JPS63167266A - 超音波検査装置 - Google Patents
超音波検査装置Info
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- JPS63167266A JPS63167266A JP61314356A JP31435686A JPS63167266A JP S63167266 A JPS63167266 A JP S63167266A JP 61314356 A JP61314356 A JP 61314356A JP 31435686 A JP31435686 A JP 31435686A JP S63167266 A JPS63167266 A JP S63167266A
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- distance
- amplification factor
- dgc
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- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 36
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- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
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Landscapes
- 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】
［産業上の利用分野］
本発明は、焦点型探触子の受信４号に対する増幅率を距
離に応じて補償するようにした超音波検査装置に関する
ものである。
離に応じて補償するようにした超音波検査装置に関する
ものである。
［従来の技術］
一般に、超音波が媒体中を伝搬する際に、吸収・反射−
回折・散乱・ビームの拡散等の作用を受けるため、伝搬
距離が長くなるにつれて音響としてのエネルギは減衰す
る。従って、被検体の内部の欠陥や不連続面から反射し
てくる超音波を受信、増幅し、表示する所謂超音波検査
装置におＩ、％ては、従来から距離増幅率補償機能（以
下ＤＧＣ： Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｇａ１ｎ Ｃｏｍｐｅ
ｎｓａｔｉｏｎと略称する）、即ち近距離から受信され
る信号については増幅率を低め、遠距離から受信される
信号については増幅率を高めるように作用する機能が具
備されている。
回折・散乱・ビームの拡散等の作用を受けるため、伝搬
距離が長くなるにつれて音響としてのエネルギは減衰す
る。従って、被検体の内部の欠陥や不連続面から反射し
てくる超音波を受信、増幅し、表示する所謂超音波検査
装置におＩ、％ては、従来から距離増幅率補償機能（以
下ＤＧＣ： Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｇａ１ｎ Ｃｏｍｐｅ
ｎｓａｔｉｏｎと略称する）、即ち近距離から受信され
る信号については増幅率を低め、遠距離から受信される
信号については増幅率を高めるように作用する機能が具
備されている。
第４図はこのＤＧＣを作用させない場合（ａ）と、作用
させた場合（ｂ）に観測される受信４号の振幅特性を定
性的に示している。ここで、ｌは被検体Ｓに接触させた
平面型探触子であり、Ｅｌ、Ｅ２． Ｅ３は被検体Ｓ中
に存在する同一形状、同一寸法の人工欠陥である。（ａ
）においては人工欠陥Ｅの距離が探触子ｌから遠くなる
に従って受信々号振幅が小さくなるが、（ｂ）において
はＤＧＣの機能によって同一形状、同一寸法の欠陥Ｅか
らの受信４号は距離に依存せずに同じ振幅となるように
補償されている。
させた場合（ｂ）に観測される受信４号の振幅特性を定
性的に示している。ここで、ｌは被検体Ｓに接触させた
平面型探触子であり、Ｅｌ、Ｅ２． Ｅ３は被検体Ｓ中
に存在する同一形状、同一寸法の人工欠陥である。（ａ
）においては人工欠陥Ｅの距離が探触子ｌから遠くなる
に従って受信々号振幅が小さくなるが、（ｂ）において
はＤＧＣの機能によって同一形状、同一寸法の欠陥Ｅか
らの受信４号は距離に依存せずに同じ振幅となるように
補償されている。
従来のＤＧＣは超音波探触子として、直接接触方式の平
