JPH0320665A - 超音波装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は超音波診断装置や超音波探傷装置等の超音波装
置に係り、特に、装置本体から離れた所にある被検査体
を検査するときに超音波探触子を使用して検査する超音
波装置及び超音波探触子に関する。

［従来の技術ゴ 第２５図は、従来の超音波装置のブロック構成図である
。超音波装置は、通常、超音波装置本体９５と超音波探
触子９１とをケーブル９３で接続する構成になっている
。従来の超音波探触子９１は超音波振動子１ｏのみを備
え、超音波袋置の動作条件は、装置本体９５に設けられ
た操作入力部５４の操作つまみやスイッチ類を操作する
ことで，オペレータがその都度入力するようになってい
る。

そして、装置本体９５の超音波送受信回路５０と探触子
９１の振動子１０との間でケーブル９３の信号線を介し
て信号の送受を行い、受信した信号は信号処理回ｇ．５
３で処理する様な構成となっている。

この従来の超音波装置を改良したものとして、特開昭５
　９　−　２　４．　３　１　６　３号公報記載のもの
がある。この超音波装置では，信号処理を容易にするた
めのプロセッサやメモリを装置本体に設（づでいる。最
近では、「非破壊検査Ｊ　Ｖｏ　ｌ．３７，Ｎｏ．９Ａ
（１．９８８年９月）号第８０９頁〜第８１４頁に記載
されている様に、全ディジタル方式の超音波装置が開発
されてきており、各種計測ソフトウェアを使用して、設
定，波形表示，信号処理，記録等を簡単にできるように
している。しかし、装置の動作条件は装置本体の操作入
力部からオペレータがその都度入力しなければならない
ことは従来と同じである。

超音波探触子として，近年、多数の微小超音波振動子を
アレイ状に配列したものが使用される様になってきてお
り，このアレイ状振動子を走査するための電子回路や信
号増幅器を装備した超音波装置が、特開昭５７−１１０
９２４号公報に記載されている。しかし、この超音波装
置でもやはり動作条件を設定する場合は、装置本体の操
作入力部からその都度入力しなければならず不便は＃消
されていない。

上述とは別の従来技術として、特開昭６１−２６５５６
６号公報記載の技術がある。この従来技術では、第２６
図に示す様に、超音波プローブ（超音波探触子）７０工
内部に，超音波振動子７０１ａと共にメモリ７０ｌｂ，
７０１ｃを内蔵させている。そして、これらのメモリ内
に、超音波のスキャン形態に応じた超音波送受信遅延制
御の為の遅延データと、画像表示の為のベクトルデータ
を格納している。この遅延データは、超音波装置本体７
０２の送受信制御部７０２ｂで読み出して，超音波送受
信部７０２ａを制御し、超音波の送受信を行う。ベクト
ルデータは、ディジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）
７０２ｃのアドレス発生部７０２ｃ２で読み出し、フレ
ームメモリ７０２ｃｌへの画像書き込みアドレスを与え
る。これにより、探傷（診断）画像がＣＲＴディスプレ
イ７０２ｄに表示される。

［発明が解決しようとする課題コ 上述した各従来技術は，動作条件設定の度に，あるいは
動作条件を変更する度に、装置本体の所にある操作入力
部から入力する必要がある１、また、受信画像を観測す
るときは、これも装置本体に付設された画面を見る必要
がある７超音波探触子を使用し該超音波探触子を被検査
体上を動かず場合、慎重に行う必要があり、その操作中
に動作条件を変更したり受信画像を確認したりするため
に離れた個所にある装置本体まで行くのは，面倒である
ばかりでなく、検査精度にも悪影響を及ぼすことになる
。しかし，従来の超音波装置は，この様な実際の使用環
境における操作性や使い勝手について配慮がなされてい
ないという問題がある。また、１台の装置本体に接続す
る超音波探触子が複数種類にも及ぶ場合、使用する超音
波探触子を装置本体に接続する度にその動作条件を手動
で入力しなければならず、更に入力した動作条件を簡単
に確認することができないという問題もある。

本発明の目的は、操作性や使い勝手の良い超音波装置及
び超音波探触子を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、超音波探触子の側に、あるいは超音波探触
子の側にも、動作条件を入力できる指令入力手段や、動
作条件確認用の表示部や、受信結果表示用の表示部を設
けることで、達戊される。

また、多種類の超音波探触子を取り替えて装古本体に接
続する場合は、超音波探触子内に動作条件データを格納
した記憶手段を設け、該超音波探触子を装置本体に接続
したときこの動作条件デ・一タで自動的に条件設定がな
されるようにすることで，達戒される。

［作用］ 超音波探触子を被検査体上で動かしている検査員は、動
作条件を確認したい場合には手元の探触子にある表示部
を見ることで手軽に確認でき、また、条件を変更する場
合はこれも手元の探触子に設けられた指令入力手段で変
更を指定でき、更に結果も手元の探触子の表示部で確認
ができる・ようになる。これにより、使い勝手や操作性
が向上する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る超音波装置の構成説
明図である。この実施例に係る超音波装置は、超音波探
触子１と、超音波装置本体５と、両者を接続する接続ケ
ーブル３とから成る。

超音波探触子１は、その構成要素として、超音波の送受
信を行う振動子１０の他に、探触子１自体の特性である
超音波周波数，焦点距離，焦域長，感度等の情報を記憶
したＲＯＭ１２、それらの情報やエンコーダ１４，スイ
ッチ１５からの入力情報を処理し超音波装置本体５ヘケ
ーブル３を介して伝達するＣＰＵＩＩ、超音波探触子１
が超音波装置本体５と接続されたことを検出する接続検
出回路１３、表示装置】６が内蔵されている。

