JPS6383664A

JPS6383664A - 超音波探傷装置

Info

Publication number: JPS6383664A
Application number: JP23056286A
Authority: JP
Inventors: Toru Miyata; 徹宮田; Toshio Nonaka; 野中　寿夫; Yasuo Hayakawa; 泰夫早川
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1986-09-29
Filing date: 1986-09-29
Publication date: 1988-04-14
Anticipated expiration: 2009-02-23
Also published as: JPH0614031B2

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】［産業上の利用分野コこの発明は、超音波探傷装置に関し、特に、焦点型探触
子を用い、小さい欠陥についてＢスコープ像を表示でき
るような超音波探傷装置に関する。

［従来の技術］第６図（ａ）、（ｂ）に示すように、被検祠１中に欠陥
２などがある場合、探触子３から超〆１波を発信して被
検材１の表面から反射される表面エコー、欠陥２から反
射される欠陥エコー、底面から反射される底面エコーを
探触子３にて受信し、それぞれの受（１，エコー信号と
して第６図（ｂ）に見る表面エコー信シフ３ｂと欠陥エ
コー信号３ｃｓそして底面エコー信号３ｄとを得て、表
面エコー信号３ｂと欠陥エコー信号３Ｃとの距離Ｘから
欠陥までの距離（深さ）ｈを、欠陥エコー信号３Ｃの高
さｙから欠陥の大きさｄを知って、探傷することが杼わ
れる。なお、第６図（ｂ）において、３ａは送信パルス
信号であり、４は、受信エコー信号を選択するゲートで
ある。

このような各エコー波形を得るＡスコープ方式は、超音
波探傷におけるモニタとして広く利用されている。しか
し、探傷情報としては一探触点しか得られない欠点があ
る。そこで、このような問題点を改善するために探触子
の移動距離を横軸とし、探傷距離（深さ）を縦軸として
被検材１の縦断面を画かせるＢスコープ方式が採用され
る場合もある。さらに被検材１ヒで探触Ｊ’３を縦横に
平面走査させ、探傷距離の特定範囲にあるエコーの変化
を階調表示（白黒の２値化表示、あるいはカラー表示）
して横断面図を画かせるＣスコープ方式が採用されるこ
ともある。

［解決しようとする問題点］前記Ｂスコープ方式は、第７図〜第９図に示すように探
触子３が定められたピッチ（データ取入れ点として黒点
で示す）で被検材１１−を移動し、各点において第８図
に示すようにＡスコープ図形を輝度変調してポジティブ
、ネガティブ信号として線で表し、これを第９図に示す
ように横軸に位置、縦軸に、音波伝播時間を採り、画像
表示するのが−・般的である。しかし、このＢスコープ
方式で使用する探触子３は超音波ビームが絞られていな
いフラｙ）型であるため、検出される欠陥は大きなもの
に限られる欠点がある。

［発明の］−１的コこの発明は、このような従来技術の問題点を解決するも
のであって、小さい欠陥を簡１１稍こ検出でき、これを
Ｂスコープ像として表示できる超１！１波探傷装置を提
供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段コこのような目的を達成するためのこの発明の超？Ｘ彼探
傷装置における丁゛段は、焦点型探触子を用い、その焦
点を被検体表面から底面まで所定のピッチで移動させて
受信エコー信号から所定の探傷情報を得るものであって
、所定のピッチに対応する時間ピッチで受信エコー信号
に対してゲートを設定するというものであり、より具体
的には、制御信号に応じて所定のピッチに対応する時間
ピッチで受信エコー信号に対してゲートを設定するゲー
ト回路と、焦点の位置に応じて制御信号を発生してゲー
トの位置を焦点の位置対応の時間位置に設定する制御装
置とを備えていて、焦点型探触子により被検体をＢスキ
ャンしてＢスコープ像を得るというものである。

［作用コこのように焦点型探触子を用いてその焦点を被検体表面
から底面まで所定のピッチで移動させて受イ、−１エコ
ー信号から所定の探傷情報を得るようにしているので、
微細な欠陥が検出でき、しかも受信エコー信号のゲート
位置をゲート回路により対応して順次発生させるように
もできるので、その制御が部用なものとなる。

