JPH04332862A - 超音波映像検査装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、超音波映像検査装置
に関し、詳しくは、被検体の各測定点で超音波探触子（
以下プローブ）を停止させることなく定速で走査する超
音波映像検査装置において、定速走査により発生する映
像歪みを防止することができるような超音波映像検査装
置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波測定装置の１つである超音波映像
検査装置は、被検体の内部映像としてＢスコープ像やＣ
スコープ像を表示することが可能である。この種の映像
装置では、より鮮明な映像を採取するために、焦点合わ
せ型のプローブが用いられることが多い。そのため、プ
ローブの音響特性やその温度による媒体、被検体内部で
の音速等の各種の測定条件に応じて被検体内の所望の深
さにプローブの焦点を設定する焦点合わせ作業が行われ
る。

【０００３】超音波映像検査装置では、被検体を走査し
た場合の各測定点でエコーがプローブにより電気信号に
変換され、それがエコー受信信号として超音波探傷器に
送られる。超音波探傷器では、それを増幅、検波して、
ピーク検出回路に出力する。ピーク検出回路でピーク検
出されたエコー受信信号のピーク値は、次にＡ／Ｄ変換
器でＡ／Ｄ変換され、デジタル値にされてシステム制御
装置（画像処理と各装置，回路の制御等の機能を有する
装置として）の画像メモリに記憶され、画像メモリに記
憶された測定データがシステム制御装置において表示デ
ータとして処理されてディスプレイ等に送出され、測定
画像として表示される。なお、この場合、被検体の走査
には、各測定点対応にプローブを停止させて測定データ
を採取するものと、各測定点にプローブを停止させるこ
となく定速でプローブを移動させて測定点対応の位置で
測定データを採取する定速走査とがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図３，図４に示すよう
に、被検体２２に対してＸＹの二次元走査を行い、所定
のピッチで各測定点を設定すると、その各測定点での測
定データは、被検体２２に採られた各測定点を表す各格
子点（●）上にプローブ２１が一致した位置で採取され
る。しかし、一定速度Ｖでプローブ２１（図４参照）を
移動させて走査すると、実際に採取される測定データは
、各格子点に一致したときにＡ／Ｄ変換され、それが画
像メモリに書込まれるので、実際には図４に示すように
、例えば、測定点Ａにプローブ２１が一致したときにプ
ローブ２１が受信するエコーは、プローブ２１と被検体
２２の深さ方向にある探傷箇所（図では説明を簡単にす
るために被検体２２の表面を探傷している状態を示して
いる。）までの路程Ｌの往復に要した時間Δｔ＝２Ｌ／
Ｖｓ　だけ手前（ただし、Ｖｓ　は、音速）で送信され
た超音波に対するものとなり、実際に得られる測定情報
は、時間にしてその半分のΔｔ／２（＝Ｌ／Ｖｓ　）手
前の位置にある測定点についてのものになる。

【０００５】前記の測定点のずれは、走査方向に対して
のずれとなり、図３に示すように、被検体２２に対する
走査は、通常往復運動であり、走査の行きと帰りとでは
走査方向が逆になるので、Ａ点とＢ点（図３参照）とで
は現実の測定点が逆方向にずれてこれらの間でそれぞれ
に採取された測定データには、距離にして２Ｌ／Ｖｓの
位置ずれが生じる。その結果、現実に採取される測定デ
ータは、直線的な対象物であってもその測定画像は、図
５に示すディスプレイの画面２３の画素の関係において
直線表示であるはずのものが千鳥状になる細かな歪みを
生じる。これは、測定分解能を向上すればするだけ目立
つようになり、分解能を向上しても本来の分解能を十分
に発揮することを阻害する。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、プローブを定
速移動させて測定しても測定点のずれによる映像歪みを
発生し難い超音波映像検査装置を提供することを目的と
する。

