JPS599555A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、探傷結果の表示、記録手段を改良超音波探傷
装置には、遅延時間を持たせた超音波の送波と、被探傷
物から反射した超音波の受波とを行なう振動子群の機能
切換を電子制御する電子走査型のものがある。このよう
な電子走査型の超音波探傷装置にあっては、被探傷物の
内部の断面がリアルタイムで画像表示されるので最近は
多方面で利用されている。

このような電子走査型の超音波探傷装置における従来の
画像表示手段では、受信波形に基づく、階調表示もしく
は、波形信号の信号強弱を弁別する弁別レベルの設定に
よる二値化表示を行なっている。このため、反射波の高
さ、波形など詳細な情報を得ることができない。

一方、金属材料等の構造部材に対する超音波探傷におい
て、部材内の欠陥寸法および欠陥形状の推定、さらに欠
陥形状の識別を行なうためには、部材内の欠陥もしくは
、不連続形状部または材料組織的変化部からの反射波の
波形情報を的確に得ること、反射信号発生位置の正確な
値る得ること等が重要な要素とされている。

しかし乍ら、従来の超音波探傷装置による画像表示方式
では構造部胴内の全般的々欠陥分布状況と縦路欠陥寸法
および形状が示されるに止まっている。したがって部材
白欠陥の正確な情報を得るためには、受信信号、即ち反
射エコーを・ぐルス波形で表示する所謂るＡスコープ表
示が必要である。

また、構造部材の超音波探傷においては、人工的に設け
られた欠陥部からの反射エコーの高低に基づいて探傷感
度の較正を行なうとともに、伝播距離に基づく振幅変化
特性を求め、これらを基準にして探傷結果の判断を行な
っている。

しかるに、従来の電子走査型の超音波探傷装置での探傷
感度補正および超音波の距離振幅減衰特性による補正は
、較正用の人工欠陥部からの反射エコーに基づいていな
いため、定量的な探傷結果の判断を困難としてる。

したがって、受信号波形に基づいて、正確な探傷感度補
正値と距離振幅減衰特性値を求め、被探傷物の定量的な
画像表示が必要とされている。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情にもとづいてなされたもので、被探傷
物における欠陥の正確な位置情報が得られ、探傷結果の
定量的な判断が容易な超音波探傷装置を提供することを
目的とする。

〔発明の概要〕

本発明における第１の発明は、遅延加算器を用いた通常
の探傷装置本体に、被探傷材中における探傷範囲を設定
するための電気的ダートを与え、更に受信した波形信号
の信号強弱に対し所定のレベル値の波形を得るための波
形信号弁別レベルを与えることにより、超音波の入射位
置から被探傷材中の欠陥までのビーム路程距離５− を表示し得るＡスコープ表示器を具備したことにあシ、
第２の発明は上記第１０発明の超音波探傷装置において
、超音波探傷試験感度較正用試験体の標準欠陥から得ら
れる反射音強度データを、超音波の入射位置毎に各々記
憶手段に記憶し、この反射音強度データを基に被探傷材
の探傷されるべき全範囲の探傷感度補正値と、超音波ビ
ーム伝播方向の距離振幅減衰特性値を算出し、上記値に
よシ標準欠陥の断面像を補正処理して画像表示し得る手
段を具備したことにある。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第１
図は、本発明による超音波探傷装置の一実施例を示すブ
ロック図である。第１図において、複数個の振動子から
構成されるアレイ型探触子１には、個々の振動子に対応
して超音波送信器群２および超音波受信器群３が結合さ
れている。また、前記超音波送信器群２０個々の送信器
への超音波発生用励振Ａルスの発生タ６− イミング時点および受信信号の遅延タイミング時点を与
えるための遅延タイミング発生器４の出力端は超音波送
信器群２および超音波受信器群３に結合されている。一
方、遅延加算器５は超音波受信器群３から出力されたア
ナログ受信波形信号を遅延タイミング発生器４からの信
号を起点として高速でデジタル変換し、このデジタル変
換した、デジタル受信波形信号を、デジタル加算メモリ
ー６内に記憶させ、遅延加算波形信号を得るものである
。なお、遅延加算器５０入力段には、外部からの信号に
よって増幅度が制御され入力信号レベルを調整可能な増
幅器群７と、この増幅器群７の出力を高速度でアナログ
／デジタル変換する変換器群８とが設けられている。

前記遅延加算波形信号は、信号処理器９へ入力される。

この信号処理器９はタイミング信号発生器４からの信号
により、前記デジタル受信波形信号の起点を決定し、遅
延加算波形信号を再びアナログ化した後、検波するもの
である。

また超音波ビームの伝播距離は、入射位置方向毎に異ガ
るので、上記検波された波形信号はこの伝播距離の距離
補正を行なうため増幅度を可変し得る増幅器１０に入力
される。

ここで、前記検波された波形信号または前記増幅器１０
により増幅された波形信号は、スイッチ１１によシ選択
され、距離補正された場合とされない場合の波形信号が
選択的にＡスコープ波形表示器１２に入力される。この
人スコープ波形表示器１２は、入力信号の取シ込みを制
御する制御器１３を有している。この制御器１３は、外
部からの信号によりＡスコープ波形表示器１２内の波形
メモリー１４の内容をクリアーすると共に、信号処理器
９からの起点信号によ多入力超音波信号を波形メモリー
１４へ取り込み開始する開始点を制御する。