特に、ゲート回路に特定の抵抗値の組合せで決定される
遅延回路を設けて、これをデジタル値で制御するように
すれば、マイクロプロセッサ等の演算処理装置で直接制
御できるので部用な構成で微細な欠陥をＢスコープ像と
して表示でき、より正確な検査が期待できる。

［実施例］以下、この発明の一実施例について図面を参照して詳細
に説明する。

第１図は、この発明を適用した超音波探傷装置の一実施
例のブロック図、第２図（ａ）は、そのＢスキャンの状
態の説明図、第２図（ｂ）は、その超高波探傷装置がＢ
スキャンする場合のデータ採取の処理の流れ図、第３図
は、ゲート回路の構成の説明図、第４図は、その遅延時
間設定回路の説明図、第５図は、デジタル制御による遅
延時間制御の仕方を示すテーブルの説明図である。

第１図において、２０は、超音波探傷装置であり、その
探触子３は、焦点型探触子であって、例えばＹＺ軸又は
ＹＺ軸の各軸走杏機構を備えるスキャンニング装置１０
のＺ軸走杏部に固定されている。そしてこのＺ軸走査部
がＸ及び／又はＹ軸走査部に支承され、探触子３は被検
材１の縦断面方向において、Ｉ＝’Ｔ’方向での往復走
査できるようにＸ及び／又はＹ、Ｚ方向に移動可能に固
定されている。

この探触子３は、超音波探傷器６に接続されていて、超
音波探傷器６は、探触子３に送信パルス信号を送出し、
これから超音波エコーの受信信号を受ける。超音波探傷
器６は、いわゆるパルサ・レシーバであって、受信した
エコー信号を増幅又は減衰してオシロスコープ１２及び
ゲート回路７へと送出する。

ここで、オシロスコープ１２は、受信エコー信号をモニ
タリングし、第６図（ｂ）に見るようなＡスコープ像を
表示する。ゲート回路７は、超音波探傷器６と探触子３
によって得た波形に対して設定された焦点位置の部分の
波形を取出すものであって、焦点に対応する位置にゲー
トを発生させ、そのゲート内の最大信−」°レベルに応
じたアナログ電圧を出力する。

このゲート回路７は、ｌ”’ｌ像処理装置１６により制
御信号に応じて制御され、探触子３の焦点移動ピッチに
対応して、焦点位置に対応する時間位置（タイミング位
置）で第６図（ｂ）のゲート４で示すゲート信号を発生
して、受信エコー信号を選択する。ゲート回路７に発生
した選択された受信エコー信号のアナログ電圧は、Ａ／
Ｉ）変換器８に送出されて、ここでデジタル化されてそ
の出力が画像処理装置１６に送られる。

画像処理装置１６は、マイクロプロセッサ（以ドＣＰＵ
）９及びメインメモリ１４、画像メモリ１３、ディスプ
レイ１５等を備えていて、これらがバス１１により接続
されている。また、！Ｉ’ｌ記ゲート回路７、Ａ／Ｄ変
換器８及びスキャンニング装置１０もバス１１に接続さ
れ、ＣＰＵ９により制御される。ＣＰＵ９は、Ａ／Ｄ変
換器８からのデータを受けて、メインメモリ１４に格納
された制御プログラムに従って所定の処理をし、その結
果をＩｌｌ！Ｉ像メモリ１３に記憶する。

ここで、メインメモリ１４には、スキャニング装置１０
を制御し焦点深さを算出するスキャニングプログラム１
４ａと、被検材１の中での焦点の位置を探触子３の移動
距離に換算する焦点深さ演算プログラム１４ｂ１焦点の
対応位置へのゲート４の移動圧１１ｉｌ（時間）を計算
し、ゲートを設定するゲート位置設定プログラム１４Ｃ
１そして画像処理プログラム１４ｄ等が格納されている
。

なお、スキャニング装置１０は、画像処理装置１６の制
御において探触子３を第２図（ａ）に示すように被検材
１の縦断面方向に一致して、Ｚ方向（［・、上方向）に
順次降ドしながら往復移動させる制御をすると共に、　
・定間隔（黒点で示す探傷ピッチ位置）でデータを取入
ねるようにＡｌ１）変換器８のＡ／Ｄ変換タイミングを
制御する。

