JPH10197497A - Ultrasonic flaw detector - Google Patents

Ultrasonic flaw detector

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JPH10197497A
JPH10197497A JP9004344A JP434497A JPH10197497A JP H10197497 A JPH10197497 A JP H10197497A JP 9004344 A JP9004344 A JP 9004344A JP 434497 A JP434497 A JP 434497A JP H10197497 A JPH10197497 A JP H10197497A
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JP
Japan
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filter
reflector
array
detection
signal
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Application number
JP9004344A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Michiguchi
由博 道口
Yoshinori Takesute
義則 武捨
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • 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
    • G01N29/07Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve an accurate and precise detection of a defect or the like in material by creating a compression filter from a control waveform predetermined prior to the detection of a flaw using an array type probe to pass a reflection intensity data through the filter during the detection of flaws. SOLUTION: A spot-like reflector is provided inside a structural material 1 and a scanning is performed by an array type ultrasonic probe 3 to determine a control waveform (intensity distribution). At this point, a switch gear 9 is controlled to be connected to a computer 10. A reflection signal converted to a digital value by an A/D converter 8 is fetched into the computer 10 and calculation is performed to determine the characteristic of a filter and a filter coefficient calculated is transmitted to a compression filter 11. To detect the reflector, a detection signal is passed through the compression filter 11 to obtain a compressed signal as output of the filter. The output forms a peak at a position at which a signal waveform obtained by moving the probe 3 coincides with the control signal waveform to make a spot-like object present only one peak thereby enabling obtaining of correct results of the flaw detection without false peak.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は超音波探傷装置に関
する。
The present invention relates to an ultrasonic flaw detector.

【0002】[0002]

【従来の技術】超音波探傷装置は超音波を材料内部に放
射し、欠陥などの反射波を処理して材料内部の欠陥など
を検出する装置である。この種の装置では、アレイ型の
探触子を用いることがある。アレイ型探触子は、たとえ
ば平成7年11月26日,27日に、社団法人 日本非
破壊検査協会 超音波分科会 が主催した「超音波によ
る非破壊評価シンポジウム」で発表された論文、「アレ
イ探触子を用いた薄鋼板介在物検査装置の検討(第1
報)」に詳しく述べられている。アレイ型探触子は、多
数の超音波送受信素子を一次元、あるいは二次元状に配
置し、送受信における各素子の遅延時間を制御すること
で、探触子全体としての収束性,指向性を制御する。
2. Description of the Related Art An ultrasonic flaw detector is an apparatus that emits ultrasonic waves into a material and processes reflected waves such as defects to detect defects and the like inside the material. In this type of apparatus, an array type probe may be used. An array-type probe was published on November 26 and 27, 1995, at the “Non-Destructive Evaluation Symposium by Ultrasonics” hosted by the Japan Non-Destructive Inspection Association Ultrasonics Subcommittee, Examination of thin steel inclusion inspection device using array probe (Part 1
Report). The array-type probe arranges many ultrasonic transmitting and receiving elements in one or two dimensions, and controls the delay time of each element in transmitting and receiving, so that the convergence and directivity of the entire probe can be improved. Control.

