JPS61162747A

JPS61162747A - 超音波検査装置

Info

Publication number: JPS61162747A
Application number: JP60004212A
Authority: JP
Inventors: Akiro Sanemori; 実森　彰郎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-01-14
Filing date: 1985-01-14
Publication date: 1986-07-23

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】〔産業上の利用分野〕この発明は、被検材の表面直下にある欠陥部を検出する
チャープ超音波エコ一方式の超音波検査装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

従来、被検材の表面直下にある欠陥部を検出する超音波
検査装置としては、第７図に示すものが知られている。

第７図は従来の超音波検査装置の一例を示すブロック構
成図である。図におい・て、１は厚さがａ、音速がＣの
板状の被検材、２は被検材ｌの表面Ｓから内部へ超音波
パルスを送信し、また、被検材１の表面Ｓ、裏面Ｂ、欠
陥部Ｆからのエコーを受信するトランスジューサ、３ハ
）：５ンスジユーサ２と被検材１との間を超音波パルス
が伝搬するための伝搬媒質、４はトランスジューサ２か
ら超音波パルスを発生させるための送信回路、５はトラ
ンスジューサ２が受信した信号を増幅するための増幅回
路、６は増幅回路５の出力信号から被検材１の表面Ｓの
エコーを検出する表面エコー検出回路、７は検出しよう
とする被検材１の欠陥部Ｆの存在する深さ範囲を与える
検出範囲設定器、８は、検出範囲設定器７の設定値と１
表面エコー検出回路６の出力とからゲート信号を作成す
るゲート信号作成回路、９は増幅回路５の出力をさらに
増幅して欠陥エコーを顕著にするための増幅回路、１０
は、増幅回路９の出力の中からゲート信号作成回路８の
出力にしたがって、設定された検出範囲内のエコーを取
り出すゲート回路、１１は、ゲート回路１０より取り出
された信号を処理し、欠陥部ＦＯＮ無、大きさなどの探
傷に必要な情報を得る信号処理装置、１２は、送信のタ
イミングを発生し、また、表面エコー検出回路６の基準
を与える制御回路である。なお、第１図中で、　Ａ４　
、　Ａ４は欠陥検出範囲を決めるための距離範囲である
。

第８図は、第７図の超音波検査装置を説明する−ための
各主要部の出力信号波形を示す図である。

次に、上記第７図に示す従来の超音波検査装置の動作に
ついて、第８図を参照して説明する。制御回路１２は、
周期的に、第８図（ａ）に示すようなパルスを発生し、
送信回路４へ与える。送信回路４は、上記パルスのタイ
ミングにより、トランスジューサ２へ高電圧インパルス
を与えて超を波パルスを発生させる。このようにして発
生、送信された超音波パルスは、伝搬媒質３の中を被検
材工に向けて伝搬し、被検材１０表面Ｓで一部分が反射
して表面エコーを発生し、一部分が被検材１の中に侵入
して行く。被検材１中で欠陥部Ｆがあれば欠陥エコーが
発生する。また、超音波パルスが被検材１の裏面ＢＫ達
すると裏面エコーが発生する。これらの各エコーは、ト
ランスジューサ２で受信され、増幅器Ｗ＆５で増幅され
る。増幅回路５の出力信号波形は、第８図（ｂ）にその
−例を示してあシ、図に示されるＴｏは、表面エコーか
ら裏面エコーまでの時間で、２ａｗｃ、’ｌ’、の関係
がある。

増幅回路５の出力は、増幅回路９へ入力されてさらに増
幅される一方１表面エコー検出回路６へ入力される。伝
搬媒質３は、通常水が使用され、トランスジューサ２と
被検材ｌとの間にエコーは発生しないので、超音波パル
スの送信後、第１の工コーを表面エコーと認めることが
できるから１表面エコー検出回路６では、第１のエコー
の先頭部で立ち上る、第８図（ｅ）に示すようなパルス
を発生する。ところで、検出範囲設定器７には、第７図
に示した各距離範囲Ａ、及びＡ、が設定されており。

この各距離範囲Ａ１及びＡ、と表面エコー検出回路６の
出力パルスがゲート信号作成回路８に与えられ、第８図
（ｄ）に示すようなゲート信号が作られる。

ここで、第８図（ｄ）　Ｋ示される時間Ｔ、、Ｔ、は、
次のような値である。

このゲート信号は、第８図（ｅ）に示すような増幅回路
９の出力に接続されたゲート回路１０の通過。

遮断の制御を行い、受信信号の中からあらかじめ設定し
た距離範囲Ａ２内の、第８図（ｆ）に示すようなエコー
のみの信号を抽出する。この抽出された信号は信号処理
装置１１に送られ、その□信号の大きさなどから欠陥部
Ｆの評価が行われる。

