JPH1062397A - 超音波検査装置 - Google Patents

超音波検査装置

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JPH1062397A
JPH1062397A JP8221027A JP22102796A JPH1062397A JP H1062397 A JPH1062397 A JP H1062397A JP 8221027 A JP8221027 A JP 8221027A JP 22102796 A JP22102796 A JP 22102796A JP H1062397 A JPH1062397 A JP H1062397A
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JP
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frame memory
sweep
ultrasonic
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JP8221027A
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English (en)
Inventor
Akihiro Kanetani
章宏 金谷
Akito Kozuru
章人 小鶴
Tamotsu Noda
保 野田
Hajime Watanabe
肇 渡邊
Hirotoshi Kino
裕敏 木野
Yoshihiko Takishita
芳彦 瀧下
Fumito Iwasaki
史十 岩崎
Yoshio Akutsu
義夫 阿久津
Tadatoshi Shimamura
忠利 島村
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Kyushu Electric Power Co Inc
Original Assignee
Kyushu Electric Power Co Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハンドヘルドスキャナを使用することなく検
査を行うことができる超音波検査装置を提供すること。 【解決手段】 掃引タイマ32は掃引開始スイッチ33
の指令により所定の時間間隔で掃引パルスをマーカ発生
器31と座標変換制御部301へ出力する。画像表示部
14の表示面に対応するフレームメモリ302のアドレ
スは掃引パルスの出力毎に1つずつ順にシフトされてゆ
き、その都度、マーカ発生器31からはマーカデータ
が、座標変換制御部301からはアレイ探触子2により
被検体20を扇形に電子走査したデータがフレームメモ
リ302に書き込まれ、表示される。検査員は、表示画
面のマーカの移動に合わせてアレイ探触子2を被検体2
0の表面で移動させれば、移動時点での超音波データが
フレームメモリに採取される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子的に走査され
る多数のアレイ振動子が配列されたアレイ探触子を被検
体表面で移動させ、この移動により得られた超音波反射
信号を表示部に表示する超音波検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】アレイ探触子を扇形状に配置し、これら
の所定数を選択し、それぞれを所定の時間遅延させて励
振させることにより1つの超音波ビームを発生させ、各
アレイ振動子に戻ってきた各反射信号を所定の時間遅延
させて加算することにより当該1つの超音波ビームの反
射信号を得、このような動作を、アレイ振動子の上記選
択を電子的スイッチングでずらせながら行い、これによ
り、超音波ビームで電子的走査を行って当該操作領域の
超音波反射信号を得る超音波検査装置は、特開平1−1
26543号公報等に提示されて公知である。このよう
な超音波検査装置を図により説明する。
【0003】図4は従来の超音波検査装置のブロック図
である。この図で、1は超音波により検査される被検体
を示す。2はアレイ振動子が扇形状に配列されたアレイ
探触子である。3はアレイ探触子2を支持し、これを被
検体1の表面上で矢印A方向に移動させるハンドヘルド
スキャナ、3a、3b、3cはハンドヘルドスキャナ3
の各関節に取り付けられた角度検出用エンコーダ、4は