【0003】しかし、アレイ型探触子では、上記の文献
にも示されている副極(サイドローブ)の問題がある。こ
の問題点を図2,図3で説明する。図2では、アレイ型
探触子を構成する多数の素子のうちのA,B2ヶの素子
に着目している。素子A,Bから図2の波形で示す超音
波波形が放射される。超音波は、球面波となって伝搬す
るが、その波面に着目する。素子Aからの波形の第1波
W1とBからのW1は同じ時刻では同一距離を伝搬する
から、A,Bの両素子の共通な位相面(波形の振幅が強
調しあう面)は、図2のH11なる面である。このた
め、ビームの指向方向は、S11の方向となる。これ
が、主極(メインローブ)である。これに対して、Aの
W1とBのW2で形成される位相面H12、逆にAのW
2とBのW1によるH21もある。この指向方向S1
2,S21は、主極に比べて送受信感度は小さい。同様
にA,BのW1とW3の間、W1とW4の間などで複雑
な指向特性がある。これらが副極(サイドローブ)であ
り、その送受信感度特性は図3のように、いくつかのピ
ークを有する指向特性となる。このような特性を持つア
レイ型探触子を空間で移動して点状反射体の反射強度を
求めると、当然のことながらいくつか強度の高い部分が
発生する。つまり、主極のほか副極によるピークがあ
り、一つの点状反射源がいくつかの疑似ピークを発生さ
せる問題がある。前記の文献では、素子のピッチや焦点
距離を変えてこの副極の問題の解決を試みているが、音
速の異なる材料の探傷に適応できる一般的な方法ではな
い。
However, the array type probe has a problem of a sub pole (side lobe) which is also shown in the above-mentioned literature. This problem will be described with reference to FIGS. FIG. 2 focuses on two elements A and B among a large number of elements constituting the array-type probe. The elements A and B emit the ultrasonic waveform shown by the waveform in FIG. Ultrasonic waves propagate as spherical waves, and focus on the wavefront. Since the first wave W1 of the waveform from element A and W1 from B propagate at the same time and at the same distance, the common phase plane (the plane where the amplitudes of the waveforms are emphasized) of both elements A and B is shown in FIG. 2 is H11. Therefore, the beam directing direction is the direction of S11. This is the main pole (main lobe). On the other hand, the phase plane H12 formed by W1 of A and W2 of B,
There is also H21 by W1 of 2 and B. This pointing direction S1
2, S21 has lower transmission / reception sensitivity than the main pole. Similarly, there are complicated directivity characteristics between A1 and W3 between W1 and W3 and between W1 and W4. These are sub-poles (side lobes), and the transmission / reception sensitivity characteristics are directional characteristics having several peaks as shown in FIG. When the array-type probe having such characteristics is moved in space to determine the reflection intensity of the point-like reflector, some high-intensity portions naturally occur. That is, there is a peak due to the sub-pole in addition to the main pole, and there is a problem that one point-like reflection source generates several pseudo peaks. In the above-mentioned literature, the problem of the sub-pole is tried to be solved by changing the pitch and the focal length of the element, but it is not a general method applicable to flaw detection of materials having different sound speeds.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、アレイ型探
触子の副極の問題点を解決し、確実に精度よく材料中の
欠陥などを検知できる超音波探傷装置を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the problem of the sub-pole of an array-type probe and provides an ultrasonic flaw detector capable of reliably detecting defects in a material with high accuracy.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明では、アレイ型探
触子を空間移動して得る反射波の処理に圧縮フィルタを
用いる。圧縮フィルタにより、空間的に分散したいくつ
かのピークを一つの鋭いピークに凝縮させる。この圧縮
フィルタでは、あらかじめ点状反射体に対するアレイ型
探触子を空間移動させた時の反射信号検出値を反射信号
パターンとして求めておき、これよりフィルタ特性を決
定する。この反射信号パターンを、以下では参照信号と
記すことにする。
According to the present invention, a compression filter is used for processing a reflected wave obtained by spatially moving an array-type probe. The compression filter condenses several spatially dispersed peaks into one sharp peak. In this compression filter, a reflection signal detection value obtained when the array-type probe is spatially moved with respect to the point-like reflector is obtained in advance as a reflection signal pattern, and the filter characteristics are determined from this. This reflected signal pattern is hereinafter referred to as a reference signal.

【0006】参照信号から作成されるフィルタは、入力
信号がこのフィルタに入力される時、参照信号が存在す
る位置でインパルス状の出力を得る条件により導出され
る。本発明では、反射体の検出に検出信号をこのフィル
タを通し、フィルタの出力として圧縮された信号を得
る。この出力は、探触子を移動して得た信号波形と参照
信号波形が一致する位置でインパルス状のピークを形成
し、それ以外では振幅が極めて小さい。この結果より、
点状物体は一つのピークとなり、疑似ピークのない正確
な探傷結果が得られる。
[0006] The filter created from the reference signal is derived from the conditions for obtaining an impulse-like output at the position where the reference signal exists when the input signal is input to the filter. In the present invention, the detection signal is passed through this filter for the detection of the reflector, and a compressed signal is obtained as the output of the filter. This output forms an impulse-shaped peak at a position where the signal waveform obtained by moving the probe and the reference signal waveform coincide with each other, and the amplitude is extremely small otherwise. From this result,
The point-like object becomes one peak, and an accurate flaw detection result without a spurious peak can be obtained.

