JPS6195265A - 超音波計測における分解能の改善方法 - 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、ノ９ルス式超音波計測において分解能を改善
する方法に関する。

（従来技術） 周知の、ように超音波は、物体の探傷、人体の診断、・
ソーナ等に幅広く使用されて、いる。第５図は上記物体
の探傷を行危う従来の超音波探傷装置を概念的に示して
いる。同図に、おいて、送信器１が同期信号によりてト
リガされると、第６図（ａ）に示すような／４’ルス幅
Ｗ１の高電圧信号Ｓ１が該送信器１よシ出力され、仁の
結果、探触子２から被検材３中に超音波が放射される。

しかして被検材中に欠陥４が存゛在してい、−る場合に
は、こ・の欠陥４と被検材３０がトム３ａからの反射波
が、また欠陥４が存在していない場合には一トム３ａか
らの反射波のみが探触子−２によって受、波される。　
　　□同図（ｂ）は、欠、陥・４ｔ・たはケ、トム３＆
から、の反射波に基づく受信器５の出力信号を例示して
いる。

同図（ａ）　、　（ｂ）の対比から明らかなように、送
信器１の出力波形に比して受信器５のそれは複雑かり時
・間幅（図中Ｗ、で示す）が・大・きいが、これは探・
触子２の構造に基因している。　　　　　、　　　　。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来装置を用いた探傷−に：おいて、たとえば２つ
の欠陥が近接して存在する場合、あるいは？トム３ａの
近傍に１２の欠陥が存在する場合、第６図（ｂ）に示し
たような波形をもつ２つの信号が若干の時間差を伴って
受信器５に入力されることになるので、該受信器５から
同図（ｅ）　Ｋ示すよ・うな波形の信号が出力される仁
とになる。　　　　　　　。

同図（、）に示す信号波形から各欠陥の位置を特定する
こと、およびテトム３畠の近傍の欠陥の位置を特定する
ことは極めて困難であシ、そのため従来から探触子２の
構造を改善して該探触子より出力される信号の幅を狭く
すること、つまシ欠陥信。

号の分解能を高めることが試みられているが、十。

分な成果が得られていないのが実状である。

なお、上記した問題は、超音波診断装置、ソーチー等に
おいても当然生じていた。

（問題点を解決するための手段） 本発明では、かかる従来の問題点に鑑み、受信器出力が
時間幅の小さい波形となるような送信器の出力波形を予
め記憶手段に格納しておき、計測時に上記記憶手段に格
納された波形をもつ送信器出力な探触子等の超音波送受
波手段に加えるようにしている。

（作用） 上記本発明の方法によれば、時間幅の小さな波形をもつ
受信器出力つｔ〕エコー信号が得られる。。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

まず、本発明の原理を超音波探傷な例にして簡単に述べ
る。第６図（ａ）に示した送信器の出力波形は、時間幅
Ｗ、がきわめて小声いことからイン・マルスと見なされ
る。それ故、このインノ母ルスが第１図に示した探触子
２に印加された場合、欠陥“４からの反射波に基づく受
信器５の出力ｇ　（ｔ）は、探触子２と受信器５の伝達
関数とみなされる。そして、２受信器５の帯域幅を十分
大きくとった場合。

上記出力ｇ　（ｔ）は結局、探触子２の伝達関数とみな
すことができる。

そこで、任意の波形を有する送信器１の出力をｈ　（ｔ
）としたときの受信器５の出力をｆ　（ｔ）とすると、
ｇ（ｔ）　ｔ　ｈ（ｔ）およびｆ　（ｔ）の関係は次式
のように表わされる・　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　：１なお、上式はコン／　リューシ
、ン積分（畳み込み゛積分）と呼ばれている。　　　　
”（１）弐において、　ｈ（ｔ）が与えられればｆ（ｔ
）が得られる・またｆ　（ｔ）が与えられれ・ば同大を
解く１ことによりてｈ　（ｔ）が得られる・□　　　゛ したがりて希望する波形の受信器出力ｆ　（ｔ）を得た
い場合には、該出力ｆ（ｔ）に基づいて同大を解き、そ
れによって得られたｈ　（ｔ）を送信器出方とすればよ
いことになる。

（１）式の解法は種々あるが、ここではフーリエ変換を
・用いた解法について説明する。

（１）式の両辺をフーリエ変換すると、該式は次式（２
）Ｋ示す如く単なる乗算として表わされる。

Ｆ←）冨Ｈ←）・Ｇ←）　・・・・・・・・・（２）′
ただし、Ｆ（＊）、Ｈ←）およびＧ　（６１）は各々ｆ
　（ｔ）、　ｈ　（ｔ）およびｇ　（ｔ）の７−リエ変
換である。