また、前記波形メモリー１４には超音波ビーム路程上で
、被探傷材における探傷範囲設定のためのダートおよび
このダート設定内における反射エコーの信号強弱の弁別
を行なう波形信号弁別レベルが任意に設定される。そし
てｒ−）設定内の最大信号レベルおよびダート内で波形
信号弁別レベルを信号が通過する点のビーム路程が検出
され、これが外部に出力される。メモリー１４から出力
される前記デートの範囲と波形信号弁別レベルの位置と
を示すＡクコ−１表示波形は、ブラウン管１５上に表示
される。さらに、ダート設定内での最大信号レベル値と
ビーム路程値もブラウン管１５上に同時に数値表示され
るものとなっている。

一方、前記増幅器１０から出力された波形信号はＡスコ
ープ波形表示器１２以外に画像表示器１６にも入力する
。この画像表示器１６は、波形信号を画像表示するもの
であって、ビーム路程範囲におけるｒ−）設定と、入力
波形信号への波形信号弁別レベルとが任意に設定可能力
ものである。また、電子走査範囲のうちから超音波ビー
ム入射位置方向を任意に設定し、その設定値を信号とし
て出力可能なものである。さらに、画像表示器１６は、
超音波ビーム路程に９一 対応させ波形信号が波形信号弁別レベルを超えたか否か
を判定し、電子走査によって選定された超音波ビーム入
射位置方向への１走査線上での輝度変調を行たっている
。ここで、電子走査によって選定された超音波ビーム入
射位置方向と、前記設定された超音波ビーム入射位置方
向とが一致している場合には、画像表示器１６は１走査
線上の輝度変調を更にかけるものであわ、この時には、
前記制御器１３への信号により波形メモリー１４の内容
がクリアーされている。

前記Ａスコープ波形表示器１２で検出された前記ｆ−）
内の最大信号レベルおよびビーム路程値は、前記設定さ
れた超音波ビーム入射位置方向に対応して、随時出力可
能としている。これにより、電子走査線数と適時分割さ
れたビーム路程番地から構成されたメモリーマツプ１７
の中の対応する位置に前記最大信号レベルで、あらかじ
め与えられた基準レベルを割った増幅度補正倍率値が必
要に応じ随時書き込まれる。

この書き込まれた数値は、前記可変し得る増幅１０− 器１０に出力されるが、上記メモリーマツプ１７内で数
値が書き込まれていない位置は、あらかじめ自動的に演
算され、メモリーマツプ１７に書き込まれる。なお、メ
モリーマツプ１７の増幅度補正倍率は、通常は定数値で
ある。

なお、以上述べた構成において、遅延タイミング発生器
４へのタイミング設定、プログラム設定される増幅器７
および１０への増幅度設定、制御器１３の動作、Ａスフ
−１表示器１２からの最大信号レベル、ビーム路程値出
力の検出および画像表示器１６に設定した超音波ビーム
入射位置方向値出力の検出、さらにメモリーマツプ１７
へのデータ書き込みなどは、コンピューター１８によっ
て全て制御されるものである。

次に本実施例の作用について述べる。

第２図（−）の如く、アレイ型探触子１を被探傷材１９
に接触させ、欠陥２０を探傷する場合において、超音波
ビームを扇形に電子走査させると１画像表示器１６の画
面上には、第２図（ｂ）の如く超音波受信号起点信号２
１と、被探傷材１９の底面部からの反射信号２２と、欠
陥エコーが、画像表示器１６内セ設定された波形信号弁
別レベルを超えたとき、輝度変調された欠陥信号２３と
が表示される。ここで、超音波ビーム入射位置方向の設
定による輝度変調された走査線２４が、欠陥信号２３と
重なるように設定されると扇形走査中の走査方向が前記
の設定された超音波ビーム入射位置方向と一致した時点
で、コンピューター１８からの信号により、波形メモリ
ー１４の内容が制御器１３にょシフリアされる。ついで
、信号処理器９からの信号を起点とＬ７制御器１３によ
って設定された超音波ビーム路程方向毎の波形メモリー
１４内におけるメモリ一番地には、デジタル化された波
形信号２５が取シ込まれる。

ここで波形メモリー１４に取シ込まれた波形信号２５に
はｆｆ−）設定がかけられる。この時のダート設定によ
って波形信号２６には探傷範囲が設定されることになシ
、例えば第２図（ｃ）に示されるようにＧ１番地からＧ
Ｎ番地までの中で最大のデジタル値が検出される。

また同時に、波形信号弁別レベル２６もデジタル値とし
て設定されておシ、波形信号２５はこの波形信号弁別レ
ベル２６とのレベル比較を随時性ない、波形信号弁別レ
ベル２６を超えた時の番地Ｇｉを検出する。さらに、こ
の波形信号２５は同時に再度アナログ化され、その波形
信号すなわち、ｆ−）設定範囲２８および波形信号弁別
レベル２６を含む信号は第２図（ｄ）の如くブラウン管
１５上に表示する。一方上記のように検出された、ｒ−
）内の最大信号レベルと波形信号弁別レベルとを交差す
るビーム路程値は所定の数値に変換され、同じく第２図
（ｄ）の如くブラウン管１５上に反射エコー高さ値３０
、ビーム路程長さ値３１として数値表示される。

第３図は、上述したＡスコープ波形表示器１２のブラウ
ン管１５上に表示された波形信号２７のダート内の最大
信号レベルおよびビーム路程値を用いて、超音波ビーム
入射位置方向すなわち超音波走査方向に応じて変動する
超音波１３− 距離減衰補正値を、人工欠陥３２付の較正用試験体３３
を用いて得るだめの手順を示す流れ図である。