【０００６】

【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映像検査装置の特徴は、プロ
ーブから送信波を送出し、測定点に一致した時点よりΔ
Ｔ時間後の走査位置で超音波探触子が前記被検体からの
エコーを受信するものであって、ΔＴ時間が被検体にお
ける探傷対象位置までの路程と伝搬音速とに基づいて決
定される超音波送信から受信までの時間の１／２かほぼ
これに等しいものである。

【０００７】

【作用】このように、例えば、所定の周期で定期的に送
信波を被検体に対して送出し、あるいは各測定点位置に
対して超音波送信から受信までの時間の１／２に等しい
かほぼ１／２手前の時間タイミングの走査位置で送信波
を被検体に対して送出し、各測定点位置に対して１／２
に等しいかほぼ１／２後の時間タイミングの走査位置で
被検体からのエコーを受信することにより、定速走査を
行っても実際の測定点に対応した探傷データを測定デー
タとして得ることができる。そこで、例えば、往復走査
のように行きと帰りとで異なる方向（逆方向）での走査
となるような走査が行われて測定データが採取されたと
しても、測定データの採取位置がずれることがない。し
たがって、測定画像に歪みが生じないで済む。

【０００８】

【実施例】図１は、この発明の超音波映像検査装置を適
用した一実施例のブロック図であり、図２は、その測定
データ採取と走査との関係の説明図である。図１におい
て、２０は、超音波映像検査装置であって、１は、ＸＹ
Ｚ移動機構を有するその走査機構である。プローブ３は
、この走査機構１に取付られていて被検体２２をＸ方向
に主走査をし、Ｙ方向に副走査をする。ここでのプロー
ブ３は、焦点型プローブであるが、これは焦点型プロー
ブでなくてもよい。なお、被検体２２には、表面からあ
る深さ位置に検査対象となるような、例えば、接合面等
の境界面が存在していて、これは、通常、水漕等に浸漬
されている。

【０００９】超音波映像検査装置２０は、ＸＹ走査によ
りそれぞれの測定点でＡスコープ像を得て、これに基づ
いてＢスコープ像の測定データやＣスコープ像の測定デ
ータを生成し、Ｂスコープ像やＣスコープ像を表示する
機能を有している。走査機構１は、スキャン制御装置２
により制御され、スキャン制御装置２は、インタフェー
ス７を介してシステム制御装置１０により制御され、プ
ローブ３の移動量を監視して、各測定点にプローブ３が
一致したときに、その検出信号を可変遅延回路１７，イ
ンタフェース７を介してシステム制御装置１０に送出す
る。プローブ３は、超音波探傷器４に接続され、スキャ
ン制御装置２，走査機構１により定速で移動するように
制御される。超音波探傷器４は、パルサー・レシーバ等
から構成され、システム制御装置１０からの制御信号に
応じて送信端子からプローブ３にパルス信号を送ってこ
れを駆動し、パルス信号の発生に対応して得られるプロ
ーブ３からのエコー受信信号を受信端子で受けてそれを
増幅し、さらに検波してピーク検出回路５に送出する。 ピーク検出回路５は、検波されたエコー受信信号から焦
点位置に対応して設定された所定の位置にゲートをかけ
て必要なエコー部分を抜取り、そのピーク値を検出する
。そして、それをＡ／Ｄ変換回路６に出力する。なお、
ゲート位置は、インタフェース７を介してシステム制御
装置１０から設定信号として受ける。Ａ／Ｄ変換回路６
は、システム制御装置１０からの測定データ採取を示す
制御信号に応じて得られたピーク値のアナログ信号を、
例えば、８ビット２５６段階でデジタル値に変換し、シ
ステム制御装置１０のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）８
が処理できる入力データ値にしてバス１３に送出する。

【００１０】システム制御装置１０は、プローブ３が測
定位置（図３の格子点）に一致したことを示す信号を可
変遅延回路１７を介してスキャン制御装置２から受け、
これに応じて前記の測定データ採取を示す制御信号をＡ
／Ｄ変換回路６に送出し、Ａ／Ｄ変換回路６から測定デ
ータを取込む。可変遅延回路１７は、プリセットカウン
タあるいはデジタル遅延素子等で構成されていて、シス
テム制御装置１０から設定値をインタフェース７を介し
て受け、この設定値に応じた遅延時間で入力信号を遅延
させて出力する。