次に、第２図（ａ）、（ｂ）に従って、Ｂスコープ像を
得る処理について説明する。

まず、スキャニングプログラム１４ａが起動され、ＣＰ
Ｕ９によって探触子３の位置が制御されて探触子３が走
査の始点に移動する。次に、焦点を被検材１の表面に合
わせ、同時に第６図（ｂ）に見るゲート４を表面に合わ
せ、探触子３を探傷ピッチに合わせて制御し、第２図（
ａ）に見るようにピッチ移動させて被検材１をＢスキャ
ンし、各探傷点における受信エコー信号を得て、そのデ
ータを収集する。これを被検材１の端まで繰り返し行う
。

端まで来たら、焦点を被検材１の内で断面方向に１ピッ
チ分下げるのに必安な探触子３の移動距離（Ｚ方向の位
置）を焦点深さ演算プログラム１４ｂによって算出する
。さらに、焦点位置にゲート４を開くために、ゲート位
置設定プログラム１４ｃによってゲート４の位置を算出
する。そして１）ＩＩ記広焦点さの情報とゲート４の位
置の情報とに基づき、ＣＰＵ９からゲット回路７に対応
する制御４：：’ｊＪを送出し、焦点の位置（深さ）対
応にゲ−ト位置を設定するとともに、スキャンニング装
置１０には、探触子３が、設定された焦点位置に焦点を
結ぶように、Ｚ方向移動信号（この場合には特に、下降
方向へ１ピッチ分下げる信号）を送出する。

このようにして設定された新しい焦点位置とゲート位置
とによりｒ＋Ｔびスキャニングプログラム１４ａを起動
して探触子３を被検材１の端から端まで移動させる。

このような処理の全体的な流れを示すと、第２図（ｂ）
のようになる。

すなわち、ステップ■で、被検材１が浸漬された水槽の
音速ＣＩ及び被検材１内の音速Ｃ２をセントし、ステッ
プ■にて探触子３の初期探査位置の位置決めを行い、ス
テップ■にて焦点を被検材１の表面に合わせ、ゲートを
表面に合わせる処理をする。そしてステップ■にデータ
を収集して、ステップ■にて、スキャンが１ラインの終
わりに来ているか否かを判定して、ｌラインの終わりで
あれば、ステップ■へと移動し、ステップ■にて焦点が
底面に合っているか否かの判定をする。ここで底面に合
っていれば、この処理は終了となる。

また、底面に合っていなければ、ステップ■へと移行し
て、ステップ■にて、焦点を被検祠１の内部において１
ピッチ分に対応するピッチだけドに移動させて、かつこ
れに対応してゲートを対応時間位置へ移動させる処理を
行う。そしてステップ■へと戻り、前記と同様な処理を
繰り返す。

また、前記ステップ■の１ラインの終わりに来ているか
否かの判定で、１ラインの終わりに来ていなければステ
ップ■ａへと移行して、ステップ■ａにて探触子３を１
ピッチ分表面に平行な方向へ移動させ、ステップ■へと
戻って次のデータの収集を行う。

このように第２図（ｂ）に見る処理の流れに従って、■
ピッチづつその深さを加えて、被検材ｌの内部の焦点を
順次深いところへと合わせていき、焦点が被検材１の底
面に来るまでデータを収集するものである。なお、被検
材１の厚さが設定されたピッチの整数倍に対応しないと
きには、対応するピッチに指定するか、又は、底面に最
も近いピ、チの走査が終了した時点で底面に一致するよ
うに底面だけを特別に設定するものである。

第３図は、このような１＋ＩＩＩ像データを採取する場
合のゲート４の位置を順次変更するためのゲート回路７
の具体的な回路構成の−・つを示している。

ゲート回路７は、表面波検出回路２１と、トリが発生回
路２２、そしてゲート信お発生回路２３とから構成され
、ゲート信号発生回路２３は、モノステートプルマルチ
バイブレータ２３ａ及びこれに挿入されている可変抵抗
回路２３ｂとにより構成されていて、可変抵抗回路２３
ｂの抵抗値を変化させることにより、その遅延時間が決
定される。そしてこの遅延時間に対応してモノステート
プルマルチバイブレータ２３ａから発生するゲートイ言
号の発生時間位置（タイミング）が決定されるすなわち
、この遅延時間は、モノステートプルマルチバイブレー
ク２３ａのｉ１ｆ変抵抗抵抗２３ｂ（外付は抵抗回路）
と同様なコンデンサ２３ｃ（外付はコンデンサ）の比に
比例する。そこで遅延時間を変えるには可変抵抗回路２
３ｂ（外付は抵抗回路）の抵抗値を可変にしてやればよ
い。

