JPH02129544A

JPH02129544A - 超音波探傷装置

Info

Publication number: JPH02129544A
Application number: JP63283181A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nagai; 敏長井; Ichiro Furumura; 古村　一朗; Taiji Hirasawa; 平沢　泰治
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-11-09
Filing date: 1988-11-09
Publication date: 1990-05-17

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は超音波を用いて金属材料や非金属材料等の接着
面でのハクリ状況を検査する超音波探傷装置に関する。

（従来の技術）従来、金属とプラスチックあるいは材質の異なる金属同
志を接着した構造部材等の場合、これら部材の接着面の
品質を確保するため、超音波によるハクリ検査が実施さ
れている。

ところで、異種材質を接着した場合、これらの接着面で
はそれぞれの材質の音響インピータンスの差が比較的大
きいことから接着が確実になされていても、その接着面
で超音波の反射が生じることがある。このことは接着面
からのエコー高さだけで接着面でのハクリ状況を判定す
ることは極めて不正確な結果を招くことになり、このた
め限られたものにしか適用できなかった。

そこで、従来、接着面のエコー高さだけでなく音響イン
ピータンスの差による接着面エコーの位相変化に管口し
たハクリ検出法が考えられている。

この音響インピータンスによる位相の変化は、例えば、
社団法人日本能率協会編「超音波試験技術（理論と実際
）」の第２１頁〜第２３頁に詳述されている。

すなわち、音響インピータンスＺｌの媒質ｌから音響イ
ンピータンスＺ２の媒質■との境界に垂直に入射した超
音波の音圧をＰｅ、反射音圧をＰｒとすると、境界面で
の超音波の反射率はＲ−Ｐ　ｒ　／　Ｐ　ｅであり、ま
た音響インピータンスとの関係は２２−２゜Ｚ２　　＋２１で表わされる。

ここでＺ、＞２２の場合、Ｒは負の値になり反射波は入
射波に対して位相が逆になる。

このことから、前述の接る面に対し、ＺｌくＺ２となる
ような方向から超音波を入射すれば、確実に接着してい
る場合の反射波は入射波と同位相になるものが、仮にパ
クリしている場合は、その境界は空気と接することから
、音響インピーダンスはほぼ０に近い空気層の影響によ
りＺｌ＞２２の関係になり、反射波は入射波に対し位相
が逆位相となる。したがってこの関係の変化を利用すれ
ばハクリの検出ができることになる。

（発明が解決しようとしている課題）ところで、反射波の位相が入射波と同位相であるかを判
断するのは、入射波との比較結果からであるが、実際に
観測できるのは反射波形状だけであるため、確実に接着
した状態での反射波形とハクリ時の反射波形を間接的に
比較して判断しなければならない。

このことは、オペレータが接着状態およびハクリ状態の
夫々の波形の位相変化を熟知していなければならない。

しかもこの場合の判断は波形の立上がり方向及び波形の
正側、負側の対称性等を基準としてなされるため、オペ
レータの主観に左右されやすいと共に、反射波形が乱れ
た場合等にそれらの波形の特徴が不明瞭になり誤判定し
てしまう問題点がありだ。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、被検体接着
面からの反射波形の位相変化を視覚表示することができ
、ハクリ状況を簡単に、しかも高精度に検査できる超音
波探傷装置を提供することを目的とする。

［考案の構成］（課題を解決するための手段）本発明は異種材質を接着してなる被検体表面を走査され
る超音波探触子より検出される被検体内部の接着面から
の超音波反射波形をＲＦ波形の状態で上記探触子の位置
情報とともに記憶し、この超音波ＲＦ波形を上記超音波
探触子位置と超音波伝播時間軸とによる二次元座標上に
該超音波ＲＦ波形の振幅に対応させたカラー階調により
表示するようになっている。

（作　用）この結果、超音波探触子の走査位置に応じて収録された
被検体の接着面からの反射超音波波形データは探触子位
置と超音波波形データの時間軸との２次元座標上に上記
超音波波形データのＲＦ波形の振幅をカラー階調に対応
づけして表示記録器に画像表示できるので探触子位置毎
に接着面より反射されてくる超音波波形の位相変化を視
覚的に監視できるようになる。

（実施例）以下本発明の一実施例を図面にしたがい説明する。

第１図は同実施例の回路構成を示すものである。図にお
いて、１は超音波送受信器で、この超音波送受信器１に
は超音波探触子２を接続している。この探触子２は異種
材質のものを接着して成る被検体３上に配置され、超音
波の送受信を行なうようになっている。また、この超音
波探触子２には探触子の走査と連動してその位置を検出
する位置検出器４を接続している。

超音波探触子２を介して超音波送受信Ｓ１で受信した被
検体３からの超音波受信号を高速のアナログ・ディジタ
ル変換器５に与え、ここでディジタルの波形信号に変換
し、探触子２の位置検出器４の探触子位置情報とともに
ディジタルメモリ６に格納するようになっている。そし
て、ディジタルメモリ６に格納した超音波波形データを
、信号処理器７によって信号処理を行ない、表示記録器
８に与え、画像表示するようにしている。

ここで信号処理器７は、ディジタルメモリ６に格納され
た探触子位置情報と超音波波形データから、探触子位置
と超音波波形の二次元座標上に表示される、超音波波形
の振幅を、カラー階調で対応づけした画像表示信号に変
換する機能と、位置検出器からの位置情報を基にアナロ
グ・ディジタル変換器５の動作を制御する機能を存する
もので、マイクロプロセッサ−により構成している。ま
た表示記録器８は、カラー画像を表示するカラーＣＲＴ
あるいはカラープリンターからなっている。

