JPS6232356A - Method and device for transmitting and receiving ultrasonic wave - Google Patents

Method and device for transmitting and receiving ultrasonic wave

Info

Publication number
JPS6232356A
JPS6232356A JP60172032A JP17203285A JPS6232356A JP S6232356 A JPS6232356 A JP S6232356A JP 60172032 A JP60172032 A JP 60172032A JP 17203285 A JP17203285 A JP 17203285A JP S6232356 A JPS6232356 A JP S6232356A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
transmitting
circuit
transmission
switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP60172032A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0684960B2 (en
Inventor
Kazunori Koga
古賀 和則
Fuminobu Takahashi
高橋 文信
Satoshi Ogura
聰 小倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP60172032A priority Critical patent/JPH0684960B2/en
Priority to US06/891,644 priority patent/US4736630A/en
Priority to EP86110747A priority patent/EP0211427A3/en
Publication of JPS6232356A publication Critical patent/JPS6232356A/en
Publication of JPH0684960B2 publication Critical patent/JPH0684960B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To display a defect in a body to be inspected with a real time, by applying an ultrasonic transmitting signal to an array element without delaying it, and scanning an ultrasonic beam by changing the internal of its transmitting array element. CONSTITUTION:Continuous wave signals P1-P8 from a continuous wave oscillator 2 are applied to an array probe 9 through an isolator 8 and each switch 16, 17 of transmission/reception switching and transmitting/receiving pattern switching. On the other hand, ultrasonic receiving signals u1-u8 received by the probe 9 are added 4 through the switch 17. An addition signal (u) is detected and amplified by an amplifying circuit 5 and becomes a detecting signal U, and inputted to a displaying circuit 6. Also, by on/off states of the switch 17, the deflection angle theta of a side lobe, and the position signal L of an array element are outputted to the circuit 6. In the circuit 6, sectional images (a surface image 71, a bottom image 72, and a defect image 73) in a body to be inspected 10 are obtained on a CRT 7 by the signals U, L. Accordingly, a delaying circuit and an operating circuit for controlling it become unnecessary, a device can be made small in size, and a display with a real time can be executed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、超音波ビームを走査し1例えば、鋼材を探傷
するための超音波送受信方法及び装置に係り、特にアレ
イ探触子を使用し簡単な構成で超音波ビームを走査する
電子走査式超音波送受信方法及び装置に関するものであ
る。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to an ultrasonic transmitting/receiving method and apparatus for scanning an ultrasonic beam to detect flaws in, for example, steel materials, and in particular, relates to an ultrasonic transmitting/receiving method and apparatus for scanning an ultrasonic beam to detect flaws in, for example, steel materials, and in particular, an ultrasonic transmitting/receiving method and apparatus that uses an array probe and is easy to use. The present invention relates to an electronic scanning ultrasonic transmitting/receiving method and apparatus that scans an ultrasonic beam with such a configuration.

〔発明の背景〕 アレイ探触子を用いた電子走査型超音波探触装置として
は、各アレイエレメントを励振し、超音波を送受信する
タイミング制御により超音波を重ね合わせ、被検体内で
超音波ビームを偏向、集束させる方法が知られている。
[Background of the Invention] As an electronic scanning ultrasonic probe device using an array probe, each array element is excited and the ultrasonic waves are superimposed by timing control for transmitting and receiving ultrasonic waves, and ultrasonic waves are generated inside the subject. Methods of deflecting and focusing the beam are known.

なお、この種の例としては、「電子走査型超音波探傷技
術および装置」。
An example of this type is "electronic scanning ultrasonic flaw detection technology and equipment."

日本機械学会誌第87巻第793号第23帰〜28契が
ある。
The Journal of the Japan Society of Mechanical Engineers, Vol. 87, No. 793, Issues 23-28.

その電子走査型超音波探傷方法による装置構成の一例を
第16図に示す、演算回路を用いた超音波ビーム制御回
路101で、遅延回路102内の各アレイ素子の遅延時
間を設定した後、この遅延回路102を介して、超音波
受信回路103からのパルス電圧を、アレイ探触子10
6に印加する。
An example of a device configuration using the electronic scanning ultrasonic flaw detection method is shown in FIG. The pulse voltage from the ultrasonic receiving circuit 103 is applied to the array probe 10 via the delay circuit 102.
6.

これより、各プレイ素子から出た超音波が干渉して波面
が形成され、被検体108内の所定方向に超音波が発信
される。この際、遅延回路102に設定した遅延時間に
従い超音波がθ方向に偏向される。
As a result, the ultrasonic waves emitted from each play element interfere to form a wavefront, and the ultrasonic waves are transmitted in a predetermined direction within the subject 108. At this time, the ultrasonic wave is deflected in the θ direction according to the delay time set in the delay circuit 102.

被検体108の超音波反射体(表面110.底面111
.欠陥109)から反射された超音波は。
Ultrasonic reflector of object 108 (surface 110, bottom 111
.. The ultrasound reflected from the defect 109).

アレイ探触子106で受信され、遅延回路102を逆進
し、超音波受信回路104に送られる。この超音波受信
信号は超音波受信回路104で検波整流された後に表示
回路105に送られる0表示回路105には、超音波ビ
ームの位置信号が超音波ビーム制御回路101から別途
送られている。
The signal is received by the array probe 106, goes backward through the delay circuit 102, and is sent to the ultrasound receiving circuit 104. This ultrasonic reception signal is detected and rectified by an ultrasonic reception circuit 104 and then sent to a display circuit 105.An ultrasonic beam position signal is separately sent from an ultrasonic beam control circuit 101 to a 0 display circuit 105.