【0007】本発明の超音波探傷装置では、あらかじめ
アレイ探触子の参照信号を求め、これよりフィルタ特性
を決定する。以下、本発明の原理を作用と共に述べる。
In the ultrasonic flaw detector of the present invention, the reference signal of the array probe is obtained in advance, and the filter characteristic is determined based on the reference signal. Hereinafter, the principle of the present invention will be described together with its operation.

【0008】図4に示すように、送受信用アレイ型探触
子の移動方向をX軸に、被検査対象である材料の内部方
向をY軸にとる。アレイ型探触子の位置(xd,0)を
変えて、位置(0,yr)にある点状反射体の反射強度
分布を求めた結果の例が図4である。図4では、点状反
射体はY軸状にあると仮定してある。図4は、強度の大
きさに応じて等高線で表してある。深さyrの点状反射
体に対する位置(x,y)の反射波強度を、Dr=f
(x,y)とする。図4でわかるように、反射体位置の
ほかに副極による反射強度の大きな部分が存在する。あ
る反射体深さyrについて、Drが参照波となる。これ
より、ある深さyrに点状反射体がある場合、参照波D
rから下式の空間周波数特性の圧縮フィルタRr(f
x,fx)を求める。だだし、fx,fyは各々X,Y
軸方向の空間周波数であり、高速フーリェ変換などで演
算できる。参照信号から作成される圧縮フィルタは、数
1で示される特性を有する。
As shown in FIG. 4, the moving direction of the array probe for transmission / reception is set to the X axis, and the internal direction of the material to be inspected is set to the Y axis. FIG. 4 shows an example of a result obtained by changing the position (xd, 0) of the array probe and obtaining the reflection intensity distribution of the point-like reflector at the position (0, yr). In FIG. 4, it is assumed that the point-like reflector is on the Y-axis. FIG. 4 shows contour lines according to the magnitude of the intensity. The reflected wave intensity at the position (x, y) with respect to the point-like reflector having the depth yr is given by Dr = f
(X, y). As can be seen from FIG. 4, there is a portion where the reflection intensity of the sub-pole is large in addition to the position of the reflector. For a given reflector depth yr, Dr is the reference wave. Thus, when there is a point reflector at a certain depth yr, the reference wave D
From r, the compression filter Rr (f
x, fx). However, fx and fy are X and Y respectively.
The spatial frequency in the axial direction, which can be calculated by fast Fourier transform or the like. The compression filter created from the reference signal has the characteristics shown in Expression 1.

【0009】[0009]

【数1】 (Equation 1)

【0010】数1において、kは係数であり、あらかじ
め設定する。また、記号の*は共役複素数を示す。数1
は、入力信号がRr(fx,fy)の特性を有するフィ
ルタに入力される時、参照信号が存在する位置でインパ
ルス状の出力を得る条件から導出され、ディジタルフィ
ルタなどで、実際のフィルタを構成できる。例えば、数
1を逆フーリェ変換して空間座標に戻す。その結果をQ
r(mx,my)とすると、ディジタルフィルタの係数
がQrである。mx,myは、X軸方向,Y軸方向で一
定間隔で決めた距離の番号である。mx=−Px〜P
x,my=1〜Pyである。
In Equation 1, k is a coefficient, which is set in advance. The symbol * indicates a conjugate complex number. Number 1
Is derived from conditions for obtaining an impulse-like output at a position where a reference signal exists when an input signal is input to a filter having the characteristic of Rr (fx, fy). it can. For example, Equation 1 is inverse Fourier transformed to return to spatial coordinates. The result is Q
Assuming that r (mx, my), the coefficient of the digital filter is Qr. mx and my are numbers of distances determined at regular intervals in the X-axis direction and the Y-axis direction. mx = -Px ~ P
x, my = 1 to Py.

【0011】このフィルタに、アレイ型探触子を移動さ
せて探傷を行った反射強度を入力すると、その出力は数
2で示されるコンボリューション演算となる。
When the reflection intensity obtained by performing flaw detection by moving the array-type probe is input to this filter, the output is a convolution operation represented by the following equation (2).