超音波装置本体５は、超音波送受信回路５０、超音波送
受信回路５０の各種設定を行う制御コンピュータ５１、
超音波探触子工の内部回路とのインターフェース回路５
２、探傷データを解析処理する信号処理回＃｝５３、各
種設定を行うための操作入力部５４、設定状態の表示部
５５、結果を表示する表示部５７及び電源７０から構成
される４尚　設定条件や動作方法を記憶させる為の外部
記ｔ！媒体５６が取り付け可能である。

接続ケーブル３は，超音波探触子１と超音波装冴本体Ｓ
を接続するものであり、超音波信号を伝達する信号８３
０と、端子３６．　３７の他に、超音波探触子１からの
情報の伝達やＣＰＵＩＩとコミュニケー・シコンや綴続
の検出等に使う信号線３１〜３５と、これ等の信号線３
１〜３５の端子３８〜４７が設けられている。

次に、超音波探触子１、ケーブル３、超音波装置本体５
で構成される超音波装置の動作を説明する。

先ず、超音波装置本体５番こケーブル３を介し′Ｃ超音
波探触子１が接続されると、超音波装置本体５の電源７
０から超音波探触子Ｊへ電カが供給され．超音波探触子
１内の各回路が動作可能になる。そして、接続検出回ｉ
ｌｌ：探触子インターフェース回路５２とで両者の接続
されたことを検出したとき、制御コンピュータ５１は接
続状態になったことを知る。次に、制御コンピュータ５
ｌは、探触子インターフェース回路５２を介して、超音
波探触子１内のＲＯＭｌ２に記憶されている前記情報を
読み出す７制御コンピュータ５ｌは読み出した情報を基
にして、超音波送受信回路５０の動作条件を設定する。

この動作条件は，例えば、送受信繰返し周期，送信パル
ス電圧，利得，ダンピング等である。また、制御コンピ
ュータ５１は、信号処理回路５３に、周波数やゲート位
置，ゲート幅等も設定する。これらの設定値は，超音波
探触子１の性能を十分に発揮させる値なので、通常のほ
とんどの場合に使用出来るものである。

このように、超音波探触子ｌをケーブル３を介して超音
波装置本体に接続するだけで、超音波装置がその超音波
探触子１に最適な状態となる様に初期設定され、超音波
装置の操作が従来に比べて簡単になる。

次に，アレイ型探触子を使用する場合の実施例を説明す
る。アレイ型超音波探触子を用いる電子走査式超音波装
置の場合は、第１図に示す振動子１０として、第２図に
示す様な多数の振動子１０−　１　．１．０−２，・・
・＋　１０−ｎを配列したアレイ振動子群を使用し５更
に第１１に示す超跨波送受信回路５ｏの代りに、電子走
査式超音波送受信回路５０−１を使用する。電子走査式
超音波），ｅ・≠信（ｒ１＃ｔは、例えば第３図に示す
様に、制御コンピュータ５Ｉ　（第１図）とのインター
フェース回路５０１、多チャンネル走査制御回路５０２
、多チャンネルパルサ−５０３、多チャンネルレシーバ
５０４、送波整相回路５０５、受波整相回路５０６から
構成されてぃろ５， アレイ型超音波探触子１−１．（第２図）内には、その
アレイ振動子のピッチ，焦点距離，焦域長，各振動子の
感度，またリニア走査用がセクタ走査用かの区別や，周
波数，アレイの凹凸等のデータを記憶したＲＯＭ．１２
が備えられる。このアレイ型探触子１−１をケーブル３
を介して超音波装置本体５に接続すると、前述した単一
の超音波探触子１　（第１図）の場合と同様にして．制
御コンビュータ５１が接続されたことを知る。制御コン
ピュータ５ｌは，探触子インターフェース回路５２を介
してアレイ型超音波探触子１−１内のＲＯＭ１２に記憶
されている前記データを読み出す。次に、制御コンピュ
ータ５１は、これらのデータを基に，整相同路５０５，
　５０６　（第３図冫の遅延時間の設定を行い、多チャ
ンネルパルサー５０３の出力パルス電圧の調整と多チャ
ンネルレシーバ５０４の利得調整を行う。

また、制御コンピュータ５１は、多チャンネル走査制御
回路５０２に走査手順を設定し、更に信号処理回路５３
に対し、周波数やゲート位置，ゲート幅等を設定する。

このアＩノイ型超音波探触子１−１を用いる場合、オペ
レータが使用途中で焦点距離を変更することがある。こ
のような場合は、超音波装置本体５の操作入力部５４や
アレイ型超音波探触子ｆｆ．．　−　１に設けられたエ
ンコーダ１４，スイッチ１５を操作し、制御コンピュー
タ５ｌに変更すべき焦点距離を知らせる。このエンコー
ダの使用方法については後述する。変更すべき焦点距離
がオペレータにより指示されたとき、制御コンピュータ
５１は、既に読み出してあるアレイ型超音波探触子１−
１のアレイ振動子１０−　１　，・・・，１０−ｎのピ
ッチデータを用いて遅延時間を計算し、この遅延時間を
整相同路５０５，５０６に設定する。この様にすること
で、遅延時間のデータを超音波装置本体５内に予め記憶
しておく必要が無くなり、将来開発される新しいアレイ
型超音波探触子に対しても対応できることになる。

