JPS58151553A - 超音波探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発ｖ４の技術分野〕 本発明は主として電子走査型超音波探傷法で構造部材な
どを探傷するために用いられる超音波探傷装置に係シ、
％に探傷画像の表示あるいは表示結果の処理波ｌＩＫ関
するものである。

〔発明の技術的背景〕

電子走査型超音波探傷法において、従来は、探傷画像上
に距離目盛信号を表示すること（特ｊ［５Ｏ−１５０４
８３）、距離−ｒ−力ｔｗ＝＊表水上で移動可能とさせ
ること（％−昭５４−６９２７８）、まえ、画像に自在
に移動可能なマーカを２点表示畜せ、２点間の距離を画
像上に表示すること（４１−昭５４−５７３８５）、さ
らには、画俸上Ｏ所望領域をマーカでなぞル、領域内の
面積、輪郭長を計算表示すること（４Ｉ開昭５４−１２
０９８６）などが提案されている。

ところで、一般に構造部材内の欠陥に対して、欠陥の破
壊力学的評価を行う丸めには、主に構造部材の板厚方向
および板厚に平行な方向の欠陥の位置、深さもしくは長
さが重畳な評価値となる。

しかしながら、従来の技術で欠陥の位置、深さ、長き等
を同時Ｋ　ＩＩＩ定するには、マーカを微妙に移動させ
、各方向についての寸法掬定を行なうか、もしくは距離
目盛から概略を貌み＊、＆かする必豊があり、手間がか
かるうえに充分な―」定精ｆが得られなかった。

〔発明の目的〕 本発明は容易にしかも精度良く欠陥の位置、深場、長−
ｇＩＩＩＩを針軸し得る超音波探傷装置を提供すること
を目的としている。

〔発明Ｏａｔ費〕

本発明に係ゐ第１の発明は被探Ｓ一体内に音波ビームを
送出し且つ咳音波ビームを走査して前記被探傷物体内部
からの反射エコーを受信処理し、被探傷物体内部の２次
元曽を表示する超音波探傷装置において、表示画像の各
座標軸に直角で且つ各々任意に位置調整可能とした各座
禅軸について２本の直線を表示させる信号ならびに座標
軸毎の直線位置、間隔に対応する実位置、寸法を示す値
を表示させる信号を発生する直！Ｉ表示制御器と、この
直線表示制御１番の出力信号を本来表示すべき表示画像
信号に合成し表示画像上に前記直線および値を重量表示
させる両像信号発生器とを具備することを％黴としてい
る。

まえ、本発明に係る１ｌｉ２の発明は、上述と同様の超
音波探傷装置において、表示画像の各座禅軸に平行で且
つ各々任意に位置および長さ胸整可能とした各座標−に
ついてｌ＊Ｏ線分を表示させる信号ならびＥｌ！標軸毎
の線分位置、長さに対応する実位置、寸法を示す値を表
示させる信号を発生する線分表示制御器と、このＳ分表
示制御器の出力信号を本来表示すべＩｉ表示画像信号に
合成し表示画像上に前記−分および値を重畳表示させる
両像信号発生器とを具備することを特徴としている。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実施例の構成をｓ成約に示す本ので
ある。

＠１図において、トランスデユーサとして被探傷材１に
接触させて用いられる超音波振動子を複数個配列してな
るアレイ＃Ｊｉ探触子２は、このアレイ臘探触子ＩＫよ
って超音波の送受を行なわせるための超音波送受信ｌｌ
１ｉＩＪＫ細会されている。こむで超音練送受信ＩＩｊ
ＩＪは、プレイ！ＩＩＩ触子２を構成する各超音波振動
子に対し発信音波ビームの偏向、フォーカシング等に貴
する動作時間差を遅延時間差により与えた超音波発信タ
イミング信号を、前記遅延時間等を制御して与えるタイ
ミング信号発生器４に結合されている。また、超音波送
受信器１によって受信増幅された各超音波振動子による
超音波受信信号は、タイミング信号発生器４から出力さ
れる超音波受信タイミング信号に従い、遅延加算器５に
よって前記発信タイミング信号の遅延時間に対応する予
定の遅延時間差が与えられて遅地加算される。遅燵加算
器５によって遅延加算器れた超音波受信信号は、信号処
理器６に入力される。