これらの信号に基づき、CRT107上には表面像11
2.底面像113.欠陥像114が表示される。
Based on these signals, a surface image 11 is displayed on the CRT 107.
2. Bottom image 113. A defect image 114 is displayed.

しかし、この種の例では、超音波送受信のタイミング制
御に遅延回路を利用し、信号遅延量を切替えてタイミン
グ制御しているため、遅延回路がアレイエレメントの数
だけ必要であり、その結線も複雑でかつ膨大なものとな
ってしまう、この遅延回路には、通常コイルを使用する
が、製作上高度の技術が必要であり、高価(約30万円
/個)なものである。したがって、超音波送受信装置の
小型化が困難であり、コストが高いという問題があった
However, in this type of example, a delay circuit is used to control the timing of ultrasonic transmission and reception, and the timing is controlled by switching the amount of signal delay, so the number of delay circuits equal to the number of array elements is required, and the wiring is complicated. Coils are normally used in this large and enormous delay circuit, but they require sophisticated manufacturing techniques and are expensive (approximately 300,000 yen/piece). Therefore, it is difficult to miniaturize the ultrasonic transmitter/receiver, and the cost is high.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、大きなスペースを占める上に高価な遅
延回路を用いずにビームの方向を設定でき、被検体内の
欠陥等を実時間で表示可能な電子走査型超音波送受信方
法及び装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide an electronic scanning ultrasonic transmitting/receiving method and apparatus that can set the beam direction without using expensive delay circuits that occupy a large space, and can display defects in the object in real time. It is to provide.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、上記目的を達成するために、アレイ探触子に
おいて発信超音波同士の干渉により特定方向に発生する
ローブを使用する。アレイ接触子の7レイエレメントに
、超音波発信信号を遅延させることなく、同時に印加し
、その発信アレイエレメントの間隔を変更させるか所望
間隔で選択して超音波ビームを走査し、被検体を検査す
ることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention uses lobes generated in a specific direction due to interference between transmitted ultrasonic waves in an array probe. Ultrasonic transmission signals are simultaneously applied to the seven array elements of the array contactor without delay, and the interval between the transmission array elements is changed or selected at a desired interval and the ultrasound beam is scanned to inspect the object. It is characterized by

次に、本発明の超音波送受信方法の原理について説明す
る。
Next, the principle of the ultrasonic transmission/reception method of the present invention will be explained.

第2図は、本発明で利用するローブの発生原理。Figure 2 shows the principle of lobe generation used in the present invention.

第3図はその超音波ビームの音圧分布を示すものである
。第2図に示すように、アレイ探触子9の各エレメント
を同時に発信させた場合(発信素子は図中黒塗りで示す
)、各エレメントから球面波が発射される。この球面波
が前方で干渉し、波面を形成する0発信超音波が0°方
向へ干渉帯を形成したものをメインローブと呼ぶ、この
他に0方向でも超音波の干渉寄が形成される。これをサ
イドローブと呼ぶ。これは、隣接するエレメント間で一
波長ずれた球面波が干渉し、θ方向にも波面を形成する
ため発生する。サイドローブの発生角θは1図の斜線で
示した三角形から次式(1)で求められる。
FIG. 3 shows the sound pressure distribution of the ultrasonic beam. As shown in FIG. 2, when each element of the array probe 9 is made to emit at the same time (the emitting elements are shown in black in the figure), a spherical wave is emitted from each element. These spherical waves interfere in the front, and the 0-wave ultrasonic waves that form the wavefront form an interference band in the 0° direction, which is called the main lobe.In addition to this, interference bands of ultrasonic waves are also formed in the 0-degree direction. This is called a side lobe. This occurs because spherical waves shifted by one wavelength interfere between adjacent elements and form a wavefront also in the θ direction. The side lobe occurrence angle θ is determined from the hatched triangle in FIG. 1 using the following equation (1).

λ sir+θ;−・・・(1) ここで、dは隣接エレメントの間隔、λは波長である。λ sir+θ;-...(1) Here, d is the distance between adjacent elements, and λ is the wavelength.

式(1)かられかるように隣接エレメントの間隔を変更
すれば、サイドローブの偏向角θを変えることができる
。本発明はサイドローブを利用し、アレイ探触子9の発
信エレメントの間隔を変えて超音波ビームを走査するも
のである。
By changing the spacing between adjacent elements as shown in equation (1), the deflection angle θ of the side lobe can be changed. The present invention uses side lobes to scan an ultrasonic beam by changing the spacing between transmitting elements of the array probe 9.

第3図は、第2図に示すようにアレイ探触子を発信させ
たときの超音波ビームの拡がりを示したものである。ア
レイ探触子9の真下方向に超音波の音圧が極大となる0
次の干渉波のメインローブ14が存在する。また、±θ
力方向も超音波の音圧が極大となる±1次の干渉波のサ
イドローブ15が存在する。一般的にサイドローブの音
圧はメインローブの音圧よりも低い。
FIG. 3 shows the spread of the ultrasonic beam when the array probe is emitted as shown in FIG. 2. 0, where the ultrasonic sound pressure is maximum in the direction directly below the array probe 9
There is a main lobe 14 of the next interference wave. Also, ±θ
Also in the force direction, side lobes 15 of interference waves of the ±1st order exist, where the sound pressure of the ultrasonic wave is at its maximum. Generally, the sound pressure of the side lobe is lower than the sound pressure of the main lobe.

