JPS60242365A - 超音波検査装置 - Google Patents
超音波検査装置Info
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- JPS60242365A JPS60242365A JP59098288A JP9828884A JPS60242365A JP S60242365 A JPS60242365 A JP S60242365A JP 59098288 A JP59098288 A JP 59098288A JP 9828884 A JP9828884 A JP 9828884A JP S60242365 A JPS60242365 A JP S60242365A
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- Japan
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- ultrasonic wave
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- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
- G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
- G01S15/8997—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using synthetic aperture techniques
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating 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
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
- G01N29/0654—Imaging
- G01N29/069—Defect imaging, localisation and sizing using, e.g. time of flight diffraction [TOFD], synthetic aperture focusing technique [SAFT], Amplituden-Laufzeit-Ortskurven [ALOK] technique
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- G—PHYSICS
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- G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
- G01S15/8909—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
- G01S15/8915—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
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。
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〕
この発・明は、超音波送受信器を走査し、この超音波送
受信器の指向角による開口を合成する超音波検査装置に
関するものである。
受信器の指向角による開口を合成する超音波検査装置に
関するものである。
従来この種の超音波検査装置としては、M1図に示すも
のがあった。第1図は従来の超音波検査装置を示すブロ
ック構成図である。図において、1は被検査材、2は超
音波送受信器、3は超音波送受信器2tl−被検査材1
上に走査させる走査機構、4は超音波送受信器2をパル
ス的に駆動するためのパルサ、5は超音波送受信器2で
検出した信号を増幅するためのレシーバ、6は、走査機
構3で決められた超音波送受信器2の位置と、レシーバ
5の出力信号とから開口を合成して映像情報とするため
の開口合成演算装置、7は開口合成演算装置6で得られ
た映像情報を表示するための表示装置である。
のがあった。第1図は従来の超音波検査装置を示すブロ
ック構成図である。図において、1は被検査材、2は超
音波送受信器、3は超音波送受信器2tl−被検査材1
上に走査させる走査機構、4は超音波送受信器2をパル
ス的に駆動するためのパルサ、5は超音波送受信器2で
検出した信号を増幅するためのレシーバ、6は、走査機
構3で決められた超音波送受信器2の位置と、レシーバ
5の出力信号とから開口を合成して映像情報とするため
の開口合成演算装置、7は開口合成演算装置6で得られ
た映像情報を表示するための表示装置である。
第2図μ、第1図の超音波検査装置の動作を説明するた
めの図、第3図は、M1図の超音波検査装置に用いられ