信号処理器６は、超音波受信信号の起点をタイミング信
号発生器４からの信号を基準として決定するとともに、
超音波受信信号を検波し、この検波波を予め任意に設定
可能な設定レベル値と比較し、設定レベル値を越えた検
波波があると、後述するＩ！１ｌｉｉ＋像への輝度変駒
用佃号を作成する。さらにこの信号処ｍ器６で＃′ｉａ
ｔ仮ビームの電子走査法によるビーム走査方向、もしく
はこれに機械走査を組合せた場合のビーム走査方向に応
じた探傷画像への掃引用信号を作成している。ここで前
記掃引用信号は超音波受信信号の起点から、超音波の伝
播経路に応じた伝播音速を用いて、超音波の距離換算を
行うことにより、距離対応された信号である。これら輝
度変調用信号および掃引用信号はｉｉｉ像信号発生器７
に入力される。画像信号発生器７は電子走査法もしくは
電子走査法に機械走査法を組合せた走査法によって得ら
れるＢスコープ表示またはＣスコープ表示のための、ブ
ラウン管９へのＸ、Ｙ掃引信号および２（輝度）信号を
出力するものである。この画像信号発生器７には、本発
明の特徴でおる輝線信号群および輝線信号群の位置から
求められる数字、文字信号が輝＊表示制御器８から入力
されている。画像信号発生器７は信号処理器６からの掃
引用信号および輝度変調用信号を画像信号として記憶可
能としておシこれに前記輝線信号群および数字、文字信
号と加え合せる仁とによシ、ブラウン管９へのｘ−Ｙ掃
引信号と２信号を作成し、ブラウン管９に出力している
。

ここで、輝ｌＩ弐示制ａ器８は、ブラウン１１ｔ９の赤
水面上でのＹ方向にａｍ、なＸ方向への無縁を表示する
ための輝線信号とＸ方向に垂直なＹ方向への輝線を表示
するための輝！Ｉ信号をそれぞれ２本分ずつ出力するも
のである。これらＸ方向およびＹ方向の輝線はそれぞれ
任意に且つ各別にＹ方向およびＸ方向に移動可能として
おり、移動にともない、それぞれの輝線間の距離および
予め任意に定めた一方の輝線までの基準位置からの距離
に対応したレベルの信号が出力される。また、これらの
信号レベルは距離換算された彼に数字信号として情報の
種類、単位その他を示す所定の文字信号とともにｌｌｉ
Ｉｇｊ！信号発生器１に出力される。なお、前記基準位
置としては例えば超音波受信信号の起点、機械的走査開
始点などをとることができる。

次にこのような構成における作用について歇明する。

本発明は主として探１ｉｉｉｉｉ曹の表示方法に関する
ものであシ、先に述べた電子走査を行なう場合の超音波
送受方式および遅延タイきング信号の発生、遅延加算方
式などについては詳述しない。すなわち、本発明はこれ
らの点についてはその技術内容のいかんにかかわらず適
用可能である。

第２図（１）はｎ個の超音波振動子で構成されたアレイ
型探触子２からの超音波受信信号の信号処理器６による
検波波形信号８１と超音波受信信号の起点信号８２を示
している。ここて超音波受信信号の起点信号８２は、超
音波送受が同一の振動子群で行なわれる場合は、中央の
振動子の送信ノ母ルス発生時を基準に通常のよく知られ
ている距離較正法と同様な方法でＩＩ＃整され信号処理
器６で形成される。なおアレイｇｅｍ子２の中央に振動
子が配置括れていない場合には近似的に中央近傍の振動
子の送信／譬ルス鈍生時を基準とし得る。また、超音波
送信用＆動子群と受信用振動子群が部分的にまたは完全
に異なる場合には、超ｆ披送傷用振動子群と受信用振動
子群の位置関係を、それぞれの振動子群による送受信方
向を加味してグロダラム的に処理し前記較正法と同様に
して形成することがｉＪ＊ｐである。

検波信号８１は超音波ビームの走査方向に応じて、第２
図伽）に示した被探傷材の座標；４Ｘ。

Ｙに対応した方向に、それぞれ画像掃引用信号８３．８
４を信号処理器Ｃ内で作成する。また一方では、検波信
号８１と予め設定したレベル設定値信号Ｓ５とを比較し
、検波信号８１がレベル設定値信号Ｓ５を越えた場合に
輝ｌ変調用信号Ｓ６を信号処理器６内で作成する。なお
、ここで画像掃引用信号Ｓ３およびＳ４の信号レベルは
起点信号Ｓ２を起点として超音波ビームの伝播時間ｔに
比例して増大する信号であり、超音波ビーム（主ビーム
）の偏向角をＣとすれば、それぞれｔ　＊　ｅおよびｔ
　ａｓ　ｅに比例している。

次に第３図を参照し、輝ＩＩＡ表示制御ｉ４１参８０作
用について詳細に説明する。輝ＩｉＩ表示制御器８は、
ブラウン管９ｉｉｊｉ面上に表示される輝度変調用信号
Ｓ６で形成される領域の寸法測定を行うための輝線信号
の形成を行うものである。絽３図（、）に示すように、
領域ＥｏｘおよびＹ方向の寸法を測定すべく、Ｘ方向に
沿う輝線Ｕ１およびＵ２、Ｙ方向に沿う輝ｌｌ１ｌｖ１
およびｖｌをブラウン管９画面上に自在に表示可能とし
ている。

