JPS63150667A - 超音波探傷器の原点設定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超音波探傷器において、波形を表示する表示部
における原点を定める超音波探傷器の原点設定装置に関
する。

〔従来の技術〕

超音波探傷器は、物体内部の傷の存在の有無を当該物体
を破壊することなく検査する装置として良く知られてい
る。この超音波探傷器を図により説明する。

第７図は従来の超音波探傷器のブロック図である。図で
、ｌは被検査物体、１ｆは被検査物体１内に存在する欠
陥を示す。２は被検査物体１内に超音波を放射するとと
もに、反射してきた超音波に比例した電気信号を出力す
る超音波探触子である。３は超音波探傷器であり、超音
波探触子２に対して超音波発生パルスを出力し、かつ、
超音波探触子２からの信号を受信し、この信号の波形を
表示する。

超音波探傷器３は次の各要素で構成されている。

即ち、４は超音波探傷器３の動作に時間的規制を与える
信号電圧を発生する同期回路、５は同期回路４の信号に
より超音波探触子２に超音波発生のだめのパルスを出力
する送信部である。６は超音波探触子２からの信号を受
信する受信部であり、抵抗器で構成される分圧器の組合
せより成る減衰回路６ａ、および増幅回路６ｂで構成さ
れる。７は増幅回路６ｂからの信号を整流する検波回路
、８は垂直軸増幅回路である。

９は同期回路４からの同期信号により三角波を発生する
掃引回路、１０は掃引回路９の三角波信号を増幅する増
幅回路である。１１は超音波探触子２からの信号波形を
表示する表示部であり、横軸は増幅回路１０から出力さ
れる三角波で定まる時間軸とされ、縦軸は垂直軸増幅回
路８から出力される信号の大きさとされる。表示部１１
としては陰極線管が用いられ、その表面にはスケールが
表示されている。１２は被検査物体１において、その表
面からの検査すべき範囲（測定範囲）を設定する測定範
囲設定部である。１３は掃引開始信号に遅れ時間をもた
せて表示部１１に表示される波形の位置を平行移動させ
る遅延時間設定部である。

次に、上記従来の超音波探傷器の動作の概略を説明する
。同期回路４からの信号電圧により送信部５からパルス
が出力されると、超音波探触子２はこのパルスにより励
起されて被検査物体１に対して超音波を放射するＪ放射
された超音波の一部は被検査物体１の表面から直ちに超
音波探触子２に戻り、他は被検査物体１内を伝播し、被
検査物体１の底部に達し、ここで反射されて超音波探触
子２に戻る。一方、被検査物体１に欠陥１ｒが存在する
と、超音波は当該欠陥１ｆにおいても反射されて超音波
探触子２に戻る。これら超音波探触子２に戻った超音波
は超音波探触子２をその大きさに比例して励起し、超音
波探触子２からはこれに応じた電気信号が出力される。

この信号は減衰回路６ａに入力され、処理に適した大き
さに調節され、増幅回路６ｂを経て検波回路７に入力さ
れる。検波回路７は表示部１１の表示を片振り指示とす
るため、入力信号を整流する。この際、当該信号に混入
している雑音成分も除去される。検波回路７の出力信号
は垂直軸増幅回路８を経て表示部１１に入力され、その
大きさが表示部１１の縦軸に表される。一方、掃引回路
９は同期回路４の同期信号により三角波電圧を発生し、
この電圧は増幅回路１０を経て表示部１１（陰極線管）
の偏向電極に印加され、電子ビームを掃引する。この掃
引と前記垂直軸増幅回路８からの入力信号により、表示
部１１には超音波探触子２に戻った反射波の波形が表示
される。

このような超音波探傷器３を用いた探傷において、表示
部１１に表示される反射波の波形は、被検査物体１と超
音波探触子２との接触状態の如何によって変化する。こ
れを避けるため、通常、水浸法が採用されている。第８
図は当該水浸法を説明する断面図である。図で、１は被
検査物体、１ｆは欠陥、２は超音波探触子であり、これ
らは第７図に示すものと同じである。１５は水槽、１６
は水槽１５内の水を示す。被検査物体１は水槽１５に沈
められ、超音波探触子２は被検査物体１と水１６を介し
て対向せしめられる。超音波探触子２からの超音波は水
１６を経て被検査物体１に射入し、被検査物体１の各部
からの反射波は水１６を経て超音波探触子２に入力され
るので、表示部１１には安定した波形が表示されること
になる。

