JPH05281208A - 超音波測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】汎用的なオシロスコープを内蔵する簡易低廉な
構成であっても、正確な路程の測定が可能な構成の超音
波測定装置を実現する。 【構成】予め正確に測定された遅延時間の異なる遅延回
路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄと、その中から１つ
を選択するスイッチ回路２２ｅ，２２ｆとを有する遅延
時間切換え回路２２を設け、オシロスコープ６は、この
遅延時間切換え回路２２によりトリガ信号Ａの遅延した
遅延信号Ｈをトリガ入力として受け、そのタイミングで
エコー受信信号Ｅを表示する。これにより、オシロスコ
ープ６の不正確な遅延機能を用いることなく、正確な路
程測定が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、超音波測定装置に関
し、詳しくは、オシロスコープ等を内蔵し、そのオシロ
スコープ等の表示画面に超音波の測定結果等を表示する
超音波測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波測定装置は超音波のエコー受信信
号（又はビデオ信号あるいはＲＦ信号）を得てキズの位
置や大きさ，材料の厚さなどを測定する機能を有するも
のである。例えばその１つとして超音波探傷装置がある
が、これは、エコー受信信号の測定結果をＡスコープ像
等として表示し、その像を観察したり判定処理等を行う
ことで、被検体内の欠陥等を探すための装置である。こ
のような超音波測定装置の従来の構成の一例としての超
音波探傷装置のブロック図を図３に示す。また、図４は
その信号の波形例であり、図３の信号と同一の符号をも
って対応付けられている。

【０００３】この超音波探傷装置１には、コストや生産
性等の制約から、汎用的なオシロスコープ６を内蔵する
構成が採用されている。また、この例では超音波探触子
４が超音波の出力と検出とを兼ねるタイプなので、パル
サとレシーバもそれに合わせてパルサレシーバ３として
一体とされている。その動作は、制御回路２からトリガ
信号Ａが出力され（波形Ａ参照）、トリガ信号Ａを受け
てこの信号Ａの後縁即ち立上がりでパルサレシーバ３か
ら送信パルス信号Ｃが出力され、送信パルス信号Ｃは探
触子４を介して超音波となり被検体５に伝えられる。こ
の超音波の反射波は探触子４により電気信号となりパル
サレシーバ３を介してエコー受信信号Ｅとして出力され
る（波形Ｅ参照）。

【０００４】ここで、波形Ｅにおいて、Ｔは送信パルス
信号Ｃの観測されたもの（送信波）、Ｓは表面からのエ
コー（表面波）、Ｆは欠陥５ａからのエコー（欠陥
波）、Ｂは底面からのエコー（底面波）である。さら
に、計測器用バスラインＦを介して制御回路２の制御を
受けたオシロスコープ６が、トリガ信号Ａを受けてその
タイミングから遅延時間Ｄだけ経過した後、エコー受信
信号ＥをＧの期間だけ表示画面６ｂに表示するものであ
る。このようにして測定されたデータに基づいて、波形
のピーク測定、路程測定、周波数解析、位相解析等の探
傷検査や測定解析等が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような汎用的なオ
シロスコープを利用した構成の超音波測定装置では、欠
陥波Ｆを観察しようとするときに、つまみＤＥＬＡＹを
回したり又は制御回路２を介することでオシロスコープ
６の遅延時間Ｄを変え、これにより波形Ｅのうちの表示
期間Ｇを移動させて欠陥波Ｆを探し出すことが必要であ
る。しかし、既述の如くコスト等の制約から実用の普及
機の超音波測定装置に使用できるオシロスコープは普及
品であり、その遅延時間Ｄの精度はあまりよくないの
で、欠陥波Ｆを探しだしても正確な路程（時間×音速）
が計測できない。遅延時間Ｄが短いときにはまだしも、
遅延時間Ｄが長いときには特によくない。

【０００６】例えば、ある超音波探傷装置に組み込まれ
ているオシロスコープでは、１００ＭＨｚ（１０ｎｓ間
隔）でサンプリングすることとし１ｍｓの遅延時間を設
定した場合に、最悪約５０００ｎｓもの誤差を含むこと
がある。もちろん、欠陥５ａの有無や程度を知りたいだ
けであればこれでも十分であるが、その位置を正確に測
定したい場合等には問題である。この発明の目的は、こ
のような従来技術の問題点を解決するものであって、汎
用的なオシロスコープを内蔵する簡易低廉な構成であっ
ても、遅延時間が正確で正確な路程の測定が可能な構成
の超音波測定装置を実現することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るこの発明の超音波測定装置の構成は、超音波測定のタ
イミングでトリガ信号を発生する制御回路と、前記トリ
ガ信号を受けて超音波探触子を介して被検体に超音波を
発するパルサと、前記超音波又は前記被検体からの反射
波を検出してエコー受信信号を出力するレシーバと、複
数の遅延回路を具備して何れか１つが選択され前記の選
択された遅延回路を介して前記トリガ信号又はこれに同
期した信号を遅延させることで遅延信号を生成し出力す
る遅延時間切換え回路と、前記遅延信号を受けそのタイ
ミングから所定の期間前記エコー受信信号を表示するオ
シロスコープと、を備えるものである。

