JPH0552461B2 - - Google Patents

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JPH0552461B2
JPH0552461B2 JP59126892A JP12689284A JPH0552461B2 JP H0552461 B2 JPH0552461 B2 JP H0552461B2 JP 59126892 A JP59126892 A JP 59126892A JP 12689284 A JP12689284 A JP 12689284A JP H0552461 B2 JPH0552461 B2 JP H0552461B2
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echo
signal
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echoes
envelope
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Akiro Sanemori
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/06Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
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    • G01N29/0618Display arrangements, e.g. colour displays synchronised with scanning, e.g. in real-time
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、被検材の裏面直下にある欠陥部を
検出するチヤープ調音波エコー方式の超音波検査
装置に関するものである。
〔従来技術〕 従来この種の超音波検査装置としては、第1図
に示すものがあつた。第1図は従来の超音波検査
装置の一例を示すブロツク構成図である。図にお
いて、1は厚さがa、音速がcの板状の被検材、
2は被検材1の表面Sから内部への超音波パルス
を送信し、また、被検材1の表面S、裏面B、欠
陥部Fからのエコーを受信するトランスジユー
サ、3はトランスジユーサ2と被検材1との間を
超音波パルスが伝搬するための伝搬媒質、4はト
ランスジユーサ2から超音波パルスを発生させる
ための送信回路、5はトランスジユーサ2が受信
した信号を増幅するための増幅回路、6は増幅回
路5の出力信号から被検材1の表面Sのエコーを
検出する表面エコー検出回路、7は検出しようと
する被検材1の欠陥部Fの存在する深さ範囲を与
える検出範囲設定器、8は、検出範囲設定器7の
設定値と、表面エコー検出回路6の出力とからゲ
ート信号を作成するゲート信号作成回路、9は増
幅回路5の出力をさらに増幅して欠陥エコーを顕
著にするための増幅回路、10は、増幅回路9の
出力の中からゲート信号作成回路8の出力にした
がつて、設定された検出範囲内のエコーを取り出
すゲート回路、11は、ゲート回路10より取り
出された信号を処理し、欠陥部Fの有無、大きさ
などの深傷に必要な情報を得る信号処理装置、1
2は、送信のタイミングを発生し、また、表面エ
コー検出回路6の基準を与える制御回路である。
なお、第1図中で、A1,A2は欠陥検出範囲を決
めるための距離範囲である。
第2図は、第1図の超音波検査装置を説明する
ための各主要部の出力信号波形を示す図である。
次に、上記第1図に示す従来の超音波検査装置
の動作について、第2図を参照して説明する。制
御回路12は、周期的に、第2図aに示す様なパ
ルスを発生し、送信回路4へ与える。送信回路4
は、上記パルスのタイミングにより、トランスジ
ユーサ2へ高電圧インパルスを与えて超音波パル
スを発生させる。この様にして発生、送信された
超音波パルスは、伝搬媒質3の中を被検材1に向
けて伝搬し、被検材1の表面Sで一部分が反射し
て表面エコーを発生し、一部分が被検材1の中に
侵入して行く。被検材1中で欠陥部Fがあれば欠
陥エコーが発生する。また、超音波パルスが被検
材1の裏面Bに達すると裏面エコーが発生する。
これらの各エコーは、トランスジユーサ2で受信
され、増幅回路5で増幅される。増幅回路5の出
力信号波形は、第2図bにその一例を示してあ
り、図に示されるT0は、表面エコーから裏面エ
コーまでの時間で、2a=c、T0の関係がある。
増幅回路5の出力は、増幅回路9へ入力されてさ
らに増幅される一方、表面エコー検出回路6へ入
力される。伝搬媒質3は、通常水が使用され、ト
ランスジユーサ2と被検材1との間にエコーは発
生しないので、超音波パルスの送信後、第1のエ
コーを表面エコーと認めることができるから、表
面エコー検出回路6では、第1のエコーの先頭部
で立ち上る、第2図cに示す様なパルスを発生す
る。ところで、検出範囲設定器7には、第1図に
示した各距離範囲A1及びA2が設定されており、
この各距離範囲A1及びA2と表面エコー検出回路
6の出力パルスがゲート信号作成回路8に与えら
れ、第2図dに示す様なゲート信号が作られる。