ハンドヘルドスキャナ3を支持するマグネットスタンド
である。このようなハンドヘルドスキャナは例えば、特
開平4−12269号公報に開示されている。
【0004】5は送信駆動回路であり、アレイ探触子2
のn個の各アレイ振動子にそれぞれ接続されたパルサ5
1 〜5Pn で構成されている。6は送信遅延制御回路
であり、パルサ5P1 〜5Pn のうちの所定の複数のパ
ルサを順次選択するとともに、選択された各パルサが出
力するアレイ振動子の励振信号を所定の時間遅延させる
機能を有する。7は受信回路であり、増幅器を有するレ
シーバ7R1 〜7Rnで構成されている。8は選択され
ている各アレイ振動子に接続された各レシーバからの超
音波反射信号を遅延させる受信遅延回路、9は受信遅延
回路8の遅延を制御する受信遅延制御回路である。10
は遅延された各反射信号を加算する加算器、11は加算
された反射信号をディジタル値に変換するA/D変換器
である。
【0005】12はハンドヘルドスキャナ3の各エンコ
ーダ3a、3b、3cからの信号に基づいてアレイ探触
子2の座標位置を演算しこの座標位置信号を出力する座
標信号発生回路、13は超音波反射信号に応じた超音波
画像を表示する画像表示部である。14は座標変換回路
であり、画像表示部13の表示位置に対応付けられたア
ドレスを有するフレームメモリ、A/D変換器11から
入力された反射信号のデータを格納するラインメモリ、
後述する所要の演算を行う座標変換演算部等を備えてい
る。なお、この超音波検査装置の制御部分は図示しない
基準パルス発生部から出力されるクロック信号により作
動する。
【0006】被検体1を検査する場合、検査員はアレイ
探触子2を、ハンドヘルドスキャナ3の各関節を曲げる
ことにより被検体1の表面に沿って矢印A方向に直線移
動させる。この間、アレイ探触子2では上記電子走査が
行われ、順次扇形に放射される各超音波ビームの反射信
号がA/D変換器11でディジタル値に変換されて座標
変換回路14に入力される。当該反射信号は1ビーム毎
に座標変換回路14のラインメモリに一旦格納され、ラ
インメモリに格納されたビームデータの時間情報(距離
情報)を、座標変換演算部によりビームの屈折角に応じ
てX、Y軸の座標情報に変換してフレームメモリの当該
座標に対応するアドレス格納する。
【0007】ところで、座標変換演算部による上記変換
のための演算は相当の時間を要するので、通常、当該演
算に代えて他の手段が採用されている。この手段を図5
により説明する。図5は扇形に放射された超音波ビーム
の反射信号のデータの座標変換手段を説明する図であ
る。図5の(a)はアレイ探触子2から被検体4に放射
された各超音波ビームを示し、各ビームには予め番号が
付される。この番号が図でB1 〜Bn で示されている。
図5の(b)は座標変換回路14に設けられた上記ライ
ンメモリML を示し、I 〜VIIIは当該ラインメモリML
のアドレスを示す。又、図5の(c)は、同じく座標変
換回路14に設けられた上記フレームメモリMF を示
し、符号X1 …………は座標信号発生回路12から出力
される各座標に対応するフレームメモリMF のX軸のア
ドレスを、Y1 …………はY軸のアドレスを示す。
【0008】今、ビームB1 の反射信号がA/D変換器
11によりディジタルデータに変換されると、これらデ
ータはラインメモリML に一旦格納される。格納された
各データが図5の(b)に符号a〜hで示されている。
ここでは、ビーム番号とラインメモリML のアドレスと
で特定されるフレームメモリMF のアドレスを予めデー
タテーブルに作成しておき、ラインメモリML に格納さ
れたデータをそれぞれ特定されたフレームメモリMF
アドレスに格納する手段が採られる。上記データテーブ
ルTD を図5の(d)に示す。例えば、図示のようにビ
ーム番号B1 のアドレスI に対応するフレームメモリM
F のアドレスは「X10、Y1 」、ビーム番号B1 のアド
レスIIに対応するフレームメモリMF のアドレスは「X
9 、Y2」というように特定されている。したがって、
ラインメモリML にデータが格納されるとデータテーブ
ルTD が参照され、ラインメモリML の各データはフレ
ームメモリMF の対応するアドレスに直ちに格納される
ことになる。図5の(c)にビームB1 の各データa〜
hの格納状態が示されている。このようにして、座標変
換演算部による上記変換のための演算を省き、高速なデ
ータ処理を行うことができる。