次にアレイ探触子を用いたときの超音波の発信方法につ
いて説明する。第4図は従来の超音波の発信方法、第5
図は本発明の超音波の発信方法を示す、従来は、第4図
に示すようにアレイ探触子に高電圧のスパイクパルスを
印加していた。そうすると、各々のアレイエレメントか
らは2〜3波長継続した超音波信号が発信される。この
ため、2.3個以上離れたエレメント間同士の超音波の
干渉は起こらなくなる。サイドローブの音圧が低くなる
ので、従来はメインローブの利用しか考えられていなか
った。
Next, a method of transmitting ultrasonic waves when using an array probe will be explained. Figure 4 shows the conventional ultrasonic transmission method, Figure 5
The figure shows the method of transmitting ultrasonic waves according to the present invention. Conventionally, as shown in FIG. 4, a high voltage spike pulse was applied to the array probe. Then, each array element emits an ultrasonic signal having two to three continuous wavelengths. Therefore, interference of ultrasonic waves between elements separated by 2.3 or more elements does not occur. Conventionally, only the main lobe was considered because the sound pressure of the side lobe is low.

これに対し1本発明では、第5図に示すように。On the other hand, in the present invention, as shown in FIG.

所定の波長λがn個継続したサイン波を発信する。A sine wave with n consecutive predetermined wavelengths λ is transmitted.

しかも発信波の継続時間aにおける波長の数nをアレイ
エレメントの数と同じにする。このようにすれば、アレ
イ探触子の各エレメントがら出る超音波が全て干渉し、
サイドローブの音圧を高くすることができる。
Moreover, the number n of wavelengths in the duration a of the emitted wave is made the same as the number of array elements. In this way, the ultrasonic waves emitted from each element of the array probe will all interfere,
The sound pressure of side lobes can be increased.

第6図は、パルス波およびサイン波で発信したときの発
信超音波の音圧分布の実験結果である。
FIG. 6 shows the experimental results of the sound pressure distribution of transmitted ultrasonic waves when pulse waves and sine waves are transmitted.

実験条件は、発信エレメントの間隔8m、エレメントの
幅2 m、波長2.62 mである。この結果から明ら
かなように、サイドローブの音圧は、本発明のサイン波
で発信したときのほうが従来のパルス波発信のときより
高く、その音圧はパルス波発信のときの約2倍の大きさ
となる6以上説明した如く、本発明では、サイン波で超
音波を発信するための高い音圧の超音波ビームが得られ
る。
The experimental conditions were: spacing between transmitting elements of 8 m, element width of 2 m, and wavelength of 2.62 m. As is clear from this result, the sound pressure of the sidelobe is higher when the sine wave of the present invention is transmitted than when the conventional pulse wave is transmitted, and the sound pressure is about twice that when the pulse wave is transmitted. As described above, according to the present invention, an ultrasonic beam with a high sound pressure for transmitting an ultrasonic wave in the form of a sine wave can be obtained.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

次に、本発明の詳細な説明する。第1図は、本発明によ
る超音波送受信装置の一実施例の構成を示すブロック図
である0図において、連続波発信器2からは、連続波信
号P1〜P8が、アイソレータ8.送受信切替えスイッ
チ16、送受信パターン切替えスイッチ17を介して、
アレイ探触子9に印加される。一方、アレイ探触子9で
受信された超音波信号u1〜uaは、送受信パターン切
替えスイッチ17を介して、加算回路4に入力される。
Next, the present invention will be explained in detail. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of an ultrasonic transmitter/receiver according to the present invention. In FIG. 0, continuous wave signals P1 to P8 are transmitted from a continuous wave transmitter 2 to an isolator 8. Via the transmission/reception changeover switch 16 and the transmission/reception pattern changeover switch 17,
is applied to the array probe 9. On the other hand, the ultrasonic signals u1 to ua received by the array probe 9 are input to the addition circuit 4 via the transmission/reception pattern changeover switch 17.

加算回路4では超音波受信信号u1〜u8を加算する。The adding circuit 4 adds the ultrasonic reception signals u1 to u8.

加算された超音波受信号Uは増幅回路で検波整流され、
さらに増幅されて検波信号Uとなり、表示回路6に入力
される。
The added ultrasonic reception signal U is detected and rectified by an amplifier circuit,
It is further amplified to become a detection signal U, which is input to the display circuit 6.

スイッチ制御回路3は、例えばマイクロプロセッサであ
り、送受信切替えスイッチ16、送受信パターン切替え
スイッチ17のスイッチのオン。
The switch control circuit 3 is, for example, a microprocessor, and turns on the transmission/reception changeover switch 16 and the transmission/reception pattern changeover switch 17.