以上が、本実施例に係る超音波装置の基本的構成である
。次に、本実施例の詳細部分について説明する。

先ず、接続を検出する（接続検出回路１３とインターフ
ェース回路５２）の実施例につき、第４図を用いて説明
する。この回路の検出原理は，超音波探触子１がケーブ
ル３を介して超音波装置本体５に接続されたとき、閉ル
ープが形成されることを利用するものである。第４図の
超音波装置本体５内に設けられたインターフェース回路
のインバータ５２１の入力は抵抗Ｒ１によってＶｃｃに
プルアップされており、探触子１の接続前はインパータ
５２１の入力はハイレベルになっている．従って，イン
バータ５２１の出力は「］一レベルになっている、超音
波探触子工がケー・ブル３を介して超音波装置本体５に
接続されると、ケーブル丙の信号線３４１，３４２と超
音波探触子１、内の接続検出回路Ｉ３がつながり、閉ル
ープが形成される。これにより，インバータ５２１の入
力がローレベルになり，その出力はハイレベルになる。

このハイレベル信号によって，単安定マルチバイブレー
タ５２３がトリガされる。ドリガされた単安定マルチバ
イブレータ５２３からはパルスが出力され、このパルス
が探触子が接続されたことを示す信号Ｐ１となる。また
，探触子接続中は、インバータ５２１の出力はハイレベ
ルとなる。探触子接続状態を示す信号Ｐ３は、ハイレベ
ルのとき接続中であることを、ローレベルのとき、探触
子が装置本体５から切り離された状態であることを示す
。本実施例の超音波装置本体５では、探触子が接続され
たことを信号ＰＬで検出すると、超音波探触子１内のＲ
　Ｏ　Ｍ．　１．　２に格納されている情報を読み出し
、超音波装置の本体５内の各回路に対し、各種条件の自
動設定を行う。

次に、超音波探触子１を超音波装置本体５から切り離し
たときを考える。このときは，インバータ５２１の入力
がローレベルからハイレベルになり、これによって出力
がハイレベルからローレベルになる。更に第２のインバ
ータ５２２の出力がローレベルからハイレベルになり、
このハイレベル信号により単安定マルチバイブレータ５
２４がトリガされてパルスを出力する。このパルスが、
探触子が切り離されたことを示す信号Ｐ２となる。更に
探触子接続中を示す信号Ｐ３はハイレベルからローレベ
ルになり，探触子１が切り離された状態であることを示
す。

以上が、探触子の接続の有無を検出する回路の動作であ
る。以上の動作をまとめると、第５図に示すように、探
触子を本体５に接続した時にパルスｐｉが発生し、接続
中は接続状態を示す信号Ｐ３のレベルがハイレベルとな
る。そして，探触子１を本体５から切り離す時にパルス
Ｐ２が発生し、接続状態を示す信号Ｐ３のレベルがロー
レベルになる。

上記の実施例では、ハードウエア（回路）によって接続
状態を検出しているが、ソフトウエアによっても実現す
ることが出来る。例えば、超音波探触子１内のＲＯＭ１
２に特定のコードを記憶しておき、第６図に示す様に、
超音波装置本体５からそのコードを読み出す動作をさせ
、このコードを正しく読み出せた場合に「接続状態ｊに
あることを認識することで達或される。

尚、この方法は、定期的に超音波探触子１内のＲＯＭ．
１２からその特定コードを読み出す動作を行って接続の
有無を監視する必要があるが、これはソフトウエアの一
部に組み込んでおけばよい。

次に、接続を検出する機能を無効にする回路の実施例に
ついて説明する。この回路機能は、超音波装置本体５の
各種条件の自動設定機能を無効にする為に必要な機能で
ある。接続検出機能を無効にする場合としては、同一の
設定条件で別の種類の超音波探触子を使う場合がある。

例えば複数の特性の異なる超音波探触子の性能評価を行
うときは、同一設定条件で行う必要がある。この機能を
実呪する回路として、本実施例では第７図に示す回路を
使用する。この回路では、前記の閉ループを構成しむい
ように，超音波探触子内の接続検出回路ｌ３−１のつな
がりが切れるようにしてある。

尚、第６図で説明した様なソフトウェアによって接続の
検出を行う方法を採用している場合は、第７図に示すス
イッチ回路にアドレスを割り当てておき、そのスイッチ
の状態を先ず検出し、接続状態を検出するためのコード
読み出し動作を行うか否かを判断するようにソフトウェ
アを組むことで実現できる。また，この場合はスイッチ
の切り変えによってＲＯＭｌ２に記憶した特定のコード
を読み出せなくすることでも実現できる。更に、超音波
探触子ではなく超音波装置本体５側にスイッチ回路を設
けても同じ機能を実現できる。

次に、超音波探触子に設けたエンコーダについて説明す
る。第８図はエンコーダ１４−　１　．　１４−　２を
備えたアレイ型超音波探触子１−４の上面図である．こ
のアレイ型超音波探触子は電子操作式超音波装置に接続
して使用する。電子走査超音波装置では、各振動子１０
に加える電気パルスまたは各振動子で受信された信号（
電気信号に変換された後の信号）に遅延を与えることに
よって、第９図（ａ），　（ｂ）に示す超音波ビームの
集束や偏向を電子的に行うことができる。このときに与
える遅延時間は、振動子の配列ピンチ，焦点距離，偏向
角度及び同時に廓動する振動子数から計算で求める。

