JPH06160359A - 超音波信号増幅装置 - Google Patents
超音波信号増幅装置Info
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- JPH06160359A JPH06160359A JP4313236A JP31323692A JPH06160359A JP H06160359 A JPH06160359 A JP H06160359A JP 4313236 A JP4313236 A JP 4313236A JP 31323692 A JP31323692 A JP 31323692A JP H06160359 A JPH06160359 A JP H06160359A
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- ultrasonic
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- analog
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 超音波探傷装置に用いられる超音波信号増幅
装置に関し、アナログ増幅器の設定値からのずれをディ
ジタル的に補正して正確な探傷情報が出力できる超音波
信号増幅装置の提供を目的とする。 【構成】 超音波探触子で変換された信号電圧を増幅す
るアナログ増幅器１と、増幅された信号をディジタル化
するＡ／Ｄ変換器２と、前記アナログ増幅器の利得及び
位相遅れの周波数特性を予め組み込む記憶装置５と、前
記Ａ／Ｄ変換器の出力を前記アナログ増幅器の利得及び
位相遅れの周波数特性で補正する演算装置３とを備え
た。
装置に関し、アナログ増幅器の設定値からのずれをディ
ジタル的に補正して正確な探傷情報が出力できる超音波
信号増幅装置の提供を目的とする。 【構成】 超音波探触子で変換された信号電圧を増幅す
るアナログ増幅器１と、増幅された信号をディジタル化
するＡ／Ｄ変換器２と、前記アナログ増幅器の利得及び
位相遅れの周波数特性を予め組み込む記憶装置５と、前
記Ａ／Ｄ変換器の出力を前記アナログ増幅器の利得及び
位相遅れの周波数特性で補正する演算装置３とを備え
た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超音波信号増幅装置に係
り、特に超音波探傷器装置に用いて好適な超音波信号増
幅装置に関する。
り、特に超音波探傷器装置に用いて好適な超音波信号増
幅装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は、従来用いられてきた代表的な超
音波探傷装置の構成を示すブロック図である。探傷装置
は、超音波発生の電気エネルギーを付与するパルサ６、
この電気パルスを超音波に変換して被検体に照射すると
共に、被検体から受信した超音波信号を電気信号に変換
する超音波探触子１０、この超音波探触子が接触する被
検体１１、前記超音波探触子１０から電気信号を増幅す
るアナログ増幅器７、増幅されたパルス信号電圧のピー
ク値を検出する信号処理装置８及び得られた被検体情報
を表示する表示装置９から成る。
音波探傷装置の構成を示すブロック図である。探傷装置
は、超音波発生の電気エネルギーを付与するパルサ６、
この電気パルスを超音波に変換して被検体に照射すると
共に、被検体から受信した超音波信号を電気信号に変換
する超音波探触子１０、この超音波探触子が接触する被
検体１１、前記超音波探触子１０から電気信号を増幅す
るアナログ増幅器７、増幅されたパルス信号電圧のピー
ク値を検出する信号処理装置８及び得られた被検体情報
を表示する表示装置９から成る。
【０００３】被検体情報の正確度を高めるためには、ア
ナログ増幅器７の周波数特性は平坦性の高い機器即ち低
歪増幅器を用いることが必要である。従来、スピーカー
から流れる音声を低歪化するひとつの手法として、ＣＤ
やＤＡＴ（ディジタルオーディオテープ）などのディジ
タル信号源から発せられた信号を電力増幅する前に、予
め測定しておいたスピーカー特性を逆畳込み関数として
付与し（低歪を与え）、増幅後Ｄ／Ａ変換してスピーカ
ーに流す技術が開示されている（特開平３−２０３４９
８号）。この技術では、逆歪を受けた増幅信号が、スピ