る超音波送受信器の一例を示す図である。
めの図、第3図は、M1図の超音波検査装置に用いられ
る超音波送受信器の一例を示す図である。
次に、上記第1図に示す従来の超音波検査装置の動作に
ついて説明する。被検査材1に音響的にカップリングさ
れた超音波送受信器2は、走査機構3によル、′ig2
図に示す様に走査される。超音液送受信器2の各位置A
、B、C,D、Eにおいて、パルサ4とレシーバ5とに
より超音波が送受信され、被検査材1の内部からのエコ
ー、例えば点0からのエコーが検出される。上記各位置
A〜Eで得られるエコーは、超音波送受信器2の指向角
でカバーされる角度範囲内から生ずるエコーに限られる
。これら各位置A−Eでのエコーは、開口合成演算装置
6で記憶、演′Xが行われ、その結果が表示装置7に表
示される。開口合成波X装置6の内容に、周知であるの
で詳細な説明は省略するが、その動作原理から、音源は
点音源であることが必要であり、また、超音波送受信器
2全走査した範囲の開口が有効になるのは、上記各位置
A〜Eでの超音波送受信器2がカバーする範囲の共通な
領域(第2図において、斜線で囲まれた領域)である。
ついて説明する。被検査材1に音響的にカップリングさ
れた超音波送受信器2は、走査機構3によル、′ig2
図に示す様に走査される。超音液送受信器2の各位置A
、B、C,D、Eにおいて、パルサ4とレシーバ5とに
より超音波が送受信され、被検査材1の内部からのエコ
ー、例えば点0からのエコーが検出される。上記各位置
A〜Eで得られるエコーは、超音波送受信器2の指向角
でカバーされる角度範囲内から生ずるエコーに限られる
。これら各位置A−Eでのエコーは、開口合成演算装置
6で記憶、演′Xが行われ、その結果が表示装置7に表
示される。開口合成波X装置6の内容に、周知であるの
で詳細な説明は省略するが、その動作原理から、音源は
点音源であることが必要であり、また、超音波送受信器
2全走査した範囲の開口が有効になるのは、上記各位置
A〜Eでの超音波送受信器2がカバーする範囲の共通な
領域(第2図において、斜線で囲まれた領域)である。
したがって、開口を太き(するためには、超音波送受信
器2には指向角ができるだけ広いものを用いる必要があ
る。このことは、超音波送受信器2の径をごく小さくす
ることによシ実現できる。しかし、超音波送受信器2の
径を小さくすると、送信される超音波パワーが小さくな
ると共に、受信電圧も小さくなり、充分なS/N比を持
った信号が得難い。この解決策のために、第3図に示す
様に、集束型の超音波送受信器2を用い、その焦点を被
検査材1の表面に置き、これを点音源とする方式が提案
されている。この場合、超音波送受信器2の焦点距離を
短くすれば、その指向角を広くすることができる。この
方式では、超音波送受信器2全走査する時に、その焦点
が常に被検査材1の表面に来る様にしなければならない
。さて、開口を大きくするためには、上記した様に超音
波送受信器2の指向角を広くした方が良いのであるが、
一方、検査対象範囲外、例えは第2図に示す点Pにエコ
ーを発生するものがある場合には、開口合成演算装置6
による開口合成演算時に、そのエコーの信号も入って来
て、得られる映像のS/N比が劣化する。
器2には指向角ができるだけ広いものを用いる必要があ
る。このことは、超音波送受信器2の径をごく小さくす
ることによシ実現できる。しかし、超音波送受信器2の
径を小さくすると、送信される超音波パワーが小さくな
ると共に、受信電圧も小さくなり、充分なS/N比を持
った信号が得難い。この解決策のために、第3図に示す
様に、集束型の超音波送受信器2を用い、その焦点を被
検査材1の表面に置き、これを点音源とする方式が提案
されている。この場合、超音波送受信器2の焦点距離を
短くすれば、その指向角を広くすることができる。この
方式では、超音波送受信器2全走査する時に、その焦点
が常に被検査材1の表面に来る様にしなければならない
。さて、開口を大きくするためには、上記した様に超音
波送受信器2の指向角を広くした方が良いのであるが、
一方、検査対象範囲外、例えは第2図に示す点Pにエコ
ーを発生するものがある場合には、開口合成演算装置6
による開口合成演算時に、そのエコーの信号も入って来
て、得られる映像のS/N比が劣化する。
従来−の超音波検査装置は以上の様に構成されているの
で、被検査材1に対する検査感度が低刀為ったり、超音
波送受信器2の走査機W3が繁雑であつたル踵また、検
査対象範囲の周辺にある欠陥や境界などのエコー源にょ
シS/N比が劣化するなどの欠点があった。
で、被検査材1に対する検査感度が低刀為ったり、超音
波送受信器2の走査機W3が繁雑であつたル踵また、検
査対象範囲の周辺にある欠陥や境界などのエコー源にょ
シS/N比が劣化するなどの欠点があった。
この発明は、上記の様な従来のものの欠点を改善する目
的でなされたもので、超音波送受信器に振動子アレイを
用い、この振動子アレイ全コントロールすることにょフ
、見掛は上の点音源を作〕、検査対象範囲に応じて超音