【０００８】

【作用】このような構成の、この発明の超音波測定装置
では、遅延時間が測定されて予め明確になっている複数
の遅延回路から１つを選択して遅延時間を切り換えるこ
とで、オシロスコープの表示開始のタイミングを可変と
する。これにより、精度に問題のあるオシロスコープの
遅延機能を用いる必要がなくなるので、オシロスコープ
の表示画面上での時間すなわち遅延時間経過後の時間に
関する測定等が正確にできる。したがって、遅延回路に
よる明確な遅延時間とオシロスコープによる正確な測定
時間とを加えることで、正確な経過時間すなわち正確な
路程（時間×音速）の測定が可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の構成の超音波測定装置の一
実施例の説明を、図を参照しながら詳しく説明する。図
１は、この発明の構成を示すための一実施例としての超
音波探傷装置のブロック図である。図２は、その動作を
説明するための波形例であり、図１の信号と同一の符号
をもって対応付けられている。

【００１０】ここで、１０は超音波探傷装置、２０は制
御回路、２１は選択手段、２２は遅延時間切換え回路で
ある。なお、３はパルサレシーバ、４は超音波探触子、
５は被検体、６はオシロスコープであるが、これらにつ
いては従来と同様のものであるので詳細な説明は割愛す
る。制御回路２０は、通常マイクロプロセッサ等から構
成されてプログラムに従って作動するものであり、超音
波測定の開始のタイミングを示すトリガ信号Ａを発生す
る。このトリガ信号Ａは単発で出力されることもある
が、測定周期ごとに繰り返して出力されることもある。

【００１１】選択手段２１は、この例では制御回路２０
内のプログラムとして実現され、キー入力やスイッチ入
力等の設定に応じて、遅延回路を切り換えるための選択
信号Ｇを出力する。なお、選択信号Ｇによる選択を所定
期間で順に変えたり又は測定結果のピーク位置に遅延時
間を自動的に設定するように、この選択手段２１の機能
を拡張することも可能である。遅延時間切換え回路２２
は、遅延回路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ、アナロ
グスイッチ等で構成されるスイッチ回路２２ｅ，２２ｆ
とからなり、スイッチ回路２２ｅ，２２ｆの切換えによ
り選択された１つの遅延回路を介すことで、トリガ信号
Ａを遅延させた遅延信号Ｈを生成し出力する。

【００１２】具体的には、スイッチ回路２２ｅ，２２ｆ
が共に、選択信号Ｇを受け、これに応じて遅延回路２２
ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄから１つを選択して、スイ
ッチ回路２２ｅは、遅延時間切換え回路２２のトリガ信
号Ａを受ける入力端子と選択された遅延回路（図１では
２２ｂ）の一端との接続関係を確立し、スイッチ回路２
２ｆは、遅延時間切換え回路２２の遅延信号Ｈを出力す
る出力端子とその選択された遅延回路（２２ｂ）の他端
との接続関係を確立する。これにより、遅延時間切換え
回路２２では、入力端子、遅延回路の１つ（２２ｂ）、
出力端子という順の接続が確立される。なお、遅延回路
相互の影響が無視できる場合には、スイッチ回路２２ｅ
は省略され、遅延回路２２ａ〜２２ｄは平行してトリガ
信号Ａを受ける構成であってもよい。

【００１３】また、遅延回路２２ａ〜２２ｄにおける遅
延時間はそれぞれ異なった値に設定されており、トリガ
信号Ａから遅延回路２２ａ〜２２ｄはそれぞれ遅延信号
Ａａ，Ａｂ，Ａｃ，Ａｄを発生する。そして、例えば図
２における遅延時間Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃ，Ｄｄおよび表示
期間Ｇの如く、１つの遅延時間を選択した場合の表示期
間と他の遅延時間を選択した場合の表示期間Ｇとが一部
重なりあい、かつ、全表示期間を合わせるとエコー受信
信号Ｅの全域をカバーできるように、それぞれの遅延時
間と表示期間とを定めると便利である。この場合、遅延
時間の設定値そのものは概略値でよく、必要とされる精
度は繰り返し精度だけである。よって、この遅延回路２
２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、カウンタ回路あるい
はワンショット回路、場合によってはＣＲ回路等によっ
て構成される簡易なものでよい。