ところで、本実地例に係るアレイ型超音波探触子１−１
内には、振動子の配列ピッチデータが記憶されており、
このデータは、第１図に示す超音波装置本体５内の制御
コンピュータ５】で読み出されている。また、同時廃動
する振動子数は、第３図に示す電子走査式超音波送受信
回路５０の多チャンネルパルサー５０３、多チャンネル
レシーバ５０４で扱える数として分かっている。よって
、焦点髭離あるいは偏向角度を入力すれば，コンピュー
タ５１あるいはＣＰＵＩＩが遅延時間の計算を行うこと
ができる。そこで、この焦点距離，偏向角度をアレイ型
超音波探触子１−１に備えられたエンコーダ１４によっ
て入力するようにすれば、超音波装置本体５の操作入力
部５４を操作しなくても，焦点面離Ｆ，偏向角度θの設
定や設定変更を容易に行うことが可能となる， 次に、Ｌンコーダの詳細について説明する。コンピュー
タでデータ処理する関（１＋−ｈ、本実施例では２進の
ディジタルコードを発生するエンコーダを使用する。第
１０図（８Ｌ　（ｂ）はエンコーダの説明図である。こ
のエンコーダは．バソファ１４０と、該バッファ１４０
の入力側電気接点としての電極パダーン１４１とを備え
て成る。この電極パターン１４１は基板１４９上に形威
され、移動電極１４２をこの電横パタ・−ン１４１上で
スライドさせ両者の接触にょり２進コー・ドを発生させ
るものである。第ｌ１図は別のＬンコーダの構成図であ
る。このエンコーダは町変抵抗器１４４を用い、分割電
圧をアナログ〜ディジタル変換器１４３によってディジ
タル信号に変換するものである。

次に．エンコーダの入力値が変更されたときこれを検出
する回路の実施例について第１２図を用いて説明する。

ラッチ５２５は変更前のエンコーダ入力値を保持してい
る。エンコーダ１４を操作してエンコーダの入力値が変
化すると、比較回路５２６はラッチ５２５に保持されて
いる変化前の値と変化後の値を比較する。比較回路５２
６は、両方の値が−・致していないことを検出したとき
出力を″０・″から“１”にする。つまりエンコーダ１
４を操作して指定焦点距離あるいは偏向角度が変化する
と、比較回路５２６から“上”が出力される。この“１
″信号で単安定マルチバイブレータ５２７をトリガして
エンコーダ入力値の変化を知らせるパルスを発生させ、
同時にラッチ５２５をトリガして新しいエンコーダ入力
値を保持する。変更後のエンコーダ入力値がラッチ５２
５に保持されると、比較回路５２６の出力は再び１１　
０　ＩＩになる。第１３図は、第１２図の具体的実施例
を示す回路図である。この回路図に示すように、比較器
５２６は、対応するビッＩ一毎の排他的論理和をとり更
にそれらの論理和をとることで、比較する２つの値（変
更前後のエンコーダ入力値）が一致したとき“０　７７
を入力し一致しなかったとき″１”を出力するようにな
っている。

以上に説明した回路により、エンコーダ入力値の変化を
検出することができる。

この二ンコーダにより焦点距離等の指定が変更されたと
き，電子走査式超音波装置では、第上図に示す制御コン
ピュータ５１がエンコーダ１４の入力値の変化を知らせ
るパルスを検出すると共にエンコーダの値を読み込む。

そして、既に読み込んである振動子のピッチデータと、
同時邪動振動子数と、エンコーダから入力された焦点児
離あるいは偏向角度から遅延時間を計算し、求めた遅延
時間で遅延回路の再設定を行う３つまり、本実施例では
、焦点距離，偏向角度を超音波探触子に備えたエンコー
ダから入力することで、超音波装置本体に触れずに、自
動的に焦点距離，偏向角度を設定できることになり、操
作性が向上する。この動作のフローを第１４図に示す。

第ｌ４図のフローを見れば分かるように、エンコーダ値
から計算した設定データが装置の設定範囲外になってい
る場合には、設定可能でエンコーダで指定した設定値に
近い設定にすると共に指定通りに設定出来なかったこと
をオペレータに知らせる。このようにすることで，指定
範囲外になった場合でも操作性を低下させることが無い
。

次に、指令を入力する手段の実施例について説明する。

先ず、アレイ型探触子の場合について第８図を再び用い
て説明する。アレイ型探触子を用いた電子走査式超音波
装置では、前述のように、探触子に装備されたエンコー
ダ１４を用いて，焦点距離や偏向角度を変えることが可
能である。これらの機能を活用した探傷（診断）方式と
して，扇状にビームを走査するセクタ走査や，焦点距離
を変えながらビームを走査するダイナミックフォーカス
等がある。この内、セクタ走査では，角度走査の範囲設
定が必要になる。これは、前述のエンコーダｌ４からの
入力と、指令を入力するスイッチ１５からの入力の組合
せで行うことが出来る。第８図に示すアレイ型超音波探
触子において、エンコーダ】４−１で先ず第１の角度を
設定した後、０−ｓｅｔスイッチ１５−１を押すことに
よって，角度走査範囲の一方の端が電子走査式超音波装
置に設置される。次にエンコーダｌ４−王を第２の角度
に設定した後、θ一ｓｅｔスイッチｌ５−１を押すこと
によって、角度走査範囲のもう一方の端が電子走査式超
音波装置に設定される。これにより、セクタ走査の角度
走査範囲が設定され、第１の角度と第２の角度の間で扇
状に超音波ビームを走査して深傷が行われる。

