔｅｌ＋　＋　　・・・・・・・・・、Ｄ（
遥・−３）を１１置次続出して比較することにより、そ
れら各データのうちの最大値のデータＤＨを求める（手
順Ｐ１．）。

そして、このデータＤＭを表示メモリ１６ｍの対応する
アドレスＡＬ（ｊ）に転送する（手順ｐ、、）。

次いで、表示部コントローラ１６により表示メモ’７１
６ｍの各アドレスのデータを液晶表示部１５に表示する
（手順ＰＩ？＞。上記処理を変数ｊが表示メモリのアド
レス数Ｋ　＋、になるまで繰り返えすことにより所望の
測定範囲１５Ａを表示させることができる。

このように、本実施例では、波形メモリのアドレスのう
ち、表示メモリに転送のため選択されたアドレスおよび
そのアドレスと次の選択されたアドレスとの中間にある
各アドレスに格納されたデータを読出し、それらのうち
の最大値のデータを表示メモリに転送するようにしたの
で、エコー波形の高さをより一層正確に表示することが
できる。

又、測定始点設定部および測定範囲設定部を設けたので
、エコー波形の任意の部分を拡大又は縮小して表示する
ことができる。

なお、探触子や他の適所にスイッチを設け、波形メモリ
から表示メモリへのデータの転送を停止できるようにす
れば、表示部におけるエコー波形の表示をそのときの状
態で固定することができ、エコー波形又はそのデータの
記録を容易に行なうことができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、波形メモリのアドレス
をアドレス群に区分し、各アドレス群のそれぞれのアド
レスに格納されたデータのうちの最大値のデータを表示
メモリに順に転送するようにしたので、エコー波形の高
さをより一層正確に表示することができる。

【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波形表示
装置の系統図、第２図は表示領域を示す図、第３図は第
１図に示す装置の動作を説明するフローチャート、第４
図はディジタル型超音波探傷器の系統図、第５図（ａ）
、　　（ｂ）はエコー波形図およびその一部拡大波形図
、第６図は波形メモリの内容説明図、第７図は欠陥エコ
ーの拡大波形図である。 １・・・・・・・・・被検査物体、１ｆ・・・・・・・
・・欠陥、２・・・・・・・・・探触子、３・・・・・
・・・・送信部、４・・・・・・・・・受信部、６・・
・・・・・・・波形メモリ、１３・・・・・・・・・音
速入力部、１４・・・・・・・・・測定範囲設定部、１
５・・・・・・・・・液晶表示部、１６・・・・・・・
・・表示部コントローラ、１６ｍ・・・・・・・・・表
示メモリ、１０・・・・・・・・・ＣＰＵ、２１・・・
・・・・・・測定始点設定部。 代　理　人　弁理士　武　顕次部（外１名）′１ 智 第２図 第５図 （ｂ） 第６図 第 図 「

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超音波探触子に対して所定のパルスを出力する送信部と
   、前記超音波探触子からの信号を受信する受信部と、こ
   の受信部で受信された信号を所定のサンプリング周期で
   順次記憶する波形メモリと、この波形メモリに記憶され
   たデータのうち選択されたデータを表示する表示部と、
   この表示部に表示するデータを記憶する表示メモリとを
   備えた超音波探傷器において、前記波形メモリのアドレ
   スを順に所定の数を有するアドレス群に区分する区分手
   段と、前記各アドレス群毎にそれらアドレス群の各アド
   レスに記憶されたデータのうちの最大値を選択する最大
   値選択手段と、前記各最大値を前記表示メモリに順次転
   送する転送手段とを設けたことを特徴とする超音波探傷
   器の波形表示装置。