JPH0610670B2 - 超音波測定装置のピーク値検出回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、超音波測定装置のピーク値検出回路に関
し、詳しくは、超音波探傷器において、表面エコーを検
出できないようなときにピーク値検出回路の欠陥誤検出
を防止できるようなピーク値検出回路の改良に関する。

［従来の技術］ 超音波測定装置では、一般に、エコー受信信号のピーク
値を検出するのにピーク値検出回路が用いられている
が、入力信号の周波数が高くなると高い周波数の信号波
形に追随させてピークホールドすることが難しくるの
で、通常、高周波信号のピークの検出を比較的容易に行
える検波回路をピークホールド回路を前段に置いてピー
ク検出を行っている。

超音波探傷器のピーク値検出回路は、高周波増幅器によ
り増幅したエコー受信信号又はこの信号を検波した信号
（以下これらを含めて受信信号という）を受けて、その
目的とする位置にゲートをかけ、ゲート期間内における
入力信号のピーク電圧値を検出し、これを直流電圧値に
変換して出力する機能を有している。

この種の従来のピーク値検出回路としては第４図に示す
ような回路を挙げることができる。

第４図において、１２は、受信信号が入力される受信信
号出力端子である。この受信信号入力端子１２に加えら
れた入力信号は、ゲート回路１６とコンパレータ１５に
入力される。コンパレータ１５は、受信信号を受けて、
これと基準電圧レベルとを比較し、基準電圧レベルを超
えたことを検出することで表面エコーの位置を検出し、
この検出信号をゲートパルス発生回路１４に送出する。

１３はトリガ入力端子であって、ここに入力されるトリ
ガ信号は、送信パルス周期毎に超音波プローブ（以下プ
ローブ）に加えられる送信パルス信号に対応して発生す
る。このトリガ入力端子１３に加えられたトリガ信号
は、ゲートパルス発生回路１４に送出され、受信信号入
力端子１２に受信信号が加わると、ゲートパルス発生回
路１４は、前記トリガ信号とコンパレータ回路１５の出
力信号とを受け、検出された表面エコーの時間位置を基
準としてあらかじめ設定された所定時間をカウントし、
その後にあらかじめ設定された幅のゲートパルスを発生
する。そして発生したゲートパルスをゲート回路１６に
加えてそのゲートをゲートパルス幅で決定される一定期
間だけ開く。

ゲート回路１６は、ゲートパルスが印加されている間の
一定期間ゲートを開き、その期間の受信信号を抽出し
て、次段のピークホールド回路１７に送出する。ピーク
ホールド回路１７は、ゲート回路１６により抽出された
受信信号からそのうちのピーク値をホールドして一時的
にそのピーク電圧値を保持する。

サンプルホールドパルス発生回路１８は、ゲートパルス
発生回路１６からゲートパルスを受け、その後縁をトリ
ガとして、サンプルホールド回路１９を駆動するサンプ
ルホールドパルスを発生する。サンプルホールド回路１
９は、ピークホールド回路１７がホールドしたピーク電
圧値をそのアナログ端子２１に受け、そのデジタル入力
端子２０に前記サンプルホールドパルスを受ける。そし
て、サンプルホールドパルスが加わったタイミングで、
アナログ端子２１に加えられたピーク電圧値をサンプリ
ングしてこれを直流電圧値としてホールドし、出力端子
２２にその電圧値を出力する。

このような構成からなるピーク値検出回路は、送信パル
ス周期毎にピーク電圧値を検出するために、サンプルホ
ールド後に、ピークホールド回路１７のピーク値保持コ
ンデンサに蓄えられている電荷を放電させ、次の周期の
ピーク値電圧を初期値からピークホールドするようにし
ている。そこで、サンプルホールドパルスを放電パルス
発生回路２３に加えてその後縁をトリガとして放電パル
ス発生回路２３で生成したパルスをピークホールド回路
１７に加えてそのピーク値保持コンデンサに蓄えられて
いる電荷を放電させる。

［解決しようとする課題］ 水浸法による超音波探傷においては、プローブとワーク
との距離（以下水距離という）を常に一定に保つことが
難しい。そこで、前記のようにワーク表面からの反射エ
コーを受信信号から検出して、この検出した信号をトリ
ガ信号とし、ゲートパルス発生回路１４を起動してゲー
トパルスを発生するようにすることで、水距離が変化し
てもワーク表面より常に一定深さの位置にゲートがかけ
られるようにしている。