【0009】なお、上記のデータ処理は各ビーム毎に行
われ、又、アレイ探触子2の移動毎に行われる。このた
め、フレームメモリMF のあるアドレスには、アレイ探
触子2の移動によりデータが重複する場合が生じるが、
その場合には、例えば、既に格納されているデータと今
回格納しようとしているデータとを比較して大きな方の
データを当該アドレスに格納する手段が採られる。
【0010】このようにして、各ビームの反射信号のデ
ータが順次フレームメモリMF に格納され、格納された
データは画像表示部13に送信されて直ちに画像表示さ
れる。これにより、検査員はアレイ探触子2を移動させ
ながら、その位置の超音波反射信号の画像を観察するこ
とができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の超音波検査
装置は、被検体1の位置情報を得るためハンドヘルドス
キャナ3を使用しているので、例えば発電設備における
各種配管のような大型の被検体の検査を行う場合には、
ハンドヘルドスキャナ3のストロークが不足し、ある範
囲の検査を行った後、次の範囲の検査を行うべくハンド
ヘルドスキャナ3の位置を移動させなければならず、移
動毎にハンドヘルドスキャナ3の位置決めを行わなけれ
ばならず、使い勝手が極めて悪いという問題があった。
これを避けるためには、広い範囲の検査を行うことがで
きる専用のハンドヘルドスキャナを用意しなければなら
ず、コストの面で問題がある。又、被検体1の周囲の配
管や機器の設置状態によっては、曲折するハンドヘルド
スキャナを使用することが困難な場合も生じる。
【0012】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、ハンドヘルドスキャナを使用することなく
検査を行うことができる超音波検査装置を提供すること
にある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1の発明は、多数のアレイ振動子が配列され
たアレイ探触子を用い、前記アレイ振動子の複数を選択
し、この選択をずらしてゆき、各選択毎に当該選択され
たアレイ振動子により発生する超音波ビームの反射信号
を採取し、この反射信号の採取を前記アレイ探触子を被
検体表面に沿って移動させながら行い、採取された反射
信号の像を画像表示部に表示する超音波検査装置におい
て、所定間隔のクロック信号を発生する掃引タイマと、
前記アレイ探触子に付設され前記掃引タイマのクロック
信号の出力開始を指令する指令手段と、前記画像表示部
の表示面に対応するフレームメモリと、前記掃引タイマ
のクロック信号と同期して前記フレームメモリのアドレ
スをシフトさせて各反射信号を当該フレームメモリに順
次格納する制御手段とを設けたことを特徴とする。
【0014】又、請求項2の発明は、請求項1記載の超
音波検査装置において、マーカ発生器と、このマーカ発
生器から出力されるマーカを前記掃引タイマのクロック
信号と同期して前記フレームメモリのシフトされた所定
領域に格納するマーカ制御手段とを設けたことを特徴と
する。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。図1は本発明の実施の形態に係る
超音波検査装置のブロック図である。この図で、図4に
示す部分と同一又は等価な部分には同一符号を付して説
明を省略する。20は本実施の形態における被検体、2
0fは被検体20の欠陥部を示す。30は図4に示す座
標変換回路14に対応する座標変換部であり、座標変換
制御部301、フレームメモリ302を備えている。な
お、座標変換部30内のラインメモリやその他の構成要
素の図示は省略する。フレームメモリ302は後述する
マーカデータを格納する領域302Mおよび超音波デー
タを格納する領域302Sを有する。これら各領域30
2M、302Sは共通のアドレスにより特定される。3
1は画像表示部14に表示する特定形状のマーカのキャ
ラクタを発生するマーカ発生器、32は前述の基準パル
ス発生部から出力されるクロック信号に基づいて所定の
時間間隔でパルスを出力する掃引タイマである。33は
掃引タイマ32にパルス出力を開始させる掃引開始スイ
ッチである。なお、本実施の形態では、後述するように
上記マーカを検査員の目印として画像表示部の画面の一
方端から他方端まで移動させて行く動作を行わせるもの
であり、上記掃引タイマ32、掃引開始スイッチ33の