ーカーで歪を打ち消されて（補正されて）無歪状態にな
るというフィードフォワード技術が用いられている。こ
の技術は、オーディオ関係で高価なスピーカーへの投資
を抑制しうる手法のひとつである。
ナログ増幅器７の周波数特性は平坦性の高い機器即ち低
歪増幅器を用いることが必要である。従来、スピーカー
から流れる音声を低歪化するひとつの手法として、ＣＤ
やＤＡＴ（ディジタルオーディオテープ）などのディジ
タル信号源から発せられた信号を電力増幅する前に、予
め測定しておいたスピーカー特性を逆畳込み関数として
付与し（低歪を与え）、増幅後Ｄ／Ａ変換してスピーカ
ーに流す技術が開示されている（特開平３−２０３４９
８号）。この技術では、逆歪を受けた増幅信号が、スピ
ーカーで歪を打ち消されて（補正されて）無歪状態にな
るというフィードフォワード技術が用いられている。こ
の技術は、オーディオ関係で高価なスピーカーへの投資
を抑制しうる手法のひとつである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】超音波探傷では、被検
体の材質や測定個所の違いにより超音波探触子に用いら
れる周波数帯域が異なる。例えば、超音波の性質とし
て、高周波になる程分解能は高まるが、媒体中での減衰
が大きくなる。従って、深い位置を探傷する場合には低
周波帯域が、また浅い位置を探傷する場合には高周波帯
域が用いられる。更に、使用目的や精度によっては高価
（高性能）の装置や安価の装置が種々使われる。
体の材質や測定個所の違いにより超音波探触子に用いら
れる周波数帯域が異なる。例えば、超音波の性質とし
て、高周波になる程分解能は高まるが、媒体中での減衰
が大きくなる。従って、深い位置を探傷する場合には低
周波帯域が、また浅い位置を探傷する場合には高周波帯
域が用いられる。更に、使用目的や精度によっては高価
（高性能）の装置や安価の装置が種々使われる。
【０００５】これら使用目的にあわせて、アナログ増幅
器７も高価、高性能、高出力の装置や安価な装置が様々
用いられる。このため、超音波探傷装置で用いられるア
ナログ増幅器の特性は、様々異なっている。
器７も高価、高性能、高出力の装置や安価な装置が様々
用いられる。このため、超音波探傷装置で用いられるア
ナログ増幅器の特性は、様々異なっている。
【０００６】理想的な特性は、各周波数において、一定
の利得と一定の位相差を示すことであるが、実在する増
幅器では前記理由によって使用周波数帯域で平坦特性を
得ることは困難である。
の利得と一定の位相差を示すことであるが、実在する増
幅器では前記理由によって使用周波数帯域で平坦特性を
得ることは困難である。
【０００７】図３は、アナログ増幅器の周波数特性を示
したものである。図３（ａ）は、入力信号に対する出力
信号の利得を、また図３（ｂ）は位相遅れ特性を示す。
いずれの図においても、斜線部は設計値からのずれを示
す。図３（ｂ）の特性は、位相遅れのずれを±３６０゜
以内に規格化して示してある。
したものである。図３（ａ）は、入力信号に対する出力
信号の利得を、また図３（ｂ）は位相遅れ特性を示す。
いずれの図においても、斜線部は設計値からのずれを示
す。図３（ｂ）の特性は、位相遅れのずれを±３６０゜
以内に規格化して示してある。
【０００８】図３で示すように、アナログ増幅器の周波
数特性は使用周波数帯域で設計値からのずれていること
があり、しかもその特性は各増幅器毎に異なるのが普通
である。従って、超音波探傷装置で被検体からの正しい
情報を得るには、反射波信号の増幅特性、なかんずくア
ナログ増幅器の固有特性が補正されてから表示されなけ
ればならない。
数特性は使用周波数帯域で設計値からのずれていること
があり、しかもその特性は各増幅器毎に異なるのが普通
である。従って、超音波探傷装置で被検体からの正しい
情報を得るには、反射波信号の増幅特性、なかんずくア
ナログ増幅器の固有特性が補正されてから表示されなけ
ればならない。
【０００９】一方、特開平３−２０３４９８号はスピー
カーシステムの駆動電流歪を議論しているが、増幅器の
増幅特性のばらつきの議論はない。
カーシステムの駆動電流歪を議論しているが、増幅器の
増幅特性のばらつきの議論はない。
【００１０】本発明の目的は、各アナログ増幅器の固有