しかし、このようなピーク値検出回路では、表面エコー
の検出が不可能な場合にはゲートパルスが発生しない欠
点がある。したがって、サンプルホールドパルスも発生
しない。例えば、ワーク交換時のようにワークがプロー
ブの信号取込み範囲外にある場合や、探傷動作モードに
入ってもプローブとワークとの機械的位置関係が正常な
信号取込み関係になっていない場合、さらに正常な信号
取込み位置関係にあってもワーク表面の凹凸によって超
音波が乱反射して表面からの反射エコーがプローブに入
射できない場合などにこのようなことが起きる。

このような場合には、サンプルホールドパルスがサンプ
ルホールド回路の保持時間の範囲で連続して発生しない
ことになり、サンプルホールド回路の出力は、サンプル
ホールド回路構成上、正電源電圧に近い電圧となってし
まい、欠陥信号があったと同じような誤出力を発生す
る。そこで、このような誤検出を防止するために受信側
ではピーク値検出回路の出力信号の有効期間を検出する
ような対策を採らなければならない。

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、表面エコー等が検出できないようなときで
あっても誤出力が生じない超音波測定装置のピーク値検
出回路を提供することを目的とする。

［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ピーク値検
出回路の構成は、超音波エコー受信信号又はその検波信
号を受けて所定の期間だけ受けた信号を抽出するゲート
回路と、超音波エコー受信信号のピーク値をホールドす
るピークホールド回路と、このピークホールド回路の出
力をサンプルホールドするサンプルホールド回路とを有
し、測定周期に応じて超音波エコー受信信号のピーク値
を検出するピーク値検出回路において、ゲート回路に対
してゲートパルスを発生するゲートパルス発生回路と、
ゲートパルスに応じてサンプルホールド回路にサンプル
ホールドパルスを発生するサンプルホールド発生回路
と、ゲートパルスを受けてゲートパルスが発生しなかっ
たときに疑似的にサンプルホールドパルスを前記サンプ
ルホールド回路に送出する疑似サンプルホールドパルス
発生回路とを備えるものである。

［作用］ このように、疑似サンプルホールドパルス発生回路を設
けて、ゲートパルスが発生しないときに、疑似的にサン
プルホールドパルスを発生させ、本来のサンプルホール
ドパルスがサンプルホールド回路の保持時間の範囲で連
続して発生しないときでも、疑似サンプルホールドパル
スによりサンプルホールド回路を動作させるようにする
ことで、サンプルホールド回路が正電源電圧に近い電圧
となってしまうことが防止できる。したがって、欠陥信
号があったと同じような誤出力が発生しなくなり、受信
側で受信信号の有効期間を検出する回路を付加すること
も不必要になる。

［実施例］ 以下、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、この発明のピーク値検出回路の一実施例のブ
ロック図、第２図は、その疑似サンプルホールドパルス
発生回路のブロック図、第３図は、その動作のタイミン
グチャートである。なお、第４図と同等の構成要素は同
一の符号で示す。

第１図において、従来のピーク値検出回路と相違する点
は、疑似サンプルホールドパルス発生回路１０を有して
いることである。疑似サンプルホールド回路１０は、ト
リガ信号入力端子１３に加えられるトリガ信号とゲート
パルス発生回路１４のゲートパルスとを受けて、ゲート
パルスが発生しなかったときにあらかじめ設定された一
定幅の疑似的なサンプルホールドパルスをＯＲ回路１１
を介してサンプルホールド回路１９と放電用パルス発生
回路２３とに加えるものである。なお、従来の回路にお
けるサンプルホールドパルスは、サンプルホールドパル
ス発生回路１８からＯＲ回路１１を介して前記のそれぞ
れの回路に加えられる。