この設定時に、第１の角度設定の後に第２の角度を設定
せずいきなりθ一ｓｅｔスイッチ１５−１を押した場合
は、角度走査範囲の両方の端が同し、つまりエンコーダ
１４−１に設定された角度方向にのみ超音波ビームを送
受して探傷を行うことになる。つまり、セクタ走査用の
アレイ型探触子でセクタ走査を行わず固定角度の単一探
触子のように扱うこともできる。

ダイナミックフォーカスについてもエンコーダ１４−２
とスイッチ１５−２を同様に、操作することで焦点距離
を設定された範囲内で変えなから探傷を行ったり，固定
焦点距離の設定して固定焦点の単一探触子のように扱っ
たりすることが出来る。

以上のように、本実施例による探触子Ｌこ装備されたス
イッチ１５をエンコーダ１４と組合せて用いることによ
り、セクタ走査範囲の設定や走査角度の固定、あるいは
ダイナミックフォーカスの範囲設定や焦点距離の固定等
が簡単に行える。両方のスイッチ１５−１．１５−２と
同時に押したときにはシステムのリセットを行うという
使い方もできる。

次に、前述した本実施例に係る超音波探触子を単一の超
音波探触子として使用する場合につき、第１５図を用い
て説明する。

単一の超音波探触子として使用する場合は、前述したよ
うなセクタ走査やダイナミックフォーカスは行わない。

この場合は、スイッチを次の様に使用すると便利である
。例えば、探傷中に受信波形を受像機で観測している最
中に、被検査体中の傷等からの反射波が観測されたとき
や異常な反射波が観測されたとき、直ちにプリンタでこ
の反射波形を印字したり、更に高度な解析装置で波形解
析を行い、即座に欠陥の状況を分析し記録する必要があ
る。このようなとき、スイッチｌ５を押すことで、これ
らの操作指示を装置に対し行せるようにすることで，深
傷検査の効率化を図ることができる。

次に、情報表示手段を備える超音波探触子の実施例を、
第８図と第１６図を用いて説明する。第８図の超音波探
触子１−１には小型の平面表示装置１６が設けられてい
る。この表示装置１６に、例えば探傷結果の内容を表示
する。これを第１６図で説明する。第１６図（ａ）の例
は、被検査体が無欠陥の場合であり，エコーレベルが″
○″なので欠陥無し（ＮＯ）と表示される。第１６図（
ｂ）の例は，小さな欠陥があった場合であり、エコーレ
ベルが″２０″で欠陥有り（ＹＥＳ）且つサイズ小（Ｓ
），欠陥位置Ｘ＝１５．　Ｙ＝２２と表示される。第１
６図（ｃ）の例は、大きな欠陥があった場合であり、エ
コーレベルが＃　Ｏ　｝＋で欠陥有り（ＹＥＳ），サイ
ズ大（Ｌ），欠陥の位置はＸ＝２０，　Ｙ＝４５と表示
される。このように、深傷結果が手元の超音波探触子で
分かることは実用上において便利であると共に、重要な
ことでもある。それは、以下の理由による。即ち、超音
波深傷では、欠陥を見落とさずに検出することが重要で
あるが、その為には超音波探触子と被検査体との接触を
十分確保して、超音波を被検査体に良好に入射させる必
要がある。検査員の人手によって探傷を行う場合、検査
員は超音波探触子と被検査体との接触を良好に保つため
、常にその接触状況を監視しながら超音波探触子を被検
査体の表面で動かしながら深傷を行っている。従って、
探傷結果の表示部が超音波装置本体側だけにあるのは．
　！ｉｉれた位置にある超音波探触子と装置本体側の表
示部とを交互に見なから探傷を行わなければならなくな
り、超音波探触子と被検査体との接触を良好に保つとい
う重要な作業に専念出来なくなる，また、超音波装置本
体の表示部を直接見ることができないような状況にある
ときは、探傷そのものが不可能となる。以上のような理
由から、超音波探触子に表示装置を設け深傷結果をこの
表示′ＪＡ置に表示することにより、検査員が超音波探
触子の操作に集中できるようになり，的確な探傷を行う
ことができるようになる。なお，この表示部には深傷結
果だけでなく、超音波装置の各種設定条件を表示させる
ことで、設定条件の確認が容易になることはいうまでも
ない。また、欠陥の有無を表示するだけならば、表示装
置としてランプや発光ダイオードを用いて欠陥が検出さ
れた場合これ等を点灯させるようにしたり、またはブザ
ーを用いて音を出すようにしてもよい。

次に、本実施例による超音波探触子以外の従来の超音波
探触子を本実施例の超音波装置本体に接続する場合に使
用する変換装ｉ￥′Ｌの実施例について説明する。

第１７図に示すようにこの変換装置７は、超音波探触子
が接続される側に送信パルス及び受信信号を伝達する信
号端子４８のみがある。また、超音波装置本体に接続さ
れる側には超音波装置本体との間で情報の送受を行うた
めの信号端子３９，　４３，　４５．４７と超音波装置
本体から電力を供給する端子４１が設けられているが従
来の探触子を使用する限り、これ等は機能しない。・つ
まり、、′、の変換装置７は、一種の変換コネクタであ
る。二的ような変換装置によって、従来の問音波探触子
を本実施例による超音波装置本休５の接続することが可
能となる。