【0012】[0012]

【数2】 (Equation 2)

【0013】−Px〜Px,1〜Pyは、各々、X軸,
Y軸方向の反射波強度を求めたサンプリング点である。
数2は、アレイ型探触子が位置(nx,0)にある時、−
Px+nx〜Px+nx,1〜Pyの範囲の反射強度を
処理する。もし、参照波と得られた反射強度分布が同じ
であれば、出力はその位置でインパルス状のピークとな
り、他の部分は小さなレベルである。つまり、空間的に
広がった反射情報を圧縮し、疑似ピークを消去すること
ができる。これにより、精度のよい反射体の検出ができ
る。
-Px to Px, 1 to Py are respectively the X axis,
This is a sampling point at which the reflected wave intensity in the Y-axis direction is obtained.
Equation 2 indicates that when the array type probe is at the position (nx, 0), −
The reflection intensity in the range of Px + nx to Px + nx, 1 to Py is processed. If the reference wave and the obtained reflection intensity distribution are the same, the output has an impulse-like peak at that position, and the other parts have a small level. That is, it is possible to compress the spatially spread reflection information and eliminate the pseudo peak. Thereby, it is possible to accurately detect the reflector.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明を実施例によって詳細に説
明する。図1は、本発明による超音波探傷装置のブロッ
ク図である。図1で、構造材1の内部に欠陥2が存在
し、その欠陥を検出する。3はアレイ型探触子であり、
切り替え器4を介してパルス発生器6からの信号が供給
され、パルス信号を受けて超音波を放射する。5はアレ
イ型探触子3を移動させる走査装置である。超音波は検
出すべき欠陥2で反射し、アレイ型探触子3で検出さ
れ、切り替え器4を通って増幅器7で増幅される。8は
反射波をディジタル信号に変換するA/D変換器であ
る。9は超音波の反射信号をコンピュータ10、また
は、圧縮フィルタ11に送るかを選択する切り替え器で
あり、コンピュータ10で制御される。12はA/D変
換とディジタルフィルタの動作タイミングを制御するタ
イミング発生器である。13は処理結果の表示装置であ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to embodiments. FIG. 1 is a block diagram of an ultrasonic flaw detector according to the present invention. In FIG. 1, a defect 2 exists inside a structural material 1 and the defect is detected. 3 is an array type probe,
A signal from the pulse generator 6 is supplied via the switch 4 and receives the pulse signal to emit an ultrasonic wave. A scanning device 5 moves the array-type probe 3. The ultrasonic waves are reflected by the defect 2 to be detected, detected by the array-type probe 3, passed through the switch 4, and amplified by the amplifier 7. Reference numeral 8 denotes an A / D converter for converting a reflected wave into a digital signal. Reference numeral 9 denotes a switch for selecting whether to transmit a reflected ultrasonic signal to the computer 10 or the compression filter 11, and is controlled by the computer 10. Reference numeral 12 denotes a timing generator for controlling the operation timing of the A / D conversion and the digital filter. Reference numeral 13 denotes a processing result display device.

