JPH04191653A - 超音波測定装置 - 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］ この発明は、超音波測定装置に関し、詳しくは、ピーク
値を得て、欠陥の大きさや欠陥までの距離を測定するよ
うな超音波探傷装置において、温度環境が相違するよう
な条件で測定されたデータを温度補ＩＥシて各測定デー
タ間の関係を較正したデータを得ることができるような
超音波測定装置に関する。

［従来の技術］ 液晶表示装置（以ドＬ　ＣＩ）表示装置）を備え、マイ
クロプロセッサを内蔵し、各種の測定値表示機能やグラ
フィック表示機能を持つ小型の超音波探傷装置は、超音
波検査装置として利用されている。

この種の検査装置は、携帯に適していて、小型な非破壊
検査装置として屋内や屋外で建築物、その他の構造物の
検査に利用されることも多く、例えば、建築物、構造物
の内部の欠陥、亀裂の状態や機械の各部の金属疲労状態
、弁などの機械の可動部分の状態、屋外に配置された閂
、橋などの内部亀裂や結合部分の結合状態などをこれに
より検査することができる。

屋外での検査では、−前約に、測定した［」時や時間が
相違することが多く、検査対象の温度が相違し、同じ測
定箇所でも、他の測定箇所でもそのときどきで測定温度
条件が変わってくる。

［解決しようとする課題］ このような温度環境の変化による欠陥位置までの距離は
、通常、測定時の音速等を温度に応じて算出することで
比較的正確な測定ができる。しかし、測定環境の温度変
化が超音波探触子にりえる影響も大きく、また、測定装
置自体の特性も変化する。特に、周囲温度の変化は、探
触子の信号レベルやエコー受信信号レベルの変化をもた
らし、測定結果として得られるエコーのピーク値に変動
を与える。その結果、複数点で超音波探傷を行う場合に
それぞれの欠陥の大きさなどが周囲温度に影響されて正
確に測定できない。

また、通常の測定状態にあっても、超音波探触Ｔや測定
装置自体の特性は、それが起動されてからある程度長時
間使用されるような場合には、最初の測定条件とその途
中の時点や最後の時点での温度条件とが相違してそれぞ
れの時点で採取したピーク値に対してそれら相互間での
測定データが正確な関係にならない欠点もある。

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、測定データの温度補正が容易にでき、温度
が変化する環境において測定したピーク値データに対し
て温度による影響を排除した正確なデータを得ることが
できる超音波測定装置を提供することをＬｌ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測定
装置の特徴は、超？［１波打出し側に遅延材を備えた超
音波探触Ｔを被検体に当ててないで駆動し、遅延材から
の底面エコーを超音波探触子で受信してそのピーク値を
採取し、これと同様に採取した基準となるピーク値のレ
ベルとの比を算出し、超音波探触子を遅延材を介して被
検体に当て駆動し、超音波探傷を行って被検体から得ら
れるエコー受信信号のピーク値を比により補正するもの
である。

［作用コ 遅延材が設けられた超音波探触子（以ドブローブ）を被
検体から離して駆動して得られる遅延材からのエコーの
受信波形のピーク値と、そのプローブについて所定の温
度で測定した同様な受信波形のピーク値（基準値として
）とを比較し、これらの比を求め、この比に応じて超音
波探傷により得られるエコー受信信号のピーク値を補正
するようにしているので、温度変化によりプローブの特
性が変化してその時々のエコー受信信号が変動しても、
その変動分が前記の比より補正され、前記のピーク基準
値のときの温度で採取したものに較１Ｆすることができ
る。したがって、温度変化に影響されない測定データが
得られる。

［実施例］ 以Ｆ１この発明の一実施例について図面を参照して詳細
に説明する。

第１図は、この発明を適用した一実施例の超音波探傷装
置のブロック図であり、第２図は、補正用反射波採取の
説明図である。

第１図において、１０は、携帯型の超音波探傷装置であ
って、１は、その探傷器部である。この探傷器部１は、
パルサー・レシーバ等から構成され、マイクロプロセッ
サ（ＭＰＵ）５からの制御揺りに応じて送信端子１１か
らプローブ１４にバルス信号を送り、プローブ１４から
エコー受信信号を受信端子１２で受けてそれをレシーバ
で増幅し、アナログ伝号としてＡ／Ｄ変換回路２に出力
する。