特性（設計値からのばらつき）をディジタル的に補正し
て正確な探傷情報が出力できる超音波信号増幅装置を提
供することである。
特性（設計値からのばらつき）をディジタル的に補正し
て正確な探傷情報が出力できる超音波信号増幅装置を提
供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の超音波信号増幅
装置は、超音波探触子で変換された信号電圧を増幅する
アナログ増幅器と、増幅された信号をディジタル化する
Ａ／Ｄ変換器と、前記アナログ増幅器の利得及び位相遅
れの周波数特性を予め組み込む記憶装置と、前記Ａ／Ｄ
変換器の出力を前記アナログ増幅器の利得及び位相の周
波数特性で補正する演算装置とを備えている（請求項
１）。
装置は、超音波探触子で変換された信号電圧を増幅する
アナログ増幅器と、増幅された信号をディジタル化する
Ａ／Ｄ変換器と、前記アナログ増幅器の利得及び位相遅
れの周波数特性を予め組み込む記憶装置と、前記Ａ／Ｄ
変換器の出力を前記アナログ増幅器の利得及び位相の周
波数特性で補正する演算装置とを備えている（請求項
１）。
【００１２】更に本発明の超音波信号増幅装置は、前記
演算装置で補正されたディジタル信号をアナログ信号と
して出力するＤ／Ａ変換器を備えることができる（請求
項２）。
演算装置で補正されたディジタル信号をアナログ信号と
して出力するＤ／Ａ変換器を備えることができる（請求
項２）。
【００１３】また、前記演算装置は、ディジタル化され
た信号の離散的フーリエ変換によってフーリエ係数Ｘk
を求める機能と、フーリエ係数を複素平面上に展開して
その絶対値｜Ｘk｜と位相角を求める第２の機能と、得
られた絶対値及び位相角に前記記憶装置から出力した前
記アナログ増幅器の周波数特性を付加して補正する第３
の機能と、補正したフーリエ係数を離散的逆フーリエ変
換して補正したディジタル信号とする第４の機能とを含
むこともできる（請求項３）。
た信号の離散的フーリエ変換によってフーリエ係数Ｘk
を求める機能と、フーリエ係数を複素平面上に展開して
その絶対値｜Ｘk｜と位相角を求める第２の機能と、得
られた絶対値及び位相角に前記記憶装置から出力した前
記アナログ増幅器の周波数特性を付加して補正する第３
の機能と、補正したフーリエ係数を離散的逆フーリエ変
換して補正したディジタル信号とする第４の機能とを含
むこともできる（請求項３）。
【００１４】
【作用】本発明によれば、予め記憶装置に使用するアナ
ログ増幅器の周波数特性を記憶させておき、演算装置に
これを呼び出してディジタル化された増幅信号に付加す
ることによって、アナログ増幅器の利得及び位相遅れの
周波数特性をフィードフォワード的に補正することがで
きる（請求項１）。
ログ増幅器の周波数特性を記憶させておき、演算装置に
これを呼び出してディジタル化された増幅信号に付加す
ることによって、アナログ増幅器の利得及び位相遅れの
周波数特性をフィードフォワード的に補正することがで
きる（請求項１）。
【００１５】更に本発明によれば、一旦ディジタル化さ
れ補正された増幅信号を再びアナログ信号として表示装
置に出力することができる（請求項２）。
れ補正された増幅信号を再びアナログ信号として表示装
置に出力することができる（請求項２）。
【００１６】また本発明によれば、ディジタル信号をフ
ーリエ変換して複素平面上に展開することによってアナ
ログ的に取り扱うことができ、補正後逆フーリエ変換す
ることでディジタル化することができる（請求項３）。
ーリエ変換して複素平面上に展開することによってアナ
ログ的に取り扱うことができ、補正後逆フーリエ変換す
ることでディジタル化することができる（請求項３）。
【００１７】
【実施例】図１は本発明の実施例による超音波信号増幅
器装置のブロック図を示す。図１の装置は、図２で示し
た超音波探傷装置のアナログ増幅器７部分に相当するも
のである。
器装置のブロック図を示す。図１の装置は、図２で示し
た超音波探傷装置のアナログ増幅器７部分に相当するも
のである。
【００１８】図１のアナログ増幅装置は、入力端子Ａに
接続したアナログ増幅器１と、これに接続したＡ／Ｄ変
換器２と、増幅特性記憶装置５と、前記Ａ／Ｄ変換器２
及び増幅特性記憶装置５に接続した演算装置３と、これ
に接続したＤ／Ａ変換器４とから成る。
接続したアナログ増幅器１と、これに接続したＡ／Ｄ変