【0015】本実施例における超音波探傷装置は、二つ
のモードに大別される。最初のモードは、参照信号を得
て圧縮フィルタ11の特性を求めるモードである。二つ
めのモードは、特性が求められた圧縮フィルタに反射強
度信号を入力し、フィルタリング処理を行って実際に探
傷するモードである。第一のモードでは、構造材料1の
内部に点状の反射体を設け、アレイ型超音波送受信器3
を走査して、強度分布、つまり参照波を求める。このと
き、切り替え器9はコンピュータ10と結線されるよう
にコンピュータ10で制御される。A/D変換器8でデ
ィジタル量に変換された反射信号は、コンピュータ10
に取り込まれ、ここでフィルタの特性を決める計算を施
される。つまり、深さyrの点状反射体の参照信号Dr
を、例えば高速フーリェ変換するなどして、数1の周波
数特性Hrを算出する。数1の係数kをあらかじめ設定
し、数1に従ってフィルタの特性Rrを計算する。Rr
を例えば高速逆フーリェ変換するなどして、ディジタル
圧縮フィルタの係数Qrを決める。Qrは、X軸方向が
−Px〜Pxの2・Px+1点、Y軸方向が1〜Pyの
Py点の二次元状の係数である。ある点状反射体の深さ
yrに関してこの二次元状係数が1組決まるため、この
係数の組は点状反射源を深さ方向に設定した数だけあ
る。計算したフィルタ係数を圧縮フィルタ11に送信
し、この段階で第1のモードである圧縮フィルタ11の
準備が完了する。
The ultrasonic flaw detector according to the present embodiment is roughly classified into two modes. The first mode is a mode in which the reference signal is obtained and the characteristics of the compression filter 11 are obtained. The second mode is a mode in which a reflection intensity signal is input to a compression filter whose characteristics have been determined, and a filtering process is performed to actually detect a flaw. In the first mode, a point-like reflector is provided inside the structural material 1, and the array-type ultrasonic transceiver 3 is used.
To obtain an intensity distribution, that is, a reference wave. At this time, the switch 9 is controlled by the computer 10 so as to be connected to the computer 10. The reflected signal converted into a digital quantity by the A / D converter 8 is converted into a digital signal by the computer 10.
, Where calculations are performed to determine the characteristics of the filter. That is, the reference signal Dr of the point-like reflector having the depth yr
Is subjected to, for example, a fast Fourier transform to calculate the frequency characteristic Hr of Expression 1. The coefficient k of Equation 1 is set in advance, and the characteristic Rr of the filter is calculated according to Equation 1. Rr
Is subjected to a fast inverse Fourier transform, for example, to determine the coefficient Qr of the digital compression filter. Qr is a two-dimensional coefficient of 2 · Px + 1 points from −Px to Px in the X-axis direction and Py points from 1 to Py in the Y-axis direction. Since one set of the two-dimensional coefficient is determined for the depth yr of a certain point-like reflector, there are as many sets of this coefficient as the number of point-like reflectors set in the depth direction. The calculated filter coefficients are transmitted to the compression filter 11, and the preparation of the compression filter 11, which is the first mode, is completed at this stage.

【0016】二つ目のモードでは、切り替え器9は圧縮
フィルタ11に結線するよう制御される。圧縮フィルタ
11の具体的構成を図5に示す。図5は公知のFIR(F
inite Impulse Response)型のディジタルフィルタをデ
ィジタルシグナルプロセッサを使って計算する。図5の
圧縮フィルタで、1101はアドレス演算器であり、ク
ロック発生器である図4の12と、コンピュータ10を
介して走査装置5からの走査位置データから、二次元状
のメモリ1102に反射波形を書き込むアドレスを出力
する。また、後述のようにフィルタ演算時のデータ読み
出しにも1101のアドレス演算器を使用する。つま
り、アドレス演算器1101とメモリ1102は、A/
D変換器9からの反射強度データの書き込みと、後述の
ディジタルシグナルプロセッサでの処理のためのデータ
読み込みの二つの動作がある。これらの動作は後で詳し
く述べる。メモリ1102は、X軸の水平方向が(2・
Px+1)ケ、Y軸の深さ方向がPyケの二次元メモリ
であり、A/D変換器9でディジタル量に変換された反
射強度波形が記憶される。
In the second mode, the switch 9 is controlled so as to be connected to the compression filter 11. FIG. 5 shows a specific configuration of the compression filter 11. FIG. 5 shows a known FIR (FIR
Inite Impulse Response) digital filters are calculated using a digital signal processor. In the compression filter shown in FIG. 5, reference numeral 1101 denotes an address calculator, which is a reflection waveform from a scanning generator 12 shown in FIG. Outputs the address to write to. As will be described later, the address arithmetic unit 1101 is also used for reading data at the time of filter operation. That is, the address arithmetic unit 1101 and the memory 1102 store the A /
There are two operations of writing reflection intensity data from the D converter 9 and reading data for processing by a digital signal processor described later. These operations will be described in detail later. The memory 1102 indicates that the horizontal direction of the X axis is (2 ·
Px + 1) is a two-dimensional memory in which the depth direction of the Y axis is Py, and stores the reflection intensity waveform converted into a digital quantity by the A / D converter 9.