１５は被検体であり、プローブ１４の超音波打出し側に
は遅延材１４ａが接着されている。遅延材１４ａは、ア
クリル等の樹脂が使用される。

１ａは、アッテネータであり、その減衰率がＭＰＵ５に
より設定され、プローブ１４を被検体１５に当てない状
態でプローブ１４を駆動して超古波を打出しく以ドこれ
を空打ちという）、これにより得られる遅延材１４ａか
らのエコー受信信号を受ける。その減衰率は、このエコ
ー受信信号を被検体測定時のエコー受信信号のレベル程
度まで低下させるある一定値となっている。アッテネー
タ１ａは、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）５からのゲー
ト信号に応じて動作して空打ちにおける遅延材１４ａの
底面エコーを採取してこれを減衰させ、Ａ／ｌ）変換回
路２へと送出する。

Ａ／Ｄ変換回路２は、ＭＰＵ５からの制御信−ノ・に応
じて探傷器部１から得られる表面反射波、欠陥反射波等
についてエコー受信信号（ＲＦ倍信号たはビデオ信号）
を、例えば、２０ＭＨｚ程度の高い周波数でサンプリン
グし、これらのアナログ出力をデジタル値に変換して波
形データメモリ部３に順次送出する。

波形データメモリ部３は、Ａ／Ｄ変換回路２によりサン
プリングされたエコー受信信号のデータを順次そのアド
レスを更新（インクリメント）しながら記憶していく。

そして、Ａ／Ｄ変換回路２によりサンプリングされたデ
ータ数が所定の最終アドレスまで記憶されるとその記憶
動作を停止してＭＰＵ５にサンプリング終了信号を送出
する。

なお、Ａ／Ｄ変換回路２のＡ／Ｄ変換速度よりもＭＰＵ
５の処理速度が速ければ、この波形データメモリ部３は
、ＲＡＭ８の一部の領域を割当ててもよい。

これにより波形データメモリ部３には、表面波から欠陥
エコーまでのサンプル値が記憶される。

このとき記憶された波形データメモリ部３の各アドレス
の採取データは、Ａ／Ｄ変換回路２のサンプリング周期
を単位とした時間の関数となっている。そこで、これに
より欠陥エコーのピーク値と表面波から欠陥エコーまで
の時間値（路程）をｔ５Ｉることかできる。

４は、ゲインダイヤル、カーソルダイヤル、表７」（位
置指定つまみ、シートキー等とを有する操作パネルであ
って、バス１３に接続されている。ＭＰＵ５は、この回
路からバス１３を介してダイヤルにより設定される設定
値及び各種のキー人力信号を受ける。ゲインダイヤルに
より探傷器部ｌに対するゲイン設定値（調整値）が人力
されると、ＭＰＵ５は、探傷器部１のレシーバ（その高
周波増幅器）のゲイン（増幅率）を制御し、ゲインダイ
ヤルにより入力されたゲイン設定値に対応するゲインに
なるようにレシーバのゲインを設定する。

６は、ＲＡＭであって、バス１３に接続され、Ａ／Ｄ変
換されたエコー受信借りについてのデジタルの表示デー
タと外部からロードされた各種のアプリケーション処理
プログラムと入カキ−により指定された探傷モードを示
すフラグ等の各種の情報や種々のデータが格納される。

このＲＡＭ６には、さらに、画像表示データをビット展
開して記憶する画像メモリ部６１と温度補正係数にや空
打ちの際の遅延材の底面エコー受信信号の最大ピーク値
の基準値Ｐｏ　　（後述）等を記憶する採取条件パラメ
ータ等記憶領域６２、そして測定データを記憶する測定
データ記憶領域６３とが設けられている。

７は、ＲＯＭであり、これにはＭＰＵ５が実行する温度
補正処理プログラム７１、温度補正係数算出処理プログ
ラム７２、表示処理プログラム７３、そして各種の基本
プログラムが記憶されている。

８は、プリンタインターフェイスであって、測定結果デ
ータを外部接続されたプリンタに打出すための回路であ
り、そのためのコネクタを含む。

ＬＣＤ表示装置（ＬＣＤ）９は、各種の測定値を表示し
、内部にビデオメモリインタフェースとビデオメモリ、
ビデオメモリの情報を読出してビデオ信号を発生するビ
デオメモリフントローラ、液晶駆動回路、そして、例え
ば、１２８×２５６ドツト等のドツトマトリックスの坂
晶表ノｊ（器等とを有していて、ビデオメモリインタフ
ェースを介してバス１３に接続されている。