第３図に示すように、走査線が輝度度調されて超音波距
離減衰補正値が得られるように超音波ビーム入射位置方
向を設定し、しかる後アレイ型探触子１を、較正用試験
体３３上で移動させて、これを前記輝度度調された走査
線上に最大信号が検出されるように配置し、その後所定
の較正用人工欠陥３２に前記Ａスコープ波形表示器１２
のダート範囲を設定し、例えばがタンスイッチ等によシ
ビーム路程値とエコー高さをコンピューター１８に入力
させる。コンピューター１８ではエコー高さと所定の基
準エコー高さを得るに必要な倍率値を求め、前記メモリ
ーマツプ１７のビーム路程位置と超音波ビーム入射位置
方向に対応した番地に前記倍率値を書き込む。

上記動作を所望の欠陥深さ、すなわちビーム路程位置と
超音波ビーム入射位置方向に対して１４− 実施する。以上の動作により、第４図（ａ）に示すよう
に、メモリーマツプ１７に分散的に増幅度補正倍率値３
４が曹き込まれる。

次に、メモリーマッシ１７内の増幅度補正倍率が書き込
まれていない部分については、第４図（ｂ）に示すよう
に、まず、上記書き込壕れた走査線について、ビーム路
程方向の増幅度補正倍率を既に書き込まれた値から直線
近似により中間の増幅度補正倍率値３５が求められる。

なお、直線近似のだめの数値が、メモリーマツプ１７上
に与えられてい彦い場合については、第４図（ｂ）に示
すように近傍の増幅度補正倍率値３４と同一の値３６が
書き込まれる。次に、増幅度補正倍率値３４が与えられ
ていない中間の走査線に対する増幅度補正倍率値は、上
記のように与えられた増幅度補正倍率値３４　、．９５
　。

３６を用い、同一超音波ビーム路程上で直線近似によっ
て、増幅度補正倍率値がメモリーマツプ１７に書き込ま
れる。なお、この場合直線近似のための数値がメモリー
マツプ１７上に与えられていない場合は、前記と同様に
、近傍の増幅度補正倍率値がメモリーマツプ１７に１゛
き込まれる。

以上のようにして、増幅器１ｏの増幅度を制御するため
の所望のメモリーマツプ１７が得うれる。従ってこのメ
モリーマッシ１７に書き込まれた増幅度補正倍率により
、各超音波ビームの入射位置方向毎の波形信号に対応し
て距離振幅減衰を補正し得るので、被探傷物に対する探
傷精度が大幅に向上する。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えば
、ブラウン管１５への？−）設定範囲及び波形信号弁別
レベルの表示方法として、ダート設定範囲だけ表示波形
２７の輝度を上昇又は下降させたり、波形信号が波形信
号弁別レベルと交差する点の輝度を下降又は上昇させた
りする表示も可能である。

また、上記実施例では、前記増幅器群７と高速アナログ
／デジタル変換器群８は対で構成され、且つ超音波受信
器群３に対応したものであるが、例えばチャンネルセレ
クターを超音波受信器群３の後に設けて、チャンネルセ
レクターで選定される超音波受信器の数だけ増幅器７と
高速アナログ／デジタル変換器８を接続することによっ
ても、必要超音波受信器系を順次選定し、デジタル加算
メモリー６に入力し、一つの遅延加算波形信号を得るこ
とができる。

更に扇形走査において、左右対称に走査するような場合
には、左又は右の片方だけ探傷走査方向についてだけ増
幅度補正倍率値を求め、この片方だけの増幅度補正倍率
値を基にして左右対称に増幅度補正倍率値を設定するこ
とも可能である。この場合には、全走査線数についてメ
モリーマツプ１７を用意する必要はなく、左又は右の走
査方向に対する走査線数についてだけの容量のメモリー
マツ７０１７を用意し、左右の走査方向に共用すること
も可能である。

また、扇形走査と線形走査を組合せた複合走査において
も、振動子数の組合せ変更による開口が変化しない場合
には、単に扇形走査におけ１７− る増幅度補正倍率値を共用することも可能である。

更に、本発明の装置においては、被探傷物の探傷時に随
時増幅度補正倍率を変更することも可能であり、また、
必要に応じて、超音波距離減衰特性曲線をブラウン管１
５上に表示することも、増幅度補正倍率値の逆数を一定
値に乗じることによって可能である。

また、電子走査による超音波ビームを焦点化する場合に
、焦点深さを変化させると超音波距離減衰特性が異なる
が、この場合予じめメモリーを用意しておき、このメモ
リーに焦点深さ位置に対応した距離減衰特性を補正する
だめの補正値を記憶させておき、随時メモリーから補正
値を呼び出して、上記距離減衰特性を補正するようにし
てもよい。

更に、探傷時の振動子の数の組合せ或いは振動子の数の
組合せを随時変更するような場合にも、あらかじめプロ
グラム的によって或いは、所定の記憶媒体を用意してお
くことにょシ可能１８− である。

また、本実施例では、高速アナログ／デジタル変換器８
を使用して、各振動子の超音波受信波形をデジタル量で
遅延加算しているが、一般に使用されるアナログ遅延線
もしくはＣＯＤ等を利用した遅延加算方式についても、
本発明は適用し得るものである。また本発明は、磁気テ
ープ、又は磁気ディスク等を付加したシ、さらには、ア
レイ型探触子を機械的に駆動させて探傷するような場合
にも適用し得る。

更に、本発明は電子走査型超音波探傷法に限らず、電子
走査方式を応用した開口合成法による超音波探傷時にも
適用できるものであシ、超音波を被探傷材へ広角度に走
査させながら送受する場合に受波増幅度が補正されるた
め、精度の向上を持たらすことができる。