【0017】次に、メモリ1102の動作について説明
する。アレイ型探触子がある位置にあり、ここから移動
を開始すると考える。開始位置では、ディジタルに変換
された反射強度波形は(−Px,1),(−Px,
2),・・・,(−Px,i),・・・,(−Px,Py)の
ように、nx=−Pxでny=1〜PyまでPy点記憶
される。アレイ型探触子が次の検出位置に移動すると、
nx=−Px上のデータがnx=−Px+1のように横
に1アドレスシフトする。この機能はシフトレジスタな
どで容易に達成できる。その後、nx=−Px上でny
=1〜PyまでのPy点反射強度波形が新たに上書き記
憶される。この動作が繰り返されると、アレイ型探触子
が移動開始点から(Px+1)点移動したとき、メモリ
1102の中身はすべて書き込まれ、図4に似た反射強
度分布波形が記憶される。さらにアレイ型探触子が移動
すると、−Px上の1〜Pyのデータが追加されるた
め、水平方向に1アドレス分シフトし、Px上のデータ
が消滅する。この動作を繰り返すと、水平方向のアドレ
ス−Pxには、つねにアレイ探触子の位置nxのデータ
が格納され、移動してきた過去のデータがPxまで記憶
されていることになる。以上が、メモリ1102に波形
強度データを書き込む手順である。
Next, the operation of the memory 1102 will be described. It is assumed that the array type probe is at a certain position and starts moving from here. At the start position, the digitally converted reflection intensity waveforms are (-Px, 1), (-Px,
2),..., (−Px, i),..., (−Px, Py), Py points are stored from nx = −Px to ny = 1 to Py. When the array probe moves to the next detection position,
The data on nx = -Px is shifted by one address horizontally like nx = -Px + 1. This function can be easily achieved by a shift register or the like. Then, ny on nx = −Px
= 1 to Py are newly overwritten and stored. When this operation is repeated, when the array-type probe moves by (Px + 1) points from the movement start point, the entire contents of the memory 1102 are written, and a reflection intensity distribution waveform similar to FIG. 4 is stored. When the array probe further moves, data of 1 to Py on -Px is added, so that the data is shifted by one address in the horizontal direction and the data on Px disappears. When this operation is repeated, the data at the position nx of the array probe is always stored in the horizontal address -Px, and the past data that has moved up to Px is stored. The above is the procedure for writing the waveform intensity data to the memory 1102.

【0018】1103はフィルタ係数用メモリであり、
最初のモードの説明の最終段階で圧縮フィルタ11に計
算したフィルタ係数を送信することを述べたが、具体的
にはこの係数用メモリ1103に送信される。つまり、
係数用メモリ1103には、点状反射体の数だけの(2
・Px+1)・Pyの大きさのフィルタ係数データが格
納される。1104は、ディジタルシグナルプロセッサ
である。ディジタルシグナルプロセッサ1104は、数
2の二次元フィルタリング演算を行う。ある深さyrに
関して数2の計算が終わると、次の深さの点状反射体の
フィルタ係数に関する演算に移る。この演算は、アレイ
型探触子がある位置で深さ方向の点状反射体の数だけ実
施され、その結果は計算機10に送られる。
Reference numeral 1103 denotes a filter coefficient memory.
Although the transmission of the calculated filter coefficient to the compression filter 11 is described in the final stage of the description of the first mode, the transmission is specifically performed to the coefficient memory 1103. That is,
In the coefficient memory 1103, (2
The filter coefficient data having the size of (Px + 1) · Py is stored. 1104 is a digital signal processor. The digital signal processor 1104 performs the two-dimensional filtering operation of Expression 2. When the calculation of Expression 2 is completed with respect to a certain depth yr, the operation proceeds to the calculation relating to the filter coefficient of the point reflector at the next depth. This calculation is performed by the number of point reflectors in the depth direction at the position where the array-type probe is located, and the result is sent to the computer 10.