このＩＩＪ変抵抗抵抗回路２３ｂ第４図、第５図にツバ
すように、固定抵抗ｒ／”ｒ７を直列につなぎ、さらに
各固定抵抗の値をＲＩ＝２（ｉ−θ・ｒＱとし、切り換
えスイッチｓ、−ｓ７を第５図の表２４に示すように切
り換えるものであって、スイッチＳ／”８７は、ｎ個（
ｎ＝７）のうち選択された抵抗のみモノステートプルマ
ルチバイブレータ２３ａの遅延回路に寄与する抵抗とし
てこの回路に直列接続するものである。

すなわち、表２４は、横の欄に前記切り換えスイッチｓ
、−ｓ７を取り、縦の欄に各抵抗ｒｌ　　（ｉ＝１〜７
）の抵抗値Ｒ１を採ったものであって、この表のマトリ
ックスの交点の値が“０”のときは、対応するスイッチ
８１　　（ｉ＝１〜７）が“ＯＦＦ″　（オフ）である
ことを意味している。そしてこのときには、スイッチ８
１は抵抗ｒｉ側にセ、トされておらずに、ショート側に
接続されている状態となっていて、その抵抗は遅延に寄
りしない。また、交点の値が“１”のときは、対応する
スイッチＳｔ　　（ｉ＝１〜７）が“ＯＮ”　（オン）
されることを意味している。そしてこのときには１、ス
イッチＳｉは抵抗ｒｌ側にセットされ、抵抗値ｒ１が直
列に接続される状態となっている。したがって、第４図
に示す直列回路の全抵抗ＩＩｔＲは、表２４の縦の欄の
各行対応の抵抗値となる。これを式で示すと、次のよう
になる。

Ｒ＝２６Ｘ　（Ｓ７）＋２ＳＸ　Ｃ８６）　＋２ＱＸ（
Ｓｓ）＋２３Ｘ　（Ｓｑ）＋２２Ｘ　（ＳＪ　）＋２Ｘ
　（８２）＋　（Ｓ／　）ただし、（Ｓｊ）は、抵抗ｒｉに対応するスイッチＳｌ
が“１”に設定されたときの直列回路に挿入される各抵
抗値である。

その結果、前記の式に対応して、各ビットを割当て、こ
の例では、７ビツトを各スイッチｓｌ〜Ｓフッオン／オ
フ制御信号に割当て、デジタル値の“１”、′０°゛に
対応させてスイッチＳｌを制御すれば遅延時間の制御が
デジタル的に制御可能である。特に、前記スイッチスイ
ッチ５ｔ＝Ｓフをアナログスイッチ回路により形成すれ
ば、その全抵抗値Ｒは、ＣＰＵ９によって１２８段階（
表２４参照）に制御でき、ＣＰＵ９からゲート回路７に
デジタル値の形態で制御信号を送り、このようなデンタ
ルの制御信シ）で自１１１にゲート位置を設定でき、し
かも自動的にゲート４の位置を移動できることになる。

以−１−説明してきたが、遅延回路に寄１４する抵抗を
挿入する可変抵抗回路は、第４図に示す抵抗とスイッチ
の組合せに限定されるものではなく、種々の組合せが可
能である。例えば、各抵抗を直列接続した回路の各抵抗
にスイッチをｊｌｒ；、列に挿入して、オフしたときに
、抵抗を挿入して、全抵抗値を決定するようにしてもよ
いし、さらにこのような直列回路による抵抗接続に組合
せにも限定されるものではない。

実施例では、Ｂスコープ像を得るＢスキャンの場合を中
心に説明しているが、この発明は、Ｂスキャンに限定さ
れるものではなく、Ｃスキャンを含め超昌゛波探傷−・
般に適用でき、採取する探傷情報は画像処理されること
に限定されない。