オフを制御するためのコントロール信号C1+Cmを出
力する。また、送受信パターン切替えスイッチ17のオ
ン、オフ状態により、サイドローブの偏向角θ、使用し
ているアレイエレメントの位I!!倍号りを表示回路6
に出力する1表示回路6では、検波信号U2位置信号り
により、CRT7上に被検体10内の断面像(表面像7
1.底面像72、欠陥像73)を得る処理を行う、同期
回路1は、連続発信器2.増幅回路511表示路6゜ス
イッチ制御回路3に同期信号Tを与え、各回路の同期を
とっている。アイソレータ8は、超音波受信信号u1〜
usが、送受信切替えスイッチ】−6,送受信パターン
切替えスイッチ17のオンにより加算回路4に入力され
る前に、加算されるのを防ぐものである。
A control signal C1+Cm for controlling off is output. Also, depending on the on/off state of the transmission/reception pattern changeover switch 17, the deflection angle θ of the sidelobe and the position I of the array element used! ! Double number display circuit 6
1 display circuit 6 outputs a cross-sectional image (surface image 7) inside the object 10 on the CRT 7 based on the detection signal U2
1. The synchronization circuit 1 performs processing to obtain a bottom image 72, a defect image 73), and a continuous oscillator 2. A synchronizing signal T is applied to the amplifier circuit 511 display path 6° switch control circuit 3 to synchronize each circuit. The isolator 8 receives ultrasonic reception signals u1~
This prevents us from being added before being input to the adding circuit 4 by turning on the transmission/reception pattern changeover switch 17.

本発明の探傷方法について説明する。ここでは簡単のた
めアレイエレメントの数を8個とした。
The flaw detection method of the present invention will be explained. Here, for simplicity, the number of array elements is set to eight.

送受信切替えスイッチ16のスイッチ161.〜164
をオンとし、超音波を送信するアレイ探触子9のエレメ
ントを91〜・94とする。次にθ方向にサイドローブ
が発生するように発信エレメントの間隔を送受信パター
ン切替えスイッチ171〜174により選択する。また
、アレイエレメント95〜98でもθ方向にサイドロー
ブが発生するように受信エレメントの間隔を送受信パタ
ーン切替えスイッチ175〜178により選択する。
Switch 161 of the transmission/reception changeover switch 16. ~164
is turned on, and the elements of the array probe 9 that transmit ultrasonic waves are set to 91 to 94. Next, the spacing between the transmitting elements is selected by the transmitting/receiving pattern changeover switches 171 to 174 so that a sidelobe is generated in the θ direction. Further, the spacing between the receiving elements is selected by the transmitting and receiving pattern changeover switches 175 to 178 so that side lobes are generated in the θ direction in the array elements 95 to 98 as well.

その後、超音波発信信号P1〜P4 をアレイエレメン
ト91、〜94に印加し、θ方向にサイドローブを発生
させる。一方、アレイエレメント95〜98ではθ方向
にサイドローブを発生する受信パターンで超音波を受信
し、受信信号u3〜uaを得る。このようにサイドロー
ブを使用して超音波ビームを送受信する。
Thereafter, ultrasonic transmission signals P1 to P4 are applied to array elements 91 and 94 to generate side lobes in the θ direction. On the other hand, array elements 95 to 98 receive ultrasonic waves with a reception pattern that generates side lobes in the θ direction, and obtain reception signals u3 to ua. In this way, side lobes are used to transmit and receive ultrasound beams.

一般的になされているように、アレイエレメントを送受
信に兼用してもよいことは勿論である。
Of course, the array element may be used for both transmission and reception as is generally done.

第7図により1選択したアレイエレメントの数による超
音波の送受信感度の違いを補正する実施例について説明
する。スイッチ制御回路3は、スイッチ切替え回路31
と感度補正回路32どからなる。スイッチ切替え回路3
は、送受信切替えス、インチ16と送受信パターン切替
えスイッチ17に切替え制御信号C1+Cxを送り、超
音波の送受信パターンを制御する。また9選択した送受
信アレイエレメントの数に依存したエレメント選択信号
Sを感度補正回路32に出力する。感度補正回路32で
は、エレメント選択信号Sから超音波発信電圧の振幅を
制御するための振幅制御信号Aを作り、連続波発信器2
に出力する。連続波発信器2は、サイン波発振器22.
波高値制御回路23、トリガー信号発生器21.アナロ
グスイッチ24.パワーアンプ25から構成される。サ
イン波発振器22では超音波発信の基本となるサイン波
Slを発生する。波高値制御回路23では、振幅制御信
号Aに従い、サイン波S1の波高値を変えて信号Szと
する。このサイン波信号Stは。
Referring to FIG. 7, an embodiment will be described in which the difference in ultrasonic transmission and reception sensitivity depending on the number of selected array elements is corrected. The switch control circuit 3 includes a switch switching circuit 31
and a sensitivity correction circuit 32. Switch switching circuit 3
sends a switching control signal C1+Cx to the transmission/reception switch 16 and the transmission/reception pattern changeover switch 17 to control the ultrasound transmission/reception pattern. Further, an element selection signal S depending on the number of selected transmitting/receiving array elements is outputted to the sensitivity correction circuit 32. The sensitivity correction circuit 32 generates an amplitude control signal A for controlling the amplitude of the ultrasonic transmission voltage from the element selection signal S, and outputs the amplitude control signal A to the continuous wave transmitter 2.
Output to. The continuous wave oscillator 2 is a sine wave oscillator 22.
Peak value control circuit 23, trigger signal generator 21. Analog switch 24. It is composed of a power amplifier 25. A sine wave oscillator 22 generates a sine wave Sl, which is the basis of ultrasonic transmission. The peak value control circuit 23 changes the peak value of the sine wave S1 according to the amplitude control signal A to obtain a signal Sz. This sine wave signal St is.

トリガー信号Kによりアナログスイッチ24で波形がチ
ョップされ、信号Ssとなる。チョップ信号S8をパワ
ーアンプ25で増幅し、超音波発信信号Pを得る。
The waveform is chopped by the analog switch 24 in response to the trigger signal K, resulting in a signal Ss. The chopped signal S8 is amplified by the power amplifier 25 to obtain the ultrasonic transmission signal P.