「掃引」はマーカが画面を一方端から他方端に移動して
ゆく状態を意味する。
【0016】次に本実施の形態の動作を図2に示すタイ
ムチャートおよび図3に示す表示画面を参照して説明す
る。被検体20の検査を行うべく、検査員はアレイ探触
子2を被検体20の表面の検査範囲の一端に位置せし
め、掃引開始スイッチ33をONとする。なお、掃引開
始スイッチ33をONする前に装置を作動させてアレイ
探触子2の電子走査を行わせてもよいし、掃引開始スイ
ッチ33をONすると同時に電子走査を開始させてもよ
い。この掃引開始スイッチ33のONにより掃引開始ス
イッチ33から出力されるパルスが図2の(a)にパル
スPSTとして示されている。
【0017】パルスPSTが掃引タイマ32に入力される
と、掃引タイマ32からは図2の(b)に示すように所
定の時間間隔で掃引パルスPSW1 、PSW2 、…………が
出力される。掃引パルスPSW1 により、マーカ発生器3
1からマーカデータが出力され、このマーカデータは、
図2の(c)に示すように、フレームメモリ302のマ
ーカデータ領域302Mの最初のアドレス「X1 、Y
0 」に格納される(書き込まれる)。なお、図2の
(c)はフレームメモリ302を示す図であり、マーカ
データの一例として逆三角形状(▽)のキャラクタが示
されている。
【0018】一方、掃引パルスPSW1 は座標変換部30
の座標変換制御部301に入力され、これにより座標変
換制御部301が作動して、図5に示す手段で、その時
点での電子走査の各ビームのデータを、ラインメモリか
ら、フレームメモリ302の超音波データ領域302S
の対応するアドレスに書き込む。即ち、仮に電子走査が
当該時点以前に実施されていても、超音波データのフレ
ームメモリ302への書き込みはアドレスが指定されな
いのでなされず、最初の掃引パルスPSW1 の入力により
初めて実行される。ここで、この掃引パルスPSW1 の発
生時点において、アレイ探触子2は検査範囲の一端に位
置しており、この位置のX軸座標がフレームメモリ30
2のX軸のアドレスX1 に相当する場合、電子走査によ
る超音波データは、アドレス「X1 、Y1 」を中心に扇
形に拡がって書き込まれることになる。
【0019】掃引パルスPSW1 の出力後、所定時間経過
して掃引パルスPSW2 が出力されると、マーカ発生器3
1および座標変換制御部301はそれぞれフレームメモ
リ302のX軸のアドレスを1つシフトさせてアドレス
2 を選択し、マーカ発生器31はマーカデータをアド
レス「X2 、Y0 」に書き込み、座標変換制御部301
はアドレス「X2 、Y1 」を中心としてその時点での電
子走査による超音波データを対応するアドレスに書き込
む。即ち、掃引パルスは、X軸のアドレスを1つシフト
させる機能を有する。
【0020】図示の例では、マーカ発生器31は、マー
カデータを出力する機能と、フレームメモリ302のア
ドレスをシフトさせて指定する機能と、マーカデータを
指定したアドレスへ書き込む機能とを有する。しかし、
マーカ発生器31にはマーカデータを出力する機能だけ
を負担させ、他の2つの機能は座標変換制御部301に
負担させることもできる。この場合、マーカ発生器31
から出力されるマーカデータは座標変換制御部301に
入力される。
【0021】このようにして、新たに掃引パルスが掃引
タイマ31から出力される度に、フレームメモリ302
の新たなX軸のアドレスにマーカデータが書き込まれて
ゆき、かつ、当該アドレスに対応する被検体20上の位
置にアレイ探触子2が位置しているものと仮定してその
時点での電子走査による超音波データがフレームメモリ
302の該当するアドレスに書き込まれてゆく。
【0022】フレームメモリ302にデータが書き込ま
れると、これらデータは直ちに、フレームメモリ302
の各アドレスに対応する画像表示部14の表示画面に表
示される。この表示の態様を図3により説明する。図3
は画像表示部の表示画面を示す図である。この図で、1
4Dは表示画面を示す。表示画面14D上には、アレイ
探触子2の位置を示すX軸と被検体20の深さ方向を示
すY軸より成る座標が表示されている。最初の掃引パル
スPSW1 が出力されると、上述のようにフレームメモリ
302にマーカデータおよび電子走査により得られる超
音波データが書き込まれ、これらデータは直ちに表示画
面14Dに表示される。このときのマーカ表示が符号M
1 で示され、アレイ探触子2の電子走査のビームがB11