また、電子走査法によって探傷する時の送信用および受
信用振動子群が一致していない場合にも、本発明が適用
可能なのはもちろんであフ、本実施例における遅延加算
器５の増幅器群７と増幅器１０とを同一の増幅器で構成
したものでもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電子走査型超音波探傷時における超音
波ビーム入射位置方向に応じて、探傷区間を設定するダ
ート設定と、波形信号の強弱レベルを検出する波形信号
弁別レベルとを設定することによシ超音波受信信号波形
を詳細に表示し得るとともに、随時超音波ビーム伝播時
の距離振幅減衰を補正して、被探傷材の断面像を表示可
能としたので、被探傷物に対する超音波探傷精度が大幅
に向上し、かつ、探傷結果を受信波形情報と画像表示情
報とから短時間に判断し得る超音波探傷装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

ける受信信号波形の表示例を説明するための図、第３図
は同実施例における超音波ビームの距離振幅減衰特性の
補正を実施するだめの動作例を示す図、第４図（、）　
（ｂ）は第１図に示すメモリーマ、デへの増幅度補正倍
率の書き込み方式を説明４・・・遅延タイミング発生器
、５・・・遅延加算器、６・・・デジタル加算メモリー
、７・・・増幅器群、８・・・変換器群、９・・・信号
処理器、１０・・・増幅器、１ノ・・・切換スイッチ、
１２・・・Ａスコープ波形表示器、１３・・・制御器、
１４・・・波形メモリー、１５・・、ブラウン管、１６
・・・画像表示器、１７・・・メモリーマツプ、１８・
・・コンピュータ、１９・・・被探傷材、２０・・・欠
陥、２１・・・超音波受信号起点信号、２２・・・反射
信号、２３・・・欠陥信号、２４・・・輝度変調された
走査線、２５・・・デジタル化超音波波形、２６・・・
ディスクリレベル、２７・・・アナログ化超音波波形、
２８・・・表示ダート範囲、２９・・・表示ディスクリ
レベル、３０・・・反射エコー高さ数値、３１・・・ビ
ーム路程数値、３２・・・人工欠陥、３３・・・較正用
試験体、３４．３５゜３６・・・増幅度補正倍率値。 ２１− 第２図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） （ｄ） 第３図 第４図 （ａ） （ｂ） じ”−ＬＲ汚１漣　□ 昭和　年　月　日 特許庁長官　若　杉　和　夫　　殿 ■、事件の表示 特願昭５７−１１８９０７号 ２・　発明の名称 超音波探傷装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （３０７）　　東京芝浦電気株式会社 ４、代理人 ６　補正の対象 明細書、図面 ７、補正の内容 （１）　　明細書全文を別紙の通り訂正する。 （２）全図面を別紙の通り訂正する。 明　　　　　細　　　　　書 １、発明の名称 超音波探傷装置 ２特許請求の範囲 （１１超音波振動子群による超音波の遅延送信および遅
延受信を行い受信波形を加算して得られる加算受信波形
に基づいて被探傷材のＢノコ−１表示をする装置本体と
、この装置本体から加算受信波形を受けこの加算受信波
形に対しゲート及び波形信号弁別レベルを設定し前記ケ
゛−トの範囲内で得られる波形のうち前記波形信号弁別
レベル以上の波形の最大値およびビーム伝播路程および
加算受信波形を表示するＡスコープ表示器とを備えたこ
とを特徴とする超音波探傷装置。 （２）超音波振動子群による超音波の遅延送信および遅
延受信を行い受信波形を加算して得られる加算受信波形
に基づいて被探傷材のＢノコ−１表示をする装置本体と
、この装置本体から加算受信波形を受けこの加算受信波
形に対しｒ−）及び波形信号弁別レベルを設定し前記ダ
ートの範囲内で得られる波形のうち前記波形信号弁別レ
ベル以上の波形の最大値およびビーム伝播路程および加
算受信波形を表示するＡスコープ表示器と、感度較正用
試験体を用いて得られる超音波ビーム送受波方向毎の加
算受信波形に関する標準データを記憶する記憶手段と、
この標準データに基づき超音波ビーム送受波全範囲に対
する探傷感度補正値を演算算出する手段と、被探傷材の
Ｂスコープ像を前記探傷感度補正値を用いて補正処理す
る補正手段とを具備したことを特徴とする超音波探傷装
置。 ３、発明の詳細な説明 〔発明の技術分野〕 本発明は、探傷結果の表示、記録手段を改良した電子走
査型の超音波探傷装置に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 超音波探傷装置には、複数の振動子からの超音波送波タ
イミングを制御し、超音波の位相干渉の原理に従い、所
望の方向に超音波ビームを角度偏向、および集束させ、
かつ、複数の振動子で受波される超音波受信信号を互い
に遅延させた後加算することにより、所望の角度方向お
よび集束位置からの超音波を強調して受波する電子走査
型探傷装置がある。 このような電子走査型の超音波探傷装置にあっては、被
探傷物の内部の断面層すなわちＢスコープ像がリアルタ
イムで画像表示されるので、医療分野で多く活用されて
いる。従来、電子走査型超音波探傷装置における画像表
示手段では、受信波形信号の強弱に基づく、階調表示も
しくは、波形信号の信号強弱を弁別レベルの設定による
二値化表示を行なっている。このため、反射波の高さ、
波形の特徴など詳細な情報を得ることができない。 一方、金属材料等の構造部材に対する超音波探傷におい
