JPH0257970A - 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】 示装置は、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５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４　ａ　、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
央処理装置）、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）、１
２はＣＰＵｌ０の処理手順等を記憶するＲＯＭ　（リー
ド・オンリ・メモ・す）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、
１６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ｌ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、Ｗｌ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６図（ａ）、
　　（ｂ）に示すエコー波形図および第７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５
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６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が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、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６図（ｂ）および第７図により説明す
る。第６図（ｂ）は第６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ｔ、〜ｔ、・・・・・・・・・
ｔ、−１〜ｔ　ｉｌｌ・・・・・・・・・はサンプリン
グ時刻を示す。τ、はサンプリング期間である。タイミ
ング回路８の指令により翫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７図に示さ
れている。即ち、Ａ　Ｍ　（。）、・・・・・・・・・
は波形メモリのアドレス（これらをＡｘ＋＝＋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（ｉｌ　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って格納されてゆく。

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
して鳥かに多い。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る。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、 τ３　＝サンプリング時間 ｌＲ：測定範囲 ｖ、、：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　＝　２１１＊　／　Ｖｓ　　　　　　　　　”””
”’　（１）τＳ　　　　　τｓ’ｖｓ 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／Ｄｔ　　（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〕

超音波探傷器による検査においては、表示されたエコー
波形を記録する必要がしばしば生じる。

このような場合、エコー波形の記録は、表示面を写真逼
影することにより、又は、表示面に薄い紙を貼着して波
形を写し取ることによりなされてぃた。

ところで、上記エコー波形の記録は、通常、超音波探傷
器のオペレータが行なうことが多く、この場合、オペレ
ータは一方の手に探触子２を保持していなければならな
いので、記録を行なうことか困難であった。特に、水槽
Ｗを用いず、探触子２を直接被検査物体１に押付けて検
査を行なう場合、記録動作のため押付は力が弱くなると
探触子２と被検査物体１との間に間隙が生じてエコー波
形が消失し、記録ができなくなるという事態が生じてい
た。

又、エコー波形をオシロスコープにより表示するアナロ
グ型超音波探傷器においては、表示されているエコー波
形が絶えず前後左右に微妙に動き、さらに、上記ディジ
タル型超音波探傷器においても、表示されているエコー
波形の大きさが僅がながら絶えず変化しており、このた
め、エコー波形の記録に困難を覚えるという問題もあっ
た。

本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、
エコー波形の記録を容易に行なう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、前記選択された
データを前記表示メモリへ転送する転送手段とを備えた
超音波探傷器において、前記転送手段によるデータの転
送を停止させる転送停止手段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く。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選択し、その
アドレスのデータを表示メモリに転送し、表示メモリに
記録されたデータを表示する。記録を行なう場合には、
転送停止手段により波形メモリから表示メモリへのデー
タの転送を停止する。これにより表示メモリには最後に
転送されたデータが記憶されたままとなり、このデータ
が周囲の状態の如何にかかわらず表示され続ける。

〔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波形表示
装置の系統図である。図で、第５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５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、
２２はキーボード入力部である。ＲＯＭ２０、測定始点
設定部２１およびキーボード入力部２２以外の構成は第
５図に示す構成と同じである。ただし、第５図に示す音
速入力部１３はキーボード入力部２２により兼用される
。

第２図は第１図に示すキーボード入力部２２の平面図で
ある。図で、２２ａは数字ｒＯＪ〜「９」が表示された
１０個の数字キー、２２ｂは「セット」の文字が表示さ
れたセットキー、２２ｃは「ストップ」の文字が表示さ
れたストップキーである。所要の設定値、例えば音速を
設定する場合には、数字キー２２ａによりその数値を入
力し、セットキー２２ｂを押すことにより設定される。

ストップキー２２ｃは波形メモリ６から表示メモ’Ｊ　
１６　ｍへのデータの転送を停止するのに使用される。

次に、本実施例の動作を第３図に示すエコー波形図およ
び第４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
表示手段において一部従来装置と異なる。

第３図で、Ｔ、Ｓ、Ｆ、Ｂ、Ｂｓは第６図（ａ）に示す
ものと同じエコー波形である。−点１￥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。ｆｆｉ、ｌｌは前述
と同じく測定範囲１５Ａの幅、ｌ、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０とされている。

次いで、液晶表示部１５に上記第３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、キーボード
入力部２２により被検査物体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＃β３、及び測定範囲１５
Ａの幅ｌ。

を入力する。又、前記表示メモリ１６ｍのアドレス（Ａ
　Ｌ　（ハで代表させる）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ＡＬ１ｊ）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Δｌが現在値に加算され、逆方向（負方向
）の単位角度の回動により減算される。このような加算
、減算は各口−タリスイッチの操作量をＣＰＵ２０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ｌ、ｌ
がそれぞれ設定され、これらの値１．．ｌ、Ｉにより始
点から測定範囲終点までの距離１１ｔ　（ＮＥ＝１．＋
ＩＲ）が決定される。

上記各数値ｖ、、１ｇ、ｊ！、、ＫＬが定まると、ＣＰ
Ｕ２０はＲＯＭ１２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４図に示す手順ｐＨ）、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＋７６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ｐ、ｚ）。