【0019】ここで、1104のディジタルシグナルプ
ロセッサの演算を、1101のアドレス演算器の動作と
共に説明する。演算内容は数2で示される。数2で、Q
r(mx,my)がフィルタ係数であり、S(mx,m
y)が反射波形の強度分布に対応する。ディジタルシグ
ナルプロセッサ1104は、深さyrの点状反射体に対
する係数Qr(mx,my)を積和演算に用いるから、
yrに対するアドレス(mx,my)のデータを読みと
って演算する。メモリ1103に対しても、アドレス
(mx,my)を出力すればよいが、波形強度データの
読み込みと書き込みとでアドレスが異なるため、110
1のアドレス演算器を用いてアドレスの指定を切り替え
る。
The operation of the digital signal processor 1104 will be described together with the operation of the address calculator 1101. The content of the operation is shown by Equation 2. In Equation 2, Q
r (mx, my) is a filter coefficient, and S (mx, m
y) corresponds to the intensity distribution of the reflected waveform. The digital signal processor 1104 uses the coefficient Qr (mx, my) for the point-like reflector having the depth yr in the product-sum operation,
The data at the address (mx, my) for yr is read and operated. The address (mx, my) may be output to the memory 1103 as well, but since the address differs between reading and writing the waveform intensity data,
The designation of the address is switched by using one address calculator.

【0020】上記の演算を行うと、アレイ型探触子の位
置nxに対して、点状反射体位置の数だけの数2の演算
結果Wr(nx)がディジタルフィルタの出力として求
められる。このディジタルフィルタの出力は、ある深さ
yrの点状反射体の参照波形と探傷時の反射強度分布が
類似の場合、その位置でインパルス状の出力となる。こ
のため、疑似ピークのない反射源の検出が可能である。
反射体が点状ではなく、複雑な形状を有していても、反
射信号は点物体の重なりと考えることができるから、反
射体が細かく分解された、つまり、分解能が上がった結
果を得ることができる。前記のように、ディジタルフィ
ルタ出力はアレイ型探触子の位置1ヶ所で、深さ方向に
点状反射体の数だけあり、アレイ型探触子の走査に従っ
て、連続的に出力があるから、図6に示すように、横軸
(X軸)に走査位置を、縦軸(Y軸)に深さをとり、デ
ィジタルフィルタ出力の強度に応じて画像を形成し表示
装置13で表示すれば、アレイ型探触子の走査の断面に
おける高精度で、疑似像のない映像が得られる。
When the above operation is performed, the operation result Wr (nx) of Expression 2 corresponding to the number of point-like reflector positions with respect to the position nx of the array-type probe is obtained as the output of the digital filter. When the reference waveform of a point-like reflector having a certain depth yr and the reflection intensity distribution at the time of flaw detection are similar, the output of the digital filter becomes an impulse-like output at that position. Therefore, it is possible to detect a reflection source without a pseudo peak.
Even if the reflector is not point-shaped but has a complicated shape, the reflection signal can be considered as an overlap of point objects, so that the reflector is finely decomposed, that is, a result with increased resolution is obtained. Can be. As described above, the output of the digital filter is the number of point-like reflectors in the depth direction at one position of the array-type probe, and there is a continuous output according to the scanning of the array-type probe. As shown in FIG. 6, by taking the scanning position on the horizontal axis (X axis) and the depth on the vertical axis (Y axis), forming an image according to the intensity of the digital filter output and displaying it on the display device 13, A high-accuracy, pseudo-image-free image in the scanning cross section of the array-type probe is obtained.

【0021】もちろん、本実施例でもディジタルシグナ
ルプロセッサのディジタルフィルタ演算をコンピュータ
10での処理に置き換えることもできる。また、ある特
定の対象の反射パターンが既知であれば、これを参照信
号にでき、特定の対象のみを抽出する処理にも本発明を
適用できる。
Of course, in this embodiment, the digital filter operation of the digital signal processor can be replaced by the processing by the computer 10. Further, if the reflection pattern of a specific target is known, this can be used as a reference signal, and the present invention can be applied to a process of extracting only a specific target.