面型探触子を用いることを前提として。
面型探触子を用いることを前提として。
その機能が働くように設計されており、その特性は例え
ば第５図に示すように距離の増加に対して、増幅率の変
化が零又は正の勾配を有するものである。しかしながら
、より微細な欠陥を高精度で検知するためには、焦点型
探触子を用いて超音波ビームを細く収束して、その焦点
域で探傷する超音波ビームが広く応用されるようになっ
てきている。
ば第５図に示すように距離の増加に対して、増幅率の変
化が零又は正の勾配を有するものである。しかしながら
、より微細な欠陥を高精度で検知するためには、焦点型
探触子を用いて超音波ビームを細く収束して、その焦点
域で探傷する超音波ビームが広く応用されるようになっ
てきている。
この場合に問題となるのは、焦点域の前後でビーム径が
距離と共に大きく変化するために、ビーム内での音響パ
ワー密度が焦点域から離れるに従って低下し、その結果
欠陥からの反射信号の振幅が減少することである。特に
、探触子の輻射面から焦点に至るまでの区間では、ビー
ム内での音響パワー密度が焦点に近付くほど増大し、同
程度の欠陥であっても焦点の近くに存在するものほど、
見掛けの反射信号の振幅が大きく観測されることである
。高分解能を得るために、大口径で短焦点の探触子を用
いる場合には、更にこのような傾向が顕著に現われるこ
とになる。このような現象に対しては、従来のＤＧＣで
は全く補償することができず、欠陥の程度の判定、分類
など超音波探傷結果の定量的評価を困難なものとしてい
る。
距離と共に大きく変化するために、ビーム内での音響パ
ワー密度が焦点域から離れるに従って低下し、その結果
欠陥からの反射信号の振幅が減少することである。特に
、探触子の輻射面から焦点に至るまでの区間では、ビー
ム内での音響パワー密度が焦点に近付くほど増大し、同
程度の欠陥であっても焦点の近くに存在するものほど、
見掛けの反射信号の振幅が大きく観測されることである
。高分解能を得るために、大口径で短焦点の探触子を用
いる場合には、更にこのような傾向が顕著に現われるこ
とになる。このような現象に対しては、従来のＤＧＣで
は全く補償することができず、欠陥の程度の判定、分類
など超音波探傷結果の定量的評価を困難なものとしてい
る。
［発明の目的］
本発明の目的は、上述の従来例の欠点を除去することに
より、焦点型探触子を用いて精密探傷法の定量性を高め
た超音波検査装置を提供することにある。
より、焦点型探触子を用いて精密探傷法の定量性を高め
た超音波検査装置を提供することにある。
［発明の概要］
上述の目的を達成するための本発明の要旨は、焦点型探
触子からの超音波受信に対する増幅率が、前記探触子表
面より焦点までの区間内から受信される信号に対しては
距離の増加につれて減少するようにし、かつ焦点以遠の
区間から受信される信号に対しては距離の増加につれて
増加するように設定した距離増幅率補償機能を備えたこ
とを特徴とする超音波検査装置である。
触子からの超音波受信に対する増幅率が、前記探触子表
面より焦点までの区間内から受信される信号に対しては
距離の増加につれて減少するようにし、かつ焦点以遠の
区間から受信される信号に対しては距離の増加につれて
増加するように設定した距離増幅率補償機能を備えたこ
とを特徴とする超音波検査装置である。
［発明の実施例］
本発明を第１図〜第３図に図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。
に説明する。
第１図に示すように、被検体Ｓは通常では水等の超音波
伝搬媒体２を満たした水槽３中に設置され、探触子１の
先端部は媒体２内に浸漬されている。４はクロック発生
器であり、その出力はパルサ５、増幅器６、ＤＧＣ制御
信号発生器７に接続されている。パルサ５の出力は探触
子１に接続され、探触子１の出力は増幅器６を介してブ
ラウン管オシロスコープなどの表示器８に接続されてい
る。また、９は入力器であり、入力されたパラメータは
ＤＧＣ＃Ｉｉｍ信号発生器７を介して増幅器６に接続さ
れている。
伝搬媒体２を満たした水槽３中に設置され、探触子１の
先端部は媒体２内に浸漬されている。４はクロック発生
器であり、その出力はパルサ５、増幅器６、ＤＧＣ制御
信号発生器７に接続されている。パルサ５の出力は探触
子１に接続され、探触子１の出力は増幅器６を介してブ
ラウン管オシロスコープなどの表示器８に接続されてい
る。また、９は入力器であり、入力されたパラメータは