従来の超音波検査装置は以上のように構成されており、
検出範囲が被検材１の表面Ｓを基準に決められているの
で、裏面Ｂ直下の欠陥部Ｆを検査するために、検出範囲
を裏面Ｂぎシぎりに、すなわち距離範囲Ａｓ　＋　Ａｔ
を厚さａに極めて近付けなければならないが、厚さａが
変動した場合に不感帯が発生したシ、裏面エコーを欠陥
エコーであると誤認したシする問題点があった。このこ
とは、第９図に明示するように、被検材１の１ａの部分
で正常動作するように検出範囲、すなわち第９図の斜線
で示す距離範囲Ａ、を設定した場合、被検材１が１ｂの
部分のように厚さａがやや薄くなると。

検出範囲内に裏面Ｂが含まれ、欠陥部Ｆが存在しなくて
も裏面エコーが欠陥エコーとして抽出されてしまうこと
になる。また、被検材１がＩＣの部分のように厚さａが
やや厚くなると、検出範囲は裏面Ｂ直下から内部に移動
し、第９図で示す部分が不感帯となり、欠陥部Ｆの検出
が不可能となる問題点があった。

この問題点を改善する目的で、受信信号から被検材の裏
面エコーを取）出し、一方、遅延回路により遅延させら
れた受信信号から、裏面エコーを□基準にして被検材の
欠陥エコーを抽出するようにした構成を有し、被検材の
板厚等が変動したとしても、正確に被検材の欠陥部を検
出できるようにした超音波検査装置が、さきに、この発
明の発明者によって提案されている（＊願昭５８−１９
０４６３号）。これを、第１０図についイ説明する。第
１０図は従来の超音波検査装置の他の例を示すブロック
構成図で、第７図と同一部分は同一符号を用いて表示し
てあシ、その詳細な説明は省略する。図において、１０
０は１表面エコー検出回路６の出力を時間基準にして、
増幅回路′５の出力から裏面エコーを取り出す裏面エコ
ー抽出回路、２００は増幅回路９によって欠陥エコーを
顕著にした受信信号を遅延させる遅延回路、３００は、
裏面エコ二抽出回路１００の出力を時間基準に遅延され
た受信信号から、裏面エコー直前の範囲内のエコーを抽
出する欠陥エコー抽出回路である。

第１１図及び第１２図は、それぞれ第１０図の超音波検
査装置を説明するための各主要部の出力信号波形を示す
図である。

次に、上記第１０′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。前述した第７図に示すものと同様
に、制御回路１２は１周期的に、第１１図（ａ）に示す
ようなパルスを発生し、送信回路４へ与える。送信回路
４は、上記パルスのタイミングにより、トランスジュー
サ２へ高電圧インパルスを与えて超音波パルスを発生さ
せる。このようにして発生、送信された超音波パルスは
、伝搬媒質３の中を被検材１１Ｃ向けて伝搬し、被検材
１０表面Ｓで一部分が反射して表面エコーを発生し、一
部分が被検材１の中に侵入して行く。被検材１中で欠陥
部Ｆがあれば欠陥エコーを発生する。また、超音波パル
スが被検材１の裏面Ｂに達すると裏面エコーが発生する
。これらの各エコーは、トランスジューサ２で受信され
、増幅回路５で増幅される６増幅回路５の出力信号波形
は、第１１図（ｂ）にその−例を示しである。増幅回路
５の出力は、増幅回路９へ入力されてさらに増幅される
一方、表面エコ二検出回蕗６へ入力される。この表面工
コー検出回路６の出力信号波形は、第１１図（ｃ）に示
されるようである。表面エコー検出回路６からの信号は
、裏面エコー抽出回路１００に与えられ、増幅回路５の
出力信号から裏面エコーのみを抽出する。この抽出は、
次のようにして行われる。被検材１のおおよその厚さａ
と、被検材１中での音速Ｃがあらかじめ設定されて−て
、表面エコー検出回路６の出力信号の立ち上シを基準に
して、第１１図（ｄ）に示すような信号波形を発生する
。第１１図（ｄ）に示す時間Ｔ、１１　ＴＢ、は、各々
次式のように与えられる。

ＴＢ２”、ΦΔａここで、Δａは被検材１の実際の厚さと、あらかじめ設
定された厚さの設定値との差の最大値で６１）、被検材
１の厚さａが変動しても、裏面エコーの位置が時間ＴＢ
２の中に含まれるようにしである。一方、増幅回路５の
出力信号は、あらかじめ定めた閾値によって振幅の小さ
い信号が除去され、第１１図（ｅ）に示すように、表面
エコーや裏面エコーのような振幅の大きい信号のみが抽
出される。さらに。