〜Bn1で示されている。マーカは時間とともに順次表示
画面右方向に移動してゆく。図では、移動中のある時点
におけるマーカが符号Mj で示され、その時点でのアレ
イ探触子2の電子走査のビームがB1j〜Bnjで示されて
いる。この時点では、それまでにフレームメモリ302
の領域302Sに書き込まれた超音波データにより被検
体の超音波像20D、欠陥部20fの超音波像20fD
が図示の実線で示すように表示されることになる。
【0023】このように、掃引パルスの出力毎に、マー
カが表示画面14D上で左方から右方へと順次移動して
ゆき、超音波データが表示されてゆく。そして、掃引タ
イマ31に設定された時間t秒後に掃引が終了し、表示
画面14D上には被検体20の検査範囲の超音波像が表
示される。この動作は、実際に検査員がアレイ探触子2
を被検体20の表面上で移動させるのとは無関係に実行
されるので、表示される超音波像は実際の超音波像と必
ずしも一致するものではない。しかし、検査員はマーカ
の表示を見ることができるので、移動しているマーカの
位置が画面横軸のどの辺りであるか、即ち、当該画面横
軸に相当する被検体20の表面の検査範囲のどの辺りで
あるかを把握することができ、表示画面14Dに表示さ
れるマーカの移動に合わせてアレイ探触子2を移動させ
れば、表示される超音波像と実際の超音波像とはほぼ一
致することとなり、検査上の支障は生じない。
【0024】以下に、各種の数値の判り易い一例を挙げ
る。 電子走査のビーム数:72本 電子走査の角度: 140度 基準パルス発生部のクロック信号の繰り返し周波数: 4
kHz 表示画面の横軸方向のドット数: 512 ドット間の間隔: 0.5mm 被検体の検査範囲の横軸方向の距離: 250mm 上記の例において、基準パルス発生部のクロック信号の
繰り返し周波数が 4kHzであるので、アレイ探触子2
の電子走査においては、 250μsecで1つのビームが
出力され、ビーム数は72本であるので電子走査に要する
時間は約0.02sec(250×72=18000μsec= 0.018
sec≒0.02sec)となる。一方、検査員が 250mm
の検査範囲を10secで検査するものとすると、アレイ
探触子2の移動速度は25mm/secとなり、これは50
ドット/secとなる。したがって、掃引パルスの周波
数は50Hz(50パルス/sec)に選定すればよい。な
お、この場合、1ドットの移動は0.02sec(1/50)
で行われるので、1掃引パルス毎に1回の電子走査が行
われることになる。
【0025】なお、実際には 250mmの検査範囲に対し
ては10〜30sec程度でアレイ探触子2の移動が行わ
れ、30secの場合、電子走査は次の掃引パルスが出力
されるまでの間に 3回行われることになる。しかし、電
子走査が何回行われても、その間に、次の掃引パルス
(マーカデータ)が出力されない限り、又はアレイ探触
子2に急激な移動がない限り、フレームメモリ302の
データはほとんど変化せず、何等の支障もない。又、マ
ーカの移動速度は上記の例では50ドット/secであ
り、この速度によるドット間の非連続的な移動は、人の
目にはほとんど連続的な移動に見え、その1/3の速度で
も多少チラツク程度であり、検査員の観察に格別の支障
は生じない。
【0026】このように、本実施の形態では、各掃引パ
ルスによりフレームメモリのアドレスを1つずつシフト
させ、その都度、マーカデータと超音波データを書き込
み、これを画像表示部に表示させるようにしたので、ハ
ンドヘルドスキャナを使用しなくても、広い範囲の超音
波検査を行うことができる。又、表示されたマーカを目
印にしてアレイ探触子を移動させることにより、容易に
正確な超音波データを採取することができる。
【0027】なお、上記実施の形態の説明では、扇形の
電子走査の例について説明したが、直線走査にも適用す
ることができるのは当然である。又、マーカを表示する
例について説明したが、検査員がある程度の熟練者であ
れば、被検体の検査範囲に対して定められた移動時間
で、ほぼ等速度にアレイ探触子を移動させることがで
き、この場合、マーカが不必要となるのは明らかであ
る。
【0028】
【発明の効果】以上述べたように、本発明では、指令手
段により掃引タイマのクロック信号の出力開始を指令
し、掃引タイマのクロック信号によりフレームメモリの
アドレスを1つずつシフトさせてゆき、シフト毎に各超
音波ビームの反射信号をフレームメモリに順次格納する