ＤＧＣ＃Ｉｉｍ信号発生器７を介して増幅器６に接続さ
れている。
先ず、クロック発生器４からのクロック信号に同期して
パルサ５が作動して高圧パルスを発生し、これにより探
触子１が駆動されて媒体２中に超音波ビームＢが輻射さ
れる。ここで、探触子１は輻射面に音響レンズ等の超音
波ビーム収束機能を有する所謂焦点型探触子であり、超
音波ビームＢは水中を収束しつつ伝搬し、被検体Ｓ中の
所定の深さで焦点を結像し、以後ビームＢは拡散しつつ
被検体Ｓ中を伝搬する。被検体Ｓの伝搬経路に欠陥など
の不連続面が存在すると、そこでビームＢが反射され伝
搬経路を逆行して、探触子１で受信されて電気信号に変
換される。この受信４号は増幅器６内で増幅争検波され
、時間ゲート、閾値ゲート等を経て探傷信号を生成し表
示器８に送られて表示される。ここで、増幅器６はＤＧ
Ｃ機能を備えており、ＤＧＣ制御信号発生器７からの制
御信号によりその増幅率が制御される。
パルサ５が作動して高圧パルスを発生し、これにより探
触子１が駆動されて媒体２中に超音波ビームＢが輻射さ
れる。ここで、探触子１は輻射面に音響レンズ等の超音
波ビーム収束機能を有する所謂焦点型探触子であり、超
音波ビームＢは水中を収束しつつ伝搬し、被検体Ｓ中の
所定の深さで焦点を結像し、以後ビームＢは拡散しつつ
被検体Ｓ中を伝搬する。被検体Ｓの伝搬経路に欠陥など
の不連続面が存在すると、そこでビームＢが反射され伝
搬経路を逆行して、探触子１で受信されて電気信号に変
換される。この受信４号は増幅器６内で増幅争検波され
、時間ゲート、閾値ゲート等を経て探傷信号を生成し表
示器８に送られて表示される。ここで、増幅器６はＤＧ
Ｃ機能を備えており、ＤＧＣ制御信号発生器７からの制
御信号によりその増幅率が制御される。
増幅率の制御は例えば第２図に示すように、増幅器６の
帰還回路にデジタル制御アッテネータ１０を組込んで外
部から制御信号Ｃを加えるようにしてもよいし、通常の
自動利得調整（ＡＧＣ）のように増幅素子のバイアスレ
ベルを変化させる方式でもよく、その他に高速で増幅率
を調整できる方法であればよい。
帰還回路にデジタル制御アッテネータ１０を組込んで外
部から制御信号Ｃを加えるようにしてもよいし、通常の
自動利得調整（ＡＧＣ）のように増幅素子のバイアスレ
ベルを変化させる方式でもよく、その他に高速で増幅率
を調整できる方法であればよい。
入力器９から入力するＶｓ （被検体中の音速）、Ｖｗ
（媒体中の音速）、ｄ（被検体表面から焦点までの深
さ）、ｆ（探触子の焦点距＃）、Ｇ１（初期増幅率）、
Ｇ２（起点増幅率）、Ｇ３（焦点域増幅率）、Ｇ４（終
点増幅率）のパラメータから、Ｄ Ｇ Ｃｉｖ制御信号
発生器７はクロック信号に同期して、次のように制御信
号を発生して増幅器６の増幅率を設定する。即ち、第３
図のタイムチャート図に示すようにクロック信号の立上
り点を時間の基準点である時刻ｔｏとして、ここでパル
サ５が作動し探触子１から超音波が輻射されて水中を伝
搬し、時刻ｔ１には被検体Ｓの表面に到達して、反射さ
れた超音波が探触子１で受信される０時刻ｔＯ〜ｔ１ま
での期間は超音波は媒体２中を伝搬しており、探傷すべ
き物体は存在しないので、この期間においては任意の初
期増幅率Ｇ１を設定してよい。
（媒体中の音速）、ｄ（被検体表面から焦点までの深
さ）、ｆ（探触子の焦点距＃）、Ｇ１（初期増幅率）、
Ｇ２（起点増幅率）、Ｇ３（焦点域増幅率）、Ｇ４（終
点増幅率）のパラメータから、Ｄ Ｇ Ｃｉｖ制御信号
発生器７はクロック信号に同期して、次のように制御信
号を発生して増幅器６の増幅率を設定する。即ち、第３
図のタイムチャート図に示すようにクロック信号の立上
り点を時間の基準点である時刻ｔｏとして、ここでパル
サ５が作動し探触子１から超音波が輻射されて水中を伝
搬し、時刻ｔ１には被検体Ｓの表面に到達して、反射さ
れた超音波が探触子１で受信される０時刻ｔＯ〜ｔ１ま
での期間は超音波は媒体２中を伝搬しており、探傷すべ
き物体は存在しないので、この期間においては任意の初
期増幅率Ｇ１を設定してよい。
時刻ｔ１は入力したパラメータからＤＧＣ制御信号発生
器７内で、次式に従って算出されて制御信号が形成され
る。
器７内で、次式に従って算出されて制御信号が形成され
る。
ｔｌ＝ ２ ・（（ｆ −ｄ） ・Ｖｓ／Ｖｗ） ／Ｖ
ｗ被検被検体表面から入射した超音波は、距離ｄだけ進
んだ点で収束して焦点を結ぶ、焦点位置で反射された超
音波が受信される時刻をｔ２とすると、入力したパラメ