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との距離をり、いその間のデータ
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ｔとすると次式が成立する。

２Ｌｓｗ＝ｖｌ　　１　　ｊ＝ｙ、　　ＨΔＫ・　τｓ
　　”・・”　　（３）■ｓ　　°　τＳ 上記（３）、　　（４）式は距離Ｌｕ１ｌを測定範囲ｌ
ｌＩとしたときの式（１）、　　（２）と等しい。そし
て、（４）式から、距離ＩＲの測定範囲１５Ａにおける
アドレスの数Δに′は Ｖ、　　嗜　τ３ となる。この（５）式で、２／（Ｖ、　　・τ、）−β
とすると、 Δに’−βＩＲ・・・・・・・・・（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
Ｋしたけ選択して表示メモＵ１６ｍのアドレスＡＬｆＪ
ｌに対応させてやればよい、そこで、数Δに′と数Ｋ　
ｔの比率αをとると、ＫＬ　　　　　　Ｖｆｉ、Ｔｆｉ となる。即ち、波形メモリ６のアドレスＡ、４（ｉ＋か
ら１／α毎に選択して表示メモリ１６ｍのアドレスＡＬ
（ｊ、に対応させれば、一応測定範囲β７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
ある測定領域の左端の波形メモリ６のアドレスは、当該
ピーク点のアドレス力’　Ａ　Ｍ　＋Ｓ＋であること、
および距Ｈｅｓ間にあるアドレスの数が（６）式よりβ
ｌ、であることから、Ａ　Ｍ　（Ｓ　＋　＃Ｊ　３）で
あることが判る。したがって、測定範囲１．５Ａを表示
するためには、波形メモリ６のアドレスＡ□ｓ＋ａ１％
＞から１／α毎に７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＜１１において、
選択すべきアドレスの番号ｉは次式で表される。

ｉ−ｓ＋ββｓ　＋　ｊ／α　　　　・・・・・・・・
・（８）（８）式でＪは表示メモリ１６ｍのアドレスの
番号で（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Ｐ１．）。

次いで、キーボード人力部２２のストップキー２２ｃが
押されているか否かを判断しく手順Ｐ　１４）押されて
いない場合には、手順Ｐｌｆｆで演算された波形メモリ
６のアドレスのデータを表示メモリ１６ｍの対応するア
ドレスΔ、（ｊ、に転送する（手順Ｐ＋ｓ）−次いで、
表示部コントローラ１６により表示メモリ１６ｍの各ア
ドレスのデータを液晶表示部１５に表示する（手順Ｐ１
６）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。手順Ｐ１４でストップキー２２ｃが押されて
いると判断された場合には、波形メモリ６からのデータ
の転送を停止しく手順ＰＩ？）、現在表示メモリ１６ｍ
に記憶されているデータを手順Ｐ１６の処理により表示
し続ける。したがって探触子２は表示とは無関係になり
、又エコー波形のデータも変化せず一定の値に固定され
る。

このように、本実施例では、ストップキーを押すことに
より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・にしたので、エコー波形を記録する場合は
任意の表示波形においてストップキーを押せば、新しい
データの転送が停止されて当該表示波形のデータをその
まま表示メモリに記憶することができ、したがって、探
触子から手を離しても表示波形には何等の影響もなく、
かつ、波形が変化したりふらついたりすることもなく、
これによりエコー波形の記録を容易に行なうことができ
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、上記実施例の説明では、キーボード入力部にスト
ップキーを設ける例について説明したが、ストップキー
は探触子に設けることもでき、これにより操作がより一
層容易になる。勿論、ストップキーは両者に設けていず
れを操作しても直面が停止するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、波形メモリのデータを
表示メモリに転送する転送手段の動作を停止させる転送
停止手段を設けたので、この転送停止手段により表示波
形を表示面に停止させることができ、これにより、記録
を容易に行なうことができる。

【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図は第１図に示すキーボード入力部
の平面図、第３図は表示領域を示す図、第４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５図は
ディジタル型超音波探傷器の系統図、第６図（ａ）、（
ｂ）はエコー波形図およびその一部拡大波形図、第７図
は波形メモリの内容説明図、第８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、１０・・・・・・・・・Ｃ
ＰＵ、１３・・・・・・・・・音速入力部、１４・・・
・・・・・・測定範囲設定部、１５・・・・・・・・・
液晶表示部、１６・・・・・・・・・表示部コントロー
ラ、１６ｍ・・・・・・・・・表示メモリ、２０・・・
・・・・・・ＲＯＭ。 ２１・・・・・・・・・測定始点設定部、２２・・・・
・・・・・キーボード入力部、２２ｃ・・・・・・・・
・ストップキー第２図 第３図 ＡＭ（Ｓ） ＡＭｔｓ） 第４図 第６図 （ａ） （ｂ）

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、
   前記選択されたデータを前記表示メモリへ転送する転送
   手段とを備えた超音波探傷器において、前記転送手段に
   よるデータの転送を停止させる転送停止手段を設けたこ
   とを特徴とする超音波探傷器の波形表示装置。