ただし、このようか利用を図る場合には、当然のことで
はあるが、超音波装置本体をその超音波探触子に適した
条件に自動設定する機能ｊ：ｉ使えなくなる。

次に、超音波装置（７）動作条件を外部から設定し、そ
の動作条件を列部記憶媒体に記憶させ、更に、外部記憶
媒体に記憶されている動作粂件を読み出して動作させる
超音波装置の実施例について、第１図を再び用いて説明
する。超音波探傷］，こよる検査では、超音波を被検査
体内部に向けて送信し，被検査体内部からの反射波を受
倍シ，、信号処理や映像化を行い被検査体の良，不良を
判断する。第１図に示す本発明の実施例や，第２０図に
示す従来装置の信号処理回路５３で超音波の送受信制御
や信号処理，判断等を行・ウ．シかし従来の超音波装置
、例えば前述１、７た文献「非破壊検査ＪＶ○１．３７
，Ｎｏ，９Ａの８０９頁に示さｌ　１１，た探傷装置で
は、既存のＲ．　Ｏ　Ｍカードを装置に差し込み該ＲＯ
Ｍカード内の格納データによる制御や信号処理は可能で
ある。しかし、超音波装置で設定した動作条件を記憶し
ておいたり、記憶しておいた動作条件を読み出し、それ
に基づいて動作させたりは出来ない。本実施例による超
音波装置では、設定した動作条件をＩＣカード等の外部
記憶媒体５６に記憶させる機能を持たせてある。動作条
件の設定は、第１図の示す超音波装置本体の操作入力部
５４から行い、外部記憶媒体５６に記憶させる。従って
、本実施例による超音波装置では、利用者が各自の目的
に合った動作や信号処理を装置の行わせることができる
ように超音波装置を任意にプログラムすることができる
。

更に本実施例では、外部記憶媒体５６に格納する動作条
件と共に、そのどき使用する超音波探触子の識別コード
も記憶させることによって、装置を動作させる前に現在
接続されている超音波探触子ｌの識別コードを読み出し
照合することにより、現在接続されている超音波探触子
が次に使用すべき超音波探触子であるか否かの判別を自
動的に行わせることがで孝る３，これにより人為的な装
置の設定ミス等を極力低減“Ｃき、信頼性の高い超音波
装置を構成することが出来る。

次に、識別コードを内部に設定してある超音波探触子と
、その超音波探触子とは別個の超音波探触子固有の情報
及びその識別コードを記録した記録媒体と，前記超音波
探触子から伝達される識別コードと前記記録媒体に記録
されている識別コードとを照合し識別コードが−１した
場合シ．：前記記録媒体に記録されている情報に基づい
て装置の設定を自動的に行う手段とを備える超音波装置
の実施例について、第１８図を用いて簡単に説明する。

装置の詳細部分については，既に前述した実施例と同じ
である。

超音波装置本体５には、超音波探触子１が接続ケーブル
３を介して接続され２超音波探触子１内部の識別コード
設定回路２４に記憶されている識別コードが装置本体５
に読み出される。また一方で、使用する探触子の識別コ
ードが，例えばＲ　Ｏ　Ｍカード６６から読み出され、
．次に両方の識別コードが比較される。この比較結果が
一致した場合，次にＲＯＭカード６６から超音波探触子
固有の情報が読み出され、超音波装置本体５の各種条件
が自動設定される。この実施例における超音波装置の自
動設定のフローを第１９図に示す。

第１９図では識別コードをＩＤと記述してある。

また、この実施例では、超音波探触子の内部に設ける識
別コード設定回路２４として、第２０図に示すような簡
単な配線のみで構成した回路を使用でき、この回路で識
別コードの設定を行う。一方、超音波装置本体５内の識
別コード入力回路６５も第２０図に示す回路で実現でき
る。第２０図の回路はディジタルの識別コードを発生す
る回路であり、超音波装置内の識別コード入力回路６５
はバッファ６５１〜６５４の入力をプルアップすること
でハイレベルにしてある。プルアップしたバッファ入力
のうちの任意箇所を、超音波探触子内の識別コード設定
同路２４でローレベルにすることで、識別コード般定回
路２４の設定に従ったコードが出力される。第２Ｃ図の
回路は、識別コード設定回路２４のコード設定部２４１
〜２４４を短絡または開放にして、′Ｏ″またはＮ　Ｉ
　Ｉ＋を設定するものであり、この例゛では、４ビット
のコードとして”　１　０　０　１　”を設定した状態
を示している。尚、この回路方式で全てのビットがＩＩ
　ｌ”のコード“１１１１”は、識別コードとして使え
ないようになっている。その理由は、識別コード入力回
路６５の初期状態と同じだからである。

以上に説明した実施例は、多くの情報を持たない単一の
超音波探触子の場合に特に有効である。

単一の超音波探触子では，その情報としては、周波数、
焦点距離、入射角度等の特性情報が主であり、アレイ型
超音波探触子の振動子の配列ビッチデータのような構造
情報が無いので、ＲＯＭカード６６に記録する情報も少
なく、超音波装置本体５の設定入力を利用者が手で行っ
てもさほど面倒ではない。また、ＲＯＭカード６６に記
録されている情報が少ないことから，電源を切っても記
憶した情報が失われない不揮発性の記憶媒体、例えばＥ
ＥＰＲＯＭ，磁気バブルメモリ，磁気ディスク，電池で
バックアップされたメモリ等を超音波装置本体５内部に
設け、ここに多数の超音波探触子の識別コードや固有の
情報を記憶しておくことにより、超音波装置本体５を使
用する毎にＲ　Ｏ　Ｍカード６６から超音波探触子固有
の情報を読ませる操作はしなくてもよくなる。このため
、ＲＯＭカード６６と超音波探触子１を常にペアで持っ
ている必要が無くなる。これは、現場に超音波装置を持
ち込み、人手で探傷を行うことが多い単一の超音波探触
子を用いる場合に有効である。尚、超音波装置内部に設
ける不揮発性記憶媒体の記憶容量が大きい場合は、前述
したアレイ型超音波探触子に適用しても有効であること
は当然である， 次に、外部から入力した被検査体の構造情報と超音波探
触子の情報に基づいて動作する超音波装置の実施例につ
いて、その動作を第２１図と第２２図を用いて説明する
。第２１図は、アレイ型超音波探触子を用い、探触子を
接触させた面からの距離が場所によって異なる底面を検
査する場合を示したものである。このような場合、距離
が異なる各底面■，■，■をいずれも良好な分解能で検
査するためには、超音波ビームが底面で集束するように
制御する必要がある。このためには、被検査体の構造情
報が必要になり、この情報を超音波装置に入力し，更に
アレイ型超音波探触子の情報と合せて、超音波ビームを
制御することによって、いずれの底面も良好な分解能で
検査するようにする。