【００１１】以上の構成において超音波映像検査装置２
０は、プローブ３により所定の一定速度Ｖで被検体２２
をＸ方向に往復走査し、各測定点ごとにピーク検出回路
５でピーク値を検出して、それをデジタル値の形でＭＰ
Ｕ８で取込み、ＭＰＵ８によりこれらピーク値のデータ
を各測定点対応に順次メモリ９に記憶していく。

【００１２】システム制御装置１０のバス１３には、Ｍ
ＰＵ８のほかに、各種プログラムやデータを記憶したメ
モリ９、画像メモリ１１、ディスプレイ１２、インタフ
ェース１４を介して操作パネル１５等が接続されていて
、操作パネル１５には、焦点合わせ機能キーや各種キー
が設けられ、さらに、焦点合わせがなされたときに合焦
点であることを示す合焦点表示部１６を有している。 また、メモリ９には遅延時間算出設定プログラム９ａと
、焦点合わせ処理プログラム９ｂ、定速平面走査プログ
ラム９ｃ、表示処理プログラム等のプログラムが格納さ
れ、ピーク値等記憶領域９ｄが設けられている。

【００１３】遅延時間算出設定プログラム９ａは、オペ
レータにより焦点合わせがなされたときに、そのときの
プローブ３のＺ方向の座標（被検体２２に対するプロー
ブ３の高さ）とプローブ３の焦点距離等から路程Ｌを算
出して、さらに他の入力されたデータから現在の音速Ｖ
ｓ　を得て、遅延時間ΔＴ＝Δｔ／２（＝Ｌ／Ｖｓ　）
を算出し、これをメモリ９の所定の領域に記憶するとと
もに、この遅延時間ΔＴ＝Δｔ／２を可変遅延回路１７
に設定する。なお、実際上の遅延時間ΔＴは、媒質とそ
の媒質における超音波伝搬時間とが影響するときには、
例えば、水漕内のプローブ３から被検体２２の表面まで
の水中での伝搬時間と被検体２２内での焦点位置までの
被検体内部における伝搬時間というようにそれぞれの伝
搬時間を算出してその和で求める。

【００１４】焦点合わせ処理プログラム９ｂは、焦点合
わせ機能キーが入力されたときにＭＰＵ８により実行さ
れてプローブ３をＺ方向（被検体２２に対して高さ方向
）にマニュアル処理で移動できるように、スキャン制御
装置２からプローブ３の現在のＺ方向（高さ方向）の座
標位置データを可変遅延回路１７を経ることなく、直接
インタフェース７を介して受け、それをメモリ９に記憶
して管理するとともに、システム制御装置１０からＡ／
Ｄ変換回路６へ制御信号を送出し、Ａ／Ｄ変換回路６を
介して得られるピーク値のうち最大ピーク値またはその
近傍を検出して合焦点表示部１６に合焦点の表示をする
。この表示は、ＬＥＤ群によるグラフィック表示あるい
は数値を用いることができる。そして、焦点合わせが終
了した時点で被検体２２の焦点位置座標（Ｚ方向の座標
値）とプローブ３の座標値（Ｚ方向の座標値）とをメモ
リ９の所定の領域に書込む。これにより、焦点合わせ機
能キーが入力されたときには、システム制御装置１０は
、焦点合わせのために操作パネル１５上のキーあるいは
ダイヤルをオペレータがマニュアル操作することにより
それに応じてインターフェイス７を介してスキャン制御
装置２を制御する信号を発生してプローブ３をＺ方向（
高さ方向）にマニュアル操作で順次移動させ、プローブ
３の位置調整を行い、マニュアルにての焦点合わせが可
能になる。