ＭＰＵ５は、波形データメモリ部３からサンプリング終
ｒ信号を受けるとＡ／Ｄ変換回路２のサンプリング処理
を停止トしてバス１３を介して波形データメモリ部３の
採取データをアクセスしてこれに基づき表面波から欠陥
波までの時間を算出し、これと欠陥エコーの最大ピーク
値とを得て、そのとき操作パネル４から人力された測定
点番号とともにこれらをＲＡＭ６の測定データ記憶領域
６３に測定データとして記憶する。

次に、ＭＰＵ５は、温度補正処理プログラム７１を起動
し、このプログラムの実行により採取条件パラメータ等
記憶領域６２から温度補正係数Ｋを読出し、さらに、測
定データ記憶領域６３からそのとき測定されたピーク値
を読出して前記ピーク値に温度補正係数Ｋをかけて温度
補正したピーり値を算出してそれを測定データ記憶領域
６２の元の位置に記憶する。

温度補正係数には、操作パネル４上の温度補正係数採取
機能キーが押ドされたときに、温度補１゜係数算出処理
プログラム７２をＭＰＵ５が実行することで算出される
。オペレータは、操作パネル４Ｌの温度補正係数採取機
能キーを押ドする前に、プローブ１４を被検体１５から
離して空打ちできる状態にする。その後に操作パネル４
上の温度補正係数採取機能キーを押下する。温度補正係
数採取機能キーの押Ｆ信号をＭＰＵ５は、割込み信号と
して受け、これを受けると、探傷器部ｌの出力を停止さ
せて、探傷器部１から送信パルスをプローブ１４に加え
て、同時にアッテネータ１ａに第２図に示す期間だけゲ
ート信号を加えてこれを起動させ、アッテネータｌａか
ら空打ちの場合の遅延材１４ａの底面エコー受信信号を
得てそれをＡ／Ｉ）変換回路２に送出し、ここでＡ／Ｄ
変換してそのサンプリング値を波形データメモリ部３に
採取する。

第２図は、この遅延材１４ａの底面エコー受イ、１信号
の採取のタイミングを示すものであって、ＭＰＵ５は、
送信パルスＴの送信時点Ｏを基準にアッテネータｌａに
対して遅延材１４ａの底面エコーの受信時間ｔに対して
Δｔ１２前からゲート信号１７（アッテネータ１ａをＨ
ＩＧＨレベルの期間起動状態にするイネーブル信号）を
加えて、これにより遅延材１４ａの底面エコーの波形Ｔ
ａを抽出する。この波形Ｔａは、Ａ／ｒ）変換回路２に
供給されてここでサンプリングされたデータが波形デー
タメモリ部３に記憶される。

ＭＰＵ５は、温度補正係数採取機能キーが押ドされたと
きには、波形データメモリ部３から測定データ記憶終了
の信号を割込み４３号として受けた時点で温度補正係数
算出処理プログラム７２を起動する。そして、これを実
行して波形データメモリ部３のデータから遅延材１４ａ
の底面エコー受信波形の最大ピーク値を得て、それにア
ッテネータ１ａの減衰率をゲインに換騨してかけて実際
の底面エコーのピーク電圧値Ｐ（第２図参照）を算出す
る。次に、あらかじめ基準温度（例えば、プローブ１４
を２０度の恒温槽等の中に置き、これらを２０度の温度
状態に保って）でプローブ１４を空打ちして測定される
遅延材１４ａの基準底面エコー波形のピーク値ＰＯを採
取条件パラメータ等記憶領域６２から読出して温度補正
係数Ｋを、Ｋ＝Ｐｏ　／Ｐにより算出し、採取条件パラ
メータ等記憶領域６２に算出したＫを記憶する。

なお、温度補正係数Ｋを算出する基準となる基準底面エ
コー波形のピーク値ＰＯは、使用するプローブ１４の特
性に応じてその値が異なるので、その識別番号に応じて
個別に記憶したテーブルを設けておき、これを参照して
基準底面エコー波形のピーク値ＰＯを得る。そこで、複
数のプローブのうちの１つを使用する場合には、測定に
当たって探傷器部１に接続されたプローブ１４の識別番
号を操作パネル４から入力することでそれを選択する。