【0022】以上の実施例で詳しく説明したとおり、ア
レイ型探触子であらかじめ点状反射体からの反射波強度
分布をもとに作成した参照波から圧縮フィルタを作成
し、実際の反射データをそのフィルタに通すことで、ア
レイ型探触子で問題となる副極の影響を押さえることが
できる。この結果、副極による疑似反射ピークを低減
し、超音波による探傷や、材料内部の映像化を高精度で
行うことができ、工学的な効果が大きい。
As described in detail in the above embodiment, a compression filter is created from a reference wave previously created based on a reflected wave intensity distribution from a point reflector by an array probe, and actual reflection data is obtained. By passing through the filter, it is possible to suppress the influence of the sub-pole, which is a problem in the array-type probe. As a result, pseudo reflection peaks due to the sub-poles can be reduced, flaw detection by ultrasonic waves and imaging of the inside of the material can be performed with high accuracy, and the engineering effect is large.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明では、アレイ型探触子を用いた超
音波探傷で、探傷に先だってあらかじめ求めた参照波形
から圧縮フィルタを求め、探傷時、反射強度データをそ
のフィルタに通すことに特徴がある。この演算により、
反射源が存在する位置で大きなピークとなり、これまで
問題となっていた副極による疑似ピークの影響をなくす
ることができる。この結果、欠陥などの反射体を高精度
で検出でき、超音波検査などにおける工学的効果は大き
い。
According to the present invention, in ultrasonic flaw detection using an array type probe, a compression filter is obtained from a reference waveform obtained in advance before flaw detection, and reflection intensity data is passed through the filter during flaw detection. There is. With this operation,
A large peak is formed at the position where the reflection source exists, and the influence of the pseudo peak due to the sub-pole which has been a problem can be eliminated. As a result, a reflector such as a defect can be detected with high accuracy, and the engineering effect in ultrasonic inspection and the like is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による超音波探傷装置のブロック図。FIG. 1 is a block diagram of an ultrasonic flaw detector according to the present invention.

【図2】アレイ型探触子の副極形成の説明図。FIG. 2 is an explanatory view of forming a sub-pole of an array-type probe.

【図3】アレイ型探触子で形成される指向の特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram of directivity formed by an array-type probe.

【図4】アレイ型探触子で点状反射体の強度分布を求め
た例を示す説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example in which an intensity distribution of a point-like reflector is obtained by an array-type probe.

【図5】圧縮フィルタのブロック図。FIG. 5 is a block diagram of a compression filter.

【図6】本発明で得られる点状反射体の強度分布の例を
示す説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the intensity distribution of a point reflector obtained by the present invention.

【符号の説明】 1…構造材、2…欠陥、3…アレイ型探触子、4,9…
切り替え器、5…走査装置、6…パルス発生器、7…増
幅器、8…A/D変換器、10…コンピュータ、11…
圧縮フィルタ、12…タイミング発生器、13…表示装
置。
[Explanation of Signs] 1 ... Structural material, 2 ... Defect, 3 ... Array type probe, 4,9 ...
Switcher, 5: Scanning device, 6: Pulse generator, 7: Amplifier, 8: A / D converter, 10: Computer, 11 ...
Compression filter, 12 timing generator, 13 display device.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】アレイ型探触子を移動させて被検体内部の
反射体を検出する超音波探傷装置において、あらかじめ
求めた参照信号から得た圧縮フィルタリング手段と、圧
縮フィルタに反射信号を入力する手段と、上記反射信号
を圧縮フィルタリングする演算手段を備え、圧縮演算結
果から反射体を抽出・映像化することを特徴とする超音
波探傷装置。
1. An ultrasonic flaw detector for detecting a reflector inside a subject by moving an array-type probe, and inputs a reflection signal to a compression filtering means obtained from a reference signal obtained in advance and a compression filter. Means for compressing and filtering the reflection signal, and extracting and imaging a reflector from the result of the compression operation.
【請求項2】請求項1において、上記反射体の抽出・映
像化は、上記アレイ型探触子の位置と参照波を得た反射
体深さの二次元座標上に強度分布として表示する超音波
探傷装置。
2. The method according to claim 1, wherein the extraction and imaging of the reflector are performed by displaying an intensity distribution on a two-dimensional coordinate of a position of the array-type probe and a depth of the reflector from which a reference wave is obtained. Sonic flaw detector.
【請求項3】請求項1または2において、複数点の反射
波の位置を圧縮フィルタの演算結果から求め、複数反射
点を映像化する超音波探傷装置。
3. An ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein the positions of the reflected waves at a plurality of points are obtained from the operation result of the compression filter, and the plurality of reflected points are visualized.
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