この信号は、第１１図（ｄ）に示すような前述の信号に
より、時間ＴＢ２の間の信号、すなわち、第１１図（ｆ
）に示すような裏面エコーのみが抽出される。

このようＫして抽出された裏面エコーは、欠陥エコー抽
出回路３００に入力される。欠陥エコー抽出回路３００
に入力された裏面エコーは、第１１図（ｇ）　Ｋ示すよ
うに２値化され、第１１図（ｈ）に示すように、裏面エ
コーの立ち上シ部から時間Ｔ２だけ活性状態になる信号
が作られる。また一方、増幅回路５の出力は増幅回路９
によりさらに増幅され、欠陥エコーを顕著にした後に、
遅延回路２００により、第１１図（ｉ）に示すように時
間ＴＤだけ遅延される。この時間ＴＤは、検査しようと
する被検材１の範囲を、裏面Ｂからの深さをｄで表わす
と、次式で与えられる。

また、上述した時間ＴＦは時間ＴＤと等しくしておく、
この時、第１１図（ｈ）　Ｋ示す信号をゲート制御信号
として、遅延回路２００の出力から、第１１図（ｊ）Ｋ
示すように裏面Ｂ直下の欠陥エコーのみが抽出される。

次いで、被検材ｌの厚さａが変化した場合の動作を、第
１２図を用いて説明する。第１２図は。

第１１図に対応していて、被検材ｌの厚さａが厚くなっ
て裏面Ｂの裏面エコーが右側へ移動した状態を示してい
る。第１２図中で碑線で示したＢｏは、第１１図に示す
Ｂを示している。第１２図に明示されているように、欠
陥エコーを抽出するための第１２図（ｈ）に示すゲート
信号は１．裏面エコーの直前に作られていて、上述した
不感帯を生ずることなく欠陥エコーを抽出するこ生が明
らかに理屏される。１１被検材１の厚さａが薄くなった
場合。

も、裏面エコーを基準にしてゲート信号が作られるので
、裏面エコーを欠陥千コーと誤認することはない。１か
しながら、上述した説明のようＫ。

上記第１０図に示す超音波検査装置では、欠陥エコーを
抽出するためのゲート信号が、裏面エコーの立゛ち上シ
部を基準として作成されているためＫ。

欠陥エコーの振幅が裏面エコーの振幅と同じように大き
い場合は、ゲート信号を正確に作成することができない
という問題点があった。さらに、この問題点を改善する
目的で、被検材の面に向けてチャープ超音波を発射し、
このチャープ超音波のエコーから検出した信号の包絡線
を抽出し、この包絡線を分析、処理することにより、簡
単な装置で、精度の高い竺検材の検査を行うことができ
る超音波検査装置が、この発明の発明者によって提案さ
れている（％願昭５９−１２６８９２号）。

以下、これを第１３図について説明する。第１３図は従
来の超音波検査装置のさらに他の例を示すブロック構成
図でやる。１は被検材、２はトランスジューサ、５は、
トラ、ンスジューサ２が検出した信号を増幅する増幅回
路、５１０はチャープ信号ｔ−発生シ、トランスジュー
サ２を駆動するチャープ信号発生器、５２０は増幅回路
５の出力信号を検波し、包絡線を取９出す包絡線抽出器
、５３０は、増幅回路５の出力信号より被検材１の裏面
Ｂ又はその近傍のエコーを抽出し、エコー信号を取）込
むために必要なゲート信号を作成するゲート信号作成回
路、５４０は包絡線抽出器５２０の出力をディジタル化
するためのアナログ・ディジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ
変換器という）、５５０は、Ａ／Ｄ変換器５４０により
デイジタル化された信号を、ゲート信号作成回路５３０
の出力がアクティブになっている間に、取り込み、記憶
するためのメそり、５６０はメモリ５５０の内容に対し
て信号処理を行うためのマイクロコンピュータである。

第１４図は、第１３図の超音波検査装置で使用されるチ
ャープ信号を示す説明図、第１５図は、第１３図の超音
波検査装置を説明するための各主要部の出力信号波形を
示す図である。

次に、上記第１３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。まず、チャープ信号発生器５１０で
は、所定の繰シ返し周期でチャープ信号が発生される。