ータｄ及びＶｓより１次式によって算出される。
ｗ被検被検体表面から入射した超音波は、距離ｄだけ進
んだ点で収束して焦点を結ぶ、焦点位置で反射された超
音波が受信される時刻をｔ２とすると、入力したパラメ
ータｄ及びＶｓより１次式によって算出される。
ｔ２＝ ２ ・ｄ ／ Ｖｓ＋ ｔ１
時刻ｔ１における起点増幅率Ｇ２及びｔ２における焦点
域増幅率０３は、被検体Ｓ内での超音波の伝搬減衰によ
る受信々号振幅の減少と、超音波ビームＢの収束に伴う
音響パワー密度上昇による受信々号振幅の増大とを共に
補償できるように設定する。
域増幅率０３は、被検体Ｓ内での超音波の伝搬減衰によ
る受信々号振幅の減少と、超音波ビームＢの収束に伴う
音響パワー密度上昇による受信々号振幅の増大とを共に
補償できるように設定する。
具体的には、第４図に示すような被検体Ｓと同一材質で
作成した標準サンプル中の人工欠陥Ｅからの受信４号が
距離に拘らず同一振幅で検出されるように設定する。ま
た、増幅率がＧ２から６３に至る過程での増幅率は、第
３図では直線的に変化するように描いているが、補償効
果を十分に出すには非直線的に変化させる方がよい場合
もある。一般に、被検体Ｓの伝搬減衰が極めて大きい場
合を除いては、超音波ビームＢの収束による信号振幅増
大効果の方が優勢となるため、第３図に示すように増幅
率Ｇ２の方が０３よりも大きく、つまりｔｌ、ｔ２間の
増幅直線（曲線）が負の勾配を有するように設定される
０時刻ｔ２で焦点を通過した後は、超音波ビームＢは拡
散して音響パワー密度は減少してゆく、従って、伝搬減
衰との相乗効果で受信４号が被検体の終端に達し、そこ
からの反射信号が受信される時刻をｔ３、被検体Ｓの長
さを夕とすると、 ｔ３＝ ２ １１ （１！ −ｄ）／Ｖｓ＋ｔｌ＋ｔ
２となり、時刻ｔ３における終点増幅率Ｇ４は前述の音
響パワー密度の減少と伝搬減衰の影響を補償して、距離
に拘らず一定振幅の受信４号が得られるように設定する
。増幅率Ｇ３．０４間の重化は第３図では直線的に描い
であるが、補償効果を改善するために非直線的例えば指
数間数的に変化させることが望ましい、以後はクロック
信号ごとに上述のように増幅率を時間的に変化させるこ
とを繰り返せばよい。
作成した標準サンプル中の人工欠陥Ｅからの受信４号が
距離に拘らず同一振幅で検出されるように設定する。ま
た、増幅率がＧ２から６３に至る過程での増幅率は、第
３図では直線的に変化するように描いているが、補償効
果を十分に出すには非直線的に変化させる方がよい場合
もある。一般に、被検体Ｓの伝搬減衰が極めて大きい場
合を除いては、超音波ビームＢの収束による信号振幅増
大効果の方が優勢となるため、第３図に示すように増幅
率Ｇ２の方が０３よりも大きく、つまりｔｌ、ｔ２間の
増幅直線（曲線）が負の勾配を有するように設定される
０時刻ｔ２で焦点を通過した後は、超音波ビームＢは拡
散して音響パワー密度は減少してゆく、従って、伝搬減
衰との相乗効果で受信４号が被検体の終端に達し、そこ
からの反射信号が受信される時刻をｔ３、被検体Ｓの長
さを夕とすると、 ｔ３＝ ２ １１ （１！ −ｄ）／Ｖｓ＋ｔｌ＋ｔ
２となり、時刻ｔ３における終点増幅率Ｇ４は前述の音
響パワー密度の減少と伝搬減衰の影響を補償して、距離
に拘らず一定振幅の受信４号が得られるように設定する
。増幅率Ｇ３．０４間の重化は第３図では直線的に描い
であるが、補償効果を改善するために非直線的例えば指
数間数的に変化させることが望ましい、以後はクロック
信号ごとに上述のように増幅率を時間的に変化させるこ
とを繰り返せばよい。
上述の実施例においては、超音波探触子が固定焦点型の
単一探触子について述べているが、電子走査型の７レイ
探触子によってダイナミックフォーカス、つまり波面合
成により焦点位置が可変する場合の超音波検査装置であ
っても、全、く同様に実現することが可能である。
単一探触子について述べているが、電子走査型の７レイ
探触子によってダイナミックフォーカス、つまり波面合
成により焦点位置が可変する場合の超音波検査装置であ
っても、全、く同様に実現することが可能である。
［発明の効果］
以上説明したように本発明に係る超音波検査装置は、距
離増幅率補償機能を設けることにより、被検体の表面か
ら焦点域まで及び焦点域から被検体の終端面までの全域
に亙って、同一形状、同一寸法の欠陥からは同一振幅の
受信４号が得られ、焦点型探触子による精密探傷法の定
量性をより高めることが可能となる。
離増幅率補償機能を設けることにより、被検体の表面か