また、基準底面エコー波形のレーク値Ｐ。

は、恒温槽等での測定によることに限らない。これは、
ある測定条件において最初にプローブ１４を空打ちして
測定される基準底面エコー波形のピーク値Ｐを用いても
よく、所定の機能キーの押ドに応じて空打ち測定した底
面エコー波形のピーク値Ｐを採取条件パラメータ等記憶
領域６２に基準底面エコー波形のピーク値Ｐｏとして記
憶することでもよい。この場合は、それを測定したとき
の温度に対応して以後得られる各測定値（ピーク値）が
自動的にその温度で測定した値に補正される。

そこで、温度補１Ｅ係数Ｋを測定点（又は測定時点）ご
と、あるいは、温度環境が相違する測定点（又は測定時
点）に対応してその都度算出して、その後、その測定点
について超音波探傷を杼えば、そのときに算出された温
度補正係数Ｋにより温度゛補正した測定データを各測定
点対応にメモリ６の測定データ記憶領域６３に得ること
ができる。

このようにして得られた測定データは、表７（＜処理プ
ログラム７３を起動して、ＭＰＵ５に実行させることで
、測定データや前記の基準底面エコー波形のピーク値Ｐ
ｏ１そのとき測定された底面エコー波形のピーク値Ｐ１
そして温度補正係数になどを表示データとして画像メモ
リ部６１に展開し、これらをＬＣＤ９に転送することで
それぞれの測定点とともに所定のフォーマットでＬＣＤ
９の画面に数値表示あるいはグラフィック表示すること
ができる。さらに、必要に応じてプリンタインターフェ
イス９を介してそれらをプリントすることができる。

以−Ｌ説明してきたが、実施例では、遅延材としている
が、これは、打出し超音波に対して空打ち状態ではその
底面からエコーを発生し、被検体に当接した測定状態で
は打出し超音波をあまり減衰させずに被検体からの底面
エコーや欠陥エコーが採取できる程度の介在物であれば
よく、この種の送信超音波を時間的に遅らせて被検体に
加える部材が、いわゆる遅延材である。

実施例では、遅延部材からの底面エコーをアッテネータ
を介して採取しているが、底面エコーのレベルが測定状
態のエコー受信信号として採取できる程度のものであれ
ば、アッテネータは必ずしも必要でない。

［発明の効果］ 以−Ｌの説明から理解できるように、この発明にあって
は、遅延材が設けられたプローブを被検体から離して駆
動して得られる遅延材からのエコーの受信波形のピーク
値と、そのプローブについて所定の温度で測定した同様
な受信波形のピーク値とを比較し、これらの比を求め、
この比に応じて超音波探傷により得られるエコー受信信
号のピーク値を補正するようにしているので、温度変化
によりプローブや高周波増幅器の特性が変化してその時
々のエコー受信信号が変動しても、その変動分が前記の
比より補正され、前記のピーク基準値のときの温度で採
取したものに較正することができる。したがって、温度
変化に影響されない測定データが得られる。

しかも、遅延材を備えたプローブを使用するので、補正
値を採るときはプローブを被検体から離して測定すれば
よく、被検体を測定するときには、そのままプローブを
被検体に当てるという簡単な操作で実現できる。また、
遅延材は、プローブに設けであるので補正値を得るのに
通常行われているように標準試験片についてプローブを
注意深く正確に当てるという面倒もない。しかも、温度
ドリフトが確実に測定きるので、温度補［トが正確に行
える。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を適用した一実施例の超音波探傷器
部のブロック図であり、第２図は、補１″。 用反射波採取の説明図である。 １・・・超音波探傷器部、２・・・Ａ／Ｄ変換回路、３
・・・波形データメモリ部、４・・・操作パネル、５・
・・マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）、６・・・ＲＡＭ、
８・・・プリンタインターフェイス、９・・・液晶表示
装置（ＬＣＤ）、 １０・・・携帯型の超音波探傷装置、 １４・・・プローブ、１４ａ・・・遅延材、６１・・・
画像メモリ部、６２・・・採取条件パラメータ等記憶領
域、６２・・・測定データ記憶領域、７１・・・温度補
１１ユ処理プログラム、７２・・・温度補正係数算出処
理プログラム、７３・・・表示処理プログラム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波打出し側に遅延材を備えた超音波探触子を
   被検体に当ててないで駆動し、前記遅延材からの底面エ
   コーを前記超音波探触子で受信してそのピーク値を採取
   し、これと同様に採取した基準となるピーク値のレベル
   との比を算出し、前記超音波探触子を前記遅延材を介し
   て前記被検体に当て駆動し、超音波探傷を行って前記被
   検体から得られるエコー受信信号のピーク値を前記比に
   より補正することを特徴とする超音波測定装置。