第９図は表示された反射波の波形図である。図で、横軸
は時間、縦軸は反射波の大きさを示す。

Ｔは探触子２が超音波を送信すると同時に探触子２に受
信される送信反射波、Ｓは被検査物体１の表面からの反
射波、Ｆは欠陥１ｆからの反射波、Ｂは被検査物体ｌの
底面からの反射波、Ｂｓは水槽１５の底面からの反射波
である。ＳＣは表示部１１上に描かれているスケールを
示し、ＳＬは左端縦方向のスケール、ＳＲは右端縦方向
のスケールを示す。なお、被検査物体１内における超音
波の音速は一定であるので、横軸（時間軸は距離を表す
ことになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

超音波探傷器３はその表示部１１に表示された波形から
欠陥の有無、又、欠陥があればその位置や大きさを知る
ことを目的とする。そして、欠陥の位置は被検査物体１
の表面からの距離として把握される。

ところが、表示部１１には第９図に示す波形が左端から
右端にかけて表示され、したがって、送信反射波Ｔが左
端のスケールＳＬに表示されることになり、表面反射波
Ｓと欠陥反射波Ｆとの間隔（即ち距離）をスケールＳ。

で読取ることが困難となる。そして、このスケールＳＣ
での読取りを容易にするためには、左端のスケールＳＬ
に表面反射波Ｓのピークを一致させ、これを距離の原点
とすることが必要である。

このような原点を設定するため、従来の超音波探傷器３
においては、表示部１１の表示面をみながら遅延時間設
定部１３のつまみを操作して波形を距離軸方向に平行移
動させて表面反射波Ｓのピークを丁度左端スケールＳＬ
に一致させている。

この調節は非常に微妙であり、初心者は両者を一致させ
ることが容易ではなかった。

ところで、一般に、被検査物体１を探傷する場合、必ず
しもその表面から底面まで全体を検査する必要はなく、
表面からある一定の深さ範囲を検査すればよい場合が多
い。この場合には、波形の表示はその範囲（測定範囲）
のみの表示とすることが望ましく、それによってより精
度の高い分析を行うことができる。この測定範囲の設定
は、測定範囲設定部１２の粗調用つまみと微調用つまみ
を操作して距離軸の拡張、縮小を行うことによりなされ
るが、この調節も微妙かつ困難である。そして、測定範
囲の設定を行うことにより、さきに設定した原点には大
きな狂いが住じ、再度原点設定の作業が必要となる。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、波形
表示における原点を容易に、かつ、正確に設定すること
ができるとともに、設定された原点は他の波形処理操作
によっても変化しない超音波探傷器の原点設定装置を従
供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明は、超音波探触子に
対して所定のパルスを出力する送信部と、超音波探触子
からの信号を受信する受信部と、この受信部で受信され
た信号に基づいてその信号の波形を表示する表示部とを
Ｏｍえた超音波探傷器において、メモリを設けて受信部
で受信された入力信号を所定のサンプリング周期で当該
メモリにそのアドレス順に順次記憶させ、人力信号の各
波形のピーク値のうちの所定のものを原点として指示し
、指示されたピーク値のアドレスを表示部の原点のアド
レスとし、これを基にしてメモリに記憶されたデータを
表示部に表示するようにしたことを特徴とする。

〔作　用〕

被検査物体からの超音波の反射波は超音波探触子に戻り
、超音波探触子からはこの反射波に応じた信号が出力さ
れる。受信部ではこの信号を受信し、受信部からの出力
信号は所定のサンプリング周期でメモリに順に記憶され
る。各反射波形のピーク値のうちの所定のピーク値が原
点として指示される。指示されたピーク値のアドレスは
表示部の原点のアドレスとされ、このアドレスを基準と
してメモリの各アドレスに記憶されたデータが表示部に
表示される。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る超音波探傷器のブロック
図である。図で、第５図に示す部分と同一部分には同一
符号を付して説明を省略する。２１は本実施例の超音波
探傷器を示す。この超音波探傷器２１は次の各要素によ
り構成されている。即ち、２２は受信部６の出力信号を
ディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部、２３はＡ／Ｄ変
換部２２で変換された値を記憶する波形メモリ、２４は
波形メモリ２３の各アドレスを順に指定してゆくアドレ
スカウンタである。２５はタイミング回路であり、送信
部５、Ａ／Ｄ変換部２２およびアドレスカウンタ２４へ
それぞれ起動信号を与える。このタイミング回路２５の
発振には水晶発振子が用いられる。