この疑似サンプルホールドパルス発生回路１０は、第２
図に示すように、ワンショット回路１と、フリップフロ
ップ４と、２入力のＡＮＤ回路６とから構成されてい
る。

第２図において、トリガ信号入力端子１３に加えられた
トリガ信号は、ワンショット回路１の入力端子２に加え
られ、一定時間幅のパルスをその出力端子３（Ｑ出力側
の端子）に発生する。この出力がフリップフロップ４の
セット入力端子５とＡＮＤ回路６の一方の入力に加えら
れ、フリップフロップ４のＱ出力端子７からの出力信号
がＡＮＤ回路６の他方の入力に送出される。

フリップフロップ４のリセット入力端子８には、ゲート
パルス発生回路１４から出力されるゲートパルスが加え
られ、出力端子９に疑似的なサンプルホールドパルスを
発生する。

その動作としては、送信パルス周期毎に発生するトリガ
信号がワンショット回路１の入力端子２に加えられる
と、出力端子３に正極性のワンショットパルスが発生
し、これがフリップフロップ４のセット入力端子５とＡ
ＮＤ回路６に加わる。なお、ワンショット回路１のワン
ショットパルスの幅は、サンプルホールド回路を駆動す
るのに十分な適当なパルス幅に設計されているものとす
る。

フリップフロップ４のＱ出力端子７は、前記ワンショッ
トパルスの後縁でＨＩＧＨレベル（以下“Ｈ”）にセッ
トされ、リセット入力端子８にゲートパルスが印加され
るまでその出力が“Ｈ”に保持される。ワンショットパ
ルスの後縁でフリップフロップ４の出力が発生すると、
フリップフロップ４が次にリセットされない限り、次の
周期にワンショットパルスが発生したときに（トリガ信
号が加わったときに）は、これとのＡＮＤ条件が成立し
て、ワンショットパルスがＡＮＤ回路６を介して出力端
子９に出力され、これが疑似サンプルホールドパルスと
して送出される。

第３図は、このような疑似サンプルホールドパルス発生
回路１０の動作のタイムチャートであって、（ａ）は、
ワンショット回路１の入力端子２に加わるトリガ信号で
あり、（ｂ）は、フリップフロップ４のリセット入力端
子８に加わるゲートパルスを示していて、表面エコーが
検出されてゲートパルスがフリップフロップ４のリセッ
ト端子８に入力されるタイミングでその発生波形が点線
で示されている。（ｃ）は、ワンショット回路１の出力
端子波形であり、入力されたトリガ信号の立上がりにほ
ぼ近いタイミングで発生する。（ｄ）は、フリップフロ
ップ４のＱ出力端子７の波形であって、ワンショット回
路１の出力の立下がりで、セットされてＱ出力信号が発
生する。その結果、同図の（ｅ）に示すように出力端子
９に疑似サンプルホールドパルスＳが発生する。

ここで、（ｂ）に点線で示すように、ゲートパルス発生
回路１４にゲートパルスが発生すると、フリップフロッ
プ４は、これによりリセットされて、同図（ｄ）の点線
で示すようにその出力がＬＯＷレベル（以下“Ｌ”）の
状態となる。したがって、ＡＮＤ回路６でＡＮＤ（論理
積）が採れないので、疑似サンプルホールドパルスＳは
発生しない。

すなわち、正常動作のときには、表面エコーの検出がで
きてゲートパルスが送信パルス周期毎に発生した場合に
は、フリップフロップ４のリセット端子８にゲートパル
スがその都度入力されるので、Ｑ出力端子７は“Ｌ”の
ままとなり、ＡＮＤ回路６ではＡＮＤ条件が成立せず、
出力端子９は常時“Ｌ”となって疑似サンプルホールド
パルスＳは発生しない。

しかし、ゲートパルス発生回路１４で発生するゲートパ
ルスが次のトリガ信号までに印加されなかった場合に、
言い換えれば、表面エコーが検出できないためにゲート
パルスが欠落した場合に、その時点で、次のトリガ信号
の入力に応じて発生したワンショット回路１の出力パル
スとフリップフロップ４の出力とのＡＮＤが採れてＡＮ
Ｄ回路６から入力端子９に疑似的なサンプルホールドパ
ルスＳが発生する。

したがって、このようなピーク値検出回路では、表面エ
コーの検出が不可能な場合であっても疑似サンプルホー
ルドパルス発生回路１０から疑似的にサンプルホールド
パルス信号が発生するので、サンプルホールド回路１９
は、サンプルホールド動作を行うことができ、このと
き、サンプルホールドされる電圧値は、ピークホールド
回路１７の電圧値となる。これは、放電パルス発生回路
２３で放電された後の電圧であるので、ほぼ零電圧とな
る。

