JPH03125961A - 超音波による表面直下状態の測定方式 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、超音波による表面直下状態の測定方式に関
し、詳しくは表面直下の欠陥の検出を高い測定周波数を
用いなくても検出できるような超音波測定装置の改良に
関する。

［従来の技術］ 超音波測定装置は、電子部品や金属板等の内部欠陥検査
をはじめとして、種々の処理を行った後の状態検査など
、材料や部品、建築物の構成物、配管等の物体に対する
内部や表面の状態検査に利用されていて、これら検査で
は、そのＣスコープ像が採取されることが多い。

この種の超音波測定装置としては、ｘ、　ｙ、　ｚ座標
内で被検体を走査するＸＹＺ走査装置を備えていて、被
検体の状態の変化をＣスキャンしてその画像を得て、得
た画像を観測又はデータ処理して所定の検査を行うもの
である。

ところで、超音波測定により物体の表面直下の状態を検
査することは、欠陥エコーが表面エコーに近いところと
なることから内部欠陥の検査以上に難しいところがある
。その検査方法としては、次のような２つの方法を挙げ
ることができる。

■被検体から得られる超音波エコーの受信信号から表面
エコーと欠陥エコーの信号を分離し、欠陥エコーの信号
を検出して欠陥部分を検出する方法。

■被検体から得られる超音波エコーの受信信号から底面
エコーのレベルを測定し、この測定において欠陥部では
欠陥によって超音波ビームの影ができるため、そのエコ
ーレベルが低下するこのことを利用して底面エコーのレ
ベルを検出して欠陥部分を検出する方法。

［解決しようとする課題］ しかし、これらの方法には次のような欠点がある。

前記の■の方法では、欠陥と表面の距離が非常に近い場
合に、周波数を高＜シ、高ダンピングの超音波パルスを
入射して測定しても欠陥エコーの分離が困難であること
が多いこと。また、■の方法では、欠陥と底面の距離が
離れている場合、超音波ビームの影がぼけてしまうため
、欠陥検出性能が著しく低ドすること。なお、表面と底
面とが平行でない場合は、後者の方法は適用できない。

第３図は、前記■の方法の−・例を説明するものであっ
て、パルサー６から加えられた送信パルス信号により駆
動された探触子１は、超音波パルス５を発生し、探触子
１により発生した超音波パルス５の一部は、被検体１の
表面２で反射して表面エコー５８として再び探触子１に
受信される。さらに、被検体３の表面２を通過し、被検
体３内部に入射した超音波パルス５は、欠陥４で反射し
て、欠陥エコー５ｆとして阿び探触子１に受信される。

なお、７はレシーバである。

ここで、欠陥４と被検体１の表面２の距離とが非常に近
い場合、表面エコー５Ｓと欠陥エコー５ｆは分離せず、
欠陥エコー５ｆの有無による欠陥の検出は困難になる。

この発明は、このような従来技術の問題点を解決するも
のであって、表面直下の欠陥の検出を周波数を高くしな
くても容易に検出できる超音波による表面直下状態の測
定方式を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するためのこの発明の超音波によ
る表面直下状態の測定方式の構成は、測定対象となる表
面直下の欠陥からの超音波エコーと表面からの超音波エ
コーとが干渉する長さのバースト状超音波を被検体に照
射し、被検体からのエコー受信信号を得て、そのエコー
レベルを検出するものである。

［作用］ このようにすることにより欠陥があるときには表面エコ
ーと欠陥エコーのバースト波の干渉波が生じ、欠陥のな
いときには干渉波が発生しないので、受信したエコー信
号のレベルに相違が生じる。

そこで、例えば、このエコーレベルに従ってＣスコープ
画像のデータを生成して表示すれば、容易に表面直下の
状態を観測することができる。

このようにバースト波の干渉を利用することにより表面
直下の欠陥の検出を周波数を高くしなくてもできるので
、安価な超音波測定装置が実現できる。

［実施例コ 以下、この発明の一実施例について図面を用いて詳細に
説明する。

第１図は、この発明の超音波による表面直下状態の測定
方式を適用した超音波測定装置の測定状態の説明図であ
り、第２図は、そのバースト波のＰ渉についての説明図
である。なお、第３図と同等の構成要素は同一の符号で
示す。

第１図と第３図の相違は、パスサー６に換えてバースト
信号発生回路８により発生するバースト信号により探触
子１が駆動されることである。そして、このバースト信
号の長さは、表面エコーと表面下に存在する欠陥から得
られる欠陥エコーと干渉する時間長に設定されているこ
とである。