２６は所要の演算、制御を行うＣＰＵ　（中央処理装置
）、２７は演算のためのパラメータやデ−夕等を一時記
憶するＲＡＭ　（ランダム・アクセス・メモリ）、２８
はＣＰＵ２６の処理手順を記憶するＲＯＭ　（リード・
オンリ・メモリ）である。

２９は所望の測定範囲を入力する測定範囲設定部、３０
は数値等を入力するキーボード入力部である。

３１は液晶表示部、３２はＣＰＵ２６の演算、制御の結
果得られたデータに基づいて液晶表示部３１の表示を制
御する表示部コントローラである。

第２図は第１図に示すキーボード入力部におけるキース
イッチの配置図である本実施例において、キーボード入
力部３０のキースイッチは、０〜９までの１０個の数字
キースイッチ３０ａ　ｒ原点」の表示がある原点キース
イッチ３０ｂ、および「セット」の表示があるセットキ
ースイッチ３０Ｃで構成されている。原点キースイッチ
３Ｑｂは原点位置を求める処理動作を起動する機能を有
し、又、セットキースイッチ３０ｃは入力終了の信号を
出力する機能を有する。

次に、本実施例の動作を第３図に示す反射波の波形図、
第４図に示す波形メモリ２３のブロック図、第５図に示
すフローチャート、および第６図ｆａｎ、　（ｂ）に示
す表示部の表示波形図を参照しながら説明する。タイミ
ング回路２５から送信部５ヘトリガ信号が出力されると
、送信部５は超音波探触子２にパルスを出力し、超音波
探触子２から被検査物体ｌ内に超音波が放射される。こ
の超音波の反射波は超音波探触子２により電気信号に変
換され、この信号は受信部６で受信される。受信部６は
、受信した反射波信号を以後の処理に適した値として出
力する。この出力された反射波信号は、所定のサンプリ
ング周期毎にＡ／Ｄ変換部２２においてディジタル値に
変換され、この変換された値は順次波形メモリ２３に記
憶される。この記憶は、アドレスカウンタ　２４が波形
メモリ２３のアドレスを順次指定することによりなされ
る。反射波信号のサンプリング、波形メモリ２３のアド
レ指定はタイミング回路　２５から出力される起動信号
により実行される。このような反射波信号のサンプリン
グと、そのディジタル値の波形メモリ２３への収容を第
３図および第４図により説明する。

第３図は反射波信号の波形図である。図で、横軸には時
間が、縦軸には反射波信号の大きさく電圧）がとっであ
る。Ｔ、Ｆは第９回に示すものと同じ反射波を示す。な
お、第３図では横軸のみが極端に拡大して描かれている
。次に、第４図は波形メモリ２３のブロック図である。

縦列に並べて示された各ブロックは波形メモリ２３にお
けるデータの収容部を意味し、各収容部に記載されたり
。）、　Ｄ　＜１＋、・・・・・・・・・Ｄ　（１１−
１＞、　Ｄい１．Ｄ（□、）・・・・・・・・・はＡ／
Ｄ変換部２２でディジタル値に変換された反射波信号の
データである。これらデータを一般形としてＤ（１，で
表わす。又、各収容部の左側に記載された符号Ａ、４（
。２．Ａ□、、・・・・・・・・・ＡＭｉｎ−１１＋Ａ
□６）　、　Ａ　ｎ　＜ｎ。１．・・・・・・・・・は
対応する収容部のアドレスを示す。これらアドレスを一
般形としてＡ□、。

で表わす。

今、第３図に示す時刻ｔ０において、タイミング回路２
５からＡ／Ｄ変換部２２およびアドレスカウンタ２４に
起動信号が出力されると、Ａ／Ｄ変換部２２ではそのと
きの反射波Ｔの電圧をＡ／Ｄ変換してデータＤ、。、を
得る。又、アドレスカウンタ２４は波形メモリ２３のア
ドレスＡ１゜）を指定する。この結果、データＤ、。、
は波形メモリ２３のアドレスＡ□。、に収容される。次
いで、時間τ、経過後の時刻ｔ１において、タイミング
回路２５から再びＡ／Ｄ変換部２２およびアドレスカウ
ンタ２４に起動信号が出力されると、同じくそのときの
反射波Ｔの電圧がＡ／Ｄ変換部２２で変換されてデータ
Ｄ　＋１）が得られ、アドレスカウンタ２４は次のアド
レスＡ□１）を指定するので、波形メモリ２３のアドレ
スＡＭ（＋＋にデータＤ（１゜が収容される。この場合
、時間τ、がサンプリング時間（例えば５０ｎｓ）とな
る。以下、同様にして反射波Ｔ、Ｓ、Ｆ、Ｂ、Ｂ’Ｓの
データが波形メモリ２３に記憶されることになる。