このチャープ信号とは、第１４図（ａ）に示すように、
所定の時間Ｔの間、周波数がｆｌからｆ２へ直線的に掃
引されたＰＭ波で。

例えば、上記第１４図（ｂ）　Ｋ示すような波形の信号
である。この信号は、レーダにおけるパルス圧縮にも用
いられる周知のものであシ、次式のように表わされる。

ここで、ω、＝２πｆ１．ω、≠２πｆ！上記したチャ
ープ信号は、トランスジューサ２へ与えられ、このトラ
ンスジューサ２から被検材１０表面Ｓから中へ超音波が
発射される。チャープ信号発生器５１０とトランスジュ
ーサ２との間には、必要に応じて図示されないパワーア
ンプを挿入する。発射された超音波は、被検材１の裏面
Ｂに向って進み、この裏面Ｂで反射され、また、欠陥部
Ｆがある時は、この欠陥部Ｆでも反射され、トランスジ
ューサ２で検出されて増幅回路５で増幅される。この信
号は、欠陥部Ｆが無く、裏面エコーのみの場合は、次式
で与えられる。

ここで、τ−７．ｈ：被検材１の厚さ、Ｃ：被検材１中
の音速、ｂ：被検材１の裏面Ｂの超音波反射特性を示す
定数である。

また、欠陥部Ｆが被検材１の裏面Ｂから欠陥位置Ｘの距
離にある場合のエコーは、欠陥部Ｆ及び裏面Ｂの各エコ
ーの合成となシ１次式で与えられる。

ω！−ω□ ・自（（７−ｔ＋ω１）・ｔ＋ψ）　・・・・・・・・
・（３）ここで、ａ６−ｂ６　”ＳＬ、　ａｌ　＝　ｋ
）１”　ａ　、　ｔ）６　：被検材１の裏面Ｂの超音波
反射特性を示す定数、ｂ、：欠陥部Ｆの超音波反射特性
を示す定数。

このように、欠陥部Ｆの有無によって検出される信号波
形が異なシ、これが包絡線抽出器５２０で包絡線のみが
抽出されると、欠陥部Ｆが無い場合は、ＦＩＢ＝ａ−ｂ欠陥部Ｆが有る場合は、となる。一方、増幅回路５の出力は、ゲート信号作成回
路５３０へも入力され、欠陥エコー又は裏面エコーが検
出されている間、アクティブになるような信号が作成さ
れる０以上の各信号波形を、第１５図に示している。第
１５図（ａ）は送信される超音波の信号波形で、持続す
る時間Ｔのチヤープ波である。第１５図（ｂ）は欠陥部
Ｆが無い場合のエコー、すなわち、被検材１の裏面Ｂか
らの裏面エコーである。第１５図（ｃ）は欠陥部Ｆが有
る場合の欠陥エコーであるが、この欠陥エコーは独立し
ては観測されず、第１５１１（ｂ）に示す裏面エコーと
の和として、第１５図（ｄ）に示すような信号波形が検
出、観測される。これは、包絡線抽出器５２０により処
理され、第１５図（ｇ）に示すようになる。また、ゲー
ト信号作成回路５３０で作成される信号は、第１５図（
ｅ）及び（ｆ）Ｋ示すようになる。この信号の立ち上り
は、欠陥エコーあるいは裏面エコーの立ち上シと同時刻
であるが、これは、＠に厳密さを必要とせず、第１５図
（ｄ）忙示すように欠陥部Ｆが有る場合に、第１５図（
ｅ）に示すようにならずに、第１５図（ｆ）に示すよう
で゛あっても良い。一方、信号の豆ち下シは裏面エコー
の立ち下シに一致するが、これも、厳密に一致しなくて
も良い。したがって、ゲート信号作成回路５３０は、図
示しないコンパレータと７リツプフロツプによって簡単
に構成できる。抽出された包絡線は、Ａ　／　Ｄ変換器
５４０で、あらかじめ定められた周期でサンプリングさ
れ、Ａ／Ｄ変換され、メモリ５５０へ入力される。メモ
リ５５０へは、ゲート信号作成回路５３０の出力がアク
ティブ状態である間だけ、順次に記憶されて行く。この
メモリ５５０の内容に対して、マイクロコンピュータ５
６０では所定の処理がなされる。すなわち、ｔず、欠陥
部Ｆが無い場合の裏面エコーがメモリ５５０に記憶され
た結果を、マイクロコンピュータ５６０の内部メモリに
記憶する。次いで、被検材１の検査対象のエコーに対し
て、上記のあらかじめ記憶した欠陥部Ｆが無い場合の裏
面工；−と比較し、異なっていれば欠陥部Ｆが有ると判
定する。さらに、必要であればメモＩ７５５０に記憶さ
れている信号の周波数ｆを算出し、欠陥位置Ｘを求める
。そして、周波数ｆと欠陥位置Ｘとの関係は、上記（４
）式より、次のように求められる。