ようにしたので、ハンドヘルドスキャナを使用しなくて
も、広い範囲の超音波検査を行うことができる。又、マ
ーカを表示するようにすれば、容易に正確な超音波デー
タを採取することができる。さらに、掃引開始スイッチ
をアレイ探触子に付設したことにより、アレイ探触子の
移動と超音波像の表示がほぼ同時に開始でき、正確な超
音波データが採取できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る超音波検査装置のブ
ロック図である。
【図2】図1に示す動作を説明するタイムチャートであ
る。
【図3】図1に示す画像表示部の表示画面を示す図であ
る。
【図4】従来の超音波検査装置のブロック図である。
【図5】図4に示す装置のデータ格納手段を説明する図
である。
【符号の説明】
2 アレイ探触子 20 被検体 20f 欠陥部 30 座標変換回路 31 マーカ発生回路 32 掃引タイマ 301 座標変換制御部 302 フレームメモリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野田 保 福岡県福岡市南区塩原二丁目1番47号 九 州電力株式会社総合研究所エネルギー研究 室内 (72)発明者 渡邊 肇 福岡県福岡市南区塩原二丁目1番47号 九 州電力株式会社総合研究所エネルギー研究 室内 (72)発明者 木野 裕敏 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 (72)発明者 瀧下 芳彦 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 (72)発明者 岩崎 史十 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 (72)発明者 阿久津 義夫 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 (72)発明者 島村 忠利 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 (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数のアレイ振動子が配列されたアレイ
    探触子を用い、前記アレイ振動子の複数を選択し、この
    選択をずらしてゆき、各選択毎に当該選択されたアレイ
    振動子により発生する超音波ビームの反射信号を採取
    し、この反射信号の採取を前記アレイ探触子を被検体表
    面に沿って移動させながら行い、採取された反射信号の
    像を画像表示部に表示する超音波検査装置において、所
    定間隔のクロック信号を発生する掃引タイマと、前記ア
    レイ探触子に付設され前記掃引タイマのクロック信号の
    出力開始を指令する指令手段と、前記画像表示部の表示
    面に対応するフレームメモリと、前記掃引タイマのクロ
    ック信号と同期して前記フレームメモリのアドレスをシ
    フトさせて各反射信号を当該フレームメモリに順次格納
    する制御手段とを設けたことを特徴とする超音波検査装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の超音波検査装置におい
    て、マーカ発生器と、このマーカ発生器から出力される
    マーカを前記掃引タイマのクロック信号と同期して前記
    フレームメモリのシフトされた所定領域に格納するマー
    カ制御手段とを設けたことを特徴とする超音波検査装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2において、前記掃
    引タイマのクロック信号の時間間隔は、前記アレイ探触
    子の予想移動速度に基づいて決定されることを特徴とす
    る超音波検査装置。
JP8221027A 1996-08-22 1996-08-22 超音波検査装置 Pending JPH1062397A (ja)

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JP8221027A JPH1062397A (ja) 1996-08-22 1996-08-22 超音波検査装置

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