この場合、超音波装置では、先ず被検査体の構造情報を
基に超音波ビームの集束位置を決定する。

次に、アレイ型超音波探触子の情報を用いて，第３図に
示す超音波送受信部５０−１の整相回路５０５，５０６
の遅延時間を超音波ビームの集束位置が先に決定した位
置となるように設定する。更に、底面からのエコーを選
択的に受信するために，第３図に示す信号処理回路５３
の時間軸のゲー１一位置ｔを設定する．このゲート位ｉ
ｔは、被検査体の音速■と表面からの距離Ｑから、ｔ　
＝　Ｑ　／　ｖで計算して求めることができる。このゲ
ートを設定したエコーの状況を第２２図（ａ）．　（ｂ
）．　（ｃ）に示しておく。

以上述べたように、被検査体の構造情報も考慮して超音
波装置を動作させることによって、被検査体の検査部位
の形状の追従した探傷を行うことができる。

次に，基準検査体を用いて、超音波装置の動作条件を自
動的に設定する方法について、焦点距離の自動設定を例
に、第２３図と第２４図を用いて説明する。第２３図は
基準検査体とその内部での超音波ビームの集束状況を示
した図である。基準検査体は厚みがＬであり、この底面
を良好に検査するには、超音波ビームの焦点距離ＦをＬ
に一致させることが重要である。これは、前述した実施
例同様である。前述した実施例では、外部から構造情報
を入力して，それに基づいて超音波装置の条件設定を行
っていたが、この実施例では基準検査体を用いて設定を
行うものである。この実施例での自動設定動作は，次の
ような事実に基づいて行う。

即ち、底面に超音波ビームを集束させた場合、エコーレ
ベルがほぼ最大になるという事実である。

これを第２４図に示す。第２４図で焦点距離Ｆが基準検
査体の厚みＬに等しくなると、エコーレベルが最犬にな
ることが分かる。よって、第３図に示す超音波送受信部
５０−上の整相同路５０５，　５０６の遅延時間を変え
て，焦点距離を変化させ、エコーレベルと焦点距離の関
係を求める。次にその結果からエコーレベルが最大とな
る焦点距離を求め、その焦点距離となるように第３図に
示す超音波送受信部５０−１の整相同路５０５，　５０
６の遅延時間を設定する。このような自動設定動作は、
深傷方法，例えば超音波ビームの放射方向やビーム幅等
が規格によって定められている場合、その規格に適合す
るように超音波ビームを調整するための試験片を用意し
ておき、その試験片を用いて白！ｌ！ＩＪ設定すること
で深傷を行う前の超音波装置の設定作業を簡単に行うこ
とができるという利点がある。