ここで、第2図dに示される時間T1、T2は、次
の様な値である。
T1=2A1/c、T2=2A2/c このゲート信号は、第2図eに示す様な増幅回
路9の出力に接続されたゲート回路10の通過、
遮断の制御を行い、受信信号の中からあらかじめ
設定した距離範囲A2内の、第2図fに示す様な
エコーのみの信号を抽出する。この抽出された信
号は信号処理装置11に送られ、その信号の大き
さなどから欠陥部Fの評価が行われる。
従来の超音波検査装置は以上の様に構成されて
おり、検出範囲が被検材1の表面Sを基準に決め
られているので、裏面B直下の欠陥部Fを検査す
るために、検出範囲を裏面Bぎりぎりに、すなわ
ち距離範囲A1+A2を厚さaに極めて近付けなけ
ればならないが、厚さaが変動した場合に不感帯
が発生したり、裏面エコーを欠陥エコーであると
誤認したりする欠点があつた。このことは、第3
図に明示する様に、被検材1の1aの部分で正常
動作する様に検出範囲、すなわち第3図の斜線で
示す距離範囲A2を設定した場合、被検材1が1
bの部分の様に厚さaがやや薄くなると、検出範
囲内に裏面Bが含まれ、欠陥部Fが存在しなくて
も裏面エコーが欠陥エコーとして抽出されてしま
うことになる。また、被検材1が1cの部分の様
に厚さaがやや厚くなると、検出範囲は裏面B直
下から内部に移動し、第3図の交差斜線で示す部
分が不感帯となり、欠陥部Fの検出が不可能とな
る欠点があつた。
この欠点を改善する目的で、受信信号から被検
材の裏面エコーを取り出し、一方、遅延回路によ
り遅延させられた受信信号から、裏面エコーを基
準にして被検材の欠陥エコーを抽出する様にした
構成を有し、被検材の板厚等が変動したとして
も、正確に被検材の欠陥部を検出できる様にした
超音波検査装置が、さきに、この発明の発明者に
よつて提案されている(特願昭58−190463号)。
これを、第4図について説明する。第4図は従来
の超音波検査装置の他の例を示すブロツク構成図
で、第1図と同一部分は同一符号を用いて表示し
てあり、その詳細な説明は省略する。図におい
て、100は、表面エコー検出回路6の出力を時
間基準にして、増幅回路5の出力から裏面エコー
を取り出す裏面エコー抽出回路、200は増幅回
路9によつて欠陥エコーを顕著にした受信信号を
遅延させる遅延回路、300は、裏面エコー抽出
回路100の出力を時間基準に遅延された受信信
号から、裏面エコー直前の範囲内のエコーを抽出
する欠陥エコー抽出回路である。
第5図及び第6図は、それぞれ第4図の超音波
検査装置を説明するための各主要部の出力信号波
形を示す図である。
次に、上記第4図に示す従来の超音波検査装置
の動作について説明する。前述した第1図に示す
ものと同様に、制御回路12は、周期的に、第5
図aに示す様なパルスを発生し、送信回路4へ与
える。送信回路4は、上記パルスのタイミングに
より、トランスジユーサ2へ高電圧インパルスを
与えて超音波パルスを発生させる。この様にして
発生、送信された超音波パルスは、伝搬媒質3の
中を被検材1に向けて伝搬し、被検材1の表面S
で一部分が反射して表面エコーを発生し、一部分
が被検材1の中に侵入して行く。被検材1中で欠
陥部Fがあれば欠陥エコーを発生する。また、超
音波パルスが被検材1の裏面Bに達すると裏面エ
コーが発生する。これらの各エコーは、トランス
ジユーサ2で受信され、増幅回路5で増幅され
る。増幅回路5の出力信号波形は、第5図bにそ
の一例を示してある。増幅回路5の出力は、増幅
回路9へ入力されてさらに増幅される一方、表面
エコー検出回路6へ入力される。この表面エコー
検出回路6の出力信号波形は、第5図cに示され
る様である。表面エコー検出回路6からの信号
は、裏面エコー抽出回路100に与えられ、増幅
回路5の出力信号から裏面エコーのみを抽出す
る。この抽出は、次の様にして行われる。被検材
1のおおよその厚さaと、被検材1中での音速c
があらかじめ設定されていて、表面エコー検出回
路6の出力信号の立ち上りを基準にして、第5図
dに示す様な信号波形を発生する。第5図dに示
す時間TB1,TB2は、各々次式の様に与えられる。
TB1=2/c・(a−Δa) TB2=4/c・Δa ここで、Δaは被検材1の実際の厚さと、あら
かじめ設定された厚さの設定値との差の最大値で
あり、被検材1の厚さaが変動しても、裏面エコ
ーの位置が時間TB2の中に含まれる様にしてあ
る。一方、増幅回路5の出力信号は、あらかじめ
定めた閾値によつて振幅の小さい信号が除去さ
れ、第5図eに示す様に、表面エコーや裏面エコ
ーの様な振幅の大きい信号のみが抽出される。さ
らに、この信号は、第5図dに示す様な前述の信
号により、時間TB2の間の信号、すなわち、第5
図fに示す様な裏面エコーのみが抽出される。こ
の様にして抽出された裏面エコーは、欠陥エコー
抽出回路300に入力される。欠陥エコー抽出回
路300に入力された裏面エコーは、第5図gに
示す様に2値化され、第5図hに示す様に、裏面
エコーの立ち上り部から時間TFだけ活性状態に
なる信号が作られる。また一方、増幅回路5の出
力は増幅回路9によりさらに増幅され、欠陥エコ
ーを顕著にした後に、遅延回路200により、第
5図iに示す様に時間TDだけ遅延される。この
時間TDは、検出しようとする被検材1の範囲を