波の広がり方を制御する様にS成し、検査感度が高く、
また、検査対象範囲外のエコーを取シ込まない、SlN
比の高い超音波検査装置k提供するものである。
的でなされたもので、超音波送受信器に振動子アレイを
用い、この振動子アレイ全コントロールすることにょフ
、見掛は上の点音源を作〕、検査対象範囲に応じて超音
波の広がり方を制御する様にS成し、検査感度が高く、
また、検査対象範囲外のエコーを取シ込まない、SlN
比の高い超音波検査装置k提供するものである。
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第4図はこの発明の一実施例である超音波検査装置を示
すブロック構成図、第5図ないし第7図は、それぞ孔筒
4図の超音波検査装置の動作を説明するための−である
。第4図において、1は被検査材、2は振動子アレイに
ょ多構成される超音波送受信器、3ゆ超音波送受信器2
を被検査材1上に走査させる走査機構、4は超音波送受
信器2の各振動子を所定の時刻に駆動するパルサ、51
″[、超音波送受信器2の各振動子の検出信号を各々所
定の時間だけ遅延させて刀ロ算、増幅するレシーバ、6
は、走査機構3で決められた超音波送受信器2の位置と
、レシーバ5の出力信号とから開口を合成して映像情報
とするための開口合成演算装置、7は開口合成演算装置
6で得られた映像情報を表示するための表示装置、81
グ、走査機構3から出力される超音波送受信器2の位置
情報により、パルサ4及びレシーバ5の時刻9時間の設
定を行うと共に、開口合成演算装置6へ作り出される点
音源(後述する)の位置情報全送シ出すコントローラで
ある。
すブロック構成図、第5図ないし第7図は、それぞ孔筒
4図の超音波検査装置の動作を説明するための−である
。第4図において、1は被検査材、2は振動子アレイに
ょ多構成される超音波送受信器、3ゆ超音波送受信器2
を被検査材1上に走査させる走査機構、4は超音波送受
信器2の各振動子を所定の時刻に駆動するパルサ、51
″[、超音波送受信器2の各振動子の検出信号を各々所
定の時間だけ遅延させて刀ロ算、増幅するレシーバ、6
は、走査機構3で決められた超音波送受信器2の位置と
、レシーバ5の出力信号とから開口を合成して映像情報
とするための開口合成演算装置、7は開口合成演算装置
6で得られた映像情報を表示するための表示装置、81
グ、走査機構3から出力される超音波送受信器2の位置
情報により、パルサ4及びレシーバ5の時刻9時間の設
定を行うと共に、開口合成演算装置6へ作り出される点
音源(後述する)の位置情報全送シ出すコントローラで
ある。
次に、上記第4囚に示すこの発明の一実施例である超音
波検査装置の動作につ(八で説明する。まず、超音波送
受信器2とパルサ4とによ9点音源を作υ出す方法につ
いて述べる。第5図に示す様に、超音波送受信器2は、
2n個の振動子211゜・・・・・・r ztx 、・
・・・・・、 2nl 、 212 、・・・・・・、
2n2のアレイによ多構成される。今、これらの振動子
の左側に点音源Fがあると仮定すると、点音源Fから各
振動子までの距離1+は、次式によって与えられる。
波検査装置の動作につ(八で説明する。まず、超音波送
受信器2とパルサ4とによ9点音源を作υ出す方法につ
いて述べる。第5図に示す様に、超音波送受信器2は、
2n個の振動子211゜・・・・・・r ztx 、・
・・・・・、 2nl 、 212 、・・・・・・、
2n2のアレイによ多構成される。今、これらの振動子
の左側に点音源Fがあると仮定すると、点音源Fから各
振動子までの距離1+は、次式によって与えられる。
ここで、fは点音源Fから振動子までの距離、dμ各振
動子間の間隔である。
動子間の間隔である。
被検査材1中での音速=iCとすると、距離Aii超音
波が伝播する時間11は、 である。したがって、超音波送受信器2に送信指令を与
えてから、時間tiだけ経過した時刻に各振動子2+1
+ 2+2 f駆動すれば、見掛は上の点音源Fを音
源とした様な音場が得られる。この場合の各振動子全体
の指′向角は、理論的にはfの値を小さくすれば広くな
る。実際には、各振動子211゜・・・・・・2nl
、 212 、・・・・・・2n2の寸法によって制約
され、この寸法を小さくする程fを小さく、すなわち、
各振動子全体の指向角を大きくすることができる。この
時の超音波エネルギーは、各振動子全体で決まるので、
各振動子の1つ1つを小さくしても超音波エネルギーが
大幅に減少するという損失はなくなる。また、第6図に
示す様に、点音源F=に超音波送受信器2の中心軸上か
らずfl−た位置に想定して考えて見る。各振動子を駆
動する時刻を、超音波送受信器2への送信指令が与えら
れてから次の時間tiだけ経過した時刻とすることによ
り、点音源Fk音源とみなせる音場か得られる。
波が伝播する時間11は、 である。したがって、超音波送受信器2に送信指令を与
えてから、時間tiだけ経過した時刻に各振動子2+1
+ 2+2 f駆動すれば、見掛は上の点音源Fを音