ここで、バースト信号発生回路８から加えられた送信バ
ースト信号により駆動された探触子１は、第３図に示す
超音波パルス５と異なり、第２図の（ａ）に示すような
超音波バースト波９となる。

探触子１により発生したこのバースト波９の一部は、同
図の（ｂ）に示すように、被検体１の表面２で反射して
表面エコー９Ｓとして再び探触子１に受信される。さら
に、被検体３の表面２を通過し、被検体３内部に入射し
た超音波バースト波９は、欠陥４で反射して、同図の（
Ｃ）に示すように、欠陥エコー９ｆとして再び探触子１
に受信される。

その結果、同図（ｄ）に示すように、同図（ｂ）及び（
Ｃ）のバースト信号が干渉して合成された「渉波９ｒが
探触子１に受信され、レシーバ７により干渉波９ｒのエ
コー受信信号が得られる。そこで、この干渉波９ｒにつ
いてのピークレベルを検出することで欠陥の有無を検出
することができる。また、このとき、バースト信号の発
生長さを変化させればその位置も検出することが可能で
ある。

なお、同図（ｄ）は、干渉して合成された干渉波９ｒの
相互の波の位相の正相側と逆相側とがそれぞれ対応して
重なる方向で加算されて合成された場合であって、この
とき、探触子ｌが受信する音圧は上がり、（ｂ）で示す
、被検体１の表面２で反射したバースト信号の受信レベ
ルより高いレベルのピークが発生する。一方、位相がず
れて相互の正相側と逆相側とがそれぞれ重なる場合には
、同図（ｅ）に示すように、逆位相のものが合成される
結果、探触子１が受信する音圧は下がり、（ｂ）で示す
、表面２で反射したバースト信号の受信レベルより低い
レベルのピークが発生する。

そこで、干渉波の音圧が高くなる（ｄ）に示すような場
合には、単にピーク検出回路によって検出すればよい。

一方、（ｅ）のように、干渉波の音圧が小さくなる場合
には、サンプリングゲートをこの干渉波の位置にかけて
抜出してそのレベルが（ｂ）で示す、表面２で反射した
バースト信号の受信レベルより低下しているか否かによ
り判定することができる。なお、この場合、ゲートをが
けるタイミングは、表面エコーの立上がりをトリガにし
て所定時間遅らせて立上げ、干渉波が発生するとみなし
得る時間が経過した後に立ドげることで行う。また、こ
の場合のサンプリングゲートのケ上げ、立ドげは、マニ
ュアル等で外部がら入力設定できるようにしておき、被
検体１の状態によって経験土丹た値によって設定すれば
よい。

バースト波を干渉させれば、このように欠陥が存在しな
い場合の受信エコーのレベルが異なるため、そのエコー
レベル（ピークレベル）を測定することにより、表面直
下に存在する欠陥の検出がＬ１１能になる。なお、バー
スト状超音波を入射する理由は、分解能は関係なく、干
渉を効率的に行わせるためであり、バースト信号の発生
する時間は、検出対象となる表面下の位置に応じて干渉
が発生するような時間長となる。

その結果、物体の表面直下に存在する各種の欠陥の検出
や表面と底面との距離の差のない物体の欠陥の検出に利
用可能であるばかりでな（、例えば、配管内部に生成し
たスケール（湯あか）のはくり等の検出までも可能であ
る。

［発明の効果］ 以−Ｅの説明から理解できるようにこの発明にあっては
、欠陥があるときには表面エコーと欠陥エコーのバース
ト波の干渉波が生じ、欠陥のないときには干渉波が発生
しないことを利用しているので、受信したエコー信号の
レベルに相違が生じ、それを検出することで、そのエコ
ーレベルに従って、例えば、Ｃスコープ画像のデータ等
を生成して表示することができ、容易に表面直下の状態
を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の超音波による表面直下状態の測定
方式を適用した超音波測定装置の測定状態の説明図、第
２図は、そのバースト波の干渉についての説明図、第３
図は、従来の超音波による表面直下状態の測定方式の説
明図である。 １・・・探触子、２・・・表面、３・・・被検体、４・
・・欠陥、５・・・超音波パルス、６・・・パルサ、７
・・・レシーバ、８・・・バースト信号発生回路、９・
・・超音波バースト波。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定対象となる表面直下の欠陥からの超音波エコ
   ーと表面からの超音波エコーとが干渉する時間長のバー
   スト状超音波を被検体に照射し、前記被検体からのエコ
   ー受信信号を得て、そのエコーレベルを検出することを
   特徴とする超音波による表面直下状態の測定方式。