JPH0148504B2 - - Google Patents

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JPH0148504B2
JPH0148504B2 JP57115255A JP11525582A JPH0148504B2 JP H0148504 B2 JPH0148504 B2 JP H0148504B2 JP 57115255 A JP57115255 A JP 57115255A JP 11525582 A JP11525582 A JP 11525582A JP H0148504 B2 JPH0148504 B2 JP H0148504B2
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JP
Japan
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section
measurement
propagation time
ultrasonic
cross
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JP57115255A
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JPS595950A (ja
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Kishio Arita
Hideo Sakai
Susumu Mitani
Nobuo Kuwaki
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPS595950A publication Critical patent/JPS595950A/ja
Publication of JPH0148504B2 publication Critical patent/JPH0148504B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8909Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
    • G01S15/8913Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using separate transducers for transmission and reception

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、超音波によつて被測定物内部の欠
陥部の形状および位置を診断する超音波診断方法
に関する。
超音波によつて被測定物内部を診断する装置と
しては、従来、超音波診断測置あるいは超音波
CT(Computed Tomography)装置が知られて
おり、主に医療用として用いられている。ところ
で、超音波診断装置においては、超音波エコーを
検出することにより、また、超音波CT装置にお
いては透過させた超音波の減衰定数分布や音速分
布を検出することにより欠陥部の診断を行なつて
おり、このため、これらの装置においては、直進
性のよい超音波、すなわち高周波(例えば、/M
Hz以上)の超音波を用いる必要がある。
しかしながら、高周波の超音波は波長が短かい
ため被測定物内での減衰が大きく、したがつて大
出力を必要とする。さらに、たとえば木材やプラ
スチツクなど超音波の減衰がきわめて大きい材料
が被測定物である場合には、金属などの場合に比
べて、より大きな出力が出せる超音波発生装置が
必要となり、装置がきわめて高価なものとなつ
て、一般には普及しにくいという欠点があつた。
一方、比較的低周波の超音波(50KHz〜100K
Hz程度)を用いて超音波の直進性にそれ程の重き
を置かず、欠陥部による伝播遅延を利用すれば、
精度は多少犠性にしなければならないが、高出力
を必要としないため経済的にはきわめて有利であ
る。この遅延時間と欠陥部の長さとの関係を実験
的に予め求めておき、実際には遅延時間を測定す
ることによりにより欠陥部のある部分の長さだけ
を実験式から推定する装置がある{たとえば、ウ
ツドテスターWTD―(永昇電子株式会社)、
コンクリート試験機(超音波工業株式会社)}。し
かし、これらの装置が持つている機能だけでは、
被測定物の表面から見えない部分のどの位置にど
のような形をした欠陥部があるかが判断できない
ため、被測定物横断断層面の欠陥部映像化が困難
であり、したがつて、その後の補修や取換えなど
の措置にとつての有効な情報とはなりにくいとい
う欠点があり、いま一歩の改善が強く望まれてい
た。
この発明は、以上の事情に鑑み、比較的低周波
の超音波を用いて欠陥部の形状および位置を共に
検出することができ、したがつて、欠陥部の映像
化を可能とする超音波診断方法を提供するもの
で、被測定物内に測定断面を設定し、この測定断
面の外周上の一点から前記測定断面の中心点へ向
けて超音波を放射し、この放射された超音波を前
記測定断面の外周上の他の一点において受信し、
この送受信間の超音波伝播時間に基づいて前記被
測定物内の欠陥部を検出する超音波診断方法にお
いて、 (a) 前記被測定物の欠陥部がない部分について試
験断面を設定し、該試験断面の外周上の一点か
ら試験断面の中心点をはさんで対抗する外周上
の他の一点までの超音波伝播時間を測定して基
準伝播時間を得る第1の過程と、 (b) 前記測定断面の中心点を通過する複数の仮想
線を想定し、各仮想線について、仮想線と前記
測定断面の外周線との第1の交点から第2の交
点までの超音波伝播時間を測定する第2の過程
と、 (c) 前記仮想線によつて区分けされる前記測定断
面の各部分について、その部分に属する測定断
面外周線の一端から測定断面の中心点へ向けて
超音波を放射し、この放射された超音波をその
部分に属する測定断面外周線の他端において受
信することにより、区分けした各部分を通過す
る超音波伝播を各々測定し、この測定結果およ
び前記基準伝播時間から前記欠陥部が存在する
部分を検出する第3の過程と、 (d) 前記第2の過程における測定結果が最も大き
な値を示した仮想線の両端の内の、前記第3の
過程によつて検出された部分に属する一端から
超音波を測定断面の中心点に向けて放射し、こ
の放射された超音波を該仮想線の隣の仮想線の
一端において受信することにより、測定断面外
周上の2点間の超音波伝播時間を測定する第4
の過程と、 を有し、前記第2、第4の過程における測定結果
および前記基準伝播時間に基づいて前記欠陥部の
位置および形状を検出することを特徴としてい
る。
以下、図面を参照し、この発明による方法の一
実施例について説明する。
第1図はこの発明による方法を適用した診断装
置の外観図であり、この図において1は超音波送
受信部、2a,2bは各々通常のランジバン型振
動子を用いた送信探触子および受信探触子、3は
送信探触子2aから放射された超音波が受信探触
子2bによつて受信されるまでの間の超音波伝播
時間が表示されるデイジタル表示器、4は上述し
た超音波伝播時間と後述する基準伝播時間との比
の値が表示されるデイジタル表示器、5は被測定
物内の欠陥部の形状および位置が表示される画像
表示器、6はミニコンピユータ、7は電源装置で
ある。なお、デイジタル表示器3,4および画像
表示器5には液晶表示器が用いられている。
次に、この超音波診断装置による診断方法を、
木製電柱の腐食部(欠陥部)を検出する場合を例
により説明する。
(1) 基準伝播時間の測定 基準伝播時間とは、電柱の正常部分(欠陥が
ない部分)の超音波伝播時間であり、この実施
例においては電柱の直径を通過する超音波伝播
時間を基準伝播時間としている。この基準伝播
時間の測定は次の様にして行われる。すなわ
ち、電柱の比較的上部に試験断面を設定し、該
試験断面の外周上の一点に、該試験断面の中心
点へ向けて超音波が放射されるように送信探触
子2aを当接し、この送信探触子2aと試験断
面の中心を介して対向する位置に受信探触子2
bを当接し、そして、これらの探触子2a,2
b間の超音波伝播時間を測定する。この測定結
果はミニコンピユータ6内に設定される。な
お、電柱の比較的上部において、この測定を行
う理由は、電柱は通常基部が腐食され、上部が
腐食されることはまずないからである。
(2) 電柱の直径対向位置における伝播時間比の測
定 第2図は電柱を水平に切断した仮想上の測定
断面10を示す図であり、また、この図におけ
る符号Hは腐食部である。なお、この腐食部H
は実験のため人工的に作つたものである。ま
た、この図において、直線l0,l1……l7は各々
測定断面10の中心点Qを通過する直線(仮想
線)であり、互いに相隣り合う直線と225゜の角
度をなしている。
この(2)項の測定においては、まず、図に示す
点P0およびP′0に各々送信探触子2a、受信探
触子2bを当接して点P0―P′0間の超音波伝播
時間を測定し、次いで、P1―P′1間、P2―P′2
……P7―P7′間の超音波伝播時間を順次測定す
る。次に、各測定結果と前述した基準伝播時間
との比(%)を算出する。この場合、直線l0
l1……が腐食部Hを通過していなければ(例え
ば、直線l2,l3等)、伝播時間比は100%となり、
一方、腐食部Hを通過している時は(例えば、
直線l0,l7)、伝播時間比が100%を越える値と
なる。次に、100%を越える伝播時間比の値か
ら腐食部Hの長さを算出する。
この腐食部Hの長さの算出は次の様にして行
う。すなわち、予め人工的に種々の大きさの腐
食部を設けた輪切り木材を用意し、これらの輪
切り木材を使つて腐食度(直径と腐食部の直径
方向の長さとの比)と伝播時間比の関係を示す
腐食度曲線を求めておく。そして、この腐食度
曲線に基づいて腐食部Hの長さを算出する。第
3図は腐食度曲線の一例を示す図であり、この
図においてたて軸は伝播時間比、横軸は腐食度
である。例えば、伝播時間比が200%の時は、
腐食度として17%が得られ、この結果、腐食部
Hの長さは、(電柱の直径)×0.17として求めら
れる。
(3) 90゜位置における伝播時間比の測定 上述した(2)項の測定においては、腐食部Hが
直線l0,l1……上のどの位置にあるかが特定で
きない。そこで、この(3)項の測定においては、
腐食部Hが直線P0Qと直線P4Qとによつて区画
される第1象限にあるか、直線P4Qと直線P′0Q
とによつて区画される第2象限にあるか、直線
P′0Qと直線P′4Qとによつて区画される第3象
限にあるか、または、直線P′4Qと直線P0Qとに
よつて区画される第4象限にあるかを検出す
る。すなわち、まず点P0に、超音波が中心点
Qに向かつて放射されるように送信探触子2a
を当接し、また、点P4に受信探触子2bを当
接し、そして点P0―P4間の超音波伝播時間を
測定する。次いで、この測定結果を基準伝播時
間で割ることにより伝播時間比を求める。同様
にして、点P4―P′0間、点P′0―P′4、点P′4―P0
間の伝播時間比を測定する。この場合、腐食部
Hがない第2、第3象限においては伝播時間比
が92%となり、また、腐食部Hがある第1、第
4象限においては、伝播時間比が92%を越える
値となる。すなわち、伝装時間比が92%を越え
る値となる。すなわち、伝装時間比が92%を越
えるか否かによつて腐食部の有無を判断するこ
とができる。なお、92%という値は腐食部がな
い部を予め測定することにより求められる。
(4) 22.5゜位置における伝播時間比の測定 この(4)項の測定においては、腐食部Hの電柱
外周面からの距離t(第2図)を測定する。す
なわち、まず、前述した(2)項の測定によつて得
られた各測定値の中で最大のものに対応する直
線l0,l1……を検知する。第2図に示す例にお
いては、直線l7が検知される。次に、前述した
(3)項の測定によつて検出された象限(第1、第
4象限)内において直線l7と測定断面10の外
周線とが交差する点P′7を得る。次に、この点
P′7に、超音波が中心点Qへ向つて放射される
ように送信探触子2aを当接し、また、受信探
触子2bを点P′7に隣り合う点P0またはP′6
(22.5゜位置)に当接し、そして、点P′7―P0間ま
たは点P′7―P′6間の超音波伝播時間を測定す
る。次に、この測定結果を基準伝播時間で割る
ことにより、伝播時間比を求める。そして、こ
の伝播時間比から次の様にして距離tを算出す
る。すなわち、予め種々の腐食部を設けた輪切
り木材によつて腐食部の外周面からの距離tと
22.5゜位置間の伝播時間比との関係を示す特性
曲線を求めておく。そして、この特性曲線に基
づいて距離tを得る。第4図はこの特性曲線の
一例を示す図であり、この図において、たて軸
は伝播時間比、横軸は外周面からの距離tであ
る。例えば、伝播時間比が60%の時は距離t=
10mmが得られる。なお、木柱が正常の場合は
22.5゜位置間の伝播時間比が略30%となる。
(5) 腐食部の形状および位置の決定 以上の各過程によつて第2図に示す線分f1
f5の長さおよび距離tが算出される。そこで、
線分f1の中点Rと中心点Qとの間の長さを半径
とし、中心点Qを中心とする円を描き、この円
周上に各線分f1〜f5の中点があるとして線分f1
〜f5の位置(直線l7,l0……上の位置)を決定
し、これらの線分の包絡線として腐食部の形状
を決定する。なお、木製電柱、樹木等の様に外
周に沿つて腐食部が発生する場合は、上述した
法法によつて精度の高い近似が可能となる。
第5図は以上述べた(1)〜(5)の過程によつて第2
図に示す腐食部Hの位置および形状を決定し、こ
の決定結果に基づいて腐食部Hを画像化した図で
あり、図から明らかなように画像H′が腐食部H
とよい一致を示している。また、第6図は実際に
腐食部H1が発生している木柱の断面図、第7図
は第6図に示す木柱の腐食部H1を上述した方法
によつて検出し、画像化した図であり、この場合
も画像H′1が腐食部H1とよい一致を示している。
このように、上述した方法は実際の腐食部の検出
に充分使用可能である。
第8図は鋳造した円柱のアルミニウム合金に人
工的に“す”Kを作成したものであり、この図に
示す“す”Kを上述した方法によつて検出し、画
像化した図形を符号K′によつて示す。この図か
ら明らかなように、上述した方法は金属材料の場
合も欠陥部を有効に検出することができる。
なお、上述した実施例においては(4)の過程にお
いて、点P′7から腐食部Hまでの距離tのみを測
定しているが、例えば点P1,P0,P′7,P′6,P′5
において各々腐食部Hまでの距離を測定し、この
測定結果から腐食部Hの形状および位置を決定し
てもよい。
また、上述した実施例における基準伝播時間は
木柱等の直径の伝播時間に限るものではない。例
えば、被測定物の単位長さ当りの伝播時間がわか
つていれば、この値を予めデイジタルスイツチ等
によつて設定してもよい。この場合、勿論、装置
内部で演算処理を行うことが必要となる。
以上説明したように、この発明によれば、比較
的低周波の超音波を用いて欠陥部の位置、形状を
共に検出することができ、またこの結果、画像化
を行うことができる。したがつて、欠陥部発見後
の補修、取換え等の処置を的確に行い得る利点が
得られる。また、この発明によれば、比較的低周
波の超音波を用いることができるので、診断装置
を簡単に安価に構成し得る利点が得られる。以上
の結果、この発明による方法は木製電柱、樹木、
家の柱等の腐食部の検出、鋳物の“す”の検出等
において極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による方法を適用した診断装
置の構成を示す斜視図、第2図〜第4図は同診断
装置による診断方法を説明するための図であり、
第2図は木製電柱に設定した測定断面10および
同電柱内のモデル腐食部Hを示す図、第3図は腐
食度と伝播時間比との関係を示す図、第4図は腐
食部と測定断面外周との距離tと、伝播時間比と
の関係を示す図、第5図は第2図に示す腐食部H
を第1図の装置によつて画像化したところを示す
図、第6図は実際に腐食部H1が発生している木
柱の断面図、第7図は同木柱の腐食部H1を第1
図に示す装置によつて画像化したところを示す
図、第8図は円柱状の鋳物に人工的に作成した
“す”Kおよびこの“す”Kを第1図に示す装置
によつて画像化した場合の画像K′を示す図であ
る。 1…超音波送受信部、2a…送信探触子、2b
…受信探触子、5…画像表示器、6…ミニコンピ
ユータ、10…測定断面。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被測定物内に測定断面を設定し、この測定断
    面の外周上の一点から前記測定断面の中心点へ向
    けて超音波を放射し、この放射された超音波を前
    記測定断面の外周上の他の一点において受信し、
    この送受信間の超音波伝播時間に基づいて前記被
    測定物内の欠陥部を検出する超音波診断方法にお
    いて、 (a) 前記被測定物の欠陥部がない部分について試
    験断面を設定し、該試験断面の外周上の一点か
    ら試験断面の中心点をはさんで対抗する外周上
    の他の一点までの超音波伝播時間を測定して基
    準伝播時間を得る第1の過程と、 (b) 前記測定断面の中心点を通過する複数の仮想
    線を想定し、各仮想線について、仮想線と前記
    測定断面の外周線との第1の交点から第2の交
    点までの超音波伝播時間を測定する第2の過程
    と、 (c) 前記仮想線によつて区分けされる前記測定断
    面の各部分について、その部分に属する測定断
    面外周線の一端から測定断面の中心点へ向けて
    超音波を放射し、この放射された超音波をその
    部分に属する測定断面外周線の他端において受
    信することにより、区分けした各部分を通過す
    る超音波伝播を各々測定し、この測定結果およ
    び前記基準伝播時間から前記欠陥部が存在する
    部分を検出する第3の過程と、 (d) 前記第2の過程における測定結果が最も大き
    な値を示した仮想線の両端の内の、前記第3の
    過程によつて検出された部分に属する一端から
    超音波を測定断面の中心点に向けて放射し、こ
    の放射された超音波を該仮想線の隣の仮想線の
    一端において受信することにより、測定断面外
    周上の2点間の超音波伝播時間を測定する第4
    の過程と、 を有し、前記第2、第4の過程における測定結果
    および前記基準伝播時間に基づいて前記欠陥部の
    位置および形状を検出することを特徴とする超音
    波診断方法。
JP57115255A 1982-07-02 1982-07-02 超音波診断方法 Granted JPS595950A (ja)

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JPS59197853A (ja) * 1983-04-23 1984-11-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 超音波診断装置
JPS6039556A (ja) * 1983-08-13 1985-03-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 超音波診断方法
JPS60202358A (ja) * 1984-03-27 1985-10-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 超音波診断方法
JPS6176951A (ja) * 1984-09-21 1986-04-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 鋼管、鋼管柱等の残存寿命判定装置

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