そこで、ワーク交換時のようにワークがプローブの信号
取込み範囲外にある場合や、探傷動作モードに入っても
プローブとワークとの機械的位置関係が正常な信号取込
み関係になっていない場合、さらに正常な信号取込み位
置関係にあってもワーク表面の凹凸によって超音波が乱
反射して表面からの反射エコーがプローブに入射できな
い場合などにでも、サンプルホールド回路１９の出力が
正電源電圧に近い電圧となることはなく、このピーク値
検出回路では欠陥信号があったと同じような誤出力を発
生することはない。

以上説明したときが、実施例では、表面エコーの検出に
対応してゲートパルスを発生させているが、これは、表
面エコーの検出の場合に限定されるものではなく、この
発明は、特定の受信信号の状態を検出して、その検出信
号を基準とし、ゲートパルスを発生させてゲートをかけ
るような場合に適用できる。

また、ピークホールド回路の構成によっては、必ずしも
電荷蓄積による必要はないので、放電させる必要がな
く、このような場合は放電パルス発生回路は不要であ
る。また、ピークホールド回路のホールド値をなくす場
合には放電処理による必要はなく、ピーク値を初期値に
クリアできればよい。

［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、疑似サンプルホールドパルス発生回路を設けて、ゲ
ートパルスが発生しないときに、疑似的にサンプルホー
ルドパルスを発生させ、本来のサンプルホールドパルス
がサンプルホールド回路の保持時間の範囲で連続して発
生しないときでも、疑似サンプルホールドパルスにより
サンプルホールド回路を動作させるようにすることで、
サンプルホールド回路が正電源電圧に近い電圧となって
しまうことを防止できる。したがって、欠陥信号があっ
たと同じような誤出力が発生しなくなり、受信側で受信
信号の有効期間を検出する回路を付加することが不必要
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明のピーク値検出回路の一実施例のブ
ロック図、第２図は、その疑似サンプルホールドパルス
発生回路のブロック図、第３図は、その動作のタイミン
グチャート、第４図は、従来のピーク値検出回路ブロッ
ク図である。 １……ワンショット回路、４……フリップフロップ、６
……２入力ＡＮＤ回路、１０……疑似サンプルホールド
パルス発生回路、１１……ＯＲ回路、 １２……受信信号入力端子、１３……トリガ入力端子、
１４……ゲートパルス発生回路、 １５……コンパレータ回路、１６……ゲート回路、１７
……ピークホールド回路、１８……サンプルホールドパ
ルス発生回路、１９……サンプルホールド回路、２３…
…放電用パルス発生回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波エコー受信信号又はその検波信号を
   受けて所定の期間だけ受けた信号を抽出するゲート回路
   と、前記超音波エコー受信信号のピーク値をホールドす
   るピークホールド回路と、このピークホールド回路の出
   力をサンプルホールドするサンプルホールド回路とを有
   し、測定周期に応じて前記超音波エコー受信信号のピー
   ク値を検出するピーク値検出回路において、前記ゲート
   回路に対してゲートパルスを発生するゲートパルス発生
   回路と、前記ゲートパルスに応じて前記サンプルホール
   ド回路にサンプルホールドパルスを発生するサンプルホ
   ールドパルス発生回路と、前記ゲートパルスを受けてゲ
   ートパルスが発生しなかったときに疑似的にサンプルホ
   ールドパルスを前記サンプルホールド回路に送出する疑
   似サンプルホールドパルス発生回路とを備えることをこ
   とを特徴とする超音波測定装置のピーク値検出回路。
2. 【請求項２】サンプルホールドパルス発生回路からのサ
   ンプルホールドパルスと疑似サンプルホールドパルス発
   生回路からの疑似的なサンプルホールドパルスとを受け
   る放電パルス発生回路をさらに備え、前記サンプルホー
   ルドパルス又は前記疑似的なサンプルホールドパルスを
   受けてピークホールド回路がホールドしているピーク値
   を保持するコンデンサを放電させることを特徴とする請
   求項１記載の超音波測定装置のピーク値検出回路。