換器２と、増幅特性記憶装置５と、前記Ａ／Ｄ変換器２
及び増幅特性記憶装置５に接続した演算装置３と、これ
に接続したＤ／Ａ変換器４とから成る。
【００１９】アナログ増幅器１の周波数特性、即ち利得
や位相遅れ、フィルタ等の設定値情報を予め別の計測機
器で測定の上、記憶装置５に保存しておく。さて、アナ
ログ増幅装置の入力端子Ａに、超音波探触子からの反射
信号が入力すると、アナログ増幅器１はディジタル化可
能な値まで信号増幅幅を行い、Ａ／Ｄ変換器２に増幅さ
れた信号を送る。
や位相遅れ、フィルタ等の設定値情報を予め別の計測機
器で測定の上、記憶装置５に保存しておく。さて、アナ
ログ増幅装置の入力端子Ａに、超音波探触子からの反射
信号が入力すると、アナログ増幅器１はディジタル化可
能な値まで信号増幅幅を行い、Ａ／Ｄ変換器２に増幅さ
れた信号を送る。
【００２０】Ａ／Ｄ変換器２はこの信号をディジタル化
し、ディジタル信号を演算装置３に送る。演算装置３で
は、先ず、ディジタル信号のサンプリングを行う。時間
軸上で総サンプル数Ｎ個のサンプル値系列ｘnを選び、
次に離散的フーリエ変換して、フーリエ係数Ｘkを求め
る。
し、ディジタル信号を演算装置３に送る。演算装置３で
は、先ず、ディジタル信号のサンプリングを行う。時間
軸上で総サンプル数Ｎ個のサンプル値系列ｘnを選び、
次に離散的フーリエ変換して、フーリエ係数Ｘkを求め
る。
【数１】 更に、Ｘkは復素数なので次式となる。
【数２】 そこで、係数絶対値｜Ｘk｜と位相角ψkを次式から求め
る。
る。
【数３】
【００２１】次に、増幅特性記憶装置５から予め入力し
てあるアナログ増幅器１の周波数特性、即ち、各周波数
における利得の設定値との比Ｇkと位相遅れＰkを演算装
置３に読み出す。そして、次式のようにして、上記（数
３）による｜Ｘk｜、ψkを補正する。
てあるアナログ増幅器１の周波数特性、即ち、各周波数
における利得の設定値との比Ｇkと位相遅れＰkを演算装
置３に読み出す。そして、次式のようにして、上記（数
３）による｜Ｘk｜、ψkを補正する。
【数４】 この補正によって得られたフーリエ係数絶対値｜Ｘ′k
｜及び位相遅れのψk′が、アナログ増幅器１のばらつ
きの影響を除いた超音波信号の情報である。
｜及び位相遅れのψk′が、アナログ増幅器１のばらつ
きの影響を除いた超音波信号の情報である。
【００２２】そこで次に、演算装置３により離散的フー
リエ逆変換を行い、ずれを補正した時間軸上のサンプル
値系列ｘ′nを求める。
リエ逆変換を行い、ずれを補正した時間軸上のサンプル
値系列ｘ′nを求める。
【数５】
【００２３】この処理によって、補正したディジタル信
号が得られる。次に、補正したディジタル信号をＤ／Ａ
変換器４に送り、再びアナログ信号に変換後、出力端子
Ｂからアナログ増幅装置外に取出す。通常出力端子Ｂ
は、信号前処理装置８に接続されている。勿論、前記補
正したディジタル信号は、演算装置３からＤ／Ａ変換器
４を経由せずに出力端子Ｂから信号処理装置８に出力す
ることもできる。
号が得られる。次に、補正したディジタル信号をＤ／Ａ
変換器４に送り、再びアナログ信号に変換後、出力端子
Ｂからアナログ増幅装置外に取出す。通常出力端子Ｂ
は、信号前処理装置８に接続されている。勿論、前記補
正したディジタル信号は、演算装置３からＤ／Ａ変換器
４を経由せずに出力端子Ｂから信号処理装置８に出力す
ることもできる。
【００２４】前記した演算装置３による離散的フーリエ
変換及び離散的逆フーリエ変換は、高速処理が必要なた
め、例えばＦＦＴのアルゴリズムが使用される。
変換及び離散的逆フーリエ変換は、高速処理が必要なた
め、例えばＦＦＴのアルゴリズムが使用される。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超音波探傷装置に於て、次のような効果がある。 （１）、アナログ増幅器や構成アナログ素子の種類や特
性差によらず、被検体からの正確な超音波情報が増幅し
て得られる。 （２）、安価なアナログ増幅器を使用しても正確な超音
波情報が得られる。 （３）、異なるアナログ増幅器を用いて測定したデータ
でも、正確に比較対比することが可能となる。 （４）、パルサ６と超音波探触子１０と被検体１１の特
性のみにより決まる超音波信号を正確に増幅できる。