ｃ’１：また、欠陥部Ｆの大きさは、上記したｂｌと対応するの
で、包絡線の極大値、極小値′との差で評価される。こ
れらの処理は、包絡線の立ち上）、立ち下シが少々ずれ
ても難なく行うことができる。この方法下は、チャープ
信号波形の所定の時間Ｔにわたる包絡線を観測、処理し
ているので、信号の立ち上シ、立ち下シにあｔ、ｂ影□
響されずに撮幅の大きい部分を使用することができ、極
めてＳ／Ｎの良い検査を行うことができ、また、欠陥部
Ｆと被検材１の裏面Ｂとの間隔は包絡線の周期として得
られるので、信号の立ち上り、立ち下）のなまシにかか
わらず所定の分解能を保持することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の超音波検査装置では、所定の周波数
範囲にわたって超音波を発生、検出できるトランスジュ
ーサ２を必要とするので１分解能を上げるために周波数
範囲を広くとると、トランスジューサ２として広帯域の
トランスジューサを使用しなければならず、この結果、
装置自体が高価になり、ｉた。減衰の大きい被検材１に
対してはいまだに十分なＳ／Ｎが得られないなどの問題
点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、比較的に帯域が狭く、安価なトランスジューサを
使用しても、分解能を上げられ、かつＳ／Ｎの良い超音
波検査装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕　　□この発明に係る
超音波検査装置は、検出したチャープ超音波のエコーを
増幅するために、短時間間隔内に検出した信号が有する
周波数帯のみを通過させ、かつこの各周波数帯で所定の
ゲインを持った増幅器を備えたものである。

〔作用〕

この発明の超音波検査装置においては、検出したチャー
プ超音波のエコーを増幅するための増幅器は、チャープ
信号が時間と共に直線的に周波数が変化しているもので
あることに注目して、時間的に所定の帯域内の信号を所
定のゲインで増幅し、合成するようにしているので、比
較的に帯域が狭く、安価なトランスジューサを使用して
も、分解能を上げられ、かつ良いＳ／Ｎを得ることがで
きる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例である超音波検査装置を示
すブロック構成図である。図において。

１は板状の被検材、５０１はチャープ信号発生器。

２はチャープ信号発生器５０１により駆動されて被検材
１０表面Ｓから内部へ超音波パルスを送信し、また、超
音波エコーを検出するためのトランスジ：ｓ−−？、７
００はトランスジューサ２が検出した信号を受信するた
めのバッファ増幅器、７０１はバッファ増幅器７００の
出力信号を周波数選別する可変帯域フィルタ、７０２は
可変帯域フィルタ７０１の出力信号を増幅する可変ゲイ
ン増幅器。

７０３は可変帯域フィルタ７０１０選別周波数を制御す
るための電圧を発生する制御回路＠）、７０４は可変ゲ
イン増幅器７０２のゲインを制御するための電圧を発生
する制御回路（４）、５０はバッファ増幅器７００．可
変帯域フィルタ７０１．可変ゲイン増幅器７０２．制御
回路Ｑ３）７０３及び制御回路（Ａ）７０４を備えた増
幅器、５００は増幅器５０の出力信号を処理する信号処
理装置で、上記第１３図に示す従来装置の包絡線抽出器
５２０．ゲート信号作成回路５３０　、　Ａ／Ｄ変換器
５４０．メモリ５５０及びマイクロコンピュータ５６０
とに相当するものである。また、７０５は制御器であシ
、この制御器７０５はチャープ信号発生器５１０゜制御
回路（Ｂ）７０３及び制御回路（ＡＪ７０４の各動作タ
イミングを制御するものである。

第２図は、第１図の超音波検査装置における制御回路の
）又は制御回路囚を詳細に示すブロック構成図である。

図において、７０６は制御器７０５よりの動作開始指令
信号により所定時間間隔で所定数のパルス列を発生する
パルス発生器、７０７はパルス発生器７０６の出力パル
スをカウントするカウンタ、７０８はカウンタ７０７の
状態をアドレスとして参照される制御電圧に相当する値
をあらかじめ書き込んであるＲ　ＯＭ　（Ｒｅａｄ　Ｏ
ｎｌｙＭｅｍｏｒｙ　）　、７０９はＲＯＭ７０８の出
力値をアナログの電圧値に変換するディジタル・アナロ
グ変換器（Ｄ／Ａ変換器）である。