【００１５】定速平面走査プログラム９ｃは、被検体２
２を走査するためのプローブ３を初期位置に設定し、操
作パネル１５から入力された速度と入力された測定ピッ
チ（図３の格子点のピッチに対応するピッチ）とに応じ
てスキャン制御装置２に対してプローブ３の移動を監視
するデータを設定を行う。また、スキャン制御装置２を
制御し、図３に示すようなＸ方向に定速度でプローブ３
を往復移動させる走査を行い、採取したデータを画像メ
モリ１１に記憶して表示処理プログラム等を起動して画
像メモリ１１のデータをディスプレイ１２の画面上に画
像表示する処理を行う。さらに、可変遅延回路１７に設
定された遅延時間ΔＴをメモリ９から読出して、超音波
探傷器４にパルサ駆動信号を発生し、次の測定点の手前
ΔＴ（＝Δｔ／２）のタイミングで送信超音波が発生す
るように制御する。そして、図３の格子点の１つにプロ
ーブ３の走査位置が一致したことを示す測定位置信号を
可変遅延回路１７からの受けたときにＡ／Ｄ変換回路６
から測定データを取込む制御をする。

【００１６】次に全体的な動作を説明すると、まず、オ
ペレータは、操作パネル１５上の焦点合わせ機能キーを
入力して操作パネル１５上のダイヤルによりマニュアル
で走査機構１を操作してプローブ３をＺ方向において被
検体２２に接近させていき、合焦点表示部１６の表示に
応じて焦点合わせを行う。これにより焦点合わせが行わ
れる。それが終了すると、ＭＰＵ８により遅延時間算出
設定プログラム９ａが起動されて、可変遅延回路１７に
遅延時間ΔＴ（＝Δｔ／２）が設定される。

【００１７】次に、定速平面走査プログラム９ｃが起動
され、各測定点対応に測定データが採取される。このと
き採取される測定データは、可変遅延回路１７からプロ
ーブ３の測定点一致信号を受ける関係から実際にプロー
ブ３が測定点に到達したときからΔＴ時間後になる。こ
のときにプローブ３は、測定点を通過して測定点からΔ
Ｔ×Ｖの距離の位置（＝ΔｔＶ／２）にある。そこで、
測定点Ａを例に採れば、これは、図２に示すように、測
定点Ａに到達するΔｔ／２時間手前で発生した超音波が
測定点Ａの位置に到達して、これをプローブ３が測定点
Ａに到達した後Δｔ／２時間後に受信する関係になる。 したがって、実際にＡ／Ｄ変換して得られる測定信号は
、測定点Ａにおける測定値に一致する。しかも、これは
、プローブ３が往復移動した場合の行き、帰りの走査方
向には関係ない。なお、図２では、被検体２２の表面に
測定位置を合わせているが、これは、説明を簡単にする
ためのものであって、被検体２２の内部であっても内部
測定面までの超音波伝搬時間を考慮すればよく、その時
間関係（＝Δｔ／２）は図２と同様になる。

【００１８】以上の実施例では、説明の都合上、各測定
点位置に対して超音波送信から受信までの時間の１／２
に等しいかほぼ１／２手前の時間タイミングの走査位置
で送信波を被検体に対して送出する例を挙げているが、
プローブ３よりの超音波の発信を短い繰り返し周期で連
続的に発生させるようにすれば、その中にはほぼ１／２
手前の時間タイミングの走査位置における送信波が含ま
れているので、これに対するエコーを測定点からΔＴ後
に受信することができる。したがって、この場合には先
の実施例のように測定点のΔＴ手前の時点でパルサーを
駆動するような制御が不要になる。