ここで、輝ａＵ１およびＵ２を表示させるための輝線表
示信号は、前記画像掃引用信号８３゜Ｓ４の掃引起点で
ある起点信号Ｓ２からの伝播時間ｔに対応させて、Ｙ方
向についての任意０設定位置で、Ｘ方向に沿う輝線を掃
引させる信号であり、第３図（ｂ）に示すようにそれぞ
れ、ブラウン管９へのＸおよびＹ信号ＸＵ１．ＸＵ２お
よびＹＵＩ、ＹＵ２と２信号ＺＵＩ、ＺＵ２”ｔ’構成
される。

ここで信号ＺＵ１．ＺＵ２ｔ：ｔブラウン管９への輝度
信号であるが立上シ点Ｐｒおよび立上シ点Ｐｆｔ；を自
在にｌ１ｌｊ！Ｍ可能としている。一方輝線Ｖｌおよび
ｖｌを表示させるための輝線表示信号についても、輝線
ＵｌおよびＵ２の場合と同様にＸ方向についての任意の
設定位置でのＹ方向に沿う脚線を掃引サセ、＆信号、Ｘ
ＶＩ、ＸＶ２．ＹＶｌ、ＹＶ２゜ＺＶＩ、ＺＶ２（いず
れも図示していない）から構成されている。

この場合はさらに１信号ＹＵＩおよびＸｖｌの信号レベ
ルから超音波ビームの伝播時間を求めるとともＫその値
に超音波の伝播速度を乗することによシ、掃引起点から
輝＠Ｕｌおよびｖｌまでの実距離を算出し、この算出値
に基準位置と掃引起点との間の距離を加算し、その結果
を数字信号と１７て予め任意に設定されたその数値の意
味、単位などを示す文字信号とともに出力させる。ここ
で基準位置としては一般に被探傷材の探傷表面もしくは
機械的走査の開始点などを任意にとることが可能である
。一方、信号ＹＵＩとＹＵ２およびＸＶＩとＸＶ２の信
号レベルの差を前述の信号ＹＵＩおよびＸＶＩの実距離
演算と同様にして演算し、数字信号として前述同様に任
意に設定された文字信号とともに出力させる。

さらに、前記信号ＹＵＩ、ＸＶＩの信号レベルと、ＹＵ
ＩとＹＵ２およびＸＶＩとＸＶ２の信号レベル差または
これらに基づく前記算出値を用い、例えば材料の破壊力
学的評価を行う丸めの応力拡大係数を、予め与えられた
被探傷材材料の応力値およびその他の値を用いて求め、
演算結果を数字信号とじてやは）予め任意に設定された
文字信号とともに出力することも可能としている。

次に画像信号発生器７の作用の詳細を第４図を参照して
説明する。第４図は両軸信号発生器１からブラウン管９
への画像信号であるＸ、Ｙ。

２信号を出力するときのタイムチャートである。

第４図（＆）は超音波受信信号による探Ｓ画像の掃引用
信号および輝度変調用信号のｉｉｊ像情報記憶手段への
取シ込みタイミング、同図伽）は画面情報記憶手段に記
憶された画像情報のブラウン管９への出力タイミング、
同図（ｃ）は輝線表示制御器８の出力のブラウン管９へ
の出力タイミングにそれぞれ対応するノ４ルス波形を示
すものである。すなわち電子走査法によって超音波ビー
ムの走査が行なわれ、それにともないｍ＊ｔ＊報が随時
記憶手段に記憶されておシ、記憶された画像情報がブラ
ウン管９へ出力きれる毎にそれと交互に輝！ＩＩ！Ｓ！
！示制御養８からの輝−信号および数字、文字信号を出
力させて、ブラウン管９上Ｋｉｊｉ＊を形成している。

ここで、電子走査による画像情報の記憶は、ブラウン管
９への出力状況に関係なく、信号処理器６からの掃引用
信号８３．８４および輝度変調用信号ｓ６が入力される
毎ＫＷｉ儂情軸情報応した画面位置の値が書き変えられ
るものであるが、画面位置の値を書き変えている時は、
その画面位置の情報はブラウン管９へ出力されずにスキ
、ｆされる。また、画像情＠が記憶されているため、ブ
ラウン管９への出力希望領域を設定することにより、探
傷偉の拡大、縮小も可能である。