次に、上記第１図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いて説明する。制御器７０５は一
定周期ごとにチャープ信号発生器５１０１Ｃ）　’Ｊガ
信号を与え、所定のチャープ信号を発生させる。このチ
ャープ信号はトランスジューサ２へ与えられ、このトラ
ンスジューサ２から被検材１０表面Ｓより内部へ超音波
パルスが発射される。この超音波パルスは被検材１の裏
面Ｂで反射され、そのエコーはトランスジューサ２で検
出され、増幅器５０へ入力される。以上のような動作は
、上記第１３図に示す従来装置と同様である。。

ここで、トランスジューサ２０周波数特性がチャープ信
号の周波数掃引範囲（ｆ、からｉｔ　）内で一定である
ような十分に広帯域であれば、検出される裏面エコーは
第３図に示すように観測される。

第３図（ＩＬ）は欠陥部Ｆが無い場合の一例を、また、
第３図（ｂ）は欠陥部Ｆが有る場合の一例をそれぞれ示
したものである。しかし実際Ｋ、容易に入手できるトラ
ンスジューサ２は、上記のように理想的な周波数特性を
有して訃らず、第４図に示すように観測される。第４図
（＆）は欠陥部Ｆが無い場合の一例を、第４図（ｂ）は
欠陥部Ｆが有る場合の一例をそれぞれ示し九ものである
。この発明では、後者のようなトランス、ジューサ２を
使用して、前者のような周波゛敷物性を得るものである
から、以下。

第４図に示すようなエコー信号について動作の説明をし
て行く。

さて、制御器７０５はチャープ信号発生器５１０にトリ
ガを与えてから、制御回路（Ｂ）７０３及び制御回路（
Ａ）７０４にリセット信号を与え、続いて上記トリガ発
生後、約２ｈ／ｃ秒後に動作開始指令信号を与える。こ
こで、ｈは被検材ｌの厚さ、Ｃは被検材１中での音速で
あって、上記２ｈ／ｃはトランスジューサ２より超音波
パルスを発射させてから、被検材１の裏面Ｂよりのエコ
ーが受信されるまでの時間である。この動作開始指令信
号を受けて、制御回路（Ｂ）　７０３及び制御回路（４
）７０４は各々、第５図（ａ）及び（Ｂ）に示すような
各制御電°圧ａＢ。

ｅＡヲ発生する。第５図（ａ）及び（ｂ）で、横軸は時
間とし、動作開始指令信号を受けた時点金Ｏとし、また
、Ｔ＝２ｈ／ｃとしである。第５図（ａ）に示す制御電
圧ｅＢは可変帯域フィルタ７０１に与えられる。

可変帯域フィルタ７０１は制御電圧ｅＢに比例して帯域
が変化するようになっていて、制御電圧ｅＢＯからｅＢ
Ｔまでに送信したチャープ信号の周波数ｆｌからｆ、ま
で変化させられるようになっている。また、第５図（ｂ
）に示す制御電圧ｅえは可変ゲイン増幅器７０２に与え
られる。可変ゲイン増幅器７０２は制御電圧ｅＡに比例
してゲインが変化するようになっている。一方、可変ゲ
イン増幅器７０２へは可変帯域フィルタ７０１の出力が
入力されるが。

この信号は時間的に周波数が直線的に変化した信号にな
っているので、時間的に制御電圧６Ａを与えることは、
この制御電圧ｅＡのような曲線で周波数に対してゲイン
を変化させていることになる。制御電圧６人の曲線はト
ランスジューサ２０周波数特性を補償するように、あら
かじめ決められであるので（説明は省略）、結局、可変
ゲイン増幅器７０２の出力は第４図に示すものではなく
して。

第３図に示すような理想的な波形が得られる、ところで
、制御回路（Ｂ）７０３及び制御回路（４）７０４は第
２図に示すような構成により、所期の制御電圧を発生さ
せることができる。前述のように、制御器７０５はチャ
ープ信号発生器５１０にトリガを与えた後、制御回路（
Ｂ）　７０３及び制御回路（Ａ）７０４内のカランタフ
０フヘリセツト信号を与え、カウンタ７０７の内容ｔ−
ｏにする。その後。

制御器７０５が動作開始指令信号をパルス発生器７０６
に与えると、このパルス発生器７０６は所定の周期を持
つパルス列を発生し、カウンタ７０７はそのパルス列を
カウントし、その内容は順次に増加して行く。これによ
ｊｏ、ＲＯＭ７０８は０番地から所定の時間ごとに順次
に読み出され、その値に対応した各制御電圧１！Ｂ　＋
　ｅＡがＤ／Ａ変撲器７０９の出力として得られる。Ｒ
ＯＭ７０８にはあらかじめ各制御電圧□ｅＢ、ｅムに対
応した値全書き込んでおく。