【００１９】以上説明してきがた、実施例では、システ
ム制御装置１０からの信号に応じてＡ／Ｄ変換回路から
測定データを得るようにしているが、これは、可変遅延
回路１７の出力を直接Ａ／Ｄ変換回路に加えてトリガ信
号として測定値をＡ／Ｄ変換してシステム制御装置１０
に送出するようにしてもよい。また、実施例では、焦点
合わせ型のプローブを用いて説明しているが、この発明
は、測定点の位置の探傷深さ（路程）とそのときの音速
とが決定されていればよいので、プローブの形態に限定
されるものではない。さらに、往復走査を例にしている
が、正方向，逆方向を含めて異なる２方向以上で走査が
行われた場合には適用できるので、この発明は、往復走
査に限定されるものでもない。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明にあっては、例えば、所定の周期で定期的に送信波
を被検体に対して送出し、あるいは各測定点位置に対し
て超音波送信から受信までの時間の１／２に等しいかほ
ぼ１／２手前の時間タイミングの走査位置で送信波を被
検体に対して送出し、各測定点位置に対して１／２に等
しいかほぼ１／２後の時間タイミングの走査位置で被検
体からのエコーを受信することにより、定速走査を行っ
ても実際の測定点に対応した探傷データを測定データと
して得ることができる。そこで、逆方向を含めて異なる
方向で走査が行われて測定データが採取されたとしても
、測定データの採取位置がずれることがなく、測定画像
に歪みが生じないで済む。その結果、定速走査における
画像歪みを低減でき、分解能の高い走査が行われた場合
であっても、その分解能に応じた測定画像を得ることが
でき、正確な超音波映像検査が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　図１は、この発明の超音波映像検査装置を
適用した一実施例のブロック図である。

【図２】　　図２は、その測定データ採取と走査との関
係の説明図である。

【図３】　　図３は、平面走査と測定点の説明図である
。

【図４】　　図４は、定速走査の場合の測定点と測定デ
ータのずれについての説明図である。

【図５】　　図５は、定速走査の場合の測定データの採
取とプローブの位置との関係の説明図である。

【符号の説明】

１…走査機構、２…スキャン制御装置、３，２１…プロ
ーブ、４…超音波探傷器、５…エコー幅検出回路、６…
時間計測回路、７…インタフェース、８…マイクロプロ
セッサ（ＭＰＵ）、９…メモリ、９ａ…遅延時間算出設
定プログラム、９ｂ…焦点合わせ処理プログラム、９ｃ
…定速平面走査プログラム、９ｄ…ピーク値等記憶領域
、１０…システム制御装置、１１…画像メモリ、１２…
ディスプレイ、１３…バス、１４…インタフェース、１
５…操作パネル、１６…合焦点表示部、１７…可変遅延
回路、２０…超音波測定装置、２２…被検体、２３…画
面。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　所定の速度で超音波探触子を移動させ
   て被検体を多方向で走査し、所定の測定ピッチで測定デ
   ータを採取して測定画像を表示する超音波映像検査装置
   において、前記超音波探触子から送信波を送出し、前記
   測定点に一致した時点より前記ΔＴ時間後の走査位置で
   前記超音波探触子が前記被検体からのエコーを受信する
   ものであって、前記ΔＴ時間が前記被検体における探傷
   対象位置までの路程と伝搬音速とに基づいて決定される
   超音波送信から受信までの時間の１／２かほぼこれに等
   しいことを特徴とする超音波映像検査装置。
2. 【請求項２】　　所定の速度で超音波探触子を移動させ
   て被検体を多方向で走査し、所定の測定ピッチで測定デ
   ータを採取して測定画像を表示する超音波映像検査装置
   において、前記測定ピッチで決定される前記被検体上の
   測定点に一致する時点よりΔＴ時間手前の走査位置で前
   記超音波探触子から送信波を送出し、前記測定点に一致
   した時点より前記ΔＴ時間後の走査位置で前記超音波探
   触子が前記被検体からのエコーを受信するものであって
   、前記ΔＴ時間が前記被検体における探傷対象位置まで
   の路程と伝搬音速とに基づいて決定される超音波送信か
   ら受信までの時間の１／２かほぼこれに等しいことを特
   徴とする超音波映像検査装置。
3. 【請求項３】　　走査は、平面走査であって、多方向で
   の走査は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向のいずれかにおける行きと帰
   りの往復直線上走査であり、プローブが測定点に一致し
   たことを検出し、この検出信号をΔＴ時間だけ遅延させ
   た信号に応じて測定データが採取されることを特徴とす
   る請求項１及び２のいずれか記載の超音波映像検査装置
   。