て、部材内の欠陥寸法および欠陥形状の推定、さらに欠
陥性状の識別を行なうためには、部材内の欠陥もしくは
、不連続形状部または材料の組織的変化部からの反射波
の波形情報を的確に得ること、反射信号発生位置の正確
な値を得ること等が重要な要素とされている。 しかし乍ら、従来の電子走査型超音波探傷装置による画
像表示方式では、前記したように、超音波受信号に関す
る詳細な情報を得ることができず、′任意の超音波送受
波方向に関する受信号波形表示（Ａノコ−１表示）によ
る被探傷材の正確な情報の表示が必要とされている。 また、構造部材の超音波探傷においては、人工的に設け
られた欠陥部からの反射エコーの高低に基づいて探傷感
度の較正を行なうとともに、超音波ビーム伝播路程に基
づく受信波形の振幅変化特性を求め、これらを基準にし
て探傷結果の判断を行うことが、Ａ８ＭＢ（Ａｍｅｒｉ
ｃａｎＳｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｊｃａｌ　
Ｅｎｇｉｎｅｒｙ）等の規格に定められている。 しかるに、従来の電子走査型超音波探傷装置では超音波
ビーム伝播路程に基づく受信波形の振幅変化すなわち距
離振幅減衰の補正は、例えばＵ、Ｓ／＃テント４（１４
３］８１　ＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＰａｌ　５ｅ−Ｔｄｃ
ｈｏ　Ａｐｐａｒａｔｕｓに見られる様に、超音波ビー
ムの偏向角度に依らない単一の補正が施されているだけ
である。したがって、超音波ビームの角度偏向に伴う超
音波送受波の被探傷材中での広がりの相異などが補正し
得す、画像に被探傷材中の情報が精度よく表示されてい
なかった。 このため、電子走査による超音波ビームの偏向角度の全
範囲について、正確な距離振幅減衰の補正すなわち探傷
感度の補正を効率よ〈実施することにより、被探傷物の
内部を定量的に画像表示することが必要とされている。 〔発明の目的〕 本発明は上記事情にもとづいてなされたもので、被探傷
物に関する正確な情報が得られ、探傷結果の定量的な判
断が容易な超音波探傷装置を提供することを目的とする
０ 〔発明の概要〕 本発明における第１の発明は、通常の電子走査型探傷装
置本体に、加算受信波形とダートと波形信号弁別レベル
を与え、このデート範囲内での受信波形の銀天値とビー
ム伝播路程と前記受信波形とを表示するＡクコ−１表示
器を具備したことにある。第２の発明は上記第１の発明
の超音波探傷装置において、超音波探傷試験感度較正用
試験体から得られる標準データを、超音波の入射方向毎
に記憶手段に記憶し、この標準データを基に超音波ビー
ム送受波全範囲に対する探傷絞度補正値を演算々出し、
との探傷感度補正値を用いて、被探傷材のＢスコープ像
を補正処理して画像表示する補正手段を具備したことに
ある。 〔発明の実施例〕 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第１
図は、本発明による超音波探傷装置。 の一実施例を示すブロック図である。菓１図において、
複数個の振動子からなるアレイ型探触子１には、個々の
振動子に対応して超音波送信器群２および超音波受信器
群３が結合されている０また、超音波送信器群２の個々
の送信器−１の超音波発生用励振パルスの発生タイミン
グを与える遅延タイミング発生器４の出力は超音波送信
器群２および遅延加算器５に結合されている。遅延加嘗
器５は超音波受信器群３から出力されたアナログ受信波
形信号を遅延タイミング発生器４からの信号を起点とし
て高速でデジタル変換し、このデジタル変換した、デジ
タル受信波形イハ号を、デジタル加算メモリー６内に記
憶させ、遅延加算波形信号を得るものである。 なお、遅延加算器５の入力段には、外部からの信号によ
って増幅度が制御され入力信号レベルが調整可能な増幅
器群７と、この増幅器群７の出力を高速度でアナログ／
デジタル変換する変換器群８とが設けられている。 前記遅延加算波形信号は、信号処理器９へ入力される。 この信号処理器９はデジタル加算メモリー６からの遅延
加算波形信号を再びアナログ化した後、検波するもので
ある。 次に、上記検波された波形信号は超音波ビームの伝播路
程に伴う減衰を補正する増幅器１０に入力される。ここ
で増幅器１０は、ビーム伝播路程値と探傷感度補正値の
複数個の対の信号を受け、信号処理器９からの基準同期
信号により、この複数個のビーム伝播路程値と探傷感度
補正価の点の間を直線的に探傷感度補正することを可能
としている。 ここで、前記検波された波形信号または前記増幅器１０
により増幅された波形信号は、スイッチ１１により選択
され、探傷感度補正された場合とされない場合の波形信
号が選択的にＡスコーゾ波形表示器１２に入力される。 この人スコープ波形表示器１２は、入力信号の取り込み
を制御する入力制御器１３を有している。この入力制御
器１３は、外部からの信号によυＡスコープ波形表示器
１２内の波形メモリー１４の内容をクリアーすると共に
、信号処理器９からの信号と同期して受信波形信号を波
形メモリー１４へ取り込み開始する開始点を制御する。 また、前記波形メモリー１４には超音波ビーム伝播路程
上に、ダートおよびこのｒ−）設定内における受信波形
の信号強弱の弁別を行なう波形信号弁別レベルが設定さ
れる。そしてダート内の受信波形最大値およびダート内
で波形信号弁別レベルを信号が越える点のビーム伝播路
程が検出され、これが外部に出力される。１だ前記ダー
トの範囲と波形信号弁別レベルの位置と受信波形は、ブ