また、実施例では、被検材を対象としているが、被検体
一般に適用することができることはもちろんである。

［発明の効果コこの発明の超音波探傷装置にあっては、焦点型探触子を
用い、その焦点を被検体表面から底面まで所定のピッチ
で移動させて受信エコー信号から所定の探傷情報を得る
ものであって、所定のピッチに対応する時間ピッチで受
信エコー信号に対してゲートを設定するようにしている
ので、微細な欠陥が検出でき、しかも受信エコー信号の
ゲート位置をゲート回路により対応して順次発生させる
ようにもできるので、その制御が＠Ｃ１１なものとなる
。

特に、ゲート回路に特定の抵抗値の組合せで決定される
遅延回路を設けて、これをデジタル値で制御するよにす
れば、マイクロプロセッサ等の演算処理装置で直接制御
できるので簡単な構成で微細な欠陥をＢスコープ像とし
て表示でき、より正確な検査が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を適用した超音波探傷装置の一実施
例のブロック図、第２図（ａ）は、そのＢスキャンの状
態の説明図、第２図（ｂ）は、その超音波探傷装置がＢ
スキャンする場合のデータ採取の処理の流れ図、第３図
は、ゲート回路の構成の説明図、第４図は、その遅延時
間設定回路の説明図、第５図は、デジタル制御による遅
延時間制御の仕方を示すテーブルの説明図、第６図（ａ
）及び（ｂ）は、超音波探傷方法の一般的な説明図、第
７図は、そのＢスキャンの一般的な説明図、第８図は、
その波形処理の説明図、第９図は、その表示画像の説明
図である。１・・・被検材、２・・・欠陥部、３・・・探触ｒ１４
・・・ゲート、５・・・ディスプレイ、６・・・超；：
ｒ；波探傷器、７・・・ゲート回路、８・・・Ａ　／　
Ｉ）　変換器、９・・・マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）
、ＩＯ・・・スキャニング置、１１・・・／”７．１１
２・・・オシロスコープ、１３・・・画像メモリ、１４
・・・メインメモリ、１４ａ・・・スキャニングプロゲ
ラ１１．１４ｂ・・・焦点深さ演算プログラム、１４ｃ
・・・ゲート位置設定プログラム、１４ｄ・・・ゲート
設定プログラム、２１・・・表面波検出回路、２２・・・トリガ発生回路
、２３・・・モノステートプルマルチバイブレータ、２
４・・・遅延回路、２４ａ・・・可変抵抗、２４ｂ・・
・コンデンサ、ｒ７””ｒ７・・・抵抗％Ｓ／−８２・・・スイッチ回
路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）焦点型探触子を用い、その焦点を被検体表面から
底面まで所定のピッチで移動させて受信エコー信号から
所定の探傷情報を得るものであって、前記所定のピッチ
に対応する時間ピッチで前記受信エコー信号に対してゲ
ートを設定することを特徴とする超音波探傷装置。
（２）制御信号に応じて所定のピッチに対応する時間ピ
ッチで受信エコー信号に対してゲートを設定するゲート
回路と、焦点の位置に応じて前記制御信号を発生してゲ
ートの位置を前記焦点の位置対応の時間位置に設定する
制御装置とを備え、焦点型探触子により被検体をＢスキ
ャンしてＢスコープ像を得ることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の超音波探傷装置。
（３）制御装置は、画像処理をする演算処理装置であっ
て、ゲート回路は、ゲートパルス発生回路と、ｒｉ＝２
＾（＾ｉ＾−＾１＾）・ｒ＿０（ｉ＝１〜ｎ）により決
定される抵抗値をそれぞれ有するｎ個の抵抗（ｎは２以
上の整数）と、これらｎ個の抵抗に対応して設けられ、
前記ゲートパルス発生回路のゲートパルス信号を遅延さ
せるために、これらｎ個のうち所定の抵抗を選択的に前
記ゲートパルス発生回路に接続するｎ個のスイッチ回路
とを有していて、前記接続される抵抗の抵抗値で決定さ
れる遅延時間に従ったタイミングでゲート信号を発生す
るものであり、前記演算処理装置は前記ｎ個のスイッチ
回路を選択的にオン又はオフさせて前記接続される所定
の抵抗を設定するものであることを特徴する特許請求の
範囲第２項記載の超音波探傷装置。