次に、原点設定の動作について説明する。原点を設置す
る場合には、まず、キーボード−人力部３０の原点キー
スイッチ３０ｂを押す。ＣＰｔＪ２６は常時この原点キ
ースイッチ３０ｂが押されたか否かを判断しており（第
５図に示す手順ｐ＋）、これが押されたことを判定する
ことにより原点設定処理を行う。即ち、最初に、波形メ
モリ２３に記憶されているデータに基づいて、各反射波
Ｔ。

Ｓ、Ｆ、Ｂ、Ｂ、のピーク値を検索し、そのピーク値を
格納しているアドレスを求める（手順Ｐｇ）。

次に各反射波形Ｔ、Ｓ、Ｆ、Ｂ、Ｂ、を液晶表示部３１
に表示する（手順Ｐ３）。この表示の概略について説明
する。液晶表示部３１はその横方向においである数の液
晶ドツトが配列されており、又、表示部コントローラ３
２には当該配列の数と同数のアドレスを有する表示メモ
リ　（図示されていない）が設けられている。今、仮に
液晶ドツトの配列数を２００とすると、表示メモリのア
ドレス（これをＡ１．（ｊ）で表す）の数は、アドレス
Ａ　Ｌ　（。）からアドレスＡ　Ｌ　＋１９９１までの
２００となる。一方、波形メモリ２３のアドレスＡＭ（
１）のうち、反射波Ｔ、Ｓ、Ｆ、Ｂ、Ｂ、までが格納さ
れているアドレスの数を１０００とする。一方、表示メ
モリの数は２００であるので、全ての領域を表示するた
めには、表示するデータを間引く必要がある。そこで、
上記１０００のアドレス（アドレスＡ０゜。

〜ＡＭ（９９１１１）のうち５番目毎のアドレス（アド
レスＡＭ＋ａｌｌ　ＡＭ（Ｓｏｌ　ＡＭ＋１゜）＋ＡＭ
＋９９゜、）を表示メモリのアドレスＡＬ、ｊ、に対応
させ、そのデータを表示メモリの当該アドレスに転送し
、表示部コントローラ３２によりこれらのデータを液晶
表示部３１に表示すれば各反射波Ｔ　”　Ｂ　ｓを表示
することができる。

次に、第６図（ａ）に示すように液晶表示部３１に表示
された波形のピーク値のすべてに番号を付与表示すると
ともに、それらのピーク値のうち原点位置とすべきピー
ク値の選択を指示する原点位置選択表示を行う（手順Ｐ
４）。なお、これらの番号は手順Ｐ２で得られた各ピー
ク値に対して予め順に付与されている。第６図（ａｌに
示す場合、反射波Ｔ、Ｓ、Ｆ、Ｂ、ＢＳのピーク値にそ
れぞれ順に番号Ｏ〜４が付され、又、原点位置選択表示
として「ゲンテンイチヲシジシナサイ」という表示がな
されている。オペレータはこの指示にしたがつて、反射
波Ｓのピーク値の番号ｒｌＪをキーボード入力部３０の
数字キースイッチ３０ａのうち数字「１」が表示された
ものを押圧し、次にセットキースイッチ３０ｃを押圧し
て入力の終了を報せる。

ＣＰＵ２６はキーボード入力部３０からの指示をみて、
これが番号「１」であ−ることから、手順Ｐ２で求めた
アドレスのうち、液晶波Ｓのピーク値を記憶するアドレ
ス（このアドレスをＡ、（１）とする）を取出す（手順
Ｐ、）、このようにしてアドレスＡＭ＋ｓ＋が定められ
ると、このアドレスＡ□０は表示部コントローラ３２の
表示メモリの最初のアドレス（′ｆｆ１．晶表示部３１
の最左端に表示されるデータを記憶するアドレス）ＡＬ
＋。）に対応せしめられる（手順Ｐ６）。そして、液晶
表示部３１における表示には、第６図（ｂ）に示すよう
に反射波Ｓのピーク値が最左端に表示され、これが原点
となる。

なお、第６図中）に示すような波形表示（第６図（ａｌ
の波形表示の平行移動）を行うには、第６図（ａ）に示
す波形を表示している波形メモリ２３の各アドレスに対
して、これに対応する表示メモリのアドレスを、第６図
ｆａｌの表示の対応から、１番のピーク値の表示メモリ
のアドレスの数だけ減じたアドレスとすればよい。