ラウン管１５上に表示される。 さらに、ケ゛−ト内の前記最大値とビーム伝播路゛程値
もブラウン管１５上に数値表示されるものとなっている
。 一方、前記増幅器１０から出力された波形信号はＡスコ
ープ波形表示器１２以外に画像表示器１６にも入力する
０この画像表示器１６は、前記波形信号のビーム伝播路
程にダートと、波形信号弁別レベルと電子走査方向範囲
のうちから一つの送受波方向を設定し、これらの設定値
を信号として出力可能なものである。さらに、画像表示
器１６は、超音波ビーム伝播路程で波形信号が前記波形
信号弁別レベルを越えたか否かを判定し、電子走査方向
に対応した方向へブラウン管の掃引を行ない、前記判定
に従いこの掃引線上での輝度変調を行なって被探傷材の
断面像すなわちＢノコ−１表示をさせている。ここで、
電子走査方向と前記設定された送受波方向とが一致した
、とを示す一致信号を受は画像表示器１６は　前記走査
方向に対応したブラウン管の掃引線に輝度変調を更にか
けるものであり、前記一致信号は前記入力制御器１３へ
の入力信号と同期した信号となっている。 次に前記Ａスコープ波形表示器１２から出力された前記
ダート内の最大値およびビーム伝播路程は、前記画像表
示器１６で設定された超音波の送受波方向に対応してい
ることから、全ての送受波方向すなわち全電子走査線番
号毎にあらかじめ与えられた基準レベルを前記最大値で
、割った探傷感度補正値とビーム伝播路程値の複数個の
対が必要に応じメモリーマツ；７０１７に書き込まれる
。この書き込まれた数値は、前記可変し得る増幅器１０
に出力されるが、このメモリーマツブ１７内で数値が書
き込まれていない電子走査線番号は、あらかじめ自動的
に演算され、メモリーマッシ１７に書き込まれる。 なお、以上述べた構成において、遅延タイミング発生器
４へのタイミング設定、プログラム設定される増幅器７
および１０への増幅度設定、入力制御器１３の動作、Ａ
スコープ表示器１２からの最大値、ビーム伝播路程の信
号取り込みおよび画像表示器１６に設定した超音波の送
受波方向の信号の取り込み、さらにメモリーマツｆ１７
へのデータ書き込み読み出しなどけ、例えばコンピュー
ター等の信号制御器１８によって全て制御されるもので
ある。 次に本実施例の作用について述べる。 第２図（、）の如く、アレイ型探触子１を被探傷材１９
に接触させ、欠陥２θを探傷する場合において、超音波
ビームの偏向角度を電子走査法により順次変更させた扇
形走査を行うと、画像表示器１６の画面上には、第２図
（ｂ）の如く超音波送受信号起点２ノと、増幅器１０か
らの波形信号が一画像表示器１６内で設定された波形（
ｇ号弁別レベルを越えたとき輝度変調された被探傷材１
９の底面部からの反射信号２２と、欠陥２０から反射し
た欠陥信号２３とが表示される。 ここで、超音波ビーム送受波方向を示す輝度変調された
走査線２４が、欠陥倍胴２３と重なるように探触子１を
移動する。ついで、信号処理器９からの信号を入力制御
器１３で受け、この信号に同期した時点を起点としてビ
ーム伝播路程方向にメモリ一番号Ｇ　ｉ　−Ｇ　ｎを有
しデジタル化された波形信号２５が波形メモリー１４に
取り込まれる０すガわち、画像表示器１６で設定された
走査方向についての波形信号が常時波形メモリー１４に
取り込まれる。 ここで波形メモリー１４に取り込まれた波形信号２５に
はダートが設定される。この時のケ９−トによって波形
（，４号２５にはダート範囲０１〜０　］＜が設定され
ることになり、例えば第２図（ｃ）に示されるようにＧ
ｉ番地からＯｋ番地壕での中で最大のデジタル値Ｐｊが
検出される〇また同時に、波形信号弁別レベル２６もデ
ジタル値として設定されており、波形信号２５はこの波
形信号弁別レベル２６とのレベル比較を随時行ない、波
形信号弁別レベル２６を越えた時の番地Ｇｊを検出する
。式らに、この波形信号２５は同時に再度アナログ化さ
れ、その波形信号２７１−よび、ダート設定範囲表示信
号２８および波形信号弁別レベル表示信号２９は第２図
（ｄ）の如くブラウン管１５上に表示されるｏ一方上記
のように検出された、ケ゛−ト内の最大値Ｐｊと波形信
号弁別レベルとの交差点番地Ｇｊは所定の数値に変換さ
れ、同じく第２図（ｄ）の如くブラウン管１５上に反射
エコー高さ値３０、ビーム伝播路程値３１として数値表
示される。 第３図は、上述しだＡスコープ波形表示器１２のブラウ
ン管１５上に表示された波形信号２７のダート内の最大
値Ｐｊおよびビーム伝播路程（ｌｊを用いて、超音波の
送受波方向すなわち超音波走査方向に応じて異なる超音
波距離減衰を補正する標準データである探傷感度補正値
を、人工欠陥３２付きの較正用試験体３３を用いて得る
ための手順を示す流れ図である。 第３図に示すように、所望の走査線方向Ｌｋに関する較
正用試験体３３からの標準データを得るべく、超音波の
送受波方向を画像表示器１６で設定し、この設定により
輝度変調された走査方向Ｌｋ線２４上に較正用試験体３
３の人工欠陥３２からの信号２３が重なる様にアレイ型
探触子１を較正用試験体上で移動させ、これにより得ら
れたＡスコープ表示器１２のブラウン管１５に表示され
る波形信号２７に人工欠陥３２からの反射エコーが含ま
れるようゲート範囲をダート設定範囲表示信号２８を見
て設定し、かつ信号弁別レベル表示信号２９を見て波形
信号弁別レベルを設定する。しかる後例えばボタンスイ
ッチ等により前記ダート範囲内の最大値ら所定の基準エ
コー高さＳを得るに必要な倍率値を求め、超音波の電子