第8図のタイムチャートにより、第7図回路の動作を説
明する。SLは基本のサイン波信号である。これを選択
したアレイエレメントの数により波高値制御回路23で
その波高値を調整して信号S2となる。信号にはサイン
波を切り出すための信号である。信号Kが1の状態のと
きだけアナログスイッチ24で信号S2を切り出してチ
ョップ信号S8を作り出す、このチップ信号S8をパワ
ーアンプ25で増幅し発信信号Pとなる。このように、
送受信するエレメントの数に従い、超音波発信信号の波
高値を変え(例えばニレメン1への数が少ないときは発
信信号の波高値を高くシ)で、送受信感度の違いを補正
し、探傷できる。エレメントの数が少ないときに特に有
効である。
The operation of the circuit shown in FIG. 7 will be explained with reference to the time chart shown in FIG. SL is a basic sine wave signal. The peak value is adjusted by the peak value control circuit 23 according to the number of selected array elements, and a signal S2 is obtained. The signal is a signal for cutting out a sine wave. Only when the signal K is in the 1 state, the analog switch 24 cuts out the signal S2 to produce the chopped signal S8. This chip signal S8 is amplified by the power amplifier 25 and becomes the transmission signal P. in this way,
By changing the peak value of the ultrasonic transmission signal according to the number of elements to be transmitted and received (for example, when the number of elements to be transmitted and received is small, the peak value of the transmission signal is set high), the difference in transmission and reception sensitivity can be corrected and flaw detection can be performed. This is especially effective when the number of elements is small.

第9図を参照して1本発明による超音波送受信方法を具
体的に説明する。1番目からi番目のアレイエレメント
を用いて被検体10内に超音波を発信し、θ方向にサイ
ドローブ15を発生させる。
An ultrasonic transmission/reception method according to the present invention will be specifically explained with reference to FIG. Ultrasonic waves are transmitted into the subject 10 using the first to i-th array elements, and a side lobe 15 is generated in the θ direction.

一方、i + 1番目からj番目のアレイエレメントを
用いてθ方向にサイドローブ15を発生する受信パター
ンで超音波を受信する1次は2番目からi+1番目のア
レイエレメントを用いて超音波を発信し、i+2番目か
らj+11番目のアレイエレメントを用いて超音波を受
信する。送受信するアレイエレメントを1個ずつずらし
ながら、このような動作を順次1m番目のエレメントま
で行う。
On the other hand, the first order receives ultrasonic waves with a reception pattern that generates sidelobes 15 in the θ direction using the i+1st to jth array elements, and transmits ultrasonic waves using the second to i+1th array elements. Then, the ultrasonic waves are received using the i+2th to j+11th array elements. This operation is sequentially performed up to the 1mth element while shifting the transmitting and receiving array elements one by one.

こうして被検体10内にθ方向の超音波ビームを矢印方
向に走査する0以上の動作が終了した後、サイドローブ
15の偏力角θを変え、前記動作を繰返す、このように
すれば、被検体10にあらゆる角度で超音波ビームを入
射させ、被検体10内を検査できる。
After 0 or more operations of scanning the ultrasonic beam in the θ direction in the direction of the arrow in the subject 10 are completed, the deflection angle θ of the side lobe 15 is changed and the above operation is repeated. The inside of the subject 10 can be inspected by making the ultrasonic beam incident on the subject 10 at any angle.

以上は、発信エレメントの間隔が等しい場合の実施例で
あるが、第1−0図〜第13図には発信エレメント間隔
を不均等にした場合の実施例について示す、第10図は
サイドローブの音圧が左右違うように発信した例である
。また、第11図はその発信で得られる音圧分布である
。第10図において、P点で超音波が重なり合うように
アレイ探触子9のエレメントを発信させる。黒塗りの部
分が発信ニレメン1−である、PBz =a、PBz 
=a+λ、PBa=a+2λ、・・・・・・PBn=a
+nλとなるようにエレメントのBs * 82.+ 
Bnを選択し発信させる。ここでλは波長である。そう
すれば、第11図のようにサイドローブ15(a)の音
圧がサイドローブ15(b)より大きくなり、その音圧
も高くできる。
The above is an example in which the spacing between the transmitting elements is equal, but Figs. 1-0 to 13 show examples in which the spacing between the transmitting elements is unequal. This is an example of transmitting sound with different sound pressures on the left and right sides. Moreover, FIG. 11 shows the sound pressure distribution obtained by the transmission. In FIG. 10, the elements of the array probe 9 are caused to emit ultrasonic waves so that they overlap at point P. The blacked part is the transmitting element 1-, PBz = a, PBz
=a+λ, PBa=a+2λ, PBn=a
Bs*82 of the element so that +nλ. +
Select Bn and make a call. Here, λ is the wavelength. By doing so, the sound pressure of the side lobe 15(a) becomes larger than that of the side lobe 15(b) as shown in FIG. 11, and the sound pressure can also be made higher.