次に、このように構成した実施例の動作を説明する。こ
の場合、被検体３は、第１図に示すように異種材料３ａ
、３ｂを接着して成るもので、このような被検体３の接
着面３Ｃでの７１クリ状況を検査する場合を述べる。こ
の場合、超音波探触子２は探傷面側の材質３ａの音響イ
ンピータンス２１が他方の材質３ｂの音響インピータン
スＺ２よりも小さくなるように探傷面を選択して配置す
る。

この状態から超音波探触子２を被検体３表面上で走査し
つつ所定の探触子位置毎に被検体３の接６面３Ｃからの
反射波形を超音波送受信器１に送出する。そして、高速
のアナログディジタル変換器５により、ディジタル信号
に変換したのちメモリ６へ、位置検出器４からの探触子
位置情報と共に格納する。この時アナログディジタル変
換器５では、超音波送受信器１より出力された超音波受
信号をＲＦ波形のまま、ディジタル信号に変換する。

このようにして探触子位置毎の超音波波形データは順次
ディジタルメモリ６に収録されるが、同時に、この時の
超音波波形データは、信号処理器７により画像化して表
示記録器８に与えられるようになる。この場合、信号処
理器７は探触子位置と超音波波形の時間軸とによる二次
元座標上にＲＦ波形の振幅をカラー快調で対応づけした
画像表示信号を出力するようになるので、表示記録器８
にはカラー階調二次元画像が表示される。

この状態から第２図（ａ）に示すように、被検体３の接
着面３Ｃに部分的なノ＼クリ部３ｄがある場合、探触子
位置Ｘに対する超音波送受信波形１０は第２図（ｂ）に
示すように変化する。すなわち確実に接むしている接着
部に対応する探触子位置ｘ１．ｘ５では、材質３ａの音
響インピータンスＺ１と、材質３ｂの音響インピータン
スＺ２の関係がｚ、＜ｚ２であるから接着面からの反射
波ｅは入射波と同位相になるが、ハクリ部３ｄに対応す
る探触子位置Ｘ３ではハクリ部３ｄが空隙であるとすれ
ば材質３ａと接する媒質（空気）の音響インピータンス
Ｚ２　はほぼ０であるからＺｌ＞２２　　となって反射
波ｅｌの位相は入射波と逆位相となる。このことは、探
触子位置Ｘ　１　＋　Ｘ　５とｘ３とでは反射波形ｅ１
の波形が正負反対となって検出されることである。一方
、接着部と７１クリ部３ｄの境界部の探触子位置Ｘ２、
Ｘ４ではそれぞれからの逆位相の波形を加算された形で
検出されるため反射波形ｅ１の振幅は小さくなる。

このようにして各探触子位置Ｘ、、Ｘ、毎の超音波受信
波形１０がディジタルメモリ６に収録されると、信号処
理器７は第２図（Ｃ）に示すように、探触子位置Ｘと、
波形の時間ｔの二次元座標上に、波形の振幅をカラー階
調１１が対応づけした画像表示信号を生成し画像表示１
２として表示記録器８に表示させる。このようにして得
られた画像表示１２による被検体３の接着面３Ｃからの
反射波形ｅ１は、探触子位置Ｘ軸方向にカラーの縞模様
として表示され、かつ、ＲＦ波形のカラー階調表示であ
るため、探触子位置に対する波形の位相変化が明瞭に表
示される。この結果接着部とハクリ部３ｄの境界位置Ｘ
２、Ｘ４を境に縞模様が逆転して表示されるようになる
ため、視覚的にハクリ部の状況を簡単に、しかも高精度
に検査できることになる。またハクリ部３ｄの超音波反
射率は、はぼＲ−１に等しいのに対し、接着部では、そ
れぞれの音響インピータンスの差によるため、その反射
率はＲ＜１であるところから、カラー階調表示とした接
着面からの超音波反射波形の画像表示において探触子位
置に対する反射波形の強度分布を容品に知ることができ
るので、ハクリに伴なう位相変化だけでなく振幅変化を
考慮したハクリ判定も可能になる。

［発明の効果］以上述べたように、本発明によれば、被検体表面を走査
される超音波探触子による被検体内部の接着面からの超
音波反射波形をＲＦ波形の状態でディジタル化して収録
した超音波形データを超音波探触子位置と超音波波形の
時間軸とによる二次元座標上に波形の振幅をカラー階調
で対応づけして表示するとともに、その画像表示におけ
る探触子位置方向にカラー階調の縞模様を、反射波形の
位相変化および振幅変化と対応させるようにしたので視
覚的に、接着面のハクリ状況を簡単に、しかも高精度に
検査することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路構成図、第２図は
同実施例の動作を説明するための図である。１・・・超音波送受信器、２・・・超音波探触子、３・
・・被検体、３ａ・・・材質Ｉ、３ｂ・・・材質■、３
Ｃ・・・接着面、３ｄ・・・ハクリ部、４・・・位置検
出器、５・・・アナログ・ディジタル変換器、６・・・
ディジタルメモリ、７・・・信号処理器、８・・・表示
記録器、１０・・・超音波受信波形、１１・・・画像表
示、１２・・・カラー階調レベル。

Claims

【特許請求の範囲】

異種材質を接着してなる被検体表面を走査される超音波
探触子と、この超音波探触子より検出された被検体内部
の接着面からの超音波反射波形をＲＦ波形の状態で上記
探触子の位置情報とともに記憶する記憶手段と、上記超
音波探触子位置と超音波伝播時間軸とによる二次元座標
上での上記超音波ＲＦ波形の振幅をカラー階調で対応ず
けした画像表示信号として出力する信号処理手段と、こ
の信号処理手段による画像表示信号を表示する表示記録
手段とを具備したことを特徴とする超音波探傷装置。