走査線番号Ｌｋとビーム伝播路程番地Ｇｊに対応した前
記メモリーマツプ１７のメモリ一部に探傷感度補正値Ｃ
ｊｌ（を書き込む。 上記動作を較正用試験体の所定欠陥について、超音波電
子走査方向を異ならせて実施する。 とこで、第３図に示しだ較正用試験体３３に付した人工
欠陥３２がいずれも同一寸法であるとすれば、各人工欠
陥からのエコー高さＰｊは第４図のごとく、超音波の距
離減衰特性に従って、Ｐ７、２、Ｐ、のように欠陥脣で
の超音Ｉ） 波ビーム伝播路程が大きくなるに従い低下するものであ
る。これらＰ８、Ｐ２、Ｐ８を一定の基準エコー高さＳ
−Ｅで増幅させるに必要々増幅倍率Ｓ／Ｐｊが探傷感度
補正値Ｃｊとされる。 以−トの動作によってメモリーマツプ１７の複数個の走
査線番号のメモリ一部には、それぞれ複数個のビーム伝
播路程番地と探傷感度補正値の対が標準データとして書
き込まれる。これを全走査線数とビーム伝播路程との関
係で示すと標準データである探傷感度補正値３４（○で
示す）第５図（、）のごとく、メモリーマツシーＦに得
られることになる。 次に第５図（ｂ）に示すように、上記のように得られた
一定の走査方向に関するメモリーマツプ上の探傷感度補
正値３４（○で示す）を用い所望のビーム伝播路程Ｇａ
〜Ｇｘでの探傷感度補正値３５（×印）を直線的に補間
算出する。 これにより、標準データを得た走査線番号についてのビ
ーム伝播路程Ｇ　ａ　−Ｇ　ｘにおける探傷感度補正値
があらためてメモリーマツプ１７の前記走査線番号のメ
モリ一部に記憶される。 次に第６図に示すように、標準データが未知の走査線番
号に関するビーム伝播路程Ｇａ〜Ｇｘにおける探傷感度
補正値３６（・印）ハ標準データを得た既知の探傷感度
補正値３５（×印）と走査線番号から直線的に補間して
求められ、メモリーマツプ１７に記憶される。 なお以上の第５図（ｂ）および第６図は直線的補間を実
施して所望のビーム伝播路程および走査線番号での探傷
感度補正値を求めたが、他の任意な曲線で補間近似して
求めてもよく、さらには、任意に外部からインプットし
てもよい。 さらに、補間近似に必要なデータがメモリーマッシ１７
上に与えられていない場合、例えば図５（ｂ）のビーム
伝播路程Ｇａ、Ｇｘにおける探傷感度補正値を求める場
合は、同図に示す様に近傍の既知の補正値と同一の値が
メモリーマツプに書き込まれる。 以上のようにして、増幅器１０の増幅度を制御するだめ
の所望のメモリーマツプ１７が得られる。従ってこのメ
モリーマツプ１７に書き込まれた探傷感度補正値により
、各超音波ビームの送受波方向毎の波形信号に対応して
距離振幅減衰を補正し得るので、被探傷物に対する探傷
精度が大幅に向上する。 本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えば
、ブラウン管１５へのダート設定範囲及び波形信号弁別
レベルの表示方法として、ダート設定範囲だけ表示波形
２７の輝度を上昇又は下降させたり、波形信号が波形信
号弁別レベルと交差する点の輝度を下降又は上昇させた
りする表示を行ってもよい。 また、上記実施例では、増幅器群７と高速アナログ／デ
ジタル変換器群８は対で構成され、且つ超音波受信器群
３に対応したものであるが、例えばチャンネルセレクタ
ーを超音波受信器群３の後産設けて、チャンネルセレク
ターで選定される超音波受信器の数だけ増幅器７と高速
アナログ／デジタル変換器８を接続することによっても
、必要超音波受信器系を順次選定し、デジタル加算メモ
リー６に入力し、一つの遅延加算波形信号を得ることが
できる。 更に扇形走査において、左右対称に走査するような場合
には、左又は右の片方だけの探傷走査方向についてだけ
探傷感度補正値を共用して左右対称に探傷することも可
能である。この場合には、全走査線数についてメモリー
マツプ１７を用意する必要はなく、左又は右の走査方向
に対する走査線数についてだけの容量のメモリーマツゾ
１７を用意すればよい。 更に、本発明の装置においては、被探傷物の探傷時に随
時探傷感度補正値を変更することも複数のメモリーマツ
プを用意し、切換えることによって可能であり、また、
必要に応じて、超音波距離減衰特性曲線をブラウン管１
５上に表示することも、探傷感度補正値の逆数を一定値
に乗じることによって可能であり、ごく一般的な電気回
路系で実現できる。 また、電子走査による超音波ビームを焦点化する場合に
、焦点深さを変化させると超音波距離減衰特性が異々る
が、との場合予め複数のメモリーマツプを用意しておき
、これらのメモリーマツノに焦点深さ位置に対応した距
離減衰特性を補正する探傷感度補正値を記憶させておき
、随時メモリーマツプから補正値を呼び出して、上記距
離減衰特性を補正するようにしてもよい。 また、本実施例では、高速アナログ／デジタル変換器８
を使用して、各振動子の超音波受信波形をデジタル量で
遅延加算しているが、一般に使用されるアナログ遅延線
もしくはＣＣＤ（Ｃｈａｎｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅ
ｖｉｃｅ　）　　等を利用した遅延加算方式についても
、本発明は適用し得るものである。また本発明は、磁気
テープ、又は磁気ディスク等を付加したり、さらには、
アレイ型探触子を機械的に駆動させて探傷するような場
合にも適用し得る。 更に、本発明は電子走査型超音波探傷法に限らず、電子
走査方式を応用した開口合成法による超音波探傷時にも
適用できるものであシ、超音波を被探傷材へ広角度に走