第12図はアレイ探触子9の真下に超音波を集中させる
ように発信した例である。また、第13図はその発信で
得られる音圧分布である。第12図において、P点で超
音波が重なり合うように、0Bx=OBx’ =Ja 
L  、○Bz=OBz’ =J2 aλ 、−,0B
n=OB。’=5]1となる点(いわゆるフレネルの半
波長帯)のニレメンhを選択して超音波を発イjさせる
。そうすれば、第13図のように超音波ビーム15をア
レイ探触子9の真下に集束させることもできる。
FIG. 12 shows an example in which ultrasonic waves are transmitted so as to be concentrated directly below the array probe 9. Moreover, FIG. 13 shows the sound pressure distribution obtained by the transmission. In Figure 12, 0Bx = OBx' = Ja so that the ultrasonic waves overlap at point P.
L, ○Bz=OBz' = J2 aλ, -,0B
n=OB. '=5]1 (the so-called Fresnel half-wavelength band) is selected, and an ultrasonic wave is emitted. In this way, the ultrasonic beam 15 can be focused directly below the array probe 9 as shown in FIG.

これまでは、1次元のアレイ探触子を用いた例であった
が1次に2次元アレイ探触子を用いたときの実施例につ
いて第14図と第15図により説明する。第14図はM
XN個のエレメントから構成される2次元アレイ接触子
9を用いたときの実施例である。この例では、L個のエ
レメントを1組として探傷する。すなわち、(911〜
91L)。
Up to now, the example has been using a one-dimensional array probe, but an embodiment in which a two-dimensional array probe is used as the primary will be described with reference to FIGS. 14 and 15. Figure 14 is M
This is an example in which a two-dimensional array contactor 9 composed of XN elements is used. In this example, flaws are detected as a set of L elements. That is, (911~
91L).

(912〜9]、(L+1))・・・・・・・・・・・
・・・・、及び(91(N−L+1)〜91N)という
組合わせで順次探傷を行い、次の行の探傷に移り、(9
21〜92L)、(922〜92 (L+ 、1.) 
) 、・・・・・・。
(912~9], (L+1))・・・・・・・・・・・・
. . . and (91(N-L+1) to 91N) are sequentially detected, and then the flaw detection is performed on the next row.
21-92L), (922-92 (L+, 1.)
),...

及び(92(N−L+1)〜92N)という組合わせて
順次探傷を行う、以下同様にして、(9M1〜9ML)
、(9M2〜9M (L+1))、・・・・・・。
And (92(N-L+1) to 92N) are sequentially tested, and in the same manner, (9M1 to 9ML)
, (9M2 to 9M (L+1)), ....

及び(9M (N−L+1)〜9MN1まで繰り返す。And repeat from (9M (NL+1) to 9MN1).