源とした様な音場が得られる。この場合の各振動子全体
の指′向角は、理論的にはfの値を小さくすれば広くな
る。実際には、各振動子211゜・・・・・・2nl
、 212 、・・・・・・2n2の寸法によって制約
され、この寸法を小さくする程fを小さく、すなわち、
各振動子全体の指向角を大きくすることができる。この
時の超音波エネルギーは、各振動子全体で決まるので、
各振動子の1つ1つを小さくしても超音波エネルギーが
大幅に減少するという損失はなくなる。また、第6図に
示す様に、点音源F=に超音波送受信器2の中心軸上か
らずfl−た位置に想定して考えて見る。各振動子を駆
動する時刻を、超音波送受信器2への送信指令が与えら
れてから次の時間tiだけ経過した時刻とすることによ
り、点音源Fk音源とみなせる音場か得られる。
この時、角度θを変えると、超音波の広がる方向が変化
する。
する。
以上の説明は、各振動子による送信の場合の点音源F’
llr作ること、及び指向性のコントロールについて述
べたが、受信の場合は、各振動子で検出した信号音、送
信の場合と同様に時間tiだけ各々遅延させた後、加算
9合成することによって、送信の場合と同様の指向特性
を得ることができる。
llr作ること、及び指向性のコントロールについて述
べたが、受信の場合は、各振動子で検出した信号音、送
信の場合と同様に時間tiだけ各々遅延させた後、加算
9合成することによって、送信の場合と同様の指向特性
を得ることができる。
上述した説明において、各振動子の駆動時刻をずらせた
り、検出信号を遅延、加算したりする方法は、従来より
ビーム走査形の超音波診断装置で実用にされているのと
同様の方法により実現できる。
り、検出信号を遅延、加算したりする方法は、従来より
ビーム走査形の超音波診断装置で実用にされているのと
同様の方法により実現できる。
さて、以上の様な方法によシ、超音波の広がり方をコン
トロールできる点を源F=を超音波送受信器2として用
いて走置し、開口合成用データを得る方法を、第7図に
したがって説明する。超音波送受信器2は、走置機構3
によシ各位置A 、 B 、 C。
トロールできる点を源F=を超音波送受信器2として用
いて走置し、開口合成用データを得る方法を、第7図に
したがって説明する。超音波送受信器2は、走置機構3
によシ各位置A 、 B 、 C。
Dへ順次に移される。検査対象範囲’kLとした場合、
各位置A−Dでの超音波の広がシ方を、第7囚に示す様
にコントロールすれば、すべての各位置A−Dで検査対
象範囲I’rカバーし、かつこの検査対象範囲り外へ超
音波が広がっている程度は、上記第2図に示す従来例の
場合と比べて非常に小さくなる。例えば、点Pに超音波
を反射するものがあっても、超音波は点Pへは及はない
ために不要なエコーは発生せずに、このため、検査対象
範囲り内の映像へのノイズを抑えることができる。
各位置A−Dでの超音波の広がシ方を、第7囚に示す様
にコントロールすれば、すべての各位置A−Dで検査対
象範囲I’rカバーし、かつこの検査対象範囲り外へ超
音波が広がっている程度は、上記第2図に示す従来例の
場合と比べて非常に小さくなる。例えば、点Pに超音波
を反射するものがあっても、超音波は点Pへは及はない
ために不要なエコーは発生せずに、このため、検査対象
範囲り内の映像へのノイズを抑えることができる。
定食機構3による超音波送受信器20位置は、開口合成
演算装置6と共にコントローラ8へ送られる。コントロ
ーラ8では、あらかじめ与えら力、た検査対象範囲りと
の関係全考慮し、f、θを決定し、パルサ4.レシーバ
′5−\与える。ハルf 4 rレシーバ5は、前述し
た様に、f、θに対応した時間t1の設定を行い、超音
波送受信器2全コ/[・ロールする。f、θは、また、
開口合成演算装置6へ与えられる。開口合成演算装置6
では、超音波送受信器2の位置とf、θとにしム第7図
に示す様な各点FA + FB + Fc + FDを
算出し、この各点FA−FDk送受信点とみなして開口
の合成を行ン。
演算装置6と共にコントローラ8へ送られる。コントロ
ーラ8では、あらかじめ与えら力、た検査対象範囲りと
の関係全考慮し、f、θを決定し、パルサ4.レシーバ
′5−\与える。ハルf 4 rレシーバ5は、前述し
た様に、f、θに対応した時間t1の設定を行い、超音
波送受信器2全コ/[・ロールする。f、θは、また、
開口合成演算装置6へ与えられる。開口合成演算装置6
では、超音波送受信器2の位置とf、θとにしム第7図
に示す様な各点FA + FB + Fc + FDを
算出し、この各点FA−FDk送受信点とみなして開口
の合成を行ン。
この発明に以上説明した様に、超音波検査装置において
、超音波送受信器に振動子アL・イ全用い、この振動子
アレイケコントロールすることによシ、見掛は上の点音
源全作υ、検査対象範囲に応じて超音波の広がり方を制
御する様に構成したので、検査感度が非常に高(、また
、検査対象範囲外のエコーを取り込まない様にして、S
/N比が高く、画質劣化の少ない超音波検査装置が得ら
れるという優れた効果ケ奏するものである。