上記原点とされたピーク値を記憶するアドレスＡ□９は
、例えばＲＡＭ２７の所要番地に記憶され、以後の反射
波形の表示処理（例えば測定範囲の設定処理）がどのよ
うになされても、当該アドレスＡＭ１３１は原点のアド
レスとして保持されることになる。したがって、原点の
設定が容易、正確になされるばかりでなく、原点設定後
にどのような処理が行われても原点が変動することはな
い。

なお、上記実施例の説明では、各波形のピーク値を求め
て原点設定を行う例について説明したが、これに限るこ
とはなく、液晶表示部３１にカーソルを表示することに
より原点設定を行うこともできる。即ち、別途ロータリ
スイッチを設け、これにより表示メモリのアドレスをす
べて指定できるようにしておく。そして、このロータリ
スイッチでアドレスが指定されたとき、当該アドレスに
格納されでいるデータを垂直な線又は破線を表示するデ
ータに変更し、指定が解除されたとき再度元のデータを
格納するカーソル手段を設けておく。

このように、ロークリスイッチおよびカーソル手段が設
置された状態で、前述のように各反射波を液晶表示部３
１に表示し、ロータリスイッチを回転してゆくと、これ
に応じて波形上を直線又は破線がカーソルとして水平方
向に移動する。したがって、このカーソルを反射波Ｓの
ピークに一敗させることにより、そのときの表示メモリ
のアドレスに対応する波形メモリ２３のアドレスＡ　Ｍ
　（。を原点として指定することができる。

なお又、上記実施例の説明では、表示部として液晶表示
部を例示して説明したが、液晶表示部に限ることはなく
、通常の陰極線管、プラズマ表示部等を用いることがで
きるのは明らかである。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、受信した反射波のデー
タを波形メモリに記憶させ、各波形のピーク値のうちの
所定のピーク値を原点として指示し、そのピーク値のア
ドレスを表示部のアドレスの原点として表示を行うよう
にしたので、原点の設定を容易かつ正確に行うことがで
きるとともに、測定範囲設定等の他の処理を行っても原
点が変化することはない。　　−

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る超音波探傷器のブロック
図、第２図は第１図に示すキーボード入力部のキースイ
ッチの配置図、第３図は反射波の一部の波形図、第４図
は第１図に示す波形メモリのブロック図、第５図は第１
図に示す超音波探傷器の動作を説明するフローチャート
、第６図（ａ）。 （ｂｌは第１図に示す液晶表示部に表示される波形図、
第７図は従来の超音波探傷器のブロック図、第８図は水
浸法を説明する断面図、第９図は反射波の波形図である
。 １・・・・・・・・・被検査物体、１ｆ・・・・・・・
・・欠陥、２・・・・・・・・・超音波探触子、５・・
・・・・・・・送信部、６・・・・・・・・・受信部、
２１・・・・・・・・・超音波探傷器、２２・・・・・
・・・・Ａ／Ｄ変換部、２３・・・・・・・・・波形メ
モリ、２４・・・・・・・・・アドレスカウンタ、２５
・・・・・・・・・タイミング回路、２６・・・・・・
・・・ＣＰＵ、２７・・・・・・・・・ＲＡＭ、２８・
・・・・・・・・ＲＯＭ、２９・・・・・・・・・測定
範囲設定部、３０・・・・・・・・・キーボード入力部
、３１・・・・・・・・・液晶表示部第２図　　　第４
図 第３図 第５図 第６図 （ａ） （ｂ） 第　８　区 １’ｆ 第９図 ＴＳ　　　　　　ＦＢＢ５ 零巨竜４２有口正書（自発） 昭和６２年１１月／り口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超音波探触子に対して所定のパルスを出力する送信部と
   、前記超音波探触子からの信号を受信する受信部と、こ
   の受信部で受信された信号に基づいて当該信号の波形を
   表示する表示部とを備えた超音波探傷器において、前記
   受信部で受信された入力信号を所定のサンプリング周期
   で順次アドレスに記憶するメモリと、前記入力信号の各
   ピーク値のうちの所定のピーク値を原点として指示する
   指示手段と、指示されたピーク値のアドレスを前記表示
   部の原点のアドレスとして前記メモリに記憶されたデー
   タを前記表示部に表示する表示制御手段とを設けたこと
   を特徴とする超音波探傷器の原点設定装置。