第15図は2次元アレイ探触子9を用いて超音波を集束
させる実施例である。2次元アレイ探触子9を第15図
で示したようなフレネルパターンで発信すると、各エレ
メントから発信された超音波が被検体のP点で全て重な
り合い集束した超音波ビームを実現できる。
FIG. 15 shows an embodiment in which a two-dimensional array probe 9 is used to focus ultrasonic waves. When the two-dimensional array probe 9 emits a Fresnel pattern as shown in FIG. 15, the ultrasonic waves emitted from each element all overlap at point P of the subject, making it possible to realize a focused ultrasonic beam.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、アレイ探触子の各エレメントを同時に
発信させ、その発信エレメントの間隔を変えて超音波ビ
ームを走査し、被検体を探傷できるので、遅延回路とそ
の制御用の71[雑な演算回路が不要になる。したがっ
て、電子走査型超音波探傷装置の小型化が可能となり、
装置のコストも低減できる。
According to the present invention, each element of the array probe can be emitted simultaneously, and the interval between the transmitting elements can be changed to scan the ultrasonic beam to perform flaw detection on the object. This eliminates the need for additional arithmetic circuits. Therefore, it is possible to downsize electronic scanning ultrasonic flaw detection equipment,
The cost of the device can also be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による超音波送受信装置の一実施例の構
成を示すブロック図、第2図は本発明で利用するローブ
の発生原理を示す図、第3図は超音波ビームの音圧分布
を示す図、第4図は従来の超音波発信方法を示す図、第
5図は本発明の超音波発信方法を示す図、第6図はパル
ス波およびサイン波で発信したときの発信超音波の音圧
分布を示す図、第7図はア1ノイエレメンI〜数による
感度差の補正方法を示す図、第8図はそのタイムチャー
ト、第9図は本発明による超音波送受信方法を示す図、
第10図は発信エレメント間隔を不均等にした実施例を
示す図、第11図はその音圧分布を示す図、第12図は
フレネルの半波長帯のニレメン1−を選択して超音波を
発信させる実施例を示す図、第1,3図はその音圧分布
を示す図、第1.4図は2次元アレイ探触子を用いる実
施例を示す図。 第15図は2次元アレイ探触子を用いて超音波を集束さ
せる実施例を示す図2第16図は従来の電子走査型超音
波送受信装置の一例を示す図である71・・・同期回路
、2・・・連続波発信器、3・・・スイッチ制御回路、
4・・・加算回路、5・・・増幅回路、6・・・表示回
路、7・・・CRT、8・・・アイソレータ、9・・・
アレイ探触子、10・・・被検体、11・・・表面、1
2・・・底面、]3・・・欠陥、14・・・メインロー
ブ、15・・・サイドローブ、16・・・送受信切替え
スイッチ、21・・・トリガー信号発生器、22・・・
サイン波発振器、23・・・波高値制御回路、24・・
・アナログスイッチ、35・・・パワーアンプ、31・
・・スイッチ切替え回路、32・・・感度補正回路、7
1・・・表面像、72・・・底面像、73・・・欠陥像
、101・・・超音波ビーム制御回路、102・・・遅
延回路、103・・・超音波送信回路、104・・・超
音波受信回路、105・・・表示回路、106・・・ア
レイ櫟触子、107・・・CRT。 1′08・・・被検体、109・・・欠陥、110・・
・表面。 111・・・底面、112・・・表面像、113・・・
底面像。 114・・・欠陥像。
Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of an ultrasonic transmitting/receiving device according to the present invention, Fig. 2 is a diagram showing the principle of lobe generation used in the present invention, and Fig. 3 is a sound pressure distribution of the ultrasonic beam. FIG. 4 is a diagram showing the conventional ultrasonic transmission method, FIG. 5 is a diagram showing the ultrasonic transmission method of the present invention, and FIG. 6 is the transmitted ultrasonic wave when pulse waves and sine waves are transmitted. 7 is a diagram showing a method for correcting the sensitivity difference depending on the number of elements, FIG. 8 is a time chart thereof, and FIG. 9 is a diagram showing an ultrasonic transmission/reception method according to the present invention. ,
Fig. 10 shows an example in which the spacing between the transmitting elements is unequal, Fig. 11 shows the sound pressure distribution, and Fig. 12 shows the ultrasonic wave by selecting Niremen 1- in the Fresnel half-wavelength band. Figures 1 and 3 are diagrams showing the sound pressure distribution, and Figures 1 and 4 are diagrams showing an example using a two-dimensional array probe. Fig. 15 shows an example of focusing ultrasonic waves using a two-dimensional array probe Fig. 2 Fig. 16 shows an example of a conventional electronic scanning type ultrasonic transmitting/receiving device 71... Synchronous circuit , 2... continuous wave oscillator, 3... switch control circuit,
4...Addition circuit, 5...Amplification circuit, 6...Display circuit, 7...CRT, 8...Isolator, 9...
Array probe, 10...Object, 11...Surface, 1
2... Bottom surface,] 3... Defect, 14... Main lobe, 15... Side lobe, 16... Transmission/reception changeover switch, 21... Trigger signal generator, 22...
Sine wave oscillator, 23... Peak value control circuit, 24...
・Analog switch, 35...Power amplifier, 31・
...Switch switching circuit, 32...Sensitivity correction circuit, 7
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Surface image, 72... Bottom image, 73... Defect image, 101... Ultrasonic beam control circuit, 102... Delay circuit, 103... Ultrasonic transmitting circuit, 104...・Ultrasonic receiving circuit, 105...Display circuit, 106...Array box touch, 107...CRT. 1'08...Object, 109...Defect, 110...
·surface. 111... Bottom surface, 112... Surface image, 113...
Bottom image. 114...Defect image.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、複数の超音波電気変換素子を配列したアレイ探触子
から、設定すべきビーム方向に応じていくつかの変換素
子を選択し、選択した変換素子から同時に超音波を送信
し、それらを干渉させて所定方向に超音波ビームを伝播
させ、その反射波を受信することを特徴とする超音波送
受信方法。 2、特許請求の範囲第1項において、選択した変換素子
から送信される超音波が、サイン波であることを特徴と
する超音波送受信方法。 3、特許請求の範囲第1項または第2項において、変換
素子を等間隔に選択することを特徴とする超音波送受信
方法。 4、特許請求の範囲第1項または第2項において、変換
素子を非等間隔に選択することを特徴とする超音波送受
信方法。 5、特許請求の範囲第4項において、フレネルの半波長
帯の変換素子を選択し、アレイ探触子の真下にビームを
集束させることを特徴とする超音波送受信方法。 6、被検体に接触する複数の超音波電気変換素子からな
るアレイ探触子と、これら探触子に印加すべき連続波を
出力する連続波発信器と、探触子と発信器との間に配置
される送受信切替えスイッチおよび送受信パターン切替
えスイッチと、両スイッチ間から受信信号を取込み加算
する加算回路と、加算された信号を検波増幅する増幅回
路と、その結果を表示する表示部と、上記各部の作動を
制御するスイッチ制御回路とを備え、設定すべきビーム
方向に応じて送受信パターン切替えスイッチによりアレ
イ探触子からいくつかの変換素子を選択し、選択した変
換素子から同時に超音波を被検体に送信し、それらを干
渉させて所定方向に超音波ビームを伝播させ、送受信切
替えスイッチを切替えその反射波を加算回路に入力し、
処理および表示を行うことを特徴とする超音波送受信装
置。 7、特許請求の範囲第6項において、連続波発信器が波
高値制御回路を、また、スイッチ制御回路が感度補正回
路を含み、選択した変換素子パターンに応じて連続波の
出力を変え、パターン変更による感度差を補正すること
を特徴とする超音波送受信装置。 8、特許請求の範囲第6項または第7項において、アレ
イ探触子が2次元に配列された変換素子からなることを
特徴とする超音波送受信装置。
[Claims] 1. Select some transducers from an array probe in which a plurality of ultrasound electrical transducers are arranged according to the beam direction to be set, and simultaneously emit ultrasound from the selected transducers. An ultrasonic transmission/reception method characterized by transmitting ultrasonic beams, causing them to interfere, propagating ultrasonic beams in a predetermined direction, and receiving the reflected waves. 2. The ultrasound transmission and reception method according to claim 1, wherein the ultrasound transmitted from the selected conversion element is a sine wave. 3. An ultrasonic transmission/reception method according to claim 1 or 2, characterized in that the conversion elements are selected at equal intervals. 4. An ultrasonic transmission/reception method according to claim 1 or 2, characterized in that the conversion elements are selected at non-uniform intervals. 5. An ultrasonic transmitting and receiving method according to claim 4, characterized in that a conversion element in a Fresnel half-wavelength band is selected and the beam is focused directly below the array probe. 6. An array probe consisting of a plurality of ultrasonic electrical transducer elements in contact with the subject, a continuous wave transmitter that outputs continuous waves to be applied to these probes, and between the probe and the transmitter. a transmitting/receiving switch and a transmitting/receiving pattern switching switch disposed in the transmitter/receiver switch, an adder circuit that receives and adds received signals from between both switches, an amplifier circuit that detects and amplifies the added signal, a display unit that displays the results, and the above-mentioned It is equipped with a switch control circuit that controls the operation of each part, and selects several conversion elements from the array probe using a transmission/reception pattern changeover switch according to the beam direction to be set, and simultaneously receives ultrasound from the selected conversion elements. The ultrasonic beam is transmitted to the specimen and made to interfere with each other to propagate the ultrasound beam in a predetermined direction, then the transmission/reception selector switch is switched and the reflected wave is input to the addition circuit.
An ultrasonic transmitting and receiving device characterized by processing and displaying. 7. In claim 6, the continuous wave oscillator includes a peak value control circuit, and the switch control circuit includes a sensitivity correction circuit, and changes the output of the continuous wave according to the selected conversion element pattern. An ultrasonic transmitting/receiving device characterized by correcting sensitivity differences due to changes. 8. An ultrasonic transmitting and receiving device according to claim 6 or 7, wherein the array probe is composed of two-dimensionally arranged conversion elements.
JP60172032A 1985-08-05 1985-08-05 Ultrasonic transmitting / receiving method and device Expired - Fee Related JPH0684960B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60172032A JPH0684960B2 (en) 1985-08-05 1985-08-05 Ultrasonic transmitting / receiving method and device
US06/891,644 US4736630A (en) 1985-08-05 1986-08-01 Apparatus and method for sending out and receiving ultrasonic wave signals
EP86110747A EP0211427A3 (en) 1985-08-05 1986-08-04 Apparatus and method for sending out and receiving ultrasonic signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60172032A JPH0684960B2 (en) 1985-08-05 1985-08-05 Ultrasonic transmitting / receiving method and device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6232356A true JPS6232356A (en) 1987-02-12
JPH0684960B2 JPH0684960B2 (en) 1994-10-26