ら焦点域まで及び焦点域から被検体の終端面までの全域
に亙って、同一形状、同一寸法の欠陥からは同一振幅の
受信４号が得られ、焦点型探触子による精密探傷法の定
量性をより高めることが可能となる。
図面第１図〜第３図は本発明に係る超音波検査装置の実
施例を示すものであり、第１図はそのブロック回路構成
図、第２図は増幅器に設けたアッテネータの回路図、第
３図はタイムチャート図であり、第４図、第５図は従来
例の説明図である。 符号Ｓは被検体、■は探触子、２は超音波伝搬媒体、３
は水槽、４はクロック発生器、５はパルサ、６は増幅器
、７はＤＧＣ制御信号発生器、８は表示器、９は入力器
、１０はデジタル制御アッテネータである。 特許出願人 キャノン株式会社 第１図 ５４ 第２図 ｃ 第３図 ｔｏｔ＋ｔ２ ｔ３１
□晴間 ＝ 富４図 （Ｑ） □距離 第４図 （ｂ） 第５図 □距離
施例を示すものであり、第１図はそのブロック回路構成
図、第２図は増幅器に設けたアッテネータの回路図、第
３図はタイムチャート図であり、第４図、第５図は従来
例の説明図である。 符号Ｓは被検体、■は探触子、２は超音波伝搬媒体、３
は水槽、４はクロック発生器、５はパルサ、６は増幅器
、７はＤＧＣ制御信号発生器、８は表示器、９は入力器
、１０はデジタル制御アッテネータである。 特許出願人 キャノン株式会社 第１図 ５４ 第２図 ｃ 第３図 ｔｏｔ＋ｔ２ ｔ３１
□晴間 ＝ 富４図 （Ｑ） □距離 第４図 （ｂ） 第５図 □距離
Claims (1)
- １、焦点型探触子からの超音波受信に対する増幅率が、
前記探触子表面より焦点までの区間内から受信される信
号に対しては距離の増加につれて減少するようにし、か
つ焦点以遠の区間から受信される信号に対しては距離の
増加につれて増加するように設定した距離増幅率補償機
能を備え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 |
|---|---|---|---|
| JP61314356A JPS63167266A (ja) | 1986-12-27 | 1986-12-27 | 超音波検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61314356A JPS63167266A (ja) | 1986-12-27 | 1986-12-27 | 超音波検査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63167266A true JPS63167266A (ja) | 1988-07-11 |
Family
ID=18052343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61314356A Pending JPS63167266A (ja) | 1986-12-27 | 1986-12-27 | 超音波検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63167266A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014055880A (ja) * | 2012-09-13 | 2014-03-27 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 超音波探傷方法 |
| JP2014178289A (ja) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 板波検査方法および装置 |
-
1986
- 1986-12-27 JP JP61314356A patent/JPS63167266A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014055880A (ja) * | 2012-09-13 | 2014-03-27 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 超音波探傷方法 |
| JP2014178289A (ja) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 板波検査方法および装置 |
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