［発明の効果］ 本発明によれば、超音波探触子を被検査体上で動かして
いる検査員は，′＃Ｊ作条件を確認したい場合には手元
の探触子にある表示部を見ることで手軽に確認でき、ま
た、条件を変更する場合はこれも手元の探触子に設けら
れた指令入力手段で変更を指定でき、更に結果も手元の
探触子の表示部で確認ができるようになる。これにより
、使い勝手や操作性が向上する。更に、検査対象が異な
る度に新たな超音波装置全体を開発する必要が無くなり
，それに対応した超音波探触子のみを開発すれば良くな
るという効果もある。従って、新規開発費の低減を図る
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る超音波装置のブロノク
構成図、第２図は本発明の一実施例に係るアレイ形の超
音波探触子のブロック構成図、第３図は電子走査式超音
波送受信回路の構成図、第４図は本発明の一実旅例に係
る接続検出回路の構戊図、第５図は接続検出回路の出力
信３波形図、第６図はソフトウェアによる接続検出処理
手順を示すフローチャート、第７図は接続検出回路を飢
効化する手段の説明図，第８図は本発明の一実旅例に係
るアレイ形の超音波探触子の外観図、第９図（ａ），（
ｂ）は超音波ビームの制御説明図５第１０図（ａ），（
ｂ）はエンコーダの構成図、第１１図はエンコーダの他
の実施例の構戊図、第工２図はエンコーダ出力値の変化
検出回路の構成図、第１３図は第１２図の具体的回路図
，第１４図はエンコーダ出力値による動作条件設定手順
を示すフローチャート、第１５図は本発明の一実施例に
係る超音波装置の操作説明図、第１６図（ａ）（ｂ），
（ｃ）は超音波探触子に設けた表示部の表示例を示す図
、第１７図は各種の超音波探触子を取り替えて接続でき
る装置本体に従来の探触子を接続するときに使用するコ
ネクタの説明図、第１８図は本発明の別実施例に係る超
音波装置のブロック構成図、第１９図は第ｌ８図に示す
超音波装置の動作手順を示すフローチャート、第２０図
は識別コードの設定・入力回路の構成図，第２１図は被
検査体の検査部位の形状に追従して深傷を行う場合の説
明図、第２２図（ａ），（ｂ）．（ｃ）は第２１図の被
検査体の異なる場所における信号波形図、第２３図は基
準検査体を使用してて焦点距離を自動設定する場合の説
明図、第２４図は焦点耗離とエコーレベルとの関係を示
すグラフ、第２５図及び第２６図は夫々従来の超音波装
置の構成図である。 １・・・超音波探触子、 超音波振動子、１１ 工３・・・接続検出回路、 指令スイッチ、工６・ ５・・・超音波装置本体、１０・ ・ＣＰＵ．１２・・ＲＯＭ、 １４・・エンコーダ、工５ 表示装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、超音波装置本体に接続された超音波探触子から被検
   査体内に超音波を発し反射波を受信して解析し解析結果
   を表示する超音波装置において、前記解析結果を表示す
   る表示部を前記超音波探触子に設けたことを特徴とする
   超音波装置。 ２、超音波装置本体に接続された超音波探触子から被検
   査体内に超音波を発し反射波を受信して解析する超音波
   装置において、該超音波装置の設定動作条件表示部を設
   けたことを特徴とする超音波装置。 ３、超音波装置本体に接続されたアレイ形の超音波探触
   子から被検査体内に超音波を発し反射波を受信して解析
   する超音波装置において、前記超音波探触子から発する
   超音波の焦点距離あるいは偏向角度の少なくとも一方を
   設定する手段を該超音波探触子に設けたことを特徴とす
   る超音波装置。 ４、超音波装置本体に接続されたアレイ形の超音波探触
   子から被検査体内に超音波を発し反射波を受信して解析
   する超音波装置において、前記超音波探触子から発する
   超音波の焦点距離の範囲あるいは偏向角度の範囲の少な
   くとも一方を設定する手段を該超音波探触子に設けたこ
   とを特徴とする超音波装置。 ５、超音波探触子を装置本体に接続する構成の超音波装
   置であって種々の超音波探触子を取り替えて前記装置本
   体に接続する超音波装置において、各超音波探触子夫々
   に自己の探触子固有の識別コードを格納した記憶手段を
   設けると共に、前記装置本体に、接続された超音波探触
   子の前記記憶手段の内容に従って動作条件を自動設定し
   該動作条件で超音波装置を動作させる手段を設けたこと
   を特徴とする超音波装置。 ６、超音波探触子を装置本体に接続する構成の超音波装
   置であって種々の超音波探触子を取り替えて前記装置本
   体に接続する超音波装置において、各超音波探触子夫々
   に、自己の探触子固有の動作条件データを格納した記憶
   手段と指令入力手段を設けると共に、前記装置本体に、
   接続された超音波探触子の前記記憶手段の内容に従って
   動作条件を自動設定し該動作条件で超音波装置を動作さ
   せる手段を設けたことを特徴とする超音波装置。 ７、請求項５または請求項６において、超音波探触子が
   アレイ形探触子であることを特徴とする超音波装置。 ８、請求項６において、前記指令入力手段は、超音波探
   触子から発する超音波の焦点距離あるいは偏向角度の少
   なくとも一方を設定する手段を備えることを特徴とする
   超音波装置。 ９、請求項６において、前記指令入力手段は、超音波探
   触子から発する超音波の焦点距離の範囲あるいは偏向角
   度の範囲の少なくとも一方を設定する手段を備えること
   を特徴とする超音波装置。 １０、請求項５乃至請求項９において、超音波探触子が
   、被検査体内からの超音波の反射波の解析結果あるいは
   設定動作条件の少なくとも一方を表示する表示部を備え
   ることを特徴とする超音波装置。 １１、請求項５乃至請求項１０のいずれかに記載の超音
   波装置の装置本体は、超音波探触子が接続されたことを
   検出する手段を備えることを特徴とする超音波装置。 １２、請求項１１において、超音波探触子の接続を検出
   する手段の検出作用を無効化する手段を備えることを特
   徴とする超音波装置。 １３、請求項６乃至請求項１２のいずれかに記載の超音
   波装置における装置本体あるいは超音波探触子は、指令
   入力手段からの入力データが変更されたときに該変更を
   検出する手段と、変更後の入力データに従って超音波装
   置を動作させる手段とを備えることを特徴とする超音波
   装置。 １４、請求項１乃至請求項１３のいずれかにおいて、動
   作条件を格納した外部記憶手段の格納データを読み出し
   該格納データに従って動作させる手段を備えることを特
   徴とする超音波装置。 １５、請求項１乃至請求項１４のいずれかにおいて、外
   部から設定された動作条件を内部記憶手段あるいは外部
   記憶手段に格納する手段を備えることを特徴とする超音
   波装置。 １６、請求項１乃至請求項１５のいずれかにおいて、被
   検査体の構造情報を読み取り該構造情報を動作条件の一
   つとする手段を備えることを特徴とする超音波装置。 １７、超音波装置本体に接続して使用する超音波探触子
   であって、請求項５乃至請求項１６のいずれかに記載の
   超音波装置で使用することを特徴とする超音波探触子。 １８、請求項１７において、データ処理機能を有するプ
   ロセッサを備えることを特徴とする超音波探触子。 １９、超音波装置本体と請求項１７または請求項１８記
   載の超音波探触子とを接続することを特徴とする接続ケ
   ーブル。