超音波探傷装置に於て、次のような効果がある。 （１）、アナログ増幅器や構成アナログ素子の種類や特
性差によらず、被検体からの正確な超音波情報が増幅し
て得られる。 （２）、安価なアナログ増幅器を使用しても正確な超音
波情報が得られる。 （３）、異なるアナログ増幅器を用いて測定したデータ
でも、正確に比較対比することが可能となる。 （４）、パルサ６と超音波探触子１０と被検体１１の特
性のみにより決まる超音波信号を正確に増幅できる。
【図１】本発明の実施例による超音波信号増幅装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図２】従来用いられてきた代表的な超音波探傷装置の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図３】アナログ増幅器の周波数特性をモデリックに示
した図である。
した図である。
１ アナログ増幅器 ２ Ａ／Ｄ変換器 ３ 演算装置 ４ Ｄ／Ａ変換器 ５ 増幅特性記憶装置 ６ パルサ ７ アナログ増幅器 ８ 信号処理装置 ９ 表示装置 １０ 超音波探触子 １１ 被検体
Claims (3)
- 【請求項１】 超音波探触子で変換された信号電圧を増
幅するアナログ増幅器と、増幅された信号をディジタル
化するＡ／Ｄ変換器と、前記アナログ増幅器の利得及び
位相遅れの周波数特性を予め組み込む記憶装置と、前記
Ａ／Ｄ変換器の出力を前記アナログ増幅器の利得及び位
相の周波数特性で補正する演算装置と、を備えた超音波
信号増幅装置。 - 【請求項２】 前記演算装置で補正されたディジタル信
号をアナログ化して出力するＤ／Ａ変換器を備えた請求
項１記載の超音波信号増幅装置。 - 【請求項３】 前記演算装置は、ディジタル化信号の離
散的フーリエ変換によってフーリエ係数Ｘkを求める機
能と、フーリエ係数を複素平面上に展開してその絶対値
｜Ｘk｜と位相角を求める第２の機能と、絶対値及び位
相角に前記記憶装置から出力した前記アナログ増幅器の
周波数特性を付加して補正する第３の機能と、補正した
フーリエ係数を離散的逆フーリエ変換して補正したディ
ジタル信号とする第４の機能と、を備えた請求項１及び
２記載の超音波信号増幅装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4313236A JPH06160359A (ja) | 1992-11-24 | 1992-11-24 | 超音波信号増幅装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4313236A JPH06160359A (ja) | 1992-11-24 | 1992-11-24 | 超音波信号増幅装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06160359A true JPH06160359A (ja) | 1994-06-07 |
Family
ID=18038755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4313236A Pending JPH06160359A (ja) | 1992-11-24 | 1992-11-24 | 超音波信号増幅装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06160359A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022172514A1 (ja) * | 2021-02-10 | 2022-08-18 | 株式会社村田製作所 | センサ信号生成装置、センサ装置及び通信装置 |
-
1992
- 1992-11-24 JP JP4313236A patent/JPH06160359A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022172514A1 (ja) * | 2021-02-10 | 2022-08-18 | 株式会社村田製作所 | センサ信号生成装置、センサ装置及び通信装置 |
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