（２）式よシＨ←）は Ｈ＄）＝Ｆ←）／Ｇ←） と表わされるので、これを逆フーリエ変換するととＫよ
シｈ　（ｔ）が得られる。

第２図（ａ）は、インノヤルス状の送信器出力が探触子
に印加式れ、かつ反射源が１つ（欠陥または被検材の？
トム）の場゛合・Ｋおける受信器出力ｇｌｊ、（ｔ）を
例示している。

（１）式によれば、４上記−イン・！ル゛ス入力時の受
信器出力、（Ｌ）と、希望・する波形たとえば同図伽）
に示すような波形をもつ受信器゛出力（探触子出力）ｆ
（ｔ）とが与えられｔｕＸ’−、この”ｔ　（Ｌ）を得
るための同図（ｃ）に例示するような送信器出′力ｈ　
（ｔ）が得られる。

そこで本発明に係る方法においては、同図（Ｃりに示す
ような送信器出力ｈ　（ｔ）を上記（１）　？　（２）
式に基づいて予：め計算し、これを゛第１図に示す記憶
手段たとえばＲＯＭｌ０に波形ノ臂ターンとして記憶さ
せているそしてこのＲＯＭの記憶内容をＤ／Ａ変換器１
１および電力増幅器１２を介して超音波送波手段たる探
触子１３に加えるようにしている。かくすれば、被検材
１４中の欠陥１．５もしくは被検材１４の？トム１４ｍ
からの反射波に基づく受信器ＩＧの出力は、第２図（ｂ
）Ｋ示したような波形つｔｎ同図（ａ）の波形に比して
きわめてシンプルかつ時間幅の小さな波形となる。

第１図に示したクロックパルス発振器１７とカウンタ１
８は、　ＲＯＭｌ０の記憶内容をアクセスする作用をな
す。すなわち、同期信号発生回路１９から同期信号が出
力されると、カウンタ１８が発振器１７の出カッ４ルス
を計数してその出力によ、９　ＲＯＭのアドレスを順次
指定する。

なお、第１図に示した各要素１０，１１，１２゜１７お
よび１８は送信器を構成している。

第３図および第４図は、被検材１４中ＶＣ２つの欠陥１
５が近接して位置してい木場合において、従来と同様に
上記探触子１３にインパルスを加えた場合およびＲＯＭ
ｌ０に記憶された波形をもつ信号電圧を加えた場合の受
信器１６の各実測出力波形を例示している。なお、これ
ちの波形は屈折角７０”の斜角探触子を用いて得たもの
である。

第４図から明らかなように、本発明の方法によれば各欠
陥からの反射波に基づく受信器出力波形の時間幅が小さ
くなることから、それらの出力波形が互いに分離され、
これＫよって個々の欠陥の解析を容易かつ高精度に行な
うことができる。

（発明の効果） 本発明に係る方法を実施例に示した超音波探傷に適用す
れば、複数の欠陥が近接して位置している場合や、被検
材のメト、ム近傍に欠陥が位置している場合において、
上載らの欠陥による反射波の分解能を著しく改善するこ
とができ、しかもかかる作用効果をリアルタイムで得る
ことができる。

そして本発明の方法は、超音波探傷等の工業用計測以外
の分野、たとえば超音波診断やソーナー等の超音波を用
いた各種計測にも当然適用することができ、超音波診断
に応用した場合には異常部のエコーの分解能を、またソ
ーナーに適用した場合には対象物体（たとえば魚影）の
エコーの分解能を各々飛躍的に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明°の方法を□実施する場合に適用さ　　
　・；゛れる超音波探傷装置の一例を概念的に示したブ
ロック図、第２図（ａ）、（ｂ）および（ｅ）は各々イ
ン・々ルスを探触子に印加した場合の受信器出力の波形
、所望の受信器出力の波形およびＲＯＭに格納させる波
形を例示した図、第３図および第４図は各々本発明の詳
細な説明する実測波形図、第５図は従来の超音波探傷装
置の構成と探傷の態様を例示した概念図、第６図は従来
装置の作用を説明する波形図である。 １０・・・ＲＯＭ、１３−・・探触子、１４・・・被検
材、１４ｍ・・・？トム、１５・・・欠陥、１６・・・
受信器。 １７・・・クロック／ダル１発振器、１Ｂ−・・カウン
タ、１９−・・同期信号発生回路。　　　　”第３図 列間 第４図 時Ｍ 第５図 第′６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 受信器出力が時間幅の小さい波形となるような送信器の
   出力波形を予め記憶手段に格納しておき計測時に上記記
   憶手段に格納された波形をもつ送信器出力を超音波の送
   波手段に加えることを特徴とする超音波計測における分
   触能の改善方法。