Family

ID=15934264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60172032A Expired - Fee Related JPH0684960B2 (en) 1985-08-05 1985-08-05 Ultrasonic transmitting / receiving method and device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0684960B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002224101A (en) * 2001-02-05 2002-08-13 Aloka Co Ltd Ultrasonic diagnostic instrument
CN110823106A (en) * 2019-10-16 2020-02-21 江苏大学 Method for detecting quality of plate glass based on laser continuous wave modulation principle

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56111462A (en) * 1980-02-08 1981-09-03 Toshiba Corp Ultrasonic-wave flaw detector

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56111462A (en) * 1980-02-08 1981-09-03 Toshiba Corp Ultrasonic-wave flaw detector

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002224101A (en) * 2001-02-05 2002-08-13 Aloka Co Ltd Ultrasonic diagnostic instrument
JP4589542B2 (en) * 2001-02-05 2010-12-01 アロカ株式会社 Ultrasonic diagnostic equipment
CN110823106A (en) * 2019-10-16 2020-02-21 江苏大学 Method for detecting quality of plate glass based on laser continuous wave modulation principle
CN110823106B (en) * 2019-10-16 2021-09-10 江苏大学 Method for detecting quality of plate glass based on laser continuous wave modulation principle

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0684960B2 (en) 1994-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8590381B2 (en) Ultrasonic flaw detection method and ultrasonic flaw detection equipment
US3911730A (en) Ultrasonic transducer probe system
US8584526B2 (en) Ultrasonic flaw detection method and ultrasonic flaw detection equipment
US4241610A (en) Ultrasonic imaging system utilizing dynamic and pseudo-dynamic focusing
KR102090567B1 (en) Ultrasonic flaw-detection device, ultrasonic flaw-detection method and method for manufacturing products
EP1965208A1 (en) Ultrasonic section inspection method and device
JPS58223059A (en) Ultrasonic flaw detector
JPS6232356A (en) Method and device for transmitting and receiving ultrasonic wave
US20050075570A1 (en) Ultrasonic diagnosing apparatus
JPH10311822A (en) Ultrasonic flaw detector
JPH09133657A (en) Method and apparatus for ultrasonic flaw detection
JPS5882158A (en) Ultrasonic microscope
JPH04132954A (en) Measurement value compensation system for sensitivity of supersonic measuring device using arc array type probe
JP4154043B2 (en) Ultrasonic imaging device
JP4418491B2 (en) Ultrasonic imaging device
JPH08327613A (en) Method and system for electron scanning ultrasonic inspection
JPH0261554A (en) Ultrasonic flaw detector
RU2305854C1 (en) Device for spatial processing of broadband signals
JPH0325365A (en) Ultrasonic flaw detector
JPS6157573B2 (en)
JPH01126543A (en) Sector scan type ultrasonic flaw detector
JPH06105241B2 (en) Ultrasonic flaw detector
JPH01269050A (en) Ultrasonic inspection device
JP2001353155A (en) Ultrasonic wave transmission/reception method and device, and ultrasonic photographing equipment
JPS62277557A (en) Electromagnetic ultrasonic flaw detector

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees