JPH01248053A - 超音波測定方法及び超音波測定装置 - Google Patents
超音波測定方法及び超音波測定装置Info
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- JPH01248053A JPH01248053A JP63077829A JP7782988A JPH01248053A JP H01248053 A JPH01248053 A JP H01248053A JP 63077829 A JP63077829 A JP 63077829A JP 7782988 A JP7782988 A JP 7782988A JP H01248053 A JPH01248053 A JP H01248053A
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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、超音波パルスエコー法により、被検体内部を
検査する超音波測定方法及び超音波測定装置に関するも
のである。
検査する超音波測定方法及び超音波測定装置に関するも
のである。
超音波パルスエコー法は、被検体内部のクラックや剥離
を非破壊で検出する方法としてよ(知られている。
を非破壊で検出する方法としてよ(知られている。
以下に超音波パルスエコー法の原理及び超音波像を得る
までの過程を示す。
までの過程を示す。
音響的に不連続な面(境界面)で音波は一部反射され、
その反射率Rは により表わされる。また、22<2.の境界面での反射
では入射波と反射波の位相が反転することが知られてい
る。超音波パルスエコー法では、被検体に向けて超音波
パルスを発信してその反射信号を受信し、反射信号に適
当な時間ゲートをかけることにより、被検体内部からの
反射信号のみを取り出し、その強度を測定することによ
り被検体内部の状態を検査する。
その反射率Rは により表わされる。また、22<2.の境界面での反射
では入射波と反射波の位相が反転することが知られてい
る。超音波パルスエコー法では、被検体に向けて超音波
パルスを発信してその反射信号を受信し、反射信号に適
当な時間ゲートをかけることにより、被検体内部からの
反射信号のみを取り出し、その強度を測定することによ
り被検体内部の状態を検査する。
ここでプラスチックと金属の密着面における剥離の検出
について考えてみる。
について考えてみる。
超音波トランスデユーサから発信された発信パルスはプ
ラスティックの表面で1部透過し、発信パルスと同位相
のまま、金属との境界面の入射波となる。プラスティッ
クと金属の境界面での反射率は(1)式より約50%と
なり、2.<22なので位相の反転は起らない。剥離に
より空気層が出来ると超音波パルスはプラスティックと
空気の境界面で反射され、その反射率は約100%とな
り、2、>22なので位相が反転する。実際の測定では
吸収や散乱による音波の減衰の為に絶対反射率の測定は
困難であるので剥離部の検出は、密着部との相対的な反
射信号強度の比較により行なわれる。
ラスティックの表面で1部透過し、発信パルスと同位相
のまま、金属との境界面の入射波となる。プラスティッ
クと金属の境界面での反射率は(1)式より約50%と
なり、2.<22なので位相の反転は起らない。剥離に
より空気層が出来ると超音波パルスはプラスティックと
空気の境界面で反射され、その反射率は約100%とな
り、2、>22なので位相が反転する。実際の測定では
吸収や散乱による音波の減衰の為に絶対反射率の測定は
困難であるので剥離部の検出は、密着部との相対的な反
射信号強度の比較により行なわれる。
〔発明が解決しようとしている問題点〕しかしながら、
上記従来例では、測定領域全体が剥離している場合、そ
れが剥離か密着かの判断が困難であり、また超音波ビー
ム径内に剥離が部分的に存在する様な微小剥離部では、
密着部からの位相反転のない信号と剥離部からの位相反
転した信号との合成波となり、互いに打ち消し合って信
号強度が低下する為、密着部よりも信号強度が小さくな
り、密着部と剥離部の判別を誤まることがあるといった
欠点があった。
上記従来例では、測定領域全体が剥離している場合、そ
れが剥離か密着かの判断が困難であり、また超音波ビー
ム径内に剥離が部分的に存在する様な微小剥離部では、
密着部からの位相反転のない信号と剥離部からの位相反
転した信号との合成波となり、互いに打ち消し合って信
号強度が低下する為、密着部よりも信号強度が小さくな
り、密着部と剥離部の判別を誤まることがあるといった
欠点があった。
この様な欠点を除いたものとして、従来、発信パルスに
正負非対称な単発パルスを用い、受信信号の+側ピーク
とm個ビークを捉えてその絶対値の差を強度とすること
で位相の反転も含めた強度とする装置があるが、この方
法による装置では発信波形が十分に非対称でない場合は
ピーク値の差が小さくなる為検出が難しく、また境界面
の状態により波形が乱れて非対称性が小さくなると信号
自体は大きいにもかかわらず正負ピーク値の差が小さく
なり、その差である強度も小さ(なってしまい、やはり
密着部と剥離部の判別が困難であるという欠点があった
。
正負非対称な単発パルスを用い、受信信号の+側ピーク
とm個ビークを捉えてその絶対値の差を強度とすること
で位相の反転も含めた強度とする装置があるが、この方
法による装置では発信波形が十分に非対称でない場合は
ピーク値の差が小さくなる為検出が難しく、また境界面
の状態により波形が乱れて非対称性が小さくなると信号
自体は大きいにもかかわらず正負ピーク値の差が小さく
なり、その差である強度も小さ(なってしまい、やはり
密着部と剥離部の判別が困難であるという欠点があった
。
本発明は上記従来例の欠点を解消した超音波測定方法及
び超音波測定装置を提供することを目的とし、境界面か
らの反射信号の位相により、信号の強度に正又は負の符
号を付けたものを測定データとする。
び超音波測定装置を提供することを目的とし、境界面か
らの反射信号の位相により、信号の強度に正又は負の符
号を付けたものを測定データとする。
本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
第1図は、本発明の第1の実施例による超音波映像装置
の構成を示すブロック図である。被検物体Sは水浸法に
より検査を行うように水槽内に置かれ、被検物体Sに対
して超音波パルスの送受信を行う超音波トランスデユー
サ1はスキャナ2により被検体S上を走査する。超音波
トランスデユーサlには、超音波を発信する為の高電圧
パルスを印加し、また受信信号を増幅するバルサレシー
バ3が接続され、ゲート回路4の出力は、検波回路5.
ピークホールド回路6に接続されて、信号強度を得ると
共に+側コンパレータ7、−側コンパレータ8に接続さ
れ、+側コンパレータ7、−側コンパレータ8の出力は
共にタイミング検出回路9に接続されて、信号の立上が
り方向が検出される。ピークホールド回路6の出力はA
/D変換回路10で量子化され、画像処理部11ではA
/D変換回路10とタイミング検出回路9の出力を取り
込み、強度を計算し、スキャナ2からの位置情報と合わ
せて、CRTモニタ12.プリンタ13へ出力する。
の構成を示すブロック図である。被検物体Sは水浸法に
より検査を行うように水槽内に置かれ、被検物体Sに対
して超音波パルスの送受信を行う超音波トランスデユー
サ1はスキャナ2により被検体S上を走査する。超音波
トランスデユーサlには、超音波を発信する為の高電圧
パルスを印加し、また受信信号を増幅するバルサレシー
バ3が接続され、ゲート回路4の出力は、検波回路5.
ピークホールド回路6に接続されて、信号強度を得ると
共に+側コンパレータ7、−側コンパレータ8に接続さ
れ、+側コンパレータ7、−側コンパレータ8の出力は
共にタイミング検出回路9に接続されて、信号の立上が
り方向が検出される。ピークホールド回路6の出力はA
/D変換回路10で量子化され、画像処理部11ではA
/D変換回路10とタイミング検出回路9の出力を取り
込み、強度を計算し、スキャナ2からの位置情報と合わ
せて、CRTモニタ12.プリンタ13へ出力する。
次に本実施例に基づいてデータの取り込み処理手順を順
を追って説明する。
を追って説明する。
パルサレシーバ3からの高電圧パルスにより超音波トラ
ンスデユーサ1から発信された超音波パルスは、被検体
Sの表面、欠陥部等の内部境界面で反射され、再び超音
波トランスデユーサ1で受信される。
ンスデユーサ1から発信された超音波パルスは、被検体
Sの表面、欠陥部等の内部境界面で反射され、再び超音
波トランスデユーサ1で受信される。
受信された信号はパルサレシーバ3で増幅された後ゲー
ト回路4で適当な時間ゲートをかけることにより、目的
とする境界面からの反射信号のみが取り出される(第4
図(a)参照)。取り出された信号は、検波回路5で検
波された後、ピークホールド回路6でピーク値(正の値
)が保持され、A/D変換回路10でディジタル信号に
変換される。また、ゲート回路4の出力は同時に+側コ
ンパレータ7とm個コンパレータ8により、あるしきい
値との比較もされる(第4図(b)参照)。各コンパレ
ータの出力は、タイミング検出回路9に接続され、ここ
でタイミングが比較されて+側コンパレータ7の出力が
m個コンパレータ8の出力よりも早ければ1、逆ならば
Oのロジックが画像処理部11に出力される。
ト回路4で適当な時間ゲートをかけることにより、目的
とする境界面からの反射信号のみが取り出される(第4
図(a)参照)。取り出された信号は、検波回路5で検
波された後、ピークホールド回路6でピーク値(正の値
)が保持され、A/D変換回路10でディジタル信号に
変換される。また、ゲート回路4の出力は同時に+側コ
ンパレータ7とm個コンパレータ8により、あるしきい
値との比較もされる(第4図(b)参照)。各コンパレ
ータの出力は、タイミング検出回路9に接続され、ここ
でタイミングが比較されて+側コンパレータ7の出力が
m個コンパレータ8の出力よりも早ければ1、逆ならば
Oのロジックが画像処理部11に出力される。
画像処理部11ではタイミング検出回路9からの信号に
より受信信号の立上がり方向を判断し、それが発信パル
スと同方向であれば同位相(密着部)と見て−1を、ま
た逆方向であれば剥離によって位相が反転したとして+
1を、A/D変換回路10の出力データであるピーク値
(正の値)に掛け、その値をその測定点における測定デ
ータとしてメモリする。これにより得られた測定データ
は密着部では負の値となり、剥離面積が多くなるほど正
の方向に大きな値となる。また逆にピーク値に掛ける値
を同位相の時+11逆位相の時−1とすれば測定データ
が負の方向に大きいほど、剥離等の欠陥部が多いと判断
できる。なお、超音波トランスデユーサによる最初の発
信パルスの立上がりの方向は、パルサレシーバ3と超音
波トランスデユーサlとの組み合せによりあらかじめ定
まった方向となるので(第4図(a)においては負側)
、位相が反転しているか否かの判定は、タイミング検出
回路9の出力と、あらかじめ定まっている発信パルスの
立上がり方向とを比較すればよい。
より受信信号の立上がり方向を判断し、それが発信パル
スと同方向であれば同位相(密着部)と見て−1を、ま
た逆方向であれば剥離によって位相が反転したとして+
1を、A/D変換回路10の出力データであるピーク値
(正の値)に掛け、その値をその測定点における測定デ
ータとしてメモリする。これにより得られた測定データ
は密着部では負の値となり、剥離面積が多くなるほど正
の方向に大きな値となる。また逆にピーク値に掛ける値
を同位相の時+11逆位相の時−1とすれば測定データ
が負の方向に大きいほど、剥離等の欠陥部が多いと判断
できる。なお、超音波トランスデユーサによる最初の発
信パルスの立上がりの方向は、パルサレシーバ3と超音
波トランスデユーサlとの組み合せによりあらかじめ定
まった方向となるので(第4図(a)においては負側)
、位相が反転しているか否かの判定は、タイミング検出
回路9の出力と、あらかじめ定まっている発信パルスの
立上がり方向とを比較すればよい。
以上の操作をスキャナ2により超音波トランスデユーサ
1を被検体S上を走査しながら繰り返すことにより被検
体Sの各点における反射信号の測定データの強度分布が
得られ、その強度を色や明るさに対応させてCRTモニ
タ12やプリンタ13に出力することにより超音波像が
得られる。
1を被検体S上を走査しながら繰り返すことにより被検
体Sの各点における反射信号の測定データの強度分布が
得られ、その強度を色や明るさに対応させてCRTモニ
タ12やプリンタ13に出力することにより超音波像が
得られる。
第2図は本発明の第2の実施例を示したものである。
先の実施例と同様にして得られた反射信号は+側ピーク
ホルダ14及び−側ピークホルダ15でそれぞれ正・負
のピークが保持され、負のピーク値は反転回路16で正
の値に変えられる。
ホルダ14及び−側ピークホルダ15でそれぞれ正・負
のピークが保持され、負のピーク値は反転回路16で正
の値に変えられる。
+側ピークホルダ14の出力と反転回路16の出力は大
小比較回路17で比較され、+側ピークホルダ14の出
力が反転回路16の出力よりも大きければ0、逆ならば
1のロジックが画像処理部11に出力される。
小比較回路17で比較され、+側ピークホルダ14の出
力が反転回路16の出力よりも大きければ0、逆ならば
1のロジックが画像処理部11に出力される。
+側ピークホルダ14と反転回路16の出力は同時に最
大値回路18に入力され、2つの入力のうち大きい方の
値がA/D変換回路lOへ出力される。
大値回路18に入力され、2つの入力のうち大きい方の
値がA/D変換回路lOへ出力される。
画像処理部11では、大小比較回路17からの信号によ
り、受信信号の非対称性を判断し、それが発信パルスと
同じであれば同位相であると判断して−1を、逆であれ
ば位相が反転したと判断して+lをA/D変換回路io
の出力データに掛け、その値をその測定点における測定
データとしてメモリする。
り、受信信号の非対称性を判断し、それが発信パルスと
同じであれば同位相であると判断して−1を、逆であれ
ば位相が反転したと判断して+lをA/D変換回路io
の出力データに掛け、その値をその測定点における測定
データとしてメモリする。
第3図は本発明の第3の実施例を示したものである。
先の実施例と同様に得られた反射信号はサンプル・ホー
ルド回路19及びA/D変換回路20により順次ディジ
タイズされ波形メモリ21に記憶される。データ処理部
22では波形メモリ21のデータから演算により受信信
号の位相とピーク値を求め画像処理部11に出力する。
ルド回路19及びA/D変換回路20により順次ディジ
タイズされ波形メモリ21に記憶される。データ処理部
22では波形メモリ21のデータから演算により受信信
号の位相とピーク値を求め画像処理部11に出力する。
位相が反転しているか否かの判定は、第1の実施例と同
様に正・負のしきい値と信号データとの交点を求め、そ
のタイミングから信号の立上がり方向を求め受信信号の
位相を求めてもよいし、第2の実施例と同様に最大値と
最小値を求め、その絶対値の大小比較から受信信号の位
相を求めてもよい。
様に正・負のしきい値と信号データとの交点を求め、そ
のタイミングから信号の立上がり方向を求め受信信号の
位相を求めてもよいし、第2の実施例と同様に最大値と
最小値を求め、その絶対値の大小比較から受信信号の位
相を求めてもよい。
波形メモリ21の容量が十分大きく測定点全ての波形デ
ータを記憶できれば一度データを取り込んだ後に位相検
出の方法や、しきい値等のパラメータを変えて強度計算
を行なわせることが出来る。
ータを記憶できれば一度データを取り込んだ後に位相検
出の方法や、しきい値等のパラメータを変えて強度計算
を行なわせることが出来る。
以上本発明によれば、超音波測定方法及び超音波測定装
置において被検体の測定領域全体が剥離している場合に
も密着部と剥離部の判別を正確に行なうことができる。
置において被検体の測定領域全体が剥離している場合に
も密着部と剥離部の判別を正確に行なうことができる。
第1図は本発明による超音波映像装置の第1の実施例の
ブロック図、 第2図は第2の実施例のブロック図、 第3図は第3の実施例のブロック図、 第4図(a)は受信信号に時間ゲートをかけて所定の信
号のみを得る方法の説明図、 第4図(b)は所定の受信信号のコンパレータによる所
定しきい値との比較の説明図、 図中、lは超音波トランスデユーサ、2はスキャナ、3
はバルサレシーバ、4はゲート回路、5は検波回路、6
はピークホールド回路、7は+側コンパレータ、8は一
側コンパレータ、9はタイミング検出回路、10はA/
D変換回路、11は画像処理部、12はCRTモニタ、
13はプリンタ、14は+側ピークホルダ、15は一側
ピークホルダ、16は反転回路、17は大小比較回路、
18は最大値回路、19はサンプルホールド回路、20
はA/D変換回路、21は波形メモリ、22はデータ処
理部である。
ブロック図、 第2図は第2の実施例のブロック図、 第3図は第3の実施例のブロック図、 第4図(a)は受信信号に時間ゲートをかけて所定の信
号のみを得る方法の説明図、 第4図(b)は所定の受信信号のコンパレータによる所
定しきい値との比較の説明図、 図中、lは超音波トランスデユーサ、2はスキャナ、3
はバルサレシーバ、4はゲート回路、5は検波回路、6
はピークホールド回路、7は+側コンパレータ、8は一
側コンパレータ、9はタイミング検出回路、10はA/
D変換回路、11は画像処理部、12はCRTモニタ、
13はプリンタ、14は+側ピークホルダ、15は一側
ピークホルダ、16は反転回路、17は大小比較回路、
18は最大値回路、19はサンプルホールド回路、20
はA/D変換回路、21は波形メモリ、22はデータ処
理部である。
Claims (6)
- (1)超音波パルスエコー法を用いた超音波測定方法に
おいて、被検体からの反射信号の位相を検出する過程と
、前記反射信号の強度を検出する過程と、該検出した強
度に対して前記検出した位相により正又は負の符号を付
けたものを測定データとする過程を有することを特徴と
する超音波測定方法。 - (2)超音波パルス信号を被検体に向けて被検体を走査
し、被検体内部からの前記超音波パルス信号の反射信号
を取り出し、該反射信号の強度分布による超音波像を生
成する超音波測定装置において、前記反射信号強度を受
信する受信手段と、該受信した受信信号の位相を検出す
る位相検出手段と、該位相検出手段の出力によって前記
受信された反射信号強度に正又は負の符号を付けたもの
を測定データとする手段を備えることを特徴とする超音
波測定装置。 - (3)前記位相検出手段は前記受信信号の立上がり方向
により位相の検出を行なう請求項(2)記載の超音波測
定装置。 - (4)正負両方にそれぞれ設けたコンパレータの出力信
号のタイミングの比較により信号の立上がり方向の検出
を行なう請求項(3)記載の超音波測定装置。 - (5)前記位相検出手段は発振パルスに生負非対称な信
号を用い、正負両方向にそれぞれ設けたピークホルダの
出力信号の大小比較により位相の検出を行う請求項(2
)記載の超音波測定装置。 - (6)前記位相検出手段は受信信号をA/D変換し、演
算により位相を検出する請求項(2)記載の超音波測定
装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63077829A JP2531733B2 (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 超音波測定方法及び超音波測定装置 |
| US07/329,814 US4953405A (en) | 1988-03-29 | 1989-03-28 | Ultrasonic measuring apparatus for measuring a predetermined boundary surface inside an object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63077829A JP2531733B2 (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 超音波測定方法及び超音波測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01248053A true JPH01248053A (ja) | 1989-10-03 |
| JP2531733B2 JP2531733B2 (ja) | 1996-09-04 |
Family
ID=13644930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63077829A Expired - Lifetime JP2531733B2 (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 超音波測定方法及び超音波測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4953405A (ja) |
| JP (1) | JP2531733B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016024142A (ja) * | 2014-07-24 | 2016-02-08 | 大同特殊鋼株式会社 | 丸棒材の超音波探傷方法 |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02193065A (ja) * | 1989-01-20 | 1990-07-30 | Canon Inc | 超音波装置 |
| DE4040190C2 (de) * | 1990-12-15 | 1994-08-04 | Kernforschungsz Karlsruhe | Verfahren zur Laufzeitmessung von Ultraschall bei der Impuls-Reflexionsmethode |
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