上記第１の実施例では、可変帯域フィルタ７０１と可変
レイン増幅器７０２とを独立して設け、時間的に帯域及
びゲインを変化さ騒るようにしたが、所定の周波数特性
と所定のゲインを有する帯域増幅器を複数ｉ並列させて
設け、それらの出力を合成するようにしても良い。この
方法による第２の実施例を第６図に示している。第６図
はこの発明の他の実施例である超音波検査装置を系すブ
ロック溝底図で、上記第１図と同一部分は同一符号を用
いて表示してあシ、その詳細な説明は省略する。

図において、７１１，７１２，７１３．・・・・・・・
・・・・・。

７１ｎは狭帯域の周波数特性を″持つ狭帯域増幅器、７
１９は各狭帯域増幅器７１１〜７１ｎのうち、１つの出
力だけを取９出すためのマルチプレクサ、７２０はマル
チプレクサ７１９の選択を指定するためのアドレスデー
タを作９出すカウンタ、７１０はカウンタ７２０の内容
を順次に変更するためのパルス列を出力するパルス発生
器である。上記第１図に示す第１の実施例と同様に、制
御器７０５はチャープ信号発生器５１０にトリガを与え
ると。

カウンタ７２０はリセットし、その後、所定時間後にパ
ルス発生器７１０１Ｃ動作開始指令信号を与える。する
と、パルス発生器７１０は所定の周期のパルス列を発生
し始め、カウンタ７２０は所定の時間間隔で１つずつ内
容が増加して行く。このカウンタ７２０の内容によりマ
ルチプレクサ７１９の選択の制御ｔｎ＋’″ので、マル
チプレクサ７１９の出力は狭帯域増幅器７１１の出力値
からｌ−次に各狭帯域増幅器７１２，７１３．・・・・
・・、７１ｎの出力値へと変化しで行く。一方、各狭帯
域増幅器７１ｉ（ｉ＝１，２９・・・・・・ｔ　ｎ）は
各々周波数Δｆの帯域を持っている。そして、Δｔ　ｅ
＝　１ヒー住であり、各狭帯域増幅器７１ｉの帯域はｆ
ｔ　＋　（ｔ　−ｉ　）Δｆからｆｔ　＋　１・Δｆｔ
でになっている。また、前述のパルス発生器７１０の出
力パルスの周期をΔＴとすると、ΔＴ−一となっている
。したがって、周波数が時間に対−て直線的に変化して
いるチャープ超音波のエコーが受信される時点から、各
狭帯域増幅器７１ｉの出力が順次に切シ替えられるので
、マルチプレクサ７１９の出力には広帯域のチャープ超
音波のエコー信号が出力してくる。このような構成で、
各狭帯域増幅器７１ｉのゲインを、その分担周波数帯で
のトランスジューサ２の感度を補償するように定めると
、上記第１図に示す第１の実施例と同様に、理想的な波
形を得ることができる。この場合、各狭帯域増幅器７１
ｔは狭帯域でおるので、極めてＳ／Ｎｔ−上げて増幅す
ることができ、全体としてＳ／Ｎの良い装置を得ること
ができる。

また、上記第２の実施例では、マルチプレクサ７１９を
使用して各狭帯域増幅器７１ｉの出力を順次に選択的に
取り出すようにしているが、各狭帯域増幅器７１１の感
度が所定の帯域外の周波数に対して十分に低く抑えられ
ていれば、単に加算器（図示しない）を使用することも
できる。