、超音波送受信器に振動子アL・イ全用い、この振動子
アレイケコントロールすることによシ、見掛は上の点音
源全作υ、検査対象範囲に応じて超音波の広がり方を制
御する様に構成したので、検査感度が非常に高(、また
、検査対象範囲外のエコーを取り込まない様にして、S
/N比が高く、画質劣化の少ない超音波検査装置が得ら
れるという優れた効果ケ奏するものである。
第1図は従来の超音波検査装置を示すブロック構成図、
第2図は、第1図の超音波検査装置の動作全説明するた
めの図、第3図は、第1図の超音波検査装置に用いられ
る超音波送受信器の一例を示す図、第4図はこの発明の
一実施例である超音波検査装ft’に示すブロック構成
図、第5図ないし第7図は、それぞれ第4図の超音波検
査装置の動作全説明するための図である。 図において、1・・・被検査材、2・・・超音波送受信
器、3・・・走査機m、4・・・バルサ、5・・・レシ
ーバ、b・・・開口合成演算装置、7・・・表示装置、
211.・・・・・、 2r1+・・・・・・+ 2n
l 、 212 、・・・・・・、2n2 ・・・・振
動子である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は和尚部分を示ブー
0 代理人 大岩増雄 第1図 第5図 第6図
第2図は、第1図の超音波検査装置の動作全説明するた
めの図、第3図は、第1図の超音波検査装置に用いられ
る超音波送受信器の一例を示す図、第4図はこの発明の
一実施例である超音波検査装ft’に示すブロック構成
図、第5図ないし第7図は、それぞれ第4図の超音波検
査装置の動作全説明するための図である。 図において、1・・・被検査材、2・・・超音波送受信
器、3・・・走査機m、4・・・バルサ、5・・・レシ
ーバ、b・・・開口合成演算装置、7・・・表示装置、
211.・・・・・、 2r1+・・・・・・+ 2n
l 、 212 、・・・・・・、2n2 ・・・・振
動子である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は和尚部分を示ブー
0 代理人 大岩増雄 第1図 第5図 第6図
Claims (1)
- 超音波送受信器全走査し、この超音波送受信器の指向角
による開口全合成する超音波検査装置において、前記超
音波送受信器に振動子アレイを用い、この振動子アレイ
をコントロールすることにより、見掛は上の点音源を作
シ、この点音源によシ作られる音場が検査対象範囲内全
限定的に覆う様に、前記音場を前記超音波送受信器の走
査に合わせて制御する様にしたことを特徴とする超音波
検査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59098288A JPS60242365A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 超音波検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59098288A JPS60242365A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 超音波検査装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60242365A true JPS60242365A (ja) | 1985-12-02 |
JPH0565821B2 JPH0565821B2 (ja) | 1993-09-20 |
Family
ID=14215736
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59098288A Granted JPS60242365A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 超音波検査装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60242365A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8956297B2 (en) | 2009-09-10 | 2015-02-17 | Chikayoshi Sumi | Displacement measurement method and apparatus, and ultrasonic diagnostic apparatus |
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1984
- 1984-05-16 JP JP59098288A patent/JPS60242365A/ja active Granted
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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