裏面Bからの深さをdで表わすと、次式で与えら
れる。
TD=2d/c また、上述した時間TFは時間TDと等しくして
おく。この時、第5図hに示す信号をゲート制御
信号として、遅延回路200の出力から、第5図
jに示す様に裏面B直下の欠陥エコーのみが抽出
される。
次いで、被検材1の厚さaが変化した場合の動
作を、第6図を用いて説明する。第6図は、第5
図に対応していて、被検材1の厚さaが厚くなつ
て裏面Bの裏面エコーが右側へ移動した状態を示
している。第6図中で破線で示したB0は、第5
図に示すBを示している。第6図に明示されてい
る様に、欠陥エコーを抽出するための第6図hに
示すゲート信号は、裏面エコーの直前に作られて
いて、上述した不感帯を生ずることなく欠陥エコ
ーを抽出することが明らかに理解される。また、
被検材1の厚さaが薄くなつた場合も、裏面エコ
ーを基準にしてゲート信号が作られるので、裏面
エコーを欠陥エコーと誤認することはない。しか
しながら、上述した説明の様に、上記第4図に示
す超音波検査装置では、欠陥エコーを抽出するた
めのゲート信号が、裏面エコーの立ち上り部を基
準として作成されているために、欠陥エコーの振
幅が裏面エコーの振幅と同じ様に大きい場合は、
ゲート信号を正確に作成することができないとい
う欠点があつた。
〔発明の概要〕
この発明は、上記の様な従来のものの欠点を改
善する目的でなされたもので、被検材の面に向け
てチヤープ超音波を発射し、このチヤープ超音波
のエコーから検出した信号の包絡線を抽出し、こ
の包絡線を分析、処理することにより、簡単な装
置で、精度の高い被検材の検査を行うことができ
る超音波検査装置を提供するものである。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の実施例を図について説明す
る。第7図はこの発明の一実施例である超音波検
査装置を示すブロツク構成図である。1は被検
材、2はトランスジユーサ、5はトランスジユー
サ2が検出した信号を増幅する増幅回路、510
はチヤープ信号を発生し、トランスジユーサ2を
駆動するチヤープ信号発生器、520は増幅回路
5の出力信号を検波し、包絡線を取り出す包絡線
抽出器、530は、増幅回路5の出力信号より被
検材1の裏面B又はその近傍のエコーを抽出し、
エコー信号を取り込むために必要なゲート信号を
作成するゲート信号作成回路、540は包絡線抽
出器520の出力をデイジタル化するためのアナ
ロク・デイジタル変換器(以下、A/D変換器と
いう)、550は、A/D変換器540によりデ
イジタル化された信号を、ゲート信号作成回路5
30の出力がアクテイブになつている間に、取り
込み、記憶するためのメモリ、550はメモリ5
50の内容に対して信号処理を行うためのマイク
ロコンピユータ(以下、マイコンという)であ
る。
第8図は、第7図の超音波検査装置で使用され
るチヤープ信号を示す説明図、第9図は、第7図
の超音波検波装置を説明するための各主要部の出
力信号波形を示す図である。
次に、上記第7図に示すこの発明の一実施例で
ある超音波検査装置の動作について説明する。ま
ず、チヤープ信号発生器510では、所定の繰り
返し周期でチヤープ信号が発生する。このチヤー
プ信号とは、第8図aに示す様に、所定の時間T
の間、周波数がf1からf2へ直線的に掃引された
FM波で、例えば、上記第2図bに示す様な波形
の信号である。この信号は、レーダにおけるパル
ス圧縮にも用いられる周知のものであり、次式の
様に表わされる。
e(t)=a(t)εj(2 -1 /T

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被検材の面に向けてチヤープ超音波を発射す
    る手段と、前記面からのチヤープ超音波のエコー
    を検出する手段と、このエコーから検出した信号
    の包絡線を検出する手段と、前記検出した信号か
    らゲート信号を作成する手段と、このゲート信号
    中に含まれる前記包絡線に対して、この包絡線の
    形状と欠陥部の無い場合の包絡線の形状とを比較
    し、欠陥部の有無を判定する手段と、その判定結
    果を分析、処理をする手段とを備えたことを特徴
    とする超音波検査装置。 2 被検材の面に向けてチヤープ超音波を発射す
    る手段と、前記面からのチヤープ超音波のエコー
    を検出する手段と、このエコーから検出した信号
    の包絡線を検出する手段と、前記検出した信号か
    らゲート信号を作成する手段と、このゲート信号
    中に含まれる前記包絡線に対して、この包絡線の
    周期性により欠陥部の有無を判定する手段と、そ
    の判定結果を分析、処理をする手段とを備えたこ
    とを特徴とする超音波検査装置。
JP59126892A 1984-06-20 1984-06-20 超音波検査装置 Granted JPS617465A (ja)

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JPS617465A JPS617465A (ja) 1986-01-14
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