【００１４】このような構成の超音波探傷装置１０にあ
っては、先ず、制御回路２０がＧＰＩＢ等の計測器用バ
スラインＦを介してオシロスコープ６を制御し、表示期
間Ｇ，ゲイン等の初期設定を行う。さらに、オシロスコ
ープ６の遅延機能は停止され、あるいは小さな遅延時間
に設定される。また、選択手段２１が選択信号Ｇを出力
し、この選択信号Ｇを受けた遅延時間切換え回路２２で
は例えば遅延回路２２ｂが選択される。この遅延回路２
２ｂ（および２２ａ，２２ｃ，２２ｄ）における遅延時
間Ｄｂ（およびＤａ，Ｄｃ，Ｄｄ）は予め正確に測定さ
れている。

【００１５】次に、超音波測定の開始のタイミングで制
御回路２０からトリガ信号Ａが出力される（図２波形Ａ
参照）。トリガ信号Ａを受けてこの信号Ａの後縁即ち立
上がりでパルサレシーバ３から送信パルス信号Ｃが出力
され、送信パルス信号Ｃは探触子４を介して超音波とな
り被検体５に伝えられる。この超音波の反射波は探触子
４により電気信号となりパルサレシーバ３を介してエコ
ー受信信号Ｅとして出力される（図２波形Ｅ参照）。

【００１６】このエコー受信信号Ｅはオシロスコープ６
の計測信号入力端子ＣＨ１へ送られて、例えば、サンプ
リング回路６ａによってサンプリングされる。このと
き、オシロスコープ６のトリガ入力端子には遅延信号Ｈ
の信号線が接続されているから、オシロスコープ６は遅
延信号Ｈ（この場合には遅延信号Ａｂ）を受けて、すな
わちトリガ信号Ａのタイミングから遅延時間Ｄｂだけ経
過した後、エコー受信信号ＥをＧの期間だけ表示画面６
ｂに表示することとなる（図２の波形Ａｂ参照）。

【００１７】したがって、この表示に基づいて欠陥エコ
ーＦまでの時間Ｆｂを測定すれば、不満足な精度のオシ
ロスコープ６の遅延機能を用いることなく、正確な遅延
時間Ｄｂと正確に測定可能な時間Ｆｂにより、全体とし
て正確な路程を得ることができる。また、このようにし
て測定されたデータに基づいて、路程測定に限らず、波
形のピーク測定、周波数解析、位相解析等の探傷検査や
測定解析等が簡易低廉な装置でも正確に行いうる。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明の超音波測定装置にあっては、汎用的なオシロスコ
ープを内蔵する構成であっても、簡易な遅延時間切換え
回路を設けてトリガ信号の遅延時間を切換えることで、
予め測定済みの正確な遅延時間が選択できるので、正確
な路程の測定ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の構成の超音波測定装置の一
実施例としての超音波探傷装置のブロック図である。

【図２】図２は、その動作を説明するための波形例であ
る。

【図３】図３は、従来の超音波探傷装置のブロック図で
ある。

【図４】図４は、その動作を説明するための波形例であ
る。

【符号の説明】

１…超音波探傷装置、２…制御回路、３…パルサレシー
バ、４…超音波探触子、５…被検体、６…オシロスコー
プ、１０…超音波探傷装置、２０…制御回路、２１…選
択手段、２２…遅延時間切換え回路、２２ａ，２２ｂ，
２２ｃ，２２ｄ…遅延回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 足立 宏之 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波測定のタイミングでトリガ信号を発
   生する制御回路と、前記トリガ信号を受けて超音波探触
   子を介して被検体に超音波を発するパルサと、前記超音
   波又は前記被検体からの反射波を検出してエコー受信信
   号を出力するレシーバと、複数の遅延回路を具備して何
   れか１つが選択され前記の選択された遅延回路を介して
   前記トリガ信号又はこれに同期した信号を遅延させるこ
   とで遅延信号を生成し出力する遅延時間切換え回路と、
   前記遅延信号を受けそのタイミングから所定の期間前記
   エコー受信信号を表示するオシロスコープと、を備える
   ことを特徴とする超音波測定装置。