査させながら送受する場合に受波増幅度が補正されるた
め、精度の向上をもたらすことができる。 また、電子走査法によって探傷する時の送信用および受
信用振動子群が一致していない場合にも、本発明が適用
可能なのはもちろんであるＣすなわち、第７図に示すよ
うに、探触子１の一部分の撮動子を送信用とし他の一部
分を受信用としたり、第８図に示すように送信および受
信に別個の探触子を用いてもよい。また、本実施例にお
ける遅延加算器５の増幅器群７と増幅器１０とを同一の
増幅器で構成したものでもよい。 なおまだ、本発明の実施例では画像表示器１６とＡノコ
−１表示器１２に別個にｒ−トと信号弁別レベルを設定
したが、画像表示器１６のダートと信号弁別レベルをＡ
ノコ−１表示器１２のダートと信号弁別レベルに追従さ
せ同一とすれば、Ｂスフ−１表示された欠陥像の信号波
形をより正確に得ることができ、これは本装置によって
も容易に実現される。 〔発明の効果〕 本発明によれば、電子走査型超音波探傷時における超音
波ビーム入射位置方向に応じて、探傷区間を設定するダ
ート及び波形信号の強弱し１ペルを検出する波形信号弁
別レベルとを設定することにより、超音波受信信号波形
を詳細に表示し得るとともに、随時超音波ビーム伝播時
の距離振幅減衰を補正して、投探傷材の断面像を表示す
るようにしたので、被探傷物に対する超音波探傷精度が
大幅に向上し、かつ、探傷結果を受信波形情報と画像表
示情報とから短時間に判断し得る超音波探傷装置を提供
できる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明による超音波探傷装置の一実施例を示す
ブロック図、第２図（、）　（ｂ）　（ｃ）　（ｄ）は
同実施例における受信信号波形の表示例を説明するため
の図、第３図は同実施例における超音波ビームの距離振
幅減衰特性の補正を実施するための探傷感度補正値の標
準データを得る動作例を示す流れ図、第４図（ａ）　（
ｂ）は探傷感度補正値の内容を説明するための図、第５
図（ａ）　（ｂ）および第６図は第１図に示すメモリー
マツプへの探傷感度を説明するための図である。 １・・・アレイ型探触子、２・・・超音波送信器群、３
・・・超音波受信器群、４・・・遅延タイミング発生器
、５・・・遅延加算器、６・・・デジタル加算メモリー
、７・・・増幅器群、８・・・変換器群、９・・・信号
処理器、１０・・・増幅器、１ノ・・・切換スイッチ、
１２・・・Ａスコープ波形表示器、１３・・・入力制御
器、１４・・・波形メモリー、１５・・・ブラウン管、
１６・・・画像表示器、１７・・・メモリーマツプ、１
８・・・信号制御器、１９・・・被探傷材、２０・・・
欠陥、２１・・・超音波送受信号起点、２２・・・反射
信号、２３・・・欠陥信号、２４・・・輝度変調された
走査線、２５・・・デジタル波形信号、２６・・・信号
弁別レベル、２７・・・アナログ波形信号、２８・・・
ダート設定範囲表示信号、２９・・・弁別レベル表示信
号、３０・・・反射エコー高さ数値、３１・・・ビーム
伝播路程数値、３２・・・人工欠陥、３３・・・較正用
試験体１．９４　、３５．３６・・・探傷感度補正値。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第２ （ａ） （ｂ） （ｃ） （ｄ） 第４図 （ａ） 式！を友ヒ゛−ム（云橿純　Ｇｊ 第５図 （ａ） 電÷支１方町 （ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　超音波振動子群による超音波の遅延送信およ
   び遅延受信加算を行ない加算受信波形を得て、この加算
   受信波形を基に被探傷材中の欠陥のＢスコープ表示をす
   る装置本体と、被探傷材中において探傷範囲を設定する
   ため前記装置本体にて得た加算受信波形を受け、この加
   算受信波形に対し電気的ダートを与えるとともに、この
   電気的ダートの設定範囲内で得られる波形信号のうち所
   定のレベル値だけを取シ出すための波形信号弁別レベル
   を設定し、前記電気的ダート内で最大信号レベルと前記
   波形信号弁別レベルとを交差する波形信号のビーム伝播
   距離を表示するとともにＡスコープ表示が可能なＡスコ
   ープ表示器とから構成されることを特徴とする超音波探
   傷装置。
2. （２）超音波振動子群による超音波の遅延送信および遅
   延受信加算を行ない加算受信波形を得て、この加算受信
   波形を基に被探傷材中の欠陥のＢスコープ表示をする装
   置本体と、被探傷拐中において探傷範囲を設定するため
   前記装置本体にて得た加算受信波形を受け、この加算受
   信波形に対し電気的ダートの設定範囲内で得られる波形
   信号のうち所定のレベル値だけを取り出すための波形信
   号弁別レベルを設定し、前記電気的ダート内で最大信号
   レベルと前記波形信号弁別レベルとを交差する波形信号
   のビーム伝播距離を表示するとともに欠陥のＡスコープ
   表示が可能なＡスコープ表示器と、超音波探傷試験感度
   較正用試験体を用いて得られる標準欠陥からの超音波反
   射波の反射音強度データを各超音波ビーム入射位置毎に
   随時記憶する記憶手段と、前記反射音強度データに基づ
   き被探傷材における全範囲に対する探傷感度補正値と超
   音波ビーム伝播方向の距離振幅減衰特性値を算出して前
   記標準欠陥のＢスコープ像を補正処理して画像表示し得
   る手段とを具備したことを特徴とする超音波探傷装置。