このようＫすれは、探ｆＩｈｉｉ像上に表示された材料
肉欠陥像の寸法、被探傷材の寸法およびこれらの位置を
、任意に輝線を移動させることによって簡単且つ短時間
に濁定可能としておシ、―］定値を数字表示させること
もできるため、探傷結果の評価判定が容易となる。さら
にまた、これらの測定値を用い九演算を直ちに実施し、
その結果も表示し得るため、判定を実時間で下すことが
できる。

なお、本発明は上述し且つ図面に示す実施例にのみ限定
されることなく、その要旨を変更しない範囲内で種々変
形して実施することができる。

例えば、上記実施例ではブラウン管９上に形成される領
域Ｅを測定する念めの輝線をｆ！Ｐウン管９管面画面、
Ｙ方向にそれぞれ２本ずつ出力させ、寸法測定を行なう
ようにしているが、第５図に示すようＫＸ方向およびＹ
方向に沿う１本ずつの輝線ＵＯおよびｖＯをそれぞれ出
力させ、輝、ＩＵＯ，ＶＯの位置および長さで前述の輝
線Ｕ１．Ｖ１の位置および輝１１ｉ［ＵｌとＵｌの間隔
、ｖｌとｖ２の間隔と同等の機能を持九せることも可能
である。

また、画像信号発生器７は記憶された画像情報と輝線表
示制御ｌ器８の出力を交互にブラウン管９に表示させて
いるが、これらの値と加算的に合成して出力させたシ、
また画像情報を記憶させないで、信号処理４１！６出力
と輝線表示制御器８出力を加算的に合成した如、また交
互に出力させたシすることも可能である。要は探ｖｈｉ
ｉＩｌ像と輝線が実質的に重畳して表示できればどのよ
うな方式を用いてもよい。もちろん、輝線でなくとも、
画偉上で認識可能な予定の濃度階駒または色調の線分で
あればよい。

さらに、探傷１ｉｉｉ儂は、扇形のＢモード像を得るい
わゆるセクタ走査、線形走査によるＢモード像を得るい
わゆるリニア走査による像あるいはこれらの組合わせの
他いわゆるＣモード像や、ラジアル走査コンノ中つンド
走査による像のいずれであってもよく、走査方式も電子
走査、機械走査およびこれらの組合わせのいずれであっ
てもよい。

また、探傷画像がブラウン管９０Ｘ　、　Ｙ４１ｄｌと
傾斜しているような場合には、画定用線分を適宜角度変
換して表示してもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、容易にしかも精度良く欠陥の位置、深
さ、長さ等を計測し得る超音波探傷装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すプロ、り図、第
２図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ同実施例における信
号処理器の作用を説明するための波形図および説明図、
第３図（１）および６）はそれぞれ同実施例における輝
線表示制御器の作用を説明するための説明図および波形
図、第４図は同実施例で画像信号発生器の作用を説明す
るための波形図、第５図は本発明の他の実施例を説明す
るための図である。 １・・・被探傷物、２・・・アレイ雛探触子、３・・・
超音波送受信器、４・・・タイミング信号発生器、５・
・・遅延加算器、６・・・信号処理器、７・・・画像信
号発生器、８・・・輝線表示制御器、９・・・ブラウン
管。 第１図 １１１２　図 」し−し−、５６ 第３ｓ （ａ） 第４１ （ａ）　ＪＩＩＬ；、−−−−−−−−−−（ｂ） （Ｃ） 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被探傷物体内に音波ビームを送出し且つ該音波ビ
   ームを走査して前記被＊＊物体内部からの反射エコーを
   受信処理し、被＊＊物体内部の２次元像を表示する超音
   波探傷装置において、表示両像の各座標軸に直角で且つ
   各々任意に位置調整可能とし九番座標軸について２本の
   直線を表示させる信号ならびに座標軸毎０＊ｍ位置、間
   隔に対応する実位置、寸法を示す値を表示させる信号を
   発生する直線表示制御器と、この直線表示制御器の出力
   信号を本来表示ナベＩＩ！表示画像信号に合成し表示画
   像上に前記直線および値を重畳表示させる画像信号発生
   器とを具備したことを％像とする超音波探傷装置。
2. （２）　　被探傷物体内に音波ビームを送出し且つ鋏音
   波ビームを走査して前記被探傷物体内部からの反射エコ
   ーを受信処理し、被探傷物体内部の２次元像を表示する
   超音＊＊傷装置において、表示ｍ像の各座標軸に平行で
   且つ各々任意に位置および長さ調整可能とした各座標軸
   について１本の線分を表示させる信号ならびに座標軸毎
   の線分位置、長さに対応する実位置、寸法を示す値を表
   示させる信号を発生する線分表示制御器と、この線分表
   示制御器の出力信号を本来表示すべき表示画愉信号に合
   成し表示画像上に前記線分および値を重畳表示させる画
   像信号発生器とを具備し九ことを４＄１１とする超音波
   探傷装置。