さらに、上記第１及び第２の各実施例では、制御回路（
８）７０３及び制御回路（５）７０４やパルス発生器７
１０への動作開始指令信号を、制御器７０５がチャープ
信号発生器５１０ヘトリガを与えてから所定時間経過後
に発生するようにしているが、チャープ超音波のエコー
を受信した時点を検出し、その時点に動作開始指令信号
を与えるようにしても良い。このようにすると、被検材
１の厚さｈや音速Ｃに合わせて装置を調整することなし
に動作をさせることができる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおシ、超音波検査装置におい
て、検出したチャープ超音波のエコーを増幅するために
、短時間間隔内に検出した信号が有する周波数帯のみを
通過させ、かつこの各周波数帯で所定のゲインを持つ友
増幅器を備えるようにしたので、比較的に帯域が狭く、
安価なトランスジューサを使用しても、理想に近い広帯
域なトランスジューサを使用した場合と１１ぼ同様な信
号が得られ、極めて分解能を上げられると共に、Ｓ／Ｎ
の良い超音波検査装置を得ることができるという優れた
効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１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２図は、第１図の超音波検査装置
における制御回路０３）又は制御回路（Ａ）を詳細に示
すブロック構成図、第３図は、第１図の超音波検査装置
におけるチャープ超音波のエコーの波形を示す図、第４
図は、第３図のエコーがトランスジューサによって検出
、観測される波形を示す図、第５図は、第１図の超音波
検査装置における制御回路（Ｂ）及び制御回路四が発生
する各制御電圧の波形を示す図、第６図は□この発明の
他の実施例である超音波検査装置を示すブロック構成図
、第７図は従来の超音波検査装置の一例を示すブロック
構成図、第８図は、第７’ｌＷの超音波検査装置を説明
するための各主要部の出力信号波形を示す図、第９図は
、第７図の超音波検査装置において、被検材の厚さが変
化した時の動作を説明するための図、第１０図は従来の
超音波検査装置の他の例を示すブロック構成図、第１１
図及び第１２図は、それぞれ第１０図の超音波検査装置
を説明するための各主要部の出力信号波形を示す図。第１３図は従来の超音波検査装置のさらに他の例を示す
ブロック構成図、第１４図は、第１３図の超音波検査装
置で使用されるチャープ信号を示す説明図、第１５図は
、第１３図の超音波検査装置を説明するための各主要部
の出力信号波形を示す図である。図において、ｌ・・・被検材、２・・・トランスジュー
サ、５０・・・増幅器、５００・・・信号処理装置、５
１０・・・チャープ信号発生器、７００・・・バッファ
増幅器。７０１・・・可変帯域フィルタ、７０２・・・可変ゲイ
ン増幅器、７０３・・・制御回路（Ｂ）、７０４・・・
制御回路囚、７０５・・・制御器、７０６，７１０・・
・パルス発生器、７０７．７２０・・・カクンタ、７０
８・・・ＲＯＭ、７０９・・・Ｄ／Ａ変換赫、７１１，
７１２．・・・・・・、７１ｎ・・・狭帯域増幅器（１
）〜（ｎ）、７１９・・・マルチプレクサ、Ｓ・・・表
面、Ｂ・・・裏面、Ｆ・・・欠陥部である。なお、各図中、同一符号は同一、又は相補部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被検材の面に向けてチャープ超音波を発射し、こ
の面からのチャープ超音波のエコーを検出、増幅し、こ
のエコーから検出した信号の包絡線を抽出し、この包絡
線を分析、処理する超音波検査装置において、検出した
前記エコーを増幅するために、短時間間隔内に検出した
信号が有する周波数帯のみを通過させ、かつこの各周波
数帯で所定のゲインを持った増幅器を備えたことを特徴
とする超音波検査装置。
（２）前記増幅器は、外部制御型可変帯域フィルタと、
前記チャープ超音波が発射された時刻より所定の時間だ
け遅れて、前記外部制御型可変帯域フィルタの制御信号
を発生する制御回路とを備えたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の超音波検査装置。
（３）前記増幅器は、外部制御型可変ゲイン増幅器と、
前記チャープ超音波が発射された時刻より所定の時間だ
け遅れて、前記外部制御型可変ゲイン増幅器の制御信号
を発生する制御回路とを備えたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の超音波検査装置。
（４）前記増幅器は、各々が所定のバンドパス特性を有
する複数個の帯域増幅器と、この各帯域増幅器の出力を
合成する手段とで構成されることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の超音波検査装置。
（５）前記各帯域増幅器の出力を合成する手段は、前記
チャープ超音波が発射された時刻より所定の時間だけ遅
れた時点より動作し、前記各帯域増幅器の出力を選択的
に取り出し、時系列的に合成するマルチプレクサである
ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の超音波検
査装置。
（６）前記各帯域増幅器の出力を合成する手段は、加算
器であることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
超音波検査装置。
（７）前記各帯域増幅器のゲインは、各々の帯域ごとに
超音波トランスジューサの特性を補償すべく、所定の値
を有することを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
超音波検査装置。
（８）前記増幅器は、外部制御型可変帯域フィルタと、
前記チャープ超音波のエコーを受信した時点より、前記
外部制御型可変帯域フィルタの制御信号を発生する制御
回路とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の超音波検査装置。
（９）前記増幅器は、外部制御型可変ゲイン増幅器と、
前記チャープ超音波のエコーを受信した時点より、前記
外部制御型可変ゲイン増幅器の制御信号を発生する制御
回路とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の超音波検査装置。
（１０）前記各帯域増幅器の出力を合成する手段は、前
記チャープ超音波のエコーを受信した時点より動作し、
前記各帯域増幅器の出力を選択的に取り出し、時系列的
に合成するマルチプレクサであることを特徴とする特許
請求の範囲第４項記載の超音波検査装置。